二甲醚/乙烷混合气低温着火延迟特性

为了研究二甲醚/乙烷混合气在低温下的着火延迟特性,在快速压缩机实验台架上测量了二甲醚/乙烷混合气在上止点温度627～912 K,上止点压力16～30 bar,当量比0.5～1和乙烷掺混比0～70%条件下的着火延迟期.同时,基于CHEMKIN-PRO软件进行了同等工况条件下的模拟计算.实验与模拟结果表明:二甲醚/乙烷混合气总着火延迟期呈现明显的负温度系数(NTC)现象,且在较低的上止点压力下NTC现象更加明显.上止点压力和当量比的增加使得第一阶段和总着火延迟期均呈现缩短趋势,尤其在NTC区间.乙烷的添加显著抑制了着火,混合气的第一阶段和总着火延迟期显著延长.化学动力学分析表明,乙烷竞争主要由二甲醚低温着火过程主导产生的OH自由基进而抑制二甲醚的低温氧化,而自身的着火过程得到促进甚至呈现两阶段特性.但是随着乙烷掺混比的增加,整体混合气的低温着火过程仍受到抑制,放热率和活性自由基累积量降低,因此着火延迟期延长.     

用快速压缩机研究异辛烷燃料均质压燃的燃烧特性

利用快速压缩机研究了混合气浓度和进气温度对异辛烷均质压燃燃烧特性的影响。试验表明:随着进气温度的升高,燃烧始点提前,燃烧持续期缩短,最高燃烧温度升高,最大燃烧放热率增加,最大压力升高率增大,最大压力升高率出现时刻提前;随着可燃混合气过量空气系数的增加,燃烧始点延迟,着火温度升高,燃料的最高燃烧温度降低,最大放热率降低,最大压力升高率降低,最大压力升高率出现时刻延迟,燃烧持续期增加。     

O2/CO2气氛下污泥与烟煤混合燃烧特性

在热重分析仪上开展不同参数条件下污泥和烟煤混合燃烧实验,分析污泥掺混比、升温速率和O2/CO2体积比对燃烧特性的影响,进行燃烧动力学分析.结果表明:O2/CO2气氛下,烟煤掺烧污泥的混合燃烧特性表现为污泥与烟煤燃烧叠加的结果;随着升温速率由10℃/min增加至25℃/min,着火和燃尽温度均升高,着火时间延迟和燃尽时间延长,表观活化能升高;随着O2/CO2体积比的增大,着火温度和燃尽温度均降低,着火时间提前且燃尽时间缩短,表观活化能降低,当O2体积分数超过30%时,燃烧性能改善的幅度越来越小.     

温度及压力对CO2置换CH4的影响

利用潞安和寺河煤样进行了不同温度和压力条件下CO2/CH4混合气体的等温吸附/解吸实验,根据Langmuir等温吸附模型及其扩展形式,结合分离因子和单位压降解吸率两个参数,分别分析了温度和压力对CO2置换CH4影响的效果,提出了低温、低压条件下具有更好的置换效果,认为低温低压下置换反应主要向解吸需要能量低、吸附释放能量高的方向进行,即需要能量较小的CO2吸附—CH4解吸方向.研究结果表明:同等条件下CO2吸附能力比CH4吸附能力更强;在3MPa注入压力条件下,随着温度逐渐升高CO2对CH4的分离因子依次减小,显示出温度为20℃时置换效果更佳;在30℃温度条件下,随着压力的的升高,CH4单位压降解吸率依次降低,显示出压力为2MPa时置换效果更好;CO2的吸附能高于CH4的吸附能,在低温、低压的低能量条件下CO2具有相对更好的吸附能力.     

非烃气体置换CH4水合物的实验研究

在自行设计的反应装置中,以石英砂和质量分数3.5%的NaCl溶液模拟海底环境,选取南海北部高含N2和高含CO2天然气藏两组气样组成,分别在温度277.15K、初始压强6.37 MPa和温度275.15K、初始压强4.30MPa条件下进行了混合气置换CH4水合物实验,模拟高含非烃组成天然气渗漏对CH4水合物矿藏的影响。结果表明,CO2量变化最大,在置换CH4水合物过程中起主导作用,N2量变化较小。两种气样在不同实验条件下,反应时间140h时的置换效率分别达到8.64%和20.71%。基于实验结果,简单分析了多孔介质体系CO2置换甲烷水合物中CH4的机理。     

CO2溶胀和CH4协同作用下长庆原油流动性的改善

以CO₂、CH₄ 混合气为气源,在地层条件下利用自主研制的饱和溶气原油装置对长庆原油进行预处理,通过逐级降压得到地面集输工况(0~3.5MPa)下的饱和溶气原油。通过溶气原油物性测试装置与高压流变仪分析了气体组成、温度、压力等对饱和溶气原油溶解度Rs、体积系数Bo、凝点TZ、黏度μ 和屈服值τy 的影响规律, 并讨论混合气稀释效应与溶胀效应对长庆原油的影响。结果表明,随着压力升高,Rs、Bo 升高,随着温度降低,Rs 升高,Bo 降低;相同温度、压力下,Rs(CO₂)约为Rs(CH₄ )的2倍,但CH4 的溶解明显促进了CO₂对长庆原油的溶胀效果;n(CO₂)/n(CH₄ )=9∶1混合气对长庆原油的溶胀作用最佳,且对长庆原油凝点、黏度和屈服值的改善效果最优。     

正丁醇稀燃燃烧持续期的试验研究

针对过量空气系数1.6的稀混合气,本文以燃烧弹内填充压力和介质初始温度条件分别作为独立变量,对正丁醇的燃烧持续期进行试验研究。通过改变填充压力与介质温度边界条件,在定容燃烧弹上进行了燃烧试验,分析了燃烧压力、压力升高率、燃烧温度、放热量、放热率等燃烧特性参数,得出填充压力与介质温度条件对正丁醇稀燃燃烧持续期的影响规律。研究结果表明,随着填充压力的增大,正丁醇燃烧持续期明显缩短,混合气温度比初始填充压力对燃烧持续期的影响大。该研究为发动机燃用正丁醇的推广提供了理论依据。     

多元混合气体对CH4爆炸影响的反应动力学模拟

为深入研究多元混合气体对CH4爆炸的影响和作用机理,选取C2 H6,C2 H4,CO,H2典型可燃气体,采用CHEMKIN软件构建零维封闭均相反应器模型,研究其对CH4爆炸反应过程的影响,模拟分析以CO为主导的混合气体对CH4最大爆炸压力、最大爆炸温度和爆炸过程中关键自由基(H,O,OH)的影响,同时对H+OH自由基最大体积分数变化规律进行分析,并与理论当量状态下各单一气体对CH4爆炸过程的影响规律作对比.结果表明:混合气体的添加对CH4最大爆炸压力和最大爆炸温度有明显促进作用;爆炸过程中H自由基最大体积分数持续增加,O和OH自由基最大体积分数变化与CH4体积分数有关;多元混合气体对CH4的最大爆炸压力和最大爆炸温度影响与单一H2或CO对其影响规律相似,对关键自由基(H,O,OH)的影响规律与CO更为接近.通过敏感性分析获得了影响CH4爆炸过程的关键反应.     

封闭空间瓦斯爆炸过程的反应动力学分析

为了获取瓦斯爆炸过程中反应动力学参数,通过修改化学动力学计算软件CHEMKINIII中的SENKIN程序包,采用甲烷燃烧的化学动力学详细反应机理(包括16种组分、41个反应),建立了定容弹中瓦斯爆炸过程的计算模型.利用该模型对瓦斯爆炸过程中温度、压力及反应物浓度的变化趋势进行了模拟分析,同时通过对瓦斯爆炸详细反应机理的敏感性分析,找出了影响瓦斯爆炸以及爆炸后部分致灾性气体生成的关键反应步.结果表明:瓦斯爆炸后温度、压力将分别达到2800K,0.24MPa左右;促进瓦斯爆炸的关键反应步为CH3+O2=CH3O+O,CH4+HO2=CH3+H2O2;促进CO与CO2生成的关键反应步为CH3+O2=CH3O+O,CH4+O2=CH3+HO2,CH4+HO2=CH3+H2O2,CH3+HO2=CH3O+OH,H+O2=OH+O.     

气氛和压力对脱灰煤颗粒着火温度的影响

为实现高效低污染能源利用,提出煤基燃料氧水蒸气燃烧的近零排放发电技术.在一维沉降炉上研究伊敏脱灰煤、准东脱灰煤在不同氧浓度、水蒸气浓度下的着火温度,并利用快速升温水蒸气高压热重分析仪研究压力对着火温度的影响.结果表明:氧浓度对脱灰煤着火温度影响较大,随着氧体积浓度的增加,着火温度逐渐降低;随着水蒸气体积浓度的增加,脱灰煤着火温度逐渐升高,水蒸气体积分数从10%~50%每增加10%,着火温度升高约30℃.当压力小于1.0 MPa时,随着压力的增加,准东脱灰煤着火温度降低;当压力在1.0~2.0 MPa增大时,着火温度基本不变;在压力大于2.0 MPa时,着火温度逐渐升高.     

Autoignition of butanol isomers/n-heptane blend fuels on a rapid compression machine in N2/O2/Ar mixtures

Ignition delay times of butanol isomers/n-heptane mixture were measured using a rapid compression machine at compressed pressures of 15,20 and 30 bar,in the compressed temperature range of 650–830 K and equivalence ratio of 1.0.Sensitivity analysis and reaction fluxes analysis were performed using a detailed mechanism of blend fuels so as to evaluate the impact of n-heptane addition and temperature variation on the ignition and combustion process.Over the experimental conditions in this study,the blend fuels displays apparent low and high temperature reactions and a negative-temperature-coefficient(NTC)behavior.With increasing butanol isomers mole fraction in the mixtures,the ignition delay times increase.It is worth noting that the suppression to n-heptane ignition from tert-butanol is very limited.The ignition delay time of 40/60 tert-butanol/n-heptane mixture is smaller than other three kinds of blends.With the increasing of tert-butanol mole fraction,the increasing range of its ignition delay time is very large.Moreover,compressed pressure has a limited effect on the ignition of blend mixture at low temperature but certain influence at medium temperature arrange.Tert-butanol/n-heptane mixture is not sensitive to the pressure.The chemical analysis indicates that butanol isomers also present the NTC behavior because of the low temperature reactivity radicals pool produced by n-heptane.Reaction fluxes analysis shows that the n-heptane addition has little impact on the reaction path.Sensitivity analysis shows that for the pure n-butanol,2-butanol and iso-butanol fuel,H-abstraction from the?-carbon plays the dominant role in the reactions having the inhibiting effect on the low-temperature branching,while the H-abstraction from the?-carbon can promote the ignition;for tert-butanol/n-heptane mixtures,reaction R16.H2O2(+M)=OH+OH(+M)plays the leading role.For n-butanol/n-heptane,iso-butanol/n-heptane mixtures,the major promoting reactions include some H-abstraction from n-heptane and OH branching reactions,the influence of H-abstraction from?-carbon is weaken;For 2-butanol/n-heptane,tert-butanol/n-heptane mixtures,R16 plays an absolutely dominant role,while the major inhibiting reactions add some elementary reactions of small radicals.     

矿井乏风瓦斯点火延迟时间的数值模拟

运用Chemkin程序和GRI-Mech3．0机理,对入射激波诱导下矿井乏风瓦斯点火延迟时间进行数值模拟．首先,根据乏风瓦斯燃烧基元反应敏感性分析,定义CH,峰值出现的时刻为乏风瓦斯的点火延迟时间,然后分别研究瓦斯体积分数、入射激波速度、乏风瓦斯初始温度、初始压力对点火延迟时间的影响．研究结果表明,入射激波速度、乏风瓦斯初始温度、初始压力的增加均会使燃烧温度增加,CH3峰值增加,点火延迟时间缩短,其中入射激波速度的增加缩短点火延迟时间的效果最为显著,乏风瓦斯体积分数变化（0．1％-1．0％）对点火延迟时间的影响较小．     

甲烷空气混合气在定容燃烧弹内的射流引燃

提出一种适用于气体燃料燃烧的横隔板式定容燃烧弹系统,在此系统中进行了甲烷空气射流引燃的实验研究.通过对压力曲线及火焰传播纹影图片进行分析,探究孔径、初始压力和当量比等初始条件对射流引燃过程的影响.研究结果表明,一定范围内,增大孔径可以提高甲烷燃烧速率;随着当量比的增加,压力峰值升高并且对应出现时刻提前;在不同当量比和孔径下,初始压力增大,压力峰值随之增加.     

Three-Dimensional Models for Analyzing the Cyclic Variations in a Lean Burn CNG Engine

Three-dimensional models,consisting of the flame kernel formation model,flame kernel development model and natural gas single step reaction model,are used to analyze the contribution of cyclic equivalence ratio variations to cyclic variations in the compressed natural gas(CNG)lean burn spark ignition engine.Computational results including the contributions of equivalence ratio cyclic variations to each combustion stage and effects of engine speed to the extent of combustion variations are discussed.It is concluded that the equivalence ratio variations affect mostly the main stage of combustion and hardly influence initial kernel development stage.     

Three-Dimensional Models Variations in a Lean for Analyzing the Cyclic Burn CNG Engine

Three-dimensional models, consisting of the flame kernel formation model, flame kernel development model and natural gas single step reaction model, are used to analyze the contribution of cyclic equivalence ratio variations to cyclic variations in the compressed natural gas （CNG） lean burn spark ignition engine. Computational results including the contributions of equivalence ratio cyclic variations to each combustion stage and effects of engine speed to the extent of combustion variations are discussed. It is concluded that the equivalence ratio variations affect mostly the main stage of combustion and hardly influence initial kernel development stage.     

甲醇与CO2/CH4混合气开采天然气水合物研究

针对CO2置换法开采CH4水合物的过程中CO2水合物在井底过早生成、高压下CO2发生液化导致渗流过程驱替阻力过大等问题,同时为了获得高压且富含CH4的产物气,选择CO2/CH4混合物作注入气,在岩芯驱替装置上研究了“抑制剂⁃气体置换法”分解CH4水合物的过程。结果表明,当混合气中CH4体积分数为57.4%时,可在7.5 MPa下获得体积分数为72.9%的CH4产物气,并且获得的CH4产物气的量要显著大于所注入的CH4的量。另外,还评估了在地层深部低体积分数的甲醇溶液（20%）和高体积分数CH4混合气（77.9%）对天然气水合物的分解效果,结果显示,随着“抑制剂⁃气体置换法”分解天然气水合物过程的进行,地层深部的CH4水合物基本不发生分解,但CO2水合物生成过程依然十分显著。     

甲烷/空气预混合气在定容燃烧室内的燃烧试验

为研究进气温度、进气压力、当量燃烧比、射流引燃、压燃(自燃)等对甲烷燃烧的影响,以提高点燃式天然气发动机的性能,在定容燃烧室(CVCC)内进行甲烷/空气预混合气的燃烧试验,通过火焰高速摄影和气体压力测量等手段,获取试验结果并进行分析.试验发现,在燃烧室内安装带通孔的横隔板后,有利于加快火焰传播速度、提高燃烧峰值压力和燃烧的稳定性,在某些试验条件下,下燃烧室会出现混合气压燃(自燃)现象.     

H2S对CH4着火延迟及还原NO影响的数值模拟

为探究硫化氢(H_2S)在常压范围内对甲烷(CH_4)燃烧特性的影响,采用化学动力学软件CHEMKIN-PRO中的0-D和PFR反应器研究H_2S浓度、过量空气系数、压力和温度对CH_4点火延迟及还原NO的影响,并通过敏感性和生成率分析揭示其化学动力学机理.模拟结果表明:H_2S的存在促进活性基团(H,O,OH,HO_2,HO_2和H_2O_2)的生成速率,从而缩短预混气点火延迟时间,且在低温下的影响作用更加明显;预混气点火延迟时间随着过量空气系数的增大而减小;压力增加亦有利于缩短点火延迟时间. H_2S可降低CH_4/H_2S还原NO的温度,主要由于H_2S降低CH_4的反应温度,使还原性基团CH_i在较低温度下产生;但同时H_2S的存在,在一定程度上降低NO的还原效率,且在贫氧气氛中的影响更为显著.     

用Sm2Fe17制备纳米粒子及磁性研究

采用直流电弧等离子体法在甲烷（CH4）、氢氩、氨气、氨氮气氛下制备了钐铁合金的多种纳米粉，在甲烷气氛下没有杉或铁的氧化物生成，但生成Fe3C；在氢氩和氨氮气氛下，有钐的氧化物，在纯甲烷气氛下的制备的样品矫顽力最大，在氨氮气氛下样品的饱和磁化程度和剩余磁化强度最高，而且矫顽力中等。分析了氨氮与氛下样品高温结晶前后结构和磁学性质的异同，发现再结晶过程中样品被氧化了，磁学性能急剧下降。