本文關(guān)鍵詞：燃燒‘火用’損失機(jī)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(jī)效率不僅可以有效減少石油供應(yīng)緊張的壓力,還可以緩解由于CO_2排放帶來(lái)的環(huán)境壓力。因此,在世界范圍內(nèi),如何進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)效率已成為內(nèi)燃機(jī)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(jī)最高有效熱效率僅略大于40%,而內(nèi)燃機(jī)不經(jīng)“根本性”改造,最大有效熱效率很難超過(guò)60%。制約活塞式內(nèi)燃機(jī)效率的一個(gè)重要原因是其“非約束燃燒”過(guò)程損失的做功潛力,這個(gè)損失比例高達(dá)燃料初始做功潛力的20~25%。因此,理解該損失過(guò)程并探索降低損失、最大化‘火用’利用率的方法是今后進(jìn)一步提高內(nèi)燃機(jī)熱效率的新方向。本文結(jié)合實(shí)驗(yàn)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)數(shù)值模擬,詳細(xì)研究了內(nèi)燃機(jī)“非約束燃燒”的‘火用’損失過(guò)程,探索了最小化內(nèi)燃機(jī)‘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(jī)燃燒過(guò)程的‘火用’損失機(jī)理,本文創(chuàng)新性地發(fā)展了一種計(jì)算非平衡態(tài)燃燒過(guò)程的化學(xué)動(dòng)力學(xué)‘火用’損失模型,基于化學(xué)動(dòng)力學(xué)和非平衡態(tài)熱力學(xué)中的局部熱力學(xué)平衡原理,首次明確了復(fù)雜化學(xué)動(dòng)力學(xué)中每一步基元反應(yīng)的‘火用’損失,為進(jìn)一步確定內(nèi)燃機(jī)非平衡態(tài)化學(xué)反應(yīng)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(chǔ)燃料詳細(xì)的化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型,確定了其燃燒過(guò)程的化學(xué)動(dòng)力學(xué)‘火用’損失機(jī)理,結(jié)合‘火用’損失源和化學(xué)動(dòng)力學(xué)特點(diǎn),歸納總結(jié)出了基礎(chǔ)燃料燃燒過(guò)程的損失特征,并進(jìn)一步研究了燃燒過(guò)程‘火用’損失源的影響因素,探索了高效燃燒反應(yīng)的約束條件�；趯�(duì)‘火用’損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(jìn)一步降低內(nèi)燃機(jī)燃燒過(guò)程‘火用’損失的方法,提出了高溫?zé)o氧燃料重整理念,并從理論上探討了高溫?zé)o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(shì)。設(shè)計(jì)和搭建了滿足燃料改性要求的化學(xué)動(dòng)力學(xué)流動(dòng)試驗(yàn)臺(tái),通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果,討論了高溫?zé)o氧重整理念的正確性以及實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的可行性�；趯�(duì)‘火用’損失源的分析和高溫?zé)o氧燃料重整的研究,探索了提高內(nèi)燃機(jī)熱效率的新途徑,提出了一種可行的高效內(nèi)燃機(jī)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(xué)‘火用’;(2)燃燒過(guò)程‘火用’損失;(3)滯燃期和燃燒持續(xù)期;(4)‘火用’/功轉(zhuǎn)化過(guò)程等幾個(gè)方面討論了RM-HCCI內(nèi)燃機(jī)燃燒原理所具有的理論優(yōu)勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：非約束燃燒 ‘火用’損失 非平衡態(tài)熱力學(xué) 化學(xué)動(dòng)力學(xué) 數(shù)值模擬 高溫?zé)o氧燃料重整 重整燃料分子均質(zhì)壓燃燃燒(RM-HCCI)
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(jī)效率的極限16-26
• 1.2.1 工業(yè)發(fā)展對(duì)內(nèi)燃機(jī)效率的促進(jìn)16-19
• 1.2.2 燃燒方式創(chuàng)新對(duì)內(nèi)燃機(jī)效率的促進(jìn)19-21
• 1.2.3 內(nèi)燃機(jī)效率極限的討論21-26
• 1.3 制約活塞式內(nèi)燃機(jī)效率的因素26-42
• 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義42-44
• 第二章 熱力學(xué)第二定律?火用‘分析基礎(chǔ)44-64
• 2.1 熱力學(xué)基礎(chǔ)44-50
• 2.1.1 經(jīng)典熱力學(xué)44-46
• 2.1.2 非平衡態(tài)熱力學(xué)46-50
• 2.2 化學(xué)熱力學(xué)與化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)50-56
• 2.2.1 化學(xué)熱力學(xué)51-53
• 2.2.2 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)53-56
• 2.3 目前針對(duì)非平衡態(tài)燃燒過(guò)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(xué)的詳細(xì)化學(xué)動(dòng)力學(xué)‘火用’損失研究64-86
• 3.1 非平衡態(tài)燃燒過(guò)程‘火用’損失計(jì)算模型65-70
• 3.1.1 化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)計(jì)算程序65-66
• 3.1.2 非平衡態(tài)燃燒過(guò)程‘火用’損失計(jì)算模型66-70
• 3.2 非平衡態(tài)燃燒過(guò)程化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型70-72
• 3.3 正庚烷燃燒過(guò)程化學(xué)動(dòng)力學(xué)‘火用’損失機(jī)理72-84
• 3.3.1 正庚烷化學(xué)動(dòng)力學(xué)‘火用’損失源特征72-74
• 3.3.2 燃燒過(guò)程約束條件（T_(in), P_(in), Ф, [O_2]）對(duì)‘火用’損失的影響74-78
• 3.3.3 約束條件對(duì)燃燒過(guò)程總損失分布的綜合作用78-80
• 3.3.4 降低燃燒過(guò)程總損失的途徑80-84
• 3.4 本章小結(jié)84-86
• 第四章 高溫?zé)o氧燃料重整及其對(duì)燃料特性的影響86-112
• 4.1 高溫?zé)o氧燃料重整的理論依據(jù)88-90
• 4.2‘火用’損失計(jì)算模型和實(shí)驗(yàn)臺(tái)架介紹90-95
• 4.2.1‘火用’損失計(jì)算模型90
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)架介紹90-95
• 4.3 高溫低氧燃料重整的實(shí)驗(yàn)研究95-99
• 4.4 高溫?zé)o氧燃料重整對(duì)燃料特性的影響99-110
• 4.4.1 對(duì)燃料化學(xué)‘火用’的影響99-102
• 4.4.2 對(duì)混合物比熱比的影響102-105
• 4.4.3 對(duì)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(jì)算模型介紹114-115
• 5.3 RM-HCCI對(duì)燃燒和‘火用’/功轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響115-127
• 5.3.1 對(duì)燃燒過(guò)程‘火用’損失源的影響115-122
• 5.3.2 對(duì)缸內(nèi)放熱過(guò)程及充量比熱比的影響122-124
• 5.3.3 對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)‘火用’分布的影響124-127
• 5.4 RM-HCCI所展現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)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(xiàn)134-146
• 發(fā)表論文和科研情況說(shuō)明146-148
• 致謝148-149

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

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

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本文編號(hào)：924665