Abstract Naphthalene and alkylbenzenes are present in practical transportation fuels. This study investigates the impact of naphthalene addition to alkylbenzenes on soot formation. Naphthalene was added to two kinds of alkylbenzenes, namely, 1,2,4-trimethylbenzene and n-propylbenzene. Because they are isomers, the effect of molecular structure is isolated. The sooting characteristics of naphthalene-added alkylbenzenes are compared to pure alkylbenzenes in laminar coflow flames. The fuel and carbon mass flow rates were kept constant for all cases. The soot volume fraction measurements show that n-propylbenzene is sensitive to naphthalene addition. In contrast, no significant changes in soot volume fraction were observed for the 1,2,4-trimethylbenzene flames. A slight increase in primary particle diameter was observed for both naphthalene-added n-propylbenzene and 1,2,4-trimethylbenzene, suggesting that naphthalene promotes soot surface growth. The calculated number densities show that naphthalene addition promotes soot nucleation for n-propylbenzene but not for 1,2,4-trimethylbenzene. The flames were simulated with the CoFlame code with the CRECK mechanism. The model partially agrees with the experimental results, as the model agrees with the case of 1,2,4-trimethylbenzene but underestimates the effect of naphthalene addition to n-propylbenzene. More understanding of the PAH formation beyond naphthalene is required. In conclusion, the study suggests that the effect of naphthalene addition on soot formation is fuel-type dependent.

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萘加成烷基苯对碳烟形成的影响

摘要 萘和烷基苯存在于实际的运输燃料中。本研究调查了在烷基苯中添加萘对碳烟形成的影响。萘加入到两种烷基苯中，即1,2,4-三甲苯和正丙苯。因为它们是异构体，分子结构的影响是孤立的。在层流顺流火焰中将添加萘的烷基苯的碳烟特性与纯烷基苯进行比较。在所有情况下，燃料和碳质量流量保持恒定。烟灰体积分数测量表明正丙苯对萘的添加很敏感。相比之下，对于 1,2,4-三甲苯火焰，没有观察到烟灰体积分数的显着变化。观察到添加萘的正丙苯和 1,2,4-三甲苯的初级粒径略有增加，表明萘促进了烟灰表面的生长。计算的数密度表明，萘的加入促进了正丙苯的烟灰成核，但不促进 1,2,4-三甲苯。火焰是用带有 CRECK 机制的 CoFlame 代码模拟的。该模型与实验结果部分吻合，因为该模型与1,2,4-三甲苯的情况一致，但低估了萘加成对正丙苯的影响。需要更多地了解除萘之外的 PAH 形成。总之，该研究表明，添加萘对碳烟形成的影响取决于燃料类型。表明萘促进烟灰表面生长。计算的数密度表明，萘的加入促进了正丙苯的烟灰成核，但不促进 1,2,4-三甲苯。火焰是用 CoFlame 代码和 CRECK 机制模拟的。该模型与实验结果部分吻合，因为该模型与1,2,4-三甲苯的情况一致，但低估了萘加成对正丙苯的影响。需要更多地了解除萘之外的 PAH 形成。总之，该研究表明，添加萘对碳烟形成的影响取决于燃料类型。表明萘促进烟灰表面生长。计算的数密度表明，萘的加入促进了正丙苯的烟灰成核，但不促进 1,2,4-三甲苯。火焰是用 CoFlame 代码和 CRECK 机制模拟的。该模型与实验结果部分吻合，因为该模型与1,2,4-三甲苯的情况一致，但低估了萘加成对正丙苯的影响。需要更多地了解除萘之外的 PAH 形成。总之，该研究表明，添加萘对碳烟形成的影响取决于燃料类型。火焰是用带有 CRECK 机制的 CoFlame 代码模拟的。该模型与实验结果部分吻合，因为该模型与1,2,4-三甲苯的情况一致，但低估了萘加成对正丙苯的影响。需要更多地了解除萘之外的 PAH 形成。总之，该研究表明，添加萘对碳烟形成的影响取决于燃料类型。火焰是用带有 CRECK 机制的 CoFlame 代码模拟的。该模型与实验结果部分吻合，因为该模型与1,2,4-三甲苯的情况一致，但低估了萘加成对正丙苯的影响。需要更多地了解除萘之外的 PAH 形成。总之，该研究表明，添加萘对碳烟形成的影响取决于燃料类型。