不同氧氛圍對正庚烷層流預(yù)混火焰燃燒動力學(xué)的影響機(jī)理研究.pdf

1、富氧燃燒是一種高效的節(jié)能燃燒技術(shù)，其是指通過調(diào)節(jié)燃?xì)夥諊沟萌紵^程在更高的O2/N2氛圍下進(jìn)行的一種燃燒方式。富氧氛圍燃燒已被證實(shí)能顯著提高燃燒效率，降低燃料消耗，對很多污染物如碳煙、一氧化碳等的生成也有積極的抑制作用，因而近年來富氧燃燒基礎(chǔ)研究得以如火如荼的展開。本文基于大型氣相動力學(xué)軟件CHEMKIN的PREMIXED模塊，通過求解預(yù)混層流火焰模型，數(shù)值研究了富氧氛圍和燃料氧氛圍對正庚烷/空氣層流預(yù)混火焰燃燒特性的影響。通過火焰

2、模擬，得到了不同富氧空氣條件以及不同甲醇摻混率下火焰結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；剖析了不同富氧率對火焰溫度、溫度梯度、放熱率、燃料以及關(guān)鍵自由基濃度、層流火焰速度以及反應(yīng)速率等的變化規(guī)律；基于反應(yīng)流分析，研究了富氧空氣條件與燃料富氧氛圍對燃料的氧化路徑的影響；研究了燃燒過程中污染物（包括氮氧化物、甲醛以及碳煙等）的濃度變化趨勢，進(jìn)行了相關(guān)污染物生成機(jī)制的分析，并耦合熱效應(yīng)特征，比較了空氣富氧氛圍與燃料氧釋放對燃燒過程的不同影響。
　　研究結(jié)果表明：

3、富氧空氣氛圍能顯著提高燃燒反應(yīng)熱效應(yīng)，火焰溫度、放熱率等均顯著提高，活性自由基H、OH及O的濃度均明顯增加；而甲醇氧釋放對燃燒過程的熱力學(xué)特性以及H、OH及O的濃度影響較小，但會顯著增加HO2的濃度。兩種氛圍對正庚烷的層流火焰速度均具有促進(jìn)作用。路徑分析結(jié)果表明，富氧空氣氛圍能縮短部分正庚烷火焰中間基的氧化路徑，從而加快燃燒速度；而甲醇的引入不直接參與正庚烷前期的氧化反應(yīng)。從活性自由基的生成與消耗關(guān)系上可以看出，基元反應(yīng)R1(H+O2<

4、=>O+OH)是H自由基的主要消耗反應(yīng)，同時(shí)也是O及OH自由基的主要生成反應(yīng)，因而基元反應(yīng)R1的速率大小對燃燒過程起著關(guān)鍵的作用。分析也表明，富氧空氣條件下基元反應(yīng)速率明顯增強(qiáng)，而甲醇/正庚烷火焰的基元反應(yīng)速率并未發(fā)生明顯變化。在污染物的生成上，污染物的生成量在富氧空氣條件下呈現(xiàn)拋物線的變化趨勢，排放因子在一定的富氧率下存在最大值，而甲醇摻混條件下的燃燒過程產(chǎn)生的污染物量要明顯小于富氧空氣燃燒過程，甲醇摻混火焰下污染物的生成量呈現(xiàn)單調(diào)降