發(fā)布時(shí)間：2017-12-02 21:13

  本文關(guān)鍵詞：氫-空氣-廢氣摻混燃燒與排放特性研究

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【摘要】：由于氫燃料燃燒速度比汽油快,會(huì)使火焰面的溫度遠(yuǎn)高于汽油燃燒的溫度,因而氫燃料用于內(nèi)燃機(jī)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的NOx排放,因此控制NOx排放成為目前研究氫內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)主要方向。本文通過試驗(yàn)及仿真方法研究了氫氣-空氣預(yù)混層流燃燒特性。首先搭建了預(yù)混層流燃燒試驗(yàn)測試平臺(tái),根據(jù)氣體分壓定律得到了氫氣-空氣-稀釋氣混合氣的分壓計(jì)算公式。利用MATLAB軟件編寫了一套適用于球形擴(kuò)散火焰半徑準(zhǔn)確獲取的程序。針對(duì)本文的研究對(duì)象氫氣-空氣預(yù)混層流燃燒。利用CHEMKIN軟件的PREMIX模塊進(jìn)行了氫氣-空氣預(yù)混層流燃燒的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究,其中Conaire整合機(jī)理有29個(gè)基元反應(yīng)�；鹧嬖诎l(fā)展初期受到點(diǎn)火能量影響,在發(fā)展末期受到溫度和壓力變化影響,這兩個(gè)階段內(nèi)的火焰?zhèn)鞑ゲ⒉粷M足馬克斯坦理論。因此,選取火焰半徑在6~25mm范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c拉伸率的線性擬合,從而得到馬克斯坦長度及無拉伸層流火焰?zhèn)鞑ニ俣�。馬克斯坦長度隨當(dāng)量比的增加而增加,即隨著當(dāng)量比的增加火焰穩(wěn)定性增加。隨著當(dāng)量比的增加,無拉伸層流火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c燃燒速度均呈現(xiàn)先增加后減小,在當(dāng)量比為1.8時(shí)達(dá)到峰值。峰值分別為:24.29m/s和5.55m/s。通過計(jì)算得到火焰質(zhì)量燃燒率、火焰厚度隨當(dāng)量比的變化關(guān)系,質(zhì)量燃燒率隨當(dāng)量比的變化規(guī)律與氫氣-空氣預(yù)混層流燃燒速度一致,而火焰厚度隨當(dāng)量比的變化規(guī)律與氫氣-空氣預(yù)混層流燃燒速度則剛好相反。最后研究了不同初始溫度、不同摻氮比、不同廢氣摻混條件對(duì)氫氣-空氣預(yù)混層流燃燒特性,并利用CHEMKIN分析了各工況下燃燒主要產(chǎn)物及活性自由基的生成規(guī)律,最后對(duì)NO的生成進(jìn)行了分析。隨著初始溫度的增加,氫氣-空氣預(yù)混燃燒無拉伸層流火焰?zhèn)鞑ニ俣仍黾?層流燃燒速度增加;隨著初始溫度的增加,反應(yīng)過程中火焰溫度增加,但是增加幅度不是很明顯;反應(yīng)區(qū)中H/H+OH/H+OH+O最大摩爾分?jǐn)?shù)與層流火焰燃燒速度有極大的相關(guān)性。NO隨著初始溫度的增加而增加,從74ppm增加到240ppm。隨著混合氣摻氮比的增加,無拉伸層流火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c燃燒速度均呈現(xiàn)下降趨勢;隨著摻氮比的增加,拉伸火焰?zhèn)鞑ニ俣扰c拉伸率擬合直線的斜率逐漸趨近于零,說明火焰變得不穩(wěn)定,緣于摻氮比的增加實(shí)際上減小了混合氣中氫氣的含量。隨著摻氮比的增加,已燃?xì)怏w溫度急劇降低,導(dǎo)致NO生成量下降明顯,從74ppm將至0ppm附近。廢氣摻混對(duì)氫氣-空氣預(yù)混層流燃燒特性影響的規(guī)律與摻氮方式類似。但是,相同摻混量下,廢氣摻混模式對(duì)層流燃燒速度及火焰溫度的影響更大,降低NO排放的幅度更大。
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK16

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 黃潛;苗海燕;黃佐華;蔣德明;曾科;;EGR中二氧化碳對(duì)氫氣層流燃燒特性的影響[J];燃燒科學(xué)與技術(shù);2009年04期

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本文編號(hào)：1246296