含水乙醇溶液火灾危险性影响研究

为了研究含水乙醇的火灾危险性,为控制此类火灾的蔓延、减小火灾造成的损失。使用闭口闪点测试仪和液体持续燃烧测试仪确定不同浓度含水乙醇溶液持续燃烧性和闪点,并通过理论分析的方法整合了含水可燃液体闪点预测模型,以确定其危险性分类。结果表明:当前实验数据与预测模型计算的闪点相差不大,乙醇溶液中含水量对于溶液的闪点温度和持续燃烧性有很大影响,混合液体中水的含量增加使其闪点值增大;体积分数超过28%的含水乙醇是易燃液体,乙醇溶液燃烧开始阶段火焰温度均呈现快速持续上升趋势,随着水含量的增加,乙醇溶液可持续燃烧时间越短。

含水乙醇表面火蔓延及燃烧特性研究

为研究含水乙醇蔓延燃烧特性,搭建液体火蔓延燃烧实验系统,采用工业和生活中常见的几种体积分数含水乙醇(50%、60%、75%、95%)溶液作为燃料,对不同初始温度下的蔓延火焰的形貌特征、火焰蔓延的速度及稳定燃烧后的平均火焰高度进行探究。结果表明,火焰的蔓延速度随乙醇体积分数的变大而增大,当初始温度大于乙醇的闪点时,则随着乙醇的初始温度升高,火势蔓延速率也会增加。当初始温度增加到一定温度,速度为最大值,而后随着初温的增大,火蔓延速度基本保持不变;火焰的高度与亮度随初始温度和乙醇体积分数的增加而增大。因此在高温状态下,高体积分数乙醇更具有火灾危险性,研究为控制此类火灾的蔓延、减小火灾造成的损失有重要意义。

含水乙醇与柴油混合互溶性及对柴油机性能的影响

在研究不同温度、含水量和高碳醇对乙醇/柴油互溶性影响的基础上,将柴油、乙醇和正己醇以20∶60∶20体积比混合作为测试燃料,开展了不同含水乙醇及喷油压力下的柴油机燃烧和排放试验.结果表明:含水量的增加和温度的降低会引起乙醇/柴油互溶性变差,利用不同高碳醇助溶剂均可解决混合燃料相分离现象.乙醇中含水量的小幅升高会使滞燃期延长,缸内压力和放热率峰值升高,同时能降低氮氧化物(NOx)和总碳氢化合物(THC)排放,CO排放基本保持不变,但负荷较低时会使CO排放升高.在含水乙醇/柴油燃料应用过程中,理想的喷油压力边界范围将会缩窄:低喷油压力易使燃烧恶化,而高喷油压力容易导致柴油机工作粗暴,且NO_x与CO排放也呈上升趋势.

E10含水乙醇汽油对汽油机性能及排放的影响研究

采用自主研发的"复方两性乳化剂"进行了E10含水乙醇汽油(体积比为90%的90#汽油+10%的含水乙醇)稳定性研究。研究结果表明:乳化剂能有效改善含水乙醇汽油的稳定性,加入强化剂和防冻剂、提高乙醇浓度能够有效改善乳化含水乙醇汽油的低温稳定性。针对汽油机进行了燃用E10含水乙醇汽油混合燃料与原机的性能对比试验研究。试验结果表明:在未对汽油机作任何调整的情况下,燃用E10含水乙醇汽油混合燃料的动力性略低于原机。在经济性方面,燃油消耗率比原机有所上升,以热值计的当量燃油消耗率比原机有所改善。在尾气排放方面,燃用E10含水乙醇汽油时,CO排放在整个负荷范围内基本比原机低,CO排放得到改善;HC排放在整个负荷范围内都得到了改善,改善效果可达9%左右;NOx排放在低负荷时有所改善,随着负荷增加NOx排放变化不大。在怠速工况,CO、HC和NOx排放均获得改善。尾气排放产物在催化器中的转化效率与发动机工况有关。

含水乙醇-空气预混层流燃烧特性的试验

在383,K、0.1,MPa的初始条件下,利用定容燃烧弹装置和高速纹影摄像系统开展了含水乙醇在不同的体积分数(水的体积分数为0～30%)和当量比(0.8～1.6)下与空气预混的层流燃烧特性试验.结果表明:混合气的无拉伸层流火焰传播速率和燃烧速率随含水量的增加而降低;当水的体积分数小于30%,火焰速率的最大值出现在当量比为1.2附近,而在水的体积分数达到30%时,其最大值开始向1.0的方向移动;含水乙醇-空气火焰的马克斯坦长度和前锋面的稳定性都随当量比增加而下降,随含水量的增加而增加,并在当量比为1.6时,马克斯坦长度由正值变为负值;无量纲的层流燃烧速率随水的稀释率呈线性下降,随当量比的影响不大.

基于光学单缸机的含水乙醇汽油直喷燃烧特性分析

含水乙醇与汽油混合能有效改善发动机的燃烧和排放性能,而混合燃料的微观火焰发展能够揭示宏观表现的机理。该研究以此为切入点,采用光学单缸发动机试验,研究了不同喷油策略下,E10W(含水乙醇体积分数为10%)、E20W(含水乙醇体积分数为20%)和E100W(含水乙醇体积分数为100%)3种含水乙醇汽油燃料的燃烧特性、火焰发展及碳烟生成特性。结果表明:正常喷油时,缸压峰值、放热率、火焰传播速度随含水乙醇比例的上升逐渐增大,其中E100W相比E10W缸压峰值增加10%,燃烧相位提前2°CA,火焰传播速度增加15%,燃烧持续期缩短,E100W的循环变动相比E10W下降了20%;推迟喷油后,燃烧相位相比正常喷油时大幅提前,燃烧循环变动增大。火焰发展过程表明,火焰亮度在火焰充满燃烧室以后达到最大,前锋面向燃油湿壁量较高一侧偏置,池火燃烧剧烈区域黄褐色火焰较多,碳烟生成量较高。推迟喷油后缸内火焰分区现象明显,燃烧不均匀现象加剧,池火燃烧明显增多,含水乙醇的添加使火焰传播更均匀,剧烈燃烧池火区域减少,碳烟相对含量可降低90%。因此,缸内直喷汽油机燃用含水乙醇与汽油的混合燃料,可以有效改善发动机燃烧特性,加快火焰传播速度,减少碳烟生成量,对提升直喷汽油机性能和改善颗粒物排放有较好的作用。

E10含水乙醇汽油微乳化技术研究

探讨了E10含水乙醇汽油的相分离机理，用相分离温度表征含水乙醇汽油的稳定性，比较和优化乳化工艺，应用微乳化理论优选和复配乳化剂，对E10含水乙醇汽油混合燃料的微乳化技术进行了实验研究。结果表明，乳化剂的选择和复配在基于亲油亲水平衡（HLB）值理论的同时应该综合考虑多种因素的影响，基于HLB值理论复配的SPY乳化剂可以获得比单一乳化剂更好的乳化效能。使用超声波乳化，乳化时间为30min时，添加0．65％-0．85％SPY乳化剂的95％乙醇度E10微乳化含水乙醇汽油可以在0—40℃范围内保持稳定30d以上；添加2％-2．5％SPY乳化剂的95％乙醇度E10微乳化含水乙醇汽油可以在-10—40℃范围内保持稳定30d以上。

含水乙醇汽油微乳体系最佳亲水亲油平衡值的研究

为了克服乙醇汽油在使用过程中易吸水分相及成本过高的问题,研究了90#、93#汽油含水乙醇汽油微乳体系的最佳HLB值.借助亲水亲油平衡值(HLB值)法,对水?油体系,不同浓度含水乙醇?油体系乳化所需乳化剂的最佳HLB值进行了研究.结果表明:水?90#汽油体系乳化时,拟最佳HLB值为5.35;水?93#汽油体系乳化时,拟最佳HLB值为5.80.含水乙醇?油体系随着乙醇含量的增加,所需乳化剂的最佳HLB值减小,90#,93#汽油呈现相似的变化趋势.

含水乙醇汽油稳定性研究

使用市售车用93号乙醇汽油和纯汽油分别配制出高乙醇含量和高含水量的含水乙醇汽油,试验研究乙醇汽油中乙醇含量、含水量以及5种添加剂(正丁醇、异丁醇、甲基叔丁基醚、棕榈酸、失水山梨醇单油酸酯)对含水乙醇汽油相分离温度的影响。结果表明,含水量减少、乙醇含量增加都可降低含水乙醇汽油的相分离温度；使用纯汽油配制的含水乙醇汽油含水量在3%时,相分离温度低于-20℃,且在大气环境温度为-5~10℃的条件下放置30 d以上不发生分层现象；使用乙醇汽油配制的含水乙醇汽油比使用纯汽油配制的含水乙醇汽油稳定性要强,在相同乙醇含量和含水量下,前者的相分离温度要低9~15℃；5种添加剂均能明显降低含水乙醇汽油的相分离温度,其中正丁醇和异丁醇的效果最好。

正己烷-含水乙醇混合溶剂制取大豆浓缩蛋白工艺的研究

对正己烷 95 %乙醇混合溶剂法制取大豆浓缩蛋白的工艺进行了研究。通过正交实验得到了最佳的工艺参数。实验结果表明 ,产品不仅具有较好的风味和色泽 ,而且溶解性较好 ,NSI值达 4 8 80 %。

发动机燃用含水乙醇汽油的排气噪声及排放特性试验研究

在不改变发动机参数的情况下,在电喷汽油机上进行台架试验,对比分析了燃用含水乙醇汽油(E20W)和纯汽油(E0)的排气噪声、排气温度及排放特性。试验结果表明:相较于纯汽油,在低转速下燃用E20W产生的排气噪声要低于纯汽油,最大降低7.4%;在中、高转速时,二者产生的排气噪声相差不大;另外,燃用E20W的排气温度要高于纯汽油,平均增加5.3%;汽油机燃用E20W可以大幅降低HC和CO排放,分别平均降低10.4%和33.6%,但NO_x和CO_2排放升高。综合来看,含水乙醇汽油E20W可以直接应用于试验发动机,并能起到降低排气噪声和减排的作用。

电喷汽油机燃用微乳化E10含水乙醇汽油的试验研究

应用微乳化理论研制E10含水乙醇汽油乳化剂,在电喷发动机上进行燃用E10含水乙醇汽油对发动机动力性、经济性和排放性的影响试验研究。试验结果表明:基于HLB值理论配制的SPY乳化剂能较好地解决E10含水乙醇汽油的稳定性问题;发动机燃用E10含水乙醇汽油后,动力性略有降低,有效燃油消耗率略有升高,能源消耗率降低;怠速排放的CO、HC、NOx均下降,NOx下降幅度达到65%;多工况排放的CO、HC在低负荷略有降低,中高负荷时明显降低,CO降低9%～17%,HC降低4%～9%;NOx在中小负荷时降低12%左右,大负荷时改变不明显。

含水乙醇汽油体系相稳定剂的研究

通过向乙醇汽油中加入相稳定剂的方法,获得稳定的含水乙醇汽油体系,从而降低其成本,促进乙醇汽油在我国的推广应用。对4种非离子表面活性剂:月桂醇聚氧乙烯醚(AEO-3)、壬基酚聚氧乙烯醚(NP-4)、辛基酚聚氧乙烯醚(OP-4,OP-6)的相稳定效果进行研究。结果表明:对E15,E20和E25乙醇汽油,相稳定剂用量(体积分数)大于3%时,AEO-3的相稳定效果最优;对E5,E10乙醇汽油,随各表面活性剂的HLB值逐渐增大,相稳定效果依次增强。温度一定,体系的最大增溶水量与表面活性剂用量、乙醇配比均成正比。

含水乙醇汽油直喷发动机燃烧与碳烟排放特性

为了深入分析含水乙醇对汽油直喷(Gasoline Direct Injection,GDI)发动机性能的影响,利用CONVERGE软件,结合耦合含水乙醇汽油燃烧机理和碳烟模型,进行了三维模拟,从微观角度研究了GDI发动机结合废气再循环(Exhaust Gas Recirculation,EGR)技术燃用含水乙醇汽油时的燃烧及碳烟生成与排放特性。结果表明:含水乙醇掺混比的增大有助于加快火焰传播速度,进一步缩短燃烧持续期。碳烟前驱物(PAHs)控制碳烟的成核和生长,含水乙醇汽油的含氧特性及高活性的OH可以抑制碳烟生成,与E0(含水乙醇体积分数为0)相比,E20W(含水乙醇体积分数为20%)的碳烟前驱物苯、萘、菲、芘的质量峰值分别降低了60.0%、54.5%、73.3%、52.4%,碳烟质量峰值降低了63.6%,碳烟数量密度峰值下降了40.0%。EGR的引入使燃烧效率降低,PAHs和碳烟生成质量升高,碳烟数量密度降低,含水乙醇的添加能改善EGR环境中的燃烧效率,降低未燃HC和碳烟生成量。相比纯汽油,含水乙醇汽油结合EGR技术,弱化了EGR对燃烧和碳烟排放的负面影响。因此,EGR结合含水乙醇汽油能够改善发动机燃烧特性,降低发动机的碳烟等污染物排放,对提升GDI发动机性能和改善颗粒物排放有较好的作用。

含水乙醇汽油简化化学反应动力学模型

引入"半解耦"方法,以H2/CO/C1小分子机理为"内核",耦合乙醇氧化骨架机理和汽油表征燃料的甲苯参比燃料(TRF)机理,构建乙醇汽油混合燃料的简化化学反应动力学模型.利用CHEMKIN软件进行数值模拟,通过相关实验对该模型进行验证.进一步分析水的影响,构建了含水乙醇汽油简化化学反应动力学模型.与乙醇汽油着火特性实验数据进行对比,验证了该简化机理的合理性.

汽油机燃用E10含水乙醇/汽油的试验研究

在高原地区开展了燃用含水乙醇/汽油混合燃料的试验研究。在汽油机上进行了纯汽油与掺比为10%含水乙醇(95%浓度)/汽油混合燃料的动力性、经济性和排放性能的对比试验。试验结果表明,E10混合燃料的稳定性良好;燃用E10含水乙醇/汽油混合燃料后,能保持发动机的原机动力性;在较低转速内,有效燃油消耗率有一定的上升,随着转速和负荷的提高,有效燃油消耗率的上升状况得到较好的改善;当量燃油消耗率明显低于原机水平;有效热效率得到不同程度的提高;怠速工况的CH和CO的排放有所改善。

含水乙醇汽油对发动机NO_x排放的影响

通过发动机台架试验,研究了燃用不同掺比的含水乙醇汽油对发动机NO_x排放及三元催化剂催化转化效率的影响。试验结果表明:发动机燃用含水乙醇汽油后怠速工况下催化器前NO_x排放下降,相比汽油E10,E20,E30的NO_x排放量分别降低64%,68%,69.5%;随着含水乙醇掺比的增加,NO_x的催化转化率降低,E10,E20,E30的NO_x催化转化率分别降低19%,24%,34%。含水乙醇汽油在低负荷时催化器前NO_x排放低于93号汽油,负荷加大后,燃用含水乙醇汽油的NO_x排放高于燃用汽油,NO_x排放由大到小依次为E20,E30,E10,93号汽油;E20的NO_x排放在中高负荷比93号汽油上升6%。在中高负荷工况,燃用含水乙醇汽油时催化器后的NO_x排放量要高于93号汽油,大负荷工况下,E10,E20,E30催化器后的NO_x排放量分别比93号汽油高15%,6%,29%;NO_x催化转化效率随着含水乙醇掺比的增大而降低,大负荷工况下E30的催化转化率约为93号汽油的92%。

含水乙醇燃烧的对冲扩散火焰数值研究

为加深对低浓度乙醇燃气发生器燃烧过程化学动力学过程的理解,分析水组分在燃烧过程中所起的作用,利用对冲扩散火焰模型对不同浓度下的火焰结构进行了数值分析,并虚拟了一种惰性水组分以区分物理机制和化学机制对燃烧过程产生的影响。研究结果显示,随着乙醇浓度的不断降低,火焰锋面呈现出向燃料侧的整体移动趋势;随着浓度向极限浓度的趋近,化学动力学特征表现为二次释热区的消失;水组分的化学机制将在低浓度极限下发挥作用,并表现出对反应过程的抑制作用。

含水乙醇多孔直喷喷油器喷雾特性试验研究

含水乙醇在具有现有燃料乙醇优点的同时,还可以降低生产过程中的能源消耗和排放。应用高速摄像机和定容弹系统,在五孔直喷汽油喷油器上研究体积分数95%的含水乙醇在不同燃油温度和喷射背压下的喷雾特性,分析其喷雾形态、贯穿距、喷雾锥角、喷雾宽度、喷雾投影面积及闪沸现象,并与纯汽油的喷雾特性进行对比。研究结果表明:含水乙醇喷雾处于冷态射流状态时,贯穿距大于汽油并随背压升高而降低、油温升高而升高;喷雾锥角小于汽油,并随着背压升高而减小;在完全闪沸状态下,喷雾坍塌成单束油束,喷雾贯穿距明显增长,喷雾锥角明显减小,在靠近喷孔区域喷雾宽度增加,远离喷孔区域喷雾宽度减小,此时喷雾投影面积主要受喷射背压影响。

2135G船用柴油机掺烧含水乙醇重整燃料试验分析

为解决生物乙醇作为替代燃料在柴油机中难以直接掺烧的问题,采用含水乙醇催化重整技术对乙醇作预处理,在加装了含水乙醇重整装置的2135G型柴油机上进行掺烧试验,试验结果表明:掺烧含水乙醇重整燃料后,柴油机滞燃期均不同程度延长,延长幅度随着替代率的增加而增大;最高爆发压力在低负荷时明显降低,而在高负荷时显著升高,且随着替代率增加柴油机有爆震倾向;当量比油耗上升,燃油经济性恶化;主要排放物NOx的排放在整个负荷范围内均有一定程度下降,但CO排放增加。掺烧含水乙醇重整燃料后柴油机性能在高负荷时较为理想,在低负荷时恶化明显。