基于化 学反应动力学的天然气—柴油电控双燃料发动机燃烧模型的研究

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1、浙}丁凡学博1．学位论文基于化学反直动力学的天然气一柴油电描、职燃料发动机燃烧模型的{-J：咒Keyword：naturalgas··dieseldual-·fuelenginecombustionmodelchemicalreactiondynamicsdistract批于化学反应动n学的天然气～柴油电拾取燃“发动机燃烧模型的圳，L第一章绪论1．1引言世界范围内汽车保有量的不断增加，石油供需紧张加剧。随着城市车辆数目的不断扩大，汽车排放已成为当今城市大气的主要污染源。开发汽车发动机清洁燃料以及合理的资源

2、利用已成为今后的主要工作重点之一。利用电能、太阳能和氢能等新的能量资源作为汽车动力，未来将会成为可能。但是，在现代较长～段时间内，根据我国的资源现状，发动机燃用气体燃料(如天然气、液化石油气)最为现实，且有比较成熟的技术可供借签，将有可能成为本世纪较长时间内的主导能源之一。由于天然气和液化石油气低排放的环保功效、低燃料费用、合理的资源配置，近年来在国际上日益受到重视。发展清洁燃料汽车会给我国汽车工业带来一次新挑战和机遇【”】。1．1．1使用天然气作为汽车发动机燃料可以缓减能源紧张压力世界一次性化学能源主要

3、有煤炭、石油和天然气，随着世界各国工业化的发展，大规模的开采利用化学能源，其储备情况有很大的变化。1、石油资源石油可开采年数变化见表1．1所示。表中所说的可开采的地下石油储藏量是指全部储藏量中可用技术经济方法采掘的储藏量。探明可开采石油的年数从1965年起计算的30年到1997年起计算的43年，表明每年探明的储藏量都在增加。今后趋势尚不清楚。持乐观理论的专家认为：“石油资源还十分丰富，50年内不必担心。”相反，另一种观点认为，“据预测，今后十几年内世界石油生产将表1-1石油可开采年数的变化Table1-1

4、Yearsofpetroleumexploitation石油储藏量探明可开采储藏每年产量P可开采年数探明的年份量R(单位】0亿桶)(单位10亿桶／年)RIP(年)1965年34012301975焦67020331985年7102l34}1997年10202443翦一市站论迎来高峰，其后将开始减少，石油价格也随着石油产量的减少而上涨。”但是有一点可以肯定的，即可以经济开采的石油资源是有限的，而且越来越少。2、石油以外的资源石油以外的主要化学燃料资源包括天然气和煤。其可开采储藏量如表1—2所示。为了比较储藏量

5、，根据概略的平均发热量作了推算，设石油为1，则天然气与煤的可开采量分别为1及4。煤用于发动机尚存在着许多技术上的问题，而使用天然气作为汽车燃料则是一种台适的方案，技术上比较容易实现。表1．2化学燃料储藏量Table1-2Storageofchemicalfuel石油天然气煤探明可开采储藏量1620亿kL144万亿m3(1996)1．03万亿吨(1993)年生产量37亿kL2．3万亿m345亿吨可开采年数4362231平均发热量(概略)9250kcal／L9800keal／m’6200kcab'kg可开采储

6、藏(发热)1．0(基准数)0．914．33、甲烷氢化物(天然气水合物)这是原来未曾考虑过的新型化学燃料资源，近年来已引起人们高度重视。这是甲烷的是混合物，在地底下(高压低温)是呈果冻状固体，但是在陆地上，则分解成甲烷和水，1m3的天然气水合物在常温常压情况下可产生160m3的天然气，因此称为非传统型的天然气。甲烷氢化物的可开采储量与传统型天然气相等，或者还要超过。据初步查明，世界范围内已有40余处海底和冻土带有着丰富的天然气水合物。我国东海、南海海域也有天然气水合物的储藏带。这说明当将来石油资源枯竭，但还

7、有其他类石油资源存在。但是这种能源的开采成本很高，目前还没有成熟的开采技术。由储藏量可以看出，气体燃料主要是天然气(包括液化石油气)，是世界上继煤和石油之后的第三大能源。随着经济和社会的发展，我国已成为能源进口大国。1993年起．我国已成为石油净进口国，按年石油消费增长率4．4％计算，预计到2010年缺口17100万吨；bii上凡学博√学位论文基十化学反f芦动，0学的最热气～柴油也拧双辫料发曲帆燃肫梗型∞M咒以上。1994年第二次资源评价，我国油气资源是：石油906x10st．其中陆地上为660．5xlO

8、at，陆上可采的石油资源是145x108t；天然气总资源是38x10幢m3，其中陆地上为30x10挖m3。我国油气资源具有很大的潜力。陆上探明的程度，石油为25％，天然气仅为6％-7％。根据中国天然气集团公司1998年资料，累计探明天然气可采储量是1．1774x1012m3，剩余可采储量是7879x108m3。“八五”以来的近10年间，我国天然气储量年均以1200x108m3以上的速度增长，年产气量平均以lO％以上的速度增长。