甲烷－氫氣反置擴散火焰之火焰型態分析

Appearances of Methane-Hydrogen Inverse Diffusion Flames

方嘉誠(Jia-Cheng Fang) ； 侯順雄(Shuhn-Shyurng Hou)林大惠(Ta-Hui Lin)

《燃燒季刊》 88期 (2015/02) Pp. 19-29

https://doi.org/10.30041/CQ.201502_(88).0003

摘要

本研究利用同軸噴流燃燒器，探討不同的氫氣濃度和出口流速，對於反置甲烷-氫氣噴流擴散火焰之火焰形態的影響。結果發現，在固定的第二環燃料出口速度(V_F)下，逐漸增加第一環(內管)空氣出口速度(V_A)，火焰型態會依序出現TypeA、TypeB、TypeC和TypeD四種類型的火焰。其中TypeA為單層(外層)焰端閉合之擴散火焰，TypeB為內層和外層擴散火焰共存之雙層焰端閉合之擴散火焰，TypeC為內層和外層擴散火焰共存之雙層焰端開口(破孔)M型擴散火焰，TypeD為內層火焰上飄(lift-off)並與外層火焰連接之雙層火焰。研究亦發現摻混氫氣比例越高，內層擴散火焰穩定性越佳。此外，摻氫比例增加，根部藍焰增長，但火焰高度會逐漸降低。在相同的第二環燃料出口速度(V_F)下，火焰高度隨著第一環空氣出口速度(V_A)的增加而有逐漸降低的趨勢。

關鍵字

反置擴散火焰 ； 火焰型態 ； 同軸噴流燃燒器 ； 氫氣

並列摘要

In this study, combustion characteristics of inverse methane jet diffusion flames were investigated using a coaxial Jet burner. The results showed that as the fuel (methane) stream velocity (V_F) are fixed, the gradual increase in the center stream (air) velocity (V_A) will result in the transition of inverse diffusion flame from a single cone-shaped flame (Type A) to a double cone-shaped flame (Type B) to a M-shaped flame with inner and outer open tips, so-called Type C flame, to a Type D flame with lifted inner flame. When V_F is kept constant, flame height decreases with increasing V_A. As V_F was fixed, the critical velocities of center air stream (V_A) corresponding to the occurrence of Type B, Type C and Type D flames increased with the hydrogen concentration in the methane/ hydrogen mixture.

並列關鍵字

Inverse diffusion flame ； Flame appearances ； Coaxial jet burner ； Hydrogen