生物柴油热重分析及柴油机试验研究

利用热重分析仪在氮气及氧气气氛下,对生物柴油和0#柴油进行热分析,考查了样品的挥发热解及氧化特性,并计算热分析特性参数.对两种燃料进行了柴油机台架对比试验,并对燃烧特性数据进行分析.结果表明:生物柴油有良好的替代性;生物柴油的燃烧性能更加优越,使用在柴油机上时,较为提前的着火延迟期可以使柴油机工作柔和,不粗暴.热重法对燃料蒸发性能的研究对发动机缸内雾化蒸发和燃烧过程有着指导意义.     

锡林浩特褐煤燃烧特性热重分析

利用热重分析仪获得了升温速率分别为10 K/min、30 K/min、50 K/min和70 K/min下锡林浩特褐煤的燃烧失重特性曲线,计算了着火温度、燃尽温度、最大失重速度等燃烧特性参数。采用Coats-Redfern法计算出反应动力学参数:活化能E和频率因子A。结果表明,随着升温速率升高,其着火温度降低,燃尽时间增加。     

直喷式二冲程柴油机超细颗粒物排放特性的试验研究

研究了直喷式二冲程柴油机的超细颗粒物排放特性,考察了负荷、转速、喷油嘴孔径以及燃料对排气中超细颗粒物数量浓度以及质量浓度的影响。研究结果表明:在不同的工况下,超细颗粒物的数量浓度和质量浓度没有明显的相关性;随着负荷的增大,排气中超细颗粒物的质量浓度增大,而数量浓度不一定增大;在低负荷时,排气中颗粒物数量浓度在450r/min时明显高于750 r/min,高负荷时则相反;在选择喷油嘴时,喷孔小的超细颗粒物排放水平不一定好;柴油中加入一定量的DMC,则排气中颗粒物数量浓度在低负荷时明显高于柴油,高负荷时低于柴油;而质量浓度明显低于柴油。     

典型干杂类可燃物的热重分析

针对衡阳"11.3"特大火灾事故中典型干杂食品类可燃物进行了不同气氛下热重分析.研究了含水率对热解的影响,分析了空气和氮气气氛下不同的热解过程,并计算了主要步骤的动力学参数.结果表明,干杂食品类可燃物的含水率是分析其热解失重特性的重要因素.木耳在空气条件下的热解特性跟其他典型火灾可燃物生物质热失重特性类似,表现为两步反应机理;/k角的热解失重特性则相对复杂,表现出三步热解过程.活化能的计算结果显示木耳、八角与常见生物质可燃物一样,具有类似的热解燃烧性能.这些干杂类可燃物的潜在火灾危险性值得人们关注.     

不同气氛下柴油热解及热动力学特性分析

利用热重分析技术研究了不同载气流量、载气气氛和升温速率下柴油的热解过程.比较分析了单一反应模型和DAEM模型对柴油热解动力学分析的适应性.结果表明,单一反应模型不能在整个温度区间内对柴油热解特性进行预测;而DAEM模型可以由3条不同升温速率下的失重曲线直接得到不同失重率下柴油热解的活化能分布和频率因子的值,较为准确地求解动力学参数.由DAEM模型所得的不同气氛下活化能分布曲线表明,CO2气氛中柴油稳定性更好;柴油在CO2气氛中比N2气氛中热解速度大.     

杏壳热解特性及其动力学分析

文章采用热失重分析法考察了杏壳在氮气气氛和不同升温速率(10,20,30,50℃/min)下的热解特性,并利用Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger法计算杏壳热解过程的表观活化能,利用主曲线法求解杏壳的热解机理方程。分析和计算结果表明:随着升温速率的提升,TG和DTG曲线均向高温侧移动,热解特征参数均增大;杏壳热解过程可分为3个阶段,其中,主热解阶段的失重率高达65%;利用Flynn-Wall-Ozawa法和Kissinger法求解出的平均表观活化能分别为160.9,160.4 kJ/mol;杏壳热解过程的机理方程:当0.1α0.5时,(dα)/(dt)=5.93×10~8exp(-(156.88)/(RT))(1-α)~(5.1);当0.5α0.8时,(dα)/(dt)=5.85×10~8exp(-(156.88)/(RT))(1-α)~3。     

北方地区典型生物质的热重分析及动力学研究

采用热重分析法对北方地区4种典型生物质玉米秆、棉花杆、杨树枝和苹果树枝做了热解与动力学特性的研究,实验采用了3种升温速率:20℃/min、40,℃/min和60,℃/min,加热终止温度900,℃.研究发现,生物质热解大致可以分为4个阶段,即失水阶段、过渡阶段、快速热解阶段、炭化阶段;玉米杆热解DTG曲线存在肩状峰现象;升温速率增加,生物质热解4个阶段的起始温度以及终止温度向高温侧移动,相对应的峰值温度升高,主要热解反应阶段温度区间变宽.建立了一级反应动力学模型,结果发现,随着升温速率的增加,生物质的活化能降低.     

生物质催化热解气化热重分析研究

采用热重分析与气相色谱分析(TG-GC)相结合的方法,开展了以麦秸为主要研究对象的生物质催化热解气化实验研究,探讨了以NiO和CaO为催化剂,水蒸气气氛下的麦秸挥发分析出特性、半焦的气化特性、气化反应动力学特性以及催化剂对麦秸气化产物的影响.实验结果表明麦秸水蒸气气氛下的反应活性明显提高,气化反应过程中热解阶段视为一级反应,半焦气化视为缩核反应.非催化条件下麦秸的半焦气化在800℃以上才进行,添加NiO与CaO均促进了麦秸与水蒸气的气化反应,提高了气化过程的碳转化率和反应速率,但二者对半焦气化的促进机理以及气体产物的催化选择性有明显差异.添加NiO时H2产率最大,达到34mol/kg麦秸,且使气化反应温度明显降低.添加CaO不仅促进了H2和CO的生成,而且CH4产率也明显提高,表明CaO更有利于大分子碳氢化合物的裂解.     

废弃物干酒糟生物质热解特性及动力学研究

酒糟（DG）的组成成分以及在50~900 ℃范围内的热解进行研究。TG/DTG实验结果表明,DG的开始热解温度为137 ℃,热解温度在305 ℃时热解速率最快,为6%/min。傅里叶变换红外光谱（FTIR）数据表明,DG的主要气态产物为CO₂、CH₄、酮、醛、酸和胺。通过分布式活化能模型（DAEM）与无模型积分（Flynn-Wall-Ozawa,FWO）方法对DG的动力学行为分析发现,DG在热解初始阶段活化能为76.49 kJ/mol,平稳阶段活化能为160 kJ/mol。随着热解反应的进行,DG的热解活化能逐渐升高。     

城市固体废弃物热重分析及热解动力学研究

对城市垃圾典型组分（塑料、橡胶、果皮、织物、纸板等）进行热重分析及热解动力学研究。热重分析结果表明，塑料组分开始分解的温度较高，但分解速率最快；橡胶组分开始分解反应的温度相对较低，且分解速率相对较慢。果皮、织物和纸板类以纤维和木质类物质为主要成分，其热解特性较为相似。热解动力学研究表明，橡胶的热解活化能最高，最难分解，且热解符合二维扩散机理；塑料的热解相对较容易，符合一维扩散机理。而果皮、织物和纸板类的活化能较低，它们的热解符合体积缩小机理。     

猪粪热解特性及其动力学研究

在程序控温热重分析仪上进行了不同升温速率(10,20,30,50℃/min)的猪粪热解失重试验,获得了猪粪热解特性参数;采用分布活化能模型(DAEM)进行动力学分析,计算得到整个热解过程的活化能和频率因子的分布规律。结果表明,猪粪热解过程呈现失水干燥段、热解过渡段、挥发分析出段和碳化段,升温速率对猪粪的热解有一定的影响,表现为随升温速率的升高,DTG曲线向高温侧移动;动力学分析表明,猪粪热解活化能在52~113 kJ/mol变化,低于锯末、稻壳、稻秆、椰壳热解的活化能,说明猪粪较其他生物质易受热分解;同时猪粪热解的活化能和频率因子之间存在动力学补偿关系,但整个热解过程中这种补偿关系呈分段趋势。     

掺混生物质焦和煤焦共气化的热重分析

采用热重分析法对煤焦和几种生物质焦及其混合物的气化过程及动力学规律进行了分析,分析结果表明煤焦的失重与生物质焦相比差别明显,混合物中的生物质焦所占比重越大、发生失重的温度越低。进一步采用Coats—Redfern方法对样品气化过程进行了动力学分析,得到了生物质焦、煤焦及其混合物表观活化能。     

多煤种混煤燃烧特性和动力学研究

利用SDTQ-600热重差热分析仪,对由不同比例的3种单煤组成的混煤进行热失重试验,研究了混煤燃烧特性和动力学特性.试验结果表明:混煤的挥发分初析温度和着火温度随挥发分含量高的单煤比例的提高而降低,最大失重率随混煤含碳量的增加而增大;利用Gorbatchev积分式和一级反应动力模型对混煤活化能和频率因子进行了求解,求解过程中动力学曲线拟合较好;混煤煤种相同时,混煤活化能与挥发分含量、活化能与着火温度呈良好的线性关系,当混煤中缺少某一种单煤时,这种线性关系会被破坏.     

生物质热重实验及动力学分析

采用热重分析方法对黄桷树的热解行为及其动力学规律进行了研究。分析了试样在不同粒度(0.83,0.12,0.075mm)和不同升温速率(10,15,20,25℃/min)下的实验结果。结果表明:样品的失重过程由干燥和初挥发段、升温段、热解段和炭化段4个阶段组成;在升温速率一定的情况下,随着试样粒度的减小,试样在干燥和初挥发段失水明显、热解起始温度降低、有利于热解进行;随着升温速率的升高,各个阶段的起始和终止温度向高温侧偏移,且主反应区间也增加。采用Flynn-Wall-Ozawa对试样热解过程进行了动力学分析研究,得到了表观活化能。     

生物质废弃物热解特性的热重分析研究

采用热重分析方法,以氮气为载气,在室温和973K之间,以三种升温速率(10,20,30K/min)对三种生物质废弃物试样(稻秆、稻壳和白松木屑)进行热解实验。确定了起始分解温度D。采用了生物质整体热解分区、生物质化学组分热解分区、活化热解与消极热解分区等三种热解分区方法进行分析。由于三种试样化学成分的差别导致热解特性的差异。得到了三种试样热解动力学参数。     

柴油机活塞环组动力学特性分析及多目标优化设计北大核心CSCD

以一款非道路柴油机为研究对象,结合实测活塞温度场建立了活塞环组动力学仿真模型,并通过漏气量和机油耗试验研究验证了模型的准确性。通过正交试验设计进行析因分析,选定顶环开口间隙、二环侧隙、顶环和二环切向弹力作为决策变量,引入支持向量机的帕累托多目标优化算法,以降低柴油机漏气量和机油耗为优化目标,通过K-means聚类算法得到3种优化方案。与原机相比,方案A的漏气量降低了3.69 L/min,降幅达23.50%,而机油耗只减少了0.27 g/h;方案B的漏气量和机油耗分别降低了2.55 L/min和0.49 g/h;方案C的漏气量只减小了1.39 L/min,但机油耗降低了0.44 g/h,降幅达12.05%。研究结果表明适当减小顶环开口间隙和二环侧隙和合理的切向弹力可以有效减小漏气量和机油耗,优化结果可为高效清洁的柴油机活塞环组设计提供理论依据。     

生物质成型燃料的热重分析及动力学研究

对三种生物质成型燃料在不同气氛下和不同升温速率下进行热重实验,研究反应条件对生物质成型燃料失重特性的影响规律,并对其空气气氛下的动力学特性进行了分析。研究结果表明,生物质在空气气氛下的挥发分析出速率比N₂气氛下高,随着温度升高,N2气氛下主要是纤维素、半纤维素以及木质素的分解,而空气气氛下还伴随有其分解产物的燃烧。生物质中挥发分含量较高时,反应活性也比较高。实验温度由室温升至800℃时,在升温速率为10℃/min ~ 25℃/min范围内,随着升温速率的升高,松木热重曲线先向低温区移动再向温度较高的一侧移动,最大失重速率对应的温度也表现出相同规律,当升温速率为20℃/min时最大失重速率对应的温度最低,升温速率为25℃/min时失重峰值最大。动力学特性分析表明,采用2组分动力学模型可以较好地表征生物质在空气中的失重特性,计算结果与实验结果吻合度较高。     

印染污泥与木屑混燃特性及动力学

采用综合热重分析法,在不同升温速率及印染污泥与木屑不同比例混合条件下,对印染污泥、木屑及其混合物的燃烧特性进行了研究.结果表明,印染污泥的热重曲线存在4个明显的失重峰,分别与水分的析出、两个挥发分的析出以及固定碳的燃烧阶段相对应.混合试样燃烧过程中,污泥和木屑基本保持各自的挥发分析出特性,其燃烧曲线位于污泥和木屑燃烧曲线之间,且混合试样微熵热重曲线的变化趋势与组成比例较大的成分DTG曲线变化趋势较为接近.污泥与木屑混合后其综合燃烧特性指数SN有所增大,说明挥发分含量越高对应的燃烧特性越好;采用积分法(Coats-Redfern方程)计算得到各阶段燃烧反应的机理方程及相应的活化能参数,分析表明单一印染污泥燃烧的活化能较低,活化能的大小与试样的燃烧阶段是相对应的.     

煤泥燃烧动力学特性的非等温热重分析

采用综合热分析仪STA409PC研究不同升温速率下煤泥燃烧反应的动力学参数。运用单一扫描速率C-R法和多重扫描速率K-A-S法与F-W-O法对煤泥活化能E与指前因子A进行计算。结果表明,煤泥燃烧存在动力学补偿效应,随着转化率的增大,动力学参数趋于稳定。单一扫描速率法受升温速率影响较大,多重扫描速率法能很好地反映出煤泥不同燃烧阶段的动力学特性。