二甲醚的油束模型和试验研究

根据二甲醚（DME）的喷雾试验，提出了针对二甲醚燃料的油束喷雾模型，并确定了喷雾油束模型常数，该模型可以计算出喷雾特性的主要参数，包括贯穿度、索特平均直径和喷雾锥角等。模型计算和试验研究表明：贯穿度随喷孔直径、背压和喷油初速的增大而增大；索特平均直径随喷孔直径和背压的增大、喷油初速的减小而增大，喷雾锥角公式考虑了燃料物性和液、气相互运动的作用，因而与实测结果符合较好，油束模型与试验结果基本吻合。     

酸化油生物柴油喷雾特性试验

燃油的物理特性对喷雾过程有着重要的影响,本文利用高压共轨燃油喷射系统、定容弹（CVB）、纹影仪和高速摄像机,从贯穿距离和喷雾锥角等方面来探究酸化油生物柴油和普通柴油在高背压下喷雾特性的不同。研究结果表明：喷射背压为2 MPa 时,相同喷油压力下酸化油生物柴油的贯穿距离小于普通柴油;而在1 MPa背压时,其大于普通柴油。酸化油的喷雾锥角在两种背压下均小于普通柴油,而喷雾头部宽度大于普通柴油且相对较不规则。     

超临界二甲醚喷雾特性的试验研究

为研究超临界二甲醚的喷雾特性,在定容容器内模拟涡轮增压发动机气缸内的实际环境,使用高速摄像机对超临界二甲醚喷雾的外形轮廓及发展过程进行观察,并将其与跨临界二甲醚喷雾进行对比。结果表明,二甲醚喷雾在发展过程中发生了明显的卷状分裂,并且观察不到二次分裂现象;超临界二甲醚喷雾的外形轮廓及贯穿距离与跨临界喷雾并未有明显差别,但由于超临界二甲醚在涡轮增压环境中的扩散速率更快,因此其喷雾锥角更大,喷雾核心区的长度更短;两种喷射状态下的二甲醚在喷入定容容器后,其喷雾尖端的推进速率都会先急剧增大,然后在达到峰值后又急剧减小,最后在低速段保持相对稳定。     

二甲醚和柴油高压喷射喷雾与燃烧可视化对比研究

为明晰高压喷射条件二甲醚闪急沸腾状态下的喷雾形态、自着火和火焰发展特性,通过高温高压定容燃烧弹,利用高速相机基于纹影法对比研究了柴油和二甲醚的喷雾和燃烧特性。实验中将喷射压力设置为60、100 MPa,环境背压设置为4 MPa,在喷雾、燃烧条件下环境温度分别设置为400、800 K。研究结果表明：同工况下二甲醚的喷雾贯穿距和喷雾面积均小于柴油,但其喷雾锥角大于柴油,雾化时间短于柴油,雾化效果优于柴油。随着喷射压力的提高,二甲醚与柴油的贯穿距和喷雾面积都增大,100 MPa喷射压力下二甲醚喷雾面积较60 MPa增大18.18%,而同工况下柴油增大23.5%。相比于柴油,二甲醚燃烧滞燃期和火焰浮起长度较短,燃烧持续期与柴油相当,但二甲醚燃烧火焰亮度、火焰面积和碳烟生成量明显低于柴油。随着喷射压力的提高,柴油与二甲醚的碳烟生成量均降低,但二甲醚的碳烟生成量降低效果更加显著,该文碳烟生成量用体积分数KL因子总和来表示,发现100 MPa喷射压力下的二甲醚KL总和较60 MPa减小33.3%,而同工况下柴油减小19.32%。     

基于Labview的GDI发动机喷油器喷雾试验控制系统开发与喷雾试验

为了精确控制GDI发动机喷油器喷雾试验的喷油压力和喷油脉宽,开发了基于Labview的喷雾试验控制系统,并经过试验测试证明了系统的可靠性。在一定的试验条件下利用开发的喷雾测试装置对GDI六孔喷油器进行喷雾测试,试验结果表明喷雾贯穿距离随时间的增加速度先快后慢,喷雾锥角随时间变化不明显;喷油压力增加,喷雾贯穿距离在喷油压力在2～10Mpa时增加明显,10Mpa以后最终贯穿距离变化不大;喷雾锥角随喷油压力的提高略有提高。本次试验条件下喷雾锥角α近似正比于.     

直喷汽油机喷雾图像特征提取方法

为解决可视化燃油喷射图像采集系统的喷雾图像对比度低、 边界雾化不清晰的问题, 提出了一种基于均 衡化直方图自适应求取阈值的二值化和图像特征检测算法。 该算法根据对比度增强后的喷雾图像的直方图性 质, 自适应求取二值化阈值, 通过自动检测喷嘴位置、 喷雾图像最外侧切线以及喷雾最远点位置, 确定喷雾贯 穿距离和喷雾椎角, 然后通过计算得到喷雾图像这两个特征参数, 并对喷油全过程采集的 25 幅图像进行处理。 实验结果表明, 该方法能较清晰准确地提取喷雾图像轮廓, 喷雾贯穿距离和喷雾锥角两个特征参数的变化趋势 和理论值具有良好的一致性。     

特种车辆煤油代用燃料喷雾与燃烧特性研究

利用定容喷雾弹和单缸机柴油机对煤油燃料的喷雾特性和燃烧特性开展对比试验研究,分析燃用煤油燃料对发动机动力性及经济性的影响.结果表明:与柴油相比,煤油燃料喷雾锥角增大、贯穿距减小.在标定不变的前提下,柴油机燃用航空煤油缸内放热率曲线与燃用柴油相比变化不大,最大压升率及排温略有降低.燃用灯用煤油相比柴油放热始点推迟,在标定工况预混合放热缓慢,在最大扭矩工况下预混合放热剧烈,最大压升率相比燃用柴油增加0.04 MPa·℃A-1,发动机排温降低.柴油机燃用煤油燃料的功率降幅在6.7%以内,油耗率有所降低.     

斯特林发动机低硫柴油和二甲醚冷态喷雾

基于斯特林发动机喷雾特性,建立了斯特林喷嘴的数学物理模型,模拟了冷态工况下低硫柴油(ULSD)和二甲醚（DME）2种不同燃料在不同背压下斯特林发动机的喷雾过程,并与实验结果进行了对比分析.研究发现,背压的增大对ULSD的雾化具有促进作用, 对DME的雾化具有抑制作用;相同流量和背压下,DME的贯距比ULSD小,喷雾锥角比ULSD大.当背压增加较大时,继续提高背压对喷雾锥角的影响减弱,且喷雾锥角随着流量的增大而增大.     

轻型直喷柴油机燃用二甲醚性能和燃烧特性研究

研究了柱塞直径、喷嘴形式、供油提前角、喷嘴伸入汽缸长度、喷油压力、进气涡流比等燃烧系统主要参数对发发动机性能的影响,测录了示功图和喷油器针阀升程以及污染物排放,计算了发动机的燃烧特性,并与发动机燃用柴油时进行了对比等发动机性能研究表明：与柴油相比,二甲醚的热效率,降低ＮＯｘ排放、实现无烟燃烧、燃烧特性分析结果表明：二甲醚的喷油延 角大于柴油的喷油延迟角,二甲醚的滞燃期比柴油短,预混燃烧量少,扩散燃     

乙醇/汽油喷雾特性试验研究

采用高速摄像技术在定容弹内对直喷汽油机多孔喷油器的喷油特性进行了研究,通过改变环境压力、喷油压力、喷油脉宽分析了这些因素对喷雾发展的影响.此外,重点研究了环境压力和喷油压力对喷雾贯穿距的影响.研究结果表明,随着环境压力增大,喷雾贯穿距减小;随着喷油压力增大,喷雾贯穿距增大;随着喷雾发展,环境气体围绕喷雾向相反方向运动,...     

二甲醚对发动机密封件性能的影响

研究了多种橡胶材料耐受二甲醚(DME)介质的能力,测量了橡胶材料浸泡在DME中不同时间、在空气中放置不同时间后的质量和体积变化率.结果表明:①氟橡胶、硅橡胶、丁腈橡胶不能作为DME发动机密封件使用;常用PVC材料被完全融化;DME对硬质尼龙材料基本没有影响.②不同组分的三元乙丙胶对其耐DME性能有很大影响.③优选出一种具有优良DME耐受能力的三元乙丙胶,其可靠性通过100 h的DME发动机台架考核得到了验证.     

柴油机燃用二甲醚/柴油混合燃料时的性能与排放研究

研究了二甲醚／柴油混合燃料的互溶性，包括饱和蒸气压和浊点的测量，并在CA4113直喷式柴油机上开展了燃用不同比例二甲醚／柴油混合燃料的试验研究．通过优化发动机系统参数，寻求在柴油机上燃用混合燃料的合适配比．结果表明：随着二甲醚添加比例的增大，二甲醚／柴油混合燃料的饱和蒸气压上升，浊点明显下降，互溶区扩大，当采用0#柴油时，D30燃料（质量分数为30％的二甲醚和70％的柴油混合而成）的浊点可降低到-6℃；由于混合燃料的热值降低，当不增加循环供油量时，发动机功率下降；由于混合燃料含氧量增加，燃烧更为完善，燃油经济性有所改善；发动机在高负荷范围内碳烟降低60％以上，在整个负荷范围内NOx排放可以降低30％左右。     

蓖麻油与二甲醚临界互溶温度实验测量

为测定二甲醚与蓖麻油混合燃料的临界互溶温度,对互溶性实验装置进行了改进.利用改进后的装置,在蓖麻油的质量分数为2.01%~93.03%范围内,测量了16个状态点的蓖麻油与DME的临界互溶温度.结果表明:蓖麻油与DME临界互溶温度在221.46~256.62 K之间.临界互溶温度随着蓖麻油浓度的增加而增加,在蓖麻油的质量分数为0.5时,临界互溶温度为245 K(-28.15℃),能够满足高寒地区的使用.将临界互溶温度拟合为蓖麻油质量分数的函数,可供选择合适的DME发动机燃料润滑改进剂时使用.     

二甲醚自热重整制氢过程的热力学分析

对二甲醚自热重整制氢体系进行了热力学计算和分析,探讨了反应体系的理论最大能效以及达到热力学平衡时产物等的变化情况,分析了水醚摩尔比、氧醚摩尔比、反应温度等因素对体系平衡组成的影响.分析发现,固定水醚摩尔比时,二甲醚自热重整理论完全反应可在某一氧醚摩尔比下达到自热平衡点,此时反应能量效率最高;重整反应在水醚摩尔比为2.0～4.0、氧醚摩尔比为0.4～0.5以及温度为150～350℃的条件下,产物中氢气摩尔分数高于50%,氢气产率高于80%,产物中一氧化碳摩尔分数低于5%,反应理论最大能效高于85%.     

电磁直接驱动式二甲醚喷射器特性试验

利用FJ-600瞬态喷射率测量仪，对一种电磁直接驱动式二甲基醚喷射器的喷射特性进行了试验，发现该喷射器在一定的工作范围内，存在着循环供油量随燃料喷射压力减小或喷射背压增大而增大的现象．这一现象将会影响发动机的燃料控制精度，进而影响发动机的燃烧与排放性能．分析确定，出现上述现象的主要原因在于喷射压力和喷射背压直接影响喷射器针阀的起落运动，造成针阀开启截面和实际开启持续期的明显变化，从而导致循环供油量的变化．提高喷射器的电磁驱动力，增加回位弹簧的刚度，将有利于改善此喷射器循环供油量特性．     

直接合成二甲醚催化剂Cu-Zn-Al-Fe/HZSM-5的研究

采用水热法合成Cu-Zn-Al-Fe催化剂,使用HZSM-5作载体,考察了硝酸盐溶液浓度、老化温度、Fe含量对催化剂的影响.对制备的催化剂进行了SEM,BET,FT-IR和XRD检测.在4MPa,260℃,H2和CO2体积分数比为3的条件下,由二氧化碳加氢直接合成二甲醚(DME).结果表明:硝酸盐质量分数为10%,老化温度为150℃时制备的催化剂粒径最小,约500 nm,比表面积达200.6m2/g.在Fe的质量分数为5%时CO2的转化率达41.4%,DME的选择性达45.2%.     

Hydrogen Production with Steam Reforming of Dimethyl Ether

Steam reforming of methanol and gasoline is actively researched and developed as hydrogen supply methods for the fuel cells of vehicles and so on. However, these materials have the problems such as the infrastructure, toxicity, difficulty of the reforming, and so forth. Dimethyl ether （DME） does not contain the poisonous substances, and is expected as a clean fuel of the next generation. DME is able to take the place of light oil and LPG, and its physical properties are similar to those of LPG. There is possibility that DME infrastructures will be settled more rapidly than those of hydrogen and methanol, because LPG infrastructures existing are able to use for DME. Then, we have been studying on steam reforming of DME for the hydrogen production.     

二甲基醚喷雾碰壁实验研究

利用压力定容室配以高速摄影机对柴油代用燃料二甲基醚（DME）进行了喷雾碰壁实验研究,考察了碰壁角度、碰壁距离等因素对二甲基醚喷雾碰壁过程的影响．同时,对柴油的喷雾碰壁也进行了相关的对比实验．基于对实验结果的分析,获得了二甲基醚喷雾碰壁特性的一般规律：随着碰壁入射角的增大,近壁区的空气卷吸作用加强,着壁液滴的数量减少,油膜厚度变薄,喷雾体的壁面扩展度增加;随着碰壁距离增加,喷雾体的壁面扩展度和厚度都有所降低,近壁区的空气卷吸作用减弱;与柴油相比,DME喷雾体的壁面扩展度和厚度较小,说明DME比柴油蒸发速度快,雾化质量较好．