柴油添加二甲基呋喃对芳香烃生成的影响研究【字数：24039】
二甲基呋喃燃料属于清洁替代燃料，开展柴油添加二甲基呋喃燃烧动力学过程的研究，有助于理解二甲基呋喃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。本文构建了二甲基呋喃-柴油混合燃料燃烧的化学反应动力学机理，研究掺混不同比例的二甲基呋喃后生成A1-A4云图，并分析了添加二甲基呋喃对PAHs生成量的影响。结果表明从PAHs生成区域范围来看，某个中间温度时生成量较多，在温度较低和温度较高时生产量很少。从当量比来看，当量比大于1.0时，A1生成，接着生成A2-A4。从燃烧温度来看，随着PAHs中苯环A1-A4数量的增加，生成PAHs的起始温度在升高。研究当量比、温度和二甲基呋喃掺混比例对A1-A4摩尔分数的影响及生成规律，结果表明，随着初始温度的升高，A1-A4的摩尔分数峰值随之增加，A1-A4的摩尔分数曲线（即A1的生成和氧化）向高温方向移动。随着当量比的增加，A1-A4的摩尔分数峰值变化不大，曲线向低温方向移动。随着二甲基呋喃掺混比例的增加，A1-A4的摩尔分数峰值随之下降，曲线向低温方向移动。
Keywords:Diesel;2,5Dimethylfuran;polycyclic aromatic hydrocarbons;Soot precursor 目录
1.绪论 1
1.1选题的背景及意义 1
1.2国内外DMF研究现状 2
1.2.1 二甲基呋喃的优势 2
1.2.2呋喃类燃料的基础燃烧研究情况 3
1.3本文内容 4
2.机理的构建与验证 5
2.1化学计算软件CHEMKIN简介 5
2.2 内燃机模型的选择 5
2.3 二甲基呋喃的化学反应动力学机理的构建 6
2.4柴油燃烧机理 8
2.5 芳香烃的研究 9
2.6本章小结 10
3.柴油/二甲基呋喃PAHs生成云图分析 11
3.1计算所需条件及柴油A1A4生成云图分析 11
3.1.1 计算所需条件阐述 11
3.1.2柴油A1A4生成云图 11
3.2 二甲基呋喃A1A4生成云图分析 12
3.3 二甲基呋喃添加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
比例对PAHs生成的影响 14
3.4 PAHs生成趋势分析 18
3.4.1 A1、A2、A3和A4趋势图 18
3.4.2 A1、A2、A3、A4最大浓度趋势图 19
3.5本章小结 20
4.柴油添加二甲基呋喃对PAHs生成的影响 21
4.1 计算条件 21
4.2 初始温度对PAHs的影响 21
4.2.1 当量比1.0时初始温度对PAHS的影响 21
4.2.2 当量比2.0时初始温度对PAHs的影响 24
4.3 当量比对PAHs的影响 28
4.3.1 初始温度1200K时当量比对PAHs的影响 28
4.3.2 初始温度为1300K时对PAHs的影响 31
4.4 二甲基呋喃掺混比例对PAHs的影响 34
4.4.1 初始温度1200K，当量比1.0时掺混比例对PAHs的影响 34
4.4.2 初始温度1300K，当量比1.0时掺混比例对PAHs的影响 38
4.5本章小结 41
5. 全文总结及展望 42
5.1全文总结 42
5.2工作展望 42
参考文献 43
致谢 44
1.绪论
1.1选题的背景及意义
在工业革命不断发展的背景下，出现了内燃机，其出现为汽车的发展奠定了基础，汽车行业逐渐繁荣起来。人类社会在不断进步和发展中，内燃机也在不断改进和提高，高热效率、结构紧凑，强机动性等已成为内燃机的优势特点，在车辆、轮船、工程机械等领域，内燃机目前处于最佳原动机的地位。根据国务院发展研究中心预测2020年我国汽车保有量将可能达到10000多万辆，因此预示着中国已经走向“汽车社会”[1]。
然而，内燃机带给人们巨大利益的同时，也带来了诸多挑战。随着我国经济的快速增长以及汽车保有量的大幅增加，石油以肉眼可见的速度不断消耗着，很多地区的石油处于短缺状态。因此，首先面临的第一大挑战是能源匮乏，我国石油的能源以很高的消耗量快速减少，即使每年探测出的石油储量还会增长，但其增长量不大，但需求量却在逐年增大，难免会出现供不应求的情况，因此需要大力开采新的石油资源。但由于新的石油资源大都埋在很难施工开采的地方，因此开采新的石油资源所付出的成本太高。
面对燃料的不断消耗，由此带来的第二大挑战是环境污染，我国的大气主要污染源是汽车排放[2]，其有害排放物主要为HC、CO、NOx以及颗粒物。有研究表明，汽车排放的有害污染物已经超过了整个大气污染物的50%[3]，排放出的污染物对人们的健康生活造成了很大伤害和影响。此外，化石燃料的不断燃烧使得大气中的CO2含量剧增，加剧了温室效应，破坏了生态环境，使人类时刻处于危险的环境当中。在面临能源消耗和环境污染的双重问题下，各国的研究者都着重探索高效清洁的代替型能源，达到降低石油燃料的开采和排放污染，提高汽车能效的目的。因此，寻找替代石化燃料的新型能源是实现节能减排的一个大方向，并要付诸于行动。
由此可见，资源匮乏和污染排放是我们急需解决的问题，同时对研究者们来说是一个巨大挑战。各国的研究者需要通过努力找寻和研究出具有高效清洁特点的替代燃料，来改善内燃机排放造成的污染问题和能源短缺问题。经过努力，国内外已经找到很多新型可替代的再生性能源，其中二甲基呋喃以其特有的优势崭露头角。
因此本次研究主要探讨二甲基呋喃对PAHs的影响，探讨了在柴油掺混不同比例二甲基呋喃情况下，探寻芳香烃的生成规律，研究碳烟前驱物A1A4的形成过程。并且与纯柴油和纯二甲基呋喃的情况相比，进一步分析加入二甲基呋喃之后碳烟前驱物减少的原因。本次研究的意义在于通过柴油添加二甲基呋喃后对芳香烃生成的影响，找到芳香烃生成的规律，有助于我们得到降低有害排放物的思路与方法，减少有害污染物对人体和大气产生的危害，为人类创造美好未来。
1.2国内外DMF研究现状
1.2.1 二甲基呋喃的优势
随着社会不断的向前进步和发展，汽车已经成为大多数家庭的普遍出行工具，但能源短缺的问题与污染排放等也随之而来，又由于应用于发动机上的石油等燃料是不可再生且开采成本高，因此需要寻找新型节能、环保的可再生替代燃料。
Keywords:Diesel;2,5Dimethylfuran;polycyclic aromatic hydrocarbons;Soot precursor 目录
1.绪论 1
1.1选题的背景及意义 1
1.2国内外DMF研究现状 2
1.2.1 二甲基呋喃的优势 2
1.2.2呋喃类燃料的基础燃烧研究情况 3
1.3本文内容 4
2.机理的构建与验证 5
2.1化学计算软件CHEMKIN简介 5
2.2 内燃机模型的选择 5
2.3 二甲基呋喃的化学反应动力学机理的构建 6
2.4柴油燃烧机理 8
2.5 芳香烃的研究 9
2.6本章小结 10
3.柴油/二甲基呋喃PAHs生成云图分析 11
3.1计算所需条件及柴油A1A4生成云图分析 11
3.1.1 计算所需条件阐述 11
3.1.2柴油A1A4生成云图 11
3.2 二甲基呋喃A1A4生成云图分析 12
3.3 二甲基呋喃添加 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
比例对PAHs生成的影响 14
3.4 PAHs生成趋势分析 18
3.4.1 A1、A2、A3和A4趋势图 18
3.4.2 A1、A2、A3、A4最大浓度趋势图 19
3.5本章小结 20
4.柴油添加二甲基呋喃对PAHs生成的影响 21
4.1 计算条件 21
4.2 初始温度对PAHs的影响 21
4.2.1 当量比1.0时初始温度对PAHS的影响 21
4.2.2 当量比2.0时初始温度对PAHs的影响 24
4.3 当量比对PAHs的影响 28
4.3.1 初始温度1200K时当量比对PAHs的影响 28
4.3.2 初始温度为1300K时对PAHs的影响 31
4.4 二甲基呋喃掺混比例对PAHs的影响 34
4.4.1 初始温度1200K，当量比1.0时掺混比例对PAHs的影响 34
4.4.2 初始温度1300K，当量比1.0时掺混比例对PAHs的影响 38
4.5本章小结 41
5. 全文总结及展望 42
5.1全文总结 42
5.2工作展望 42
参考文献 43
致谢 44
1.绪论
1.1选题的背景及意义
在工业革命不断发展的背景下，出现了内燃机，其出现为汽车的发展奠定了基础，汽车行业逐渐繁荣起来。人类社会在不断进步和发展中，内燃机也在不断改进和提高，高热效率、结构紧凑，强机动性等已成为内燃机的优势特点，在车辆、轮船、工程机械等领域，内燃机目前处于最佳原动机的地位。根据国务院发展研究中心预测2020年我国汽车保有量将可能达到10000多万辆，因此预示着中国已经走向“汽车社会”[1]。
然而，内燃机带给人们巨大利益的同时，也带来了诸多挑战。随着我国经济的快速增长以及汽车保有量的大幅增加，石油以肉眼可见的速度不断消耗着，很多地区的石油处于短缺状态。因此，首先面临的第一大挑战是能源匮乏，我国石油的能源以很高的消耗量快速减少，即使每年探测出的石油储量还会增长，但其增长量不大，但需求量却在逐年增大，难免会出现供不应求的情况，因此需要大力开采新的石油资源。但由于新的石油资源大都埋在很难施工开采的地方，因此开采新的石油资源所付出的成本太高。
面对燃料的不断消耗，由此带来的第二大挑战是环境污染，我国的大气主要污染源是汽车排放[2]，其有害排放物主要为HC、CO、NOx以及颗粒物。有研究表明，汽车排放的有害污染物已经超过了整个大气污染物的50%[3]，排放出的污染物对人们的健康生活造成了很大伤害和影响。此外，化石燃料的不断燃烧使得大气中的CO2含量剧增，加剧了温室效应，破坏了生态环境，使人类时刻处于危险的环境当中。在面临能源消耗和环境污染的双重问题下，各国的研究者都着重探索高效清洁的代替型能源，达到降低石油燃料的开采和排放污染，提高汽车能效的目的。因此，寻找替代石化燃料的新型能源是实现节能减排的一个大方向，并要付诸于行动。
由此可见，资源匮乏和污染排放是我们急需解决的问题，同时对研究者们来说是一个巨大挑战。各国的研究者需要通过努力找寻和研究出具有高效清洁特点的替代燃料，来改善内燃机排放造成的污染问题和能源短缺问题。经过努力，国内外已经找到很多新型可替代的再生性能源，其中二甲基呋喃以其特有的优势崭露头角。
因此本次研究主要探讨二甲基呋喃对PAHs的影响，探讨了在柴油掺混不同比例二甲基呋喃情况下，探寻芳香烃的生成规律，研究碳烟前驱物A1A4的形成过程。并且与纯柴油和纯二甲基呋喃的情况相比，进一步分析加入二甲基呋喃之后碳烟前驱物减少的原因。本次研究的意义在于通过柴油添加二甲基呋喃后对芳香烃生成的影响，找到芳香烃生成的规律，有助于我们得到降低有害排放物的思路与方法，减少有害污染物对人体和大气产生的危害，为人类创造美好未来。
1.2国内外DMF研究现状
1.2.1 二甲基呋喃的优势
随着社会不断的向前进步和发展，汽车已经成为大多数家庭的普遍出行工具，但能源短缺的问题与污染排放等也随之而来，又由于应用于发动机上的石油等燃料是不可再生且开采成本高，因此需要寻找新型节能、环保的可再生替代燃料。
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