最初,国内外学者主要探究的是关于CO2和H2O的稀释作用对各种燃料燃烧的影响规律。曹甄俊等[9]运用GRI-Mech3。0详细化学反应机理,在不同的CO2稀释比下,对甲烷高温

空气层流中对冲扩散火焰温度、热释放率、各种产物的摩尔分数及NOx生成特点的变化规律进行研究。结果表明,CO2的稀释作用能够显著地降低火焰中H、O及OH等自由基的摩尔分数。随之稀释程度的增长,火焰温度峰值降低,NO浓度减少。安江涛等[10]用CO2取代N2来稀释氧化剂,发现不仅能够降低NOx的排放,而且能有效的回收利用CO2。并且通过模拟结果来看,CO2摩尔分数的增大还可以降低火焰温度。这与杨浩林等人[11]的研究结果一致,利用CO2稀释燃料可以很好地抑制NO生成。79702

Liu等人[12]在标准大气压下,探究添加水蒸气对层流乙烯/空气扩散火焰的影响。研究表明:水蒸气的加入可通过减少碳烟负荷和火焰温度使火焰的辐射热损失显著降低。同时,发现添加的水蒸汽不只是通过稀释作用和热效应影响烟尘的形成和火焰性质,水蒸气的化学效应同样显著。水蒸气化学作用的主要反应途径是OH+H2↔H+H2O,结果表明,降低自由基H的浓度,从而降低多环芳烃浓度并减少烟尘。

从上述研究成果可以发现,CO2和H2O对燃料燃烧的影响不仅有稀释作用,还有化学作用。因此,越来越多的学者开始探究如何能更好的区分开这两种不同的作用。论文网

Liu等[13]又开始通过实验来探究二氧化碳作为添加剂在乙烯扩散火焰中的化学作用。此次研究开发了新的方法,能够区分一个物种添加到燃料侧或者氧化剂侧的化学作用。结果表明,二氧化碳添加到燃料侧或氧化剂侧,确实参与了化学反应CO2+H↔CO+OH和CO2+CH↔HCO+CO。添加剂二氧化碳的化学作用具体体现有:对抑制碳烟和氮氧化物的形成有着直接的影响,并降低了乙炔的浓度,火焰温度,CO2由氢原子转化为羟基,然后在碳烟形成区域将碳烟前驱物氧化。同时还发现CO2添加到燃料侧的产生的化学作用很小但加入的氧化物侧产生的作用却很显著。

Renard等[14]为了讨论添加CO2、H2O和NH3后,对预混乙烯/氧/氩的平面火焰中物种浓度的分布影响,采用了分子束质谱法。比较研究无添加物、添加15%CO2、添加3。3%NH3和添加13%H2O这四种情况。结果表明这三种物质都可以减少烃类中间体的产生,进一步发现CO2和H2O对低碳的抑制作用较强,而NH3对C5—C10的抑制效果更强。

李成兵等[15]对N2/CO2/H2O抑制甲烷燃烧进行了数值分析,研究发现:添加N2/CO2/H2O后,延长了燃料与氧气的预混气体点火延迟时间,同时降低了燃烧反应系统温度,有效抑制了CH4点火、燃烧和爆炸。

目前,国内外许多学者对于CO2和H2O作为添加物对各类燃料燃烧的影响已有诸多的研究。CO2和H2O的物理作用(稀释和热作用)以及化学作用的区分也有了多种方法。CO2和H2O都作为EGR气体,那么它们在燃烧中所起作用强弱的比较也是学者们非常感兴趣。

谢永亮等[16]研究了当在CO/H2/Air的混合气中添加CO2和H2O时,层流燃烧速率的变化规律。结果表明CO2和H2O对合成气层流燃烧速度的影响有显著差异,发现CO2的稀释效果更强。从化学性质方面来分析,CO2抑制燃烧化学反应而H2O促进燃烧化学反应。Wang等人[17]对燃烧过程中加入CO2和H2O的湍流预混火焰的进行的研究中发现:EGR气体中影响火焰结构的主要是CO2而不是H2O的稀释作用。

Xie等人[18]对CO2和H2O稀释的钴/氢气/空气/混合物的层流燃烧速度进行了数值测算并进行了敏感性分析,找出添加二氧化碳和水时的主要反应。由层流燃烧速度和动力学分析表明,二氧化碳比水具有更强的化学作用。通过比较以上的国内外研究成果,可以看出目前研究主要集中于CO2和H2O各自对甲烷和乙烯等烃类燃烧的影响。包括CO2和H2O的稀释作用对火焰的温度、燃烧过程中各种产物的摩尔分数的变化影响,CO2和H2O的化学作用对燃料气体点火延迟时间、生成碳烟前驱物的影响以及CO2、H2O对烃类中间体的产生的综合影响等。以上这些研究大都是针对CO2和H2O各自对燃料燃烧的影响作用,并没有系统的比较CO2和H2O的化学作用与物理作用的差异以及CO2和H2O之间作用效果的区别和联系。除此之外,对于同时将CO2和H2O添加到燃料中,二者之间发生的耦合效应对燃烧影响的研究还没有详细的阐述与介绍。因此,关于EGR气体对燃料燃烧的影响还需要更加深入的研究。

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