預混火焰分析系統(tǒng)開發(fā)及反應工況對碳煙結(jié)構(gòu)特性的影響.pdf

1、由于燃燒過程中產(chǎn)生的碳煙顆粒危害人類健康和污染環(huán)境，碳煙顆粒的形成機理始終是燃燒科學研究中的中心課題之一。通過利用缸內(nèi)取樣和各種分析檢測技術(shù)，我們對柴油機缸內(nèi)碳煙的演化過程已有一定的認識。但由于缸內(nèi)高溫高壓和不穩(wěn)定非均質(zhì)的燃燒過程，對于其實際形成機理和工況對其影響還需要進一步的基礎性研究和量化分析。因此本文在國外文獻調(diào)研基礎上，建立了一套預混燃燒分析系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對預混燃燒產(chǎn)物進行全面的實驗分析；并利用建立的燃燒分析系統(tǒng)研究了預混甲烷火

2、焰溫度和燃空當量比對基本碳煙顆粒粒徑、團聚顆粒分形維數(shù)和基本碳煙顆粒納米結(jié)構(gòu)的影響。論文主要研究工作和結(jié)論如下：
　　 1，建立了以Mckenna燃燒器為目標火焰源的燃燒系統(tǒng)?？梢詫崿F(xiàn)穩(wěn)定的預混層流燃燒火焰；可以精確的調(diào)節(jié)燃空當量比和稀釋比；可以精確的調(diào)節(jié)取樣火焰高度。并建立了可以對火焰各位置溫度進行精確測量的高溫熱電偶測溫系統(tǒng)。
　　 2，建立了一套新型的Thermophoretic Sampling Particle

3、 Diagnostic(TSPD)系統(tǒng)。該TSPD系統(tǒng)可以水平多點定位，而且定位更精確，動態(tài)響應速度、加速度和速度更為優(yōu)越。建立了毛細管稀釋取樣系統(tǒng)并且對火焰各位置點的燃燒產(chǎn)物進行了稀釋取樣初步實驗。
　　 3，不同發(fā)展階段的碳煙顆粒呈現(xiàn)不同的形貌特征；團聚態(tài)碳煙顆粒隨著火焰高度增加尺寸增大，分形維數(shù)減小。不同高度取樣觀察到的初生碳煙顆粒粒徑基本不變；基本碳煙顆粒粒徑隨火焰高度增加從～10nm增加到～30nm。隨著碳煙成熟的過程

4、，碳煙顆粒的納米結(jié)構(gòu)變得更為有序，微晶長度明顯加長。
　　 4，隨著火焰溫度升高，基本碳煙顆粒粒徑減小，團聚態(tài)碳煙顆粒分形維數(shù)減小，表明高溫環(huán)境下碳煙顆粒團聚的更松散。隨著火焰溫度升高，碳煙微晶加長且更直，層間距減小。這說明隨著火焰溫度的升高，碳煙顆粒的納米結(jié)構(gòu)組織趨向于變得更有序和氧化活性更低。
　　 5，隨著燃空當量比增加，基本碳煙粒子粒徑增大，團聚形成的團聚碳煙顆粒包含基本粒子數(shù)目增多，團聚態(tài)碳煙顆粒分形維數(shù)減小。