生物柴油雾化质量的改善方法研究

摘要

环境污染和能源短缺这两个问题随着汽车工业的快速发展愈显突出，寻找环保、可再生的汽车新能源对于维持国家经济的可持续发展就显得尤为重要，许多国家都在大力开发新能源以替代石化能源。生物燃料的应用和推广正好能够解决现阶段能源替代的问题。生物柴油是一种生物燃料，具有突出的可再生性和环保性，近年来受到世界各国普遍关注。近十多年来，生物柴油产业快速发展并已成为一个全球性的新兴产业。
　　通过对生物柴油与柴油理化特性和喷雾特性的对比分析可知，生物柴油的闪点、馏程温度、运动粘度、密度和表面张力都大于柴油，从而影响其蒸发与雾化特性，导致其雾化质量比柴油差。本文通过改变喷射压力、喷孔直径和溶气喷射来改善生物柴油的雾化质量。
　　改变喷射压力和喷孔直径的试验结果表明：（1）在一定的喷孔直径下增加喷射压力，喷雾锥角和喷雾贯穿距离增加，雾化油滴尺寸减小，雾化质量变好。喷射压力增加到24Mpa时生物柴油的雾化质量接近0＃柴油。（2）在一定的喷射压力下减小喷孔直径，喷雾锥角减小，喷雾贯穿距离增加，雾化油滴尺寸减小，雾化质量得到改善。喷孔直径减小到0.26mm时生物柴油的雾化质量接近0＃柴油。（3）增加喷射压力和减小喷孔直径都可以改善生物柴油的雾化质量，但是增加喷射压力对生物柴油雾化质量的改善效果更明显。
　　生物柴油掺混LPG的喷雾试验结果表明：LPG的质量掺混比越大，生物柴油的雾化质量越好。混合燃料喷出喷嘴后压力急骤下降，LPG迅速汽化、析出，发生气爆，出现闪急沸腾效应。LPG的掺混比越大，闪急沸腾效应越剧烈，生物柴油的雾化质量越好。L20的雾化油滴尺寸接近柴油，喷雾锥角大于柴油，喷雾贯穿距离小于柴油。因此，当LPG的质量掺混比为20％时，生物柴油的雾化质量得到大大改善并接近柴油。
　　生物柴油溶解CO2的喷雾试验表明：CO2的溶气量越大，生物柴油的雾化质量越差。因为CO2的溶气量太小，燃油喷射雾化后大部分气体没有析出，而是形成油包着气的油滴，气体膨胀但膨胀力不足以克服油滴的表面张力，从而使油滴尺寸增加；并且在一定范围内，溶气量越大，雾化油滴的尺寸越大。

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 生物柴油概述

1.3 LPG在发动机上的研究和应用[26]

1.4 溶气喷射闪急沸腾效应对雾化质量的影响[35]

1.5 喷雾的影响因素

1.6 喷雾雾化质量评价指标

1.7 本文的主要工作

第二章 试验台的建立和试验技术路线

2.1 试验方案

2.2 试验仪器和设备

2.3 试验条件和试验准备

2.4 试验过程

第三章 生物柴油与柴油的喷雾特性对比研究

3.1 生物柴油与柴油的理化特性对比研究[48]

3.2 生物柴油与柴油的宏观喷雾特性对比研究

3.3 生物柴油与柴油的雾化质量对比研究

3.4 本章小结

第四章 喷射压力和喷孔直径对生物柴油雾化质量的影响

4.1 喷射压力对生物柴油雾化质量的影响

4.2 喷孔直径对生物柴油雾化质量的影响

4.3 喷射压力和喷孔直径改变后生物柴油与0#柴油雾化质量比较

4.4 本章小结

第五章 生物柴油溶LPG闪急沸腾喷雾试验研究

5.1 喷射压力对L10和L20雾化质量的影响

5.2 喷孔直径对L10和L20雾化质量的影响

5.3 LPG的掺混比对生物柴油雾化质量的影响

5.4 L20与0#柴油的雾化特性对比

5.5 本章小结

第六章 生物柴油溶入CO2闪急沸腾喷雾试验研究

6.1 溶气量的测定

6.2 喷孔直径对溶CO2的生物柴油喷雾特性的影响

6.3 喷射压力对溶CO2的生物柴油喷雾特性的影响

6.4 溶气量对生物柴油喷雾特性的影响

6.5 溶气性质对生物柴油喷雾特性的影响

6.6 本章小结

全文工作总结与展望

全文工作总结

展望

论文创新点

参考文献

攻读学位期间发表的论文

致谢