容弹上用定容法测量层流燃烧速度的研究

发布时间：2020-05-13 16:59

【摘要】：乙醇作为发动机替代燃料相比于汽油具有诸多优势,包括更广泛的来源,更低的污染物排放,更高的辛烷值、抗爆震性能、汽化潜热、压缩比和更低的碳排放。然而无水乙醇在脱水过程中消耗了大量能量,含水乙醇在具有无水乙醇诸多优势的同时又节省了脱水过程中消耗的大量能量,具有广泛的应用前景和研究价值。层流燃烧速度是燃料的一项重要参数,它反应了可燃混合物的理化特性,包括放热特性、扩散特性和反应特性,影响甚至决定了实际燃烧系统中燃料/空气混合物的燃烧速率。在基础研究和工程研究上都具有重要意义。本文在初始温度388K,初始压力1atm下对无水乙醇,含水5%乙醇,含水10%乙醇和含水20%乙醇进行层流燃烧试验。介绍了定压法和定容法两种测量层流燃烧速度的方法,编写了相应的Matlab计算程序。利用定压法计算含水乙醇的无拉伸火焰速度,层流燃烧速度,马克斯坦长度等参数,对含水乙醇的层流燃烧速度和火焰稳定性进行了分析。介绍了含水乙醇压力曲线的变化规律,利用定容法计算含水乙醇的层流燃烧速度,并与定压法的计算结果进行了比较分析。利用乙醇的Marinov模型和Olm模型对含水乙醇的层流燃烧速度等特性进行了仿真分析。将仿真得到的初始压力和高压下的层流燃烧速度结果与定容法的计算结果和推导结果进行比较分析。对含水乙醇进行了层流火焰的敏感性分析和火焰结构分析,从机理的角度上解释了含水乙醇层流燃烧速度的变化规律。
【图文】：

能量图,过程能量,乙醇

容弹上用定容法测量层流燃烧速度的研究绪论1.1.2 含水乙醇在乙醇的生产过程上，高达 70%以上的能量消耗在了乙醇的生产过程中，包括磨粉、糖化、发酵、蒸馏和脱水等，而乙醇及其副产物中所占有的能量不到 30%[49, 10]。在生产无水乙醇的过程中，通过蒸馏和脱水过程去除水消耗了大量的能量图 1.1 显示了来自玉米包括辅料(玉米、面筋和油)的乙醇能量平衡图。在这个图中圆圈代表乙醇和副产物的总能量[11]。由图 1.1 所见，净能量获取为 21%，其中副产物中的能量占 15%，乙醇中的剩余能量占 6%，而在除水过程（包括蒸馏和脱水过程）中消耗的能量就占到了 37%。图 1.2 显示了从乙醇中除去水所需的蒸馏能量，当乙醇体积分数逐渐增加到 80%时，蒸馏消耗的能量呈线性增加，高于 80%时蒸馏消耗的能量呈指数上升[4]。

能量图,乙醇脱水,能量变化

容弹上用定容法测量层流燃烧速度的研究绪论1.1.2 含水乙醇在乙醇的生产过程上，高达 70%以上的能量消耗在了乙醇的生产过程中，，包括磨粉、糖化、发酵、蒸馏和脱水等，而乙醇及其副产物中所占有的能量不到 30%[49, 10]。在生产无水乙醇的过程中，通过蒸馏和脱水过程去除水消耗了大量的能量图 1.1 显示了来自玉米包括辅料(玉米、面筋和油)的乙醇能量平衡图。在这个图中圆圈代表乙醇和副产物的总能量[11]。由图 1.1 所见，净能量获取为 21%，其中副产物中的能量占 15%，乙醇中的剩余能量占 6%，而在除水过程（包括蒸馏和脱水过程）中消耗的能量就占到了 37%。图 1.2 显示了从乙醇中除去水所需的蒸馏能量，当乙醇体积分数逐渐增加到 80%时，蒸馏消耗的能量呈线性增加，高于 80%时蒸馏消耗的能量呈指数上升[4]。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TK16

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