短链脂肪酸甲酯着火特性的试验与仿真研究

发布时间：2017-08-03 01:03

  本文关键词：短链脂肪酸甲酯着火特性的试验与仿真研究

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【摘要】：生物柴油和乙醇均为可再生车用替代燃料,且这两种燃料的混合物能够解决柴油机NOx和碳烟排放此消彼长的问题,本文在一台快速压缩机上对生物柴油模型燃料与醇类的混合物的基础着火特性进行研究。生物柴油有不同的脂肪酸甲酯类燃料组成,由于制备均值气相混合物的考虑,本文选取了不同的短链脂肪酸甲酯与乙醇的混合燃料作为研究对象,总结了脂肪酸甲酯和乙醇的相互作用,了解不同碳链长度脂肪酸甲酯的影响因素。(1)对戊酸甲酯的试验及模拟研究发现,戊酸甲酯燃料呈现不同的着火延迟变化趋势。在高稀释条件下,戊酸甲酯呈现低温反应现象,着火延迟随着上止点温度的升高而降低;在低稀释条件下,戊酸甲酯在上止点温度低于850 K时,着火延迟随着上止点温度的升高而降低,在850 K~1250 K温度内,戊酸甲酯出现NTC现象。根据路径分析可知,戊酸甲酯首先在OH基团和HO2基团的作用下进行脱氢反应,生成MPExj,随后MPExj相互之间进行同分异构化反应;同时,MPExj也通过与O2进行加成MPExoo,或者碳链开始发生断裂生成MPxd,MB3d和ME2j,进而生成各种烯烃产物,最终完全氧化。根据敏感性分析可知,促进戊酸甲酯着火的主要反应是生成OH基团的反应及戊酸甲酯的主要分解路径;抑制着火的主要反应是2号位逆反应,以及与生成OH基团产生竞争的反应。(2)对庚酸甲酯燃料在快速压缩机中进行纯物质压缩着火试验发现,庚酸甲酯在快速压缩机上能获得更宽的上止点温度范围,庚酸甲酯在高稀释条件下压缩燃烧的着火延迟变化与戊酸甲酯相同,着火延迟随着上止点温度的升高而降低,曲线变化趋势相较于戊酸甲酯较为平缓,且并未出现NTC现象。庚酸甲酯/乙醇混合燃料的着火延迟在上止点温度较低时随着乙醇燃料的添加而增加;随着上止点温度的升高,不同乙醇添加比例的混合燃料的着火延迟逐渐趋于一致。庚酸甲酯/乙醇混合燃料的着火延迟随着当量比的减少而增加。(3)辛酸甲酯燃料在快速压缩机中进行纯物质压缩着火试验时,辛酸甲酯的着火延迟在上止点温度高于750 K时随着上止点温度的升高而降低;在上止点温度低于750 K时,辛酸甲酯的着火出现负温度系数区域。着火延迟随着上止点压力的增大而减少。辛酸甲酯/乙醇混合燃料的着火延迟随着乙醇添加而增加;同时当乙醇比例为40%时,辛酸甲酯在温度较低的条件下出现NTC区域,并与20%乙醇比例的混合燃料的着火延迟部分重叠。辛酸甲酯/乙醇混合燃料的着火延迟随着上止点压力的增加而降低。
【关键词】：生物柴油 快速压缩机 脂肪酸甲酯 着火特性
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK16
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-27
• 1.1 背景10-11
• 1.1.1 环境10
• 1.1.2 能源10-11
• 1.2 新型燃烧模式11-16
• 1.2.1 新型燃烧模式的提出与发展11-14
• 1.2.2 燃料设计理论在新型燃烧模式中的应用与影响14-16
• 1.3 生物柴油着火与燃烧特性研究16-26
• 1.3.1 生物柴油在柴油机上的应用17-20
• 1.3.2 生物柴油的着火特性与反应机理的研究20-26
• 1.4 本文研究的内容与意义26-27
• 第二章 试验系统与仿真模型构建27-38
• 2.1 前言27
• 2.2 快压机试验系统27-32
• 2.2.1 驱动系统28-29
• 2.2.2 制动系统29-30
• 2.2.3 燃烧系统30
• 2.2.4 配气系统30-31
• 2.2.5 数据采集及控制系统31-32
• 2.3 着火延迟的定义32-34
• 2.3.1 上止点温度的确定32-33
• 2.3.2 着火延迟的定义33-34
• 2.4 仿真模型构建34-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第三章 戊酸甲酯着火特性研究38-58
• 3.1 前言38-39
• 3.2 试验方法和模型构建39
• 3.3 戊酸甲酯着火特性分析39-48
• 3.3.1 戊酸甲酯着火特性39-40
• 3.3.2 戊酸甲酯浓度分析40-42
• 3.3.3 戊酸甲酯路径分析42-45
• 3.3.4 戊酸甲酯敏感性分析45-48
• 3.4 稀释度对戊酸甲酯着火特性的影响48-49
• 3.5 当量比对戊酸甲酯着火特性的影响49-54
• 3.5.1 戊酸甲酯着火特性49-50
• 3.5.2 戊酸甲酯浓度分析50-52
• 3.5.3 戊酸甲酯敏感性分析52-54
• 3.6 上止点压力对戊酸甲酯着火特性的影响54-57
• 3.6.1 戊酸甲酯着火特性54-55
• 3.6.2 戊酸甲酯路径分析55-56
• 3.6.3 戊酸甲酯敏感性分析56-57
• 3.7 本章小结57-58
• 第四章 脂肪酸甲酯/乙醇混合燃料着火特性研究58-68
• 4.1 前言58-59
• 4.2 试验方法59-60
• 4.3 庚酸甲酯/乙醇着火特性分析60-64
• 4.3.1 庚酸甲酯着火特性的影响60-61
• 4.3.2 当量比对庚酸甲酯/乙醇着火特性的影响61-62
• 4.3.3 上止点压力对庚酸甲酯/乙醇着火特性的影响62-63
• 4.3.4 乙醇掺混比例对庚酸甲酯/乙醇着火特性的影响63-64
• 4.4 辛酸甲酯/乙醇着火特性分析64-66
• 4.4.1 辛酸甲酯着火特性64-65
• 4.4.2 上止点压力对辛酸甲酯/乙醇着火特性的影响65-66
• 4.5 戊酸甲酯、庚酸甲酯及辛酸甲酯的着火特性66-67
• 4.6 本章小结67-68
• 第五章 全文总结和工作展望68-70
• 5.1 全文总结68-69
• 5.2 工作展望69-70
• 参考文献70-75
• 符号与缩写75-76
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文76-77
• 参加的科研项目与获得的奖励77-78
• 致谢78-81

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1 张朋;王朋;刘超;赵丽丽;王进军;;2,4-二氧代戊酸甲酯与环(端)烯的[2+2]光环加成反应[J];烟台大学学报(自然科学与工程版);2010年01期

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