生物柴油燃烧模型及火焰特性实验研究

发布时间：2020-12-04 05:51

　　生物柴油是一种市场推广潜力巨大、节能、环保的生物质能利用形式。生物柴油目前主要应用于内燃机,其在工业炉内的应用与研究少之又少。本文对生物柴油在炉内燃烧的火焰特性进行了研究,以此带动生物柴油在该领域的拓展,为进一步优化生物柴油在炉内燃烧工况以及工业炉的设计提供参考。针对生物柴油基于元素平衡、化学平衡和能量平衡建立燃烧数学模型,分析在理论燃烧温度下其燃烧产物组分的规律。结果表明：1)助燃空气温度20℃时,CC、H2O摩尔分数随着空气过量系数的增大而减小,02逐渐增大,O、H、OH和H2摩尔分数都在10-6的量级以下且随着空气过量系数的增大而减小；2)提高助燃空气温度时,燃烧产物摩尔分数变化不大。对生物柴油在炉内燃烧的火焰特性进行实验,研究火焰区域的温度场和浓度场规律。结果表明：1)生物柴油应用于旋流燃烧器时轴线上温度较低;在垂直高度上,火焰整体有上扬的趋势。常温下空气过量系数在1～1.15范围内增加时,火焰高温区逐渐向燃烧器端口靠近。助燃空气温度为500℃、空气过量系数在1～1.15范围内增加时,燃烧火焰局部高温区越来越集中。助燃空气温度提高时,火焰温度逐渐升高,高温区域面积增大；2)NO... 

【文章来源】：中南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
目录
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 生物柴油的基本特性
    1.3 生物柴油国内外的研究领域和成果
        1.3.1 生物柴油的制备与生产
        1.3.2 生物柴油的理化特性研究
        1.3.3 生物柴油的燃烧和排放特性
    1.4 研究目的及内容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究内容
2 生物柴油燃烧数学模型
    2.1 模型假设
    2.2 燃烧数学模型的建立
        2.2.1 元素平衡
        2.2.2 化学平衡
        2.2.3 能量平衡
        2.2.4 模型的求解
    2.3 不同工况条件下各燃烧产物浓度分析
        2.3.1 空气过量系数对燃烧产物的影响
        2.3.2 助燃空气温度对燃烧产物的影响
        2.3.3 O、OH与NO的对应关系分析
    2.4 本章小结
3 生物柴油燃烧火焰温度特性实验研究
    3.1 燃烧实验系统及实验方法
        3.1.1 燃烧实验系统介绍
        3.1.2 实验方法与温度测量设计原理
        3.1.3 火焰温度测量的误差分析
    3.2 空气过量系数对应温度场的规律研究
        3.2.1 常温下空气过量系数对温度场的影响
        3.2.2 空气过量系数对火焰中心轴线上温度的影响
        3.2.3 高温下空气过量系数对温度场的影响
    3.3 助燃空气温度对应温度场的规律研究
    3.4 火焰区域火焰温度评价
        3.4.1 平均火焰温度
        3.4.2 高温点
        3.4.3 温度梯度
    3.5 本章小结
2浓度的规律探索">4 生物柴油燃烧火焰区NO、CO₂浓度的规律探索
    4.1 实验数据测量方案
    4.2 NO浓度沿火焰剖面的规律分析
2体积浓度沿火焰剖面的规律分析">    4.3 CO₂体积浓度沿火焰剖面的规律分析
2与温度场的对应特点">    4.4 火焰剖面上NO、CO₂与温度场的对应特点
        4.4.1 火焰剖面NO与温度场的定性关系分析
2与温度场的定性关系分析">        4.4.2 火焰剖面CO₂与温度场的定性关系分析
    4.5 本章小结
5 总结与建议
    5.1 总结
    5.2 建议
参考文献
攻读学位期间主要的研究成果目录
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]生物柴油发动机燃烧火焰与放热过程特性研究[J]. 梅德清,袁银男,孙平,王忠.  农业机械学报. 2012(11)
[2]高喷射压力下生物柴油喷雾特性试验与仿真[J]. 赵陆明,何旭,郑亮,王建昕,刘福水.  农业机械学报. 2012(09)
[3]采用废弃油脂生产生物柴油的SRCA技术工业应用及其生命周期分析[J]. 杜泽学,王海京,江雨生,陈艳凤,闵恩泽.  石油学报(石油加工). 2012(03)
[4]生物柴油树种油脂脂肪酸组成对燃料特性的影响[J]. 王利兵,于海燕,贺晓辉,刘瑞英.  燃料化学学报. 2012(04)
[5]Ca/Al固体碱催化菜籽油制备生物柴油[J]. 郑华艳,李茜茜,崔丽萍,李忠.  燃料化学学报. 2012(03)
[6]固体酸SO42-/ZrO2-CeO2催化小桐子油脂肪酸制备生物柴油的实验研究[J]. 李秀凤,包桂蓉,王华.  燃料化学学报. 2012(01)
[7]生物柴油-柴油混合燃料的理化及排放特性研究[J]. 马林才,刘大学,周志国,季永青.  燃料化学学报. 2011(08)
[8]生物柴油研究进展[J]. 滕虎,牟英,杨天奎,修志龙.  生物工程学报. 2010(07)
[9]我国生物质能资源与利用[J]. 赵军,王述洋.  太阳能学报. 2008(01)
[10]中国生物质能产业发展现状及趋势分析[J]. 王久臣,戴林,田宜水,秦世平.  农业工程学报. 2007(09)



本文编号：2897112