短链脂肪酸甲酯着火特性的试验与仿真研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文短链脂肪酸甲酯着火特性的试验与仿真研究国家973重大基础研究项目(2013CB228405)上海市浦江人才计划（14PJ021）硕士研究生：王玥学号：1120209235导师：吕兴才教授申请学位：工学硕士学科：动力工程及工程热物理所在单位：机械与动力工程学院答辩日期：2015年2月授予学位单位：上海交通大学DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityfortheDegreeofMasterIGNITIONANDCOMBUSTIONCHARACTERISTICSOFSHORTCHAINMETHYLESTERC

2、andidate：YUEWANGStudentID:1120209235Supervisor：Prof.XINGCAILYUAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：PowerEngineeringandEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefense：Jan,2015Degree-Conferring-Institution：ShanghaiJiaoTongUniversity摘要短链脂肪酸甲酯着火特性的实验与仿真研究摘要生物柴油和乙醇均为

3、可再生车用替代燃料，且这两种燃料的混合物能够解决柴油机NOx和碳烟排放此消彼长的问题，本文在一台快速压缩机上对生物柴油模型燃料与醇类的混合物的基础着火特性进行研究。生物柴油有不同的脂肪酸甲酯类燃料组成，由于制备均值气相混合物的考虑，本文选取了不同的短链脂肪酸甲酯与乙醇的混合燃料作为研究对象，总结了脂肪酸甲酯和乙醇的相互作用，了解不同碳链长度脂肪酸甲酯的影响因素。（1）对戊酸甲酯的试验及模拟研究发现，戊酸甲酯燃料呈现不同的着火延迟变化趋势。在高稀释条件下，戊酸甲酯呈现低温反应现象，着火延迟随着上止点温度的升高而降低；在低稀释条件下，戊酸甲酯在上止点温度低于850K时，着火延迟随着上止点温度

4、的升高而降低，在850K~1250K温度内，戊酸甲酯出现NTC现象。根据路径分析可知，戊酸甲酯首先在OH基团和HO2基团的作用下进行脱氢反应，生成MPExj，随后MPExj相互之间进行同分异构化反应；同时，MPExj也通过与O2进行加成MPExoo，或者碳链开始发生断裂生成MPxd，MB3d和ME2j，进而生成各种烯烃产物，最终完全氧化。根据敏感性分析可知，促进戊酸甲酯着火的主要反应是生成OH基团的反应及戊酸甲酯的主要分解路径；抑制着火的主要反应是2号位逆反应，以及与生成OH基团产生竞争的反应。I上海交通大学硕士学位论文（2）对庚酸甲酯燃料在快速压缩机中进行纯物质压缩着火试验发现，庚酸甲

5、酯在快速压缩机上能获得更宽的上止点温度范围，庚酸甲酯在高稀释条件下压缩燃烧的着火延迟变化与戊酸甲酯相同，着火延迟随着上止点温度的升高而降低，曲线变化趋势相较于戊酸甲酯较为平缓，且并未出现NTC现象。庚酸甲酯/乙醇混合燃料的着火延迟在上止点温度较低时随着乙醇燃料的添加而增加；随着上止点温度的升高，不同乙醇添加比例的混合燃料的着火延迟逐渐趋于一致。庚酸甲酯/乙醇混合燃料的着火延迟随着当量比的减少而增加。（3）辛酸甲酯燃料在快速压缩机中进行纯物质压缩着火试验时，辛酸甲酯的着火延迟在上止点温度高于750K时随着上止点温度的升高而降低；在上止点温度低于750K时，辛酸甲酯的着火出现负温度系数区域。

6、着火延迟随着上止点压力的增大而减少。辛酸甲酯/乙醇混合燃料的着火延迟随着乙醇添加而增加；同时当乙醇比例为40%时，辛酸甲酯在温度较低的条件下出现NTC区域，并与20%乙醇比例的混合燃料的着火延迟部分重叠。辛酸甲酯/乙醇混合燃料的着火延迟随着上止点压力的增加而降低。关键词：生物柴油快速压缩机脂肪酸甲酯着火特性IIABSTRACTIgnitionandCombustionCharacteristicsofShortChainMethylEsterinaRapidCompressionMachineABSTRACTIgnitioncharacteristicsofalcohol/n-hepta

7、nedualfuelblendswereconductedonarapidcompressionmachinebecauseofthepositiveinfluencefromalcoholfuelsonenergycrisisandengineemissions.Inviewofthefactthatthebiodieselcanalleviatetheenergycrisisandresolveinternalcombustio