稀释气对天然气掺甲醇裂解气预混层流燃烧特性的影响

运用了定容燃烧弹-纹影系统球形发展火焰的研究方法,用体积比H2:CO=2:1的混合气来模拟甲醇裂解气,用N_2和CO_2作为稀释气,在初始温度为343 K、初始压力为0.3 MPa的条件下进行了稀释气-天然气-甲醇裂解气-空气预混燃烧试验,研究了不同当量比(0.8～1.4)下不同稀释气种类(N2和C02)及不同稀释气添加比例(0.05、0.1、0.15)对天然气-甲醇裂解气-空气(其中甲醇裂解气体积占比0.4、天然气体积占比0.6)层流燃烧速度、马克斯坦长度及胞状结构等燃烧特性的影响.并且在不添加稀释气的条件下,进行了同样初始温度和压力下的天然气(1/0.6/0.2)-甲醇裂解气(0/0.4/0.8)-空气预混层流燃烧的对比试验.结果表明:掺甲酵裂解气会增加混合气层流燃烧速率,促进胞状结构的产生;添加稀释气会降低层流燃烧速率;CO_2对流体动力学不稳定性的抑制作用以及对热扩散不稳定性的促进作用强于N2.在此条件下,热扩散不稳定性是影响火焰不稳定性的主要因素.     

CO_2和H_2O对合成气层流燃烧速度的影响

利用高速纹影摄像方法结合定容燃烧弹研究了CO_2和H_2O稀释对CO/H_2/air混合气层流燃烧速度的影响,获得了不同当量比、稀释气和CO/H_2比例下合成气的层流燃烧速度。结果表明,CO_2与H_2O对合成气层流燃烧速度的影响有显著差异。总体上来说,CO_2具有更强的稀释效果。从化学反应的角度出发,CO_2与H_2O对合成气的燃烧化学反应有着截然相反的效果,CO_2抑制燃烧化学反应,而H_2O起到促进燃烧化学反应的作用。     

1-庚烯/空气的高压层流火焰传播研究

本文使用定容圆柱形燃烧弹,在初始温度373 K和初始压力1、2、5、10 atm的条件下,对当量比从0.7到1.5的1-庚烯/空气混合物的层流火焰传播进行了研究.利用记录的纹影图像处理得到层流火焰传播速度和马克斯坦长度.基于先前报道的1-己烯燃烧反应动力学模型,发展了1-庚烯的模型.该模型验证了本工作测量的1-庚烯层流火焰传播速度数据及文献中的1-庚烯着火延迟时间数据.通过开展敏感性分析和路径分析,帮助理解了1-庚烯在不同压力下的高温化学及其对层流火焰传播的影响.另外,比较了1-庚烯/空气和先前报道的正庚烷/空气的层流火焰传播.由于更强的放热性及反应活性,1-庚烯/空气的层流火焰传播速度在绝大多数条件下均快于正庚烷/空气的结果.     

1-庚烯/空气的高压层流火焰传播研究（英文）

本文使用定容圆柱形燃烧弹,在初始温度373 K和初始压力1、2、5、10 atm的条件下,对当量比从0.7到1.5的1-庚烯/空气混合物的层流火焰传播进行了研究.利用记录的纹影图像处理得到层流火焰传播速度和马克斯坦长度.基于先前报道的1-己烯燃烧反应动力学模型,发展了1-庚烯的模型.该模型验证了本工作测量的1-庚烯层流火焰传播速度数据及文献中的1-庚烯着火延迟时间数据.通过开展敏感性分析和路径分析,帮助理解了1-庚烯在不同压力下的高温化学及其对层流火焰传播的影响.另外,比较了1-庚烯/空气和先前报道的正庚烷/空气的层流火焰传播.由于更强的放热性及反应活性,1-庚烯/空气的层流火焰传播速度在绝大多数条件下均快于正庚烷/空气的结果.     

1-戊烯和2-甲基-2-丁烯的层流燃烧速率的测量

本文利用定容燃烧弹平台测量了不同初始温度(353,393和433 K)和初始压力(0.1,0.2和0.4 MPa)条件下的戊烯同分异构体(1-戊烯和2-甲基-2丁烯)的层流燃烧速率.实验结果表明1-戊烯的层流燃烧速率高于2-甲基-2-丁烯。本文对爱尔兰高威大学最新发表的戊烷同分异构体机理的1-戊烯和2-甲基-2-丁烯子机理进行了优化,利用优化后的机理进行了进一步的模拟工作。进一步的路径分析表明,1-戊烯的层流燃烧速率较2-甲基-2-丁烯快的原因主要是前者生成了较多的活性H自由基而后者生成了较多的H消耗中间产物和甲基.     

高压火焰传播临界初始半径的实验和理论研究

本文从实验和理论计算上对第一临界火焰初始半径和第二火焰临界初始半径进行了研究.由于第一临界火焰初始半径从实验中难以获得,本文测量了最小临界火焰半径来代替研究第一临界初始半径的规律.本文利用定压燃烧弹测量了1,3-丁二烯/氦气/氧气混合气在当量比0.8～1.5,初始压力最高1.5 MPa下的临界火焰初始半径,研究了当量比...     

乙烷含量对天然气、煤层气燃烧速率和火焰稳定性的影响

本文在定容燃烧弹中,研究了高温高压(0.75 MPa,450 K)下甲烷-乙烷-空气预混合气火焰传播规律,并系统分析了当量比、混合气中乙烷含量对混合气层流燃烧及火焰稳定性的影响.实验结果表明:随着混合气中乙烷含量的增加,不同当量比下无拉伸火焰燃烧速率均增大,马克斯坦长度增大,表明火焰稳定性增强.在实验范围内,无拉伸火焰...     

2,5-二甲基呋喃-空气混合气层流燃烧速率的测定

在定容燃烧弹中利用高速纹影摄像法和球形扩展火焰研究了常压下不同燃空当量比和初始温度时2,5-二甲基呋喃-空气混合气的层流火焰特性,获得了拉伸和无拉伸火焰传播速率,无拉伸层流燃烧速率和马克斯坦长度。研究结果表明:2,5-二甲基呋喃-空气混合气的无拉伸火焰传播速率和无拉伸层流燃烧速率在燃空当量比1.2附近达到最大值,它们都随着初始温度的增加而增加。随着初始温度的增加,无拉伸火焰传播速率的峰值位置向浓混合气(燃空当量比增大)的方向移动。随着燃空当量比的减小和初始温度的增加,马克斯坦长度增加,表明火焰前峰面的稳定性增强。基于实验结果数据,拟合得到了2,5-二甲基呋喃-空气混合气的无拉伸层流燃烧速率的关系式。     

Pd-Sn双金属催化剂催化1,3-丁二烯加氢反应的仲氢诱导极化研究

本文首先利用等体积共浸渍法合成了一系列Pd/Sn比(原子比)不同的Pd₁-Sn_x/Al₂O₃双金属催化剂,然后通过多相催化仲氢诱导极化(PHIP)技术研究了Pd-Sn/Al₂O₃双金属催化剂上1,3-丁二烯选择性加氢反应．结果发现催化剂的Pd/Sn比会影响1,3-丁二烯反应活性和丁烯选择性：随着Pd/Sn比的下降,反应中1,3-丁二烯转化率降低,丁烯选择性提高．利用PASADENA(parahydrogen and synthesis allow for dramatically enhanced nuclear alignment)技术,发现Pd/Sn比的变化影响了1-丁烯与2-丁烯之间的异构化过程：随着Pd/Sn比的下降,1-丁烯异构化率降低,这是由于Sn组分含量的提高减少了表面暴露的Pd组分,使得催化剂反应活性降低;Sn组分含量的提高同时导致了Pd电子密度的上升,使得选择性还原产物丁烯更易脱附,阻止其进一步加氢生成丁烷,并抑制了1-丁烯异构化反应过程...     

近贫燃极限甲烷/空气火焰的层流燃烧速度研究

利用微重力条件下向外传播的球形火焰,对贫燃极限附近甲烷/空气预混火焰的层流燃烧速度进行了测量,得到当量比从0.512(本文微重力实验中测定的可燃极限)到0.601范围内的零拉伸层流燃烧速度,并与前人实验数据和使用3种化学反应动力学模型的计算结果进行了比较.本文实验结果与已有的微重力实验数据非常接近,而其他研究者在常重力...     

较高当量比氢气空气预混合气的燃烧特性研究

利用纹影法,在定容燃烧弹中研究了较高当量比和不同初始压力下氢气空气预混合气的燃烧特性,分析了两参数对其燃烧特性的影响。试验结果表明,本实验条件下的氢气空气预混合物燃烧过程中,主火焰两侧出现挤流火焰,且挤流火焰的传播明显快于主火焰;根据出现挤流火焰与否、两侧挤流火焰相遇与否、实验时的热力参数、燃料浓度等条件,燃烧过程可分为四个阶段;在本文的实验条件下随着当量比增加,挤流火焰燃烧速度加快,其倾向于自燃时的多点燃烧;随着初始压力降低,挤流火焰逐渐出现在主火焰层流燃烧阶段。     

甲醇-空气和甲醇-空气-稀释气预混层流燃烧特性

本文利用定容燃烧弹研究了不同初始压力、初始温度、气体稀释度和燃空当量比下甲醇-空气-稀释气预混层流燃烧特性.结果表明:对于给定初始压力和温度,甲醇-空气预混合气的质量燃烧率、燃烧压力和温度的最大值均出现在当量比1.左右,而火焰发展期和燃烧期在此当量比下最短.火焰发展期、燃烧期和燃烧压力峰值随初始温度的增加而减小,最高燃烧温度随初始温度的增加而增加,燃烧压力峰值和最高燃烧温度随初始压力的增加而增加.火焰发展期和燃烧期随稀释度的增加而增加,而燃烧压力峰值和最高燃烧温度随稀释度的增加而降低.     

天然气在不同初始温度和压力下的燃烧特性研究

利用定容燃烧弹研究了不同初始温度和初始压力下的天然气燃烧特性,分析了初始温度、初始压力和当量比对其燃烧过程的影响.研究结果表明:随着初始温度的升高(300～450 K),天然气质量燃烧速率明显增加,燃烧持续期和火焰发展期显著缩短.随着初始压力的升高(0.1～0.75 MPa),天然气质量燃烧速率明显减慢,燃烧持续期和火焰发展期显著增长.且稀混合气和浓混合气条件下初始温度和初始压力的变化对燃烧持续期和火焰发展期的影响更明显.     

层流预混气体多棱火焰燃烧现象的分析

在一定条件下,层流预混气体燃烧过程中可清晰地观察到多棱火焰现象。本文从燃料浓度、温度对燃烧速度、气流速度的影响出发,推导出了火焰面变化随空气消耗系数的关系式,并得出了形成多棱火焰现象的条件为:Kx<0。用该式判断的丁烷层流预混气体燃烧的多棱火焰区与实验结果基本吻合。     

(VO)2P2O7催化剂上正丁烷选择氧化反应路径的原位瞬态DRIFTS研究

在钒磷复合氧化物(VO)2P2O7催化剂上,运用脉冲反应和反应物组成序贯切换的瞬态反应技术,对正丁烷和C4烯烃(1-丁烯、1,3-丁二烯)选择氧化制顺酐过程进行了瞬态原位DRIFTS研究,考察了正丁烷选择氧化反应体系的反应网络和基元过程序列结构。获得了含羰基的非环状饱和与不饱和物种都可能是正丁烷选择氧化制顺酐过程的中间物的证据,在1-丁烯和1,3-丁二烯的原位瞬态DRIFTS研究中检测到了呋喃。推断中间物呋喃在生成顺酐前可能经历了开环形成含羰基的非环状不饱和物种的过程。基于实验结果及与文献的比较,提出了正丁烷在VPO催化剂上选择氧化可能的反应路径。     

不同燃烧当量比对二甲醚燃烧的影响研究

利用分子束质谱结合真空紫外同步辐射光电离技术研究了低压层流预混二甲醚/氧气/氩气火焰.通过测量火焰物种的离子信号强度随燃烧炉位置的关系曲线,计算了主要火焰物种的摩尔分数曲线.分析了燃料当量比(φ)为0.8,1.0和1.5时主要火焰物种的摩尔分数曲线,阐述了燃烧当量比对低压层流预混二甲醚/氧气/氩气火焰化学结构的影响.研究为进一步认识二甲醚燃烧提供了实验数据.     

富燃料丙烷/空气预混火焰特性的微重力实验研究

地面常重力(1g)条件下,丙烷/空气预混火焰向上传播的富燃极限为9.2%C_3H_8,而向下传播时的富燃极限仅为6.3%C_3H_8,二者之间存在明显差距。利用微重力条件下的实验,对燃料浓度从6.5%到8.6%(微重力实验中测定的可燃极限)范围内的丙烷/空气预混火焰特性进行了研究。实验发现,重力对近极限丙烷/空气火焰的传播有显著影响,影响程度随着当量比的增加而增大。微重力下丙烷/空气的富燃极限为8.6%C_3H_8(φ=2.24),明显高于1g条件下向下传播火焰的可燃极限,略低于向上传播火焰的可燃极限。随着当量比的增大,根据压力变化曲线计算的火焰层流燃烧速度从8.5cm/s逐渐减小到2.7 cm/s,可燃极限处的层流燃烧速度与前人实验数据一致。     

稀甲烷/氢气预混湍流传播火焰实验研究

本文采用定容湍流燃烧弹获取了稀甲烷/氢气/空气在强湍流条件下的火焰发展历程,研究了湍流火焰在负马克斯坦数条件下的传播特性.结果表明,湍流火焰呈现自相似传播特性,即使在强湍流条件下,湍流传播火焰仍然会受到不稳定性的影响.并且随着马克斯坦数的减小,不稳定性对湍流传播火焰的影响增强。同时,本文获得一种新的湍流燃烧速度拟合公式,包含了负马克斯坦数条件下不稳定性对湍流燃烧速度的影响。     

Soret扩散对合成气层流火焰速度的影响

本文通过包含详细化学反应机理的数值模拟研究了常温常压和高温高压下Soret扩散对成气预混火焰的影响。研究重点是揭示并解释Soret扩散对合成气/空气层流火焰速度的影响。研究结果表明,合成气/空气层流火焰速度的下降主要是由H自由基的Soret扩散导致的,而H₂分子Soret扩散的影响几乎可以忽略不计。这是因为主反应区和H自由基的Soret扩散是强烈耦合的。由于H自由基Soret扩散流量的增强,Soret扩散对燃烧流量的影响会随着初始温度和压力的升高而增强。     

燃烧合成的反应进度分布模型及硼化锆理论温度分布

估算了预混固体自蔓延层流燃烧合成(SCS)中自烧温度和着火温度时的反应进度,给出了一个更附合实际的燃烧温度和反应进度的分布模型和一个改进后的SCS能量方程,由此推导出ZrB₂燃烧合成过程中的温度分布函数.该分布函数在95%的燃烧反应阶段与实验相符.分析了在高温端偏离较大的原因. 关键词：