正庚烷/甲醇二元燃料层流火焰特性的数值模拟

利用PREMIX程序对预混层流正庚烷/甲醇一维自由传播火焰进行了数值模拟。计算了不同初始压力、初始温度以及不同甲醇掺混比例下正庚烷/甲醇二元燃料的层流火焰速率。研究表明:正庚烷/甲醇二元燃料的层流火焰速率随初始压力的升高而减小,随初始温度的升高而增大,随甲醇掺混比例的升高而增大,但增幅较小。研究对关键组分进行进一步分析,从化学反应动力学角度揭示了层流火焰速率变化的原因。     

正十二烷的临氢异构化反应研究

实验室成功合成了ZSM-22，SAPO-11和β3种分子筛，采用NH3-TPD对其酸性进行了表征，并对三种分子筛催化剂上正十二烷的临氢异构化反应进行了研究，考查了不同分子筛催化剂的活性和选择性。结果表明，正十二烷临氢异构化反应的活性主要由其酸性决定，而选择性则与其酸性和孔结构密切相关，弱酸和中等强度的酸对异构化反应有利。     

低浓度正十二烷废气的净化回收效果分析

以某药厂含有低浓度正十二烷的有机废气净化回收工艺为研究对象,采用控制变量法,分别对洗涤塔系统的冷媒温度、洗涤液流量,分子筛转轮系统的进气温度、脱附温度、转速,以及冷凝回收系统的冷媒温度对正十二烷净化回收效率的影响进行研究分析。结果表明:洗涤塔系统中板式换热器冷媒温度为10℃、塔器液气比为2:1,分子筛转轮系统中进气温度为15℃、脱附温度为220℃、转速为3 r/h,冷凝器系统中冷媒温度为10℃是最佳运行参数,不仅达到较高的净化回收效率,也能大幅度降低能耗。整个系统在实际运行中体现出了高效性、稳定性与可靠性,解决了车间排气问题的同时,也给药厂带来较大的经济收益。     

电磁场强度对层流火焰和NO生成特性的影响

在液化气与空气燃烧的层流火焰两侧施加放电磁场,测定磁场强度,采用双铂铑热电偶和综合烟气分析仪检测层流自由射流火焰温度和NO浓度,分析了不同磁场强度下层流自由射流火焰特性和NO生成特性. 结果表明,在电磁场作用下火焰长度变短,火焰下部直径增大;随磁场强度增大,火焰面下部温度提高. 电磁场可减少火焰中N, HCN, CN等离子和离子团与氧的碰撞几率,导致NO浓度降低,最大下降值为4.26 mg/m3,最大降幅为78.60%.     

甲烷/乙烷/空气预混火焰层流燃烧速度与火焰稳定性的数值研究(英文)

A numerical study on premixed methane/ethylene/air flames with various ethylene fractions and equivalence ratios was conducted at room temperature and atmospheric pressure. The effects of ethylene addition on laminar burning velocity, flame structure and flame stability under the condition of lean burning were investigated. The results show that the laminar burning velocity increases with ethylene fraction, especially at a large equivalence ratio. More ethylene addition gives rise to higher concentrations of H, O and OH radicals in the flame, which significantly promotes chemical reactions, and a linear correlation exists between the laminar burning velocity and the maximum H + OH concentration in the reaction zone. With the increase of ethylene fraction, the adiabatic flame temperature is raised, while the inner layer temperature becomes lower, contributing to the enhancement of combustion. Markstein length and Markstein number, representative of the flame stability, increase as more ethylene is added, indicating the tendency of flame stability to improve with ethylene addition.     

含颗粒甲烷/空气预混燃烧的51步简化机理

基于含颗粒甲烷燃烧详细化学动力学机理Gri-Mech3.0,采用层流预混火焰模型计算含颗粒甲烷/空气预混燃烧过程。通过对详细机理的计算结果进行敏感性分析以及产物速度分析提取骨干机理,再根据准稳态假设进一步简化,最终得到一套包含27种组分和51个基元反应的简化机理。将该51步简化机理与详细机理进行对比,结果表明:该简化机理在预测燃烧速度方面具有较高精度,能够在较大热力学参数变化范围内较好地预测含颗粒和不含颗粒2种情况的甲烷/空气预混燃烧现象。     

甲烷催化燃烧与十二烷脱氢反应的间接热耦合

将甲烷催化燃烧的Pd-Zr/SBA-15/Al2 O3/FeCrA1金属整体式催化剂和十二烷催化脱氢的Pt-Sn-Li/Al2 O3/FeCrA1金属整体式催化剂分别填充在套管式反应器的内管和环隙中,在电炉伴温条件下研究了这两个反应的热耦合.实验结果表明,炉温略低于催化剂床层温度,说明吸热反应所需的热量来源于放热反应,...     

Pt和CeO2助剂协同改性Ni/SBA-15催化剂用于正十二烷水蒸气重整制氢研究

采用乙二醇辅助浸渍法制备了负载型Ni/SBA-15催化剂,并通过正十二烷水蒸气重整反应考察了催化剂的制氢活性及稳定性。探究了助催化剂Pt和CeO_2及反应条件对Ni/SBA-15催化剂催化正十二烷水蒸气重整制氢的活性及稳定性的影响。通过氮气吸附脱附等温测试、H_2-程序升温还原、透射电子显微镜、扫描电子显微镜等手段对催化剂的结构及性质进行了表征。结果表明:助催化剂CeO_2和Pt具有分散活性组分Ni的作用,Pt使催化剂的还原温度向低温区移动,因而CeO_2和Pt均具有提高催化剂活性及稳定性的作用。当两者同时进行改性时,正十二烷的转化率可达到100%,产氢速率达到5 200μmol/min,且120 min内不失活。     

高压下H2/CO稀释剂对乙烷/空气层流扩散火焰中碳烟形成的影响

采用CoFlame程序模拟研究了高压下H₂/CO稀释剂对乙烷/空气层流扩散火焰中碳烟形成的影响。结果表明:H₂和CO添加之后,火焰温度均略有增加,且碳烟体积分数随着H₂/CO稀释比的增加而降低。H₂的添加使得碳烟表面生长区域的H自由基浓度增加,减少了初始碳烟颗粒成核及表面生长的活性位点数,导致脱氢加乙炔(HACA)反应中氢提取速率减缓以及碳烟颗粒表面生长速率减缓。CO的添加使得苯(A1)和芘(A4)摩尔分数减少,减缓了碳烟成核速率,导致碳烟的生成受到抑制。     

HZSM-22的粒径调控及Pt/HZSM-22的正十二烷加氢异构催化性能

通过调控合成液中的水含量,采用过饱和溶液法,在静态水热条件下合成了三种不同c轴长度的ZSM-22分子筛,对其进行了X射线衍射、扫描电子显微镜、N₂物理吸附、NH₃-程序升温脱附和吡啶吸附傅里叶变换红外光谱(Py-FTIR)表征。并以所制备的ZSM-22分子筛为酸性载体,在其上负载0.5%(质量分数)的金属Pt作为加(脱)氢活性位点,制备成Pt/ZSM-22双功能催化剂。以正十二烷为探针分子,进行正构烷烃加氢异构化反应,考察了分子筛合成液中水含量对Pt/ZSM-22催化剂加氢异构化性能的影响。结果表明,随着合成液中水含量减少,ZSM-22分子筛粒径减小。但是当水含量低到一定值时,会有方英石和ZSM-5杂晶生成。当分子筛合成液摩尔组成为SiO₂∶Al₂O₃∶K₂O∶DEA∶H₂O=1∶0.01∶0.08∶0.29∶28时,获得的HZSM-22在所合成的三种分子筛中拥有最多的中、强Br?nsted酸量以及较短的c轴长度,对应的双功能催化剂P...     

正十二烷在Pt/ZSM-22和Pt/ZSM-23上的加氢异构反应性能

采用常规水热合成法合成了ZSM-22和ZSM-23分子筛,进而制备了分别含有上述分子筛的催化剂,并借助XRD、SEM、NH3-TPD和Py-IR表征了这两种分子筛和催化剂的结构和酸性,同时以正十二烷为模型化合物,采用固定床反应器研究了Pt/ZSM-22和Pt/ZSM-23催化剂上正十二烷加氢异构反应性能。结果表明,在这种模型反应基础上,催化剂的反应活性和选择性主要取决于催化剂的酸量和酸强度以及酸分布,相对而言,ZSM-22分子筛催化剂由于其弱酸和中等强度酸的含量较高,具有更佳的异构化选择性。     

正十二烷和加裂尾油在Pt/SAPO-11和Pt/ZSM-22上加氢异构化反应性能

分别以SAPO-11和ZSM-22为酸性载体制备加氢异构降凝催化剂,并借助物理吸附,NH3-TPD表征催化剂的结构及酸性;分别以正十二烷和加氢裂化尾油为原料,对Pt/SAPO-11和Pt/ZSM-22催化剂异构化性能及脱蜡降凝效果进行考察。结果表明,以正十二烷为模型分子时,Pt/SAPO-11上异构烷烃选择性更高,而以加氢裂化尾油为原料时,Pt/ZSM-22因存在的少量强酸,会发生部分非对称裂解,使得尾油脱蜡降凝效果更好。     

氧化石墨烯改性的正十二烷醇相变微胶囊的制备及性能测试

微胶囊化相变材料具有储能密度高、相变恒温、便于储存或运输等特点,在热能储存、输运和利用等领域具有广阔的应用前景.针对传统相变微胶囊含有甲醛及低导热率等问题,以正十二烷醇为芯材、以丙烯酸树脂为壳材,在超声辐照条件下采用悬浮聚合的方法制备了相变微胶囊颗粒,并通过添加氧化石墨烯进行改性.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变...     

电场对甲烷-空气混合气燃烧特性的影响

利用定容燃烧弹研究了外加电场对甲烷-空气混合气燃烧特性的作用。加载电压为0、-5、-10和-12 kV,混合气的过量空气系数λ分别为0.8、1.0和1.6,代表浓燃、当量比和稀燃三种混合气状态。结果表明,电场方向上的火焰发展半径和火焰传播速度明显增加,原先近似圆球形的火焰形状发生变化。特别是稀燃混合气,电场作用下火焰的传播状况增加最为显著,火焰近似呈圆柱形。在加载电压为-12 kV时,对于λ=0.8、1.0和1.6的混合气,火焰拉伸速度最大值分别增加了42.3%、29.7%和111.7%。同时,混合气燃烧压力的发展明显加快,压力峰值出现的时间明显提前。对于浓燃和当量比浓度的混合气,压力峰值变化不大,而稀燃混合气的压力峰值增加较为明显。在-12 kV电压作用下,浓燃、当量比和稀燃三种状态下混合气的压力峰值时间提前了13.4%、7.5%和24.6%,相应的燃烧压力峰值增大了2.2%、1.0%和8.1%。本文应用外加电场对燃烧火焰产生的离子风效应及其对传播火焰形成的拉伸作用对试验结果进行了说明。     

正十六烷降解菌的分离、鉴定及降解特性

以正十六烷为唯一碳源进行选择性富集培养,从石油污染土壤中筛选出1株正十六烷降解菌;根据形态观察和自动化鉴定分析,初步确定其为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa);采用气相色谱法测定了其对正十六烷的降解作用。结果表明,该菌株降解正十六烷的作用明显,在pH值为7.0时降解效果最好。     

正丁烷/氢气/空气混合物催化着火的实验研究

通过实验研究了正丁烷/氢气/空气混合物在Pt催化剂表面上的催化着火特性.实验发现,氢气在正丁烷/空气混合物的催化着火过程中既存在热作用,也存在化学作用.当化学作用为主导时,可燃混合物的化学催化着火温度明显低于热着火温度.实验结果表明,只有当氢气在可燃混合物的含量大于某个临界值时,化学催化着火才能发生,而且该临界值的大小以及催化着火温度均与可燃混合物的当量比有关.     

泄爆条件对预混H2/空气燃爆特性影响的数值模拟

为研究泄爆口处破膜压力对管道内可燃气体燃爆特性的影响,基于大涡模拟（LES）和Zimont燃烧模型,在泄爆口不同破膜压力条件下（0.1MPa、0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa）,对预混H₂/空气燃爆过程开展三维数值模拟。结果表明：在大长径比管道内,由于管壁作用、声波震荡作用及火焰的不稳定性,各工况条件下火焰传播速度曲线存在3个波峰、2个波谷;除破膜压力为0.1MPa工况外,泄爆口开启产生减速效应,使各工况条件下的火焰传播速度相比于密闭管道均下降;各工况的管内压力在泄爆口开启后整体呈下降趋势,且泄爆口的破膜压力越小,管内压力峰值越小;对比密闭管道,各工况的压力上升速率均有不同程度的降低,爆炸强度减弱,破膜压力为0.3MPa时,压力上升速率的下降幅度最大,泄爆效果最好。     

平板狭缝间C1~C4烷烃/空气预混射流火焰的燃烧特性

对平行平板狭缝间C₁~C₄烷烃预混射流火焰进行了实验研究,考察了壁面温度、狭缝间距、当量比、燃料种类等对火焰形态和稳定性的影响,并利用高速相机获得了狭缝间的火焰图像。结果表明,随着狭缝间距的减小,火焰经历了稳定、脉动和熄火3个阶段。其中,火焰脉动发生在大于熄火间距的狭小范围内,其脉动频率随着壁面温度的升高而增加。对同一种燃料,当预混气当量比和壁面温度保持恒定时,火焰的脉动频率在脉动发生的区域内保持不变。对比C₁~C₄烷烃预混火焰的脉动频率及脉动火焰持续距离范围,发现甲烷预混火焰的均最小,而其他3种燃料则比较接近。     

带压环境中CO2/H2O/N2气体稀释对合成气层流火焰速度的影响

合成气稀释燃烧是燃气轮机高效低污染燃烧的重要运行方式。本文以CO₂、H₂O和N₂为稀释气体,利用数值模拟方法研究稀释比对不同压力下合成气（CO/H₂/CH₄）层流火焰速度（S_L）的影响规律,并从自由基浓度变化、敏感性数值和生成速率（rate of production,ROP）三个方面解析三种气体的物理和化学作用机理。结果表明,S_L随燃烧压力和稀释比的增大而不断减小,其中CO₂对层流火焰速度的抑制最为显著。稀释气体的物理效应对层流火焰速度的影响远大于化学效应,但CO₂和H₂O的化学效应不能忽略。化学效应则是通过改变H和OH自由基浓度影响S_L,其中CO₂稀释降低H和OH自由基浓度,H₂O稀释则是降低H自由基浓度,从而降低合成气的层流火焰速度。进一步反应动力学分析发现了H/OH浓度变化在低压、加压下的主要化学反应路径,且受H₂O稀释的化学反应速率对压力较CO₂更为敏感。