生物质燃油雾化喷吹特性的试验研究

发布时间：2020-09-11 23:05

　　随着石油资源的逐渐减少,能源缺乏和环境污染成为当今世界面临的主要问题。在这种情况下,寻求一种新的可再生的能源至关重要。生物质燃油是生物质能通过直接或者间接的方式转化成的一种液体燃料,为生物能源的发展开辟了新领域。生物质燃油的硫含量低,可再生,但其密度、粘度、表面张力较大,雾化困难,直接燃烧效率偏低。因此,研究生物质燃油雾化是提高生物质燃油直接燃烧效率的前提,只有生物质燃油雾化质量提高,生物质燃油利用效率才能提高。本文以生物质燃油的理化性质和热解特性分析研究为基础,对其进行雾性特性研究,为生物质燃油直接高效燃烧利用提供理论支持。本文以小桐子油、地沟油、橡胶籽油及其生物柴油为研究对象,分析其理化性质,得出黏度、密度、表面张力、含水量等对生物质燃油的雾化质量影响较大如地沟油在温度为20℃时的运动粘度为60.9mm2/s,而当温度升至90℃时,其运动粘度为10.23mm2/s。生物质燃油在升温速率为10℃/min、空气气氛条件下的热解特性为：热解过程分为三段,即挥发分、水分以及小分子物质析出段、过渡段和燃烧段；在空气气氛下,生物质燃油热解气氛中主要含有H2O、CH化合物、CO2。通过热解动力学分析得出小桐子油、地沟油、橡胶籽油挥发分析出段的化学反应为1.5级,燃烧阶段的化学反应为2级；生物柴油热解三阶段的化学反应均是0.5级；燃烧段化学反应的活化能较挥发析出段与过渡段的活化能高。自主设计搭建了生物质燃油雾化试验平台,采用高速摄像仪(PIV)研究燃油温度、燃油压力、空气压力对生物质燃油雾化颗粒直径、液滴径向速度、雾化锥角、液滴尺寸数目分布的影响。结果表明：在相同温度、压力条件下,植物油脂的雾化液滴平均直径(SMD)比生物柴油的值大约30μm,雾化液滴平均直径随压力的增大而减小；生物质燃油的雾化锥角随压力增大而增大,且具有一定的线性关系；植物油脂喷雾液滴尺寸数目分布曲线的变化大致相同,都是先上升到某峰值然后下降,最后逐渐趋于平缓,其中地沟油液滴尺寸集中在100-200μm之间。生物柴油的雾化颗粒的尺寸集中在40-160μm之间,且液滴尺寸数目分布曲线基本相同,变化趋势和植物油脂相似。在温度为90℃、空气压力为1.6MPA条件下,生物质燃油雾化液滴径向速度从内部到外部逐渐减小,且在喷孔上方的速度比下方的值大。植物油脂雾化液滴的径向速度变化比生物柴油的速度变化大。采用因次分析法对生物质燃油的雾化平均直径的理论公式进行计算,定量分析了黏度、表面张力、温度以及压力对雾化平均直径的影响。同时采用Nukiyama-Tanasawa函数对生物质燃油的雾化液滴尺寸数目分布函数计算,小桐子油理论计算峰值高于实验值,但理论值和实验值误差较小,液滴尺寸数目分布曲线一致。地沟油雾化液滴尺寸分布的理论计算图像向小颗粒方向移动,但其图像的变化趋势一致。生物柴油和植物油脂之间的峰值相差100μm,反映了生物柴油的雾化性能比植物油脂更好。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TK6
【部分图文】：

图像灰度,雾化液滴

第四章生物损燃油的雾化持性研巧逦邋昆明理工大学硕±学位论文逡逑Ｂ逡逑图４－１３雾化图像灰度处理逡逑植物油脂和生物柴油的雾化液滴尺寸体积分布如图４－１３和图４－１４，分别反逡逑映了雾化液滴百分比随雾化液滴直径的变化。从图４－１３可Ｗ看出，植物油脂雾逡逑化液滴尺寸数目分布曲线变化趋势基本相同，都集中在５０－３００＾0１１之间，液滴尺逡逑寸大于３００＾ｉｍ的粒子分布比较小，５０－１５０＾ｕｎ之间的液滴数目所占百分比较大，逡逑但Ｈ种植物油脂相比，地沟油的分布曲线相对于其他两种植物油脂峰值较大，约逡逑为１８．４％，说明由于地沟油中所含小分子分子较多，地沟油雾化场均匀。图４－１４逡逑反映的是生物柴油雾化液滴尺寸数目分布曲线，由图可Ｗ看出，其变化趋势和植逡逑物油脂的变化曲线相似，都符合正态曲线分布，但小桐子油生物柴油的雾化液滴逡逑在８（Ｖｍ比较集中

植物油脂,雾化液滴,尺寸数目

【参考文献】