本文關(guān)鍵詞：柴油機(jī)顆粒物分形維數(shù)與碳組分的研究

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【摘要】：世界各國(guó)正面臨著空前嚴(yán)峻的大氣環(huán)境問(wèn)題,大氣顆粒物PM2.5已成為近年來(lái)影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量的主要問(wèn)題。機(jī)動(dòng)車(chē)排放顆粒物作為城市大氣中PM2.5的主要來(lái)源,尤其是形貌復(fù)雜、粒徑極其細(xì)小的柴油機(jī)顆粒物對(duì)人類(lèi)健康、能見(jiàn)度均造成嚴(yán)重危害。因此,研究柴油機(jī)顆粒物的理化特性,有助于深入了解顆粒物的特征,并為大氣顆粒物源解析研究提供科學(xué)的依據(jù)。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金(51376095)的資助下,基于發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn),采集柴油機(jī)排放顆粒物,對(duì)柴油機(jī)排放顆粒物的理化特性做了系統(tǒng)深入的研究。全文主要工作如下:采用微孔均勻沉積式采樣器MOUDI采集并分析高、低兩種負(fù)荷工況下柴油機(jī)排放顆粒物粒度特性。研究表明,柴油機(jī)在高、低負(fù)荷工況下排放顆粒物質(zhì)量濃度均按照檢測(cè)顆粒物粒徑尺寸呈現(xiàn)單峰對(duì)數(shù)正態(tài)分布的規(guī)律,粒徑在0.18~1μm的聚集態(tài)顆粒物的質(zhì)量濃度達(dá)到最大值。采用傅里葉變換紅外光譜儀(FT-IR)、X射線能譜儀(EDS)和熱重分析儀(TGA)檢測(cè)獲取柴油機(jī)顆粒物的有機(jī)官能團(tuán)、分析其組成元素,及研究了其揮發(fā)特性。傅里葉變換紅外光譜儀分析結(jié)果顯示,柴油機(jī)顆粒物中含有多種脂肪族官能團(tuán)。X射線能譜儀檢測(cè)出顆粒物中不僅富含大量的C、O元素,還含有多種金屬元素。熱重分析儀研究不同粒徑級(jí)顆粒樣品的揮發(fā)特性表明,顆粒物粒徑越小,吸附SOF含量越多。采用場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)獲取高、低負(fù)荷工況下,不同粒徑級(jí)顆粒物的形貌結(jié)構(gòu)圖,并基于分形理論研究了顆粒物分形特性。結(jié)果表明,柴油機(jī)排放顆粒物輪廓極其復(fù)雜,低負(fù)荷工況排放顆粒物比高負(fù)荷工況下顆粒物的輪廓更加模糊不清,且顆粒物粒徑尺寸越小,其凝聚越緊密。通過(guò)MATLAB計(jì)算顆粒物的盒維數(shù)表明,同一粒徑級(jí)低負(fù)荷工況的顆粒物盒維數(shù)略大于高負(fù)荷工況。而在相同負(fù)荷時(shí),隨柴油機(jī)顆粒物粒徑減小,盒維數(shù)有小幅增長(zhǎng)的規(guī)律。最后,采用有機(jī)碳/元素碳分析儀研究獲取了柴油機(jī)在高、低負(fù)荷工況下排放不同粒徑級(jí)顆粒物的碳組成。研究表明,可作為顆粒物來(lái)源辨識(shí)依據(jù)的OC/EC數(shù)值在高負(fù)荷工況為0.54~0.70,在低負(fù)荷工況為10.77~11.36,且其數(shù)值均隨粒徑增大而減小。
【關(guān)鍵詞】：柴油機(jī)顆粒 粒徑分布 形貌 分形理論 碳組分
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TK421
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 引言11-14
• 1.2 柴油機(jī)顆粒物研究近況14-24
• 1.2.1 柴油機(jī)顆粒物粒度及主要成分的研究15-19
• 1.2.2 柴油機(jī)顆粒物形貌結(jié)構(gòu)的研究19-21
• 1.2.3 柴油機(jī)顆粒物碳組分的研究21-24
• 1.3 本課題研究的主要內(nèi)容24-26
• 第2章 柴油機(jī)顆粒物粒度及有機(jī)組分的研究26-41
• 2.1 試驗(yàn)設(shè)備及儀器26-33
• 2.1.1 柴油機(jī)主要技術(shù)參數(shù)26-27
• 2.1.2 主要測(cè)試儀器27-32
• 2.1.3 采集重復(fù)性試驗(yàn)32-33
• 2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析33-40
• 2.2.1 顆粒物粒徑分布特性33-35
• 2.2.2 FT-IR分析35-36
• 2.2.3 EDS分析36-38
• 2.2.4 TGA分析38-40
• 2.3 本章小結(jié)40-41
• 第3章 柴油機(jī)顆粒物形貌結(jié)構(gòu)及分形理論的研究41-53
• 3.1 試驗(yàn)材料及方法41-47
• 3.1.1 FESEM形貌測(cè)試的分析方法41-43
• 3.1.2 基于分形理論的分析方法43-47
• 3.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析47-51
• 3.2.1 FESEM分析結(jié)果47-48
• 3.2.2 分形理論分析結(jié)果48-51
• 3.3 本章小結(jié)51-53
• 第4章 柴油機(jī)顆粒物的OC與EC組分分析53-64
• 4.1 試驗(yàn)材料及方法53-56
• 4.1.1 顆粒物采集方法53-54
• 4.1.2 熱光碳分析法54-56
• 4.2 顆粒物OC與EC組分分析56-62
• 4.2.1 高負(fù)荷工況顆粒物OC、EC隨粒徑分布56-58
• 4.2.2 低負(fù)荷工況顆粒物OC、EC隨粒徑分布58-62
• 4.3 本章小結(jié)62-64
• 第5章 全文總結(jié)和展望64-67
• 5.1 全文總結(jié)64-65
• 5.2 未來(lái)工作展望65-67
• 參考文獻(xiàn)67-74
• 致謝74-75
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的相關(guān)論文75

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本文編號(hào)：968431