氧体积分数对乙烯扩散火焰中烟黑生成影响的实验

为了研究氧体积分数对扩散火焰中烟黑颗粒生长和聚合特性的影响,采用热泳沉积取样结合透射电子显微镜(TEM)图像,分析富氧和贫氧环境下乙烯/O2/N2扩散火焰中烟黑颗粒的粒径和颗粒凝聚体平均颗粒数,并采用激光消光法同步测量烟黑颗粒在火焰轴向和径向的体积分数分布.实验结果表明：对于乙烯扩散火焰,氧体积分数的增加,使火焰中心同一高度上的烟黑粒径和凝聚体平均颗粒数增大,进而引起烟黑体积分数增大,峰值位置前移;在火焰径向方向烟黑颗粒分布向中心收缩,边缘位置烟黑体积分数增大.对于本文讨论的扩散火焰,氧体积分数的增加对烟黑的生成具有促进作用,这对于火焰颗粒污染物的控制研究具有参考意义.     

直喷式柴油机准维现象学多区喷雾燃烧模型

以燃料与空气分布状态控制可燃混合气的形成和燃烧过程为基本思路,建立直喷式柴油机准维现象学多区喷雾燃烧模型及碳粒预测子模型,较好地预测了柴油机火焰温度和碳粒浓度,为柴油机气缸内热辐射研究提供一定的依据。     

基于超声雾化的柴油/汽油混合燃料液滴群燃烧特性

利用超声雾化多液滴制备系统,制成了柴油/汽油混合燃料多液滴群,其中液滴直径、液滴浓度、液滴速度等参数均可独立调节,以模拟内燃机缸内喷雾的实际流动及其与空气的混合状态。将该多液滴群引入可控活化热氛围燃烧器中,并对其稳定燃烧后的燃烧特性进行了研究。结果表明:改变混合燃料掺混比、燃料进给速度、空气流量等参数后,多液滴群自燃火焰形状随之发生显著改变,随着燃料中柴油所占比例的增大,火焰起升高度增加,火焰宽度减小;燃料进给速度和空气流量的改变,影响了混合燃料的燃空当量比及中央射流出口速度,进而影响到燃料的燃烧特性。     

近后喷对高压共轨柴油机燃烧过程影响的数值计算

应用CFD模拟软件FIRE针对车用增压共轨柴油机在高负荷工况下采用近后喷策略的缸内工作过程进行了数值计算。分析了后喷量和主/后间隔角对燃烧过程的影响。研究结果表明,随着后喷量和主/后间隔角度的增加,缸内燃烧压力、放热规律及缸内温度曲线的峰值降低,燃烧重心推迟,燃烧噪音和NOx生成量减少,但经济性有所恶化。同时,增大后喷量一方面可使后喷燃油的贯穿距增大,在壁面附近高温缺氧区域内形成的燃油蒸汽增多,增加了后喷燃油的Soot的生成量,另一方面增强了对缸内流场的扰动效果,使得更多的氧气进入燃烧产物区,加速了Soot的氧化,因此选取适当的后喷量可以获得较低的Soot的生成量。后喷间隔过大时,Soot排放有明显增加的趋势。     

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.     

臭氧对甲烷/空气层流火焰传播速度影响规律

为提高气体机稀薄燃烧时的燃烧性能,解决天然气发动机在稀薄燃烧情况下点火能量高以及火焰传播速度慢的问题,利用强氧化性的臭氧对燃料进行改质,进而提高天然气燃烧性能。通过Chemkin软件研究臭氧添加对甲烷层流火焰传播速度的影响,并对臭氧助燃的化学机理进行数值分析。试验结果表明:添加臭氧后,层流火焰传播速度增加,在稀薄混合气条件下增加量更明显。在不同温度及压力条件下,掺加臭氧均能增加层流火焰传播速度,最大可增加36%。分析表明:掺加臭氧能明显提升自由基及中间产物的生成量,进而提高甲烷层流火焰传播速度。     

自然环境条件下硫化铁自燃的影响因素

硫化铁在空气中氧化放热是引发自燃着火事故的内在因素,连续的供氧和热量易于集聚是硫化铁自燃的外部因素。在自然环境条件下对硫化铁进行氧化实验,实验结果表明,Fe2O3硫化后生成的硫铁化合物活性很高,具有较高的自然氧化活性,在室温下可迅速与空气中的氧气反应,同时放出大量的热。以Fe2O3的硫化产物为典型样品,研究了环境温度、风速、硫化时间、暴露面积以及硫化铁质量对氧化升温特征的影响。环境温度对于升温速率影响不明显;风速具有促进和抑制硫化铁自燃进程的双重作用,风速为1.5 m/s时,氧化放热强度达到最高;硫化时间长、暴露面积大以及较多的硫化铁能够加速氧化升温过程,反之则降低了硫化铁的自燃倾向性。     

基于时域激光诱导辐射确定湍流火焰烟黑粒径

对非稳态丙烷湍流火焰中的烟黑粒径进行在线测量.高能脉冲激光直接照射火焰中的烟黑微粒,其受热辐射光谱信号由光电倍增管检测.为降低信号噪音,采用分段平均方法拟合获得烟黑等亚微米量级固体颗粒粒径.所得结果与透射电镜测量结果吻合.通过统计多个激光脉冲下颗粒各粒径值,获得了不同空燃比下丙烷湍流火焰中烟黑粒径分布的变化规律.本方法为非稳态燃烧过程中可吸入颗粒物尺寸分布提供了一种有效的在线监测手段．     

富氧条件下乙醇喷雾燃烧特性的实验研究

利用McKenna型平面火焰燃烧器搭建乙醇喷雾燃烧实验台架,研究富氧条件下乙醇喷雾的燃烧特性.通过数字图像处理技术提取喷雾火焰特征参数和CH*自由基分布特征参数.其中,火焰特征参数包括火焰面积、火焰高度、火焰平均亮度.分析伴流气体O₂浓度、伴流气体CO₂浓度、乙醇与雾化N₂质量流量比对喷雾火焰特性及CH*自由基分布特性的影响.研究表明,在O₂浓度为21%~55%时,随着O₂浓度的增加,火焰高度和火焰面积均呈降低趋势,而火焰平均亮度呈升高趋势.通过对CH*自由基分布特性的分析发现,O₂浓度越高,燃烧反应区域的分布范围越小,反应强度越大.CO₂浓度对喷雾火焰尺寸与火焰平均亮度的影响与O₂浓度的影响相反,并且CO₂浓度对喷雾火焰平均亮度的影响明显大于其对喷雾火焰尺寸的影响.随着乙醇与雾化N₂质量流量比的增加,火焰尺寸及燃烧反应强度均呈显著升高趋势.     

FA-1无灰通用型燃油节能剂的研制

无灰型燃油节能剂既能节能和消除碳烟,又不会造成二次污染,是燃油节能剂发展的必然趋势。开发一种不含金属元素,汽油和柴油通用,具有减污节能功效的ＦＡ－１无灰通用型燃油节能剂。研究表明,ＦＡ－１的最佳用量为０．１％（ｖ）,发动机台架试验节油率４．７％,道路行车试验平均节油率１５％～２０％（新车≮１０％）;还具有助燃、消烟、减少ＨＣ和ＣＯ排放、除积炭、降低发动机噪音和提高机械动力等功能。在对试验结果进行理论分析基础上,提出了ＦＡ－１节能剂改善燃油雾化质量和与氧发生三分子生链反应的作用机理。     

废气再循环成分对扩散燃烧中碳烟成核的影响

通过测量对置射流扩散火焰中开始形成碳核时的临界气动变形率Kp,对空气中加入燃烧废气(CO2和N1)时的乙烯和丙烷的扩散火焰中碳烟成核的影响进行了实验研究．通过适当的火焰温度调节方法,将CO2对碳烟成核过程所起的各种作用进行了分解,并由此得出结论：CO2对扩散火焰具有遏制碳烟成核的作用．     

瓦斯爆炸火焰的分形特性

通过高速纹影图像从细观角度详细研究了不同传播条件下瓦斯爆炸火焰前锋的细微结构．实验及理论分析表明，瓦斯爆炸火焰有很好的分形特征．瓦斯爆炸火焰分形维数直接反应了火焰前锋皱折对火焰传播的影响．计算出的分形维数是衡量湍流火焰传播速度以及爆炸强度的有效参数．     

CO催化氧化研究进展

ＣＯ氧化反应是一类广泛应用于空气污染控制尤其是汽车尾气污染控制和理论研究的重要反应,本文综述了ＣＯ在催化剂上的氧化反应行为。     

基于BP神经网络的锅炉烟气中CO的测量

增加烟气中一氧化碳含量作为电厂锅炉燃烧调整的参数,可以有效避免局部不完全燃烧,提高锅炉经济性。因此,如何快速准确地反映烟气中一氧化碳含量至关重要。为此采用软测量方法,利用与之相关的一些参数作为输入变量,对一氧化碳含量进行BP神经网络建模。根据对模型的训练仿真和验证样本的相对误差计算,该模型具有较好地泛化能力,可以较准确地预测一氧化碳含量。利用该模型预测结果可以快速调整燃烧工况,得到CO/O2变化关系,使锅炉处于最佳过量空气系数下。     

Numerical and experimental investigation on emission performance of a fuel staged combustor

The low NOx emission technology has become an important feature of advanced aviation engine.A wide range of applications attempt to take advantage of the fact that staged combustion under lean-premixed-prevaporized(LPP)conditions can significantly cut down emission and improve combustion efficiency.This paper proposes a scheme with fuel centrally staged and multi-point injection.The mixing of fuel and air is improved,and the flame temperature is relative low in combustion zone,minimizing the formation of nitrogen oxides(NOx),especially thermal NOx.In terms of the field distribution of equivalence ratio and temperature obtained from Computational Fluid Dynamics(CFD),a chemical reactor network(CRN),including several different ideal reactor,namely perfectly stirred reactor(PSR)and plug flow reactor(PFR),is constructed to simulate the combustion process and predict pollution emission.The influences of the pilot equivalence ratio and percentage of pilot/main fuel on NOx and carbon monoxide(CO)emission were investigated by CRN model.The effects of the pilot fuel and primary fuel on pollution emission were investigated experimentally.Finally,the effects of pilot equivalence ratio and pilot fuel proportion on NOx emission were discussed in detail by comparing predict of CRN and experimental results.     

催化燃烧炉近零污染排放和其技术利用的研究

催化燃烧是一个异相氧化过程,它的优点在于燃烧的排放接近零污染.贫甲烷/空气混和物在镀贵金属催化剂蜂窝状支撑物上的燃烧使多相燃烧的温度足够支持单相燃烧,这使近零污染排放和高稳定共存.燃气与空气之间的比例关系对系统的辐射效率有相当大的影响,通常燃料选择天然气,随着天然气与空气比的增大燃烧系统的辐射效率降低.常规燃烧只存在于理想的燃料空气比中,叫作可燃性界限.催化燃烧无如此严格,且在设计燃烧时几乎无限制.并对其利用进行了分析.     

铈基和镧基复合氧化物催化剂催化碳烟燃烧性能研究

文章采用浸渍法、水热合成法和共沉淀法制备了3种不同类型的碳烟催化剂：CeFeCo、La-Mn-O和BiCeO。通过对3种样品扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线电子能谱(XPS)和氢气程序升温还原(TPR)等表征结果进行比较分析,发现：La-Mn-O样品中吸附氧的占比量最大;CeFeCo样品中的金属离子含量最多,且Ce³⁺含量大于BiCeO样品。在氢气程序升温还原中,可以观察到CeFeCo具有最低温的还原峰,在283℃左右。最后通过程序升温氧化反应系统对3个样品进行活性评估,在紧密接触情况下CeFeCo、La-Mn-O和BiCeO样品催化50%碳烟氧化所需的温度,即T50分别为329、355和374℃,与碳烟燃烧的空白组相比,T50分别降低了265、239和220℃。这表明3种催化剂均成功制备并且具有良好的催化碳烟燃烧性能,特别是CeFeCo催化剂表现出的低温催化燃烧性能最好。     

基于统计窄谱带及关联K模型的气固非灰辐射特性研究

水蒸气、二氧化碳和烟黑是燃烧过程的重要生成产物,在燃烧过程中它们对辐射换热有着重要的影响。对于平行平板间气体的一维非灰辐射问题,采用统计窄谱带模型及关联K模型,研究烟黑颗粒对水蒸气和二氧化碳混合物非灰辐射的影响,并基于窄谱带数据库提出计算普朗克平均吸收系数的新方法。比较发现,提出的新方法简捷,其计算结果与文献结果吻合较好。     

燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机碳烟排放的影响

为研究燃烧室形状对柴油-甲醇双燃料发动机混合气的形成,温度分布和碳烟排放的影响,应用KIVA-3V程序对不同几何形状的燃烧室内的燃烧和碳烟排放进行三维数值模拟。计算结果表明：燃烧室的形状对柴油-甲醇双燃料发动机的燃烧过程有着重要影响,缩口燃烧室能够产生较大的旋涡,这有利于混合气的形成,可以进一步加速扩散燃烧,产生较低的碳烟排放。直口燃烧室基本不能够产生旋涡,碳烟排放较高。     

Nanosized carbon dots from organic matter and biomass

Carbon nanoparticles (C-dots) were prepared by refluxing the combustion soots of candles and corn stalk in nitric acid. The synthesized C-dots were characterized. The results showed a sharp increase in oxygen content and a sharp decrease in carbon content after oxidation. The C-dots had -OH and -CO₂H groups introduced which made them hydrophilic. However, their difference was also obvious. The C-dots from candle soot had a 10-45 nm broad particle size distribution, and those from corn stalk soot had a 6-18 nm relatively small and narrow size distribution. The C-dots were mainly of sp ² and sp ³ carbon structure different from the C-dots of diamond-like structure from candle soot. Interestingly, two kinds of C-dots all exhibited unique photoluminescent properties. The obtained C-dots have potential applications in a broad range of areas.