2,5-二甲基呋喃/氧气/氩气低压预混层流火焰燃烧中间物种的鉴定

利用同步辐射真空紫外光电离质谱结合分子束采样技术, 研究了燃烧当量比(Φ)为2.0的2,5-二甲基呋喃(DMF)/氧气/氩气低压预混层流火焰燃烧特征, 得到DMF火焰的光电离质谱和燃烧中间物的光电离效率谱. 将实验测量得到的电离能与文献中的电离能或者利用量子化学从头算(ab initio)方法得到的理论电离能比较, 确定了DMF燃烧中间物种的化学结构. 在DMF火焰中探测到了包括呋喃类、芳香烃、自由基等在内的70多种分子和自由基.     

丙烷/空气预混火焰层流向湍流转变中微观结构的研究

为揭示丙烷-空气层流火焰向湍流燃烧转变过程中的基本结构和燃烧反应区的反应特性, 运用高速摄影和纹影摄像技术实时记录了丙烷-空气预混火焰由层流向湍流的转变过程, 得到了火焰结构形状的变化规律. 结合离子探针和微细热电偶测试技术, 根据实测结果分析了丙烷-空气爆炸过程中传播火焰的基本结构, 揭示了燃烧反应区的反应特性、反应强度及温度分布规律, 研究发现层流预混火焰中也存在小尺度湍流燃烧.     

燃料实时设计与HCCI燃烧控制

根据燃料设计的思想, 提出了混合燃料比例实时优化的HCCI燃烧控制新方法. 利用HCCI单缸发动机研究了异辛烷/正庚烷的实时预混合控制的HCCI燃烧, 结果发现混合燃料HCCI着火以及燃烧相位主要取决于正庚烷实际的燃空当量比. 异辛烷的加入对爆震当量比界限有所拓展, 但HCCI爆震主要与混合燃料总当量比有关. 随着异辛烷比例的提高, 导致HCCI当量比运行范围变窄, 但是混合燃料实时调控的HCCI燃烧最大负荷相对纯正庚烷提高了大约80%. 采用实时优化控制, 取得了负荷拓展与排放降低综合效果, 其整个运行范围具有较高的热效率.     

贫燃2, 5-二甲基呋喃火焰中初级燃烧产物的产生和鉴定

利用同步辐射真空紫外光电离质谱结合分子束取样技术研究了燃烧当量比为0.8的2,5-二甲基呋喃(DMF)/氧气/氩气低压层流预混火焰中的初级燃烧产物, 得到了DMF火焰的光电离质谱和燃烧中间产物的光电离效率曲线, 从光电离效率曲线得到了相应分子/自由基的电离能, 将实验测量得到的电离能与文献值或者利用量子化学方法计算得到的理论值比较, 确定了DMF火焰中燃烧中间产物的化学结构, 包括尚未报道的DMF的氧化产物和更高级的衍生物, 并根据这些燃烧中间产物的化学结构推断和分析了DMF及其初级燃烧产物的生成与消耗过程.     

同步辐射光电离研究甲烷-氢气-氧气低压层流预混火焰

利用同步辐射真空紫外单光子电离,结合分子束取样质谱技术,对掺氢比为0%,20%,40%,60%和80%的甲烷-氢气-氧气-氩气低压层流预混火焰进行了实验研究.通过测量光电离质谱和光电离效率谱曲线,探测了甲烷-氢气-氧气-氩气火焰的中间物,得到了不同掺氢比甲烷-氢气-氧气-氩气火焰的主要产物H2,CH4,CO,CO2,O2和H2O的摩尔分数分布曲线,以及火焰中间产物CH3(甲基),C2H2(乙炔),CH2O(甲醛),CH3OH(甲醇),C2H4(乙烯)和C2H2O(乙烯酮)的摩尔分数分布曲线,分析了掺氢对火焰主要产物和中间产物摩尔分数的影响.实验结果表明,甲烷掺氢燃烧可以降低燃烧产物中CO,CO2和CH4摩尔分数.掺氢后实验测得的火焰中间产物摩尔分数均大幅降低,由于掺氢后火焰中H和OH摩尔分数增加,氢的强扩散性和活性增大了火焰化学反应速率,且掺氢后混合燃料H/C比值增加,使火焰C基中间产物摩尔分数降低,有助于降低不完全燃烧产物摩尔分数.     

基于碳烟表面活性的多步碳烟生成机理研究柴油机碳烟生成的主要影响因素

随着排放法规对发动机碳烟排放量以及碳烟颗粒尺寸的要求日益严格,柴油机部分预混燃烧技术通过协同控制燃烧过程中混合与化学反应参数,可以实现高热效率与超低的碳烟排放.这样使得燃烧边界条件对碳烟生成过程的影响成为研究的关键问题.本研究利用三维CFD数值模拟方法,耦合正庚烷化学动力学简化模型以及改进的多步现象学碳烟模型,来预报以正庚烷为替代燃料的柴油机部分预混燃烧过程及其排放特性.乙炔作为碳烟前驱物形成以及碳烟表面生长的主要组分,其生成历程的准确预报为模拟碳烟形成奠定了基础.碳烟表面生长过程是碳烟质量积累的重要过程,本研究引入碳烟颗粒活化表面比例分数αCH作为评价碳烟表面活化程度的标准,探讨了不同燃烧边界条件对碳烟表面活化程度的影响.研究结果表明,对于混合气均匀的燃烧工况,氧浓度降低导致燃烧温度降低,引起单位面积上的碳烟生长速率大幅降低是表面生长速率减慢的主要原因,最终导致碳烟的生成量减少;随着混合气分层程度增加,燃烧过程中积累了大量未燃碳氢化合物,促进了乙炔的生成和碳烟表面活化程度升高,加速了碳烟表面生长过程,导致最终碳烟排放恶化.此外,燃烧过程中残留的CO对碳烟后期氧化产生一定的抑制作用.     

小尺度庚烷池火燃烧速率实验研究

对小尺度庚烷薄油池火燃烧速率特性进行实验研究. 测量了不同直径庚烷油池火焰高度、燃烧速率以及燃油温度随时间变化规律, 计算了燃烧过程中燃油的液面温度和池壁热流密度. 综合油池燃烧现象和各种测量参数提出了小尺度薄油池火的4个典型燃烧阶段, 并探讨了池壁热流密度对油池沸腾燃烧的影响. 结果表明: 油池沸腾燃烧阶段的火焰高度和燃烧速率明显大于准稳态燃烧阶段; 燃油液面温度在油池燃烧初期迅速上升至沸点, 随后基本保持不变; 池壁温度达到并超过燃料的沸点, 从而在油池壁面上发生核态沸腾, 是油池发生沸腾燃烧的条件.     

氩,最早发现的稀有气体

<正>空气中是不是只含有氧气(O2)和氮气(N2)两种气体呢?1785年,英国科学家卡文迪许做了一个关于空气的实验。当他设法把空气里的氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气都吸收掉后,发现还有一个小气泡剩在玻璃管内。卡文迪许没有忽视这个小气泡,做完这一艰巨的实验后,他得出结论:空气中除了氧气、氮气、二氧化碳、水蒸气外,还有一种不跟氧气发生反应的气体。它的含量极少,总量不超过空气的1/120。1892年,英国物理学家雷利用精密的天平测定氮气的密度时,发现从空气中分离出来的氮气为每升1.2572克,而从含氮物质中制得的氮气为每升1.2508克。经过多次测定,两者的质量仍然相差     

硅锗分子筛限域亚铂团簇高效催化丙烷脱氢反应

<正>我国丙烷储量丰富,但丙烷大多采用燃烧供能的方式来使用,这极大地降低了其利用价值.在“双碳”背景下,将丙烷转化为高附加值化学品是提高丙烷利用效率、实现碳基能源高效利用的关键技术之一.在丙烷衍生出的产品中,丙烯可用于生产聚丙烯、丙烯腈、环氧丙烷和尼龙66等高附加值产品.对丙烯需求的不断上升以及页岩气转化而产生的丙烷为丙烷脱氢技术的发展带来了新机遇.     

微小差异与底片质量——科学家的疏忽

提出"氧化学说",开创了近代化学的法国化学家拉瓦锡曾认为,除了少量二氧化碳、水分和杂质之外,空气中氧气含量大约占1/5,氮气含量约占4/5。而英国科学家卡文迪许则对此提出怀疑——他设计了一个实验,将容器中的空气进行处理,让氧气与氮气化合成二氧化氮,再把它     

甲醇-空气-稀释气预混燃烧的数值分析

基于扩展甲醇氧化机理,数值分析了不同氮气稀释比下的甲醇-空气-稀释气的层流预混燃烧特性和火焰结构特性.获得了甲醇-空气-稀释气的层流燃烧速度、质量燃烧流量、绝热火焰温度、全局活化温度、泽多维奇数和有效路易斯数等燃烧特性参数以及层流预混火焰结构信息.研究表明,扩展甲醇氧化机理适用于计算稀燃和化学计量比附近甲醇-空气-稀释气层流预混火焰特性和燃烧化学反应过程.层流燃烧速度和质量燃烧流量随氮气稀释比的增加而减小,且在混合气较稀时受稀释气的影响更明显.混合气有效路易斯数随稀释比的增加而略有增加,火焰锋面热扩散不稳定性被抑制.热膨胀比随稀释比的增加而降低,火焰厚度随稀释比的增加而增加,稀释气的加入抑制了火焰锋面的流体力学不稳定性.稀释气添加导致的反应物浓度下降和火焰温度下降影响了甲醇燃烧火焰结构,降低了甲醛和NOx浓度.     

采用快速热管理系统研究乙醇SI/HCCI燃烧模式切换

在一台改进的单缸机实验系统上采用自行设计的快速热管理系统进行乙醇燃料HCCI燃烧的实验研究, 获得了乙醇燃料HCCI燃烧的运行工作范围. 与SI燃烧方式相比, 在HCCI运行区域内, 发动机的热效率高, NOx排放大幅度降低. 在SI和HCCI的工作区域边界进行了不同工况乙醇燃料SI/HCCI燃烧模式转换的实验研究. 结果表明, 在当前实验条件下, 采用进气热管理系统能实现乙醇HCCI和SI两种燃烧方式的转换, 但不能在一个工作循环内完成, 在转换过程中转速和平均有效压力出现波动. 考察了火花辅助点燃对乙醇HCCI临界温度工况燃烧稳定性的作用, 结果显示采用火花辅助点燃, 基本上能避免失火循环的产生, 改善了燃烧稳定性. 在此基础上, 研究了火花辅助点火对SI/HCCI混合燃烧模式发动机燃烧模式切换平顺性的影响. 研究发现, 单纯通过火花辅助点火并不能完全消除过渡过程中的波动, 需要进一步的优化模式转换的控制策略.     

甲醇-空气-稀释气预混燃烧的数值分析

基于扩展甲醇氧化机理, 数值分析了不同氮气稀释比下的甲醇-空气-稀释气的层流预混燃烧特性和火焰结构特性. 获得了甲醇-空气-稀释气的层流燃烧速度、质量燃烧流量、绝热火焰温度、全局活化温度、泽多维奇数和有效路易斯数等燃烧特性参数以及层流预混火焰结构信息. 研究表明, 扩展甲醇氧化机理适用于计算稀燃和化学计量比附近甲醇-空气-稀释气层流预混火焰特性和燃烧化学反应过程. 层流燃烧速度和质量燃烧流量随氮气稀释比的增加而减小, 且在混合气较稀时受稀释气的影响更明显. 混合气有效路易斯数随稀释比的增加而略有增加, 火焰锋面热扩散不稳定性被抑制. 热膨胀比随稀释比的增加而降低, 火焰厚度随稀释比的增加而增加, 稀释气的加入抑制了火焰锋面的流体力学不稳定性. 稀释气添加导致的反应物浓度下降和火焰温度下降影响了甲醇燃烧火焰结构, 降低了甲醛和NO_x浓度.     

有机溶剂诱导的多孔硅光致发光猝灭机理

1990年多孔硅室温可见光发射的报道引起了科技界的极大关注.现已形成了一个对硅材料研究很活跃的领域.目前的研究焦点主要集中在以下几方面:(1)发光机理的探讨;(2)改善发光的稳定性,提高发光的量子产率及制备各色光的多孔硅量子线阵列;(3)研制多孔硅光电器件;(4)发光的化学碎灭特性及其应用的研究. 我们研究了三类有机溶剂对多孔硅光致发光的猝灭作用。烷烃不猝灭发光(包括环己烷、正庚烷和溴乙烷等),而且还有很弱的增敏作用.但苯具有弱的猝灭效应.气相浓度(以氮气作稀释气体)为 1.9 × 10~(-3) mol/L时,猝灭了发光强度的15％,猝灭过程光谱没有蓝移或红移.含氧有机溶剂,包括甲醇、乙醇、四氢呋喃、二氧六环、环氧氯丙烷、乙醚、苯甲醚、乙酸乙酯、乙酸甲酯、丙酮和丁酮等,它们的猝     

甲醇在CoPc-Pt/C复合催化剂上的电氧化行为

运用电化学方法研究了甲醇在以浸渍法制备的CoPc-Pt/C复合催化剂上的电氧化行为. 循环伏安(CV)和计时电流(CA)测试结果显示, CoPc-Pt/C显示出良好的催化甲醇电氧化活性, 具有较高的正扫峰电流密度, j_f /j_b比值(正扫峰电流密度/回扫峰电流密度), 及高的暂态电流、稳态电流. 这是由于CoPc-Pt/C复合催化剂具有抗中间产物中毒的性能, 能有效减弱催化剂的自毒化效应; 甲醇在CoPc-Pt/C复合催化剂上电氧化的表观活化能是18 kJ·mol^-1, 远低于Pt及PtRu催化剂, CoPc-Pt/C具有优秀的本征催化活性.     

活化H2O2和分子氧的光催化氧化反应

利用环境友好的氧化剂(H₂O₂或分子氧)的光催化氧化反应为有毒有机污染物消除和有机合成提供了温和及绿色的氧化途径, 该领域的研究涉及到亟待解决而又十分棘手的有毒难降解有机污染物的消除及绿色化学过程. 光催化剂活化H₂O₂或分子氧, 发生光诱导的氧向底物转移的机理和热化学过程不同, 以C/O为中心的自由基和Fe^Ⅳ=O高价金属中间物的反应机理还在争论之中. 本文对近年来国内外这方面的研究进展进行了评述.     

大气二氧化碳与人类

一个稍稍受过现代科学知识熏陶的人都知道,我们的地球被一层厚厚的大气层包裹,它可谓是地球的保护伞.地球大气主要由78%的氮气和21%的氧气构成,此外就是一些氩、二氧化碳及水蒸气这样的微量气体,在这篇文章中,我们的主角不是我们赖以呼吸的氧气或其他熟悉的气体而是二氧化碳,它虽然在大气中的含量微乎其微,但对于人类的生存同样至关重要.     

PTT/PBT共混体系的动态流变行为研究

文章研究了聚对苯二甲酸1,3-丙二酯/聚对苯二甲酸1,4-丁二酯(PTT/PBT)共混物在熔体状态下的流动行为.PTT/PBT共混物的复数粘度随着PBT含量的变化出现了正-负偏差,曲线成S形,在PBT含量为10%时复数粘度出现极小值之后升高,在PBT含量为90%时出现极大值.当PBT含量在0～60%之间时,复数粘度出现负偏差,PBT含量大于60%后出现正偏差.这表明在共混体系中相逆转出现在大约PBT含量为60%时.流动曲线中出现一个平台区,PBT含量在30%～50%之间,这与两种组分形成共连续相有关.共混物的储能模量和损耗模量的变化规律与复数粘度的相似.     

可控活化热氛围燃烧器非标协流特性的试验研究

湍流和燃烧都是非常复杂的过程, 两者间的非线性耦合更使问题的困难程度大大增加, 因此湍流燃烧是当今工程研究领域中最复杂的研究课题之一. 建立了一种用于研究湍流燃烧基础研究的新近发展起来的一种新型试验装置——可控活化热氛围燃烧器, 并研究分析了其非标协流的可控活化热氛围特性. 研究结果显示: 非标协流可以提供协流温度范围为700~1500 K、协流氧气摩尔百分比为0~21%的宽广的可控活化热氛围, 同时给喷射燃烧提供了一个所谓恒定热氛围理化条件的可观的几何空间——中心半径为40 mm的圆柱体范围, 使得对喷射火焰在可控活化热氛围协流特性下的燃烧特性研究具有重要的现实意义.     

侧壁作用下浮力反应射流的数值模拟

运用三维非定常直接数值模拟方法研究了近区浮力反应射流. 所考虑的物理问题是燃料射流垂直进入氧气环境进行燃烧化学反应, 对两个含有侧壁作用且具有不同喷嘴形状的算例进行了数值模拟: 一个为墙角/圆形射流, 另一个为墙角/方形射流. 数值计算表明: 浮力驱动下的反应射流自然演化生成大涡结构, 并在下游转变为湍流状态. 数值计算同时表明: 由于旋涡变形更为强烈, 墙角/圆形射流的卷吸作用大于墙角/方形射流的卷吸作用.