论文部分内容阅读
随着微加工技术的发展,各种功能的微小型设备已经取得了很大的进步,具有高能量密度的微动力系统的需求不断增加。目前广泛研究的基于燃烧的微动力系统是代替化学电池的一个可行性选择,因为典型的碳氢燃料的能量密度比最先进的锂电池还要高出几十倍左右。微小尺度燃烧是微型动力装置的核心,但与大尺度燃烧相比,微小尺度燃烧存在着火焰面体比大、热损失增加、火焰容易熄灭、等问题。选用不同内径和材料的微小喷管作为燃烧器喷管,以液体乙醇为燃料,采用石英玻璃管形成受限空间,由直流高压电源和交流高压电源以及铜板电极形成直流电场和交流电场,实验研究了乙醇小尺度射流扩散燃烧的火焰结构,火焰峰值温度,稳燃极限以及电学特性。研究发现,火焰在静止空气中燃烧会经历淬熄前火焰、稳燃火焰、振荡前火焰、振荡火焰4个不同的状态。交流电场对火焰峰值温度影响较大,乙醇体积流量为1.2ml/h时火焰峰值温度最高可达到1391.72K。外加条件对火焰的燃烧下限影响较小,受限空间和直流电场条件下,火焰的燃烧上限明显降低,而交流电场条件下,火焰燃烧上限则有所增大,其燃烧上限最高可从1.45ml/h增大到1.85ml/h。本实验范围内,热熄火是火焰淬熄的主要因素,燃料燃烧不完全是火焰由稳定燃烧转变为振荡燃烧的主要原因。直流电场条件下,火焰的V-A特性可以分为3个区域,分别为未饱和区、饱和区和超饱和区,在这三个区域,回路中的电流随电压的增大分别是增大、稳定和进一步增大。乙醇流量为1.2ml/h时的实际燃烧热为7.4W,而交直流电场最大的消耗功率为0.26W,因此,与燃烧热相比,电场的消耗功率可以忽略不计。论文探讨了乙醇小尺度扩散火焰的稳燃机理,为提高微小尺度燃烧的稳定性提供了一定的理论参考;论文还对火焰的电学特性进行了分析研究,合适的电场条件能够提升火焰峰值温度并拓宽火焰的稳燃范围。