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PODE_(3)/异辛烷二元燃料实验与简化动力学模型研究

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燃烧科学与技术 2022年第1期28卷 85-92页

作者：梁贺张立鹏周颖左青明陈勇钟鑫王浒尧命发天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室天津300072 天津大学内燃机研究所天津300072

聚甲氧基二甲醚(PODE)具有高十六烷值、高含氧量和互溶性好等燃料特性,目前PODE通常与传统燃料混合使用,具有显著改善内燃机热效率和有害物排放的潜力.本文首先基于射流搅拌反应器开展典型汽油替代物异辛烷与高活性代用燃料PODE_(3)混... 详细信息

聚甲氧基二甲醚(PODE)具有高十六烷值、高含氧量和互溶性好等燃料特性,目前PODE通常与传统燃料混合使用,具有显著改善内燃机热效率和有害物排放的潜力.本文首先基于射流搅拌反应器开展典型汽油替代物异辛烷与高活性代用燃料PODE_(3)混合燃料的低温氧化实验,然后通过简化PODE_(3)详细机理并耦合异辛烷/正庚烷机理构建了包含108个组分和434个反应的PRF-PODE_(3)简化机理.利用该机理模型对PODE_(3)/异辛烷燃料进行了滞燃期、层流预混火焰和射流搅拌反应器的实验验证并获得了良好的预测结果.PODE_(3)/异辛烷低温氧化实验及模拟结果表明,掺混PODE_(3)后,会在低温反应阶段产生大量的OH、HO_(2)、CH_(3)等活性基,从而促进异辛烷的低温反应,且随着掺混比例的提高,异辛烷低温反应明显增强.异辛烷中添加PODE_(3)对于CH_(4)、C_(2)H_(6)等中间产物影响较小,但会显著降低C_(2)H_(4)和C_(3)H_(6)等中间产物的浓度,具备显著改善PAH和碳烟生成的潜力.

关键词：聚甲氧基二甲醚异辛烷射流搅拌反应器简化动力学模型

异辛烷、乙醇及其混合燃料HCCI燃烧的试验研究和分析(英文)

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内燃机学报 2007年第5期25卷 414-421页

作者：张春化 Gnanam Gnanaprakash Andrzej Sobiesiak 长安大学汽车学院温莎大学机械工程系温莎大学机械工程系陕西西安温莎N9B3P4 温莎N9B3P4加拿大

在一台改制的发动机上进行了异辛烷、乙醇及其混合燃料HCCI燃烧的研究。发动机性能用缸内压力评估,研究用的参数包括放热率、平均指示压力和热效率。试验结果表明,乙醇着火时刻早于异辛烷;在乙醇中加入异辛烷可以推迟着火,并导致平均指... 详细信息

在一台改制的发动机上进行了异辛烷、乙醇及其混合燃料HCCI燃烧的研究。发动机性能用缸内压力评估,研究用的参数包括放热率、平均指示压力和热效率。试验结果表明,乙醇着火时刻早于异辛烷;在乙醇中加入异辛烷可以推迟着火,并导致平均指示压力和热效率的降低;对某种特定燃料,HCCI燃烧的发生主要取决于进气充量温度,初始充量温度的增加将导致HCCI燃烧提前;充量温度低或发动机转速低时,混合气形成质量差,对HCCI燃烧有不良影响;指示热效率为30%~43%,其值高于火花点火发动机;预燃室的存在有利于稳定的HCCI燃烧;超稀充量运行可以显著降低NOx排放。

关键词： HCCI燃烧异辛烷乙醇异辛烷—乙醇混合燃料

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异辛烷预混层流火焰结构的数值研究

推进技术 2015年第10期36卷 1516-1521页

作者：杨波洪延姬刘毅徐庆尧张鹏沈双晏装备学院激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

为解决化石燃料燃烧带来的问题,需要对燃料的基础燃烧特性进行深入研究。为此通过数值计算研究了初始压强50~101k Pa,初始温度298~353K,当量比0.6~1.5异辛烷的预混层流火焰结构特性,分析了初始压强、初始温度、当量比对火焰厚度、反应... 详细信息

为解决化石燃料燃烧带来的问题,需要对燃料的基础燃烧特性进行深入研究。为此通过数值计算研究了初始压强50~101k Pa,初始温度298~353K,当量比0.6~1.5异辛烷的预混层流火焰结构特性,分析了初始压强、初始温度、当量比对火焰厚度、反应区厚度、厚度比的影响。数值计算结果表明：火焰厚度、反应区厚度、厚度比会随着初始压强和初始温度的升高而减小,随当量比的增加先减小后增大;火焰厚度、反应区厚度、厚度比分别在当量比1.1,0.9,1.3时获得最小值;层流燃烧速度与H＋OH的最大浓度有密切关系,都随初始温度的增加而增加,随初始压强的增加而减小。通过敏感性分析,发现H主要通过R3,R24,R97,R162,R163,R179生成,通过R1,R12,R14消耗;OH主要通过R1与R14生成,通过R3,R12,R16,R29,R95,R97消耗。

关键词：异辛烷火焰结构火焰厚度反应区厚度

异辛烷蒸汽重整制氢的研究——Ⅰ．抗硫中毒的Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂的制备及其反应性能

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石油化工 2008年第1期37卷 12-16页

作者：薛青松高立达陈金春路勇何鸣元华东师范大学化学系上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室上海200062

用初湿浸渍法制备了Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂,在异辛烷中加入噻吩硫(硫含量300μg/g),考察了反应条件和催化剂制备条件对异辛烷蒸汽重整反应的影响。实验结果表明,优化的反应条件为:反应温度800℃、水与原料中碳的摩尔比5.3、异辛烷的重... 详细信息

用初湿浸渍法制备了Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂,在异辛烷中加入噻吩硫(硫含量300μg/g),考察了反应条件和催化剂制备条件对异辛烷蒸汽重整反应的影响。实验结果表明,优化的反应条件为:反应温度800℃、水与原料中碳的摩尔比5.3、异辛烷的重时空速1.0h^(-1);优化的催化剂制备条件为:在γ-Al_2O_3上先负载CeO_2并于450℃焙烧,然后再负载Pt并于600℃焙烧,其中CeO_2和Pt的负载量(质量分数)分别为15%和0.8%。在优化制备条件下制得的Pt/CeO_2/Al_2O_3催化剂对异辛烷蒸汽重整反应具有很好的抗硫中毒性能、活性和稳定性。该催化剂在优化反应条件下进行了100h实验,异辛烷转化率在反应前40h接近100.0%,之后略有下降并稳定在95.0%以上,产物中H_2的摩尔分数约为75.0%、CH_4的摩尔分数约为1.0%。

关键词：铂铈氧化铝异辛烷蒸汽重整抗硫中毒制氢燃料电池

甲苯/氮气掺混对正庚烷/异辛烷层流扩散火焰中碳烟生成特性的影响

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甲苯/氮气掺混对正庚烷/异辛烷层流扩散火焰中碳烟生成特性的影响

作者：聂晓康安徽工业大学

学位级别：硕士

目前,汽油发动机在提高燃油效率的同时,尾气中碳烟颗粒的数量却明显增加。碳烟是碳氢燃料不完全燃烧的产物,污染环境和危害人类健康。过去的几十年,大多数碳烟的研究都是小分子的气体碳氢燃料,关于液体碳氢燃料中的正庚烷、异辛烷和甲... 详细信息

目前,汽油发动机在提高燃油效率的同时,尾气中碳烟颗粒的数量却明显增加。碳烟是碳氢燃料不完全燃烧的产物,污染环境和危害人类健康。过去的几十年,大多数碳烟的研究都是小分子的气体碳氢燃料,关于液体碳氢燃料中的正庚烷、异辛烷和甲苯在层流扩散火焰中碳烟的生成鲜有被研究。本文利用一套液体燃料层流扩散燃烧系统,研究了甲苯/氮气的掺混对正庚烷/异辛烷燃烧火焰中碳烟生成过程的影响,包括了火焰的形态和温度分布,以及碳烟的沉积形貌、粒径分布、纳观结构、石墨化程度、官能团组成、氧化活性等性质的影响。研究结果如下:在正庚烷火焰中,随着甲苯掺混从0 vol%到10 vol%,火焰高度由54 mm增加到61 mm,相同位置的温度降低;此外,在正庚烷火焰30 mm高度处,随着甲苯掺混,碳烟的生长过程提前了,平均腐蚀坑内圈面积由40.32μm减小到22.78μm,粒子数增加,平均粒径由18.93 nm增大到33.21 nm,平均微晶长度由0.818 nm增大到0.885 nm,平均微晶曲率由1.187 nm减小到1.097 nm,石墨化程度增加,氧化活性减弱。在异辛烷火焰中,随着甲苯掺混从0 vol%到10 vol%,火焰高度由64 mm增加到69 mm,相同位置的温度降低;此外,在异辛烷火焰中间高度处,随着甲苯掺混,碳烟的平均腐蚀坑内圈面积由42.14μm减小到21.04μm,粒子数增加,平均粒径由23.64 nm增大到40.62 nm,平均微晶长度由0.799 nm增大到0.902 nm,平均微晶曲率由1.199 nm减小到1.130 nm,石墨化程度增加,氧化活性减弱。在异辛烷火焰中,随着载气氮气的流量从350 mL/min到250 mL/min,火焰高度由64 mm降低到54 mm,相同位置的温度增加;在异辛烷火焰中间高度处,随着载气氮气的流量减小,碳烟的平均腐蚀坑内圈面积由42.14μm减小到25.5μm,粒子数增加,平均粒径由23.64 nm增大到34.36 nm,平均微晶长度由0.799 nm增大到0.873 nm,平均微晶曲率由1.199 nm减小到1.102 nm,石墨化程度增加,氧化活性减弱。

关键词：正庚烷异辛烷甲苯层流扩散燃烧碳烟

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异辛烷/空气对冲火焰实验与计算分析

推进技术 2014年第1期35卷 70-76页

作者：于维铭钟北京袁振王治国清华大学航天航空学院北京100084 装甲兵工程学院控制工程系北京100072

为了解决汽油机清洁高效燃烧的难题,需要对汽油的基础燃烧特性进行深入研究。为此选取异辛烷单一组分作为表征燃料,对其预混层流火焰传播速度进行了实验与分析。设计并搭建了适宜液体燃料燃烧的对冲火焰试验台,通过对异辛烷对冲火焰的实... 详细信息

为了解决汽油机清洁高效燃烧的难题,需要对汽油的基础燃烧特性进行深入研究。为此选取异辛烷单一组分作为表征燃料,对其预混层流火焰传播速度进行了实验与分析。设计并搭建了适宜液体燃料燃烧的对冲火焰试验台,通过对异辛烷对冲火焰的实验,获得了不同当量比下的无拉伸火焰传播速度,发现随着当量比的增大异辛烷火焰传播速度先增大后减小,在当量比1.1时火焰传播速度达到最大值。在标准大气压、初始温度为378K的工况下,异辛烷最大火焰传播速度为60.9cm/s。利用异辛烷、正庚烷、乙醇三组分燃料着火机理计算了异辛烷火焰传播速度,并针对火焰传播速度进行灵敏度分析,得到了控制异辛烷火焰传播速度的主要基元反应。通过实验结果与计算结果的对比,结合文献中给出的实验数据,对影响异辛烷火焰传播速度的主要因素进行分析,发现初始温度提高、环境压力降低能够使异辛烷燃烧火焰传播速度提高。

关键词：异辛烷对冲火焰火焰传播速度三维粒子动态分析仪PDPA

异辛烷预混层流火焰传播特性的实验与数值研究

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推进技术 2015年第11期36卷 1694-1698页

作者：杨波洪延姬徐庆尧刘毅陈其盛丁小雨装备学院激光推进及其应用国家重点实验室北京101416

利用定容弹和高速纹影摄像技术研究了初始压强50-101kPa，当量比0.8-1.3的异辛烷预混层流火焰传播特性，分析了初始压强、当量比对层流燃烧速度和马克斯坦长度的影响。实验结果表明：异辛烷层流燃烧速度随初始压强的增加而减小；在不同... 详细信息

利用定容弹和高速纹影摄像技术研究了初始压强50-101kPa，当量比0.8-1.3的异辛烷预混层流火焰传播特性，分析了初始压强、当量比对层流燃烧速度和马克斯坦长度的影响。实验结果表明：异辛烷层流燃烧速度随初始压强的增加而减小；在不同初始压强条件下，最大层流燃烧速度都在当量比为1.1时获得；马克斯坦长度随当量比和初始压强的增加而减小；不同初始压强条件下，当量比为1.3时，马克斯坦长度接近于0，拉伸对火焰稳定性的影响最小；简化反应机理能很好地预测富燃条件下层流燃烧速度，贫燃时略大于实验结果。

关键词：异辛烷层流火焰预混燃烧定容弹传播特性

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异辛烷HCCI燃烧下多环芳烃数值模拟

深圳大学学报（理工版） 2010年第3期27卷 354-360页

作者：曾文解茂昭马洪安沈阳航空航天大学动力与能源工程学院沈阳110136 大连理工大学能源与动力工程学院大连116024

通过修改化学动力学软件CHEMKINⅢ,建立异辛烷均匀充量压缩点火(homogeneous charge compression ignition,HCCI)燃烧下排放特性数值模拟的多区模型.分析异辛烷HCCI燃烧下芳香烃(苯)与多环芳烃(萘、菲及芘)的生成及演变规律.采用异辛烷... 详细信息

通过修改化学动力学软件CHEMKINⅢ,建立异辛烷均匀充量压缩点火(homogeneous charge compression ignition,HCCI)燃烧下排放特性数值模拟的多区模型.分析异辛烷HCCI燃烧下芳香烃(苯)与多环芳烃(萘、菲及芘)的生成及演变规律.采用异辛烷的燃烧与分解、多环芳烃生成的反应机理(包括115种组分,557个基元反应)进行计算.结果表明,碳氢排放主要来源于缝隙区及边界层区,而CO排放主要来源于边界层区;在各区达到着火时刻时,各区的苯、萘、菲及芘质量分数呈现先急升,再急降为一稳定值;同时,在这4种芳香烃排放中,苯的质量分数最高,萘其次,芘的排放基本为零.

关键词：工程热物理异辛烷均匀充量压缩点火多环芳烃数值模拟

Ce_(0.8)Gd_(0.2)O_(1.9)制备方法对负载的铂催化剂在异辛烷水蒸气重整制氢过程中抗硫中毒性能的影响

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中国稀土学报 2008年第4期26卷 394-399页

作者：陈金春高立达薛青松刘晔王亚路勇华东师范大学上海市绿色化学与化工过程绿色化重点实验室上海200062

以柠檬酸溶胶-凝胶法、六亚甲基四胺共沉淀法和草酸共沉淀法合成了具有萤石结构的Ce0.8Gd0.2O1.9（CGO）复合氧化物,并用初湿浸润法制备了负载型Pt/CGO催化剂。纯异辛烷的重整反应结果显示,制得的催化剂均达到了热力学平衡转化。抗硫测... 详细信息

以柠檬酸溶胶-凝胶法、六亚甲基四胺共沉淀法和草酸共沉淀法合成了具有萤石结构的Ce0.8Gd0.2O1.9（CGO）复合氧化物,并用初湿浸润法制备了负载型Pt/CGO催化剂。纯异辛烷的重整反应结果显示,制得的催化剂均达到了热力学平衡转化。抗硫测试表明,用柠檬酸溶胶-凝胶法所制载体制备的催化剂具有最好的抗硫中毒性能,在300μg·g^-1硫存在条件下,100 h内异辛烷均接近完全转化。用六亚甲基四胺共沉淀法和草酸共沉淀法所制载体制备的催化剂,在相同硫含量条件下,100 h后异辛烷的转化率分别降至-90%和-82%。这主要是由于二者热稳定性较差和Pt与CGO复合氧化物载体之间相互作用较弱所致。催化剂储氧量与其抗硫中毒性能并无直接关联。另外,3种催化剂均具有良好的抗积炭性能。

关键词：水蒸气重整异辛烷制氢抗硫中毒 Pt催化剂稀土氧化物