柴油-PODE3-4混合燃料宏觀與微觀噴霧特性的試驗研究.pdf

1、隨著全球能源和環(huán)境問題的日益凸顯，尋找到清潔高效的替代燃料資源已變得迫在眉睫。在柴油中添加一定比例的含氧生物質(zhì)燃料或含氧添加劑是改善發(fā)動機燃燒與排放的有效途徑之一。作為一種可應用于柴油機的新型含氧燃料，聚甲氧基二甲醚(PODEn)以其高十六烷值、與柴油互溶性強、含氧量多等突出優(yōu)勢愈加引起關(guān)注。由于燃油的噴射霧化直接影響混合氣形成與燃燒性能，所以有必要對柴油/PODE3-4混合燃料的噴霧特性進行研究。試驗結(jié)論可為柴油機替代燃料的篩選提供借

2、鑒。
　　本文選取柴油、PODE3-4以及PODE3-4體積比為20％和50％的柴油摻混燃料，基于高壓可視化容彈試驗臺，利用高速攝影技術(shù)和激光粒度儀，旨在研究不同噴射壓力(80、120、160 MPa)、噴孔直徑(0.12、0.16、0.20 mm)、環(huán)境背壓(3、4、5 MPa)、環(huán)境溫度(300、400、500K)和測量點位置(與噴嘴的軸向距離為30、50、70 mm)時，燃料的宏觀（噴霧形態(tài)、濃度分布、噴霧錐角、貫穿距離、噴

3、霧速度、投影面積、噴霧體積及邊界氣體卷吸量）與微觀(索特平均直徑、體積特征直徑Dv10、Dv50、Dv90及液滴粒徑分布）噴霧特性的變化規(guī)律。
　　宏觀噴霧特性研究表明:升高噴射壓力，試驗燃料的噴霧形態(tài)有所擴大，其噴霧錐角、貫穿距離、噴霧速度、投影面積、噴霧體積及邊界氣體卷吸量均有不同程度地增加;隨著噴孔直徑的增大，噴霧主體過濃區(qū)域增加明顯，燃料的噴霧錐角、貫穿距離、噴霧速度、投影面積、噴霧體積及邊界氣體卷吸量均呈現(xiàn)增大的趨勢;隨

4、著環(huán)境背壓的上升，噴霧的高濃度范圍變大，貫穿距離、平均噴霧速度（軸向）投影面積和噴霧體積有減小的趨勢，噴霧錐角、平均噴霧速度（徑向）和邊界氣體卷吸量則增加;提高環(huán)境溫度，濃度場的低濃度范圍擴大，噴霧錐角和平均噴霧速度（徑向）略微減小，邊界氣體卷吸量明顯降低，貫穿距離、平均噴霧速度（軸向）、投影面積、噴霧體積均增加;同一試驗條件下，試驗燃料的宏觀噴霧特性表現(xiàn)依次為P100＞P50＞P20＞P0，這表明與柴油相比，添加一定比例的PODE3-

5、4，混合燃料霧化效果得到有效地改善，促進油氣混合質(zhì)量。
　　微觀噴霧特性結(jié)果顯示:升高噴射壓力或者減小噴孔直徑，試驗燃料的索特平均直徑和體積特征直徑均有不同程度地變小，粒徑分布向小液滴方向偏移;噴霧沿軸線向下游發(fā)展，燃料的索特平均直徑略微減小，Dv50和Dv90呈現(xiàn)逐漸增大的變化規(guī)律，Dv10則出現(xiàn)下降趨勢;相對于柴油，PODE3-4及其混合燃料的索特平均直徑、體積特征直徑均較小，小粒徑液滴所占比例較大，液滴粒徑表現(xiàn)依次為P100