柴油機(jī)燃用甲醇-生物柴油混合燃料的試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬.pdf

1、為了降低柴油機(jī)的有害排放，緩解國(guó)內(nèi)柴油短缺的現(xiàn)狀，有必要開(kāi)展清潔的柴油代用燃料的研究。生物柴油的理化特性與柴油相近，可再生，可以降低柴油機(jī)的HC、CO和碳煙排放，但NOx排放較高。甲醇的汽化潛熱較大，密度和粘度較低，摻入生物柴油中有助于改善混合燃料的霧化性能。為了探討甲醇/生物柴油混合燃料對(duì)柴油機(jī)燃燒過(guò)程和排放性能的影響，有必要開(kāi)展甲醇/生物柴油混合燃料的研究工作。
　　 為了研究甲醇/生物柴油混合燃料的理化特性，按照甲醇質(zhì)量摻

2、混比5％、10％、15％，配制了三種甲醇與生物柴油的混合燃料。測(cè)量了生物柴油、三種不同甲醇摻混比的甲醇/生物柴油混合燃料的密度、粘度、閃點(diǎn)、冷濾點(diǎn)和凝點(diǎn)，計(jì)算了幾種混合燃料的含氧量、低熱值和十六烷值。結(jié)果表明，隨著甲醇摻混比的提高，甲醇/生物柴油混合燃料的含氧量逐漸升高，密度、粘度、十六烷值、低熱值、冷濾點(diǎn)和凝點(diǎn)逐漸降低；甲醇的摻混比由5％提高到15％，混合燃料的閃點(diǎn)降至28℃—29℃；
　　 為提高甲醇/生物柴油混合燃料的十六

3、烷值，分別向摻混15％甲醇的混合燃料中添加了質(zhì)量比為0．25％、0．50％、0．75％的十六烷值改進(jìn)劑過(guò)氧化二叔丁基(Di—Tert—Butyl Peroxide，簡(jiǎn)稱DTBP)。獲得了添加0．75％DTBP的混合燃料的主要理化數(shù)據(jù)。結(jié)果表明，添加0．75％的DTBP，摻混15％甲醇的混合燃料十六烷值提高4．9—6個(gè)單位，密度、粘度、閃點(diǎn)、冷濾點(diǎn)、低熱值、含氧量等理化參數(shù)基本不變。
　　 在一臺(tái)186FA柴油機(jī)上，開(kāi)展了燃用生物

4、柴油和甲醇/生物柴油混合燃料的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能試驗(yàn)研究，分析了甲醇和DTBP的摻混比對(duì)柴油機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，調(diào)速手柄位置相同，轉(zhuǎn)速不變時(shí)，隨著甲醇摻混比的提高，柴油機(jī)輸出的功率逐漸降低；添加DTBP可以部分恢復(fù)因摻燒甲醇而降低的功率；在轉(zhuǎn)速和功率保持一定的情況下，隨甲醇摻混比的提高，柴油機(jī)的比能耗增加，中小負(fù)荷時(shí)尤為明顯，添加DTBP可以有效地降低小負(fù)荷時(shí)的比能耗；生物柴油摻混甲醇提高了混合燃料的汽

5、化潛熱和含氧量，降低了燃料的十六烷值，柴油機(jī)的NOx和碳煙排放同時(shí)降低，CO和HC排放有所升高；添加DTBP可以逐步恢復(fù)混合燃料的自燃著火性，隨著DTBP摻混比的提高，混合燃料的滯燃期縮短，柴油機(jī)的NOx、CO和HC排放同時(shí)降低，排氣煙度升高。
　　 運(yùn)用AVL—FIRE2008軟件，建立了186FA柴油機(jī)燃用生物柴油和摻混15％甲醇的混合燃料的缸內(nèi)燃燒模型。通過(guò)NOx、soot等參數(shù)的計(jì)算和試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，驗(yàn)證了計(jì)算模型的正確性

6、。探討了生物柴油摻燒15％的甲醇對(duì)柴油機(jī)缸內(nèi)噴霧特性、燃燒特性以及對(duì)NOx和soot排放的影響。計(jì)算結(jié)果表明，與燃用生物柴油相比，生物柴油摻燒15％的甲醇，油束的噴霧貫穿距離縮短，油滴索特平均直徑減小，噴霧形態(tài)更為飽滿；燃料的放熱始點(diǎn)對(duì)應(yīng)的相位后移，滯燃期延長(zhǎng)，缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力降低，最大壓力升高率和最大放熱率升高，對(duì)應(yīng)的相位后移，缸內(nèi)最高平均溫度基本不變，溫度場(chǎng)內(nèi)的高溫區(qū)域縮??；燃料的耗氧量增加，O2濃度場(chǎng)中的低濃度區(qū)域擴(kuò)大；NOx和s