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氮气稀释甲烷气体是咋回事?

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2014-11-21 10:35:00【

  甲烷是一种非常重要的燃料,以甲烷为主要成分的沼气更是一种重要能源。不少实验室和设备都是以甲烷气体作为动力源。不过大家都知道可燃气体都有一个爆炸极限,一个最佳的燃点,甲烷浓度过高的时候反而会因为缺氧导致燃烧不充分,所以需要另外一种气体来稀释甲烷气体。台湾的陈俊勋先生研究过在甲烷气体中添加氮气来稀释,从而研究燃烧火焰的实验,下面就让我们来具体研究一下吧。

氮气稀释甲烷气体



  本实验是研究进气速度(Uin)与甲烷气体-氮气质量比,固定喷油速度(0.05 m/sec)在风洞中单多孔性圆柱燃烧器对火焰转换现象。实验过程中先固定燃料之甲烷气体-氮气质量比再改变进速度0.41至2.63 m/sec 来观察相关的火焰结构变化。在实验中发现在甲烷气体-氮气质量比例在高于 ,当进气速度增加时火焰结构变化由包封火焰、转换火焰、尾焰依序出现。转换区存在于包封火焰与尾焰之间。在此区域火焰呈现一来回摆动的特徵且只存在5~8秒。在此区域火焰为高度不稳定它可以是一个昇离火焰、尾焰或是熄灭。在另一方面当甲烷气体-氮气质量比例在低于60%,当进气速度逐渐增加至极限值时火焰由包封焰直接转变为尾焰并且没有转换火焰存在于此区域。除此之外研究发现当燃料混合物中甲烷气体质量变低时,火焰转换极限速度也会变低,此外透过图片来表示火焰跳距距离(stand-off distance)、火焰厚度(flame thickness)、方位角(attached angle)的变化来了解相关火焰的物理机制。在包封焰与尾焰中量测沿多孔圆柱燃烧器垂直中心线的火焰温度分佈来了解相关的火焰变化趋势。最后将观测的实验结果与相关的数值模拟比较来验证实验的正确性。比较数值与实验结果发现有相同的趋势。在甲烷气体-超纯氮气质量比 由包封火焰转变成尾焰与 由包封火焰变为转换火焰再转变为稳定尾焰的火焰转换速度发现由实验得到的结果高于数值预测。由实验得到的包封火焰厚度(flame thickness)与火焰跳距距离(stand-off distance)发现低于数值模拟,至于由实验得到的尾焰方位角(attached angle)是高于数值模拟。


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