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摘要在一个大气压下，对当量比为0.8 的一文甲烷层流预混火焰中掺混含氧燃料 CO进行了化学反应动力学的模拟研究。 详细的探讨了添加 CO的化学作用对火焰物理结构以及主要物质的影响，给出了火焰的温度场、自由基、主要物种以及重要中间产物和主要污染物的分布，其中，我们着重分析了CO的化学作用对炭黑的重要前驱物乙炔以及含氧污染物（CH2O、CH3CHO、CH2CO、CH3OH）的作用。仿真的结果表明 CO 的添加抑制了乙炔、乙烯、甲醛、乙醛、乙烯酮和甲醇的产生，而添加 CO的化学作用使得乙炔、乙烯以及含氧污染物的峰值位置向上火焰方向移动，并且抑制了乙炔、乙烯和乙烯酮的产生，添加 CO的化学作用对甲醛有轻微的抑制作用， 但却促进了乙醛和甲醇的产生。 当 CH4/air火焰中的CH4被 CO部分替代时，CO的化学作用促进了火焰中 O、H和 OH的生成，对自由基 O、H 的影响更为显著；NO随 CO的掺混比例增加的变化与醛类相似，均呈现下降趋势；CO的化学作用促进了NOx 的生成，但掺混 CO的稀释和热力作用更为显著。27554
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毕业论文关键词 一氧化碳 化学作用 混合燃料 污染物 甲烷 火焰结构
Title Study the effects of CO addition on the methane/air flameAbstractEffect of oxygenated fuel carbon monoxide additive on a lean,premixed ,one-Dimensional,lam-inar methane flames at atmospheric pressure with equivalence ratios 0.8 were study by kineticanalysis .A detailed kinetic analysis of the chemical effect of carbon monoxide additive on flamestructure and major species .The temperature field ,free radicals ,major species and pollutants arediscuss and take our great passion on the formations of soot precursor and oxygenated airpollutants (formaldehyde ,acetaldehyde ,ethenone ,methanol ).The results illustrate that theconcentration of acetylene ,ethylene,formaldehyde ,acetaldehyde ,ethenone and methanoldecrease when carbon monoxide additive .The chemical effect of carbon monoxide lead the peakmole fraction move toward to upstream side and suppress the produce of acetylene,ethylene andethenone.But ,it’s chemical effect have slightly effect on formaldehyde and significantlyfacilitate the formation of acetaldehyde and methanol.The concentration of free radicals H ,Oand OH increase as methane is replace by carbon monoxide, we attribute this phenomenon to itschemical effects .Also ,we found the chemical effect on free radicals of O and H is moresignificant. Nitric oxide mole fraction diminish have similar fashion with formaldehyde andacetaldehyde.in a other words ,The decrease of Nitric oxide in the flames cause by dilution andthermal effect is larger than the increase of Nitric oxide mole fraction caused by chemicaleffects.
Keywords Carbon monoxide Chemical effects Blended fuel Pollutant Methane Flame structure
目 次
1 绪论 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.1.1 研究背景 1
1.1.2 研究意义 1
1.2 国内外的研究现状 2
1.2.1 H2稀释剂对火焰影响的研究现状 2
1.2.2 其它稀释剂对火焰影响的研究现状 3
1.2.3 CO 稀释剂对火焰影响的研究现状 4
2 燃烧化学反应动力学及分析方法7
2.1 CHEMKIN 软件及 PREMIX 模块简介 7
2.1.1 CHEMKIN 软件介绍 7
2.1.2 PREMIX 模块介绍 8
2.2 燃烧的化学反应动力学机理 8
2.3 研究及分析思路 9
2.4 火焰工况介绍 9
3 结果和分析 11
3.1 火焰物理结构 11
3.1.1 温度分布 11
3.1.2 绝热火焰温度 12
3.2 火焰化学结构 13
3.2.1 CH4 13
3.2.2 自由基 O、 H、 OH、 CH3 16
3.2.3 CO、 CO2、 O2、 H2 19
3.2.4 H2O 21
3.3 潜在污染物分析 22
3.3.1 C2H2、C2H4 22
3.3.2 CH2O、CH3CHO、CH2CO、CH3OH 27
3.3.3 小结 35
3.4 NOX 36
结论 39
致谢 41
参考文献42