【作者】

郭晓宇; 黄豪中; 王毅; 邢孔钊; 张丽娜

【单位】

广西大学; 广西大写

【摘要】

中国拥有丰富的煤炭资源，并被广泛应用于发电等领域。但是煤炭在直接使用过程中容易产生大量的二氧化硫等有害气体，这极大限制煤炭的使用。通过将煤炭转化为煤制油，这不仅可以减少二氧化硫和氮氧化物的排放，同时还是实现煤炭资源的清洁化利用有效方式之一。煤制油的芳烃含量较低，与柴油相比，在燃烧过程中可有效减少碳烟生成；而碳酸二甲酯是一种清洁含氧低碳燃料不仅可以促进碳烟氧化，同时还可以降低发动机碳排放。目前，碳酸二甲酯与煤制油分别在发动机领域中得到了广泛的研究，并且发动机均表现出良好的性能。但是，用于发动机数值模拟的碳酸二甲酯/煤制油混合燃料化学机理仍然较少，特别是两种燃料之间的相互影响机理尚未完全清晰。因此，本文在课题组开发的煤制油简化机理基础上，构建了一种新型的碳酸二甲酯/煤制油混合燃料简化机理，进一步分析碳酸二甲酯/煤制油混合燃料的化学机理、燃烧以及排放特性。 首先，分别采用DRG、DRGEP、ROP、敏感性分析和FSSA对碳酸二甲酯详细机理进行简化；其次，将碳酸二甲酯简化机理与煤制油简化机理合并，构建成混合机理；最终，通过对混合机理进行优化，得到了一个包含184个物种和698种反应的碳酸二甲酯/煤制油模型。 为了验证碳酸二甲酯/煤制油简化机理的可靠性，选择点火延迟数据、物种浓度和层流火焰速度实验数据与机理模拟值进行对比和验证。结果显示机理的模拟值与实验值吻合较好。 为了进一步验证简化机理可实现碳酸二甲酯/煤制油混合燃料对发动机影响的预测，因此将简化机理与CONVERGE耦合，对发动机燃烧过程进行数值模拟，并将模拟结果与通过发动机实验平台获得的实验结果进行对比验证。其中，测试燃料为C100 (纯煤制油)、CD20 (20%碳酸二甲酯+80%煤制油)和CD30 (30%碳酸二甲酯+70%煤制油)。实验和模拟数据验证结果表明缸内压力和放热率与实验值吻合较好，此外，简化机理能够有效预测NOx和Soot的变化趋势以及两者之间的trade-off关系，特别是碳酸二甲酯添加比例对NOx和Soot排放的影响。因此，构建的碳酸二甲酯/煤制油简化机理能够有效模拟碳酸二甲酯/煤制油混合燃料对发动机燃烧和排放的影响。

【关键词】

碳酸二甲酯;煤制油;简化机理;燃烧;排放

【论文集名称】

高效清洁燃烧

【会议名称】

2024世界内燃机大会

【会议时间】

2024-4-19至2024-4-23

【会议地点】

天津市

【下载次数】

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