甲烷-正庚烷混合燃料的着火特性研究

发布时间：2021-09-30 10:16

　　天然气是一种清洁高效的替代燃料,几乎不含硫、粉尘等有害物质,储量丰富,受到了国际社会的广泛关注。由于天然气的辛烷值较高,不易被压燃,所以船舶上通常使用以柴油为点火源,天然气-柴油混合燃烧的双燃料发动机。本文选取甲烷-正庚烷作为天然气-柴油混合燃料的模型燃料,采用加热型激波管试验平台对其在中高温条件下的着火特性进行了研究,并通过筛选的化学动力学机理对其进行了模拟研究与动力学分析。同时,本文进一步验证了该机理在低温下的准确性,采用该机理初步探究了甲烷-正庚烷混合燃料中低温条件下的二阶段着火特性,开展了相应的化学动力学分析。本文的主要结论如下:（1）在中高温条件下,甲烷-正庚烷混合燃料的着火延迟时间随温度升高而减少,随当量比的增加而增加,随压力的升高而减少,随正庚烷掺混比例的增加非线性减少,正庚烷掺混比例越小,其变化对混合燃料着火延迟时间的影响越大。在中高温条件下,正庚烷在反应的一开始就被消耗殆尽,而甲烷则在着火之前才被迅速消耗掉。当正庚烷的掺混比例较高时,部分甲烷会在正庚烷的消耗过程中被生成。（2）在中低温条件下,甲烷-正庚烷混合燃料的第一阶段着火现象会在低于750K时出现,并表现出一定的... 

【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

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【学位级别】：硕士

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技术路线

9本加热型激波管的主要材质为不锈钢，其中高、低压端的长度分别为 37m，采用双膜破膜系统，破膜段长 0.2m，管体外径为 146mm，内径 111.3m高压段可以采用氦气以及氮气进行稀释。试验过程中，首先通过机械泵将段抽至真空，然后充入相应压力的气体，该压力由试验区的目标温度、压一维正激波关系式计算确定。低压段的试验气体需要通过氩气或氮气进行稀氧气为氧化剂，通过相应软件以及一维正激波关系式计算低压段内稀释气氧化剂和燃料的含量。低压段要求达到较低的真空度，所以需要联合机械分子泵机组对其进行抽真空，本试验中可将其压力抽至 1×10-2Pa 以下，其压段真空度采用复合真空计以及高精度真空计进行测量。预混配气系统包气室和相关的配气设备，配气前需要根据各组分含量和道尔顿分压定律，出各组分分压，然后将气体充入混气室中，预混时间通常大于 12 小时，确

不会因此遭到破坏。根据激波相容理论，2 区和 3 区气体需满足 P2=P3，由此根据一维正激波关系式[17]，计算可以得到，此时 1 区和 4 区的气体需满足：4 1 4411 4 1M TaM Tγγ= (2-1式中，41a 是 4 区和 1 区的当地声速之比；1γ 和4γ 是 1 区和 4 区气体的定压比热容与定容比热容之比；M1和 M4是 1 区和 4 区气体的平均相对分子质量。

【参考文献】：
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本文编号：3415660