柴油機(jī)燃燒過程中多環(huán)芳香烴生成機(jī)理的研究.pdf

1、碳煙是柴油機(jī)重要的有害排放物之一，嚴(yán)重危害著環(huán)境和人類健康，其中多環(huán)芳香烴(PAH)被認(rèn)為是碳煙形成的前驅(qū)物，含有誘導(dǎo)有機(jī)體突變的致癌物質(zhì)。所以，關(guān)于PAH的形成與生長(zhǎng)過程引起了人們很大關(guān)注。運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方法是研究燃燒過程中PAH生成機(jī)理的重要方法。但是目前存在的正庚烷燃燒動(dòng)力學(xué)模型中并不包含PAH。本研究的主要目的就是構(gòu)建一個(gè)包含PAH生成過程的正庚烷燃燒簡(jiǎn)化動(dòng)力學(xué)模型。 本文以正庚烷為燃料，在CHEMKIN軟件的SEN

2、KIN模塊中，首先應(yīng)用正庚烷燃燒的詳細(xì)動(dòng)力學(xué)模型，分析了內(nèi)燃機(jī)邊界條件下混合氣濃度對(duì)PAH前驅(qū)體的影響，發(fā)現(xiàn)丙炔基(C3H3)對(duì)混合氣濃度敏感，且最大摩爾分?jǐn)?shù)很小，對(duì)第一個(gè)苯環(huán)貢獻(xiàn)較小。又通過對(duì)乙炔和乙烯進(jìn)行敏感性分析和反應(yīng)速率分析，確定了反應(yīng)C2H3+O2<=>C2H2+HO2和C2H5+O2<=>C2H4+HO2分別為乙炔和乙烯生成的重要反應(yīng)。 然后以乙烯預(yù)混層流火焰中PAH生成的詳細(xì)動(dòng)力學(xué)模型為基礎(chǔ)，分析了苯、奈、菲、芘的

3、生成路徑：燃料高溫分解、第一個(gè)苯環(huán)的形成、PAH的生長(zhǎng)和氧化。苯和苯基主要通過兩條途徑形成，一是丙炔基之間的化合反應(yīng)C3H3+C3H3=>A1；二是反應(yīng)n-C4H3+C2H2=A1-。第一個(gè)苯環(huán)一旦形成，PAH即會(huì)通過“脫氫加乙炔”的機(jī)理繼續(xù)生長(zhǎng)。作者通過將PAH的生成路徑添加到經(jīng)過簡(jiǎn)化的正庚烷燃燒動(dòng)力學(xué)模型里，并用反應(yīng)C2H3+O2<=>C2H2+HO2和C2H5+O2<=>C2H4+HO2將兩部分銜接起來(lái)，構(gòu)成了一個(gè)新的動(dòng)力學(xué)模型，