甲醇/柴油混合燃料的配制及其对柴油机性能影响的研究

摘要

随着国民经济的发展，能源短缺和环境污染问题日益严峻，寻找清洁、高效的代用燃料成为解决这一问题的途径之一。甲醇作为国际公认的清洁代用燃料，因其成本低、原料来源广泛、生产工艺成熟、可再生，受到人们越来越多的关注。因此，开展甲醇在柴油机上应用研究工作，既有利于缓解能源压力，又可以实现柴油机的清洁燃烧，具有一定的现实价值和实用意义。
　　 本文研究了助溶剂对甲醇与柴油互溶性的影响，采用正辛醇为助溶剂配制了稳定透明的甲醇/柴油混合燃料，并考察了温度、混合方式对甲醇/柴油混合燃料体系的影响。对甲醇/柴油混合燃料的理化特性进行了测量与分析，结果表明：甲醇/柴油混合燃料的密度、粘度、热值、十六烷值均小于柴油，而且随着混合燃料中甲醇含量的增加而减小；与柴油相比，甲醇/柴油混合燃料的凝点、冷滤点和闪点有了较大幅度的下降；混合燃料的轻组分增加，50％馏出温度相对降低，终馏温度相同。
　　 为了解甲醇/柴油混合燃料对柴油机性能的影响，在4826柴油机上，分别进行了燃用纯柴油和不同配比的混合燃料的台架试验。试验结果表明：
　　 (1)在不改变发动机结构参数的情况下，直接燃用甲醇/柴油混合燃料会造成柴油机动力性下降。柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的燃油消耗率高于柴油，折合燃油消耗率在小负荷时较柴油高，在中高负荷时与柴油相当。
　　 (2)与柴油相比，混合燃料的碳烟排放有较大幅度的下降，HC排放要高于柴油，CO排放在中小负荷时增加，而在高负荷时降低，而NOx排放在中小负荷时降低，高负荷时增加。混合燃料的排气温度比柴油的排气温度略低。
　　 (3)甲醇/柴油混合燃料的滞燃期延长，在小负荷时尤为明显，初期放热量和放热峰值较大，压力升高率也较高，燃烧持续期比柴油短。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 甲醇的来源和制取方法

1.3 甲醇燃料的国内外研究现状

1.3.1 甲醇燃料的国外研究现状

1.3.2 甲醇燃料的国内研究现状

1.4 甲醇燃料及其在柴油机上的应用

1.4.1 甲醇的理化特性及对柴油机工作产生的影响

1.4.2 柴油机燃用甲醇燃料的主要方法

1.4.3 甲醇/柴油混合燃料的研究现状

1.5 本文的主要工作

第二章 甲醇/柴油混合燃料的制备及其理化性质

2.1 混合燃料互溶的理论基础

2.1.1 表面活性剂及其增溶作用

2.1.2 助溶剂及其助溶作用

2.2 甲醇/柴油混合燃料的制备

2.2.1 助溶剂的选择

2.2.2 混合方式的不同对助溶效果的影响

2.2.3 甲醇/柴油混合燃料的稳定性研究

2.3 甲醇/柴油混合燃料理化性质的研究

2.3.1 密度

2.3.2 粘度

2.3.3 十六烷值

2.3.4 低热值

2.3.5 冷滤点和凝点

2.3.6 闪点

2.3.7 馏程

2.4 本章小结

第三章 柴油机燃用甲醇/柴油混合燃料的试验研究

3.1 试验装置与试验步骤

3.1.1 试验装置

3.1.2 试验步骤

3.2 动力性

3.3 经济性

3.4 排放特性

3.4.1 碳烟排放

3.4.2 CO排放

3.4.3 HC排放

3.4.4 NOx排放

3.5 排气温度

3.6 本章小结

第四章 甲醇/柴油混合燃料燃烧特性研究

4.1 放热规律的计算模型及方法

4.1.1 内能变化的计算

4.1.2 作功量的计算

4.1.3 工质向周壁的传热量的计算

4.1.4 放热规律计算方法的实现

4.1.5 燃烧始点、终点的确定及示功图的光顺

4.2 甲醇/柴油混合燃料与柴油燃烧放热规律的比较

4.3 本章小结

第五章 全文总结与展望

5.1 全文总结

5.2 今后工作展望

参考文献

附录 试验现场照片

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研情况