[發明專利]泡沫陶瓷燃燒器燃燒氣體當量比的篩選方法

無效

• 申請號: 201310618390.4
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103615720A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發明（設計）人: 李德波
• 申請（專利權）人: 廣東電網公司電力科學研究院
• 主分類號: F23D14/02
• 分類號: F23D14/02;F23D14/46;F23N5/00
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 王茹;曾旻輝

技術領域

本發明涉及泡沫陶瓷燃燒器技術領域，特別是涉及一種泡沫陶瓷燃燒器燃燒氣體當量比的篩選方法。

背景技術

多孔介質中的預混合燃燒是一個包含化學反應及導熱、對流和熱輻射三種換熱方式互相耦合的復雜換熱過程。從理論上研究多孔介質預混合燃燒，建立燃燒的數學模型是眾多研究人員努力的方向。大部分研究者都在實驗研究的基礎上，通過適當簡化，建立了燃燒數學模型，再通過數值計算的方法，得到和實驗基本一致的結果，驗證了燃燒模型的有效性。

燃燒器的數值模擬可用于調整燃燒氣體當量比，使燃燒器獲得最好的燃燒性能。由于輻射換熱的過程非常復雜，傳統技術中獲得的燃燒模型中無法精確模擬，而輻射換熱在多孔介質預混合燃燒中對火焰位置、火焰溫度、燃燒速度等重要參數有很大的影響。因此大部分的處理方法無法準確獲得燃燒器中的燃燒特性，因此調整燃燒氣體當量比無法達到較好的效果。

發明內容

基于此，本發明提供一種泡沫陶瓷燃燒器燃燒氣體當量比的篩選方法，能精確獲得燃燒器內的燃燒特性，能篩選出最好的燃燒氣體當量比。

一種泡沫陶瓷燃燒器燃燒氣體當量比的篩選方法，包括如下步驟：

生成泡沫陶瓷燃燒器的物理模型；

采用擴散近似法建立所述泡沫陶瓷燃燒器介質內部的輻射熱通量，采用雙通量法建立所述泡沫陶瓷燃燒器邊界的輻射熱通量，得到所述泡沫陶瓷燃燒器的固相能量方程；

采用控制容積能量平衡法建立泡沫陶瓷燃燒器的預混燃燒控制模型，其中，所述預混燃燒控制模型包含所述固相能量方程；

對所述預混燃燒控制模型進行離散，得到離散控制模型；

根據所述離散控制模型和所述物理模型，對所述泡沫陶瓷燃燒器在各個候選燃燒氣體當量比下的預混燃燒進行數值模擬；

根據所述數值模擬結果，按照預設的篩選條件對所述各個候選燃燒氣體當量比進行篩選。

上述泡沫陶瓷燃燒器燃燒氣體當量比的篩選方法，采用擴散近似法建立所述泡沫陶瓷燃燒器介質內部的輻射熱通量，采用雙通量法建立所述泡沫陶瓷燃燒器邊界的輻射熱通量，得到所述泡沫陶瓷燃燒器的固相能量方程；本發明通過輻射熱通量的處理，顯著提高預混燃燒數值模擬結果的精確度，根據該結果，可以對預設的多個燃燒氣體當量比進行篩選，使得燃燒器實際燃燒時更加充分穩定，提高燃燒產能。

附圖說明

圖1為本發明泡沫陶瓷燃燒器燃燒氣體當量比的篩選方法在一實施例中的流程示意圖。

圖2為圖1中輻射能量傳遞過程及符號示意圖。

圖3為不同候選當量比下的火焰遷移情況示意圖。

具體實施方式

下面結合實施例及附圖對本發明作進一步詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。

如圖1所示，是本發明一種泡沫陶瓷燃燒器燃燒氣體當量比的篩選方法在一實施例中的流程示意圖，包括如下步驟：

S11、生成泡沫陶瓷燃燒器的物理模型；

本實施例的泡沫陶瓷燃燒器，整個裝置包括燃燒器、點火器、絕熱層和通氣孔等部分。燃燒器主要由能使燃氣和空氣得以充分混合的預混室和裝有多孔泡沫陶瓷芯的燃燒管組成。燃燒管豎直向上，燃氣和空氣分別從預混室下端進入室內。預混室內填充大孔徑泡沫陶瓷塊，以使氣體在向上流動過程中經眾多不規則縫隙通道流動而相互摻混，均勻進入燃燒管，預混可燃氣體在泡沫陶瓷內形成穩定的火焰鋒面，燃燒后流出泡沫陶瓷層。為減少管內火焰及燃燒產物的徑向熱量損失，使實驗能接近于一維燃燒條件，管外包有一層耐高溫的陶瓷纖維絕熱層。根據泡沫陶瓷燃燒器的物理參數，在穩定燃燒狀態下，整個燃燒過程可以按一維定常流動來處理。

本實施例中，為了建立燃燒的數學模型，對后續更為精確地模擬泡沫陶瓷燃燒器的預混燃燒，需對泡沫陶瓷燃燒器的物理模型做如下的修正：

泡沫陶瓷基質處理為連續介質；

混合氣體為理想氣體，氣體混合物在穩定燃燒過程中，各組分的化學性質(活化能Ea，指前因子A等)不變，忽略彌散效應和Dufour效應的影響；

燃燒反應為總體單步不可逆反應，并服從Arrehnius定律，忽略泡沫陶瓷的潛在的催化效應；

泡沫陶瓷為各向同性的發射、吸收和散射熱輻射的灰介質；

設定氣體在多孔介質中以較低的速度流動，即不考慮壓力梯度的變化，忽略體積力的影響，認為混合氣是透明的氣體，忽略混合氣的熱輻射。

S12、采用擴散近似法建立所述泡沫陶瓷燃燒器介質內部的輻射熱通量，采用雙通量法建立所述泡沫陶瓷燃燒器邊界的輻射熱通量，得到所述泡沫陶瓷燃燒器的固相能量方程；