丁醇/生物柴油单液滴蒸发、燃烧试验研究
生物柴油沸点较高，不利于燃油的蒸发和气化。在生物柴油中加入丁醇，通过双燃料蒸发过程中的微爆现象，可以改善生物柴油在蒸发、燃烧过程中的气化能力。为了研究丁醇/生物柴油双燃料促进蒸发、燃烧的内在机理，本研究配制成不同比例的丁醇与生物柴油双燃料，利用挂滴式单液滴试验装置，开展了丁醇/生物柴油双燃料单液滴纯蒸发、蒸发燃烧特性规律的试验研究。 本文首先搭建单液滴挂滴式试验台架，并确定了双燃料中丁醇质量分数配置误差、制滴过程中的液滴直径误差带来的实验结果的不确定度，确保了后续的试验数据精度。随后，运用基于Matlab编写的图像处理程序，对高速相机采集到的原始电子图像进行了处理，获得了各实验环境和实验状态下的单液滴归一化直径平方、相似度及变形度等相关数据。最后，在常压条件下，以自燃着火温度为界分别在高温和低温环境中进行了对生物柴油及丁醇/生物柴油双燃料单液滴的纯蒸发、蒸发燃烧、以及蒸发过程中微爆特性的试验研究。 单液滴纯蒸发实验结果显示，在双燃料液滴蒸发过程中，双燃料单液滴会出现气泡形成、膨胀及破碎现象。对双燃料单液滴在常压下的蒸发规律的研究发现，随着丁醇质量分数、环境温度的增大，液滴蒸发速率均在一定程度上获得提高；而随着液滴初始直径增大，液滴蒸发速率下降。在纯蒸发环境温度下，波动蒸发段包含有多个气泡形成、气泡增长、气泡破碎和液滴恢复的周期过程。波动蒸发段中，BUT25、BUT50单液滴相似度呈现出波浪状，BUT75单液滴相似度呈现出梳子状； BUT75单液滴因为气泡膨胀不充分，导致液滴恢复很快，每个周期过程比较短容易恢复到稳定状态，所以最终形成了梳子状。 单液滴蒸发燃烧实验结果显示，在环境温度973 K及液滴初始直径为1.17 mm时，双燃料液滴的一次着火时间随丁醇含量增大而延迟，且所有丁醇含量液滴均未出现二次着火现象；在环境温度1073 K及液滴初始直径为1.17 mm，双燃料液滴的滞燃期随丁醇含量的增大而提前，二次着火时间随丁醇含量增多出现延迟。液滴初始直径越大，一次着火时间延迟，直径增大到一定程度后，一次着火时间保持不变。
丁醇;生物柴油;单液滴;纯蒸发;蒸发燃烧;微爆特性
华中科技大学
硕士
动力机械及工程
王兆文
2017
中文
TK16
88
2018-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）