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乙醇—丙酮—空气预混层流燃烧特性研究

刘阳训  
【摘要】:随着化石燃料的日益短缺和环境污染问题的日益严重,清洁可再生能源的开发目前已成为全球关注的焦点,其中生物质燃料是最有前途的代用燃料之一。我国国家重点基础研究发展计划项目建议用生物质制取高品位的液体燃料,该项目旨在开发生物质热裂解油,生物质热裂解油中醇类物质和酮类物质占总质量分数的20%,可见研究其燃烧特性对于推广使用生物质热裂解油有着重要的意义和作用。本文利用定容燃烧弹法和Chemkin软件对乙醇-空气预混和丙酮-空气预混层流燃烧特性进行了实验和仿真研究,并对乙醇-丙酮-空气预混层流燃烧特性进行了实验研究。1.利用定容燃烧弹法和高速纹影成像技术对初始温度358 K、初始压力0.1 MPa条件下当量比0.7-1.6的乙醇-空气预混气、丙酮-空气预混气球形火焰膨胀过程进行了记录。为了提高检测和计算精度,对纹影图像中火焰半径的提取采用基于灰度梯度的面积法,对比分析了线性外推和非线性外推两种方法得到的无拉伸层流火焰速度,进一步总结分析了两种混合气的质量燃烧速率、马克斯坦长度、火焰厚度等层流燃烧特性。2.用Chemkin气相化学动力学软件的火焰速度计算模块中的一维预混燃烧模型仿真研究不同当量比下的乙醇/空气、丙酮/空气预混层流燃烧速度,对比分析了试验数据和仿真结果,进一步与其他研究者的数据进行了对比,验证了实验装置和数据处理方法的可靠性。3.用定容弹法,研究乙醇中掺入不同比例的丙酮混合燃料在不同当量比下的预混层流燃烧特性,详细分析了不同当量比和丙酮掺混量对混合燃料的预混层流燃烧速度和火焰稳定性的影响。结果表明,不同丙酮掺混量的混合燃料的层流燃烧速度都在当量比1.1处达最大值,随着混合燃料中丙酮含量的增加其层流燃烧速度逐渐减小,但马克斯坦长度却逐渐增大,表明丙酮含量的增加提高了火焰的稳定性。


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