纳米流体燃料燃烧特性研究进展.pdf
《纳米流体燃料燃烧特性研究进展.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《纳米流体燃料燃烧特性研究进展.pdf(11页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、环境污染和能源短缺是当今世界面临的两大难题纳米流体燃料作为一种潜在的可替代燃料不仅可以提高传统燃料的能量密度而且有望减少氮氧化物等污染物排放因而受到了研究者的广泛关注 该文首先归纳了纳米流体燃料燃烧研究所面临的难点问题进一步解析了添加纳米颗粒对单液滴、多液滴纳米流体燃烧特性的影响继而总结了连续的纳米流体燃料燃烧特性研究进展介绍了燃烧参数光学诊断方法综述了纳米流体燃料在发动机中的应用以及对污染物排放的影响关键词:纳米流体燃料燃烧特性光学诊断发动机排放中图分类号:文章编号:():./.():.:南京理工大学学报第 卷第 期 纳米流体是指把少量的金属或非金属纳米颗粒物分散到传统液体介质中制备成的均匀
2、、稳定悬浮液 大多数研究者对纳米流体的研究集中在强化传热方面一些学者将纳米颗粒物添加到传统液体燃料中不仅可以提高传统燃料的体积能量密度及燃烧速率而且纳米颗粒作为催化剂可减少碳烟颗粒物、氮氧化物等气体污染物的排放 因此纳米流体燃料有望成为下一代新型燃料实现节能减排目前纳米流体燃料燃烧的研究相对不够深入存在的 个显著问题:一是纳米流体悬浮液的稳定性由于纳米颗粒团聚作用颗粒物易沉降如何保持悬浮液长时间的均一稳定性为研究纳米流体燃料的难点之一二是纳米流体燃料燃烧火焰诊断方法的缺乏纳米流体火焰通常包含不同种类的颗粒然而多颗粒之间的燃烧参数是相互耦合的纳米颗粒的引入对燃烧诊断方法提出了新的挑战三是颗粒物排
3、放的问题如何捕集燃烧颗粒物产物以及添加颗粒物对发动机磨损问题的解决也是纳米流体燃料燃烧面临的难点问题本文对纳米流体燃料燃烧的研究进展进行综述从单液滴、多液滴燃料燃烧特性到连续纳米流体燃料燃烧特性的研究进行了一一概述突出强调纳米流体燃料燃烧诊断测量方法的发展 单液滴、多液滴纳米流体燃料燃烧特性 雾化燃料是由多个单液滴构成的研究单液滴、多液滴的蒸发燃烧规律是进一步研究雾化燃烧的基础目前针对纳米流体燃料燃烧特性的研究对象仍然集中在单液滴和多液滴鄂秀天凤等利用雾化激波管探究了含金属颗粒髙浓度悬浮燃料的点火和燃烧特性 结果表明纳米 粉可使环烃燃料 和四环庚烷燃料的点火延迟时间缩短约 而且能降低其表观着火
4、能 王琪等通过液滴高温自点火的方法进行/乙醇纳米流体燃料液滴的点火与燃烧试验 通过热电偶与温度采集仪的结合测定纳米流体液滴的点火延迟与点火温度也从温度梯度、纳米流体液滴浓度、液滴行为以及 粉粒径等方面详细比较各对照组之间的点火延迟时间与点火温度差异进一步论证 纳米颗粒的加入可以降低液态碳氢燃料液滴的反应活化能提高纳米流体液滴的导热性促进液滴燃烧的微爆炸 同时总结分析微爆炸发生的原因以及时刻揭示纳米流体液滴燃烧时发生微爆炸的机理 等将硝基甲烷液体燃料、悬浮.氧化铝纳米颗粒的硝基甲烷悬浮液、悬浮.氧化硅纳米颗粒的硝基甲烷悬浮液、悬浮.功能化石墨烯的硝基甲烷悬浮液置于定容光学压力容器中并通入氩气使得
5、硝酸甲烷在无氧高压环境下稳定持续燃烧通过观察数码摄像机记录的燃烧过程判断稳定燃烧速率试验结果表明:添加纳米材料的硝基甲烷液体燃料具有更低的点火温度以及更高的燃烧速率其中又以悬浮功能化石墨烯的硝基甲烷悬浮液的燃烧速率最大硝基甲烷悬浮液的燃烧速率随纳米材料含量的增加而提高并随压力的增加而下降直至压力到达临界点时硝基甲烷悬浮液燃烧速率不再因纳米材料的添加而提高 等将纳米铝颗粒和微米铝颗粒分别加入到正癸烷中制备了/纳米流体燃料和/混合燃料并将两种燃料的液滴置于碳化硅纤维上观察其燃烧过程/纳米流体燃料单液滴的燃烧过程包括液滴预热点燃、燃烧、微爆、表面活性剂燃烧以及纳米铝燃烧 个过程而/混合燃料单液滴的燃
6、烧过程仅包括液滴预热点燃、燃烧、微爆 个过程 此外/纳米流体燃料单液滴燃烧过程中在一次微爆发生后液滴再次微爆强度增大并使得纳米颗粒在后续微爆中溅射出来在高温空气中进一步燃烧 在液滴燃尽后未燃颗粒会形成团聚物 液滴燃烧过程中纳米颗粒会因为不同的团聚程度产生不同的燃烧结果 等将纳米硼颗粒和纳米铁颗粒分别加入到乙醇和正癸烷中形成纳米流体燃料研究了纳米颗粒类型、纳米颗粒浓度以及基液类型的不同对于纳米流体燃料燃烧过程的影响研究表明高浓度的纳米流体燃料液滴的燃烧过程可以分为液滴的燃烧与团聚物颗粒的燃烧两个阶段而低浓度的纳米流体燃料液滴的燃烧过程中液滴的燃烧与颗粒物的燃烧是同时进行的 同时以正癸烷为基液的纳
7、米流体燃料液滴在燃烧过程中会产生气泡并发生液滴破碎使得大量的纳米颗粒被溅射出去在空气中燃烧乙醇为基液的纳米流体燃料液滴破碎没有正癸烷强烈 等研究了添加石墨烯煤油的燃烧特性试验发现石墨烯的比表面积对燃烧特性的总第 期刘冠楠 于润田 刘 冬 纳米流体燃料燃烧特性研究进展 影响并不显著然而石墨烯的惨混比对燃烧速率的影响十分明显若添加.质量分数的石墨烯燃烧速率可以提高约.使用非接触式的红外吸收技术测量气体的温度分布并且与热电偶比较得出火焰发射率发现纳米流体燃料的火焰温度相对恒定 近期 等对添加石墨烯以及纳米铝颗粒的火箭用煤油的喷雾燃烧特性进行了研究分析了纳米颗粒对喷雾液滴大小、火焰温度、火焰抬举高度以
8、及一氧化碳()排放的影响发现添加纳米颗粒可以使喷雾液滴尺寸增加 通过对火焰温度以及 浓度的分析证明了纳米颗粒可以促进液体燃料的反应速率 等发现悬浮全氟十六烷酸()包裹的纳米铝颗粒的煤油液滴的燃烧速率比悬浮纳米铝颗粒的煤油液滴及纯煤油液滴更高使用热重分析仪分析表明悬浮全氟十六烷酸包裹的纳米铝颗粒()的煤油液滴的蒸发温度较低进一步说明在液滴燃烧过程中 颗粒可以通过相变和对流促进能量传输 等对比了高温下单液滴和具有不同排列方式的双液滴的点火和燃烧特性研究发现庚烷中添加蓖麻油酸及纳米铝颗粒可以提高基底燃料的点火性能庚烷的点火延迟时间下降了及 与单液滴对比双液滴周围具有更高的可燃气体浓度可较大程度上减小
9、点火延迟时间相比于平行排列的液滴垂直排列的方式具有更好的点火性能 随后部分学者将研究重心放在了悬浮两种颗粒的纳米流体燃料上 等研究了纳米氧化铜()对铝/煤油基纳米流体液滴点火延迟时间、点火温度、液滴行为、燃烧速率和燃烧强度的影响 结果表明在./煤油基纳米流体燃料中加入.对较低温度()下的点火延迟时间和点火温度影响不大但是氧化铜的加入显著提高了铝纳米颗粒的燃烧强度和燃烧效率 等研究了/煤油的点火和燃烧特性使用差示扫描量热分析()测出 的添加可以促进铝颗粒的放热过程从而加速/煤油液滴的蒸发/煤油的燃烧过程包括点火、燃烧、蒸汽火焰消失、以及团聚物燃烧相比于煤油/煤油的点火延迟时间缩短了 由此可见由于
10、颗粒的物理特性以及传热作用在基础燃料中添加纳米颗粒可以显著增加液滴的蒸发速率和燃烧速率减小点火延迟时间降低点火温度尤其是添加石墨烯等碳材料以及铝等含能纳米材料 连续纳米流体燃料燃烧火焰研究为了更好地应用纳米流体燃料仅研究单液体的蒸发和燃烧是不足够的连续纳米流体燃料燃烧过程的研究是必不可少的 等研究了添加活性纳米铝颗粒的雾化癸烷燃料的扩散燃烧 特 性 使 用 相 干 反 斯 托 克 斯 拉 曼 光 谱()诊断方法测量了火焰温度分布研究表明在火焰轴向以及近火焰锋面的部分负载少量(.)颗粒的复合燃料燃烧温度明显高于纯癸烷的燃烧温度 等研究了添加硼()及聚四氟乙烯()的 纳米流体燃料的燃烧特性使用光纤
11、光谱仪测量不同燃料燃烧火焰的发射光谱特征峰试验发现添加纳米 颗粒的 的光谱发射强度要高于不添加纳米 颗粒的燃料由于 的氧化层与 之间的反应同时添加 及 的 发射光谱强度最高且在燃烧过程中检测到了()(.)以及(.、.)证明了 具有促进 颗粒燃烧的作用 等采用高速 散射和化学发光方法研究了纯乙醇和/乙醇纳米流体燃料的喷雾和燃烧特性 研究发现在雾化过程中与纯乙醇燃料喷雾相比/乙醇纳米流体燃料中由于纳米 颗粒的加入延缓了液柱的破裂和液滴云的形成同时增加了燃料粘度和表面张力使得/乙醇纳米流体燃料喷雾中的平均液滴尺寸大于纯乙醇燃料 在燃烧过程中由于/乙醇纳米流体燃料的液滴尺寸更大粘度较高/乙醇纳米流体燃
12、料火焰中液滴的蒸发速度比纯乙醇燃料火焰要慢与纯乙醇燃料火焰相比/乙醇纳米流体燃料火焰燃烧温度更高/乙醇纳米流体燃料火焰有明显的点火延迟主要是由于 颗粒表面有三氧化二硼氧化层 另一个与点火延迟有关的关键参数是 颗粒的粒径结果发现由于相应的比表面积增大点火延迟与颗粒粒径成正比 双色法应用到了含硼乙醇基的纳米流体以及含钛铝硼纳米粉末的柴油基的纳米流体燃料燃烧火南京理工大学学报第 卷第 期焰测温中但均是基于颗粒物的平均发射特性并没有考虑不同颗粒物的不同发射特性 等使用半开槽的细管研究了含 和铁()的乙醇基和丁醇基纳米流体燃烧特性使用图像处理方法分析了火焰的几何参数特性(火焰长度、点火面积、几何中心)试
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 纳米 流体 燃料 燃烧 特性 研究进展
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。