燃料掺水燃烧研究的新进展*

本文论述了有机物水蒸气重整催化剂、水煤气反应催化剂、水裂解催化剂等制氢催化剂在掺水燃料中的应用可提高热利用率并减少尾气中的毒性气体。文章还讨论了掺水燃料的分散系统结构与燃烧焓的关系并给出了作者的有关实验方法。     

运用文本分析法对比研究新旧人教版教材“反应热”内容

从课标、概念组织结构、教学资料对新旧人教版选修“反应热”内容进行对比分析,研究发现:(1)新课标在内容上更加强调“反应热”概念的学科理解,渗透变化观与守恒观等基本观念,突出学习素材的重要性;(2)新教材在内容组织上厘清了“反应热”“焓变”“能量转化”等核心概念之间的关系,重视对“反应热”内容的结构化认识;(3)新教材在图片、实验、习题增强了情境性与科学性。建议教师在教学中增进对“反应热”的学科理解,运用概念构图策略促进学生知识结构化,创设真实情境提高学生的问题解决能力,培养化学学科核心素养。     

化学优质课评比中对教材进行二次开发的研究

在优质课评比中,多数教师重新整合教材,构建了有利于学生自主学习的教学体系。对部分化学优质课的教学设计分析、梳理后,结合部分教师的经验,提出了整合教材必须树立新教材观,挖掘教材中潜在的迁移、认知和情意价值,构建学科知识逻辑顺序与学生认知顺序相匹配的教学体系。     

基于赤铁矿的生物质化学链燃烧过程中氮氧化物的释放特性

在单批次进料固定床上,基于赤铁矿载氧体,研究了还原反应阶段反应温度和水蒸气量对谷壳的氮氧化物释放特性的影响。研究表明,碳转化率随反应温度升高而增加,但随水蒸气量呈先增加后下降,并在水蒸气量为1.0 g/min时达到最大值。在实验条件下,还原阶段未检测到NO₂。随着反应温度由750 ℃升高到900 ℃,NO的生成率增加,而N₂O的生成率先增加后降低,在850 ℃时达到最大值。水蒸气量由0.5 g/min升高到2.0 g/min,N₂O和NO的生成率均增加,且NO增加速率高于N₂O。在反应后的载氧体中,检测到KAlSi₃O₈存在,表明载氧体与生物质中的K元素发生反应。     

燃料对燃烧法制备Ni-Al_2O_3催化剂结构及浆态床甲烷化催化性能的影响

分别采用浸渍燃烧法和共燃烧法制备了一系列Ni-Al_2O_3催化剂,并对催化剂进行了表征,研究了燃料种类对不同方法制备的催化剂结构及浆态床CO甲烷化性能的影响.结果表明,以尿素、甘氨酸和乙二醇为燃料时,采用浸渍燃烧法制备的Ni-Al_2O_3催化剂织构性质均与载体相近,各催化剂金属Ni分散度和Ni晶粒相差不大,甲烷化性能接近,在260℃反应温度下CO转化率在80.1%~83.5%之间.而共燃烧法制备的Ni-Al_2O_3催化剂受燃烧过程影响明显,以甘氨酸和乙二醇为燃料时制得的催化剂比表面积较小,金属Ni分散度低且Ni晶粒较大,因而甲烷化活性较低;以尿素为燃料制备的催化剂比表面积大且Ni晶粒较小,CO转化率和CH_4选择性分别达到84.7%和91.1%.     

高中生“化学守恒”思维水平状况的调查分析

“化学守恒”是化学学科的基本思想之一,学生若在学习过程中具备守恒思想,将能提纲挈领地把握化学规律,更深刻地理解化学本质.结合学生的认知水平对“化学守恒”内涵进行界定,并制定了“高中生‘化学守恒’思维水平考查指标体系”,运用测试和访谈等手段来考查高中生“化学守恒”思维水平状况.结果表明:高中生对“化学守恒”思想的理解处于中等水平,且对“物质守恒”的掌握明显优于对“能量守恒”的掌握.     

显化反应条件视角 发展反应调控意识——受控的燃烧

以波义耳研究燃烧的史实为背景,创新设计燃烧条件的探究实验,并提出“条件叠加式”燃烧条件探究新思路。以“燃灭控”为主线,一以贯之地显性化“条件是认识化学反应的一种基本视角”,落实“在一定条件下通过化学反应可以实现物质转化”的化学观念。基于调控化学反应思想创新设计“燃旺弱灭”反应控制视域,统整开展“情境”“活动”与“任务”三位一体的学习活动。重置教材实验的教学价值取向,结合燃烧的形式美、汉语言文字解读,将化学学科知识与美育、汉语言文化领域跨领域融合。     

空气污染各组分对甲烷超声速燃烧性能的影响

在与甲烷详细化学反应机理对比验证基础上,采用18组分24步简化反应机理模拟甲烷超声速燃烧过程,从化学动力学和热力学角度用数值方法研究了乙醇燃烧加热空气中的七种主要污染组分(H2O,CO2,O,OH,CO,H,H2)对甲烷超声速燃烧性能的影响.分析结果表明:在一定条件下,进口空气中污染组分H2O的增加造成平均比热容增加,总温降低,并作为第三体抑制甲烷的燃烧过程,使超燃室的性能下降;CO2因大分子量特性使燃气平均分子量增大,降低超燃室做功能力,H2O和CO2两组分对甲烷超燃性能都起消极作用;污染组分自由基H、O、OH和燃烧中间产物CO、H2使燃烧室燃烧效率上升,对甲烷超燃性能起积极作用.     

“燃烧条件的实验”改进

阐述了教材中“燃烧条件的实验”存在的问题,说明了具体的改进方法和实验效果,解决了没有白磷的问题。改进后的实验现象明显,操作简单,安全环保,具有很好的借鉴作用。     

燃烧放热对准东煤成灰过程中钠盐释放的影响

选取典型的准东煤五彩湾煤为研究对象,在马弗炉内制备400-1200℃的燃烧灰和再热灰,采用K型热电偶测量燃烧过程中样品表面温度,通过XRF、XRD分析获得灰的成分和结晶形式,取部分灰样逐级萃取,通过微波消解及电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS),获得灰中钠的赋存特性。结果表明,燃烧和再热灰在成分和晶体形式上差异显著,再热灰钠含量明显高于燃烧灰且灰熔点偏低;随着温度升高灰中钠盐总量明显减少,其中,水溶钠、醋酸铵溶钠迅速减少,而盐酸溶钠含量先增加后减少,不可溶钠增加,释放的钠以可溶钠为主;加热温度和时间影响钠的释放,燃烧反应放热导致煤粉表面温度超过环境温度200℃以上,是钠盐过多释放的主要原因。     

Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Formation from Fuel and Additives Combustion

A study has been made of the effect of additives to the fuel of a turbulent diffusion flame on the formation of soot and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). Fuels containing a polystyrene thickener doped with benzene proved to have many advantages over unthickened fuels. Most significant were an increase in the burning time and the flash point. Nevertheless, polystyrene and benzene additives to a considerable extent increased the formation of soot and PAHs. The analysis of PAHs in this study was made by capillary gas chromatography (GC) and capillary gas chromatography/mass spectrometry (GC/MS). A total of 42 individual compounds were characterized by their retention indices and mass spectra.     

Effect of Redox Conditions on the Fission Products Release from Irradiated Oxide Fuel

An in-house designed system for inductive vaporization (InVap) enables the investigation of the fission product (FP) release from irradiated fuel at temperatures up to 2300°C and under different redox conditions. Via the direct connection of the InVap device to an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) the on-line monitoring of the FP release is possible. Theoretically modeled and data experimentally determined on thermal treatment of irradiated fuel and release of volatile FPs (Cs, I), semi-volatile FPs (Sr, Ba, Tc, Mo, Ru) and actinides (U, Pu or Am) are discussed regarding to the nuclear fuel reprocessing technology.     

碳氢燃料燃烧机理的自动简化

采用自行开发的碳氢燃料燃烧详细机理自动简化程序ReaxRed分别对包含257个物种和874步反应的RP-3航空煤油替代模型以及包含1389个物种和5935步反应的汽油混合替代模型进行机理自动简化.对RP-3替代模型,分别得到78个物种框架机理和61个物种全局简化机理,在较宽的参数范围内重现RP-3详细机理在点火延迟时间、熄火以及物种浓度分布等方面的模拟结果;通过强制敏感度及物种产率分析进一步说明了简化机理的合理性.对汽油混合替代模型,得到包含266个物种框架机理在较宽范围内重现单组分、两组分及多组分混合的点火延迟时间的模拟结果,并通过元素流动分析阐明了4种单组分燃料的燃烧路径.框架机理保留了详细机理的层级结构以及全局信息,更易于系统分析汽油的燃烧过程.     

燃烧热测定实验研究

燃烧热测定的关键是点火是否成功 ,其准确度主要决定于ΔT的测定。实验证明 ,把点火丝 ( 2 0cm)两端折叠 ( 4～ 5cm)并拧在一起 ,中间留 1cm左右缠成螺旋状 ,可确保点火成功。用“外套温度卡点记时”方法 ,可使ΔT测定准确 ,操作方便 ,而且避免了雷诺作图的麻烦和误差。     

分析测试新成果(230~237)2种常见燃油添加剂对汽油燃烧烟尘的影响

采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术,根据汽油原样中的特征成分,对未加入和分别加入汽油燃油精、海龙燃油宝的汽油燃烧烟尘进行对比分析.结果表明,汽油燃油精的加入会使汽油燃烧烟尘中各类特征成分的百分含量有所变化,但对谱图和特征成分的影响较小;而海龙燃油宝的加入对汽油燃烧烟尘的谱图、特征成分及其个数、各类特征成分的百分含量均产生较大影响.结果为火灾物证鉴定提供一定的参考依据.     

液体试样燃烧热的测定方法

研究了液体试样 -油水煤浆燃烧热的测定方法。采用药用胶囊装取液体试样解决了以往对煤浆燃料燃烧热直接测定的困难。     

粗略测量乙醇燃烧热的实验探究与反思

基于"粗略测定乙醇燃烧热"实验及其改进为案例, 针对实验结果和实验过程进行了探究分析;引导学生在简陋粗糙的实验条件下理解原理, 体验过程, 感悟控制实验条件对实验结论的重要性;从激发学生的学习效能感、"过程学习"的评价方式等角度对教学活动提出了建议。     

Effects of Magnetic Nanofluid Fuel Combustion on the Performance and Emission Characteristics

Although the compression ignition engines are a significant source of power, their detrimental emissions create considerable problems to the environment as well as to humans. The objective of the present experimental investigation is to examine the effects of the magnetic nanofluid fuels on combustion performance characteristics and exhaust emissions. In this regard, the Fe₃O₄ nanoparticles dispersed in the diesel fuel with the nanoparticle concentrations of 0.4 and 0.8 vol% were employed for combustion in a single-cylinder, direct-injection diesel engine. After a series of experiments, it was demonstrated that the nanoparticle additives, even at very low concentrations, have considerable influence in diesel engine characteristics. Furthermore, the results indicated that the nanofluid fuel with nanoparticle concentration of 0.4 vol% shows better combustion characteristics in comparison with that of 0.8 vol%. Based on the experimental results, NO _x and SO₂ emissions dramatically reduce, while CO emissions and smoke opacity noticeably increase with increasing the dosing level of nanoparticles.     

Thermodynamics of Fuel Combustion at Tuyeres of a Blast Furnace

A thermodynamic analysis of fuel (carbon and methane) combustion at tuyeres of a blast furnace is made.     

含碳燃料燃烧热值变化规律

本文利用手册数据 ,通过物理化学计算得出了含碳燃料的燃烧热值变化规律。计算结果的分析表明 :( 1)有机物的燃烧过程是先气化 ,再分解 ,然后氧化。 ( 2 )通过使用催化剂 ,油 (或煤 )与水之间的气化反应可使燃烧完全 ,而气化反应的动力可由混合焓提供 ,因此掺水燃料可以减少污染 ,提高能量利用率。 ( 3)由此增加的能量受相关过程的限制 ,不会超乎寻常地增大。