生物柴油/正丁醇/柴油混合燃料燃烧及排放特性研究
发布时间：2022-01-24 03:38
传统化石能源的过度开采以及环保压力的日益上升,燃用清洁替代燃料成为柴油机节能减排的有效手段之一。我国第六阶段污染物排放法规对氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）和颗粒物（PM）等污染物提出了更严格的要求。混合燃料有利于降低柴油机污染物排放以及促进能源高效利用。与柴油相比,生物柴油的十六烷值和粘度大,正丁醇的十六烷值和粘度小,两者作为可再生含氧燃料可与柴油任意比例互溶,掺混使用可以实现燃料性能互补,提升燃料品质。本文制备了生物柴油/正丁醇/柴油混合燃料,分析了生物柴油和正丁醇不同的掺混比例对柴油机燃烧性能、排放性能和经济性的影响,研究了混合燃料燃烧颗粒物的微观结构和氧化活性,为优化燃烧和降低颗粒物排放提供一定的理论依据。本文制备了B5N5、B5N10和B5N15（生物柴油体积分数为5%,正丁醇体积分数分别为5%、10%和15%,柴油体积分数分别为90%、85%和80%）三种混合燃料。开展了生物柴油/正丁醇/柴油混合燃料的互溶性试验,测量和计算了混合燃料的主要理化特性。结果表明,混合燃料在常温下静置60天后仍然呈现澄清透明的稳定体系,并无明显的分层...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柴油机颗粒的生成过程
三种试验
江苏大学硕士学位论文13柴油主要成分为非极性的复杂烃类化合物。生物柴油和正丁醇中的非极性基团通过范德华力作用和柴油中的烃分子结合，同时生物柴油中的极性基团通过偶极子或氢键的作用和正丁醇分子结合。在这两种力的作用下，生物柴油、正丁醇和柴油实现互溶。基于溶解度参数相近原则，分别以十六烷值和C/H原子比相似的正庚烷模拟柴油混合溶液，分子结构相似的葵酸甲酯代替生物柴油成分。通过查询发现葵酸甲酯、正丁醇和正庚烷的溶解度参数相似，从而生物柴油、正丁醇和柴油可以自发溶解成稳定、均匀的混合燃料。2.3生物柴油/正丁醇/柴油混合燃料的理化特性分析2.3.1密度密度是燃油最重要的参数之一，与燃油单位体积内的碳原子数量呈正相关，对柴油机运行有一定的影响。密度大的燃油携带的能量高，可以增加柴油机的输出功率，但碳烟排放也随之增加；其喷雾前锋贯穿距变短，缸内不充分燃烧现象加剧；引起喷油嘴积碳增多，导致油路堵塞，使得油耗量增加。图2.2为密度测试实物图。把装有待测燃料的玻璃量筒置于低温恒温水槽中，控制水槽温度为20℃，待水槽温度达到指定温度时插入密度计（量程为700~800kg/m3）测量燃料密度，两次试验取平均值。图2.2燃料密度测试实物图Fig.2.2Physicalmapoffueldensitytest与柴油相比，在相同测试温度下，随着生物柴油添加以及正丁醇掺混比例升高，混合燃料的密度略有降低，密度大小顺序为：柴油>B5N5>B5N10>B5N15。这是由于柴油主要由C10～C20的碳链组成，生物柴油的主要成分是C14～C20的脂肪酸，而正丁醇的碳原子数远低于柴油和生物柴油。燃油密度又与单位体积内的碳原子数正相关，20℃时，柴油、B5N5、B5N10和B5N15的密度分别为829kg/m3、828kg/m3、827kg/m3和826kg/m3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]密植是挖掘大豆产量潜力的重要栽培途径[J]. 尹阳阳,徐彩龙,宋雯雯,胡水秀,吴存祥. 土壤与作物. 2019(04)
[2]《中国移动源环境管理年报（2019）》发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2019(10)
[3]掺混含氧燃料对柴油机氧化催化器+催化型柴油机颗粒捕集器氧化及再生特性的影响[J]. 沈颖刚,蒋文涛,卢申科,陈贵升,邹超,许杨松. 内燃机工程. 2019(05)
[4]《中国油气产业发展分析与展望报告蓝皮书（2018—2019）》正式发布[J]. 胡敏. 炼油技术与工程. 2019(05)
[5]公交车燃用B5生物柴油的非常规污染物排放特性及对区域大气污染物减排的作用[J]. 赵哲,马成功,张超,王凤滨,黎苏. 环境工程学报. 2018(11)
[6]浅析能源危机与环境恶化情况下内燃机的替代燃料[J]. 卜子东,徐笑笑. 内燃机与配件. 2018(17)
[7]正丁醇/柴油复合燃烧对轻型柴油机排放的影响[J]. 田维,楚云路,肖邦,韩志强,夏琦. 环境科学学报. 2018(06)
[8]生物柴油常温常压下燃烧碳烟微粒的理化及团聚特性[J]. 李川,吴波,刘天霞,刘一鸣,胡献国. 农业工程学报. 2017(13)
[9]中国轻型车第六阶段排放标准解读[J]. 吴春玲,赵亮,刘双喜,高章. 内燃机与配件. 2017(07)
[10]生物质热解实验及其动力学模型研究[J]. 王瑀喆,汪波,张桉童,李永华. 电力科学与工程. 2017(01)
博士论文
[1]煤基固体酸的优化制备及催化合成生物柴油特性研究[D]. 于贺伟.山东大学 2019
[2]生物柴油调合燃料缸内废气氛围颗粒物的形成与特征研究[D]. 瞿磊.江苏大学 2017
[3]不同燃料对柴油机排气颗粒物的影响研究[D]. 郝斌.天津大学 2014
[4]不同特性燃料条件下柴油机缸内微粒纳观结构、表面官能团及氧化活性的研究[D]. 王林.天津大学 2012
[5]柴油机缸内微粒的微观结构、表面官能团及氧化特性研究[D]. 张炜.天津大学 2010
[6]现代柴油机全气缸取样系统开发及缸内微粒理化特性研究[D]. 董素荣.天津大学 2007
硕士论文
[1]钙基催化剂用于乙醇制备正丁醇的研究[D]. 王淑芹.北京化工大学 2016
[2]低掺烧比生物柴油排放及颗粒物理化特性研究[D]. 赵小明.江苏大学 2016
[3]利用微生物油脂原位制备生物柴油和多元醇酯类润滑油[D]. 张艳.北京化工大学 2016
[4]多次喷射策略下生物柴油对发动机燃烧与排放影响的数值计算研究[D]. 孙梦婷.华中科技大学 2016
[5]正丁醇/柴油混合燃料HCCI燃烧与排放特性的试验研究[D]. 赵志新.长安大学 2014
[6]中国非粮生物柴油能源植物的资源调查化学成分分析及评价筛选[D]. 叶心芬.仲恺农业工程学院 2014
[7]燃料特性对柴油机颗粒物表面官能团及氧化活性影响研究[D]. 李博.天津大学 2013
本文编号：3605768
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
柴油机颗粒的生成过程
三种试验
江苏大学硕士学位论文13柴油主要成分为非极性的复杂烃类化合物。生物柴油和正丁醇中的非极性基团通过范德华力作用和柴油中的烃分子结合，同时生物柴油中的极性基团通过偶极子或氢键的作用和正丁醇分子结合。在这两种力的作用下，生物柴油、正丁醇和柴油实现互溶。基于溶解度参数相近原则，分别以十六烷值和C/H原子比相似的正庚烷模拟柴油混合溶液，分子结构相似的葵酸甲酯代替生物柴油成分。通过查询发现葵酸甲酯、正丁醇和正庚烷的溶解度参数相似，从而生物柴油、正丁醇和柴油可以自发溶解成稳定、均匀的混合燃料。2.3生物柴油/正丁醇/柴油混合燃料的理化特性分析2.3.1密度密度是燃油最重要的参数之一，与燃油单位体积内的碳原子数量呈正相关，对柴油机运行有一定的影响。密度大的燃油携带的能量高，可以增加柴油机的输出功率，但碳烟排放也随之增加；其喷雾前锋贯穿距变短，缸内不充分燃烧现象加剧；引起喷油嘴积碳增多，导致油路堵塞，使得油耗量增加。图2.2为密度测试实物图。把装有待测燃料的玻璃量筒置于低温恒温水槽中，控制水槽温度为20℃，待水槽温度达到指定温度时插入密度计（量程为700~800kg/m3）测量燃料密度，两次试验取平均值。图2.2燃料密度测试实物图Fig.2.2Physicalmapoffueldensitytest与柴油相比，在相同测试温度下，随着生物柴油添加以及正丁醇掺混比例升高，混合燃料的密度略有降低，密度大小顺序为：柴油>B5N5>B5N10>B5N15。这是由于柴油主要由C10～C20的碳链组成，生物柴油的主要成分是C14～C20的脂肪酸，而正丁醇的碳原子数远低于柴油和生物柴油。燃油密度又与单位体积内的碳原子数正相关，20℃时，柴油、B5N5、B5N10和B5N15的密度分别为829kg/m3、828kg/m3、827kg/m3和826kg/m3。
【参考文献】：
期刊论文
[1]密植是挖掘大豆产量潜力的重要栽培途径[J]. 尹阳阳,徐彩龙,宋雯雯,胡水秀,吴存祥. 土壤与作物. 2019(04)
[2]《中国移动源环境管理年报（2019）》发布[J]. 本刊编辑部. 中国能源. 2019(10)
[3]掺混含氧燃料对柴油机氧化催化器+催化型柴油机颗粒捕集器氧化及再生特性的影响[J]. 沈颖刚,蒋文涛,卢申科,陈贵升,邹超,许杨松. 内燃机工程. 2019(05)
[4]《中国油气产业发展分析与展望报告蓝皮书（2018—2019）》正式发布[J]. 胡敏. 炼油技术与工程. 2019(05)
[5]公交车燃用B5生物柴油的非常规污染物排放特性及对区域大气污染物减排的作用[J]. 赵哲,马成功,张超,王凤滨,黎苏. 环境工程学报. 2018(11)
[6]浅析能源危机与环境恶化情况下内燃机的替代燃料[J]. 卜子东,徐笑笑. 内燃机与配件. 2018(17)
[7]正丁醇/柴油复合燃烧对轻型柴油机排放的影响[J]. 田维,楚云路,肖邦,韩志强,夏琦. 环境科学学报. 2018(06)
[8]生物柴油常温常压下燃烧碳烟微粒的理化及团聚特性[J]. 李川,吴波,刘天霞,刘一鸣,胡献国. 农业工程学报. 2017(13)
[9]中国轻型车第六阶段排放标准解读[J]. 吴春玲,赵亮,刘双喜,高章. 内燃机与配件. 2017(07)
[10]生物质热解实验及其动力学模型研究[J]. 王瑀喆,汪波,张桉童,李永华. 电力科学与工程. 2017(01)
博士论文
[1]煤基固体酸的优化制备及催化合成生物柴油特性研究[D]. 于贺伟.山东大学 2019
[2]生物柴油调合燃料缸内废气氛围颗粒物的形成与特征研究[D]. 瞿磊.江苏大学 2017
[3]不同燃料对柴油机排气颗粒物的影响研究[D]. 郝斌.天津大学 2014
[4]不同特性燃料条件下柴油机缸内微粒纳观结构、表面官能团及氧化活性的研究[D]. 王林.天津大学 2012
[5]柴油机缸内微粒的微观结构、表面官能团及氧化特性研究[D]. 张炜.天津大学 2010
[6]现代柴油机全气缸取样系统开发及缸内微粒理化特性研究[D]. 董素荣.天津大学 2007
硕士论文
[1]钙基催化剂用于乙醇制备正丁醇的研究[D]. 王淑芹.北京化工大学 2016
[2]低掺烧比生物柴油排放及颗粒物理化特性研究[D]. 赵小明.江苏大学 2016
[3]利用微生物油脂原位制备生物柴油和多元醇酯类润滑油[D]. 张艳.北京化工大学 2016
[4]多次喷射策略下生物柴油对发动机燃烧与排放影响的数值计算研究[D]. 孙梦婷.华中科技大学 2016
[5]正丁醇/柴油混合燃料HCCI燃烧与排放特性的试验研究[D]. 赵志新.长安大学 2014
[6]中国非粮生物柴油能源植物的资源调查化学成分分析及评价筛选[D]. 叶心芬.仲恺农业工程学院 2014
[7]燃料特性对柴油机颗粒物表面官能团及氧化活性影响研究[D]. 李博.天津大学 2013
本文编号：3605768
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