水蒸气对乙醇热解和燃烧特性的影响
发布时间：2021-04-28 14:42
爆震是传统发动机进一步提高热效率的主要障碍。现有众多研究表明,醇类和掺水燃烧能有效降低发动机爆震倾向。与其他生物醇类燃料相比,乙醇易于制取,同时具有较低的沸点和更好的水溶性,无水乙醇的制取和保存相对困难。因此,含水乙醇正逐渐成为传统发动机替代燃料的研究热点。但是当前对于乙醇掺水的燃烧特性模型和试验研究仍不够全面,因此本文研究了水蒸气对乙醇热解和燃烧特性的影响。论文利用中国科技大学同步辐射实验室的热解试验平台,结合超声分子束取样技术、同步辐射真空紫外光电离以及自制的飞行时间质谱探测技术试验研究了含水乙醇热解产物的组分摩尔分数变化,分析水的加入对乙醇热解过程的影响;利用Co Flame程序,基于解耦法研究了常压条件下乙醇/空气同轴层流扩散火焰中10%水蒸气对火焰特性和碳烟生成的影响以及在乙醇火焰中40%水蒸气对乙醇火焰宏观特性的影响。研究结果显示:相比乙醇热解,水的加入降低了反应中CO和CH4的生成,但是也增加了C2H4的产生;在乙醇同轴火焰中加入10%水蒸气后,火焰的峰值温度和最大碳烟体积分数均降低;水蒸气通过稀释效应、化...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 能源与环境问题
1.2 替代燃料
1.2.1 醇类替代燃料的研究现状
1.2.2 含水乙醇对汽油机的影响
1.2.3 含水乙醇对柴油机和定容弹的影响
1.3 现有研究的不足
1.4 本文的主要研究目标和内容
第二章 乙醇加水的热解实验与计算研究
2.1 乙醇/水热解实验工况
2.2 热解试验装置与计算方法
2.2.1 试验和测量装置介绍
2.2.2 实验过程及注意事项
2.2.3 热解实验中产物摩尔分数的计算方法
2.2.4 数值计算方法与CHEMKIN-PRO软件介绍
2.3 试验和模拟结果分析
2.4 本章小结
第三章 水蒸气对乙醇层流扩散火焰特性和碳烟生成的影响
3.1 气相控制方程
3.1.1 质量守恒方程
3.1.2 动量守恒方程
3.1.3 气相组分守恒方程
3.1.4 能量守恒方程
3.2 模拟方法
3.2.1 数值计算的详细工况划分和具体参数设置
3.2.2 数值计算的气相机理和碳烟模型
3.3 数值计算结果分析
3.3.1 温度场和碳烟浓度场
3.3.2 乙醇火焰燃烧过程的相关组分分布
3.3.3 CO向CO_2的转化
3.3.4 碳烟生成相关组分分布
3.4 本章小结
第四章 水蒸气对乙醇预混层流燃烧宏观特性的影响
4.1 水的添加对乙醇层流火焰速度的解耦影响效应
4.1.1 数值计算的详细工况划分
4.1.2 数值计算的层流火焰模型验证
4.1.3 水蒸气对乙醇层流火焰速度的解耦效应
4.1.4 乙醇预混火焰燃烧过程的相关组分分析
4.2 水的添加对乙醇着火延迟期的解耦影响效应
4.3 本章小结
第五章 全文总结和工作展望
5.1 全文总结
5.2 创新点
5.3 工作展望
参考文献
攻读硕士期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国典型城市化石能源消费CO2排放及其影响因素比较研究[J]. 郑颖,逯非,刘晶茹,王效科. 生态学报. 2020(10)
[2]生物燃料乙醇产业未来发展的新模式[J]. 王梦,田晓俊,陈必强,林海龙,岳国君. 中国工程科学. 2020(02)
[3]相同氧含量醇类混合燃料燃烧和排放特性差异研究[J]. 毛东旭,张镇顺,沈照杰,崔文政. 内燃机工程. 2019(02)
[4]巴西二代生物乙醇技术发展现状及前景[J]. 何子林,娄春,周晚秋. 中外能源. 2018(11)
[5]与美国、巴西相比,我国燃料乙醇规模仍偏小[J]. 舟丹. 中外能源. 2018(11)
[6]添加CO2/H2O对正丁醇火焰中碳烟反应的影响[J]. 邱亮,李中秋,刘洋,覃龙江,成晓北. 内燃机学报. 2018(05)
[7]巴西生物质能发展可持续性研究[J]. 张宇,杨松. 拉丁美洲研究. 2018(03)
[8]含水乙醇汽油对发动机NOx排放的影响[J]. 叶燕帅,凌华梅,牛彩云,谭艳,李春青. 车用发动机. 2018(02)
[9]我国机动车尾气排放控制现状与对策[J]. 张松泓. 河北农机. 2018(01)
[10]2016年世界能源供需情况分析与未来展望——基于《BP世界能源统计年鉴》与《BP世界能源展望》[J]. 代晓东,王余宝,毕晓光,路用瑞,梁继航,郭文玉. 天然气与石油. 2017(06)
硕士论文
[1]我国能源消费对区域碳排放影响研究[D]. 徐静.北京理工大学 2016
[2]乙醇柴油与掺水乳化柴油的喷雾及燃烧特性对比研究[D]. 李磊.华中科技大学 2016
本文编号：3165661
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：67 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 能源与环境问题
1.2 替代燃料
1.2.1 醇类替代燃料的研究现状
1.2.2 含水乙醇对汽油机的影响
1.2.3 含水乙醇对柴油机和定容弹的影响
1.3 现有研究的不足
1.4 本文的主要研究目标和内容
第二章 乙醇加水的热解实验与计算研究
2.1 乙醇/水热解实验工况
2.2 热解试验装置与计算方法
2.2.1 试验和测量装置介绍
2.2.2 实验过程及注意事项
2.2.3 热解实验中产物摩尔分数的计算方法
2.2.4 数值计算方法与CHEMKIN-PRO软件介绍
2.3 试验和模拟结果分析
2.4 本章小结
第三章 水蒸气对乙醇层流扩散火焰特性和碳烟生成的影响
3.1 气相控制方程
3.1.1 质量守恒方程
3.1.2 动量守恒方程
3.1.3 气相组分守恒方程
3.1.4 能量守恒方程
3.2 模拟方法
3.2.1 数值计算的详细工况划分和具体参数设置
3.2.2 数值计算的气相机理和碳烟模型
3.3 数值计算结果分析
3.3.1 温度场和碳烟浓度场
3.3.2 乙醇火焰燃烧过程的相关组分分布
3.3.3 CO向CO_2的转化
3.3.4 碳烟生成相关组分分布
3.4 本章小结
第四章 水蒸气对乙醇预混层流燃烧宏观特性的影响
4.1 水的添加对乙醇层流火焰速度的解耦影响效应
4.1.1 数值计算的详细工况划分
4.1.2 数值计算的层流火焰模型验证
4.1.3 水蒸气对乙醇层流火焰速度的解耦效应
4.1.4 乙醇预混火焰燃烧过程的相关组分分析
4.2 水的添加对乙醇着火延迟期的解耦影响效应
4.3 本章小结
第五章 全文总结和工作展望
5.1 全文总结
5.2 创新点
5.3 工作展望
参考文献
攻读硕士期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]我国典型城市化石能源消费CO2排放及其影响因素比较研究[J]. 郑颖,逯非,刘晶茹,王效科. 生态学报. 2020(10)
[2]生物燃料乙醇产业未来发展的新模式[J]. 王梦,田晓俊,陈必强,林海龙,岳国君. 中国工程科学. 2020(02)
[3]相同氧含量醇类混合燃料燃烧和排放特性差异研究[J]. 毛东旭,张镇顺,沈照杰,崔文政. 内燃机工程. 2019(02)
[4]巴西二代生物乙醇技术发展现状及前景[J]. 何子林,娄春,周晚秋. 中外能源. 2018(11)
[5]与美国、巴西相比,我国燃料乙醇规模仍偏小[J]. 舟丹. 中外能源. 2018(11)
[6]添加CO2/H2O对正丁醇火焰中碳烟反应的影响[J]. 邱亮,李中秋,刘洋,覃龙江,成晓北. 内燃机学报. 2018(05)
[7]巴西生物质能发展可持续性研究[J]. 张宇,杨松. 拉丁美洲研究. 2018(03)
[8]含水乙醇汽油对发动机NOx排放的影响[J]. 叶燕帅,凌华梅,牛彩云,谭艳,李春青. 车用发动机. 2018(02)
[9]我国机动车尾气排放控制现状与对策[J]. 张松泓. 河北农机. 2018(01)
[10]2016年世界能源供需情况分析与未来展望——基于《BP世界能源统计年鉴》与《BP世界能源展望》[J]. 代晓东,王余宝,毕晓光,路用瑞,梁继航,郭文玉. 天然气与石油. 2017(06)
硕士论文
[1]我国能源消费对区域碳排放影响研究[D]. 徐静.北京理工大学 2016
[2]乙醇柴油与掺水乳化柴油的喷雾及燃烧特性对比研究[D]. 李磊.华中科技大学 2016
本文编号：3165661
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