38卷第7期浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)Journal of Zhe jiang Uniniversity(Engineering Science)柴油-乙醇乳化燃料乳化劑的最佳HLB值研究姚勝華,魏建勤,吳楚(浙江大學(xué)動力機(jī)械及車輛工程研究所,浙江杭州310027)摘要:為了避免柴油-乙醇乳化燃料在實際使用過程中,由于乙醇吸水導(dǎo)致的柴油與乙醇的分層現(xiàn)象,研究了柴油-工業(yè)乙醇(含水量為5%)乳化燃料所需乳化劑的最佳HLB(親水親油平衡)值以及不同含水量對最佳HLB值的影響,試驗結(jié)果表明,柴油與工業(yè)乙醇乳化時,最佳HLB值為3.3~38;柴油-水乳化液所需乳化劑的最佳HLB值為2.8~3.3.隨含水量的增加,柴油-乙醇水乳化液所需乳化劑的最佳HLB值增大,乳化燃料分層時間變長。在柴油-乙醇乳化燃料中加水有利于提高乳化燃料的穩(wěn)定性關(guān)鍵詞:柴油;乙醇;乳化劑;最佳HLB中圖分類號:TK411.71文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1008-973X(2004)07-089903Optimum HLB number of fuel emulsion fordiesel-ethanol emulsificationYAO Sheng-hua, WEI Jian-qin, WU ChuInstitute of Power Machine and Vehicle Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, ChirAbstract: To obtain stable and economical diesel-alcohol emulsion fuel, and to avoid the delamination ofthe emulsion fuel caused by alcohols absorbing water, the optimum HLB(hydrophilic and lipophilic balance)number of the fuel emulsion for diesel-industrial ethanol (water: 5%)emulsification and the inflence of water on the hlB were studied. The results showed that the optimum HLB number of the fuelemulsion for diesel-industrial ethanol emulsification was about 3.3-3. 8 and the optimum HLB number ofthe emulsion for diesel-water emulsification was about 2.8-3. 3. With water content increasing, the optimum HLB number of the fuel emulsion for diesel-ethanol-water emulsification approached to that fordiesel-water emulsification, and the delamination time got longer. It is concluded that adding water intodiesel-ethanol emulsion fuels can improve the stability of emulsificationKey words: diesel; ethanol; emulsion; optimum HLB近年的研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)燃料中含氧量達(dá)到總質(zhì)量論較多的是一種定性的概念,尚無法定量指導(dǎo)具體的30%時,燃料就可實現(xiàn)無煙燃燒.柴油機(jī)排放尾的配制過程41氣的煙度主要受燃料中含氧量的影響,與具體的含乳化液的形成及其穩(wěn)定性的理論目前并不完氧燃料的種類無關(guān):2.因此,考慮價格因素,在柴油善.在實際研究中,常用乳化劑的HLB值作為配制中摻燒醇類非常具有吸引力乳化液的指導(dǎo)性指標(biāo),這就要求做大量的實驗來確柴油機(jī)中摻燒醇的最大難點在于難以獲得價定最佳HLB值.采用最佳HLB值來指導(dǎo)乳化劑配廉、穩(wěn)定的柴油醇混合燃料.我國內(nèi)燃機(jī)界對柴油-制工作,大大減少了乳化劑篩選的工作量醇乳化燃料的研究報道較多,但大多集中在內(nèi)燃機(jī)考慮乙醇作為燃料在減少CO2排放方面的潛燃燒方面對柴油醇乳化燃料的配制研究較少,討力中國煤化工中,乙醇必然要吸收稿日期:2003-07-01浙江大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)網(wǎng)址:wCNMHG作者簡介:姚勝華(1975-),男,湖北武漢人,碩土生主要從事汽車電子方面的研究E-mailtyao-shenghus@sohu.com大學(xué)學(xué)報(工學(xué)版)第38卷水而使柴油與乙醇發(fā)生分層的現(xiàn)象,本文研究了柴油工業(yè)乙醇(v(H2O)為5%)最佳HLB值以及不同含水量對柴油乙醇最佳HILB值的影響1研究方法采用機(jī)械攪拌方式制備乳化劑.自行設(shè)計的攪圖2柴油-水?dāng)M乳化效率曲線拌器空載轉(zhuǎn)速在11000r/min以上,對柴油、醇混合Fig 2 Emulsification efficiency of diesel-water fuel by液的攪拌時間只需1min左右即可使柴油與醇均勻analogy混合·為了避免高速攪拌時溫度升高,從而影響乳化液的特性,制備乳化劑時連續(xù)攪拌時間不超過的擬乳化效率圖乳化液的組成為:V(柴油):V(工2min,相鄰兩次攪拌時間間隔不短于10min.本研業(yè)乙醇)=8:1,V(柴油):V(水)=8:1.將等體究在實際操作時,將柴油、醇或水按一定比例配制積但HLB值不同(1.8~6.0)的乳化劑加入到配制好,置入燒杯中攪拌,得到所需乳化液好的等體積的柴油工業(yè)乙醇混合液中圖中橫坐標(biāo)采用靜置等待、自然分層的辦法來獲得分層時為HLB值縱坐標(biāo)為分層時間比間.分層時間由目測確定.使用單側(cè)平行光源入射從圖1、2可知,當(dāng)HLB值為3.3~3.8時,柴試樣,觀察者從垂直于入射光的方向觀測,觀測距離油工業(yè)乙醇的分層時間最長;當(dāng)HLB值為2.8~不大于25cm,乳化柴油形成均質(zhì)的乳白色或乳黃3.3時,柴油水的分層時間最長,因此柴油工業(yè)乙色液體。一旦這種均質(zhì)液體中出現(xiàn)可觀測到的液滴醇所需乳化劑的最佳HLB值為3.3~3.8,柴油水或沉積物,那就意味著乳化柴油已經(jīng)開始分層規(guī)定所需乳化劑的最佳HLB值則為2.8~3.3從靜置開始到此時所經(jīng)歷的時間為分層時間22含水量對柴油-乙醇的乳化劑的最佳HLB值通過將等量、不同HLB值的乳化劑與相同的柴的影響油-工業(yè)乙醇溶液配制成多個試樣,然后測定各個試文獻(xiàn)[3]指出水對柴油-乙醇乳化液的分層時間樣的分層時間,確定具有最長分層時間的試樣,則這有很大影響.但缺少含水量對乳化效果影響的具體樣試樣所用乳化劑的HLB值就是最佳HLB.各試數(shù)據(jù),而且也未論及含水量不同時最佳HLB值是否樣分層時間與最長時間之比介于0~1.0,文中以變化.將不同含水量的乙醇水溶液與柴油按1:P來代表乳化效率繪出表面活性劑的擬乳化效率圖.的比例混合,在環(huán)境溫度為14℃的條件下,得到擬乳化效率曲線.圖3為不同體積分?jǐn)?shù)(中(乙醇)=V2試驗結(jié)果及分析(乙醇)/(V(乙醇)+V(水)的乙醇與柴油的乳化液的擬乳化效率曲線.由圖可知,隨含水量的增加2.1柴油工業(yè)乙醇的乳化劑和柴油水的乳化劑佳HLB值由3.3~3.8減小為28~3.3,即柴油-醇的最佳HLB值乳化液的乳化劑最佳HLB值隨含水量的增加向柴通過比較發(fā)現(xiàn),在高轉(zhuǎn)速下,柴油、醇、水或乳化油-水乳化液的乳化劑最佳HLB值變化劑的添加順序、機(jī)械攪拌的次數(shù)對最終獲得的乳化2.3水含量對柴油-z醇乳化液分層時間的影響液的分層時間沒有明顯影響圖4為14C時,用HLB值為3.3的乳化劑乳圖1、2分別為柴油工業(yè)乙醇柴油水在8℃時化后的柴油乙醇水乳化液的分層時間對比.可以看出水的存在對柴油-乙醇乳化液分層時間影響很大,隨著含水量增大,分層時間延長,乳化液變得更加穩(wěn)定·由此可知,水對柴油乙醇混合液穩(wěn)定性的影響隨混合液的性質(zhì)而變更進(jìn)一步地,當(dāng)配制兩者的透明液時,水將使柴油-純乙醇混合燃料的穩(wěn)定性HLB值降低中國煤化工的純乙醇直接加圖1柴油工業(yè)乙醇擬乳化效率曲線Fig. 1 Emulsification efficiency of diesel-industrialCNMHG放置幾十天后溶液依熟均與明但一旦打開風(fēng)官塞,約20mn后ethanol fuel by analogy空氣中的水分就會使柴油與乙醇分層,當(dāng)配制兩者第7期姚勝華,等:柴油-乙醇乳化燃料乳化劑的最佳HLB值研究結(jié)語460隨著我國汽車擁有量的迅速增加,對燃料的需求將會急劇增加,而且世界石油的存儲量也在不斷0,4減少,解決這種局面有兩種方法:一是研制電動汽0.32車;二是尋找石油的替代燃料.由于醇類是一種可再生的燃料,而且醇類的主要來源在農(nóng)村,所以柴油醇乳化燃料將有很大的市場前景HLB值圖3柴油乙醇水?dāng)M乳化效率曲線參考文獻(xiàn)( References):Fig 3 Emulion efficiency of diesel-ethanol[I] MIYAMOTO Noboru, OGA WA Hideyuki, NURUNNabimd, et al. Smokeless, low NO,, high thermal efficiency, and low noise diesel combustion with oxy-genated agents as main fuel [A]. Society of AutomotiveEngineers [C]. New York: SAE, 1998[2] OGAWA Hideyuk, MIYAMOTO Noboru Combustioncharacteristics and potential for ultra low emission withoxygenated fuels in diesel engine [] Journal of Soci-φ(乙醇)[3]崔心存,內(nèi)燃機(jī)的代用燃料[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,190:187-240圖4不同含水量時柴油乙醇水乳化液穩(wěn)定期比較[4]金萍,傅茂林.一種新柴油水乳化燃料的研究[].小型Fig 4 Comparison of stabilization period with different內(nèi)燃機(jī),2000,29(1):1-7water content in diesel-ethanol-water emulsionJIN Ping, FU Mao-lin. An experiment investigation on的乳化液時,如本組試驗所示,水反而有利于柴油burning new emlel in a diesel engine [J]乙醇乳化液穩(wěn)定性的提高Small Internal Combustion Engine, 2000, 29(1):1-7.下期論文摘要預(yù)登氧體積分率對于對二甲苯液相催化氧化的影響謝剛,司馬堅,王勤波,李希浙江大學(xué)化學(xué)工程與生物工程學(xué)系,浙江杭州310027)摘要:對工業(yè)反應(yīng)條件下的對二甲苯氧化過程進(jìn)行了實驗研究,測定了不同氧氣體積分率下的液相、氣相各組分濃度隨時間的變化關(guān)系采用雙曲型的主、副動力學(xué)模型擬合實驗數(shù)據(jù),得到了各步反應(yīng)速率常數(shù)與氧體積分率的關(guān)系式結(jié)果表明,氧對反應(yīng)的影響隨其體積分率的增加而減弱在樺值以b·斤應(yīng)速不重明顯變化同時氧體積分率對主反應(yīng)速率的影響要比對燃燒副反應(yīng)的影響更為中國煤化工關(guān)鍵詞:對二甲苯;氧化;動力學(xué);燃燒反應(yīng);二氧化碳CNMHG