检索结果-南通市图书馆

作者：李亚飞长安大学

学位级别：硕士

矿用柴油机因其高效、安全等优点在矿井电力设备上得到了广泛的使用,然而因加装了防爆部件,其燃烧和排放特性受到了很大的影响,对矿工的身体健康造成了严重危害。F-T柴油的特点是十六烷值高,几乎没有硫和芳香烃,正丁醇是一种高能量密度... 详细信息

矿用柴油机因其高效、安全等优点在矿井电力设备上得到了广泛的使用,然而因加装了防爆部件,其燃烧和排放特性受到了很大的影响,对矿工的身体健康造成了严重危害。F-T柴油的特点是十六烷值高,几乎没有硫和芳香烃,正丁醇是一种高能量密度的可再生生物质能燃料,将其应用于矿用柴油机可以改善燃烧、减少污染物排放。废气水洗箱是矿用柴油机排气系统的重要组成部分,柴油机排出的废气通过导流管进入废气水洗箱,利用内部液体冷却水净化和冷却废气,起到减少排放的效果,满足井下安全防爆条件。然而,废气水洗箱也会影响矿用柴油机的经济性和排放性。本文以ISDe 180-30矿用柴油机为试验机,通过台架试验进行测试和分析废气水洗箱对燃用0#柴油、F-T柴油、F-T柴油/正丁醇混合燃料的矿用柴油机经济和排放特性的影响;再利用FLUENT软件对废气水洗箱内流体的流动特性和温度特性进行仿真分析,包括排气速度、排气温度、气泡变化。通过试验和模拟结合的方法,对废气水洗箱进行综合研究和分析。试验研究结果表明:全工况下,废气水洗箱高水位时比油耗大于低水位,有效热效率、CO排放、HC排放、颗粒物排放均小于低水位;小负荷时,高水位的NO排放大于低水位;大负荷时,高水位的NO排放小于低水位。全工况下,FT100、D100、BU20的比油耗依次升高、HC排放依次升高;D100、FT100、BU20的CO排放依次降低、颗粒物排放浓度依次下降。小负荷时,FT100、D100、BU20的有效热效率依次降低,D100、FT100、BU20的NO排放依次降低,大负荷时,BU20的热效率最高、NO排放最高。仿真研究结果表明:与试验结果相比,模拟温度和试验温度规律一致,平均误差为7.01%,最小误差仅为0.07%,水洗箱模型满足研究要求。增加水洗箱水位高度以后,水洗箱最大速度增长率分别为21.86%、26.03%、32.00%、42.02%、70.56%,产生的气泡数量明显增多,气泡均匀程度降低,整体气相体积分数减小,气泡总面积增长率分别为122.83%、92.08%、83.99%、95.83%、57.63%,废气水洗箱内的平均温度降幅为0.89%、1.41%、1.02%、3.17%、5.12%,出口温度降幅分别为7.75%、13.08%、17.93%、21.47%、20.13%,废气水洗箱的降温效率在84%左右。高水位下高温废气与冷却水之间的传热传质作用更明显,但是气体流动不稳定,出口温度受涡流影响较大,温度变化范围较广,冷却水损耗增加。

关键词：矿用柴油机 F-T柴油正丁醇排放特性废气水洗箱数值模拟

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矿用柴油机工况对废气水洗箱颗粒物吸收率影响的试验与仿真研究

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甘肃农业大学学报 2023年

作者：何泽朱蕙王佳李亚飞李阳阳陕西省交通新能源开发应用与汽车节能重点实验室陕煤集团红柳林矿业有限公司长安大学汽车学院

【目的】本文通过在一台矿用柴油机原型机排气管上加装废气水洗箱进行试验，并利用CFD软件进行仿真，研究不同水位、不同工况下废气水洗箱对排气颗粒物吸收率的影响。【方法】不同负荷下，选取1600 r/min，水洗箱高度35%（17 cm）和60%... 详细信息

【目的】本文通过在一台矿用柴油机原型机排气管上加装废气水洗箱进行试验，并利用CFD软件进行仿真，研究不同水位、不同工况下废气水洗箱对排气颗粒物吸收率的影响。【方法】不同负荷下，选取1600 r/min，水洗箱高度35%（17 cm）和60%（29 cm）进行试验与仿真研究，试验研究废气水洗箱对矿用柴油机排放颗粒物的吸收率，仿真分析发动机水洗箱内气泡的变化，讨论气泡与颗粒物吸收率之间的关系。【结果】试验结果表明：随着负荷的升高，废气水洗箱对颗粒物的吸收率越来越高，并且高水位的吸收率高于低水位。仿真结果表明：低水位下，随着入口速度的不断增大，大尺寸气泡数量不断增多，索特尔平均直径与最大气泡直径的比值(C值)整体上逐渐增大，气泡的总面积不断增大；高水位下，气泡分布规律与低水位相似，但气泡的数量明显增多，气泡直径与气泡的总面积均大于低水位，而C值低于低水位。【结论】试验结果与仿真结果相吻合，随着负荷的增大，颗粒物的吸收率也随之增大；高水位下对于颗粒物的吸收率更好，颗粒物的排放小于低水位。

关键词：矿用柴油机废气水洗箱颗粒物气泡分布

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防爆柴油机燃用F-T柴油及其含氧混合燃料的排放特性研究

防爆柴油机燃用F-T柴油及其含氧混合燃料的排放特性研究

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作者：崔宇宣长安大学

学位级别：硕士

目前,国内煤炭矿井内多采用防爆无轨胶轮车实现井下作业。作为无轨胶轮车的动力源,防爆柴油机在常规柴油机的基础上于排气端加装废气水洗箱和阻火格栅等防爆装置以降低排气温度,保障矿井安全。但排气系统防爆改装增大了排气背压,导致排... 详细信息

目前,国内煤炭矿井内多采用防爆无轨胶轮车实现井下作业。作为无轨胶轮车的动力源,防爆柴油机在常规柴油机的基础上于排气端加装废气水洗箱和阻火格栅等防爆装置以降低排气温度,保障矿井安全。但排气系统防爆改装增大了排气背压,导致排气污染物增多,尤其在井下通风不畅的空间内会造成污染物堆积,对井下从业人员的健康产生不利影响。因此改善防爆柴油机存在的高污染问题具有重要理论意义和工程价值。本文在ISDe180-30型柴油机原有的排气系统上加装了废气水洗箱和波纹式阻火格栅,通过发动机台架试验研究了排气系统防爆改装对发动机的经济性及排放特性的影响,同时测量了排气经过水洗箱前后的污染物浓度,研究了水洗箱对颗粒物、HC等污染物的吸附和减排效果。并且在防爆柴油机上分别使用了0#柴油(D100)、F-T柴油(FT100)、F-T柴油/生物柴油混合燃料(BD20)以及F-T柴油/PODE混合燃料(P20),对比分析了F-T柴油及其含氧燃料对防爆柴油机的经济性和排放特性的影响。此外采用水气分离器和烧结玻璃纤维滤芯对防爆柴油机燃烧生成的颗粒物进行了采集,并通过扫描电镜试验和Matlab图像处理等技术研究了发动机工况、燃料种类及废气水洗箱对颗粒物的形貌、计盒维数和基础碳粒子粒径的影响。本文的主要工作和结论如下:(1)排气系统防爆改装以后发动机的经济性和排放特性变差。相较于原机,防爆柴油机的比油耗提高了2.51%,热效率降低了2.35%,并且NO、CO、HC和颗粒物的排放分别提高了17.21%、30.63%、24.55%和28.16%。(2)通过对比废气水洗箱前后的排气污染物浓度,发现废气水洗箱对污染物的排放有一定的减排和吸收作用。尤其在大负荷时,颗粒物的降幅达到61.27%,HC的降幅在17.23%。而对NO、CO的影响不大,平均降幅为1.34%和0.36%。此外,通过荧光测试仪在废气水洗箱的水体中检测到了大量的芳香烃组分,证实了废气水洗箱对HC污染物具有一定的吸收和减排作用。(3)防爆机燃用F-T柴油比0#柴油表现出更好的燃油经济性和排放特性。并且燃用含氧混合燃料BD20和P20可以有效降低防爆机的CO、HC及颗粒物的排放。BD20和P20的CO排放相较于FT100分别降低了9.56%和12.83%;HC排放分别降低了6.79%和11.94%;颗粒物排放分别降低了5.58%和31.31%。但含氧混合燃料会导致防爆机的NO排放和燃油经济性变差,BD20和P20的NO排放相较于FT100分别提高了21.32%和24.90%,比油耗分别提高了4.71%和12.56%,有效热效率分别下降了2.59%和1.76%。(4)在SEM电镜下观察了防爆柴油机水洗箱前端和后端采集到的排气颗粒物,通过Fraclab软件计算得到防爆机排气颗粒物的计盒维数主要分布在1.68～1.86之间,其中FT100的颗粒物计盒维数小于D100颗粒物表明其团聚程度较低,并且添加了含氧燃料之后燃烧产生的颗粒物的计盒维数增高。此外,水箱后端采集的颗粒物的团聚程度比前端更高。通过Image J软件统计得到防爆柴油机排气颗粒物的基础碳粒子分布范围主要集中在10nm～50nm,不同燃料的基础碳粒子的粒径大小顺序为:D100>FT100>BD20。此外随着负荷和转速的增大,基础碳粒子的平均粒径变大,而废气水洗箱对颗粒物的基础碳粒子粒径没有造成影响。

关键词：防爆柴油机废气水洗箱 F-T柴油排放特性颗粒物微观形貌

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