甲烷掺氢自点火非平衡态热力学火用损分析

伍宏环; 洪聪结; 曹军; 黄佐华; 张英佳

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为明晰天然气掺氢发动机非平衡燃烧过程主要[火用]损源,本文利用自点火压力时程对文献中5个代表性CH_(4)/H_(2)燃烧动力学模型性能进行再评估,基于非平衡态热力学理论初步建立了基元反应[火用]损评估方法,结合详细动力学模型分析了不同约束条件下(温度、当量比、掺氢比)CH_(4)/H_(2)混合气自点火过程中基元反应[火用]损贡献及其变化规律。结果表明,反应初始温度升高,化学反应[火用]损减少,不完全燃烧损失增加。H_(2)掺混虽未显著降低CH_(4)燃烧最低[火用]损值,但有效扩展了CH_(4)低[火用]损燃烧区。对比了不同温度、不同掺氢比下[火用]损速率和总[火用]损的时程演化,分析了H_(2)和H自由基产率及其主导基元反应[火用]损贡献,揭示了初始温度和掺氢对燃烧[火用]损影响的动力学机制。进一步对比不同反应路径关键物种吉布斯自由能,从热力学角度解释了CH_(4)高/低温氧化路径[火用]损差异。研究结果在基元反应水平上揭示了H_(2)介入对CH_(4)燃烧[火用]损的影响机制,可为探索减少天然气掺氢发动机[火用]损的控制方法提供理论依据。

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来源
《西安交通大学学报》 |2022年第11期|138-147|共10页
作者
伍宏环; 洪聪结; 曹军; 黄佐华; 张英佳;
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作者单位

西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类理论;
关键词
自点火; 掺氢; 非平衡态热力学; 反应火用损; 基元反应;

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