柴油机燃用柴油/正丁醇混合燃料的经济性与排放特性

针对日益严峻的能源及环境污染问题,通过发动机台架试验,在一台增压电控高压共轨柴油机上,研究了正丁醇体积掺混比分别为0%、5%、10%、15%和20%的柴油/正丁醇混合燃料对柴油机经济性和排放特性的影响。研究结果表明:当转速为2 000 r/min时,相同负荷下油耗率随着正丁醇掺混比的增加而增加;转速为3 200 r/min时,正丁醇体积掺混比为5%时的燃油消耗率最低,当体积掺混比大于5%时,相同负荷下油耗率随着正丁醇体积掺混比的增加而增加;在相同转速下,排气温度随着正丁醇体积掺混比的增加而降低;当正丁醇体积掺混比小于15%时,随着正丁醇体积掺混比的增加,HC排放明显降低,CO排放在大负荷时降低、中小负荷时增加,但NOX排放量在高速及大负荷时增加,低速小负荷时略有降低。

柴油、正丁醇及其混合燃料单液滴蒸发特性的试验

为了探明添加正丁醇对柴油蒸发特性的影响,采用石英丝挂滴技术研究了不同温度下正丁醇、柴油及其混合燃料的蒸发特性,并利用高速摄像技术记录了液滴蒸发过程中直径和形态的变化.研究表明:与柴油两阶段蒸发特性相比,正丁醇瞬态加热阶段较短,正丁醇比柴油蒸发快,且提高环境温度可以降低正丁醇与柴油蒸发特性的差异性.正丁醇/柴油混合燃料比柴油蒸发快,正丁醇添加主要影响柴油蒸发过程的前阶段.高温下,与柴油相比,正丁醇/柴油混合燃料的蒸发特性发生根本变化,其蒸发过程呈现三阶段蒸发特性,液滴出现气泡生成、膨胀和喷气现象,液滴直径波动剧烈,这是由于正丁醇/柴油混合燃料沸点差异性导致的.

混合比对正丁醇/柴油混合燃料HCCI发动机燃烧特性的影响

以1台水冷、自然吸气双缸柴油机的2#缸改造成的HCCI发动机为试验对象,研究混合比对正丁醇/柴油混合燃料HCCI发动机燃烧特性的影响.利用发动机台架,采用不同混合比燃料依次进行试验,对比分析了正丁醇/柴油混合燃料HCCI发动机在转速为1 000r/min、过量空气系数为2.5、进气温度为140℃下的缸内压力、压力升高率、燃烧放热率、缸内温度、循环变动系数等参数.结果表明:混合比对HCCI发动机燃烧特性影响很大;随混合比升高,峰值缸内压力、峰值压力升高率和最大燃烧放热率先升高后降低且峰值出现时刻滞后;缸内温度下降,峰值压力循环变动系数先降低后升高,指示热效率升高但不显著.

柴油-甲醇-正丁醇混合燃料对柴油机排放性能的影响

以正丁醇作为助溶剂,形成柴油甲醇正丁醇混合燃料,并将混合燃料在单缸四冲程柴油机上进行试验研究,探究混合燃料对柴油机排放特性的影响。试验所用的混合燃料中醇类的体积比为5.09%、9.82%、14.66%和19.35%,其中甲醇在混合燃料中所占体积比为2.51%、5.01%、7.53%和10.08%,正丁醇在混合燃料中所占体积比为2.67%、4.81%、7.13%和9.27%。研究表明:燃用混合燃料柴油机有效燃油消耗率、热效率分别增加0.18%~4.08%和0.28%~3.54%;输出功率、输出转矩分别下降0.75%~11.37%和1.42%~25.03%;CO、NO、NO x等常规气体排放、PM 2.5排放分别下降2.76%~45.15%、3.55%~29.21%和3.55%~20.03%;但柴油中添加醇类燃料会导致甲醛、乙醛及挥发性有机化合物等非常规排放分别上升2.78%~60.53%、5.15%~63.81%和3.75%~45.49%;柴油机燃用混合燃料PM 2.5排放降低7.09%~48.94%。综上所述,柴油机燃用柴油与醇类燃料形成的混合燃料可以实现在降低NO x排放的同时降低PM 2.5排放。

不同狭缝尺寸对正丁醇火焰传播及表面流动影响规律研究

本文根据实际火灾场景设计并进行了不同尺寸的大理石狭缝正丁醇火蔓延阻隔实验,测量了火蔓延在狭缝内蔓延时间和温度分布,并定量计算了狭缝内的表面流总热量和狭缝侧壁面热损失。研究发现,火焰在狭缝中表现为“跳跃–回缩–跳跃”脉动方式蔓延;在狭缝的冷壁效应和黏性力的耦合作用下,狭缝抑制甚至阻隔了火焰蔓延;狭缝火蔓延时间与狭缝长度成正比,与狭缝宽度成反比;当狭缝侧壁热损失占表面热流总热流的比例超过43.3%时,火蔓延被完全抑制,火焰无法穿过狭缝。

ABE燃料成分变化对其预混层流燃烧特性的影响

利用球形传播火焰试验和一维平面火焰数值模拟,研究了在393K、0.1MPa、当量比分别为0.8、1.1、1.3条件下,不同组分含量的丙酮-正丁醇-乙醇(ABE)混合燃料预混层流燃烧特性,并对其进行化学动力学分析.结果表明,当ABE组分含量比为0.8∶9∶0.2与0.2∶9∶0.8时,组分含量变化对ABE混合物层流燃烧速度无明显影响;当ABE组分含量比为1∶5∶4与4∶5∶1时,乙醇含量越多,ABE燃料的层流燃烧速度越高.组分含量对火焰的马克斯坦长度的影响较小.反应路径分析表明,不同组分含量的ABE火焰中的丙酮、正丁醇和乙醇被消耗生成的物质没有明显变化,而被消耗量略有变化.自由基分析表明,随着组分含量的变化,ABE火焰中的H、O和OH的摩尔分数峰值无明显变化,而CH3和HO2的摩尔分数峰值存在一定的变化,且组分含量变化对H和OH生成率峰值有一定的影响.