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燃烧中含硫、氮两组反应物反应机理研究
| 论文题名： | 燃烧中含硫、氮两组反应物反应机理研究 |
| 关键词： | 船舶燃料;二甲基硫醚;硫氧化物;氮氧化物;燃烧机理 |
| 摘要： | 在船舶节能减排的大环境下，对柴油机排放物中硫氧化物(SOx)和氮氧化物(NOx)的研究变得极为重要。而二甲基硫醚(CH3SCH3)是燃油成分中一种重要的含硫化合物，它燃烧后生成的最终氧化产物硫酸和甲磺酸会严重污染海洋环境。目前关于二甲基硫醚在燃烧室内具体的燃烧机理尚不明朗，缺乏相关的理论数据，所以本文首先选择二甲基硫醚反应体系作为第一个研究对象。此外，针对现阶段减少NOx排放技术不成熟的现状，一种快速消除方法RAPRENOx(Rapid Reduction of NOx)已经得到了广泛的研究。其中用到了一种重要的添加剂异氰酸(HNCO)，但具体反应机理并不完善，所以本文选择异氰酸和CN自由基的反应体系作为第二个研究对象。 针对这两个反应体系，本论文利用YL(Yao-Lin)方法计算了所有反应通道中不同反应的速率常数。其中采用Morse势模拟振动模式所计算出的非谐振速率常数，比传统的简谐势更接近真实情况。所以本文针对两个体系中的所有反应，通过对比简谐和非谐振速率常数之间的差异，分析和讨论了各反应的非谐振效应。同时，通过对比各反应阈能值和同温度下速率常数的大小，分析得到各体系中的主反应通道。 对于二甲基硫醚反应体系的各个反应通道，大多数反应速率常数均随着温度和能量的升高而增加。其中对于主反应通道，当温度为800K时，非谐振数值为简谐数值的1.1倍;而当温度为3800K时，非谐振数值为简谐数值的35.2倍(远远大于1.1倍)。所以从整个趋势来看主反应通道的非谐振效应随温度升高而变得非常明显。在高温燃烧温度(约2000K)下非谐振速率常数比简谐值大1个数量级，说明主反应通道实际上更易发生。 对于HNCO+CN反应体系的各个反应通道，整体上速率常数均随着温度和能量的增加而增加，且非谐振效应在高温燃烧环境中最为明显。体系中生成HNC和NCO的反应阈能值为6.06kcal/mol，为主反应通道。随着温度从800K增加到5000K时，简谐数值从3.34×1010s-1增加到1.36×1012s-1，而非谐振数值则从4.03×1010s-1增加到4.06×1012s-1。两者之间的差距随温度的升高变得越来越大，即在高温燃烧环境中非谐振效应明显。 本论文从理论上研究了一组典型含硫化合物的生成机理和一组含氮化合物的除去机理，详细计算了其中各反应随温度或能量变化的速率常数值，并分析了非谐振效应对速率常数的影响。这为减少船舶柴油机SOx和NOx排放的研究提供了一定的理论依据。 |
| 作者： | 郝宇 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 姚丽 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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