懸浮粒狀多孔性介質輻射燃燒器熱傳與燃燒特性之數值研究

Abstract

本文利用數值分析探討懸浮粒狀多孔性介質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的,整個機構包括了熱傳導、熱 對流、熱輻射及燃燒反應。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來將能量方程式聯結在一起。熱輻射傳遞方程式中的 散射部份考慮為均向散射(isotropic scattering),而以P3方法解之。化 學燃燒反應模式則是以多步反應來描述;氣體的一些熱力性質和傳輸性質 隨溫度變化情況也都列入考慮。由結果可發現,此類多孔性介質的熱輻射 、幾何和熱物理性質(如光學厚度、散射比、孔隙度與熱傳導係數)、火焰 在介質中的位置以及燃料與空氣混合比例等皆會對熱輻射輸出量和經濟效 益(單位質量的燃料所產生的輻射熱輸出)有顯著影響。此外,針對以多步 反應與一步總反應來模擬燃燒反應之下,對此類熱輻射燃燒器效能的評估 於本文中亦加以比較。