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，采用國標方法測定了混合燃料的各項理化特性指標，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)生物柴油的運動粘度、密度、表面張力、閃點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性能指標也隨之升高，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

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，酸值和運動粘度也有所上升；加速氧化試驗結(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)期能夠達到生物柴油國標要求； (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??；浸泡后丁腈橡膠會發(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后所造成的危害性，本文認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可知，柴油低溫流動性能改進劑對降低生物柴油的凝點有效而對降低生物柴油的冷濾點完全無效；而將生物柴油與低凝點柴油混合使用，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)計算模型，并采用Fortran語言編寫計算程序，計算了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，理論計算結(jié)果與噴霧特性試驗結(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，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)濟性和排放特性進行試驗研究，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