Abstract
本文主要目為探討新型高負荷燃燒器之燃燒機制、流場結構與各項燃燒性能的差異，藉由LDV、PLIF之雷射診測，線徑25μm R型熱電偶溫度量測系統與高速攝影機等實驗設備，深入研究與探討傳統與新型燃燒器在於燃燒速度場、OH濃度分佈、溫度分佈、動態影像與穩定操作極限等方面之差異，歸納出改變燃燒機制與提升燃燒器性能之部分通則，並在過程中開發出性能更提升之改良型燃燒器。 新型燃燒器突破傳統平面設計概念，採用立體化V型凹槽對衝設計，形成燃燒機制大幅改變之對流衝擊行為，使得新型燃燒器在於穩定操作極限、燃燒完全度與空間加熱率等各方面，皆優於傳統型燃燒器。新型燃燒器之流場衝擊導致個別火嘴出口的減速效應與燃燒器出口之加速行為，衝擊處附近速度擾動量、紊流強度與雷諾剪應力皆增大，燃氣混合作用增強。V型雙火排設計，增廣高速度擾動量與高紊流強度區域，流速分佈更為均勻，降低個別火嘴之出口流速。凹槽設計，使得高一次空氣流量下，凹槽內呈現中高側低之凸起狀溫度分佈，可提升火焰溫度與充分預熱火嘴出口的未燃燃氣，因而提升火焰之傳播速度。由於上述衝擊行為、V型雙火排與凹槽高溫等不同之燃燒機制，使得新型燃燒器在各方面性能皆優於傳統型燃燒器。 本文發展之改良型燃燒器，設計原理為燃燒器內部加裝一幾何結構，均勻化流場與提升燃氣混合程度，使得預混火焰錐面極為均勻、空間加熱率提升與溫度擾動量降低，突顯出改良型燃燒器在多排燃燒流場之應用潛力。