乙炔/空气层流预混火焰中氢气添加对碳烟颗粒生成的影响

构建一维常压稳态层流预混火焰中碳烟颗粒动力学演化过程的数学模型,采用内插值的矩方法对该数学模型进行数值求解,并与含有碳烟前驱物的化学反应机理进行耦合,基于Fortran语言,建立碳烟生长演化的数值计算模型,在此基础上,分析乙炔/空气层流预混火焰中氢气添加对碳烟颗粒生成的影响。研究结果表明:氢气的添加可以通过改变火焰温度、稀释效应以及化学反应抑制作用来改变碳烟形成过程中的化学反应及颗粒动力学事件,从而减缓火焰中PAHs生长,降低碳烟颗粒的成核率、凝并率和表面生长率,对碳烟颗粒的生长起到了一定抑制作用。     

乙烯/空气层流扩散火焰中碳烟对N2O生成的影响

为研究碳氢燃料燃烧温室气体N₂O的排放,以乙烯/空气层流扩散火焰为对象,分析了燃烧过程中碳烟影响N₂O生成的途径和方式．计算结果表明：碳烟可通过热效应和化学效应影响N₂O的生成,且影响效果截然不同．在热效应方面,碳烟的辐射散热损失导致火焰温度降低,可抑制N₂O的分解．在化学效应方面,碳烟的生成消耗了C₂H₂,使得由C₂H₂生成的HCCO摩尔分数降低,受反应HCCO+NO■HCNO+CO的影响,N₂O生成量减少;此外,碳烟的生成同时促进了OH,O和H基的生成,OH基通过消耗NH可抑制N₂O的生成,O基通过反应O+HCCO■H+2CO消耗HCCO,从而抑制N₂O的生成,而H基则通过反应N₂O+H■N₂+OH消耗N₂O.     

N_2/CO_2/H_2O抑制甲烷燃烧数值分析

建立了CH4-O2预混气体等容绝热燃烧、爆炸的零维数学模型,并以此为基础对惰性气体抑制CH4点火、燃烧和爆炸的微观化学动力学过程进行数值模拟.数值计算结果表明,N2,CO2和H2O的加入,大大延长了CH4-O2预混气体的点火延迟时间,同时降低了燃烧反应系统温度.N2,CO2和H2O能有效抑制CH4点火、燃烧和爆炸,一方面源于CH4和O2在混合气体中的摩尔浓度被降低,致使离解出的H,O,OH和CH3自由基减少;另一方面则源于N2,CO2和H2O作为第三体稳定分子参与三元碰撞反应,使高活性的自由基转变成了低活性的稳定分子.相同条件下,CO2和H2O除了重点参与三元碰撞反应外,还不同程度地参与其他链式反应,而N2则是完全不参与其他链式反应.这就导致N2,CO2和H2O的抑燃、抑爆的能力和效果存在差异.     

脉动燃烧抑制乙炔扩散火焰碳烟排放的研究

针对乙炔燃烧高碳烟排放的问题,提出对火焰施加脉动波以抑制碳烟的生成并对抑制效果进行了研究。分析了振幅、频率、喷嘴内径、燃料流量和波形对碳烟抑制效果的影响。结果表明:随着振幅的增大,碳烟生成量明显下降;当施加频率为40 Hz、振幅为0.02 V的脉动波时,碳烟抑制率超过90%;在振幅不变的情况下,碳烟抑制率先随频率的增大而增大,在频率为40 Hz的条件下,抑制率最优,而后随频率的增大开始下降,当频率大于80 Hz时基本上不变;喷嘴内径与碳烟生成量没有明显的相关性;在其他条件不变时,采用相对较小的燃料流量,脉动对碳烟生成的抑制效果更好;在锯齿波、方波、正弦波3种波形中,方波对碳烟生成的抑制效果最好。扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)结果表明,脉动燃烧可以抑制碳烟颗粒的团聚和促进碳烟颗粒的氧化,使其颗粒变小,最终达到抑制碳烟生成的目的。因此,脉动燃烧是一种抑制碳烟生成的有效手段,可为燃烧污染控制提供参考。     

修饰碳糊电极H_2O溶液中BQ对CO_2的电化学捕获

利用1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐([BMIM]PF_6)修饰的碳糊电极(CILE)作为反应界面,开展H_2O溶液中苯醌(BQ)对CO_2捕获的电化学研究.结果表明:离子液体修饰的碳糊电极相较于普通碳糊电极具有较低的电荷传递电阻、更好的电子转移可逆性.利用电化学和现场红外光谱电化学技术实现宏观和微观的同步观察,探讨电化学过程中各物种的变化.结果表明:BQ电化学还原产物BQ~(-·)与CO_2作用,生成[BQ…CO_2]~(-·),随后进一步还原为[BQ…CO_2]~(2-).随着BQ浓度的增加,CO_2的转化捕获逐渐增多,当BQ达到一定浓度后,CO_2消耗量基本保持不变,过量的BQ发生电化学还原生成BQ~(2-).     

内氧化工艺对Al2O3/Cu复合材料中Al2O3颗粒分布的影响

采用压块加入法和分别加入法两种内氧化工艺，将ＣｕＯ和Ａｌ粉末加入到Ａｒ气保护的铜液中制备Ａｌ２Ｏ３／Ｃｕ复合材料，在光学显微镜、扫描电镜及Ｘ射线衍射仪上观察分析了Ａｌ２Ｏ３颗粒的数量，分布及材料的相组成。结果表明，压块加入法生成的Ａｌ２Ｏ３颗于枝晶状分布，最体保温时间为３０－４５ｍｉｎ。分别加入法生成的Ａｌ２Ｏ３颗粒呈弥散状分布，最佳保温时间为４５－６０ｍｉｎ。     

油气田开发中H_2S/CO_2腐蚀研究进展

首先分别探讨了CO2腐蚀和H2S腐蚀的机理及其影响因素;进而讨论了H2S/CO2共存条件下的腐蚀机理及其影响因素,分析了国内外H2S/CO2腐蚀研究的现状和趋势,提出了油井管H2S/CO2腐蚀的防护措施,探讨了高酸性油气田腐蚀研究的热点问题及发展方向.     

O2对乙烯扩散火焰在轴线上碳烟生成的影响

为探究乙烯扩散火焰在轴线上的碳烟生成特性,在一台层流同轴扩散火焰装置上,将氧气浓度(体积分数)控制为21%,24%,26%,28%和31%,使用碳烟颗粒采样装置对乙烯扩散火焰中不同轴向位置的碳烟进行采样．利用高分辨率透射电子显微镜对不同氧气浓度的碳烟颗粒样本进行观察和分析,结果表明：在相同的氧气浓度下,随火焰高度的增加,火焰轴线位置处的基本碳粒子平均粒径呈现先增大后减小的趋势,分形维数增加,团聚体从条状和链状向团状和簇状发展;在同一火焰高度,随着氧气浓度增大,基本碳粒子平均粒径减小,团聚体的分形维数变大,生成更多致密的网状团聚体,微晶的平均碳层间距和扭曲度都有所增加,碳层从平行排列变成弯曲排列．     

卤素阴离子对纤维素/NMMO/H_2O体系的影响

研究了不同卤素阴离子对纤维素/N–甲基吗啉–N–氧化物(NMMO)/H_2O体系稳态流变性能、动态流变性能以及再生纤维素聚合度的影响.实验结果表明:在阴离子物质的量浓度相同时,随着离子半径的增大,体系的非牛顿指数n、临界剪切速率γcr减小,体系的黏度系数K、零切黏度η0、结构黏度指数Δη增大;储能模量G′和损耗模量G交点向低频区移动,体系中纤维素的相对分子质量变大、相对分子质量分布变宽;Cl~-导致再生纤维素的聚合度下降,而Br~-、I~-抑制纤维素降解作用明显.     

CO_2-O_2/H_2O混合气氛下煤气化过程的分析

应用ASPEN软件模拟CO2-O2/H2O混合气氛下的煤气化系统,采用分析法对系统的效率和损失状况进行了分析,考察了气化温度、气化剂中CO2的含量以及气化剂预热温度三种因素对气化系统效率的影响。结果表明:当气化温度从800℃升高到1400℃时,效率从76.31%提高到88.49%;随着气化剂中CO2含量提高,气化过程效率先降低后升高,当CO2含量提高至12%以后,气化过程效率持续升高,气化剂中CO2的含量为45%~48%时,气化煤气中有效气体含量达到最高值79.41%;气化剂的预热温度对效率的影响很小。     

一氧化碳掺混对甲烷火焰碳烟生成特性的影响

文章采用化学动力学模型模拟了甲烷对冲火焰中掺CO对碳烟生成的影响,在数值模拟中引入假想一氧化碳(fiction CO,FCO)得到了将稀释效应区分后CO的化学效应。计算结果表明:在甲烷燃料中掺CO和FCO都会由于稀释效应导致碳烟生成量单调减少。但是,与掺FCO的工况对比发现,CO对碳烟生成的化学效应通过抑制反应C_2H_2+O=CH_2+CO正向发生减少C_2H_2的消耗,进而促进碳烟表面质量生长,最终促进碳烟生成。在氧化剂中掺CO会导致碳烟生成量出现先增加后减少的非单调变化。掺少量CO会促进反应CO+OH=CO_2+H正向进行增加H摩尔分数,进而促进燃料裂解最终促进碳烟生成;但是掺过量CO时,CO很快就会在氧化剂端喷嘴处反应,反而会使碳烟区域的H摩尔分数降低,从而降低碳烟表面生长速率。此外,CO会生成大量CO_2抑制碳烟生成。     

热老化对碳烟颗粒氧化特性的影响

针对柴油机排气颗粒被捕集在柴油机颗粒捕集器中后不能立即得到氧化再生,将受到高温排气一段时间的热老化的问题.基于热重分析仪,探究了不同温度、时间和氧体积分数条件下热老化对碳烟颗粒氧化性能的影响规律.采用高分辨率透射电镜得到了相应的老化颗粒的微观结构图,并与热重试验结果进行对比分析.结果表明:随着老化温度的增加,颗粒的活化能逐渐增加;随着老化时间的增加,颗粒活化能先增加而后趋于不变;与无氧条件下热老化相比,有氧条件下热老化后的颗粒活化能相对较高,且氧体积分数的大小对颗粒活化能无明显影响;老化温度越高、老化持续时间越长以及老化氧体积分数增加时,基本碳粒的直径和内核区域变小,外层结构更加致密,形成更为稳定的外壳.     

火焰温度对碳烟微观结构和氧化活性的影响

基于甲烷/氧气预混燃烧系统,采用透射电子显微镜、拉曼光谱仪和热重分析仪,研究了温度对碳烟微观结构和氧化活性的影响规律.碳烟颗粒的微晶尺寸(L)、层面间距(D)和曲率(C)的平均值分别在0.651~0.979,nm、0.351~0.402,nm和1.191~1.425之间,IG/ID在1.017~1.177之间,且随着火焰温度的升高,L增大,D和C都减小,IG/ID增大,表明颗粒微观结构变得更为有序,石墨化程度更高;碳烟颗粒的氧化反应活化能在124.65~154.38,k J/mol之间,且随着火焰温度的升高,氧化反应活化能升高,表明颗粒氧化活性降低.     

管排换热器碳烟颗粒沉积分布特性的数值模拟

烟气换热器是内燃机余热回收系统中重要的组成部分,而内燃机排气中的碳烟颗粒会沉积在烟气换热器表面,形成的沉积层具有很低的导热系数,这种沉积现象会降低换热器传热效率,增加系统的运行成本和维护费用,同时给换热器设计带来较大的不确定性.目前针对内燃机排气碳烟颗粒沉积相关的研究大多关注于颗粒在换热器上的沉积总量变化,对于碳烟颗粒...     

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,C_2H_2、C_2H_4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C_4+C_2的生成路径,而辛酸甲酯、癸酸甲酯热解中苯的形成有C_4+C_2、C_3+C_3两种生成路径,且C_3+C_3生成路径占主导地位.     

N_2O—C_2H_2火焰原子吸收法测定土壤中痕量铍和钒

本文在文献［１］、［２］的基础上，进一步研究了用Ｎ＿２Ｏ—Ｃ＿２Ｈ＿２火焰原子吸收法测定土壤样品中痕量Ｂｅ和Ｖ时，样品的消解方法及消除共存组分干扰的方法，从而建立了Ｎ＿２Ｏ—Ｃ＿２Ｈ＿２火焰原子吸收法测定土壤样品中痕量Ｂｅ和Ｖ的方法。该法具有抗干扰能力强、准确可靠、简便易行、线性范围较宽的特点。测定Ｂｅ的线性范围为０—１μｇＢｅ／ｍＬ试液；测定Ｖ的线性范围为０—２５μｇＶ／ｍＬ试液。测定Ｂｅ和Ｖ的灵敏度（１％吸收）分别为０．０１４μｇ／ｍＬ和０．５１μｇ／ｍＬ，检测限分别为０．００７μｇ／ｍＬ和０．２５μｇ／ｍＬ。     

进气掺混H_2和CO_2对柴油机燃烧及排放的影响

文章利用Fire软件建立了ZS195柴油机缸内工作模型,在掺氢EGR(exhaust gas recirculation)的条件下,利用CO_2模拟废气,模拟了4种掺混比例的气体(2%H_2,2%H_2+5%CO_2,2%H_2+10%CO_2,2%H_2+15%CO_2)对ZS195柴油机的燃烧过程和排放的影响。模拟计算结果表明:柴油机掺氢燃烧可以在一定程度上提高热效率;而随着EGR率的提高,缸内最高温度减小,最高爆发压力降低,着火点推迟。因此,可以通过选取适当的EGR率来提高柴油机热效率,同时减少氧化物的排放。     

碳烟颗粒在尾气排放与机油吸附中分布关系的试验研究

鉴于机油吸附与尾气排放中碳烟颗粒的动态分布关系尚未得到充分的分析研究,同时为了深入认识机油退化机理,实现在线状态监测;对碳烟颗粒缸内分布和机油吸附特性进行了仿真和试验研究。仿真结果表明,扭矩对碳烟生成量影响显著。结合仿真结果在单缸柴油机台架上对碳烟在机油吸附和尾气排放中的分布情况进行了试验研究。试验结果表明,低扭矩工况下机油吸附碳烟颗粒的速率较为明显;在高扭矩工况下,碳烟主要从尾气中排放,机油吸附碳烟颗粒的速率较低。经计算得出两者间的分布关系,为发动机的使用提供实际指导。     

直流电场对预混CH4/O2/N2火焰传播特性影响的试验研究

为研究直流电场及其极性对火焰传播行为的影响,利用高速摄像法和球形扩展火焰理论在定容燃烧弹上展开了正负直流电场作用下预混CH4/O2/N2火焰传播规律的试验研究.试验结果表明:对于化学计量空燃比混合气,施加电场后球形火焰面在水平方向上被拉伸,拉伸火焰传播速率、无拉伸层流燃烧速率以及马克斯坦长度均随着输入电压幅值的增大而增大,且负电场比正电场的作用更加显著.当输入电压为-5 kV与5 kV时,火焰传播速率相对于未加电场时分别增加了10.85％和5.66％,而层流燃烧速率则分别增加了13.13％和6.98％.因此,电场能有效促进火焰传播,改善燃烧以及提高燃烧稳定性.     

Pt/CuCrO催化剂上CO氧化反应及抗H_2O和抗CO_2性能研究

制备了负载型Pt/CuCrO催化剂,并进行了CO氧化及其抗H_2O和抗CO_2的性能研究.结果表明:载体的晶型结构改变了其可还原性和活性氧物种数量,从而影响催化剂的反应活性及抗H_2O和抗CO_2的能力;经400~600℃焙烧的载体为尖晶石型CuCr_2O_4氧化物,具有很好的可还原性和较高的活性氧物种数量,因此催化剂具有良好的CO氧化活性和优异的抗H_2O和抗CO_2的能力;而800℃焙烧的载体为铜铁矿型CuCrO_2氧化物,其CO氧化活性较低,且不具备抗H_2O和抗CO_2能力.