磁场作用下呋喃类汽油替代混合燃料燃烧生成碳烟特性研究
发布时间：2021-05-28 11:42
能源和环境问题的加重使新一代生物燃料日益受到关注,例如可作为汽油掺混燃料或替代燃料的呋喃类生物燃料。由于汽油成分十分复杂,一般采用汽油模型替代燃料代替汽油进行基础实验研究。燃料不完全燃烧产生的碳烟颗粒使环境问题加剧,研究碳烟颗粒的形成机理和控制手段已成为国际研究热点。因此,本文基于反扩散火焰实验台,以2,5-二甲基呋喃（DMF）为掺混燃料,以正庚烷和异辛烷为汽油模型替代燃料（Primary Reference Fuel,简称PRF）,通过透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射仪（XRD）和热重分析仪（TGA）等研究分析了不同条件下混合燃料碳烟颗粒的相关特性及变化规律,为DMF的应用和碳烟的控制提供理论依据。首先,通过正庚烷/DMF反扩散火焰实验,研究分析了不同DMF掺混比、不同碳烟沉积高度和火焰不同空间位置的碳烟特性差异。结果显示DMF的加入会使碳烟生成质量大量增加,颗粒微晶长度变大,微晶曲率减小,对应的氧化活性降低;在不同沉积高度下,混合燃料碳烟生成量会随着高度的升高而增大,颗粒有减小的趋势,颗粒微晶长度逐渐减小,微晶曲率逐渐增大,对应的氧化活性变强;在火焰的不同空间位置,发现火焰边缘...
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１碳烟颗粒微观结构参数定义示意图??
统、碳烟颗粒样品采集及样品分析表征方法。??２．１．１反扩散火焰燃烧系统??如图２．１所示的反扩散火焰燃烧系统即为本文使用的燃烧采集实验系统，该系统由??反扩散燃烧器、燃料供给系统、燃料蒸发汽化系统和碳烟颗粒取样系统等子系统组成。??反扩散燃烧器由三个同心圆管组成，由内到外圆管直径分别为３．８６ｍｍ、１５．３０ｍｍ和??３２．３６ｍｍ，在系统工作时，作为燃烧氧化剂的空气从内层管进入；依靠输运氮气运载的??燃料气从中层管进入，环绕氧化剂燃烧，乙烯在点火时起引燃作用，经调节待燃烧稳定??后关闭乙烯；保护气体为氮气，从外层管进入，其目的是阻挡外部空气和维持火焰稳定。??燃料供给系统主要由燃料气（液体燃料由蒸发汽化系统加热后形成燃气、氧化剂（高纯??空气，纯度为９９．９９９％）、输运气（高纯Ｎ２，纯度９９．９９９％）、保护气（高纯Ｎ２，纯度??９９．９９９％）、气体质量流量控制器和注射泵组成。燃料蒸发汽化系统的蒸发器温度设置为??１２０°Ｃ，使液体燃料充分蒸发汽化并与输运氮气混合。本文使用的液体燃料为正庚烷、??异辛烷和２，５－二甲基呋喃（ＤＭＦ），其详细参数见表２．１。??ＫＢ?Ｑ锁型镊子?电缸??冷水＾￣??Ｚ?ＴＯ?＿?４??石英玻璃片｜?Ｉ??质量流＿丨器＾???１?央个＋」??注射泵族发器??ＣＩＥＫＭ?—ｈｉ?ｒ＞｜?＾?｜｜｜?
石英玻璃片直径为９５ｍｍ，厚度为５ｍｍ，且上表面通过水循环降温。为了比较不同??火焰高度对碳烟特性的影响，本文结合火焰温度分布设定三种火焰碳烟沉积高度，分别??为２７ｍｍ、３２ｍｍ和３８＿，火焰形貌与碳烟沉积高度如图２．２所示。运用该方法取得的??碳烟量较多，因此样品将用于后续的Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）和热重分析（ＴＧＡ）。??ＤＳ??图２．?２火焰形貌与碳烟沉积高度示意图??Ｉｐ８｜?＼?ｐｉｒ?７，ｐ２．．．．．．［２：??＇＇ｐ３ｔ—，戸ｐ４—??！！！■?＼Ｐ５，了Ｐ６?．．．．．．．—．??图２．?３火焰热泳采样点位置示意图??１０??Ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]四组分汽油替代燃料的化学动力学模型[J]. 郑东,钟北京. 清华大学学报(自然科学版). 2015(10)
[2]柴油、柴油-正丁醇和柴油-DMF燃烧及排放特性试验研究[J]. 张全长,尧命发,郑尊清,徐佳. 内燃机工程. 2014(04)
[3]新生物燃料DMF压燃燃烧数值模拟[J]. 钟绍华,庄志勇,万桂芹,杨进,陈菊芬. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2014(03)
[4]汽油-DMF混合燃料的燃烧性能与排放特性试验[J]. 马志炎,沈海青,许沧粟. 浙江大学学报(工学版). 2013(11)
[5]2,5-二甲基呋喃对柴油机低温燃烧与排放的影响[J]. 张全长,吴晗,郑尊清,徐佳. 内燃机工程. 2014(01)
[6]贫燃2,5-二甲基呋喃火焰中初级燃烧产物的产生和鉴定[J]. 童来会,徐佳,李哲名,李善举,王占东,金汉峰,尧命发,卫立夏. 科学通报. 2013(03)
[7]中国可持续能源政策分析[J]. 林明彻,李晶晶,杨富强. 中国能源. 2012(06)
[8]我国生物柴油产业发展的态势分析[J]. 莫笑萍,庞斌,白璐,肖丽娜. 生态经济. 2012(06)
[9]2,5-二甲基呋喃-空气燃烧过程研究[J]. 牛芳,鞠欣亮,刘庆明,何学秋. 中国安全生产科学技术. 2012(03)
[10]适用于HCCI发动机的基础燃料化学动力学模型Ⅱ:构造骨架机理[J]. 张庆峰,郑朝蕾,何祖威,王迎. 内燃机学报. 2011(02)
本文编号：3208159
【文章来源】：南京理工大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：104 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．１碳烟颗粒微观结构参数定义示意图??
统、碳烟颗粒样品采集及样品分析表征方法。??２．１．１反扩散火焰燃烧系统??如图２．１所示的反扩散火焰燃烧系统即为本文使用的燃烧采集实验系统，该系统由??反扩散燃烧器、燃料供给系统、燃料蒸发汽化系统和碳烟颗粒取样系统等子系统组成。??反扩散燃烧器由三个同心圆管组成，由内到外圆管直径分别为３．８６ｍｍ、１５．３０ｍｍ和??３２．３６ｍｍ，在系统工作时，作为燃烧氧化剂的空气从内层管进入；依靠输运氮气运载的??燃料气从中层管进入，环绕氧化剂燃烧，乙烯在点火时起引燃作用，经调节待燃烧稳定??后关闭乙烯；保护气体为氮气，从外层管进入，其目的是阻挡外部空气和维持火焰稳定。??燃料供给系统主要由燃料气（液体燃料由蒸发汽化系统加热后形成燃气、氧化剂（高纯??空气，纯度为９９．９９９％）、输运气（高纯Ｎ２，纯度９９．９９９％）、保护气（高纯Ｎ２，纯度??９９．９９９％）、气体质量流量控制器和注射泵组成。燃料蒸发汽化系统的蒸发器温度设置为??１２０°Ｃ，使液体燃料充分蒸发汽化并与输运氮气混合。本文使用的液体燃料为正庚烷、??异辛烷和２，５－二甲基呋喃（ＤＭＦ），其详细参数见表２．１。??ＫＢ?Ｑ锁型镊子?电缸??冷水＾￣??Ｚ?ＴＯ?＿?４??石英玻璃片｜?Ｉ??质量流＿丨器＾???１?央个＋」??注射泵族发器??ＣＩＥＫＭ?—ｈｉ?ｒ＞｜?＾?｜｜｜?
石英玻璃片直径为９５ｍｍ，厚度为５ｍｍ，且上表面通过水循环降温。为了比较不同??火焰高度对碳烟特性的影响，本文结合火焰温度分布设定三种火焰碳烟沉积高度，分别??为２７ｍｍ、３２ｍｍ和３８＿，火焰形貌与碳烟沉积高度如图２．２所示。运用该方法取得的??碳烟量较多，因此样品将用于后续的Ｘ射线衍射分析（ＸＲＤ）和热重分析（ＴＧＡ）。??ＤＳ??图２．?２火焰形貌与碳烟沉积高度示意图??Ｉｐ８｜?＼?ｐｉｒ?７，ｐ２．．．．．．［２：??＇＇ｐ３ｔ—，戸ｐ４—??！！！■?＼Ｐ５，了Ｐ６?．．．．．．．—．??图２．?３火焰热泳采样点位置示意图??１０??Ｉ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]四组分汽油替代燃料的化学动力学模型[J]. 郑东,钟北京. 清华大学学报(自然科学版). 2015(10)
[2]柴油、柴油-正丁醇和柴油-DMF燃烧及排放特性试验研究[J]. 张全长,尧命发,郑尊清,徐佳. 内燃机工程. 2014(04)
[3]新生物燃料DMF压燃燃烧数值模拟[J]. 钟绍华,庄志勇,万桂芹,杨进,陈菊芬. 武汉理工大学学报(信息与管理工程版). 2014(03)
[4]汽油-DMF混合燃料的燃烧性能与排放特性试验[J]. 马志炎,沈海青,许沧粟. 浙江大学学报(工学版). 2013(11)
[5]2,5-二甲基呋喃对柴油机低温燃烧与排放的影响[J]. 张全长,吴晗,郑尊清,徐佳. 内燃机工程. 2014(01)
[6]贫燃2,5-二甲基呋喃火焰中初级燃烧产物的产生和鉴定[J]. 童来会,徐佳,李哲名,李善举,王占东,金汉峰,尧命发,卫立夏. 科学通报. 2013(03)
[7]中国可持续能源政策分析[J]. 林明彻,李晶晶,杨富强. 中国能源. 2012(06)
[8]我国生物柴油产业发展的态势分析[J]. 莫笑萍,庞斌,白璐,肖丽娜. 生态经济. 2012(06)
[9]2,5-二甲基呋喃-空气燃烧过程研究[J]. 牛芳,鞠欣亮,刘庆明,何学秋. 中国安全生产科学技术. 2012(03)
[10]适用于HCCI发动机的基础燃料化学动力学模型Ⅱ:构造骨架机理[J]. 张庆峰,郑朝蕾,何祖威,王迎. 内燃机学报. 2011(02)
本文编号：3208159
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