本文關(guān)鍵詞：生物柴油油品對柴油機排放特性影響研究

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【摘要】：生物柴油是一種可再生的柴油替代燃料,生物柴油的原料來源廣泛,制備工藝和方法對生物柴油的品質(zhì)具有較大的影響,生物柴油長期存儲過程中,生物柴油的組分和理化性質(zhì)會發(fā)生一定的變化,尤其是在環(huán)境溫度較高的情況下,生物柴油極易發(fā)生氧化,產(chǎn)生大分子不溶性聚合物、酸等物質(zhì),影響了生物柴油的正常使用,對柴油機的性能產(chǎn)生一定的影響。論文依據(jù)生物柴油品質(zhì)的變化情況,選取生物柴油氧化時間、十六烷值、醇含量和酯含量等指標,采用理論與試驗分析相結(jié)合的方法,考察了生物柴油品質(zhì)變化對其理化性能指標的影響,重點分析了生物柴油的高溫揮發(fā)特性和氧化特性以及對柴油機排放污染物的影響。針對生物柴油長期存儲的氧化過程,制備了720、2160小時高溫加速氧化的生物柴油,分析了氧化時間對生物柴油理化指標的影響。依據(jù)生物柴油的不同來源,配制了不同十六烷值生物柴油,測量生物柴油的密度、運動粘度、表面張力、官能團和常溫常壓的著火點及著火延遲時間等,對常溫環(huán)境中生物柴油理化指標和著火性能進行探討。結(jié)果表明:隨著生物柴油氧化時間的增加,生物柴油的密度和粘度增加,氧化720、2160h生物柴油紅外光譜中雙鍵吸收峰強度降低,生物柴油雙鍵斷裂,生成酸、醛等單鍵物。常溫常壓下氧化720、2160h生物柴油著火溫度分別提高了7℃和13℃,著火延遲時間增加了0.02s和0.07s;添加十六烷值改進劑對油樣密度、粘度和表面官能團影響不大,添加0.2%和0.4%十六烷值改進劑后,生物柴油著火溫度分別降低了10℃和18℃,著火延遲時間減小了0.03s和0.10s。依據(jù)生物柴油制備過程中,酯交換反應(yīng)進行不完全、醇分離不徹底的現(xiàn)象,配制了不同醇含量、酯含量的生物柴油,測量了生物柴油常溫下密度、粘度、官能團、著火點、著火溫度等參數(shù),考察不同制備工藝對生物柴油理化指標和著火性能的影響。生物柴油中乙醇含量增加后,生物柴油/乙醇的密度和粘度降低,通過紅外光譜分析得出,隨著乙醇含量的增加,-oh吸收峰強度逐漸增強。常溫常壓下,乙醇體積分數(shù)增加至5%和10%時,生物柴油著火溫度升高了3℃和8℃,著火延遲時間增加了0.02s和0.04s。隨著甘油酯含量的增加,生物柴油的密度和粘度增加。甘油酯含量增加,生物柴油紅外光譜無明顯變化,甘油酯和脂肪酸甲酯的官能團無明顯區(qū)別。生物柴油甘油酯含量增加3%和6%,著火點溫度提高了1℃和2℃,著火延遲增加0.01s和0.03s。通過熱重試驗,分析生物柴油在高溫氛圍下的揮發(fā)熱解和氧化燃燒特性。結(jié)果表明:氮氣氛圍下,生物柴油氧化720、2160h,失重曲線往高溫方向移動,起始失重溫度分別為204℃和207℃,隨著氧化時間增加,生物柴油的高溫揮發(fā)性變差。生物柴油十六烷值增加,揮發(fā)失重曲線變化不大,十六烷值對生物柴油的揮發(fā)性無明顯影響。生物柴油/乙醇混合燃料tg曲線出現(xiàn)兩個明顯的失重過程,對應(yīng)dtg曲線上的兩個峰值。生物柴油甘油酯含量增加后,揮發(fā)性變差。氧氣氛圍下,氧化720、2160h的生物柴油起始失重溫度增高,失重速率降低和失重帶寬增加,失重過程平緩和分散。生物柴油十六烷值增加后,高溫氧化起始溫度降低,最大失重速率對應(yīng)的溫度降低,半峰寬減小,失重過程劇烈和集中。生物柴油中醇含量增加后,氧化失重曲線存在兩個明顯的失重過程,生物柴油/乙醇混合燃料的氧化速率增加,甘油酯含量增加后,生物柴油失重速率降低,失重帶往高溫區(qū)偏移。在柴油機上,考察不同品質(zhì)生物柴油柴油機有效燃油消耗率和排放污染物變化規(guī)律,結(jié)果表明:(1)生物柴油氧化時間增加、醇含量和甘油酯含量增加,燃油消耗率增加,十六烷值提高,生物柴油燃油消耗率降低。(2)生物柴油氧化720、2160h,柴油機HC、CO和碳煙排放增加,NO_X排放降低;(3)隨著生物柴油/乙醇混合燃料中乙醇比例的增加,柴油機HC排放增加,而CO、NO_X和碳煙排放降低;(4)生物柴油的十六烷值增加,柴油機HC、CO和NO_X排放降低,但隨著十六烷值改進劑添加比例的進一步提高,HC、CO和NO_X排放均又有所回升,但碳煙排放變化不大,說明生物柴油十六烷值存在一個最佳值,過低或者過高都不利于降低生物柴油的排放污染物;(5)甘油酯含量增加后,柴油機HC、CO和煙度排放增加,而NO_X排放濃度降低。
【關(guān)鍵詞】：柴油機 生物柴油 燃油品質(zhì) 排放
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK421
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 研究背景和意義14-15
• 1.2 生物柴油制備和特點15-20
• 1.2.1 生物柴油來源及制備15-18
• 1.2.2 生物柴油品質(zhì)與評價指標18-19
• 1.2.3 生物柴油特點19-20
• 1.3 生物柴油的油品及對柴油機排放影響20-24
• 1.3.1 生物柴油油品的影響因素20-23
• 1.3.2 生物柴油在柴油機上的應(yīng)用23-24
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容24-26
• 第二章 生物柴油常溫環(huán)境油品試驗與分析26-39
• 2.1 理化指標測量與分析26-30
• 2.1.1 密度26-28
• 2.1.2 運動粘度28-29
• 2.1.3 表面張力29-30
• 2.2 生物柴油分子結(jié)構(gòu)特征分析30-34
• 2.2.1 試驗儀器及方案31-32
• 2.2.2 官能團結(jié)構(gòu)分析32-34
• 2.3 生物柴油著火試驗34-37
• 2.3.1 試驗方案34-35
• 2.3.2 著火溫度及著火延遲35-37
• 2.4 本章小節(jié)37-39
• 第三章 生物柴油高溫熱重特性分析39-55
• 3.1 生物柴油熱重試驗特征參數(shù)39-43
• 3.1.1 生物柴油著火氧化過程分析39-42
• 3.1.2 熱重分析特征參數(shù)42-43
• 3.2 熱重法試驗設(shè)備與方法43-44
• 3.2.1 試驗設(shè)備43-44
• 3.2.2 試驗方法44
• 3.3 試驗結(jié)果44-53
• 3.3.1 氧化時間44-47
• 3.3.2 十六烷值47-49
• 3.3.3 醇含量49-51
• 3.3.4 酯含量51-53
• 3.4 本章小結(jié)53-55
• 第四章 生物柴油對柴油機排放的影響55-72
• 4.1 試驗設(shè)備及方案55-56
• 4.1.1 試驗裝置55-56
• 4.1.2 試驗方案56
• 4.2 經(jīng)濟性56-59
• 4.2.1 燃油消耗率56-59
• 4.3 排放試驗結(jié)果與分析59-70
• 4.3.1 HC排放59-62
• 4.3.2 CO排放62-65
• 4.3.3 NO_X排放65-68
• 4.3.4 煙度68-70
• 4.4 本章小節(jié)70-72
• 第五章 全文總結(jié)與展望72-74
• 5.1 全文工作總結(jié)72-73
• 5.2 工作展望73-74
• 參考文獻74-79
• 致謝79-80
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文、參與項目80

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