多孔性輻射燃燒器熱傳及燃燒特性之數值研究

Abstract

本文利用數值分析來探討多孔性輻射燃燒器的各種特性。其中多孔性介質 是由球狀粒子均勻散佈所構成，整個機構包括了傳導、對流、輻射及燃燒 反應。對於固體和氣體間的非局部熱平衡情況，係利用兩相間的熱交換項 ，將固體和氣體的能量方程式聯結在一起，而用P3方法來解輻射熱傳方程 式，其中散射部份並不限於均向散射(isotropic scattering)。燃燒反應 是以一步總反應來達成，而反應速率係以阿赫尼茲(Arrhenius) 式來描述 。在分析過程中統御方程式皆以有限差分法將微分方程式轉為代數方程式 ，而氣體的一些熱力性質和傳輸性質隨溫度變化情況也列入考慮。由結果 可發現，熱傳機構中氣體熱擴散效應與其它相較之下可忽略不計。結果並 顯示出孔隙介質的輻射、幾何和熱性質（如光學厚度、散射比、孔隙度與 熱傳導係數）以及燃料與空氣混合比例皆會對輻射熱輸出和經濟效益（單 位質量流率的燃料所產生的輻射熱輸出）有顯著影響。而火焰在介質中的 位置對輻射燃燒器效能的影響於本文中亦有探討。