甲烷预混火焰中芳香烃及多环芳烃形成的数值模拟

利用一种详细的化学动力学模型，模拟了甲烷层流预混火焰中芳香烃及多环芳烃(PAHs)的形成．结果表明，数值模拟与实验数据吻合得较好，可以用于预测同类型火焰中芳香烃及PAHs的形成．对不同工况条件下火焰的数值模拟结果显示，火焰当量比、压力对芳香烃及PAHs形成都有影响。     

三种不同中国煤中多环芳烃的分布特征研究

对 3种不同原煤用二氯甲烷作萃取剂经索氏提取和K -D浓缩 ,采用硅胶柱层析纯化 ,利用高效液相色谱法 (HPLC)分别对上述提取液中的 16种多环芳烃 (PAHs)进行了定性、定量测定 ,研究了不同煤种多环芳烃的分布。结果表明 ,3种原煤中的PAHs以三环、四环和五环PAHs为主 ,并且煤级越高 ,PAHs的总量越少 ;另外 ,原煤中多环芳烃的含量与各煤质参数之间存在着一定的关系     

湍流扩散火焰中对基于混合分数的湍流燃烧模型的数值研究

根据条件矩模型(CMC)和小火焰面模型在模型构建上的相似,针对具有不同大小雷诺数和湍流-化学相互作用特性的非预混湍流射流火焰,对这两种模型进行了数值研究和比较.湍流燃烧模型采用Lagrangian型非稳态小火焰模型(LFM)和径向加权积分的CMC模型,而在H2/N2火焰的数值研究中还考虑了稳态小火焰模型的数值模拟结果....     

燃煤电厂飞灰PM_(2.5)及PM_(2.5-10)中多环芳烃分布特性研究

通过试验装置从飞灰样品中分离出PM2.5和PM2.5-10灰样,利用GC-MS检测出其中USEPA建议优先检测的16种多环芳烃(PAHs)的质量分数,分析了这些多环芳烃在PM2.5和PM2.5-10中的分布特性.结果表明:PM2.5中PAHs的平均质量分数约为PM2.5-10中的1.86倍;PM2.5中三环、四环PAHs占主要部分,PM2.5和PM2.5-10中六环PAHs质量分数均较小;PM2.5和PM2.5-10对不同PAHs的吸附能力不同,PM2.5对二环、三环、四环PAHs的吸附能力强于PM2.5-10,而对五环、六环PAHs的吸附能力相对偏弱.     

基于详细模型汽油替代燃料碳烟生成特性分析

基于矩方法算法和预混火焰程序,实现一维预混火焰中汽油替代燃料燃烧生成碳烟的详细数值模拟.其中气相详细模型为包含多环芳烃(PAHs)生成机理的多组分汽油替代燃料反应动力学模型,详细碳烟颗粒相模型包含成核、凝并、PAHs表面沉积、表面生长和表面氧化过程.结果表明:燃烧过程中苯(C6H6)分子摩尔分数是影响PAHs生成的直接原因,决定了汽油替代燃料生成PAHs摩尔分数的大小;芘(C16H10)分子摩尔分数直接影响碳烟的生成过程,决定汽油替代燃料碳烟排放水平;可依据汽油替代燃料的组成评价燃烧生成PAHs和碳烟的水平,汽油替代燃料中甲苯/二异丁烯总含量越高,其生成PAHs和碳烟量越大,反之亦然.     

电厂排放烟气中的小颗粒分布及多环芳烃研究

小颗粒物，及附着其上的有机污染物如多环芳烃(PAHs)对环境、健康的影响越来越受到关注，而人为源排放小颗粒的比例正逐渐升高。文章通过对燃煤电厂除尘器前后排放烟气小颗粒的多次采样和分析，得到了除尘器前后PM10，PM2．5的小颗粒物粒度分布，进一步得到燃煤电厂排放颗粒物的分散度。并计算得出除尘器对于不同粒径的颗粒物的脱除效率，试验表明除尘器对于大颗的脱除效率高于小颗粒。样品进行预处理后用气相色谱仪分析样品中的17种多环芳烃(包括美国四EPA推荐优先监测的16种多环芳烃)。     

生物柴油多环芳香烃形成的动力学模型

通过对癸酸甲酯化学动力学氧化机理与多环芳香烃(PAHs)生成机理的分析,构建了由713个基元反应和125种组分组成的生物柴油PAHs计算模型.研究了激波管条件下,生物柴油/氧气/氩气燃烧过程中苯环的产生过程、主要反应路径及变化规律.结果表明,该模型可以预测生物柴油燃烧过程中间产物浓度的变化规律;丙炔基(C3H3)对于PAHs第1个苯环的形成作用明显,脱氢加乙炔(HACA)反应和苯环间环化反应是形成两环和多环PAHs的主要路径;随着生物柴油和氧气的化学当量比的减小,PAHs生成量减少.     

多环芳烃光化学降解及其机理的研究

研究不同条件下燃煤烟气和汽车尾气中的多环芳烃（PAHs）的光化学降解，提出水蒸气产生的气态OH自由基以及其它羟基自由基与激发态PAHs碰撞导致发生PAHs污染物先化学降解的反应机理。实验结果表明，采用模拟目光中紫外部分的荧光灯照射，PAHs光解率随光照强度、照射时间、温度和水蒸气含量的增加而增大。     

不同煤燃烧方式多环芳烃生成特性的研究

研究比较了不同煤燃烧方式多环芳烃生成特性。固定床煤燃烧多环芳烃生成随温度升高出现了先增加后减少的趋势，流化床煤燃烧多环芳烃生成随温度升高而增加。流化床煤燃烧多环芳烃生成量要少于固定床燃烧方式，总量上低1～2个数量级。固定床燃烧(管式炉等)PAHs低温由热解生成，高温由前驱物生成。流化床燃烧PAHs低温由高环芳香性物质的热分解和缩聚反应生成，高温由小分子烃类的聚合。图12表1参13     

鼓泡床锅炉超细粉尘、PAHs和烟气成分的远程在线测试研究

介绍了一种远程在线测量锅炉烟气中的超细粉尘和多环芳烃的方法。该法通过专用的稀释装置对在线取样得到的烟气进行稀释，然后利用电晕和光电的方式使颗粒带电，最后通过测量电流得到细颗粒的数量和PAHs的大小。作者利用该方法对鼓泡床锅炉排放的超细粉尘、PAHs及烟气成分等进行了长时间的远程在线测试研究，并分析了该锅炉所排放的超细颗粒、PAHs与烟气成分及其他物理参数的关系。     

柴油多元表征燃料多环芳烃生成模型的开发

构建了适用于正癸烷、甲苯和甲基环己烷等3种单一燃料及其混合燃料的多环芳烃(PAHs)骨架模型,包括103个组分和248个反应.用新模型分别模拟了正癸烷、甲基环己烷、正癸烷/甲苯混合燃料以及柴油表征燃料在基础反应器中的氧化过程,结果表明:该模型能重现重要组分浓度的试验值.将此模型与笔者开发的碳烟模型相耦合并纳入KIVA-3V程序,对一台以2号柴油为燃料的发动机的燃烧过程和碳烟排放进行了模拟,结果表明:新的模型都能较准确地计算缸内压力、放热率、碳烟排放量和PAHs的生成过程.     

柴油机排气中可溶性有机物排放的特性

通过柴油机台架试验,在一款柴油机上加装氧化型催化转化器(DOC)装置,研究了DOC前/后排气颗粒物中可溶性有机物(SOF)和固相多环芳烃(PAHs)的变化趋势,分析了不同转速和负荷对SOF及PAHs排放的影响以及排气中SOF及PAHs排放在排气过程中的变化规律.结果表明:DOC能明显降低排气中SOF及PAHs排放,SOF最高减排为50.69%,PAHs最高减排为83.28%,同时PAHs的毒性当量最高降低为49.31%.随着柴油机转速增加,燃烧过程后燃增加,排气中SOF及PAHs有增加的趋势,而随负荷的增加,缸内燃烧温度升高,各成分氧化速率加快使得SOF及PAHs排量逐渐降低.随排气输运距离增加,排气组分冷凝现象加重致使SOF及PAHs排量明显升高.     

柴油公交车加装CDPF的非常规污染物排放特征分析

测试分析了柴油公交车安装催化型柴油机颗粒过滤器(catalyzed diesel particulate filters,CDPF)在瞬态测试循环工况下对非常规气态物、颗粒物中的碳质组分、芳香烃及其毒性的影响。研究结果表明:CDPF对挥发性有机物的减排率为57.6%,对柴油车颗粒物中总碳的减排率为70.4%,对柴油车颗粒中多环芳烃(PAHs)组分减排率为91.1%,CDPF对低环数的PAHs表现较高的减排率,而对其他环数的PAHs的减排率略低。CDPF能明显降低不同苯环PAHs的毒性当量,但对不同苯环PAHs的毒性当量比例影响不明显。     

基于小火焰生成流型模型的喷雾燃烧数值计算

基于Open FOAM开发了小火焰生成流型模型,并针对ECN(enginecombustionnetwork)SprayH(正庚烷喷雾燃烧)进行了数值模拟,研究了该模型对喷雾燃烧数值模拟的适用性.结果表明,该模型能够很好地捕捉着火延迟等特征参数.同时对比了基于OH质量分数和温升两种火焰浮起长度定义,结果显示前者对取值更不敏感,且能与实验更好地吻合.此外,深入分析了着火位置和燃烧发展历程,结果表明,在氧体积分数8%和12%工况,着火点的当量比均在0.8左右.对于氧体积分数15%工况,反应进度变量集中生成的区域对应于温度峰值,燃烧最迅速区域的当量比略大于1.     

柴油机燃用不同柴油的多环芳烃排放研究

在一台国-Ⅲ柴油机上,燃用G5、D1、D2、D3、和D4五种芳烃含量不同的柴油,对不同负荷下的排放特性进行了研究。利用PUF泡沫和聚四氟氯乙烯纤维滤膜串联法采集柴油机尾气中的气相和颗粒固相多环芳烃(PAHs),并采用气相色谱-质谱联用仪进行分析,重点研究了PAHs的排放特征。结果表明:燃用不同柴油时柴油机PM排放随负荷增加呈现先降后增的趋势。PAHs排放以气相为主,占总PAHs含量的90%以上,颗粒固相PAHs则低于10%;在柴油燃烧排放的总PAHs中萘和甲基萘含量最高,且不同油品燃烧排放的PAHs排放状况与油品中PAHs自身含量密切相关。不同柴油燃烧排放的气相PAHs均以2环和3环为主,而颗粒固相PAHs则以3环和4环为主。     

正庚烷预混火焰中PAHs的生成机理

应用CHEMKIN软件对正庚烷预混火焰中碳黑的先驱物PAHs的生成机理进行研究,得到了包含49种组分、94个基元反应的简化模型.该饥理包含正庚烷的燃烧和PAHs的生成两部分,正庚烷的燃烧模型构建在Patel等人模型的基础上,增加了3个低温区关键反应;PAHs生成机理主要根据脱氢加乙炔(HACA)反应机理添加.新模型能够模拟正庚烷预混燃烧的冷焰和热焰反应以及预测PAHs的生成过程,与详细模型计算结果吻合较好.为CFD多维模型与化学反应动力学模型相耦合的燃烧计算提供了可行的途径.     

燃油组分对汽油机颗粒物及可挥发性有机物排放的影响

通过试验研究了燃油组分对进气道喷射(PFI)和缸内直喷(GDI)汽油机颗粒物及可挥发性有机物(VOCs)排放的影响.结果表明:燃油中的芳烃、烯烃和硫含量越高,颗粒排放也越高;通过添加少量甲基茂基三羰基锰能够保证不降低辛烷值的同时减少燃油芳香烃与烯烃含量从而使颗粒物排放降低;往燃油中添加10%,乙醇对颗粒物排放影响不大.PFI发动机排放的颗粒物成分主要由有机物(OM)组成,无机离子与元素碳(EC)含量较少.而GDI发动机排放的颗粒物主要以EC、OM为主,无机离子成分很少.燃油中芳烃含量越高,其颗粒物中多环芳烃(PAHs)的排放也越高,毒性也更强;燃油中烯烃含量的上升对颗粒物中PAHs的排放影响不大,但是其排放颗粒物中PAHs的毒性变强.检测到汽油机排放的VOCs由70余个物种组成,主要是烷烃、烯烃、芳烃、含氧挥发性有机物和炔烃.燃用高芳烃含量燃油,VOCs中芳烃比例有所上升.     

柴油油品对发动机颗粒物中SOF及PAHs排放的影响研究

使用AVL全流采样(CVS)系统,在1台国Ⅴ车用重型柴油机上通过ESC循环试验研究了国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ车用柴油对发动机排放的影响,并利用气相色谱-质谱联用仪等设备对颗粒物中的可溶性有机物(SOF)和多环芳烃(PAHs)进行了对比分析.研究发现,在稳态工况下,改善燃油油品,PM排放大幅减少,PM中SOF比重明显升高,但PAHs排放总浓度明显下降;3种燃油的16种PAHs规律相近,只是芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并(a)蒽、屈7种芳烃浓度基本上都呈减小趋势,尤其是浓度贡献率较大的芘,降幅达95.8％.     

正庚烷HCCI燃烧下芳香烃及多环芳烃形成的数值模拟

通过修改化学动力学软件CHEMKINⅢ,建立了正庚烷HCCI燃烧下排放特性数值模拟的多区模型.利用此模型对正庚烷HCCI燃烧下芳香烃(苯)与多环芳烃(萘、菲及芘)的生成及演变规律进行了详细分析.计算中采用了正庚烷的燃烧与分解、多环芳烃生成的详细反应机理(共包括107种组分、542个基元反应).结果表明,缸内压力变化趋势的计算结果与实验值基本吻合;核心区由于温度较高,其中的正庚烷已充分燃烧,多环芳烃的质量分数极小;边界层区和缝隙区温度较低,尤其是缝隙区,其温度与壁面温度保持一致,正庚烷在其中不能充分燃烧和分解,同时这两个区域成为多环芳烃的主要来源.     

多壁碳纳米管水基纳米流体重力热管传热特性数值模拟

为揭示多壁碳纳米管水基纳米流体应用在重力热管中的传热特性,基于多相流模型(VOF)建立其重力热管数值模型,并将数值结果与实验数据进行对比验证。以热阻作为性能评价指标,改变加热功率和充液率,讨论二者对热管换热性能的具体影响。通过添加传热传质源项来编写用户自定义函数(UDF)完成内部流体蒸发冷凝过程中的相变模拟。模拟结果表明:该数值模型能够较好模拟多壁碳纳米管水基纳米流体应用重力热管内部复杂的流动与传热过程;在选定的加热功率及充液率参数范围内,该重力热管的整体热阻随蒸发段加热功率的增大而减小,随充液率的增大而增大。