第5期內(nèi)燃機(jī)2011年10月Internal Combustion EnginesOct.2011甲醇汽油熱值研究薛麗麗,劉瓊瓊,李冬會(huì),谷占勛(長(zhǎng)安大學(xué)汽車(chē)學(xué)院,陜西西安710064)摘要:用氧彈熱量計(jì)對(duì)甲醇、汽油以及甲醇汽油的熱值進(jìn)行了測(cè)定,誤差控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/38-81要求的范圍內(nèi)。通過(guò)實(shí)驗(yàn),得出甲醇汽油的熱值隨著甲醇比例的增加而降低。采用理論分析公式計(jì)算的熱值與實(shí)驗(yàn)值的誤差范圍為4.8%-378%,采用傳統(tǒng)擬合公式的誤差范圍為0.6%-282%,采用本實(shí)驗(yàn)新推論的擬合公式誤差范圍為0.2%-2.9%關(guān)鍵詞:甲醇汽油;熱值;研究中圖分類(lèi)號(hào):TK411文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1000-64942011)05-0033-04Research on the Heating value of Methanol GasolineXUE Li-li, LIU Qiong-giong, LI Dong-hui, GU Zhan-xunCollege of automobile, Chang an University, Xi an 710064, China)Abstract: In this paper, the heat value of methanol, gasoline and methanol-gasoline were researched with oxygen bomb calorimeter, byGB/T384-81 national standard, and the results are in the range of national standard. Through experiments, the heat value of methanolgasoline increased with the ratio of methanol. The error range of theoretical analysis and experimental values is 4.8%0-37.8%0, using thetraditional formula, the error range is 0.6%-28 2%0, using a new deduction of the experimental, error range of the fitting formula from0. 2% to 2.9%o. This new corollary to illustrate the quadratic approximation formula can be used as the general estimate formula fuelKey words: methanol-gasoline; heating value; research0前言進(jìn)行甲醇熱值的實(shí)驗(yàn)測(cè)定與建立醇類(lèi)燃料理論熱值燃料的熱值是指單位質(zhì)量的該燃料完全燃燒的估算關(guān)系式,具有重要的指導(dǎo)意義。放出的熱量,是燃料燃燒特性的重要參數(shù),也是燃1實(shí)驗(yàn)原理和試驗(yàn)方法油品質(zhì)的重要指標(biāo)。燃料的熱值直接影響它的使用性能,比如發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能和經(jīng)濟(jì)性能。甲醇汽1實(shí)驗(yàn)儀器及工作原理油作為一種新能源,其清潔、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)已本實(shí)驗(yàn)所用主要儀器見(jiàn)表1。經(jīng)被大家所認(rèn)可,其作為車(chē)用燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃燒表1實(shí)驗(yàn)儀器的燃料技術(shù)性能也已經(jīng)成熟。隨著甲醇汽油在我國(guó)儀器名稱參數(shù)大多數(shù)城市的大力推廣,人們對(duì)于甲醇汽油的了解氧彈熱量計(jì)熱容量14000-15000J/K也逐漸增多,但是作為清潔替代燃料,關(guān)于其動(dòng)力分析天平精度000001g性和使用汽油時(shí)一樣,不會(huì)有所下降這一問(wèn)題一直電子秤精度0.1g存有疑問(wèn)。甲醇汽油的熱值,以前更多的是根據(jù)燃精度001℃料中的碳?xì)湓氐馁|(zhì)量百分比進(jìn)行估算的,而當(dāng)甲溫度計(jì)純度>99%醇作為車(chē)用燃料,熱值上升為甲醇的主要參數(shù)時(shí),中國(guó)煤化工其中氧CNMHG的儀器熱容量作者簡(jiǎn)介:薛麗麗,女,山東菏澤人,在讀研究生,主誤差不超過(guò)5%,本中酸國(guó)系UBWE)130035中規(guī)要研究方向?yàn)槠?chē)新能源定的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì),熱值26466J/g。測(cè)定的苯甲酸的收稿日期:2011-04-06熱值與給定的熱值數(shù)據(jù)誤差不超過(guò)60Jgo內(nèi)燃機(jī)2011年10月氧彈量熱計(jì)測(cè)定燃料發(fā)熱量的基本原理是:入相應(yīng)的樣品質(zhì)量、儀器熱容值(提前標(biāo)定好的)、稱取一定質(zhì)量的試樣置于充以純氧的氧彈中燃燒,附加熱鎳鉻絲的燃燒熱,也是測(cè)定過(guò)的)確定即該氧彈浸沒(méi)在一定質(zhì)量的內(nèi)桶中,并放在充滿一定可。測(cè)量結(jié)束。質(zhì)量保持內(nèi)桶溫度相對(duì)穩(wěn)定的外桶中。根據(jù)燃燒完畢后釋放出的熱量使水溫升高的情況計(jì)算出試樣的2試驗(yàn)中用到的計(jì)算公式燃燒熱值。燃燒測(cè)定值即為彈熱值。21試樣彈熱值計(jì)算公式12試驗(yàn)方法儀器所測(cè)量出來(lái)的樣品彈熱值記為H,它是包在實(shí)驗(yàn)中,由于要測(cè)定的甲醇、汽油以及甲醇括膠囊熱值在內(nèi)的總熱值,因此應(yīng)該扣除膠囊燃燒汽油屬于揮發(fā)性物質(zhì),因此采用膠囊密封之后放在所帶來(lái)的熱值,膠囊的熱值記為H,也就是18506燃燒皿上固定的方式進(jìn)行試驗(yàn),代替國(guó)標(biāo)GB384-Jg,試樣彈熱值記為Q,計(jì)算公式如下8中用聚乙烯制備的安瓿密封,因?yàn)槿绻x用這種M2XH-M1×H塑料,還需要用棉線進(jìn)行捆綁固定,棉線的熱值同(1)M2-M樣需要測(cè)定。因此,直接用膠囊進(jìn)行密封揮發(fā)性的式中,Q為試樣的彈熱值,J/;M為膠囊的試樣,用鎳鉻絲固定進(jìn)行試驗(yàn),而且鎳鉻絲的熱值質(zhì)量,M2為裝試樣后的膠囊質(zhì)量。是已知的,因此這種方法方便而且成本不高。膠囊22總熱值計(jì)算公式屬于塑料制品,在燃燒中同樣會(huì)帶來(lái)附加熱,因此Q2=Q-(94.205+N(2)對(duì)膠囊的熱值提前進(jìn)行了測(cè)定。式中,Q2為試樣的總熱值,J/g;Q為試樣的關(guān)于膠囊熱值的測(cè)定方法概述:把膠囊掰成碎彈熱值,Jg;94.20為硫含量每1%相當(dāng)于產(chǎn)生熱量片,裝入完整的空膠囊內(nèi),稱好質(zhì)量,并將膠囊放為9420J;S為試樣的硫含量,%;N為硝酸的生成進(jìn)燃燒皿進(jìn)行固定,并綁好點(diǎn)火絲放進(jìn)氧彈進(jìn)行充劑溶解于水的熱量,對(duì)于文中的甲醇或汽油均屬于氧燃燒即可。同樣的實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行三次,結(jié)果取三輕質(zhì)燃料,經(jīng)驗(yàn)數(shù)值為5024J/g。對(duì)于硫含量不大于次的平均值。膠囊熱值的數(shù)據(jù)記錄見(jiàn)表2。0.2%的燃料,酸的總修正數(shù)可以采用6280Jg,即:表2膠囊的熱值測(cè)定數(shù)據(jù)Q2=Q-62.80(3)序號(hào)外桶內(nèi)桶質(zhì)量熱品彈平均2.3氫含量g(%)估算水溫?zé)嶂?J·g)值(J·g)=93×0-41420.7710151118483式中0005和414分別為經(jīng)驗(yàn)系數(shù),Q為試樣的20.719.70.975021849418506彈熱值,Jg320.81991.043351854024低熱值的計(jì)算三次試驗(yàn)誤差最大為57J/g,因此在國(guó)標(biāo)規(guī)定Q=Q-6×9×4.187s(5)的誤差不超過(guò)60Jg的范圍內(nèi),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可靠,因式中,Q為試樣的總熱值,Jg;25.12為水蒸氣此所用膠囊的熱值為18506g每1%(001g的汽化潛熱,J;9為氫含量百分?jǐn)?shù)換算甲醇汽油的熱值測(cè)定方法如下:選取密封性為水含量百分?jǐn)?shù)的系數(shù);6為試樣中的氫含量,%能合適的膠囊兩個(gè),用分析天平稱取其質(zhì)量,記為MI,用注射器吸入適量的甲醇汽油分別注入兩個(gè)3實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析膠囊中,稱取注射甲醇汽油后的膠囊的質(zhì)量,記為實(shí)驗(yàn)對(duì)MO93號(hào)汽油),M15,M25,M50,M85,M2,用溫度計(jì)測(cè)量量熱體系外桶的溫度,記錄下M10甲醇汽油的熱值進(jìn)行了測(cè)定。其中的甲醇均來(lái),并調(diào)節(jié)內(nèi)桶水的溫度低于外桶1℃左右,記錄為分析甲醇,測(cè)定的高熱值為22768J/g,低熱值其溫度;把稱好的裝有甲醇汽油的膠囊用鎳鉻絲固為19中國(guó)煤油均是市場(chǎng)銷(xiāo)售的車(chē)定好,放置于燃燒皿中,并接好點(diǎn)火絲,放入提前用9對(duì)甲醇汽油熱值的影盛好10mL水的氧彈內(nèi),擰緊氧彈蓋,將充氧器接響CNMHG加劑。其中低比例甲在氧氣瓶上,對(duì)氧彈充氧30s,氧氣閥壓力在24~醇汽油可以互溶,高比例甲醇汽油也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)分3.0MPa范圍內(nèi),將內(nèi)桶放在外桶的絕緣支架上,層,只是中等比例的M50甲醇汽油出現(xiàn)了不能互溶的插好點(diǎn)火線,蓋好外桶桶蓋。按照儀器操作界面輸現(xiàn)象。因此針對(duì)M50甲醇汽油釆取了用注射器按量注第5期薛麗麗等:甲醇汽油熱值研究射的方式。每個(gè)試樣進(jìn)行三次試驗(yàn),兩兩之間誤差量,完全燃燒1kg的氫放出121004k的熱量。用不超過(guò)60Jg。結(jié)果均保留整數(shù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。公式表示就是表3甲醇汽油熱值測(cè)定數(shù)據(jù)Q=329933×8+121004×B(7)樣品彈Q表示燃料的理論熱值,J/g;g表示燃料中碳名稱桶。內(nèi)桶M/M21樓)的百分含量,%;品表示燃料中氫的百分含量,%水溫/℃水溫/℃93#18.517.50.142660.5548439121公式(6是燃料中碳和氫完全燃燒釋放出的熱M519518501461905508536477量,不代表實(shí)際燃燒狀況。我們平時(shí)都是用下面的M2519.68.60.144890.5531635551公式估計(jì)某種燃料的熱值。M50Q=4187(8100×g+24600×B)(8)18.70.148740.5222135013式中,Q為某種燃料的熱值,M/kg;g為燃料M851981880.146170.524中碳元素的質(zhì)量比,%;為燃料中氫元素的質(zhì)量1890.140.8254522037比,%;其中8100和24600估算的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)。因?yàn)闆](méi)有專門(mén)的汽油產(chǎn)品分析儀來(lái)測(cè)定試樣由上面三個(gè)公式我們可以看出,碳、氫元素含中的硫元素和氧元素,加上試樣中的硫元素含量較量不同的燃料其熱值也會(huì)不同。用公式()估算的熱小,而且對(duì)熱值的影響不大,因此按照公式(3)來(lái)值記為Q,公式(8估算出來(lái)的熱值記為Q2,根據(jù)重計(jì)算試樣的高熱值。通過(guò)計(jì)算,我們得出甲醇汽油新擬合的公式(6估算出來(lái)的熱值記為Q3,把Q、的熱值,見(jiàn)表4。Q2,Q3與實(shí)驗(yàn)測(cè)定的數(shù)值對(duì)比見(jiàn)表5、表6、圖1,表4不同比例甲醇汽油的熱值并計(jì)算了估算值與實(shí)驗(yàn)值之間的誤差,發(fā)現(xiàn)甲醇總熱h高熱低熱低熱Q>QQ。根據(jù)重新擬合的公式計(jì)算出來(lái)的熱值與實(shí)汽油值們·g)5值·g)值·g值M·kg驗(yàn)值最接近,誤差也最小,Q的誤差最大為29%。93#4706514.8470024365643.66表5熱值估算值與實(shí)驗(yàn)值M154311314.24305039902名稱QJ·g)Q/·g)Q·g)實(shí)驗(yàn)值(J·gM254162814415653846393#45755439324407743656M852509812.822204MIS43016411814037440101M1002278512.52272219959M2541191393473790537731從表4我們可以看出,甲醇汽油的熱值隨著添加M036627347633173331806的甲醇比例的增加而降低,氫元素的含量也呈降低的M8530237283442309223511趨勢(shì)。高熱值比低熱值高2760~3400g。M1002749855931938919959根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),利用 EXCEL里面的回歸方法,對(duì)測(cè)定的甲醇汽油的低熱值進(jìn)行回歸分析,得到相表6熱值估算值與實(shí)驗(yàn)值誤差百分比關(guān)系數(shù)2為1,因此線性相關(guān),并得出其回歸方程名稱Q誤差%Q誤差%誤差/%式如下:0.61.0Q=-10.54+47.38×8+97.29×BM157.32.70.7Q代表燃料的低熱值,MJ/kg;g為燃料中的碳元素的質(zhì)量百分含量,%;為燃料中氫元素的質(zhì)量百分含量,%;47.38和9729為回歸系數(shù)M5015.2從燃燒本質(zhì)上來(lái)說(shuō),甲醇和汽油的燃燒就是M8520.6碳和氫的高溫化學(xué)反應(yīng),這兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)都屬于放MIAO37.8熱反應(yīng)?！鱄為負(fù)值表示放出熱量。化學(xué)反應(yīng)方程4結(jié)論中國(guó)煤化工式為:CNMHGC+0 =CO,△H=-395672kJ/mola.筆者利用氧彈熱量計(jì)測(cè)定甲醇汽油的熱值的H,+302=H20 AH=-242 124kJ/mol方法是可行的,符合GB384-81的要求,為了保因此,完全燃燒1kg的碳放出32993kJ的熱證試樣材料的密封,研究采用了膠囊注射法。試驗(yàn)內(nèi)燃機(jī)2011年10月51b.采用液體燃料理論分析公式估算熱值,其實(shí)驗(yàn)值Q2→誤差范圍為48%~37.8%;采用傳統(tǒng)擬合公式的誤差范圍為0.6%-28.2%;采用本實(shí)驗(yàn)新推論的計(jì)算公式,誤差范圍為02%-29%。這說(shuō)明了新推論的計(jì)算公式能夠作為估算燃料熱值的一般公式使用。[參考文獻(xiàn)]甲醇比例%圖1甲醇汽油實(shí)驗(yàn)熱值與估算值對(duì)比]GB/T384-91,石油產(chǎn)品熱值測(cè)定法S[2]DLT567.8-95燃油發(fā)熱量的測(cè)定SJ誤差小于60J,在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的120J范圍之13葉慶鄧功沈良軍等燃料油熱值測(cè)定方法研究檢驗(yàn)內(nèi)。證明釆用膠囊注射對(duì)液體燃料進(jìn)行熱值測(cè)定的檢疫科學(xué),2008.(4:3-5方法是可行的。◆◆令◆◆◆◇◆◇◇◇◇令◇◇◇令◇◇令◆令◇令◆令令令◆◇◆◆◇令令◇令◆◆◆爭(zhēng)◆◆令令爭(zhēng)◆令爭(zhēng)◆◆◆(上接第16頁(yè))表2進(jìn)氣均勻性對(duì)比示意STAF 3.29-Jan-10瞬態(tài)相對(duì)平均進(jìn)氣量誤差‰%VELOCITY MAGNIT歧管出口LOCAL MX=51.8增壓LOCAL MN=O 36745185-2243自然進(jìn)氣1060.8-6.7-4.748.18-18.76造成1,2兩缸進(jìn)氣量比3,4兩缸進(jìn)氣量偏大。圖37.14-7.72333.474.0455顯示3缸開(kāi)啟時(shí)1缸內(nèi)的氣體流動(dòng),圖6顯示了1缸29790.3674開(kāi)啟時(shí)3缸內(nèi)氣體的流動(dòng)。從圖中可以看出當(dāng)3缸時(shí)3缸幾乎沒(méi)有明顯的氣流流入,4缸內(nèi)氣體的流3結(jié)論61缸開(kāi)啟3缸管道流場(chǎng)分布開(kāi)啟時(shí),1缸有相當(dāng)明顯的氣流流進(jìn),而1缸開(kāi)啟動(dòng)狀態(tài)與3缸相似。正是因?yàn)槠ヅ湓鰤簷C(jī)型時(shí)歧管通過(guò)對(duì)進(jìn)氣歧管的CFD數(shù)值模擬分析表明的貫通性強(qiáng),導(dǎo)致1缸進(jìn)氣量大,而3,4兩缸進(jìn)氣a.該進(jìn)氣歧管進(jìn)出口壓力損失較小可以滿足量少。自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)槿肟跉怏w壓力小工程上的需求,說(shuō)明歧管內(nèi)部管路設(shè)計(jì)合理,歧管體的穿透性較差,所以各缸的進(jìn)氣均勻性較增壓有較好的流通性能。發(fā)動(dòng)機(jī)好。b.瞬態(tài)計(jì)算由于發(fā)動(dòng)機(jī)工作條件不同而導(dǎo)致歧管內(nèi)氣體均勻性出現(xiàn)差別,說(shuō)明該進(jìn)氣歧管匹配自然進(jìn)氣發(fā)動(dòng)機(jī)更為合適。C.CFD分析可以為設(shè)計(jì)人員提供清晰的內(nèi)部TIME=0.136LOCAL MX流場(chǎng)信息,是設(shè)計(jì)人員對(duì)歧管的設(shè)計(jì)效果有直觀的LOCAL MN=了解高設(shè)計(jì)能力:節(jié)約試驗(yàn)成本方面3l62CFD中國(guó)煤化工26.81-760824.41CNMHG羅巧義獻(xiàn)]1721I JohnD Anderson Computational Fluid Dynamics[M]tR:機(jī)械工業(yè)出版社,2006圖53缸開(kāi)啟1缸管道流場(chǎng)分布2周龍保.內(nèi)燃機(jī)學(xué)M,北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1999