為探討甲醇對生物柴油顆粒形成的作用機(jī)理,采用掃描電鏡（SEM）與X射線小角散射（SAXS）相結(jié)合的方法,針對顆粒的微觀形貌以及孔隙結(jié)構(gòu),分析了甲醇對生物柴油燃燒顆粒的散射強(qiáng)度、回轉(zhuǎn)半徑、平均半徑等參數(shù)的影響;通過引入分形理論,探明不同甲醇摻混比的生物柴油燃燒顆粒的形態(tài)特征。結(jié)果表明:SAXS的粒徑測量結(jié)果與電鏡圖像上的測試結(jié)果具有良好的一致性;生物柴油燃燒顆粒表面附著較多的未燃可溶有機(jī)物,促進(jìn)了顆粒間的凝并與生長,形成的顆粒粒徑較大;隨著生物柴油中甲醇摻混比的提高,燃燒顆粒的散射強(qiáng)度逐漸增強(qiáng),回轉(zhuǎn)、平均半徑逐漸減小,通過回轉(zhuǎn)半徑求得的B100、BM10、BM20燃燒顆粒的平均半徑分別為17、16.4、15.9nm;隨甲醇摻混比的增加,顆粒的質(zhì)量分形維數(shù)逐漸增大,表面分形維數(shù)逐漸減小,生物柴油中摻混甲醇后,燃燒產(chǎn)生的顆粒結(jié)構(gòu)變得更加緊湊,質(zhì)量分布更加均勻。該研究可為在控制NOx排放的基礎(chǔ)上降低柴油機(jī)顆粒排放提供參考依據(jù)。 

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【部分圖文】：

圖３生物柴油燃燒顆粒的散射圖像（ａ）

西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)第５０卷ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｊｄｘｂ．ｃｎｈｔｔｐ：∥ｚｋｘｂ．ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（ａ）Ｂ１００（ｂ）ＢＭ１０（ｃ）ＢＭ２０圖３生物柴油燃燒顆粒的散射圖像態(tài)，０．１５＜ｑ＜０．４ｎｍ－１時(shí)為顆粒的聚合態(tài)，ｑ＞０．４ｎｍ－１時(shí)為顆粒的最終形成狀態(tài)；從散射矢量對應(yīng)的散射強(qiáng)度可以看出，顆粒凝并狀態(tài)的散射強(qiáng)度最強(qiáng)，而顆粒的最終形成狀態(tài)的散射強(qiáng)度最弱。圖４甲醇／生物柴油燃燒顆粒的小角散射曲線回轉(zhuǎn)半徑指物體微分質(zhì)量假設(shè)的集中點(diǎn)到轉(zhuǎn)動軸間的距離，能夠反映物體的大校運(yùn)用Ｇｕｉｎｉｅｒ定律對散射曲線的小角區(qū)的直線部分向接近零度角的區(qū)域進(jìn)行外延，求得ｑ２范圍為ｑ２＜０．０５ｎｍ－２的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲線，如圖５所示�；剞D(zhuǎn)半徑通過Ｇｕｉｎｉｅｒ公式［１３］可得Ｉ（ｑ）＝Ｉ（０）ｅｘｐ－１３Ｒ２Ｇｑ（）２（３）式中：Ｉ（０）為ｑ＝０時(shí)的散射強(qiáng)度；ＲＧ為散射顆粒的回轉(zhuǎn)半徑（ｎｍ）。對式（３）兩邊求對數(shù)，得到直線方程ｌｎ［Ｉ（ｑ）］＝ｌｎ［Ｉ（０）］－１３Ｒ２Ｇｑ２（４）圖５中的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲線具有良好的擬一次線性關(guān)系。對圖５中的顆粒Ｇｕｉｎｉｅｒ曲線進(jìn)行擬合，得到與式（４）相關(guān)的擬合直線方程，并通過直線方程的斜率求得顆粒的回轉(zhuǎn)半徑。柴油機(jī)顆粒近似為電子濃度均勻的球體，顆粒平均、回轉(zhuǎn)半徑的關(guān)系可表示為［１３］Ｒ＝（）５３１／２ＲＧ（５）圖５ｑ２＜０．０５ｎｍ－２

西安交通大學(xué)學(xué)報(bào)第５０卷ｈｔｔｐ：∥ｗｗｗ．ｊｄｘｂ．ｃｎｈｔｔｐ：∥ｚｋｘｂ．ｘｊｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ（ａ）Ｂ１００（ｂ）ＢＭ１０（ｃ）ＢＭ２０圖３生物柴油燃燒顆粒的散射圖像態(tài)，０．１５＜ｑ＜０．４ｎｍ－１時(shí)為顆粒的聚合態(tài)，ｑ＞０．４ｎｍ－１時(shí)為顆粒的最終形成狀態(tài)；從散射矢量對應(yīng)的散射強(qiáng)度可以看出，顆粒凝并狀態(tài)的散射強(qiáng)度最強(qiáng)，而顆粒的最終形成狀態(tài)的散射強(qiáng)度最弱。圖４甲醇／生物柴油燃燒顆粒的小角散射曲線回轉(zhuǎn)半徑指物體微分質(zhì)量假設(shè)的集中點(diǎn)到轉(zhuǎn)動軸間的距離，能夠反映物體的大校運(yùn)用Ｇｕｉｎｉｅｒ定律對散射曲線的小角區(qū)的直線部分向接近零度角的區(qū)域進(jìn)行外延，求得ｑ２范圍為ｑ２＜０．０５ｎｍ－２的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲線，如圖５所示。回轉(zhuǎn)半徑通過Ｇｕｉｎｉｅｒ公式［１３］可得Ｉ（ｑ）＝Ｉ（０）ｅｘｐ－１３Ｒ２Ｇｑ（）２（３）式中：Ｉ（０）為ｑ＝０時(shí)的散射強(qiáng)度；ＲＧ為散射顆粒的回轉(zhuǎn)半徑（ｎｍ）。對式（３）兩邊求對數(shù)，得到直線方程ｌｎ［Ｉ（ｑ）］＝ｌｎ［Ｉ（０）］－１３Ｒ２Ｇｑ２（４）圖５中的Ｇｕｉｎｉｅｒ曲線具有良好的擬一次線性關(guān)系。對圖５中的顆粒Ｇｕｉｎｉｅｒ曲線進(jìn)行擬合，得到與式（４）相關(guān)的擬合直線方程，并通過直線方程的斜率求得顆粒的回轉(zhuǎn)半徑。柴油機(jī)顆粒近似為電子濃度均勻的球體，顆粒平均、回轉(zhuǎn)半徑的關(guān)系可表示為［１３］Ｒ＝（）５３１／２ＲＧ（５）圖５ｑ２＜０．０５ｎｍ－２

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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本文編號：3646439