[发明专利]一种碳氢燃料热解碳烟生成机理研究方法

权利要求书

1.一种碳氢燃料热解碳烟生成机理研究方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤(1)：确定实验/仿真工况；

步骤(2)：采用流动管实验系统对碳氢燃料进行热解，收集流动管出口的碳烟颗粒并计算产量；

步骤(3)：采用仿真软件对实验过程进行仿真研究，导出重要前驱物的峰值摩尔分数，得到碳氢燃料的化学反应路径图；

步骤(4)：分析步骤(2)的碳烟颗粒产量和步骤(3)的重要前驱物的耦合作用；

步骤(5)：通过步骤(4)得到的耦合作用和步骤(3)得到的燃料的化学反应路径图，获取碳氢燃料热解碳烟生成机理。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的试验/仿真工况包括氩气和碳氢燃料的摩尔分数和体积流量，管式炉内的温度分布。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中收集流动管出口的碳烟颗粒并计算产量具体为：实验完成后，刮取流动管实验系统的玻璃纤维过滤膜上的碳烟颗粒，从而收集碳烟颗粒；对收集碳烟颗粒前后玻璃纤维过滤膜的质量进行称重，从而计算出流动管出口的碳烟颗粒的产量。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)还包括采用透射电子显微镜获得收集到的碳烟的形貌图，得到碳烟的团聚和生长的方式。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)还包括确定仿真的输入参数，所述仿真的输入参数根据不同的实验工况分别确定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述仿真的输入参数包括：碳氢燃料及氩气的摩尔分数，实验系统中采用的管式炉的管长、内径、实验压力、以及管式炉的温度分布曲线；根据碳氢燃料种类确定的热力学参数和燃料反应机理。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)导出重要前驱物的峰值摩尔分数具体为：选取需要导出摩尔分数分布和生成速率分布的前驱物，输出包含相关前驱物从进入管式炉到离开管式炉的摩尔分数分布和生成速率分布；根据前驱物的摩尔分数分布提取前驱物的摩尔分数曲线的峰值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤(3)中得到碳氢燃料的化学反应路径图具体为：根据输入碳氢燃料的摩尔分数分布，计算管式炉沿管长方向上碳烟燃料的转化率，选取初始碳氢燃料转化率在70％的位置，结合物种的生成速率，绘制化学反应路径图。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述计算管式炉沿管长方向上碳烟燃料的转化率具体为：输入碳氢燃料起始摩尔分数减去在某位置的摩尔分数，得到的差除以起始摩尔分数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤(5)具体为：对仿真得到的不同重要前驱物的峰值摩尔分数值以及实验获取的碳烟颗粒的产量进行比较分析，可以得到重要前驱物与碳烟产量的耦合关系，从而获取对碳烟生成具有重要影响的前驱物；

结合通过仿真得到的燃料化学反应路径图，获得大环芳香烃的生成路径，从而得到初生碳烟的生成机理。