长碳链生物醇类对C5不饱和酯类燃烧特性影响研究
在能源需求和环境保护的双重压力下，世界范围内掀起一股寻找替代能源的热潮。生物柴油和长碳链生物醇类由于其低污染、可再生、高能值等特点，成为国内外研究的热点。生物柴油因组成复杂无法直接进行基础燃烧研究，国内外通常采用结构相对简单又能表现生物柴油燃烧特性的生物柴油替代物酯类来研究其燃烧过程及特性。本文开展长碳链生物醇类对C5不饱和酯类燃烧特性影响研究，不饱和酯类为巴豆酸甲酯(MC)和丙烯酸乙酯(EA)，长碳链生物醇类则为四种丁醇和正己醇。具体工作如下: 首先，为了分析四种丁醇在混合燃料中的燃烧特性及具体化学反应路径，利用化学动力学模拟掺氢的四种丁醇层流火焰的燃烧特性，探究H2的化学效应和稀释/热效应对四种丁醇火焰特性的影响。结果表明，H2化学效应对燃烧产生的主要产物、稳定中间产物和潜在污染物均有促进作用，而H2稀释/热效应表现为抑制作用;同分异构化对燃料的燃烧特性有重要影响，乙炔浓度在正丁醇中最高而在叔丁醇中最低，炔丙基浓度在正丁醇中最高而仲丁醇中最低，乙醛浓度在仲丁醇中最高。 其次，通过对冲扩散火焰平台探究生物丁醇对C5不饱和酯类燃烧特性的影响，并探讨了燃烧特性变化的原因。实验结果表明，由于燃料之间反应活性不同，正丁醇延缓EA燃烧而促进MC燃烧，其余三种丁醇促进EA消耗而延缓MC消耗;相同体积的丁醇碳摩尔数略高于不饱和酯类，导致丁醇的加入使一氧化碳和二氧化碳浓度增加;结合燃料反应路径分析可知，纯EA燃料的乙烯和乙醛浓度更高而纯MC燃料丙烯浓度更高，叔丁醇对EA和MC混合燃料中丙烷和正丁烯浓度提升作用最明显，仲丁醇对EA和MC混合燃料的乙醛浓度提升作用最大。 最后，利用对冲扩散火焰平台探究正己醇对C5不饱和酯类燃烧特性的影响，并比较分析了正丁醇和正己醇对两种酯类燃烧特性影响的异同。实验结果表明，燃料反应活性不同，导致正己醇对EA燃烧影响不明显而延缓MC氧化消耗;相同体积下正己醇碳摩尔数更多，导致混合燃料生成更多一氧化碳和二氧化碳;相比于不饱和酯类，正己醇生成相应物质的反应路径更为直接高效，故正己醇的加入使混合燃料中多数产物的浓度明显升高;正己醇的碳摩尔数和链式反应产生的活性自由基更多，导致其对EA火焰中一氧化碳、甲烷、乙烯、乙炔、乙醛浓度和MC火焰中的甲烷、乙烯和乙醛浓度的促进作用强度比正丁醇更强。
长碳链生物醇;C5不饱和酯;燃烧特性;化学反应
南京理工大学
硕士
工程热物理
刘冬
2017
中文
TK16
0
2017-07-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）