摘要作为碳氢燃料燃烧过程的副产物，碳烟颗粒难以滤除，极大地危害了人体健康与污 染了大气环境。如何从根源上治理碳烟颗粒的污染，即在生成和生长阶段除去初生颗粒 是研究者关注的焦点。本设计在实验室建立的乙烯反扩散火焰燃烧取样系统的基础上研 究了添加戊醇后乙烯火焰初生颗粒的微观结构与氧化特征。结果表明，纯乙烯火焰的初 生颗粒由基本碳粒子通过链状、枝状的松散形态聚合成型；戊醇的三种同分异构体掺混 燃料均能促进初生颗粒的表面增长，同时使团聚形态变为更加紧凑的团簇状。添加戊醇 后基本碳粒子粒径由 20 nm 左右增长到 30-40 nm。正戊醇与异戊醇作掺混燃料增大了初 生颗粒的层间距，使在层间距 0。334~0。337 nm 之间的石墨化晶层数量减少了 47。03%与 44。09%。同时 XRD 分析的结果也表明初生颗粒的石墨化程度在添加戊醇后有所减弱。正 戊醇对初生颗粒氧化活性的提升在戊醇三种同分异构体中最为明显，将氧化时间缩短到 26 min，比纯乙烯火焰初生颗粒的氧化时间缩短了约 20%；异戊醇其次，将氧化时间缩短 约 16。5%；2-甲基丁醇对乙烯火焰初生颗粒氧化活性的提高作用并不明显。79496

毕业论文关键词 乙烯火焰 初生颗粒 微观结构 氧化特征

毕 业 设 计 说 明 书 外 文 摘 要

Title Effects of Pentanol Addition to Ethane on Incipient Soot Particles in Inverse Diffusion Flames

Abstract As byproducts of the combustion process of hydrocarbon fuels, the soot particles are difficult to filter out, which greatly harm human health and pollute the atmosphere。 Therefore the removal of soot particles in the formation and growth phase is the focus of attention of researchers。 The nanostructure and oxidative reactivity of carbonaceous particles in diffusion flames with pentanol addition to ethane is invesgated using a diffusion burner and sampling system。 The results show that the soot of pure ethene flame clusters with loose structure, while the three isomers of pentanol can make the agglomeration form more compact clusters and promote the growth of the incipient particles。 After adding the pentanol, the particle size increases from 20nm to 30-40 nm。 The number of particles of which separation distance between 0。334-0。337 decreases by 47。03% and 44。09%。 Addition of pentanol also attributes to high disorder in the arrangement of PAHs in soot。 1-Pentanol most obviously enhance the soot oxidation activity, and oxidation time is about 20% shorter than the pure ethylene; 3-Methyl-1-butanol secondly, oxidation time decreases about 16。5%。 While 2-Methyl-1-butanol do not obviously shorten the oxidation time。

Keywords ethane flame incipient particles nanostructure  and oxidation reactivity

本科毕业设计说明书 第 I 页

目 次

1 绪论 3

1。1 引言 3

1。2 我国关于燃烧源颗粒物排放控制的政策法规 4

1。3 碳氢燃料燃烧生成碳烟的研究现状 5

1。4 本课题主要研究内容与主要创新之处 8

2 实验系统与分析方法 10

2。1 反扩散火焰燃烧系统与取样系统