【摘要】：生物丁醇作為一種清潔的生物質(zhì)燃料,已被越來越多的學(xué)者關(guān)注和研究,然而在實際制取過程中,為了將其從發(fā)酵液中提取出來需要進行分離和提純,該過程需要額外增加生產(chǎn)能耗,也限制了生物丁醇更廣泛的應(yīng)用,因此研究其發(fā)酵中間產(chǎn)物ABE(丙酮、丁醇和乙醇體積比為3:6:1)或含水ABE燃料在發(fā)動機中的燃燒特性就顯得很有必要。含水ABE燃料相比ABE燃料對生產(chǎn)工藝的要求大大降低,因此在保證動力性能的同時還可極大的節(jié)約生產(chǎn)成本。含水ABE燃料作為丁醇發(fā)酵的中間產(chǎn)物,可作為成本更低的清潔燃料應(yīng)用于交通運輸中,雖然含水ABE燃料已經(jīng)被研究學(xué)者開始關(guān)注,但是對其基礎(chǔ)層流燃燒特性相關(guān)研究仍然比較匱乏�；谇捌谝呀�(jīng)初步開展的關(guān)于ABE燃料的層流燃燒特性的研究,本文主要通過試驗和模擬對含水ABE燃料的層流燃燒特性進行了研究。試驗研究結(jié)果表明:層流燃燒速度隨著含水量的增加逐漸降低,隨當(dāng)量比的增加先增加后減小,隨溫度的增加逐漸增加,隨壓力的增加逐漸減小;馬克斯坦長度隨含水量的增加逐漸增加,特別的,在當(dāng)量比1.4時含水量的增加對馬克斯坦長度的影響不大,隨當(dāng)量比的增加逐漸減小,隨著溫度的增加變化不明顯,隨著壓力的增加逐漸減小。將模擬和試驗獲得的層流燃燒速度進行對比發(fā)現(xiàn)模擬結(jié)果能很好地預(yù)測試驗結(jié)果,在此基礎(chǔ)上進一步對含水ABE層流火焰的化學(xué)動力學(xué)進行了分析:在含水ABE層流火焰中,含水量和初始條件對穩(wěn)定組分和火焰溫度影響比較明顯;不同基元反應(yīng)隨含水量和初始條件的變化對層流燃燒速度的影響均不相同,但是其中正影響最大的基元反應(yīng)均為反應(yīng)R1,主要是由于該反應(yīng)生成對層流燃燒過程起促進作用的自由基O和OH,相反的,對層流燃燒速度負影響最大的基元反應(yīng)均為消耗自由基H和OH的反應(yīng)R8;在含水ABE層流火焰中,層流燃燒速度的變化與O、H和OH的摩爾濃度變化有明顯的關(guān)系,含水量和初始條件變化對O、H以及OH的摩爾濃度的影響趨勢與對層流燃燒速度的影響結(jié)果相一致,此外,隨著軸向距離的增加,HO_2、CH_3、O、H和OH的濃度依次增加,通過與所對應(yīng)的溫度進行對比,發(fā)現(xiàn)HO_2和CH_3的生成和消耗都發(fā)生在溫度較低時,O、H和OH則在溫度超過1200K時開始出現(xiàn)在反應(yīng)中。
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK6
【圖文】：

文試驗研究和模擬研究分別通過定容燃燒彈裝置和CHEMKIN軟件過試驗裝置獲取含水 ABE 層流燃燒速度和馬克斯坦長度隨含水量變化趨勢，然后通過將獲取的層流燃燒速度與數(shù)值計算方法得到值進行比較，篩選和驗證適合模擬研究含水 ABE 層流燃燒特性研學(xué)機理，然后利用選擇的機理在 PREMIX 模塊中計算數(shù)據(jù)展開分試驗裝置與試驗過程 試驗裝置圖 2-1 所示是本文開展試驗研究所使用的定容燃燒彈裝置的原理圖主要對定容燃燒彈、高速攝像紋影系統(tǒng)和點火控制與數(shù)據(jù)采集系紹。

該設(shè)計相對以往的透射式紋影系統(tǒng)，將聚光鏡改為聚光鏡組（圖2-2 左下角），將凸透鏡改為雙膠合式透鏡組（圖 2-2 右下角），這兩處的改進主要是對光在經(jīng)過凸透鏡折射時的色散、色差和球差等進行了矯正，提高試驗數(shù)據(jù)采集時的精度。圖中 1 為 LED 光源，2 為將光纖，3 為改良后的聚光鏡組，4 為狹縫裝置，5 為可矯正色差的第一透鏡組，6 為定容燃燒彈

分子式 CH3COCH3C4H9OH C2H5十六烷值 - 25 8氧含量（w%） 27.6 21.6 34.密度 15℃（g/ml） 0.791 0.813 0.79低熱值（MJ/kg） 29.6 33.1 26.自燃溫度（℃） 560 385 43潛熱 25℃（kJ/kg） 518 582 90和壓力 25℃（kPa） 53.4 2.27 13.程前調(diào)節(jié)纏繞在定容燃燒彈外壁的加熱帶的電壓對定的溫度達到并穩(wěn)定在試驗溫度后開始試驗。開展試容燃燒彈內(nèi)注入少量的空氣，等彈內(nèi)的空氣穩(wěn)定后水 ABE 燃料，待液體燃料在低壓時完全被氣化后再充剩余的空氣，配氣步驟詳見文獻[37]。圖 2-3 為試向外傳播的球形火焰紋影圖片。文中每個試驗點重復(fù)低試驗過程中的隨機誤差從而保證試驗的準(zhǔn)確性和可

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本文編號：2764042