本文以全气缸取样系统为基础,结合先进的仪器分析方法,研究了在柴油燃烧过程中气相／颗粒相多环芳香烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)的分布特性。实验采用聚氨酯泡沫／树脂(PUF／XAD-2／PUF)吸附柱和玻璃纤维滤膜分别收集柴油燃烧过程中气相和颗粒相PAHs。由于柴油燃烧过程生成的PAHs在单一工作循环中位于超痕量水平,因此在气相色谱-质谱联用仪(GasChromatography-Mass Spectrometric,CK2-MS)上选择了程序升温大体积进样方法(Programmed Temperature Vaporization,PTV),并使用试验设计对PTV的进样参数进行优化,结果表明该方法能完全满足超痕量PAHs的分析要求。在此分析方法的基础上,使用CO2模拟废气再循环(EGR),进一步研究了EGR对柴油燃烧过程中气相／颗粒相PAHs分布特性的影响。研究结果表明：
⑴使用PUF／XAD-2／PUF吸附柱及玻璃纤维滤膜对气相／颗粒相PAHs采样,回收率范围分别是71.83％～98.64％和86.41％～118.35％。采用2水平全因子设计和中心复合设计法优化PTV进样条件,分别对进样量为50μL和25μL两个条件下PTV参数进行优化,最终采取PTV进样量为25μL的分析方法,因子优化结果的综合合意性为0.83。PTV大体积进样与分流／不分流进样方式相比,既简化样品分析步骤,又不影响分离效果,251μL进样量时检出限提高3.8～59.2倍。
⑵柴油机在在整个燃烧过程中,总PAHs(滤膜+吸附柱上PAHs)的质量在有EGR的工况下随着燃烧的进行先增大后减小,无EGR的工况下先降低再升高,最后再降低。各工况燃烧结束时,总PAHs的质量在EGR率为19.5％时最低。
⑶在整个燃烧过程中,气相PAHs质量占总PAHs质量的95.15％以上,萘在气相PAHs中含量最多,占97.7％以上,其中燃烧初期和中期最易生成PAHs。燃烧进行时,低环数的萘、苊烯、苊、芴和菲的生成量较多；燃烧结束时,颗粒相PAHs中3环组分占33.5％～49.3％,其中以荧蒽和菲的含量最多,气相PAHs中含量最多的是萘,占99％以上。
⑷柴油机燃烧过程中,PAHs在气相的比例随着PAHs分子量的增加而降低。挥发性最强的PAHs主要存在于气相中,4环以上PAHs多吸附在颗粒上,而部分中间的3环和4环PAHs则在两相中均衡分布。燃烧结束时,各种PAHs在气相中的比例随EGR率的增加而降低。
- 作 者：
- 朱广艳
- 学科专业：
- 动力机械及工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位授予单位：
- 天津大学
- 导师姓名：
- 宋崇林
- 学位年度：
- 2010
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
