多燃烧模式下掺氨发动机试验研究

氨(NH_(3))作为一种无碳、低成本、来源广的氢载体燃料,在未来碳中和内燃机研发中将起到重要作用。该文在快速压缩机、高压缩比汽油机和柴油机平台,系统对比研究了氨气掺混对火焰传播、均质压燃、均质引燃3种燃烧模式的影响。结果表明:氨气压燃着火过程在燃烧室中呈现顺序自燃特征,点燃模式下氨的火焰传播速度仅为0.66 m/s。氨是良好的爆震抑制剂。在汽油机中,掺混少量氨气即可起到爆震抑制和燃烧相位优化的作用,指示热效率提高1.2%,但氨气掺混比例过高时,燃烧持续期增加,热效率反而降低;掺混氨气后NO_(x)排放增加,但在试验工况下,其与掺混比例无明显相关性。在柴油机中,掺混氨气使得燃烧放热滞后,燃烧持续期增大;随着NH_(3)掺混比增加,有效热效率和NO_(x)排放降低,CO排放增加。

掺氢氨发动机的燃烧理论研究

随着环境污染和能源短缺的加剧，氨成为发动机理想的可再生无碳替代燃料之一。氨在发动机中燃烧存在速度慢和温度低的问题，因而需要引燃燃料，最好的无碳引燃燃料是氢。基于此，分析不同掺氢比的氢氨混合燃料的理化性能和燃烧特性，发现随着掺氢比的增加，混合燃料的低热值、理论空燃比及燃料总能量均减小；指示效率先增加后减小，平均指示有效压力逐渐减小。综合考虑，掺氢10%时有利于提高氨发动机的动力性和经济性。

燃料配比和点火提前角对氨氢发动机的性能影响研究

针对氨氢发动机在燃料匹配比和点火提前角参数不准确时会造成发动机输出效率较低、排放增加等问题,以某款直列六缸四冲程氨氢发动机为研究对象,给出不同研究参数,在GT-POWER中建立发动机仿真模型,并使用Simulink联合仿真验证了氨氢发动机仿真模型的可行性。研究燃料配比和点火提前角对发动机的性能影响规律,结果表明:发动机在9∶1的氨氢比下有最佳的综合使用效率;26°CA点火提前角时可以提高发动机效率,降低排气温度,但不利于减少污染物排放;14°CA点火提前角时可降低污染物排放,但会影响发动机工作效率;20°CA为最佳点火提前角。研究结果可为针对氨氢发动机的标定及进一步的性能规律研究提供参考。

氨燃料发动机发展现状与前景

氨燃料发动机的应用作为1种潜在的清洁能源解决方案,吸引了越来越多的关注。综述了氨燃料发动机的发展现状,分析了其在可持续能源转型中的角色,并展望了未来的发展前景。通过对当前研究成果和技术挑战的讨论,探讨了氨燃料发动机在降低碳排放、提高能源利用率和应对气候变化方面的潜在优势,以及需要解决的关键问题。

双碳目标下的氨燃料航空动力研究进展及展望

为了获得氨燃料航空动力应用潜力评价,本文综述了氨燃料的绿色制取方法、氨燃料燃烧特性的研究成果以及氨航空发动机设计过程中可能存在的技术问题和相应的解决方案。综合已有研究成果,本文认为氨燃料航空发动机具有非常广阔的应用前景,采用氨氢混合燃烧在未来有望成为氨燃料航空动力系统的优选方案。

4032铝合金活塞在中高温氨水环境中的腐蚀行为研究

近年来,氨(NH_(3))作为内燃机燃料得到广泛关注。氨燃烧会产生大量的水,然而未完全燃烧的氨在有水存在的中高温环境中对发动机活塞部件可能会产生腐蚀。以4032铝合金活塞材料为研究对象,研究其在恒温200℃下25%(质量分数)氨水溶液中的腐蚀行为,着重探讨了在不同时间尺度下铝合金的腐蚀失重、腐蚀产物形态、腐蚀电化学性质。结果表明,4032铝合金在中高温氨水环境中的腐蚀速率随浸泡时间的延长呈先增强后减弱的变化趋势,腐蚀产物主要以Al(OH)_(3)为主。随着浸泡时间的延长,4032铝合金的腐蚀电位Ecorr和极化电阻Rp均逐渐增大,腐蚀电流密度Jcorr逐渐减小,并进一步解析了其腐蚀机理。

氨燃料在内燃机的应用技术综述

氨作为一种储氢物质,具有单位热值高、便于贮运、廉价易得,完全燃烧不产生有害物质及温室气体等优点,是发动机的理想清洁燃料之一。文章综述了氨射流研究与氨燃料燃烧领域的进展以及氨燃料在发动机中的应用,进一步讨论了氨燃料发动机在今后发展中所面临的挑战,指明了氨燃料发动机未来的趋势由进气道喷射(PFI)转变为缸内直喷(DI)并侧重于压缩点火式(CI)发动机。氨燃料发动机在船运和商用汽车发动机的应用方面都有很广阔的前景。

氨掺混丙烷氧化和氮氧化物排放实验及动力学机理

为了研究活性碳氢燃料对氨燃烧以及氮氧化物排放的调控作用,首先,在常压、800~1 250 K下,利用射流搅拌反应器(JSR)开展氨掺混丙烷的氧化实验,测量了氨气掺混体积分数为0.5,丙烷在当量比分别为0.5,1.0和2.0条件下关键物种的摩尔分数随温度的变化曲线;其次,通过误差函数统计法,构建了NUIG-ZHANG模型;最后,基于实验数据和NUIG-ZHANG模型开展了详细的氨氧化和NO生成的关键反应动力学分析。研究结果表明:NUIG-ZHANG模型能够准确预测氨掺混丙烷氧化的实验结果。丙烷被氧化后生成HCO,C_(2)H_(5)和IC_(3)H_(7)等自由基,通过后续反应生成HO_(2)和OH自由基,促进了氨燃烧;NO的生成趋势非单调,随着温度上升先增大后减小,最后增大;当温度为800~1 050 K时,NO的生成路径分支占比先上升后降低,而NO的消耗路径分支占比先降低后升高,因此NO呈现先上升后下降的趋势;当温度为1 100 K以上时,关键反应中涉及的NH_(2),NH,HNO,H,OH和O自由基的摩尔分数增加,因此NO的摩尔分数随着温度升高而增加。

氨燃料在商船上的应用分析

分析液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)、甲醇和生物燃料等“低碳燃料”,以及氢、氨等“零碳燃料”的应用现状,总结氨在排放性、经济性、能量密度、储存和运输等方面相对于其他燃料的独特优势。研究氨燃料在氨燃料发动机中的应用方式,提出储运和供应氨燃料时需采取的安全措施,以及采用选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction, SCR)技术解决氨燃料排放问题。通过分析可知,氨作为一种新兴的船用燃料,具有明显的应用优势,同时面临着不少挑战,例如,如何使其生产效率的提高和生产规模的拓展跟上需求增长的步伐,如何解决相关法规标准不完善、关键配套设备不成熟的问题,需要国家政策层面的支持和各行业的联合技术攻关。

氨作为清洁能源应用的技术研究与展望

在合适的催化剂作用下,氨可以分解为无碳排放的氢和氮。从制备方法、载体和促进剂等方面对催化剂进行合理设计,显示出氨在催化剂作用下清洁发电的前景。此外,还发现氨作为发动机燃料,可以解决目前困扰氢发动机推广应用的诸多技术难题。氨燃料发动机具有明显优势。