甲醇—调合生物柴油微乳化燃料的燃烧及微粒特性研究

发布时间：2017-07-15 11:05

  本文关键词：甲醇—调合生物柴油微乳化燃料的燃烧及微粒特性研究

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【摘要】：面对日益严格的排放法规及能源短缺问题,寻找可以替代传统化石燃料的绿色可再生能源逐渐成为研究的热点。作为常见的清洁替代能源,甲醇和生物柴油具有较广的应用前景。生物柴油与柴油互溶性良好,在柴油机上可以直接燃用,而甲醇由于与柴油理化性质相差较大,所以直接在柴油机上燃用甲醇十分困难。本文制备了甲醇-调合生物微乳化燃料,并对其理化特性和微粒排放特性开展研究,为甲醇/生物柴油混合燃料的进一步推广应用提供理论基础。依据微乳化机理,选取正丁醇为微乳化剂,制备了甲醇-调合生物柴油微乳化燃料,并分析了其理化特性;在1 8 6 F A柴油机上,针对柴油机燃用微乳化燃料的经济性、燃烧过程及排放特性进行了试验研究。结果表明,同一工况下,随着微乳化燃料中甲醇比例的增加,相比调合生物柴油,柴油机燃用掺醇燃料的燃油消耗率不断上升,在低负荷时最为明显,增幅最大达到2 1.1%,在中高负荷时差距较小;与调合生物柴油相比,掺醇燃料的气缸燃烧压力曲线、压力升高率曲线以及放热率曲线均后移,压力升高率及放热率的峰值有所增加,增幅最大分别达到9.6%和4 3.9%;与调合生物柴油相比,柴油机燃用微乳化燃料的H C排放升高,但C O、N O x及碳烟排放均下降。利用E E P S粒径分析仪,试验研究了柴油机燃用调合生物柴油和微乳化燃料的微粒粒径及数量浓度分布特性。结果表明,当柴油机处于低负荷工况时,排气中的微粒粒径均处于6~2 2 n m之间,呈现核态;在高负荷工况时,微粒粒径处于6~2 7 5 n m之间,数量浓度呈单峰正态分布,粒径峰值处于1 0 0 n m附近,主要表现为积聚态。随着甲醇含量的增加,核态微粒比例上升,积聚态微粒比例下降,且排气中的微粒总数下降。利用扫描/透射电镜,试验观察了排气微粒的微观形貌,探讨了调合生物柴油掺烧甲醇对柴油机微粒结构特征的影响规律。结果表明,微粒的微观结构表现出链状、枝状及团状等多种形态;随着甲醇比例的增加,微粒的粒径逐渐减小,团聚程度逐渐提高,结构排列更为紧密。
【关键词】：柴油机 甲醇 生物柴油 微乳化 燃烧 微粒
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE667
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 甲醇及生物柴油的应用11-14
• 1.2.1 甲醇与生物柴油的理化性质11-12
• 1.2.2 甲醇与生物柴油的燃用方式12-14
• 1.3 甲醇/生物柴油燃料的研究现状14-17
• 1.3.1 燃料的制备14-15
• 1.3.2 燃料的燃烧及排放特性15-16
• 1.3.3 燃料的微粒特性研究16-17
• 1.4 本文研究内容及意义17-19
• 第二章 微乳化燃料的配制及理化特性19-30
• 2.1 微乳化液的概念与形成机理19-21
• 2.1.1 微乳化液的概念19-20
• 2.1.2 微乳化液的形成机理20-21
• 2.2 微乳化剂的选择及微乳化液的判断方法21-23
• 2.2.1 微乳化剂的选择原则21-22
• 2.2.2 微乳化液的判断方法22-23
• 2.3 微乳化燃料的配制23-27
• 2.3.1 配制原料及仪器23-24
• 2.3.2 微乳化燃料的配制过程24-26
• 2.3.3 试验用微乳化燃料26-27
• 2.4 微乳化燃料的理化性质27-28
• 2.5 本章小结28-30
• 第三章 微乳化燃料对柴油机的性能影响规律30-45
• 3.1 试验装置及设备30-32
• 3.1.1 试验柴油机技术参数30
• 3.1.2 试验仪器设备30-32
• 3.2 试验方案32-33
• 3.3 微乳化燃料的燃油经济性33-34
• 3.4 微乳化燃料的燃烧过程34-38
• 3.4.1 气缸燃烧压力与压力升高率34-36
• 3.4.2 瞬时燃烧放热率36-38
• 3.5 微乳化燃料的排放特性38-43
• 3.5.1 CO排放38-39
• 3.5.2 HC排放39-40
• 3.5.3 NOx排放40-42
• 3.5.4 碳烟排放42-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第四章 微乳化燃料对微粒粒径分布及微观形貌特征的影响规律45-56
• 4.1 分析仪器介绍45-48
• 4.1.1 EEPS介绍45-46
• 4.1.2 EEPS工作原理46-47
• 4.1.3 电镜介绍47-48
• 4.2 试验方案48
• 4.3 微乳化燃料的微粒粒径分布特性48-52
• 4.3.1 微粒粒径浓度分布48-49
• 4.3.2 微粒数量总数分布49-52
• 4.4 微乳化燃料的微粒微观形貌特征分析52-54
• 4.4.1 SEM微观形貌分析52-53
• 4.4.2 TEM微观形貌分析53-54
• 4.5 本章小结54-56
• 第五章 全文总结和展望56-59
• 5.1 全文总结56-57
• 5.2 工作展望57-59
• 参考文献59-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士期间发表的学术论文65

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