大气式燃烧器内引射器的数值模拟与实验研究

低氮氧化物燃气燃烧器的CFD研究
冯良;洪鎏
【期刊名称】《上海煤气》
【年(卷),期】2004(000)005
【摘要】文章综述了燃气燃烧NOx生成理论与计算公式,利用计算流体力学(CFD)软件对浓淡式燃气燃烧器进行了燃烧模拟研究,形成温度场、各组分浓度场等状态参数,提出了设计NOx燃气燃烧器的方法,达到了降低氮氧化物排放的目的.
【总页数】7页(P1-6,33)
【作者】冯良;洪鎏
【作者单位】同济大学;同济大学
【正文语种】中文
【中图分类】TK223
【相关文献】
1.石化管式加热炉燃气燃烧器的CFD研究 [J], 李元青;陆晓峰
2.大气式燃气燃烧器引射器的CFD研究 [J], 冯良;刘鲲;韩国园;洪鎏;逯红梅;张倩
3.“低氮氧化物燃气燃烧器”被认定为上海重点新产品 [J], 无
4.低氮燃气燃烧器技术探讨 [J], 张凯
5.多孔陶瓷板燃气燃烧器氮氧化物的排放特性 [J], 李艳红;胡国新;徐吉浣;张鹤声因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

可调式引射器关键结构参数影响规律研究
纪少波;张世强;陈秋霖;李洋;马荣泽;姜颖
【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》
【年(卷),期】2022(43)6
【摘要】引射器可以提高燃料电池的效率,为提高引射器的性能及拓宽适用工况范围,本文围绕可调式引射器关键结构参数对引射器性能的影响规律展开研究,建立引射器的三维流动分析模型。

基于验证后的模型研究了7种关键结构参数对引射器性能的影响规律,在此基础上对引射器结构进行优化,选取最佳结构参数。

通过试验对比优化前后引射器的性能,结果表明:可调引射器的引射系数较原引射器提高了6.2%,工作区间从120~300 A拓展至60~300 A,有效拓宽了引射器的低负荷工况范围。

本文的研究成果可为引射器的优化设计提供指导。

【总页数】8页(P824-831)
【作者】纪少波;张世强;陈秋霖;李洋;马荣泽;姜颖
【作者单位】山东大学能源与动力工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TM911.4
【相关文献】
1.不同结构参数对甲醇燃料大气式燃烧器引射性能影响分析及研究
2.结构参数对气体引射器性能的影响研究
3.可调式引射器对两相流引射制冷循环系统性的影响
4.
引射器关键结构参数优化设计及验证5.波瓣喷管结构参数对引射混合器性能影响的数值研究
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大气式燃烧器内引射器的数值模拟与实验研究倪娟娟;张海军【摘要】文章从数值模拟和实验两方面研究了上海林内2M2F燃烧器内的引射器。

在数值模拟中,分析了流场、中心轴上速度分布、中心轴上压力分布和中心轴上当量比分布等信息。

在实验中,测量出了引射器的一次空气系数和质量引射系数。

数值模拟和实验的结果表明该引射器内混合气体已经混合均匀,出口处气体流速稳定,具有较强的引射能力;若在结构比较紧凑的燃气具中,可以缩短该引射器的长度。

%This paper from the numerical simulation and experiment studiedthe ejector ot the 2M2P burner. The numerical simulation and experimental results show that the ejector has strong ejector ability. If this ejector uses the compact of gas stoves, we can shorten the length of the ejector.【期刊名称】《上海煤气》【年(卷),期】2012(000)002【总页数】4页(P22-25)【关键词】引射器;数值模拟;实验【作者】倪娟娟;张海军【作者单位】上海林内有限公司;上海理工大学【正文语种】中文【中图分类】V231.30 引言大气式燃烧器是家用燃气灶具中应用最广泛的燃气燃烧器，主要包含头部及引射器两部分。

引射器是由吸气渐缩管、混合管和渐扩管组成。

引射器是大气式燃烧器的关键部件之一，其作用为以高能量的气体引射低能量的气体，并使两者混合均匀；在引射器末端形成所需的剩余压力，用来克服气流在燃烧器头部的阻力损失，使燃气—空气混合物在火孔出口获得必要的速度，以保证燃烧器稳定工作；输送一定的燃气量，以保证燃烧器所需的热负荷。

冯良等人采用计算流体动力学 Computational Fluid Dynamic(CFD)，模拟了大气式燃气燃烧器中引射器的流场，结果表明通过数值模拟不仅可以提供详细的流场信息，而且具有传统实验研究无法比拟的优点。

家用燃气灶具标准对灶具热效率测试值的影响章建锋;蔡国汉;崔颂;高乃平;魏敦崧【摘要】GB 16410-2016《家用燃气灶具》(新国标)的颁布给燃气灶具热效率的测试结果带来较大差异.针对GB 16410-2007《家用燃气灶具》(旧国标)和新国标中燃气灶具热效率测试方式,以大气式灶具和红外线灶具为研究对象,分别进行热效率试验研究和数值模拟研究.结果显示,新国标、旧国标的热效率测试方式和计算公式的差异使得新国标下的灶具热效率明显提升,锅体颜色是影响热效率差异的主要因素,主要体现在锅体的发射率上,白色锅体的发射率基本低于0.2,黑色锅体的发射率在大部分波段高于0.8,黑锅的辐射吸热量大约是白锅的5倍.【期刊名称】《煤气与热力》【年(卷),期】2018(038)002【总页数】6页(P33-38)【关键词】燃气灶具;国家标准;热效率;试验研究;CFD模拟【作者】章建锋;蔡国汉;崔颂;高乃平;魏敦崧【作者单位】宁波方太厨具有限公司,浙江宁波315336;浙江省健康智慧厨房系统集成重点实验室,浙江宁波315336;宁波方太厨具有限公司,浙江宁波315336;浙江省健康智慧厨房系统集成重点实验室,浙江宁波315336;同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804;同济大学机械与能源工程学院,上海201804【正文语种】中文【中图分类】TU996.71 概述随着中国城市化进程的推进和人民生活水平的不断提高，家用燃气灶具由于其方便、快捷等优点已成为广大城乡居民必不可少的烹饪器具[1]。

一些学者针对家用燃气灶具进行了大量的研究，包括火焰长度[2]、灶具引射器[3]、空燃比[4]以及环保性能[5]等。

另外，燃气灶具的安全可靠、高效清洁等已成为人们所关心的重要问题。

在燃气灶具需求量庞大的今天，如何规范市场秩序，建立统一的燃气灶具标准，是燃气灶具行业蓬勃发展的前提。

GB 16410—2016《家用燃气灶具》(以下简称新国标)相对于GB 16410—2007《家用燃气灶具》(以下简称旧国标)作了一些修改，针对中国消费者特有的爆炒烹饪习惯，对热负荷、热效率、安全性能等都提出了更高的要求。

1 概述引射器主要由喷嘴、接受室、混合室及扩压室组成，其工作原理见图1。

图1 引射器结构简图压力较高的流体为工作流体(又称为一次流体)，以很高的速度从喷嘴流出，进入接受室，在射流的紊动扩散作用下，卷吸周围压力较低的流体。

被吸入的压力较低的流体为引射流体(又称为二次流体)。

工作流体与引射流体在混合室内混合，进行动量交换，在流动过程中速度插分布渐渐均匀，在此期间常常伴随压力的升高。

随后，混合流体进入扩压室，压力因流速的降低而升高。

在扩压室出口处，混合流体的压力高于进入接受室的引射流体的压力。

升高引射流体的压力而不直接消耗机械能是引射器最主要的特点。

而引射器的主要缺点是传能效率较低，这是由于两股流体混合时产生较大的能量损失。

另外，在运行中由于缺少运动部件也不易调节。

2 引射器的研究进展2．1 引射器的分类及描述方程目前，还投有—个通用的引射器分类方法，但人们常按引射器中相互作用的流体的状态将其分为3类：①工作流体和引射流体的状态相同，如气体(蒸汽)引射器。

②工作流体和引射流体处于不同的状态，而且在混合过程中状态也不发生改变，如水—空气引射器。

③流体的状态发生改变的引射器。

工作流体和引射流体在混合前处于不同的相态，在混合后变成同一相态，即在混合过程中其中一种流体的相态发生改变，如汽-水混合式加热器。

虽然引射器种类繁多，但都可用如下3个基本定律来描述[1]：①能量守恒定律hP+μhs=(1+μ)hm (1)μ=qm，s／qm，p (2)式中hP—工作流体的比焓，J／kgμ—引射系数hs—引射流体的比焓，J／kghm—混合流体的比焓，J／kgqm，s—引射流体的质量流量，kg/sqm，p—工作流体的质量流量，kg/s由能量守恒方程可知，工作流体和引射流体以及混合流体的动能通常忽略不计。

②质量守恒定律qm，m=qm，p+qm，s (3)式中qm，m—混合流体的质量流量，kg/s③动量定理[2]∑F=∑∫Adp=qm，p(1+μ)υm-qm，pυu，-qm，sυs (4)式中F—力，NA—面积，m2p—压力，Paυm—混合室出口截面上混合流体的速度，m/sυP—混合室入口截面上工作流体的速度，m／sυs—混合室入口截面上引射流体的速度，m／s2．2 引射器的研究历程及现状在19世纪，为了维持蒸汽机冷凝器内的真空条件，人们发明了引射器，那时的超声速引射器的几何结构通常是根据经验设计出来的。

燃气炮引射器结构参数分析与优化饶刚;盛旭录;胡仲林【摘要】According to the basic principle of Computational Fluid Dynamics, simulation was given on the ejector in a certain type of gas gun to improve itsperformance by FLUENT. The effects of nozzle position,mixing section diameter and mixing section length on ejector performance were simulated. In the light of the simulation results, the structure size of ejector was optimized, and the corresponding gas gun was manufacturedand tested. Testing results show that the sound intensity of the gas gun increased by 10%and the shortest interval required time for the continuous explosion of the gas gun was shortened. The research supply a way to improve the performance of gas gun.%根据计算流体动力学(CFD)基本原理,使用FLUENT软件,以某型号燃气炮为研究对象,对引射器关键参数如喷嘴距、混合段直径、混合段长度等进行数值模拟,得出引射器各参数对引射系数的影响.依据模拟结果对该燃气炮的引射器结构尺寸进行优化,并应用于对应的燃气炮.对优化后的燃气炮进行测试,并与改进前的燃气炮进行对比,其爆炸分贝数升高了10%,并缩短了燃气炮连续爆炸时所需的最短时间间隔.该研究方法对于提升燃气炮性能有着较为重大的参考价值.【期刊名称】《机械设计与制造》【年(卷),期】2017(000)010【总页数】4页(P260-263)【关键词】燃气炮;气体引射器;引射系数【作者】饶刚;盛旭录;胡仲林【作者单位】武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉 430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉 430081;武汉科技大学机械自动化学院,湖北武汉430081【正文语种】中文【中图分类】TH16;TH48近年来，随着航空业的发展、人们环保意识的增强，在机场农场等地，无伤驱鸟的需求日益增大，燃气炮因其结构小巧、费用低廉、无污染、不伤害鸟类等优点而成为了备受欢迎的驱鸟设备之一。

数值计算方法在引射器设计中的应用研究摘要：由于引射器结构复杂，在工程设计中使用一般的工程算法会带来繁重的计算工作量，难以满足工程需求。

为解决该问题，本文以介质为空气的引射器为研究对象，通过研究数值计算方法原理，提出了数值计算在引射器设计中的应用方法，并给出了较为程式化的引射器设计步骤。

通过对比分析理论计算出的最小喉部截面流量值，验证了数值计算在引射器设计应用中具有较高的准确性。

关键词：引射器；数值计算；中心流；压比1.引言在引射器设计中，由于其结构复杂，设计计算工作量相当大，就一般的工程算法而言，求解一个工作状态下的气流参数，也只能给出一个特征截面上的参数。

根据引射器不同的用途及优化设计的要求，需要给出引射器不同状态下各个截面上的参数[1-4]，这种情况下，传统的工程算法就难以满足要求。

在此背景下，以介质为空气的引射器为研究对象，重点分析数值计算方法在引射器设计中的实际应用，给出引射器数值计算程序。

通过对某引射器的引射比等性能参数进行数值计算，并对比理论计算值，验证引射器数值计算方法的准确性。

1.数值计算方法原理按照工程算法，对一个引射器，首先要计算其中心流的参数。

对于气体而言，经过中心流喷口的气流状态与喷口前后的压比有关。

如压比大于1.89，则气流会加速到音速，喷口处的气流处于阻塞状态，此时其流量完全取决于喷口的面积及喷口前气体的总压和总温，而与喷口后背压无关。

而气流经过喷口后，由于引射腔的扩张及其气体边界限制使扩张的气体自然形成一种扩散的拉瓦尔喷管，并继续加速到超音速[5-6]。

气流经过引射器的流场如图1所示。

如压比小于1.89，则气流以低于音速的速度喷出，再逐渐减速。

图1 气流经过引射器的流场由于引射器中心流的参数并不能反映引射器的主要性能参数，所以必须对其包括外部被引射流在内的所有流动情况进行研究计算，才能分析各种工况下的引射器性能[7-8]。

1.引射器数值计算方法下面以某引射器为算例来具体说明数值计算的应用方法。

水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟在燃烧工程领域，水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟一直是一个备受关注的研究课题。

煤粉燃烧作为一种重要的能源利用方式，其优化设计和运行参数对于提高燃烧效率、减少污染排放具有重要意义。

水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟可以通过计算机模拟对流场、燃烧特性和热力学参数进行分析和预测，为煤粉燃烧工程的设计和优化提供理论依据和技术支持。

1. 水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟概述水平浓淡煤粉燃烧器是煤粉燃烧系统中的重要部件，其内部气固两相流动态特性对于燃烧效率和环境排放具有重要影响。

数值模拟是一种有效的研究方法，通过建立数学模型和求解数学方程来描述和预测水平浓淡煤粉燃烧器内的气固两相流动特性，从而为燃烧器的设计和优化提供科学依据。

2. 水平浓淡煤粉燃烧器内气相流动的数值模拟在水平浓淡煤粉燃烧器内，气体流动是影响燃烧效率和稳定性的重要因素。

数值模拟可以通过求解雷诺平均湍流模型（RANS）方程和离散相模型（DPM）方程来描述气相流动的特性，包括速度场、压力场和湍流特性等，从而揭示燃烧器内部气相流动的规律和规律。

3. 水平浓淡煤粉燃烧器内固相流动的数值模拟除了气相流动外，煤粉燃烧器内的固相流动也是十分复杂的，研究固相流动对优化燃烧过程至关重要。

数值模拟可以通过求解颗粒流体动力学（PFD）方程来描述固相颗粒的运动和燃烧过程，其中包括颗粒的输运、碰撞和燃烧过程，为燃烧器内固相流动的规律和规律提供重要信息。

4. 水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的耦合数值模拟气固两相流动是水平浓淡煤粉燃烧器内最为复杂的部分，气相流动和固相流动之间存在多种相互作用和耦合关系。

数值模拟可以通过耦合求解气相流动和固相流动的方程来综合分析气固两相流动的特性，包括颗粒的输运、燃烧和热力学参数的耦合关系，为水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的整体特性提供全面的理论支持。

5. 水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟在煤粉燃烧工程中的应用水平浓淡煤粉燃烧器内气固两相流的数值模拟在煤粉燃烧工程中具有重要的应用价值，可以为燃烧器的设计和运行参数优化提供重要的理论和技术支持。

第七章 大气式燃烧器第一节 大气式燃烧器的构造及特点一、大气式燃烧器的构造及工作原理根据部分预混燃烧方法设计的燃烧器称为大气式燃烧器，其一次空气系数01α'<<。

(一)引射器g 0.0036L d μ= (7-1) 式中 g L ——圆形喷嘴的流量(3m /h )；μ——喷嘴流量系数，与喷嘴的结构形式、尺寸和燃气压力有关，用实验方法求得； d ——圆形喷嘴直径(mm)； H ——燃气压力(Pa)；s ——燃气的相对密度(空气＝1)。

(二)燃烧器头部第二节大气式燃烧器的头部计算一、火孔尺寸大气式燃烧器常用设计参数表7-1二、火孔深度六、锅支架高度七、火孔燃烧能力及火孔总面积火孔能稳定和完全燃烧的燃气量称为火孔的燃烧能力。

通常用火孔热强度p q 或燃气空气混合物离开火孔的速度p v 来表示火孔的燃烧能力。

()p6p 0101l H v q V α-='+ (7-2)式中 p q ——火孔热强度(kW/mm 2)；l H ——燃气低热值(kJ/Nm 3)；α'——一次空气系数；0V ——理论空气需要量(m 3/m 3)；p v ——火孔出口气流速度(Nm/s)。

60p p(1)10l Q V F H v α'+=(7-3)式中 p F ——火孔总面积(mm 2)；Q ——燃烧器热负荷(kW)；p v ——火孔出口气流速度(Nm/s)，按表7-1或有关设计手册查得。

p pQF q =(7-4)式中 p q ——火孔热强度(kW/mm 2)，按表7-1或有关设计手册查得。

八、燃烧器头部的静压力2p1p0mix 2v P ζρ∆= (7-5)式中 1P ∆——流动阻力损失(Pa)；p v ——火孔出口气流速度(Nm/s)；0mix ρ——在标准状态下燃气-空气混合物的密度(kg/Nm 3)；p ζ——火孔阻力系数。

2p p 2p1μζμ-=(7-6)式中p μ——火孔流量系数，按式(2-5)取用。

( 安全管理 )单位：_________________________姓名：_________________________日期：_________________________精品文档 / Word文档 / 文字可改大气式燃烧器(2021版)Safety management is an important part of production management. Safety and production are inthe implementation process大气式燃烧器(2021版)按照部分预混燃烧原理(02000Pa)及低压(<2000Pa)两种。

在设计计算中，前者需要考虑气体的可压缩性；后者则不必。

按被引射气体的吸入速度，引射器又可分为常压吸气和负压吸气两种。

如果引射器的吸气收缩管做得足够大，并逐渐过渡到圆柱形混合管，这时被引入的空气在收缩管内的流速很小，可以忽略，这样的引射器称为常压吸气引射器，也称为第二类引射器，低压大气式燃烧器的引射器多为此种；反之，如果吸气收缩管做得较小，被吸入空气流速较大，气流在管内发生强烈扰动，这时空气流速便不可忽略，这样的引射器则称为负压吸气引射器，也叫第一类引射器。

比较而言，在第一类引射器中，燃气和空气的速度差较小，能量损失也较小，引射效率较高。

高、中压大气式燃烧器的引射器多为负压吸气式引射器。

以下主要讨论常压吸气低压引射器的设计计算。

表3-6-7大气式燃烧器常用设计参数燃气种类炼焦煤气天然气液化石油气火孔尺寸/mm圆孔dp2.5～3.02.9～3.22.9～3.2方孔2.0～1.21.5～5.02.0～3.02.4～1.62.0～3.02.4～1.6火孔中心距s/mm(2～3)dp火孔深度h/mm(2～3)dp额定火孔热或度qp/MW·mm-211.6～19.85.8～8.77.0～9.3额定火孔出口流速vp/m·s-1 2.0～3.51.0～1.31.2～1.5一次空气系数α0.55～0.600.60～0.650.60～0.65喉部直径与喷嘴直径比dt/d5～69～1015～16火孔面积与喷嘴面积比Fp/Fj44～50240～320500～600图3-6-20常压吸气低压引射器的工作原理1-喷嘴；2-吸气收缩管；3-喉部；4-混合管；5-扩压管计算以动量定理、连续性方程及能量守恒定律为基础，按图3—6—20所示工作原理，可推导出它的特性方程如下：式中h——引射器出口的静压力，Pa；H——喷嘴前燃气压力，Pa；μ——喷嘴流量系数；F——无因次面积，为喉部和喷嘴出口的面积比，即，它是引射器计算的基本参数；u——质量引射系数，为燃气与引射空气的质量流量之比；uρr——容积引射系数，ρr为燃气相对密度，K——能量损失系数，可表示为：这里，ψ1是混合管末端的速度场不均匀系数，它与气流的稳定程度和流动状态有关，取决于速度场的分布状况，当混合管长度为5～6倍喉部直径时，ψ1=1．02～1．04，混合管较短，ψ1较大；ζmix是混合管摩擦阻力系数，ζmix=Lmin/dt，与混合管的气体流动状态、加工质量和长度有关，通常取ζmin=0.06～0.12；ζd为扩压管局部阻力系数，相应于扩压管进口流速；n表示扩压管的扩张度n=Fd/Ft。