氧濃度對擴散火焰中煙黑的生成及分布特性的影響研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟的高速發(fā)展，人類對能源的需求也日益增多，碳氫燃料是我國能源消費的主要來源，煙黑則是碳氫燃料燃燒過程中產(chǎn)生的污染物之一，其主要成分是碳，這些煙黑顆粒會影響輻射傳熱過程，是能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)效率低下和設備壽命縮短的重要原因之一。同時，在廢棄物焚燒領域，煙黑的存在是燃燒過程和燃燒后煙氣冷卻過程中，二惡英等持久性有機污染物生成的重要碳源，對于研究廢棄物焚燒的燃盡率和二惡英生成的前驅(qū)體具有重要意義。此外，煙黑與多環(huán)芳香烴(PAHs)和NOx

2、等污染物有著復雜的內(nèi)在聯(lián)系，對人類健康造成了嚴重的危害，還會造成大氣能見度降低和全球氣候變暖。
　　本文研究了乙烯/O2/N2擴散火焰中煙黑的生成特性以及氧濃度的影響。利用激光消光法得到了火焰中煙黑體積分數(shù)在火焰軸向和徑向的體積分數(shù)分布，由熱泳探針取樣TEM圖像分析得到了煙黑顆粒的粒徑和凝聚體平均顆粒數(shù)分布特性，然后利用SiC纖維沉積取樣SEM圖像分析總結(jié)了火焰中煙黑形態(tài)的轉(zhuǎn)變過程，最后通過兩步離散法由CCD圖像重建了火焰三維溫度

3、場。從結(jié)果看出，對于擴散火焰，在實驗工況范圍內(nèi)，氧濃度的增加，促進了熱解反應和煙黑的形成，火焰溫度升高，火焰中心同一高度上的煙黑粒徑和凝聚體平均顆粒數(shù)增大，進而引起煙黑體積分數(shù)增大，峰值位置前移；在火焰徑向方向煙黑分布向中心收縮，邊緣位置煙黑體積分數(shù)增大。此外，發(fā)現(xiàn)火焰中存在兩種煙黑的形成過程，即煙黑前驅(qū)體的轉(zhuǎn)變和煙黑小顆粒的遷移。在本文實驗條件下，氧濃度的增加對煙黑的生成具有促進作用。本文的創(chuàng)新點在于，首次詳細分析了氧濃度對擴散火焰中