臺灣博碩士論文加值系統

本文主要目的是探討不同進氣道設計的矩形與圓形燃燒器，燃燒機制上的異同。利用實驗分析，觀察V型凹槽結構對燃燒器燃燒型態的影響。由觀察火焰型態與Shadowgraph影像等定性表現，以及溫度場分佈、穩定操作範圍等定量結果，歸納V型的凹槽設計對矩形燃燒器燃燒機制的影響，並且將同樣的對向衝擊概念，使用在圓形燃燒器的設計上，觀察圓形對稱方式的燃燒器受到衝擊效應的影響，對燃燒性能的改善情形。
兩型矩形衝擊型燃燒器的衝擊效應主導流場結構，在低當量比時，接近完全燃燒，兩者的火焰型態與溫度表現相似，都有1500℃以上的高溫極值出現，其中多向衝擊效應使三向衝擊型燃燒器的高溫區域較大。但在高當量比時，流量過低使兩向衝擊型燃燒器無法維持穩定的燃燒狀態，發生回火現象，而三向衝擊型燃燒器因為第三向開口燃氣流逸，可以維持穩定的操作狀態。
圓形衝擊型燃燒器在高當量比時，衝擊效應的影響不大，但在低當量比下，圓形衝擊型燃燒器的預混火焰面開始向凹槽內部聚集，增強預熱效應，可以提供比圓形平面燃燒器更廣的高溫分佈以及較佳的穩定操作極限。與矩形衝擊型燃燒器比較，圓形燃燒器在火焰穩定性以及操作極限上有較佳的表現，但是在各火焰型態時，圓形燃燒器的火焰高度普遍比矩形燃燒器高10公分，封裝上有彈性較差的缺點。

目 錄
摘要---------------------------------------------------------- I
誌謝----------------------------------------------------------II
本文目錄-----------------------------------------------------III
圖表目錄----------------------------------------------------- VI
符號說明------------------------------------------------------IX
本 文 目 錄
第一章 前言-------------------------------------------------1
第二章 文獻回顧---------------------------------------------3
2-1 燃料的選擇-------------------------------------------3
2-2 燃燒模式---------------------------------------------4
2-3 火焰模式---------------------------------------------5
2-4 流場結構---------------------------------------------6
2-5 預熱效應---------------------------------------------8
2-6 二次空氣---------------------------------------------9
2-7 不完全燃燒現象--------------------------------------10
2-8 燃燒不穩定現象--------------------------------------10
2-9 紊流燃燒--------------------------------------------11
2-10 火焰之間的交互作用----------------------------------11
第三章 實驗方法與設計--------------------------------------13
3-1 主要控制參數----------------------------------------13
3-2 實驗設備與配置--------------------------------------14
3-3 實驗設計--------------------------------------------16
3-4 定量量測的對稱性與不準度分析------------------------18
第四章 矩形燃燒器的燃燒機制--------------------------------19
4-1 矩形燃燒器的幾何結構--------------------------------19
4-2 矩形燃燒器的火焰模式定義與火焰變化過程--------------20
4-3 矩形燃燒器Shadowgraph流場分析-----------------------24
4-4 矩形燃燒器溫度場分析--------------------------------28
4-5 矩形燃燒器穩定操作範圍------------------------------35
4-6 矩形燃燒器的燃燒機制歸納----------------------------36
4-7 燃燒器的幾何對稱方式--------------------------------38
第五章 圓形燃燒器的燃燒機制--------------------------------40
5-1 圓形燃燒器的幾何結構與實驗型式的選擇----------------40
5-2 圓形燃燒器的火焰模式定義與火焰變化過程--------------41
5-3 圓形燃燒器Shadowgraph流場分析-----------------------45
5-4 圓形燃燒器溫度場分析--------------------------------48
5-5 圓形燃燒器穩定操作範圍------------------------------53
5-6 圓形燃燒器的燃燒機制歸納----------------------------54
第六章 結論與未來展望--------------------------------------56
6-1 矩形燃燒器的燃燒機制------------------------------56
6-2 圓形燃燒器的燃燒機制------------------------------56
6-3 矩形燃燒器與圓形燃燒器的比較----------------------57
6-4 未來展望------------------------------------------58
第七章 參考文獻--------------------------------------------59
圖表---------------------------------------------------------64
附錄I 圓形平面燃燒器與圓形衝擊燃燒器的實驗數據--------------107
附錄A 圓形衝擊燃燒器燃燒場溫度分佈圖-----------------------107
附錄B 圓形衝擊燃燒器燃燒場溫度擾動量分佈圖----------------108
附錄C 圓形平面燃燒器燃燒場溫度分佈圖----------------------109
附錄D 圓形平面燃燒器燃燒場溫度擾動量分佈圖----------------110
附錄II 兩向衝擊型燃燒器─固定燃氣流量時的火焰型態----------111
附錄E 兩向衝擊型燃燒器─固定燃氣流量時的火焰型態(一)--111
附錄F 兩向衝擊型燃燒器─固定燃氣流量時的火焰型態(二)--112
圖 表 目 錄
圖3.1 燃燒場燃氣管路示意圖-----------------------------------64
圖3.2 實驗系統配置圖-----------------------------------------65
圖3.3 矩形燃燒器溫度場量測格點-------------------------------66
圖3.4 圓形燃燒器溫度場量測格點-------------------------------67
圖3.5 兩向與三向衝擊型燃燒器溫度場定量量測對稱性-------------68
圖3.6 圓形衝擊開口燃燒器溫度場定量量測對稱性-----------------69
圖4.1 實驗架構流程圖-----------------------------------------70
圖4.2 三型矩形燃燒器實體照片---------------------------------71
圖4.3 三型矩形燃燒器的結構示意圖-----------------------------71
圖4.4 兩向衝擊型燃燒器火焰型態(一)---------------------------72
圖4.5 兩向衝擊型燃燒器火焰型態(二)---------------------------72
圖4.6 兩向衝擊型燃燒器火焰型態(三)---------------------------73
圖4.7 兩向衝擊型燃燒器火焰型態(四)---------------------------73
圖4.8 兩向衝擊型燃燒器火焰型態(五)---------------------------74
圖4.9 兩型衝擊型燃燒器火焰模式細部變化-----------------------74
圖4.10 三向衝擊型燃燒器火焰型態------------------------------75
圖4.11 矩形平面燃燒器火焰型態(一)----------------------------75
圖4.12 矩形平面燃燒器火焰型態(二)----------------------------75
圖4.13 兩向衝擊型燃燒器Shadowgraph流場動態影像(一)-----------76
圖4.14 兩向衝擊型燃燒器Shadowgraph流場動態影像(二)-------- --77
圖4.15 兩向衝擊型燃燒器Shadowgraph流場動態影像(三)-----------78
圖4.16 三向衝擊型燃燒器Shadowgraph流場動態影像(一)-----------79
圖4.17 三向衝擊型燃燒器Shadowgraph流場動態影像(二)-----------80
圖4.18 三向衝擊型燃燒器Shadowgraph流場動態影像(三)-----------81
圖4.19 矩形平面燃燒器Shadowgraph流場動態影像(一)-------------82
圖4.20 矩形平面燃燒器Shadowgraph流場動態影像(二)-------------83
圖4.21 兩向衝擊型燃燒器燃燒場溫度分佈圖----------------------84
圖4.22 兩向衝擊型燃燒器燃燒場溫度擾動量分佈圖----------------85
圖4.23 三向衝擊型燃燒器燃燒場溫度分佈圖----------------------86
圖4.24 三向衝擊型燃燒器燃燒場溫度擾動量分佈圖----------------87
圖4.25 矩形平面燃燒器燃燒場溫度分佈圖------------------------88
圖4.26 矩形平面燃燒器燃燒場溫度擾動量分佈圖------------------89
圖4.27 兩向衝擊型燃燒器穩定操作範圍--------------------------90
圖4.28 三向衝擊型燃燒器穩定操作範圍--------------------------90
圖4.29 矩形平面燃燒器燃穩定操作範圍--------------------------90
圖5.1 圓形平面燃燒器實體照片與結構示意圖---------------------91
圖5.2 圓形平面開口燃燒器實體照片與結構示意圖-----------------91
圖5.3 圓形衝擊燃燒器實體照片與結構示意圖---------------------92
圖5.4 圓形衝擊開口燃燒器實體照片與結構示意圖-----------------92
圖5.5 圓形衝擊開口燃燒器之火焰型態上視圖與側視圖-------------93
圖5.6 圓形衝擊開口燃燒器火焰模式細部變化---------------------94
圖5.7 圓形平面開口燃燒器之火焰型態上視圖與側視圖-------------95
圖5.8 圓形衝擊開口燃燒器Shadowgraph流場動態影像(一)----------96
圖5.9 圓形衝擊開口燃燒器Shadowgraph流場動態影像(二)----------97
圖5.10 圓形衝擊開口燃燒器Shadowgraph流場動態影像(三)---------98
圖5.11 圓形平面開口燃燒器Shadowgraph流場動態影像(一)---------99
圖5.12 圓形平面開口燃燒器Shadowgraph流場動態影像(二)--------100
圖5.13 圓形平面開口燃燒器Shadowgraph流場動態影像(三)--------101
圖5.14 圓形衝擊開口燃燒器燃燒場溫度分佈圖-------------------102
圖5.15 圓形衝擊開口燃燒器燃燒場溫度擾動量分佈圖-------------103
圖5.16 圓形平面開口燃燒器燃燒場溫度分佈圖-------------------104圖5.17 圓形平面開口燃燒器燃燒場溫度擾動量分佈圖-------------105
圖5.18 圓形衝擊開口燃燒器穩定操作範圍-----------------------106
圖5.19 圓形平面開口燃燒器穩定操作範圍-----------------------106

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