项目名称: 多元含氧燃料微纳米级颗粒形成的动力学过程研究

项目编号: No.51506011

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 李铭迪

作者单位: 常熟理工学院

项目金额: 21万元

中文摘要: 内燃机燃用含氧燃料后,颗粒总质量排放降低,但粒径范围在10nm~1μm之间的微纳米级颗粒的数量明显增加。在燃烧过程中,多元含氧燃料的微观分子结构决定了基元化学反应的进行,影响了自由基、过渡态碳氢组分等热解和氧化中间产物的形成,改变了基本碳粒子成核的气相反应动力学过程。多元含氧燃料形成的氧化氛围影响了基本碳粒子的碳原子点阵排列和活性,改变了微纳米级颗粒表/界面氧化动力学过程。.项目采用真空紫外光电离试验和化学反应动力学模拟的方法,研究热解和氧化中间产物的变化规律,分析芳香烃前驱体、含氧基团和自由基的衍生过程,探讨燃料氧特性对基本碳粒子成核化学反应动力学过程的影响。采用电镜、X射线小角散射和热重分析等试验方法,定量地研究氧化过程中基本碳粒子纳观结构和微纳米级颗粒表面含氧官能团的变化规律,揭示多元含氧燃料对微纳米级颗粒氧化动力学过程的作用机理,提出降低微纳米级颗粒排放的理论方法和措施。

中文关键词: 含氧燃料;微纳米级颗粒;化学反应动力学;氧化动力学;形成机理

英文摘要: For the internal combustion engine fueled with oxygenated fuels, the particle mass were reduced, but the number of micro and nano particles (size range between 10nm~1μm) were increased significantly. During the combustion process, the chemical reactions are determined by the molecular structures of multiple oxygenated fuels. The formation processes of pyrolysis and oxidation intermediates, such as free radicals and hydrocarbon under transition state, are affected by multiple oxygenated fuels. The gas-phase reaction kinetics process of elemental particle nucleation is affected as well. The carbon atoms arrangement and activity of elemental particle are affected by the oxidization atmosphere formed by multiple oxygenated fuels. The surface and interface oxidation kinetics process of micro and nano particles are changed as well..The methods of synchrotron photoionization mass spectrometry tests and chemical reaction dynamics simulation are used to study the variation of intermediates during pyrolysis and oxidation process. The formation process of aromatic hydrocarbons precursors, oxygen-containing groups and free radicals will be analyzed. The effects of oxygen characteristics of multiple oxygenated fuels on the chemical reaction process of nucleation will be discussed. Using electron microscopy, X-ray small-angle scattering tests and thermogravimetric analysis, the microscopic structure of elemental particle and surface oxygen-containing fuctional groups of particles during oxidation process will be studied. The effect of multiple oxygenated fuels on the oxidation kinetics mechanism of micro and nano particles will be concluded. The methods and technical measures will be proposed to reduce micro and nano particles.

英文关键词: oxygenated fuels;micro and nano particles;chemical reaction kinetics;oxidation kinetics;formation mechanism

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