當(dāng)前,面對石化能源短缺和環(huán)境污染的雙重壓力,尋找可再生能源已成為全球研究的熱點,以秸稈等農(nóng)林廢棄物制取生物燃油,既可以降低燃油成本,又可使廢棄物得到資源化利用,但生物燃油具有熱值低、含水含氧量高、酸性等特點,離大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用還有一段距離,然而,以超聲波為外加能量,通過添加乳化劑和助乳劑的方式將生物燃油與柴油按一定比例混合,制成清潔環(huán)保的混合燃油,即可提高燃油熱值,改善其物化特性,又可增加穩(wěn)定性,但目前關(guān)于生物燃油乳化的研究多集中在乳化劑、助乳劑等乳化體系的選擇上,針對超聲控制參數(shù)的研究十分有限,并存在超聲作用強(qiáng)度表征不一、優(yōu)化結(jié)果差異甚遠(yuǎn)的現(xiàn)象,且從未針對超聲激勵波形展開過探討,同時也缺少對影響乳化效果的多因素多指標(biāo)的相關(guān)分析,更缺乏用于超聲控制參數(shù)優(yōu)化的試驗設(shè)備和滿足該乳化工藝參數(shù)的超聲裝置。本文在超聲空化動力學(xué)分析基礎(chǔ)上,設(shè)計了國內(nèi)首臺用于超聲參數(shù)優(yōu)化的試驗裝置,通過實驗和模型分析的方法對生物燃油／柴油乳化工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,同時對超聲乳化作用機(jī)理進(jìn)行研究,以期獲知超聲乳化裝置的設(shè)計參數(shù)和運(yùn)行條件,并應(yīng)用以容器內(nèi)含氣泡液體介質(zhì)為基礎(chǔ)的駐波理論對中試裝置進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,最后通過制取的生物...

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 引言
    1.2 國內(nèi)外生物燃油發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 國外生物燃油發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)生物燃油的發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.3 農(nóng)林廢棄生物質(zhì)—生物燃油發(fā)展的新熱點
    1.3 生物燃油提質(zhì)研究進(jìn)展及存在問題
        1.3.1 生物燃油提質(zhì)必要性
        1.3.2 生物燃油提質(zhì)方法
    1.4 超聲乳化生物燃油/柴油的研究進(jìn)展及存在問題
    1.5 超聲乳化反應(yīng)裝置的研究進(jìn)展及存在的問題
    1.6 課題研究背景、主要內(nèi)容及技術(shù)路線
        1.6.1 課題研究背景及課題來源
        1.6.2 主要研究內(nèi)容
        1.6.3 技術(shù)路線
2 超聲空化動力學(xué)分析與試驗裝置的研究
    2.1 超聲空化機(jī)理
        2.1.1 超聲空化效應(yīng)
        2.1.2 超聲空化動力學(xué)模型
        2.1.3 最大空化泡半徑
        2.1.4 空化泡崩潰時間
    2.2 超聲波作用下氣泡運(yùn)動特征分析
        2.2.1 含氣泡乳化液的聲學(xué)模型
        2.2.2 乳化液中的氣泡模型
    2.3 超聲乳化生物燃油/柴油的主要影響因素
        2.3.1 乳化體系因素
        2.3.2 超聲系統(tǒng)因素
    2.4 可變參數(shù)超聲波乳化儀的研究
        2.4.1 現(xiàn)有反應(yīng)器存在的問題及設(shè)計思想
        2.4.2 可變參數(shù)超聲波乳化儀總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.3 可變參數(shù)超聲乳化反應(yīng)儀的運(yùn)行特征
    2.5 本章小結(jié)
3 生物燃油/柴油最佳乳化體系的試驗研究
    3.1 試驗材料與方法
        3.1.1 試驗材料與試劑
        3.1.2 試驗儀器
        3.1.3 試驗方法
        3.1.4 乳化穩(wěn)定性評定方法
    3.2 試驗結(jié)果與分析
        3.2.1 乳化劑種類對乳化穩(wěn)定性的影響
        3.2.2 最佳HLB值
        3.2.3 乳化劑含量的影響
        3.2.4 助乳劑種類及含量的影響
        3.2.5 生物燃油含量的影響
        3.2.6 乳化溫度的影響
        3.2.7 正交試驗設(shè)計
        3.2.8 正交試驗結(jié)果與分析
    3.3 本章小結(jié)
4 超聲乳化生物燃油/柴油控制參數(shù)優(yōu)化及作用機(jī)理分析
    4.1 試驗材料與方法
        4.1.1 試驗材料與儀器
        4.1.2 試驗方法
        4.1.3 超聲乳化作用效果評定指標(biāo)
    4.2 超聲乳化生物燃油/柴油控制參數(shù)單因素試驗
        4.2.1 超聲頻率對乳化油穩(wěn)定性的影響
        4.2.2 反應(yīng)容器內(nèi)超聲功率密度的影響
        4.2.3 超聲作用時間對乳化油穩(wěn)定性的影響
        4.2.4 超聲激勵波形對乳化油穩(wěn)定性的影響
    4.3 超聲乳化生物燃油/柴油參數(shù)優(yōu)化研究
        4.3.1 響應(yīng)面法優(yōu)化分析
        4.3.2 響應(yīng)面試驗設(shè)計
        4.3.3 響應(yīng)面優(yōu)化設(shè)計實驗結(jié)果分析
        4.3.4 最優(yōu)超聲控制參數(shù)的確定和驗證
    4.4 超聲乳化生物燃油/柴油作用機(jī)理研究
        4.4.1 機(jī)械作用機(jī)理
        4.4.2 空化作用機(jī)理
    4.5 本章小結(jié)
5 生物燃油/柴油超聲乳化中試裝置的優(yōu)化設(shè)計
    5.1 超聲波換能器的優(yōu)化設(shè)計
        5.1.1 復(fù)合式壓電換能器工作頻率和材料的選擇
        5.1.2 復(fù)合式壓電換能器徑向振動等效電路
        5.1.3 復(fù)合式壓電換能器諧振頻率方程
        5.1.4 換能器各部件尺寸與頻率的Matlab仿真計算
        5.1.5 換能器樣品試驗
    5.2 超聲乳化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計
        5.2.1 混合燃油中的聲傳播方程
        5.2.2 不同容器內(nèi)聲傳播方程
        5.2.3 超聲乳化反應(yīng)器計算模型
        5.2.4 換能器與反應(yīng)器連接的設(shè)計
    5.3 超聲乳化中試裝置的整體設(shè)計
    5.4 年產(chǎn)4000噸混合燃油超聲乳化生產(chǎn)線的設(shè)計
        5.4.1 單元反應(yīng)器的設(shè)計
        5.4.2 其他設(shè)備的選擇
        5.4.3 連續(xù)作業(yè)式超聲乳化生產(chǎn)線的設(shè)計
        5.4.4 控制系統(tǒng)設(shè)計
    5.5 本章小結(jié)
6 生物燃油/柴油混合燃油理化特性及臺架實驗分析
    6.1 生物燃油/柴油混合燃油的理化特性分析
    6.2 生物燃油/柴油混合燃油的穩(wěn)定性分析
    6.3 臺架實驗分析
        6.3.1 試驗臺架布置
        6.3.2 試驗設(shè)備
        6.3.3 試驗臺架搭建
        6.3.4 試驗步驟
    6.4 試驗結(jié)果分析
        6.4.1 柴油機(jī)燃用混合燃油的經(jīng)濟(jì)性分析
        6.4.2 柴油機(jī)燃油混合燃油的排放特性分析
        6.4.3 混合燃油對柴油機(jī)運(yùn)行情況分析
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝



本文編號：3796785