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含水乙醇重整混合气层流燃烧特性理论计算与实验研究

唐华浩  
【摘要】: 根据含水乙醇重整反应式:C_2H_5OH+H_2O=4H_2+2CO,本文为研究含水乙醇重整发动机,假定含水乙醇完全重整后产物只有H_2和CO,对含水乙醇重整燃料的预混层流燃烧特性进行了理论研究和实验研究。 以CHEMKIN为计算平台,运用元素势能法计算了摩尔比为2:1的H_2-CO混合气(完全重整)、C_2H_5OH(未重整)以及C_2H_5OH-H_2-CO混合物(部分重整)的绝热火焰温度与燃空当量比的关系,预测了其NO_x以及CO排放;模拟计算了C_2H_5OH-AIR、H_2-CO-AIR以及C_2H_5OH-H_2-CO-AIR混合物的一维预混层流火焰结构以及各初始参数对H_2-CO混合物的预混层流火焰传播速度的影响。 计算结果表明,含水乙醇经过重整后,其CH排放大大降低,CO的排放会增加,但是可以通过组织稀燃的方式来降低CO的排放。模拟计算了各种不同的初始参数,如:压力、温度、燃空当量比以及不同的组分,对火焰传播速度的影响;得出了298k时,不同的当量比下,初始压力与重整气火焰速度之间的关系。贫油时,火焰速度随压力的增加而减小;富油时火焰速度随压力的增加而先增后减;压力1atm,恰当化学当量比时,重整气初始温度与火焰速度呈现出乘幂的变化关系,其幂次约在1.5~2.0之间;温度298k,压力1atm下,H_2-CO混合气中,越是贫油状态下,含氢量与火焰速度的关系越接正比关系;得到了不同初始条件下,燃空当量比与火焰速度的关系; 本文通过定容燃烧弹测试系统测量和计算了多种燃料的火焰传播速度和马克斯坦长度;研究了H_2、摩尔比为2:1的H_2-CO的稀薄燃烧特性;含水量对含水乙醇火焰传播速度的影响及其含水乙醇掺氢燃烧对火焰速度的影响;实验发现,随着过量空气系数的增大,H_2-CO和H_2的火焰传播速度和马克斯坦长度减少,含水乙醇的火焰传播速度减小,但马克斯坦长度增大;含水乙醇掺氢后,其稀薄燃烧性能增强,火焰传播速度增快;


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