發(fā)布時(shí)間：2017-10-21 04:21

  本文關(guān)鍵詞：EGR對(duì)生物柴油燃燒及碳煙顆粒形成的影響研究

  更多相關(guān)文章： 顆粒 廢氣再循環(huán) 生物柴油 微觀結(jié)構(gòu) 氧化特性

【摘要】：大氣污染危害人類健康,柴油機(jī)排出NO_x和顆粒物(PM)是大氣污染的主要原因之一。生物柴油含氧、不含硫,可以有效降低柴油機(jī)PM的排放,但可能增加NO_x的排放。廢氣再循環(huán)(Exhaust gas recirculation,EGR)是一種降低NO_x的有效技術(shù)手段,在輕型車上得到了廣泛應(yīng)用。但應(yīng)用EGR技術(shù),對(duì)柴油機(jī)的PM排放也會(huì)產(chǎn)生一定的影響。論文針對(duì)燃燒生物柴油、應(yīng)用EGR技術(shù)后,顆粒前驅(qū)體的形成機(jī)理、缸內(nèi)燃燒過程、顆粒的粒徑、形貌、石墨結(jié)構(gòu)和氧化特性進(jìn)行研究,探討了EGR對(duì)生物柴油顆粒前驅(qū)體形成路徑、顆粒前驅(qū)體生成量、缸內(nèi)燃燒過程、顆粒粒徑、形貌、石墨結(jié)構(gòu)和氧化特性的影響。主要研究工作和結(jié)論如下:采用數(shù)值模擬的方法,開展了生物柴油顆粒前驅(qū)體形成路徑和生成量的研究。應(yīng)用CHEMKIN軟件,構(gòu)建并驗(yàn)證了包含多環(huán)芳香烴形成的生物柴油機(jī)理文件。采用閉式均相模型,研究了EGR對(duì)生物柴油顆粒前驅(qū)體生成路徑的影響,分析了不同EGR率時(shí)生物柴油燃燒中苯、萘、菲、芘、C_2H_2和C_3H_3生成量的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,苯主要是通過基元反應(yīng)C_3H_3+C_3H_3=C6H6生成。隨著EGR率的增加,生成和消耗苯、萘、菲和芘的基元反應(yīng)最大反應(yīng)速率均增加,最大反應(yīng)速率對(duì)應(yīng)時(shí)刻后移,苯、萘、菲和芘的最大生成量逐漸增加,最大生成量對(duì)應(yīng)時(shí)刻后移;C_3H_3的最大生成量分別增加了6.1%和15.5%。采用臺(tái)架試驗(yàn)方法,在186F柴油機(jī)上,分別以生物柴油和柴油為燃料,應(yīng)用缸壓傳感器和燃燒分析儀,測(cè)量了25%負(fù)荷和75%負(fù)荷下不同EGR率時(shí)的示功圖,分析了EGR對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)壓力、滯燃期和放熱率的影響;測(cè)量了25%負(fù)荷和75%負(fù)荷下不同EGR率時(shí)的CO、HC、NO_x和煙度,分析了EGR對(duì)柴油機(jī)排放規(guī)律的影響。研究結(jié)果表明,低負(fù)荷時(shí),生物柴油最大爆發(fā)壓力略高于柴油,高負(fù)荷時(shí),生物柴油最大爆發(fā)壓力與柴油相差不大。隨著EGR率的增加,生物柴油和柴油的最大爆發(fā)壓力均降低,最大爆發(fā)壓力對(duì)應(yīng)時(shí)刻后移;生物柴油和柴油的滯燃期逐漸增加;低負(fù)荷時(shí),生物柴油和柴油的放熱率峰值逐漸降低,生物柴油放熱率峰值分別降低約3.5%和8.1%,高負(fù)荷時(shí),生物柴油和柴油的放熱率峰值先升高后降低,峰值對(duì)應(yīng)曲軸轉(zhuǎn)角逐漸后移。采用顆粒分級(jí)采樣裝置,測(cè)量了不同EGR率時(shí)生物柴油和柴油顆粒的粒徑分布,分析了顆粒粒徑大小和模態(tài)分布。采用高分辨率透射電鏡,拍攝了不同EGR率時(shí)顆粒的微觀圖片,分析了顆粒形貌。采用激光拉曼光譜儀,測(cè)量了不同EGR率時(shí)生物柴油和柴油顆粒的拉曼光譜,采用五帶擬合法,對(duì)顆粒的拉曼光譜進(jìn)行擬合,分析了顆粒的石墨結(jié)構(gòu)參數(shù)。采用熱重分析儀,測(cè)量了不同EGR率時(shí)生物柴油和柴油顆粒的熱重曲線,分析了EGR對(duì)顆粒組分、起燃溫度、失重速率峰值溫度、燃盡溫度和表面活化能的影響。結(jié)果表明,隨著EGR率的增加,生物柴油和柴油顆粒粒徑向大粒徑方向偏移,積聚模態(tài)比例降低,粗粒子模態(tài)比例增加,顆粒團(tuán)聚程度增加,顆粒化學(xué)異相性增加,石墨化程度降低,顆粒SOF組分增加,起燃溫度、失重速率峰值溫度和燃盡溫度逐漸降低,氧化所需的表面活化能逐漸降低,顆粒的氧化活性增加。
【關(guān)鍵詞】：顆粒 廢氣再循環(huán) 生物柴油 微觀結(jié)構(gòu) 氧化特性
【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
【分類號(hào)】：TE667
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 選題背景和意義11-12
• 1.2 柴油機(jī)排放污染物12-13
• 1.2.1 氣態(tài)污染物12
• 1.2.2 固態(tài)污染物12-13
• 1.3 柴油機(jī)顆粒形成過程13-15
• 1.3.1 顆粒的組分13-14
• 1.3.2 顆粒的形成機(jī)理14-15
• 1.4 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-20
• 1.4.1 顆粒前驅(qū)體的形成15-16
• 1.4.2 顆粒微觀結(jié)構(gòu)和氧化特性16-18
• 1.4.3 EGR對(duì)柴油機(jī)燃燒和排放的影響18-19
• 1.4.4 EGR對(duì)顆粒前驅(qū)體和顆粒特性的影響19-20
• 1.5 本文主要研究?jī)?nèi)容20-22
• 第二章 EGR對(duì)生物柴油顆粒前驅(qū)體形成的影響22-33
• 2.1 模型的簡(jiǎn)化22
• 2.2 機(jī)理的驗(yàn)證與評(píng)價(jià)參數(shù)22-24
• 2.2.1 燃料與PAHs機(jī)理的選擇22-23
• 2.2.2 機(jī)理的驗(yàn)證23
• 2.2.3 生成速率和消耗速率23-24
• 2.3 生物柴油單/多環(huán)芳香烴的形成過程24-27
• 2.3.1 單環(huán)芳香烴的形成24-25
• 2.3.2 多環(huán)芳香烴的形成25-27
• 2.4 EGR對(duì)生物柴油PAHs形成的影響27-32
• 2.4.1 EGR對(duì)PAHs形成路徑的影響27-30
• 2.4.2 EGR對(duì)PAHs生成量的影響30-31
• 2.4.3 EGR對(duì)C_2H_2和C_3H_3生成量的影響31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 EGR對(duì)生物柴油燃燒過程和排放規(guī)律的影響33-44
• 3.1 試驗(yàn)設(shè)備及方案33-35
• 3.1.1 試驗(yàn)設(shè)備33-35
• 3.1.2 試驗(yàn)方案35
• 3.2 燃燒特性分析35-39
• 3.2.1 示功圖35-37
• 3.2.2 滯燃期37-38
• 3.2.3 放熱規(guī)律38-39
• 3.3 CO、HC、NO_x和煙度39-43
• 3.3.1 CO排放39-40
• 3.3.2 HC排放40-41
• 3.3.3 NO_x排放41-42
• 3.3.4 煙度42-43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第四章 EGR生物柴油顆粒形貌分析44-52
• 4.1 試驗(yàn)設(shè)備及方案44-46
• 4.1.1 試驗(yàn)設(shè)備44-45
• 4.1.2 試驗(yàn)方案45-46
• 4.2 顆粒粒徑分析46-49
• 4.2.1 顆粒平均粒徑46
• 4.2.2 粒徑分布46-48
• 4.2.3 模態(tài)分布48-49
• 4.3 顆粒微觀形貌49-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 EGR生物柴油顆粒石墨結(jié)構(gòu)和氧化特性分析52-70
• 5.1 試驗(yàn)設(shè)備及方案52-53
• 5.1.1 拉曼光譜52-53
• 5.1.2 熱重試驗(yàn)53
• 5.2 石墨結(jié)構(gòu)分析53-61
• 5.2.1 顆粒的拉曼光譜53-54
• 5.2.2 拉曼光譜擬合54-56
• 5.2.3 結(jié)果分析56-61
• 5.3 氧化特性分析61-69
• 5.3.1 熱重曲線和氧化特性參數(shù)61-63
• 5.3.2 氧化特性分析63-66
• 5.3.3 氧化動(dòng)力學(xué)分析66-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 全文總結(jié)和工作展望70-73
• 6.1 全文總結(jié)70-72
• 6.2 工作展望72-73
• 參考文獻(xiàn)73-77
• 致謝77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文、參與項(xiàng)目、所獲獎(jiǎng)勵(lì)78

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