碳达峰背景下的新型铺管船燃料研究

在碳达峰背景下,针对新型铺管船燃料选型进行了研究,重点探讨了LNG (Liquefied Natural Gas,液化天然气)和甲醇在铺管船中的应用潜力。通过对比分析燃料特点、初始投资、营运费用、碳税费用等,最终提出建议新型铺管船使用甲醇Ready的方案。

甲醇/正庚烷混合燃料自燃特性实验与数值模拟研究

为了理解甲醇/柴油双燃料机的自燃特性并为燃烧计算所需骨架机理提供理论依据,以正庚烷作为柴油替代物,应用快速压缩机对宽广实验条件下甲醇/正庚烷混合燃料的自燃特性进行了研究。实验条件覆盖了甲醇/柴油双燃料机的典型工况。实验研究结果显示,随着压力升高、甲醇比例减少或当量比增大,混合燃料滞燃期变短。根据实验数据验证了爱尔兰国立大学(National University of Ireland,NUI)的正庚烷详细机理对甲醇/正庚烷的适用性,并利用该机理在CHEMKIN PRO软件中进行了化学动力学分析。结果表明,甲醇与正庚烷竞争羟基(hydroxyl,OH)从而抑制系统氧化过程。敏感性分析结果显示,超氧化氢(HO_(2))反应生成过氧化氢(H_(2)O_(2))是燃烧过程中最敏感的反应,抑制系统氧化过程的进行。本研究可为获得适用于甲醇/柴油双燃料机燃烧计算的骨架机理提供理论依据。

内燃机燃烧氨燃料的研究综述

在全球碳减排的大趋势下,发展氨燃烧技术十分必要。综述了国内外对氨氧化化学动力学机理、层流燃烧速度和着火延迟时间的研究成果,并针对氨燃烧时燃烧速度慢和NO_(x)排放量大等问题介绍了掺混燃烧、富氧燃烧和等离子体辅助燃烧3种氨增强燃烧技术,详细阐述了压力和水分对氨燃烧中NO_(x)排放量的影响。重点介绍了氨燃料在内燃机中燃烧的研究现状,指出在内燃机燃料中掺烧氨燃料会造成内燃机功率下降和氮氧化物排放量过高等问题,而提高压缩比、调节氨掺混比例和调整燃料喷射策略等可以有效改善掺氨燃烧内燃机的功率和排放量。

润滑油添加剂对活塞环-缸套摩擦副摩擦学性能的影响

为了研究润滑油中常见添加剂如摩擦改进剂、减摩剂及清净剂对发动机关键零部件活塞环-缸套摩擦副摩擦学性能的影响,并探究其相互作用机理,利用SRV?4型多功能摩擦磨损试验机的活塞环-缸套摩擦副研究了SN/GF-5 0W-20润滑油及添加剂二烷基二硫代氨基甲酸钼(molybdenum dialkyl dithiocarbamate, MoDTC)、二烷基二硫代磷酸锌(zinc dialkyl dithiophosphate, ZDDP)、磺酸钙清净剂对活塞环-缸套摩擦学性能的影响,并用SEM、XPS分析了缸套磨损表面摩擦膜。研究结果表明:SN/GF-5 0W-20发动机油中MoDTC的含量会影响其摩擦学性能,当Mo元素含量为0.50%(质量分数)时,摩擦学性能最优。ZDDP与MoDTC润滑体系具有良好的协同效应,能明显降低摩擦系数;在ZDDP/MoDTC润滑体系中引入磺酸钙清净剂,会减少MoS2摩擦膜的生成,使摩擦系数升高。

正丁醇/生物柴油混合燃料的中低温着火特性

通过一台新开发的超高压快速压缩机,进行了不同比例的正丁醇/生物柴油混合燃料在当量比为0.3~1.0、压力为1~6MPa以及温度为700~975 K条件下的自着火特性研究.结果表明:混合燃料的着火延迟时间随着温度、压力和当量比的升高而减小.此外,混合燃料的着火延迟时间随着正丁醇比例的增加而增大,但随着温度的升高,着火延迟时间对正丁醇的比例不敏感.采用已有的详细动力学模型进行了模拟研究并与试验结果进行了对比.通过对正丁醇/生物柴油自着火特性的化学动力学分析,研究了自着火过程中正丁醇和生物柴油之间的化学相互作用.结果表明:正丁醇的加入极大程度抢夺了生物柴油低温反应产生的自由基,削弱了生物柴油的低温反应路径.

高温下掺氢燃气层流燃烧速度和稳定性研究

基于定容燃烧弹系统结合高速纹影技术,研究了初始温度为450 K,初始压力为0.2 MPa,氢气含量为50%,70%和80%,当量比为0.7~1.4时的氢气-乙醇-空气混合燃气的层流火焰燃烧特性。对掺氢燃气的层流燃烧速度(LBV)以及火焰不稳定性进行研究。结果表明:扩大燃料中氢气的占比能提高混合燃气的LBV;氢气掺混含量为50%,70%和80%预混燃气的层流燃烧速度均在当量比为1.3下达到峰值,随后呈下降趋势。当氢气掺混含量为50%,70%和80%时,随着当量比的上升,L b逐渐减小,在当量比为1.4左右变成负值,火焰表面出现裂纹并发展出细胞结构,火焰呈现不稳定状态。

基于可视化激波管的甲烷着火过程均质性解析

利用高速摄像机拍摄了激波管内甲烷的自着火过程,并结合压力和CH信号曲线试验值、模拟值的比较,分析了甲烷着火过程的均质程度,其中,初始压力和当量比分别为1.07 MPa和0.5.结果表明:甲烷在初始温度为1 547 K下发生均质着火,着火位置接近端壁.而温度为1 286 K下甲烷发生非均质着火,管内出现明显的预着火点,且面积逐渐增大进而传播引燃未燃区,着火位置距端壁较远;同时,压力和CH信号迅速上升对应时刻的试验值和机理预测值之间差异较大,仅依靠试验采集的压力和CH信号不易准确判断激波管内甲烷是否存在预着火.此外,甲烷着火过程的均质性与反射激波后测试区温度均匀性呈强相关.

二聚环戊二烯掺混对正庚烷扩散火焰碳烟特性的影响

为研究二聚环戊二烯(DCPD)燃料添加剂对碳烟颗粒生成演化的影响,采集掺混不同比例DCPD的正庚烷反扩散(IDF)及正扩散(NDF)火焰中的碳烟颗粒,使用高分辨率透射电子显微镜(HRTEM)、拉曼光谱(RS)和热重分析仪(TGA)分析碳烟颗粒的微观结构、石墨化程度和氧化活性.结果表明:在反扩散火焰中,随着DCPD掺混比例从0%增加到20%,颗粒中类液状物质显著减少,碳烟颗粒平均微晶尺寸增长,且平均微晶曲率降低,石墨化程度提高,氧化活性降低,表明在反扩散火焰中DCPD对初生碳烟具有促进其生长的作用.而在正扩散火焰中,随着DCPD掺混比例从0%增加到20%,碳烟颗粒粒径显著增加,微晶尺寸降低,微晶曲率升高,石墨化程度降低,氧化活性升高,表明正扩散火焰中DCPD可以通过改变碳烟颗粒的微观结构来增加其氧化活性.

振动对不同滤纸油水分离效率影响的研究

为了探究不同结构滤纸在振动条件下的油水分离效率的规律,搭建并使用振动柴油-水分离试验台在振动频率为20 Hz、50 Hz、100 Hz、150 Hz、200 Hz和300 Hz,振动加速度为9.8 m/s^(2),19.6 m/s^(2),39.2 m/s^(2),58.8 m/s^(2)和78.4 m/s^(2),柴油-水界面张力为22 mN/m,等效面流速为5 cm/min的条件下对4种不同结构的商用滤纸进行油水分离试验。试验结果表明:在4g振动加速度下,油水分离效率仅在20 Hz的低频振动条件下有明显变化;单层滤纸与复合滤纸相比,在振动条件下的油水分离效率变化更明显;沿X方向(柴油流动方向)的振动与沿Y方向(与柴油流动方向垂直且与地面平行的方向)和Z方向(与地面垂直的方向)相比,油水分离效率降低幅度更大;低频振动使水滴提前脱离纤维,并因振动产生的惯性碰撞而破碎导致油水分离效率下降。随着振动加速度的增大,油水分离效率降低,1号(单层聚结式滤纸)、3号(单层阻拦式滤纸)、4号(复合阻拦式滤纸)滤纸在78.4 m/s^(2)的振动加速度下油水分离效率分别下降了7.2%、6.7%、3.4%。

汽油均质混合气柴油引燃(HCII)燃烧特性的研究

为探索大幅度提高汽油机热效率的途径,采用了一种汽油均质混合气柴油引燃(HCII)的燃烧方式,结合发动机性能试验与可视化试验对HCII的燃烧特性进行了初步研究。研究结果表明:HCII燃烧方式的热效率显著高于汽油机,可以达到甚至超过柴油机的水平;在汽柴油质量比大于0.5时可保证无烟燃烧;随汽柴油比的增加,滞燃期增长,着火点位置由中心向周边拓展。

某型柴油机掺烧生物柴油的排放特性分析

生物柴油是一种清洁能源,替代传统的柴油使用,可以一定程度上减少NOx和碳烟的排放。研制一种高压共轨柴油机,通过在普通柴油中掺烧一定比例的生物柴油,在不降低发动机的动力性的前提下达到节能减排的目的。就该型柴油机使用掺烧生物柴油后,通过对纯柴油、各种掺烧比例和各种功率段的对比试验,分析柴油机NOx和碳烟的排放特性,并给出最优的掺烧比例。

柴油引燃天然气的双燃料燃烧机理的研究

本文介绍在一台光学发动机上,利用高速数字摄像和数据采集技术,对柴油引燃天然气双燃料发动机的着火、火焰传播、气缸内压力、压力升高率等变化规律进行的研究。结果表明,采用双燃料的燃烧方式具有明显的多点着火型的预混燃烧特点,与采用纯柴油的燃烧方式相比,燃烧持续期短、产生的碳烟少,但爆发压力高、压力升高率大。

乙醇-柴油混合燃料的理化特性的研究

为了有助于开展乙醇柴油混合燃料在发动机上的应用研究,本文开展了不同乙醇掺混比例柴油乙醇混合燃料的主要理化特性的研究。采用数值计算的方法研究了不同乙醇掺混比例对混合燃料的低热值、十六烷值的影响;开展燃料的蒸馏特性试验、粘温特性试验,研究了不同乙醇掺混比例(E0,E10,E20,E30)对混合燃料的蒸馏特性、粘温特性的影响,并对混合燃料的粘温特性试验结果进行数值回归;采用相溶特性试验研究了不同乙醇掺混比例的混合燃料(E0-E100)的相溶特性,以及助溶剂对混合燃料相溶特性曲线的影响。研究结果表明:随着乙醇掺混比例的增加,混合燃料的低热值、十六烷值、粘度逐渐降低,混合燃料的低温蒸馏特性较强,助溶剂可有效解决乙醇柴油的相溶问题。

燃油添加剂对内燃机性能影响的试验研究

石油能源日益枯竭使节能问题成了全球性的重要课题，本文就燃油添加剂对内燃机性能的影响进行了实验研究，以探讨内燃机使用燃油添加剂实现节能的机理．

木薯乙醇—汽油混合燃料生命周期评价

利用生命周期评价理论,对E10、E22、E85和E100等木薯乙醇—汽油混合燃料进行了生命周期能源、环境及经济性评价,并提出木薯乙醇—汽油混合燃料推广可行度指标。结果表明:与汽油比较,所有木薯乙醇—汽油混合燃料生命周期的整体能源消耗增加,石油消耗降低;生命周期CO、CO2和HC排放降低;生命周期成本增加,并需要政府补贴政策支持。从平衡能源消耗、环境影响和经济性角度考虑,E10是较合适的推广应用形式。

天然气/柴油双燃料燃烧特性及规律的研究

通过试验及其分析 ,探索天然气和柴油复合燃烧特性和规律 ,并具体阐述负荷、转速、替代率、引燃油量、进气混合气浓度、供油提前角和燃烧室形式等因素对双燃料燃烧压力变化规律、放热规律、着火特性、最高替代率变化规律等的影响。特别指出了天然气 /柴油双燃料燃烧的主要特征。

燃烧相位与EGR协同控制对宽馏程燃料预混压燃燃烧和排放的影响

将汽油、柴油按一定比例进行混合制得不同着火性及挥发性的宽馏程燃料,试验研究了宽馏程燃料预混压燃燃烧及排放特性,分析了燃烧相位、废气再循环(EGR)及汽油掺入比例对预混压燃发动机燃烧及排放的影响规律,确定了核心燃烧边界条件对燃烧、排放的影响程度及范围.结果表明:汽油掺入比例对燃烧及排放均有显著影响,随汽油掺入比例增加,滞燃期延长,燃烧持续期相应缩短,有利于增大预混合燃烧量,降低排气烟度,并改善燃烧定容性.但在小负荷工况下,汽油掺入比例过大会导致CO、HC排放物增加,燃烧效率降低,进而引起热效率下降.通过采用汽油掺混体积比为40%的混合燃料,并合理控制燃烧相位,可在一定范围内保证较高的燃烧效率及燃油经济性.利用燃烧相位与EGR的协同控制策略,可在不降低热效率的情况下,进一步改善压燃式发动机排放特性,同时降低NOx及微粒排放.

柴油引燃预混天然气准均质压燃着火过程的研究

利用高速摄像技术对柴油引燃预混天然气发动机的着火过程进行了研究,主要分析了混合气浓度、喷油提前角以及环境温度等参数对双燃料发动机着火滞燃期、着火点位置分布和着火点数量的影响,指出柴油引燃预混天然气双燃料发动机着火过程是一种准均质压燃着火过程。

柴油及其替代燃料生命周期排放评价

建立了柴油、生物柴油、DME、F-T柴油等柴油替代燃料生命周期排放评价模型,提出柴油替代燃料生命周期排放综合外部成本指标,并对它们进行了生命周期排放评价。结果表明:与柴油比较,生物柴油、甲醇脱水法和天然气二步法制DME的生命周期排放综合外部成本升高;天然气一步法制DME和F-T柴油的生命周期排放综合外部成本降低。从降低生命周期排放角度出发,天然气一步法制DME和F-T柴油是较好的柴油替代燃料。

活塞环—气缸套润滑摩擦研究

活塞环与气缸套间的润滑、摩擦直接影响到内燃机的动力性、经济性和可靠性。在内燃机实际运行过程中,缸内工作过程循环变动及活塞气缸套间动接触导热直接影响到润滑油膜的状态,因而活塞环在缸套中的不同位置时的摩擦、润滑状态各不相同。在传统的活塞环组稳态热混合润滑的基础上,考虑到活塞组—气缸套动接触系统瞬态传热,建立了活塞环组的非稳态热混合润滑、摩擦数理模型及数值方法。运用该方法可模拟出活塞环组润滑、摩擦特性,并可预测出不同瞬时润滑油膜的温度场、压力分布、油膜厚度、摩擦功和摩擦热等重要参数。