纯麻疯树生物柴油单液滴蒸发特性研究

为了探明麻疯树生物柴油(JME)燃料的蒸发过程,通过碱性酯交换反应制备了JME,并采用热电偶挂滴技术研究了在673 K和873 K的环境温度下JME单液滴的膨化和蒸发特性,分析了环境温度对JME液滴蒸发过程的影响。结果表明,JME液滴的蒸发过程分为瞬时加热阶段、波动蒸发阶段和平衡蒸发阶段;在673 K和873 K下JME液滴的蒸发特性不同,673 K下液滴的蒸发只存在膨胀过程,没有发生微爆,液滴寿命较长,而873 K下液滴出现了微爆现象,液滴寿命较短;环境温度的升高可以提高JME液滴的蒸发速率,这是因为JME中挥发性成分较多,其挥发后形成气泡,在高温下液滴发生膨化和微爆,这样可以更好地实现空气-燃料混合,提高柴油机的燃烧效率。     

喷油泵转速变化对乳化液喷雾特性的影响

采用高速摄影技术,研究了压力雾化喷嘴对甲醇、水和柴油多组元乳化液的雾化特性.结果表明:当实验工质为乳化液时,提高喷油泵的转速,喷油器喷嘴的有效喷射压力随之上升,喷雾贯穿速度提高,喷雾锥角增大,喷雾的持续时间增长;乳化液和柴油的喷雾有一定的差异,即柴油的喷雾锥角比乳化液的大,喷油器的嘴端压力比乳化液的小,喷雾持续时间也比乳化液的短.     

甲醇/正辛醇/加氢催化生物柴油单液滴蒸发与微爆特性研究

为了研究理化特性强烈互补的甲醇/加氢催化生物柴油(HCB)混合燃料的单液滴蒸发微爆特性,本文针对纯加氢催化生物柴油M0以及两种不同甲醇体积比的三元混合燃油M15(15%甲醇、17%辛醇和68%HCB)和M25(25%甲醇、17%辛醇和58%HCB)在不同环境温度下进行了详细的试验研究。首先,通过微观几何形态和热重试验对混合燃油的理化属性进行了分析。然后,在一个恒温加热炉中采用挂滴法结合高速显微成像技术,获得了液滴在蒸发过程中的形态、平方直径和气泡比等蒸发特性。研究得出:随着甲醇含量增加,混合燃油中分散相液滴粒径增大、数目增多,蒸发速率加快;随着甲醇比例的增加,混合燃油液滴内部出现更加剧烈的醇相气泡膨胀并发生微爆现象,且微爆后喷射出的子液滴粒径大大提高,显著缩短了母液滴的寿命;随着环境温度的增加,微爆频率增加,更显著地加快了液滴的蒸发速率。本文结果将对甲醇/HCB混合燃料喷雾燃烧特性以及该混合燃料的发动机适用性研究提供理论参考。     

多组分重油单液滴着火与燃烧特性

该文研究了3种多组分重油单液滴在高温环境下的着火、微爆和燃尽特性。通过管式炉实验，记录了单液滴重油在着火和燃烧过程中的特征时间和特征直径的变化规律。实验发现重油的着火延迟时间和燃尽时间与组分、温度、初始直径密切相关。由于重油液滴的组分复杂且沸点不同，因此在燃烧过程中发生的膨胀对其燃烧特性有重要影响。热重质谱(thermogravimetric-mass spectrometry, TG-MS)分析的结果可以较好地解释膨胀的频率和幅度。实验结果表明：3种样品的膨胀次数与TG-MS结果中热解峰的数量一致，膨胀幅度与热解峰的高度呈正相关；多组分重油燃烧过程发生了明显的微爆现象。该文定义了液滴燃烧过程中的微爆强度，并发现其与重质组分占比、液滴初始直径和温度呈正相关关系。     

多组分燃料液滴高温蒸发耦合机制研究

以高挥发性的乙醇与低挥发性的加氢生物柴油和柴油构成的多组分混合燃料为研究对象，研究了单个液滴在高温下的内部蒸汽气泡动力学及蒸发特性。在恒温加热炉中，采用挂滴法结合高速显微成像技术，在773、873和973 K温度下，捕捉了加氢生物柴油-乙醇-柴油混合燃料液滴在蒸发过程中的形态变化，分析了液滴的归一化平方直径和寿命等特征。研究表明，在773 K下，蒸发过程较平稳，液滴体积均匀减小，而在973 K下，0.093 s时液滴内开始产生微小气泡并逐渐增大；在0.767 s时再次形成微小气泡，并于0.907 s时出现第2次破裂。升高环境温度有助于增加燃料液滴的蒸发速率，加剧蒸发过程中的微爆现象，一定程度上缩短了液滴的蒸发时间；蒸发过程中液滴内部的气泡增长与汽液界面的Rayleigh-Taylor不稳定性有关，且在液滴表面观察到了表面张力现象；与柴油相比，随着二元燃料中加氢生物柴油含量的增加，组分对蒸发的抑制作用更强，与二元燃料相比，三元燃料中的乙醇促进了微爆，缩短了液滴蒸发；三元燃料的液滴蒸发按序呈现乙醇主导、乙醇和柴油共同主导以及三者共同蒸发3个典型特征阶段。     

微过冷却水滴在固体表面的冻结行为

对10~50μm直径的微过冷却水滴,在温度为-10~0℃、85%相对湿度下的工况以及二维T型热电偶表面的冻结过程进行了试验研究.研究结果表明,完全冻结时间受到液滴直径和环境温度的影响较大.     

燃油乳化液射流的喷雾特性

分析了燃油乳化液射流的发展模型和游离水的微爆炸特性,提出空化对射流的破坏作用能使射流雾化角发生改变,因此判定乳化燃油雾化效果的一个重要准则是雾化角。在给定容积的容器内充入氮气,采用遮盖式喷嘴,利用高速摄影机分析了无水柴油和具有不同含水量的柴油乳化液射流在高压脉冲喷射气体介质时游离水滴发生微爆炸的喷雾特性。理论和实验研究表明:燃油中含有大量的微小水滴降低了卸载时射流断裂的动力强度,使其具有更强的分散性。柴油乳化液比无水柴油能喷射出更多的体积,射流宽度变大,喷射的雾化角增大,当乳化液中水的含量为10%时,喷射雾化角达到最大值。     

多组分生物燃料液滴微爆的数值研究

文章开展了多组分生物燃料液滴微爆的数值研究.依据均匀成核理论来确定微爆的起始点,为阐述气泡成核后的长大过程,引入了修正的Rayleigh方程.气泡-液滴系统的液滴最终破碎模型是基于最小表面能的方法来得出的.在液滴破碎模型的基础上,提出了一种估算子液滴索特平均半径(SMR)的简单方法并将其与已知的有限实验数据相比较验证.之后分析了燃油组成比例和周边环境压力对微爆产生的影响,研究发现微爆起始点存在一个最优的燃油组成比例和环境压力,并且将生物柴油掺入乙醇-正十四烷与丁醇-正十四烷的混合燃料中有利于加强微爆.仿真结果表明典型柴油机实际工况下的生物燃料与柴油的混合物的二次雾化由于微爆的发生而能来实现,而这与实验结果相吻合.     

初始液滴尺寸分布对超高压喷雾大涡模拟的影响

分别在100、200MPa常规喷油压力和300MPa超高压喷油压力条件下,研究了不同初始液滴尺寸分布对柴油喷雾结构的预测性能.基于OpenFOAM开源平台比较了欧拉-拉格朗日喷雾仿真中常用于计算初始液滴尺寸分布的两种方法——Blob和Rosin-Rammler.结果表明:在300 MPa超高喷油压力下,Blob方法和初始液滴平均尺寸为喷嘴有效直径的Rosin-Rammler函数分布对喷雾贯穿距随时间发展的预测几乎没有影响,而减小液滴平均尺寸使喷雾贯穿距稍微降低.虽然初始液滴尺寸分布对索特平均直径(SMD)影响比较大,但随着喷油压力的提高,影响逐渐减小.超高喷油压力会产生大量直径小于1μm的液滴,初始液滴尺寸分布对该尺寸液滴形成过程的计算有重要影响.     

GDI喷油器超高压乙醇喷雾微观特性试验

为系统研究超高喷射压力下缸内直喷(GDI)喷油器乙醇喷雾的微观特性,采用相位多普勒粒子分析(PDPA)系统对10~50,MPa喷射压力下的喷雾进行了测试,并结合纹影法所获取的喷雾图像分析了喷雾形态发展、液滴粒径粒速的空间分布及随时间的变化规律.研究结果表明:提高喷射压力,枝状结构形成时刻提前,喷雾破碎过程加快;提高喷射压力,喷雾头部粒速增加,贯穿距变大;喷雾锥角随喷射压力的提高小幅度上升;提高喷射压力,乙醇液滴的索特平均直径(SMD)、DV90和DV50明显下降,但DV10下降幅度相对较小,处于剧烈破碎区的液滴粒径减小;超高压喷射有效抑制了25,μm以上大粒径液滴生成,降低粒径分布的离散程度,粒径为5,μm左右的液滴数量比例最大;超高压喷射下,在同一水平面不同测点位置,SMD的差异较小;随着测点距喷孔距离的增大,小液滴聚合现象会导致SMD变大.     

There is no micro-explosion in the diesel engines fueled with emulsified fuel

In 1965, Ivanov[1] observed the phenomenon of micro-explosion. Later on, Dryer[2], Lasheras[3], Chardra and Avedisiao[4], Mizomoto and Law et al.[5,6] also observed this phenomenon. The basic conditions for micro-explosion occurrence were developed as fol…     

乳化油油滴着火燃烧现象的实验研究

文中对高温炉中乳化油油滴的着火燃烧现象 ,特别是微爆炸现象进行了观测研究 测量了着火延迟时间和燃烧时间 ,分析了氛围气温度、油滴直径、乳化剂添加率以及水添加率等因素对着火延迟、燃烧时间及微爆炸过程的影响 研究结果表明 :水添加率小的乳化油反而易发生微爆炸现象 ;油滴直径增大 ,乳化剂添加率减少 ,氛围气温度提高 ,都有利于产生微爆炸现象     

接触面温度对表面液滴蒸发过程的影响

详细研究了不同接触面温度对液滴蒸发过程的影响.通过分析液滴中间平面的粒子图像,首先阐述了接触面温度对液滴内漩涡流动的影响,并指出液滴周围水汽的凝结过程对液滴底部成像的影响.然后计算了不同接触面温度条件下液滴的量纲一体积与接触角随时间的变化曲线.结果表明,随着接触面温度的降低,液滴的量纲一体积和接触角减少的速度都变慢,在接触面温度较低的时候(例如5°C),液滴的量纲一体积和接触角都因空气中水汽凝结过程的影响而增大.     

低压闪蒸液滴温度与相变过程的研究

在低压环境P=200—800Pa的工况范围内,研究了在闪蒸结冰过程中,液滴温度的变化与环境压力之间的关系.试验结果表明:在低压闪蒸结冰过程中,随着气压的降低,因为过热,液滴内部产生气泡的强度增加.液滴的破碎和液滴内部气泡的生长速度与环境压力有直接关系;在闪蒸过程中,液滴处于热力学非平衡状态,表现在液滴外侧发生的温度跳跃很小,而在液滴内部发生的温度跳跃很大;由于液滴蒸发的影响以及闪蒸过程中蒸发波的产生,即使在真空状态下,液滴周围仍存在一定的压力.     

燃油液滴高压蒸发规律探讨

在分析燃油液滴高压蒸发规律与常压下ｄ２蒸发规律间差别的基础上，考虑液滴表面移动速率和燃油物性参数的变化，建立了高压下计算液滴温度和蒸发速率的基本方程，并计算了正庚烷（Ｃ７Ｈ１６）在各种温度和压力下的蒸发特性．结果表明，高压有利于燃油液滴蒸发，但即使环境压力超过燃油的临界压力，其平衡蒸发温度也未必能达到临界温度     

直流电场下O/W体系中油滴的迁移行为及油水分离效果研究

首先利用电化学工作站和生物显微镜研究了直流电场下水包油（O/W）乳化体系中油滴的迁移行为,然后分析了电场强度、油滴粒径等因素对油滴迁移行为的影响规律,结果表明：直流电场下,油滴会发生定向迁移,但迁移过程中不会发生聚并;油滴迁移速率随着电场强度的增大而增大,随着平均粒径的减小而变小。直流电场可破坏油滴表面稳定的电荷结构,导致油滴表面电荷分布不均,从而促使油滴在电场中发生定向迁移,并在阳极表面发生破乳、聚并,实现与水相的分离。最后,对直流电场作用下乳化含油体系的油水分离效果进行了实验验证,结果表明,对初始含油量为89.2 mg/L的模拟乳化废水而言,在一定条件下进行处理后,其出水含油量低于5 mg/L,除油率高达95.3%。     

莪术挥发油亚微乳剂的制备与物理稳定性的研究

目的:研究莪术挥发油亚微乳剂的处方和制备工艺,并对其物理稳定性进行考察.方法:以平均粒径、粒度分布、ζ-电位等参数为指标,采用不同的蒸汽灭菌参数研究确定乳剂的分散相、稳定剂、复合乳化剂等处方组成.结果:所研制的莪术挥发油亚微乳剂载药量高,可耐受热压灭菌,室温下放置6个月基本稳定.其处方为:莪术油2.0%、大豆油2.0%、精制蛋黄磷脂1.2%、油酸0.04%、泊洛沙姆188 0.8%、注射用水加至100 mL.结论:莪术油含有挥发性活性成分,应根据挥发油的挥发特性,设计并制备稳定的可静脉注射的亚微乳剂.     

煤油/水体系乳状液的制备及其稳定性研究

以Span80(山梨糖醇酐油酸酯)和Tween80(聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯)作为复配乳化剂,利用高速剪切法制备了含油率(v/v)为5%~50%的煤油/水乳状液.以油水分层效率和乳状液液滴的粒度分布及其平均粒径(D4,3)作为乳状液的稳定性评价指标,考察了HLB值、沉降时间、含油率、乳化剂含量、搅拌时间、搅拌转速对乳状液稳定性的影响.结果表明:在Span80-Tween80-煤油-水体系中,制备水包煤油乳状液的最佳复配HLB值为12.0:提高乳化剂的含量和油水比、延长搅拌时间、提高搅拌转速均可以降低乳状液的平均粒径(D4,3),减少油水分层效率,从而提高乳状液的稳定性,其中乳化剂含量对乳状液的稳定性影响最大.     

The impact of humidity above stratiform clouds on indirect aerosol climate forcing

Some of the global warming from anthropogenic greenhouse gases is offset by increased reflection of solar radiation by clouds with smaller droplets that form in air polluted with aerosol particles that serve as cloud condensation nuclei. The resulting cooling tendency, termed the indirect aerosol forcing, is thought to be comparable in magnitude to the forcing by anthropogenic CO2, but it is difficult to estimate because the physical processes that determine global aerosol and cloud populations are poorly understood. Smaller cloud droplets not only reflect sunlight more effectively, but also inhibit precipitation, which is expected to result in increased cloud water. Such an increase in cloud water would result in even more reflective clouds, further increasing the indirect forcing. Marine boundary-layer clouds polluted by aerosol particles, however, are not generally observed to hold more water. Here we simulate stratocumulus clouds with a fluid dynamics model that includes detailed treatments of cloud microphysics and radiative transfer. Our simulations show that the response of cloud water to suppression of precipitation from increased droplet concentrations is determined by a competition between moistening from decreased surface precipitation and drying from increased entrainment of overlying air. Only when the overlying air is humid or droplet concentrations are very low does sufficient precipitation reach the surface to allow cloud water to increase with droplet concentrations. Otherwise, the response of cloud water to aerosol-induced suppression of precipitation is dominated by enhanced entrainment of overlying dry air. In this scenario, cloud water is reduced as droplet concentrations increase, which diminishes the indirect climate forcing.     

Undercooling evolution of pure Sn droplets in various atmospheres based on fast scanning calorimetry

Undercooling of Sn droplets in different atmospheres was studied by fast scanning calorimetry （FSC） at cooling rate of 1,000 K/s. It is found that the undercooling decreased with increasing partial pressure of oxygen. Randomly distributed SnO2 islands were observed to form on the droplet surface, which likely has promoted the heterogeneous surface nucleation. As the partial pressure of oxygen changes, the nucleation rate and growth of SnO2 led to different oxide islands, which resulted in various potential catalytic sites for the nucleation of the molten Sn droplet. The results showed that the nucleation process of the Sn droplets was sensitive to the solidification environment, and therefore the atmosphere should be taken into account in the study of the nucleation behavior of the single Sn droplets.