燃料理化特性与进气压力耦合对碳氢化合物排放的影响

通过一台改进的单缸轻型柴油机,研究3种进气压力(120、150和180 kPa)下燃料的滞燃期、十六烷值与进气压力的耦合对柴油机碳氢化合物(HC)排放的影响。使用纯柴油(B00)、B20燃料(按质量分数混合20%正丁醇和80%纯柴油的燃料)和B20+EHN(B20中添加0.7%质量分数的2-乙基己基硝酸盐)作为燃料进行实验研究。对B00和B20+EHN的碳氢排放进行比较,可知在进气氧浓度高于13%时,HC排放差值几乎不随进气氧浓度发生变化,不同压力的HC排放差异基本维持在0~1 g/(kw·h)范围内。对B20和B20+EHN的碳氢排放进行比较,可知在120、150和180 kPa的入口压力下,临界氧浓度分别为16%、15%和13%,缸内燃烧温度和燃烧持续期是影响两种燃料HC排放差异的主要因素,当进气氧浓度值低于各进气压力下的临界点时,不同的十六烷值引起的缸内燃烧温度差异加大了HC排放的差异,随着氧浓度的降低,缸内燃烧温度的影响程度增大。

HC浓度对EGR冷却器沉积层表面微观结构的影响

不同试验条件下沉积在EGR(exhaust gas recirculation)冷却器换热管内表面的颗粒物会形成不同表面微观结构的沉积层。为了量化分析沉积处表面微观结构的分布特征和三维表面的起伏特征,提出采用沉积层表面结构特征面积占比和表面分形盒维数两个参数分析沉积层的表面微观结构变化规律,并利用其分析碳氢化合物(HC,hydrocarbons)浓度对沉积层表面微观结构的影响。结果表明:试验气体中的HC等挥发性物质的析出会影响EGR气体中颗粒物的尺寸,改变沉积层表面凹坑和凸起结构的数量和尺寸分布;随着HC浓度的增加,沉积层表面凸起结构所占的面积百分比逐渐增加,凹坑结构所占面积百分比变化较小;用于表征沉积层表面起伏程度的沉积层表面分形盒维数随试验气体中HC浓度的增加而逐渐增加。

CO_(2)吸附捕集技术研究综述

随着全球气候变化问题引起广泛关注,CO_(2)的减排成为全球共同的挑战,我国提出了“碳达峰,碳中和”的目标。CO_(2)捕集技术作为一种重要的CO_(2)减排方法,近年来受到了越来越多的关注,在多个领域和行业中实现了应用,其中吸附法的应用最为广泛。本文对CO_(2)吸附捕集技术的吸附原理、应用领域、应用条件、应用方法以及具备的优势和挑战进行综述,分析不同行业CO_(2)排放的原理、排放的温度、压力以及气体组分,并对比不同行业热门吸附剂的优缺点,为进一步研究和开发CO_(2)吸附捕集技术提供参考。

“双碳”目标下零碳燃料基础燃烧特性实验教学平台开发及应用研究

“双碳”目标背景下,为满足燃烧类相关课程实验教学环节的需求,基于氢气预燃室射流点火引燃氨气这一燃烧模式,设计了零碳燃料基础燃烧特性实验教学平台。平台由定容燃烧实验教学平台与光学发动机实验教学平台组成,通过对火焰传播图片与燃烧压力数据的分析实现对不同参数条件下预燃室射流引燃特性和主燃室着火特性的评价。实验教学实践表明,该实验教学平台完全满足零碳燃料基础燃烧特性研究的目标,取得了良好的教学效果。

不同辛烷值汽油对增压直喷汽油机影响的研究

通过台架试验,在涡轮增压缸内直喷(T-GDI)汽油机上研究辛烷值对车用汽油机动力性、经济性和排放的影响。试验结果表明:高辛烷值汽油能够提高汽油机的动力性,97号汽油在2000 r/min时的外特性指示平均有效压力相对于95号汽油升幅达4.07%;在试验工况下,燃用高辛烷值汽油能够改善发动机的燃油经济性,中等负荷时油耗率降幅较大,而低负荷和高负荷时油耗率的降幅都较小,转速为2000 r/min,制动平均有效压力为0.9 MPa时油耗率最大降幅达2.8%;燃用高辛烷值汽油对降低THC、CO和NOx排放不利,97号汽油与95号汽油相比,大负荷时CO和THC的排放明显增加,NOx排放受转速和负荷共同影响,97号汽油与95号汽油相比,中高转速时随着负荷的增大,NOx的排放明显增加。

初始温度和初始压力对甲烷-甲醇裂解气预混层流燃烧特性的影响

利用定容燃烧弹试验系统,研究了不同初始温度、初始压力、甲醇裂解气添加比例和当量比对甲烷-甲醇裂解气预混层流燃烧速度和火焰的胞状不稳定性的影响,并在相同工况下进行了甲烷-一氧化碳混合燃料的试验,用以探究一氧化碳在甲醇裂解气中的作用。研究结果表明,甲烷-甲醇裂解气混合燃料的层流燃烧速度随着温度和甲醇裂解气添加比例的升高而增大,随压力的升高而降低;提高初始压力对热扩散不稳定性几乎没有影响,主要是由于火焰厚度减少使流体动力学不稳定性增强,从而导致火焰的胞状不稳定性增强。

点火定时对增压直喷汽油机燃用甲醇汽油混合燃料微粒排放的影响研究

在一台增压直喷(T-GDI)汽油机上,燃用甲醇体积分数分别为0%、10%、25%、100%的甲醇汽油混合燃料(依次记为M0、M10、M25、M100),进行其微粒排放特性研究,分析了点火定时对微粒排放的影响规律。试验结果表明:燃用M10、M25燃料时,增压直喷汽油机微粒数浓度主要集中在核态区域,微粒质量浓度主要集中在积聚态微粒区域;相同点火定时下,随着甲醇掺混比的增大,微粒数浓度和质量浓度均显著降低,点火定时(以上止点前曲轴转角计)为38°时,M0燃料微粒总数浓度是M100燃料的68倍,总质量浓度为49倍;对于相同燃料,随着点火定时的推迟,微粒数浓度和质量浓度均呈现明显的下降趋势,燃用M25燃料时,点火定时为38°时的微粒总数浓度是18°时的5倍,燃用M0燃料时,点火定时为38°时的微粒总质量浓度是18°时的4倍。

稀释气体对天然气掺甲醇裂解气定容预混燃烧的影响

用H2、CO体积比为2∶1的混合气来模拟甲醇裂解气(dissociated methanol,DM),在温度343K、压力0.3MPa的条件下基于燃烧压力、最高燃烧压力、爆炸指数及临界半径等参数研究了CH4(60%)-DM(40%)预混气在添加稀释气体(N2、CO2)后的燃烧的变化情况。在不添加稀释气体的条件下,进行了同样初始温度和压力下的天然气(100%/60%/20%)甲醇裂解气(0%/40%/80%)空气预混燃烧的对比试验。结果表明:甲醇裂解气能加快压力上升,促进燃烧,缩短燃烧持续期,加速火焰胞状结构的出现,但在化学计量比及附近会降低最高燃烧压力;稀释气体则有降低最高燃烧压力和爆炸指数等抑制燃烧的作用,其中CO2对燃烧的抑制作用强于N2。

机油和过量空气系数对GDI汽油机燃用甲醇汽油颗粒排放的影响

利用1台缸内直喷增压汽油机,在97号汽油和甲醇汽油中掺混体积分数为2%和4%的机油,探究机油以及不同过量空气系数对发动机颗粒排放特性的影响。试验研究表明:随着燃料中甲醇比例的增大,排气颗粒数浓度、总数浓度、质量浓度和总质量浓度均降低,机油消耗和过量空气系数对排放颗粒浓度的影响逐渐减弱;随着机油掺混体积分数的升高和过量空气系数的减小,排气颗粒浓度都明显上升;发动机的排气颗粒数浓度主要分布在核态区域,而质量浓度分布则不同,主要集中在积聚态和粗态区域。

掺氢对汽油预混燃烧特性的影响

为研究掺氢比和初始压力对汽油层流燃烧特性的影响,在定容燃烧试验系统内对初始温度为400 K,初始压力为0.10 MPa、0.15 MPa和0.20 MPa,掺氢比为0%、5%、25%、50%、75%、100%,当量比在0.7~1.6范围的汽油/H2混合气进行预混层流燃烧特性的试验研究,通过高速纹影图像采集系统记录了混合气火焰发展过程并对试验数据进行了分析计算。研究结果表明:相同当量比情况下,随着氢气的加入层流燃烧速度提高;纯汽油的层流燃烧速度峰值出现在当量比1.2处,随着掺氢比的提高层流燃烧速度峰值逐渐向浓混合气区移动;在低当量比时氢气的加入使火焰不稳定性增强,高当量比下则相反,氢气的加入改变了混合燃料的火焰不稳定性变化趋势;压力升高伴随着层流燃烧速度降低,且火焰不稳定性加剧。

稀释气对天然气掺甲醇裂解气预混层流燃烧特性的影响

运用了定容燃烧弹-纹影系统球形发展火焰的研究方法,用体积比H2:CO=2:1的混合气来模拟甲醇裂解气,用N_2和CO_2作为稀释气,在初始温度为343 K、初始压力为0.3 MPa的条件下进行了稀释气-天然气-甲醇裂解气-空气预混燃烧试验,研究了不同当量比(0.8～1.4)下不同稀释气种类(N2和C02)及不同稀释气添加比例(0.05、0.1、0.15)对天然气-甲醇裂解气-空气(其中甲醇裂解气体积占比0.4、天然气体积占比0.6)层流燃烧速度、马克斯坦长度及胞状结构等燃烧特性的影响.并且在不添加稀释气的条件下,进行了同样初始温度和压力下的天然气(1/0.6/0.2)-甲醇裂解气(0/0.4/0.8)-空气预混层流燃烧的对比试验.结果表明:掺甲酵裂解气会增加混合气层流燃烧速率,促进胞状结构的产生;添加稀释气会降低层流燃烧速率;CO_2对流体动力学不稳定性的抑制作用以及对热扩散不稳定性的促进作用强于N2.在此条件下,热扩散不稳定性是影响火焰不稳定性的主要因素.