船用重油多元模型燃料的构建与验证

发布时间：2021-07-23 07:03

　　为了复现实际船用重油燃料燃烧特性,基于化学解构法原理,提出了重油多元模型燃料。选择了正十四烷、2,6,10-三甲基十二烷、四氢化萘和正癸基苯作为基础燃料,表征实际重油的正构烷烃、异构烷烃、环烷烃和芳烃成分。模型燃料的比例依据带权欧几里得距离算法进行最优化求解。针对发展的多元模型燃料,基于流动反应器试验平台对模型燃料的中低温氧化特性进行点对点比较,多组分模型燃料成功复现了典型反应物、中间产物和生成物浓度随温度变化的趋势。基于"解耦法"的机理简化方法,发展了重油多组分模型燃料骨架机理。该机理成功预测了重油馏分的中低温氧化特性。基于该骨架机理进行敏感性分析,得到烷烃类自由基主导的基元反应与重油碳烟生成密切相关的结论。此外,基于定容燃烧装置数值仿真结果,证明了重油多组分模型燃料对近发动机条件下的喷雾燃烧过程具有较高的预测能力。 

【文章来源】：内燃机工程. 2020,41(06)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

国产船用180重油二维GC测试结果

具体构建步骤如图2所示。基于化学解构法的模型燃料构建的核心在于“化整为零”和“化繁为简”[18-20]，将复杂目标燃料分解为子模型燃料，大大简化模型燃料构建难度，通过回溯和迭代子模型的方法得到重油模型燃料，有助于提高模型预测精度。此外，分馏的方法可以有效去除真实重油中存在的灰分、硫分及机械杂质，有利于基础燃料测试试验的开展。1.2 选择模型燃料种类

基于常压流动反应器试验平台，首先关注重油子模型燃料中低温氧化特性的点对点验证。点对点验证指在相同的测量条件，比较燃料差异对反应物消耗和中低温氧化产物生成的影响，点对点比较是评价模型燃料优劣的最直接的手段。基于流动反应器的中低温氧化试验选择温度范围为650K～1 050K，当量比控制为1，入口的碳原子流量为0.54%，反应物总流量为0.001 9mol/s。值得注意的是，每组模型燃料和目标燃料中均加入50%体积分数的正庚烷。掺混正庚烷的原因有：（1）实际重油中正庚烷的碳链长度较短，不会对重油燃料自身的分子结构产生较大的影响。（2）加入正庚烷后有助于减小目标燃料的黏度和降低混合物的沸点，有利于试验的顺利开展。（3）在以前的研究中，正庚烷通常被看做柴油模型燃料而被广泛地应用于喷雾、燃烧及排放的模拟工作中，而船用二冲程柴油机同时具备燃烧重油和燃烧轻质柴油的能力，因此将柴油模型燃料正庚烷加入重油构成混合燃料也符合实际重油燃烧的特点。

【参考文献】：
期刊论文
[1]船用重油替代燃料化学反应动力学研究[J]. 孙秀秀,梁兴雨,刘腾.  船舶工程. 2019(S1)
[2]EGR率对低速二冲程船舶柴油机燃烧与排放的影响[J]. 冀雯霞,朱磊,吕兴才,黄震.  船舶工程. 2019(S1)
[3]低速柴油机有效热效率优化研究[J]. 刘龙,胡建华,袁志国.  船舶工程. 2019(S1)
[4]引燃柴油对中速双燃料发动机燃烧与排放的影响[J]. 余永华,王桂新,杨建国.  柴油机. 2017(05)



本文编号：3298853