正庚烷-甲烷二元燃料着火特性的模拟研究

针对试验中发现的柴油引燃天然气会推迟着火的现象,采用零维模型定量分析了由于加入甲烷所引起的混合气氧分压、定容热容以及化学动力学反应的变化对正庚烷着火的推迟作用,表明了动力学反应的变化对着火推迟有着重要的影响.其次,通过对二元燃料详细机理的耦合分析,对二元燃料动力学反应在着火推迟中的作用机理做出了解释.发现在低温氧化过程中,由于甲烷将活跃的OH转化为稳定的H2O2,同时甲烷不具备与正庚烷类似的低温链分支反应,故降低了系统的反应活性.随着初始温度增加至超过1,000,K,H2O2开始迅速分解,控制着火的重要反应也随之由正庚烷二次加氧后的链分支反应,逐渐向着反应H2O2=OH+OH、CH3+HO2=CH3O+OH、H+O2=OH+O转变,动力学反应对正庚烷着火的影响也由抑制转变为促进.最后,创建了一个包含53步反应、36种组分的简化机理.计算结果表明,该机理在不同初始温度、初始压力、当量比的情况下,可以对二元燃料着火时刻有较好的预测.     

惰性气体对甲烷爆炸极限的影响

利用公式△U=-0.1196n/λ计算20℃、0.1MPa、惰性气体处于临界浓度时甲烷爆炸反应形成的温度T2,进而计算了爆炸形成的压力p2.若惰性气体为CO2,则T2=1380K,p2=0.47MPa;若惰性气体为CCl4,则T2=1372K,p2=0.47MPa;若惰性气体为N2,则为T2=1361K,p2=0.46MPa;若惰性气体为Ar,则T2=1354K,p2=0.46MPa;若无惰性气体,甲烷的浓度为爆炸下限,则T2=1341K,p2=0.46MPa.     

正庚烷均质压燃燃烧特性和排放特性的实验研究

为进一步了解高十六烷值燃料均质压燃的燃烧特性和排放特性，以正庚烷（n-heptane）为燃料，在一台改装的单缸直喷柴油机上进行正庚烷均质压燃台架实验．结果表明，正庚烷在均质压燃模式下表现出明显的双阶段着火特性；随着混合气浓度增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值升高；随着发动机转速升高，燃烧放热率峰值先降低后升高，高转速的缸内最大爆发压力降低；当废气再循环率增大，缸内最大爆发压力和燃烧放热率峰值均降低，废气再循环使正庚烷均质压燃的运转工况范围向大负荷工况扩展，废气再循环率为75％正庚烷均质压燃运转的最高平均指示压力为0．41MPa．排放测试表明，正庚烷在均质压燃模式下的氮氧化物排放接近零，且可以实现无碳烟排放，但碳氢化合物和一氧化碳排放较高．     

DMHPA-RE(Ⅲ) 凝胶中水和正庚烷的行为

对含二（１—甲基庚基）磷酸酯（ＤＭＨＰＡ）和稀土离子萃取有机相中凝胶干燥前后的ＦＴＩＲ光谱变化、干凝胶扫描电镜照片进行了分析，结果显示水和正庚烷作为液体介质填充在凝胶网状结构的孔隙中。     

纯氧氛围下正庚烷均质压燃燃烧特性

基于一台双缸柴油机,结合自行设计开发的纯氧进气系统进行试验,研究了不同进气氧体积分数对正庚烷均质压燃燃烧过程及稳定性的影响。试验结果表明,随着混合气中氧体积分数降低,二氧化碳体积分数增加,缸内平均比热容不断增大,使得缸内最高燃烧温度降低,其对应的峰值相位推迟,燃烧始点推迟,放热率峰值下降,热效率降低;同时发现随着二氧化碳体积分数的增加,缸内温度会随之降低,使得燃烧循环不稳定性增强。以上现象均表明较高的二氧化碳体积分数能够有效抑制纯氧氛围下正庚烷均质压燃。此外,试验发现了纯氧氛围下正庚烷均质压燃负温度系数区间持续时间大幅缩短现象。     

正庚烷临氢异构化研究进展

直馏汽油中一般含有较多的正庚烷 ,而其辛烷值为零 ,如能将其异构成带多个侧链的异庚烷 ,则可拓宽高辛烷值汽油理想组分的来源。正庚烷异构化的难点在于高选择性地生成多侧链异庚烷和抑制异庚烷的裂化反应。对正庚烷异构化的热力学、动力学、催化剂及反应的主要影响因素进行了分析 ,提出了结合反应器技术来研究正庚烷异构化的方法。从理论上来说 ,采用浆态床反应器优于传统的固定床     

碳酸二甲酯与正庚烷混合物表面张力的实验研究

利用悬滴法液体表面张力实验系统测量了碳酸二甲酯(DMC)和正庚烷的表面张力,并拟合了方程。实验值与方程值偏差不超过±1%。在此基础上测量了碳酸二甲酯与正庚烷混合溶液在298.15~343.15 K温度区间,摩尔分数在0.1~0.9的表面张力值。分析了其过余表面张力,将其拟合为Redlich-Kister计算方程。为碳酸二甲酯、正庚烷的工程应用提供基础热物性数据和方程。     

碱性脂肪酶在正庚烷中催化合成己酸乙酯的研究

用碱性脂肪酶在正庚烷中催化合成己酸乙酯,探讨了加酶量、反应温度和反应时间以及采用不同的碱性脂肪酶等因素对己酸转化率的影响.研究表明,当己酸浓度为0.20 mol/L、己酸和乙醇的摩尔比为1∶1.25、摇床转速为150 r/min、定时加入一定量的3 A分子筛适当移走产物的水分时:最佳反应温度为32℃,产自扩展青霉碱性脂肪酶高产变株FS1884-1的酶A催化效果为最好,当酶A的加入量为每瓶0.30g(相当于950 U/g己酸)、反应时间为24 h时,己酸的转化率已达94%.     

甲烷-空气预混气体泄爆作用下容器振动响应特性

利用自主搭建的气体泄爆容器动态力学响应测试系统,研究甲烷-空气预混气体泄爆过程中实验舱的振动响应特性,并结合舱内部超压、火焰演化和实验舱固有频率等特征,探讨前述实验舱动态力学的响应机制.研究发现:1)泄爆过程中实验舱动态力学响应存在明显的双峰现象,且两者的幅值、频谱均存在较大差异; 2)低幅值振动与舱内气体冲击波特征密切相关,其主要由初始火焰传播、外部爆炸、亥姆霍兹振荡和泰勒不稳定性等因素综合影响导致; 3) 480和980 Hz的高幅值振动主要为舱内声波和火焰耦合作用触发高频振荡导致;而1 100 Hz左右的高幅值振动主要为受冲击后实验舱的自由振动,由舱固有频率决定.     

超细Al(OH)3粉体抑制甲烷爆炸的实验研究

粉体材料能够有效地抑制矿井瓦斯爆炸,其粒径越小,抑爆作用越明显,但对于不同浓度的甲烷和空气混合气体而言,粉体材料抑制爆炸的效果不同.文中采用20 L球形不锈钢爆炸罐试验系统,考察粒径1.3μm超细Al(OH)3粉体对不同浓度的甲烷和空气混合气体的抑爆效果.实验结果表明,超细Al(OH)3粉体对抑制甲烷爆炸有效果,对于不同甲烷浓度的甲烷-空气混合气体,可使其最大爆炸压力平均降低11.08%,最大压力上升速率平均降低66.15%,到达最大爆炸压力的时间平均降低57.53%.研究结果对于超细粉体应用于矿井瓦斯爆炸的控制具有一定的指导意义.     

细水雾抑制煤尘与瓦斯爆炸实验

搭建小尺寸细水雾实验平台,用相应管道模拟矿井环境.在阐明煤尘与瓦斯爆炸传播机理的基础上,研究细水雾抑制管道混合物爆炸的有效性,并对其做定性定量的分析研究.研究发现:在细水雾作用下,煤尘与瓦斯的火焰传播速度会相应减小、所测火焰温度有所降低.当混合物爆炸的威力较大时,细水雾对其相关参数影响较弱,应适当增加压力,改变细水雾的物理化学抑制作用,增强灭火特性.实验结论:细水雾抑制煤尘与瓦斯爆炸的研究为煤矿抑爆装置的研制和安装提供了技术支撑.     

管道内甲烷煤尘复合火焰结构的实验

对管道中甲烷煤尘复合火焰结构进行了初步研究．采用高速摄像系统拍摄了甲烷煤尘复合火焰在垂直管道内传播过程的自发光图片；采用微细热电偶和离子探针技术分别测量了火焰传播过程中的温度分布和化学反应区的强度分布．研究结果表明：管道内甲烷煤尘复合火焰化学反应区的厚度约为15．6cm，比单一甲烷空气预混火焰的化学反应区厚度要大两个量级．     

7-氨基头孢烷酸粉尘爆炸特性实验研究

选取石药集团中润制药有限公司生产的7-氨基头孢烷酸(7-ACA)粉体为研究对象,利用20L球形爆炸测试系统进行粉尘爆炸特性实验研究。首先测定7-ACA粉体样本的粒度分布及湿度;用20L球形爆炸装置实验测得7-ACA粉尘在2kJ的点火能量下的爆炸下限质量浓度为18.5g/m3,且粉尘爆炸下限随点火能量的增大呈现降低趋势;粉尘的最大爆炸压力及最大压力上升速率随着粉尘浓度的增加呈先增大再下降的规律,在775g/m3附近达到最大值,并随点火能量的增大而增大。研究结果为中润公司及类似企业7-ACA生产车间的安全管理及防爆工程设计提供了一定的科学依据。     

结构异常管路对瓦斯爆炸传播特性的影响

在实验研究的基础上,分析了结构异常管路对瓦斯爆炸传播特性的重要影响。研究结果表明,在拐弯处的瓦斯爆炸传播过程是一个压力波、火焰、复杂流动场相互作用的过程,压力波超压、火焰传播速度迅速增大,对拐弯处的壁面破坏特别严重。弯管角度对瓦斯爆炸传播特性有很大的影响,瓦斯爆炸通过不同角度的弯管后,火焰传播速度和压力波超压值都有不同程度的变化。管道拐弯既增加了燃烧区的湍流度而加速燃烧产生能量以推动加速传播,同时也因为拐弯而增大了总阻力和热量向壁面的传递,弯角处膨胀波也会抑制瓦斯爆炸的传播。管道拐弯对瓦斯爆炸传播特性的影响取决于抑制因素和激励因素的综合作用。     

水下连续爆炸声学特性分析

为了分析水下连续爆炸的水声学特性,采用具有统一时间间隔的多个爆炸单元进行水下连续爆炸试验及测量。根据测试获得的声信号数据,分析了水下连续爆炸冲击波的衰减及传播特性,研究了声信号的声持续时间、声压级和声能量。研究表明,水下连续爆炸会产生很强的声功率,声持续时间为连续爆炸单元的爆炸时间间隔之和。声信号的频率范围宽,其能量主要集中分布在频率24 k Hz以下,在低频段能量更大。说明水下连续爆炸作为功率高、频带宽、声持续时间长的水声声源,在水声干扰方面具有重要作用。     

多场耦合作用下煤层气的渗流特性与数值模拟

根据实验研究煤样在轴向应力、围压、气压、温度单一因素作用下的渗流规律.利用Ansys12.0数值模拟了单场与多场耦合作用下煤层气的渗流规律,煤体的变形、孔隙压力、渗流场的分布规律.数值模拟得出:单场作用下煤层气在煤体中的渗流规律实验与数值模拟结果基本相同;多场耦合作用下煤的渗透率与平均有效应力曲线呈负指数关系;对试件变形的影响应力场大于渗流场,轴向应力对试件的变形大于围压;围压对渗流场的影响大于轴向应力,轴向应力对孔隙压力的影响大于围压,多场作用下孔隙压力大于单场作用.多场作用下数值模拟的结果与实验研究是一致的,因此研究煤层气的渗流规律必须考虑气-固-热的同时作用.     

受限空间初始压力对瓦斯爆炸反应动力学特性的影响

为了探求不同初始压力下瓦斯爆炸的动力学特性,采用详细的瓦斯爆炸链式反应机理(包括53种组分,325个反应),利用软件CHEMKINⅢ,对其中的SENKIN子程序包进行修改,通过数值计算和模拟,得出了在受限空间中不同初始压力对瓦斯爆炸动力学特性的影响。对不同初始压力条件下瓦斯爆炸压力和温度的变化趋势,反应物摩尔分数的变化趋势,致灾性气体的生成及变化趋势做了详细的模拟和分析。计算结果表明:初始压力对瓦斯爆炸温度影响较少,对爆炸压力影响较大;初始压力越大,瓦斯爆炸的引爆时间越短,爆炸强度越大,链式反应中自由基的摩尔分数就越小,所产生的CO摩尔分数越少,而所产生的CO2、NO和NO2摩尔分数就会越多。     

模拟煤层气储层条件下煤岩渗透性实验研究

储层煤岩特有的割理结构使其渗透性与常规砂岩储层不尽相同,本文以山西沁水盆地3#煤作为实验煤心,实验研究了围压、孔隙压力对煤岩渗透率的综合影响规律,并得到3#煤岩的裂缝体积压缩系数范围。研究表明,流体介质不同,储层煤岩渗透率在压降过程中变化趋势不同;储层煤岩裂缝体积压缩系数在整个煤层气开采过程中并非一恒定值。     

船舶表面的滑坡涌浪爬高特性试验研究

水库两岸的岩石块等滑坡体滑落入水后,引起的滑坡涌浪常常会造成各种安全生产事故,严重威胁航行安全和国民经济.为揭示涌浪传播至船舶附近时的爬高特性,以三峡库区为研究对象,结合滑坡涌浪进行物理模型试验,制作概化滑坡体,利用浪高仪分别采集河道中两个船模表面附近的四组涌浪数据.试验结果表明,涌浪受船模、河岸等障碍物阻拦后的回流波与初始波叠加后,在船模表面附近的部分观测点产生了二次、三次波峰,会对行船稳定及安全造成二次危害.总结出在不同位置的船舶附近各观测点的涌浪爬高特性,根据其最大波峰、波谷等数据,为船舶航行安全预防性措施提供理论支持.