高溫低氧燃燒技術與應用（簡體書）

《高溫低氧燃燒技術與應用》內容簡介：高溫低氧空氣燃燒與氣化過程的本質特征究竟是怎樣的，如何進一步發揮其技術優勢，如何更廣泛地在工業中應用，一直是研究的焦點。作者組織了高溫低氧空氣燃燒火焰特性實驗，剖析了反應區熱物理性質分布特性，提出了“低氧彌散燃燒”的概念，歸納了燃燒過程的熱力學與動力學特征。作者又采用渦耗散燃燒模型，結合“等效比熱容”，對高溫低氧燃燒過程進行了數值模擬研究，并通過實驗檢驗了所用方法與研究結果的可靠性。蓄熱式換熱系統是工業化應用的關鍵技術，其特性直接影響使用效果，作者提出了一種計算薄壁蓄熱體傳熱過程攝動解析與數值計算組合的新算法，并據此建立了相應的仿真計算系統，對薄壁蓄熱式換熱系統的溫度效率、熱效率與切換周期間的關系進行了研究。

艾元方，男，1968年12月出生，中南大學副教授，博士。主要研究方向為：可控燃燒反應、高溫低氧空氣燃燒、含塵煙氣余熱高效回收、熱工設備仿真與優化，先後參加863計劃項目2項：天然氣高效節能環保燃燒技術(2005AA001020)和生物質能高溫氣化技術研究(2001AA514013)；主持省重大科技專項和優先主題——廢線路板高溫資源化處置系統的研究與產業化(2009C13SA170002)，發明專利授權14項，第一作者發表論文31篇、其中EI核心收錄3篇，SCI收錄1篇。
蔣紹堅，男，1963年3月生，湖南邵東人，中南大學教授。1984年清華大學內燃機工程專業本科畢業，1987年清華大學熱能工程專業碩士畢業。自1987年7月至今任教于中南大學(原中南工業大學)，先後任教研室副主任和主任、副系主任、副院長。現任中南大學職改辦主任、能源科學與工程學院教授、低碳能源技術研究所所長。兼任中國機械工程學會工業爐分會委員、中國可再生能源學會生物質能專業委員會委員、中國電力教育協會能源與動力工程學科教學委員會委員、湖南省能源研究會常務理事。主要研究方向為低碳能源技術，包括高效清潔燃燒、生物質能利用、流程工業節能環保、二氧化碳捕捉和儲存等。已承擔國家863計劃、歐盟Asid-link計劃、科技部中小企業創新基金、國家科技支撐計劃、國家自然科學基金等項目10余項。《有色冶金爐設計手冊》、《筑爐工程師手冊》編委，發表論文80余篇，授權發明專利10余項。

《高溫低氧燃燒技術與應用》“十一五”國家重點圖書出版規劃項目。

第1章 概述
1.1 高溫空氣燃燒技術發展的社會背景
1.2 高溫空氣燃燒技術發展的技術背景
1.3 高溫空氣燃燒工作原理與技術優勢
1.4 高溫空氣燃燒燒嘴型式
1.5 高溫空氣燃燒的研究焦點
1.5.1 關鍵部件
1.5.2 燃燒機理
1.5.3 燃料適用性
1.6 高溫空氣燃燒的數值研究
1.6.1 計算模型的選用
1.6.2 高溫空氣燃燒特性數值模擬方法
1.6.3 商業軟件的缺點及自主開發數值模擬計算程序的重要『生
1.6.4 未來高溫空氣燃燒數值模擬的發展方向
1.7 高溫空氣燃燒的應用
1.7.1 HTAC技術的應用范圍
1.7.2 HTAC技術的工藝應用
1.7.3 HTAC技術在企業的應用
1.8 高溫空氣氣化
1.8.1 高溫空氣氣化與傳統氣化對比
1.8.2 高溫空氣氣化優越性
1.8.3 高溫空氣氣化應用前景

第2章 低氧彌散燃燒過程物理化學特征
2.1 高溫空氣燃燒火焰特性
2.1.1 火焰外觀特征
2.1.2 火焰穩定曲線
2.1.3 火焰溫度特征
2.1.4 燃燒噪音
2.2 低氧彌散燃燒概念
2.3 低氧彌散燃燒熱力學特征
2.3.1 穩定燃燒機理
2.3.2 燃燒溫度
2.4 低氧彌散燃燒動力學特征
2.4.1 Arrihenius燃燒反應速率
2.4.2 燃燒分區
2.5 彌散性能特征指標
2.5 ,1彌散度
2.5.2 爐溫不均勻度
2.6 燃燒性能強化
2.6.1 燃燒過程速度
2.6.2 燃燒功率
2.6.3 彌散性能

第3章 低氧彌散燃燒數值模擬研究
3.1 高溫空氣燃燒數值模擬研究現狀
3.2 流動、傳熱與燃燒數值模擬建立
3.3 EDM速度系數A對低氧空氣燃燒數值模擬的影響
3.4 燃燒溫度對燃燒數值模擬的影響
3.4.1 比定壓熱容等效系數
3.4.2 濃度場與溫度場
3.4.3 彌散性能指標
3.5 EDM速度系數A對燃燒數值模擬的影響
3.6 低氧彌散燃燒動力學條件

第4章 低氧彌散燃燒實驗，
4.1 低氧彌散燃燒實驗系統
4.1.1 實驗系統原理及組成
4.1.2 熱工參數檢測
4.2 實驗操作與數據整理
4.3 低氧彌散燃燒溫度均勻性能
4.3.1 反應區彌散特征
4.3.2 變化EDM速度系數A的燃燒數值模擬準確性
4.3.3 引用等效比定壓熱容的燃燒數值模擬準確性
……
第5章 薄壁蓄熱體熱過程數學模型及攝動法求解
第6章 薄壁蓄熱體熱過程數值仿真系統開發與應用
第7章 薄壁蓄熱體傳熱特性攝動解析
第8章 基于高溫空氣燃燒的熔鉛爐
第9章 生物質燃料氣化數學模型及其應用
第10章 木屑高溫空氣氣化試驗研究
第11章 研究總結
參考文獻
附錄1 實驗裝置圖
附錄2 部分彩圖

第3章低氧彌散燃燒數值模擬研究
燃燒數值模擬是目前燃燒基礎研究和技術開發中常用的一種理論方法。在燃燒機理能正確反映燃燒本質時，數值模擬才能獲得對燃燒應用具有指導意義的結果。低氧彌散燃燒有反應點彌散，火焰溫度均勻和NO生成量極低等技術優勢。這樣，低氧彌散燃燒數值模擬選用湍流燃燒模型和模擬參數能反映其物理化學過程本質，才能獲得準確的供爐膛燃燒優化設計參考的火焰體積、彌散度和爐溫不均勻度。
可選用通用的湍流模型模擬爐內氣流湍流流動所造成的煙氣回流稀釋空氣含氧濃度的效果，如在爐內煙氣回流程度較弱時選用標準k-8湍流模型，否則選用RSM;可選擇常用的基于熱流通量法、區域法、蒙特卡洛法或離散坐標法的輻射傳熱模型模擬爐內燃燒傳熱；可選擇熱力型NO。和快速型NO。生成模型預測爐內燃燒NO生成；然而在燃燒模型上，不針對彌散燃燒過程獨有的物理化學特征，選用常用的湍流擴散燃燒模型（如即混即燃的混合物分數/PDF燃燒模型，有限反應速率的渦破碎燃燒模型和渦耗散燃燒模型）者居多。模擬時，燃燒溫度比實際值偏高，則燃燒反應速度偏大，不能獲得體積大的燃燒火焰。
為了給低氧彌散燃燒工程應用提供設計和操作依據，減少低氧彌散燃燒開發和實驗成本，本章以有限反應速率模型中的渦耗散燃燒EDM為例，考察變化燃燒速度系數和參數對彌散性能的影響，研究EDM模型在低氧彌散燃燒數值模擬中的適應性和低氧彌散燃燒所需的燃燒條件。