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摘要本文利用化学动力学模拟计算软件 Chemkin 中的 Premix 模块，计算在 1atm 压力下，当量比分别为φ=0.8，φ=1.0 和φ=1.5 时，对不同体积分数（0%，20%，40%，60%，80%，100%）的含氧燃料甲醇与乙烯组成的混合燃料预混燃烧特性进行了全方面研究。得到了乙烯甲醇混合燃料燃烧火焰的基本结构特征，确定了不同掺混比下甲醇对混合燃烧火焰的结构影响和不同当量比下甲醇对混合燃烧火焰的结构影响，给出了主要产物和中间产物及自由基的浓度分布，分析讨论了混合燃料污染物的排放特性和趋势等。结果表明，含氧燃料甲醇的添加，降低了最高绝热火焰温度，减少了常规污染物及碳烟的排放，但含氧污染物的生成量增加，同时，发现在富燃工况下重要污染物的生成量最多。 30939
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毕业论文关键词 甲醇 混合燃料 燃烧特性 污染物
Title Study of Combustion Characteristics of Ethylene and Methanol Blended
Abstract The author perform all aspects of research on the premixed combustion characteristics of blended fuel consisting of methanol which has different volume fractions (0%, 20%, 40%, 60%, 80%, 100%) and ethylene under 1atm pressure at equivalence ratio of 0.8,1.0 and 1.5 using Premix code of chemical kinetic simulation software Chemkin. It gets the basic structural features of ethylene methanol blended fuel combustion flame, determine the effect of the structure under different blending ratio and different equivalence ratio of methanol to blended combustion flame, gives the concentration distribution of major product and intermediates and free radicals，analyzes and discusses the emission characteristics and trends of blended fuels pollutants etc. The results show that the oxygenated fuels addition has decreased the maximum flame temperatures and reduced the emissions of conventional pollutants and soot. At the same time, we find that the amount of significant pollutants generated is maximum in the fuel-rich conditions.
Keywords Methanol Blended fuel Combustion characteristics Pollutant
目次
1引言1
1.1研究背景及研究目的1
1.2国内外研究现状1
1.3本课题主要研究内容及目的„3
2研究思路及研究方法„5
2.1研究思路„5
2.2CHEMKIN简介5
2.3燃烧化学反应机理5
2.4混合燃烧模拟火焰工况„6
3结果与讨论„8
3.1当量比为0.8时模拟结果„8
3.2当量比为1.0时模拟结果„17
3.3当量比为1.5时模拟结果„27
3.4重要污染物分析37
结论41
致谢42
参考文献43
1 引言 1.1 研究背景及研究目的 1.1.1 研究背景 石油是发动机的最主要燃料，常常被用作燃油和汽油，它们组成了地球上最重要的二次能源之一。其与人类的活动息息相关，不仅是人们日常生活中一种普通的商品，而且是一种极为重要的战略资源。不单如此，石油工业还是经济发展的血液，因此，石油的安全供应不仅关系到人们正常生活，也关系到一个国家的经济发展和社会稳定。但是，石油属于不可再生资源。 要缓解石油危机，必须大力研究寻找可以代替的物质。含氧燃料来源广泛，特别是醇类燃料，其燃烧过程中明显降低了 CO、碳烟、PM、碳氢化合物以及NOx 等的排放，被认为是清洁的替代燃料。其中甲醇具有沸点低、辛烷值高等特点，同时，甲醇燃料物理化学性能接近汽油，在汽车发动机上使用甲醇燃料，发动机不需要做大的变动，而且甲醇与汽油相溶性较好，能够实现它们以各种比例混合燃烧[1]。 1.1.2 研究目的 为了保障能源供应的安全、实现能源结构的多元化、保护环境和应对气候变化，迫切需要发展可以代替石油等化石燃料的清洁燃料。而甲醇和乙醇是目前最具有潜力的发动机的替代燃料之一，其能提高压缩比和发动机的动力性、经济性，并且可降低最高燃烧温度，减少污染物的排放。更具有来源丰富(可从煤、天然气、生物中提取)，可以规模化生产，成本低等优点，被广泛应用于汽车工业领域，甲醇常以纯质燃料或者掺混燃料的方式在发动机中使用。 然而，醇类燃烧过程中往往会产生大量的非常规污染物，如酮类(乙烯酮)，醛类(甲醛、乙醛)，酯类(甲酸甲酯)等。这些物质本身就具有很高的毒性，严重威胁人体的健康。当前我们对这些污染物的生成特性还缺乏足够认识，为了推进含氧燃料能够大规模应用于替代化石燃料，有必要从燃烧化学机理上来把握这些污染物的形成和抑制。