柴油添加c1c3醇类燃料对燃烧和排放的影响研究【字数：16193】
造成城市大气污染危害的其中一个原因就是当今社会汽车数量的大幅增长，这个现象目前已经引起了广泛的关注。柴油添加C1-C3醇类燃料属于清洁代用燃料，汽车燃用柴油添加C1-C3醇类燃料有助于实现燃料多元化，同时降低CO和NOx排放污染物。因此，开展柴油添加C1-C3醇类燃料的燃烧动力学过程研究，有助于理解柴油添加C1-C3醇类燃料对燃烧过程及芳香烃形成的影响规律，为降低颗粒排放提供理论依据。针对柴油添加C1-C3（甲醇、乙醇、丙醇）醇类燃料，研究掺混不同比例的甲醇、乙醇、丙醇对燃烧过程和芳香烃生成过程的影响规律。研究结果表明，随着柴油/甲醇、柴油/乙醇掺混比例的增加，A1-A4的摩尔分数峰值随之减小，A1峰值最高，A1-A4摩尔分数曲线向高温方向移动。同时随着PAHs中苯环数量的增加，生成PAHs的起始温度也在升高。针对柴油添加C1-C3（甲醇、乙醇、丙醇）醇类燃料，研究掺混不同比例的正丙醇、异丙醇对燃烧过程和芳香烃生成过程的影响规律。研究结果表明，随着柴油/正丙醇、柴油/异丙醇掺混比例的增加，A1-A4的摩尔分数峰值随之减小，A1峰值最高，A1-A4摩尔分数曲线向高温方向移动。
目 录
1.绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 柴油添加C1C3醇类燃料的基础燃烧的研究 1
1.2.2 柴油添加C1C3醇类燃料在发动机上的应用情况 2
1.3本文的主要研究工作 3
2.机理的构建与验证 4
2.1化学计算软件CHEMKIN简介 4
2.2甲醇乙醇机理 5
2.3丙醇异构体机理 6
2.4本章小结 8
3.柴油/甲醇、柴油/乙醇燃烧过程和产物分析 9
3.1甲醇和乙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质生成分析 9
3.1.1甲醇燃烧生成芳香烃和小分子物质生成分析 9
3.1.2乙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质生成分析 10
3.2柴油掺混甲醇的芳香烃和小分子物质生成分析 12
3.2.1柴油掺混甲醇的芳香烃生成分析 12
3.2.2柴油掺混甲醇的小分子物质生成分析 15< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 3.3柴油掺混乙醇的芳香烃和小分子物质生成分析 17
3.3.1柴油掺混乙醇的芳香烃生成分析 17
3.3.2柴油掺混乙醇的小分子物质生成分析 19
3.4本章小结 21
4.柴油/正丙醇、柴油/异丙醇燃烧过程和产物分析 22
4.1正丙醇和异丙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质分析 22
4.1.1正丙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质分析 22
4.1.2异丙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质分析 24
4.2柴油掺混正丙醇的芳香烃和小分子物质生成分析 26
4.2.1柴油掺混正丙醇的芳香烃生成分析 26
4.2.2柴油掺混正丙醇的小分子物质生成分析 28
4.3柴油掺混异丙醇的芳香烃和小分子物质生成分析 31
4.3.1柴油掺混异丙醇的芳香烃生成分析 31
4.3.2柴油掺混异丙醇的小分子物质生成分析 32
4.4本章小结 35
5.全文总结与展望 36
5.1 全文总结 36
5.2 工作展望 36
参考文献 37
致谢 38
1.绪论
选题的背景及意义
由于担心全球温室气体排放和化石燃料耗尽，可再生的生物醇类物质有助于缓解对传统石油燃料的依赖。据可靠数据统计，全球范围内可供开采的石油储量最多不超过11920亿桶，而超过60%的石油储量分布在中东，同时中国也是当今世界上最大的几个石油进出口国家。所以近几十年来，受到环境、经济和地缘政治因素的影响，国内原油价格一直在波动。但随着社会的日益发展，汽车保有量大幅度增加，石油的需求量会越来越高，过度不加节制地开采石油将导致能源和环境问题越发严重，直到无法挽回的余地。所以能源问题在我国是一个重大的课题，国内各大高校研究所针对能源问题的使用和创新在国家的推动下亦是大力发展。醇类燃料之所以作为新型能源来使用，是因为它的几大特性：来源广泛、抗爆性能优秀、清洁性能好等，完全可以成为新型车用燃料的替代品。醇类燃料可以与汽油或柴油按一定比例混合使用，也可以直接用作发动机燃料。与汽油相比，醇类燃料具有更高的输出效率，能源消耗量、燃料消耗量较低，由于燃烧条件充分，形成的有害气体排放较少，属于较清洁能源。甲醇主要从煤和石油中提取。如果大规模生产，成本并不比汽油高。乙醇通常从谷物和野生植物中以较低的成本生产。目前，一些西方国家着眼于醇类燃料与汽油的混合使用，混合比例在5% ~ 15%以下而不改变发动机结构，已正式投入市场。更大比例的混合燃料正处于研究和试验阶段。甲醇作为一种醇类燃料，其主要困难在于甲醇的生产量较低，而成本较高。甲醇又是有毒的，而且冷启动困难，具有腐蚀性强，这都不容易被大众所接受。本文通过研究柴油添加C1C3醇类燃料这种新型能源在汽车上的使用，既可以大幅度的减少传统车辆能源的损耗，又开发了新能源的使用，加大环保力度，对创新型可持续发展有了进一步的提高。
本课题主要针对醇类燃料（甲醇、乙醇、丙醇）的机理介绍和验证分析，通过对各个醇类燃料的机理验证和实验分析，来预测燃料的实验点火延迟、层流火焰速度和物质摩尔分数曲线，从而更全面的分析此类醇类燃料的优势。计算柴油添加不同比例的甲醇、乙醇、丙醇燃料时，柴油/甲醇、柴油/乙醇、柴油/丙醇混合燃料的燃烧过程和产物形成，分析芳香烃以及小分子燃烧产物、自由基的生成云图。
国内外研究现状
柴油添加C1C3醇类燃料的基础燃烧的研究
目前，国内外的许多科研团队针对醇类燃料的添加燃烧做出了许多的研究分析。魏志鹏、谢辉等人在一台四冲程单缸汽油发动机上，利用内部废气再循环策略实现了汽油、乙醇和甲醇的HCCI燃烧，并对上述三种燃料的燃烧和排放特性进行了比较[1]。实验结果表明，在HCCI燃烧模式下，低温反应涉及的燃料比汽油多，有利于化学动力学反应的进展。因此，提高了醇类燃料的点火时间，缩短了燃烧时间，降低了发动机的燃烧温度。在发动机转速和空燃比相同的情况下，乙醇燃料可大大降低发动机NOx排放。特别是甲醇的NOx排放可低至2×106。同时，醇类燃料更有利于稀燃，适用于高速发动机工况。
目 录
1.绪论 1
1.1 选题的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.2.1 柴油添加C1C3醇类燃料的基础燃烧的研究 1
1.2.2 柴油添加C1C3醇类燃料在发动机上的应用情况 2
1.3本文的主要研究工作 3
2.机理的构建与验证 4
2.1化学计算软件CHEMKIN简介 4
2.2甲醇乙醇机理 5
2.3丙醇异构体机理 6
2.4本章小结 8
3.柴油/甲醇、柴油/乙醇燃烧过程和产物分析 9
3.1甲醇和乙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质生成分析 9
3.1.1甲醇燃烧生成芳香烃和小分子物质生成分析 9
3.1.2乙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质生成分析 10
3.2柴油掺混甲醇的芳香烃和小分子物质生成分析 12
3.2.1柴油掺混甲醇的芳香烃生成分析 12
3.2.2柴油掺混甲醇的小分子物质生成分析 15< *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
br /> 3.3柴油掺混乙醇的芳香烃和小分子物质生成分析 17
3.3.1柴油掺混乙醇的芳香烃生成分析 17
3.3.2柴油掺混乙醇的小分子物质生成分析 19
3.4本章小结 21
4.柴油/正丙醇、柴油/异丙醇燃烧过程和产物分析 22
4.1正丙醇和异丙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质分析 22
4.1.1正丙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质分析 22
4.1.2异丙醇燃烧生成芳香烃和小分子物质分析 24
4.2柴油掺混正丙醇的芳香烃和小分子物质生成分析 26
4.2.1柴油掺混正丙醇的芳香烃生成分析 26
4.2.2柴油掺混正丙醇的小分子物质生成分析 28
4.3柴油掺混异丙醇的芳香烃和小分子物质生成分析 31
4.3.1柴油掺混异丙醇的芳香烃生成分析 31
4.3.2柴油掺混异丙醇的小分子物质生成分析 32
4.4本章小结 35
5.全文总结与展望 36
5.1 全文总结 36
5.2 工作展望 36
参考文献 37
致谢 38
1.绪论
选题的背景及意义
由于担心全球温室气体排放和化石燃料耗尽，可再生的生物醇类物质有助于缓解对传统石油燃料的依赖。据可靠数据统计，全球范围内可供开采的石油储量最多不超过11920亿桶，而超过60%的石油储量分布在中东，同时中国也是当今世界上最大的几个石油进出口国家。所以近几十年来，受到环境、经济和地缘政治因素的影响，国内原油价格一直在波动。但随着社会的日益发展，汽车保有量大幅度增加，石油的需求量会越来越高，过度不加节制地开采石油将导致能源和环境问题越发严重，直到无法挽回的余地。所以能源问题在我国是一个重大的课题，国内各大高校研究所针对能源问题的使用和创新在国家的推动下亦是大力发展。醇类燃料之所以作为新型能源来使用，是因为它的几大特性：来源广泛、抗爆性能优秀、清洁性能好等，完全可以成为新型车用燃料的替代品。醇类燃料可以与汽油或柴油按一定比例混合使用，也可以直接用作发动机燃料。与汽油相比，醇类燃料具有更高的输出效率，能源消耗量、燃料消耗量较低，由于燃烧条件充分，形成的有害气体排放较少，属于较清洁能源。甲醇主要从煤和石油中提取。如果大规模生产，成本并不比汽油高。乙醇通常从谷物和野生植物中以较低的成本生产。目前，一些西方国家着眼于醇类燃料与汽油的混合使用，混合比例在5% ~ 15%以下而不改变发动机结构，已正式投入市场。更大比例的混合燃料正处于研究和试验阶段。甲醇作为一种醇类燃料，其主要困难在于甲醇的生产量较低，而成本较高。甲醇又是有毒的，而且冷启动困难，具有腐蚀性强，这都不容易被大众所接受。本文通过研究柴油添加C1C3醇类燃料这种新型能源在汽车上的使用，既可以大幅度的减少传统车辆能源的损耗，又开发了新能源的使用，加大环保力度，对创新型可持续发展有了进一步的提高。
本课题主要针对醇类燃料（甲醇、乙醇、丙醇）的机理介绍和验证分析，通过对各个醇类燃料的机理验证和实验分析，来预测燃料的实验点火延迟、层流火焰速度和物质摩尔分数曲线，从而更全面的分析此类醇类燃料的优势。计算柴油添加不同比例的甲醇、乙醇、丙醇燃料时，柴油/甲醇、柴油/乙醇、柴油/丙醇混合燃料的燃烧过程和产物形成，分析芳香烃以及小分子燃烧产物、自由基的生成云图。
国内外研究现状
柴油添加C1C3醇类燃料的基础燃烧的研究
目前，国内外的许多科研团队针对醇类燃料的添加燃烧做出了许多的研究分析。魏志鹏、谢辉等人在一台四冲程单缸汽油发动机上，利用内部废气再循环策略实现了汽油、乙醇和甲醇的HCCI燃烧，并对上述三种燃料的燃烧和排放特性进行了比较[1]。实验结果表明，在HCCI燃烧模式下，低温反应涉及的燃料比汽油多，有利于化学动力学反应的进展。因此，提高了醇类燃料的点火时间，缩短了燃烧时间，降低了发动机的燃烧温度。在发动机转速和空燃比相同的情况下，乙醇燃料可大大降低发动机NOx排放。特别是甲醇的NOx排放可低至2×106。同时，醇类燃料更有利于稀燃，适用于高速发动机工况。
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