天然氣是一種清潔高效的替代燃料,幾乎不含硫、粉塵等有害物質(zhì),儲量豐富,受到了國際社會的廣泛關(guān)注。由于天然氣的辛烷值較高,不易被壓燃,所以船舶上通常使用以柴油為點火源,天然氣-柴油混合燃燒的雙燃料發(fā)動機。本文選取甲烷-正庚烷作為天然氣-柴油混合燃料的模型燃料,采用加熱型激波管試驗平臺對其在中高溫條件下的著火特性進行了研究,并通過篩選的化學(xué)動力學(xué)機理對其進行了模擬研究與動力學(xué)分析。同時,本文進一步驗證了該機理在低溫下的準(zhǔn)確性,采用該機理初步探究了甲烷-正庚烷混合燃料中低溫條件下的二階段著火特性,開展了相應(yīng)的化學(xué)動力學(xué)分析。本文的主要結(jié)論如下:（1）在中高溫條件下,甲烷-正庚烷混合燃料的著火延遲時間隨溫度升高而減少,隨當(dāng)量比的增加而增加,隨壓力的升高而減少,隨正庚烷摻混比例的增加非線性減少,正庚烷摻混比例越小,其變化對混合燃料著火延遲時間的影響越大。在中高溫條件下,正庚烷在反應(yīng)的一開始就被消耗殆盡,而甲烷則在著火之前才被迅速消耗掉。當(dāng)正庚烷的摻混比例較高時,部分甲烷會在正庚烷的消耗過程中被生成。（2）在中低溫條件下,甲烷-正庚烷混合燃料的第一階段著火現(xiàn)象會在低于750K時出現(xiàn),并表現(xiàn)出一定的... 

【文章來源】：武漢理工大學(xué)湖北省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

技術(shù)路線

9本加熱型激波管的主要材質(zhì)為不銹鋼，其中高、低壓端的長度分別為 37m，采用雙膜破膜系統(tǒng)，破膜段長 0.2m，管體外徑為 146mm，內(nèi)徑 111.3m高壓段可以采用氦氣以及氮氣進行稀釋。試驗過程中，首先通過機械泵將段抽至真空，然后充入相應(yīng)壓力的氣體，該壓力由試驗區(qū)的目標(biāo)溫度、壓一維正激波關(guān)系式計算確定。低壓段的試驗氣體需要通過氬氣或氮氣進行稀氧氣為氧化劑，通過相應(yīng)軟件以及一維正激波關(guān)系式計算低壓段內(nèi)稀釋氣氧化劑和燃料的含量。低壓段要求達到較低的真空度，所以需要聯(lián)合機械分子泵機組對其進行抽真空，本試驗中可將其壓力抽至 1×10-2Pa 以下，其壓段真空度采用復(fù)合真空計以及高精度真空計進行測量。預(yù)混配氣系統(tǒng)包氣室和相關(guān)的配氣設(shè)備，配氣前需要根據(jù)各組分含量和道爾頓分壓定律，出各組分分壓，然后將氣體充入混氣室中，預(yù)混時間通常大于 12 小時，確

不會因此遭到破壞。根據(jù)激波相容理論，2 區(qū)和 3 區(qū)氣體需滿足 P2=P3，由此根據(jù)一維正激波關(guān)系式[17]，計算可以得到，此時 1 區(qū)和 4 區(qū)的氣體需滿足：4 1 4411 4 1M TaM Tγγ= (2-1式中，41a 是 4 區(qū)和 1 區(qū)的當(dāng)?shù)芈曀僦龋?γ 和4γ 是 1 區(qū)和 4 區(qū)氣體的定壓比熱容與定容比熱容之比；M1和 M4是 1 區(qū)和 4 區(qū)氣體的平均相對分子質(zhì)量。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]正庚烷-甲烷二元燃料著火特性的模擬研究[J]. 姚春德,臧儒振,王建云,韓國鵬.  天津大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)與工程技術(shù)版). 2015(02)
[2]高壓縮比稀薄燃燒天然氣發(fā)動機的燃燒與排放特性[J]. 孫慧慧,王天友,張海巖.  天然氣工業(yè). 2013(02)
[3]天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機的試驗研究[J]. 孫建文,王志明,陸辰,盧立青,陳小猛.  內(nèi)燃機與動力裝置. 2011(04)
[4]艦船柴油機技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 張南林.  艦船科學(xué)技術(shù). 2010(01)
[5]增壓稀燃天然氣發(fā)動機排放特性[J]. 馬凡華,汪俊君,程偉,吳曉,李勇,王宇.  內(nèi)燃機工程. 2008(02)
[6]天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 李克,楊鐵皂,徐斌,張保恒.  河南科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2004(02)
[7]CA6110ZLA5N2柴油/天然氣雙燃料發(fā)動機的開發(fā)[J]. 竇慧莉,李駿,徐振波,杜喜云.  汽車技術(shù). 2002(12)
[8]天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機燃氣供給系統(tǒng)特性研究[J]. 劉震濤,俞小莉,費少梅.  內(nèi)燃機工程. 2002(02)
[9]電控雙燃料壓燃式發(fā)動機的研究[J]. 王江,江小平,魏建功,趙忠堂.  天津大學(xué)學(xué)報. 2000(06)



本文編號：3415660