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     

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。     

生物质油/柴油乳化油的稳定性与燃烧试验研究

采用司班-80(Span-80)/吐温-80(Tween-80)复合乳化剂,制备了由生物质油/柴油混合而成的乳化油,研究了HLB值、生物质油掺和量对乳化油稳定性的影响.在乳化油燃烧试验装置上,研究了乳化油燃烧及SO2,NOx和CO等气态污染物排放特性.结果表明:生物质油体积分数不超过15%、乳化剂HLB值在7.0～8.0之间时,乳化油具有较好的稳定性.随着烟气中含氧量增加,乳化油燃烧温度增加,烟气中SO2和CO浓度减少,NOx浓度增加.与柴油燃烧相比,乳化油燃烧产生的SO2,CO,NOx浓度较低,火焰明亮度较高,且火焰外沿有交叉闪光现象.乳化油可作为替代石油的燃油,但需解决乳化油偏酸性、排烟热损失大、黏度高等不利因素带来的问题.     

生物柴油/柴油乙醇水微乳体系相行为分析

采用化学滴定方法研究了生物柴油/柴油乙醇水微乳体系的相行为;分析比较了生物柴油/柴油混合比改变对其相行为的影响。结果表明:在不添加任何乳化剂的条件下,稳态相图中存在一个各向同性的单相区,单相区内混合液为稳定、透明的生物柴油/柴油乙醇水微乳化油,表明生物柴油可作为有效的表面活性剂;单相区的面积大小与体系中各组分的含量有关。当乙醇含量及生物柴油与柴油的混合比增加时,单相区变宽;在乙醇含量一定时,形成稳定单相微乳化油的最大掺水量随体系中生物柴油的含量增加而增加。最后得到了不同乙醇含量及不同生物柴油与柴油混合比条件下形成生物柴油/柴油乙醇水微乳化油的最大掺水量。     

涡流燃烧室式柴油机燃用乳化油时的燃烧特性

作者以不同掺水率及不同乳化剂配制了多种乳化油,并将其在单缸涡流燃烧室柴油机上进行了试验,测取了多种工况下,主、副燃烧室中的示功图。根据对示功图数据处理结果的分析,初步探明了涡流燃烧室柴油机燃用乳化油时的燃烧特性,为乳化油在该种柴油机上的合理使用及提高其应用效果,提供了一定的依据和研究途径。     

复合生物柴油乳化油的制备及其稳定性研究

以20%生物柴油,80%石化柴油混合制成复合生物柴油(B20),通过加入表面活性剂制成复合生物柴油乳化油.初步探讨了乳化剂的用量、水混合量和乳化时间对该乳化油水剂稳定性的影响.实验表明:采用石油磺酸钠和壬基酚聚氧乙烯醚复合乳化剂,复合生物柴油(B20)添加复合乳化剂6%,最佳油水比1:4,乳化时间25 min,制得稳定性较好的乳化液,乳化液室内保存45 d不分层.添加复合乳化剂8%时,乳化液室内保存300 d不分层.     

乳化重油高温稳定性及催化裂化反应性能研究

建立了乳化油高温稳定性评价方法，利用该方法考察了各种乳状液的高温稳定性。结果表明，乳状液的析出水的百分比与稳定时间成正比，高温下由水溶性乳化剂制得的乳化油的稳定性优于由油溶性乳化剂制得的乳化油。根据高温稳定性考察和成本评价结果，筛选出了适用于催化裂化乳化进料的乳化剂，并对常压渣油及其乳化油的催化裂化反应性能进行了研究。由于乳化油进入提升管后与催化剂接触发生二次爆破雾化，表面活性剂（乳化剂）对催化裂化反应也具有强化作用，因而极大地改善了原料油与催化剂的接触状况，提高了原料的转化深度。在相同的反应条件下，常压渣油乳化油的转化率比常压渣油提高4％－7％，汽油产率提高1％－4％，液收率提高3％－5％，干气产率约增加0．8％，焦炭产率相差不大。在近似的转化率下，乳化油作为原料时的产品选择性优于常压渣油。初步分析表明，催化裂化装置采用乳化进料以后，可大幅度地提高经济效益。     

低温脂肪酸甲酯乳化油掺水量对雾化特性的影响

冷启动一直是柴油发动机的一个问题,为改善冷启动阻碍燃油着火及不完全燃烧的问题,以FAME-水乳化油为研究对象,研究了乳化油在低温(263 K、268 K、273 K)下不同混合比例(含水量5%、10%、15%)的喷雾特性,低温和含水量对雾化特性的影响,并与较高温度(283~323 K)作比较,以提供解决冷启动有价值的见解。结果表明:乳化油在较低温条件下,由于表面张力较大使得液滴不易发生破碎,燃油雾化效果差。同时随着乳化油含水量的增加,索特平均直径SMD明显减小,但喷雾液相贯穿距、锥角变化不大。随着燃油温度的升高,液相贯穿距减小,而喷雾锥角在增大,油温313K之后雾化效果较好,同时SMD减小也较为明显。     

低温FAME乳化油掺水量对雾化特性的影响研究

冷启动问题一直是柴油发动机的问题,为改善冷启动阻碍燃油着火及不完全燃烧的问题,本文以FAME-水乳化油为研究对象,研究了乳化油在低温(263K、268K、273K)下不同混合比例(含水量5%、10%、15%)的喷雾特性,低温和含水量对雾化特性的影响,并与较高温度(283~323K)作比较,以提供解决冷启动有价值的见解。结果表明：乳化油在较低温条件下,由于表面张力较大使得液滴不易发生破碎,燃油雾化效果差。同时随着乳化油含水量的增加,索特平均直径SMD明显减小,但喷雾液相贯穿距、锥角变化不大。随着燃油温度的升高,液相贯穿距减小,而喷雾锥角在增大,油温313K之后雾化效果较好,同时SMD减小也较为明显。     

超亲水纤维素/环糊精基聚电解质刷复合气凝胶的制备及对乳化油分离研究

现代工业生产中会出现大量油滴粒径微小、能够在水体中稳定且长期存在的乳化油,其难以被破乳分离,对土壤、水体有严重危害。本文通过反相悬浮法制备β-环糊精(β-CD)微球,利用原子转移自由基聚合(ATRP)的方法在β-环糊精微球上接枝阳离子聚合物刷聚[甲基丙烯酸(N,N-二甲氨基)乙酯](PDMAEMA),再将纤维素与环糊精基聚电解质刷进行复合制备具有超亲水性/水下超疏油的纤维素/环糊精基聚电解质刷(CE/β-CD-g-PDMAEMA)复合气凝胶。以水包油(O/W)型吐温80(Tween 80)和十二烷基苯磺酸钠(SDBS)乳化油为研究对象,考察了环糊精基聚电解质刷的添加量对乳化油分离效果的影响,实验结果表明:当环糊精基聚电解质刷添加量为5%时,对乳化油的分离效率高达98%,乳化油分离粒径由1μm降至50 nm以下。CE/β-CD-g-PDMAEMA复合气凝胶的制备工艺简单,分离效率高,对于乳化油的破乳分离具有潜在的工业应用价值。     

用特征时间燃烧模型模拟直喷式柴油机的燃烧

为了更好地模拟直喷式柴油机的喷雾及燃烧过程，对Kiva-3程序的喷雾和燃烧模型进行了改进，引入Kelvin-HelmhoItz和Rayleigh-Taylor模型来模拟油滴破碎过程，采用改进的Shell自燃模型来模拟着火过程，为了综合考虑化学动力学和湍流对燃烧的影响，采用层流和湍流多重特征时间尺度燃烧模型来模拟燃烧     

乳化重油高温稳定性及催化裂化反应性能研究

建立了乳化油高温稳定性评价方法 ,利用该方法考察了各种乳状液的高温稳定性。结果表明 ,乳状液的析出水的百分比与稳定时间成正比 ,高温下由水溶性乳化剂制得的乳化油的稳定性优于由油溶性乳化剂制得的乳化油。根据高温稳定性考察和成本评价结果 ,筛选出了适用于催化裂化乳化进料的乳化剂 ,并对常压渣油及其乳化油的催化裂化反应性能进行了研究。由于乳化油进入提升管后与催化剂接触发生二次爆破雾化 ,表面活性剂 (乳化剂 )对催化裂化反应也具有强化作用 ,因而极大地改善了原料油与催化剂的接触状况 ,提高了原料的转化深度。在相同的反应条件下 ,常压渣油乳化油的转化率比常压渣油提高 4 %～ 7% ,汽油产率提高 1 %～ 4 % ,液收率提高 3 %～ 5 % ,干气产率约增加 0 .8% ,焦炭产率相差不大。在近似的转化率下 ,乳化油作为原料时的产品选择性优于常压渣油。初步分析表明 ,催化裂化装置采用乳化进料以后 ,可大幅度地提高经济效益     

汽油在O2/CO2氛围下燃烧特性试验

基于定容燃烧可视化光学平台,模拟缸内直喷(GDI)汽油机缸内燃烧环境,研究汽油在O2/CO2氛围和空气氛围下均质燃烧特性以及火焰传播特性,研究结果表明当循环喷油量一定时,相比于空气氛围,汽油在氧气浓度为40%的O2/CO2氛围下燃烧的压力升高率提高了1.8倍,着火落后期和明显燃烧期缩短近50%,放热率的峰值增大了近1倍,且峰值相位提前。过量空气系数对汽油在O2/CO2氛围下燃烧的影响较大,化学当量比时放热率的峰值达到最大,随着过量空气系数增大,最大燃烧压力增大,最大压力升高率下降,放热率的峰值下降,且峰值相位后移,反应速率下降,明显燃烧期增大,且火焰传播速度明显下降。     

乳化燃料油的稳定性研究

针对180号燃料油乳化存在的稳定性问题进行了一系列的实验研究。考察了亲油亲水平衡值(HLB)对乳化油稳定性的影响以及非离子乳化剂对乳化油粘度的影响,以HLB值为标准兼顾乳化油粘度设计出乳化效果较好的复合乳化剂,考察了复配乳化剂、乳化工艺条件对乳化燃料油的稳定性和粘度的影响,得出最佳的乳化工艺条件为:乳化剂用量为0.5%,乳化时间为45 m in左右,乳化温度为70~80°C,搅拌速度为500~600 r/m in。实验结果表明:基于HLB值兼顾乳化油的粘度,以失水山梨醇脂肪酸酯为核心设计的复配乳化剂在最佳工艺条件下制备的乳化燃料油室温储存3个月,稳定性好且粘度满足180#燃料油的标准。     

汽油在O_2/CO_2氛围下燃烧特性的试验研究

基于定容燃烧可视化光学平台,模拟缸内直喷(GDI)汽油机缸内燃烧环境,研究汽油在O_2/CO_2氛围和空气氛围下均质燃烧特性以及火焰传播特性。研究结果表明当循环喷油量一定时,相比于空气氛围,汽油在氧气浓度为40%的O_2/CO_2氛围下燃烧的压力升高率提高了1.8倍,着火落后期和明显燃烧期缩短近50%,放热率的峰值增大了近1倍;且峰值相位提前。过量空气系数对汽油在O_2/CO_2氛围下燃烧的影响较大,化学当量比时放热率的峰值达到最大。随着过量空气系数增大,最大燃烧压力增大,最大压力升高率下降,放热率的峰值下降,且峰值相位后移,反应速率下降,明显燃烧期增大,且火焰传播速度明显下降。     

富氢重整气对天然气发动机燃烧反应过程的影响

为研究基于废气重整再循环(REGR)技术的天然气发动机燃烧排放调控机制,开展了富氢重整气添加对点燃式天然气发动机缸内燃烧过程影响的数值模拟研究。结果表明,添加富氢重整气与增大过量空气系数对天然气发动机的燃烧过程的影响规律相反。增大重整气添加率可使燃料着火时刻提前1.42°,燃烧持续期缩短;增大过量空气系数则会使缸内平均压力峰值和放热率峰值降低,着火时刻滞后2.24°。REGR率增加到16%时可使总碳氢化合物排放降低26.98%,NO_x排放降低62.52%,但会导致发动机功率降低9.52%。基于此,从化学动力学角度进一步解析REGR率对天然气发动机缸内燃料燃烧反应过程与污染物生成演化过程的影响。结果表明,随REGR率增大,OH自由基参与CH_4消耗反应占比增大,从而加快基元反应速率,使燃烧相位提前,并使未燃HC排放降低。     

重油掺水燃烧及其控制系统

重油掺水燃烧可提高锅炉的燃烧效率并能减少燃烧过程对环境的污染，但油和水的掺和比例不能是任意的．燃烧效率并不是一味地随着乳化油中水的含量增大而增大，只有在一定范围内燃烧效率是随着乳化油中水的含量增大而增大，超出该范围，燃烧效率不是增大，而是减少．文中提出了估算油水比例的“类欠阻尼系统”法及估算公式，提供了一种较为经济实用、运行可靠性高的工业锅炉重油掺水乳化燃烧控制系统．     

高浓度煤粉着火阶段燃烧特性的试验研究

在滴管处对烟煤粉气流着火阶段燃烧特性进行了试验研究，研究表明，高浓度煤粉的着火是挥发分燃烧的均相着火，初期挥发分相燃烧生成ＣＯ，当煤粉浓度降低时，着火方式由均相着火经联合着火向非元相着火过渡，此外还对煤粉粒径的影响进行了研究。     

微型动力装置内掺氢甲烷燃烧特性

针对微型动力装置存在的燃烧不稳定问题,研究了甲烷掺氢在圆柱型微燃烧室内的燃烧特性。确定了甲烷掺氢燃烧的空间气相化学反应机理,建立了自由活塞动力装置三维立体模型。在试验基础上,基于Fluent软件,数值模拟了甲烷掺混氢气和空气的燃烧过程,研究了掺氢比对微压燃着火界限、着火时刻、着火燃烧过程以及临界压燃初动能等的影响,分析了不同掺氢比条件下混合燃料的燃烧特性。研究结果表明:当物质的量比为0.5时,掺入氢气可拓宽压燃气体着火界限,提高着火燃烧可靠性,使着火时刻提前。因氢气热值远低于甲烷热值,随掺氢比增大,活塞做功能力减小。当掺氢比为10%~20%时,装置具有稳定的燃烧性能和高做功能力。     

微型动力装置内掺氢甲烷燃烧特性

针对微型动力装置存在的燃烧不稳定问题,研究了甲烷掺氢在圆柱型微燃烧室内的燃烧特性。确定了甲烷掺氢燃烧的空间气相化学反应机理,建立了自由活塞动力装置三维立体模型。在试验基础上,基于Fluent软件,数值模拟了甲烷掺混氢气和空气的燃烧过程,研究了掺氢比对微压燃着火界限、着火时刻、着火燃烧过程以及临界压燃初动能等的影响,分析了不同掺氢比条件下混合燃料的燃烧特性。研究结果表明:当物质的量比为0.5时,掺入氢气可拓宽压燃气体着火界限,提高着火燃烧可靠性,使着火时刻提前。因氢气热值远低于甲烷热值,随掺氢比增大,活塞做功能力减小。当掺氢比为10%~20%时,装置具有稳定的燃烧性能和高做功能力。