混氢改善汽油机稀燃性能的试验研究

针对汽油机稀燃条件下循环变动大,燃料燃烧不充分的问题,本文在一台加装了电控氢气喷射系统的四缸汽油机上就混氢对改善汽油机稀燃条件下燃烧与排放性能的作用进行了试验研究。在发动机1400r/min,进气道绝对压力为61.5 kPa的条件下,就1%与3%两种进气混氢体积分数对稀燃汽油机燃烧与排放特性的影响进行了研究。试验结果表明,稀燃时发动机制动热效率随混氢分数增加而提高;滞燃期与速燃期随混氢分数增加而缩短;发动机稀燃极限所对应的过量空气系数由原机的1.45提高至混氢1%与3%时的1.55和1.96。混氢后发动机HC与CO排放降低,但NO_x排放有所升高。     

CO2缸内喷射对柴油准HCCI燃烧排放特性的影响

用开发的气体喷射系统,研究了缸内喷射CO2对两段喷油实现的准均质压燃(HCCI)燃烧排放的影响.结果表明:通过调节CO2的喷射始点和喷射量,可以有效控制NOx排放.随着缸内CO2喷射始点的提前,燃烧相位推迟,NOx排放降低.在缸内喷射始点为-150℃A ATDC时,随着CO2循环喷射量的增大,缸内最高平均温度降低,燃烧相位推迟,最大压力升高率和指示热效率变化不大,而出于滞燃期的增大,放热率峰值反而比原机略高;NOx排放减小,HC和CO排放增大,烟度变化比较小.     

LPG发动机首循环对冷起动排放的影响

分析了电控LPG发动机首循环供气量及点火提前角对冷起动排放的影响.试验在一台四冲程、风冷125 mL单缸电控发动机上进行.试验结果表明,在冷起动工况下,首循环喷油量和首循环点火角对NO排放影响主要体现在前几个循环;首循环喷油量相同时,HC排放随首循环点火角的提前而减小,首循环点火角对CO排放的影响有限;首循环点火角固定时,首循环过量空气系数0.546时HC、CO排放最少.     

掺氢比对天然气HCCI燃烧特性和排放的影响研究

利用CHEMKIN软件,对掺氢比例为10%、15%、20%和25%的天然气混合燃料对HCCI内燃机燃烧特性的影响进行模拟,并对其进行数据分析。结果表明:(1)氢气比例不同,可对天然气的燃烧速率产生影响;比例为10%时,对天然气的燃烧过程影响不明显,却显著提前了天然气燃烧时的着火时刻,但随着掺入氢气比例的增加,着火时刻提前的现象逐渐推迟。(2)随着掺氢比例的逐渐增加,缸内压力、缸内温度、中间产物CO的排放量的峰值均逐渐减小;累积气相反应放热量逐渐减小;掺氢热效率和气相反应净产热量在氢气的掺入比为10%～15%之间时达到峰值。(3)在尾气排放中,随着掺氢比例的增加,CO_2生成时刻提前,生成量未改变;NO含量的峰值和排放量随着掺氢的比例增加而增加。     

甲醇柴油比对二元燃料燃烧与排放特性的影响

在六缸电控单体泵增压中冷重型柴油机进气管上面布置电控甲醇喷嘴,采用柴油引燃甲醇均质混合气的二元燃料燃烧模式,开展了高甲醇柴油比的二元燃料燃烧特性与排放特性试验研究。研究结果表明;随着醇柴比的增加,二元燃料的滞燃期增加,放热率峰值、最大缸内压力和压力升高率峰值都变大;未燃HC和CO排放上升,NO_x排放则先下降后上升;烟度与颗粒物浓度排放都下降,低负荷下醇柴比为4.0时效果尤其显著;大负荷时二元燃料燃烧时热效率明显提高。     

PODE/汽油双燃料RCCI大负荷扩展的试验研究

采用新型含氧燃料PODE作为缸内直喷燃料实现PODE/汽油双燃料RCCI燃烧,研究PODE在不同边界条件下对RCCI双燃料燃烧和排放的影响,结合进气门晚关策略进行了大负荷扩展的试验研究。结果表明:相对柴油燃料,PODE作为直喷燃料能够实现更低的烟度排放,同时有效地改善燃烧效率和热效率;降低λ可以有效抑制峰值燃烧速率,而PODE/汽油RCCI的烟度排放对λ不敏感,即便在λ1的富油条件下依然可以实现极低的烟度排放,但当量比附近区域会引起CO的恶化;进气门晚关可以降低缸内压力和峰值燃烧速率,但是过于推迟的进气门关闭时刻会导致进气量降低引起NO_x的升高;进气门晚关结合高增压实现当量燃烧可以将大负荷范围扩展至2.31 MPa IMEP,同时并未引起有效热效率的显著恶化。     

正庚烷复合均质压燃的燃烧与排放特性研究

本文对参比燃料正庚烷(n-heptane)在一台单缸柴油机上进行了复合均质压燃试验,在缸内直喷正庚烷的同时使用电控燃油喷射系统控制进气道的正庚烷喷射量,以达到控制和改善HCCI着火和燃烧的目的.研究了常温常压下,不同预混合比例和不同负荷的正庚烷复合HCCI燃烧和排放特性.研究发现:在保持NOx排放较低的情况下(100×10-6),这种燃烧方式可以有效的拓宽HCCI的运行范围,大幅降低HC排放(平均降低1/3),同时对降低小负荷时的CO排放也有明显效果.     

理论空燃比SICI组合燃烧排放特性研究

均质混合气压燃(HCCI)燃烧受爆震和NO_x排放的限制,高负荷拓展是一个难题。本文提出利用理论空燃比SICI组合燃烧作为汽油机中高负荷运行区域的高效低污染燃烧模式。在试验台架上研究了理论空燃比SICI组合燃烧的排放特性及其对三效催化剂(TWC)转换性能的影响。研究发现,通过外部EGR与点火控制相结合,理论空燃比SICI组合燃烧可以在指示平均有效压力(IMEP)0.65～0.82MPa范围内稳定实现;与传统SI燃烧相比,理论空燃比SICI组合燃烧燃油经济性提高近10%,NO_x排放降低80%以上,但HC排放有所增加;SICI组合燃烧与传统SI燃烧类似,TWC空燃比特性的高效区间在理论空燃比附近,但对HC排放的催化能力提出了更高的要求。     

DMM及纳米颗粒添加剂对农用柴油机燃烧与排放性能的影响

本文通过在柴油中添加小比例二甲氧基甲烷(DMM)以及纳米氧化铝(Al2O3)颗粒研究一台小型农用柴油机的燃烧与排放特性.研究表明,随着柴油中DMM添加比例的增大,发动机燃烧特性参数如缸内压力、燃烧放热率及制动热效率得到明显地提升,着火延迟期以及CA50逐渐减小;排放方面HC和NOx增加,而CO和碳烟得到有效地抑制.燃油...     

改质缸当量比对缸内热化学燃烧模式稀燃天然气发动机燃烧性能的影响

本文基于一台PFI增压稀燃点燃式天然气发动机,在其第四缸进气歧管处加装甲醇液体燃料喷嘴用以加浓第四缸(改质缸),发生缸内热化学燃料改质(TFR,Thermochemical fuel reforming)反应,再将改质缸排气直接引入发动机进气总管,以实现稀燃天然气发动机性能优化。本文研究了改质缸当量比(ΦTFR)对缸内热化学燃料改质过程的影响及对整机燃烧和性能的影响。研究结果表明:随着ΦTFR的增加,改质过程产生的H_2和CO含量显著增加,发动机缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值增加,缸内燃烧温度增加,放热相位提前,火焰发展期和快速燃烧期缩短,发动机工作稳定性增强,同时燃料消耗率降低,有效热效率增加,并且随着Φ_(TFR)的增大,H_2和CO增多,拓宽了TFR稀燃天然气发动机的稀燃极限,有效降低燃烧温度,使得具有降低NO_x排放的潜力。     

生活垃圾焚烧选择性非催化还原(SNCR)的工程试验研究

在500 t·d~(-1)的生活垃圾焚烧炉上,进行了无软水稀释的氨水喷射还原NO_x的SNCR工艺研究。结果表明,在NO_x排放初始值为240 mg·m~(-3),最优化温度区间830～870℃的条件下,NO_x排放浓度可以控制在120 mg·m~(-3)以下,脱硝效率达到50%;随氨氮比的增加,脱硝效率相应增加,氨逃逸也增大,最佳氨氮比为1.6.喷枪雾化压力存在最佳值0.3 MPa,喷射层软水的加入对脱硝效率没有显著影响。随烟气中水蒸气含量的增加,SNCR的脱硝效率呈现降低趋势。本研究结果可为垃圾焚烧行业SNCR工程调试和实际运行提供技术参考。     

基于化学链燃烧生物质煤互补的天然气动力联产系统研究

针对传统煤制天然气过程存在的能量利用不合理、碳捕集能耗过高等技术瓶颈,本文探索了一种能实现CO_2零排放的基于化学链燃烧的生物质煤互补天然气动力联产系统。生物质与煤互补从气化源头调节了合成气中H_2/CO比例,有利于甲烷化反应过程,化学链燃烧实现了零能耗的CO_2捕集。研究结果表明:系统总能效率(η_(en))为57.03,效率(η_(ex))为54.65,系统能源节约率高达18.6,实现了系统CO_2零排放。分析了关键参数如氧气碳比(O/C)、蒸气碳比(S/C)、生物质煤互补比例和未反应气循环倍率对系统热力学性能的影响。     

惰性颗粒流化床中低浓度煤层气燃烧特性实验

采用实验的方法,在鼓泡流化床燃烧装置中研究了低浓度煤层气在床内的流动和燃烧特性,考察了床层温度、气体浓度、流化风速及床料颗粒特性等操作条件变化对甲烷转化率和燃烧产物的影响。研究表明:床层温度升高,甲烷转化率显著增加;增加流化风速及进气甲烷浓度,甲烷转化率减小;颗粒粒径增加,甲烷转化率增加;CO排放浓度随床层温度的升高先增加后降低,并在床层温度约850℃时达到其最大峰值,沿流化床轴向高度CO的排放浓度先增加后降低,呈钟型分布。     

红外光谱法考察Pt/ZnO体系的CO吸附态

用红外光谱技术对Pt/ZnO体系的CO吸附态作了初步考察。观察到该体系的CO吸附态以线式(～2060cm~(-1))和桥式(～1860em~(-1))存在。发现氢处理或抽空处理后Pt/ZnO上的CO吸附主峰的强度逐渐变弱,且随时间的延长,该峰发生“紫移”。这些现象与Pt/TiO_2体系的相类似,不同的是Pt—ZnO间产生强相互作用的处理温度比Pt—TiO_2之间低得多。两种体系均同样存在“氢溢流”现象。     

冷起动工况柴油/煤油燃料喷雾燃烧特性研究

本文利用流动式定容燃烧弹结合米散射法、直拍法对低温冷起动工况下柴油/煤油混合燃料喷雾燃烧特性进行可视化测量。结果表明:柴油/煤油混合燃料液相喷雾贯穿距离随着煤油掺混比、温度和密度的增加呈现减小趋势。液相喷雾锥角随着煤油掺混比和环境密度的增加分别呈现减小和增大的趋势,而对环境温度的变化不敏感。不同环境温度、密度下,混合燃料滞燃期、火焰浮起长度、蓝色火焰占总体火焰强度比例随着煤油掺混比的增加呈现先减小后增加的变化趋势。此外,环境温度和密度的增加均使得着火滞燃期显著缩短。     

汽油车挥发性有机物排放特性的研究

在转鼓试验台架上对一台排放符合欧Ⅲ法规的汽油车挥发性有机物(VOCs)的排放特性进行了研究,汽车运行工况按照欧Ⅲ测试循环(NEDC)进行.取样点分布于催化器前后,总挥发性有机物通过AWA4000排放系统测量,同时使用大气采样罐对排气取样,并采用气相色谱-质谱联用仪(GC/MS)按照美国环保局(EPA)推荐的TO-14/TO-15方法,对VOC组分进行了成分分析.研究结果表明,冷起动工况是VOC排放最恶劣的阶段,前40s的排放量占全部测试循环(1180s)的28.81%,其中对大气质量影响较大的芳香烃含量很高,主要成分为甲苯、二甲苯和三甲苯,冷起动阶段其浓度分别高达12.4mg/m3、10.5mg/m3和8.7mg/m3.     

燃气轮机燃烧室化学反应器网络模型研究

本文针对CFD燃烧室设计方法在计算时间以及计算的准确度上的不足,发展了一种计算量较小的、能够快速准确地预测燃气轮机燃烧室污染物排放的化学反应器网络模型方法(CRN).该方法首先根据CFD的计算结果对燃烧室进行分区,不同的区域采用不同的化学反应器模型进行模拟,反应器之间的连接关系以及入口参数都根据CFD的结果确定.本文采用这种方法对某个燃烧富氢合成气的重型燃气轮机燃烧室的NO_x排放随燃料加湿量的变化进行了预测,并与现场测量的结果进行了比较.计算结果与现场试验数据吻合得很好,证明这是一种很好的预测燃烧室NO_x排放的方法,与CFD方法相比预测精度有了很大提高,而且在计算时间上小了几个数量级.     

聚合物薄膜电光效应研究

介绍聚合物DR/PMMA薄膜材料做成光学法布里-珀罗腔结构,通过观察透射率随外加电场变化,以确定其非线性光学特性参量,在室温和575.0nm时的三阶极化率x~⑶(-ω;ω,0,0)=(5.3-i6.0)×10~((-11)_(θs.u))和二次电光系数R=-(8.5-i9.7)×10~(-19)m~2/V~2.     

混合型碘系钙钛矿薄膜变温光致发光特性的研究

研究了阴离子和阳离子混合型碘系钙钛矿薄膜材料的结构、光学性质及光致发光温度特性.研究发现,阴离子混合型碘系钙钛矿(MAPb(Br_xI_(1-x))_3,MA~+=CH_3NH_3~+)随着半径较小的Br~_离子的比例增加(x=0-0.1),薄膜择优取向生长更明显,其光学带隙从1.43 eV到1.48 eV线性增加.在光抽运下,随着工作温度从10 K升高到125 K,纯碘系钙钛矿(MAPbI_3,即x=0)可见区光致发光(PL)的峰位轻微的红移;之后至350 K,发生蓝移.而Br~-阴离子混合型钙钛矿薄膜的PL峰位只随温度升高持续蓝移.并且在不同工作温度下,Br~-阴离子比例x与PL峰位呈现线性关系.对于纯碘系钙钛矿,其高温段激子结合能是37.5 meV;随着Br~-的比例的增加,高温段激子结合能会先增大后减小.当x=0.0333,其薄膜PL半高宽随温度升高展宽幅度最小,具有更好的温度稳定性.通过进一步三重阳离子混合和阴离子调节,获得更加优良的混合型碘系耗钛矿(Cs_(0.05)(FA_(0.85)A_(0.15))_(0.95)Pb(Br_(0.15)I_(0.85))_3,FA~+=HC(NH_2)_2~+)薄膜,为进一步研制太阳能电池和发光器件奠定了实验基础.     

Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金沉淀过程微扩散相场法模拟

纳米级L1_2结构的γ′有序相形态、析出过程和原子排布等对镍基中熵合金强化具有重要作用.本文采用微扩散相场动力学模型探究Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金沉淀过程微观机理,以原子占据晶格位置的几率为场变量描述微结构变化,结合反演算法,通过分析γ′相和θ相原子图像演化,序参数变化,体积分数变化等,探讨了γ′(Ni3Al)和θ(DO_(22))有序相的沉淀机制.研究结果表明:Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金无序相有序化动力学过程中,L1_0相和DO_(22)相同时析出, L1_0相逐渐转变为L1_2-γ′相,而传统Ni_(75)Al_(7.5)V_(17.5)合金沉淀序列是先析出L1_0相,L1_0转变为L1_2相后, DO_(22)相在L1_2相的反相畴界处析出. L1_0向L1_2转变时,面心立方晶格a位被Ni原子占据, b位被Al原子和V共同占据.原子等成分有序化形成DO_(22)结构q单相有序畴,随后失稳分解; L1_0结构非经典形核,逐渐转化为L1_2-γ′相并失稳分解. Ni-Al第一近邻原子间相互作用势随温度线性升高,随长程序参数增加逐渐增加; Ni_(60)Al_(20)V_(20)中熵合金孕育期随温度升高而时间变长.本文研究适用于Ni-Al-V中熵合金设计.