先進燃燒技術：Low NOx Burner和化學反應流場PIV量測分析 能源與環境實驗室 (Energy and Environmental Lab.) 先進燃燒技術：Low NOx Burner和化學反應流場PIV量測分析 摘要：本研究設計一燃燒器，在燃燒器噴嘴上游處，設置一弱噴流渦漩產生器(weak jet-swirl generator)。可在原燃燒器出口下游處，形成一均勻擴張流場(diverging flow field)，並將原本生燈拋物線狀之火焰拉伸成一底部平坦之碗狀火焰。同時運用高速質點影像測速技術，量測弱渦漩噴流場之連續瞬時速度分佈，以獲得相對應之全場均方根紊流強度(u)與平均速度(U)資訊，進而評估在不同u值之火焰紊流燃燒速度(turbulent burning velocities, ST)，以了解漩渦火焰之燃燒特性。本研究可應用於汽渦輪機燃燒器及燃料電池尾氣在利用等方向。 游智傑 楊政憲 碩士班學生 施聖洋 指導老師 實驗設備 紊流強度與紊流燃燒速度比較 DPIV速度場量測 c = 0.9 DPIV 影像 廢氣量測與分析 c = 0.9 二值化影像 (上)火焰平均傳遞變數與全場速度向量 疊加圖。 (左)火焰平均傳遞變數疊加二值化影像。 結論 紊流燃燒速度在低紊流強度時，隨紊流強度增加而增加，與一般紊流燃燒趨勢相符，但成長斜率高於其他漩渦火焰之結果且呈不規則變化，而遠高於一般熟知的趨勢。 使用LT及PIV雖然可以快速量測出火焰面位置及其速度向量，但透過平均傳遞變數來決定其紊流燃燒速度可能會高估其真實速度，而且會因為選取位置不同而有極大的差異。故仍需改善此分析方法才能得到可信度較高之結果。 使用漩渦流場成功地將本生火焰拉伸為平火焰，確實可以快速處理大流量預混甲烷燃氣，並降低氮氧化物生成，成功實作一low-NOx燃燒器，將來可直接應用於降低汽渦輪機廢氣排放及燃料電池尾氣再利用等方面。