沈阳理工大学课程设计专用纸 No 沈阳理工大学 沈阳理工大学课程设计专用纸 No 沈阳理工大学 第一部分 前言 1 .1 甲醇-柴油互溶实验的产生 随着国民经济的快速发展,对能源的需要日趋增大。柴油作为大功率内燃机的主要燃料,常有供不应求局面出现。虽然国际原油价格近期暂时回落,但从长远来看,原油资源总有枯竭。而且柴油机尾气中颗粒物、氮氧化合物和碳氢化合物的含量很高,污染环境,严重损害人体健康,因此研究开发清洁可再生能源是国家立项研究的重要课题。醇类燃料作为重要的可再生燃料是近年来人们研究的最大热点,其中甲醇燃料由于可由煤、天然气直接转化得到尤受人们重视。甲醇与汽油和柴油的比较接近[1],具有燃烧性能良好、热效率高、比能耗低、排放的颗粒物和氮氧化物(NOX)含量低[2] 、来源广泛,价格低廉等优点. 甲醇在柴油机上的应用主要方法有乳化液法、混合燃料法、熏蒸法、双燃料喷射系统法。乳化燃料的历史较长,20 世纪60 年代开始对柴油-水乳化燃料进行广泛研究,但是由于甲醇和柴油极性上的巨大差异,要实现甲醇与柴油的溶解,形成稳定均匀的混合燃料,必须在原有的甲醇-柴油体系中加入一定比例的表面活性剂、助溶剂,使两者能够充分混溶,并保持稳定。该混合燃料不仅价格低廉,解决了柴油短缺的问题,而且燃烧后废气的排放也大幅度减少,可以作为一种清洁能源,替代现有的柴油直接用于民用和工业生产,具有十分广阔的应用前景。 1 .2 甲醇-柴油的节能、环保机理 1 .2 .1 节能机理 乳化油作为燃料,在节能方面目前公认的机理为微爆理论[4]。①微爆作用,对于油包水型的微乳液,由于甲醇的沸点低于燃油沸点 (130 ℃以上),当油表面燃烧时,内部甲醇受热并汽化,体积急剧膨胀,产生的巨大压力使油滴爆破,油滴进一步微粒化,形成“二次雾化”,油和空气的接触面积大幅度增加,提高了燃烧效率,达到节能的效果。②加速燃烧反应,甲醇在汽化过程中,分子中的 OH 基团活性大大增强,一氧化碳尽可能完全燃烧。相当于“水煤气反应”,从而加速燃油裂解所形成焦炭的燃烧,抑制了烟尘的生成。 1 .2 .2 环保机理 一般柴油机中产生碳氢化合物的主要原因是混合不均匀,及燃烧不良所致一氧化碳是一种不完全燃烧产物,生成柴油机碳烟,概括地说是由烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成的[5]。乳化柴油能发生“二次雾化”,其雾化质量是任何柴油机喷嘴都难以达到的,它使柴油分子与高温空气的混合更均匀,燃烧环...