乙烯和丙烯預(yù)混合火焰碳煙生成特性試驗(yàn)研究.pdf

1、發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒碳煙模型是設(shè)計(jì)與開發(fā)高效清潔發(fā)動(dòng)機(jī)的重要基礎(chǔ)。對(duì)乙烯、丙烯等小分子碳?xì)淙剂先紵^程的碳煙生成特性開展研究是理解碳?xì)淙剂咸紵熒蓹C(jī)理、發(fā)展發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒碳煙模型的重要方法。碳煙模型的驗(yàn)證需要準(zhǔn)確的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。BSS（Burner Stabilized Stagnation）方法是目前國(guó)際公認(rèn)的層流預(yù)混火焰中碳煙粒徑分布、數(shù)密度以及體積分?jǐn)?shù)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的重要測(cè)試方法。本文在建立BSS方法測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，研究了乙烯和丙烯層流預(yù)混火焰中碳

2、煙顆粒的成核和長(zhǎng)大過程，對(duì)火焰中碳煙顆粒的粒徑分布、數(shù)密度以及體積分?jǐn)?shù)等重要特征參數(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)地測(cè)量，主要研究工作包括：
　?。?）建立了BSS方法的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)?；贐SS方法，系統(tǒng)地分析了燃燒器/多孔塞的尺寸與材料、火焰滯止表面溫度以及火焰保護(hù)氣流速等因素對(duì)預(yù)混合火焰碳煙生成特性（碳煙粒徑分布、數(shù)密度和體積分?jǐn)?shù)等）試驗(yàn)測(cè)量的影響。在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)下，不同的研究者在不同的試驗(yàn)裝置上使用BSS方法測(cè)得的碳煙粒徑分布、數(shù)密度以及體積分?jǐn)?shù)等數(shù)據(jù)

3、吻合地很好。
　?。?）在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)下，采用BSS方法系統(tǒng)地研究了火焰條件（火焰溫度、當(dāng)量比）對(duì)預(yù)混合乙烯火焰碳煙生成特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)混合乙烯火焰碳煙粒徑分布具有雙峰性。這種雙峰性分布由核模態(tài)的小粒徑顆粒和凝聚態(tài)的大粒徑顆粒組成。即使在成煙較多（?=2.5）的火焰中，碳煙成核過程也能一直持續(xù)到成煙后期，核模態(tài)顆粒具有較高的濃度。碳煙粒徑分布、數(shù)密度和體積分?jǐn)?shù)等對(duì)當(dāng)量比和火焰溫度都非常敏感?；鹧鏈囟容^低時(shí)，碳煙生成受限于緩

4、慢的成核反應(yīng)動(dòng)力學(xué)速率；火焰溫度較高時(shí)，碳煙生成受限于成核過程的熱力學(xué)可逆性（即碳煙前驅(qū)物高溫?zé)峤猓?。成煙較少時(shí)（?=1.8），這種限制性非常明顯；成煙較多時(shí)（?=2.5），這種限制性有所減弱。
　?。?）在試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)下，采用BSS方法系統(tǒng)地研究了火焰條件（火焰溫度、當(dāng)量比）對(duì)預(yù)混合丙烯火焰碳煙生成特性的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，預(yù)混合丙烯火焰碳煙粒徑分布具有雙峰性。碳煙粒徑分布、數(shù)密度和體積分?jǐn)?shù)等對(duì)當(dāng)量比和火焰溫度都非常敏感。成煙較少時(shí)

5、（?=1.8），碳煙成核過程的熱力學(xué)可逆性對(duì)碳煙生成過程具有顯著影響；但成煙較多時(shí)（?=2.07），這種影響很小。
　?。?）對(duì)乙烯和丙烯預(yù)混合火焰碳煙生成特性進(jìn)行了比較，結(jié)果表明預(yù)混合丙烯火焰中碳煙成核與長(zhǎng)大速率以及最大碳煙體積分?jǐn)?shù)均明顯高于預(yù)混合乙烯火焰；乙烯和丙烯預(yù)混合火焰碳煙生成過程均受到碳煙成核過程熱力學(xué)可逆性的影響，但受影響程度差別很大，尤其當(dāng)?=2.07時(shí)，隨著火焰溫度升高，乙烯火焰最大碳煙體積分?jǐn)?shù)明顯降低，但丙烯火