將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體清潔燃料,可作為石化燃料的良好替代品。生物質(zhì)快速熱解液化制取的生物油存在含氧量大、熱值低和酸性強等缺點,很難直接應(yīng)用在發(fā)動機上,需要對其進行提質(zhì),而催化加氫能夠有效的降低生物油的含氧量,提高熱值,增加穩(wěn)定性,因而受到國內(nèi)外學(xué)者廣泛的關(guān)注,也成為近年來生物油提質(zhì)領(lǐng)域的研究熱點。目前生物油催化加氫提質(zhì)的主要障礙為生物油的熱敏性與高溫高壓的苛刻加氫反應(yīng)條件存在矛盾。氣相放電低溫等離子體具備低溫反應(yīng)活性,氣相放電低溫等離子體反應(yīng)技術(shù)為解決上述矛盾提供了一條新的可行途徑。本文針對生物油催化加氫提質(zhì)過程中存在的催化劑結(jié)焦失活、反應(yīng)器堵塞等問題,基于氣相放電等離子體反應(yīng)原理設(shè)計了針-板介質(zhì)阻擋放電加氫反應(yīng)器,探討了負載峰值電壓、氣隙間距、液相高度和電極數(shù)量等參數(shù)對反應(yīng)器工作特性的影響規(guī)律。在此基礎(chǔ)上,以模擬生物油為原料,氫氣為供氫體,進行了生物油加氫提質(zhì)的研究。通過單因素試驗,探討了模擬生物油脫氧率和高位熱值隨工作電壓、氣體流量和反應(yīng)時間的變化規(guī)律;采用Box-Behnken中心組合多因素正交試驗及響應(yīng)面分析法,以脫氧率為指標(biāo),建立了工作參數(shù)優(yōu)化模型;通過試驗及理論分析的方法評價了... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

氣相放電等離子體加氫反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖

基于氣相放電等離子體反應(yīng)技術(shù)的生物油加氫提質(zhì)試驗研究10反應(yīng)器由石英玻璃制成，其中反應(yīng)器主體為外徑90mm，壁厚3mm，高30mm的玻璃杯，杯中心設(shè)有外徑46mm，壁厚3mm，高15mm的反應(yīng)釜，底部開有4個直徑2mm孔洞作為液相反應(yīng)物流通孔。反應(yīng)釜主要用于分割放電反應(yīng)區(qū)與液相蒸發(fā)回流區(qū)，工作時配合放電熱效應(yīng)，實現(xiàn)液相反應(yīng)物的反應(yīng)-蒸發(fā)-回流工作循環(huán)，并避免部分生物油過度的加氫反應(yīng)，部分未反應(yīng)的情況出現(xiàn)。高壓電極為長150mm，直徑2mm的鎢針，通過鋁箔相互連接，低壓電極為厚度0.3mm的鋁箔。等離子體電源正極與高壓電極1相連，負極與低壓電極7相連并接地。工作時，氫氣從進氣管8進入反應(yīng)器，在反應(yīng)區(qū)9被交變高壓電極電離產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電。生物油DBD加氫反應(yīng)器性能測試系統(tǒng)如圖2.3所示，包括供氣單元、供電單元、冷凝單元、反應(yīng)單元四個功能單元和檢測儀器及電路，其中供氣單元包括氣瓶1、減壓閥2和流量計3，反應(yīng)單元為DBD加氫反應(yīng)器4，冷凝單元為冷凝器5，供電單元為高壓交流電源6，檢測儀器主要包括示波器7、光譜儀8和電腦9。圖2.3生物油DBD加氫反應(yīng)器性能測試系統(tǒng)Fig.2.3Bio-oilDBDhydrogenationreactorperformancetestsystem2.3氣相放電等離子體加氫反應(yīng)器工作特性研究為了了解DBD加氫反應(yīng)器放電時的工作特性，在進行生物油加氫提質(zhì)前，采用如圖2.3所示的DBD加氫反應(yīng)器性能測試系統(tǒng)對裝置的幅頻特性、負載特性等工作性能展開了研究，以便優(yōu)化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)參數(shù)，優(yōu)選操作參數(shù)。2.3.1測量儀器及方法根據(jù)示波器獲得的Q-VLissajous圖形計算裝置工作時的負載等效電容和放電功率等

基于氣相放電等離子體反應(yīng)技術(shù)的生物油加氫提質(zhì)試驗研究12由圖2.4可見，隨著頻率的增加，3種輸入電壓下的負載峰值電壓均先增大后減小，呈現(xiàn)明顯的串聯(lián)諧振特性。在輸入電壓為20V、30V和40V時，其諧振頻率分別為9.53kHz、9.25kHz和9.01kHz，表明隨著輸入電壓的增加，裝置的諧振頻率逐漸降低，且在諧振頻率處負載峰值電壓最大，因而在后續(xù)的試驗過程中，應(yīng)調(diào)節(jié)電源頻率使其在諧振頻率處工作，以提升能量傳輸效率。2.3.3介質(zhì)等效電容和氣隙等效電容DBD在放電過程中呈現(xiàn)放電與熄滅不斷循環(huán)交替的過程，從示波器輸出的Q-VLissajous圖形可以分析裝置在一個放電周期內(nèi)的具體工作情況。圖2.5是放電裝置試驗獲得的一個Q-VLissajous實測圖形，圖形整體近似平行四邊形，其中A→B（或C→D）段為熄滅階段，電源向電容充電，B→C（或D→A）段為放電階段，氣隙被擊穿，氣隙等效電容Cg為零，故而可根據(jù)Q-VLissajous圖形計算得到氣隙等效等容Cg和介質(zhì)等效電容Cd，了解裝置的負載特性。圖2.5放電裝置Q-VLissajous圖形Fig.2.5DischargedeviceQ-VLissajousfigure如圖2.3所示，記U為放電裝置工作時的負載峰值電壓，Cm為取樣電容，k為電容C1和電容C2的分壓比，f為電源工作頻率，Cd、Cg和C分別為反應(yīng)器介質(zhì)等效電容、氣隙等效電容和負載總電容，其中Cd、Cg和C關(guān)系如式（2.1）所示。CCC111gd(2.1)介質(zhì)等效電容Cd和回路負載總電容C可根據(jù)如圖2.5所示的Q-VLissajous圖形頂點坐標(biāo)（Uxn，Uyn）計算得到，計算公式如式（2.2）和式（2.3）所示，將求得的Cd和C值帶入式（2.1）可計算出氣隙等效電容Cg[43]。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3627393