選取正庚烷作為柴油的參比燃料,運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),將正丁醇機(jī)理與正庚烷的多環(huán)芳香烴（PAHs）機(jī)理相互耦合并簡化,構(gòu)建了正丁醇-柴油PAHs簡化機(jī)理,該機(jī)理包含了225種組分和1 595個(gè)基元反應(yīng);采用零維模型,結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果,在反射激波管上驗(yàn)證了機(jī)理的準(zhǔn)確性,分析了正丁醇摻混比與當(dāng)量比對PAHs（苯、萘、菲、芘）的生成路徑及反應(yīng)歷程的影響,探討了PAHs生成速率及生成量的變化規(guī)律。結(jié)果表明:苯作為芳香烴的主要前驅(qū)體,丙炔基發(fā)生聚合反應(yīng)是促進(jìn)苯生成的最主要反應(yīng),苯加氫和氫氧反應(yīng)是苯快速消耗的重要反應(yīng)。苯、萘、菲、芘物質(zhì)的量峰值隨正丁醇摻混比的增加呈逐漸減小趨勢,峰值對應(yīng)時(shí)刻有所延緩;隨當(dāng)量比的增大呈逐漸增大趨勢,峰值對應(yīng)時(shí)刻有所延遲。相同條件下,苯的生成量最大,芘的生成量最小,正丁醇對抑制PAHs生成具有重要的作用。 

【文章來源】：小型內(nèi)燃機(jī)與車輛技術(shù). 2020,49(05)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

HP機(jī)理、HBP機(jī)理與正庚烷試驗(yàn)結(jié)果對比

通過反射激波管模型計(jì)算得到正丁醇/柴油燃燒過程中苯的生成速率，結(jié)果如圖2所示，可以看出，在0～480μs之間為苯的生成階段，生成速率較為平緩；當(dāng)反應(yīng)時(shí)間大于480μs，苯進(jìn)入消耗階段，消耗速率曲線較為陡峭，完全消耗所需時(shí)間大約為100μs；表明苯在反應(yīng)過程中生成緩慢，而消耗迅速。在整個(gè)反應(yīng)中影響苯生成和消耗的基元反應(yīng)共包含6步，其中，丙炔基聚合反應(yīng)R1555(C3H3+C3H3=>A1），通過苯的生成速率曲線可以看出，在整個(gè)反應(yīng)過程中生成速率均為正值，表明該反應(yīng)能夠促進(jìn)苯的生成；苯基加氫反應(yīng)R1553(A1-+H(+M)=A1(+M））對應(yīng)的生成速率既有正值又有負(fù)值，表明在反應(yīng)前期促進(jìn)了苯的生成，而在反應(yīng)后期又消耗了部分苯；苯加氫和氫氧反應(yīng)R1562與R1563(A1+H/OH=A1-+H2/H2O）對應(yīng)的生成速率均為負(fù)值，表明該階段消耗了大量的苯。影響苯生成和消耗的主要基元反應(yīng)，其生成速率峰值及對應(yīng)時(shí)刻如表1所示。丙炔基聚合反應(yīng)（R1555）生成苯的速率峰值為4×10-7mol·cm-3·s-1，對應(yīng)時(shí)刻為100μs，這與苯的總生成速率為正的峰值3.92×10-7mol·cm-3·s-1和對應(yīng)時(shí)刻90μs相近，表明丙炔基發(fā)生聚合反應(yīng)是該階段影響苯生成的最主要反應(yīng)。H和OH自由基都具有強(qiáng)氧化作用，與苯發(fā)生氧化反應(yīng)（R1562、R1563），促進(jìn)苯的消耗，其生成速率峰值分別為-10.64×10-7mol·cm-3·s-1、-11.24×10-7mol·cm-3·s-1，峰值對應(yīng)時(shí)刻都為540μs，這2類基元反應(yīng)的生成速率峰值之和接近于笨的總生成速率為負(fù)的峰值-25.58 mol·cm-3·s-1，且對應(yīng)時(shí)刻相同，表明H和OH自由基對苯具有氧化作用，是促進(jìn)苯消耗的重要反應(yīng)。

圖3b反映了A1-的生成速率和生成量，可以看出，反應(yīng)時(shí)間在0～420μs之間，苯基的生成速率較為緩慢，對應(yīng)的苯基生成量較少；反應(yīng)時(shí)間為420μs時(shí)，苯基物質(zhì)的量為7.18×10-6mol。反應(yīng)時(shí)間在420～520μs之間，生成速率迅速增加，此時(shí)對應(yīng)苯基的生成量也急劇增加，在520μs時(shí)達(dá)到峰值為28.8×10-6mol。之后反應(yīng)速率為負(fù)值，生成量逐漸減少。苯的脫氫反應(yīng)（R1562與R1563）是生成苯基的重要反應(yīng)，促進(jìn)了苯基的快速生成，并消耗了大量的苯。而n-C4H3自由基與乙炔反應(yīng)（R1552）的逆反應(yīng)，是消耗苯基的重要反應(yīng)。2.2 正丁醇摻混比例的影響

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3115208