微型燃烧器内强化换热及甲烷催化重整燃烧特性研究

便携式高效微动力装置在国防、军事和航空领域有广阔的应用前景，但因微型燃烧动力装置燃烧空间极小，存在常规燃烧难以进行，燃料驻留时间急剧缩短，燃烧不完全，燃烧室面-容比增大，热量损失严重等急需解决的问题。采用何种措施使燃料保持高效稳定燃烧已成为微燃烧技术急需解决的关键问题。课题针对微型燃烧器中碳氢燃料预混、强化传热、催化重整及燃烧技术中关键问题展开研究，包括理论数值分析、实验研究两个方面。将微型燃烧器划为预混腔与燃烧腔，通过优化结构、采取强化传热措施，提高预混和换热效果，进而提高甲烷的催化燃烧效率；研究并弄清在优化后微型燃烧器内的预混与传热特性；预混腔内甲烷/湿空气在低温（200℃-700℃）下催化重整产氢特性与关键控制参数；燃烧腔内甲烷的催化燃烧特性与关键控制参数；得到燃烧器内能明显改善甲烷燃烧性能的极限氢气浓度；揭示微型燃烧器内预混传热特性、CH4/湿空气催化重整反应机理和燃烧行为。

便携式高效微动力装置在国防、军事和航空领域有广阔的应用前景，但因微型燃烧动力装置燃烧空间极小，存在常规燃烧难以进行，燃料驻留时间急剧缩短，燃烧不完全，燃烧室面-容比增大，热量损失严重等急需解决的问题。采用何种措施使燃料保持高效稳定燃烧已成为微燃烧技术急需解决的关键问题。课题针对微型燃烧器中碳氢燃料预混、强化传热、催化重整及燃烧技术中关键问题展开研究，包括理论数值分析、实验研究两个方面。将微型燃烧器划为预混腔与燃烧腔，通过优化结构、采取强化传热措施，提高预混和换热效果，进而提高甲烷的催化燃烧效率；研究并弄清了在优化后微型燃烧器内的预混与传热特性；预混腔内甲烷/湿空气在低温（200℃-700℃）下催化重整产氢特性与关键控制参数；燃烧腔内甲烷的催化燃烧特性与关键控制参数；得到了燃烧器内能明显改善甲烷燃烧性能的极限氢气浓度；揭示了微型燃烧器内预混传热特性、CH4/湿空气催化重整反应机理、燃烧行为。