第40卷第8期同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)Vol 40 No. 82012年8月JOURNAL OF TONGJI UNTVERSITY(NATURAL SCIE2012文章編號(hào):0253-374X(2012)08-1254-07DOI:10.3969/jisn.0253-374x.2012.08.023乙醇/柴油燃料配制和對(duì)柴油機(jī)性能影響的模擬張志強(qiáng),趙福全12,于冠軍,韓杰磊(1同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院,上海201804;2漸江吉利汽車研究院有限公司浙江杭州311201)摘要:選擇丁醇、庚醇、生物柴油和聚山梨糖醇單油酸酯 equivalent indicated specific fuel consumption and combustion(Span80)作為助溶劑,對(duì)比研究其助溶效果.按照不同乙醇 noise reduced. The comprehensive performance of the diesel體積分?jǐn)?shù)(10%20%和30%)和溫度范圍(5~60℃),進(jìn)行混 engine is the best when ethanol volume percentage is10%合燃料的密度、表面張力和黏度等物性參數(shù)測(cè)量,研究其隨機(jī)性能的影響結(jié)果表明:隨L醇體積分?jǐn)?shù)的增加燃油霧化 parameters; blend fuels of ethanol and diese!; solubilizer多乙醇體積分?jǐn)?shù)和溫度變化的規(guī)律.模擬研究混合燃料對(duì)柴油Key words: performance of diesel engine; mater效果得到改善,壁面油膜逐漸減少,氮氧化物(NO,)和碳煙(soot)排放逐漸減少;發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性逐漸下降,但是當(dāng)量比油耗和燃燒噪聲逐漸下降.乙醇體積分?jǐn)?shù)為10%時(shí)柴油機(jī)的綜隨著全球氣候惡化和溫室效應(yīng)加劇,以及近年合性能最佳來逐漸形成的對(duì)發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的要求和不斷更新的關(guān)鍵詞:柴油機(jī)性能;物性參數(shù);乙醇/柴油混合燃料助溶劑日益嚴(yán)苛的排放法規(guī)柴油機(jī)憑借其在CO2排放和中圖分類號(hào):TK407.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A油耗方面的優(yōu)勢(shì)在商用車和乘用車領(lǐng)域內(nèi)所占份額不斷擴(kuò)大,這給柴油的市場(chǎng)供應(yīng)提出了一個(gè)巨大Blend Fuels of ethanol and Diesel Concoction的考驗(yàn)據(jù)統(tǒng)計(jì),2010年12月底中國(guó)石化生產(chǎn)柴汽and Its Influence on Diesel Engine Performance比已經(jīng)高達(dá)2.17n,以致需要大量進(jìn)囗原油來煉制出滿足需求的柴油ZHANG Zhigiang', ZHA0 Fuquan.2, YU Guanjun燃料乙醇作為一種可再生能源,可通過對(duì)含淀HAN Jielei粉的農(nóng)產(chǎn)品或含纖維素的廢棄作物發(fā)酵制取.目前,(1. College of Automotive Studies, Tongji University, Shanghai乙醇/汽油混合燃料已經(jīng)得到大量的研究和應(yīng)201804, China: 2. Automobile Engineering Institute, Zhejiang geelyHolding group Co. Ltd, Hangzhou 311201, China)用24.乙醇作為含氧燃料,與柴油形成混合燃料將能夠有效地減少柴油機(jī)的碳煙(soot)和未燃碳?xì)銩bstract:Fist, butanol, heptanol, biodiesel and sorbitan同時(shí)也能夠很好地緩解目前柴油的供需緊張問題monooleate were chosen as the solubilizers. The solubilization由于乙醇分子為極性結(jié)構(gòu),而柴油具有非極性capacity of these solubilizers were researched. Then theexperiments on the ethanol-diesel blend fuels in different分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),導(dǎo)致乙醇和柴油之間無法直接形ethanol volume percentages (10%, 20% and 3096)成均勻和穩(wěn)定的混合燃料.同時(shí),乙醇/柴油混合燃different temperatures(fom5℃to60℃) were conducted.料的物性參數(shù)隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)和溫度的不同而出The experiential formulas about density, surface tension and現(xiàn)較大變化,這對(duì)柴油機(jī)的燃料噴射燃燒和排放特viscosity varied with ethanol volume percentage and性帶來重要的影響temperature were generalized Finally, the simulation本文首先根據(jù)相似相溶原理選擇四種助溶劑research for the effect of ethanol volume percentages on the(分別為兩種醇類和兩種酯類),對(duì)其助溶特性和長(zhǎng)diesel engine performance was conducted. With the increasingof ethanol volume percentage, the fuel atomizing process期穩(wěn)定性進(jìn)行研究;然后對(duì)配制得到的乙醇/柴油混NO, and soot emissions合燃料進(jìn)行密度、表面張力和黏度等物性參數(shù)進(jìn)行decreased, engine power performance penalized, while測(cè)試和分析,研究其隨乙醇體積分?jǐn)?shù)和溫度的變化收稱日期:2011-05-28基金項(xiàng)目:國(guó)家自然科學(xué)基金(51006075);上海市重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(B303)中國(guó)煤化工第一作者:張志強(qiáng)(1985-),男博士生,主要研究力向?yàn)閮?nèi)燃機(jī)燃燒與排放控制. E mailCNMHG通訊作者:趙福全(1963—),男,教授博士生導(dǎo)師工學(xué)博士,主要研究方向?yàn)閮?nèi)燃機(jī)燃燒E-mail:Zhaotq@geely.com第8期張志強(qiáng)等:乙醇/柴油燃料配制和對(duì)柴油機(jī)性能影響的模擬1255規(guī)律;最后進(jìn)行乙醇/柴油混合燃料對(duì)柴油機(jī)性能影1.2.1單一助溶劑試驗(yàn)響的模擬研究,分析得到最佳的乙醇體積分?jǐn)?shù)首先研究單一助溶劑的助溶作用,往試管中加人7m柴油和2mL乙醇,然后用推液器每次加入乙醇/柴油混合燃料的配制0.1mL的助溶劑,振蕩攪拌后靜置10min,直到混合溶液變得澄清透明,記錄下此時(shí)總共加入的助溶1.1助溶劑的選擇劑體積試驗(yàn)結(jié)果如圖1所示乙醇柴油混合燃料的配制采用滬四0號(hào)柴油和1.4無水乙醇(g(C2HOH)=99.7%),其基本參數(shù)如表1所衰1滬四0號(hào)柴油和無水乙醇基本參數(shù)Tab 1 Parameters of Hu IV 0* diesel and ethanol基本參數(shù)滬四0號(hào)柴油無水乙醇(7分子式C2 HoH000(S)/l0十六烷值閃點(diǎn)/℃13.5低熱值/kJ·kg1)42.60庚醇生物柴油Span80沸點(diǎn)/℃180.0~330.078.5圖1單一助溶劑添加體積汽化潛熱/(kJ·kg-1)著火界限/%1.5~7.64.3~19.0Fig 1 Volumes of the single solubilizers對(duì)比兩種醇類的添加體積可知,碳原子數(shù)較大乙醇分子為極性結(jié)構(gòu),無法與主要具有烴基的的庚醇所需添加的體積較少,比丁醇具有更好的助非極性結(jié)構(gòu)的柴油形成混合燃料.為有助于乙醇在溶效果;兩種酯類的助溶效果對(duì)比,Span80的助溶柴油中互溶,必須添加助溶劑.根據(jù)相似相溶原理,效果更好;醇類比酯類具有更好的助溶能力助溶劑必需同時(shí)具有親油基團(tuán)和親水基團(tuán),其親油1.22復(fù)合助溶劑試驗(yàn)基團(tuán)能夠連接柴油,親水基團(tuán)能夠連接乙醇,從而實(shí)考慮“醇類+酯類”形成的復(fù)合助溶劑效果進(jìn)行現(xiàn)乙醇和柴油的互相溶解.助溶劑分布在乙醇和柴復(fù)合助溶劑試驗(yàn).具體方案如下:方案1(丁醇十生物油的界面上,相當(dāng)于形成一層保護(hù)膜,保證混合燃料柴油)方案2(丁醇+Span80)方案3(庚醇+生物處于一種穩(wěn)定狀態(tài)柴油)和方案4(庚醇+Span80),復(fù)合助溶劑中兩種選擇的助溶劑有丁醇、庚醇、生物柴油和聚山梨試劑的體積比分別為3:7,5:5和7:3糖醇單油酸酯(Span80),四種助溶劑的基本參數(shù)如如圖2所示,隨著復(fù)合助溶劑中醇類體積比的表2所示,丁醇和庚醇都同時(shí)具有烴基和羥基,滿足增加,所需添加的助溶劑體積逐漸減小,助溶效果得作為助溶劑的基團(tuán)要求;生物柴油和Span80主要的到增強(qiáng),表明復(fù)合助溶劑的助溶效果受醇類的影響官能團(tuán)為酯基(RCX-R),也帶有一定量的羥較大;庚醇型的復(fù)合助溶劑比丁醇型的復(fù)合助溶劑基,可以作為乙醇柴油的助溶劑衰2四種助溶劑基本參數(shù)Tab 2 Parameters of the 4 solubilizers5:5基本參數(shù)T醇庚醇生物榮油Span80投07分子式 C,OH C;H15OHC2 HsOc分子量水溶解性微溶微溶難溶難溶密度(20°C)0.8080.8220.870~0.8900.9861.2助溶劑的助溶特性試驗(yàn)試驗(yàn)過程用的主要儀器:量筒、燒杯、試管、玻璃方案1卡案4中國(guó)煤化工棒、帶膠圈密封的廣口瓶、推液器和試劑瓶.試驗(yàn)過程環(huán)境溫度為10~15°CFig 2 VoYHCNMHGzerg同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第40卷的助溶效果要好;與單一醇類助溶劑(庚醇)相比,復(fù)接觸,在該液體中拉動(dòng)鉑金板所需拉力由液體表面合助溶劑助溶效果欠佳,所以選擇庚醇為助溶劑張力和板的面積所決定,如此便測(cè)得表面張力采用1.2.3不同體積分?jǐn)?shù)乙醇混合燃料的配制的儀器為上海方瑞儀器公司的QBZY-1表面張力以庚醇為助溶劑,配制ED0,ED20和ED30混儀測(cè)量量程為0~99mN·m1,測(cè)量精度為0.1合燃料(ED代表乙醇/柴油混合燃料,數(shù)字代表乙醇mN·m-1.體積分?jǐn)?shù)ED0代表純柴油),所需庚醇的體積如圖黏度測(cè)量方法為旋轉(zhuǎn)式測(cè)量,原理是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)3所示過程中受到待測(cè)液體的黏滯阻力產(chǎn)生黏滯扭矩,進(jìn)而帶動(dòng)指針出現(xiàn)一定的偏轉(zhuǎn)角,再通過換算得到待一庚醇與乙醇體積比測(cè)液體的動(dòng)力黏度.所采用的儀器是上海方瑞儀z庚醇添加體積器公司的NDJ-1S電子黏度儀,測(cè)量量程為1100000mPa·s,測(cè)量精度為±0.1mPa·s.鯊測(cè)量過程利用上海方瑞儀器公司的DC2006水槽來保持恒溫,其能夠?qū)崿F(xiàn)5~95℃之間的恒溫溫度控制精度為0.1℃2.2不同配比乙醇/柴油混合燃料的物性參數(shù)測(cè)量2.2.1密度圖3庚醇添加體積和庚醇與乙醇體積比圖4給出不同配比下乙醇柴油混合燃料的密度Fig 3 Volumes of heptanol and volume ratiop(單位為g·cm3)隨溫度T(單位為℃)和乙醇體of heptanol and ethanol積分?jǐn)?shù)的變化關(guān)系在不同溫度時(shí),隨著乙醇體積分隨著混合燃料中乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大需要添數(shù)的增大,混合燃料的密度降低;在不同乙醇體積分加的庚醇也增加;其中庚醇和乙醇的體積比為0數(shù),隨著溫度的增大,混合燃料的密度基本呈線性降〔如圖3右側(cè)所示)這表明每助溶1m的乙醇,需低趨勢(shì)要添加0.2mL庚醇,這一比例關(guān)系基本與柴油的體對(duì)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,可得到混合燃料的積無關(guān)密度p與乙醇體積分?jǐn)?shù)g和溫度T的關(guān)系式為1.2.4混合燃料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性p=-0.001T+(-0.345g2-0.0493g+0.8369)將ED10,ED20和ED30乙醇/柴油混合燃料密(1)封保存在廣口瓶2個(gè)月后將其取出,混合燃料仍然0.83gEDO澄清透明沒有分層.這表明經(jīng)妥當(dāng)保存,乙醇/柴油ED10ED20混合燃料能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定存儲(chǔ)0.792乙醇/柴油混合燃料物性參數(shù)測(cè)量0.772.1物性參數(shù)測(cè)試范圍和方法本文對(duì)ED10,ED20,ED30乙醇/柴油混合燃料進(jìn)行密度、表面張力和黏度等關(guān)鍵物性參數(shù)測(cè)量;測(cè)0731020304050試的溫度為5~60℃,該溫度范圍基本和柴油機(jī)中溫度/℃燃料實(shí)際溫度范圍一致.圖4混合燃料密度隨乙醇體積分?jǐn)?shù)和溫度的變化關(guān)系密度測(cè)量根據(jù)經(jīng)典的阿基米德浮力原理,所采Fig 4 Density of the blend fuels variation with ethanol用的儀器是上海方瑞儀器公司的MDY-2電子密度volume percentage and temperature儀,該儀器的測(cè)量量程為0.0001~10.00002.2.2表面張力g·cm3,測(cè)量精度為士0.000g·cm3.燃料的表面張對(duì)沖的睛肚察、初始霧表面張力的測(cè)量方法有毛細(xì)上升法、最大氣泡化、二次霧化和壁d中國(guó)煤化工響壓力法拉脫法滴重法和表面波法0.本文采用拉乙醇/柴油混NMH單位為脫法,其原理是將鉑金板放在液面上與待測(cè)液體相mN·m-)隨不同乙醇體積分?jǐn)?shù)q和溫度T變化關(guān)第8期張志強(qiáng)等:乙醇/柴油燃料配制和對(duì)柴油機(jī)性能影響的模擬系如圖5所示.不同溫度時(shí),隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大,混合燃料的表面張力逐漸降低;在不同乙醇體積分?jǐn)?shù)時(shí),隨著溫度的增大,混合燃料的表面張力呈線EDIO性降低趨勢(shì)-O--ED20EDO0溫度/℃圖6混合燃料黏度隨乙醇體積分?jǐn)?shù)和溫度的變化關(guān)系Fig 6 Viscosity of the blend fuels varies with ethanolvolume percentage and temperature溫度/"℃圖5混合燃料表面張力隨乙醇體積分?jǐn)?shù)和溫度的變化關(guān)系3乙醇/柴油混合燃料對(duì)柴油機(jī)性能Fig 5 Surface tension of the blend fuels variation with影響的模擬研究ethanol volume percentage and temperature對(duì)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,得到混合燃料的表3.1模擬研究條件和計(jì)算模型及驗(yàn)證面張力a與乙醇體積分?jǐn)?shù)g和溫度T的擬合公式3.1.1模擬研究條件=-0.0738T+(12.425g2-14.576g+29.105)用于模擬研究的柴油機(jī)基本參數(shù)如表3所示衰3柴油機(jī)基本參數(shù)2.2.3黏度Tab 3 Parameters of the diesel engine黏度是流體在流動(dòng)過程中內(nèi)部摩擦現(xiàn)象的一種基本參數(shù)數(shù)值體現(xiàn)內(nèi)部摩擦越大,黏度越大燃料相對(duì)分子質(zhì)量缸徑×沖程/(mm×mm)85×88.1壓縮比越大,意味著分子間碳?xì)滏I連接越多,其黏度也將越缸數(shù)大燃油的黏度對(duì)供油系統(tǒng)的潤(rùn)滑性和燃油的噴射冷卻方式水冷及霧化過程有非常重要的影響適當(dāng)?shù)酿ざ饶軌虮_程數(shù)最大扭矩/(N·m)(轉(zhuǎn)速/(r·min-1))300(2200證供油系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn),過大或過小的黏度將加劇標(biāo)定功率/W(轉(zhuǎn)速/x,min-1100(4000)噴油系統(tǒng)的磨損,導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械效率降低(.燃渦流比油噴射時(shí)的前進(jìn)速度、噴霧錐角、貫穿距、霧化液滴模擬研究的轉(zhuǎn)速為2200r·min-1,總噴油質(zhì)量的大小和壁面油膜的形成等都受到黏度影響乙醇/為55mg(預(yù)噴油質(zhì)量和主噴油質(zhì)量分別為3mg和柴油混合燃料的黏度水(單位為mPa·s)隨不同乙醇52mg,噴油定時(shí)分別為上止點(diǎn)前CA( crank angle,體積分?jǐn)?shù)和溫度變化關(guān)系如圖6所示不同溫度下,CA)為20和上止點(diǎn)前CA為4.由于柴油機(jī)燃燒室隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大,混合燃料的黏度降低,但具有軸對(duì)稱特點(diǎn),為節(jié)省計(jì)算時(shí)間,計(jì)算區(qū)域根據(jù)噴在高溫時(shí)黏度隨乙醇體積分?jǐn)?shù)的增大而降低的趨勢(shì)油器噴孔數(shù)(8孔)取為燃燒室的1/8,計(jì)算過程從進(jìn)減緩;不同乙醇體積分?jǐn)?shù),隨著溫度的增大,混合燃?xì)忾T關(guān)閉時(shí)刻(CA為213)到排氣門打開時(shí)刻(CA料的黏度呈指數(shù)降低趨勢(shì)為499°).圖7給出位于上止點(diǎn)時(shí)刻的燃燒室網(wǎng)格對(duì)試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,得到混合燃料的黏圖,整個(gè)燃燒室網(wǎng)格數(shù)為24127個(gè)度n與乙醇體積分?jǐn)?shù)q和溫度T的關(guān)系式為3.1.2計(jì)算模型及驗(yàn)證A計(jì)算模型中的湍流模型選取k--f模型],燃其中:油霧化及油膜形A=16.635g2-12.641g+7.001(4)模型燃燒模型選中國(guó)煤化工LH wallfilmme-3Z模B=-0.267g3+0.1y2-0.0133g+0.0201型(簡(jiǎn)稱ECFM-JCNMHG及怏遠(yuǎn)取 multi-(5) component evaporation模型,NO2和soot生成模型同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第40卷分別選取 Zeldovich模型和 Kennedy- Hiroyasu-表面、缸壁面和缸蓋底面等計(jì)算域內(nèi)部壁面)Magnussen模型13.伴隨著乙醇體積百分比的增大,混合燃料的表面張力和黏度逐漸降低(如圖5和6所示),這有利于加快燃油的蒸發(fā)和減少碰壁后燃油在壁面上的堆積0如圖10所示混合燃料的蒸發(fā)燃油質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐圖7上止點(diǎn)時(shí)刻計(jì)算網(wǎng)格ED20ED30Fig 7 Calculation model mesh on the TDC圖8和圖9為模擬得到的缸壓、NO2和soot排04放數(shù)據(jù)與試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,兩者基本一致,說明所建模型是合理的,并能夠應(yīng)用于后續(xù)模擬研究.試驗(yàn)350370390410430模擬曲軸轉(zhuǎn)角/(°)a蒸發(fā)燃油0.10出EDIOED20ED300.06200250300350400450500曲軸轉(zhuǎn)角()圖8試驗(yàn)和模擬缸壓對(duì)比0.02Fig 8 Comparison of the experimental andsimulated cylinder pressure03503703941043045曲軸轉(zhuǎn)角(°)試驗(yàn)-模擬b碰壁燃油004EDO0.08EDIOED200.06002503003504004505005曲軸轉(zhuǎn)角/(圖9試驗(yàn)和模擬NO2和8oot排放對(duì)比Fig 9 Comparison of the experimental and390410simulated NO, and soot emission曲軸轉(zhuǎn)角/(")油膜3.2乙醇/柴油混合燃料對(duì)燃油霧化和油膜形成的圖10不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下蒸發(fā)燃油、碰壁燃油和影響油膜質(zhì)」中國(guó)煤化工圖10給出不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下蒸發(fā)燃油、碰壁Fig10 EvaporatCNMHGinged fuel燃油和壁面形成的油膜的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的對(duì)比(質(zhì)量分vallum mass fractions數(shù)為對(duì)應(yīng)質(zhì)量占噴油質(zhì)量的分?jǐn)?shù);壁面統(tǒng)指燃燒室with different ethanol volume percentages8張志強(qiáng),等;乙醇/柴油燃料配制和對(duì)柴油機(jī)性能影響的模擬1259漸增加,燃油的霧化效果得到改善;碰壁燃油質(zhì)量分300數(shù)逐漸減少,在壁面形成的油膜逐漸減少,這樣將有L EDO10利于減少對(duì)缸壁機(jī)油的侵蝕4和降低碳?xì)渑欧?·ED303.3乙醇/柴油混合燃料對(duì)燃燒過程的影響不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下缸內(nèi)壓力溫度、放熱率和累計(jì)放熱量的對(duì)比分別如圖11和12所示由于乙醇的低熱值較低(見表1),與柴油摻混后將導(dǎo)致混合燃料的低熱值降低,所以隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,混合燃料的累計(jì)放熱量逐漸降低,缸內(nèi)壓力和溫度也有一定程度的降低,如圖11所示.另430外,由于乙醇的十六烷值較低,與柴油摻混后將延長(zhǎng)曲軸轉(zhuǎn)角(")混合燃料的滯燃期,如圖12所示.在CA為350°到圖12不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下放熱率和累計(jì)放熱量360范圍EDO有明顯的預(yù)混燃燒放熱而混合燃料Fg.12 Rate of heat release and accumulated heat(ED10,ED20和ED30)出現(xiàn)預(yù)混燃燒的相位較為滯release with different ethanol volume后,并且現(xiàn)象較不明顯percentagesEDO. EDIOEDIOED20l2---ED3035037039041043030350370430曲軸轉(zhuǎn)角()曲軸轉(zhuǎn)角(")Noa缸內(nèi)壓力1800EDIO1600ED20-. ED3014000312009002100000137041043030350370390410430曲軸轉(zhuǎn)角(°)曲軸轉(zhuǎn)角(")b缸內(nèi)溫度11不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下缸內(nèi)壓力和溫度圖13不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下NO2和80ot排放Fig 11 Cylinder pressure and temperature withFig 13 NO, and soot emissions with differentdifferent ethanol volume percentagesethanol volume percentages3.4乙醇/柴油混合燃料對(duì)排放物生成的影響越高越有利于NC中國(guó)煤化工隨著乙圖13給出了不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下的NO,和醇體積分?jǐn)?shù)的增CNM進(jìn)而NO2soot生成的對(duì)比.從NO生成機(jī)理可知,缸內(nèi)溫度排放逐漸減少.soot生成主要條件為局部當(dāng)量比大同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第40卷于1.5和缸內(nèi)溫度大于1500K.乙醇作為含氧燃Pmx均有所降低,所以R降低,柴油機(jī)的燃燒噪聲降料,與柴油摻混后,能夠提高混合燃料中氧含量,進(jìn)低而降低當(dāng)量比,并且缸內(nèi)溫度得到一定降低,所以隨綜合而言,在保證柴油機(jī)動(dòng)力性下降不多的前著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,soot排放逐漸減少提下,ED10(即乙醇體積分?jǐn)?shù)為10%)能夠使柴油機(jī)3.5乙醇/柴油混合燃料對(duì)動(dòng)力性、當(dāng)量比油耗和的燃燒霧化效果得到改善,NO2和soot排放降低,燃燒噪聲的影響當(dāng)量比油耗和燃燒噪聲減少,因而是綜合性能最佳本文采用平均指示有效壓力P來衡量使用的混合燃料方案混合燃料時(shí)柴油機(jī)的動(dòng)力性.由于混合燃料的低熱值不同,本文采用當(dāng)量比油耗Ba來比較使用4結(jié)論混合燃料時(shí)柴油機(jī)的油耗,其計(jì)算公式如下:DEISFC(6)HD(1)醇類助溶劑比酯類和“醇類十酯類”組成的式中:Bc是混合燃料的指示燃油消耗率,H是柴復(fù)合助溶劑具有更好的助溶效果本文最終選擇庚油的低熱值,HL是混合燃料的低熱值,其計(jì)算公式醇作為助溶劑,并發(fā)現(xiàn)隨著乙醇濃度的增加需要添如下:加的庚醇量呈線性增加(100-)pD HD+pE HE(7)(2)獲得由滬四0號(hào)柴油和無水乙醇配制得到的混合燃料的密度、表面張力和黏度隨乙醇體積分式中:P為柴油密度,是乙醇密度,HE是乙醇的低數(shù)和溫度變化的經(jīng)驗(yàn)公式熱值燃燒噪聲采用響振強(qiáng)度161R來評(píng)價(jià),響振強(qiáng)(3)隨著乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加,混合燃料的霧化度越大代表燃燒噪聲越大,響振強(qiáng)度計(jì)算公式如下:效果有所改善,在壁面形成油膜明顯減少;由于低熱dP值的降低導(dǎo)致累計(jì)放熱量、缸內(nèi)壓力和溫度降低,動(dòng)0.05(399.9TR7P(8)力性下降當(dāng)量比油耗和燃燒噪聲降低;對(duì)缸內(nèi)溫度的降低和提高燃料中氧含量有利于減少NO2和式中:()是缸內(nèi)壓力變化最大值率Tm是缸8排放內(nèi)溫度峰值,Pa是缸內(nèi)壓力峰值.(4)ED10是綜合性能最佳的混合燃料方案圖14給出不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下P,Brs和R的對(duì)比(其中各值均除以ED0時(shí)的值按照所得的參考文獻(xiàn)相對(duì)值進(jìn)行繪圖).隨著混合燃料中乙醇體積分?jǐn)?shù)的增加混合燃料的低熱值降低,Pm降低,柴油機(jī)的[1]任寧寧中國(guó)石化原油加工量首次突破2億[N中國(guó)石化動(dòng)力性降低;Bx逐漸降低,表示混合燃料的能量報(bào),20101220REN Ningning. processed crude oil of China first time breaks利用率得到改善.從圖11可知和20 million tons]. China Petrochemical News, 2010-12-20[2] Leonga S T, Muttamaraa S, Laortanakul P. Applicability ofgasoline containing ethanol as thailand's alternative fuel toS ED10voC pollutants from automobile emission [J]目ED20Atmospheric Environment, 2002, 36(21):3495lIllI ED30[3] Al-Hasan M. Effect of ethanol-unleaded gasoline blends onmission [J]Conversion Management, 2003, 44(9):1547.[4] Wu C w, Chen R H, Pu Y, et al. The influence of air-fuelratio on engine performance and pollutant emission of an SIengine using ethanol-gasoline-blended fuels [J]. AtmosphericEnvironment,2004,38(40):7093[5] Abu-Qudais M, Haddad 0. qudaisat M. Effect of alcoholfumigation onmissions [J]Energy Conversi中國(guó)煤化189圖14不同乙醇體積分?jǐn)?shù)下P,Bc和R值為對(duì)比[6]王川,林榮興CNMHG柴油[S],上Fig 14 Ppar, BRoc and R with differ海:上海市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局,2009(下轉(zhuǎn)第1269頁第8期黃曉慶,等:壓力式螺旋型噴嘴降溫特性試驗(yàn)1269段進(jìn)行擬合,擬合出一二排TF6及一三排TF6冷卻XU Wangfa. Transfer characteristic of the wet-bulb temperature效果△t與△TL間的關(guān)系,并給出關(guān)系式的適用范and optimization for the plate wet air cooler [D]. ShanghaTongji University, 2007圍相關(guān)系數(shù)接近1,擬合結(jié)果可靠擬合式中△T代[3] Charles K. Costenaro D. Assessment of evaporative表蒸發(fā)冷卻的驅(qū)動(dòng)力,L與液滴面積密切相關(guān),擬合enhancement methods for air-cooled geothermal power結(jié)果具有物理意義[C]/The Geothermal Resources Council GRC)(4)對(duì)一二排TF6及一三排TF6的冷卻效果【g劉乃玲細(xì)水霧特性及其擬合曲線進(jìn)行比較,說明當(dāng)△TL相同時(shí),一二排海:同濟(jì)大學(xué),200TF6的噴霧降溫效果略好于一三排TF6·即排間距LIU Nailing. Study on characteristic of fine mist and the cooling500mm略好于1000mmeffect in long and narrow space [D]. Shanghai, tongji參考文獻(xiàn):[5]曹建明.噴霧學(xué)[M]北京機(jī)械工業(yè)出版社,2005:157-194CAO Jianming. Spray [M]. Beijing: China Machine Press,2005:157194[I]馬義偉.空冷器設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出[6]連之偉.熱質(zhì)交換原理與設(shè)備[M]第二版北京:中國(guó)建筑工版社,1998:14.MA Yiwei. Design and application of air-cooled condenser[M].業(yè)出版社,2006:128-136Harbin: Harbin Institute of Technology press, 1998: 1-4LIAN Zhiwei. Principle and equipment of heat and mass transfer[2]許旺發(fā).板式濕式空冷器濕球溫度遷移特性與優(yōu)化研究[D]IM]. 2nd ed. Beijing: China Architecture Building Press.上海:同濟(jì)大學(xué),20072006:128-136【上接第1260頁WANG Chuan, Lin Rongxing, ChEn Hongde, et at. shanghafuell]. Transactions of CSICE, 2004,22(4):289local standarddiesel fuel for motor vehicle [S]. Shanghai: [12] Durbin P A. On thestagnation point anomaly [J].Shanghai quality and Technical Supervision, 2009International Journal of Heat and Fluid Flow, 1996, 17(1): 89[7]張潤(rùn)鐸,賀泓張長(zhǎng)斌等.乙醇柴油混合燃料的制備工藝和廢[13] Hiroyasu H, Nishida K. Simplified three dimensional modeling氣的排放特性[J].環(huán)境科學(xué),2003,24(4):1of mixture formation and combustion in a di diesel engineR]ZHANG Runduo, HE Hong, ZHANG Changbin, et alDetroit SAE, 1989.Preparation of ethanol-diesel fuel blends and exhausts emission[14]黃豪中,蘇萬華裴毅強(qiáng),等 MULINBUMP復(fù)合燃燒系統(tǒng)多次characteristics in diesel engine [J]. Environmental Science脈沖噴油控制參數(shù)的優(yōu)化研究I1:5次脈沖噴油控制參數(shù)的優(yōu)2003,24(4):1化[J]內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2009,27(4):289[8]趙群液體表面張力系數(shù)測(cè)量方法比較研究[]安礅科技學(xué)HUANG Haozhong, Su Wanhua, PEI Yiqiang, et al院學(xué)報(bào),2010,24(2):44.Optimization study on multiInjection paraZHAO Qun. Comparison of measuring methods for liquidMULINBUMP compound combustion system ll: optimization ofsurface tension coefficient [j]. Journal of Anhui Science andfive-pulse injection parameters [J]. Transactions of CSICETechnology University, 2010, 24(2): 442009,27(4):289[9]郭瑞表面張力測(cè)量方法綜述[計(jì)量與測(cè)試技術(shù),200936[15]刑元堯命發(fā)張福根等.乙醇與柴油混合燃料燃燒特性及排(4):62放特性的試驗(yàn)研究[].內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2007,25(1):24GUO Rui. Summarization of surface tension measurementXING Yuan, YAO Mingfa, ZHANG Fugan, et al. ExperimentalMeasurement and Test Technology, 2009, 36(4)(investigation on combustion and emission characteristics of[10] Bai Chengxin, Gosman A D. Development of methodology forengine fuelled with ethanol-diesel blends [J]. transactions ofspray impingement simulation[R]. Detroit: SAE,1995CSICE,2007,25(1):24[11]呂興才楊劍光張武高等.乙醇一柴油混合燃料的理化特性[16] Eng J A. Characterization of pressure waves in HCCI研究[]]內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào),2004,22(4):289combustion[R]. Detroit: SAE, 2002Lv Xingcai, YANG Jianguang, ZHANG Wugao. et al. Research [17] Siewert R M. Spray angle and rail pressure study for low NOon physical and chemical properties of the ethanol-diesel blendl combustion[R]. Detroit: SAE,2007,中國(guó)煤化工CNMHG