柴油机燃用加氢生物柴油—乙醇—柴油的燃烧与排放特性研究
发布时间：2022-02-09 08:02
随着能源危机和环境污染的日益严重,生物柴油、乙醇等生物替代燃料正受到研究者越来越多的关注。生物柴油来源广泛,其中低饱和度生物柴油的氧化安定性较差,贮存时间短,而催化转移加氢可有效提升其饱和度,弥补氧化安定性缺陷。然而,加氢过程中大量的反式油酸甲酯（trans-C18:1）和硬脂酸甲酯（C18:0）的生成,导致生物柴油低温流动性恶化。为了实现氧化安定性和低温流动性的平衡,本文将超声波应用到生物柴油催化转移加氢过程中,调整trans-C18:1和C18:0产物的选择性。此外,乙醇的运动粘度低,可用于调和加氢生物柴油过高的运动粘度,而且其与生物柴油-柴油混合物的互溶性较好。对此,本文构建加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料,并对其氧化特性、燃烧特性及排放特性展开研究。具体研究内容如下:（1）超声波辅助水环境下生物柴油催化转移加氢工艺研究。超声波发生装置的工作参数为功率180W和频率40 kHz。设定去离子水、异丙醇与棉籽生物柴油的质量比为100:32:7,雷尼镍催化剂用量为棉籽生物柴油的13wt%,反应温度为85℃,搅拌速率为600r/min。在超声波辅助加氢30min时,生物柴油的碘值为77....
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
安捷伦7890B-5977B气相色谱-质谱联用仪Fig.2.4IntegratedGC-MSinstrumentsofAgilent7890B-5977B
江苏大学硕士学位论文23UPHCME的运动粘度如表2.9所示。可以发现，与CME相比，PHCME的运动粘度提高了13.7%，这是因为经过催化转移加氢后生物柴油的饱和度得到了提升，与Moser等[104]的研究结果基本一致。而UPHCME的运动粘度略低于PHCME，这归因于超声波加氢下的生物柴油饱和度略低于传统加氢。图2.6NDJ-5S旋转粘度计Fig.2.6NDJ-5Srotationalviscometer表2.8NDJ-5S旋转粘度计的主要技术参数Table2.8MaintechnicalparametersofNDJ-5Srotationalviscometer主要技术参数数值测量范围/mPa·s10~100000转子转速/r·min-1预置6、12、30、60，还可无极调速测量误差/%1工作温度/℃5~35相对湿度/%不大于80表2.9CME、PHCME和UPHCME的运动粘度Table2.9KinematicviscositiesofCME,PHCMEandUPHCME样品CMEPHCMEUPHCME运动粘度/mm2·s-14.515.134.942.6本章小结本章在超声波辅助作用下进行生物柴油催化转移加氢试验。超声波装置的工作参数为功率180W、频率40kHz；以去离子水、异丙醇与棉籽生物柴油作为反应原料，其质量比为
江苏大学硕士学位论文25第三章加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的氧化特性由于加氢生物柴油的运动粘度较高，其与柴油的混合燃料的低温流动性能及喷雾性能不如纯柴油，而乙醇较低的运动粘度恰好可以弥补这一缺陷，因此，本章构建了加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料体系。本章着眼于燃料的氧化特性，利用升温热重法对不同比例的加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的氧化失重情况进行研究，并分析各三元燃料的氧化动力学，以期获得三元燃料的氧化特性基础参数。3.1加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的氧化特性研究3.1.1试验仪器和方法选用瑞士Mettler-Toledo公司的TGA/DSC1型同步热分析仪作为试验仪器，其实物图如图3.1所示，主要技术指标和参数如表3.1所示。TGA/DSC1型同步热分析仪的功能如下：在预设的温度程序下，观察样品因挥发或氧化所导致的失重和热流现象，包含不同温度下样品的失重率、失重速率以及热流变化。需要注意的是，合理设置温度程序，如若升温速率过高，样品的温度不能及时达到炉内环境温度，导致试验结果存在误差。由于本章研究的是加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的氧化性能，选用合成空气(78.9vol%N2，21.1vol%O2)作为工作氛围气，同时选用高纯氮气(99.99vol%)作为保护气，二者的流量均为50mL/min。样品进样量约为20mg。温度程序设置如下：初始温度为40℃，终止温度为500℃，升温速率为20℃/min。图3.1TGA/DSC1型同步热分析仪Fig.3.1TGA/DSC1thermalanalyzer
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国进口石油市场浅析[J]. 孙琦. 航海. 2020(01)
[2]燃料分层对乙醇/柴油双燃料发动机循环波动的影响[J]. 董世军,杨灿,欧彪,卢宏广,徐浩成,成晓北. 内燃机学报. 2019(04)
[3]基于气相色谱的植物油特征脂肪酸高温热氧化特性研究[J]. 刘剑,刘元法,李进伟. 中国油脂. 2019(01)
[4]燃料乙醇的发展现状分析及前景展望[J]. 曹运齐,刘云云,胡南江,胡晓玮,张瑶,赵于,吴蔼民. 生物技术通报. 2019(04)
[5]生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性[J]. 耿莉敏,程清波,陈阳,魏有涛,李慧梅. 中国公路学报. 2018(11)
[6]不同喷油定时乙醇/柴油RCCI低负荷燃烧与排放特性[J]. 韩伟强,李博仑,董超,潘锁柱,李鑫. 农业工程学报. 2018(20)
[7]短链醇酯与柴油混合燃料燃烧过程分析[J]. 杜家益,戴鹏飞,徐行,梅德清,吴焓,陈晨,陶俊. 扬州大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]低乙醇配比的乙醇-柴油混合燃料空化特性试验[J]. 高莹,麻斌,邓海鹏,刘宇,刘洪岐,王亚娣. 西安交通大学学报. 2017(11)
[9]生物柴油催化转移加氢改善其燃烧特性[J]. 袁银男,顾萌,戴鹏飞,梅德清. 农业工程学报. 2017(11)
[10]乙醇-柴油混合燃料燃烧和颗粒尺寸分布[J]. 孙智勇,魏明锐,刘近平,李松,肖合林. 内燃机学报. 2017(02)
硕士论文
[1]加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料特性及优化设计[D]. 张起.江苏大学 2019
[2]部分加氢生物柴油改善发动机燃烧与排放的试验研究[D]. 顾萌.江苏大学 2017
[3]柴油机燃用短链醇酯混合燃料的燃烧过程及排放特性研究[D]. 吴焓.江苏大学 2016
[4]电场强化酯交换反应制备生物柴油的初步研究[D]. 孙成仁.江苏大学 2016
[5]生物柴油/乙醇混合燃料内燃机的试验研究和模拟优化[D]. 丁子斌.华中科技大学 2016
[6]生物柴油燃烧过程化学动力学机理研究[D]. 肖九长.南昌大学 2015
[7]柴油机颗粒氧化动力学特性研究[D]. 杨冬.西华大学 2015
[8]水环境下生物柴油催化转移加氢[D]. 夏燕.浙江工业大学 2011
本文编号：3616656
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
安捷伦7890B-5977B气相色谱-质谱联用仪Fig.2.4IntegratedGC-MSinstrumentsofAgilent7890B-5977B
江苏大学硕士学位论文23UPHCME的运动粘度如表2.9所示。可以发现，与CME相比，PHCME的运动粘度提高了13.7%，这是因为经过催化转移加氢后生物柴油的饱和度得到了提升，与Moser等[104]的研究结果基本一致。而UPHCME的运动粘度略低于PHCME，这归因于超声波加氢下的生物柴油饱和度略低于传统加氢。图2.6NDJ-5S旋转粘度计Fig.2.6NDJ-5Srotationalviscometer表2.8NDJ-5S旋转粘度计的主要技术参数Table2.8MaintechnicalparametersofNDJ-5Srotationalviscometer主要技术参数数值测量范围/mPa·s10~100000转子转速/r·min-1预置6、12、30、60，还可无极调速测量误差/%1工作温度/℃5~35相对湿度/%不大于80表2.9CME、PHCME和UPHCME的运动粘度Table2.9KinematicviscositiesofCME,PHCMEandUPHCME样品CMEPHCMEUPHCME运动粘度/mm2·s-14.515.134.942.6本章小结本章在超声波辅助作用下进行生物柴油催化转移加氢试验。超声波装置的工作参数为功率180W、频率40kHz；以去离子水、异丙醇与棉籽生物柴油作为反应原料，其质量比为
江苏大学硕士学位论文25第三章加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的氧化特性由于加氢生物柴油的运动粘度较高，其与柴油的混合燃料的低温流动性能及喷雾性能不如纯柴油，而乙醇较低的运动粘度恰好可以弥补这一缺陷，因此，本章构建了加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料体系。本章着眼于燃料的氧化特性，利用升温热重法对不同比例的加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的氧化失重情况进行研究，并分析各三元燃料的氧化动力学，以期获得三元燃料的氧化特性基础参数。3.1加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的氧化特性研究3.1.1试验仪器和方法选用瑞士Mettler-Toledo公司的TGA/DSC1型同步热分析仪作为试验仪器，其实物图如图3.1所示，主要技术指标和参数如表3.1所示。TGA/DSC1型同步热分析仪的功能如下：在预设的温度程序下，观察样品因挥发或氧化所导致的失重和热流现象，包含不同温度下样品的失重率、失重速率以及热流变化。需要注意的是，合理设置温度程序，如若升温速率过高，样品的温度不能及时达到炉内环境温度，导致试验结果存在误差。由于本章研究的是加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料的氧化性能，选用合成空气(78.9vol%N2，21.1vol%O2)作为工作氛围气，同时选用高纯氮气(99.99vol%)作为保护气，二者的流量均为50mL/min。样品进样量约为20mg。温度程序设置如下：初始温度为40℃，终止温度为500℃，升温速率为20℃/min。图3.1TGA/DSC1型同步热分析仪Fig.3.1TGA/DSC1thermalanalyzer
【参考文献】：
期刊论文
[1]中国进口石油市场浅析[J]. 孙琦. 航海. 2020(01)
[2]燃料分层对乙醇/柴油双燃料发动机循环波动的影响[J]. 董世军,杨灿,欧彪,卢宏广,徐浩成,成晓北. 内燃机学报. 2019(04)
[3]基于气相色谱的植物油特征脂肪酸高温热氧化特性研究[J]. 刘剑,刘元法,李进伟. 中国油脂. 2019(01)
[4]燃料乙醇的发展现状分析及前景展望[J]. 曹运齐,刘云云,胡南江,胡晓玮,张瑶,赵于,吴蔼民. 生物技术通报. 2019(04)
[5]生物柴油-柴油-乙醇混合燃料的燃烧与排放特性[J]. 耿莉敏,程清波,陈阳,魏有涛,李慧梅. 中国公路学报. 2018(11)
[6]不同喷油定时乙醇/柴油RCCI低负荷燃烧与排放特性[J]. 韩伟强,李博仑,董超,潘锁柱,李鑫. 农业工程学报. 2018(20)
[7]短链醇酯与柴油混合燃料燃烧过程分析[J]. 杜家益,戴鹏飞,徐行,梅德清,吴焓,陈晨,陶俊. 扬州大学学报(自然科学版). 2017(04)
[8]低乙醇配比的乙醇-柴油混合燃料空化特性试验[J]. 高莹,麻斌,邓海鹏,刘宇,刘洪岐,王亚娣. 西安交通大学学报. 2017(11)
[9]生物柴油催化转移加氢改善其燃烧特性[J]. 袁银男,顾萌,戴鹏飞,梅德清. 农业工程学报. 2017(11)
[10]乙醇-柴油混合燃料燃烧和颗粒尺寸分布[J]. 孙智勇,魏明锐,刘近平,李松,肖合林. 内燃机学报. 2017(02)
硕士论文
[1]加氢生物柴油-乙醇-柴油三元燃料特性及优化设计[D]. 张起.江苏大学 2019
[2]部分加氢生物柴油改善发动机燃烧与排放的试验研究[D]. 顾萌.江苏大学 2017
[3]柴油机燃用短链醇酯混合燃料的燃烧过程及排放特性研究[D]. 吴焓.江苏大学 2016
[4]电场强化酯交换反应制备生物柴油的初步研究[D]. 孙成仁.江苏大学 2016
[5]生物柴油/乙醇混合燃料内燃机的试验研究和模拟优化[D]. 丁子斌.华中科技大学 2016
[6]生物柴油燃烧过程化学动力学机理研究[D]. 肖九长.南昌大学 2015
[7]柴油机颗粒氧化动力学特性研究[D]. 杨冬.西华大学 2015
[8]水环境下生物柴油催化转移加氢[D]. 夏燕.浙江工业大学 2011
本文编号：3616656
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