產(chǎn)品詳情
達(dá)冠生物質(zhì)燃燒傳熱
摘要：去耦室是脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的重要部件，除降低燃燒噪聲外，其另一作用是保證尾管出口聲學(xué)邊界條件，維持整個達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的運(yùn)行性能。在一臺無閥自激脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾部建立了去耦室壓力控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)前的閥門開度來改變?nèi)ヱ钍覂?nèi)部壓力即尾管出口壓力大?。ㄕ{(diào)節(jié)范圍10～10 kPa），實(shí)驗(yàn)研究了去耦室壓力變化對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾管傳熱的影響。結(jié)果表明：當(dāng)去耦室壓力高于或低于大氣壓力時|尾管中的傳熱系數(shù)均能提高，而去耦室壓力為負(fù)值吼尾管傳熱系數(shù)相對較高；燃燒室壓力幅值的大小和速度比的大小均能反映傳熱系數(shù)的高低。
脈動燃燒的應(yīng)用技術(shù)是通過脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，它的一個顯著特點(diǎn)就是尾管傳熱系數(shù)非常大，通常能達(dá)到常規(guī)達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的2～5倍[2]。傳熱會改變尾管內(nèi)煙氣的溫度分布，進(jìn)而影響脈動機(jī)理而掌握尾管傳熱的機(jī)理，能夠優(yōu)化高傳熱系數(shù)脈動燃燒器的設(shè)計，使脈動燃燒系統(tǒng)的換熱器更緊湊。目前，國內(nèi)外這方面研究普遍側(cè)重于用運(yùn)行頻率、脈動壓力振幅和平均流速來對尾管的傳熱特性進(jìn)行闡述‘3。卅，缺乏從去耦室壓力對尾管傳熱特性影響方面的探索和思考。從脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)原理上看，尾管出口處壓力脈動振幅應(yīng)為零，但實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)燃燒器運(yùn)行中仍會有一定的聲能從這里輻射出來，去耦室的聲學(xué)特性必將影響到達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的運(yùn)行特性。因此，研究去耦室壓力對脈動燃燒特性的影響有利于合理地解釋脈動燃燒、傳熱現(xiàn)象，進(jìn)而準(zhǔn)確地理解脈動燃燒機(jī)理。
本文在自激脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)實(shí)驗(yàn)臺尾部建立了去耦室壓力控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)前的閥門開度來改變?nèi)ヱ钍覂?nèi)部壓力大小，使壓力在 10～10 kPa之間變化，實(shí)驗(yàn)研究了去耦室壓力變化對脈動燃燒器尾管傳熱的影響。
1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置
1 1達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的結(jié)構(gòu)
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心為一臺無閥白激脈動燃燒器，它主要由混合室、燃燒室、點(diǎn)火器、尾管組成。為了在實(shí)驗(yàn)過程中能夠觀察到燃燒室內(nèi)的燃燒狀況，分別在混合室的端部和燃燒室的側(cè)面安裝了石英玻璃視鏡，如圖1、圖2所示。其中尾管長度為1- Im，內(nèi)徑0 026 m。
與傳統(tǒng)的H elmholtz型脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的區(qū)別在于：在空氣和燃料的進(jìn)口通道上取消了膜片式（或簧片式）的單向閥，燃料和空氣非預(yù)混供給采用連續(xù)供氣的方式保證脈動燃燒，不存在因閥門開啟和關(guān)閉時序上的差異造成注入混合室或燃燒室內(nèi)反應(yīng)物混合比的脈動問題，它是反應(yīng)物流量的脈動導(dǎo)致的周期性燃燒放熱過程在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化燃燒的同時還保證了燃燒的穩(wěn)定，能夠擴(kuò)大燃燒參數(shù)的調(diào)整范圍。由于整個結(jié)構(gòu)減少了活動部件從而不僅提高了設(shè)備使用壽A，也降低了運(yùn)行噪聲。
1 2達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的工作原理
燃?xì)夂涂諝馔ㄟ^供氣裝置和風(fēng)機(jī)，經(jīng)噴口垂直進(jìn)入混合室，以使混合均勻。在混合室昀尾部（通向燃燒室的一側(cè)），脈沖點(diǎn)火器將混合氣體點(diǎn)燃。燃燒伴隨著放熱使燃燒室內(nèi)的壓力上升，當(dāng)壓力大于混合室內(nèi)的壓力時，燃燒室內(nèi)熱燃?xì)膺M(jìn)入混合室。由于燃?xì)夂涂諝鈬娍诮孛媾c回流氣體流速平行，且其截面積都很小，阻力很大，而噴口前的壓力較大，從而有效消除了倒流至供氣裝置中的可能，熱燃?xì)庵荒苎匚补芟蚝罅鲃?、膨脹排出，由此，燃燒室?nèi)的壓力隨之下降。當(dāng)燃燒室壓力下降到低于混合室出口壓力時，新的空氣和燃?xì)庥种匦逻M(jìn)入燃燒室。與此同日寸，由于沿尾管高速流動氣流的慣性作用，在燃燒室內(nèi)形成一定的負(fù)壓，使部分燃燒產(chǎn)物從尾管回流到燃燒室，并與新吸入的燃?xì)夂涂諝庠谌紵覂?nèi)壓縮混合，使燃燒室內(nèi)壓力回升，并被熱燃?xì)饧訜?，自動地被上一周期殘留下的火焰點(diǎn)燃，燃燒、放熱，開始了新一周期的燃燒排氣過程。這種周期性的燃燒過程自行循環(huán)，不再需要點(diǎn)火。
1 3去耦室控制系統(tǒng)
脈動燃燒是脈沖式的爆燃，在脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)運(yùn)行時，會發(fā)出很大噪聲，燃燒室的脈動氣流是主要噪聲源。同時，脈動燃燒耦合性很高，當(dāng)尾部聲學(xué)條第1 1期翟明等：去耦室壓力變化對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾管傳熱的影響 2701。件發(fā)生改變時，必然會對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)運(yùn)行特性產(chǎn)生影響。為控制燃燒噪聲和尾部聲學(xué)條件隨機(jī)波動，必須設(shè)置去耦室。去耦室的另一個作用是：保持尾管出口壓力穩(wěn)定，避免外界壓力變化影響燃燒狀態(tài)，確保燃燒穩(wěn)定地脈動。
本實(shí)驗(yàn)去耦室控制系統(tǒng)如圖3所示，主要由去耦室、風(fēng)機(jī)和閘閥等組成。為實(shí)現(xiàn)降低噪聲、減少尾管出口壓力波動的目a<J,通常要求去耦室體積是燃燒室的5倍以上，且越大越好。本實(shí)驗(yàn)中的去耦室容積約是燃燒室的88倍，滿足實(shí)驗(yàn)要求。
由圖3可知，風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量一部分為脈動燃燒器的煙氣流量，從閘閥1進(jìn)入；一部分來自外界空氣，從閘閥2進(jìn)入。在不改變風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的條件下，開大閘閥1、關(guān)小閘閥2，則風(fēng)機(jī)對去耦室的抽吸作用加大，從而導(dǎo)致去耦室內(nèi)部壓力降低為負(fù)壓；關(guān)小閘閥1、開大閘閥2，則風(fēng)機(jī)對去耦室的吸作用減小，同時增大了排煙的局部阻力，從而使得去耦室內(nèi)部壓力升高為正壓。因此，通過調(diào)節(jié)閘閥1和閘閥2的開度大小，可實(shí)現(xiàn)改變?nèi)ヱ钍覂?nèi)部壓力的目的。參照匪力傳感器測得的壓力值，可其調(diào)至預(yù)期壓力。實(shí)驗(yàn)中，去耦室壓力的變化調(diào)節(jié)范圍為 10～10 kPa。
1 4測量儀表
熱電偶，S型，上海虹天儀表廠；壓力傳感器為擴(kuò)散硅壓阻式傳感器，PCM300,南京沃天科技有限公司；流量計為浮子流量計，LZ B-10、LZB-40,浙江余姚市工業(yè)自動化儀表廠。為了盡可能地減小測量儀表對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)內(nèi)流場的影響，除尾管進(jìn)出口處熱電偶測中心溫度外，其余測點(diǎn)近壁面設(shè)置。煙氣分析儀，DH-9003，南京分析儀器廠有限公司，用于煙氣成分分析，并以此計算過量空氣系數(shù)、校正流量計的誤差。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由專用的工控機(jī)采集卡（PCL-818LS，臺灣研華科技股份有限公司）實(shí)時采集，采集頻率最高可達(dá)40 kHz。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)在同一燃?xì)饬髁?、同一過量空氣系數(shù)下進(jìn)行，對尾管采用水冷。計算過程中，壁面溫度按等壁溫處理，測得壁溫約為90 0Co
根據(jù)式(1)和表1可得尾管傳熱系數(shù)的測量值。尾管傳熱系數(shù)隨去耦室壓力的變化如圖4所示。由圖可知，去耦室壓力為負(fù)壓時，尾管傳熱系數(shù)先隨去耦室壓力降低而升高，在 6 kPa附近達(dá)到峰值，比去耦室壓力接近0時的大約提高了28‰之后，隨去耦室壓力降低而降低；去耦室壓力為正壓時，尾管傳熱系數(shù)先隨去耦室壓力升高而高在6 kPa附近達(dá)到峰值，比去耦室壓力接近0時的大約提高了95%，之后，又隨去耦室壓力升高而降低。從圖4可以看出，整體趨勢是：去耦室壓力為負(fù)值時，尾管傳熱系數(shù)相對較高。
3 結(jié)果分析
3 1去耦室壓力對燃燒室壓力、頻率的影響
燃燒室壓力的大小決定了尾管入口壓力的大小。如圖5所示去耦室壓力為負(fù)壓時，燃燒室壓力幅值隨去耦室壓力降低而升高，在6 kPa附近到峰值，之后，隨去耦室壓力降低而降低；去耦室壓力為正壓時，燃燒室壓力幅值隨去耦室壓力升高而降低，在4～6 kPa時隨去耦室壓力升高而升高，之后，又隨去耦室壓力升高而降低。由圖5可縱看出，去耦室壓力為負(fù)值時，燃燒室壓力幅值較大。
達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)運(yùn)行頻率隨去耦室壓力的變化如圖6所示。由圖可知，去耦室壓力為負(fù)壓時，運(yùn)行頻率隨去耦室壓力降低而降低，在 6 kPa處達(dá)到最小值，之后，隨去耦室壓力降低而升高；去耦室壓力為正壓時，燃燒室壓力幅值隨去耦室壓力升高而升高，在6 kPa附近又突然降低，之后，又隨去耦室壓力升高而升高。
對比圖5、圖6可知，運(yùn)行頻率的變化趨勢與燃燒室壓力幅值的變化趨勢正好相反。表明壓力振幅越大，氣體膨脹和壓縮時所需的時間就會越長，從而使得頻率越低；壓力振幅越小，則氣體膨脹和壓縮時所需的時間就會越短，從而使得頻率越大。
對照圖4和圖5，可以看出兩圖曲線的趨勢基本一致，說明壓力幅值的大小可以反映傳熱系數(shù)的大小。
3 2去耦室壓力對速度比的影響
脈功燃燒中，速度比丫是指氣體的脈動速度與平均氣體流速的比值，它是表征傳熱系數(shù)大小的重要參數(shù)
氣體的脈動速度比氣體本身的平均流速要大，會使氣體在一定時間內(nèi)形成逆流，增加了邊界層的剪切力；同時，正向流動時，瞬時速度也遠(yuǎn)大于平第1 1期翟明等：去耦室壓力變化對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾管傳熱的影響 2703。均流速。在這兩種影響的作用下，可以產(chǎn)生遠(yuǎn)大于平均Reynolds數(shù)下應(yīng)有的擾動程度，從而削弱了熱邊界層的厚度，強(qiáng)化了傳熱。因此速度比越大，氣體擾動越劇烈，越有利于傳熱【10-171。
具有Helm holtz共振結(jié)構(gòu)的達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)，其聲學(xué)特性近似為線性的，均方根壓力P rm。與速度振幅即脈動速度直接相關(guān)，這一現(xiàn)象己被Dec等”調(diào)所證實(shí)。對于聲學(xué)共振波，壓力的峰值Pma對應(yīng)著脈動速度的峰值，即式(3)描述的是尾管出口處的最大速度脈動值；然而，速度脈動沿尾管上游按正弦衰減陽。那么，沿尾管長度對脈動速度積分即可得氣體脈動速度平均值
實(shí)驗(yàn)中使用雨烷為燃料，空氣為氧化劑。為簡化計算，把空氣視為20 9%的氧氣和79. 1%的氮的混合物。丙烷在空氣稍有過剩時極易燃燒完全，故不考慮可能存在的非完全燃燒物，可將燃燒產(chǎn)物看成由氮?dú)?、二氧化碳、水蒸氣和過量空氣組成的混合氣體
聯(lián)立式(2)～式(9)即可得各工況的速度比。速度比隨去耦室壓力的變化如圖7所示。去耦室壓為為負(fù)壓時，速度比隨去耦室壓力降低而升高，在 6kPa處達(dá)到峰值，之后，隨去耦室壓力降低而降低；去室壓力為正壓時，速度比隨去耦室壓力升高而降低，在6 kPa附近又突然增大，之后，又隨去耦室壓力升高而降低。去耦室壓力為負(fù)值時，速比相對較大。
4結(jié)論
本文研究了去耦室壓力對燃?xì)饷}動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾管傳熱的影響。通過調(diào)節(jié)去耦室控制系統(tǒng)的閘閥開度大小，達(dá)到預(yù)期的壓力，在不同去耦室壓力下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、測量、計算，得到以下結(jié)論。
(1)去耦室壓力為負(fù)壓時，尾管傳熱系數(shù)隨去耦室壓力降低而升高，在 6 kPa附近達(dá)到峰值，比去耦室壓力接近0時的大約提高了28%，之后，隨去耦室壓力降低而降低。
(2)去耦室壓力為正壓時，尾管傳熱系數(shù)隨去耦室壓力升高而升高，在6kPa附近達(dá)到峰值，比去耦室壓力接近0時的大約提高了9 5%，之后，又隨去耦室壓力升高而降低。
(3)去耦室壓力無論正負(fù)均能提高尾管的傳熱系數(shù)，但負(fù)值時傳熱系數(shù)相對較高。
(4)燃燒室壓力幅值的大小和速度比的大小均能反映傳熱系數(shù)的高低。
生物質(zhì)燃燒機(jī)，http://www.jiegankeliji.com
生物質(zhì)氣化站，http://www.598jx.com
摘要：去耦室是脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的重要部件，除降低燃燒噪聲外，其另一作用是保證尾管出口聲學(xué)邊界條件，維持整個達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的運(yùn)行性能。在一臺無閥自激脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾部建立了去耦室壓力控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)前的閥門開度來改變?nèi)ヱ钍覂?nèi)部壓力即尾管出口壓力大?。ㄕ{(diào)節(jié)范圍10～10 kPa），實(shí)驗(yàn)研究了去耦室壓力變化對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾管傳熱的影響。結(jié)果表明：當(dāng)去耦室壓力高于或低于大氣壓力時|尾管中的傳熱系數(shù)均能提高，而去耦室壓力為負(fù)值吼尾管傳熱系數(shù)相對較高；燃燒室壓力幅值的大小和速度比的大小均能反映傳熱系數(shù)的高低。
脈動燃燒的應(yīng)用技術(shù)是通過脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)來實(shí)現(xiàn)的，它的一個顯著特點(diǎn)就是尾管傳熱系數(shù)非常大，通常能達(dá)到常規(guī)達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的2～5倍[2]。傳熱會改變尾管內(nèi)煙氣的溫度分布，進(jìn)而影響脈動機(jī)理而掌握尾管傳熱的機(jī)理，能夠優(yōu)化高傳熱系數(shù)脈動燃燒器的設(shè)計，使脈動燃燒系統(tǒng)的換熱器更緊湊。目前，國內(nèi)外這方面研究普遍側(cè)重于用運(yùn)行頻率、脈動壓力振幅和平均流速來對尾管的傳熱特性進(jìn)行闡述‘3。卅，缺乏從去耦室壓力對尾管傳熱特性影響方面的探索和思考。從脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)原理上看，尾管出口處壓力脈動振幅應(yīng)為零，但實(shí)際研究發(fā)現(xiàn)燃燒器運(yùn)行中仍會有一定的聲能從這里輻射出來，去耦室的聲學(xué)特性必將影響到達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的運(yùn)行特性。因此，研究去耦室壓力對脈動燃燒特性的影響有利于合理地解釋脈動燃燒、傳熱現(xiàn)象，進(jìn)而準(zhǔn)確地理解脈動燃燒機(jī)理。
本文在自激脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)實(shí)驗(yàn)臺尾部建立了去耦室壓力控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)引風(fēng)機(jī)前的閥門開度來改變?nèi)ヱ钍覂?nèi)部壓力大小，使壓力在 10～10 kPa之間變化，實(shí)驗(yàn)研究了去耦室壓力變化對脈動燃燒器尾管傳熱的影響。
1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)裝置
1 1達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的結(jié)構(gòu)
本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的核心為一臺無閥白激脈動燃燒器，它主要由混合室、燃燒室、點(diǎn)火器、尾管組成。為了在實(shí)驗(yàn)過程中能夠觀察到燃燒室內(nèi)的燃燒狀況，分別在混合室的端部和燃燒室的側(cè)面安裝了石英玻璃視鏡，如圖1、圖2所示。其中尾管長度為1- Im，內(nèi)徑0 026 m。
與傳統(tǒng)的H elmholtz型脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的區(qū)別在于：在空氣和燃料的進(jìn)口通道上取消了膜片式（或簧片式）的單向閥，燃料和空氣非預(yù)混供給采用連續(xù)供氣的方式保證脈動燃燒，不存在因閥門開啟和關(guān)閉時序上的差異造成注入混合室或燃燒室內(nèi)反應(yīng)物混合比的脈動問題，它是反應(yīng)物流量的脈動導(dǎo)致的周期性燃燒放熱過程在實(shí)現(xiàn)強(qiáng)化燃燒的同時還保證了燃燒的穩(wěn)定，能夠擴(kuò)大燃燒參數(shù)的調(diào)整范圍。由于整個結(jié)構(gòu)減少了活動部件從而不僅提高了設(shè)備使用壽A，也降低了運(yùn)行噪聲。
1 2達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)的工作原理
燃?xì)夂涂諝馔ㄟ^供氣裝置和風(fēng)機(jī)，經(jīng)噴口垂直進(jìn)入混合室，以使混合均勻。在混合室昀尾部（通向燃燒室的一側(cè)），脈沖點(diǎn)火器將混合氣體點(diǎn)燃。燃燒伴隨著放熱使燃燒室內(nèi)的壓力上升，當(dāng)壓力大于混合室內(nèi)的壓力時，燃燒室內(nèi)熱燃?xì)膺M(jìn)入混合室。由于燃?xì)夂涂諝鈬娍诮孛媾c回流氣體流速平行，且其截面積都很小，阻力很大，而噴口前的壓力較大，從而有效消除了倒流至供氣裝置中的可能，熱燃?xì)庵荒苎匚补芟蚝罅鲃?、膨脹排出，由此，燃燒室?nèi)的壓力隨之下降。當(dāng)燃燒室壓力下降到低于混合室出口壓力時，新的空氣和燃?xì)庥种匦逻M(jìn)入燃燒室。與此同日寸，由于沿尾管高速流動氣流的慣性作用，在燃燒室內(nèi)形成一定的負(fù)壓，使部分燃燒產(chǎn)物從尾管回流到燃燒室，并與新吸入的燃?xì)夂涂諝庠谌紵覂?nèi)壓縮混合，使燃燒室內(nèi)壓力回升，并被熱燃?xì)饧訜?，自動地被上一周期殘留下的火焰點(diǎn)燃，燃燒、放熱，開始了新一周期的燃燒排氣過程。這種周期性的燃燒過程自行循環(huán)，不再需要點(diǎn)火。
1 3去耦室控制系統(tǒng)
脈動燃燒是脈沖式的爆燃，在脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)運(yùn)行時，會發(fā)出很大噪聲，燃燒室的脈動氣流是主要噪聲源。同時，脈動燃燒耦合性很高，當(dāng)尾部聲學(xué)條第1 1期翟明等：去耦室壓力變化對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾管傳熱的影響 2701。件發(fā)生改變時，必然會對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)運(yùn)行特性產(chǎn)生影響。為控制燃燒噪聲和尾部聲學(xué)條件隨機(jī)波動，必須設(shè)置去耦室。去耦室的另一個作用是：保持尾管出口壓力穩(wěn)定，避免外界壓力變化影響燃燒狀態(tài)，確保燃燒穩(wěn)定地脈動。
本實(shí)驗(yàn)去耦室控制系統(tǒng)如圖3所示，主要由去耦室、風(fēng)機(jī)和閘閥等組成。為實(shí)現(xiàn)降低噪聲、減少尾管出口壓力波動的目a<J,通常要求去耦室體積是燃燒室的5倍以上，且越大越好。本實(shí)驗(yàn)中的去耦室容積約是燃燒室的88倍，滿足實(shí)驗(yàn)要求。
由圖3可知，風(fēng)機(jī)的通風(fēng)量一部分為脈動燃燒器的煙氣流量，從閘閥1進(jìn)入；一部分來自外界空氣，從閘閥2進(jìn)入。在不改變風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的條件下，開大閘閥1、關(guān)小閘閥2，則風(fēng)機(jī)對去耦室的抽吸作用加大，從而導(dǎo)致去耦室內(nèi)部壓力降低為負(fù)壓；關(guān)小閘閥1、開大閘閥2，則風(fēng)機(jī)對去耦室的吸作用減小，同時增大了排煙的局部阻力，從而使得去耦室內(nèi)部壓力升高為正壓。因此，通過調(diào)節(jié)閘閥1和閘閥2的開度大小，可實(shí)現(xiàn)改變?nèi)ヱ钍覂?nèi)部壓力的目的。參照匪力傳感器測得的壓力值，可其調(diào)至預(yù)期壓力。實(shí)驗(yàn)中，去耦室壓力的變化調(diào)節(jié)范圍為 10～10 kPa。
1 4測量儀表
熱電偶，S型，上海虹天儀表廠；壓力傳感器為擴(kuò)散硅壓阻式傳感器，PCM300,南京沃天科技有限公司；流量計為浮子流量計，LZ B-10、LZB-40,浙江余姚市工業(yè)自動化儀表廠。為了盡可能地減小測量儀表對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)內(nèi)流場的影響，除尾管進(jìn)出口處熱電偶測中心溫度外，其余測點(diǎn)近壁面設(shè)置。煙氣分析儀，DH-9003，南京分析儀器廠有限公司，用于煙氣成分分析，并以此計算過量空氣系數(shù)、校正流量計的誤差。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由專用的工控機(jī)采集卡（PCL-818LS，臺灣研華科技股份有限公司）實(shí)時采集，采集頻率最高可達(dá)40 kHz。
2實(shí)驗(yàn)結(jié)果
實(shí)驗(yàn)在同一燃?xì)饬髁?、同一過量空氣系數(shù)下進(jìn)行，對尾管采用水冷。計算過程中，壁面溫度按等壁溫處理，測得壁溫約為90 0Co
根據(jù)式(1)和表1可得尾管傳熱系數(shù)的測量值。尾管傳熱系數(shù)隨去耦室壓力的變化如圖4所示。由圖可知，去耦室壓力為負(fù)壓時，尾管傳熱系數(shù)先隨去耦室壓力降低而升高，在 6 kPa附近達(dá)到峰值，比去耦室壓力接近0時的大約提高了28‰之后，隨去耦室壓力降低而降低；去耦室壓力為正壓時，尾管傳熱系數(shù)先隨去耦室壓力升高而高在6 kPa附近達(dá)到峰值，比去耦室壓力接近0時的大約提高了95%，之后，又隨去耦室壓力升高而降低。從圖4可以看出，整體趨勢是：去耦室壓力為負(fù)值時，尾管傳熱系數(shù)相對較高。
3 結(jié)果分析
3 1去耦室壓力對燃燒室壓力、頻率的影響
燃燒室壓力的大小決定了尾管入口壓力的大小。如圖5所示去耦室壓力為負(fù)壓時，燃燒室壓力幅值隨去耦室壓力降低而升高，在6 kPa附近到峰值，之后，隨去耦室壓力降低而降低；去耦室壓力為正壓時，燃燒室壓力幅值隨去耦室壓力升高而降低，在4～6 kPa時隨去耦室壓力升高而升高，之后，又隨去耦室壓力升高而降低。由圖5可縱看出，去耦室壓力為負(fù)值時，燃燒室壓力幅值較大。
達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)運(yùn)行頻率隨去耦室壓力的變化如圖6所示。由圖可知，去耦室壓力為負(fù)壓時，運(yùn)行頻率隨去耦室壓力降低而降低，在 6 kPa處達(dá)到最小值，之后，隨去耦室壓力降低而升高；去耦室壓力為正壓時，燃燒室壓力幅值隨去耦室壓力升高而升高，在6 kPa附近又突然降低，之后，又隨去耦室壓力升高而升高。
對比圖5、圖6可知，運(yùn)行頻率的變化趨勢與燃燒室壓力幅值的變化趨勢正好相反。表明壓力振幅越大，氣體膨脹和壓縮時所需的時間就會越長，從而使得頻率越低；壓力振幅越小，則氣體膨脹和壓縮時所需的時間就會越短，從而使得頻率越大。
對照圖4和圖5，可以看出兩圖曲線的趨勢基本一致，說明壓力幅值的大小可以反映傳熱系數(shù)的大小。
3 2去耦室壓力對速度比的影響
脈功燃燒中，速度比丫是指氣體的脈動速度與平均氣體流速的比值，它是表征傳熱系數(shù)大小的重要參數(shù)
氣體的脈動速度比氣體本身的平均流速要大，會使氣體在一定時間內(nèi)形成逆流，增加了邊界層的剪切力；同時，正向流動時，瞬時速度也遠(yuǎn)大于平第1 1期翟明等：去耦室壓力變化對脈動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾管傳熱的影響 2703。均流速。在這兩種影響的作用下，可以產(chǎn)生遠(yuǎn)大于平均Reynolds數(shù)下應(yīng)有的擾動程度，從而削弱了熱邊界層的厚度，強(qiáng)化了傳熱。因此速度比越大，氣體擾動越劇烈，越有利于傳熱【10-171。
具有Helm holtz共振結(jié)構(gòu)的達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)，其聲學(xué)特性近似為線性的，均方根壓力P rm。與速度振幅即脈動速度直接相關(guān)，這一現(xiàn)象己被Dec等”調(diào)所證實(shí)。對于聲學(xué)共振波，壓力的峰值Pma對應(yīng)著脈動速度的峰值，即式(3)描述的是尾管出口處的最大速度脈動值；然而，速度脈動沿尾管上游按正弦衰減陽。那么，沿尾管長度對脈動速度積分即可得氣體脈動速度平均值
實(shí)驗(yàn)中使用雨烷為燃料，空氣為氧化劑。為簡化計算，把空氣視為20 9%的氧氣和79. 1%的氮的混合物。丙烷在空氣稍有過剩時極易燃燒完全，故不考慮可能存在的非完全燃燒物，可將燃燒產(chǎn)物看成由氮?dú)?、二氧化碳、水蒸氣和過量空氣組成的混合氣體
聯(lián)立式(2)～式(9)即可得各工況的速度比。速度比隨去耦室壓力的變化如圖7所示。去耦室壓為為負(fù)壓時，速度比隨去耦室壓力降低而升高，在 6kPa處達(dá)到峰值，之后，隨去耦室壓力降低而降低；去室壓力為正壓時，速度比隨去耦室壓力升高而降低，在6 kPa附近又突然增大，之后，又隨去耦室壓力升高而降低。去耦室壓力為負(fù)值時，速比相對較大。
4結(jié)論
本文研究了去耦室壓力對燃?xì)饷}動達(dá)冠生物質(zhì)燃燒機(jī)尾管傳熱的影響。通過調(diào)節(jié)去耦室控制系統(tǒng)的閘閥開度大小，達(dá)到預(yù)期的壓力，在不同去耦室壓力下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、測量、計算，得到以下結(jié)論。
(1)去耦室壓力為負(fù)壓時，尾管傳熱系數(shù)隨去耦室壓力降低而升高，在 6 kPa附近達(dá)到峰值，比去耦室壓力接近0時的大約提高了28%，之后，隨去耦室壓力降低而降低。
(2)去耦室壓力為正壓時，尾管傳熱系數(shù)隨去耦室壓力升高而升高，在6kPa附近達(dá)到峰值，比去耦室壓力接近0時的大約提高了9 5%，之后，又隨去耦室壓力升高而降低。
(3)去耦室壓力無論正負(fù)均能提高尾管的傳熱系數(shù)，但負(fù)值時傳熱系數(shù)相對較高。
(4)燃燒室壓力幅值的大小和速度比的大小均能反映傳熱系數(shù)的高低。
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