生物柴油燃燒過(guò)程化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理研究.pdf

1、分類(lèi)號(hào)：密級(jí)：UDC：學(xué)號(hào)：405912012088南昌大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文生物柴油燃燒過(guò)程化學(xué)動(dòng)力學(xué)生物柴油燃燒過(guò)程化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理機(jī)理研究研究ChemicalKiicMechanismResearchonBiodieselCombustionProcess肖九長(zhǎng)培養(yǎng)單位（院、系）：機(jī)電工程學(xué)院動(dòng)力工程系指導(dǎo)教師姓名、職稱(chēng)：姜水生教授申請(qǐng)學(xué)位的學(xué)科門(mén)類(lèi)：工學(xué)學(xué)科專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)：動(dòng)力機(jī)械及工程論文答辯日期：2015年05月日答辯委員會(huì)主席：評(píng)

2、閱人：2015年05月日摘要I摘要生物柴油具有含氧10%~15%、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性好、可再生性等優(yōu)點(diǎn)，柴油機(jī)燃用生物柴油，大大降低了柴油機(jī)排放，特別是碳煙的排放，可以很好的緩解日益嚴(yán)重的能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)。“均質(zhì)壓燃、低溫燃燒”本質(zhì)上是湍流混合與化學(xué)動(dòng)力學(xué)耦合作用的有限反應(yīng)速率的化學(xué)動(dòng)力學(xué)理論。深入研究生物柴油燃燒化學(xué)動(dòng)力學(xué)對(duì)于發(fā)展這一新技術(shù)具有重大推進(jìn)作用。本文首先構(gòu)建了生物柴油替代物化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型，利用CHEMKINPRO射流反應(yīng)器模

3、型對(duì)生物柴油替代物高低溫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。替代物脂肪酸甲酯低溫階段主要通過(guò)OH自由基脫氫生成烷酯基，烷酯基發(fā)生一次加氧、異構(gòu)化、二次加氧、分解生成OH活性基和含氧組分的低溫鏈分支反應(yīng)。構(gòu)建了主要組分高低溫反應(yīng)路徑圖，從鍵能、環(huán)張力和反應(yīng)勢(shì)壘等角度分析了甲酯基及C=C對(duì)生物柴油燃燒氧化特性的影響，分析了脂肪酸甲酯氧原子遷移歷程。利用均質(zhì)密閉反應(yīng)器模型對(duì)生物柴油著火延遲進(jìn)行計(jì)算，分析了初始溫度、壓力、當(dāng)量比以及C=C對(duì)生物柴油滯燃特性影響

4、的反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理。脂肪酸甲酯組分長(zhǎng)達(dá)18~20個(gè)碳原子的直碳鏈結(jié)構(gòu)及含氧甲酯基特殊結(jié)構(gòu)使得生物柴油十六烷值要比石化柴油高，反應(yīng)系統(tǒng)OH活性組分濃度峰值提前出現(xiàn)致使著火提前。C=C的存在影響了鄰近碳原子處的CH及CO2鍵離解能，進(jìn)而影響其脫氫反應(yīng)、一次加氧有效性及低溫鏈分支反應(yīng)，而且C=C數(shù)量越多以及C=C位置越靠近脂肪族碳鏈中心位置對(duì)低溫活性的抑制作用越大，滯燃期越長(zhǎng)。最后構(gòu)建了生物柴油多環(huán)芳香烴PAHs生成與氧化動(dòng)力學(xué)模型，利用反射激

5、波管模型對(duì)混合燃料PAHs生成進(jìn)行模擬。隨著生物柴油體積分?jǐn)?shù)的增加，燃燒過(guò)程O(píng)、OH自由基峰值濃度增大，促使更多的C2H2、C3H3被氧化形成穩(wěn)定的CO2。另外，甲酯基中非羰基與羰基氧使更多的碳原子在低溫階段轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的CO2，導(dǎo)致了C2H2、C3H3生成量減小，抑制了第一個(gè)苯環(huán)以及PAHs的形成。而C=C使生物柴油低溫燃燒過(guò)程小分子不飽和組分生成量增加，促進(jìn)C2H2、C3H3的生成，導(dǎo)致PAHs的生成量增加。關(guān)鍵詞：關(guān)鍵詞：生物柴油；