紫外光照及自由基型光引发剂对柴油燃烧状况的影响研究

论文摘要

目前,对柴油排放控制的研究主要集中在机内处理和尾气后处理领域,较少关注柴油燃烧机理的研究。本文初步研究了柴油燃烧的游离基反应机理,讨论了游离基的形成和稳定性,通过引入紫外光照射和光引发剂影响燃烧过程中产生的游离基,从而影响柴油燃烧状态,改善柴油尾气排放,为柴油尾气净化问题提供了一种新思路。围绕柴油燃烧机理,本课题主要进行了以下研究工作:第一,根据实验内容,设计了喷灯火焰燃烧装置,确定了实验中使用的光引发剂类型,建立了尾气总碳氢（THC）的分析方法,并利用该实验系统,初步探索了游离基型柴油添加剂和光引发剂对柴油燃烧状况的影响。实验结果表明,该装置的稳定性很好,实验数据的相对误差在±6%以内;最佳取样位置在火焰1/2处;尾气THC净化率随柴油添加剂量的增加先升高后降低,在一定范围内柴油和汽油添加剂的最佳添加量分别为2‰和6‰,在最佳添加量下THC净化率各达到85%和95%。第二,为了进一步研究紫外光引发对柴油燃烧状况的影响规律,依据毛细管虹吸原理开发出适合实验研究的燃烧瓶火焰发生装置,建立了计算尾气THC净化率ηTHC的公式,该实验系统的相对误差在±0.5%以内,取样时间控制在5min左右为宜。研究表明,加入柴油添加剂或光引发剂后,自然光照与UV光照条件下ηTHC都是随添加剂量的增加先增大后减小,同样配比的柴油燃料,引入UV光照后ηTHC均比未光照的要高;自然光照和紫外光照相比,在柴油添加剂最佳添加量6‰（体积分数）下的ηTHC分别高达72%和81%,二苯甲酮在最佳添加量3‰（质量分数）下的ηTHC分别达41%和62%,两种条件下安息香的最佳添加量分别为4×10-3、1×10-4（体积分数）,ηTHC分别为55%和58%。第三,对石英燃烧瓶火焰发生装置加以改进,并设计颗粒物过滤捕集器,采用热脱附固体直接进样技术及色质联机分析颗粒物中的可挥发性有机组分,从尾气颗粒物组分变化的角度初步探索了柴油燃烧过程的作用机理。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 柴油机有害排放物组成及控制技术
• 1.1.1 柴油机有害排放物
• 1.1.2 柴油机排放控制技术
• 1.2 柴油燃烧机理研究
• 1.2.1 燃油燃烧机理的研究
• 1.2.2 碳氢化合物燃烧机理的研究
• 1.3 游离基的形成及稳定性
• 1.3.1 游离基的形成
• 1.3.2 游离基的构型
• 1.3.3 游离基的稳定性
• 1.4 本课题来源及研究内容
• 第二章 柴油添加剂发展现状及光引发剂机理研究
• 2.1 柴油添加剂发展现状
• 2.2 光引发剂的光物理化学过程
• 2.3 光引发剂的引发机理及分类
• 2.4 自由机型光引发剂的种类
• 第三章 利用火焰发生装置—喷灯对柴油燃烧状况的研究
• 3.1 实验条件的确定
• 3.1.1 火焰发生装置的确定
• 3.1.2 火焰取样位置的确定
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验系统
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.4 尾气检测方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 实验系统稳定性分析
• 3.3.2 初步探索性研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 利用火焰发生装置—燃烧瓶对柴油燃烧状况的研究
• 4.1 实验条件的确定
• 4.1.1 毛细管虹吸原理
• 4.1.2 实验装置的确定
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验系统
• 4.2.3 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 实验系统稳定性分析
• 4.3.2 取样时间的影响研究
• 4.3.3 柴油燃烧机理研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 利用改进的火焰发生装置对尾气颗粒物的初步研究
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验系统
• 5.2.2 检测方法
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 颗粒物分析方法
• 5.3.2 谱图分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文总结及工作展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢