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柴油/甲醇组合燃烧发动机排放中甲醛检测方法的初步研究
| 论文题名： | 柴油/甲醇组合燃烧发动机排放中甲醛检测方法的初步研究 |
| 关键词： | 柴油/甲醇组合燃烧发动机;甲醇排放;检测方法 |
| 摘要： | 柴油机自1892年问世以来，凭借其良好的动力性、经济性和耐久性等优点在各种动力装置、船舶和车辆上得到日益广泛的应用。但随着汽车保有量的逐年增多，石油资源的严重短缺，排放法规的日趋严格，柴油机发展面临着前所未有的困难和挑战。因此，寻求清洁有效的替代燃料和有效降低柴油机有害污染物排放是解决这一问题的主要途径。 针对以上问题，本研究提出组合燃烧的新方式，即在同一台发动机上根据性能与工况的要求而采用最优的燃烧方式。在起动、暖车及小负荷工作时，发动机仅以纯柴油扩散燃烧方式工作，避免醛类物质生成；而在中高负荷时喷入部分醇燃料，利用醇高汽化潜热特性，在形成均质预混合气过程中大量吸热，降低进气温度，进而降低燃烧温度以减少NOx排放；利用醇燃料含氧特性，加快燃烧，减少碳烟生成，实现同时降低NOx和碳烟排放的目标。 前期研究表明，柴油/甲醇组合燃烧发动机(DMCC)较纯柴油模式动力性增加，当量柴油油耗减少，经济性有所提高。组合燃烧发动机与原机相比NOx和碳烟明显减少，经催化转化后尾气排放得到了全面降低。但是，甲醇可能会在燃烧过程中产生醛类等有害物质，其中甲醛具有强烈的毒性，是一种致癌物。然而，目前对汽车尾气中醛类的检测还没有统一的方法。为此，本研究提出用气相色谱仪检测甲醛衍生物的方式来检测柴油/甲醇组合燃烧发动机尾气中的甲醛。 通过对不同采样方法和采样条件的比较，设计了采样系统，确定了用吸收液吸收的方法采集尾气中的甲醛。利用尾气中的甲醛与2、4-二硝基苯肼(DNPH)酸性饱和溶反应生成甲醛腙的特性，通过检测甲醛腙的浓度来检测尾气中的甲醛。采用的气相色谱仪为SP-3420气相色谱仪；检测器为氢火焰检测器(FID)；色谱柱为固定相1.5％OV-101/CW..D(80～100目)、2m×6mm的玻璃填充柱；确定了最佳色谱条件：气体流速：氮气30ml·min-1，氢气30ml·min-1，空气300ml·min-1；柱温为180℃；进样器温度为270℃；检测器温度为270℃。然后对一台经过改装的柴油/甲醇组合燃烧发动进行了检测和色谱分析，并进一步对纯柴油模式发动机进行了试验。 检测结果表明：柴油/甲醇组合燃烧发动机尾气中的醛类主要是甲醛，此外还有微量乙醛存在。本方法不仅适用于柴油/甲醇组合燃烧尾气中甲醛的检测，而且适用于纯柴油内燃机尾气中甲醛的检测。在柴油/甲醇组合燃烧模式下，相同转速、相同负荷时，喷醇量越多，甲醇对柴油的替代率越高，尾气中甲醛含量越多；在转速为1800 r·min-1时，50％负荷比75％负荷尾气中的甲醛含量高。 |
| 作者： | 高飞 |
| 专业： | 动力机械及工程 |
| 导师： | 姚春德 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 天津大学 |
| 学位年度： | 2007 |
| 正文语种： | 中文 |
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