分会场

内燃机碳中和与排放控制

摘要

氨气(NH3)是一种无碳燃料，可以作为运输和储能应用的合适替代品。在发动机和燃气轮机中使用氨的可行性正在被广泛研究 [1]。使用氨气作为发动机燃料是具有挑战性的，因为其燃烧特性差，例如点火延迟时间长，火焰速度低。这种不足可以通过使用混合燃料来部分或完全克服，例如将氢或碳氢燃料添加到氨中[2]。然而，在NH3燃烧应用中仍然存在许多挑战，尤其是当内燃机在低负荷和高速条件下运行时[3]。因此，迫切需要深入了解NH3混合燃料的燃烧特性。使用计算流体动力学语言(CFD)包括有限速率化学，在氨/碳氢燃料发动机的设计和优化是一个有吸引力的选择。为了在计算上可行，这些模拟需要精确而紧凑的化学动力学机制。在开发NH3/碳氢燃料的化学反应动力学机理时，C-N耦合反应（RH+NH2/NO/NO2=R+NH3/HNO/HONO [4-6]、ROO+NO=RO+NO2 [4]、CH3CN反应、硝基和亚硝基烃亚类、氨基烃亚族反应 [7]）是一个影响机理预测性能的重要因素，例如：最近Thorsen等人[8]关于正庚烷/氨气混合燃料的研究发现，尽管部分机理可以很好的预测纯燃料的点火延迟时间（IDT）等燃烧参数，但是对于混合燃料的IDT预测存在一定的偏差，这种差异主要是部分机理忽略了C-N之间耦合反应对于IDT的影响。 但是到目前为止，C-N耦合反应对于燃料燃烧特性的作用机制现在尚未完全清楚，例如：(1) C-N耦合反应对于层流燃烧速度（LFS）的影响是否可以忽略？(2) C-N耦合反应会促进燃料的氧化和缩短燃料的IDT，这其中的作用机制是什么？(3) C-N耦合反应对于不同类别碳氢燃料（如正构烷烃和芳香烃）的作用机制是否完全相同？ 基于上述问题，本研究主要研究内容利用Chemkin软件结合化学动力学机理分析C-N耦合反应对于NH3/碳氢混合燃料燃烧特性（IDT，LFS和物种浓度）的影响。此外，考虑到不同碳氢燃料本身之间存在差异，因此，我们的研究将针对典型的正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳香烃分别展开。具体研究内容包括：(1) C-N耦合反应对燃料燃烧特性的规律；(2) C-N耦合反应影响燃料特性的机制；(3) C-N耦合反应对于化学动力学机理开发的指导。

关键词

碳氢燃料/氨气；C-N耦合反应；化学反应动力学

电子U盘全文仅限大会已缴费参会代表下载。

您还没有登录，请您先 点击这里登录