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能源与环境是制约我国经济可持续发展的主要因素。乙醇作为可再生含氧燃料,开发乙醇/柴油微乳液作为替代燃料,既可以缓解能源压力,又可以实现柴油机的清洁燃烧。
本文通过大量的试验研究,以单一的Span80和OP4+Span80复合乳化剂分别配制了不同乙醇含量的乙醇/柴油微乳液。考察了存储温度和乳化剂种类对乙醇/柴油微乳液稳定性的影响。结果表明相同乙醇含量的乙醇/柴油微乳液体系的相分离温度随着乳化剂含量的增加而降低;相同乳化剂含量的乙醇/柴油微乳液体系的相分离温度随着乙醇含量的增加而升高。
通过试验、经验公式、数值计算等方法对乙醇/柴油微乳液体系的理化特性进行了分析。结果表明乙醇/柴油微乳液的密度、粘度、热值、十六烷值和表面张力要略小于柴油;凝点、冷滤点和闪点与柴油相比有了较大幅度的下降。
本文研究了柴油和乙醇/柴油微乳液在酒精灯中的燃烧火焰温度场的分布。结果表明在外焰区,柴油的燃烧温度最高,在灯芯和暗区,乙醇含量为6%的微乳液燃烧温度最高。
通过YZ485D柴油机的台架试验,以及对PM排放物的电镜扫描和元素分析,研究了柴油机燃用乙醇/柴油微乳液的动力性、经济性和排放特性。结果表明柴油机燃用乙醇/柴油微乳液的动力性略有下降,实测油耗高于柴油,中高负荷的有效热效率与柴油接近,NOx和碳烟排放降低,THC和CO的排放略有升高。排气颗粒物PM的粒径要大于柴油,但是其含碳量低。
本文通过CHEMKIN软件对乙醇/柴油微乳液的燃烧进行了模拟。结果表明柴油机的缸内燃烧温度、燃烧压力和NO的生成量均随着乙醇/柴油微乳液中乙醇含量的增加而降低。最高燃烧温度随着进气温度、进气压力和压缩比的升高而升高,随着EGR率的增大而降低;最大燃烧压力随着进气压力和压缩比的增大而升高,随着进气温度和EGR率的增大而减小;NO生成量随着进气温度、进气压力、压缩比的增大而升高,随着EGR率的增大而降低。