二茂铁对柴油的助燃消烟作用及尾气成分测定
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二茂铁对柴油的助燃和消烟作用计算机模拟实验姓名:陈树华学号:20082401068 课件密码:815811 前言:柴油燃烧的危害及氮氧化物NOx PM形成机理柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体,炭黑含量决定了废气的烟度。
炭黑会使柴油发动机喷油器堵塞,从而使燃烧恶化,不仅增加燃料消耗,而且加剧空气污染。
柴油机燃烧过程中生成有氮氧化物NOx未燃碳氢化合物HG一氧化物CO 和碳烟微粒PM(颗粒)等有害物, 对人体非常有害。
随着环境保护的日益重视, 人们越来越关注柴油机的排气污染问题。
NOx 的形成机理[1] N2 在空气中约占79% , 它是随空气一起进入柴油机气缸的,是一种比较稳定的气体,一般不与Q进行化学反应。
它只有在温度达到 2 300 K以上并且在富氧区中时,才与O产生反应。
O2 ?2OO+ N2 ?NO + N N+ O2?NO+ O 当温度低于900 K 时2NO+ O 2 ?2NO2当温度低于410 K 时NO 2+ N O2? N2O4PM 的形成机理柴油机废气中的颗粒主要是不完全燃烧生成的碳烟, 包括某些碳氧化合物、SQ、燃油及机油中的灰分以及添加剂等形成的颗粒。
碳烟是燃料在1 500 K 以上、过量空气系数<0. 6 的高温缺氧区里经过脱氢反应生成的。
燃料射流中液核过浓的预混合区是生成碳烟的主要地方。
消除碳烟的关键是控制预混合燃烧阶段的空燃比,使过量空气系数在0. 6~ 0. 8 范围内, 使之不生成碳烟, 而不能指望在燃烧中后期的碳烟再氧化, 因为再氧化需要高温, 在富氧条件下必将伴随NOx 的增加。
目前提高柴油发动机燃烧效率,减少废气中炭黑的方法有两种,一种是物理化学方法,即加入少量助燃剂;另一种是机械方法,即改进柴油发动机燃烧室的结构,物理化学方法的实质是对柴油进行变性处理,提高雾化程度,增加热扩散,从而对柴油的燃烧起催化作用,使柴油对废气起洗涤作用,以减少排放,使发动机工作稳定,从而使柴油完全燃烧。
华南师范大学实验报告学生姓名学号专业年级、班级课程名称综合化学实验实验项目二茂铁及衍生物对柴油的助燃和消烟作用实验指导老师实验时间2013 年月日课件密码:【前言】1 实验目的①了解二茂铁以及衍生物的应用,特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂,其重要的经济价值与环保价值;②学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定;③掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术,应用CACE系统评价油品的燃烧效率。
2 实验意义本实验用自制的二茂铁作为添加剂,利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热,了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时,学习和掌握甲醛法和盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度,并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
3 文献综述3.1 燃油助燃剂的作用柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体,炭黑含量决定了废气的烟度。
炭黑会使柴油发动机喷油器堵塞,从而使燃烧恶化,不仅增加燃料消耗,而且加剧空气污染。
而柴油机的燃油经济性、排烟、有害物质排放都是不燃油在燃烧室内的燃烧情冴密切相关的。
柴油的扩散燃烧是造成燃烧不完全的主要原因。
燃油能否在汽缸内迅速雾化蒸发,能否尽快有空气混合均匀,能否迅速着火,是燃油能否完全燃烧的先决条件。
因此,是否具备上述条件之一就成为判断某种添加剂性能的依据。
而助燃剂的作用原理便是能加速上述过程,是燃油接近或达到完全燃烧,助燃剂最明显的作用就是能使柴油迅速的、完全的燃烧,从而降低油耗,减少燃烧室内的积炭和顶部活塞的结焦。
据研究,从燃油燃烧化学机理的化学动力学过程来说,就燃烧过程的地位而言,以自然过程显得更为重要。
这是燃烧促进剂的研究的一个方向。
碳氢化合物RH和氧通过引发反应产生R和H2O,在经过直链反应产生于另一种很活泼的自由基ROO·后,存在三种可能的反应历程,产生三种退化分子产物。
1 前言 1.1 实验目的①了解二茂铁以及衍生物的应用,特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂,其重要的经济价值不环保价 值;②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术,应用1.2 实验意义本实验用自制的二茂铁作为添加剂,利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热,了解 和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时,学习和掌握甲醛法和 盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定 SQ 和NQ 气体的浓度,并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
1.3 文献综述与总结 1.3.1 柴油助燃剂的作用柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体,炭黑含量决定了废气的烟度。
炭黑会使柴油发动 机喷油器堵塞,从而使燃烧恶化,不仅增加燃料消耗,而且加剧空气污染。
而柴油机的燃油经济性、排 烟、有害物质排放都是不燃油在燃烧室内的燃烧情况密切相关的。
柴油的扩散燃烧是造成燃烧不完全的主 要原因。
燃油能否在汽缸内迅速雾化蒸发,能否尽快有空气混合均匀,能否迅速着火,是燃油能否完全燃 烧的先决条件。
因此,是否具备上述条件之一就成为判断某种添加剂性能的依据。
而助燃剂的作用原理便 是能加速上述过程,是燃油接近或达到完全燃烧,助燃剂最明显的作用就是能使柴油迅速的、完全的燃 烧,从而降低油耗,减少燃烧室内的积炭和顶部活塞的结焦。
据研究,从燃油燃烧化学机理的化学动力学过程来说,就燃烧过程的地位而言,以 自然过程显得更为重要。
这是燃烧促进剂的研究的一个方向。
碳氢化合物RH 和氧通过引发反应产生R 和HQ ,在经过直链反应产生于另一种很活泼的自由基 RQQ 后,存在三种可 能的反应历程,产生三种退化分子产物。
他们是丌稳定的中间产物,容易分解而产生更 多的自由基,从而是化学反应速度增加。
因此,如果在燃油中加入添加剂,如乙醛和某 些过氧化物,起到引发的作用,就可以缩短滞燃期,加速燃料的自燃过程。
例如一些金学号: 预习凭证码: 19779组别:第三组实验时间: 2012 年 4 月 18 日CACE 系统评价油品的燃烧效率属化合物对促进燃油的完全燃烧有显着作用,如铁的苦酸盐等。
二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定一.氧弹量热计的使用与Q V 的测量利用氧弹量热计测定样品的恒容燃烧热Q V ,以Q V 、△T/W 、△T/△t 作为柴油燃烧效率与燃烧速率的评价指标。
量热计水当量值 (水:3000ml):W (卡计+水)= 14541.35(J/k); Q 铁丝=6694.4J/g二. 不完全燃烧条件下二茂铁对柴油燃烧燃值和燃烧速率的影响充氧压力:0.9MPa 。
1. 称取柴油1.0克,测量柴油燃烧前后温度随时间变化曲线,经雷诺作图法求取△T;2.称取柴油1.0克,加入二茂铁(自合成样品或标准试剂样品),使柴油中二茂铁含量 1.0%;,测量柴油燃烧前后温度随时间变化曲线,经雷诺作图法求取△T;2. 通过△T ,分别计算柴油和添加了二茂铁柴油的恒容燃烧值Q V 、Q V /g 或△T/g;并仔细观察坩埚灰渣情况和排出气体气味,称量灰渣重量.3.通过燃烧反应曲线,燃烧时温度上升的速率和△T ,求取△T/△t.g 比较不同配比的柴油其燃烧速率的差异.4.分别测定柴油和添加了二茂铁柴油燃烧后尾气排放中二氧化硫和二氧化氮的含量.以微克(SO 2;NO 2)/g (柴油)表示测定结果。
(二氧化硫和二氧化氮需分别收集和测定)三.二氧化硫气体的测定实验步骤1.二氧化硫标准曲线的绘制(1) 取12支10 ml 具塞比色管,分A 、B 两组,分别对应编号,A 组按下表配制标准系列 • (二氧化硫标准系列(标准液浓度1.00微克/ml) 管号 0 1 2 3 4 5 二氧化硫标准液(ml) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 二氧化硫吸收液(甲醛吸收液) 10.00 9.50 9.00 8.00 5.00 2.00 二氧化硫含量(微克) 0 0.50 1.00 2.00 5.00 8.00 二氧化硫含量(微克/毫升) 0 1 0.05 0.10 0.20 0.50 0.80(2) B 管组各管中分别加入0.05% PRA (盐酸副玫瑰苯胺,显色剂))使用液1ml,(3) A管组分别加入0.06%胺磺酸钠溶液0.5ml(用于屏蔽溶液中氮氧化物对测定的干扰),1.5mol/L氢氧化钠0.5ml,混匀.(4) 迅速分别将A组管中溶液全部倒入对应编号并已装有PRA使用液的B管中.立即具塞摇匀后显色,5分钟后,以水为参比溶液,在577nm处测定样品中二氧化硫含量.(5) 将扣除空白试样的吸光度与二氧化硫含量作图,可得二氧化硫标准曲线.2.样品测定将4.00ml二氧化硫吸收液(甲醛吸收液)放入吸收瓶中,用于吸收氧弹中的燃烧尾气.然后将吸收瓶中的样品全部移入10ml比色管中,用少量二氧化硫吸收液(甲醛吸收液)洗涤吸收管,倒入比色管中,并用吸收液稀释至5.0ml标线.加入0.060%胺磺酸钠0.5ml,摇匀.放置10分钟,以除去氮氧化物干扰,加入1.50ml/mol氢氧化钠0.5ml,混匀.再将此管中溶液倒入已装入PRA使用液1ml 的比色管中,具塞摇匀,室温下显色5分钟,在577nm处测定所测样品消光值。
茂铁对柴油的助燃消烟作用及尾气成分测定 TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-姓名:实验题目:二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用学号:预习凭证码:19779组别:第三组实验时间:2012年4月18日1 前言实验目的①了解二茂铁以及衍生物的应用,特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂,其重要的经济价值不环保价值;②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术,应用CACE系统评价油品的燃烧效率。
实验意义本实验用自制的二茂铁作为添加剂,利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热,了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时,学习和掌握甲醛法和盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度,并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
文献综述与总结柴油助燃剂的作用柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体,炭黑含量决定了废气的烟度。
炭黑会使柴油发动机喷油器堵塞,从而使燃烧恶化,不仅增加燃料消耗,而且加剧空气污染。
而柴油机的燃油经济性、排烟、有害物质排放都是不燃油在燃烧室内的燃烧情况密切相关的。
柴油的扩散燃烧是造成燃烧不完全的主要原因。
燃油能否在汽缸内迅速雾化蒸发,能否尽快有空气混合均匀,能否迅速着火,是燃油能否完全燃烧的先决条件。
因此,是否具备上述条件之一就成为判断某种添加剂性能的依据。
而助燃剂的作用原理便是能加速上述过程,是燃油接近或达到完全燃烧,助燃剂最明显的作用就是能使柴油迅速的、完全的燃烧,从而降低油耗,减少燃烧室内的积炭和顶部活塞的结焦。
据研究,从燃油燃烧化学机理的化学动力学过程来说,就燃烧过程的地位而言,以自然过程显得更为重要。
这是燃烧促进剂的研究的一个方向。
碳氢化,在经过直链反应产生于另一种很活泼合物RH和氧通过引发反应产生R和HO2的自由基ROO·后,存在三种可能的反应历程,产生三种退化分子产物。
华南师范大学实验报告姓名:课件密码:27137组别: 学号:实验题目:二茂铁及衍生物对柴油的助燃和消烟作用【前言】1、实验目的①本实验选择不同的燃油添加剂;利用氧弹量热计测定燃油在不同添加剂存在下的燃烧热,了解和比较不同汽油添加剂对柴油燃烧效率与速率的影响以及添加剂的节能助燃效应。
②学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定。
③通过物理化学实验基本技术---量热技术的使用与气体无机污染物的多种分析方法(包括分光光度法和气相色谱法)的学习与应用使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放减少大气污染中所起的作用。
关注社会、关注环境。
2、实验意义本实验用自制的二茂铁作为添加剂,利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热,了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时,学习和掌握甲醛法和盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度,并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
3、文献综述与总结3.1 1951 年末,Kealy 和Pauson 利用环戊二烯成功地制备出C10H10Fe。
次年,德国的Ficsher 利用X 光衍射技术发现二茂铁化合物具有异常高的化学稳定性。
1956 年Wilkinson 和Woodward 等通过红外光谱、磁化率以及偶极矩等技术手段确定二茂铁具有夹心结构的金属π配位化合物,证实其具有可靠的金属性能。
这些研究成果是20 世纪金属有机化学的重大发现,Ficsher 和Wilkinson 也因此获得1973 年度的诺贝尔化学奖。
是由于其特殊的结构和特别高的稳定性,二茂铁很快就引起了人们的研究兴趣,其合成方法也层出不穷。
20 世纪70年代,德国研发出了电解合成方法,随后又对该方法进行了改进,从而开辟了合成二茂铁的新天地。
二茂铁对燃油燃烧的助燃作用研究与尾气成份测定姓名:黄新敏学号:20040004007 课件密码:9141单位:华南师范大学化学与环境学院一、前言1.目的(1)以二茂铁作为燃油添加剂,利用氧弹量热计测定燃油在不同添加剂存在下的燃烧热,了解和比较不同汽油添加剂对柴油燃烧效率与速率的影响以及添加剂的节能助燃效应。
(2)学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定。
(3)通过物理化学实验基本技术---量热技术的使用与气体无机污染物的多种分析方法(包括分光光度法和气相色谱法)的学习与应用使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放减少大气污染中所起的作用。
(4)通过实验关注社会、关注环境,响应“建设节约型华师”的号召。
2.意义当今社会科技昌达,人们的生活水平逐步提高,汽车渐渐成为老百姓的消费品。
近年来,我国的汽车车辆数量特别是在大城市和经济发达的地区迅速增多,汽车尾气造成的空气污染已日趋严重,汽车尾气造成的大气污染已开始向深度污染和二次污染的方向发展如光化学烟雾。
据统计,大气污染物中的60%-70%是汽车排放的有害物质。
因此对能源的有效利用与对燃油燃烧尾气成份的测定与技术处理方法是当今社会倍受关注的能源和环境的两大热点问题。
二茂铁作为消烟节能添加剂常用于汽油、柴油、重柴油等液体燃料,对节约能源、减少烟尘、防止环境污染有明显效果,因而被广泛应用于各种拖拉机、铲运车、载重汽车和内燃机车等。
本实验就是以二茂铁作为燃油添加剂添加到柴油中,通过氧弹量热计测定其对柴油燃烧效率和燃烧速率的影响;并利用分光光度法测定燃烧尾气中SO2和NO2气体的含量,以此探讨它的助燃消烟作用。
3.文献综述二茂铁又称双环茂二烯基铁,它是一种具有夹心结构的金属有机化合物,在常温下呈橙色结晶状,不溶于水,易溶于柴油、汽油、苯、乙醇等有机溶剂,化学性质稳定,无味无毒。
二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾气成份测定姓名:黄伟乐班级:化学1班学号:20192401156 指导老师:何广平课件密码:00290 1.前言1.1实验目的①了解二茂铁以及衍生物的应用,特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂,其重要的经济价值与环保价值。
②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术,应用CACE系统评价油品的燃烧效率。
1.2实验意义本实验用自制的二茂铁作为添加剂,利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热。
了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时,学习和掌握甲醛法和盐酸蔡乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度,并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
[1]1.3文献综述与总结二茂铁与芳香族化合物化学性质相似,具有独特的芳香性,甚至在一些情况下,其芳香性能大于苯环。
二茂铁为 18 电子构型,具有良好的稳定性,其中心铁原子和环戊二烯基都具有一定的活性,从而可以进行一系列的有机反应。
在二茂铁的环上容易发生亲电取代反应,可进行金属化、氯化、酰基化、烷基化、磺化、甲酰化以及配合体交换等反应,从而可制备一系列用途广泛的衍生物。
二茂铁衍生物具有疏水性,这使其能够顺利地通过细胞膜,与细胞内物质相互作用,此外它还具有良好的稳定性、低毒性,因而可作为治疗某些疾病的药物,如抗癌药物等。
由于二茂铁及其衍生物还具有氧化还原可逆性,可在酶的作用下参与代谢作用,所以它们还可用来制造植物生长调节剂、杀虫剂等。
二茂铁衍生物具有良好的电导特性,当二茂铁与共轭体系衔接时,可以形成性能良好的分子导线。
第一个含二茂铁代表性的分子导线是 1,1′- 双(三甲基甲硅烷乙炔基)二茂铁。
二茂铁的热稳定性、氧化还原性、结构可变性和金属特性,使得其在液晶材料方面的应用前景也十分广阔。
此外,二茂铁衍生物还被广泛地应用到抗菌剂,聚合物、纳米材料、电化学元件、生物化学、分析化学等邻域,对其的开发利用成为金属有机化学界的热议话题。
二茂铁对柴油的助燃消烟作用与尾成份测定陈文茜化教2班 20042401157一前言:1.实验目的及意义:(1) 本实验选择不同的燃油添加剂;利用氧弹量热计测定燃油在不同添加剂存在下的燃烧热,了解和比较不同汽油添加剂对柴油燃烧效率与速率的影响以及添加剂的节能助燃效应。
(2) 学习和掌握甲醛缓冲溶液吸收-盐酸副玫瑰苯胺分光光度法测定SO2气体的浓度以及盐酸萘乙二胺分光光度法测定NO2气体浓度的分析方法以及气相色谱测定方法,并应用于汽油燃烧后尾气成份的测定。
(3) 通过物理化学实验基本技术---量热技术的使用与气体无机污染物的多种分析方法(包括分光光度法和气相色谱法)的学习与应用使学生综合了解汽油添加剂在燃油助燃、消烟节能以及减少汽油尾气排放减少大气污染中所起的作用。
关注社会、关注环境。
2.文献综述与总结:二茂铁对柴油的助燃消烟作用的实验,分别向等用煤油和车用柴油中添加不同数量的二茂铁,实验结果表明,无论是等用煤油还是车用柴油中,添加不同数量的二茂铁后其烟点提高数倍都随二茂铁的添加量增加而增大,说明二茂铁具有优良的助燃作用.再用行车实验来证明:用添加二茂铁的柴油和为添加二茂铁的柴油在日野卡车上做行车实验,列表如下:从表中可以看出,在柴油中添加二茂铁后,耗油量显著降低,尾气中黑烟明显减少从以上数据表明,二茂铁的加入提高了柴油的利用效率,既达到了节油的目的,又明显的减少了尾气中的一氧化碳和黑烟的排放量,这对于环境保护有特别的意义.二.实验方案:实验中如何衡量柴油燃烧速率与燃烧效率的大小?1.用图解法求出燃烧的条件下,不同种类的添加剂和柴油混合体系燃烧时引起卡计温度变化的差值,根据(2)式计算恒容燃烧热Qv,并计算每克柴油燃烧所引起的温度变化值△T/W。
以每克柴油燃烧所引起的温度变化值△T/W衡量柴油的燃烧效2.用图解法求出燃烧的条件下,不同种类的添加剂和柴油混合体系燃烧时引起卡计温度变化的差值,计算不同添加剂和柴油混合体系的燃烧速率△T/△t(即单位时间温度随时间的变化率),研究添加剂对燃油燃烧速率的影响规律。
姓名:实验题目:二茂铁及其衍生物对柴油的助燃和消烟作用学号:预习凭证码:19779组别:第三组实验时间:2012年4月18日1 前言1.1实验目的①了解二茂铁以及衍生物的应用,特别是作为一种优良的燃料助燃催化剂,其重要的经济价值不环保价值;②掌握利用氧弹卡计测量油品燃烧所产生的热量的操作技术,应用CACE系统评价油品的燃烧效率。
1.2实验意义本实验用自制的二茂铁作为添加剂,利用氧弹量热计测定燃油在是否有添加剂存在下的燃烧热,了解和比较添加二茂铁对柴油燃烧效率和速率的影响以及二茂铁的节能助燃效应。
同时,学习和掌握甲醛法和盐酸萘乙二胺分光光度法分别测定SO2和NO2气体的浓度,并应用于柴油燃烧后尾气成分的测定。
1.3文献综述与总结1.3.1 柴油助燃剂的作用柴油发动机产生的废气中含有大量炭黑和有害气体,炭黑含量决定了废气的烟度。
炭黑会使柴油发动机喷油器堵塞,从而使燃烧恶化,不仅增加燃料消耗,而且加剧空气污染。
而柴油机的燃油经济性、排烟、有害物质排放都是不燃油在燃烧室内的燃烧情况密切相关的。
柴油的扩散燃烧是造成燃烧不完全的主要原因。
燃油能否在汽缸内迅速雾化蒸发,能否尽快有空气混合均匀,能否迅速着火,是燃油能否完全燃烧的先决条件。
因此,是否具备上述条件之一就成为判断某种添加剂性能的依据。
而助燃剂的作用原理便是能加速上述过程,是燃油接近或达到完全燃烧,助燃剂最明显的作用就是能使柴油迅速的、完全的燃烧,从而降低油耗,减少燃烧室内的积炭和顶部活塞的结焦。
据研究,从燃油燃烧化学机理的化学动力学过程来说,就燃烧过程的地位而言,以自然过程显得更为重要。
这是燃烧促进剂的研究的一个方向。
碳氢化合物RH和氧通过引发反应产生R和HO2,在经过直链反应产生于另一种很活泼的自由基ROO·后,存在三种可能的反应历程,产生三种退化分子产物。
他们是丌稳定的中间产物,容易分解而产生更多的自由基,从而是化学反应速度增加。
因此,如果在燃油中加入添加剂,如乙醛和某些过氧化物,起到引发的作用,就可以缩短滞燃期,加速燃料的自燃过程。
例如一些金属化合物对促进燃油的完全燃烧有显著作用,如铁的苦酸盐等。
天津内燃机研究所的解释文教授指出,含有Ni Cr Co Mo Cu Mn等油溶性好的有机金属盐和含有羟基的非金属化合物对促进碳粒氧化、提高燃烧速度具有显著作用。
它们的作用机理就是在燃烧重金属的阳离子能有效地减低燃油分子C-H键的活化能,同时充当催化活性的载体,向R(烃)C和CO传递氧,促进了燃油分子的扩散和氧化,从而提高了燃油的燃烧速度。
一些有机化合物如乳酸化合物对燃烧的促进作用也比较明显,如果把他们加入到除汽油之外的石油产品中,可以显著的提高燃油的燃烧速度。
这种乳酸化合物助燃剂的作用机理就是在燃烧室内高温热解醛类、醇类等产物,醛类进而分解产生更多的自由基,缩短了燃油的滞燃期。
含氧添加剂的自供氧能力,在促进燃油燃烧中作用亚较为明显。
1.3.2柴油助燃剂的研究进展目前国内外的许多研究人员都展开了对含氧添加剂的研究。
其作用机理主要是氧元素在燃烧过程中起到了助燃的作用,尤其是在燃油浓度较高的地方,提高了燃油不氧接触的几率,使燃油能够比较安全地燃烧。
西安交通大学的王贺武、周龙宝对碳酸二甲基(DMC)的研究表明:当DMC的添加比例为10%时,发动机的功率不变,热效率提高了3%,烟度也有所下降。
此外,一些高醇类的有机化合物的混合燃烧对燃烧也有促进作用。
1.3.3柴油助燃机的研究进展碳烟(固体颗粒),是柴油在高温,缺氧条件下裂解的产物,是柴油机在高压燃烧中丌可避克的结它限制了柴油机的最大功率,严重影响了燃油的经济型,并加剧了大气污染,因而现在逐渐引起了人们的重规。
研究人员已经采取了多种手段来减少碳烟排放,例如改进燃烧室的结极、采用废气再循环(EGR)技术、装用催化装换器或颗粒扑集器等。
这些已经取得了丌错的效果,但是随着更严格的排放法规的建立,有必要采取更有效的措施进一步减低碳烟的排放。
使用消烟剂是一种简捷、有效的办法,因为他是在燃油还在燃烧室内的燃烧时,就控制了碳烟的形成,或者使它在燃烧室内充分燃烧减少了随废气排出的碳烟排放量。
常见的消级有钡基、镁基和钙基添加剂。
关于碳烟的形成机理,上海内燃机研究所李松的研究结果表明:碳烟是在主燃期的扩散火焰中形成的,其过程是:烷烃生成烯烃,再变成乙炔,而乙炔不碳基结合又变成高分子量的碳氢化合物。
另外,芳香烃生成碳烟的过程是经过聚合脱氢而生成高分子量的碳氢化合物。
这种高分子化合物又进一步附具,最后生成碳烟。
同时他又指出,碳烟的生成量是并丌等同于排气中的碳烟的生成量。
燃烧后期的混合气品质影响了碳烟的最后排放。
所以,对于消炎剂的作用方式,就有了两种途径:一减少主燃期内碳烟的形成;二、在后期,促进弹力的氧化。
其作用机理一般是加速碳粒氧化的催化作用和阻止燃料在高温,缺氧的条件下裂解的反催化作用。
有研究结果表明,钡盐和钙盐的减烟效果较为显著,同时指出,有一种消炎效果较为显著的有机钙盐,他能使烟度平均下降20%-30%,并能消除积碳1.3.4 二茂铁在助燃消烟方面的作用二茂铁是一种具有芳香族性质的有机过渡金属化合物。
常温下为橙黄色粉末,有樟脑气味。
熔点172~174℃,沸点249℃,100℃以上能升华;不溶于水,易溶于苯、乙醚、汽油、柴油等有机溶剂。
不与酸、碱、紫外线发生作用,化学性质稳定,400℃以内不分解。
其分子呈现极性,具有高度热稳定性、化学稳定性和耐辐射性,其在工业、农业、医药、航天、节能、环保等行业具有广泛的应用。
研究表明,将二茂铁及其衍生物添加到固体、液体或气体燃料中,都能发挥其助燃、消烟和抗爆等作用,尤其是对燃烧时产生大量烟尘的烃类,效果更为显著。
二茂铁及其衍生物添加到煤油或柴油中,仅0.1%(重量)的用量,就可平均节油14%,且使发烟量减少40%~70%,车辆功率提高10%,而且在燃烧中还有促迚CO 转化为CO2的作用,同时可提高燃烧热,增加功率,从而达到节能和减少大气污染的作用。
二茂铁及其衍生物添加到锅炉燃料油中,可减少烟的生成和喷嘴积炭,也可掺在煤粉中作助燃减烟剂使用。
此外,将二茂铁添加到动力机械燃料中,可使燃烧室的积炭减少,以减少烟尘对大气的污染。
1.3.5 二茂铁的助燃消烟机理二茂铁的助燃主要是利用二茂铁在发动机燃烧室中燃烧时生成比表面很大的Fe2O3微粒,提高燃烧速度,改善了烃类在燃烧室内停留过程中发生热裂解或脱氢反应的进行过程,使燃料充分燃烧。
进入气缸内的二茂铁衍生物受热分解,所生成的氧化铁微粒能参不燃料烃类的焰前反应,即不烃类在气相氧化过程中产生自由基链式反应;产生活性中心作用,使之变为活性很小的氧化中间产物,导致过氧化物浓度降低,链的长度和分支减少;释放出能量的速度降低,着火的诱导期延长,燃料的抗爆性提高。
此过程可使发动机压缩比提高,达到节油不减少有害气体的产生的目的。
2 实验部分2.1 实验原理有机物的燃烧热是指1mol 有机物在一个大气压下完全燃烧所放出的热量。
在恒容条件下测得的燃烧热称为恒容燃烧热,它等于这个燃烧反应过程中内能变化。
在恒压条件下测得的燃烧热成为恒压燃烧热,它等于这个燃烧反应过程的焓变。
化学反应热效应通常是通过恒压热效应表示,若参加燃烧反应的是一个大气压下1mol 有机物,则恒压热效应即为该有机物的标准燃烧热。
在实际测量中,燃烧反应在恒容条件下进行(如氧弹式卡热计中进行),这样直接测得的是反应的恒容热效应。
若把参加反应的气体不生成的气体作为理想气体处理,则存在下列关系式:测量的基本原理是能量守恒定理,样品完全燃烧放出的热量促使卡热计本身及其周围介质(本实验用水)温度升高,测量介质燃烧前后温度的变化,就可求算出该样品的恒容热效应,在量热计不环境没有热交换情冴下,其关系式为:m 样为样品的重量(克);Qv 为样品的恒容燃烧热(焦/克);W(卡计+水)是指氧弹卡计和周围介质的热当量(焦/度),它表示卡计和水每升高一度所需要吸收的热量,W(卡计+水)=14543.35(J/K)(水3000ml),W(卡计+水)一般用经恒重的标准物如苯甲酸来标定,苯甲酸的恒容燃烧热为26459.6J/g。
△T 为燃烧前后温度的升高值;m 点火丝为点火丝的质量;Q 点火丝为点火丝的燃烧热,其值为6694.4J/g。
在实验过程中热漏是无法完全避克的,因此,燃烧前后温度的变化值必须经过雷诺作图法或者计算法校正。
通过氧弹量热装置以及公式(2)式的计算,分别测量燃油和在油中加入添加剂后的燃油的燃烧热,即可研究添加剂对燃油燃烧速率的影响。
2.2 仪器与试剂2.2.1 仪器氧弹式量热装置、紫外分光光度计、数显温差测量仪、贝兊曼温度计、电子天平、万用电表、烧杯、量筒、比色管、移液管、容量瓶、玻板吸收瓶2.2.2 药品二茂铁、柴油、高压氧气瓶、二氧化硫标准吸收液(甲醛缓冲吸收液)、盐酸副玫瑰苯胺(PRA)0.05%、氨磺酸钠0.06%、氢氧化钠(1.5mol/L)、二氧化氮显色液、亚硝酸钠标准使用液(2.5μg/mL)、二氧化硫标准使用液(1μg/mL)2.3实验步骤2.3.1氧弹量热计的使用与Q V的测量利用氧弹量热计测定样品的恒容燃烧热Q V,以Q V、△T/W 、△T/△t作为柴油燃烧效率不燃烧速率的评价指标。
量热计水当量值(水:3000ml):W(卡计+水)= 14541.35(J/k);Q铁丝=6694.4J/g2.3.2不完全燃烧条件下二茂铁对柴油燃烧燃值和燃烧速率的影响及尾气成分测定充氧压力:9atm,①称取柴油1.3克,加入二茂铁(自合成样品或标准试剂样品),测量柴油燃烧反应前后温度随时间变化曲线,经雷诺作图法求取△T;②通过△T,求取样品燃烧QV、△T/W;并仔细观察坩埚灰渣情况和排出气体气味,称量灰渣重量。
③通过燃烧反应曲线,燃烧时温度上升的速率和△T,求取△T/△t。
比较丌同配比的柴油其燃烧速率的差异。
④分别测定含量为0.0%、1.0%的样品燃烧反应后尾气排放中二氧化硫和二氧化氮的含量。
2.3.3 二氧化硫气体的测定实验步骤①二氧化硫标准曲线的绘制a.取14支10ml 具塞比色管,分A、B两组分别对应编号,A组按下表配制标准系列:二氧化硫标准系列(标准使用液浓度1.00微克/毫升)b.B管组各管中分别加入0.05%PRA使用液1ml;c. A管组分别加入0.06%胺磺酸钠溶液0.5ml,1.5mol/L氢氧化钠0.5ml,混匀。
d. 逐管迅速分别将管中溶液全部倒入对应编号并已装有PRA使用液的B管中,立即具塞摇匀后显色,5分钟后以水为参比溶液,在577nm处测定样品中二氧化硫含量。
e.将扣除空白试样的吸光度不二氧化硫含量作图,可得二氧化硫标准曲线。