甲烷-正庚烷双燃料二阶段着火的动力学特性

基于CHEMKIN PRO软件,选取NUI 2016机理对甲烷-正庚烷双燃料进行研究. 探究了甲烷-正庚烷双燃料在中低温条件下的二阶段着火特性,开展了相应的化学动力学分析. 结果表明:二阶段着火现象在初始温度低于750 K时出现,二阶段着火过程均表现出一定的NTC（负温度系数）现象;随着正庚烷掺混比例的增加,双燃料的二阶段着火延迟时间均减小,在正庚烷掺混比例小于75%时影响最为显著;通过相关化学动力学分析发现,甲烷主要在第二阶段被消耗,正庚烷在第一阶段进行氧化分解,在第二阶段着火过程中被完全氧化;通过反应路径分析发现,第一阶段反应产生的自由基和中间产物提高了系统活性,促进了双燃料的着火过程.     

基于快速压缩机的甲烷着火延迟期的研究

为了研究甲烷( CH4)的燃烧特性,在初始温度288 K、驱动压力0.25~0.65 MPa、初始压力0.06~0.10 MPa、当量比0.57~1.33的实验条件下,利用快速压缩机( RCM)研究了驱动压力、初始压力和当量比对CH4/O2/Ar混合气着火延迟期的影响.利用CHMKIN软件进行了上止点温度对CH4/O2/Ar混合气着火延迟期影响及与实验相同初始压力、当量比条件下的模拟计算及敏感性分析.结果表明：一定驱动压力范围内,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期在较小范围内波动,驱动压力过高时,混合气着火延迟期略有延长,而驱动压力过低时,混合气着火延迟期明显延长;随上止点温度升高,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期呈缩短趋势;不同当量比下,随初始压力的增加, CH4/O2/Ar混合气着火延迟期均呈缩短趋势;不同初始压力下,随当量比的增加,CH4/O2/Ar混合气着火延迟期均呈延长趋势.     

Analysis on ignition and extinction of n-heptane in homogeneous systems

Due to an increased awareness of the ecological impact of emissions of internal en-gines, ever more restrictive emission regulations have been established by the govern-ment, forcing the industry to acquire detailed, fundamental knowledge of the combustion process[1]. Ignition, which is one of the most important parts of combustion and directly affects combustion efficiency and emission, has been the subject of many studies that try to elucidate the ignition characteristics of high molecular we…     

利用n-heptane详细模型对水乳化柴油燃烧的化学动力学研究

以4100QBZL-2型直喷柴油机为模拟对象,采用化学动力学计算软件CHEMKIN与LLNL的n-heptane详细氧化模型为基础,对柴油机燃用纯柴油,10%、20%、30%的水乳化柴油进行化学动力学模拟。数值模拟结果表明：水乳化柴油带来的滞燃期延长、着火滞后等现象,是乳化燃料中的水分在缸内的物理现象引起的。从纯化学动力学方面来看,掺入一定的水分可以促进H、O、OH、HO2等自由基在低温燃烧（LTC）阶段的生成,使得着火提前。通过敏感性分析可知,掺入的水分会对n-heptane氧LTC时期过氧烷基的异构化过程及过氧化氢酮的分解都会产生促进作用,从而导致n-heptane的快速分解及氧化。     

二甲醚均质充量压燃简化机理研究

通过对二甲醚燃烧的详细化学动力学的研究以及温度敏感性分析,构建了一个涉及31种组分、49个基元反应的简化机理。该简化机理包括低温阶段、NTC区子机理、甲酸生成与消耗子机理和高温阶段子机理。通过分析过量空气系数、进气温度、压缩比对二甲醚均质压燃的影响以及重要组分的变化过程,验证了简化机理在缸内压力、温度、燃烧始点和NTC区等与详细机理的一致性。     

辐射交联对LDPE/PAS复合物PTC/NTC效应的影响

制备出了聚并苯(PAS)和低密度聚乙烯／聚并苯复合物，探讨了辐射交联对低密度聚乙烯／聚并苯复合物室温电阻率和PTC／NTC效应的影响。低密度聚乙烯／聚并苯复合物经不同剂量辐照后，室温电阻率下降；PTC强度随辐照剂量的增加而增大，NTC强度随辐照剂量的增加而减小。     

微小圆管内正丁醇催化燃烧及动力学特性

通过实验研究在4 mm的石英管中以Pt/ZSM-5为催化剂的正丁醇催化燃烧反应,对比讨论当量比、流量对正丁醇催化效应的影响,分析转化率、产物浓度、燃烧效率等催化燃烧特性,拟合计算表观活化能.研究结果显示,保持体积空速小于19 080 h^-1,流量对丁醇在该微小圆管内的催化燃烧影响较小;气体总流量不变,减小混合气体的当量比,正丁醇的转化率大幅提高,表明氧在催化剂表面的吸附是正丁醇在Pt/ZSM-5表面反应的主导因素.当量比=1时,乙醛、二甲醚、一氧化碳等中间产物较多;当量比=0.3时,一氧化碳几乎没有被检测到.减少混合气体的流量和减小混合气体的当量比,正丁醇的燃烧效率都会提高.正丁醇在Pt/ZSM-5上反应的表观活化能为（110±20） kJ/mol,在低当量比、低流量下,正丁醇在催化剂下反应的表观活化能更小.     

气口喷射DMM/柴油混合燃料实现HCCI燃烧

为了促进缸内均匀混合气的形成,将不同比例的DMM/柴油混合燃料通过气口喷射,在单缸发动机上实现了具有超低排放特征的HCCI燃烧方式,考察了混合燃料中DMM的比例、冷却EGR率对HCCI燃烧的转速和负荷范围的影响,以及负荷、冷却EGR率和进气温度对HCCI燃烧的影响.研究表明,由于DMM/柴油混合燃料显著改善了燃料的雾化特性,因此混合燃料能够在较宽的转速和负荷范围内实现HCCI燃烧.此外,由于混合燃料含有很高比例的氧份,因此容许采用较大比例的废气再循环,并且因为冷却的废气再循环推迟了HCCI的着火时刻.通过燃料改性结合外部废气再循环在较大范围内实现了HCCI燃烧.     

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．     

固载化杂多酸催化合成乙基叔丁基醚

采用溶胶-凝胶法制备出含杂多酸(HPA)的硅基催化剂,在气相反应条件下,将该催化剂用于叔丁醇和乙醇合成ETBE的醚化反应。重点考察了催化剂的组成、催化剂预处理温度、反应温度、原料摩尔比、空速等因素对醚化反应性能的影响,得到杂多酸质量分数为30%,在450℃下处理后的催化剂为最佳,最佳反应条件:温度为110℃,WHSV为2h-1,n(乙醇)/n(叔丁醇)为1.5∶1。在该条件下考察催化剂的稳定性,结果表明,在72h内活性未发生明显变化,采用烧焦法对催化剂进行再生,重复实验结果说明,采用简单的烧焦再生法,催化剂的活性得到很好的恢复。     

甲烷HCCI燃烧反应机理简化与分析

通过分析系统温度变化与主要中间产物生成率,以敏感度分析为基础对GRI-MECH3.0机理进行简化,最后得出一个包含25种组分、36个反应的简化机理。此简化机理适用于天然气HCCI模式燃烧着火相位研究,与详细机理在着火点预测上吻合良好。经验证,在较广的初始压力、温度、转速、压缩比、空燃比变动范围内可以保证与详细机理相近的精度。同时在简化过程中梳理出着火延迟期的关键反应。     

乙醇均质压燃燃烧的化学反应动力学模拟

应用0-D单区模型耦合乙醇氧化反应详细化学动力学机理,对乙醇均质压燃燃烧反应化学动力学进行了数值模拟研究。分析了乙醇氧化消耗的主要途径及乙醇的燃烧反应机理中的关键中间产物和重要的基元反应,并总结出了乙醇总体氧化流程。研究结果表明:在乙醇氧化消耗的主要途径中,C2H5OH+OH→产物占主导,单个基元反应中以R145 C2H5OH+OH=CH3CH2O+H2O为主,其次为R144 C2H5OH+OH=CH3CHOH+H2O。乙醇氧化经裂解反应、脱氢反应最终形成支链反应,乙氧基C2H5O的三种同分异构体在链分支中决定了链分支的进行方向。     

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.     

固体酸SO42-／TiO2-La2O3催化合成乙酸正丁酯

采用低温（-15℃）陈化法制备SO42-/TiO2-La2O3稀土掺杂固体酸（STL）,用于催化合成乙酸正丁酯,研究醇酸摩尔比、反应时间、催化剂用量等因素对酯化率的影响。结果表明：当n（正丁醇）：n（乙酸）=1．5：L,反应时间为2h,催化剂用量占反应物总质量的1．4％时,乙酸正丁酯的酯化率可达99．5％。     

掺氢对高辛烷值燃料燃烧过程的影响

通过耦合纯H2和高辛烷值标准基础燃料(primary reference fuel,PRF)燃烧机理,在CHEMKIN的Premix子程序上建立并验证了PRF-H2混合燃料预混层流火焰燃烧模型,并在该模型上就理论当量比条件下,掺氢对高辛烷值燃烧过程的影响进行了计算研究.试验结果表明:H2能加快PRF-H2混合燃料火焰的传播,促进PRF-H2混合燃料中正庚烷和异辛烷的分解;此外,掺入H2还能增大火焰中H、O和OH自由基的摩尔分数,H自由基摩尔分数的最大值由纯PRF混合燃料火焰时的4×10-3增大到了掺氢能量分数为60%时的13×10-3.     

煤粉掺烧污泥的热重及动力学研究

通过热重实验仪,研究了煤粉、污泥及其混合物在不同比例下的燃烧特性。结果表明:单独燃烧时,煤的失重主要受固定碳燃烧的影响,污泥的失重主要受水分析出、挥发性物质析出和燃烧的影响;添加污泥有利于混合物着火,但不利于稳定燃烧,污泥的添加量以不超过30%为宜;随着污泥掺混比的增加,混合物开始失重的温度左移,失重峰的峰值温度与单煤燃烧的接近。燃烧动力学研究表明,煤的活化能为86.79 kJ/mol,高于混合物的任意一个阶段的活化能。混合物燃烧前期(低温段)的活化能小于燃烧后期(高温段)的活化能。     

Effects of H_2/CO/CH_4 syngas composition variation on the NO_x and CO emission characteristics in a partially-premixed gas turbine combustor

This paper reports the effects of variations in the fuel composition of H_2/CO/CH_4 syngas on the characteristics of NO_x and CO emissions in a partially-premixed gas turbine combustor. Combustion tests were conducted on a full range of fuel compositions by varying each component gas from 0% to 100% at heat inputs of 40 and 50 k Wth. Flame temperature, combustor liner temperature, ignition delay time, and flame structure were investigated computationally and experimentally to judge whether they are significant indicators of NO_x and CO formation. The characteristics of and reasons for NO_x and CO emissions were investigated by analyzing the emission mechanisms and relationships among fuel property, equivalence ratio, flame temperature, liner temperature, flame shape. The flame structures were investigated using the following flame visualization methods:(1) time-averaged OH* chemiluminescence and its Abel-deconvolution;(2) direct photography; and(3) instantaneous OH-PLIF. The flame structures were greatly changed by the fuel composition and heat input, and they were subjected to key affecting parameters of the temperatures of the flames and the liners. NO_x and CO emissions also largely varied according to fuel composition and heat input, showing neither linearly nor exponentially clear proportional trends toward the syngas compositions because of the singular conditions. For example, only the 100% CO flame at low load emitted lots of CO, whereas complete combustion was observed in other cases. However, the qualitative observations showed that the root causes of NO_x emission behaviors were flame temperature and flame structure, which were directly related to the residence time in the flame. Various sets of practical test results were obtained, and these results could contribute to the optimal selection of the fuel-feeding condition when fuel is changed from natural gas to syngas in order to minimize NO_x and CO emissions with stable combustion.     

PAN／PEI／PAA复合膜组装及其渗透汽化性能

为了制备高性能的渗透汽化复合膜,采用水解处理后的PAN超滤膜作为基膜,通过静电层层吸附聚电解质PEI/PAA组装渗透汽化复合膜,研究了基膜水解条件对复合膜渗透汽化性能的影响,确定适宜的水解条件为温度65℃,碱液浓度为2mol/L,时间为60min;并且对制膜过程进行优化,采用未质子化的水解后基膜,选用乙醇作为PEI溶剂;同时,考察了渗透汽化过程中,操作条件以及不同醇/水分离体系对复合膜分离性能的影响.结果表明,醇类物质分子量越高,复合膜渗透汽化性能越好.当进料液为70℃的质量分数为95%的异丁醇/水溶液时,透过液中水的质量分数可达98.26%,渗透通量为346g/(m~2·h).     

丙酮／丁醇间歇萃取发酵

为了防止丙酮/丁醇发酵过程中代谢产物丁醇对丙酮/丁醇梭状芽孢杆菌(Closlridium acetobutylicum)的抑制作用,进行了萃取和发酵相结合过程的研究。从十三种有机化合物对丙酮/丁醇梭状芽孢杆菌的毒性以及它们的物理性能出发,选出了油醇和混合醇(油醇和硬脂醇的混合物)作为丙酮/丁醇萃取发酵的萃取剂。和用正交试验考察了以油醇作萃取剂时,发酵温度、初始葡萄糖浓度和油水比等三因素对游离细胞、固定化细胞的无搅拌间歇萃取发酵的影响。根据正交试验结果,研究了发酵温度41/35℃、油水比1∶2和不同初始葡萄糖浓度时的间歇搅拌萃取发酵。当初始葡萄糖浓度为110(g/1)时,发酵结束水相丁醇浓度5.12(g/1)、折合水相丁醇浓度16.27(g/1)、折合水相总溶剂浓度33.63(g/1),发酵过程的葡萄糖利用率98.0％。总浓剂产率0.312。研究结果表明:萃取发酵可以减轻产物丁醇对丙酮/丁醇梭状芽孢杆菌的抑制、提高初始葡萄糖浓度、减少生产过程的废水量,为降低产物分离的能耗和总溶剂的生产成本打下了基础。     

Effect of butanol on flotation separation of quartz from hematite with N-dodecyl ethylenediamine

In order to investigate the effect of butanol on quartz flotation when N-dodecyl ethylenediamine(ND)was used as collector, single mineral flotation and artificial mixed mineral(hematite and quartz were mixed at a mass ratio of 3:2) separation were conducted in the laboratory. Experimental results indicated that addition of butanol could improve the collecting performance of ND on quartz and enhance the floatability of quartz. Best flotation recovery of quartz was obtained when butanol was mixed with ND at a mass ratio of 1:1. Moreover, the molecular structure of alcohols had a significant effect on mineral recovery. Best separation efficiency could be obtained when tert-butanol was added as it had the largest cross-sectional area. Zeta potential measurements indicated that alcohols could strengthen electrostatic adsorption between quartz and collector. Molecular dynamic simulations revealed that co-adsorption of alcohols along with ND had taken place on the quartz surface, and ND/tert-butyl combinations were more easily absorbed on the quartz surface.