生物柴油噴霧特性與NOx排放控制的研究-.pdf

1、生物柴油是一種優(yōu)良可再生的柴油代用燃料,是國內(nèi)外熱點研究的代用燃料之一。因為生物柴油原料來源的多樣性,所以其理化特性與石化柴油存在顯著的不同,其中物性差異是引起燃料在霧化蒸發(fā)特性和自燃特性上差異的因為。此外,雖然生物柴油發(fā)動機常規(guī)排放有所改善(NOx除外),但是目前法規(guī)未進行限制的非常規(guī)排放物特性也不相同,這也是目前需解決的問題。本文針對生物柴油的噴霧燃燒特性、排放特性進行了研究,主要工作內(nèi)容及結論如下:
　　 1.首先運用相位

2、多普勒粒子分析儀(PDPA)測量系統(tǒng)對生物柴油、0＃柴油及其不同比例調(diào)合油的噴霧場進行測量,研究了生物柴油及其調(diào)合油的霧化特性,得到了生物柴油和0＃柴油及其不同比例調(diào)合油噴霧場油滴的速度矢量分布和油滴粒徑分布。結果表明:在油束的核心區(qū)過后,噴孔直徑對霧化影響比較大；小孔徑的生物柴油霧化效果好；生物柴油霧化效果比0＃柴油差,表現(xiàn)為索特平均直徑較大；油泵轉速高,生物柴油液滴的脈動速度和索特平均直徑就小。
　　 2.基于高壓共軌系統(tǒng)和

3、定容彈比較了棕櫚油生物柴油、麻瘋樹生物柴油和0＃柴油的噴霧特性。利用高速攝影機在定容彈內(nèi)研究了噴霧貫穿距離,噴霧錐角,噴霧體積等宏觀的噴霧特性。燃油噴射壓力分別是60MPa、90MPa、120MPa、150MPa,周圍環(huán)境氣體(氮氣)的密度分別是12.60 kg／m3、24 kg／m3、35.6 kg／m3。結果顯示:在相同的條件下,柴油的噴霧體積等噴霧幾何參數(shù)比棕櫚油生物柴油和麻風樹生物柴油的要大。為了達到相同的噴射霧化程度,在相同噴

4、射壓力和噴射環(huán)境密度的條件下,柴油的噴射時間是最少的。
　　 3.運用噴霧燃燒多功能動態(tài)可視化試驗裝置,對生物柴油和0＃柴油的噴霧燃燒機理進行了對比試驗。研究結果表明:生物柴油的噴油時刻較早,著火時刻提前,在早期預混燃燒階段的燃燒速度大于0＃柴油,而在擴散燃燒階段的燃燒速度比0＃柴油低。通過分析不同比例的混合燃料和噴油壓力對生物柴油噴霧燃燒過程的影響,結果表明:混合燃料噴油始點、著火時刻均有所提前,B5混合燃料的最高燃燒壓力比0

5、＃柴油高且出現(xiàn)稍早；隨著噴油壓力的提高,燃燒持續(xù)期相應縮短。
　　 較高十六烷值的大豆油甲酯(SME)的滯燃期比0＃柴油約短10％左右,而與0＃柴油十六烷值相當?shù)牡販嫌图柞?WOME)的滯燃期則比0＃柴油長5％。生物柴油混合燃料的滯燃期隨著混合比的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢,這是較高十六烷值引起的化學滯燃期的降低和較差的霧化蒸發(fā)特性引起的物理滯燃期的增加共同作用的結果。同時表明在著火白燃特性上,化學特性(高十六烷值)對著火提前的

6、影響高于物理特性(高黏度)對霧化不利的影響。
　　 4.為了降低生物柴NOx排放,開展了燃料改質(zhì)(微乳化法)的研究。燃料改質(zhì)(微乳化法)是進行燃料重新設計的方法之一,它不但可以降低生物柴油NOx排放,而且是實現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。同時研究了微乳化生物柴油對發(fā)動機性能和排放的影響。結果表明:在保持YZ4102ZLQ柴油機轉速和功率不變的前提下,微乳化生物柴油的燃油消耗率及熱效率根據(jù)工況不同而發(fā)生變化；微乳化生物柴油能顯著地降低NO