醇类燃料燃烧特性及其作用机理的研究

摘要

随着汽车保有量的大幅度增加，随之而来的能源和环境问题也越来越引起人们的注意，需要寻找相应替代燃料，来满足日后发展的需要。醇类燃料作为传统石化燃料的添加剂和替代品在世界范围内广泛应用，以往研究多集中于醇类在点燃式发动机上的应用，而对其在压燃式发动机上应用的研究则较少。对醇类燃料掺混压燃的相关基础研究则开展更少。本研究利用先进的研究手段，从燃烧学的角度结合化学分析，光学测量方法系统地对乙醇、甲醇加入烃类燃料中的预混层流火焰和扩散火焰燃烧特性进行研究。希望借此能完善醇类掺烧的作用机理，为应用提供相应的基础研究数据。　　 本研究利用同步辐射单光电离结合分子束取样技术这种先进的研究手段获得了正庚烷、正庚烷/乙醇、甲醇(0.61.01.4三种当量比下)在氧气中燃烧的试验数据。通过比较不同条件下燃烧火焰成分的差异以及燃烧中间产物的空间分布规律结果表明，乙醇的加入可以抑制低温反应中炔烃的裂解，影响其点火特性和碳烟生成；甲醇火焰随着当量比的增加可以降低化学反应速率，使未燃甲醇和醛类物质的排放量增加。同时利用定容燃烧弹装置，对加入醇类燃料后扩散燃烧特性进行研究。全面地介绍了该装置的定容燃烧弹，混合气配置及燃料注入系统，加热系统，燃烧压力测量系统，高速摄像系统以及数据采集子系统的原理、结构及特点。通过对比燃烧火焰照片、压力升高率、火焰传播速度差异等相关燃烧特性参数可以看出，甲醇和乙醇的混合气氛围可以影响柴油的自燃过程，火焰亮度，加快压力升高率，缩短放热持续期，提高燃烧效率，影响排放。

目录

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第一章 绪论

1.1汽车工业对提高内燃机经济性和降低内燃机排放的必要性

1.1.1石油资源紧缺对汽车工业的影响

1.1.2降低发动机排放的必要性

1.2醇类燃料的国内外发展概况及应用研究

1.2.1乙醇燃料在国内外发展概况

1.2.2甲醇燃料在国内外发展概况

1.3本课题的主要研究内容及现有工作基础

1.3.1本课题的研究意义和主要研究内容

1.3.2现有工作基础

1.3.3主要研究内容

第二章 常用燃烧诊断技术

2.1燃烧科学的发展

2.2燃烧微观研究手段

2.2.1激波管

2.2.2快速压燃器

2.2.3流动反应器

2.3燃烧化学反应动力学研究方法

2.3.1原位光谱诊断法

2.4同步辐射单光子电离技术

2.4.1同步辐射原理

2.4.2同步辐射的发展历程

2.4.3同步辐射的特点

2.4.4同步辐射与电子束轰击电离和激光光电离的比较

2.5本章小结

第三章 利用同步辐射研究甲醇和乙醇的燃烧特性的影响

3.1同步辐射实验的油品参数和实验设备

3.1.1实验油品及其参数

3.1.2加速器

3.1.3燃烧实验站光束线

3.1.4燃烧实验站

3.2实验数据处理方法

3.3 同步辐射实验结果及数据分析

3.3.1物质种类的确定方法

3.3.2燃烧温度曲线

3.3.3燃烧的中间产物

3.3.4燃烧产物空间浓度分布比较

3.4本章小节

第四章 利用定容燃烧弹分析燃烧过程

4.1定容燃烧弹方法

4.2压燃式定容燃烧弹系统

4.2.1定容燃烧弹装置

4.2.2燃油注入系统

4.2.3加热系统

4.2.4混合气配置系统

4.2.5燃烧压力测量系统

4.2.6高速摄像系统

4.3定容燃烧弹实验原理

4.3.1热自然

4.3.2链式反应

4.3.3烃类的氧化反应

4.3.4定容燃烧弹中的燃烧

4.4数据处理方法

4.5实验结果

4.6本章小结

第五章 全文总结与工作展望

5.1全文总结

5.2工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况

致 谢