基于PDF模型的镁铝合金粉尘燃烧特性试验及仿真研究

为了深入研究镁铝合金粉尘非预混燃烧特性，在传统哈特曼管基础上进行了针对性的优化改进，采用模拟试验与CFD仿真相结合的研究手段，分别从粒径、质量流量和空气湿度3个方面对镁铝合金粉尘的燃烧特性进行了详细的研究。结果表明，80μm、120μm、150μm及270μm镁铝合金粉尘的平均反应温度分别为2 349.8 K、2 253.7 K、2 167.3 K和2 094.7 K。当粉尘质量流量一定时，单一颗粒粒径越大，颗粒与空气接触的比表面积则越小，燃烧反应温度越低；镁铝合金粉尘燃烧分为富氧和贫氧燃烧，粉尘与空气质量流量比45.54∶100为镁铝合金粉尘富氧与贫氧燃烧的临界点，当空气质量流量大于粉尘质量流量10倍时，氧气与镁铝合金粉尘接触时间短，反应温度低于点火温度，不足以支撑燃烧反应进行；当粉尘质量流量大于空气质量流量10倍时，氧气含量过低，同样不足以支撑燃烧反应进行。空气湿度越大，燃烧反应最高温度越低，燃烧反应平均温度会出现先增后降的现象。研究结果可为工业生产、抛光、打磨等工序中的防燃、防爆问题提供参考依据及基础理论。