微小尺度燃烧稳焰技术

作者简介

华中科技大学能源与动力工程学院教授，博士生导师，华中卓越学者。同时为煤燃烧国家重点实验室基础燃烧研究团队骨干，中欧清洁与可再生能源学院兼职教授。研究兴趣包括：微尺度燃烧及其应用、电子器件散热技术、强化传热理论与技术、储能技术、多孔介质传热传质等多个领域。截至目前，已在国际权威期刊上发表SCI论文90篇，连续3年被评为“爱思唯尔中国高被引学者”，入选全球顶尖2%科学家排行榜。主持国家自然科学基金项目4项，企业横向课题多项。出版著作2部，教材3本。授权发明专利10项。

内容简介

通常来说，燃烧是有质量、热量、动量传递的化学反应过程，简称为“三传一反”过程。因此，在流动反应器中，维持火焰稳定需要同时满足多方面的平衡关系。具体来说，散热不能太强，否则将导致热淬熄。其次，火焰速度与进气速度要保持平衡，即来流速度既不能太大也不能太小，否则将发生回火或吹熄。再次，反应物停留时间不能太短，否则燃料中的化学能来不及释放。此外，还有传热、传质不平衡导致的刘易斯数效应、以及流场中剪切层的拉伸效应，均有可能导致火焰局部发生熄火。 与常规燃烧器相比，微小燃烧器的特征尺度减小2~3个数量级。燃烧器的面体比（或称面容比）与特征尺寸近似成反比，因此，微小燃烧器的面/体比将升高约2~3个数量级。这将给微尺度燃烧的火焰稳定性带来几个方面的不利影响：①反应物的停留时间大大缩短；②通过燃烧器壁面的散热损失比例将大大增加；③燃烧器内壁面对反应活性自由基的捕获可能会对气相燃烧产生不利影响；④材料的耐热性问题。例如，MIT研究团队开发的微型燃气轮机就存在由于硅材料的蠕变而导致气体泄漏等问题。此外，笔者课题组的研究还表明，在微小燃烧器内的流场中经常存在剪切率较大的局部区域，很容易导致火焰因受到强烈拉伸作用而发生断裂、最终被吹熄的现象。 本书是国内外第一本关于微小尺度燃烧稳焰技术方面的专著。