醇类燃料燃烧特性及其作用机理的研究

作者：庄远^*

来源：硕士, 天津大学, 2009-05-01.

• 甲醇
• 乙醇
• 燃烧
• 同步辐射
• 定容燃烧弹

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(0.6\1.0\1.4三种当量比下)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。