乳化柴油的研究进展

柴油机燃用生物柴油的研究进展单志强(山东交通职业学院,山东潍坊261206)摘要:生物柴油来源于动、植物等生物资源,具有较好的燃料性能和可再生性,是一种优良的发动机替代能源。

为此,针对国内外生物柴油研究出现的一些新对象和新方法进行了综述,主要介绍了生物柴油含量对生物柴油)柴油混合燃料物性参数的影响规律、采用数值模拟和高速摄影研究生物柴油的喷雾特性及其影响因素、采用内窥镜高速摄影研究生物柴油的燃烧过程、生物柴油发动机尾气中颗粒物质的特性等方面的国内外研究进展,以及生物柴油的非常规排放污染物的研究情况。

关键词:生物柴油;柴油;柴油机中图分类号:TK46+4文献标识码:A文章编号:1003-188X(2008)11-0210-030引言生物柴油具有能量密度高、润滑性好、储运安全、抗暴性好、燃烧充分等优良的使用性能和可再生性,其环境友好性及良好的替代性能,是最具发展潜力的大宗生物基液体燃料[1]。

前不久,中国工程院专家在研讨我国生物柴油发展时提出,针对我国石油资源有限,将长期依赖进口石油的国情,发展立足于本国原料大规模生产替代液体燃料)生物柴油,对增强国家石油安全具有重要的战略意义[2]。

目前,世界各国都在积极开展生物柴油的研究工作。

大量研究发现,燃用生物柴油及其与柴油的混合燃料,C O、H C、P M和CO2的排放量均较燃用纯柴油有不同程度的降低,NO X排放略有升高。

以前对生物柴油的研究主要集中在生物柴油的制备工艺和方法,以及柴油机燃用生物柴油与石化柴油的性能对比方面[3-6],为进一步深入揭示生物柴油与石化柴油燃烧和排放特性的差异,针对生物柴油的研究出现了新的研究对象和研究方法。

然而,这方面的综述在国内外文献中还鲜见报道。

本文将介绍生物柴油喷雾特性的高速摄影试验和数值模拟、生物柴油燃烧过程的高速摄影研究、生物柴油发动机尾气中颗粒物质的特性以及生物柴油的非常规排放污染物等方面的国内外研究进展。

1热物性参数收稿日期:2007-12-25作者简介:单志强(1962-),男,山东高密人,硕士,副教授,(E-m ail) szqsd w@f163.co m。

柴油微乳液拟三元相图的绘制及燃烧热性能研究实验日期：2020-03-27与2020-04-0320072401.,实验目的1.1 本实验学习柴油微乳体系拟三元相图的绘制与研究方式，并依照相图，选择适合的柴油微乳液。

1.2 通过测定柴油微乳体系的电导率，选择适合的柴油微乳液通过氧弹卡计进行燃烧性能测定，比较柴油、微乳柴油燃烧时其燃烧效率与尾气排放量的不同，对微乳柴油的经济与环保价值进行评判。

实验背景知识微乳液为两种互不相溶的液体（柴油和水）在表面活性剂界面膜的作用下生成的热力学稳固、各向同性的透明的分散体系。

微乳液能形成超低界面张力,具有高稳固性、大增溶量等优势。

燃料中掺水, 能提高油料的燃烧效率, 降低燃烧废气中有害气体的含量。

由于油、水在表面活性剂作用下形成的油包水型(W/o)和水包油型(O/W)，乳液在加热燃烧时水蒸气受热膨胀后能够产生微爆，使得燃油二次雾化燃烧加倍充分，提高了燃烧效率，大大降低了废气中的有害气体的含量。

可是由于一样的乳状液稳固时刻短，易分层，使得这一技术的应川受到了专门大的限制。

微乳燃料的制备比较简单，只需要把油、水、表面活性剂、助表面活性剂按适合的比例混合在一路就能够够自发形成稳固的微乳燃料。

微乳燃油可长期稳固,不分层,且制备简单, 并能使燃烧更完全,燃烧效率高,节油率达5 %～15 % ,排气温度下降20 %～60 % ,烟度下降40 %～77 % ,NO x和CO 排放量降低25 %,在节能环保和经济效益上都有较为可观的成效,随着最近几年来对两亲分子有序组合体研究的不断深切,微乳液理论在乳化燃油领域取得了冲破性进展，开发透明、稳固、性能与原燃油差不多的微乳液燃料成了研究热点。

随着经济快速进展与人口的急剧增加, 80% ～90%的空气污染来自交通工具排放的尾气,柴油不完全燃烧造成的环境污染愈来愈受到人们的关注,根治大气污染已成为人类面临的重要课题。

另一方面,由于中国以后石油供需缺口将愈来愈大,入口量呈慢慢增大的趋势,而且天然石油的储蓄是有限的,人类面临日趋严峻的能源危机。

乳化油在车辆内燃机上的应用研究文章介绍了乳化油的性能和在车辆内燃机上的应用，分析了生物柴油-甲醇乳化油的构成。

发现车辆内燃机用乳化油能有效提高热效率，明显降低燃烧生成物碳烟及NOX排放，动力性能有所下降，尾气中CO含量有所上升。

标签：乳化油性能；发动机性能；生物柴油；甲醇序言将车辆用燃油和水通过乳化剂经一定技术条件合成形成乳化油。

把几种不同特性的液体以液珠形态混合形成分散体系的合成乳化液，这种状态下的乳化油的稳定性和分散性都不满足车辆用的使用条件，通过油水乳化剂合成比较稳定的乳化油。

与车辆用燃料柴油比较，这种合成的乳化油燃烧特性好、燃油消耗低、燃烧生成物少。

1 乳化油特性从试验数据分析，把合成的乳化油压入内燃机的气缸，在燃烧温度渐渐升高时，合成乳化油里面的水分子先于车用燃油分子达到沸点，气化作用使水分子产生“微爆“，将合成乳化油里面的车用燃油分子微粒化加强，乳化油的油滴和空气形成的接触面积加大，进一步提高合成乳化油的燃烧效率。

由于乳化油水分子的“微爆”把乳化油再次雾化，使油气更加混合均匀，减少不完全燃烧的发生，从而有效降低燃烧生成物炭烟和颗粒，使微乳化油的燃烧效率提高。

把汽油和甲醇按照不同配比合成（M15：甲醇15%，M50：甲醇50%），经发动机台架性能试验检测氮氧化物含量。

发现合成乳化油燃烧生成物NOX含量减少（图1）。

图1 汽油与甲醇60N·m混合燃烧NOX2 乳化油研究现状2.1 生物乳化油研究现状由于生物油黏度较高、酸性比较强、着火性能比较差，因此柴油内燃机不能燃烧应用，如果把车用内燃机用柴油和生物油经一定技术合成，形成的乳化油能在柴油内燃机上直接使用。

研究人员在柴油机性能试验台上研究了合成乳化油的燃烧和排放特性。

发现生物柴油的热效率比10%生物油乳化油和0号柴油高，比20%生物油乳化油明显高；乳化油比生物柴油的氮氧化合物含量明显高，10%生物油乳化油的氮氧化合物含量与0号柴油接近；乳化油的燃烧生成物微粒比生物柴油燃烧排放含量较高，低于0号柴油的燃烧生成物微粒（图2）。