燃燒‘火用’損失機理及重整燃料分子均質(zhì)壓燃燃燒研究.pdf

1、提高內(nèi)燃機效率不僅可以有效減少石油供應緊張的壓力，還可以緩解由于CO2排放帶來的環(huán)境壓力。因此，在世界范圍內(nèi)，如何進一步提高內(nèi)燃機效率已成為內(nèi)燃機技術(shù)最具挑戰(zhàn)的課題，受到廣泛關(guān)注。但是，目前內(nèi)燃機最高有效熱效率僅略大于40％，而內(nèi)燃機不經(jīng)“根本性”改造，最大有效熱效率很難超過60％。制約活塞式內(nèi)燃機效率的一個重要原因是其“非約束燃燒”過程損失的做功潛力，這個損失比例高達燃料初始做功潛力的20～25％。因此，理解該損失過程并探索降低損失、

2、最大化‘火用’利用率的方法是今后進一步提高內(nèi)燃機熱效率的新方向。本文結(jié)合實驗和化學動力學數(shù)值模擬，詳細研究了內(nèi)燃機“非約束燃燒”的‘火用’損失過程，探索了最小化內(nèi)燃機‘火用’損失、最大化‘火用’/功轉(zhuǎn)化效率的新途徑。
　　為更好地描述內(nèi)燃機燃燒過程的‘火用’損失機理，本文創(chuàng)新性地發(fā)展了一種計算非平衡態(tài)燃燒過程的化學動力學‘火用’損失模型，基于化學動力學和非平衡態(tài)熱力學中的局部熱力學平衡原理，首次明確了復雜化學動力學中每一步基元反應

3、的‘火用’損失，為進一步確定內(nèi)燃機非平衡態(tài)化學反應中最主要的‘火用’損失源、探索減少‘火用’損失的控制方法提供了理論依據(jù)。
　　研究并篩選了以正庚烷為例的基礎(chǔ)燃料詳細的化學動力學模型，確定了其燃燒過程的化學動力學‘火用’損失機理，結(jié)合‘火用’損失源和化學動力學特點，歸納總結(jié)出了基礎(chǔ)燃料燃燒過程的損失特征，并進一步研究了燃燒過程‘火用’損失源的影響因素，探索了高效燃燒反應的約束條件?；趯Α鹩谩瘬p失源及控制方法的研究，以減少‘火用

4、’損失、節(jié)約能量為目的，探索了進一步降低內(nèi)燃機燃燒過程‘火用’損失的方法，提出了高溫無氧燃料重整理念，并從理論上探討了高溫無氧燃料重整的可行性及其在節(jié)約系統(tǒng)‘火用’方面的優(yōu)勢。設(shè)計和搭建了滿足燃料改性要求的化學動力學流動試驗臺，通過對比實驗和模擬結(jié)果，討論了高溫無氧重整理念的正確性以及實驗系統(tǒng)的可行性。
　　基于對‘火用’損失源的分析和高溫無氧燃料重整的研究，探索了提高內(nèi)燃機熱效率的新途徑，提出了一種可行的高效內(nèi)燃機燃燒原理——重