燃烧过程中污染物的生成机理.ppt
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1、第二章 燃烧过程中污染物的生成机理,2.1 氮氧化物的生成2.2 CO的生成机理2.3 HC的生成机理2.4 颗粒物的生成机理2.5 硫化物的生成机理2.6 光化学烟雾的生成机理,概述:主要内容,了解汽车尾气中的主要污 染物CO、HC、NOx和 微粒的生成机理;掌握其生成的影响因素。,2.1 氮氧化物的生成,一氧化氮,二氧化氮,车用发动机排气中的氮氧化物NOx包含NO和NO2,其中大部分是NO,它们在N2在燃烧高温下的产物。,NO的生成机理,O2 2OO N2 NO NN O2 NO ON OH NO H,NO的平衡摩尔分数xNOe与过量空气系数a的关系,NO的生成主要与温度和过量空气系数有关
2、。a 1的稀混合区,xNOe随温度的升高而迅速增大。a 1的浓混合区,xNOe随a 的减小而急剧下降。,结论:在稀混合气区NO的生成主要是温度起作用;在浓混合气区主要是氧浓度起作用。,NO2的生成机理,汽油机排气中的NO2浓度与NO的浓度相比可忽略不计,由于柴油机在低负荷及低转速时使生成NO2的被冷流体淬冷的区域很大,故在柴油机中NO2可占到排气中总NOX的10%30%。,NO HO2 NO2 OHNO2O NOO2,NO在火焰区可以迅速转变成NO2。,NO2,只有在NO2生成后,火焰被冷的空气所激冷,NO2才能保存下来,因此,汽油机长期怠速会产生大量NO2。柴油机在小负荷运转时,燃烧室存在许
3、多低温区域,使NO2浓度增大。,当量比为0.85时,为何是稀混合气?,影响NOX生成的因素,a 1时,温度起着决定性作用,NOX生成量随温度升高而迅速增大。最高温度通常出现在a 1.1,且有适量的氧浓度,故NOX排放浓度出现峰值。a进一步增大,温度下降的作用占优势,NO生成量减少。,废气分数增大,减小了可燃气的发热量,增大了混合气的比热容,使最高燃烧温度下降,NO排放降低。,点火提前角的减小,NO排放量不断下降。,喷油提前角减小,燃烧推迟,燃烧温度较低,生成的NOX较少。,影响NOX生成的因素,NOX排放随负荷增大而显著增加。转速对NOX排放的影响比负荷的影响小。,当发动机在负荷下运转时,EG
4、R阀开启,使少量的废气进入进气歧管,与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时EGR阀关闭,几乎没有废气再循环至发动机。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂),在燃烧室内不参与燃烧。它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力,以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。,2.2 CO的生成机理,CO是燃烧过程中的中间产物,是最早被发现有害污染物之一。,一氧化碳的生成机理,汽车尾气中CO的产生是燃烧不充分所致,是氧气不足而生成的中间产物。,燃气中的氧气量充足时,理论上燃料燃烧后不会存在CO。但当氧气量不足时,就会有部分燃料不能完全燃烧,而生成CO。,图2-7 甲
5、烷与氧气混合气火焰中CO的摩尔分数分布,汽油机一氧化碳的生成机理,汽油机CO排放量xCO与 及过量空气系数a的关系,汽油机一氧化碳的生成机理,a 1时,CO的排放量都很小。a=1.01.1时,CO的排放量变化较复杂。,由上图可以看出,柴油机一氧化碳的生成机理,a=1.53,CO排放量要比汽油机低得多。大负荷(a=1.21.3)CO的排放量才大量增加。,柴油机一氧化碳的生成机理,燃料与空气混合不均匀,局部缺氧和低温,燃烧区停留时间较短,小负荷时尽管a很大,CO排放量反而上升。,影响一氧化碳生成的因素,理论上当AF=14.7以上时,排气中不存在CO,只有CO2,2.3 HC的生成机理,汽车的未然碳
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