柴油—正戊醇—甲醇微乳化燃料燃烧和排放特性研究

发布时间：2020-05-07 02:47

【摘要】：甲醇的来源丰富,含氧量高达50%,且可以实现清洁燃烧,是最具潜力的柴油替代燃料之一。甲醇的极性很强,很难与柴油互溶。现阶段甲醇在柴油机上主要有两种应用方式:一是采用双燃料系统,二是使用乳化液法。双燃料供给系统的结构复杂,制造和维护成本增加。与双燃料系统相比,乳化燃料可以直接在柴油机上使用。但是乳化燃料自身的稳定性较差,易出现分层。与乳化燃料相比,微乳化燃料更加稳定、均匀、不易分层。本文在不同温度下测试了柴油、正戊醇与甲醇的三相互溶性,发现在室温条件下,柴油体积比例为70%时,最高可以加入15%体积比例的甲醇,从而得到最大含氧量的微乳化燃料,记为D70P15M15,进而配制了D80P20和D70P20M10微乳化燃料,研究不同醇类和甲醇含量对微乳化燃料燃烧和排放特性的影响。研究表明:(1)随着甲醇含量的增加,甲醇-柴油为避免相分离,所需的正戊醇也增加;柴油-正戊醇-甲醇的三相互溶性受温度的影响颇大,温度越高,溶进相同甲醇所需的正戊醇量降低;同时随着甲醇的增加,微乳化燃料的粘度、冷凝点、热值、十六烷值均降低。(2)在各个负荷工况下,随着甲醇含量的增加,发动机的燃烧始点推迟,滞燃期延长;燃烧终点提前,燃烧持续期变短;峰值放热率升高;最大燃烧温度升高。随着甲醇含量的增加,在中小负荷工况下,发动机的峰值压力升高;在大负荷工况下,峰值压力降低。(3)微乳化燃料随着甲醇的增加,燃料的有效燃油消耗率增加;微乳化燃料随着甲醇的加入,在平均有效压力为0.16MPa时,燃料的有效热效率较D100的低,在其余各负荷工况下,燃料的有效热效率均比D100的高,微乳化燃料的经济性较D100好。(4)微乳化燃料随着甲醇含量的增加,发动机的碳烟排放降低;相同负荷时改变喷油时刻,在平均有效压力为0.48MPa,喷油提前角为8°CA BTDC时,发动机的碳烟排放最小;在平均有效压力为1.29MPa,喷油提前角为16°CA BTDC时,发动机的碳烟排放最小。(5)微乳化燃料随着甲醇含量的增加,发动机的NOx排放升高;在相同负荷时改变喷油时刻,随着喷油时刻的推迟,发动机的NOx的排放也随之升高。(6)随着甲醇的增加,柴油机燃用微乳化燃料的超细颗粒物总体积浓度和总数浓度随之减少;在相同燃料间,随着负荷的增加,超细颗粒物总体积浓度和总数浓度先减小后升高。
【图文】：

醇类燃料,内燃机,方式,柴油

长安大学硕士学位论文1.4.3 柴油机燃用甲醇的意义柴油机的经济性和热效率都要优于汽油机，但是由于原油的组成成分和生产工艺，限制了柴油的产量，近几年经常出现汽油过剩和柴油紧缺的现象。因而，研究推广柴油机燃用甲醇燃料可以有效地弥补柴油产能不足，同时还可以降低尾气排放[19]。柴油机排出的碳烟是汽油机的 100-200 倍，柴油机掺烧甲醇可以有效地降低碳烟的排放。1.4.4 柴油机燃用甲醇的方法内燃机燃用醇类燃料的常见方式如图 1.1 所示[19]。

结构示意图,乳状液,液体,油包水型

乳状液或微乳液。自此微乳液的理论研究取得了极大的发展。在此之前已经有另外一种油水分散体系，即乳状液。乳状液是一种液体在另一种不互溶液体中的分散体系。1.5.1 乳状液乳状液是一种非均相体系，其中至少有一种液体以液珠的形式分散在另一种液体中，液滴直径一般大于 0.1μm。乳化液需要借助外力或者加入表面活性剂，，才能形成相对稳定的混合溶液。普通乳状液对可见光反射比较明显，是一种不透明的乳白色液体。乳状液有两种类型，一种是油分散在水中，称为水包油型(O/W)；另一种是水分散在油中，称为油包水型(W/O)，这种简单的乳液称为乳状液。如图 2.1 所示[59]。我们目前主要应用在燃料领域的都是油包水型。
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ511

【参考文献】