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《柴油乙醇二元燃料燃燒特性及其機理研究.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、柴油/乙醇二元燃料燃燒特性及其機理研究TheCombustionCharacteristicsandMechanismforDiesel/EthanolDualFuels一級學科：動力機械及工程熱物理學科專業(yè)：動力機械及工程作者姓名：代乾指導教師：姚春德教授天津大學機械工程學院二零一三年六月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學位論文是本人在導師指導下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學或其他教育機構(gòu)的學位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研
2、究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名：簽字日期：年月日學位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學位論文作者完全了解天津大學有關(guān)保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學可以將學位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復印件和磁盤。（保密的學位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學位論文作者簽名：導師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日中文摘要化石燃料的日益枯竭以及越來越嚴峻的環(huán)境問題是內(nèi)燃機界的巨大挑戰(zhàn)。尋找合適的替代燃料已成
3、為研究熱點，乙醇作為最有希望的可再生生物質(zhì)燃料來源廣泛，但是，乙醇具有較高的辛烷值，不易壓燃，難以直接用于壓燃式的柴油機。將柴油與乙醇二元燃料進行組合燃燒的模式，具有一定的經(jīng)濟性和環(huán)保性。然而對于此種燃燒的本質(zhì)尚不清晰。因此本文對于這種燃燒模式分別進行了發(fā)動機臺架實驗、定容燃燒彈實驗和低壓層流預混火焰實驗，并對二元燃料燃燒進行了化學反應(yīng)動力學機理分析，在此基礎(chǔ)上提出了二元燃料骨架機理，并進行了驗證。利用定容燃燒彈研究了柴油在乙醇-空氣混合氣熱氛圍的著火特性。研究表明乙醇延長了柴油的滯燃期和火焰浮起長度。隨著初始溫度的升高，柴油滯燃期變短。
4、在本研究發(fā)動機臺架實驗中也發(fā)現(xiàn)乙醇有延長柴油滯燃期的現(xiàn)象。利用發(fā)動機臺架實驗研究乙醇與柴油摻燒對污染物排放影響。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，乙醇對于NOx和碳煙的生成也有很大的抑制作用，但是HC和非常規(guī)排放乙醛較原機有較大幅度上升。利用低壓層流預混火焰結(jié)合同步輻射真空紫外光電離質(zhì)譜技術(shù)，對理論當量比下乙醇摻混正庚烷火焰和濃混合氣條件下乙醇摻混表征柴油進行了實驗研究。結(jié)果表明，乙醇的加入對正庚烷和表征柴油的氧化裂解速率并沒有實質(zhì)影響，對于醛類物質(zhì)，尤其是乙醛的摩爾分數(shù)上升有顯著的促進作用。乙醇可以顯著降低表征柴油中碳煙前驅(qū)體PAH的摩爾分數(shù)。利用商用軟件
5、CHEMKIN進行了柴油參比燃料正庚烷和乙醇混合燃料的機理分析。由計算結(jié)果可知，正庚烷低溫冷焰反應(yīng)及負溫度系數(shù)區(qū)的時間均被延長，從而導致總反應(yīng)延遲。通過反應(yīng)路徑和物質(zhì)轉(zhuǎn)化率分析得知，兩種燃料的相互作用是靠自由基池為中介完成的，OH·和HO2·是池中最重要的自由基。乙醇的加入在低溫下將活躍的OH·轉(zhuǎn)化為相對不活躍的H2O2，對正庚烷第一步脫氫表現(xiàn)出強烈的抑制，對整個燃料的氧化進程表現(xiàn)出抑制作用，此即乙醇抑制正庚烷低溫氧化的主要原因。在以上分析的基礎(chǔ)上，建立了正庚烷乙醇二元燃料骨架機理。該機理包含50步反應(yīng)和41種物質(zhì)。并與詳細機理在自燃和H
6、CCI發(fā)動機缸內(nèi)燃燒進行了對比驗證，結(jié)果表明，該機理與詳細機理具有較高的一致性。關(guān)鍵詞：柴油乙醇二元燃料；定容燃燒彈；化學反應(yīng)動力學；機理分析ABSTRACTTheincreasingdepletionoffossilfuelsandincreasinglysevereenvironmentalproblemsisthegreatchallengefortheinternalcombustionengineindustry.Lookingforasuitablealternativefuelhasbecomearesearchhotspo
7、t.Ethanolasoneofthemostpromisingrenewablebio-fuelhasbeenusedasalternativefuelsworldwidesinceitcouldbeenblendedwithgasoline.Duetoethanol’shighoctanenumber,diesel/ethanoldualfuel,ratherthanpureethanolcouldbeusedinconventionaldieselenginetomaintainorevenreduceemissionandfuel
8、consumption.However,thenatureofsuchdualfuelcompoundcombustionhasnotbeenclearlyunderstood.Tofurth
