污染物的生成机理和影响因素ppt课件.ppt

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1、第二章污染物的生成机理和影响因素一氧化碳未燃碳氢化合物氮氧化物微粒§2.1一氧化碳一、化学反应机理（生成机理）：1.CO生成机理详细过程尚未完全弄清，一般认为，生成步骤如下（R代表烃基）：RCO通过热分解生成CO或如下方式：2.是碳氢化合物燃料在燃烧过程中生成的主要中间产物，最终生成情况视氧气浓度而定CO继续氧化成CO2：CO的形成和破坏过程都是受化学反应动力学机理所控制，是碳氢燃料燃烧过程中基本反应之一CO是不完全燃烧的产物之一。若能组织良好的燃烧过程，即具备充足的氧气、充分的混合，足够高的温度和较长的滞留时间，中间产物CO最终会燃烧完毕，生成CO2或

2、H2O。因此控制CO的排放不是企图抑制它的形成，而是努力使之完全燃烧§2.1一氧化碳一、化学反应机理（控制因素）：研究表明，碳氢燃料和空气的预混燃烧火焰中，由于CO的生成速率很快，在火焰区CO浓度迅速上升到最大值，该最大值通常比反应混合物在绝热燃烧时的平衡值要高，随后CO浓度缓慢地下降到平衡值。因此，从燃烧设备的排气中检测的CO含量要比在燃烧室中最大值低但明显地大于排气状态下平衡值。这表明化学反应动力学控制着CO的生成和破坏。§2.1一氧化碳一、化学反应机理（控制因素）：燃料的氧化速率取决于：1、可用的氧浓度2、反应气的温度3、化学反应占有的时间（决定于

3、发动机的转速）控制CO排放量的主要考虑因素是可燃混合气的过量空气系数当a<1，CO体积分数co随a的减小不断增加；近似估算排气中CO方法（摩尔分数）：利用总量化学反应式当a>1，co很低，只是在a=1.0~1.1之间，co随a略微变化。近似估算混合气中CO方法（摩尔分数）：利用水煤气化学平衡式（1600－1700K）二、点燃式内燃机：可燃混合气基本均匀CO排放量取决于混合气的空燃比或过量空气系数点燃式内燃机用11种不同H/C比燃料时的CO排放量与空燃比及过量空气系数的关系图中：a<1，CO体积分数co随a的减小不断增加（缺氧引起不完

4、全燃烧），由CO的摩尔分数计算式可知；a>1，co很低，只是在a=1.0~1.1之间，co随a略微变化。汽油机部分负荷(常用工况)：a接近l，CO排放量不高。但多缸机如各缸a不同，有的气缸a＜1，CO排放量增加。不同工况的CO排放：加速时：如果加浓过多，或者减速时不断油，即在瞬态运转工况下供油量控制不精确，会导致CO排放量剧增怠速时：加浓过多会排放大量CO注意：点燃式内燃机排气中的CO水平低于燃烧室中的最大值：部分CO在排气和膨胀工程中发生再次燃烧被消耗导致。全负荷、冷起动时：混合气是浓的，a可小到0.8甚至更低，CO排放量很大。§2.

5、1一氧化碳三、压燃式内燃机：柴油机CO排放的特点：总是在a>1（1.5—3之间）下工作，CO排放量比较低，只有在负荷很大接近冒烟界限时（1.2—1.3之间）才急剧增加。柴油机油气混合不均匀，燃烧室中局部缺氧，温度低，反应物在燃烧区停留时间较少，容易发生不完全燃烧生成CO，造成a很大（负荷很小时）CO排放反而上升。直喷式柴油机污染物排放量与a的关系§2.2未燃碳氢化合物一、未燃碳氢化合物的排放渠道：汽油机未燃HC的生成与排放有三个渠道：1)HC的排气排放物：在燃烧过程中生成并随排气排出。组织气缸扫气时，部分混合气直接进入排气。2)曲轴箱排放物：通过活

6、塞与气缸之间的各间隙漏入曲轴箱的窜气，如果排入大气也构成HC排放物。3)蒸发排放物：从汽油箱、化油器等处蒸发的汽油蒸气，如果排入大气同样构成HC排放物。柴油机排出的未燃HC全由燃烧过程产生。§2.2未燃碳氢化合物二、生成各种未完全燃烧HC的化学机理：碳氢化合物和氧形成化学键的最初步骤：生成醛的反应：ROOH型过氧化物热分解后生成的烃氧基在仲基存在的情况下：在伯烃氧基存在的情况下：生成酮的反应：在叔基存在的情况下：§2.2未燃碳氢化合物二、生成各种未完全燃烧HC的化学机理：生成醇的反应：生成羧酸的反应：§2.2未燃碳氢化合物三、点燃式内燃机：汽油机排气污染

7、物与a的关系理论上，油气的均匀混合气在a等于1或大于1的条件下不应产生未燃HC。实际发动机中，无论a多大，未燃HC都有相当的数值（a＝1.1－1.2时最小），并随a的减小迅速增加。当混合气过稀（a大于1.2时），由于燃烧恶化，甚至有些循环缺火会使HC排放急剧增加§2.2未燃碳氢化合物三、点燃式内燃机生成未燃HC的机理：1、壁面火焰淬熄：冷激效应的定义：发动机的燃烧室表面受冷却介质的冷却，温度比火焰低得多。壁面对火焰的迅速冷却称为冷激效应。淬熄层的定义：冷激效应使火焰中产生的活性自由基复合，燃烧反应链中断，使反应变缓或停止。结果火焰不能传播到燃

8、烧室壁表面，在表面留下一薄层未燃烧或不完全燃烧的可燃混合气，称为淬熄层。链式反应