層流擴(kuò)散火焰中乙醇汽油混合物煙塵分布特性的實(shí)驗(yàn)研究
（論文部分內(nèi)容摘抄）
鑒于生物乙醇作為替代燃料的潛力和汽油燃燒過程中的顆粒物(PM)問題，在Gulder液體燃燒器上采用兩色激光誘導(dǎo)熾熱(TC-LII)技術(shù)研究了乙醇——汽油混合物在分層擴(kuò)散火焰中的煙灰分布特性。為了定量研究乙醇的降煙潛力，在實(shí)驗(yàn)中，混合物中的乙醇比例按體積從20%到80%不等。為了研究添加乙醇后碳含量降低對(duì)煙塵形成的影響，在固定燃料質(zhì)量流量和固定碳質(zhì)量流量下進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，在兩種供油方式下，隨著乙醇含量的增加，火焰中的峰值和平均炭煙體積分?jǐn)?shù)都顯著降低，但這種效應(yīng)隨乙醇含量的增加而逐漸減弱。通過比較兩種供油方式，發(fā)現(xiàn)由于乙醇的添加而導(dǎo)致的碳含量的降低對(duì)炭煙的減少幾乎沒有影響。在給定的乙醇摻混比下，在相同的碳質(zhì)量流率下，炭煙的減少僅略小于在相同的燃料質(zhì)量流率下的減少。就火焰特征而言，在兩種供油方式下，隨著乙醇含量的增加，初始炭黑形成高度增加，這主要是由于燃料出口速度的增加。徑向地，隨著高度的增加，炭黑峰值位置逐漸從外部向中心移動(dòng)。然而，在火焰的中心線上，在相同的燃料流量下，隨著乙醇含率的增加，初始炭黑形成的炭黑形成高度減小，而在相同的碳流量下，在相同的碳流量下，這種趨勢(shì)與整個(gè)火焰的趨勢(shì)相似。
實(shí)驗(yàn)設(shè)置和方法--燃燒器系統(tǒng)
圖所示的液體燃燒器系統(tǒng)主要包括以下幾種：燃料供給裝置，質(zhì)量流量控制器，受控蒸發(fā)器混合器，氣體流量控制器，壓力穩(wěn)定劑腔、加熱帶、空氣壓縮機(jī)和氮?dú)馄�。由一個(gè)激光器、燒嘴、像倍增器、ICCD（廣州市元奧儀器有限公司的pco.dicam型號(hào)）高速相機(jī)、光片系統(tǒng)、反射鏡、濾光片和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)該圖像倍增裝置通過像素位置匹配過程，可以將一個(gè)視場的信息轉(zhuǎn)換成兩個(gè)圖形信號(hào)。圖中虛框中所示的攝像機(jī)視場匹配，主要由三維校準(zhǔn)板和軟件制作。經(jīng)過匹配處理后，在圖像采集器周圍安裝兩個(gè)不同波長的濾波器，可以同時(shí)獲得兩種波長的信號(hào)。在校準(zhǔn)過程中，相機(jī)與光源之間的距離和 ICCD 的參數(shù)與實(shí)驗(yàn)中相同。此外，在較高溫度下，熒光期僅為20ns，因此可以延遲ICCD的采集時(shí)間，以避免熒光干擾，因此，本實(shí)驗(yàn)使用532nm波長。
在SFF條件下，左圖為5個(gè)火焰的煙塵體積分?jǐn)?shù)分布和總體初始煙塵高度，右圖為自然光度火焰�；鹧嬷袩焿m體積分?jǐn)?shù)分布。
圖顯示了在SFF條件下使用TC-LII方法測(cè)量到的EO、E20、E40、E60和E80火焰中的煙灰體積分?jǐn)?shù)分布�？梢钥闯龈邼舛鹊臒熁抑饕纬稍诨鹧娴闹胁�。隨著乙醇濃度的增加，火焰中的總煙灰顯著減少。當(dāng)乙醇濃度增加到80%時(shí)，火焰中的煙灰?guī)缀跸�。圖6中的虛線表示整體火焰中煙灰形成的初始高度。 由于燃料出口速度的增加，煙塵形成的初始高度隨乙醇比的增加而增加，這與圖所示火焰升起高度的趨勢(shì)相一致。
在本研究中，使用技術(shù)測(cè)量了五層流擴(kuò)散火焰中的炭黑體積分?jǐn)?shù)分布。此外，在相同的燃料流率和碳流率下，分別研究了乙醇比例對(duì)汽油火焰中炭黑形成的影響。主要結(jié)論如下：
(1)在相同的燃料流量和碳條件下，乙醇能夠顯著減少碳煙。
(2)在相同燃料流量下，由于乙醇添加而減少的碳質(zhì)量流量對(duì)煙塵減少幾乎沒有貢獻(xiàn)。
(3)對(duì)于整個(gè)火焰，隨著乙醇濃度的增加，煙灰形成的初始高度增加。
(4)所有測(cè)試燃料的煙灰體積分?jǐn)?shù)隨著乙醇含量的增加而降低隨著高度的增加，徑向峰值煙灰體積分?jǐn)?shù)逐漸從火焰邊緣向火焰中心移動(dòng)，峰值值先增大后減小。
德國Excelitas PCO公司pco.dicam相機(jī)，具備高分辨率、高感光度、快速幀重復(fù)率、精確捕捉超快速過程的優(yōu)點(diǎn)，將可實(shí)現(xiàn)高效的單光子檢測(cè)，為實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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