致 谢 63

参 考 文 献 64

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1 引言

1。1 研究背景和研究意义

1。1。1 研究背景

能源是世界经济发展的重要基础，也是人类社会前进的动力。近年来，随着经济全球化， 世界经济快速发展，与之对应的，能源的使用量也持续上升。煤炭、石油等常规能源消耗的 不断增加以及其不可再生性，使我们正面临常规能源枯竭的危险。同时，燃料燃烧产生的空 气污染物对人体造成伤害以及温室气体的大量排放导致全球变暖等环境污染问题的解决已迫 在眉睫。因此，寻找一种新型清洁替代燃料来应对越来越严重的能源和环境危机刻不容缓。

目前，二甲醚和氢气被认为是最有发展前景的清洁替代燃料。二甲醚可以由天然气、煤、 生物质等多种原料大量制取[1]，是适用于压燃式发动机的优良燃料，其作为发动机燃料的优 势在于低碳烟、低噪音、低 CO 以及低 NOX 排放[2-4]。

二甲醚（DEM）化学分子结构式为 CH3-O-CH3，分子结构里没有 C-C 键，只有 C-H 和 C-O 键，是最简单的醚类化合物。二甲醚的分子中含有氧原子，该特性有利于减少燃烧生成 的碳烟[5]。在常温常压下为无色无味无毒气体，熔点为-141。5℃，沸点为-24。9℃，室温下蒸汽 压为 0。53MPa，相对密度（20℃时）为 0。666g/ml，燃烧热为 1456。17kJ/mol，性能与液化石油 气（LPG）相似[6]。论文网

1。1。2 研究意义

二甲醚要作为常规碳氢燃料的替代品，必须从不同的实用性方面进行仔细研究。除了可 用性和生产成本以外，重要的方面还包括能量含量，与基础设施（例如燃料站及其分布）以 及与燃烧设备（例如汽车发动机和燃气涡轮机）的兼容性。燃烧化学方面主要是点火，热释 放和熄灭的过程，这对污染物的排放量有至关重要的影响。例如，二甲醚作为含氧燃料，其 燃烧会有醛类物质的排放，而醛类的排放会对人体造成极大的伤害，例如甲醛会刺激眼睛和 呼吸道，高浓度的甲醛会让人感到胸闷、呕吐等难受的反应；乙醛在高浓度时会麻痹神经系 统影响人体正常机能；乙烯醛会损伤人体的支气管。

因此，了解二甲醚的燃烧化学机理，掌握燃烧潜在污染物的生成特点，进而使能源得到 清洁、高效的利用，对二甲醚作为替代燃料的发展显得尤为重要。

1。2 国内外研究现状

1。2。1 二甲醚燃烧研究现状

1。2。2 二甲醚富氢燃烧研究现状

1。2。3 水对二甲醚燃烧影响的研究现状

1。3 国内外研究现状小结

1。4 本课题主要研究内容和意义

本课题对平面预混层流二甲醚（DME）火焰中分别添加氢气和水的作用，以及同时添加 氢气和水时两者的耦合化学作用进行了化学动力学模拟研究。研究利用化学动力学计算软件 CHEMKIN 中的 PREMIX 模块，对当量比为ϕ=0。8 和ϕ=1。5 多种不同火焰工况下混合燃料的基 础 燃 烧 进 行 了 详 细 全 面 的 研 究 。 对 DME/O2/Ar 、 DME/O2/H2/Ar 、 DME/O2/H2O/Ar 和