氨_甲烷混合燃料的燃烧特性研究.doc

雁

雁通

零二三年五月

万方数据

.氨甲战混合燃料的燃烧特性研完

.

氨

廣末2素才

uwvensr

硕士学位论文

氨/甲烷混合燃料的燃烧特性研究

作者姓名：导师姓名：

学科(专业)或领域名称:

郭雁泽陈观生

能源动力

论文答辩年月:2023年5月

中图分类号：

UDC:

密级：

学校代号：11845

学号：

广东工业大学硕士学位论文

(能源动力硕士)

氨/甲烷混合燃料的燃烧特性研究

郭雁泽

指导教师姓名、职称：陈观生副教授校外指导教师姓名、职称：陈爱国教授学科(专业)或领域名称：能源动力学生所属学院：材料与能源学院答辩委员会主席：张国庆教授

论文答辩日期：2023年5月25日

万方数据

ADissertationSubmittedtoGuangdongUniversityofTechnology

fortheDegreeofMaster

(MasterofEnergyandPower)

StudyonCombustionCharacteristicsof

Ammonia/MethaneMixedFuel

Candidate:GUOYanze

Supervisor:CHENGuansheng

May25,2023

SchoolofMaterialandEnergy

GuangdongUniversityofTechnology

Guangzhou510006,Guangdong,P.R.China

万方数据

摘要

摘要

碳氢燃料占据了大部分经济和日常生活的燃料来源，然而，由于产生的排放污染物会危害到全球环境，造成不可逆的伤害，因此寻找替代能源来缓解污染成为了至关重要的问题。甲烷(CH?)作为天然气的燃料主体被广泛的应用于工业染料和生产、化

工工业、压缩天然气汽车和增效天然气等方面，虽然有着供应可靠和价格低廉等特点，

但是在燃烧的过程中仍然会排放碳氧化物，会使得全球变暖等危害加剧。氨(NH?)燃料作为一种新兴的清洁能源，有着广阔的发展和应用前景，富含氢、不含碳的特点使得其排放物中不会存在像碳氢燃料类似的碳氧化物。然而氨作为燃料单独燃烧时所需要的能量较高，燃烧较困难，因此氨/甲烷混合燃料的应用引起了广泛的关注。氨/甲烷混合燃料可以同时降低纯甲烷燃料造成的碳氧化物排放和纯氨燃料造成的氮氧化物排放，

在缓解能源短缺和排放污染物的排放方面都具有重大且积极的作用。

本文以氨/甲烷混合燃料为研究对象，在相同的工况条件下，利用ANSYSChemkin仿真模拟软件中的零维均质闭式反应器模型(ClosedHomogeneousBarchReactor,CHBR)和均质压燃(HomogencousChargeCompressionlgnition,HCCI)发动机对氨/甲烷混合燃料的点火延迟时间、点火极限和在HCCI发动机中的应用进行了模拟研究，

同时采用激波管实验对点火延迟时间进行了实验验证，主要内容如下：

(1)关于氨/甲烷混合燃烧点火特性中的点火延迟时间的研究，首先对比分析了7种机理与实验条件下的点火延迟时间，使用最契合的机理扩展工况条件进行混合燃料点火延迟时间的计算与分析，其次详细分析了改变氨/甲烷混合燃料中氨燃料浓度、当量比、初始压力和初始温度对点火延迟时间的影响，最后对点火过程中OH自由基做了归一化敏感性分析。结果表明，氨/甲烷混合燃料中氨燃料的浓度增加和当量比的增大都会导致点火延迟时间延长，当混合燃料中加入氨燃料的比例越高时，加入氨燃料的影响就越大，氨燃料的添加效果也就越明显，而初始压力和初始温度的升高会使点

火延迟时间有所缩短。

(2)关于氨/甲烷混合燃料点火特性中的点火极限的研究，首先分析了改变氨/甲烷混合燃料中氨燃料浓度、当量比和初始温度对点火极限的影响，其次对OH自由基

进行了归一化敏感性分析，最后对N元素进行了生产速率和路径分析。结果表明，混

I

万方数据

广东工业大学硕士学位论文

合燃料中氨燃料浓度的增加，点火极限呈现出先下降后上升的趋势，然而温度的升高和当量比的增大则会降低点火极限，尤其是温度的影响在本文研究的低温工况条件下

尤为明显。

(3)对氨/甲烷混合燃料在均质压燃发动机中进行了数值模拟，