C1-C8直链醇燃料燃烧特性及化学反应动力学规律解析

This project will focus on alcohol family (C1～C8) and study the variation of fundamental combustion characteristic with the carbon chain length. Experiments will be carried out in the combustion bomb, shock tube and McKenna burner to investigate laminar flame speeds, ignition delays and chemical species, respectively. Subsequently, kinetics mechanism will be constructed based on the experimental data from this project and previous literatures. The combustion characteristics and kinetics will be comparatively studied to analyze the variation of combustion characteristics with the increase of carbon chain length. The effect of the CH2 group increase on combustion characteristic and kinetics will be studied. The obtained experimental data and kinetic model will contribute to the practical combustion simulations and the development of future combustors. The fundamental understandings of the alcohol family along with the carbon chain length will help to predict the combustion characteristics of longer carbon chain alcohols. The effect of the CH2 group will also bring a big impact on the model construction of other hydrocarbon fuels.

本项目以醇类（C1～C8）为对象，研究基础燃烧特性随碳链长度增加的演变规律，构建醇类燃料化学反应动力学机理，从动力学角度分析不同碳链长度醇类燃料燃烧过程。利用定容燃烧弹，高压激波管和燃烧炉火焰结构实验装置分别对C1～C8醇类燃料的层流火焰燃烧速率，着火延迟期和氧化过程的物种进行研究。在实验数据的基础上，构建C1～C8醇类燃料的动力学模型，利用模型分析不同碳链长度醇类燃料的相似性和差异性，阐明C1～C8醇类燃料燃烧参数随碳链长度增加的演变规律，总结CH2官能团增加对燃烧和动力学的影响规律和影响机制。本项目所获得的实验数据和动力学模型，将为实际醇类燃料燃烧模拟及燃烧器设计提供必要的理论和实验支撑；所阐明的基础燃烧特性随碳链长度的演变规律，CH2官能团对燃烧和动力学的影响，对未知醇类燃料燃烧参数的预测和其他燃料燃烧机理的构建具有重要的理论指导价值。

本项目的研究对象为醇类燃料燃烧特性及化学反应动力学规律，主要研究随着碳链长度的增加，燃烧特性和动力学机理的变化规律。烷烃类燃料是结构最为简单的碳氢化合物，研究较多，机理相对较为完善。在此次对规律的研究中首先选取烷烃类燃料，研究其燃烧特性和化学动力学特性随碳链长度增加的变化规律。 以期利用此规律进行外推得到更高碳链长度烷烃类燃料的燃烧特性参数和动力学机理。.本课题自2015年01月始, 完成了计划任务书的所有内容，主要研究进展包括：.1).首先基于激波管实测的着火延迟期数据，发展了正戊醇、异戊醇和2-甲基-1-丁醇的高温动力学机理。发展和优化的戊醇机理能准确地预测火焰中主要物种的浓度, 使其能够准确地预测戊醇燃料的着火特性。.2).开展了具有不饱和键的3位己烯着火和燃烧反应动力学研究，优化了目前广为应用的劳伦斯利弗莫尔国家实验室的相关燃烧反应动力学机理。.3).为了探讨不同官能团结构对着火延迟特性及氧化路径的影响规律，选取了C3燃料的烷烃、醇类、醛类，利用激波管实验装置，发展了相应的化学反应动力学机理.研究成果发表SCI 论文5篇，其中包括国际燃烧学会论文2篇。部分文章列表如下：.[1] Cheng, Yu，Hu, Erjiang，Lu, Xin，Li, Xiaotian，Gong, Jing，Li, Qianqian，Huang, Zuohua, Experimental and kinetic study of pentene isomers and n-pentane in laminar flames, PROCEEDINGS OF THE COMBUSTION INSTITUTE，2017，36（1）：1279~1286 .[2] Gong, Jing，Zhang, Shuang，Cheng, Yu，Huang, Zuohua，Tang, Chenglong，Zhang, Jiaxiang, A comparative study of n-propanol, propanal, acetone, and propane combustion in laminar flames, PROCEEDINGS OF THE COMBUSTION INSTITUTE，2015，35：795~801