含氧燃料燃燒微粒形成過程的研究.pdf

1、柴油機(jī)微粒已成為大氣可吸入顆粒物的主要來源之一，嚴(yán)重危害人類健康。論文針對(duì)乙醇、二甲醚(DME)、碳酸二甲酯(DMC)等含氧燃料的微粒形成過程，采用臺(tái)架試驗(yàn)，測(cè)量了柴油機(jī)燃用乙醇/柴油的示功圖和排放性能，應(yīng)用掃描電鏡、熱重分析和數(shù)值模擬的方法，探討了燃燒過程中微粒的形成及變化過程，研究了燃料特性和柴油機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)工況對(duì)微粒和碳煙前軀體多環(huán)芳香烴(PAHs)的影響。
　　 分析了醇類、醚類和酯類含氧燃料的理化特性。研究了作為微粒主要載體

2、的碳煙的形成過程--PAHs的加成與環(huán)化過程，以及微粒的核化和凝并等物理化學(xué)變化過程，探討了含氧燃料性質(zhì)對(duì)苯基和甲基的加成與環(huán)化、脫氫加乙炔和微粒形成及變化過程的影響。
　　 建立了乙醇/柴油的PAHs化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)用激波管和預(yù)混火焰模型，研究了乙醇/柴油PAHs的形成過程，探討了燃料特性和燃燒條件對(duì)PAHs生成的影響。結(jié)果表明，丙炔基的聚合和環(huán)化是形成苯的主要途徑；多個(gè)苯環(huán)主要通過脫氫加乙炔反應(yīng)形成；H和OH自由基是消耗P

3、AHs的主要原因。當(dāng)量比、乙醇摻混比例、初始溫度和初始?jí)毫?duì)PAHs的生成量均有影響。
　　 采用生成速率分析方法，探討了具有不同含氧官能團(tuán)的乙醇、DME和DMC對(duì)PAHs形成過程的影響。結(jié)果表明，對(duì)于第三體“M”參與的反應(yīng)，燃用乙醇可以抑制PAHs的形成，燃用DME對(duì)PAHs的形成影響不大，燃用DMC對(duì)PAHs的形成有促進(jìn)作用。
　　 采用掃描電鏡的試驗(yàn)方法，測(cè)量了不同摻混比例的乙醇/柴油、DMC/柴油和生物柴油/柴油

4、混合燃料燃燒微粒的形貌，探討了含氧燃料摻混比例對(duì)微粒形貌的影響規(guī)律。結(jié)果表明，含氧燃料燃燒后形成的微粒呈鏈狀和團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，隨著含氧燃料摻混比例的增加，微粒的平均粒徑減小，團(tuán)聚程度提高。采用熱重分析和微粒分級(jí)采樣的試驗(yàn)方法，研究了柴油機(jī)燃用乙醇/柴油微粒的組成和粒徑分布。結(jié)果表明，碳煙在微粒中所占的比重最大；隨著乙醇摻混比例的增加，硫酸鹽的百分比下降，微粒的粒徑向小粒徑方向移動(dòng)。
　　 以YZADB3柴油機(jī)為研究對(duì)象，測(cè)量了燃用不同

5、摻混比例的乙醇/柴油混合燃料的示功圖和排放污染物，分析了乙醇/柴油燃燒過程的特征參數(shù)和排放污染物的變化規(guī)律。結(jié)果表明，標(biāo)定轉(zhuǎn)速不同負(fù)荷時(shí)，摻混乙醇對(duì)最大爆發(fā)壓力的影響不大；全負(fù)荷、2400r/min時(shí)，隨著乙醇摻混比例的增加，最大爆發(fā)壓力下降；隨著乙醇摻混比例的增加，滯燃期延長(zhǎng)，燃燒持續(xù)期縮短，放熱率峰值升高；燃用乙醇/柴油的煙度有較大幅度降低，HC和CO排放有所升高。
　　 綜上所述，PAHs在碳煙形成過程中具有重要作用；燃用