微乳化甲醇柴油燃烧特性试验与仿真研究

发布时间：2017-09-14 07:37

  本文关键词：微乳化甲醇柴油燃烧特性试验与仿真研究

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【摘要】：甲醇因其清洁，高效和来源广泛等特点，已经吸引了越来越多的关注，被认为是内燃机最有潜力的代用燃料之一。柴油机燃用甲醇最简单的方式是微乳化法。微乳化油是一种节能、环保燃料，尤其在能源紧缺、环保问题越来越严重的今天，微乳化油的作用越显重要。本文依据微乳化原理，用甲醇分别与0#柴油和FT柴油配制出不同比例微乳化油，研究了不同油品的燃烧特性。论文主要工作和结论如下： 1）优化了微乳化油的配方及其工艺。基于微乳化理论，分析了不同乳化剂的乳化效率，分别配制了0#系列和FT系列各4种微乳化油。 2）研究了微乳化油的燃烧性能。结果表明：（1）0#系列微乳化油中，低负荷时，微乳化油的缸压峰值有所下降，平均下降了4.1%，高负荷时微乳化油的缸压峰值升高，平均上升了3.8%；（2）FT系列的微乳化油中，相比FT柴油，微乳化油主燃期缩短，微乳化油的缸压峰值、放热率峰值、压力升高率和加速度峰值升高，其中缸压峰值最大升高了8.9%，压力升高率和加速度峰值最大分别升高了49.9%和117.3%。 3）研究了微乳化油的动力性及排放性。在不改变发动机参数的前提下，，微乳化油的功率和转矩有所下降，其中FT系列微乳化油比0#系列的动力性有所下降；相比基础油，微乳化油的NOX排放量有所下降，0#系列和FT系列分别平均下降了21.1%和9.1%，NMHC排放量上升，soot排放有较大降幅，0#系列和FT系列分别平均下降了67.1%和92.3%，甲醛和乙烯排放有较大上升，且FT系列微乳化油的比0#系列的NOX、soot、甲醛排放有大幅度降低；燃用微乳化油时，如果甲醇的含量越多，则甲醇和乙醇的排放量越多。 4）基于FIRE软件研究了M10在不同的喷油参数下的排放情况。经过仿真分析，随着喷油提前角（原机±2°CA）的增大，NOX生成速率大大加快；soot排放质量分数逐渐降低。
【关键词】：微乳化油 甲醇 （FT）柴油 燃烧 排放 喷油参数
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK421
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 前言10-11
• 1.2 甲醇和 FT 柴油的特点11-13
• 1.2.1 甲醇在柴油机上应用的特点11-12
• 1.2.2 FT 柴油的特性12-13
• 1.3 柴油机燃用甲醇的方法13-14
• 1.4 微乳化油技术14
• 1.4.1 微乳化油的概念14
• 1.4.2 微乳化油技术的特点14
• 1.5 微乳化甲醇柴油研究现状14-15
• 1.6 本课题的主要目的和内容15-18
• 第二章 微乳化油的制备18-30
• 2.1 燃料混合理论基础18-19
• 2.1.1 表面吉布斯能和表面张力18
• 2.1.2 弯曲液面的附加压力18-19
• 2.2 微乳液机理19-20
• 2.2.1 乳状液19-20
• 2.2.2 乳状液的形成20
• 2.3 微乳液及其形成机理20-21
• 2.4 微乳液的制备方法21-22
• 2.4.1 微乳化剂的复配22
• 2.5 微乳化甲醇柴油的制备22-26
• 2.5.1 微乳液的最佳 HLB 值确定22-24
• 2.5.2 微乳化剂乳化效率分析24-26
• 2.6 微乳化油的制备26-28
• 2.7 本章小结28-30
• 第三章 微乳化油的燃烧过程分析30-48
• 3.1 试验设备及试验方法30-31
• 3.1.1 试验用柴油机30
• 3.1.2 主要测试设备30-31
• 3.1.3 试验方法31
• 3.2 燃烧过程分析31-46
• 3.2.1 主燃烧持续期分析32-33
• 3.2.2 缸内压力分析33-37
• 3.2.3 压力升高率分析37-40
• 3.2.4 压力升高加速度分析40-43
• 3.2.5 瞬时燃烧放热率分析43-46
• 3.3 本章小结46-48
• 第四章 燃用微乳化油对发动机动力和排放特性影响的研究48-64
• 4.1 动力性分析48-49
• 4.2 常规排放性分析49-56
• 4.2.1 CO 排放分析49-51
• 4.2.2 NO_X排放分析51-53
• 4.2.3 NMHC 排放分析53-55
• 4.2.4 碳烟排放分析55-56
• 4.3 非常规排放物分析56-62
• 4.3.1 甲醛排放分析56-58
• 4.3.2 甲醇排放分析58-60
• 4.3.3 乙醇排放分析60-61
• 4.3.4 乙烯排放分析61-62
• 4.4 本章小结62-64
• 第五章 M10 微乳化油的仿真研究64-78
• 5.1 FIRE 软件简介64
• 5.2 模型的建立及验证64-68
• 5.2.1 M10 微乳化油的 C、H、O 原子数计算64-65
• 5.2.2 燃烧室模型的建立及网格划分65-66
• 5.2.3 计算模型的确定66-68
• 5.2.4 计算模型校验68
• 5.3 喷油提前角对数值模拟参数的影响68-76
• 5.3.1 喷油提前角对燃料浓度场的影响69-71
• 5.3.2 喷油提前角对缸内温度场的影响71-73
• 5.3.3 NO_X浓度场73-75
• 5.3.4 Soot 浓度场75-76
• 5.4 本章小结76-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 全文总结78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-86
• 攻读学位期间发表的学术论文86

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 任永凯;袁银男;孙振宇;陈黎君;;甲醇—柴油混合燃料羰基排放物检测方法研究[J];车用发动机;2011年01期

2 胡福田;于新;;甲醇—柴油微乳化液配方研制[J];广东化工;2007年09期

3 张心亚,孙志娟,黄洪,蓝仁华,陈焕钦;无皂乳液聚合技术及应用研究进展[J];中国胶粘剂;2005年04期

4 姚春德;朱晶宇;夏琦;李旭聪;韩伟强;;柴油甲醇组合燃烧发动机的甲醛排放特性[J];环境科学学报;2010年02期

5 王辉,徐国强,楚宜民,海本涛,景劲松;柴油机燃用甲醇—柴油混合燃料的研究[J];河南农业大学学报;2000年04期

6 谢洁,王锡斌,卢红兵,蒋德明;柴油-甲醇微乳化燃料的制备及燃烧特性研究[J];内燃机工程;2004年02期

7 黄勇成;周龙保;王尚学;潘克煜;;柴油机燃用F-T柴油与0号柴油混合燃料时的性能与排放[J];内燃机工程;2007年03期

8 林在犁;巫波;刘清泉;;本世纪我国内燃机燃料的发展分析[J];内燃机;2009年06期

9 姚春德;彭红梅;刘义亭;李帅;;柴油/甲醇组合燃烧尾气中甲醛排放特性研究[J];内燃机学报;2008年03期

10 黄淼淼;宋冬灵;;微乳液技术及其在制备纳米颗粒上的应用[J];河南科技;2011年03期

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1 白凤华;费托合成反应的催化剂制备和性能研究及其对生态环境的影响[D];内蒙古大学;2008年

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