預(yù)混火焰分析系統(tǒng)開發(fā)及反應(yīng)工況對(duì)碳煙結(jié)構(gòu)特性的影響.pdf

1、由于燃燒過程中產(chǎn)生的碳煙顆粒危害人類健康和污染環(huán)境，碳煙顆粒的形成機(jī)理始終是燃燒科學(xué)研究中的中心課題之一。通過利用缸內(nèi)取樣和各種分析檢測(cè)技術(shù)，我們對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)碳煙的演化過程已有一定的認(rèn)識(shí)。但由于缸內(nèi)高溫高壓和不穩(wěn)定非均質(zhì)的燃燒過程，對(duì)于其實(shí)際形成機(jī)理和工況對(duì)其影響還需要進(jìn)一步的基礎(chǔ)性研究和量化分析。因此本文在國(guó)外文獻(xiàn)調(diào)研基礎(chǔ)上，建立了一套預(yù)混燃燒分析系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)混燃燒產(chǎn)物進(jìn)行全面的實(shí)驗(yàn)分析；并利用建立的燃燒分析系統(tǒng)研究了預(yù)混甲烷火

2、焰溫度和燃空當(dāng)量比對(duì)基本碳煙顆粒粒徑、團(tuán)聚顆粒分形維數(shù)和基本碳煙顆粒納米結(jié)構(gòu)的影響。論文主要研究工作和結(jié)論如下：
　　 1，建立了以Mckenna燃燒器為目標(biāo)火焰源的燃燒系統(tǒng)?？梢詫?shí)現(xiàn)穩(wěn)定的預(yù)混層流燃燒火焰；可以精確的調(diào)節(jié)燃空當(dāng)量比和稀釋比；可以精確的調(diào)節(jié)取樣火焰高度。并建立了可以對(duì)火焰各位置溫度進(jìn)行精確測(cè)量的高溫?zé)犭娕紲y(cè)溫系統(tǒng)。
　　 2，建立了一套新型的Thermophoretic Sampling Particle

3、 Diagnostic(TSPD)系統(tǒng)。該TSPD系統(tǒng)可以水平多點(diǎn)定位，而且定位更精確，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度、加速度和速度更為優(yōu)越。建立了毛細(xì)管稀釋取樣系統(tǒng)并且對(duì)火焰各位置點(diǎn)的燃燒產(chǎn)物進(jìn)行了稀釋取樣初步實(shí)驗(yàn)。
　　 3，不同發(fā)展階段的碳煙顆粒呈現(xiàn)不同的形貌特征；團(tuán)聚態(tài)碳煙顆粒隨著火焰高度增加尺寸增大，分形維數(shù)減小。不同高度取樣觀察到的初生碳煙顆粒粒徑基本不變；基本碳煙顆粒粒徑隨火焰高度增加從～10nm增加到～30nm。隨著碳煙成熟的過程

4、，碳煙顆粒的納米結(jié)構(gòu)變得更為有序，微晶長(zhǎng)度明顯加長(zhǎng)。
　　 4，隨著火焰溫度升高，基本碳煙顆粒粒徑減小，團(tuán)聚態(tài)碳煙顆粒分形維數(shù)減小，表明高溫環(huán)境下碳煙顆粒團(tuán)聚的更松散。隨著火焰溫度升高，碳煙微晶加長(zhǎng)且更直，層間距減小。這說明隨著火焰溫度的升高，碳煙顆粒的納米結(jié)構(gòu)組織趨向于變得更有序和氧化活性更低。
　　 5，隨著燃空當(dāng)量比增加，基本碳煙粒子粒徑增大，團(tuán)聚形成的團(tuán)聚碳煙顆粒包含基本粒子數(shù)目增多，團(tuán)聚態(tài)碳煙顆粒分形維數(shù)減小。