模型研究
化石燃料的焚烧是现在社会的主要能源供应形式 , 但其在焚烧的过程中会产生一系列大气污染物。怎样有效地提升化石燃料的焚烧效率 , 并最大限度地减少其带来的环境问题 , 是人们向来追求的目标。提升焚烧效率和减小焚烧污染物排
放的重点在于对焚烧中的反响过程进行深入的认识。 运输燃料是典型的化石燃料 , 如汽油、煤油和柴油等。 这些运输燃料的组分十分复杂 , 往常是由正构烷烃、支链烷烃、环烷烃、芳
烃在内的上百种烃类混淆而成。直接研究它们的焚烧反响过程难度极大 , 一种有
效的解决方案为选用一些拥有代表性的组分构成这些真切运输燃料的代替燃料 , 如选择正构烷烃、 环烷烃、支链烷烃和芳烃这几类燃猜中的一种或几种燃料共同
构成代替燃料。正构烷烃是真切运输燃猜中一种重要构成燃料 , 且汽油、煤油和柴油燃猜中
坂茂正构烷烃的碳链长度也相差较大 , 如柴油中正构烷烃的均匀碳链长度远大于其在汽油燃猜中的均匀碳链长度。 本文选择正癸烷、 正十二烷和正十四烷这三种不一样碳链长度的正构烷烃进行了研究。
其一 , 本文分别对这三种正构烷烃燃料的焚烧过程进行了实验和模型研究 , 用以对正构烷烃焚烧中燃料的分解、 焚烧中间产物和产物的生成和耗费路径进行深入的认识。其二 , 对不一样碳链长度的正构烷烃进行研究 , 进而探究正构烷烃的碳
链长度对其焚烧反响过程的影响。环烷烃拥有与正构烷烃完整不一样的燃料构造 , 本文对典型的双环烷烃燃料十氢萘进行了焚烧反响动力学实验和动力学模型研
究。十氢萘与正癸烷拥有同样的碳原子数 , 但因为两个六元并环的存在 , 使得十氢萘拥有两个不饱和度 , 致使其氢原子数比正癸烷要少四个 , 所以其焚烧的热力学过程和动力学过程与正癸烷均有很大的差别。
支链烷烃是另一类真切运输燃猜中的主要构成燃料 , 与正构烷烃对比 , 支链烷烃含有更多种类的碳原子 , 即正构烷烃仅有伯碳和仲碳两种种类碳原子 , 而支链烷烃可能包含伯、 仲
、叔和季碳这四种种类碳原子。 本文选择异辛烷作为研究目标 , 异辛烷拥有四种种类的碳原子 , 常被用做汽油和煤油代替燃猜中支链烷烃的代表。别的 , 当前对混淆燃料的焚烧反响动力学研究愈来愈多 , 研究者以为将两
种或许多种性能不一样的燃料掺混到一同能够对焚烧中的化学过程进行调控 红糜, 如提
高焚烧效率和降低污染物。所以 , 本文对异辛烷 / 二甲醚和异辛烷 / 乙醚混淆燃料展开了焚烧反响动力学实验和模型研究。
在实验研究中 , 本文利用同步辐射真空紫外光电离质谱方法研究了正癸烷、
正十二烷、正十四烷和十氢萘在流动反响器中的变压力热解 , 以及正癸烷和十氢萘的低压层流预混火焰。在流动反响器热解实验中 , 经过扫描光电离效率谱对热解物种进行了鉴识 , 包含开朗的自由基和同分异构体等 ; 经过改变热解温度 , 获取
了热解物种随温度变化的摩尔分数曲线。在层流预混火焰实验中 , 除了利用光电
离效率谱对物种进行鉴识以外 , 还经过扫描焚烧炉轴向地点古镇文化公园 , 获取了火焰物种随
着焚烧炉轴向散布的摩尔分数曲线。除此以外 , 本文还利用电子轰击电离质谱方
法对异辛烷 / 醚类掺混燃料的层流预混火焰进行了实验研究 , 获取了火焰物种随
焚烧炉地点变化的摩尔分数曲线。
对焚烧物种 , 特别是开朗自由基的定性鉴识和定量丈量 , 为本文焚烧反响动
力学模型的建立和考证供应了实验依照。在实验研究的基础之上 , 本文发展了正
癸烷、正十二烷和正十四烷这三种烷烃燃料的焚烧反响动力学模型。 借助于焚烧
反响动力学模拟软件 Chemkin-Pro 对实验结果进行了模拟展望 , 并利用生成速率
剖析和敏感度剖析这两种模型剖析工具对焚烧反响过程进行了全面的探究。 与古人的模型对比 , 本文发展的正构烷烃模型的主要创新之处在于对正构烷烃焚烧中
的重点反响引入了含有压力依靠效应的速率常数 , 如燃料的单分子解离反响、烯烃的单分
子解离反响、烷基自由基的异构化和碳碳断键反响等。
所以股评家 , 本文所发展的正构烷烃模型能更好地展望变压力流动反响器热解实验中燃料的分解和产物的生成。另一方面 , 本文所发展的正构烷烃模型也包含了低温氧化机理 , 韦丽坤所以也能够展望正构烷烃的低温氧化特征。为保证本文正构烷烃模型在宽广温度、压力和当量比条件下的展望性 , 本文利用文件中的正构烷烃实验数据对模型进行了全面考证 , 包含高压激波管氧化、射流搅拌反响器氧化和对冲扩散火焰物种浓度 , 以及着火延缓时间和火焰流传速度等。生成速率剖析结果显示在流动反响器热解实验中 , 正癸烷、正十二烷和正十四烷均主要经过燃料的单分子碳碳断键反响和氢提取反响而耗费。
敏感度剖析结果显示在流动反响器热解实验中 , 燃料单分子碳碳断键反响拥有极高的敏感度。在层流预混火焰中 , 燃料单分子碳碳断键的贡献很小 , 燃料主要
经过氢提取反响而耗费。本文发展了详尽的十氢萘焚烧反响动力学模型 , 解决了国际上缺少详尽双环烷烃模型的问题 , 该模型能够合理展望变压力流动反响器热解和低压层流预混
火焰中十氢萘的分解和产物的生成。 利用生成速率剖析和敏感度剖析对十氢萘热解和火焰中燃料的耗费路径和产物的生成及耗费路径进行了详尽的剖析。
在热解条件下 , 十氢萘主要经过单分子碳碳断键反响生成双自由基中间产物 , 后者经过氢转移反响生成单环烯烃异构体 C10H18。十氢萘也能够经过自由基进
攻燃料的氢提取反响生成三种十氢萘自由基和小分子中间产物 , 这三种十氢萘自由基的后续耗费路径将生成一系列的单环芳烃 , 比如苯、甲苯和苯乙烯等 , 表示在十氢萘焚烧系统中存在着由燃料直接分解生成芳烃的反响机理。 在十氢萘火焰中 , 十氢萘主假如经由自由基攻击燃料的氢提取反响而耗费 , 且除了碳氢芳烃外 , 在十氢萘火焰中也探测到了一些含氧的芳烃。 本文还利用文件中十氢萘的有关实验数据对所发展的十氢萘模型进行了考证 , 如激波管热解、射流搅拌反响器氧化和着火延缓时间等。
本文利用所展开的异辛烷层流预混火焰实验数据对文件所报导的异辛烷燃
烧反响动力学模型进行了考证 , 此中 Pitsch 等人的异辛烷模型能较好地展望本
文的异辛烷实验结果。其次 , 本文也利用文件所报导的异辛烷焚烧实验数据对此
模型进行了考证。在此基础上 , 本文将二甲醚和乙醚的燃料子机理加入到该异辛
烷模型 , 发展了一个包含异辛烷、二甲醚和乙醚的混淆燃料模型。本文的混淆燃
料模型能较好地展望所展开的七组层流预混火焰实验数据 , 即异辛烷火焰、两组
异辛烷和二甲醚掺混燃料火焰、 两组异辛烷和乙醚掺混燃料火焰、 二甲醚火焰和安云霁
乙醚火焰。
本文还利用文件所报导的异辛烷、 二甲醚和乙醚实验数据对混淆燃料模型进行了考证。联合本文的火焰实验和混淆燃料模型的展望对二甲醚和乙醚掺混到异辛烷火焰中的掺混效应进行了研究 , 剖析结果显示醚类掺混对异辛烷掺混火焰中异辛烷分解路径的影响较小 , 对醛类、烯烃和芳烃生成的影响较大。
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