發(fā)布時間：2020-11-06 12:59

　　 發(fā)動機中燃料的噴霧特性是影響其燃燒過程和污染物排放的重要因素。本文針對生物柴油摻混不同比例的乙醇、碳酸二乙酯和正丁醚,在定容燃燒彈噴霧實驗平臺上,采用電控高壓共軌噴射系統(tǒng),模擬柴油發(fā)動機噴油過程,采用紋影法,對不同實驗工況的噴霧特性參數(shù)(包括噴霧貫穿度、噴霧錐角、噴霧投影面積以及噴霧尖端速度等)進行定量測量,研究了三種混合燃料的噴霧特性,探索生物柴油及醇類、酯類和醚類含氧燃料替代柴油應(yīng)用于發(fā)動機中的可行性。本文的主要工作如下:進行了生物柴油和柴油的噴霧特性實驗,實驗結(jié)果表明:生物柴油噴霧貫穿度較大,噴霧面積小于柴油,主要是因為生物柴油的密度和粘度較大,擴散性能較差;柴油和生物柴油的噴霧貫穿度實驗數(shù)據(jù)均低于廣安博之模型,主要因為廣安博之模型是在噴射壓力較低的工況下得到的。實驗研究了生物柴油-乙醇混合燃料的噴霧特性。實驗結(jié)果表明,相同工況下生物柴油-乙醇混合燃料的噴霧貫穿度小于純生物柴油,噴霧錐角大于柴油;噴射尖端峰值速度隨噴射壓力的增大而增大,隨環(huán)境壓力的增大而減小;噴霧尖端速度的實驗數(shù)據(jù)與廣安博之模型的吻合程度較好;噴霧貫穿度的實驗數(shù)據(jù)小于Dent和Arregle模型的預(yù)測結(jié)果,這是由于Dent模型考慮了環(huán)境溫度對貫穿度的影響。實驗研究了生物柴油-碳酸二乙酯(DEC)混合燃料的噴霧特性。結(jié)果表明:混合燃料噴霧貫穿度隨著環(huán)境壓力的增加而減小,隨著噴射壓力的增加而增加;碳酸二乙酯含量為15%時,噴霧特性(包括噴霧貫穿度、噴霧錐角、噴霧投影面積等)與柴油接近;噴霧初始階段的噴霧貫穿度實驗數(shù)據(jù)與Kostas模型的吻合程度較好;混合燃料噴霧過程對環(huán)境氣體的卷吸量大于生物柴油,從噴霧形態(tài)來看,噴束邊緣的波動也更為劇烈。實驗研究了生物柴油-正丁醚(DBE)混合燃料的噴霧特性。結(jié)果表明:生物柴油-DBE混合燃料的噴霧貫穿度小于生物柴油,噴霧錐角接近于柴油;相同軸向位置上,混合燃料在徑向的擴散范圍大于生物柴油;相同的工況下,混合燃料的破碎時間要早于生物柴油;在廣安博之噴霧貫穿度的經(jīng)驗?zāi)Ｐ突A(chǔ)上,引入了密度項和修正因子,得到生物柴油-DBE混合燃料噴霧貫穿度的修正模型,與廣安博之模型相比,該公式更適用于預(yù)測高噴射壓力下混合燃料的宏觀噴霧特性。
【學(xué)位單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TK421
【部分圖文】：

?第一章緒論???源，在世界各國均得到廣泛重視。在美國，生物柴油作為一種替代燃料己被各??大機構(gòu)廣泛認可，應(yīng)用于城市的公共交通、政府車隊、和地下采礦工業(yè)等各方??面［４］。歐洲國家的生物柴油的消費量遠高于生物乙醇，可再生能源占能源消費??總量的２０％，生物燃料在車用燃料中占比達到１０％［５］。??我國政府也制定了相應(yīng)的發(fā)展規(guī)劃，國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《能源發(fā)展戰(zhàn)略??行動計劃（２０１４－２０２０年）》中指出：積極發(fā)展交通燃油替代，重點發(fā)展新一代??非糧食燃料乙醇和生物柴油，擴大交通燃油替代規(guī)模［６］。本文立足于生物柴油??的研宄現(xiàn)狀，采用高壓共軌噴射系統(tǒng)和定容燃燒彈，模擬柴油發(fā)動機噴油過程，??研宄生物柴油及其混合燃料在不同工況下的噴霧特性，探討生物柴油在定容環(huán)??境中的霧化與擴散機理。通過實驗數(shù)據(jù)定量分析，豐富內(nèi)燃機替代燃料的基礎(chǔ)??工作，具有重要的學(xué)術(shù)價值和應(yīng)用前景。??

的氧原子促使燃油在燃燒室燃燒更加充分。Ａｇａｒｗａ丨和Ｄａｓ［１９］測試了不同混合比??例的生物柴油出５，８１０￥１５３２０，８２５，８３０，８４０，８５０，８７５和８１００）相對于柴油對發(fā)??動機峰值熱效率的影響（如圖１．４），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ｂ２０混合燃料的熱效率最大。??Ｚｈｕ等人［２Ｇ］指出生物柴油、生物柴油－乙醇以及生物柴油－甲醇混合燃料在所有??工況下的熱效率均高于柴油，這是由于混合燃料中少量的乙醇有利于降低實驗??燃料的粘度和密度，減小了霧化過程中的液滴粒徑，進而改善了燃料的燃燒特??性。此外，采用較高的噴射壓力，可以改善生物柴油液滴的霧化特性，提高燃??料的熱效率。??３?－１???Ａ??０??１?！?Ｊ?１???０?２０?４０?６０?ＳＯ?１００??Ｂｉｏｄｉｅｓｅｌ?ｉｎ?Ｆｕｅｌ?（％）??圖１．４．生物柴油混合比例對提髙峰值熱效率的影響１１９１??２．排放特性??５??

但由于生物柴油的粘度和表面張力較高，其較大。Ｈａｎ等人［４２１研宄了月桂??酸甲酯、油酸甲酯和油酸乙酯三種成分生物柴油的噴霧特性，結(jié)果表明，由于??油酸甲酯和油酸乙酯的粘度和表面張力較高，產(chǎn)生的噴霧貫穿距較大（如圖１．６??所示）；而月桂酸甲酯的ＳＭＤ小于上述兩種生物柴油。Ｇａｏ等人［４３］研宄了以非??食用油為原料的生物柴油混合燃料的噴霧特性，結(jié)果表明，隨著混合燃料中生??７??
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本文編號：2873168