柴油机颗粒氧化动力学特性研究

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1、分类号密级ＵＤＣ硕ｉ学位论文柴油机颗粒氧化动力学特性研究ｙ＇－？．Ｉ－作者姓名：橘冬．．．．ｄ；ｒ；、学科专业：车辆工程ｒ；５学号：２１２０１２０８５２３４０１０＾１＾｜－Ｈｅｐ－＾ｊ—１指导教师：ｋ孟忠伟教輕完成日期：２０１５年５月１—１＇Ｔ■Ｉ，，－１国．―＂？－－－－—－＿■———ＶＶ！＾’＂兮古‘ｍ棘－．麵ｍ＾西华大学学位论文独创性声明作者郑重声明：所呈交的学位论

2、文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中己经注明引用时容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体己经发表的研究成果，化不包含其他＆申请学位或其他用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均己在论文中做了明确的说明并素示了谢意。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。学位论文作者签名若指导师签名：曰期：則Ｔ．日期却皆．６．６如化西华大学学位论文版权使用授权书、本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文的规定，在校攻

3、读学位期间论文工作的知识产权属于西华大学，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，西华大学可Ｌ乂将本论文的全部或部分巧容编入有关数据库进行检索，可Ｌ乂采用影印、缩巧或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。（保密的论文在解密后遵守此规定）学位论文倘签曰期：日期２Ｐ／Ｉ：ｌＷ＾切矿ＩClassifiedIndex:UDC:XihuaUniversityMasterDegreeDissertationInvestigationonthe

4、oxidationkineticsofdieselparticulateCandidate:YangDongMajor:VehicleEngineeringStudentID:212012085234010Supervisor:Prof.MengZhongweiMay,2015西华大学硕士学位论文摘要柴油机颗粒的排放已经成为近年来雾霾环境的一个重要因素，必须得到有效的控制，柴油机颗粒捕集器（DPF）是减少柴油机尾气颗排放十分有效的一种技术。而颗粒物是否能在DPF内高效且可靠的再生，是DPF能否得到广

5、泛应用和推广的重要前提。影响柴油机颗粒物再生性能的因素较多，其中柴油机颗粒的氧化特性对DPF的再生性能具有重要的影响，对其展开研究有着重要的研究意义。利用模拟颗粒热重实验数据分析了三种典型热分析方法各自的特点，在取反应级数n=1时，积分法（Coats-Redfern法）不仅能计算颗粒本征活化能，还能根据需求计算实验颗粒的表观活化能；而阿伦尼乌斯法（Arrhenius）和微分法（ABSW）所计算活化能是实验颗粒的本征活化能。探究了升温速率（10~100K/min）对颗粒物氧化特性的影响，随着升温速率的

6、增大，颗粒物的转化率曲线（TG曲线）和相对反应速率曲线（DTG曲线）都向高温区偏移，颗粒物的特征温度都随之增大；当升温速率达到50K/min后，颗粒物会随机出现“急速氧化”现象，相对反应速率急剧增大；由于单位时间内更多的能量投入，相对于低升温速率，高升温速率有利于颗粒的氧化再生，根据热分析动力学所计算出颗粒的表观活化能也随之降低。利用车用柴油（0#）和碳黑颗粒来分别模拟柴油机颗粒的SOF组分和干碳烟组分，捕集了不同工况下的柴油机颗粒，研究SOF对柴油颗粒氧化特性的影响。模拟的柴油机颗粒在氧化燃烧过程

7、中发生分阶段氧化；在模拟SOF含量小于40%时，SOF的氧化对碳黑颗粒的氧化影响较小；而真实柴油机颗粒中SOF则促进颗粒氧化反应的进行，表观活化能随着SOF含量的增大而减小，柴油机颗粒的反应级数n为0.7，整个氧化过程分为两个阶段：先是颗粒上的易氧化物质同活性碳的氧化燃烧，接着是残余碳颗粒和其他杂质的反应。碳黑颗粒则是单级氧化，反应级数n为1。柴油机颗粒比碳黑颗粒更易发生氧化，氧化更剧烈。柴油机颗粒干碳烟部分和碳黑颗粒的氧化特性十分类似，表观活化能比较接近，碳黑颗粒在一定程度上能模拟真实柴油机颗粒的

8、干碳烟组分。不同微观结构的碳颗粒的氧化特性存在明显差异，初始比表面积和原生粒径的比值较大的碳黑颗粒，起燃温度相对较低，表观活化能也较低；对碳黑颗粒进行不同的热处理，其内部微观结构会发生变化。当碳颗粒内部小尺寸微晶碳链含量较高时，使颗粒的累积比表面积增大，碳颗粒的氧化活性提高，起燃温度降低，表观活化能也相应减小。实验结果表明：柴油机颗粒氧化再生会经历4个反应阶段：易挥发物质的挥发、活性碳的氧化、碳的石墨化、残余碳颗粒的氧化燃烧。关键词：柴油机颗粒捕集器；柴油机颗粒；碳黑