乙醇柴油的热重特性及其在柴油机上的燃烧与排放研究

摘要

当代内燃机发展面临着能源危机和环境污染两大挑战,需要人们积极寻找合适的清洁代用燃料。乙醇作为一种可再生的生物燃料,探索其作为代用燃料在柴油机上的应用渐渐成为了国内外的研究热点。
　　 本文通过试验,采用表面活性剂、生物柴油和正丁醇分别配制了乙醇含量相同的乙醇柴油混合燃料,并通过试验和计算等手段分析了乙醇柴油的理化特性,考察其稳定性。
　　 使用热重分析仪对乙醇柴油进行了热重分析,研究其挥发特性及燃烧特性。研究结果表明乙醇柴油完全挥发所需时间与普通柴油类似,但其燃烧指数较柴油升高,乙醇柴油中的氧组分使燃烧过程得到改善。
　　 通过在YZ4DB3柴油机台架试验,研究了柴油机燃用普通柴油和乙醇柴油的动力性、经济性及排放特性,并对放热规律进行了计算。结果表明,在中低负荷时,柴油机燃用乙醇柴油的实测油耗比普通柴油略高,最大爆发压力和压力升高率也相对较高。在中高负荷下柴油机燃用乙醇柴油的油耗与柴油接近,有效热效率比柴油高出8％,缸内最大爆发压力和压力升高率均有所下降。柴油机燃用乙醇柴油的NOx排放得到改善,CO有所升高。B10E10乙醇柴油的HC排放与柴油接近,而N5E10乙醇柴油的HC排放上升。
　　 本文通过分析柴油机燃用不同燃料排放颗粒物粒径分布,发现含氧燃料的排放颗粒物分布向小粒径方向移动。采用热重法对颗粒物进行分析,结果表明柴油机燃用乙醇柴油的排放颗粒物中含有更高的SOF,其中燃用B10E10的排放颗粒物中含有较高比例的碳氢化物。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 乙醇燃料的研究发展现状

1.2 乙醇柴油的应用研究进展

1.3 燃料及其颗粒物排放的热分析研究

1.4 本文研究的主要内容

第二章 乙醇柴油的制备及其燃料特性研究

2.1 助溶剂的作用机理

2.1.1 表面活性剂的作用机理

2.1.2 生物柴油的作用机理

2.1.3 中链醇的作用机理

2.2 乙醇柴油的制备

2.2.1 试验试剂及仪器

2.2.2 纯柴油的容醇量及乙醇-柴油体系稳定性

2.2.3 乙醇-表面活性剂-柴油体系的配制

2.2.4 乙醇-生物柴油-柴油体系的配制

2.2.5 乙醇-正丁醇-柴油体系的配制

2.3 乙醇柴油的理化特性分析

2.3.1 乙醇柴油各组分的理化特性

2.3.2 乙醇柴油混合燃料的理化特性

2.4 乙醇柴油稳定性的研究

2.5 本章小结

第三章 柴油及乙醇柴油的热重分析及其燃烧特性的研究

3.1 热重试验设备及热分析方法

3.1.1 热分析概述及其国际标准

3.1.2 试验设备及仪器

3.1.3 热分析参数的定义

3.2 影响热重曲线的因素

3.2.1 气氛对样品失重特性的影响

3.2.2 升温速率对样品失重特性的影响

3.2.3 样品量对样品失重特性的影响

3.3 燃料基本组分的热重特性

3.3.1 柴油和生物柴油的挥发、热解失重特性

3.3.2 柴油和生物柴油的氧化、燃烧失重特性

3.4 乙醇柴油的热分析特性

3.4.1 燃料的挥发热解失重特性

3.4.2 燃料的氧化燃烧失重特性

3.5 本章小结

第四章 柴油机燃用乙醇柴油排放特性及放热规律的研究

4.1 试验设备及仪器

4.1.1 柴油机主要技术规格及参数

4.1.2 试验仪器及台架布置

4.2 试验用燃料及试验方案

4.2.1 试验用燃料

4.2.2 试验方案

4.3 放热规律

4.3.1 放热规律的计算模型

4.3.2 放热规律结果分析

4.4 试验结果及分析

4.4.1 乙醇柴油对柴油机动力性和经济性的影响

4.4.2 乙醇柴油对柴油机排放特性的影响

4.5 本章小结

第五章 柴油机燃用乙醇柴油排放颗粒物的研究

5.1 乙醇柴油排放颗粒的粒径分布

5.1.1 试验原理及设备

5.1.2 颗粒采集试验方法

5.1.3 乙醇柴油排放颗粒物粒径分布特性分析

5.2 柴油机排放颗粒的热分析

5.2.1 颗粒的挥发特性及燃烧特性分析

5.2.2 热重法测定不同燃料颗粒物SOF比例

5.2.3 不同燃料排放颗粒物的氧化燃烧特性

5.3 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文