生物柴油噴霧特性與NOx排放控制的研究-.pdf

1、生物柴油是一種優(yōu)良可再生的柴油代用燃料,是國內(nèi)外熱點(diǎn)研究的代用燃料之一。因?yàn)樯锊裼驮蟻碓吹亩鄻有?所以其理化特性與石化柴油存在顯著的不同,其中物性差異是引起燃料在霧化蒸發(fā)特性和自燃特性上差異的因?yàn)?。此?雖然生物柴油發(fā)動(dòng)機(jī)常規(guī)排放有所改善(NOx除外),但是目前法規(guī)未進(jìn)行限制的非常規(guī)排放物特性也不相同,這也是目前需解決的問題。本文針對(duì)生物柴油的噴霧燃燒特性、排放特性進(jìn)行了研究,主要工作內(nèi)容及結(jié)論如下:
　　 1.首先運(yùn)用相位

2、多普勒粒子分析儀(PDPA)測(cè)量系統(tǒng)對(duì)生物柴油、0＃柴油及其不同比例調(diào)合油的噴霧場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量,研究了生物柴油及其調(diào)合油的霧化特性,得到了生物柴油和0＃柴油及其不同比例調(diào)合油噴霧場(chǎng)油滴的速度矢量分布和油滴粒徑分布。結(jié)果表明:在油束的核心區(qū)過后,噴孔直徑對(duì)霧化影響比較大；小孔徑的生物柴油霧化效果好；生物柴油霧化效果比0＃柴油差,表現(xiàn)為索特平均直徑較大；油泵轉(zhuǎn)速高,生物柴油液滴的脈動(dòng)速度和索特平均直徑就小。
　　 2.基于高壓共軌系統(tǒng)和

3、定容彈比較了棕櫚油生物柴油、麻瘋樹生物柴油和0＃柴油的噴霧特性。利用高速攝影機(jī)在定容彈內(nèi)研究了噴霧貫穿距離,噴霧錐角,噴霧體積等宏觀的噴霧特性。燃油噴射壓力分別是60MPa、90MPa、120MPa、150MPa,周圍環(huán)境氣體(氮?dú)?的密度分別是12.60 kg／m3、24 kg／m3、35.6 kg／m3。結(jié)果顯示:在相同的條件下,柴油的噴霧體積等噴霧幾何參數(shù)比棕櫚油生物柴油和麻風(fēng)樹生物柴油的要大。為了達(dá)到相同的噴射霧化程度,在相同噴

4、射壓力和噴射環(huán)境密度的條件下,柴油的噴射時(shí)間是最少的。
　　 3.運(yùn)用噴霧燃燒多功能動(dòng)態(tài)可視化試驗(yàn)裝置,對(duì)生物柴油和0＃柴油的噴霧燃燒機(jī)理進(jìn)行了對(duì)比試驗(yàn)。研究結(jié)果表明:生物柴油的噴油時(shí)刻較早,著火時(shí)刻提前,在早期預(yù)混燃燒階段的燃燒速度大于0＃柴油,而在擴(kuò)散燃燒階段的燃燒速度比0＃柴油低。通過分析不同比例的混合燃料和噴油壓力對(duì)生物柴油噴霧燃燒過程的影響,結(jié)果表明:混合燃料噴油始點(diǎn)、著火時(shí)刻均有所提前,B5混合燃料的最高燃燒壓力比0

5、＃柴油高且出現(xiàn)稍早；隨著噴油壓力的提高,燃燒持續(xù)期相應(yīng)縮短。
　　 較高十六烷值的大豆油甲酯(SME)的滯燃期比0＃柴油約短10％左右,而與0＃柴油十六烷值相當(dāng)?shù)牡販嫌图柞?WOME)的滯燃期則比0＃柴油長5％。生物柴油混合燃料的滯燃期隨著混合比的增加呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì),這是較高十六烷值引起的化學(xué)滯燃期的降低和較差的霧化蒸發(fā)特性引起的物理滯燃期的增加共同作用的結(jié)果。同時(shí)表明在著火白燃特性上,化學(xué)特性(高十六烷值)對(duì)著火提前的

6、影響高于物理特性(高黏度)對(duì)霧化不利的影響。
　　 4.為了降低生物柴NOx排放,開展了燃料改質(zhì)(微乳化法)的研究。燃料改質(zhì)(微乳化法)是進(jìn)行燃料重新設(shè)計(jì)的方法之一,它不但可以降低生物柴油NOx排放,而且是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要途徑。同時(shí)研究了微乳化生物柴油對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排放的影響。結(jié)果表明:在保持YZ4102ZLQ柴油機(jī)轉(zhuǎn)速和功率不變的前提下,微乳化生物柴油的燃油消耗率及熱效率根據(jù)工況不同而發(fā)生變化；微乳化生物柴油能顯著地降低NO