【摘要】：在排放法規(guī)日趨嚴(yán)格和能源短缺的背景下,使用傳統(tǒng)燃料的內(nèi)燃機(jī)面臨著諸多挑戰(zhàn),開(kāi)發(fā)清潔替代燃料及燃燒技術(shù)是重要的解決途徑。開(kāi)展生物燃料和天然氣燃燒研究具有一定的理論意義和工程價(jià)值。本文在L.Brakora的生物柴油機(jī)理基礎(chǔ)上,通過(guò)添加PAHs、Soot生成和氧化機(jī)理,構(gòu)建了能夠預(yù)測(cè)Soot生成的生物柴油機(jī)理模型;在與簡(jiǎn)化的天然氣機(jī)理結(jié)合后,構(gòu)建了生物柴油-天然氣雙燃料化學(xué)動(dòng)力學(xué)模型。通過(guò)與AVL FIRE里構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型耦合,探究了噴油參數(shù)和噴油策略對(duì)生物柴油燃燒特性的影響,以及不同天然氣替代比例對(duì)生物柴油-天然氣雙燃料燃燒和排放的影響。選取1100r/min、噴油量20.383mg,1500r/min、噴油量25.858mg兩個(gè)工況點(diǎn),探索了生物柴油噴油正時(shí),噴油壓力及噴油策略對(duì)燃燒及排放的影響規(guī)律,在兼顧燃燒做功及排放的條件下,確定了最優(yōu)噴油正時(shí)為20°CA BTDC,噴射壓力為100MPa。設(shè)計(jì)了8種噴油策略,結(jié)果表明主噴位置不變時(shí),預(yù)噴油量的增加,有利于主噴燃料的快速燃燒和Soot排放的下降,但會(huì)引起NO排放增加;擴(kuò)大預(yù)噴與主噴間隔角,將使缸內(nèi)形成兩階段放熱,并導(dǎo)致NO排放增加,Soot排放降低;固定預(yù)噴量與預(yù)噴角度,增大預(yù)噴與主噴間隔角度,則缸內(nèi)溫度、壓力出現(xiàn)下降,主噴油量燃燒速率逐漸降低,NO與Soot同樣存在此消彼長(zhǎng)的矛盾。對(duì)于生物柴油-天然氣雙燃料燃燒,研究了天然氣替代比例對(duì)燃燒及排放的影響。結(jié)果表明,中等轉(zhuǎn)速區(qū)選擇30%替代比例,可獲得適度的缸內(nèi)燃燒速度及放熱集中度,對(duì)提高燃燒效率及動(dòng)力輸出有利,同時(shí)NO及Soot排放較低;在高轉(zhuǎn)速區(qū)2000r/min時(shí),選擇50%替代比例,缸溫、缸壓以及放熱率明顯高于其他替代比例,Soot排放較低。綜合分析,中等轉(zhuǎn)速采用30%天然氣替代率,高轉(zhuǎn)速采用50%天然氣替代率,可以獲得較高的燃燒效率及較低的排放。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：U664.121;TQ517
【圖文】：

另一種極具潛力的可替代能源是生物柴油。目前大多都是利用大豆和菜籽提煉物柴油指以油料作物（大豆、油菜、棉、棕櫚等）、動(dòng)物油脂及餐飲垃圾油等為原過(guò)酯交換制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油的組分非常復(fù)雜，子質(zhì)量較大，一般碳鏈長(zhǎng)度為 17-19 的大型酯類，各脂肪酸甲醋的分子結(jié)構(gòu)如圖示［7］。由于其成分里不含芳香烴和硫，所以和石化柴油相比，其燃燒產(chǎn)物中多環(huán)

體力學(xué)基礎(chǔ)力學(xué)（Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱 CFD），主要解些實(shí)際換熱問(wèn)題。大體上來(lái)說(shuō)傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)計(jì)算，在工程和學(xué)術(shù)上被廣泛應(yīng)用。不僅可以用其研究流體力構(gòu)，還可以了解燃燒過(guò)程的化學(xué)反應(yīng)，該軟件應(yīng)用廣泛，適性，所以研究實(shí)際問(wèn)題時(shí)，要綜合數(shù)值模擬，實(shí)驗(yàn)測(cè)試和理離散思想，運(yùn)用不同的離散化方法將計(jì)算區(qū)域離散化，把空許許多多個(gè)子區(qū)域，將區(qū)域中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)，生成網(wǎng)格，然后不同的離散點(diǎn)上的場(chǎng)變量數(shù)學(xué)方程組，最后求解方程組得到 CFD 數(shù)值模擬過(guò)程，首先是要建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)

第三章 數(shù)學(xué)模型的建立及其驗(yàn)證第三章 數(shù)學(xué)模型的建立及其驗(yàn)證一燃料天然氣的反應(yīng)機(jī)理模型的簡(jiǎn)化與驗(yàn)證1 天然氣反應(yīng)機(jī)理模型的簡(jiǎn)化1、C2 和 N 化學(xué)反應(yīng)，是天然氣的主要鏈反應(yīng)，其示意圖如圖 3-1 所示。應(yīng)主要是 CH4 氧化成 CO2 和離解成 C1 物質(zhì)（甲基、甲酸、甲醛等）及一過(guò)程；C2 化學(xué)反應(yīng)主要是 C1 物質(zhì)聚合而成 C2 物質(zhì)（乙烷、乙烯、乙炔等 化學(xué)反應(yīng)主要是由 NO 形成的 Zeldovich 反應(yīng)機(jī)理、Prompt 反應(yīng)機(jī)理、燃及 N20 反應(yīng)組成。此外，天然氣中還含有少量的丙烷、丁烷等［53］。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2775293