生物柴油燃燒過程化學動力學機理研究.pdf

1、分類號：密級：UDC：學號：405912012088南昌大學碩士研究生學位論文生物柴油燃燒過程化學動力學生物柴油燃燒過程化學動力學機理機理研究研究ChemicalKiicMechanismResearchonBiodieselCombustionProcess肖九長培養(yǎng)單位（院、系）：機電工程學院動力工程系指導教師姓名、職稱：姜水生教授申請學位的學科門類：工學學科專業(yè)名稱：動力機械及工程論文答辯日期：2015年05月日答辯委員會主席：評

2、閱人：2015年05月日摘要I摘要生物柴油具有含氧10%~15%、動力性和經(jīng)濟性好、可再生性等優(yōu)點，柴油機燃用生物柴油，大大降低了柴油機排放，特別是碳煙的排放，可以很好的緩解日益嚴重的能源危機和環(huán)境危機。“均質(zhì)壓燃、低溫燃燒”本質(zhì)上是湍流混合與化學動力學耦合作用的有限反應速率的化學動力學理論。深入研究生物柴油燃燒化學動力學對于發(fā)展這一新技術具有重大推進作用。本文首先構建了生物柴油替代物化學動力學模型，利用CHEMKINPRO射流反應器模

3、型對生物柴油替代物高低溫反應動力學進行研究。替代物脂肪酸甲酯低溫階段主要通過OH自由基脫氫生成烷酯基，烷酯基發(fā)生一次加氧、異構化、二次加氧、分解生成OH活性基和含氧組分的低溫鏈分支反應。構建了主要組分高低溫反應路徑圖，從鍵能、環(huán)張力和反應勢壘等角度分析了甲酯基及C=C對生物柴油燃燒氧化特性的影響，分析了脂肪酸甲酯氧原子遷移歷程。利用均質(zhì)密閉反應器模型對生物柴油著火延遲進行計算，分析了初始溫度、壓力、當量比以及C=C對生物柴油滯燃特性影響

4、的反應動力學機理。脂肪酸甲酯組分長達18~20個碳原子的直碳鏈結構及含氧甲酯基特殊結構使得生物柴油十六烷值要比石化柴油高，反應系統(tǒng)OH活性組分濃度峰值提前出現(xiàn)致使著火提前。C=C的存在影響了鄰近碳原子處的CH及CO2鍵離解能，進而影響其脫氫反應、一次加氧有效性及低溫鏈分支反應，而且C=C數(shù)量越多以及C=C位置越靠近脂肪族碳鏈中心位置對低溫活性的抑制作用越大，滯燃期越長。最后構建了生物柴油多環(huán)芳香烴PAHs生成與氧化動力學模型，利用反射激

5、波管模型對混合燃料PAHs生成進行模擬。隨著生物柴油體積分數(shù)的增加，燃燒過程O、OH自由基峰值濃度增大，促使更多的C2H2、C3H3被氧化形成穩(wěn)定的CO2。另外，甲酯基中非羰基與羰基氧使更多的碳原子在低溫階段轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的CO2，導致了C2H2、C3H3生成量減小，抑制了第一個苯環(huán)以及PAHs的形成。而C=C使生物柴油低溫燃燒過程小分子不飽和組分生成量增加，促進C2H2、C3H3的生成，導致PAHs的生成量增加。關鍵詞：關鍵詞：生物柴油；