压强对纳米铝粉点火和燃烧特性的影响

摘要

为了揭示压强对纳米铝(n-Al)粉点火和燃烧特性的影响,利用高压燃烧实验台对n-Al粉堆进行了0.1~3.5 MPa的激光点火实验研究。采用高速摄像仪、三色测温仪和光谱分析仪同步获取颗粒堆着火、火焰演变、表面辐射温度和特征辐射光谱等信息,分析了n-Al粉堆点火和燃烧特性。结果表明,空气气氛中的n-Al粉堆在1.5 MPa时,燃烧时间最短且最充分,剧烈燃烧阶段占比最大。随着压强的增加,n-Al粉的燃烧火焰强度和特征辐射光谱均增强,三个燃烧阶段时间从常压下的254.03、864.24、922.69 ms分别缩短至1.0 MPa时的118.85、435.69、452.50 ms,总燃烧时间缩短了50.65%。点火延迟时间和燃烧时间均随压强增加呈现非线性曲线的变化趋势,在0.1~1.5 MPa范围内,提高空气压强可以减小n-Al粉的燃烧时间,增大火焰锋面,提升最高燃烧火焰温度,促进气相燃烧。但过高的压强(1.5~2.5 MPa)会阻碍n-Al粉点火及火焰发展,减小剧烈燃烧阶段占比进而增大燃烧时间,引起中压熄火现象。