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作者：邢小鹏殷保祺马骏邓权政王亭亭杨晶晶 200092 上海市杨浦区四平路1239号

本发明涉及一种可控温的微型连续流动管反应器，包括反应管，套设在反应管外的反应管套筒，设置在反应管一端的漏斗，连接在漏斗侧的温度控制装置。与现有技术相比，本发明造价低，流动管的自身长度仅为50mm，反应气体能与团簇离子充分... 详细信息

标准号: CN108499499B

本发明涉及一种可控温的微型连续流动管反应器，包括反应管，套设在反应管外的反应管套筒，设置在反应管一端的漏斗，连接在漏斗侧的温度控制装置。与现有技术相比，本发明造价低，流动管的自身长度仅为50mm，反应气体能与团簇离子充分碰撞反应，增强离子电流以及离子信号强度，能实现对流动管反应器的有效控温，对团簇反应性的研究简单有效，可与质谱联用检测大气污染或者用于痕量气体分析等领域。

关键词：反应管漏斗痕量气体分析流动管反应器温度控制装置反应气体管反应器离子电流离子信号连续流动团簇反应质谱联用可控温流动管控温套筒团簇离子检测研究

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一种可控温的微型连续流动管反应器

一种可控温的微型连续流动管反应器

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作者：邢小鹏殷保祺马骏邓权政王亭亭杨晶晶 200092 上海市杨浦区四平路1239号

标准号: CN108499499A

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基于气相催化的流动管反应器

基于气相催化的流动管反应器

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作者：张锦阳徐强官觊文王占东王红于同坡 230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号

本公开提供一种基于气相催化的流动管反应器，包括：外管包括主体和两个外端部，主体的外壁上设有收集接口。内管设置成穿过外管，内管包括反应管和与反应管连接的支撑管，反应管的侧壁上设有多个输出口，通过在轴向方向上相对于外管移... 详细信息

标准号: CN114146663B

本公开提供一种基于气相催化的流动管反应器，包括：外管包括主体和两个外端部，主体的外壁上设有收集接口。内管设置成穿过外管，内管包括反应管和与反应管连接的支撑管，反应管的侧壁上设有多个输出口，通过在轴向方向上相对于外管移动内管使得多个输出口中的一个输出口有选择地与收集接口对齐。密封装置用于封接外管的两个外端部和两个外端部处的内管的外壁。收集装置设置成部分地穿过收集接口和与收集接口对齐的一个输出口相接。采用将内管穿设在外壁具有收集接口的外管的内部，并且在内管的反应管部分设置多个输出口能够通过内管沿其轴向移动而与收集接口可选择地接触，从而获得不同反应条件下的反应产物。

关键词：内管外管反应管输出口外端部外壁接口对齐流动管反应器穿过反应条件气相催化收集装置轴向方向轴向移动支撑管侧壁封接输出移动

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基于气相催化的流动管反应器

基于气相催化的流动管反应器

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作者：张锦阳徐强官觊文王占东王红于同坡 230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号

标准号: CN114146663A

关键词：内管外管反应管输出口外端部外壁接口对齐流动管反应器穿过反应条件气相催化收集装置轴向方向轴向移动支撑管侧壁封接输出移动

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RP-3航空煤油/O_(2)的氧化与着火特性试验

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航空动力学报 2024年第5期39卷 129-137页

作者：张鑫炜曾文胡斌殷阁媛张英佳马宏宇沈阳航空航天大学航空发动机学院沈阳110136 中国科学院工程热物理研究所北京100190 西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

在流动管反应器中对当量比分别为0.5、1.0、2.0、温度范围为550~1200 K、压力分别为0.1、3.0MPa条件下RP-3航空煤油/O_(2)的氧化特性进行了试验测试。结果表明:当量比由0.5增加到2.0时,RP-3航空煤油/O_(2)氧化过程中各组分生成的起始温... 详细信息

在流动管反应器中对当量比分别为0.5、1.0、2.0、温度范围为550~1200 K、压力分别为0.1、3.0MPa条件下RP-3航空煤油/O_(2)的氧化特性进行了试验测试。结果表明:当量比由0.5增加到2.0时,RP-3航空煤油/O_(2)氧化过程中各组分生成的起始温度以及出现摩尔分数峰值时的温度均升高;压力由0.1 MPa升高到3.0 MPa时,RP-3航空煤油/O_(2)氧化过程中各组分生成的起始温度以及出现摩尔分数峰值时的温度均降低,烷烃的摩尔分数峰值升高,而烯烃的摩尔分数峰值则降低。同时,在激波管中对当量比分别为0.8、3.5、压力分别为0.2、1.0、5.0 MPa、温度范围为950~1500 K条件下RP-3航空煤油/O_(2)的着火延迟特性进行了试验测试。结果表明,RP-3航空煤油/O_(2)的着火延迟时间随压力与温度的升高、当量比由3.5减小到0.8时逐渐缩短。

关键词： RP-3航空煤油氧化特性流动管反应器激波管着火延迟时间

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天然气氧化特性的实验与数值计算

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航空动力学报 2022年第9期37卷 1886-1895页

作者：田雨师曾文陈潇潇胡二江刘靖马宏宇沈阳航空航天大学航空发动机学院沈阳110136 西安交通大学能源与动力工程学院动力工程多相流国家重点实验室西安710049 中国航发沈阳发动机研究所沈阳110015

在流动管反应器中对压力为0.1 MPa、温度范围为500~1850 K、当量比分别为0.5、1.0与3.5的工况条件下天然气(90%甲烷/7%乙烷/3%丙烷,体积分数)的氧化过程进行了实验测试。同时,通过全局敏感性分析方法,构建了天然气的简化反应动力学机理... 详细信息

在流动管反应器中对压力为0.1 MPa、温度范围为500~1850 K、当量比分别为0.5、1.0与3.5的工况条件下天然气(90%甲烷/7%乙烷/3%丙烷,体积分数)的氧化过程进行了实验测试。同时,通过全局敏感性分析方法,构建了天然气的简化反应动力学机理(38组分和149反应),并对天然气的氧化特性进行了数值计算。结果表明:随着当量比增大,燃料发生氧化反应的起始温度与终止温度逐渐升高,CO生成与消耗完全对应的反应温度逐渐升高,NO的生成量逐渐降低。天然气的简化反应机理可以很好地预测天然气氧化过程中主要组分摩尔分数随温度变化的整体趋势;但是在CH、CH、NO、NO的起始反应温度或摩尔分数峰值的预测上与相应实验值存在差异。

关键词：天然气氧化特性流动管反应器简化反应机理全局敏感性分析

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雨滴捕集颗粒物研究的非均相反应器研制

雨滴捕集颗粒物研究的非均相反应器研制

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作者：罗铭北京大学

学位级别：硕士

本论文综合回顾了国外在颗粒物云下去除方面的研究历程，总结了国内外关于液滴捕集颗粒物方面的研究成果，介绍了国内外一些有利于液滴捕集颗粒物研究的新技术新手段，包括流动管反应器的研究、均匀液滴发生技术，以及流体力学软件FLUEN... 详细信息

本论文综合回顾了国外在颗粒物云下去除方面的研究历程，总结了国内外关于液滴捕集颗粒物方面的研究成果，介绍了国内外一些有利于液滴捕集颗粒物研究的新技术新手段，包括流动管反应器的研究、均匀液滴发生技术，以及流体力学软件FLUENT及其在环境研究领域的应用。在文献调研的基础上，本论文结合流动管反应器的技术和均匀液滴发生法，用以研制雨滴捕集颗粒物的非均相反应器，并采用流体力学软件FLUENT模拟反应器内部流场及颗粒物在反应器内的流动状况。论文完成了液滴捕集颗粒物的非均相反应器的设计和研制。反应器由均匀液滴发生装置、反应器主体、颗粒物发生器组成，反应器主体高1.2m，直径46cm，内部加一筛孔直径2cm、轴向孔间距0.5cm的密孔筛板，反应器内部抛光成镜面以减小颗粒物的沉积。采用流体力学软件FLUENT对反应器的参数设定进行了模拟，最终选定了最佳的反应器的模型和设计参数;选择不同粒径的颗粒物(PM0.5、PM2.5、PM10)，采用两种不同的模型(欧拉模型和离散相模型)，模拟了不同粒径颗粒物在反应器内部的运动、分布情况。模拟结果表明，对于PM0.5的细颗粒采用欧拉模型模拟不是很合适，采用离散相模型则能够较好地描述颗粒在反应器内的运动轨迹：对于PM2.5和PM10而言，当其体积分数大于10<'-5>时欧拉模型能够很好地模拟颗粒物在反应器内的分布状况。完成了均匀液滴发生装置的研制，采用0.8mm的孔板，在540-620Hz间均可以发生均匀液滴。本研究对比了不同频率下改变输出电压的大小导致的射流断裂长度和单位距离内液滴数目的变化，得到发生均匀液滴比较合适的发生频率和输出电压。对反应器进行了一系列的性能测试实验。密封性测试表明高压下泄露率为0.8‰;混合实验表明CO<,2>在反应器内混合程度达到94.5％，实测换气次数与理论换气次数误差9.9％，低于10％的标准：CO<,2>浓度分布实验表明反应器内部流场分布与模型模拟结果相似，轴线浓度变化低于10％，与模型模拟结果相符。反应器通过验收。本论文还建立了颗粒物的检测方法。实验使用二氧化硅颗粒物，改进了硅钼蓝国标法，检测限达到20μg/100mL，建立了标准曲线并采用国标物质校准。

关键词：非均相反应器液滴捕集颗粒物流动管反应器 FLUENT软件欧拉模型离散相模型均匀液滴硅钼蓝国标法

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同步辐射光电离质谱研究气相自由基反应

同步辐射光电离质谱研究气相自由基反应

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作者：储根柏中国科学技术大学

学位级别：博士

气相自由基能与各种气体发生快速反应,在大气化学、燃烧化学和星际化学等重要的化学过程中起着关键性的催化作用。本论文主要讲述流动管-闪光光解-同步辐射光电离质谱的实验技术研究气相自由基反应。此技术以其通用性、多重探测性、选... 详细信息

气相自由基能与各种气体发生快速反应,在大气化学、燃烧化学和星际化学等重要的化学过程中起着关键性的催化作用。本论文主要讲述流动管-闪光光解-同步辐射光电离质谱的实验技术研究气相自由基反应。此技术以其通用性、多重探测性、选择性和灵敏性等多种优势,成为研究气相自由基的主要实验方法。此外,高强度、高分辨、宽连续可调的同步辐射光电离质谱能测量反应中间体和反应产物、区分同质异构体、测量反应速率、获得电离能和离解能等实验数据。量化理论计算反应的中间产物和过渡态的能量和构型、构建反应历程的势能面,深入理解自由基反应动力学机理及其对大气污染的影响。本论文将在前几章节讲述利用原子分子物理实验站现有设备,搭建流动管-闪光光解-同步辐射光电离质谱实验装置,其具有多通道、时间分辨、能量分辨等特点,用来研究气相自由基反应并给出部分调试结果。利用此装置研究Cl与1-丁烯和异丁烯反应,实验测定其反应产物及电离能;理论计算构建其加成和消去通道的反应势能面;综合分析给出Cl主要加成到烯烃的结果。并在第五章节讲述介绍理论研究基态氰基(CN)自由基与1,3-丁二烯反应,构建其反应势能面并研究反应可行通道。第六、七章节分别讲述同步辐射光电离质谱研究自由基先驱物C2C12O2和C2Cl4。通过实验测量C2C12O2和C2Cl4电离能和碎片离子出现势,结合理论计算讨论了可能的离子解离通道。此外,实验观察到cis-C2Cl2O2+来自于电离后gauche-C2Cl2O2+的构型转变。同时实验观察了C2Cl4离子对解离产生Cl-负离子并结合热力学数据讨论其多体解离过程。第一章主要介绍气相自由基反应动力学的光电离质谱的研究。气相自由基能与各种气体发生快速反应,在大气化学、燃烧化学和星际化学等重要的化学过程中起着关键性的催化作用。许多实验方法(例如荧光法和吸收法)已经用于研究气相自由基反应动力学过程,并取得许多重要的成果,但这些技术局限于探测小分子自由基反应。流动管反应器和闪光光解结合光电离质谱的实验技术以其通用性、多重探测性、选择性和灵敏性等多种优势,成为研究气相自由基反应的主要实验方法。利用高通量、高分辨、连续可调的同步辐射光电离质谱开展了多种自由基反应研究及其在大气化学、燃烧化学和星际化学等的应用。第二章主要介绍国家同步辐射实验室原子分子实验站的装置和技术。先介绍波荡器提供的主要真空紫外波段(7.0-22eV)辐射、光束线光学元件和性能、气体滤波器装置。再次介绍实验站的多重气体吸收池、超声膨胀分子束技术、气溶胶装置和自由基反应装置等。最后简单介绍一些量化计算理论和方法。第三章主要介绍多通道、时间分辨、能量分辨的同步辐射光电离质谱装置的建立和初步研究。脉冲激光诱发流动管反应器内自由基-分子化学反应：反应器内的反应气体经侧孔取样：分子束被Kr线光源真空紫外灯或连续可调的同步辐射真空紫外光电离;连续离子流经质谱的脉冲电压提取,由飞行时间质谱检测。通过外触发激光器、脉冲发生器和多通道卡实现质谱在微秒尺度上同时探测反应中瞬时或稳定的物种。不同的异构体可以通过光电离效率曲线来区别,加深对反应机制认识。这种三维的数据结构(离子强度作为分子质量、反应时间和电离能的函数)可以进一步认识自由基反应。第四章主要介绍流动管-闪光光解-同步辐射光电离质谱研究Cl与1-丁烯和异丁烯的反应。闪光光解后的质谱显示Cl与1-丁烯和异丁烯反应后都有加成产物C4H7Cl,并得到电离能分别为9.58±0.10及9.56±0.10eV。通过理论计算可能的加成通道和消去通道,加成通道主要是通过Cl加成到丁烯的不饱和键上产生氯丁烷自由基。加成产物主要来自于Cl与氯丁烷自由基的二次反应。第五章主要介绍基态氰基(CN)自由基与1,3-丁二烯反应的理论研究。通过理论计算研究CN加成1,3-丁二烯的初步产物C5H6N不同的异构体,并讨论C5H6N异构体的异构化过程及产物生成过程,判断最可能的反应通道。第六章主要介绍同步辐射光电离质谱研究自由基先驱物C2Cl2O2.通过实验得到C2Cl2O2电离能和碎片离子出现势,结合理论CBS-QB3和Wlu计算讨论了可能的离子解离通道。此外,通过理论计算观察了三种不同构型反式、扭曲式、顺式的母体离子,并发现Cis-C2Cl2O2+的理论计算的电离能与实验的光电离效率谱上的第二个台阶(11.6eV处)相符。主要的碎片离子CClO+来自于反式母体离子的C-C键断裂。第七章主要介绍同步辐射光电离质谱研究自由基先驱物C2Cl4.实验和理论研究C2Cl4的电离能、离子出现势及解离通道,光电离效率谱上观察到母体离子的振动序列(v2)。实验观察了电子对解离产生Cl-负离子并结合热力学数据讨论其多体解离过程。

关键词：同步辐射光电离质谱流动管反应器闪光光解自由基反应加成和消去通道

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2-乙基呋喃的热解实验与模型研究

2-乙基呋喃的热解实验与模型研究

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作者：宋书宝广西大学

学位级别：硕士

能源安全与环境污染问题给人类生活带来了极大的挑战。替代能源,特别是生物质燃料,可以减少化石能源的使用和温室气体排放。近年来,随着呋喃系列生物燃料由生物质转化的发展,呋喃系列生物燃料作为有潜力的新型生物质可再生燃料引起了很... 详细信息

能源安全与环境污染问题给人类生活带来了极大的挑战。替代能源,特别是生物质燃料,可以减少化石能源的使用和温室气体排放。近年来,随着呋喃系列生物燃料由生物质转化的发展,呋喃系列生物燃料作为有潜力的新型生物质可再生燃料引起了很大的关注,其中2-乙基呋喃作为一种新型呋喃类燃料,有着巨大的应用潜力。在2-乙基呋喃进入商业化应用之前,有必要对其燃烧性质进行相关的实验与理论研究。因此,本文选取2-乙基呋喃为研究对象,构建了详细的热解化学动力学模型,并与2-甲基呋喃和2,5-二甲基呋喃的热解过程进行了对比,研究支链结构和数量差异对于呋喃类燃料热解过程的影响。本论文的工作主要从两个方面展开。在实验方面,依托中国科学技术大学国家同步辐射实验室燃烧线站,开展了流动反应器低压和常压的热解实验,通过同步辐射真空紫外光电离质谱装置定量检测热解产物,包括甲基,炔丙基,乙烯基乙烯酮,呋喃,2-甲基呋喃,2-乙烯基呋喃,苯,甲苯和萘等。在动力学模型方面,构建了详细的2-乙基呋喃的热解化学动力学模型,并利用热解实验结果对模型进行了全面的验证。本模型可以在低压和常压下在实验不确定性范围内重现大多数热解物质的结果。根据敏感性分析和生成速率分析,进行了重要物种和重要反应的动力学分析,以分析2-乙基呋喃热解中的主要反应途径。可以得出结论,在两个热解压力下,单分子解离反应生成2-呋喃基甲基,氢原子和甲基引发的夺氢反应生成1-(2-呋喃基)乙基,氢原子加成反应生成乙烯基乙烯酮,呋喃和1-戊烯基对2-乙基呋喃的消耗起了决定性的作用。2-乙基呋喃的乙基侧链导致了燃料分解中非常关键的C–CH键解离途径,这是与2-甲基呋喃和2,5-二甲基呋喃相比独特的分解途径。2-乙烯基呋喃,2-呋喃甲基和乙烯基烯酮是2-乙基呋喃热解的关键物质。与2-甲基呋喃和2,5-二甲基呋喃热解相比,2-乙基呋喃热解中的芳烃浓度较低。在热解过程中,由于C3和C4物种的摩尔分数较低,因此2-乙基呋喃倾向于产生比2-甲基呋喃和2,5-二甲基呋喃更少的芳烃炭黑前体。

关键词： 2-乙基呋喃 2-甲基呋喃 2,5-二甲基呋喃流动管反应器热解动力学模型

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天然气预混与扩散燃烧中主要污染物生成特性研究

天然气预混与扩散燃烧中主要污染物生成特性研究

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作者：田雨师沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

天然气输运方便,污染小,目前广泛应用于轻型与重型燃气轮机中。由于受环保法规的约束,低排放燃气轮机才可以进入市场。我国针对天然气燃气轮机开展的低NOx排放燃烧技术研究起步较晚,对小尺寸高容积热负荷燃烧室的严苛尺寸限制带来的巨... 详细信息

天然气输运方便,污染小,目前广泛应用于轻型与重型燃气轮机中。由于受环保法规的约束,低排放燃气轮机才可以进入市场。我国针对天然气燃气轮机开展的低NOx排放燃烧技术研究起步较晚,对小尺寸高容积热负荷燃烧室的严苛尺寸限制带来的巨大挑战认识不足,致使我国的天然气燃气轮机没有成熟的低排放燃烧技术可用。因此,针对目前还没有有效掌握的天然气燃气轮机燃烧室内污染物生成机理与抑制方法开展天然气预混与扩散燃烧中主要污染物生成特性研究,获得天然气预混燃烧与扩散燃烧中主要污染物的生成特性、影响因素及影响规律,将为阐明燃烧室内主要特征区域污染物生成路径,获得污染物综合抑制方法提供理论基础与技术支持。在流动管反应器中对当量比范围为0.5～3.5、温度范围为500～1850 K、常压条件下天然气（0.9CH4/0.07C2H6/0.03C3H8,体积分数）的预混燃烧特性进行了试验测试,获得了不同当量比下天然气预混燃烧过程中主要中间组分和主要污染物浓度随温度的变化趋势。基于Aramco Mechanism 2.0机理,采用敏感性分析法、生成速率分析法、反应路径分析法和解耦法,构建了天然气的简化反应机理,对天然气预混燃烧特性进行了数值计算并与相应试验数据进行对比分析。研究结果表明:随着当量比增大,燃料发生反应的起始温度与终止温度升高,主要中间产物的生成量增大;当量比对NOx的生成有抑制作用;CO和CO2的生成量也随当量比改变发生明显变化。天然气的简化反应机理可以很好的预测天然气预混燃烧过程中各组分浓度随温度变化的整体趋势;但是,在C3H8、C2H2、NOx的起始反应温度和浓度峰值的预测上与相应试验值存在差异。在旋流燃烧器中对常压下、当量比范围为0.6～1.4、CO2含量分别为0%、10%、20%、空气流速分别为2 m/s、6 m/s条件下天然气的扩散燃烧特性进行了试验测试,获得了不同工况下天然气扩散燃烧过程中的火焰形态,并对天然气的扩散燃烧特性进行数值模拟,获得不同工况下主要中间组分以及污染物浓度随温度的变化趋势,分析了当量比、空气出口速度、二氧化碳含量对天然气扩散燃烧特性的影响。研究结果表明:随着当量比增大,火焰的轴向长度增加,主要中间产物浓度增大;NOx的高浓度区域随当量比增大而减小。随着CO2含量增大,温度场高温区域的温度略微降低且径向宽度减小,中间产物生成浓度降低;燃料燃尽高度随CO2含量的增大而略微降低;NOx的高浓度区域随CO2含量的增大而减小。随着空气流速增大,火焰的轴向长度增加,温度场高温区域的径向宽度略微增加,中间产物的生成浓度增大;空气流速对NOx的生成浓度没有显著影响。

关键词：天然气预混燃烧流动管反应器扩散燃烧简化反应机理

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