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乙醇—空气预混层流燃烧特性试验与仿真研究

麻剑  
【摘要】:生物乙醇是目前应用最广泛的生物质液体燃料,其具有可再生、燃烧过程不额外排放C02等特点,随着第二代生物乙醇制取技术的发展,产量的增加及原料非粮食化使其具备更广阔的应用前景。为了更高效清洁地燃烧利用燃料乙醇,本文对乙醇-空气混合气的层流燃烧特性进行了较全面的试验及仿真研究: 第一,在定容燃烧弹试验中,利用高速纹影成像系统记录了当量比0.7、1.0、1.2、1.45、1.7下的5组乙醇-空气混合气在初始温度363K、常压下的球形火焰扩展过程。在火焰图像半径提取过程中采用了基于灰度梯度的夹逼测量法提高了检测精度,并通过火焰半径变化规律计算了线性外推法与非线性外推法下的层流燃烧速度,总结分析的其他层流燃烧特性包括质量燃烧速率、层流火焰厚度、马克斯坦长度、马克斯坦数、全局活化能、Ze数等。 第二,利用Chemkin软件的火焰速度计算模型得到了Marinov机理下的乙醇空气混合气层流燃烧速度,并与本文试验数据、近年他人数据及Li机理的计算结果进行了对比,其中,浓燃时本文数据相对偏小,当量比1.2与1.45条件下相对Marinov机理的结果分别平均偏小16.3%与22%左右。在稀燃条件下,本文数据与两种燃烧机理的结果吻合较好,当量比0.7与1条件下与Marinov机理、Li机理的结果平均偏差为3.5%与1.5%左右。


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