本文選題：梯級(jí)自燃 + 純質(zhì)燃料　； 參考：《吉林大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：基于內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)面臨能源與環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn),提出了“反應(yīng)控制的均質(zhì)混合氣梯級(jí)自燃燃燒模式”的思路,而能夠?qū)崿F(xiàn)此新型燃燒模式的關(guān)鍵前提是各組分臨界體積濃度和臨界自燃溫度閾值要有充分的差異性。因此本文開(kāi)發(fā)了壓力、混合氣成分等條件精確可控的定容燃燒彈測(cè)試平臺(tái),并基于該平臺(tái)對(duì)純質(zhì)燃料在不同的燃料體積濃度、空氣體積濃度條件下的臨界起燃溫度進(jìn)行了初步研究。定容燃燒彈測(cè)試平臺(tái)主要包括以下幾大系統(tǒng):1.定容燃燒彈彈體,由上蓋板、中間燃燒室體和下蓋板三部分組成,可承受最大爆發(fā)壓力18MPa,其燃燒室內(nèi)腔呈圓柱形,直徑為132mm,高度為83mm。2.進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng),主要對(duì)氣源、管路、閥門(mén)和壓力表等關(guān)鍵部件進(jìn)行設(shè)計(jì)、選型以及連接,實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)入彈體的空氣量的精確控制并將廢氣排出。3.燃油供給系統(tǒng),首先將試驗(yàn)燃油輸入到氣-液分離調(diào)壓箱內(nèi),然后利用高壓氮?dú)庠谡{(diào)壓箱內(nèi)建立所需高壓,高壓油軌與調(diào)壓箱內(nèi)的燃油相通使壓力相同,進(jìn)而向噴油器提供所需的穩(wěn)定高壓燃油。4.溫控系統(tǒng),以理論計(jì)算所得的加熱功率為依據(jù)來(lái)完成溫控系統(tǒng)中各個(gè)部件的選型,通過(guò)調(diào)節(jié)調(diào)壓器可以改變加熱管的加熱功率,加熱圈起到輔助加熱、保溫的作用。5.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),通過(guò)缸壓傳感器將彈體內(nèi)壓力轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾尚盘?hào),再通過(guò)電荷放大器轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)。溫度是通過(guò)溫度傳感器轉(zhuǎn)換為接觸電勢(shì),再通過(guò)溫度變送器轉(zhuǎn)換為模擬電壓信號(hào)。而后利用數(shù)據(jù)采集卡將溫度、壓力所對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)進(jìn)行同步采集,轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠處理的數(shù)字信號(hào),最終通過(guò)Lab VIEW軟件顯示和存儲(chǔ)。6.噴油控制系統(tǒng),驅(qū)動(dòng)程序是由Code Warrior軟件所編譯的,并將其下載到Freescale單片機(jī)即電子控制單元(ECU),ECU所輸出的方波脈沖經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路放大后控制噴油器開(kāi)啟和關(guān)閉時(shí)刻,本系統(tǒng)還通過(guò)USB-CAN轉(zhuǎn)接卡實(shí)現(xiàn)了ECU與計(jì)算機(jī)Lab VIEW軟件的通訊功能。利用所搭建的定容燃燒彈測(cè)試平臺(tái),研究了在不同的加熱功率和空氣體積濃度的條件下獲得的彈體內(nèi)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的分布情況,可以看出在徑向半徑為25-44mm、軸向高度為30-55mm的區(qū)域內(nèi)溫度達(dá)到最高并且此區(qū)域的極限溫差不超過(guò)50℃,所以利用溫度傳感器監(jiān)測(cè)軸向高度為42mm、徑向半徑為44mm這一位置的溫度變化來(lái)測(cè)定其臨界起燃溫度。在進(jìn)氣空氣量為6412.17mg、正丁醇噴射量為572mg的調(diào)試工況點(diǎn)對(duì)燃燒過(guò)程進(jìn)行分析,并計(jì)算所得此工況點(diǎn)的燃燒效率為42.82%,對(duì)本測(cè)試平臺(tái)進(jìn)行評(píng)價(jià)、提出改進(jìn)措施。據(jù)此,改變不同的燃料體積濃度和空氣體積濃度條件來(lái)測(cè)定多組臨界起燃溫度,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果分析研究,當(dāng)進(jìn)氣空氣量不變而噴油量增加了1倍時(shí),臨界起燃溫度下降了9.73%,而當(dāng)噴油量不變而進(jìn)氣空氣量增加了1.3倍時(shí),臨界起燃溫度增加了5.39%,燃料體積濃度或空氣體積濃度單一改變時(shí),臨界起燃溫度向混合氣濃度增加的方向有下降的趨勢(shì),同時(shí)臨界起燃溫度變化受燃料體積濃度的影響比空氣體積濃度更敏感。綜上所述,正丁醇混合氣在不同的空氣體積濃度和燃料體積濃度條件下具有臨界起燃溫度的區(qū)分度,這樣通過(guò)后續(xù)大量試驗(yàn)標(biāo)定就可以繪制由空氣體積濃度和燃料體積濃度決定的各種純質(zhì)燃料組分的臨界起燃溫度MAP圖,用來(lái)判斷多種純質(zhì)燃料組分混合氣實(shí)現(xiàn)梯級(jí)自燃的可能性及能量注入引發(fā)可靠梯級(jí)自燃的有效方式。
[Abstract]:A constant volume combustion bomb test platform is composed of upper cover plate , middle combustion chamber body and lower cover plate . Based on the results of experiments , the critical ignition temperature is decreased by 9.73 % , while the critical ignition temperature is increased by 5.39 % . When the fuel volume concentration or the volume concentration of air is increased by 1.3 times , the critical ignition temperature is increased by 5.39 % , the fuel volume concentration or air volume concentration is increased by 1 . 3 times . In conclusion , the critical ignition temperature is increased by 5.39 % .
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK401

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本文編號(hào)：1909336