生物柴油-柴油混合燃料的理化性能分析與噴霧特性改善.pdf

1、生物柴油是一種綠色環(huán)保的可再生能源，大力發(fā)展生物柴油，對我國的能源安全和環(huán)境保護(hù)具有重要意義。由于生物燃料與石油燃料性質(zhì)上的差別，使得生物柴油在應(yīng)用過程中還有很多具體問題需要解決。 采用紅外光譜法和氣相色譜法對生物柴油的組成成分進(jìn)行了定性和定量分析，結(jié)果顯示：該生物柴油的主要成分為亞油酸甲酯和油酸甲酯：其中共含有14種脂肪酸甲酯，飽和脂肪酸甲酯的含量為29.39％，不飽和脂肪酸甲酯的含量為67.66％；根據(jù)生物柴油成份分析結(jié)果，

2、經(jīng)過計(jì)算得出生物柴油的分子式為C18H34O2。 以不同摻混比的生物柴油與柴油混合燃料為研究對象，采用國標(biāo)方法測定了混合燃料的各項(xiàng)理化特性指標(biāo)，研究結(jié)果顯示： (1)生物柴油的低溫流動性與0＃柴油相當(dāng)； (2)生物柴油的運(yùn)動粘度、密度、表面張力、閃點(diǎn)和餾程溫度都明顯高于柴油的，隨著生物柴油摻混比的增大，混合燃料的上述幾項(xiàng)性能指標(biāo)也隨之升高，當(dāng)混合燃料中生物柴油的摻混比超過25％時，其50％回收溫度超過車用柴油國標(biāo)

3、限值； (3)生物柴油的硫含量明顯低于柴油，酸值和銅片腐蝕程度高于柴油，當(dāng)混合燃料中生物柴油的摻混比超過40％，酸值和銅片腐蝕均超過國標(biāo)限值； (4)生物柴油的氧化安定性較差，常溫儲存三個月以上其過氧化值明顯增大，酸值和運(yùn)動粘度也有所上升；加速氧化試驗(yàn)結(jié)果顯示BD50以上的中高比例混合燃料的氧化安定性受到生物柴油的影響較大，氧化安定性明顯變差，需要添加抗氧化劑來提高其氧化安定性；而BD25以下的低比例生物柴油混合燃料在不

4、添加任何抗氧化劑的情況下，氧化安定性誘導(dǎo)期能夠達(dá)到生物柴油國標(biāo)要求； (5)在生物柴油與柴油混合燃料中浸泡過的丁腈橡膠的體積膨脹率較大，氟橡膠的體積膨脹率較?。唤莺蠖‰嫦鹉z會發(fā)生硬度下降，而氟橡膠的硬度在浸泡前后基本不變；因此，氟橡膠是生物柴油燃料發(fā)動機(jī)油路密封材料的良好選擇； (6)鑒于餾程、密度、酸值、銅片腐蝕和氧化安定性超標(biāo)后所造成的危害性，本文認(rèn)為混合燃料中生物柴油的最大摻混比不宜超過25％，否則會對汽車使用的

5、可靠性和耐久性帶來不利影響。 通過生物柴油的低溫流動性能改善試驗(yàn)可知，柴油低溫流動性能改進(jìn)劑對降低生物柴油的凝點(diǎn)有效而對降低生物柴油的冷濾點(diǎn)完全無效；而將生物柴油與低凝點(diǎn)柴油混合使用，或者在生物柴油中添加少量的無水乙醇，可以改善生物柴油的低溫流動性。 通過生物柴油的氧化安定性能改善試驗(yàn)可知：T502A、TBHQ、T501和T534四種抗氧化劑中，T502A的抗氧化效果最好，生物柴油中添加T502A能夠有效地抑制生物柴油中

6、過氧化物的生成，并使其氧化安定性誘導(dǎo)期達(dá)到6.2h以上。 生物柴油與柴油物理性質(zhì)上的差別會影響到燃料的噴霧特性。本文采用直接攝影法對BD0、BD25、BD50和BD100的噴霧特性進(jìn)行了對比研究，結(jié)果顯示：隨著生物柴油摻混比的增大，混合燃料的噴霧錐角逐漸減小，噴霧液滴尺寸數(shù)目分布曲線的峰值逐漸降低，累計(jì)體積分布曲線向大顆粒方向偏移，霧化油滴粒子的索特平均直徑也逐漸增大。說明混合燃料中生物柴油的摻混比越大，燃料的霧化質(zhì)量越差。

7、 利用噴霧液滴尺寸分布函數(shù)建立了噴霧液滴尺寸數(shù)目分布的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，并采用Fortran語言編寫計(jì)算程序，計(jì)算了BD0、BD25、BD50和BD100的噴霧液滴尺寸數(shù)目分布趨勢及其索特平均直徑D32，理論計(jì)算結(jié)果與噴霧特性試驗(yàn)結(jié)果擬和良好，證明了噴霧液滴尺寸分布模型的有效性。 針對生物柴油及其混合燃料霧化質(zhì)量較差的問題，開展了燃料霧化質(zhì)量改善試驗(yàn)，結(jié)果顯示：在生物柴油和柴油的混合燃料中添加乙醇或乙醚，或者提高噴油器的啟噴壓力

8、均可使霧化液滴尺寸分布曲線向小顆粒方向偏移，噴霧液滴的索特平均直徑減小，從而使燃料的霧化質(zhì)量得到改善。 綜合考慮理化特性和噴霧特性的影響，確定了以改性混合燃料BDe-525做為生物柴油在汽車上使用的優(yōu)化配比，對BDe425的燃燒特性、動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放特性進(jìn)行試驗(yàn)研究，結(jié)果顯示：BDe-525的燃燒特性基本接近于柴油，全油門開度下發(fā)動機(jī)燃用BDe-525時，功率、轉(zhuǎn)矩和比油耗與燃用柴油基本相當(dāng)，HC、CO和NOx排放與純柴油的