与传统自由空间燃烧相比,多孔介质燃烧的燃烧速率、强度、效率更高,具有相对更宽的燃烧区域,燃烧室内温度分布更加均匀,污染物生成和排放更低。多孔介质表面燃烧相比于其他形式的燃烧具有火焰温度低,火焰传播速度小,易于点火,火焰稳定性好等优点。在多孔介质燃烧中,火焰稳燃机理和辐射特性是评判燃烧器好坏的重要标准。为了研究多孔介质表面燃烧火焰稳燃机理和辐射特性,本文设计了一种渐变型的锥形多孔介质燃烧器并搭建了实验平台,在该平台上进行表面燃烧实验,针对当量比、入口气流速度、多孔介质材料直径这几个变量分析多孔介质表面燃烧火焰稳燃机理和辐射特性、温度分布特性、污染物排放特性。本文选择直径为3mm、6mm、10mm的多孔介质小球分别在当量比0.4-0.6、入口速度1.5m/s-3.5m/s工况下进行实验。本文主要研究内容包括4个部分:实验平台的搭建及其组成介绍、参数确定、实验方法;多孔介质表面燃烧火焰稳燃机理和辐射特性;利用热电偶、手持红外测温仪测温并分析温度分布特性;利用烟气分析仪收集尾气分析污染物排放特性。多孔介质表面燃烧火焰稳燃机理和辐射特性方面,燃烧过程中,火焰始终固定在燃烧器出口处附近,且实验发现当量比、入口速度、多孔介质材料的大小对表面火焰形态、辐射功率的影响很大。当入口速度一定时,增大当量比可以明显提高燃烧器的辐射功率。当量比增大到0.6之后,多孔介质燃烧器会达到稳定燃烧,且用时基本相同;入口速度越大,表面燃烧温度和辐射功率越高。多孔介质材料直径越大越难将燃烧火焰稳定在多孔介质材料内部或表面,终将产生回火等现象。同时在实验中发现,当量比和入口速度过大,会造成燃烧温度过高的现象,造成燃烧器裂开,应尽量避免。多孔介质表面燃烧温度分布特性方面,当量比小时,入口气流速度过大或过小,均会造成燃烧温度过低,甚至发生熄火;当量比为0.6时,入口气流速度越大,燃烧器燃烧温度越高。多孔介质材料直径越小,燃烧温度越低。当量比增大到0.6之后,多孔介质燃烧器会达到稳定燃烧,且用时基本相同;入口速度越大,表面燃烧温度越高。多孔介质燃烧器的稳燃上、下限由当量比、多孔介质材料大小决定。当量比越大,燃烧器的稳燃范围越宽;多孔介质材料直径6mm时,该燃烧器稳燃范围越宽。多孔介质表面燃烧污染物排放特性方面,当量比和多孔介质小球直径是影响污染物NOX、CO排放的主要因素,但入口气流速度对NO和CO排放量的影响较小,可以忽略不计。随着当量比的增大,NOX的排放量有所增大,但CO的排放量有所减小。当量比为0.4时,6mm直径多孔介质小球的NOX排放量波动幅度最大,相比之,3mm直径多孔介质小球的NOX、CO排量整体波动都要小于6mm直径的小球。这主要是因为当多孔介质直径小时,多孔介质材料堆积后的孔径也相应变小,固体壁面的附面层相互重叠,再加上高温固体的存在,对火焰的稳定相当有利,燃烧相对均匀稳定。入口气流速度对NO、CO排放量的影响可以忽略不计,相比于入口气流速的影响,当量比对NO、CO排放量的影响更大。