生物质热裂解油的层流燃烧特性研究

作     者：钟安昊 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：许沧粟

授予年度：2018年

学科分类：080703[工学-动力机械及工程] 08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：生物质热裂解油 定容燃烧弹 层流燃烧速度 火焰不稳定性 敏感性分析 

摘      要：随着石油资源日益枯竭和环境逐渐恶化,开发新型可再生清洁替代燃料是当今内燃机方向的主要研究目标。生物质能作为可再生能源的重要组成部分,是唯一可以直接转换生产含碳液体燃料的可再生能源。秸秆等生物质原料在经过快速热裂解和提质改性后能够成为在内燃机上具有应用价值的生物质热裂解油。由于生物质热裂解油包含了上百种有机物,无法直接分析其燃烧过程,因此在实验研究中通常选择生物质油中的几种典型组分组成理化特性相近的模型燃料来替代。层流燃烧速度是燃料的一项重要参数,它对于湍流燃烧,化学动力学模型,发动机结构优化设计都有难以替代的作用。本论文以一种由稻壳为原料的精制生物质热裂解油为对象,利用乙醇、乙酸乙酯、乙醚、丙酮和丁酮配置成模型油,对该模型油的层流燃烧特性进行了实验和模拟研究,主要内容如下:第一,通过定容燃烧弹实验平台,在不同的初始温度（358,388,418K）、压力（0.1,0.2,0.4MPa）和当量比（0.7-1.4）条件下,对待测模型油的层流燃烧特性进行实验研究。利用高速纹影摄影技术对球形火焰传播的全过程进行拍摄,对所得图像用层流预混燃烧理论计算层流燃烧速度、马克斯坦长度、火焰厚度、质量燃烧通量等重要参数;对引起火焰不稳定性的因素进行了解释,结合火焰图像对火焰在不同初始条件下不稳定性的变化规律进行了分析。第二,利用Chemkin软件中的层流预混火焰模块,以及现有的上述五种燃料的化学反应动力学模型,对每种组分的层流燃烧过程进行了数值模拟。对不同燃料、不同当量比、不同初始温度和压力下层流火焰的敏感性分析、火焰结构、火焰中自由基浓度变化和层流燃烧速度进行了研究。