火源功率对竖井负压控烟效果影响的实验研究

基于竖井的烟囱效应原理,利用小尺寸实验台开展了一系列实验,通过改变油盘的尺寸,对竖井内的烟气温度、压力、速度以及通风口处的压力、气流速度进行测量,研究了火源功率对房间利用竖井进行负压控烟效果的影响。实验结果表明:一方面随着火源功率的增大,室内温度升高,热烟气形成的热压增大,使烟气向外膨胀;另一方面,竖井底部的烟气温度升高,竖井底部的负压值增大,烟囱效应增强,排烟速度增大,新鲜空气补入的速度增大,逐渐抑制住烟气从通风口向外溢出,达到了负压控烟的效果。     

选煤厂转载点诱导气流影响因素的实验研究

为了解决选煤厂转载点扬尘问题,结合煤矿生产现场的实际情况,自主设计了一套等比例缩小的转载点诱导气流实验装置系统,分析煤料在转载过程中单位时间下料量,煤料的下落高差,胶带运行速度等因素对产生诱导气流的影响。实验结果表明:导料槽内诱导气流的速度随着料仓下料量的增加呈现幂指数的增长趋势;同时,随着下料槽角度由30°增加到60°时,诱导气流的速度由0.55 m/s增大到0.7 m/s;转载点落差的有限性使煤料下落时处于一个加速阶段,且随着高差的增大,诱导气流增加明显;当单位时间下料量和下料高度相对较小时,胶带运行速度越大,胶带上煤料与周围空气之间的曳力作用越明显,并通过数据拟合出了单位时间下料量、下料高度以及胶带运行速度与诱导气流的定量关系公式。     

压力旋流喷嘴雾化特性数值模拟

为了改善生产作业环境,针对喷雾降尘作业运用最为广泛的1.5 mm孔径压力旋流喷嘴进行模拟仿真以研究雾化压力对雾化效果的影响。研究表明:在压力旋流喷嘴的雾化场中,沿喷嘴轴线方向,随着轴向距离的增大雾滴粒径不断增大、雾滴速度逐渐减小;在距喷嘴一定距离的横截面上,雾滴径向速度由中心向边缘先增大后减小,雾滴粒径随着径向距离的增大而增大,但增幅较小;同一孔径的喷嘴,随着喷雾压力的增加,雾滴轴向速度、径向速度均不断增加,速度衰减速率也增大;雾滴粒径随着喷雾压力的增大而减小,当喷雾压力达到一定数值时,继续增大喷雾压力,雾滴粒径减小幅度较小。     

多因素下小尺度油罐火火焰倾角的研究

以柴油为研究对象,搭建了小尺度油罐火实验台,采用理论分析与实验研究相结合的方法,开展了有风条件下不同液位深度和罐顶开口宽度的小尺度油罐火火焰倾角的实验研究。结果表明,火焰倾角随风速的增加先迅速增加,然后趋于平稳。在相同的罐顶开口宽度和风速条件下,火焰倾角随着液位深度的增加呈现出减小的趋势。这是因为火焰微元在油罐开口处的速度随着液位深度的增加而增加,风速对火焰倾角的影响显著减小。当风速和液位深度一定时,质量损失速率随罐顶开口宽度的增大而增大,火焰倾角随着罐顶开口宽度的增大逐渐减小。     

人工煤气管道萘颗粒沉积规律研究

针对萘在人工煤气管道中沉积会造成管道堵塞,影响管道的安全运行的这一问题,以昆明人工煤气管道为例,运用计算流体动力学软件Fluent,选用离散相模型和雷诺应力模型,对水平直管、水平弯管和三通管进行萘颗粒沉积的数值模拟,对于不同的管径、弯曲比、管径比,分别分析萘颗粒直径、入口速度、温度及压力对萘颗粒沉积的影响。研究结果表明:水平直管、水平弯管、三通管中的萘颗粒沉积率与颗粒粒径成正相关关系,而与气流入口速度、压力成负相关关系;萘颗粒在人工煤气管道中的沉积率主要受颗粒直径、气流入口速度的影响;萘颗粒的沉积率随着水平直管的管径增大而增大,随着水平弯管的弯曲比增大而增大,随着三通管的管径比增大而先增大后减小;可通过适当增大管内煤气输送速度、压力,降低温度来降低萘颗粒在人工煤气管道中的沉积速度,进而减少萘颗粒沉积的发生。     

烟气流速对感烟火灾探测器性能的影响

针对列车等存在高速气流的特殊场所,利用火灾探测器综合模拟实验平台,实验研究了光电感烟与离子感烟火灾探测器在不同风速条件下的工作性能.实验结果表明:在以相同量的阴燃棉绳作为烟源条件下,光电感烟探测器随着周围气流速度的增大,其灵敏度急剧下降;而离子型感烟探测器的灵敏度受外界气流速度影响较小,在高速气流条件下依然保持较高的灵敏度,较适合在高速气流环境中工作.     

有障碍物半开口管道内氢气燃烧数值模拟研究

基于有障碍物氢气燃烧实验装置进行数值模拟研究,采用Fluent软件分析了半开口管道内障碍物对氢气/空气燃烧特性的影响。结果表明:障碍物会促进实验管段内氢气火焰加速,随着障碍物阻塞率和数量的增加,火焰加速更快且燃烧压力峰值更大;在相同阻塞率下,障碍物形状对氢气火焰速度和燃烧压力峰值的影响很小;燃烧压力随障碍物间距的增大先增大后减小,障碍物间距为3倍管道内径时产生的燃烧压力峰值最大。     

高层建筑外立面U型结构火蔓延的实验研究

针对高层建筑中常见的U型外立面结构,对典型有机保温材料硬质聚氨酯泡沫(PU)进行了小尺度条件下的U型结构竖直火蔓延实验研究,分析了其区别于高层建筑普通结构的竖直火蔓延特性.实验结果表明,U型结构竖直方向火蔓延是一个非稳态的火蔓延过程,其火蔓延速度会随着时间的推进逐渐加速.在燃烧过程中U型结构会产生烟囱效应,促进火蔓延的发展,其强度随着U型结构因子的增大而增大,当结构因子大于1.2时,火蔓延加速过程趋于稳定.     

水平管道弱激波扬起沉积粉尘运动特征研究

鉴于机械加工行业中,水平除尘管道内沉积粉尘二次扬起形成的爆炸常会给人们的生命财产造成巨大的损失,以常见的铝合金粉尘作为研究对象,通过自主设计的水平管道试验平台、粒子图像测速(PIV)系统等设备试验研究水平除尘管道内沉积粉尘卷扬运动特征。结果表明:在有膜且弱激波作用下,扬尘最大速度随着沉积量的增大呈先增大再减小而后再增大现象;在无膜且弱激波作用下,扬尘最大速度随着沉积量的增大呈先减小后增大现象;无膜片时卷扬粉尘的最大速度均大于同等初始压力作用下有膜片时的最大速度;在弱激波的作用下,膜片能降低二次扬尘的最大速度并改变粉尘云流场状态。     

置换通风下不同风速对负离子净化PM_(2.5)的研究

利用人工环境舱进行实验,从衰减常数、去除率等方面分析了在置换通风下不同送风速度对负离子净化PM_(2.5)的影响。结果表明:负离子对PM_(2.5)具有净化作用;随着送风速度的增加,负离子对PM_(2.5)的净化作用先降低后增大。在保证工作区不会产生吹风感的情况下,所选的8个工况中,置换通风送风速度为0.3m/s左右时,负离子对PM_(2.5)的净化效果最佳,净去除率达到20.4%。     

四角切圆燃烧锅炉冷态空气动力场试验研究

通过对330MW四角切圆锅炉燃烧器进行了炉内冷态空气动力场试验的研究，分析了B层燃烧器区域空气速度分布和衰减情况，研究了一次风速，一、二次风动量比和周界风风量等因素对四角切圆燃烧方式的炉内空气动力场的影响规律。试验结果表明，四角的一次风射流衰减特性基本一致，射流刚性良好。在改变二次凤与一次风动量比后，对炉内实际切圆直径影响较小。周界风可以增强一次风射流的刚性，燃烧器上下摆动只改变了炉膛火焰中心的位置，并未改变切圆大小。这为燃烧器安全稳定运行提供技术依据和运行参考。     

充装条件对水基热气溶胶灭火剂燃速影响规律的研究

水基热气溶胶灭火剂是以替代哈龙为目的而研制的新一代灭火制；主要论述了充装量，充装密度，燃烧器结构等充装条件对水基热气溶胶灭火剂燃烧速度的影响规律，并分析了充装量，充装密度，燃烧器结构影响燃烧速度的原因。     

旋流燃烧器燃用低热值气体燃料的三维数值模拟分析

本文借助CFD技术对低热值气体在旋流燃烧器内的燃烧过程进行数值模拟。通过改变旋流燃烧器的导流叶片安装角度、燃料-空气预热温度、过量空气系数等参数,对热值为4.2 MJ/m3的低热值气体的多个冷热态工况进行数值计算,研究燃烧器结构参数及着火条件对燃烧过程的影响。本文为低热值气体燃料的利用以及相关燃烧器具的开发提供了参考依据。     

燃烧假人实验室闪火生成系统设计

对国内外燃烧假人实验室相关标准及闪火生成系统进行介绍,结合应用实际提出闪火的设计要求是热流量84kW/m2,持续时间为5s。最后从管道压力调节、燃烧器设计、嵌入式控制系统开发等三个方面介绍了实验室火闪火生成系统的设计实现。     

直流扩散式燃气燃烧器燃烧特性试验研究

针对目前国内广泛运行的锅壳式燃气锅炉，以在该结构锅炉上大量使用的直流扩散式天然气燃烧器为研究对象，研究了燃气燃烧器在不同负荷、炉膛背压、过量空气系数等参数对锅炉炉膛内火焰燃烧场分布的影响，其试验结果对燃气锅炉的安全经济运行以及燃气燃烧器的结构优化具有重要意义。     

同轴分层流旋流燃烧器NO_x生成特性研究

同轴分层流旋流燃烧器是一种新型低NO_x燃烧器,可以通过1、2次风的适当配置,达到降低NO_x生成的目的.在自行开发设计的同轴旋转分层流旋流燃烧器上,对不同1、2次风旋流强度,1、2次风不同配比工况下NO_x的生成特性进行了研究.结果表明,1次风需要保持一定的旋流强度,并达到一定的水平,同时2次风配以适当的旋流强度,在一定的1次风率下,才能达到降低NO_x生成量的目的.在本文试验条件下,1次风旋流强度为0.35～0.47,同时2次风配以适当的旋流强度和1次风率,分别为1.30～1.50和33%,NO_x生成量低于其他工况.在运用旋转射流分层流原理的同时配以适当的机械方法,如增加扩口,NO_x生成与排放水平可以进一步适当降低.     

火源长宽比对隧道内矩形火燃烧特性的影响研究

开展了一系列小尺寸实验研究隧道内不同火源受限情况下的火焰形态和顶棚射流火焰长度。实验中采用四个长宽比范围1~8的矩形气体燃烧器作为火源,并通过改变火源的摆放位置和贴壁方向(长边贴壁和短边贴壁)来改变火源的受限程度。结果表明:当火源置于开放空间非受限场景时,随着火源长宽比的增大,火源卷吸空气周长增大,导致火焰高度不断减小。对于贴壁火当矩形火源的长边贴壁时,随着长宽比的增大,其火焰高度同样不断减小;由于卷吸不对称,火焰贴着墙壁向上方蔓延,其火焰高度明显高于开放空间条件下的值。当火源短边贴壁时,火焰高度虽然仍随长宽比的增大而减小,但其火焰高度与开放空间相近,明显小于长边贴壁的情况,说明此时空气卷吸受限程度不大,火焰蔓延没有受到墙壁明显的影响。在前人对轴对称火源(方形和圆形火源)研究的基础上,本文对矩形火源位于隧道纵向中心线和紧贴隧道侧壁的火焰形态和火源长度进行了实验研究,定义了一个修正的无量纲火源功率?Q *mod,并引入了考虑矩形火源长宽比的无量纲特征参量(n+1)/n,建立了综合考虑火源功率、火源尺寸和贴壁方向的矩形贴壁火的火焰长度关系式。     

Safety parameters for oxygen-enriched flames

The utilization of low-quality gaseous fuel from biomass gasification and the abundance of oxygen-rich streams obtained as a by-product of nitrogen-air separation by membrane technology has incentivized the development of sustainable oxygen-enriched combustion technologies in the last decades. However, a dearth of experimental and numerical analysis addressing the reactivity and safety aspects of these mixtures at initial low temperatures can be observed in the current literature.In this work, the heat flux burner was adopted for the measurement of the laminar burning velocity of methane in oxygen enriched air at different equivalence ratios. Results were compared with numerical data obtained by means of detailed kinetic mechanisms developed at the University of Bologna and the Gas Research Institute (GriMech3.0). Simplified correlations for the estimation of the laminar burning velocity with respect to the oxygen content at any equivalence ratio were developed, tested and evaluated.An elemental reaction-based function was found appropriate for the estimation of the overall reactivity of the investigated mixtures. Besides, numerical analyses were performed to characterize the flame structures in terms of temperature and product distribution under several initial conditions. These results gave further insights into the reaction mechanisms of gaseous fuels in the case of oxygen-enriched air, highlighting potential bottlenecks for kinetic model refinements. Eventually, relevant safety parameters were estimated, in particular the flammability range of the fuel/oxidant mixture, in terms of lower and upper flammability limits.     

水泥窑用低氮燃烧器燃烧特性的试验研究

基于水泥生产线NO_x排放机理及控制方法,设计、研发了一种新型水泥窑用低氮燃烧器,并分析了天然气、煤制气及混合气的燃烧特性及其污染物的排放特性。结果表明:在过量空气系数α为1.2、二次风占比β为0.6时,新型低氮燃烧器燃烧天然气的效果较好,NO_x排放量为53 mg/m³,CO排放量为22 mg/m³;在相同燃烧条件下,煤制气燃烧温度及NO_x排放量比天然气高,CO排放量低于天然气;在过量空气系数α为1.2、二次风占比β为0.8时,NO_x排放量为57 mg/m³,CO排放量为6 mg/m³;天然气和煤制气掺烧时,其燃烧特性介于两者之间,且掺烧煤制气可提高天然气的燃烧速率。     

基于MATLAB图像处理的层流火焰传播速度研究

为了减小传统本生灯火焰法测定层流预混火焰传播速度的误差,基于MATLAB图像处理技术提出了一种改进火焰图像处理及提取火焰边界线数据的方法。该方法对图像进行优化处理后运用LOG算子检测边缘信息,并为其添加平滑曲线;然后将散点拟合为函数表达式,选用Polynomial逼近方式修正拟合曲线误差;换算为实际坐标后对拟合函数进行面积积分计算,即得更接近真实的火焰外表面积。利用该方法对不同当量比下甲烷燃烧的本生灯火焰图像进行处理,求取其层流火焰传播速度,并与前人结果进行对比。结果表明,传统全面积法所得结果普遍偏高;相比于Vagelopulous利用平面火焰法所得结果,该方法获取的层流火焰传播速度在贫燃侧与之相近,在富燃侧则较之略低。