主碳链长度对脂肪酸甲酯扩散火焰碳烟生成及其演变规律的影响

研究主碳链长度对于脂肪酸甲酯的同轴层流扩散火焰中碳烟的生成及其演变规律的影响.针对丁酸甲酯、辛酸甲酯及癸酸甲酯扩散火焰,采用激光诱导炽光法,结合热泳探针取样后的透射电子显微镜图像,分析火焰中碳烟体积分数的2维分布及碳烟颗粒的形貌特征.实验结果表明:随着主碳链长度的增加,脂肪酸甲酯扩散火焰的碳烟体积分数增大,碳烟的生成与积聚更为提前,表面生长速率更快;通过化学反应动力学模拟3种脂肪酸甲酯的热解氧化反应,验证了激光诱导炽光法的实验结果;随着主碳链长度的增加,脂肪酸甲酯的热解起始温度有所降低,C2H2、C2H4等中间物质的产生有所增加,多环芳香烃的生成速率更快;通过对苯环生成路径的敏感性分析可知,在丁酸甲酯热解中,第1个苯环的形成主要为C4+C2的生成路径,而辛酸甲酯、癸酸甲酯热解中苯的形成有C4+C2、C3+C3两种生成路径,且C3+C3生成路径占主导地位.

水蒸气对火焰特性和碳烟生成影响的数值模拟

在协流空气中添加不同的虚拟组分,基于完全解耦法数值模拟研究常压条件下乙醇/空气同轴层流扩散火焰中水蒸气对火焰特性和碳烟生成的影响。研究结果显示:加入水蒸气后,火焰的最高温度和最大碳烟体积分数均降低;水蒸气通过稀释效应、化学效应、热力学效应和辐射效应影响火焰特性和碳烟生成,其中化学效应和稀释效应占主导地位;水蒸气的化学效应会改变O、H、H2和OH等组分的摩尔分数,OH浓度的增加促进了碳烟的氧化。水蒸气的化学效应也会影响苯(A1)、苾(A4)、炔丙基(C3H3)和乙炔(C2H2)等碳烟生成中间产物的摩尔分数,降低碳烟核心的成核速率和表面增长速率。