论文摘要
使用燃料的微能源系统具有燃料来源广泛,能量补充方便,能量密度大和重量轻的特别优势,因而受到了人们极大的关注,促进了微尺度燃烧研究领域发展。“过量焓”燃烧器由于回热过程,提高了反应初始温度,有效地克服微燃烧器面容比大和反应时间短这两大缺点,降低维持燃烧的难度,降低最高燃烧温度,减少能量损耗,是微燃烧器研究的一个重要方向。对“过量焓”的研究现在主要限于数值模拟过程,实验研究还很不充分,尤其在小尺度范围还没有研究成果,本文以实验为主要研究手段,实现了微燃烧器的稳定燃烧。设计了三种“过量焓”燃烧器,并对其进行了实验分析,初步研究了微小尺度“过量焓”燃烧器中甲烷空气混合气燃烧的火焰特性和影响因素。对三种燃烧器方案的实验,结果表明在室温条件下,甲烷和空气预混火焰可以在换热器通道特征尺寸为0 .6mm的燃烧器中稳定燃烧。辨析了逆流换热器的一些基本特点,讨论了不同燃烧过程的稳定性,以及如何得到所需要的温度分布,提高能量利用的效率,和不同燃烧器的应用领域,并且采集到了一些燃烧器工作时的数据。在三种实验方案中,I型燃烧器相邻气流通道间换热强度比较大,整体温差较小。II型燃烧器与III型燃烧器结构相近,主要区别在于是否覆盖氧化铝粉末保温,发现氧化铝保温后燃烧器的温度总体有了一定的上升,排气温度升高,可燃极限有了明显的拓展,最小可燃流量也有了进一步的降低,但是燃烧器圈与圈之间的温差却有所减小,表明保温用的氧化铝粉末导热性能还是不能满足要求。专门设计的测量系统,能对供气流量,以及不同流量和空气过量系数时的甲烷/空气预混燃烧产物成分和燃烧器的温度分布进行测量。结果表明混合气体流量和空气过量系数对燃烧器温度分布有显著的影响。对于燃烧产物来讲,流量的影响比较小,而空气过量系数对燃烧产物成分的影响相当大。但是不论什么情况下,尾气成份都很简单,只含有未反应的氮气氧气以及燃烧产物氢气,一氧化碳和二氧化碳,杂质气体数量很少。