甲醇/生物柴油燃烧颗粒的结构特征研究
发布时间：2022-04-19 18:48
为探讨甲醇对生物柴油颗粒形成的作用机理,采用扫描电镜（SEM）与X射线小角散射（SAXS）相结合的方法,针对颗粒的微观形貌以及孔隙结构,分析了甲醇对生物柴油燃烧颗粒的散射强度、回转半径、平均半径等参数的影响;通过引入分形理论,探明不同甲醇掺混比的生物柴油燃烧颗粒的形态特征。结果表明:SAXS的粒径测量结果与电镜图像上的测试结果具有良好的一致性;生物柴油燃烧颗粒表面附着较多的未燃可溶有机物,促进了颗粒间的凝并与生长,形成的颗粒粒径较大;随着生物柴油中甲醇掺混比的提高,燃烧颗粒的散射强度逐渐增强,回转、平均半径逐渐减小,通过回转半径求得的B100、BM10、BM20燃烧颗粒的平均半径分别为17、16.4、15.9nm;随甲醇掺混比的增加,颗粒的质量分形维数逐渐增大,表面分形维数逐渐减小,生物柴油中掺混甲醇后,燃烧产生的颗粒结构变得更加紧凑,质量分布更加均匀。该研究可为在控制NOx排放的基础上降低柴油机颗粒排放提供参考依据。
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图３生物柴油燃烧颗粒的散射图像（ａ）
西安交通大学学报第５０卷ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｊｄｘｂ．ｃｎｈｔｔｐ：∥ｚｋｘｂ．ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（ａ）Ｂ１００（ｂ）ＢＭ１０（ｃ）ＢＭ２０图３生物柴油燃烧颗粒的散射图像态，０．１５＜ｑ＜０．４ｎｍ－１时为颗粒的聚合态，ｑ＞０．４ｎｍ－１时为颗粒的最终形成状态；从散射矢量对应的散射强度可以看出，颗粒凝并状态的散射强度最强，而颗粒的最终形成状态的散射强度最弱。图４甲醇／生物柴油燃烧颗粒的小角散射曲线回转半径指物体微分质量假设的集中点到转动轴间的距离，能够反映物体的大校运用Ｇｕｉｎｉｅｒ定律对散射曲线的小角区的直线部分向接近零度角的区域进行外延，求得ｑ２范围为ｑ２＜０．０５ｎｍ－２的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线，如图５所示。回转半径通过Ｇｕｉｎｉｅｒ公式［１３］可得Ｉ（ｑ）＝Ｉ（０）ｅｘｐ－１３Ｒ２Ｇｑ（）２（３）式中：Ｉ（０）为ｑ＝０时的散射强度；ＲＧ为散射颗粒的回转半径（ｎｍ）。对式（３）两边求对数，得到直线方程ｌｎ［Ｉ（ｑ）］＝ｌｎ［Ｉ（０）］－１３Ｒ２Ｇｑ２（４）图５中的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线具有良好的拟一次线性关系。对图５中的颗粒Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线进行拟合，得到与式（４）相关的拟合直线方程，并通过直线方程的斜率求得颗粒的回转半径。柴油机颗粒近似为电子浓度均匀的球体，颗粒平均、回转半径的关系可表示为［１３］Ｒ＝（）５３１／２ＲＧ（５）图５ｑ２＜０．０５ｎｍ－２
西安交通大学学报第５０卷ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｊｄｘｂ．ｃｎｈｔｔｐ：∥ｚｋｘｂ．ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（ａ）Ｂ１００（ｂ）ＢＭ１０（ｃ）ＢＭ２０图３生物柴油燃烧颗粒的散射图像态，０．１５＜ｑ＜０．４ｎｍ－１时为颗粒的聚合态，ｑ＞０．４ｎｍ－１时为颗粒的最终形成状态；从散射矢量对应的散射强度可以看出，颗粒凝并状态的散射强度最强，而颗粒的最终形成状态的散射强度最弱。图４甲醇／生物柴油燃烧颗粒的小角散射曲线回转半径指物体微分质量假设的集中点到转动轴间的距离，能够反映物体的大校运用Ｇｕｉｎｉｅｒ定律对散射曲线的小角区的直线部分向接近零度角的区域进行外延，求得ｑ２范围为ｑ２＜０．０５ｎｍ－２的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线，如图５所示。回转半径通过Ｇｕｉｎｉｅｒ公式［１３］可得Ｉ（ｑ）＝Ｉ（０）ｅｘｐ－１３Ｒ２Ｇｑ（）２（３）式中：Ｉ（０）为ｑ＝０时的散射强度；ＲＧ为散射颗粒的回转半径（ｎｍ）。对式（３）两边求对数，得到直线方程ｌｎ［Ｉ（ｑ）］＝ｌｎ［Ｉ（０）］－１３Ｒ２Ｇｑ２（４）图５中的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线具有良好的拟一次线性关系。对图５中的颗粒Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线进行拟合，得到与式（４）相关的拟合直线方程，并通过直线方程的斜率求得颗粒的回转半径。柴油机颗粒近似为电子浓度均匀的球体，颗粒平均、回转半径的关系可表示为［１３］Ｒ＝（）５３１／２ＲＧ（５）图５ｑ２＜０．０５ｎｍ－２
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物柴油/甲醇混合燃料发动机的性能和排放[J]. 喻武,张志远,陈财森,黄佐华,徐玉国. 装甲兵工程学院学报. 2015(03)
[2]小型农用柴油机甲醇/生物柴油燃烧与排放模拟[J]. 李瑞娜,王忠,侯令川,李铭迪,赵洋. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(02)
[3]催化型DPF对车用柴油机气态污染物的影响研究[J]. 冯谦,楼狄明,谭丕强,胡志远,崔建光. 燃料化学学报. 2014(12)
[4]基于小角X射线散射构造煤孔隙结构的研究[J]. 宋晓夏,唐跃刚,李伟,曾凡桂,相建华. 煤炭学报. 2014(04)
[5]全国机动车污染物排放量——《2013年中国机动车污染防治年报》（第Ⅱ部分）[J]. 黄志辉,陈伟程,吉喆,尹航,马冬. 环境与可持续发展. 2014(01)
[6]基于小角X散射的生物柴油/柴油颗粒物结构的分析[J]. 李立琳,王忠,秦先锋,李铭迪,李瑞娜,赵洋. 汽车工程. 2014(01)
[7]碳烟微观结构的小角X射线散射分析[J]. 王向丽,王忠,倪培永. 内燃机工程. 2013(02)
[8]基于尺寸分布的生物柴油排气微粒组分研究[J]. 谭建伟,葛蕴珊,何超,尤可为,韩秀坤. 内燃机工程. 2010(01)
博士论文
[1]含氧燃料颗粒状态特征及前驱体形成机理研究[D]. 李铭迪.江苏大学 2014
本文编号：3646439
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【部分图文】：
图３生物柴油燃烧颗粒的散射图像（ａ）
西安交通大学学报第５０卷ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｊｄｘｂ．ｃｎｈｔｔｐ：∥ｚｋｘｂ．ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（ａ）Ｂ１００（ｂ）ＢＭ１０（ｃ）ＢＭ２０图３生物柴油燃烧颗粒的散射图像态，０．１５＜ｑ＜０．４ｎｍ－１时为颗粒的聚合态，ｑ＞０．４ｎｍ－１时为颗粒的最终形成状态；从散射矢量对应的散射强度可以看出，颗粒凝并状态的散射强度最强，而颗粒的最终形成状态的散射强度最弱。图４甲醇／生物柴油燃烧颗粒的小角散射曲线回转半径指物体微分质量假设的集中点到转动轴间的距离，能够反映物体的大校运用Ｇｕｉｎｉｅｒ定律对散射曲线的小角区的直线部分向接近零度角的区域进行外延，求得ｑ２范围为ｑ２＜０．０５ｎｍ－２的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线，如图５所示。回转半径通过Ｇｕｉｎｉｅｒ公式［１３］可得Ｉ（ｑ）＝Ｉ（０）ｅｘｐ－１３Ｒ２Ｇｑ（）２（３）式中：Ｉ（０）为ｑ＝０时的散射强度；ＲＧ为散射颗粒的回转半径（ｎｍ）。对式（３）两边求对数，得到直线方程ｌｎ［Ｉ（ｑ）］＝ｌｎ［Ｉ（０）］－１３Ｒ２Ｇｑ２（４）图５中的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线具有良好的拟一次线性关系。对图５中的颗粒Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线进行拟合，得到与式（４）相关的拟合直线方程，并通过直线方程的斜率求得颗粒的回转半径。柴油机颗粒近似为电子浓度均匀的球体，颗粒平均、回转半径的关系可表示为［１３］Ｒ＝（）５３１／２ＲＧ（５）图５ｑ２＜０．０５ｎｍ－２
西安交通大学学报第５０卷ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｊｄｘｂ．ｃｎｈｔｔｐ：∥ｚｋｘｂ．ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（ａ）Ｂ１００（ｂ）ＢＭ１０（ｃ）ＢＭ２０图３生物柴油燃烧颗粒的散射图像态，０．１５＜ｑ＜０．４ｎｍ－１时为颗粒的聚合态，ｑ＞０．４ｎｍ－１时为颗粒的最终形成状态；从散射矢量对应的散射强度可以看出，颗粒凝并状态的散射强度最强，而颗粒的最终形成状态的散射强度最弱。图４甲醇／生物柴油燃烧颗粒的小角散射曲线回转半径指物体微分质量假设的集中点到转动轴间的距离，能够反映物体的大校运用Ｇｕｉｎｉｅｒ定律对散射曲线的小角区的直线部分向接近零度角的区域进行外延，求得ｑ２范围为ｑ２＜０．０５ｎｍ－２的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线，如图５所示。回转半径通过Ｇｕｉｎｉｅｒ公式［１３］可得Ｉ（ｑ）＝Ｉ（０）ｅｘｐ－１３Ｒ２Ｇｑ（）２（３）式中：Ｉ（０）为ｑ＝０时的散射强度；ＲＧ为散射颗粒的回转半径（ｎｍ）。对式（３）两边求对数，得到直线方程ｌｎ［Ｉ（ｑ）］＝ｌｎ［Ｉ（０）］－１３Ｒ２Ｇｑ２（４）图５中的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线具有良好的拟一次线性关系。对图５中的颗粒Ｇｕｉｎｉｅｒ曲线进行拟合，得到与式（４）相关的拟合直线方程，并通过直线方程的斜率求得颗粒的回转半径。柴油机颗粒近似为电子浓度均匀的球体，颗粒平均、回转半径的关系可表示为［１３］Ｒ＝（）５３１／２ＲＧ（５）图５ｑ２＜０．０５ｎｍ－２
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物柴油/甲醇混合燃料发动机的性能和排放[J]. 喻武,张志远,陈财森,黄佐华,徐玉国. 装甲兵工程学院学报. 2015(03)
[2]小型农用柴油机甲醇/生物柴油燃烧与排放模拟[J]. 李瑞娜,王忠,侯令川,李铭迪,赵洋. 江苏大学学报(自然科学版). 2015(02)
[3]催化型DPF对车用柴油机气态污染物的影响研究[J]. 冯谦,楼狄明,谭丕强,胡志远,崔建光. 燃料化学学报. 2014(12)
[4]基于小角X射线散射构造煤孔隙结构的研究[J]. 宋晓夏,唐跃刚,李伟,曾凡桂,相建华. 煤炭学报. 2014(04)
[5]全国机动车污染物排放量——《2013年中国机动车污染防治年报》（第Ⅱ部分）[J]. 黄志辉,陈伟程,吉喆,尹航,马冬. 环境与可持续发展. 2014(01)
[6]基于小角X散射的生物柴油/柴油颗粒物结构的分析[J]. 李立琳,王忠,秦先锋,李铭迪,李瑞娜,赵洋. 汽车工程. 2014(01)
[7]碳烟微观结构的小角X射线散射分析[J]. 王向丽,王忠,倪培永. 内燃机工程. 2013(02)
[8]基于尺寸分布的生物柴油排气微粒组分研究[J]. 谭建伟,葛蕴珊,何超,尤可为,韩秀坤. 内燃机工程. 2010(01)
博士论文
[1]含氧燃料颗粒状态特征及前驱体形成机理研究[D]. 李铭迪.江苏大学 2014
本文编号：3646439
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