磁电等离子体技术用于汽车节能减排的实验研究

【摘要】： 随着汽车保有量的不断增加,燃油消耗和汽车消费之间的矛盾将日益激化,汽车污染物排放总量也将持续攀升,为了缓解能源紧缺的形势,减少大气污染,近十几年来,内燃机研究工作者做了大量有益的工作,研究了多种提高内燃机热效率的新途径和控制有害气体排放的措施,但是,这些方法中均存在着节能和改善排放之间的矛盾。本文提出的利用磁电等离子体技术节油减排的方法是基于一种新的思路,它作用于发动机进气,使进气空气成为活性很强的极化激发态富氧气体,其中包含大量原子氧(O)、臭氧(O3)以及一些氧化能力很强的自由基(OH*、HO2*),在这些强活性物质的作用下,内燃机燃烧状况得到改善,燃料充分燃烧,从而达到节油减排的目标。 本文首先对梯度强磁场理论和气体放电产生等离子体的理论进行了探讨,分析了空气中顺磁性的氧气和逆磁性的氮气在梯度磁场中受到不同磁化力作用下的分离机理,以及放电等离子体对空气的极化激发作用,产生大量活性基元物质(O、O3等)的过程,为磁电等离子体技术的节能减排应用奠定了理论基础。然后,分别通过对现有的梯度磁场氮氧分离设备和等离子体反应器进行分析,并结合实际条件设计了磁电等离子体净节能减排装置。 为了验证磁电等离子体节能减排装置的实际效果,我们在重庆大学内燃机技术研究所做了发动机的台架试验。实验表明,装置对降低汽车油耗和尾气排放有较好的效果,节油率可达18.6%,尾气中HC的净化率可达10%,CO为15%,但是NOx的排放却有所增大,还需要尾气中的净化措施来处理。同时根据实验结果研究了各种相关因素对该装置节油减排效果的影响规律,相关因素主要包括磁化组不同类型、放电管不同类型、电源电压和放电反应管通电数目,从而,获得了该装置的最佳参数匹配。 【关键词】：梯度磁场 放电等离子体 实验研究 节油率 净化率
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：U467
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-9
• 1 绪论9-17
• 1.1 汽车能耗和排放现状9
• 1.2 汽车尾气污染物的危害9-11
• 1.2.1 一氧化碳对人体和环境的危害9-10
• 1.2.2 碳氢化合物对人体和环境的危害10
• 1.2.3 氮氧化合物对人体和环境的危害10
• 1.2.4 可吸入微粒对人体和环境的危害10-11
• 1.3 汽车尾气排放法规和燃油消耗标准11-13
• 1.3.1 汽车尾气排放的法规11-12
• 1.3.2 汽车燃油消耗标准12-13
• 1.4 汽车节油技术和尾气排放控制技术13-15
• 1.4.1 汽车节油技术13-14
• 1.4.2 汽车尾气排放控制技术14-15
• 1.5 本文研究的目的和主要内容15-17
• 1.5.1 本文研究的目的15-16
• 1.5.2 本文研究的主要内容16-17
• 2 磁电等离子体理论研究17-34
• 2.1 梯度强磁场理论17-24
• 2.1.1 梯度及梯度磁场18
• 2.1.2 物质磁性的定义18-19
• 2.1.3 物质磁性的分类19
• 2.1.4 气体的磁特性19-21
• 2.1.5 顺抗磁性气体分子在梯度磁场中的受力21-23
• 2.1.6 梯度磁场中氮氧的分离机理23-24
• 2.2 等离子体的基本理论24-32
• 2.2.1 气体放电特性24-26
• 2.2.2 汤生放电理论26-27
• 2.2.3 流柱理论27-28
• 2.2.4 等离子体的产生形式28-29
• 2.2.5 脉冲电晕放电29-30
• 2.2.6 等离子体激化空气的机理分析30-32
• 2.3 磁电等离子体极化激发空气分析32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 3 磁电等离子体实验装置的设计34-45
• 3.1 装置总体设计思路34
• 3.2 磁化组34-39
• 3.2.1 磁化组总体结构34-35
• 3.2.2 磁化组磁路设计原则35-36
• 3.2.3 磁化组中梯度磁铁的结构型式36-39
• 3.3 等离子体放电反应器39-42
• 3.3.1 放电反应器总体结构39-40
• 3.3.2 放电反应管结构40-42
• 3.4 电源选择42-44
• 3.4.1 电源电压42-43
• 3.4.2 脉冲电源43-44
• 3.5 本章小结44-45
• 4 实验装置与方法45-50
• 4.1 发动机台架试验45-49
• 4.1.1 实验仪器和设备45-47
• 4.1.2 实验方法47-49
• 4.2 实验步骤49
• 4.3 本章小结49-50
• 5 实验结果分析50-65
• 5.1 实验装置对发动机油耗的影响50-53
• 5.1.1 磁化组单独作用50-52
• 5.1.2 磁化组和放电管共同作用52-53
• 5.2 磁化组结构型式对发动机油耗的影响53-57
• 5.2.1 负荷特性试验53-55
• 5.2.2 速度特性试验55-57
• 5.3 实验装置对发动机排放的影响57-64
• 5.3.1 磁化组和放电管共同作用58-60
• 5.3.2 放电管通电电压的影响60-61
• 5.3.3 放电反应管结构型式的影响61-62
• 5.3.4 放电反应管通电数目的影响62-64
• 5.4 本章小结64-65
• 6 结论与建议65-67
• 6.1 结论65-66
• 6.2 建议66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-71
• 附录71
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文71

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