本文關(guān)鍵詞：燃燒‘火用’損失機理及重整燃料分子均質(zhì)壓燃燃燒研究

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【摘要】：提高內(nèi)燃機效率不僅可以有效減少石油供應緊張的壓力,還可以緩解由于CO_2排放帶來的環(huán)境壓力。因此,在世界范圍內(nèi),如何進一步提高內(nèi)燃機效率已成為內(nèi)燃機技術(shù)最具挑戰(zhàn)的課題,受到廣泛關(guān)注。但是,目前內(nèi)燃機最高有效熱效率僅略大于40%,而內(nèi)燃機不經(jīng)“根本性”改造,最大有效熱效率很難超過60%。制約活塞式內(nèi)燃機效率的一個重要原因是其“非約束燃燒”過程損失的做功潛力,這個損失比例高達燃料初始做功潛力的20~25%。因此,理解該損失過程并探索降低損失、最大化‘火用’利用率的方法是今后進一步提高內(nèi)燃機熱效率的新方向。本文結(jié)合實驗和化學動力學數(shù)值模擬,詳細研究了內(nèi)燃機“非約束燃燒”的‘火用’損失過程,探索了最小化內(nèi)燃機‘火用’損失、最大化‘火用’/功轉(zhuǎn)化效率的新途徑。為更好地描述內(nèi)燃機燃燒過程的‘火用’損失機理,本文創(chuàng)新性地發(fā)展了一種計算非平衡態(tài)燃燒過程的化學動力學‘火用’損失模型,基于化學動力學和非平衡態(tài)熱力學中的局部熱力學平衡原理,首次明確了復雜化學動力學中每一步基元反應的‘火用’損失,為進一步確定內(nèi)燃機非平衡態(tài)化學反應中最主要的‘火用’損失源、探索減少‘火用’損失的控制方法提供了理論依據(jù)。研究并篩選了以正庚烷為例的基礎燃料詳細的化學動力學模型,確定了其燃燒過程的化學動力學‘火用’損失機理,結(jié)合‘火用’損失源和化學動力學特點,歸納總結(jié)出了基礎燃料燃燒過程的損失特征,并進一步研究了燃燒過程‘火用’損失源的影響因素,探索了高效燃燒反應的約束條件�；趯Α鹩谩瘬p失源及控制方法的研究,以減少‘火用’損失、節(jié)約能量為目的,探索了進一步降低內(nèi)燃機燃燒過程‘火用’損失的方法,提出了高溫無氧燃料重整理念,并從理論上探討了高溫無氧燃料重整的可行性及其在節(jié)約系統(tǒng)‘火用’方面的優(yōu)勢。設計和搭建了滿足燃料改性要求的化學動力學流動試驗臺,通過對比實驗和模擬結(jié)果,討論了高溫無氧重整理念的正確性以及實驗系統(tǒng)的可行性�；趯Α鹩谩瘬p失源的分析和高溫無氧燃料重整的研究,探索了提高內(nèi)燃機熱效率的新途徑,提出了一種可行的高效內(nèi)燃機燃燒原理--重整燃料分子均質(zhì)壓燃燃燒(RM-HCCI),并分別從(1)初始燃料化學‘火用’;(2)燃燒過程‘火用’損失;(3)滯燃期和燃燒持續(xù)期;(4)‘火用’/功轉(zhuǎn)化過程等幾個方面討論了RM-HCCI內(nèi)燃機燃燒原理所具有的理論優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：非約束燃燒 ‘火用’損失 非平衡態(tài)熱力學 化學動力學 數(shù)值模擬 高溫無氧燃料重整 重整燃料分子均質(zhì)壓燃燃燒(RM-HCCI)
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK401
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 字母注釋表14-16
• 第一章 緒論16-44
• 1.1 引言16
• 1.2 內(nèi)燃機效率的極限16-26
• 1.2.1 工業(yè)發(fā)展對內(nèi)燃機效率的促進16-19
• 1.2.2 燃燒方式創(chuàng)新對內(nèi)燃機效率的促進19-21
• 1.2.3 內(nèi)燃機效率極限的討論21-26
• 1.3 制約活塞式內(nèi)燃機效率的因素26-42
• 1.4 本課題的研究內(nèi)容和意義42-44
• 第二章 熱力學第二定律?火用‘分析基礎44-64
• 2.1 熱力學基礎44-50
• 2.1.1 經(jīng)典熱力學44-46
• 2.1.2 非平衡態(tài)熱力學46-50
• 2.2 化學熱力學與化學反應動力學基礎50-56
• 2.2.1 化學熱力學51-53
• 2.2.2 化學反應動力學53-56
• 2.3 目前針對非平衡態(tài)燃燒過程?火用‘損失的研究56-63
• 2.4 本章小結(jié)63-64
• 第三章 基于非平衡態(tài)熱力學的詳細化學動力學‘火用’損失研究64-86
• 3.1 非平衡態(tài)燃燒過程‘火用’損失計算模型65-70
• 3.1.1 化學反應動力學計算程序65-66
• 3.1.2 非平衡態(tài)燃燒過程‘火用’損失計算模型66-70
• 3.2 非平衡態(tài)燃燒過程化學動力學模型70-72
• 3.3 正庚烷燃燒過程化學動力學‘火用’損失機理72-84
• 3.3.1 正庚烷化學動力學‘火用’損失源特征72-74
• 3.3.2 燃燒過程約束條件（T_(in), P_(in), Ф, [O_2]）對‘火用’損失的影響74-78
• 3.3.3 約束條件對燃燒過程總損失分布的綜合作用78-80
• 3.3.4 降低燃燒過程總損失的途徑80-84
• 3.4 本章小結(jié)84-86
• 第四章 高溫無氧燃料重整及其對燃料特性的影響86-112
• 4.1 高溫無氧燃料重整的理論依據(jù)88-90
• 4.2‘火用’損失計算模型和實驗臺架介紹90-95
• 4.2.1‘火用’損失計算模型90
• 4.2.2 實驗臺架介紹90-95
• 4.3 高溫低氧燃料重整的實驗研究95-99
• 4.4 高溫無氧燃料重整對燃料特性的影響99-110
• 4.4.1 對燃料化學‘火用’的影響99-102
• 4.4.2 對混合物比熱比的影響102-105
• 4.4.3 對滯燃期的影響105-110
• 4.5 本章小結(jié)110-112
• 第五章 重整燃料分子均質(zhì)壓燃（RM-HCCI）新燃燒概念的研究112-130
• 5.1 RM-HCCI原理介紹113-114
• 5.2 RM-HCCI相關(guān)計算模型介紹114-115
• 5.3 RM-HCCI對燃燒和‘火用’/功轉(zhuǎn)化過程的影響115-127
• 5.3.1 對燃燒過程‘火用’損失源的影響115-122
• 5.3.2 對缸內(nèi)放熱過程及充量比熱比的影響122-124
• 5.3.3 對發(fā)動機‘火用’分布的影響124-127
• 5.4 RM-HCCI所展現(xiàn)出的優(yōu)勢127-128
• 5.5 本章小結(jié)128-130
• 第六章 全文總結(jié)130-134
• 參考文獻134-146
• 發(fā)表論文和科研情況說明146-148
• 致謝148-149

【相似文獻】

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 閆峰;燃燒‘火用’損失機理及重整燃料分子均質(zhì)壓燃燃燒研究[D];天津大學;2015年

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本文編號：924665