氨/甲苯层流扩散火焰中碳烟形态及纳观结构演变的实验研究

余荣浩, 徐义书, 张凯, 成晓北, 权燕红

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燃烧科学与技术 ›› 2025, Vol. 31 ›› Issue (02) : 221-233.

氨/甲苯层流扩散火焰中碳烟形态及纳观结构演变的实验研究

  • 余荣浩, 徐义书, 张凯, 成晓北, 权燕红
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摘要

芳香烃是汽、柴油的重要组成部分,也是碳烟生成的重要前驱体.选取甲苯表征芳香烃类组分,通过热泳取样、透射电子显微镜(TEM)观察及图像数据提取方法探究了氨/甲苯层流扩散火焰中碳烟形态、纳观结构的演变规律.结果表明,掺氨降低了火焰上游温度,延长了甲苯燃料裂解所需时间,延缓了碳烟的成核、生长过程,初级颗粒平均粒径减小.但同时,掺氨提高了火焰峰值温度,形成团聚颗粒所需的过程被缩短.掺氨比例达40%时,峰值平均颗粒粒径减小9.87%.此外,掺氨缩短了碳烟的微晶长度、增大了微晶曲率以及层间距,纳观结构变得更加无序,碳烟氧化的可能性增加.对比脂肪烃燃料,甲苯火焰中的峰值平均颗粒粒径最大,掺氨后降幅最低.每掺混1%氨气,甲苯火焰中峰值颗粒粒径的降幅仅为0.2%~0.3%,远低于正癸烷和正庚烷的0.6%和0.9%.芳香烃燃料形成多环芳烃(PAH)的路径更短,碳烟生成倾向更大,掺氨对于芳香烃火焰中碳烟生成的抑制作用小于脂肪烃燃料.

关键词

甲苯 / / 层流扩散火焰 / 碳烟 / 结构演变

中图分类号

TQ511

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余荣浩, 徐义书, 张凯, 成晓北, 权燕红. 氨/甲苯层流扩散火焰中碳烟形态及纳观结构演变的实验研究. 燃烧科学与技术. 2025, 31(02): 221-233

基金

国家自然科学基金资助项目(52476116); 高技术船舶科研资助项目“奥托循环氨燃料发动机燃烧关键技术研究”; 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室开放课题资助项目(MINYSKL202303)

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