快速压缩机的开发与实验研究

发布时间：2017-04-28 04:11

  本文关键词：快速压缩机的开发与实验研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了研究内燃机代用燃料着火延迟期等燃烧特性,本文在总结了国内外现有主要快速压缩(膨胀)机结构及特点的基础上,设计并搭建了一套快速压缩机实验台架。介绍了气压驱动系统、液压控制系统、燃烧与采集系统、配气系统和加热系统的结构及设计思路。搭建完成的快速压缩机平均压缩速度约10m/s,压缩时间约20-25ms,使用N2的半程压缩时间约2.4ms,压缩比可在8-17范围内调节,最高上止点温度可达1800K。对搭建完成的快速压缩机实验台架进行了压缩性能实验、调试与燃烧性能实验验证。通过调整液压活塞上的T型通孔结构及活塞前端连杆处的一、二级缓冲,优化了快速压缩机的压缩效果。通过多次重复实验表明,本快速压缩机压缩燃烧实验的数据采集效果及多次实验结果的一致性良好。开展了驱动压力、压缩比、初始压力、N2稀释率等因素对DME-O2-N2混合气两阶段着火延迟期影响的实验研究,结果表明:随着驱动压力的上升,DME-O2-N2混合气第一阶段与总着火延迟期有延长趋势;在不同初始压力下,DME-O2-N2混合气的总着火延迟期随压缩比、氮气稀释率的升高,呈现出不同的变化趋势。基于搭建并调试完成的快速压缩机实验台架,开展了当量比、掺氢等因素对DME-O2-N2混合气着火延迟期的影响研究及CH4-O2-Ar混合气着火延迟期影响因素的初步研究,并将实验结果与基于相应燃烧机理的模拟结果进行对比分析。实验及模拟分析结果表明:随着掺氢比的增加,DME-O2-N2混合气第一阶段着火延迟期变化较小。掺氢使DME初始反应浓度降低,降低了低温阶段的反应放热率,同时H2的增加会阻碍DME-O2-N2混合气整体反应中CH3OCH3分解,并在低温反应阶段后延缓CH2O的分解,使得混合气第二阶段着火延迟期延长。随当量比及上止点压力的增加,DME-O2-N2混合气第一阶段着火延迟期变化较小,第二阶段着火延迟期逐渐缩短。当量比增加会缩短DME-O2-N2混合气总着火延迟期的原因在于:在稀释率不变的情况下,DME-O2-N2混合气中O2的初始反应浓度下降而DME初始反应浓度上升,使低温反应阶段的放热率升高,从而加速了反应的进行。CH4-O2-Ar混合气着火延迟期随驱动压力的变化在一定范围内波动,当驱动压力较低时,混合气着火延迟期明显延长;随初始压力的增加,CH4-O2-Ar混合气着火延迟期呈缩短趋势;随当量比的增加,CH4-O2-Ar混合气着火延迟期呈延长趋势。
【关键词】：快速压缩机 压缩与燃烧性能 着火延迟期 二甲醚 掺氢 甲烷
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK407.9;TH45
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 物理量名称及符号表8-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 能源与燃烧11-12
• 1.2 常见研究燃料燃烧过程与化学反应动力学的实验装置12-17
• 1.3 本文研究内容及意义17-19
• 1.3.1 本文研究内容17-18
• 1.3.2 本文研究意义18-19
• 第2章 快速压缩机历史发展与现状综述19-49
• 2.1 第一届世界快速压缩机论坛19-20
• 2.2 快速压缩机结构的发展历史与现状-国外方面20-40
• 2.2.1 国外早期快速压缩机20-27
• 2.2.2 国外近期快速压缩机27-40
• 2.3 快速压缩机结构的发展历史与现状-国内方面40-45
• 2.3.1 国内早期快速压缩机40-42
• 2.3.2 国内近期快速压缩机42-45
• 2.4 本章小结45-49
• 第3章 快速压缩机实验台架的开发与实验流程49-69
• 3.1 快速压缩机实验台架结构49-66
• 3.1.1 气压驱动系统50-53
• 3.1.2 液压控制系统53-57
• 3.1.3 燃烧与采集系统57-62
• 3.1.4 配气系统62-64
• 3.1.5 加热系统64-66
• 3.2 快速压缩机实验台架的实验流程66-68
• 3.3 本章小结68-69
• 第4章 快速压缩机的性能实验研究69-87
• 4.1 快速压缩机的压缩性能实验研究69-75
• 4.1.1 快速压缩机的压缩效果调试69-74
• 4.1.2 上止点温度的计算74-75
• 4.2 快速压缩机的燃烧性能实验研究75-85
• 4.2.1 混合气着火延迟期的影响因素76-77
• 4.2.2 着火延迟期的定义与实验一致性77-80
• 4.2.3 驱动压力、初始压力对DME-O2-N2混合气着火延迟期的影响80-82
• 4.2.4 压缩比对DME-O_2-N_2混合气着火延迟期的影响82-83
• 4.2.5 N2稀释率对DME-O_2-N_2混合气着火延迟期的影响83-85
• 4.3 本章小结85-87
• 第5章 基于快速压缩机的代用燃料着火延迟期研究87-113
• 5.1 DME-O_2-N_2混合气着火延迟期影响因素研究87-104
• 5.1.1 掺氢比、当量比对混合气着火延迟期的影响实验87-91
• 5.1.2 基于Chemkin软件的实验模拟91-95
• 5.1.3 实验与模拟结果分析95-104
• 5.2 CH_4-O_2-Ar混合气着火延迟期影响因素的初步研究104-110
• 5.2.1 CH4-O2-Ar混合气着火延迟期的定义与Chemkin模拟104-106
• 5.2.2 驱动压力、初始压力对CH4-O2-Ar混合气着火延迟期的影响106-109
• 5.2.3 当量比对CH_4-O_2-Ar混合气着火延迟期的影响109-110
• 5.3 本章小结110-113
• 全文工作总结与展望113-115
• 参考文献115-121
• 攻读学位期间发表的学术论文等121-123
• 攻读学位期间获奖情况123-125
• 致谢125-126

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 陈朝阳;张春化;黄佐华;李玉阳;;二甲醚掺氢低压层流预混火焰[J];河南科技大学学报(自然科学版);2014年04期

  本文关键词：快速压缩机的开发与实验研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：332105