醇基燃料燃烧产物特性半工业实验研究论

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1、醇基燃料燃烧产物特性半工业实验研究陈洪利导师姓名职称张全教授申请学位级别学士学科专业名称热能与动力工程论文提交日期论文答辩日期学位授予单位4醇基燃料燃烧产物特性半工业实验研究摘要：关键词：44目录第一章绪论11.1实验研究背景以及意义11.2醇基燃料和柴油作为燃料应用的国内外现状3第二章实验操作平台和方案42.1实验使用醇基燃料与柴油混燃型燃烧器42.1.1燃烧器实验平台42.1.2测量仪表与设备42.2实验燃料与预处理方案62.3实验设计方案62.3.1.目的62.3.2.原理方法62.3.3.

2、标定测量点位置72.3.4.实验步骤72.4本章小结8第三章燃料流量比对燃烧产物场、温度场和热效率的关系83.1燃烧器喷口流速的控制83.2不同工况（醇基燃料和柴油流量比）对燃烧产物的影响83.3不同工况（醇基燃料和柴油流量比）对火焰温度的影响83.4不同工况（醇基燃料和柴油流量比）下，燃烧产物对热效率的影响133.5平均值计算和误差分析173.5.1平均值计算173.5.2燃烧产物、温度误差分析173.6本章小结174第一章绪论1.1实验研究背景以及意义全球现在所使用的能源大部分是由千百年前埋藏

3、在地下的动物、植物尸体经过漫长而复杂的地质变化形成的化石能源，主要是碳、氢元素形成的碳氢化合物，包括石油、天然气等。而石油，作为高能燃料在生产生活应用中占了很大的比例。这些高能燃料，被用来提供汽车动力等推动器的燃料、电厂发电的燃料以及生产生活中加热设备的燃料，并且石油等为工业化学合成品提供了大量原料。随着社会生产力的提高、工业的不断发展，对能源的需求不断的增加。但是，石油、天然气的能源是不可再生能源，随着使用的增加不断减少，能源危机在渐渐的靠近人类社会。人类社会在使用能源上经过了三次大的转变：1.

4、用煤炭取缔了木料等：2.用石油取缔煤炭等能源；3.当今社会，随着能源危机的逼近，正在逐步的向多能源利用过渡。现今，全世界对石油能源的消耗是巨量的，平均每天大约1100W吨。人口的不断增加和石油资源的枯竭，使得能源危机日益突出，未来人类能源成为了当今社会必须解决的一个问题。世界石油等消费量如图1-1所示：图1-1石油、煤炭等能源消费量有关方面对世界石油、天然气和煤炭能源的消耗量做了预测，如图1-2所示：21图1-2世界能源未来预测然而，伴随着大量使用石油等化石燃料，给人类社会生活带了大量问题，氮氧化

5、物（NOX）、硫氧化物（SOX）、CO等引起的空气污染；CO2等带来的温室效应；固体、液体废弃物污染等等，严重威胁着人们日常生活和生存。因此，燃料燃烧产物的研究和分析是十分有必要的。1997年12月各国代表在日本京都的《气候框架公约》第三次缔约方大会中签订了《KyotoProtocol》国际公约，标定了各个国家二氧化碳的排放量：在2008年到2012年四年中，二氧化碳在各主要工业国的排放量要比1990年的平均低5.2%。中国的实情，在能源、环境和资源分配上存在复杂的问题。中国人口数量占了世界人口总

6、量的1/5左右，能源总量却只占了世界的10.7%，人均量只有世界平均人均量的51%；并且，在中国大部分地区，燃料都以煤炭为主，燃煤所带来的空气污染物比重很大，这对于我国就日本东京缔结的京都协议书所规定的排放问题上处于被动的地位。所以，迫切的需要能源结构的转型以及发展新型低排放物的能源来缓解日益被破坏的生存环境，应对迫近的能源危机。在这样的背景下，以醇基燃料为主的新能源为我国以及世界带了曙光，无疑是解决燃烧产物高污染的希望。能源结构的改革，以甲醇为主的醇基燃料成为了研究对象。相比于煤炭、石油等化石燃

7、料，醇基燃料低碳性、低排放、燃烧产物污染小和其可再生性得到了世界各国科学家的认同。乔治•••安德鲁•欧拉（诺贝尔化学家得主）在1990年提倡“甲醇经济”这一概念，与G.K.SuryaPrakash 和AlainGoeppert合著了以这个概念为主题的书籍。总结了醇基燃料和化石燃料的性能与目前情况，分析了其可行性和燃烧条件限制，提出了此概念。甲醇燃料可作为：1.存储能源的方便媒介；2.以电池等形式运送和分配的燃料；3.化学合成物和设计物的原材料。醇基燃料的液体性能比天然气更方便运送，而在燃烧处理上比

8、石油方便处理。这种燃料的来源更加广泛，可通过矿物、生物质、石油等生产，甚至可以通过CO2的化学反应制取，制取过程如下图1-2所示：21图1-2甲醇循环制取过程在我国，以甲醇为主的醇基燃料已经逐渐发展起来，形成一定规模，不仅仅是用作化工方面的原材料，在车用燃料和燃料电池的方面也有长远的进展。随着逐步的发展，醇基燃料相比传统燃料具有明显的竞争优势。1.2醇基燃料和柴油作为燃料应用的国内外现状1.3燃料燃烧产物排放特性国内外研究现状2005年，姚春德、段峰等对柴油与醇基燃料混合后在发动机