正庚烷HCCI过程低温燃烧反应热力学及动力学的理论研究

论文摘要

HCCI燃烧方式因其热效率高且污染小,逐渐被人们广泛关注。本研究以正庚烷为研究对象,采用量子化学计算方法对正庚烷HCCI过程低温燃烧反应进行了理论研究,从化学动力学和热力学的角度对正庚烷低温反应的路径、中间体、产物等进行了探讨,揭示了正庚烷在HCCI燃烧过程中低温氧化反应阶段的动力学和热力学性质。计算结果表明,正庚烷与O2发生引发反应后,产生的HO2自由基和OH自由基会进一步与正庚烷进行串级反应,从而经历复杂过程而形成低温氧化、重排和裂解产物。从化学反应动力学角度看,引发反应后,产生的自由基与正庚烷反应会生成的4种庚烷自由基,并在后续氧化反应过程中优化得到了11种产物,其中共有8种产物结构具有较高的动力学稳定性,是后续的HCCI高温反应阶段的主要反应物。从化学反应热力学角度来看,正庚烷与OH自由基反应放出能量最多,能够使体系更早地进入到高温反应阶段。本文对正庚烷低温氧化反应的数据结论可以为HCCI燃料实验研究提供具有一定价值的理论信息。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 HCCI发动机简介
• 1.3 国内外HCCI发动机燃烧研究现状
• 1.3.1 国内的HCCI发动机燃烧研究现状
• 1.3.2 国外的HCCI发动机燃烧研究现状
• 1.4 课题的研究目的和意义
• 第2章 理论基础
• 2.1 理论方法简介
• 2.1.1 Hartree-Fock方法理论
• 2.1.2 密度泛函理论
• 2.1.3 多体微扰理论
• 2.2 过渡态理论
• 第3章 正庚烷HCCI过程低温燃烧反应热力学和动力学理论研究
• 3.1 正庚烷HCCI过程低温燃烧反应总过程
• 3.2 正庚烷脱氢反应
• 2的脱氢反应'>3.2.1 正庚烷与O₂的脱氢反应
• 2自由基的脱氢反应'>3.2.2 正庚烷与HO₂自由基的脱氢反应
• 3.2.3 正庚烷与OH自由基的脱氢反应
• 3.2.4 正庚烷三种脱氢反应对比
• 7H₁₅自由基与O₂反应'>3.3 C₇H₁₅自由基与O₂反应
• 7H₁₅O₂自由基的异构化反应'>3.4 C₇H₁₅O₂自由基的异构化反应
• 7H₁₅O₂自由基的异构化'>3.4.1 1-C₇H₁₅O₂自由基的异构化
• 7H₁₅O₂自由基的异构化'>3.4.2 2-C₇H₁₅O₂自由基的异构化
• 7H₁₅O₂自由基的异构化'>3.4.3 3-C₇H₁₅O₂自由基的异构化
• 7H₁₅O₂自由基的异构化'>3.4.4 4-C₇H₁₅O₂自由基的异构化
• 7H₁₄00H自由基与O₂的反应过程'>3.5 C₇H₁₄00H自由基与O₂的反应过程
• 7H₁₄00H自由基与O₂的反应过程'>3.5.1 1-C₇H₁₄00H自由基与O₂的反应过程
• 7H₁₄00H自由基与O₂的反应过程'>3.5.2 2-C₇H₁₄00H自由基与O₂的反应过程
• 7H₁₄00H自由基与O₂的反应过程'>3.5.3 3-C₇H₁₄00H自由基与O₂的反应过程
• 7H₁₄00H自由基与O₂的反应过程'>3.5.4 4-C₇H₁₄00H自由基与O₂的反应过程
• 7H₁₄00H-O₂自由基到产物的反应过程'>3.6 C₇H₁₄00H-O₂自由基到产物的反应过程
• 7H₁₄00HO₂自由基到产物的反应过程'>3.6.1 1-C₇H₁₄00HO₂自由基到产物的反应过程
• 7H₁₄00HO₂自由基到产物的反应过程'>3.6.2 2-C₇H₁₄00HO₂自由基到产物的反应过程
• 7H₁₄00HO₂自由基到产物的反应过程'>3.6.3 3-C₇H₁₄00HO₂自由基到产物的反应过程
• 7H₁₄00HO₂自由基到产物的反应过程'>3.6.4 4-C₇H₁₄00HO₂自由基到产物的反应过程
• 3.7 整体反应过程的微观动力学选择性
• 3.7.1 正庚烷脱氢过程
• 3.7.2 庚烷自由基到产物的过程
• 3.7.2.1 1-庚烷自由基到产物的过程
• 3.7.2.2 2-庚烷自由基到产物的过程
• 3.7.2.3 3-庚烷自由基到产物的过程
• 3.7.2.4 4-庚烷自由基到产物的过程
• 3.8 反应热力学
• 结论
• 课题研究后续工作建议
• 参考文献
• 致谢