毕业设计（论文）-汽油混兑性能的研究及其对燃料性能的影响.doc

西安石油大学石油化工系毕业论文（论文） 西安石油大学毕业设计（论文）题 目 汽油混兑性能的研究及其对 燃料能的影响 学 生 联系电话 指导教师 教学站点 西安石油大学 专 业 石油化工生产技术 完成日期 2012.03.15 31全国高等教育毕业设计（论文）任务书论文题目汽油混兑性能的研究及其对燃料性的影响学生姓名教学站西安石油大学专业班级石化专4310121（石油)内容与要求1.对石油汽油的简述2.对燃料油的简述3.对汽油性能指标的分析4.汽油混兑性的研究 5.汽油现状与发展前景的分析及建议设计（论文）起止时间2012 年 03月02日至2012年03月15日指导教师签名学生签名景百峰 2012 年 03 月 15日成人高等教育专科毕业设计（论文）审查意见表学生姓名景百峰教学站点西安石油大学专业、班级石化专4310121（石油)论文题目汽油混兑性能的研究及其对燃料性能的影响序号评审项目指 标分值评分1工作态度对待工作严肃认真，学习态度端正。2能够正确处理工学矛盾，按照要求按时完成各阶段工作任务。22工作能力与水平能够综合和正确利用各种途径收集信息，获取新知识。1能够应用基础理论与专业知识，独立分析和解决实际问题。1毕业设计（论文）所得结论具有应用或参考价值。1基本具备独立从事本专业工作的能力。13论文质量论文条理清晰，结构严谨；文笔流畅，语言通顺。2方法科学、论证充分；专业名词术语使用准确。2设计类计算正确，工艺可行，设计图纸质量高，标准使用规范。4工 作 量论文正文字数达到8000及以上。不足8000字的，每少500字扣2分。85论文格式论文正文字体字号使用正确，图表标注规范。3论文排版、打印、装订符合西安石油大学继续教育学院毕业设计（论文）撰写规范的要求。66创 新工作中有创新意识；对前人工作有改进、突破，或有独特见解。1 是否同意参加评阅（填写同意或者不同意）:总分30说明有下列情况之一的毕业设计（论文）不得参加评阅：1、毕业设计（论文）选题或内容与所学专业不相符的；2、毕业设计（论文）因1/2以上内容与他人论文或文献资料相同，被认定为雷同的；3、正文字数不足6000字的。评语：指导教师： 年 月 日成人高等教育专科毕业设计（论文）评阅意见表学生姓名景百峰教学站点西安石油大学专业、班级石化专4310121（石油)论文题目汽油混兑性能的研究及其对燃料性能的影响序号评审项目指 标满分评分1选 题毕业设计（论文）选题难易程度适中，具有实际或理论意义。52论文质量毕业设计（论文）能反映学生对所学的基础理论与专业知识进行综合运用的能力。5条理清晰，结构严谨；文笔流畅，语言通顺。5方法科学，论证充分；专业名词术语准确。5设计类计算正确，工艺可行，设计图纸质量高，标准使用规范。3工 作 量完成任务书规定的内容。论文正文字数达到8000及以上。不足8000字的，每少500字扣5分。204规 范 化论文正文字体字号使用正确，图表标注规范。10论文排版、打印、装订符合西安石油大学继续教育学院毕业设计（论文）撰写规范的要求。155创 新对前人工作有改进、突破，或有独特见解5总分70说明有下列情况之一的毕业设计（论文）按“0”分记：1、毕业设计（论文）审查成绩单中的审查成绩栏内为“取消”字样的；2、毕业设计（论文）选题或内容与所学专业不符的；3、毕业设计（论文）因1/2以上内容与他人论文或文献资料相同，被认定为雷同的；4、正文字数不足6000字的。评语：评阅人： 年 月 日 汽油混兑性能的研究及其对燃料性能的影响摘要：首先对石油与汽油进行简单的描述，然后介绍了国内外汽油的现状及发展情况。由于其优势不可再生资源，根据其使用经济性的需求，同时针对我国“缺油、少气、富煤”的能源现状，开展了高效清洁石油等新型能源代替燃料的研究。推广使用甲醇汽油、乙醇汽油，以提高效益、减少成本。其次，通过分析其有燃料性能及性能指标，由等比例甲醇汽油混合燃料试验、不同比例甲醇（M15、M30）和93#汽油的研究及汽油混兑实验的方法，可得出混兑性与指标之间的关系。对目前汽油质量的主要差距提出合理的建议，从而提高动力性、经济性。关键词：甲醇汽油、乙醇汽油、试验、混兑性、经济性、燃料性目录前言71、石油与汽油的简介81.1 石油81.1.1 石油的概念81.1.2 石油的物化性质81.1.3 石油的分类91.1.4 石油的作用91.2 汽油91.2.1汽油的概念91.2.2 汽油的物化性质101.2.3 汽油的分类101.2.4 汽油的用途102、燃料油性能102.1.燃料油的概念102.2 燃料油分类112.3 燃料油主要检测指标及其对燃料油品质的影响112.3.1指标对燃料油品质的影响113、汽油质量要求及性能指标123.1 汽油的质量要求123.2 汽油的主要性能指标134、汽油混兑性能134.1 甲醇汽油134.1.1 甲醇汽油简介134.1.2 产品主要特点144.1.3 对不同比例甲醇（M15和M30）和93#汽油的研究154.1.4 甲醇汽油混合燃料的应用性能174.1.5 甲醇汽油混兑经济性224.2、乙醇汽油244.2.1、乙醇汽油简介244.2.2、乙醇汽油的特点244.3、汽油混兑试验265、汽油现状与前景分析及建议275.1、汽油目前的现状及前景275.2、目前我国汽油质量的主要差距及其提高建议27总结29参考文献30致谢31前言近年来，我国的能源状况是“缺油、少气、富煤”，因此无论从国家能源战略的调整还是从科学发展观的角度来看，寻找可替代的高效清洁石油替代燃料来缓解石油资源短缺、能源不足的压力，以保证我国能源安全和环境保护成为我国发展的一项重要任务。通过对燃料性能及性能指标的分析，采用不同方法对汽油混兑性及燃料性的研究，推出新的能源替代汽油。同时对目前汽油的现状及质量上存在的主要差距，提出合理的方法。利用可再生循环资源替代不可再生资源的时代已经开始了，这不仅可以提高经济效益、减少成本，而且还达到了保护环境的目的。1石油与汽油的简介1.1 石油1.1.1 石油的概念石油又称原油，是一种从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠（有时有点绿色的）液体。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。以碳氢化合物为主要成分的，有色可燃性油质液体矿物。1.1.2 石油的物化性质石油的性质因产地而异，密度为0.8 1.0 克/厘米3，粘度范围很宽，凝固点差别很大（30 60摄氏度），沸点范围为常温到500摄氏度以上，可溶于多种有机溶剂，不溶于水，但可与水形成乳状液。它由不同的碳氢化合物混合组成，组成石油的化学元素主要是碳 （83% 87%）、氢（11% 14%），其余为硫（0.06% 0.8%）、氮（0.02% 1.7%）、氧（0.08% 1.82%）及微量金属元素（镍、钒、铁、锑等）。由碳和氢化合形成的烃类构成石油的主要组成部分，约占95% 99%，含硫、 氧、氮的化合物对石油产品有害，在石油加工中应尽量除去。不过不同的油田的石油的成分和外貌可以区分很大。1.1.3 石油的分类石油产品可分为：石油燃料、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类，各种燃料产量最大，约占总产量的90%；各种润滑剂品种最多，产量约占5%,各国都制定了产品标准，以适应生产和使用的需要。1.1.4 石油的作用石油主要被用作燃油和汽油，燃料油和汽油组成目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是许多化学工业产品如溶剂、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。今天88%开采的石油被用作燃料，其它的12%作为化工业的原料。由于石油是一种不可更新原料，许多人担心石油用尽会对人类带来的后果。 1.2 汽油1.2.1汽油的概念汽油外观为透明液体，主要成分为C4C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物。目前市场上所见到的97号、98号汽油产品执行的产品标准均为企业标准。与GB 17930-1999标准所属产品相比，具有更高的辛烷值和优良的抗爆性，用于高压缩比的汽化器式汽油发动机上，可提高发动机的功率。 汽油减少燃料消耗量；具有良好的蒸发性和燃烧性，能保证发动机运转平稳、燃烧完全、积炭少；具有较好的安定性，在贮运和使用过程中不易出现早期氧化变质，对发动机部件及储油容器无腐蚀性。汽油作为有机溶液，还可以做为萃取剂使用，目前作为萃取剂最广泛的应用为国内大豆油主流生产技术：浸出油技术。浸出油技术操作方法为将大豆在6号轻汽油中浸泡后再榨取油脂，然后经过一系列加工过后形成大豆食用油。1.2.2 汽油的物化性质汽油为油品的一大类，是四碳至十二碳复杂烃类的混合物，虽然为无色至淡黄色的易流动液体，但很难溶解于水，易燃，馏程为30至205，空气中含量为74123克/立方米时遇火爆炸。汽油的热值约为44000kJ/kg。燃料的热值是指1kg燃料完全燃烧后所产生的热量。1.2.3 汽油的分类汽油是用量最大的轻质石油产品之一，是引擎的一种重要燃料。 根据制造过程可分为直馏汽油、热裂化汽油、催化裂化汽油、重整汽油、焦化汽油、叠合汽油、加氢裂化汽油、裂解汽油和烷基化汽油、合成汽油等。 根据用途可分为航空汽油、车用汽油、溶剂汽油等三大类。主要用作汽油机的燃料。 1.2.4 汽油的用途广泛用于汽车、摩托车、快艇、直升飞机、农林业用飞机等。溶剂汽油则用于橡胶、油漆、油脂、香料等工业。 汽油还可以溶解油污等水无法溶解的物质，可以起到清洁油污的作用。 2燃料油性能2.1.燃料油的概念燃料油是一个大的概念，汽油、煤油、柴油、重油、渣油、煤焦油的调和油等都是燃料油，有时甚至原油也是。绝大部分石油产品均可用作燃料, 但燃料油在不同的地区却有不同的解释. 欧洲对燃料油的 概念一般是指原油经蒸馏而留下的黑色粘稠残余物, 或它与较轻组分的惨合物, 主要用作蒸汽炉及各种加热炉的燃料或作为大型慢速柴油燃料及作为各种工业燃料。但在美国则指任何 闪点不低于 37.8 的可燃烧的液态或可液化的石油产品,它既可以是残渣燃料油，也可是馏分燃料油。馏分燃料油不仅 可直接由蒸馏原油得到(即直馏馏分),也可由其它加工过程如裂化等再经蒸馏得到。2.2 燃料油分类 国产燃料油种类进口燃料油种类200号重油、250号重油、180号重油、7号燃料油、工业燃料油、催化油浆、蜡油浆、混合重油、沥青复炼乳化油、 奥里乳化油、180号低硫燃料油、380号低硫燃料油、180号高硫燃料油 M100 M3002.3 燃料油主要检测指标及其对燃料油品质的影响2.3.1指标对燃料油品质的影响可燃蒸气以维持持续的燃烧，仅当其再行受热而达到另一更高的温度主要指标有密度、粘度、倾点、闪点、硫份、杂质、残碳粘度：粘度是燃料最主要的性能指标，是划分燃料油等级的主要依据。它是对流动性阻抗能力度量，它的大小表示燃料油的易流性、易泵送性和易雾化性能的好坏。含硫量：硫分也是燃料油品质硫分也是燃料油品质优劣的一个重要体现，燃料油中的含硫量过高会引起金属设备腐蚀和环境污染。根据含硫量的高低，燃料油可以划分为高硫、中硫和低硫燃料油。国际标准中规定，燃料油的硫份最高不能超过3.5。而一般的低于1的我们称为低硫燃料油，在1-2之间的我们称为中硫燃料油，硫份在2以上的就属于高硫燃料油了。密度：为油品的质量与具体积的比值。由于体积随温度的变化而变化，故密度不能脱离温度而独立存在。密度越小，燃料油中轻油成分越多，热质越高。燃料油品质标准中密度越小越好。闪点：是涉及使用安全的指标，闪点过低会带来着火的隐患。是油品安全性的指标。其特点是火焰一闪即灭，达到闪点温度的油品尚未能提供足够的时，一旦与火源相遇方构成持续燃烧，此时的温度称燃点或着火点。闪点已足以表征一油品着火燃烧的危险程度，习惯上也正是根据闪点对危险品进行分级。显然闪点愈低愈危险，愈高愈安全。水分：水分的存在会影响燃料油的凝点，随着含水量的增加，燃料油的凝点逐渐上升。此外，水分还会影响燃料机械的燃烧性能，可能会造成炉膛熄火、停炉等事故。灰分：灰分是燃烧后剩余不能燃烧的部分，特别是催化裂化循环油和油浆渗入燃料油后，硅铝催化剂粉末会使泵、阀磨损加速。另外，灰分还会覆盖在锅炉受热面上，使传热性变坏。机械杂质：燃料油中不溶解的沉淀物或悬浮物。机械杂质会堵塞过滤网，造成抽油泵磨损和喷油嘴堵塞，影响正常燃烧。残碳：燃料油经蒸发和热解后所形成的残留物。燃料油残炭多，表明燃料油容易氧化生成胶质或积炭。热值：单位重量的燃料油完全燃烧时所放出的热量。燃料油产生热能的高低，是评价燃料油质量的主要指标。倾点与凝点：倾点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样能够流动的最低温度；凝点是指油品在规定的试验条件下，被冷却的试样油面不再移动时的最高温度。同一油品的倾点比凝点略高几度。3汽油质量要求及性能指标3.1 汽油的质量要求汽油性能的优劣,对于汽油发动机的动力性、经济性、可靠性及使用寿命等均有很大影响。对汽油的质量要求是: l.良好的蒸发性,保证发动机在冬季易于启动,在夏季不易产生气阻,并能较充分燃烧。 2.抗爆性好,辛烷值合乎要求,保证发动机工作稳定、运转正常,不发生爆震,以充分发挥发动机功率。 3.安定性好,即诱导期要长,实际胶质要小,使汽油在长期的储存过程中不会发生辛烷值降低、酸度增大、颜色变深等质量变化,也不致于生成过多的胶状及酸性物质。 4.抗腐蚀性要好,在储存及使用过程中保证汽油不会腐蚀储油容器及汽油机机件。3.2 汽油的主要性能指标表现汽油内在质量的主要检验项目有：汽油的抗爆性（研究法辛烷值、马达法辛烷值、抗爆指数）、硫含量、蒸汽压、烯烃、芳烃、苯含量、腐蚀、馏程等。辛烷值是衡量汽油抗暴性大小的质量指标，包括马达法辛烷值和研究法辛烷值两种；并人为规定纯异辛烷（2,2,4-三甲基戊烷）和正庚烷的辛烷值分别为100和0。分子量相近的不同烃类，其辛烷值以正构烷烃最低，高度分支的异构烷烃、异构烯烃和芳香烃的辛烷值最高，环烷烃和分支少的异构烷烃、正构烯烃介于中间。对于同一族烃类，分子量越小，沸点越低，其抗暴性越好。 汽油的质量要求中最重要的是蒸发性和抗爆性。汽油的牌号就是按其抗爆性好坏，即按辛烷值划分的。汽车尾气排放的一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、未燃烧烃（HC）及固体颗粒是城市大气污染的主要来源，为保护环境，降低污染，节约能源，目前已广泛采用新配方汽油，加剂清洁汽油，以取代含铅汽油。4汽油混兑性能 4.1 甲醇汽油4.1.1 甲醇汽油简介甲醇汽油是车用燃料替代，是新能源的重要组成部分。原油是全球最主要的一次能源，当前能源短缺的实质是原油短缺。车用燃料是原油最主要的应用领域，占全球原油总消耗量的70%以上。甲醇汽油是一种以煤代油路径，可以作为汽油的替代物从而实现对原油的部分替代。甲醇与汽油的混合物。也包括甲醇、乙醇、正丙醇、正丁醇和异丙醇的混合醇与汽油的混合物。甲醇掺入量一般为520。以掺入15者为最多，称M15甲醇汽油。抗爆性能好，研究法辛烷值 (RON)随甲醇掺入量的增加而增高，马达法辛烷值 (MON)则不受影响。燃烧排出物的毒性比普通含铅汽油小，排气中一氧化碳含量也较少。燃烧清洁性能良好。但对汽油发动机的腐蚀性和对橡胶材料的溶胀率都较大，且易于分层。低温运转性能和冷起动性能较差，动力性能也不及纯汽油。可用作车用汽油代用品。许多国家作了大量使用试验，有的也在使用。但因较贵，以及上述诸缺点，尚未使用。甲醇汽油是由10%-25%的甲醇与其他化工原料、添加剂合成的新型车用燃料，不含任何汽油，但可达到90#-97#国标汽油的性能和指标。此配方国内独特、环保、成成本低，节省资源节省外汇造福人类，市场竞争力强，具有极好的发展前景。4.1.2 产品主要特点环保、清洁性突出产品生产过程采用清洁化工艺中无“三废”。本品不含铅等燃烧后排出的气体清洁无害，有利于改善城市环境使用方便，无需改动装置汽车如果使用石油液化气燃料需增加特制装置，增加了汽车成本。而甲醇汽油可与石油产品装置同时使用，不仅节省汽油费用，而且还可节约改制装置费用，单独使用或混合使用均可，真可谓“一举三得”。 成本低、原料易购、来源广泛与乙醇汽油相比，成本低、原料易购、来源广泛。乙醇（俗称酒精），它主要来源于粮食，材料来源单一，一旦遭灾、减产，原料来源就成为问题，而甲醇是化肥和制药、煤炭等行业生产的副产品，也可利用化工原料合成，价格低兼，来源极为广泛。乙醇市场售价4000多元/吨，而甲醇一般不超过2000元/吨，乙醇比甲醇贵一倍之多。同时，乙醇汽油是将10%的乙醇兑入汽油中，由于乙醇本身较贵，汽油售价比甲醇化工原料还贵，综合成本每吨乙醇汽油比甲醇汽油贵800元以上。生产不受季节和规模限制甲醇汽油一年四季均可生产，与生产汽油、润滑油等产品相比。无需加温、加压、无水状态中生产。生产规模可根据本单位或个人的经济状况、市场等因素决定，可大可小。产品可广泛适应于各种燃用汽油的机动车辆。如：轿车、客运车、叉车、吊车、助力车、农用车、摩托车、装载机等。4.1.3 对不同比例甲醇（M15和M30）和93#汽油的研究试验研究采用的是相同试验条件下的数据对比方法，以求得出甲醇汽油混合燃料对发动机性能的影响。在研究发动机的动力性时常用发动机有效功率作为指标。当测功机进入测功程序，滚筒转速达到测功速度设定点时，随加速踏板开度增加，滚筒对驱动轮产生制动力。当该制动力与驱动力达到平衡时，得出汽车车轮与滚筒切向间的瞬时驱动力值。功率即为速度与力的乘积，试验按GB/T18276-2000测量额定扭矩工况汽车驱动轮输出功率和额定功率工况汽车驱动轮的输出功率值以及多个速度点的功率值。测试080km/h原地起步连续换挡加速时间。燃油装在外接油箱内，通过设定的时间来测定循环工况下的油耗。循环工况为：车速从0加速至20km/h后匀速行驶1min,然后顺序运行车速至40km/h、60km/h、80km/h、70km/h、50km/h和30km/h,以各速度各均速行驶1min后总的燃油消耗量。根据国际要求，此次试验分别用筒易工况法的稳态加载工况法（ASM）和双怠速法进行排放检测。稳态工况法汽车排气检测系统采用稳定的匀速过程，加载保持固定值。试验结果和分析不同比例的甲醇汽油对整车动力性的影响在试验过程当中，汽车在燃烧M15甲醇汽油的功率有所提高，功率提高0.81.3.，增幅为3.79%4.62%。当汽车车速在40km/h以上时，功率随着转速的增加而明显提高，在电喷汽油机工作的过程中，ECU根据各传感器传输的空气流量、发动机转速等工作参数，按照预先编好的运算程序进行计算，和内存中的最佳工况参数进行比较判断，给喷油器一个喷油脉冲信号。燃用M30甲醇汽油的输出功率与93#汽油相比，在50km/h时，功率下降最大，下降为0.7kw，降幅为2.1%。在定速度55km/h下，定量测得汽油的功率工况，燃用M15甲醇汽油与93#汽油相比，驱动轮输出功率提高了1.4kw，而在M30甲醇汽油与93#汽油相比，降低了0.2kw。甲醇的气化潜热值为1.101MJ/kg，是汽油的2.372倍，它在进气过程和压缩过程中要从空气和汽缸吸取大量的热量才能气化工作。但由于甲醇自身含氧，完全燃烧所需的空气比汽油少得多，甲醇的理论混合气质量低热值可达汽油的94%。由于甲醇是含氧燃料，所以甲醇燃烧速度快而且燃烧完全，热效率高，有利于动力性的提高。甲醇的沸点比汽油低，有助于燃料空气混合气的形成和缸内混合气的流动，改善燃烧过程。试验结果证明，燃用不同比例甲醇时，M15甲醇汽油的动力性明显优于93#汽油，而M30甲醇汽油动力性没有提高，反而降低了。汽车在燃用不同比例甲醇汽油时，从080km/h时的加速时间，由此可得动力性：M1593#M30。由此可对上面燃用不同比例甲醇汽油对整车性能影响的验证说明。不同比例的甲醇汽油对整车经济性的影响由于醇的热值只有汽油热值46%，为了科学地比较甲醇汽油的经济性，将混合燃料的燃烧量转化为当量燃油消耗量，分别描述M15、M30两种不同比例甲醇汽油的燃油经济性。甲醇是单碳的含氧燃料，其分子结构中含有烃基，在烃基中由于氧原子间极性的存在，使得它具有较强的化学活性。烃基的这一特性使得甲醇汽油燃烧更充分，燃烧速度快，后燃烧程度小，从而有利于燃烧效率和热效率提高，总体当量油耗比下降，另一方面，甲醇的气化潜热大，导致发动机在低负荷工作时汽缸内的温度、压力较低，会在一定程度上恶化燃烧。两种比例甲醇汽油的当量燃油消耗量随着车速的增加呈缓慢上升的趋势。与93#汽油相比较，M15甲醇汽油降低0.31L/（100km）,M15低掺混比甲醇汽油在中低转速时，汽油机在闭环反馈控制下进行，过量空气系数接近1.0，发动机发出相同功率时，理论空燃比下的循环混合气质量相差不大，而且掺烧的甲醇比例少，因此甲醇汽油的当量燃油消耗量降低幅度不大；在高转速时，由于气门开度相对较大，甲醇的燃烧就比较充分，燃油消耗量明显减少。对于M30甲醇汽油燃烧消耗量高于93#汽油，提高0.050.23L/(100km)，提高幅度为1.2%5.6%。这是由于甲醇的低热值为19.916MJ/kg，低于汽油的低热值，因此甲醇汽油的燃油消耗高于汽油的燃油消耗。由计算可知，M30的低热值为36.727MJ/kg，低于汽油的低热值，因此甲醇的低成本和可持续利用以及甲醇汽油的低排放性所带来的社会经济效益，使用甲醇还是经济合理的。通过试验对比研究，燃用M15和M30的电喷发动机与燃用纯汽油的电喷发动机相比，其动力性和经济性有如下结论：1、燃用M15时的动力性优于纯汽油，尤其在中高车速时，表现尤为明显，而燃用M30时的输出功率比汽油稍差，其加速性能好于汽油，但相差不大。2、由于甲醇具有高辛烷值，低空燃比等特点，在不同掺烧比的甲醇汽油对比试验中，M15的油耗率最低，经济性得到改善。4.1.4 甲醇汽油混合燃料的应用性能、动力性及经济性甲醇的混合气热值比汽油低6.8%，按说其动力性应比汽油低，但是掺烧小比例的甲醇影响不超过5%，完全可以忽略。另外，甲醇含氧，有利于完全燃烧，效率较高；甲醇的气化潜热较高，进气温度较低，有利于增加进气量和提高动力性；甲醇的分子变更系数较大，也有利于提高动力性。当然，由于掺烧比例小，有利于提高动力性因素的影响同样微乎其微。少量的甲醇可以明显改变基础汽油的辛烷值，尤其是在中、低辛烷值范围效果比较明显，如对70号汽油，掺烧5%甲醇，辛烷值可以增加5个单位。辛烷值增加，则许用压缩比提高。实验表明，燃用甲醇与90号汽油相比，发动机和整车的燃料经济性略微降低，可以忽略不计。这是由于甲醇含氧燃烧完全度较高；甲醇辛烷值高，点火提前角可以调整到热力学最佳位置。、排放特性燃用甲醇与90号汽油相比，由于含碳比例减小和燃烧较为完全，怠速排放CO和HC有所下降。由于热值低，燃烧温度较低，故NOx排放下降。但是醇类燃料不可避免地会带来甲醛排放的一定增加。甲醇分子量32，含氧量50%，它所要求的空燃比低，只有6.4（汽油为14.8），这就便空燃混合气的热值与汽油机很接近（2656/2786），其空燃混合气热值比柴油还高（3061/2911），由于醇类燃料空燃混合气热值较高，分别与汽柴油相近，这就很大程度弥补了其燃料本身热值低的弱点，提高了能效。这也是降低替代比的重要原因。甲醇的辛烷值高达110左右，抗爆性好，能提高其动力性，降低排放和能耗。含氧燃料空燃比低，带人空气中的惰性气体氮大大降低，这也是提高能效的一个重要因素。醇类燃料分子量小，燃烧速度快，这会影响燃烧的充分程度，因此醇类氢燃料燃烧更充分，替代比与按燃料本身热值的比例计算值相比要降低很多，这表明了其在发动机中燃料能量转化为动能的能效提高了，这就是重要的节能。HC排放对比分析HC的生成比较复杂，主要途经有：缝隙效应。在燃烧室中缝隙效应存在于燃烧室主体相通的狭小缝隙，在压缩和燃烧过程中，缸内压力升高，一部分未燃混合气被压人缝隙中，而缝隙因过分狭小，火焰不能进人，致使该部分混合气不能完全燃烧。当循环进行到膨胀和排气行程时，缸内压力降低，未燃混合气得以从狭缝中释放，进人排气管中，这是HC排放的主要来源。激冷效应。当火焰逼近气缸壁时，由于缸壁的冷淬作用离气缸壁0.1mm壁层内的可燃混合气不能参与燃烧，以未燃HC型式进人排气。早期曾认为这是发动机HC排放的主因。后研究发现，由于缸内存在强烈的气流扰动，只要缸壁是清洁的，这一薄层内的未燃HC在火焰未淬熄之前已进人燃烧区被烧掉。只是对使用较久、缸壁上有一层多孔性沉淀物的发动机，积存在沉淀物空隙中的未燃HC不能及时燃烧，HC会明显增加。润滑油膜对燃油蒸气的吸收和放出。在气缸壁、活塞顶以及气缸盖底面上有一层润滑油膜，在进气和压缩过程中，润滑油膜会吸附未燃混合气的燃油蒸气，随后当混合气中的燃油浓度由于燃烧而降到零时，油膜就释放出油气。由于释放时刻比较迟，这部分油气只有少数被氧化，大部分以未燃HC型式派出。沉积物的影响。在燃烧室壁面和进、排气门上生成的多孔含碳沉积物也会吸附燃料及蒸气，并通过后期释放造成HC排放。容积淬熄。在冷启动和暖机工况下，因发动机温度较低致使燃油雾化、蒸发混合气形成变差，导致燃烧变慢和不稳定，有可能使火焰在到达壁面前，因膨胀使缸内气体温度和压力下降造成可燃混和气大大面积淬熄，使HC排放激增。这种情况在混合气浓度过稀或过浓时，或排气再循环率大时，或在怠速和小负荷工况下发生。加、减速瞬态工况更容易发生大面积淬熄，使HC排放增大。排气过程初期，未燃HC被卷人排气流中离开气缸，在以后的强制排气阶段，活塞上行，形成滚涡，把滞留在缸壁上的HC刮下，排出气缸。当然，在膨胀和排气过程中，未燃HC会继续氧化，被氧化的数量取决于排气温度和排气中氧的浓度。在整个负荷范围内，燃用M25时的HC排放明显高于燃用其他两种燃料，同时随着负荷的增加，燃用M25时的HC排放变化比较大，先慢慢上升后急剧上升到达最高值后急剧下降.这是由于M25的混合气浓度过稀，造成燃烧不稳定的缘故；而燃烧90号汽油、MID的HC排放相差不大、尤其是燃用M10时的HC排放最低几乎为零。并且随着负荷的增加，90号汽油、M10的Ha排放变化都不明显，见图1。CO排放对比分析CO的形成机理为供氧不足时。有部分燃料不能完全燃烧，形成CO。在混合气中。击于燃泊过多，供氧不足，会产生很多CO。然而，在理想混合气和稀混合气中也会产生CO。这是由于CO是烃类燃烧的中间产物，CO进一步燃烧生成CO2的反应很慢。由于燃烧时间短，CO来不及完全氧化，所以，稀混合气也会产生CO；混合气混合不均匀，使燃烧室某处的混合气浓，而别处的混合气稀，造成局部缺氧，混和气燃烧不均而产生CO；即使是完全燃烧，燃烧后温度很高。当燃烧温度2000K时，已生成的CO2也会分解成CO和O。另外，在排气过程中，未燃烧氢化合物的不完全燃烧也会产生少量的CO。燃用90号汽油、M10的Co排放曲线变化趋向一致，即随着负荷的增加，CO排放曲线先降低接着慢慢变化后急剧上升达到最大值.这是由于化油器供给的混合气浓度随着负荷的增加逐渐变稀的原因。当负荷增加到50kW左右时由于化器加浓系统开始加浓，使CO排放开始上升；而燃用M25时CO排放随负荷的增加先缓慢上升然后也急剧上升达到最大值，这是因为随着负荷的增加混合气的浓度开始一直变化不大，当负荷增加到40 kW左右时由于加浓系统开始作用使得CO排放也开始上升，见图2。图1 HC排放物比较图2 CO排放物比较 NOx排放对比分析汽车发动机燃烧过程中生成的NOx中主要是NOx，另外还有少量的NO2。燃烧过程中产生的NO经排气管排至大气中，在大气条件下缓慢地和O2反应，最终生成NO2。因而在讨论NO2燃烧生成机理时，一般只讨论NO的生成机理。生成NO的因素主要有：温度，随着高温的形成，NO平衡浓度也高，生成速度随之加快，特别是有氧存在时温度是最重要的；氧的浓度，在氧气不足的条件下，即使温度高，NO的生成也被抑制了；滞留时间，因为NO的生成反应比燃烧反应慢，所以即使在高温条件下，如果停留时间短，NO的生成量也会被抑制。燃用90号汽油、M10时的NOx排放基本相等并且随着负荷的增加，N0x排放都是先增加后减少。其原因是：小负荷时，缸内温度低，使得NOx排放低；中等负荷时，混合气浓度变化不大，但是缸内温度上升致使N0x排放增加；大负荷时，由于加浓系统开始起加浓作用，使混合气变浓，进而致使NOx排放减少。然而，燃用M25时NOx排放比以上两种燃料明显减少，这主要是由于其混合气热值低，最高燃烧温度低造成的。M25的NOx排放曲线变化规律随着负荷的增加一直上升，中高负荷时增幅变缓，这是由于小负荷时，混合气浓度大于理论混合气，其温度低，使NOx排放低。负荷增加初期，由于温度增高并且混合气变稀，致使NOx排放急剧增加。负荷继续增加到较大负荷时，由于省油器开始工作，使混合气变浓，使NOx排放增加的趋势变缓，见图3。随着甲醇含量的增加，CO和N0x排放显著下降；CO2随着甲醇含量的增加而减少，但是达到一定程度后反而上升；HC排放随着甲醇含量的增加而增加。(3)技术评价甲醇是一种生物质能。甲醇的生产实质上是几种能源的形式转换，是潜在能源生成实用能源的过程。从自然界来看，甲醇为能源是最清洁、可循环、可再生，符合可持续发展的宗旨。甲醇生产过程中的清洁生产、综合利用、消化液改良土壤技术等，都已在国内生产中使用多年，成熟可靠且经过国家级的验收和鉴定。图3 NOx排放物比较改用汽油甲醇，汽车不需改装，动力性能基本保持不变，尾气污染大幅度降低，国内外均有大量研究予以肯定。且一些国家已使用多年，完全可以借用。 4.1.5 甲醇汽油混兑经济性甲醇燃料作为一种调整传统能源结构、促进循环经济发展的新型替代能源，是以“降低能耗、减轻污染、低碳利用、混合发展”为特征的典型低碳能源。甲醇燃料以其环保性好、性价比高、技术成熟、资源有保障等优越性能，成为石油替代的首选产品。积极推进甲醇燃料产业化石油开发低碳能源、发展循环经济最重要的举措之一。1.经济效益1）产品性价比以93#商品汽油为例。按照目前市场价格，生产1000升高比例甲醇汽油（M70）。所需用甲醇700升的成本价为1216.5（元）（精甲醇市场批发价2200元/吨）；所需用93#商品汽油300的成本价为1740（元）（93#商品汽油市场批发价：8000元/吨）；添加剂10kg,计价：500元。故：每生产1000升高比例甲醇汽油（M70）原辅材料成本合计：1216.5+1740+500=3465.5（元）考虑每生产1000升高比例甲醇汽油（M70）生产、管理、运输、储存成本合计： 3465.525%=864.12（元）则：每生产1000升高比例甲醇汽油（M70）合计总成本： 3465.5+864.12=4329.62（元）与93#商品汽油比较（93#商品汽油市场批发价：8000元/吨，汽油比重:0.725千克/升）, 每生产1000升高比例甲醇汽油（M70）的价格差（利润）为：80000.725-4329.62=1470.37（元） 2.社会效益 环保 M70M80甲醇汽油的排放特性试验结果如下表：排放性试验结果：项目试验结果商品汽油甲醇汽油变化量 怠速CO(%)3.720.18-3.54HC(%)18061-119NO(%)95-4 高怠速CO(%)1.610.12-1.49HC(10-6)7020-50NO(10-6)8826-62注：变化量=使用甲醇汽油后该项目的测试值-使用商品汽油后该项目的测试值能源利用率甲醇是煤和天然气转化能源利用率最高的二次能源。二次能源转换率达到了100%。（二甲醚的二次能源转换率为86%，十一烷、汽油的二次转换率为44%，十六烷、柴油的二次转换率为31%）。煤制甲醇能效可达到60%以上，而煤制油的能效无法超过50%。能源替代性我国是煤资源相对丰富的国家，而石油资源极度贫乏的国家，甲醇是替代石油资源的最佳二次能源。甲醇汽油是替代汽油的最佳产品，大力发展甲醇汽油对我国具有能源战略意义。4.2、乙醇汽油4.2.1、乙醇汽油简介乙醇，俗称酒精，乙醇汽油是一种由粮食及各种植物纤维加工成的燃料乙醇和普通汽油按一定比例混配形成的新型替代能源。按照我国的国家标准，乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调合而成。它可以有效改善油品的性能和质量，降低一氧化碳、碳氢化合物等主要污染物排放。它不影响汽车的行驶性能，还减少有害气体的排放量。乙醇汽油作为一种新型清洁燃料，是目前世界上可再生能源的发展重点，符合我国能源替代战略和可再生能源发展方向，技术上成熟安全可靠，在我国完全适用，具有较好的经济效益和社会效益。4.2.2、乙醇汽油的特点1.乙醇汽油的缺点1）蒸发潜热大 乙醇的蒸发潜热是汽油的2倍多，蒸发潜热大会使乙醇类燃料低温启动和低温运行性能恶化，如果发动机不加装进气预热系统，燃烧全醇燃料时汽车难以启动。但在汽油中混合低比例的醇由燃烧室壁供给液体乙醇以蒸发热，蒸发潜热大这一特点可成为提高发动机热效率和冷却发动机的有利因素。2）热值低乙醇的热值只有汽油的61%，要行驶同样里程，所需燃料容积要大。乙醇尽管热值较汽油小得多，但由于含氧量较高，其理论混合气热值与汽油接近，因此，乙醇可以作为汽油机燃料使用，而且其动力性可以接近使用汽油的发动机。3）易产生气阻乙醇的沸点只有78，在发动机正常工作温度下,很容易产生气阻，使燃料供给量降低甚至中断供油。4）腐蚀金属乙醇在燃烧过程中会产生乙酸，对汽车金属特别是铜有腐蚀作用。有关试验表明，在汽油中乙醇含量在10%以时，对金属基本没有腐蚀。但乙醇含量超过15%时，则必须添加有效的腐蚀抑制剂。5）与材料的适应性差乙醇是一种优良的溶剂，易对汽车密封橡胶及其他合成非金属材料产生一定的轻微腐蚀、溶胀、软化或龟裂作用。6）易分层乙醇易于吸水，车用乙醇汽油的含水量超过标准指标后，容易发生液相分离，影响使用。车用乙醇汽油的储运周期只有45天，因此必须改造建设专供车用乙醇汽油使用的储罐、槽车、调和与加油设施。热力学计算：汽油热值：4.610-7J/kg 汽油密度是：0.72kg/L汽车油箱以50L计算所以1kg燃烧产生的热量为：0.72504.610-730%=4.96810-5kJ若加入20%的乙醇，乙醇的密度为0.7893 kg/L，乙醇的热值是26780 kJ/kg所以1 kg乙醇汽油燃烧产生的热量为：4.96810-50.8+0.78935020%2678030%=4.608 10-5 kJ根据以上简单的热力学计算，得出二者之差为3.6 10-4 kJ，相对差别为7.2%，热力学方面差别不大。2、乙醇汽油的优点 1）减少排放 35%乙醇汽油是燃料燃烧更加充分，据国家汽车研究中心所作的发动机台架试验和行车试验结果表明，使用车用乙醇汽油，在不进行发动机改造的前提下，动力性能基本不变。尾气排放的CO和HC化合物平均减少30%以上，有效的降低和减少了有害尾气的排放。 2）动力性 乙醇辛烷值高，可采用高压缩比提高发动机的热效率和动力性。加上其蒸发潜热大，可提高发动机的进气量，从而提高发动机的动力性。 3）积碳减少 因车用乙醇汽油的燃烧特性，能有效的消除火花塞、燃烧室、气门、排气管消声器部位积炭的形成，避免了因积碳形成而引起的故障，延长部件使用寿命。 4）使用方便 乙醇常温下为液体，操作容易，储运使用方便。与传统的发动机技术有继承性，特别是使用乙醇汽油混合燃料时，发动机结构变化不大。 5）资源丰富我国生产乙醇的主要原料有含糖作物、含淀粉作物以及纤维类原料，这些都是可再生资源且来源丰富，因而使用乙醇燃料可减少车辆对石油资源的依赖，有利于我国的能源安全。4.3、汽油混兑试验 当船舶在航行时，润滑油或发动机出现某些不正常现象时，由于船上不具备分析能力，因此权宜之计，可采用一些简易的方法检查，然后根据检测结果，确定润滑油是否变质或对柴油机工况作适量调节，以确保最大限度的航运安全。据介绍，船舶行业常用的现场判定润滑油质量的方法如下： (1)目测观察润滑油颜色是否浑浊，有无颗粒状物，倾倒时润滑油是否能保持细长均匀。 (2)对新油与在用油分