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内燃机内甲烷水蒸气重整特性分析高华光;龚希武【摘要】为了较为系统地认识甲烷水蒸气重整反应对内燃机性能的影响。
应用HSC 5．1软件对甲烷水蒸气重整反应在不同反应温度和水碳比的工况下进行分析，然后应用Chemkin‐pro程序，计算了在相同供热量下甲烷水蒸气重整气在不同物质的量比下比C H4的燃C H4消耗降低率。
结果表明，提高反应温度和水碳比可提高C H4的转化率；当温度为700℃、水碳比为3时，发热量提高了13．58％，在供热相同情况下，燃C H4消耗量可减少11．96％，C H4的转化率越高，循环效率越高；重整气效率比纯天然气高，随着物质的量比降低，重整气优势降低。
%To obtain a better view on the effect of steam reforming of methane (SRM ) reaction on performance of internal combustion (IC) engine ,by using HSC 5 .1 software ,SRM was analyzed at different temperature and steam/methane molar ratios .Then ,by using Chemkin‐pro software ,fuel consumption reduced rate of methane was calculated in synthesis gas of SRM and methane at different equivalence ratios .The results show that the increase of temperature and steam/methane molar ratios will increase conversion rate of methane .When the temperature is 700 ℃ andsteam/methane molar ratio is 3 under the same heating conditions ,heat value will increase 13 .58% ,fuel consumption will decrease 11 .96% ,and cycle efficiency of IC engine will increase with the increase of conversion rate of methane .Efficiency of synthesis gas of SRM is higher than pure methane ,unfortunately ,decreases with the decrease of the equivalentratio .【期刊名称】《石油与天然气化工》【年(卷),期】2016(000)001【总页数】6页(P46-51)【关键词】化学回热循环;甲烷水蒸气重整;内燃机;HSC5.1;Chemkin【作者】高华光;龚希武【作者单位】浙江海洋学院船舶与海洋工程学院;浙江海洋学院船舶与海洋工程学院【正文语种】中文【中图分类】TE624化学回热循环燃气轮机(Chemically Recuperated Gas Turbine，CRGT)和液化天然气(Liquefied Natural Gas，LNG)是船舶主动力装置应对能源危机和环境污染的有效手段和替代燃料[1-3]。
CHEMKIN 使用方法1打开CHEMKIN窗口1）登陆Athena2）在Athena界面上输入athena% add chemkinathena% chemkin3）接下来软件窗口打开图1．Chemkin软件窗口4）可以从Chemkin窗口选取需要应用的运行程序。
可利用的功能和可运用程序描述如下：● Aurara: 完全混合反应模拟器● Creslaf: 通道流体模拟器● Equil: 平衡状态模拟器● Oppdif: 两个对立喷嘴之间的火焰传播● Plug: 化学反应器中的柱塞流模拟● Premix: 稳态的，层流，一维预混合火焰模拟● Senkin: 预测封闭系统中均相气态化学机理的敏感性分析● Shock: 预测产物在入射激波和反射激波后的状态● Spin: 模拟一维旋转反应器● Surftherm: 分析气相和表面化学反应机理中和热力化学和动力学数据在下一个部分我们将描述如何使用Equil应用程序。
其他应用程序可以以相类似的方法使用。
然而，Equil和其它的应用程序有一个本质的区别。
Equil应用程序不利用机理数据，而其它应用程序使用到。
2.如何使用Equil应用程序Equil计算理想气体和溶液混合物的化学平衡状态1）在Chemkin窗口中点击Equil按钮2）窗口如图2所示图2．Equil应用程序窗口3）为了计算平衡状态，需要产生两个输入文件：chem.inp 和gas_equuil.inp。
4）如果你点击气相化学文件的编辑按钮，你可以看到和编辑的化学输入文件如图3所示。
化学输入文件包括元素和组分数据。
图3．化学输入文件5）你可以创建你自己的文件和文件名来取代原有的默认的文件形式。
但是文件是在指定的路径中。
为了生成输入文件，或者使用文本编辑器在Athena和个人电脑上编辑和通过FTP 发送到Athena上。
6）接下来，你需要产生气相平衡输入文件。
当你点击Equil的编辑按钮，你将会见到图4图4．气体平衡应用程序输入文件图4中各个参数含义如下：● REAC 代表反应物；由一个化学符号代表一种反应物和他们在混合物中的摩尔数。
Chemkin模型学习读书笔记一、模型总体介绍大型气相动力学计算软件包Chemkin(chemical kinetics）可以用来解决带有化学反应的流动问题，是燃烧领域中普遍使用的一个模拟计算工具。
该软件是1980 年美国Sandia 国家实验室Kee R. J. 等人开发并推出的，经几次完善发展，至今已开发出了第6个版本CHEMKIN 4.0.2。
chemkin有多种针对不同模型的应用程序，在4.0版本中共有23种计算模型，分6大类：○1封闭的0维反应器：包括封闭的内燃发动机模型(closed internal combustion engine simulator)，封闭的同质反应器(closed homogeneous batch reactor),封闭的部分搅拌反应器(closed partially stirred reactor)和封闭的等离子反应器(closed plasma reactor)。
顾名思义，此类模型没有出入反应流，只根据反应器的初状态计算其末状态的参数。
○2开放的0维反应器：包括良搅拌反应器PSR(perfectly stirred reactor)，等离子良搅拌反应器(plasma PSR)和部分搅拌反应器(partially stirred reactor)。
此类模型需要定义入流的流量、种类和温度等信息，计算后会给出出口的状态参数。
○3流动反应器：包括栓塞流反应器(plug-flow reactor)、等离子栓塞流反应器(plasma plug-flow reactor)、平面层流反应器(planar shear flow reactor)、圆柱形通道内的层流反应器(cylindrical shear flow reactor)和蜂窝整料反应器(honeycomb monolith reactor)。
此类模型考虑流动中的化学反应，主要是表面反应。
○4火焰模拟反应器：包括预混层流燃烧器－稳定的火焰(premixed laminar burner-stabilized flame)、预混层流火焰－火焰速度计算(premixed laminarflame-speed calculation)、和扩散/预混对撞火焰(diffuseion or premixedopposed-flow flame)。
《压燃式甲醇发动机燃烧与排放的仿真研究》篇一一、引言随着全球对环保和能源可持续性的日益关注，新型清洁能源和高效动力系统已成为研究热点。
压燃式甲醇发动机作为一种具有潜力的动力系统，其燃烧特性和排放性能的研究显得尤为重要。
本文旨在通过仿真研究，深入探讨压燃式甲醇发动机的燃烧过程与排放特性，为发动机的优化设计和性能提升提供理论支持。
二、甲醇发动机的工作原理与特点压燃式甲醇发动机采用自燃原理，通过压缩行程提高缸内温度，使甲醇在无需点火的情况下自行着火。
这种发动机具有较高的热效率，同时甲醇作为一种生物质能源，具有可再生、环保等优点。
然而，甲醇的燃烧特性与传统的汽油、柴油有所不同，其燃烧过程和排放特性需要进一步研究。
三、仿真模型的建立为了研究压燃式甲醇发动机的燃烧与排放特性，本文建立了相应的仿真模型。
该模型基于计算流体动力学（CFD）和化学反应动力学原理，考虑了发动机的几何结构、燃烧过程、排放物生成等因素。
通过输入发动机的参数，如缸径、活塞行程、压缩比等，可模拟出发动机的燃烧过程和排放特性。
四、燃烧过程的仿真研究1. 燃烧室内的流场分析：通过仿真模型，可以观察到甲醇在燃烧室内的流场分布。
合理的流场设计有助于提高甲醇的混合和燃烧效率。
2. 燃烧过程的分析：仿真模型可以模拟出甲醇的着火过程、火焰传播过程以及燃烧持续时间等。
这些数据对于评估发动机的性能和优化燃烧过程具有重要意义。
3. 影响因素的分析：通过改变仿真模型的参数，如压缩比、甲醇的浓度等，可以分析这些因素对燃烧过程的影响。
这有助于找出最佳的发动机工作参数，提高发动机的性能。
五、排放特性的仿真研究1. 排放物的生成过程：仿真模型可以模拟出发动机在燃烧过程中产生的排放物，如一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）等。
2. 排放物的分析：通过分析排放物的生成过程和浓度，可以评估发动机的环保性能。
同时，可以找出影响排放物生成的主要因素，为优化发动机设计提供依据。
发动机燃烧过程的数值模拟方法发动机作为现代交通工具的核心部件，发挥着关键性的作用。
为了提高燃烧效率和节能减排，工程师们需要深入了解发动机燃烧过程，以便进行优化设计。
传统的试验方法费时费力且成本高昂，因此，数值模拟成为了研究发动机燃烧过程的重要手段之一。
本文将介绍一些常用的发动机燃烧过程数值模拟方法。
数值模拟方法是利用计算机仿真技术对发动机燃烧过程进行建模和模拟的过程。
在进行数值模拟之前，首先需要对发动机的几何结构进行建模，包括活塞、缸套、气门等各个部件。
然后，需要确定燃烧室的边界条件，如进气口和排气口的压力、温度等参数。
接下来，选择适当的数值方法和模拟软件，对燃烧过程进行模拟和计算。
在发动机燃烧过程的数值模拟中，最常用的方法包括有限元法（Finite Element Method, FEM）、有限差分法（Finite Difference Method, FDM）和有限体积法（Finite Volume Method, FVM）等。
有限元法是一种将复杂连续体划分为离散的小单元进行计算的方法。
将发动机燃烧室分割为微小的单元，利用连续体力学和热力学原理，计算每个单元内部的压力、温度和速度等物理量，并通过单元之间的连接关系，获得整个燃烧室的状态。
有限元法的优点在于能够准确地描述发动机内部复杂的流动和燃烧现象，适用于高精度的数值模拟。
有限差分法是将求解区域划分为网格，通过逐点逐个计算的方式，求解偏微分方程。
在发动机燃烧过程的数值模拟中，常用有限差分法对流体的动量、能量守恒以及质量守恒等方程进行离散求解。
有限差分法的优点在于数值计算简单直观，容易理解和实现，但对于复杂的流动和燃烧现象模拟能力有所限制。
有限体积法是将求解区域划分为离散的控制体积，通过在每个控制体积内求解质量守恒、动量守恒和能量守恒等方程，获得流场的分布。
有限体积法在发动机燃烧过程的数值模拟中得到了广泛应用，特别是在包含复杂边界条件和非均匀网格的情况下。
基于Simulink柴油机工作过程的仿真分析
柴油机是一种使用压燃式燃料（如柴油）的内燃机。
它通过压缩和点火来引燃燃料，
产生高温和高压气体，从而驱动活塞运动，进而产生动力。
柴油机广泛应用于汽车、船舶、发电机等领域。
为了更好地理解和研究柴油机的工作过程，可以利用Simulink进行仿真分析。
在Simulink中，可以建立一个柴油机的工作模型，通过添加节点和连接线来构建模型的结构。
可以添加一个燃烧室节点，表示柴油燃烧时产生的高温和高压气体。
然后，可以
添加一个活塞节点，表示活塞在柴油燃烧时的运动。
接下来，可以添加一个曲轴节点，表
示曲轴的旋转运动。
可以添加一个输出节点，表示柴油机输出的动力。
在建立了柴油机的工作模型之后，可以通过设定输入参数来进行仿真分析。
具体来说，可以设置柴油的供给量、燃烧室的压力和温度、曲轴的转速等参数。
然后，可以运行仿真，观察模型的输出结果。
通过Simulink进行仿真分析，可以帮助我们更好地理解柴油机的工作原理和特性。
可以观察到柴油机在不同参数下的输出动力变化情况，从而优化柴油机的设计和调节。
还可
以通过仿真分析来研究柴油机在不同工况下的燃油消耗情况，从而提高柴油机的燃油利用率。
chemkin热力学文件格式（最新版）目录1.Chemkin 文件格式简介2.Chemkin 文件的组成3.Chemkin 文件的应用领域4.Chemkin 文件的优缺点正文【1.Chemkin 文件格式简介】Chemkin 是一种热力学文件格式，主要用于储存化学反应的动力学和热力学数据。
该格式由美国桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories）开发，作为一个开放的、可扩展的文件格式，Chemkin 广泛应用于化学反应工程、燃烧科学和能源转换技术等领域。
【2.Chemkin 文件的组成】一个 Chemkin 文件主要包括以下几个部分：- 文件头：包含文件的版本信息、字符集和浮点数表示等基本信息。
- 反应方程式：用化学式表示化学反应的过程，包括反应物和生成物的化学式、状态方程、反应速率常数等。
- 物种和反应系数：定义反应物和生成物的物质平衡关系以及反应系数，用于模拟化学反应的平衡状态。
- 热力学数据：包括反应热力学参数，如标准生成焓、标准熵、摩尔耳热等，用于计算反应过程中的热力学性质。
- 输运性质：定义气体和液体的输运性质，如粘度、热导率、扩散系数等。
- 边界条件：定义反应体系的边界条件，如恒温、恒压、恒容等。
- 求解器设置：指定求解器的类型、求解方法、收敛标准等参数，用于求解化学反应的动力学过程。
【3.Chemkin 文件的应用领域】Chemkin 文件广泛应用于以下几个领域：- 化学反应工程：Chemkin 文件可用于模拟和优化化学反应过程，为化工生产提供理论依据。
- 燃烧科学：Chemkin 文件可以用于研究燃烧过程的机理和动力学特性，为燃烧器的设计和优化提供支持。
- 能源转换技术：Chemkin 文件可以用于研究能源转换过程中的热力学和动力学特性，如内燃机、燃料电池等。
- 环境工程：Chemkin 文件可以用于研究大气污染和气候变化等问题，为环境保护提供理论依据。
chemkin火焰计算
"Chemkin火焰计算，燃烧过程的模拟与分析"
燃烧是一种复杂的化学反应过程，涉及大量的化学物质和能量转化。
在许多工业和科学应用中，对燃烧过程进行准确的模拟和分析是至关重要的。
Chemkin火焰计算是一种常用的工具，用于模拟和分析燃烧过程的化学反应和能量释放。
Chemkin是一个用于燃烧化学动力学模拟的计算机程序，它基于化学动力学和热力学原理，可以模拟和预测燃烧过程中的化学反应、能量释放和产物生成。
通过Chemkin火焰计算，研究人员可以了解燃烧过程中不同化学物质的浓度变化、温度分布和反应速率等重要参数，从而优化燃烧系统的设计和运行。
使用Chemkin进行火焰计算需要输入燃烧系统的详细信息，包括初始条件、反应物质的化学组成和燃烧条件等。
程序会根据输入的信息进行数值模拟，计算出燃烧过程中各种化学物质的浓度、温度和压力等参数，从而帮助研究人员深入了解燃烧过程的细节和特性。
在工程领域，Chemkin火焰计算被广泛应用于内燃机、燃气轮机、燃烧室等燃烧系统的设计和优化。
通过对燃烧过程进行模拟和
分析，工程师可以优化燃烧系统的燃料利用率、降低排放物的生成，提高系统的能效和环保性能。
总之，Chemkin火焰计算是一种强大的工具，可以帮助研究人
员和工程师深入了解燃烧过程的复杂性，优化燃烧系统的设计和运行，促进燃烧技术的发展和应用。
随着计算机技术的不断进步，相
信Chemkin火焰计算将在燃烧领域发挥越来越重要的作用。
CFD仿真在内燃机研究中的应用一、内燃机研究中的CFD仿真应用1.燃烧过程分析：内燃机在燃烧室内发生燃烧过程，CFD仿真可以模拟燃烧室内的燃烧过程，包括燃烧速率、燃烧效率、温度和压力分布等。
通过仿真可以优化燃烧室结构、燃烧参数，提高燃烧效率和降低污染物排放。
2.气缸内流动分析：气缸内的流动特性对内燃机性能有着重要影响，包括进气流动、压缩流动、燃烧和排气流动等。
CFD仿真可以模拟气缸内的流动过程，分析气缸内的压力、温度、速度分布，优化气缸几何形状和进气系统设计。
3.散热系统分析：内燃机在工作过程中会产生大量的热量，如果散热系统设计不合理会导致内燃机过热，影响性能和寿命。
CFD仿真可以模拟散热系统内的流动和传热过程，分析冷却效果，优化散热系统设计。
4.污染物排放分析：内燃机在燃烧过程中会产生一些有害的气体和颗粒物，包括一氧化碳、氮氧化物、颗粒物等。
CFD仿真可以模拟燃烧过程中的排放物传输和分布，优化燃烧参数和排放控制设施，降低污染物排放。
5.整机性能优化：CFD仿真还可以模拟内燃机整机的工作过程，包括燃气轮机、柴油机、汽油机等，分析整机性能，优化设计参数，提高效率和降低能耗。
二、CFD仿真在内燃机研究中的优势1.提高研究效率：CFD仿真可以在计算机上进行模拟，不需要建立实际试验台，节约了时间和成本，提高了研究效率。
2.提高精度：CFD仿真可以对内燃机的流动和燃烧过程进行精确的模拟，分析结构细节和流场特性，提高了研究的精度。
3.可视化效果：CFD仿真可以将流动过程可视化，通过动画和图表展示出燃烧效果、流动变化等，便于工程师直观地了解内燃机的工作原理。
4.多参数分析：CFD仿真可以同时考虑多种因素对内燃机性能的影响，包括几何形状、材料选取、燃烧参数等，优化设计方案。
5.可再现性：CFD仿真可以对同一实验进行多次重复模拟，可以验证结果的可靠性和一致性，提高了科学研究的可信度。
综上所述，CFD仿真在内燃机研究中具有重要的应用价值，可以帮助工程师更好地理解内燃机的工作原理和流体特性，优化设计和提高性能。
