论文部分内容阅读
正戊醇和柴油的理化性质相近，可与柴油以任意比例互混，因其具有更高的汽化潜热和含氧量能够改善柴油机排放，且可通过微生物发酵和葡萄糖合成等生物途径生产以实现可持续利用，被誉为最具发展前景的下一代柴油替代燃料之一。因此对正戊醇-柴油进行深入研究，总结归纳其燃烧特性及规律，对于推动正戊醇-柴油投入实际应用，进而降低我国石油对外依存度以及污染物排放水平具有重要意义。
本文在静态环境单液滴试验装置基础之上，搭建了一套湍流环境单液滴试验装置，通过对内置在加热腔里的八个风扇进行转速调节，可以营造出不同强度的湍流环境，并使用光学诊断装置对湍流环境下液滴燃烧过程中的OH*(羟基)信号强度进行了探测。先在900K环境温度的静态环境下，分别使用P0D100(0%正戊醇，100%柴油，后同)、P25D75、P50D50三种试验燃料，研究了不同正戊醇含量对混合液滴燃烧特性的影响。然后分别在900K、950K、1000K三种环境温度的静态环境下，研究了不同环境温度对P50D50混合液滴燃烧特性的影响。接着在风扇转速为1000r/min的高强度湍流环境下，分别使用P0D100、P25D75、P50D50三种试验燃料研究了不同正戊醇含量对混合液滴燃烧特性的影响。最后分别在风扇转速为0r/min、500r/min、1000r/min三种湍流强度下，研究了不同湍流强度对P25D75混合液滴燃烧特性的影响。
研究结果表明，在900K温度的静态环境下，随着正戊醇含量的增加，液滴的吹吸强度逐渐提高，稳定蒸发阶段的速率常数也会增大，自燃延迟时间和液滴寿命均先缩短后延长；三种液滴的温度变化趋势基本一致。P50D50混合液滴在静态环境下，随着环境温度的升高，液滴在燃烧阶段的吹吸强度大幅提高，燃烧速率常数呈递增趋势，而自燃延迟时间与液滴寿命均呈大幅缩短趋势；在自燃时刻之后出现温度增长速率突变转折点所间隔的时间也会不断缩短。在高强度湍流环境下，随着正戊醇含量的增加，液滴的吹吸强度明显提高，稳定蒸发阶段的速率常数逐渐减小，燃烧速率常数逐渐增大，火焰平衡比的峰值逐渐增大，自燃延迟时间和液滴寿命均呈延长趋势；三种液滴在刚进入燃烧阶段后不久均出现了温度平台现象。随着湍流强度的提高，P25D75液滴稳定蒸发阶段的速率常数逐渐减小，自燃延迟时间先缩短后延长，液滴寿命大幅延长，火焰最大偏转角大幅增大。此外，使用羟基法判定的自燃延迟时刻均比图像法略早，但两者随环境条件变化的整体趋势一致。
本文在静态环境单液滴试验装置基础之上，搭建了一套湍流环境单液滴试验装置，通过对内置在加热腔里的八个风扇进行转速调节，可以营造出不同强度的湍流环境，并使用光学诊断装置对湍流环境下液滴燃烧过程中的OH*(羟基)信号强度进行了探测。先在900K环境温度的静态环境下，分别使用P0D100(0%正戊醇，100%柴油，后同)、P25D75、P50D50三种试验燃料，研究了不同正戊醇含量对混合液滴燃烧特性的影响。然后分别在900K、950K、1000K三种环境温度的静态环境下，研究了不同环境温度对P50D50混合液滴燃烧特性的影响。接着在风扇转速为1000r/min的高强度湍流环境下，分别使用P0D100、P25D75、P50D50三种试验燃料研究了不同正戊醇含量对混合液滴燃烧特性的影响。最后分别在风扇转速为0r/min、500r/min、1000r/min三种湍流强度下，研究了不同湍流强度对P25D75混合液滴燃烧特性的影响。
研究结果表明，在900K温度的静态环境下，随着正戊醇含量的增加，液滴的吹吸强度逐渐提高，稳定蒸发阶段的速率常数也会增大，自燃延迟时间和液滴寿命均先缩短后延长；三种液滴的温度变化趋势基本一致。P50D50混合液滴在静态环境下，随着环境温度的升高，液滴在燃烧阶段的吹吸强度大幅提高，燃烧速率常数呈递增趋势，而自燃延迟时间与液滴寿命均呈大幅缩短趋势；在自燃时刻之后出现温度增长速率突变转折点所间隔的时间也会不断缩短。在高强度湍流环境下，随着正戊醇含量的增加，液滴的吹吸强度明显提高，稳定蒸发阶段的速率常数逐渐减小，燃烧速率常数逐渐增大，火焰平衡比的峰值逐渐增大，自燃延迟时间和液滴寿命均呈延长趋势；三种液滴在刚进入燃烧阶段后不久均出现了温度平台现象。随着湍流强度的提高，P25D75液滴稳定蒸发阶段的速率常数逐渐减小，自燃延迟时间先缩短后延长，液滴寿命大幅延长，火焰最大偏转角大幅增大。此外，使用羟基法判定的自燃延迟时刻均比图像法略早，但两者随环境条件变化的整体趋势一致。