芳香族含氧替代燃油层流扩散火焰碳烟生成特性的研究

摘要

为了应对能源危机和环境污染，新能源的开发利用和污染物的处理后再排放是当今研究的重点之一。木质素是第二代生物质燃油的重要来源，从木质素的加工过程中可以获得苯甲醚和苯甲醇这两种含氧芳香族化合物，这两种物质被作为生物质燃油应用于燃烧设备中。除了从根源上遏制污染物的生成，还可以采用废弃再循环等措施减少污染物的排放。其中废气再循环的主要成分是氮气和二氧化碳。探究生物质燃油在稀释环境中燃烧的碳烟生成特性有助于生物质燃油的进一步研究与应用，为解决能源危机和环境污染建立基础。　　为探究苯甲醚和苯甲醇火焰的碳烟生成特性，本研究以与柴油具有相似十六烷值的正庚烷作为基础燃油，利用消光法标定激光诱导炽光法，将苯甲醚和苯甲醇分别与正庚烷混合，分析混合燃油火焰的碳烟生成特性。基础燃油正庚烷火焰的碳烟生成特性的实验结果表明正庚烷碳烟生成量随燃油流速的增加而大幅增加，并且火焰高度和碳烟区域的面积都与燃油流速线性正相关。但正庚烷碳烟生成量，火焰高度以及碳烟区域的面积均随空气的增加而减小。其碳烟生成量随载气流速的增加而减小，当载气流速过高时，火焰会出现举升现象。将苯甲醚和苯甲醇燃油分别与正庚烷燃油混合，发现两种生物质燃油均会促进火焰的碳烟倾向与初期碳烟生成。苯甲醚混合燃油的火焰高度与碳烟区域面积均随苯甲醚所占比例的增加而增加。相反的是，在苯甲醇混合燃油中火焰高度和碳烟区域面积会随着苯甲醇混合比例的进一步增加而逐渐减小。在探究压力对混合燃油火焰碳烟生成特性影响的实验中发现，苯甲醇混合燃油火焰在高压下的表现极不稳定，而正庚烷燃油与苯甲醚混合燃油火焰中的碳烟生成对压力的敏感性不同。　　三种燃油火焰的稀释实验结果表明，不论何种燃油的火焰，二氧化碳对碳烟的抑制作用均强于氮气的。两种稀释气体在混合燃油火焰中对碳烟的抑制作用要强于在正庚烷燃油中的。此外，在稀释升压实验中发现，压力的升高削弱了稀释气体对碳烟的抑制作用。

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景与意义

1.2 国内外文献综述

1.3 本文的研究目的与主要研究内容

第2章 实验设备与实验方法

2.1 层流扩散火焰燃烧系统

2.2 碳烟光学测试方法的原理

2.3 激光诱导炽光法与消光法测量系统的建立

2.4 数据处理

2.5 本章小结

第3章 正庚烷及生物质混合燃油层流扩散火焰的碳烟生成特性

3.1 燃油流速对正庚烷火焰碳烟生成特性的影响

3.2 空气流速对正庚烷火焰碳烟生成特性的影响

3.3 载气流速对正庚烷火焰碳烟生成特性的影响

3.4 含氧生物质燃油层流扩散火焰的碳烟生成特性

3.5 环境压力对层流扩散火焰碳烟生成特性的影响

3.6 本章小结

第4章 氧化剂稀释对层流扩散火焰碳烟生成的影响

4.1 氧化剂稀释对正庚烷火焰碳烟生成特性的影响

4.2 氧化剂稀释对混合燃油火焰碳烟生成特性的影响

4.3 压力对氧化剂稀释后的层流扩散火焰的碳烟生成特性的影响

4.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢