鄭州達冠節能環保設備有限公司

脈動生物質燃燒機的頻率特性研究
  由于可控的脈動燃燒能大大提高燃燒效率和燃氣的傳熱效率，在噴氣推進、動力發電、工業爐窯、民用取暖，化工中的干燥和煅燒、各種鍋爐等有明顯的潛在優勢。基于Higgins-Rijke熱聲效應的無閥自激脈動燃燒器，因其結構簡單，無運動部件，壽命可達最佳水平，最具潛在應用前景。
  脈動生物質燃燒機的頻率特性對其設計和使用都有很重要的意義。非自激脈動燃燒器的工作頻率取決于外界脈動源（如脈動供氣）的頻率，而Hehnholtz型有閥自激脈動燃燒器（如市場有售的富爾頓脈動燃氣鍋爐）的頻率可用Helmholtz共振腔公式計算。對于直管的Higgins-Rijke型脈動燃燒器，其頻率可根據燃燒器總長，按1／2波長管公式大致估算。由于管中術 國家自然科學基金資助項目(69802010)有冷段和熱段，管中氣流的平均聲速只能憑經驗給定，其誤差隨意性很大。
  由于直管的Higgins-Rijke型無閥自激脈動燃燒器須在長徑比大于10時，才能較好工作，極大地限制其推廣使用。設想1m直徑的燃燒器至少10m長。且不說需特高的鍋爐房才能安裝，就其工作頻率來說，約24Hz，已接近次聲，噪聲對人體健康存在較大問題。為此，我們對直管的Higgins-Rijke型自激脈動生物質燃燒機進行了改進。將進氣段和出氣段的通氣截面積，做成小于燃燒室通氣截面枳，形成“兩端收口”的無閥自激脈動燃燒器。這樣，使燃燒器總長與燃燒室直徑之比減小到4.2時，仍能自激脈動工作[1]。為了有別于直管的Higgins-Rijke型脈動燃燒器，也為了敘述方便起見，我們把這種“兩端收口”的無閥自激脈動燃燒器稱為Rijke-ZT型脈動燃燒器。直管522的Higgins-Rijke型脈動燃燒器只是Rijke-ZT型脈動燃燒器的一個特例。我們曾對Rijke-ZT型脈動燃燒器的頻率特性進行過研究[2]，但未曾涉及燃氣的溫度分布。本文就Rijke-ZT型脈動燃燒器考慮熱燃氣溫度分布的頻率特性進行實驗研究，并推導出計算這種脈動燃燒器頻率的公式。
1Rijke-ZT型脈動燃燒器的頻率特性
 的實驗研究
  為了研究Rijke-ZT型無閥自激脈動生物質燃燒機的頻率特性，加工了4種不同收縮比的試驗器（見圖1）。它們的尺寸參數見表1。為今后闡述方便起見，我們稱移C管段為進氣段、≯B為燃燒室、≯A為出氣段。
  表1進、出氣段不同收縮比的脈動試驗器一覽表
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┃ 試驗器編號 ┃No．1┃No.2  ┃No．3 ┃No．4 ┃No．5 ┃No.6  ┃
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┃ 4Amm    ┃4160 ┃4106  ┃西70  ┃擊52  ┃擊70  ┃西52  ┃
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┃ 4Bmm    ┃4160 ┃4160  ┃+160  ┃+160  ┃4160  ┃4160  ┃
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┃ +Cmm    ┃4160 ┃4106  ┃擊70  ┃擊52  ┃4106  ┃4106  ┃
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┃ 出氣段收縮 ┃ 1  ┃ 0.44 ┃ 0.19 ┃ 0.11 ┃ 0.19 ┃ 0.11 ┃
┃ 比4A／曲B  ┃   ┃    ┃    ┃    ┃    ┃    ┃
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┃ 進氣段收縮 ┃ 1  ┃ 0，44 ┃ 0.19 ┃ 011 ┃ 0.44 ┃ 0.44 ┃
┃ 比西C／西B ┃   ┃    ┃    ┃    ┃    ┃    ┃
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  根據我佃的經驗和對Higgins-Rijke型熱聲現象的認識[3】’這種燃燒器的頻率特性不受熱源種類的影響。因此，我們用電加熱的方法作熱源，而不是用固、液或氣體燃料燃燒做熱源，這樣熱源參數易于控制和調整。沿試驗器軸向安裝了10支熱電偶，測量溫度分布。熱電偶的間距是不相等的，溫度變化較大區域熱電偶間距相對小些（熱電偶沿軸向的安裝位置見圖2）。由直徑為0.6mm的鎳鉻鎳鋁絲組成的露頭鎧裝熱電偶，動態響應很好。用YE2539高速靜態電阻應變儀每隔10s采樣一次。試驗器內氣體脈動頻率由安放在進氣口處的CA-YD5，4加速度傳感器拾取。訊號經電荷放大器放大后，輸入雙跡陰極射線示波器，由函數發生器發出的訊號進行比較。由于Rijke-ZT型脈動燃燒器內的聲波不是純正弦波，基波上疊加了一些諧波，因此不能用通常的頻率計數器直接讀得主頻率值。
  測得的相應溫度分布見表2。測得的主頻率值見表3。
  進、出氣段通氣截面積相同時試驗器的主頻率與溫度分布的關系見表2中的No．1，No．2，No．3，N04，進、出口段通氣截面積不同時的頻率特性見表2中的No．5，No．6
 圖2熱電偶分布示意圖
表2 各點熱電偶測得的溫度值
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┃      ┃  溫度分布／oC                               ┃
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┃誡驗器編號 ┃HOO  ┃H01  ┃H02  ┃H03  ┃H04  ┃H05  ┃H06  ┃H07  ┃H08  ┃H09  ┃
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┃ No．1   ┃56  ┃59  ┃77  ┃83  ┃112  ┃178  ┃271 ┃95  ┃34  ┃24  ┃
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┃ No．2   ┃ 76 ┃ 80 ┃ 82 ┃ 84 ┃ 109┃ 167┃ 356┃ 83 ┃ 29 ┃ 21 ┃
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┃ No．3   ┃ 89 ┃ 93 ┃ 96 ┃ 99 ┃ 107┃ 224┃ 237┃ 136┃ 34 ┃ 22 ┃
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┃ No．4   ┃75  ┃87  ┃93  ┃95  ┃139  ┃233 ┃244  ┃135  ┃29  ┃21  ┃
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┃ No.5   ┃ 82 ┃ 99 ┃ 107┃ 121┃ 125┃ 182┃ 404┃ 107┃ 36 ┃ 23 ┃
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┃ No．6   ┃ 50 ┃ 76 ┃ 78 ┃ 82 ┃ 98 ┃ 131┃ 376┃ 80 ┃ 31 ┃ 23 ┃
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表3實驗用Rijke-ZT生物質燃燒爐的實測頻率與計算頻率對比表
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┃ 試驗器編號 ┃No．1  ┃No．2 ┃No．3 ┃No．4 ┃No．5 ┃No．6 ┃
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