生物柴油的化學反應機理與燃燒特性研究

《生物柴油的化學反應機理與燃燒特性研究》是依託重慶大學，由苟小龍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：生物柴油的化學反應機理與燃燒特性研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：苟小龍
• 依託單位：重慶大學

中文摘要

為了深刻認識生物柴油的燃燒特性，利用實驗和數值模擬的方法研究甲酯和乙酯高壓燃燒和滅火規律，進而建立生物柴油替代燃料模型和燃燒過程的詳細化學反應動力學機理，並且發展精度可控的動態自適應機理方法和混合多時間尺度的算法。首先，建立生物柴油的替代燃料模型並對其組分、混合物和真實生物柴油利用高壓對沖擴散火焰和球形火焰測量其著火、滅火和火焰傳播速度等燃燒特性；然後，建立生物柴油替代燃料的詳細化學反應機理；發展基於路徑通量分析法的精度可控的動態自適應機理方法和混合多時間尺度模擬方法；最後，通過模擬結果與實驗結果的對比，驗證和改善生物柴油的替代燃料模型和反應機理。本課題為生物柴油的研究提供新的實驗數據和通過驗證的反應機理，為深刻認識生物柴油的燃燒特性奠定基礎；並且，開創的新的機理簡化方法和數值計算方法將對複雜燃料燃燒過程的模擬和新型燃料的探索提供新的方法和思路。

結題摘要

作為一種可再生的新型燃料，生物柴油得到了廣泛的重視，並已被逐漸推廣使用。然而由於其成分的複雜性，生物柴油的動力學機理常常難以獲得，為此，嚴重製約了生物柴油生產工藝的最佳化和新型高效燃燒設備的開發。在該背景下，本項目以典型生物柴油的主要組分和燃燒特性為基礎，尋求構建反映真實生物柴油燃料燃燒動力學特性的模型構建方法；採用所構建的機理模型，結合新發展的高效機理簡化方法完成生物柴油反應流過程的詳細分析。通過大量的理論和試驗研究，本課題組首次提出了基於官能基團的模型燃料構建方法，並已成功用於多種生物燃料和常規燃料的機理構建。測試結果表明，與其他方法相比，該方法具有基本組分少、參數吻合程度高和適應性廣等突出的優點。由於生物柴油動力學機理的複雜性，常規的機理簡化方法難以得到有效的簡化機理。本課題組在路徑通量機理簡化方法PFA的基礎上，發展了多代PFA方法，並將PFA方法與成熟的敏感性分析法進行有機結合提出了PFASA機理簡化方法。新型機理簡化方法PFASA，在保證反應流模型精度的前提下，大大提高了機理簡化的程度，能有效地用於生物燃料機理及其他大型機理的簡化。本課題組通過官能基團法已經發展了多種真實生物柴油的詳細機理，並利用PFASA機理簡化方法獲得了大量的可用於不同場合反應流模擬的簡化機理，為複雜燃料動力學機制的認識和工業分析創造了條件。低溫燃燒系統設計和最佳化結果證明了本項目所提出的機理構建、簡化和模擬方法的正確性和實用性。本項目所獲得的研究成果，不僅能促進生物柴油動力學理論的研究，還能有效用於相關工藝過程的最佳化和高效、清潔燃燒設備的研發；模型燃料機理構建和機理簡化方法還可用於其他高碳複雜燃料的模型構建和計算分析。