Helmoholtz型无阀自激脉动燃烧器弯尾管传热特性的实验研究

论文摘要

本文所使用的Helmoholtz型无阀自激脉动燃烧器,省去了传统脉动燃烧器的单向阀,扩大了负荷的调节范围,并在尾管出口设置了去耦室,消除了燃烧器运行时尾管出口溢出的声能,减小了噪音的影响,为脉动燃烧器的大型化利用奠定了基础。脉动燃烧器产生的脉动气流,相比一般的稳态流动,具有非常高的传热和传质效率。尾管作为脉动燃烧器声学结构的重要组成部分,具有较大的换热面积,如何合理利尾管的受热面,研究在脉动流动下尾管的传热特性,是非常有必要的。弯尾管在工程应用中是非常普遍的,目前对于弯尾管脉动燃烧器运行特性的研究非常少。本文的主要研究内容是通过对直尾管及不同角度弯尾管脉动燃烧器的实验研究得到不同尾管结构脉动燃烧器频率、压力特性,通过比较不同结构尾管脉动燃烧器的换热强度,确定实验条件下换热效果最优的尾管结构及工况;确定影响尾管传热的因素,根据所得的实验数据,拟合了直尾管传热无量纲数Nu的准则方程,给出方程的应用范围,并在直尾管的基础上对弯尾管的换热进行描述。实验研究表明:随着弯管弯角的增加,脉动燃烧器的频率不断降低,直管与45o弯管脉动燃烧器频率及压力特性基本相同,90o及135o弯尾管脉动燃烧器频率明显降低,随过量空气系数及负荷的变化会有频率跳变现象出现。相对于稳态流动,脉动传热的强化比达到了3～8倍;过量空气系数小于1.2时,直尾管脉动燃烧器的换热最弱;过量空气系数大于1.2时,较高热负荷下,45o弯尾管脉动燃烧器的换热强度最高,90o及135o弯尾管脉动燃烧器受频率跳变的影响,传热特性随热负荷变化,在10kw左右达到最佳传热效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 Helmholtz 脉动燃烧器简介
• 1.3 国外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 课题的主要研究内容
• 第2章 Helmoholtz 型无阀自激脉动燃烧器实验系统与测试方案
• 2.1 引言
• 2.2 实验台简介
• 2.2.1 脉动燃烧器结构
• 2.2.2 水冷换热系统
• 2.3 实验测试方案
• 2.3.1 实验测试系统
• 2.3.2 实验工况的确定
• 2.4 本章小结
• 第3章 不同尾管结构脉动燃烧器压力和频率特性
• 3.1 引言
• 3.2 直尾管脉动燃烧器压力和频率特性
• 3.3 弯尾管脉动燃烧器压力和频率特性
• 3.4 本章小结
• 第4章 脉动流动传热特性的研究
• 4.1 引言
• 4.2 直尾管脉动燃烧器传热特性
• 4.2.1 脉动传热系数及流动阻力的计算
• 4.2.2 稳态传热系数及流动阻力的计算
• 4.2.3 流动传热特性的比较
• 4.3 弯尾管脉动燃烧器传热特性
• 4.4 脉动传热准则方程的确定
• 4.4.1 脉动流传热的影响因素
• 4.4.2 准则方程形式的确定
• 4.4.3 回归模型及评价
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢