利用激光诱导炽光研究高压环境下液体燃料层流扩散火焰碳烟分布的二维图像

研究了在高压环境下压力对液体燃料的碳烟的层流扩散火焰碳烟生成的影响。利用激光诱导炽光和消光法相结合的方法,获得了层流扩散火焰的碳烟分布二维图像,测量和分析了正庚烷的层流扩散火焰的碳烟体积分数生成随压力变化的规律。然后,引入特别设计的"滴入式火焰"装置,该设计为两种以上液体混合燃料的层流扩散火焰碳烟生成的测量提供了保障。最后,定量地分析和对比了饱和环状分子结构(环己烷和环己醇)和直链分子结构(正己烷和1-己醇)的液体燃油的层流扩散火焰的碳烟生成趋势,结果表明,环状分子结构燃油的碳烟生成倾向要强于它们对应的线性分子结构的燃油。     

利用激光诱导炽光法定量测量柴油机缸内燃烧过程碳烟体积分数

激光诱导炽光(LII)法是一种用于测量火焰中碳烟体积分数的光学测试方法. 本文介绍了LII 的基本原理以及LII 实现定量测量的常见标定方法, 建立了一套基于双色法-激光诱导炽光法(2C-LII)的用于柴油机缸内燃烧过程碳烟体积分数定量测量的测试系统, 该测试系统采用双成像原理, 可以实现多点标定和全视场范围内的碳烟体积分数测量. 在一台工作在1200 r·min^-1、喷油量21 mg的光学单缸柴油机上, 研究了60、100 和140MPa三个不同喷油压力下, 缸内燃烧过程碳烟的分布情况, 结果表明, 碳烟自发光出现在燃烧放热率峰值之后, 且随着喷油压力提高, 碳烟发光持续期缩短, 碳烟发光强度降低. 测试区域内火焰中的碳烟体积分数范围约为0-50×10^-6. 不同喷油压力下, 碳烟生成初期、碳烟峰值和碳烟氧化三个阶段内平均碳烟体积分数的范围分别是: 5×10^-6-9×10^-6, 15×10^-6-20×10^-6和14×10^-6-16×10^-6. 喷油压力提高后火焰中的碳烟分布区域面积增大, 平均碳烟体积分数减小, 碳烟体积分数的空间分布趋于均匀.     

掺混含氧燃料的柴油替代物部分预混火焰中多环芳香烃的荧光光谱和碳烟浓度

为研究不同含氧燃料与柴油掺混后碳烟降低机理, 本文在自行设计的燃烧器上构建部分预混层流火焰, 采用甲苯和正庚烷混合物(T20, 20%(体积分数)甲苯、80%正庚烷)作为柴油替代物,并分别添加甲醇、乙醇、正丁醇、丁酸甲酯和2,5-二甲基呋喃(DMF), 且保证混合燃料的含氧量均为4%. 进而应用激光诱导荧光法和激光诱导炽光法分别测量不同混合燃料的火焰中多环芳香烃(PAHs)的荧光光谱和碳烟浓度. 结果表明: 通过PAHs的荧光光谱可测量不同燃料火焰中PAHs的生成和增长历程. 四环芳香烃(A4)的生成氧化规律和碳烟基本一致, 说明通过分析A4变化可以预测碳烟变化. 添加含氧燃料后, T20燃料中甲苯含量降低是导致PAHs的荧光光谱强度降低和碳烟生成量减少的主要原因; 同时不同含氧燃料本身对多环芳香烃的生成贡献能力也是影响PAHs的荧光强度和碳烟生成的重要原因. 含氧量相当时, 掺混正丁醇后PAHs的荧光光谱强度和碳烟浓度比添加甲醇、乙醇、丁酸甲酯和DMF这四种含氧燃料的更低. 因此从含氧燃料结构来讲, 正丁醇掺混入T20燃料中降低PAHs和碳烟作用最显著.     

碳纤维固定床径向扩散的研究

在直径148毫米的碳纤维固定床上,采用稳态气体示踪技术和扩散模型,求得碳纤维填充固定床中气体的径向扩散系数,其值与分子扩散系数相近。讨论了轴向扩散项对径向扩散系数计算结果的影响。     

用X射线径向分布函数法（RDF）研究煤中碳原子层的堆垛结构

基于Ｘ射线径向分布函数法（ＲＤＦ）原理，本文发展了一种研究煤中有序碳原子层堆垛结构的新方法，Ｎ个碳原子层平行堆垛的几率ＰＮ正比于其约化径向分布函数在相应层间距处的跃变ＧＮ。动用这一方法，本文研究了三个不同煤阶镜质组试样的煤大分子有序碳分数，芳香碳分数、脂环碳分数以及碳原子层多层堆垛的几率、堆垛平均高度等煤结构参数。     

生物柴油-柴油混合燃料的理化及排放特性研究

对生物柴油-柴油混合燃料的表面张力、运动黏度、抗磨性、氧化稳定性以及碳烟排放等特性进行了测试和研究.结果表明,生物柴油-柴油混合燃料的表面张力随生物柴油含量的增加呈抛物线趋势变化,并随温度升高呈幂函数曲线下降.生物柴油的磨斑直径小于柴油,最大卡咬极限压力大于柴油.生物柴油的质量分数为40％-70％,混合燃料的氧化稳定性...     

生物质流化床富氧气化的实验研究

在常压流化床装置上进行了生物质在富氧条件下定向气化的实验研究。实验主要考察了氧的当量比和氧体积分数对气化气组成、碳转化率和气体热值的影响。当量比值是与温度紧密联系的一个量，本实验主要通过调节进料量来改变它的值，随着当量比的变化（0.21～0.29），燃气成分也会改变，其中变化最大的是H2、CO。H2体积分数显著增加，CO和CH4体积分数有降低的趋势，使燃气热值降低；氧体积分数是富氧气化过程中较重要的参数，在实验研究的范围内，发现增大氧气体积分数可以提高H2体积分数及有利于调节H2/CO(体积分数)的比值。当氧气体积分数从21％提高到45％，H2体积分数从20％增加到27.7％，H2/CO(体积分数)从0.38增加到0.75，比较接近合成液体燃料的气体比值。     

流化床生物质与煤共气化特性的初步研究

在热天平和流化床实验装置中研究了生物质与煤的共气化特性，采用程序升温热重法对稻秆焦、高粱秆焦、玉米秆焦和神木煤焦以及生物质焦与煤焦混合物进行水蒸气气化研究。结果表明，生物质焦和煤焦的反应活性依次增大，其顺序为高粱焦>稻秆焦>玉米焦>神木煤焦。一定温度下，生物质焦与煤焦混合物的气化碳转化率高于各自气化碳转化率的加和。在流化床气化实验中，比较了单独煤气化与稻秆/煤混合物气化的结果，实验结果表明，混合物气化碳转化率、气体中可燃组分的体积分数均高于单独煤气化，气体中CO2的体积分数低于单独煤气化CO2的体积分数。     

强制液体外循环气升式环流反应器中内环气含率分布

在常规环流反应器基础上,将液体强制外循环并采用中心下料管和环管式气体分布器结构,该反应器主体(φ0.284 m×3.0 m)是有机玻璃制成的.采用空气-水气液两相体系以考察气体速度和外循环液体速度对内环气含率轴径向分布的影响.实验结果表明,内环局部气含率和轴向平均气含率均随表观气速和外循环液速的增大而增大;在不同的轴向位置,内环气含率的径向分布特性有所差异,其原因是由研究所采用的特殊反应器结构所致;内环轴向平均气含率先随轴向高度的升高而增大,在离开导流筒后略有降低.在此基础上采用商业软件ANSYS CFX10.0对该反应器进行数值模拟.模拟结果表明,装置的非轴对称导致内环气含率呈非轴对称分布特性;截面平均气含率在分布器上方出现骤然增大,由于下料管液流的影响在其下方出现一个相对低点,这对实验研究起到了补充作用.因此,对于新型反应器的研发,可采用实验与模拟相结合的策略.     

氧体积分数对炭黑燃烧特性影响的热天平研究

利用热天平对天然气扩散火焰中生成的炭黑在不同氧体积分数下（21%、15%、10%和5%）的燃烧特性进行了研究，选用蜡烛炭黑、4种工业炭黑以及无烟煤焦炭作为对比。基于试验结果确定了燃烧特性参数，并分析了燃烧特性。天然气扩散火焰中生成的炭黑明显早于其他试样着火燃烧，着火温度在所有试样中最低，氧体积分数为21%下为483.0℃，比焦炭约低114℃，比蜡烛炭黑低近127.8℃。自制天然气炭黑可燃指数比焦炭低，着火后前期燃烧反应能力较弱。随着氧体积分数的降低，各试样着火温度在50℃内变化。比较各试样的燃尽特性可知自制天然气炭黑在不同燃尽率下的相对燃尽时间最长，氧体积分数为21%下完全燃尽为6.03min，比焦炭长21.3%。蜡烛炭黑相对燃尽时间也较长。随着氧体积分数降低，各试样燃尽时间都延长，尤其是自制天然气炭黑，氧体积分数从21%降到5%，相对燃尽时间延长2.97倍，氧体积分数降低明显延长其燃尽过程。