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層流擴散火焰中乙醇汽油混合物煙塵分布特性的實驗研究
（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，在實驗中，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)量流量下進行了實驗。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。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，這種趨勢與整個火焰的趨勢相似。
實驗設(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、空氣壓縮機和氮氣瓶。由一個激光器、燒嘴、像倍增器、ICCD（廣州市元奧儀器有限公司銷售的德國 Excelitas PCO 公司pco.dicam像增強器相機 ）高速相機、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，可以將一個視場的信息轉(zhuǎn)換成兩個圖形信號。圖中虛框中所示的攝像機視場匹配，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不同波長的濾波器，可以同時獲得兩種波長的信號。在校準(zhǔn)過程中，相機與光源之間的距離和 ICCD 的參數(shù)與實驗中相同。此外，在較高溫度下，熒光期為20ns，因此可以延遲ICCD的采集時間，以避免熒光干擾；因此，本實驗使用532nm波長。
在SFF條件下，左圖為5個火焰的煙塵體積分?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方法測量到的EO、E20、E40、E60和E80火焰中的煙灰體積分?jǐn)?shù)分布。可以看出高濃度的煙灰主要形成在火焰的中部。隨著乙醇濃度的增加，火焰中的總煙灰減少。當(dāng)乙醇濃度增加到80%時，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相一致。
在本研究中，使用技術(shù)測量了五層流擴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)量流量對煙塵減少幾乎沒有貢獻。
(3)對于整個火焰，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。
(5)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，峰值值先增大后減小。
德國 Excelitas PCO 公司的pco.dicam相機，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，將可實現(xiàn)高效的單光子檢測，為實驗提供強而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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