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《柴油-甲醇燃烧微粒热解化学反应参数研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、2014年2月农业机械学报第45卷第2期doi:10.6041/j.issn.1000鄄1298.2014.02.003*柴油/甲醇燃烧微粒热解化学反应参数研究赵摇洋摇王摇忠摇李铭迪摇李瑞娜(江苏大学汽车与交通工程学院,镇江212013)摘要:应用热重/差热同步分析仪,在氧气氛围下对柴油/甲醇(M0/5/15)燃烧微粒进行了热解过程试验,得到了微粒的失重曲线和燃烧速率曲线。根据试验数据分析了微粒的热解过程、着火温度和燃尽特性指数,并计算了微粒的热解动力学参数。结果表明,随着甲醇掺混比的增大,微粒中挥发组分
2、的质量减少,第1温度区间的热解速率峰值减小,固定碳颗粒的质量增加,第2温度区间的热解速率峰值增大;微粒的反应活化能降低,热解性能增强;微粒的着火温度降低,燃烧特性指数和燃尽特性指数上升,微粒的燃烧效率提高。关键词:柴油摇甲醇摇微粒摇热重分析摇热解+中图分类号:TK421郾1;TK46文献标识码:A文章编号:1000鄄1298(2014)02鄄0011鄄05中,OH与最易形成碳核的前驱体乙炔反应的活化摇摇引言能最低,反应最为迅速,使微粒的生成受到抑制。微粒是柴油机的主要排放污染物,也是大气可本文采用热重/差
3、热同步分析仪,在氧气氛围下吸入微粒物PM2郾5的主要来源之一。微粒中的可对甲醇掺混质量比分别为0%、5%、15%的柴油/甲溶有机组分(SOF)中含有多种聚合多环碳氢化合醇燃烧微粒进行热解化学反应参数分析,根据试验物,其中多环芳香烃的硝基化合物具有较强的致癌数据分析微粒的热解过程、着火温度和燃尽特性指[1-4]性。随着排放法规的日益严格,从国芋到国吁数,并计算微粒的热解动力学参数,加强对微粒热化[5]排放标准,PM的降低幅度达80%。采用清洁替学转化过程的控制,预测微粒热解过程的反应速率代燃料配合排气后处理
4、,可以有效降低柴油机的微及难易程度。粒排放。甲醇作为一种清洁替代燃料,具有含氧量1摇试验设备与方案高、汽化潜热大、着火极限宽等特点,能够降低柴油[6-8]机的微粒排放。微粒捕集器是排气后处理的一试验用机为186FA型柴油机,压缩比19,标定种重要方法,而过滤体再生是微粒捕集器的关键技功率6郾3kW,标定转速3600r/min,最大扭矩转速术之一,研究微粒的热解过程对于微粒的有效再生1800r/min。由于掺混甲醇后,柴油机在标定工况下[9-13]起到重要作用。工作粗暴,故试验在最大扭矩转速、100%负荷下
5、采[14]CarolineMarchal等构建了能够预测正庚烷用微粒分级采样装置MOUDI分别对柴油机燃用柴和异辛烷氧化过程中微粒生成过程的模型,对微粒油M0、M5和M15的燃烧微粒进行采集。试验采用的生成和氧化过程进行了研究。结果表明,氧化过瑞士METTLER公司的TGA/DSC1型热重分析仪,程会将形成的微粒转化成CO和CO,减少微粒生如图1所示。热重分析仪在一定温度程序控制下加2成量,导致微粒氧化的主要物质有OH、O和O,缺热,使样品发生分解、氧化和蒸发等一系列质量变2氧情况下,OH是氧化过程的重要
6、反应物,富氧情况化,利用热天平记录样品质量随时间/温度的变化曲[15]下,O发挥主要作用。Flynn等通过建立甲醇/线,即热重曲线(TG曲线),对TG曲线进行一次微2正庚烷详细化学反应动力学模型,从化学反应方面分得到反映样品质量变化速率的微商热重曲线揭示了甲醇对微粒的热解作用过程。结果表明,甲(DTG曲线)。通过TG曲线和DTG曲线的结合,可[16-17]醇在燃烧初期主要发生的反应是分解产生大量的以得到样品中不同组分的百分含量。OH自由基,在柴油燃烧反应生成的各种中间物质通过采集柴油机燃用柴油M0、M5和
7、M15的排收稿日期:20130322摇修回日期:20131012*国家自然科学基金资助项目(50776042)、江苏省高校自然科学基金重点资助项目(10KJA470009)、江苏省研究生科研创新计划资助项目(CXZZ12_0676)和PAPD资助项目(2011年)作者简介:赵洋,博士生,主要从事内燃机工作过程及代用燃料研究,E鄄mail:zhaoyangujs@163.com12农摇业摇机摇械摇学摇报摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇2014年气微粒,利用热重分析仪对微粒的热解化学反应参2郾2摇热解动力学
8、参数计算数进行分析。试验时,通入氧气作为反应气体,流量热解动力学是表征热解过程中反应过程参数对为50mL/min,升温范围为室温至925益。通入高纯原料转化率影响的重要手段,根据热解曲线,采用积氮气作为保护气,流量为50mL/min,升温速率为分法可以得到柴油/甲醇燃烧微粒的热解反应动力30益/min。学参数。样品的分解速率可以表示为dx=kf(x)(1)dtE其中k=Aexp(-)RT式中摇x———反应物转化率k———反应速
