可控电磁磁化器的开发与试验研究

发布时间：2017-05-19 15:28

  本文关键词：可控电磁磁化器的开发与试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源危机和环境污染一直困扰人类的生存，从而掀起人类对节能减排的热潮，使得磁场的研究渗透到柴油机领域，因而有了磁化器在柴油机节能减排的应用。目前磁化器结构主要有永磁式和电磁式：永磁式磁化器由永磁铁进行重组，产生的磁场都是非均匀的，试验时一般取磁场的最大值来分析试验结果；电磁式磁化器能产生高频磁场和直流磁场，，高频磁场用于管道除垢，但没有应用到柴油机上；直流磁场应用到柴油机上主要是脱硫，并没有研究磁场与节能减排参数关系，产生的直流磁场才17.3mT，磁场值过小，限制了磁场与节能减排关系的研究范围。 本文主要是研制了磁强均匀可控的磁化器，并将该磁化器应用于磁化柴油，柴油机最大节油率可达4.17%，NO含量最多减少5.85%。该磁化器可以得到确切大小的磁场，且磁场值均匀、稳定，磁场大小可以自由调节，磁场量程高达300mT，制造成本低。本课题预测了柴油机节能减排的最佳磁化方式，推进了磁化器在柴油机上节能减排的研究。 首先，本文从宏观和微观角度阐述了燃油磁化节能减排已有磁化机理，首次采用磁致伸缩理论全面解释了柴油机节能减排效果与磁化三要素（磁强、流速、磁程）的关系，推断燃油磁化前后其表面积的变化，预测了柴油磁化后能耗和烟度等参数的变化，为后续试验结果的分析奠定了基础。 其次，首次开发了磁强可控的均匀磁场磁化器，对磁化器的结构设计、磁场计算、材料选取、制造工艺和流程进行了研究，首次提出了磁化器电阻计算的经验公式。设计了磁场可控闭环电路，使得磁场大小精确可调，同时屏蔽了磁化器磁场对电路的干扰。 再次，选用0.2T气隙磁场进行对比分析，采用ANSYS软件对气隙磁场大小和磁场分布进行了仿真，利用特斯拉计测量了气隙磁场的大小，研究表明气隙磁场理论值、仿真结果和实际测量值基本一致。 最后，搭建了柴油机试验台架，探究了该磁化器节能减排的效果。有效连接并控制柴油机与磁化器、测功机、电子秤、烟度计、排气分析仪等仪器，设计了精确的试验方案，测量磁场与柴油机负荷特性下的油耗、烟度和尾气NO等参数的关系，描绘了磁感应强度与节油率、排烟度、尾气中碳氧化物和氮氧化物的关系图，试验表明：低负荷时，磁化结果比较明显，油耗增多，烟度增大，NO含量最多减少5.85%；中负荷时节油率很明显，达到4.17%，烟度和尾气其他成分效果不明显；高负荷时，磁化技术对油耗、烟度和尾气NO等效果都不明显。同时，分析了柴油磁化时间和柴油磁化后达到燃烧室的时间与节能减排的关系，测量了柴油磁化前后表面张力的变化，结合磁致伸缩理论和表面张力的变化有力地解释了柴油机节能减排的机理，从而预测了柴油机节能减排的最佳磁化方式。
【关键词】：节能减排 可控磁强 均匀磁场 磁致伸缩 表面张力
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TK423
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 第一章 绪论13-22
• 1.1 研究意义13-14
• 1.2 磁处理技术在水中的研究现状14-16
• 1.3 磁处理技术在燃油中的研究现状16-17
• 1.4 磁化器国内外研究现状17-20
• 1.5 本课题研究的内容和构架20-22
• 第二章 磁化燃油节能减排机理探究22-29
• 2.1 现有燃油磁化机理22-25
• 2.1.1 雾化理论22-23
• 2.1.2 量子理论23
• 2.1.3 分子聚集理论23-24
• 2.1.4 自感应共振24-25
• 2.2 磁致伸缩和弹性理论25-28
• 2.3 本章小结28-29
• 第三章 磁强均匀可控磁化器系统研究29-52
• 3.1 磁化器的结构设计29-36
• 3.1.1 铁心结构设计29-31
• 3.1.2 磁化器磁路计算方法31-34
• 3.1.3 线圈的参数计算34-36
• 3.1.4 铁心的重量36
• 3.2 磁化器铁心制造36-40
• 3.3 磁化器线圈绕制40-43
• 3.4 磁化器注意事项43-44
• 3.5 可控磁强磁化器电子电路设计44-51
• 3.5.1 电源电路45-47
• 3.5.2 斩波电路47-49
• 3.5.3 单片机选择49-50
• 3.5.4 电流测量采样电路50-51
• 3.5.5 显示电路51
• 3.6 本章小结51-52
• 第四章 磁化器磁场仿真与试验研究52-57
• 4.1 匝数和电流的计算52-53
• 4.2 电磁模型建立53-55
• 4.3 仿真结果和测量结果分析55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 柴油机试验台架搭建57-68
• 5.1 磁化器安装和油管绕法58
• 5.2 柴油机简介58-63
• 5.2.1 柴油机系统介绍59-60
• 5.2.2 柴油机磨合60-61
• 5.2.3 柴油机噪声和颗粒污染61-63
• 5.3 柴油机测控系统63-64
• 5.4 试验参数检测设备64-67
• 5.4.1 油耗量65
• 5.4.2 FBY-201 烟度计65-66
• 5.4.3 FGA-4100 排气分析仪66-67
• 5.5 本章小结67-68
• 第六章 磁化器试验结果与分析68-77
• 6.1 磁化燃油负荷特性试验68-73
• 6.1.1 磁化燃油对柴油机油耗的影响69-70
• 6.1.2 磁化燃油对柴油机烟度的影响70-71
• 6.1.3 磁化燃油对柴油机尾气的影响71-73
• 6.1.4 磁化燃油试验结果总结与分析73
• 6.2 磁化燃油对其表面张力的影响73-76
• 6.2.1 柴油磁化时间计算74-75
• 6.2.2 表面张力结果分析75-76
• 6.3 本章小结76-77
• 结论与展望77-79
• 1.主要工作及试验结果77-78
• 2.创新点78
• 3.展望与建议78-79
• 参考文献79-86
• 附录86-90
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果90-91
• 致谢91-93
• 附件93

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 王东辉;谢小鹏;刘奕敏;蔡洪斌;马超良;;磁化燃油对柴油机燃烧性能影响的实验研究[J];润滑与密封;2013年07期

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本文编号：379092