汽车污染物的危害及生成机理.ppt

1、第二章 污染物的危害及生成机理 第一节 大气中污染物种类 第二节 大气污染源及污染物的分类 第三节 氮氧化物的生成机理 第四节 CO的生成 第五节 未燃HC的生成机理 第六节 微粒物的生成机理 第七节 硫化物的生成机理,第一节 大气中污染物种类 一、大气的组成 1.大气和空气的定义： 空气：一般对于室内和特定某个地方（如车间、厂区等）供动、植物生存的气体。 大气：大区域或全球性的气体 2.大气或空气组成：恒定组分+可变组分+不定组分 a.恒定组分：氮、氧、氩、氖、氪、氙等。 b.可变组分：指二氧化碳（0.020.04%）和水(4%以下)。 c.大气中不定组分：火山爆发、山林火灾、海啸、地震等暂

2、时性的灾难形成的局部和暂时性的污染物和人类活动所产生的空气污染物。 3.纯洁清净的空气：由恒定组分和可变组分组成的空气。 污染空气：含有不定组分的纯洁清净的空气。 4.干燥空气：无水蒸气的纯洁清净的空气。 表2-1 正常（干燥）空气的气体成分,总悬浮颗粒物TSP ( Total Suspended Particulates)指能悬浮在空气中，空气动力学当量直径100的颗粒物 。 可吸入颗粒物IP（Inhalable Particulates）指悬浮在空气中，空气动力学当量直径10的颗粒物。 铅：指存在于总悬浮颗粒物中的铅及其化合物。 苯并a芘：指存在于可吸入颗粒物中的苯并芘 芘:从高于360C

3、的煤焦油馏分中得到的一种四环烃化物C16H6,无色,单斜晶体,熔点148C,溶于乙醚,微溶于乙醇,不溶于水 pyrene 氟化物：以气态及颗粒态形式存在的无机氟化物。,第二节 大气污染源及污染物的分类 一、大气污染源的分类,二、污染物的分类 1按形成过程分类：一次污染物和二次污染物。 一次污染物：从各种污染源直接排出的污染物。可分为反应性污染物和非反应性污染物。 反应性污染物：性质不稳定，在大气中常与某些物质发生化学反应或作为催化剂促使其它污染物产生化学反应。 一次污染物之间的化学反应： 气体污染物之间的光化学反应； 在有催化剂和无催化剂的作用下发生的气体污染物之间的化学反应 2H2 S +

4、SO2 3S + 2H2O 微粒状污染物表面上的化学物质与气体污染物之间的化学反应： 如微粒状物中的金属氧化物MgO和SO2 生成硫酸盐的化学反应 4MgO + 4 SO2 3MgSO4 + MgS 非反应性污染物：性质较为稳定，它不与其它物质发生化学反应或反应速度非常缓慢。 二次污染物：由一次污染物经化学反应生成，常见的二次污染物有臭氧、过氧化乙酰硝酸脂（PAN）、硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶以及过氧化氢基、过氧化氮基和氧原子等。,表2-10 血液中COHb的浓度对人类健康的影响,危害的影响因素：空气中CO的浓度大小、同CO接触时间的长短，呼吸的速度、以及有无吸烟习惯（吸烟者羧基血

5、红素的本底浓度约为5%， 不吸烟者约为0.5%）等对人们的受害程度有很大影响.,城市中CO浓度和交通量的关系,二、氮氧化物 种类： 大气中的含氮化合物有N2 O、NO、NO2、N2O3、N2O4、NO3、N2O5等。 2. 来源： N2 O : 俗称笑气, 一种无色的、有甜味的气体，在牙病治疗和手术中用作一种柔和的麻醉剂 .几乎全部来自天然源，主要来自土壤中的细菌作用以及高空中N2和O、O3之间的化学反应，在常温下N2 O在化学性质上是惰性的并不被当作一种空气污染物。 N2O3、N2O4、NO3、N2O5 ：在大气中浓度非常低，不被认为是空气污染物。 NO：大部分来源于矿物燃料的燃烧过程、生产

6、和使用硫酸的工厂排出的废气、氮肥厂、有机中间体厂、黑色及有色金属冶炼厂等。 NO2 ：来源有3个.其一是汽车直接排出的，其二是和臭氧反应生成的，其三是和等借助光化学反应生成。,表1-11 1997东京NOx的主要来源,危害： NO是一种无色无味的气体，稍溶于水，一般空气中的NO对人体危害很小。 NO2的危害 参与形成光化学烟雾的化学反应，降低远方物体的 亮度和反差 具有腐蚀性，毁坏棉花、尼龙等织物；破坏染料， 使其褪色，并腐蚀镍青铜材料； 损害植物，在0.510-6的NO2下持续35天，能使柑 橘落叶和发生萎黄病，在0.2510-6的NO2下8个月 ，柑橘减产； 生理刺激作用，能引起急性呼吸道

7、病变。试验证明 ，在0.0630.08310-6的浓度下，经6个月儿童的 支气管炎发病率增加。,三、碳氢化合物 种类： 烷烃或饱和烃CnH 2n+2、环烷烃CnH 2n、烯烃、炔烃、芳香族化合物、含氧化合物醛、醇、醚类和酮类。 含有110个碳原子的挥发性碳氢化合物通常在大气中以气相存在。 烷烃：100多种，137个碳原子的直链烃最多，带有支链的异构烷烃其碳原子数在6以下。 多环芳香烃：200多种 醚、醇、酮和醛的数量在十几种到几十种不等。 2危害： 导致生成有害的光化学烟雾； 形成气溶胶或吸附在大气中的微粒物上。 乙烯则对植物有害(用于促进植物生长和水果成熟以及用作麻醉剂)，还 会产生甲醛而刺

8、激眼睛。,四、硫化物 种类：大气中的硫化物主要指SO2、H2S、H2SO4 和硫酸盐。 SO2 、SO3 及H2S 的危害： SO2刺激人的呼吸系统，尤以有肺部慢性病和心脏病的人最易受害，使呼吸 道疾病等增多。SO2与微粒物质在空气中共存时，其危害可增大34倍。当 浓度大于310-6时，则可由鼻子闻出刺激性臭味 SO2能与水反应生成亚硫酸形成酸雨。在城市的固体微粒中约含有520%的 硫酸盐； SO2的腐蚀性较大，软钢板在0.1210-6的SO2中腐蚀一年失重约16%，SO2 能使空气中动力线硬化和拉索钢绳的使用寿命减短，使皮革失去强度，建筑材料变色破坏，塑像及艺术品破坏； SO2能损害植物的叶

9、片，影响植物的生长、减少产量。 SO3 是一种无色气体，在大气中寿命极短，约为10-6 s, 因而分析空气中的SO3极困难的。SO3可与水反应生成硫酸。生成硫酸的反应进行得很快，并生成硫酸气溶胶 H2S是一种无色易燃气体，毒性很大，气味与臭机蛋味相同。,五、微粒 基本概念 微粒是指空气中分散的液态或固态物质，直径在0.0002m500m之间，包括气溶胶、烟、尘、雾和碳烟等。 气溶胶是悬浮于空气中的固液微粒，其直径一般小于1m； 尘是指大于10m的固体微粒迅速沉降而成，10m的固体微粒沉降速度约为20cm/min； 烟是指小于1m的固体微粒； 雾是液体微粒，其直径可达100m； 碳烟（soot）

10、是指极细的、可集成一串的微粒。肉眼可分辨的微粒直径在100m。 飘尘：粒径大于1m而小于10m。 总悬浮微粒物 可吸入微粒物 PM10微粒：指粒径小于10m的微粒，被列为国标监测的空气污染物。 PM2.5：指粒径小于2.5m的微粒。美国等单独列为监测的空气污染物。,一次微粒物：直接由污染源排放出的微粒。 二次微粒物：大气中某些污染物组分之间或这些组分与大气成分之间反应产生的微粒物。 无机微粒物： 组成为无机物的微粒。 有机微粒物：指大气中的有机物质凝聚而成的微粒物或有机物吸附在其它微粒物上而形成的微粒物。种类繁多、结构也极其复杂，已检测到的燃烧过程中已鉴定出的化合物有300多种。,VOC：vo

11、latile organic compound SPM: sus.pend.ed particulate matter,VOC：volatile organic compound SPM: suspended particulate matter,东京都内的调查： 表2-12微小粒子和粗大粒子的主要化学成分比较（单位：m/m/）,微小粒子（直径为2m以下的微粒）中人为起源多，粗大粒子（直径为2m以上10m以下）自然起源多。 表2-13 微小粒子和粗大粒子的来源（单位：m/m/）,柴油机的排气粒子DEP (Diesel Exhaust Particulate)：含有致癌物质苯并（a）芘Benzo

12、(a)pyrene等，危害很大。,图2-5 柴油机排出的微粒 amorphous-无序的,Hollow interiors-洞内部 Graphitic outer shell-石墨外壳 Nucleation sites-晶核形成位置,可溶性组分（SOF） 不可溶性组分（IOF）,Alveolar deposition 泡状沉淀,微粒物的危害： 第一影响气候, 遮挡阳光，使气温降低或形成冷凝核心，使 云雾和雨水增多。 第二是使可见度降低，交通不便，航空与汽车事故增多。 可见度r（km）和微粒物浓度C（g/m3）之间的经验关系 为 r = 1207.5/C。如果24小时内微粒物的平均浓度 C =

13、100g/m3，则可见度只有12km，就不能航空飞行。 第三，增加照明耗电，燃料消化随着增加，使空气污染变 得更加严重。 第四，微粒物和燃煤时生成的 SO2、SO3等的共同作用，加大了对呼吸系统的危害。 第五，影响健康。 汽油机燃烧排出的直径小于0.5m的含铅微粒物可使人脑神经麻木和患慢性肾病，严重时死亡。 PM10的微粒一般是粘着在人的鼻子的粘膜上，由人的呼吸进入肺部的很少。 PM2.5由于直径小，可以直接进入呼吸系统，粘着在肺部的深处，有致癌和发生早死的嫌疑。,六、光化学烟雾（photochemical smog） 光化学烟雾的概念： 指HC和NOx在太阳紫外线作用产生的一种具有刺激性的、

14、浅蓝色的烟雾。它包含有臭氧(O3)、醛类、硝酸酯类（PAN）等多种复杂化合物。 发生条件：逆温层、低风速（空气接近停滞状态）、阳光充足,图2-6 光化学烟雾各成分浓度的变化情况,例如：C3H6,或,光化学烟雾的主要危害 4/34 第一：甲醛、过氧化苯甲醛酰硝酸酯（PBzN）、PAN和丙烯醛对眼睛的刺激 第二：对有机物和植物等（如橡胶、棉布、尼龙和聚酯等）的损害。 第三，影响呼吸系统，使哮喘病增多。 第四，臭氧引起的胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦等症状。,表2-14 臭氧的浓度对人体健康的影响,污染物的危害和来源,不同污染物作用于人体的部位 杨若明主编.环境中有毒有害化学物质的污染与监测.

15、 中央民族大学出版社，70-85,第三节 氮氧化物的生成机理 NO的生成机理 NO的生成：热力型(Thermal也称高温)NO、燃料(Fuel)NO、瞬发(Prompt或Fenimore)NO 热力NO形成：主要是火焰温度下大气中氮被氧化而成，当燃烧的温度下降时，高温NO的生成反应会停止，即NO会被“冻结”， 主要来源是诸如发动机等大多数燃烧设备。 燃料NO是含氮燃料在较低的温度释放出来的氮所形成 瞬发NO是形成热力和燃料NO以外的其它机理所形成，主要是由于燃料产生的原子团与氮气发生反应所产生，主要来源为最高温度不超过1600K的湍流扩散火焰中。 参与NO 生成的化学原子团很多，反应方程十分复

16、杂。,例如：甲烷燃烧生成NO的过程，参加化学反应的物质达52 种，正、逆反化学应方程总数达235个。,质量作用定律 lawof massaction 在基元反应中，反应速率与物质的量浓度的计量系数次方的乘积成正比。 基元反应: 指反应物的分子、原子或离子由于碰撞直接一步就转化为生成物的反应。 对于基元反应: mAnB=qCpD 正反应速率 v=kAm Bn 此即质量作用定律的表达式，由挪威化学家C,M. 古尔德贝格和P.瓦格在1863年提出的。 式中：k为速率常数，不同的反应，速率常数值不同，同一反应的k值大小跟反应温度和化剂有关，而跟反应物的浓度、压强无关. A、B为基元反应中参加反应A和B

17、的物质的量浓度.,对于计量系数为1的基元反应，如 NO2CO=NOCO2 正反应速率 v=kNO2CO 注意：应用定律时应特别注意，质量作用定律不适用于非基元反应。 例如：对于H2I22HI，实验上证明它是由两步完成，即 I2II; H2IIHIHI 两步反应速率表示式分别为 v1=k1I2 v2=k2H2I2,平面火焰后温度和NO浓度的关系丙烷空气混合气预混火焰,图3-2各成分浓度随时间的变化 计算条件：压力1.01MPa，燃烧温度2477K，当量比=1.0 c. 降低NO的措施：降低最高燃烧温度、避免局部高温、降低氧浓度 以及缩短在高温区的停留时间等。,2. 燃料NO（Feul NO）的生

18、成 a. 含氮燃料的种类及特性： 含氮燃料：沥青残渣、重质馏分油、原油和煤，其含氮量的重量百分比依次为2.3%、1.4%、0.65%、12%。 燃料中的氮化物：主要有N与各种碳氢化合物结合成的环状化合物或链状化合物。 燃料中氮化物的特点：与空气中的N相比，燃烧时易分解生成低分子量的含氮化合物NH3、HCN和CN等。这些低分子含氮化合物的氧化反应速度很快，与燃烧反应具有相同的数量级。 b. 生成机理： 燃料中的氮化物在燃烧时首先产生低分子的活泼原子团NH、HCN、CN其次为产生的原子团与含氧物质迅速发生反应，其反应机理如下： NH + O = N + OH NH + O = NO + H HCN

19、 + O = NCO+ H CN + O2 = NCO + O NCO + O = NO + CO NCO + O2 = NO + CO + O,c. 燃料NO生成理论量的估算方法： 例如，使含氮量1%（质量比），即n = 99a的CnH2n燃料和空气混合成当量比为1的混合气燃烧，如果不考虑热力NO的生成，则其化学反应方程式可写为： CnH2n + aN+b(O2 +79/21N2 ) = n CO2+n H2O+79/21b N2+aNO 由N元素的平衡可得：14a/14a+(12n+2n)=1/100 由O元素的平衡可得：b=n+n/2+a/2 NO的体积分数NO： NO=a/n+n+79

20、/21b+a=1/99+99+1+29/21(399+1)/2 =0.00131=131010-6 NO转换率CR (Conversion Ratio)：实际生成的燃料NO与由上式求出的NO理论值的比值。 d. 减少措施： 燃料NO的生成主要取决于燃烧过程中氧原子及氧的浓度 富燃料混合气中分解出的低分子氮化物由于缺氧将还原成N2 贫燃料混合气中，燃料N转换为NO的比例大 燃料中氮化物的热分解温度比火焰温度低，故燃烧时达到分解温度就有燃料NO生成，与火焰温度关系不大,e. 燃料NO的影响因素： 当量比、火焰温度、氮含有率、 燃料的种类、圧力 用NO的转换率随当量比等的变化表示.,图3-7不同燃料

21、的NO转换率和过量空气系数的关系13),图3-5火焰温度对HCN、NH3的排出浓度以及NO转换率的影响,图3- 8燃料中含氮量对燃油炉废气中NO浓度的影响,c. 瞬发NO的形成特点：在预混合富燃料混合气中，并且反应速度很快，与停留时间无关，也与温度、燃料类型、混合程度无关。 实验结果举例：乙烯与空气混合气火焰,图3-3 反应区附近NO及HCN的浓度变化（过量空气系数= 0.61）,二、 NO2的生成 1生成NO2机理：生成NO2的反应过程非常复杂。 举例：甲烷燃烧生成NO2的相关化学反应就有162个，相关的原子团等达40种。甲烷空气燃烧产物中，生成NO2的化学反应有四个。 NO + HO2 =

22、 NO2 + OH NO + OH = NO2 + H NO + O2 = NO2 + O NO + CH3O2 = NO2 + CH3O 实验表明，生成的NO2中除过被冷流体淬冷的NO2外，由此反应形成的NO2可与燃烧区中的氧原子反应，重新生成NO。即 消耗反应： NO2 + O = NO + O2,2发动机中NO2的排放特点： 火花点火发动机：当量比等于0.85时, NO2与NO的最大比值为0.2% 柴油机：NO2与NO之比为1030%（低负荷时及低转速时大）,火花点火发动机的NO2 及 NO排放,柴油机的NO2 及 NO排放,第四节 CO的生成 CO（Carbon Monoxide）:

23、发现最早的污染物之一；含碳燃料氧化而成的一种中间产物。 2. CO的生成 CO的生成步骤： 若用R代表碳氢基，则碳氢化合物燃烧时CO的生成步骤 RHRRO2RCHORCOCO CO形成过程的主要反应归结为RCO的热分解或氧化 RCOCO + R RCO + O2CO + RCO + OHCO + RCO +OCO + RCO +HCO + 到目前为止, 只有少数简单燃料如甲烷等的CO的生成模型较为清楚。对于象汽油、柴油的等CO生成机理还有待进一步研究。 CO在火焰中的初始浓度接近平衡浓度，其值取决于局部温度、压力和混合 比 排出的CO浓度，受火焰之后的氧化过程中的化学反应动力学因素控制，其 浓

24、度偏离平衡值,2CO2 H2CO2H2,甲烷氧气混合气火焰中CO的浓度分布,3. CO的氧化： 在燃烧过程中这一中间产物的部分又会进一步转换为CO2。其转换几乎全部通过一个反应来进行。即 CO + OH = CO2 + H 在碳氢燃料火焰中，CO氧化成CO2的速度比CO的形成速度要慢，通常由于OH浓度较高，CO按下式进行的速度很慢，在许多情况下该反应可忽略不计。,4. CO的生成量的计算,5. CO的影响因素：混合气的稀浓,(a) 与空燃比的关系 （b）与相对空燃比的关系,第五节 未燃HC的生成机理 汽车的未燃烃UHC(Unburned Hydrocarbon)是指由汽车排放的没有燃烧或部分燃

25、烧的碳氢化合物的总称。 , 汽车未燃HC的来源： 排气中的未燃烃+燃油供给系统的蒸发排放+曲轴箱、燃烧室等泄漏 1. 排气中的未燃烃（主要在燃烧室生成）： 第一类是由于多种原因造成的不完全燃烧所生成的HC； 第二类是燃烧室壁面的淬熄作用形成的HC； 第三是润滑油及燃烧室壁面的多孔性积炭等的吸附及释放所形成的HC排放。 第四类是由于燃烧过程中狭缝效应所生成的HC。,2. 燃油供给系统的蒸发（泄漏）排放,油箱盖内的通风口泄漏出来的汽油蒸汽 +进排气系统的（包括化油器浮子室的外部及内部）通风口 +加油过程中的燃油蒸发或泄露 美国加州空气资源局公布的资料： 与没有蒸发回收系统的加油站相比，Total

26、emission （1gal=3.785L） 控制前：5.53g/gal；其中Refueling emissions：5.31 g/gal 控制后： 0.62g/gal，其中 Refueling emissions 0.40g/gal。,图3-15 汽车加油站汽油蒸发(vapor)和泄露(vent)控制方法,3.曲轴箱、燃烧室等泄漏的气体 85%的未燃燃料空气混合气+15%的废气(由燃烧室泄漏的燃烧产物), HC浓度可达6000 15000ppm。 无控制措施时：占汽车HC化合物总排放量的25%。,二、燃烧室中HC 的生成机理 1. 烃的氧化燃烧反应终止 过稀或过浓、 “壁面激冷现象”、反应过

27、慢 2. 火焰淬熄(Wall quenching) 淬熄现象：当火焰接近燃烧室壁面时，冷态的(或温度较低的)燃烧室壁面对火焰产生的热量或活性物质的吸附作用，使燃烧室壁面留下一薄层未燃烧的混合气的现象。 激冷层：火焰传播不到的反应区的厚度 平板：用dq1表示；狭缝：用dq2表示,图3-16 火焰在壁面及狭缝的附近的传播,淬熄现象的数学描述： 平板情况下：佩克莱特(peclet)数(近似为8) Pe1： Pe1 = u SL Cp,u dq1/Ku 8 式中SL 、u、Cp,u、Ku依次代表未然混合气的层流火焰速度、密度、定压比热和导热系数。 两块平板间的佩克莱特数Pe2： Pe2 = u SL

28、Cp,f dq2/ Kf 此处下标f表示火焰条件，其余符号意义同上。 火花点火发动机典型的值 dq1 = 0.040.02 mm，dq2 = 0.21mm，故有 dq1 /dq2 = Pe1 /Pe2 = 0.2 火焰淬熄过程可以分为两个阶段： 第一阶段是在接近冷态的壁面时火焰的熄灭 第二阶段是淬熄后1ms或数ms发生的扩散和氧化过程,3. 润滑油及燃烧室壁面沉积物的吸附及释放 Herry定律： 平衡状态下，溶入润滑油中的燃料蒸汽的摩尔分数xf正比于气缸内燃料蒸汽的分压pf，即 xf = pf /H 式中H称为Herry常数 气体状态方程： pf = nfcRT/V nfc气缸中燃料的摩尔数

29、由的定义可知xf ： xf = nf0/（nf0 + n0） n0润滑油的摩尔数，nf0溶入润滑油的燃料摩尔数。 当n0 nf0时，有xf nf0/n0， nf0/nfc = n0RT/H/V 上式的成立条件：d =2/D 1/n 实验表明：使用含铅汽油时燃烧室壁面上的积垢可使HC排放增加720%，并且积碳消除后，HC排放明显降低，接近于新发动机排放指标。,4. 狭缝效应（主要途径） 狭缝的定义：主要指活塞、活塞环和气缸壁之间的狭小缝隙，火花塞中心 电极的空隙，火花塞的螺纹、喷油器周围的间隙等。 气缸内间隙所产生的HC排放可达到HC排放的38%。 狭缝的测量实例： 表3-2 V6发动机单缸狭缝

30、容积数据(注:发动机单缸工作容积 632cm3、燃烧室容积89cm3；由冷态条件下测得。),2000r/min，节气门全开时： 缝隙里的气体占到缸内气体总质量的8.2%，可重新流回燃烧室的气体占到缸内气体总质量的7%，流回燃烧室的气体的HC浓度可达50009400ppmC。 措施-采用顶岸环;可以减少汽车尾气HC的排放量,三、气缸中HC的排放过程示例：,图3-17 未燃HC的排放过程,图3-18 排气中的HC随曲轴转角的变化 （汽油机 转速1200r/min 当量比1.2 节气门全开）,第六节 微粒物的生成机理 6/34 一、颗粒（Particulate Matter）组成 颗粒(微粒)物来源

31、，其一是不可燃物质，其二是 可燃但未进行燃烧的物质，其三是燃烧生成物。 b. 成分：固态碳+碳氢化合物+硫化物+金属成分的 灰分等 金属成分的灰分：抗爆剂、润滑油添加剂、产生 的磨屑等。 固态碳（碳烟粒子）：黑色，主要由碳元素构成， 与石墨结构有较大差别，通常包含10%左右氢元素， 碳氢原子数之比可以达到1:1。,二、碳粒的形成 1碳粒生成的混合气条件 碳氢燃料的氧化方程式：CmHn + y O2 = 2y CO + n/2 H2+（m-2y）C 条件：碳原子数大于氧原子数，即 m2y或m/（2y）1 2. 生成机理 碳粒的生成是一个非平衡过程，碳粒的生成过程可以认为是燃油分子的大量分解和原子

32、的重新排列的过程。 热裂解： 甲烷CH4 = C + 2H2。 乙烷 C2H6 = C2H4 + H2 C2H6 = 2C + 3H2 乙烯可以进一步发生下列二次反应 C2H4 = C2H2 + H2 （温度超过9001100C时） C2H2 = H2 + 2C （温度超过9001100C时） 3C2H4 = C6H6 + 3H2 （温度刚超过500C时） C6H6多环芳烃碳黑 （温度刚超过500C时）,芳香烃和脂肪类碳氢化合物形成碳粒的机理,图3-21芳香烃和脂肪类碳氢化合物的碳粒形成机理,煤烟生成趋势遵循下列顺序 Aromatics(芳烃)alkynes(炔烃)alkenes(烯烃)alk

33、anes(烷烃),碳粒增长 表面增长：碳粒核心通过气相物质表面反应使粒子质量增加的过程。 方式：粒子间的碰撞能导致聚结，保持初始的球面形状。 集聚 集聚：球状粒子相互碰撞是粘接为链状的现象 颗粒核心凝聚的特征时间：0.020.07ms。 集聚发生时刻：颗粒核心形成后0.020.07ms到膨胀冲程或延续到碰撞成为“不粘附”的弹性碰撞。,Oxidation,煤烟微粒生成的主要影响因素：燃烧温度、燃油空气混合比、压力、燃料种类 煤烟微粒生成过程的主要化学反应,PAHs：polycyclic aromatic hydrocarbons Methanol (MeOH) CH3OH Dimethoxy m

34、ethane (DMM) CH3OCH2OCH3 Dimethyl ether (DME) CH3OCH3 Methyl butanoate (MB) CH3(CH2) 2(CO)OCH3,T Kitamura, T Ito, J Senda and H Fujimoto. Mechanism of smokeless diesel combustion with oxygenated fuels based on the dependence of the equivalence ratio and temperature on soot particle formation. Int J

35、Engine Research.Vol 3 No.4,PAH形成的主要途径,Marinov, N. M., Pitz, W. J., Westbrook, C. K.,Vincitore, A. M., Castaldi, M. J. and Senkan, S. M. Aromatic and polycyclic aromatic hydrocarbon formation in a laminar premixed n-butane flame. Combust.Flame, 1998, 114, 192-213.,37 Bockhorn, H. Soot Formation in Co

36、mbustion Mechanism and Models, 1994, pp. 442- 470 (Springer-Verlag, Berlin). 38 Mauss, F., Scha fer, T. and Bockhorn, H. Inception and growth of soot particles in dependence on the,煤烟微粒（Soot Particle）表面生长和氧化反应机理及其速率常数,.,Ciezki, H. K. and Adomeit, G. Shock-tube investigation of self-ignition of n-hep

37、tane-air mixtures under engine relevant conditions. Combust. Flame, 1993, 93,421-433,正庚烷点火延迟时间（=1，正庚烷空气混合气）模型预测（线）和实验（标记）的比较,Kellerer, H., Koch, R. and Wittig, S. Measurements of the growth and coagulation of soot particles in a high pressure shock tube. Combust Flame, 2000, 120, 188-199.,苯氧化中煤烟生成与温

38、度关系的模型预测（上）和实验（下）的比较(=5, Ar=99.5%, p=3 MPa, 反应时间t=0.1- 1.2 ms),Kellerer, H., Koch, R. and Wittig, S. Measurements of the growth and coagulation of soot particles in a high pressure shock tube. Combust Flame, 2000, 120, 188-199.,甲苯氧化中煤烟体积分数、微粒直径和数量密度与压力关系的模型预测（线）和实验（标记）的对比（=5,Ar=99.75%,T=1600K,反应时间t=

39、1.5ms）,甲苯氧化中煤烟生成界限模型预测（等高线图）与实验（实线）的比较(p=0.5 MPa，反应时间t=4 ms),Wang, T. S., Matula, R. A. and Farmer, R. C.Combustion kinetics of soot formation from toluene. In Eighteenth International Symposium on Combustion,1981, pp. 1149-1158 (The Combustion Institute,Pittsburgh, Pennsylvania).,T Kitamura, T Ito,

40、 J Senda and H Fujimoto. Mechanism of smokeless diesel combustion with oxygenated fuels based on the dependence of the equivalence ratio and temperature on soot particle formation. Int J Engine Research.Vol 3 No.4,煤烟生成界限的变化（定义为煤烟体积分数=1%）,T Kitamura, T Ito, J Senda and H Fujimoto. Mechanism of smokel

41、ess diesel combustion with oxygenated fuels based on the dependence of the equivalence ratio and temperature on soot particle formation. Int J Engine Research.Vol 3 No.4,燃料中氧含量对碳烟生成的影响,(a) 最大碳烟生成量 (b) 临界当量比(c) 低温界限,3 Kamimoto, T. and Bae, M. H. High temperature for the reduction of particulate in di

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