热能动力工程

作者：王 勇，李 君

单位：天津大学 机械工程学院，天津 300072,,天津大学 机械工程学院，天津 300072,

关键词：碳粒;燃烧速率;表面温度;粒径收缩;非稳态进程

基金：国家自然科学基金外国青年学者基金（51850410504）

针对单个碳颗粒在静止气氛中的燃烧过程，进行了包括详细的物理和化学模型在内的瞬态数值模拟。研究了粒径收缩、初始粒径（50~200μm）、环境氧气的体积分数（9%~21%）和气相温度（1 200~1 600 K）对燃烧过程的影响。结果表明：碳粒燃烧过程中，碳粒表面温度先逐渐升高后迅速下降至环境温度，峰值温度出现在碳粒半径为35~45μ的范围内；碳粒收缩过程符合d2定律，推导得到的碳粒单位面积燃烧速率与粒径rs的反比例关系式可用于对碳粒燃烧速率的预测计算；碳粒燃烧过程的特征值只取决于当前的颗粒直径，与其先前的演变过程无关；碳粒粒径越小，温度越低，化学动力学对燃烧过程的控制能力越强；初始碳粒半径相同时，升高气相温度或环境氧气的体积分数不会改变燃烧过程特征值的基本变化趋势，燃烧速率和碳粒表面温度均随气相温度或环境氧气体积分数的增大而增大，其中气相温度升高会导致碳粒表面温度达到峰值时的粒径减小。

来源：2023年第10期

《热能动力工程》期刊编辑部

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