泡沫陶瓷材料及其微觀結構參數對多孔介質燃燒特性的影響

談晚平，陳元元，張敬奎，李本文

(1.武漢科技大學鋼鐵冶金及資源利用省部共建教育部重點實驗室，湖北 武漢，430081；2. 青島理工大學環境與市政工程學院，山東 青島，266033)

泡沫陶瓷材料及其微觀結構參數對多孔介質燃燒特性的影響

談晚平1，陳元元1，張敬奎2，李本文1

(1.武漢科技大學鋼鐵冶金及資源利用省部共建教育部重點實驗室，湖北 武漢，430081；2. 青島理工大學環境與市政工程學院，山東 青島，266033)

基于Kelvin模型，建立了泡沫陶瓷多孔介質的微觀結構參數(孔筋長度、孔筋半徑、微立方體節點邊長)與其孔隙率、導熱系數等宏觀特性參數的關系式；利用FLUENT軟件，就材質種類及其微觀結構參數對雙層多孔介質燃燒器內甲烷/空氣預混燃燒性能的影響進行了數值模擬。結果表明，在入口速度為60 cm/s、當量比為0.6的條件下，燃燒區材質為SiC時，氣、固相溫度最高，穩定操作范圍以SiC、ZrO2、Al2O3的順序依次降低；無量綱參數d(微立方體節點邊長與孔筋長度之比)的增加會降低氣、固相溫度且會改變火焰面駐定的位置，而e(孔筋半徑與孔筋長度之比)的改變對氣、固相溫度分布影響不大。因此，在實際燃燒器多孔材料選型中，應優先考慮微觀結構中微立方體節點邊長和孔筋長度的合理選擇。

多孔介質；泡沫陶瓷；微觀結構參數；燃燒特性；導熱系數；數值模擬

多孔介質預混燃燒是一種新型潔凈的燃燒技術，具有燃燒效率高、污染物排放低和穩定性好等優點[1-2]，其中固體基質的材料類型、孔隙率、當量孔徑及導熱系數等宏觀特性參數均會對多孔介質燃燒器的燃燒性能產生重要影響。……