苯系物裂解与氧化污染物生成规律研究

发布时间：2025-08-12 16:12

　　随着我国机动车保有量的持续增长,对化石能源的需求不断扩大,进而产生了一系列严重的环境污染问题。为有效应对环境污染问题,近年来我国出台了一系列排放法规以降低机动车的污染排放。随着排放法规的不断加严,车用燃油品质也持续得到改善,其中单环芳香烃（即苯系物）是车用燃油的主要组分。与烷烃、环烷烃等其他组分相比,苯系物更易产生碳烟颗粒及多环芳烃（PAH）,对大气环境和人体健康造成不良影响。因此对具有复杂支链结构的苯系物开展热解和氧化实验以及反应动力学模拟研究,有助于获得汽、柴油主要组分燃烧形成碳烟颗粒的机理,进而为发动机污染物排放控制措施的实施提供科学依据。本文首先搭建了流动反应器试验平台,选取了苯、甲苯、乙基苯、丙基苯、对二甲苯和均三甲苯6种分子结构有显著差异的苯系物,利用电迁移颗粒粒径谱分析（SMPS）系统研究了3个不同反应温度下（1173K,1373K,1573K）苯系物支链长度和取代基数量对热解碳烟颗粒粒径分布的影响规律;进一步利用CHEMKIN-PRO软件中Plug-flow reactor一维层流流动反应器模型模拟了不同分子结构苯系物热解和氧化过程气体和碳烟前驱物的生成。发现支链长度和取...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-3碳烟形成演化过程简图[15]

作为机动车颗粒物排放的核心组成部分,元素碳颗粒的形成与演化受到温度、压力和反应气氛等多种因素的影响,过程十分复杂,通常包括以下几个阶段[13,14]:(1)颗粒前驱物的生成(Precursor);(2)碳烟颗粒成核(Nucleation);(3)碳烟表面生长(SurfaceGr....

图1-4 Georgio等[26]试验燃料芳烃组分对颗粒物和单环芳烃生成的影响

目前已有大量针对燃料组分影响GDI汽油机和柴油机颗粒排放的相关研究,通常认为碳烟颗粒排放随着燃料中芳烃含量增加而升高。相较于普通进气道喷射发动机,GDI车辆随着燃油芳烃组分的增加,呈现了更显著的PM及炭黑排放增长[25]。Georgios等[25,26]选用了普通进气道发动机、混....

图1-5不同负荷下燃油中芳香烃含量对颗粒物排放的影响[30]

Mi等[29]发现了燃料中重芳香烃组分含量对颗粒物生成的影响更为显著,燃油中添加3%和5%(体积分数)芴(含有两个苯环的芳香烃),可使PAH的排放总量分别增加2.6和5.7倍;而柴油掺混10%的甲苯,PAH并无明显差异。姚春德等[30]在一台增压中冷GDI汽油机上,对掺混了重芳烃....

图1-6 Midhat等[12]的试验燃料(a)以及颗粒粒径分布图(b)

鉴于芳烃组分对发动机排气污染物尤其是颗粒物的复杂影响,需要深入看展芳烃组分构成以及芳烃分子结构与污染物排放方面的研究。由于受到燃料成本和发动机燃烧边界条件的限制,尚缺少芳烃组分构成影响燃烧颗粒生成的研究,仅有少量关于单一燃料发动机方面的研究。伦敦大学Nicos研究组等利用一台单缸....

本文编号：4058789