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1、氣體碳氫燃料摻氫預混火焰?zhèn)鞑ニ俣燃疤紵燁w粒生成研究
隨著能源和環(huán)境問題日益突出 , 尋找新的發(fā)動機燃料和降低排放迫在眉睫。
氣體燃料被認為是最具有實用價值的發(fā)動機替代燃料并在發(fā)動機中被廣泛研究,
且氣體燃料摻氫后可以明顯改善發(fā)動機的性能和排放。
層流火焰作為缸內燃燒的基礎對了解缸內燃燒過程有重要意義; 而對碳煙顆
粒的生成過程進行研究則可以有效降低發(fā)動機顆粒物排放。因此, 本文在對沖平
面火焰臺架上, 使用粒子圖像測速儀(PIV) 對甲烷、 乙烷和丙烷摻氫層流火焰速度
以及不同出口溫度下甲烷摻氫層流火焰?zhèn)鞑ニ俣冗M行實驗測量 ; 并進行模擬計算
與分析。
在預混火力6臺架上，使
2、用熱泳探針采樣及透射電鏡(TEM價析方法對摻氫乙
炔預混火焰碳煙生成進行研究。 研究顯示 , 摻氫比增加 , 甲烷、 乙烷和丙烷火焰速
度增大并與摻氫比基本呈線性關系 ; 且摻氫對甲烷火焰速度的影響較乙烷和丙烷
大。
模擬分析發(fā)現(xiàn)，反應R1:H+O2<尸>OH+O對甲烷、乙烷和丙烷摻氫火焰速
度有非常明顯的促進作用且隨著摻氫比增加而越明顯；H、。和OH自由基的摩爾
分數隨摻氫比增加而增大。因此摻氫增加火焰速度的主要原因是 ,H 自由基濃度
增加促使反應 R1 向正方向移動。
對比甲烷、 乙烷和丙烷摻氫火焰發(fā)現(xiàn),R1 對甲烷摻氫火焰速度促進作用最強
且甲烷火焰中自由基
3、濃度增加更明顯; 因此摻氫對甲烷火焰速度影響更大。甲烷
摻氫火焰速度隨出口溫度升高而升高且仍與摻氫比基本呈線性關系。
模擬分析發(fā)現(xiàn)，反應R1的敏感性系數隨出口溫度升高而減小。H、OH。和
CH3自由基濃度及生成速率隨溫度升高而增大；說明溫度升高導致基元反應的整
體反應速率加快, 這也是出口溫度升高能夠使火焰速度增大的主要原因。
在乙炔摻氫火焰中 , 碳煙的實際生成過程與理論生成過程基本吻合。乙炔預
混火焰溫度隨摻氫比增大而降低; 當量比降低, 火焰溫度升高。
對于乙炔摻氫預混火焰 , 其碳煙生成的減少是乙炔含量的減少及氫氣的稀釋
和化學影響的共同作用。摻氫及降低當量比之后 , 碳煙顆粒的平均粒徑整體有所
降低。
進一步分析發(fā)現(xiàn), 摻氫對碳煙的成核以及表面生長有抑制作用 ; 降低當量比
對碳煙的表面生長有抑制作用。
氣體碳氫燃料摻氫預混火焰?zhèn)鞑ニ俣燃疤紵燁w粒生成研究
