【摘要】：作為一種新型的點(diǎn)火助燃技術(shù),等離子體助燃在快速加熱氣體、降低點(diǎn)火延遲時(shí)間、改善火焰穩(wěn)定性,拓寬燃燒極限,增加火焰?zhèn)鞑ニ俾?降低污染物排放等方面具有非常重要的作用,被越來越多的研究者所關(guān)注。目前燃料燃燒特性的研究,大部分集中在高溫著火及燃燒,低溫裂解及氧化的數(shù)據(jù)相對缺乏。而低溫氧化對于構(gòu)建燃料燃燒的化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理有著至關(guān)重要的作用。因此,本文采用實(shí)驗(yàn)研究的方法對預(yù)混氣溫度為298-1173 K范圍內(nèi)甲烷的低溫裂解及氧化特性開展研究。本文搭建了等離子體放電實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái),采用參數(shù)化高壓納秒脈沖等離子體激勵(lì)電源對甲烷的裂解和氧化進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,主要研究內(nèi)容及結(jié)論如下:(1)不同稀釋氣體Ar/He/N2作用下甲烷裂解特性的實(shí)驗(yàn)研究不同稀釋氣體Ar/He/N2作用下甲烷裂解特性的實(shí)驗(yàn)研究表明,三種稀釋氣體等離子體與甲烷相互作用的機(jī)理不同,稀釋氣體Ar和He在放電過程中易于電離,放電功率和甲烷的轉(zhuǎn)化率相比于稀釋氣體N2更高,而稀釋氣體N2在較大電壓條件下才會(huì)放電,所需要的能量較高,并且放電區(qū)域的溫度最高。(2)納秒脈沖放電等離子體輔助甲烷裂解的多參數(shù)影響研究研究脈沖電壓、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度等納秒脈沖放電參數(shù)對CH4/He混合氣體裂解過程的影響�？刂苹旌衔锶肟跍囟�,探索不同混合物溫度條件下納秒脈沖放電對甲烷裂解路徑的影響。研究發(fā)現(xiàn),增加脈沖電壓和頻率能夠顯著提高有效能量的輸入和甲烷裂解的程度,脈沖寬度則相反。C2、C3烴類產(chǎn)物的濃度隨溫度的升高先增大后減小,H2的濃度不斷增加。在高溫下,燃料的消耗急劇增加,甲烷的轉(zhuǎn)化率最大為80.72%。(3)納秒脈沖放電等離子體輔助甲烷氧化的多參數(shù)影響研究研究脈沖電壓、脈沖重復(fù)頻率、脈沖寬度等納秒脈沖放電參數(shù)對CH4/02/He混合氣體的氧化過程的影響�？刂苹旌衔锶肟跍囟�,探索不同混合物溫度條件下納秒脈沖放電對甲烷氧化路徑的影響。研究發(fā)現(xiàn),加入氧氣能夠產(chǎn)生大量O、OH等激發(fā)態(tài)物質(zhì),顯著增加甲烷的消耗。在中低溫的時(shí)候,等離子體占主導(dǎo)作用,而在高溫下,電子碰撞反應(yīng)會(huì)受到抑制,熱效應(yīng)的作用更強(qiáng),甲烷的轉(zhuǎn)化率最大為82.49%,并對不同溫度下的產(chǎn)物選擇性進(jìn)行了分析。
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TQ038.4
【圖文】：

一平板型與圓筒型介質(zhì)阻擋放電結(jié)構(gòu)Il0jFig】一Flatandcylin面caldielec州cbarrierdischa甩estructorell91

圖２－３高壓探頭逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｈｉｇｈ邋Ｖｏｌｔａｇｅ邋Ｐｒｏｂｅ逡逑

圖２－４高頻電流探頭邐

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前9條

1 鄭殿峰;;低溫等離子體點(diǎn)火乙炔/空氣爆震特性試驗(yàn)[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2015年11期

2 楊衛(wèi)東;;等離子體助燃技術(shù)發(fā)展與應(yīng)用研究[J];科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊;2015年15期

3 穆海寶;喻琳;李平;湯成龍;王金華;張冠軍;;CH_4/O_2/He混合氣體作大氣壓介質(zhì)阻擋放電處理后其燃燒特性的改變[J];高電壓技術(shù);2014年10期

4 張鵬;洪延姬;沈雙晏;丁小雨;;等離子體強(qiáng)化點(diǎn)火的動(dòng)力學(xué)分析[J];高電壓技術(shù);2014年07期

5 楊凌元;李鋼;趙麗娜;邢雙喜;胡宏斌;徐燕驥;杜薇;朱俊強(qiáng);;等離子體助燃旋流擴(kuò)散火焰的光譜分析[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2014年02期

6 朱劍明;彭代勇;;世界能源現(xiàn)狀與內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展機(jī)遇[J];內(nèi)燃機(jī)工程;2011年02期

7 王新新;;介質(zhì)阻擋放電及其應(yīng)用[J];高電壓技術(shù);2009年01期

8 夏勝國;何俊佳;;非平衡等離子體燃燒強(qiáng)化[J];高電壓技術(shù);2007年10期

9 蔡憶昔;劉志楠;趙衛(wèi)東;李小華;;介質(zhì)阻擋放電特性及其影響因素[J];江蘇大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年06期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 高遠(yuǎn);脈沖放電等離子體催化甲烷轉(zhuǎn)化的研究[D];武漢工程大學(xué);2017年

2 趙瓊;低溫等離子體降解VOCs的DBD反應(yīng)器優(yōu)化探索和產(chǎn)物分析[D];東華大學(xué);2017年

3 劉肖;非平衡等離子體的產(chǎn)生機(jī)理及其對燃燒影響的研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2015年

4 燕杰;低溫等離子體處理技術(shù)及裝置[D];中國石油大學(xué);2011年

本文編號：2803636