生物质热裂解油的层流燃烧特性研究

发布时间：2022-04-19 20:04

　　随着石油资源日益枯竭和环境逐渐恶化,开发新型可再生清洁替代燃料是当今内燃机方向的主要研究目标。生物质能作为可再生能源的重要组成部分,是唯一可以直接转换生产含碳液体燃料的可再生能源。秸秆等生物质原料在经过快速热裂解和提质改性后能够成为在内燃机上具有应用价值的生物质热裂解油。由于生物质热裂解油包含了上百种有机物,无法直接分析其燃烧过程,因此在实验研究中通常选择生物质油中的几种典型组分组成理化特性相近的模型燃料来替代。层流燃烧速度是燃料的一项重要参数,它对于湍流燃烧,化学动力学模型,发动机结构优化设计都有难以替代的作用。本论文以一种由稻壳为原料的精制生物质热裂解油为对象,利用乙醇、乙酸乙酯、乙醚、丙酮和丁酮配置成模型油,对该模型油的层流燃烧特性进行了实验和模拟研究,主要内容如下:第一,通过定容燃烧弹实验平台,在不同的初始温度（358,388,418K）、压力（0.1,0.2,0.4MPa）和当量比（0.7-1.4）条件下,对待测模型油的层流燃烧特性进行实验研究。利用高速纹影摄影技术对球形火焰传播的全过程进行拍摄,对所得图像用层流预混燃烧理论计算层流燃烧速度、马克斯坦长度、火焰厚度、质量燃烧通... 

【文章页数】：78 页

【学位级别】：硕士

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致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 生物质热裂解油
        1.2.1 生物质热裂解油的制取
        1.2.2 模型油
        1.2.3 应用现状
    1.3 燃料的层流燃烧特性
        1.3.1 测量方法
        1.3.2 研究现状
    1.4 本文研究内容
2 定容燃烧弹实验平台
    2.1 定容燃烧弹腔体
    2.2 点火系统
    2.3 高速纹影摄影系统
    2.4 进样系统
3 层流燃烧理论与计算方法
    3.1 拉伸率
    3.2 层流燃烧速度的计算
    3.3 火焰不稳定性
    3.4 不确定度评定
        3.4.1 当量比的不确定度
        3.4.2 层流燃烧速度的不确定度
4 生物质燃料的层流燃烧特性试验结果
    4.1 火焰图像
    4.2 火焰半径范围选取
        4.2.1 点火影响
        4.2.2 壁面影响
        4.2.3 火焰胞状结构影响
        4.2.4 压力上升影响
    4.3 无拉伸火焰传播速度
    4.4 层流燃烧速度
    4.5 质量燃烧通量
    4.6 火焰不稳定性分析
        4.6.1 马克斯坦长度
        4.6.2 火焰厚度与密度比
        4.6.3 火焰形态
5 单组分燃料的层流燃烧特性数值研究
    5.1 计算模型和相关理论
    5.2 化学反应动力学机理
        5.2.1 乙醇反应机理
        5.2.2 乙酸乙酯反应机理
        5.2.3 乙醚反应机理
        5.2.4 丙酮反应机理
        5.2.5 丁酮反应机理
    5.3 仿真结果分析
        5.3.1 乙醇层流火焰
        5.3.2 乙酸乙酯层流火焰
        5.3.3 乙醚层流火焰
        5.3.4 丙酮层流火焰
        5.3.5 丁酮层流火焰
        5.3.6 各燃料结果汇总
        5.3.7 初始温度与压力的影响
6 全文总结和工作展望
    6.1 全文总结
    6.2 工作展望
参考文献
作者简历及硕士期间研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]超临界乙醇提质生物油的汽油机试验研究[J]. 吴何来,周劲松,许沧粟,陈文,杨义,骆仲泱.  浙江大学学报(工学版). 2015(01)
[2]纹影系统中物平面的选择与刀口的设置[J]. 李华,杨臧健,吴敏,高增梁,钟英杰.  实验流体力学. 2011(03)

博士论文
[1]超临界流体中生物质油分级精制方法的研究[D]. 李望.浙江大学 2011
[2]氢气/气体燃料层流燃烧特性及液滴碰撞动力学基础研究[D]. 汤成龙.西安交通大学 2011
[3]天然气—氢气混合燃料结合EGR的发动机和预混层流燃烧研究[D]. 胡二江.西安交通大学 2010

硕士论文
[1]乙醇、乙酸乙酯和丙酮混合燃料的层流燃烧特性研究[D]. 胡洋洋.浙江大学 2017
[2]乙醇—空气预混层流燃烧特性试验与仿真研究[D]. 麻剑.浙江大学 2015
[3]生物质热解提质燃油内燃机燃烧及排放试验研究[D]. 吴何来.浙江大学 2014



本文编号：3646553