【摘 要】
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随着我国排放法规的日趋严格,节能减排成为运输行业的研究热点。科学技术的飞速发展导致全球范围内对能源的需求量急剧增长,在能源短缺问题的巨大压力下,寻找一种或多种高效、可再生的替代燃料迫在眉睫。以各种动物油脂以及植物的种子和果实为原料制成的生物柴油,具有较高的低热值,但由于其黏度比柴油高,因此不可单独替代柴油。正戊醇作为一种生物质含氧燃料,比甲醇、乙醇以及丁醇等十六烷值高,压燃着火性更好,而且正戊醇蒸
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随着我国排放法规的日趋严格,节能减排成为运输行业的研究热点。科学技术的飞速发展导致全球范围内对能源的需求量急剧增长,在能源短缺问题的巨大压力下,寻找一种或多种高效、可再生的替代燃料迫在眉睫。以各种动物油脂以及植物的种子和果实为原料制成的生物柴油,具有较高的低热值,但由于其黏度比柴油高,因此不可单独替代柴油。正戊醇作为一种生物质含氧燃料,比甲醇、乙醇以及丁醇等十六烷值高,压燃着火性更好,而且正戊醇蒸发潜热低,可以改善发动机冷启动性能。生物柴油与正戊醇的混合燃料有望成为清洁、高效的可替代能源。由于混合燃料的燃烧特性受其喷雾特性的影响,所以对生物柴油/正戊醇混合燃料的喷雾特性进行研究具有重大意义。本文调试并搭建了定容弹光学可视化喷雾试验台,采用直拍法和纹影法拍摄了B100(纯生物柴油)、BP20(20%正戊醇,80%生物柴油)以及BP40(40%正戊醇,60%生物柴油)三种燃料在不同的喷油压力下(80、110、140MPa)和不同的环境温度下(350、395、435℃)的喷雾发展图像。直拍法拍摄了喷雾的液相图像,纹影法拍摄了包含喷雾气液两相的整体喷雾图像。通过MATLAB编写相应的图像处理程序获取其图像特性参数,并将这些参数绘制成曲线图以分析混合燃料的喷雾特性,分析结果表明:在纯生物柴油中掺混一定比例的正戊醇,可以有效改善燃油的破碎雾化性能,使喷雾前端有更多的液相燃料蒸发为气相燃料,促进燃料与空气的均匀混合;正戊醇掺混比例越高,混合燃料蒸发程度越强,越有利于气液分离。提高喷油压力能增强混合燃料的破碎与蒸发效果。在喷油压力较高的工况下,BP40可以有效减轻油束产生的湿壁现象。在低喷油压力工况下,BP20和BP40仍能保持较好的蒸发性能。提高环境温度能促进喷雾前端的液相燃料蒸发成为气相燃料,促进燃料与空气的混合并提高空气利用率,减少CO和PM等污染物的排放。在350℃和395℃时,温度的提高对B100的蒸发性能改善不明显,但BP20和BP40仍保持较好的蒸发性能。在环境温度低于395℃时,提高环境温度三种燃料液相贯穿距离几乎没有变化,但是气相长度明显增加。当环境温度达到435℃时,三种燃料的喷雾液相贯穿距离缩短,气相长度进一步增加。
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