旋流燃烧器混合特性

旋流燃烧器混合特性实验方案设计

如图所示的旋流燃烧器，由同轴的两根同心管道组成，中心管通燃料气，外层管道通助燃空气（带有旋流），当空气和燃料气喷入炉膛之后发生混合，并通过旋转射流的回流区卷吸炉膛内的高温烟气，因此射流中的气体由三种成分混合而成：燃料气、空气、炉膛内烟气。为掌握燃烧器的燃烧特性，需要了解炉膛空间中各处的气体成分比例（假定暂不考虑化学反应引起的成分变化）。

要求：根据本章的知识，设计一个实验来完成以上研究工作，包括：1）阐述实验的原理、测量手段、数据处理方法，2）给出实验系统的示意图，3）描述实验的操作过程。

旋流燃烧器混合特性实验

一: 实验原理

温度场模拟浓度场 ，在湍流扩散的流场中，温度场和浓度场可以用相同的方程来描述，所以，可以用温度场模拟浓度场。用不同温度T 1=T 2实验，实测混合点xy 处的温度T xy （介于T 1和T 2之间，T 1>T xy > T 2）分布与浓度C xy 相似

① 如研究两股射流的混合实验，通过实验混合边界层中任一点浓度C 。

② C 1和C 2是被比拟的实际两股气流的浓度

③ T 1和T 2是被比拟的实际两股气流的温度

2212

12xy xy T T C C T T C C --=--

④ m 1和m 2是被比拟的实际两股气流的在空间中混合后的质量分数

则由炉膛内的各气体的质量分数,浓度及温度关系为

将实验测得的温度值代入上式即可得浓度比.

二:测量手段

将热电偶分布在炉膛内,即可测得炉膛内各点的温度 三：试验步骤

① 将热电偶与测试系统连接；

② 打开实验装置一段时间后，装置系统进入稳定状态； ③ 读取炉膛中各点温度，并记录于表格中；

④ 整理实验数据

四：数据处理方法

设空气，燃料，烟气的质量分数分别为m 1， m 2， m 3； 被比拟的空气，燃料与烟气的浓度为C 1，C 2， C 3 被比拟的空气，燃料与烟气的温度为T 1，T 2， T 3 假设p p p p C C C C ===3,2,1,

则

1m m 321=++m

xy T T m T m T m =++332211

xy C C m C m C m =++332211

由上式及测得的温度即可得出浓度比。

,1,2121,11121212122,2211122211p p p c c c p p p x x y xy y xy m m m

c T m c T c T m C m C m m m m m m T C T C C C T ==⎧⎧+=+=⎪⎪+=−−−−−→+=⎨⎨⎪⎪+=+=⎩⎩

五：实验系统示意图

┃

┃

┃

┃┃热电偶温度测试系统