酸化油生物柴油的喷雾与燃烧特性研究

发布时间：2020-08-15 10:26

【摘要】：在现今石油短缺、排放法规日益严格的双重压力下，寻找绿色、可再生的替代燃料成为内燃机的重要研究方向。由于我国石油进口量日益增加，寻求能够满足柴油机动力性、经济性要求的清洁代用燃料成为当务之急。生物柴油以其可再生、来源广泛而得到广泛的重视和应用，并被大力推广。生物柴油是生物油脂与低碳醇在催化剂作用下经酯化反应生成的脂肪酸酯，与普通柴油的动力经济性能相近。因此本课题通过对生物柴油喷雾特性的研究，为其应用提供相关理论和技术支持。本课题搭建了基于EFS燃油单次喷射测量仪驱动模块，以Freescale的MC9S12DG128单片机为喷油器与高速摄像机的同步控制核心的高压共轨燃油喷雾实验台架，对燃油喷射过程进行了同步拍摄。本文所研究的生物柴油为酸化油生物柴油。检测了酸化油生物柴油的组成成分和比例，测定对比了酸化油生物柴油/柴油混合燃料的理化指标；重点考察了替代燃料掺混比例、喷油压力和定容燃烧弹的背压对混合燃料喷雾特性的影响。结果表明：喷油量对背压、电机转速以及生物柴油含量的改变不太敏感。不同配比的酸化油生物柴油混合燃料对喷雾特性的影响：B100的喷雾贯穿距最大，B0的喷雾锥角较其它的混合燃料要高；纯柴油的油束头部较大一些，雾化效果相对较好；随着生物柴油含量的增加，其喷雾头部速度也随之增大。喷油压力对喷雾特性的影响：随着喷油压力的提高，相同体积的燃油的雾化效果明显增强，油束前端与介质气体卷吸强烈，头部形状饱满；在燃油喷射末期，喷油压力为50MPa与80MPa下的喷雾贯穿距几乎相当，130MPa喷油压力下的喷雾贯穿距有下降趋势；喷油压力对喷雾锥角的影响较小。定容燃烧弹背压对喷雾特性的影响：随着背压的增大，B50的喷雾贯穿距和喷雾前锋速度均减小，喷雾锥角增大，背压较大时不利于液滴的雾化蒸发。经过对比三种不同喷油压力下的破碎时间发现喷油压力越高，喷雾破碎时间越短，喷雾前锋速度也越大；其次，容弹背压和生物柴油的含量对喷雾前锋速度也有影响，背压的增大或生物柴油含量的减小均会造成喷雾前锋速度的降低。电控高压共轨柴油机上燃用不同比例生物柴油/柴油混合燃料的燃烧与排放特性实验结果表明：缸内的预混燃烧和扩散燃烧压力峰值随着生物柴油掺混比例的增加而增大，燃烧始点提前，燃烧持续期缩短，最高燃烧温度升高；在整条负荷特性曲线上，随着柴油机负荷的增大，CO和HC排放减小，NO_x增大；生物柴油的NO_x排放高于柴油。
【学位授予单位】：河南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TK6
【图文】：

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二维空间特性即喷雾贯穿距和喷雾锥角的测量。柴油机喷雾特性现代测试方应用较多的有激光散射法、激光全息法和激光诱导荧光法，这些方法建立在散射、干涉原理上可以测量得到喷雾微滴场分布的三维瞬态全息记录，为深究柴油的雾化机理及对喷雾特性的影响因素提供了保证。下面对这几种方法作简单介绍。.3.1 闪光摄影法闪光摄影法就是用相机将燃油喷雾的整个过程记录下来，然后对图片进行分析，并读取喷雾特性参数的变化趋势。该技术操作简单、成本较低，可以清晰的图片。此方法适用于测量油束的宏观特性参数，即喷雾贯穿距和喷雾。.3.2 高速摄像法

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其减弱程度与被遮挡住的比例成正比那么由于不同密度梯度的折射率不同，使得定都能折射到平面 2 上，这样就会造成刀口另外一些点上的光遮挡的较少，从而导致在区域，产生所谓的纹影效果，这也就是纹影进了参考光束的概念，用能量非常集中、方束。喷雾场中的液滴的光振幅和相位信息在码，当通过喷雾场的物光和参考光叠加为一的强度和两束光波间的相位差，这些信息会现系统使光通过全息发生衍射，将喷雾场中

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第3章实验系统搭建和实验装置本文高压共轨燃油喷雾实验台以 PC 机为上位机，EFS 公司的 EFS8427 单次喷射测量仪驱动箱驱动喷油器喷射，对酸化油生物柴油/柴油混合燃料喷雾特性进行研究，本章主要介绍实验台和相关测控系统的设计；此外，对电控高压共轨柴油机燃用生物柴油/柴油的燃烧特性和排放特性研究的实验台架进行介绍。3.1 高压共轨燃油喷射实验台设计本课题的高压共轨燃油喷雾实验台布置示意图见图 3-1。其主要实验设备在以下小节中分别进行介绍。

【参考文献】