二甲基醚(DME)燃烧特性研究

作者在定容燃烧弹上用火焰直接成像法研究二甲基醚 (DME)燃烧过程 ,研究了 DME的滞燃期和火焰传播特性以及不同环境温度和压力对燃烧过程的影响。研究结果表明 ,DME的滞燃期比柴油短 ,燃烧室内的温度和压力升高时 ,滞燃期缩短 ;DME的着火位置靠近喷嘴一侧 ,柴油与 DME的体积相同时 ,DME的燃烧持续期比柴油短 ;DME的燃烧火焰亮度比柴油小 ,表明 DME的燃烧温度比柴油低。燃烧后期 ,燃用 DME时 ,喷嘴有明显的泄漏现象。此外 ,作者在单缸直喷式柴油机上进行了燃用 DME的燃烧特性试验研究 ,研究结果表明 ,DME的预混合燃烧放热率比柴油低 ,缸内最大爆发压力和最大压力升高率比柴油低。由于喷油持续期延长 ,DME的燃烧持续期比柴油长 ,在上止点后 80° CA出现一个较大的放热峰值。

HZSM-5分子筛用于合成聚甲醛二甲基醚

以磷酸二氢铵为前驱体,使用浸渍法制备了一系列不同磷含量改性的HZSM-5分子筛,并结合X射线衍射、N2吸附和氨程序升温脱附等表征结果探讨了催化剂硅/铝比、粒径尺寸、晶体结构、孔结构及表面酸性对其催化甲醇和三聚甲缩反应生成聚甲醛二甲基醚(PODEn)反应性能的影响,同时与商业催化剂进行了比较.结果表明,硅铝比为50,粒径尺寸为5μm,P2O5含量较低(0～6%)的HZSM-5分子筛表现出较高的催化活性和PODEn选择性.在130℃,原料甲醇和三聚甲醛的质量比为2:1的优化条件下反应时,三聚甲醛转化率可达到95.2%,PODEn(n=2～5)的选择性为62.9%,略好于商业催化剂.

高温环境下二甲基醚(DME)喷雾特性的实验研究

对二甲基醚 (DME)在高温条件下的喷雾特性进行了实验研究。研究结果表明 :与常温条件相比 ,DME喷雾体喷雾核心面积变小 ,喷雾体呈薄雾状发展 ,DME蒸发极为迅速 ;高温条件下 ,喷油前期DME的嘴端压力比常温下小 ;在所实验的温度范围内 ,环境温度对喷雾体的贯穿距离没有影响 ;环境密度对喷雾体贯穿距离的影响也较小 ,环境密度增大时 。

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃的燃烧特性

应用零维热力学模型和化学反应动力学模型计算并分析了二甲基醚(DME)/天然气(CNG)双燃料均质压燃(HCCI)运行工况范围,计算与试验结果相吻合.采用DME/CNG双燃料方式可以有效地扩展HCCI的运行工况范围,发动机转速为1400r/min,最大平均有效压力可达0.52MPa.在一台单缸直喷式柴油机上进行了DME/CNG双燃料HCCI燃烧过程的试验研究,结果表明,DME/CNG双燃料燃烧过程表现出明显的两阶段放热过程,随着CNG浓度增大,缸内最大爆发压力增大,燃烧始点略有推迟,燃烧第二放热峰值增大.而DME浓度对燃烧过程的影响主要通过影响第一阶段放热过程,进而影响第二阶段放热,随着DME浓度加大,第一放热峰值增大,燃烧始点提前,导致第二放热峰值增大,缸内最大爆发压力增大,主燃期缩短,当DME浓度太高时,发动机将出现爆震.

废气再循环对二甲基醚均质压燃燃烧过程影响的试验研究

在一台单缸发动机上进行了废气再循环 (EGR)对二甲基醚 (DME)均质压燃 (HCCI)燃烧过程影响的试验研究。结果表明 ,EGR比例小于 2 0 %对运行最大负荷工况范围影响不大 ;采用高比例EGR可以拓宽DME均质压燃运行工况范围 ,随着EGR率增大 ,HCCI运行的最大负荷工况增大 ,着火燃烧时刻推迟 ,燃烧放热率降低 ,缸内最大爆发压力降低 ,发动机热效率增大 ;EGR率小于 75 % ,HC排放略有降低或相当 ,EGR率为 75 %时 ,HC排放显著增加 ;EGR率大于 2 5 % ,随着EGR率增加 ,CO排放增大 ,小负荷工况尤其明显 ,在中高负荷工况 。

二甲基醚(DME)喷雾一般特性的试验研究(英文)

介绍了在高压环境下对二甲基醚 (DME)喷雾一般特性的试验研究结果 ,并与柴油的喷雾特性进行了比较。试验研究是在定容燃烧弹上进行的 ,用阴影法通过高速数字摄影机拍摄了二甲基醚和柴油的喷雾发展过程 ,应用计算机图像处理进行喷雾过程图像再现。研究结果表明 :DME的喷雾贯穿距离比柴油小 ,喷雾锥角比柴油大 ;在喷雾自由发展过程中 ,DME的蒸发速度比柴油快 ;环境密度对 DME喷雾特性的影响与柴油相似 ,即密度增大 ,锥角增大 ,贯穿距离减小。在燃烧室壁面附近 ,柴油的喷雾锥角迅速增大 ,而 DME喷雾锥角几乎没有明显的变化。

缩醛化反应合成聚甲氧基二甲基醚研究进展

聚甲氧基二甲基醚具有很高的十六烷值和含氧量,低冷凝点和冷滤点,能显著改善柴油的燃烧特性,有效地提高热效率,大幅度减少NO_x和碳烟的排放,被认为是一种优良的环保型燃油组分。综述了近年来缩醛化反应合成聚甲氧基二甲基醚催化剂体系、反应机理、反应动力学研究进展,已报道的催化剂体系包括液体酸催化剂、固体酸催化剂及离子液体催化剂体系,涉及的反应原料包括可提供亚甲氧基的化合物,如甲醛水溶液、多聚甲醛、三聚甲醛,以及提供封端甲基的化合物,如甲醇、甲缩醛、二甲醚等甲醇下游产品。另外,综述了国内外缩醛化反应合成聚甲氧基二甲基醚反应动力学研究进展,及所建立的反应动力学模型和得到的动力学参数。缩醛化反应及动力学研究正朝着更有利于工业化生产的方向发展,将对工业化生产具有一定的参考意义。

直喷式柴油机燃用二甲基醚(DME)试验研究

介绍了在 110 0单缸直喷式柴油机上燃用 DME的发动机试验研究结果。研究表明 :通过增加循环供油量可使柴油机燃用 DME后恢复到原机功率 ;柴油机燃用 DME后 ,中低速扭矩比原柴油机高 ,标定转速扭矩比原机略低 ,同时缸内最大爆发压力降低 ,发动机碳烟排放为零 ,HC和 CO排放比原机略高 ,NOx 排放比原柴油机降低约5 0 %以上 ;供油提前角减小 ,缸内最大爆发压力降低 ,NOx 排放可进一步大幅度降低 ,但 HC排放略有升高 ;加大喷孔直径 ,缸内爆发压力升高 ,NOx 排放升高 ,HC和 CO排放在中低负荷相差不大 。

二甲基醚(DME)喷雾混合特性的研究

采用阴影法和数学模型方法研究二甲基醚喷雾混合特性 ,研究了缸内工质密度、喷孔直径、启喷压力等对二甲基醚喷雾混合特性的影响。试验结果表明 ,二甲基醚喷雾破碎期约为 0 .2 ms～ 0 .4ms,环境密度、喷孔直径越大 ,二甲基醚喷雾体发展越不稳定 ;环境密度增大时 ,喷雾破碎期缩短 ,贯穿距减小、锥角增大 ;喷孔直径增大时 ,喷雾破碎期缩短 ,锥角增大 ,由于贯穿速度大 ,喷雾贯穿距增大 ;启喷压力对二甲基醚喷雾贯穿距影响不大 ,对喷雾锥角有些影响 ,启喷压力高 ,喷雾体发展初期 ,锥角增大 ,但空间发展后期 ,两种启喷压力的喷雾锥角趋于一致。喷雾混合特性计算结果表明 ,二甲基醚喷雾体平均化学当量空燃比比柴油大 ,因而柴油机燃用二甲基醚时涡流比不宜过大。环境密度增大 ,喷孔直径减小 。

二甲基醚液滴超临界蒸发的数值模拟

建立了二甲基醚(DME)在N_2介质中超临界蒸发的数学模型。采用状态方程法计算了DME-N_2体系的高压气液相平衡,在相关文献的基础上得出一套流体热物性和输运参数的计算方法。完成了DME超临界蒸发过程的数值模拟。从数值模拟的结果讨论了超临界条件下环境压力、环境温度和液滴运动等因素对液滴升温、滴径变化以及生存时间的影响．

二甲基醚燃烧过程及其优化的数学模拟研究(Ⅱ)

用作者建立的 DME燃烧过程数学模型对 DME燃烧过程优化进行了研究 ,研究了不同喷嘴、不同喷油提前角和进气涡流比对 DME燃烧过程及 NOx 生成的影响。结果表明 ,供油提前角对 DME燃烧过程的影响变化趋势与柴油类似 ,喷油提前角减小 ,NOx 排放减小 ;通过增大喷孔流通截面积提高喷油速率和降低发动机的涡流比可以改善发动机的经济性能 ,但发动机的 NOx 排放将会有所增加。优化 DME燃烧过程措施是燃油经济性和 NOx

二甲基醚(DME)碰壁喷雾特性和燃烧特性试验研究

用阴影法和火焰直接成像法对二甲基醚 (DME)碰壁喷雾特性和燃烧特性进行了试验研究。研究结果表明 ,二甲基醚碰壁后沿壁面发展特性与柴油极为相似 ,即沿壁面径向扩散 ,形成油雾的爬壁现象 ,二甲基醚沿壁面发展速度比柴油慢 ,但碰壁后的反弹量比柴油多 ;加热条件下二甲基醚碰壁试验研究表明 ,热碰壁沿壁面的发展速度比冷碰壁快 ,反弹量比冷碰壁多。在平板上方有一个明显的浓度梯度变化区域 ,碰壁后期在平板与燃烧室壁面存在一个二甲基醚浓度高的三角区域。二甲基醚碰壁对燃烧滞燃期影响不大 ,但着火位置靠近壁面 ,大部分的二甲基醚都是着壁之后燃烧 ,并且燃烧火焰在高浓度的三角区域持续较长时间 ,因而碰壁燃烧持续期略有延长 ,与柴油相比 ,二甲基醚燃烧火焰几乎经过整个壁面上部燃烧室的区域 ,火焰经过的面积大。

二甲基醚燃烧过程及其优化的数学模拟(Ⅰ)——燃烧模型

在定容燃烧弹实验和发动机台架实验基础上建立了二甲基醚 DME燃烧过程的准维多区的现象学燃烧模型 ,模型针对 DME燃烧过程的特点 ,建立了新的喷雾混合和着火滞燃期子模型 ,修正了燃烧放热率子模型 ,研究了DME燃烧过程中氮氧化物 (NOx)生成机理。模型的计算结果和实验结果相当吻合 ,模型对变工况、变参数有较好的适应能力。NOx 生成历程计算分析表明 ,DME燃烧过程中 NOx 主要在扩散燃烧阶段生成 ,燃烧温度低是 NOx

二甲基醚均质压燃化学动力学简化模型的研究

由于详细的化学动力学模型与多维流动动力学模型耦合的高度复杂性,很难将其应用于模拟实际发动机的工作过程。在详细反应动力学研究基础上,通过对二甲基醚(DME)均质压燃燃烧反应途径和敏感性分析,建立了均质压燃二甲基醚的简化动力学模型。此模型在Curranetal模型基础上构建,包括26种产物和28个基元反应。结果表明,提出的二甲基醚简化动力学模型与详细动力学模型计算结果相当吻合,简化模型在对着火时刻、缸内温度和压力计算结果与详细模型基本一致,简化机理对变初始温度和混合气浓度也有较好的预测能力,可应用于模拟二甲基醚HCCI的燃烧过程。

二甲基醚/天然气双燃料均质压燃过程详细化学反应动力学数值模拟研究(Ⅰ)———二甲基醚反应机理研究

应用零维详细化学反应动力学模型对二甲基醚均质压燃燃烧反应机理进行了数值模拟研究。结果表明二甲基醚放热反应为典型的双阶段放热反应,经历低温反应、负温度系数区域和高温反应三个过程,高温反应又分为蓝焰和热焰两个阶段。二甲基醚自燃着火由过氧化氢(H2O2)分解所控制,甲醛(CH2O)是过氧化氢的主要来源。基于化学敏感性分析,得到了均质压燃二甲基醚反应的主要途径:首先是二甲基醚脱氢,经过两次加氧后得到甲醛基;然后生成甲酸基(HCO);最后生成一氧化碳(CO)。在二甲基醚的氧化反应过程中,氢氧根(OH)发挥着重要的作用,它是二甲基醚脱氢反应和CO氧化过程中的主要自由基。

二甲基醚/甲醇双燃料均质压燃低温氧化反应机理数值模拟

应用零维详细化学反应动力学模型,研究了二甲基醚(DME)/甲醇双燃料均质压燃低温氧化反应机理,考察了初始温度、甲醇浓度和二甲基醚浓度对低温氧化反应的影响.结果表明,甲醇改变了二甲基醚低温反应途径,二甲基醚的低温和二次加氧过程受到抑制,CH3OCH2直接裂解(βscission)起主导作用,二甲基醚与甲醇高温反应几乎同时进行.温度升高,高温脱氢反应和βscission增强;低温脱氢反应速率增大,反应时刻提前,高温脱氢反应速率先增大后减小,加氧反应速率随着DME浓度增大而增大,βscission反应速率先增大后减小;甲醇浓度增大,DME低温脱氢反应速率降低,高温脱氢反应速率先增大后降低,βscission反应速率随甲醇浓度增大而减小,加氧反应速率则随甲醇浓度增加而升高.

二甲基醚喷雾碰壁实验研究

利用压力定容室配以高速摄影机对柴油代用燃料二甲基醚(DME)进行了喷雾碰壁实验研究,考察了碰壁角度、碰壁距离等因素对二甲基醚喷雾碰壁过程的影响.同时,对柴油的喷雾碰壁也进行了相关的对比实验.基于对实验结果的分析,获得了二甲基醚喷雾碰壁特性的一般规律:随着碰壁入射角的增大,近壁区的空气卷吸作用加强,着壁液滴的数量减少,油膜厚度变薄,喷雾体的壁面扩展度增加;随着碰壁距离增加,喷雾体的壁面扩展度和厚度都有所降低,近壁区的空气卷吸作用减弱;与柴油相比,DME喷雾体的壁面扩展度和厚度较小,说明DME比柴油蒸发速度快,雾化质量较好.

二甲基醚喷雾数值模拟与实验研究

基于KIVA程序对二甲基醚(DME)的喷雾特性进行了三维数值模拟,利用高速摄影机在定容室内对喷雾过程进行了深入的实验研究．分析了环境背压、启喷压力、喷孔直径等因素对喷雾特性的影响．比较和分析了喷雾特性的模拟结果和实验数据,并将二甲基醚的喷雾特性与柴油进行对比．通过研究,获得了DME喷雾锥角、贯穿距和索特平均半径随喷射、环境条件变化的一般规律．

改善二甲基醚供油系统的新技术

大量研究表明二甲基醚(DME)是压燃式发动机的一种理想清洁代用燃料。由于液态DME具有高压缩性和低润滑性,对供油系统的改造仍是目前开发DME发动机的关键。介绍了一些改善DME供油系统的新技术,双流体热力学泵、可变排量和共轨压力的供油泵及一种新颖的燃油喷射系统;同时也介绍了DME供油系统润滑和密封技术的新进展。

多聚甲醛二甲基醚在双酚F合成中的应用

采用多聚甲醛二甲基醚（PODE_n）代替甲醛与苯酚（Ph）在磷酸（PA）催化下反应合成双酚F。结果显示,随着n（n=1~5）的增加,双酚F的收率呈现为抛物线型,先增加后减小。当n为2时,双酚F的收率达到最大,为95.8%。而双酚F的选择性随n的增加而逐渐减小。与传统的以甲醛为原料合成双酚F相比,以PODEn为原料合成双酚F具有显著的高选择性优点。综合比较,PODE_n同系物中PODE_2最适合代替甲醛合成双酚F。该文还考察了苯酚投料比n（Ph）∶n（PODE_2）、磷酸投料比n（PA）∶n（PODE_2）、反应温度（θ）和反应时间（Time）对以PODE_2为原料合成双酚F的收率、选择性和产物分布的影响。在单因素实验基础上,采用响应面法优化,建立了双酚F收率的二次线性回归方程,获得了最佳的工艺条件。在反应温度90℃、n（Ph）∶n（PODE_2）=16.4∶1和n（PA）∶n（PODE_2）=5.49∶1操作条件下,双酚F的收率和选择性分别可达99.0%和95.8%。