工业燃烧器对天然气掺混二甲醚适应性的实验研究

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基于FIRE的二甲醚-空气预混特性的模拟

基于FIRE的二甲醚-空气预混特性的模拟孙志强;李巧英;金阳;段俊法【摘要】为研究内燃机代用燃料的燃烧特性,在一台压燃式发动机上对二甲醚-空气在进气道内的预混特性进行了模拟.在选定初始条件的情况下,运用FIRE软件对GW4D20发动机进气道内气体流动进行了三维数值模拟,对相应的进气道速度流场进行了分析.结果表明:二甲醚在传统压燃式发动机上应用时,需要对其进气道进行结构优化,以改善混合气均匀性,并减少死区数量；其次,对进气歧管位置进行调整和对流体流动引导可以形成滚流,加速混合气的混合；此外,流量增加20％时,速度接近为0的区域减少,因此在进气前端加装增压装置,有利于混合气的预混.【期刊名称】《华北水利水电学院学报》【年(卷),期】2013(034)002【总页数】3页(P114-116)【关键词】二甲醚;压燃式发动机;进气道预混;数值模拟【作者】孙志强;李巧英;金阳;段俊法【作者单位】华北水利水电学院机械学院,河南郑州450045;北京理工大学机械与车辆学院,北京100081【正文语种】中文【中图分类】TK42近些年来，由于石油资源的日趋减少，车辆尾气排放对大气污染的愈加严重，加上日益严格的排放法规，如何在车用内燃机上燃用清洁的替代燃料，已引起广泛关注．国内外很多研究机构开展了二甲醚应用在汽车上的研究，包括二甲醚燃烧、排放和喷雾特性等方面［1－4］．一系列试验研究表明：二甲醚的物化特性非常优良，含有很大潜能，二甲醚发动机具有和直喷柴油机几乎相同的热效率，且运转柔和，燃烧噪声低，几乎与汽油机相当，催化处理后可实现超低排放，燃油喷射压力低．笔者基于国内外文献的研究成果，运用先进的流体分析软件FIRE模拟GW4D20发动机的二甲醚－空气预混特性，以此提出了将二甲醚应用在传统压燃式发动机上时对进气道的改进建议．1 二甲醚－空气的预混进气道的质量指标主要有流动阻力和涡流强度．气流的品质和气道结构的设计是否合理，直接影响到缸内新鲜空气充量的大小和吸入空气涡流的强度．进气过程中进入气缸的空气量和气体的速度分布及其涡流和湍流状况等又明显影响着燃烧过程，影响到发动机的排气成分、燃烧完善程度、废气可用能量以及发动机的运转经济性等．该模拟研究是在不造成发动机爆燃的前提下，在GW4D20发动机进气道内喷入一定量的二甲醚，并与空气在进气道内进行预混．预混质量的好坏决定了可燃混合气进入各缸的均匀性，进而决定二甲醚进入气缸后可燃混合气的着火时刻、燃烧能量，以及后续柴油喷入后的扩散燃烧的好坏，进而决定发动机的各项技术指标．由模拟结果知，燃料在进气道内混合质量的好坏决定于进气道的设计，改善它可以改进发动机的相关性能．三维模拟能够系统地反映进气气流状况和气体运动过程及对系统进行三维模拟设计．2 进气道流场模拟气道内流场的多维数值模拟技术是基于流体力学的基本原理，用一组守恒偏微分方程，描述气道内流体运动及其对缸内空气运动的影响［5］．利用计算机对这组方程在特定的边界条件和初始条件下进行数值求解，可以获得一系列气道内流场的详尽信息，如气道内的流速、温度和压力分布等空间场［6－8］．所用数学模型是质量守恒方程、动量守恒方程、能量守恒方程、k－ε双方程模型及相关的理想气体状态方程和热力学关系式［9］，写出求解微分方程的源程序，就可以由此求解不同类型的流体流动问题．对GW4D20发动机指定的初始条件为：质量流量m=0．038 107 kg/s;温度 T=293．15 K;指定湍动能ε =0．02 m2/s2;湍流长度尺度lt=0．001 m;出口指定静压p=100 000 Pa．采用有限差分法（FDM）进行流体的三维离散［10］．3 进气道内流场结果分析FIRE中的矢量场很好地描述了GW4D20发动机进气道内气体流场的流线和流型，对流体运动情况的研究非常重要．通过数值模拟计算，保证收敛性良好的情况下，选定时间步长制作流场切片．各速度场如图1—5所示．图1 纵向速度场由图1可以看出，在进气总管段混合气的流速较大并且均匀，具有很高的湍动能，可见此段混合气的均匀性很好．但是在进气道底部流速变化梯度较大，在与进气歧管衔接处有形成滚流的趋势，可以对流体进行适当的引导使滚流增强，有利于气体的混合．进气歧管进口处流速只有原来的1/4，且有死区（速度为0）出现，使得进入进气歧管的气体密度分布很不均匀，从而混合气无法形成适当的湍流，影响其进入缸内的燃烧性能，但可通过增强滚流来改善．图2 上表面速度场图2为进气道上表面速度场，可以看出进气总管下端出现速度接近为零的大片区域，即死区．说明此处并无流体流过或流体流动缓慢，会造成混合气的局部浓度变大，极大地影响了混合气的均匀性．因此，在进气管的设计中可以考虑将其适当削减．图3 下表面速度场由图3可以看出，在进气道的底部，特别是进气总管下侧两边对称区域有速度较大区域，可能是由进气道的大片死区引起，一方面进气道底部受到较大的压力，使得对进气道本身的机构强度要求增大;另外，也使得进气阻力增大，能量损耗较多，不利于后期进入气缸内形成涡流，进而影响燃烧．因此，有必要对进气道内流体运动进行适当的引导，以便使其能量损耗降到最低，有利于气体的预混合．图4 俯视速度场由图4可以看出，混合气在未进入进气歧管之前比较均匀，进入进气歧管后，出现了两端进气歧管速度均匀且流速较大，可见混合气在这两个进气歧管中混合较均匀．但是中间2个进气歧管出现了较大的速度差，且整体流速较低，混合气的均匀性较差，并且湍动能较小．说明进入4个气缸的混合气浓度有差异，各缸的均匀性差，应该考虑对气体的流动进行适当引导．图5 流量增加20%的上表面速度场图5为流量增加20%的上表面速度场切片，与图2上表面速度场相比，速度接近为0的区域减小，可见当车辆处于较大负荷时，有利于对进气道结构自身不足的弥补，有利于混合气的均匀混合．因此，可以考虑进气前端加上增压装置．4 结语1）二甲醚与空气混合气在进气道内流动的过程中，特别是在总进气道的下端出现了较多的死区（流速为0），会使得进气道内混合气局部浓度过大，混合气均匀性变差，需要对进气道的结构进行优化，减少死区的数量．2）当混合气进入4个进气歧管时，两端进气歧管的混合气比中间两进气歧管混合气均匀性好，导致进入4个气缸的混合气浓度有差异，各缸的均匀性差，有必要对进气歧管的位置进行调整．同时对流体的流动进行引导，可以在流体流入进气歧管前使其形成滚流加速混合气的混合．3）当进气道内的气体质量流量增加，会改善混合气的均匀性．所以如果在进气前端加上增压装置可以减少死区数量，将有利于混合气的预混．参考文献［1］ Fieisch T，McCarthy，Basu A，et al．A new clean diesel technology：demonstration of ULEV emissions on an avistar diesel engine fueled with dimethyl ether［C］．SAE Paper 950061，1995．［2］ Ofner H，Gill D W，Krotscheck C．Dimethyl ether as fuel for CI engines—a new technology and its environmental potential［C］．SAE Paper 981158，1998．［3］廖水容，邵毅明，束海波．二甲醚发动机燃烧过程的数值模拟［J］．华侨大学学报，2010，31（2）：136 －140．［4］张煜盛，常汉宝，张亚珺．柴油机高效清洁燃料二甲基醚（DME）的研究及其发展［J］．内燃机工程，2001，22（1）：17－22．［5］陈汉平．计算流体力学［M］．北京：水利电力出版社，1995：165－168．［6］徐敬照．基于CFD的小型汽油机的改进研究［D］．天津：天津大学，2010．［7］邓帮林．基于CFD的495QME汽油机进气系统改进设计［D］．湖南：湖南大学，2007．［8］常思勤．发动机气道现代设计方法及其应用的研究［D］．湖北：华中理工大学，1999．［9］王福军．计算流体动力学分析—CFD软件原理与应用［M］．北京：清华大学出版社，2004：114－128．［10］吴子牛．计算流体力学基本原理［M］．北京：科学出版社，2001：130－137．。

天然气燃具使用二甲醚的火孔出口速度

具使用二甲醚时运行工况的改变进行分析，推算出二甲醚稳定燃烧的火孔出口速度范围。
１火焰的稳定性
火焰稳定性是指燃烧器火孔上的燃烧火焰所具
（．ｏｅｅｏｎｉｎｅｔｌｃｎｅ＆ＥｇｎｅｎＫｎｎｎｖｒｔＳｉｅｎ１ＣｌｇｌｆＥｖｏｍｎｉｃｒａＳｅｎｉｅｒｇ，ｕｍｉＵｉｓｙｏｃｎｄｉｇｅｉｆｅａｃ
ＴｃｎｌｇＫｕｍｉｇ６０９ｅｈｏｏｙ，ｎｎ５０３，Ｃｉａ；．ｎｔｒｇＣｎｅ，Ｙｎａｉｕｒｕｈｎ２ＭｏｉｉｅｔｒｕｎｎＪｈａＧｏｐｏｎｅ
Ｋｅｒｓ：ｄｍｅｈｌｔｅ；ｅｉｓｅｄｏｕｅｏｔ１Ｔｎｔｒａｐｌｎｅｙｗｏｄｉｔｙｈｒｘｔｐｅｆｂｒｒｐｒ；２ａｕａｇｓａｐｉｃｅｎｌａ
二甲醚（ｉｅｙＥｅ，ＭＥ）称为２ＤｍｔｌｔｒＤｈｈ被１世纪
Ｃ．Ｌｄ，ａｕｎ６１０ｏ，ｔ．Ｋｉａ６６０，Ｃｉ）ｙｈａｎ
Ａｂｓｒｃ：Ｔｈｕｎｎｏｄｔｎｆ１Ｔａｕａａｐｌｎｅｕｉｇｄｍｅｈｌｅｈｒａｅａａｙｅｔａｔｅｒｎｉｇｃｎｉｏｓｏ２ｎｔｒｌｇｓａｐｉｃｓｎｉｔｙｔｅｒｌｚｄ．ｉａｎＩｓｒｃｏｅｈｔｔｅｒｎｅｏｈｘｔｓｅｆｔｅｂｒｅｏｔｉｅｗｅｎ１１ｍ／ｓａｄ１．ｔｉｅｋｎｄｔａｈａｇｆｔｅｅｉｐｅｄｏｈｕｎｒｐｒｓｂｔｅ．４ｍ／ｓｄｒｎｇｎｕｉｓａｌｏｕｓｉｎｏｉｔｙｔｒｔｂｅｃｍｂｔｏｆｄｍｅｌｅｈｅ，ｗｈｃｒｖｄｓｔｅｂｓｓｆｒｔｅｄｅｉｎｏｉｔｙｔｅｐｐｉｎｅｈｉｈｐｏｉｅｈａｉｏｈｓｇｆｄｍｅｈｌｅｈｒａｌｃａｎｅｌｃｍｅｔｏＰＧｉｔｙｔｒｆｒｅｉｔｎｐｌａｃｓａｄｔｅｒｐａｅｎｆＬｈｂｙｄｍｅｈｌｅｈｅｘｓｉｇａｐｉｎｅ．ｏ

柴油掺烧二甲醚的实验研究

文章编号 :167127953 (2003) 03212203
船海工程 2003 年第 3 期 (总第 154 期)
柴油掺烧二甲醚的实验研究
刘国涛1 吕林1 卢伟2
(1. 武汉理工大学 ,武汉 430063 ;2. 玉柴机器股份有限公司 ,玉林 537005)
摘要 :二甲醚产量低 ,在柴油机上直接燃用二甲醚需改进原供油系统 ,短期内推广纯二甲醚柴油机不现实 ;实验结果表明 ,在柴油中掺入一定比例的二甲醚可改善其雾化性能、在柴油机上燃用柴油 - 二甲醚混合燃料可改善其排放性能。
CxH1. 8x CH3OH 180～370 65
0. 84
0. 79
5. 35～6. 28 0. 768
C3 H5OH 78
0. 81 —
CH4
- 162 — —
28. 43
42. 5
19. 5 25. 0 50. 0
235
250
450
55～60 40～55
5
420 650
8
—
34. 8
0
50. 0 34. 8 0
4 实验数据及分析[4]
本文在 YC6108Q 型柴油机上进行掺烧二甲醚的实验研究 ,并测试了柴油机的排放性能 ,实验数据及其分析如下。 4. 1 NOx 排放
图 1 实验装置原理图
在高压油管前加装一个燃料混合器 ,用氮气加压保持混合器在 0. 5 MPa 以上的压力 ,确保二甲醚是液态。在燃料混合器的底部有两个进口、
社会严重的、迫切需要解决的三大问题。1999 年机代用燃料。
9 月 ,世界自然基金公布了当年环境指数 ,报告显示从 1970～1995 年 ,全球环境指数下降了 30 %左右 ;在大气污染中 ,汽车尾气排放所造成的污染占大气污染的 60 %～70 %。虽然汽油机的有害排放得到了很大程度的降低 ,但是汽油机效率低、温室效应气体排放高等缺点使得柴油机的应用变得越来越广泛。

二甲醚寻发动机燃烧与排放特性及其性能优化的开题报告

二甲醚寻发动机燃烧与排放特性及其性能优化的开
题报告
一、研究背景和意义
随着全球环境污染日益严重，传统燃料的使用已经受到了越来越多
的限制，因此寻求一种环保、高效的新能源成为了当务之急。

而二甲醚(DME)作为一种新型汽车燃料前景广阔，其具有低排放、高能效等优点，被广泛研究。

二、研究内容和方法
本文将对二甲醚燃料在发动机燃烧及排放特性方面的研究进行分析，并对其性能优化进行探讨。

具体研究内容和方法如下：
1. 对二甲醚的物理性质、化学性质和制备技术进行综述，分析其应
用于汽车燃料的可行性。

2. 利用燃烧分析仪、测量仪、气体分析仪等工具，对二甲醚作为替
代燃料的发动机燃烧与排放特性进行实验研究。

3. 在实验的基础上，深入分析二甲醚燃料在发动机工作过程中的问题，包括点火、燃烧、燃烧产物生成和排放等。

4. 通过对二甲醚燃料加入其他添加剂和控制发动机结构等方式，进
行性能优化，提高其燃烧效率和排放性能。

三、预期结果和意义
通过对二甲醚作为替代燃料的燃烧和排放特性进行实验研究，深入
分析其在发动机工作过程中的问题，并探讨性能优化的方法，本文将可
以得出以下预期结果：
1. 二甲醚燃料具有较低的排放量和高的能量密度，适合作为替代燃
料使用。

2. 在发动机工作过程中，二甲醚燃料存在点火难、低温燃烧效率低等问题，需要通过添加剂和控制发动机结构等方式进行优化。

3. 通过优化后的二甲醚燃料能够提高燃烧效率和排放性能，具有广泛的应用前景和市场前景。

本文的研究成果将有助于推动二甲醚燃料作为新型汽车燃料的临床应用，并为燃料的环保性和效能性提供新的思路和方法。

柴油掺烧二甲醚的实验研究

柴油掺烧二甲醚的实验研究
刘国涛;吕林;卢伟
【期刊名称】《船海工程》
【年(卷),期】2003(000)003
【摘要】二甲醚产量低,在柴油机上直接燃用二甲醚需改进原供油系统,短期内推广纯二甲醚柴油机不现实;实验结果表明,在柴油中掺入一定比例的二甲醚可改善其雾化性能、在柴油机上燃用柴油-二甲醚混合燃料可改善其排放性能.
【总页数】4页(P12-15)
【作者】刘国涛;吕林;卢伟
【作者单位】武汉理工大学,武汉,430063;武汉理工大学,武汉,430063;玉柴机器股份有限公司,玉林,537005
【正文语种】中文
【中图分类】U664.121
【相关文献】
1.EGR和掺烧二甲醚对柴油机排放影响的试验研究 [J], 原霞;王铁;张保成;谷丰收
2.增压柴油机掺烧二甲醚的实验研究 [J], 王大书;李文;李小粉;朱建军;王铁
3.基于柴油机掺烧二甲醚的电控系统研究 [J], 姚光荣;向小军;吕林
4.直喷柴油机掺烧低比例二甲醚(DME)和高比例柴油的试验研究 [J], 胡真;杨敬;李湘萍;杨庆佛
5.车用电控高压共轨柴油机掺烧聚甲氧基二甲醚排放特性研究 [J], 李强;吴玉茵;姚晨光;杨皓
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天然气掺混CO2高压燃烧特性数值模拟

天然气掺混CO2高压燃烧特性数值模拟付忠广;李强;李笑飞;王霄楠;卢可【期刊名称】《热力发电》【年(卷),期】2017(046)004【摘要】针对气体燃料掺混惰性气体燃烧研究的热点问题,本文采用流体力学Fluent计算软件,对天然气掺混CO2高压燃烧的特性进行了数值研究.分别在0.1、1.0、2.0、4.0 MPa压力下,以0.0、0.2、0.4、0.6共4种掺混率的天然气与CO2混合物进行高压燃烧,对燃烧后的温度场高温区域和污染物NOx的排放规律进行数值模拟.结果表明:在相同压力下,天然气掺混CO2燃烧1 500 K高温区段长度随掺混率的增加逐渐减小;在相同CO2掺混率下,1 500 K高温区段长度和最大宽度随着压力的升高而增大;在相同掺混率下,燃烧产生的NOx量随着压力的增大而增大;相同压力下,燃烧产生的NOx量随着掺混率的增大先减小后增大,且压力越大产生NOx量的变化幅度也越大.%At present,research on combustion of gaseous fuels mixed with inert gas is a hot issue.In this paper,the high pressure combustion characteristics of natural gas mixed with CO2 were numerically studied by the Fluent software.The mixtures of natural gas and carbon dioxide with blending ratio of 0,0.2,0.4 and 0.64 were selected to perform high pressure combustion at 0.1 MPa,1 MPa,2 MPa and 4MPa.Moreover,numerical simulation on high temperature area of the combustion and NOx emission characteristics of the mixtures were carried out.The results show that,at the same pressure,the length of the 1 500 K high temperature section of co-combustion of natural gas and CO2gradually decreases with the increasing blending ratio.With the same CO2 blending ratio,the length and the maximum width of the 1 500 K high-temperature section increases with the pressure.In addition,with the same mixing ratio,the produced NOx increases with the pressure under conditions,while at the same pressure,it increases first and then decreases with the blending ratio.Moreover,the produced amount of NOx changed more dramatically with the increasing pressure.【总页数】5页(P22-26)【作者】付忠广;李强;李笑飞;王霄楠;卢可【作者单位】华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心,北京 102206;华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心,北京 102206;华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心,北京 102206;华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心,北京 102206;华北电力大学国家火力发电工程技术研究中心,北京 102206【正文语种】中文【中图分类】TK16【相关文献】1.CO2稀释对天然气掺氢预混层流火焰燃烧特性的影响 [J], 宋占锋;张欣;胡尚飞;侯效森;李明亮2.CO2稀释天然气高压燃烧特性数值模拟 [J], 李强;任磊;许昊煜;阮圣奇;吴仲3.CO2掺混比对甲烷HCCI燃烧特性的影响 [J], 赵岩; 王谦; 吴凡; 柏金4.空气掺混CO2对CH4燃烧特性影响 [J], 张高强;张天清;付忠广;宋家胜;高玉才5.预热温度、乙烯掺混对甲烷/空气层流扩散燃烧特性影响的数值模拟研究 [J], 聂晓康;邱冰冰;任航;胡家龙;楚化强因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

二甲醚-生物柴油混合燃料喷射及发动机燃烧研究开题报告

二甲醚-生物柴油混合燃料喷射及发动机燃烧研究开
题报告
一、研究背景和意义
随着全球环境污染日益严重，传统石油能源的使用已经受到了广泛关注。

生物柴油由于来源广泛，可再生性高，污染物排放少等特点逐渐成为了车用燃料的研究热点。

但是生物柴油的燃烧过程仍然存在着一些问题，例如点火延迟、NOx排放等。

与此同时，二甲醚（DME）作为一种可再生、清洁的燃料，也引起了人们的广泛关注。

将二甲醚与生物柴油混合使用，可以一定程度上解决生物柴油燃烧中的问题，提高其燃烧效率和环保性能。

因此，研究二甲醚-生物柴油混合燃料喷射及发动机燃烧的机理和特性，具有非常重要的理论和实践意义。

二、研究内容和方法
本研究将从以下两个方面展开：
1. 二甲醚-生物柴油混合燃料喷射特性研究
采用实验室燃烧室设备（如喷雾室、高速摄像仪等）对二甲醚-生物柴油混合燃料的喷雾特性进行研究，包括喷雾粒径、喷雾角度、喷雾速度、时间等参数对混合燃料喷射特性的影响，并分析原因。

2. 发动机燃烧性能和排放特性研究
采用柴油机台架实验平台，对二甲醚-生物柴油混合燃料在柴油机内的燃烧性能和排放特性进行研究。

通过调整混合燃料的配比和喷射时间等参数，分析混合燃料燃烧过程中的点火延迟、燃烧效率、NOx、HC等排放物的变化规律，并探讨混合燃料的最佳配比和最优喷射参数。

三、预期目标和意义
通过本研究可以对二甲醚-生物柴油混合燃料喷射及发动机燃烧的机理和特性有更全面、深入的认识，为混合燃料的设计和应用提供更科学、可靠的理论依据。

并且可以为提高生物柴油的燃烧效率和环保性能做出
贡献，推动汽车能源的可持续发展。

液化石油气中掺入二甲醚简析

液化石油气中掺入二甲醚简析X韩艳芬,刘　林(内蒙古石油化学工业检验测试所,内蒙古呼和浩特　010010) 摘　要:本文对液化石油气及二甲醚的成分及用途进行了阐述,分析了液化石油气中掺入二甲醚的原因及危害,提出如何鉴别液化石油气中掺入了二甲醚以及使用时应注意的事项。

关键词:液化石油气;二甲醚;原因;危害;鉴别;注意事项中图分类号:T E64 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)01—0050—01 据报道,全国每年都有大量二甲醚通过掺入到液化石油气中而流向市场,部分液化石油气充装单位涉嫌销售掺杂二甲醚的液化石油气,损害消费者权益,受到处罚。

本文就液化石油气中掺入二甲醚现象进行简析。

1　液化石油气和二甲醚的概念及用途1.1　液化石油气成分及其用途液化石油气是石油在提炼汽油、煤油、柴油、重油等油品过程中剩下的一种石油尾气,通过一定程序,对石油尾气加以回收利用,采取加压的措施,使其变成液体,装在受压容器内,液化气的名称由此而来。

它的主要成分是丙烷、丙烯、丁烷、丁烯,同时含有少量戊烷、戊烯和微量硫化合物杂质。

随着石油化学工业的发展,液化石油气作为一种化工基本原料和新型燃料,已愈来愈受到人们的重视。

在化工生产方面,液化石油气经过分离得到乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯等,用来生产合成塑料、合成橡胶、合成纤维及生产医药、炸药、染料等产品。

用液化石油气作燃料,由于其热值高、无烟尘、无炭渣,操作使用方便等,已广泛地进入人们的生活领域。

此外,液化石油气还用于切割金属、农产品的烘烤和工业窑炉的焙烧等。

1.2　二甲醚成分及其用途二甲醚DME(Dimethyl Ether),简称甲醚,分子式:CH3OCH3。

二甲醚在常温常压下是一种无色、易燃的气体,无腐蚀、无毒,能溶于水、乙醇、乙醚、丙酮、氯仿等溶剂,燃烧时火焰亮度高。

二甲醚特有的理化性能奠定了其在国际、国内市场上的基础产业地位,可广泛应用于工业、农业、医疗、日常生活等领域。

微尺度条件下CH4_DME掺混燃料燃烧过程反应机理简化及数值模拟研究

大学硕士学位论文摘要近年来，碳氢燃料凭借高能量密度、质量轻、供电时间长等优点迅速吸引了国内外学者们的关注，基于碳氢燃料的微型动力系统获得了广泛研究。

微型燃烧器作为微型动力系统的核心部件，其工作性能与系统能量输出紧密相关。

但不同于常规尺度，微尺度燃烧面临着火焰淬熄和不稳定等挑战。

面对这些挑战，许多强化燃烧、稳定火焰的措施被研究者们提出。

我们课题组提出新的掺混方式，即甲烷/二甲醚/空气预混燃烧。

在前期实验工作中已经发现二甲醚的添加能大幅度拓宽可燃极限，有效促进甲烷的燃烧。

但实验平台测试技术有限，对甲烷掺混二甲醚燃烧的火焰动力学认识还不够充分。

数值模拟相较于实验方法能更便捷的获得燃烧过程的详细信息。

但当下适用于微尺度领域的甲烷/二甲醚混合机理尚未被开发出来。

因此，本文的工作之一是开发出适用于微尺度燃烧的甲烷/二甲醚混合燃料机理。

随后，运用该机理对甲烷/二甲醚/空气预混燃烧火焰动力学展开数值模拟研究，讨论二甲醚增强甲烷/空气燃烧稳定性的作用机制，并计算微燃烧器内的熵产率分析系统的㶲效率。

论文的主要研究工作和创新点如下：（1）采用DRGEPSA软件对甲烷/二甲醚详细化学反应机理进行骨架机理简化。

结合层流火焰速度敏感性分析，开发出适用于微燃烧领域的甲烷/二甲醚混合燃料机理（含有25个组分，96步基元反应）。

该机理能准确预测一个大气压下，当量比0.7至1.5，不同二甲醚掺混比的点火延迟时间、层流火焰速度。

利用所开发的机理，构建甲烷/二甲醚/空气在平板式微型燃烧器内的预混燃烧过程的三维数值模型进行模拟计算。

结果表明，该模型不论是火焰形态，还是吹熄极限，均与实验结果达到良好吻合。

（2）在不锈钢材质的平板式微燃烧器内，通过改变掺混比和当量比，完成了甲烷有无掺混二甲醚的火焰形态和吹熄极限基本对比。

发现掺混二甲醚后新增U型火焰和双峰U型火焰，并且当量比为0.9时倾斜火焰不存在。

讨论了贫燃和富燃条件对甲烷掺混二甲醚的作用原理，解释了添加二甲醚促进甲烷燃烧的主要原因。

二甲醚工业性试验方案

确定工业运行参数，完成工程技术软件
包。
进度安排

2－3年内完成
设计与建设试验 1－1.5年 1－1.5年
工艺流程
FIC
合成气直接制二甲醚装置需占地2560m2
PIC 送或合放成空氨 P106 PIC E104 水
合成气
MS
TIC
E108
E101
E102
补充水
FIC 送合成 F102 LIC

反应条件
– 6－8MPa；～250oC；GHSV＝1000h-1

操作指标
– CO转化率90％，二甲醚选择性95％，二甲醚回收率98％，吸收塔对二甲醚吸收率100 ％，CO2吸收率15％
原料及公用工程

原料要求
– 含氮合成气（S含量≤0.1ppm,O2含量≤1ppm）

原材料消耗
– 含氮合成气10980.6NM3/吨 – 催化剂0.0018吨/吨
– φ700×30000mm，采用250Y孔板波纹填料塔，填充高度24m

T-102解吸塔
– φ300×15000填料塔
T-103精馏塔
– 250Y孔板波纹填料塔， φ600×30000填料塔
反应器操作条件及反应指标
列管式固定床反应器，Φ 1500×6000mm，内装Φ 38×2mm列管700根
经费概算

投资估算值为1254万元
– 固定资产费用为1017万元
– 无形资产费用为93万元
– 递延资产费用为50万元
– 预备费为93万元
– 不考虑流动资金
成本费用估算
序号一 1 2 二 1 2 3 4 5 6 7 8 9 三四原料含氮合成气催化剂公用工程锅炉给水过滤水循环水氮气高压蒸汽低压蒸汽电工艺空气仪表空气工资及福利制造费用其中：折旧费修理费其他制造费五六副产品生产成本 4 5 .6 -3 2 5 .5 2 0 0 0 .9 2 吨 /吨吨 /吨吨 /吨标立方 /吨吨 /吨吨 /吨吨 /吨标立方 /吨标立方 /吨 3 .3 1 25 50 44 1 .5 0 .8 8 390 3 .5 25 3 .5 5 0 .9 5 0 .1 5 0 .5 1 70 30 0 .4 3 0 .1 4 0 .1 4 N M /吨吨 /吨

汽油掺混二甲醚燃烧特性研究

目录第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 二甲醚作为代用燃料在国内外的研究现状 (2)1.2.1国外研究现状 (2)1.2.2国内研究现状 (4)1.3 研究内容 (6)第二章二甲醚汽油混合燃料燃烧的理论基础 (7)2.1 二甲醚的物化特性 (7)2.2 混合燃料燃烧反应机理 (8)2.2.1 分子碰撞理论 (8)2.2.2 链锁反应理论 (10)2.3 二甲醚燃烧反应机理 (11)2.4 混合燃料着火原理 (13)2.4.1 燃料的着火机理 (13)2.4.2 燃料的着火界限 (15)2.5 燃烧弹内火焰的传播 (16)2.5.1 层流火焰传播 (16)2.5.2 湍流火焰传播 (17)2.6 准维双区燃烧原理 (18)2.7 本章小结 (20)第三章实验仪器及实验方法 (21)3.1 定容燃烧弹实验系统的结构组成 (21)3.2 定容燃烧弹工作过程 (23)3.2.1可燃混合气配置 (23)3.2.2 可燃混合气的加热 (24)3.2.3 可燃混合气的点火及数据的采集 (24)3.2.4扫气过程 (24)3.3 实验流程 (24)3.4 数据处理 (25)3.5 本章小结 (28)第四章汽油掺混二甲醚燃烧特性实验研究 (29)4.1 实验内容 (29)4.2实验边界条件 (29)4.2.1 二甲醚掺混比 (29)4.2.2混合气浓度 (30)4.2.3 初始温度 (31)4.2.4 初始压力 (31)4.3 不同初始边界条件对混合燃料燃烧的影响 (31)4.3.1 掺混比对混合燃料燃烧过程的影响 (31)4.3.2 初始温度对混合燃料燃烧过程的影响 (34)4.3.3 初始压力对混合燃料燃烧过程的影响 (36)4.3.4 过量空气系数对混合燃料燃烧过程的影响 (38)4.4 本章小结 (41)第五章汽油掺混二甲醚燃烧特性仿真研究 (42)5.1 燃烧弹模型建立及其网格划分 (42)5.2 模拟初始参数的确定 (43)5.3 模型的选择 (43)5.3.1 气体流动模型的选择 (43)5.3.2 点火模型的选择 (44)5.4 模拟结果的验证 (45)5.5 扩展边界条件的混合燃料燃烧特性的仿真研究 (46)5.5.1 初始温度对燃烧特性的影响 (47)5.5.2 初始压力对燃烧特性的影响 (48)5.5.3 过量空气系数对燃烧特性的影响 (50)5.6 本章小结 (52)第六章总结与展望 (53)6.1 全文总结 (53)6.2 展望 (54)参考文献 (55)攻读硕士学位期间的研究成果 (59)致谢 (60)学位论文独创性声明 (61)学位论文知识产权权属声明 (61)第一章绪论第一章绪论1.1 引言随着我国经济的迅速发展，汽车和内燃机工业发展迅速，对能源的需求量进一步增长，我国能源消费量已跃居世界第二位[1]。

二甲醚预混比对预混压燃发动机性能影响的试验研究

ＬＩＤｏｎｇｃｈａｎｇ，ＷＡＮＧＹｉｎｇ，ＭＥＮＧＱｉｎｇｂｉｎ，ＸＩＡＯＦａｎ，ＺＨＡＯＹｕｗｅｉ
（ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｎｅｒｇｙａｎｄＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）
第４７卷
第３期
西安交通大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ ’ ＡＮＪＩＡＯＴＯＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ
Ｖｏ１．４７ＮＯ．３
Ｍａｒ．２０１３
２０１３年３月
ＤＯＩ：１０．７６５２／ｘｊｔｕｘｂ２０１３０３００９
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆＤＭＥｐｒｅｍｉｘｅｄｒａｔｉｏｏｎｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｅｍｉｓｓｉｏｎｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｆｕｅｌｅｃｏｎｏｍｙｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｉｎａＰＣＣＩｅｎｇｉｎｅｍｏｄｉｆｉｅｄｆｒｏｍａ２１０５ｄｉｅｓｅｌｅｎｇｉｎｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｇｎｉｔｉｎｇｔｉｍｉｎｇａｄｖａｎｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｙｌｉｎｄｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅＤＭＥｐｒｅｍｉｘｅｄｒａｔｉｏ．Ｔｈｅｒａｔｅｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｒｉｓｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｒｏｍｔｗｏｐｅａｋｓｔｏｔｈｒｅｅｐｅａｋｓ，ａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｒａｔｅｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｒｉｓｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄａｎｄｉｎｃｒｅａｓｅｄａｇａｉｎｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅＤＭＥｐｒｅｍｉｘｅｄｒａｔｉｏ．Ｔｈｅｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｐｒｏｃｅｓｓｃｈａｎｇｅｄｆｔｏｍｔｗｏ — ｓｔａｇｅｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｔｏｔｈｒｅｅ — ｓｔａｇｅｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅ。ａｎｄｔｈｅｏｖｅｒａｌｌｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｒａｔｅｃｕｒｖｅｍｏｖｅｄｆｏｒｗａｒｄｗｉｔｈａｎｉｎｃｒｅａｓｅｉｎｔｈｅＤＭＥｐｒｅｍｉｘｅｄｒａｔｉｏ．Ｔｈｅｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｈｅａｔｒｅｌｅａｓｅｒａｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｇｒａｄｕａｌｌｙ；ｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｉｓｅａｌｓｏａｄｖａｎｃｅｄ；ｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｄｕｒａｔｉｏｎｓｈｏｒｔｅｎｅｄ；ｔｈｅＮＯａｎｄｓｍｏｋｅｅｍｉｓｓｉｏｎｓｄｅｃｒｅａｓｅｄ．Ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔｆｕｅｌ — ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎｒａｔｅｂｑｇｒａｄｕａｌｌｙｄｅｃｒｅａｓｅｄ，ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｈｅｒｍａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｇｒａｄｕａｌｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｄ．

柴油机上掺烧二甲醚的研究和,开题报告

2.每个毕业设计(论文)课题撰写本报告一份，作为指导教师、毕业论文(设计)指导小组审查学生能否承担该毕业设计(论文)课题任务的依据，并存档。
[21]王铁军.生物质气化重整合成二甲醚[J].燃料化学学报,2004(6).
五、毕业设计起止日期：
自年月日起，至年月日止
六、指导教师审阅意见：
指导教师(签字)：
年月日
七、教研室意见：
教研室主任(签字)：
年月日
说明：1.本报告必须由承担毕业论文(设计)课题任务的学生在接到“毕业论文(设计)任务书”、正式开始做毕业论文(设计)的第2周末之前独立撰写完成，并交指导教师审阅。
三、完成本课题的工作进度计划：
课题研究,收集相关资料3.7～4.7
整理课题资料,交开题报告4.10～4.16
分析研究可行方案,完成译文翻译4.17～4.23
现代柴油机中掺烧二甲醚(DME)的研究情况的调查4.24～5.7
分析柴油机中掺烧二甲醚(DME)对自然资源，生态环境，柴油机性能，以及经济性等各方面的影响。5.8～5.20
[10]孙济美,郭英男,洪伟.代用燃料汽车技术(二)世界汽车技术发展跟踪研究(五)[J].汽车工艺与材料,2002(12)：2～3.
[11]姚春德,李云强.甲醇燃料在柴油机中的应用与发展[J].小型内燃机与摩托车,2004(1)：37～39.
[12]Heisch.21世纪的柴油机燃料DME[J].柴油机设计与制造,1998(2)：9～17.
根据柴油机中掺烧二甲醚(DME)的研究历程分析探讨其未来的发展趋势。
5.22～5.29
论文撰写5.30～6.4
四、参考文献
[1]蒋德明.内燃机燃烧与排放学[M].西安：西安交通大学出版社,2001.

二甲醚掺混燃烧特性的研究与应用

二甲醚掺混燃烧特性的研究与应用我国能源资源的特征是:富煤,少油,有气。

到2007年中国已成为世界第二大能源生产国和第二能源消费国,仅次于美国。

中国经济的高速发展及人民生活水平的不断提高,使得中国能源需求的增长速度长期居高不下。

2007年我国石油进口量占消费总量的比重达到50%,液化石油气和柴油的进口量分别为162万吨和405万吨,能源安全性受到极大挑战。

此外,2007年,煤在我国一次能源消费结构中占到70%以上,其中80%是通过直接燃烧消费。

大量地消耗煤炭给我国带来了能源效率低、效益差、环境污染严重的后果。

在能源安全与环境保护的双重压力下,二甲醚(DME)作为一种重要的清洁能源和环保产品脱颖而出,它作为车用燃料和民用燃料替代柴油和液化石油气引起国内外的广泛关注。

二甲醚燃料已经在部分省市大量使用,效果良好。

二甲醚作为替代燃料的主要优势在于:①广泛的可获得性。

二甲醚可以由煤和天然气制取,这对于煤炭储量丰富的中国,可以就地取材。

截止2008年底,我国二甲醚产能已经达到400万吨/年。

②燃烧排放污染小。

二甲醚燃烧后的各项排放指标达到甚至大大低于目前世界上最严格的欧Ⅲ标准,被誉为21世纪的绿色燃料。

③良好的可替代性。

二甲醚与液化石油气在物理性质上极其相似,完全可以利用现有的液化石油气储运设施进行运输和储配。

作为民用燃料燃烧时,二甲醚与天然气的华白数与燃烧势都十分接近,二者可以互换,二甲醚与液化石油气的掺混燃料也在部分省市开始使用。

作为车用燃料,二甲醚可以很好地替代柴油。

因而,二甲醚开发与利用对于我国资源利用和环境保护的协调发展有着极为重要的意义。

本文主要研究天然气和液化石油气掺混二甲醚后在原有燃气具上的燃烧特性。

二甲醚在天然气中的体积掺混比为0、25%、50%、75%和100%,在液化石油气中的体积掺混比为0、10%、20%、30%和40%。

在不对现有燃气具进行调整的情况下,深入研究二甲醚以不同的比例掺入天然气和液化石油气后的燃烧火焰特性,热效率,热负荷及烟气成份。

微通道内纯甲烷及掺混二甲醚燃烧特性的研究

微通道内纯甲烷及掺混二甲醚燃烧特性的研究近年来，由于微阵列的出现，微细燃烧学的研究开始受到了更多的关注。

微通道及其燃烧特性的研究一直是燃烧学的研究方向之一，这是由于微通道内局部的流动及温度会影响燃烧特性，并且还可以研究微细尺度空气流动对燃烧性能的影响。

本文聚焦于微通道内纯甲烷及掺混二甲醚燃烧特性的研究。

首先，针对微通道内纯甲烷燃烧特性的研究，我们使用了一台具备微通道控制配置的真空燃烧实验装置，并采用 laser extinction diagnostics术，结合皮秒瞬间光谱系统，对微通道内纯甲烷的燃烧特性进行了测量。

主要测量参数包括稳态火焰高度和火焰温度，还有各种有关污染物的测量，如碳氢氮化合物等。

结果表明，采用改进的真空燃烧装置可以有效控制尺寸为 3~4 mm微通道环境，实现纯甲烷的燃烧；火焰的高度受到微通道内的流动条件的严重影响，而且随着增加的微通道流量，火焰高度呈线性增长；火焰温度受到微通道内流动及热量损失率的影响，且温度呈现出非线性的变化特征；微通道内的碳氢氮化合物组成及种类较小。

接着，针对微通道内掺混二甲醚的燃烧特性，我们使用了不同浓度的二甲醚进行试验，并采用上文提到的同样的实验装置。

主要测量参数包括稳态火焰高度、火焰温度、NOx浓度和CO浓度。

结果表明，在恒定流量条件下，随着二甲醚的浓度升高，火焰高度和火焰温度呈先升后降的趋势；NOx浓度先升后降，混合物中二甲醚的浓度越大，NOx浓度越低；CO浓度在混合物中有较高的浓度，随着二甲醚的浓度增加而降低。

大多数的碳氢氮化合物有较低的浓度，但是 CO/CO2率很高，表明燃烧过程是“有效的”。

从本文研究的结果可以看出，微通道尺寸的大小可以影响纯甲烷及掺混二甲醚的燃烧特性，微通道内的流动结构和温度对火焰特性具有显著的影响。

随着技术发展，将来微通道在燃烧方面有更多的应用前景。

本文研究了微通道内纯甲烷及掺混二甲醚燃烧特性，结果表明，微通道尺寸及其内部流动结构会影响微通道内的燃烧特性，而混合物中二甲醚的浓度会影响火焰高度及火焰温度。

二甲醚掺混燃烧特性的研究与应用的开题报告

二甲醚掺混燃烧特性的研究与应用的开题报告1. 研究背景随着新能源汽车的推广和应用，对于替代传统燃料的环保型燃料的需求也越来越高。

二甲醚（DME）作为一种氧化剂与空气混合后能够直接在柴油引擎中燃烧的环保型燃料，被广泛关注和应用。

然而，DME作为一种新型燃料，其燃烧过程与传统燃料相比具有多种特点，如点火延迟时间短、燃烧速度快、氧化反应产生的污染物种类不同等。

因此，研究DME的掺混燃烧特性，对于引擎燃烧过程的优化和改进具有重要意义。

2. 研究内容本研究旨在探究DME与其他燃料掺混燃烧的特性，包括但不限于以下几个方面：（1）掺混比例对燃烧过程的影响本实验将DME与其他常见的燃料，比如乙醇、柴油、天然气等进行混合，探究DME与其他燃料的掺混比例对燃烧过程的影响。

通过燃烧室高速记录仪实时记录燃烧过程的相关数据，包括点火延迟时间、燃烧速度、热效率等指标，比较不同掺混比例下的差异性。

（2）氧化反应特性的研究研究DME的氧化反应过程，探究在不同掺混比例下DME的燃烧特性。

通过傅里叶红外光谱仪和质谱仪等实验技术对氧化反应进行表征，分析氧化反应产生的污染物种类和体积分数。

（3）燃烧产物的分析研究DME掺混燃烧产生的排放物质，采用气相色谱仪等技术分析不同掺混比例下产生的污染物种类和体积分数，比较其与传统燃油的差异性。

3. 研究意义（1）为研究掺混燃料的燃烧机理提供支持本研究将深入探究DME掺混燃料的燃烧特性，通过实验数据和分析结果，为研究掺混燃料燃烧机理提供可靠依据。

（2）对于优化引擎运行参数具有指导意义通过本研究的结果，可以针对DME掺混燃料的燃烧特性对引擎运行参数进行优化，进一步提升引擎的性能和燃油经济性。

（3）推广环保型燃料的应用本研究将推广环保型燃料DME的应用，为推动我国新能源汽车产业的发展，提高我国燃料供应结构、减少大气污染和CO2排放等方面做出积极贡献。

4. 研究方法本研究采用实验分析与数值模拟相结合的方法，具体步骤如下：（1）实验分析采用燃烧室高速记录仪、傅里叶红外光谱仪和气相色谱仪等实验技术对DME与其他燃料掺混燃烧的特性进行研究。

二甲醚用作城镇燃气若干问题的探讨

二甲醚用作城镇燃气若干问题的探讨1二甲醚城镇燃气的应用必要性目前．煤炭、石油和天然气是世界上最主要的一次能源。

石油消费已经位居一次能源之首，石油的生产与供应已成为世界经济发展的重要依赖。

但是世界上一次能源的结构与一次能源的资源结构并不协调，石油的储采比为41．煤炭的储采比为230，储采比最大的煤炭仅占一次能源消费的1／4，这种能源消费结构和资源结构的不协调性，将能源问题推到了战略性的位置。

进入20世纪后期。

能源结构开始发生很大的变化，天然气供应量迅速增加。

1998年天然气在世界一次能源中的比重已达到24％。

我国是一个能源消费大国，一次能源的总消费量仅次于美国，居世界第二位。

2000年我国一次能源消费量为7．5亿t油当量．到本世纪中叶中国全面达到小康水平时．一次能源的消费量将达到30多亿t油当量．然而目前中国人均一次能源的消费量不到美国的1／18。

仅为世界平均水平的1／3。

世界上一次能源消费结构的发展趋势对我国也有一定的影响。

近年来，我国原油、石油产品和天然气的进口量逐渐增加，不仅消耗大量外汇。

而且也影响到我国的能源安全。

与世界一次能源构成不同的是中国以煤为主，煤占一次能源的比例为60％左右，由于煤的高效、洁净利用难度大．使用过程中已对人类生存环境带来严重污染。

另一方面中国人均能源资源严重不足，人均石油储量不到世界平均水平的1／10，人均煤炭储量仅为世界平均值的1／2。

预计到2010年，中国石油供需缺口1亿t，天然气缺口400亿m3。

因此，开发洁净能源已成为紧迫的课题。

城镇燃气是一种洁净能源，其中包括天然气、液化石油气、人工煤气等。

近年来，随着西气东输的实施．我国城市天然气有了快速的发展．由于天然气燃料的优越性所在，许多城市已经或正在由原有的人工煤气转换为天然气．天然气的比例逐年增加（见表1）。

我国天然气的储量并不太多，而且储存设施有限．天然气供应的可靠性还不太高。

前几年冬季用气高峰时出现过“天然气荒”，由此应该得到警觉。