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内容简介：

微乳化乙醇柴油热物性的计算与分析胡鹏 孙平 宁海强 梅德清江苏大学汽车与交通工程学院 中国镇江a 关键词：乙醇柴油；微乳化油；热物性摘要：这种微乳化乙醇柴油混合燃料是一种理想的替代含氧气的燃料，由于柴油发动机其理化的性质和优良的燃烧特性发掘这种燃料,使柴油发动机可以显著降低有害排放,特别是有害颗粒的排放。有必要考虑这种混合燃料的瞬时变化的热物理参数，温度和压力。由于这些原因，这些人使用经验公式计算混合燃料的热物理参数，包括比热容、粘度、导热系数和扩散系数以及温度的影响，压力和乙醇含量对初始混合燃料的情况进行了调查。结果表明，添加一些乙醇柴油可以有助于蒸发微乳化乙醇混合燃料，而这些都需要使用经验公式来计算这种混合燃料的热物理参数。介绍由于石油价格的提高和环境问题，全世界极力推动柴油发动机寻找可再生燃料。最近，发展替代燃料，以满足排放标准，减少对化石燃料的依赖已经受到了人们足够的重 1 - 3。特别是乙醇被认为是主要的替代燃料之一，因为它是一种可再生能源。这种燃料易氧化，因此一些乙醇柴油的兴起可以减少有害物的排放4 6。当微乳化柴油研究的应用程序在柴油发动机和其他燃烧设备上使用时,有必要考虑混合燃料的瞬时变化的热物理参数与温度和压力。然而,从设计手册获得的复杂关系,尤其是span80等表面活性剂，需要确定温度之间的关系、压力和热物理参数的关系。由于这些原因，本文以微乳化乙醇混合燃料，和使用经验公式计算混合燃料的热物理参数，和环境温度的影响,压力和乙醇含量对初始混合燃料的影响为例。准备微乳化乙醇混合燃料在实验的过程中,试剂包含柴油、乙醇和span80,必要的设备包含JJ-1固定时间电动搅拌机和JY 10001电子天平。微乳化乙醇柴油混合燃料的制备过程包括以下步骤。起初,15克的柴油和3 g的span80混合在一个烧杯。然后,每次添加0.1g的乙醇。直到这些混合物变得浑浊,乙醇完全溶解的质量是2.8克。有三种类型的燃料比:柴油系统1-78.9%,5.3%甲醇柴油和15.8% span80;柴油系统2-75.0%,10.0%甲醇和15.0% span80;柴油系统2-73.2%,12.2%甲醇和14.6% span80质量。 热物理参数的计算(1)蒸发焓的计算首先,使用里德尔方法计算第i个物种在正常沸点7的蒸发焓。然后, 沃森提出了使用 H和T的关系计算第i个物种在任何温度下的蒸发焓。其数学表达式给出的方程(1)。 (1)的临界温度,正常沸点的临界温度,和单位的蒸发焓的比例是焦每摩尔。根据公式(1),在任何温度下,它们的数学表达式为（2） （2） 当第i个物种的蒸发焓计算方程式为 (2)时。混合燃料的蒸发焓的计算方法是基于以下方程。 （3）的蒸发焓是第i个物种,是相应的摩尔分数的临界温度和临界压力,分别为正常沸点的比率到临界温度。图1代表了蒸发焓与环境温度之间的关系，有三种类型的燃料比大规模1.OMPa.的环境压力。根据图1,蒸发焓的微乳化乙醇柴油混合燃料的增加降低温度和乙醇含量，之后添加一些乙醇柴油混合燃料的蒸发焓降低,蒸发率显著增加。也就是说,液滴半径变得更小,可提高燃料与空气混合在的缸内燃烧。(2)形成的热量的计算各种化合物的生成热计算方便和分子结构之间的关系,分析了其能源债券在添加剂的方法。这种方法能够计算的生成热不寻常的标本,如表面活性剂、计算精度可以满足工程要求。本文计算的生成热span80能结合求和方法,结果显示在表1。能生成热计算柴油(C12H26)和乙醇的结合求和方法,或从设计手册中获得他们的价值观。分别纠正功能组和的值24.7 kJ/mol 和-12.6 kJ/mol后8。所以形成热span80 为1335.0 kJ/mol。(3)液体比热容的计算首先,气体可以根据Rihani和Doraiswamy9提出的方法来计算第i个物种的比热容贡献。这种方法可以用来计算各种类型的有机化合物的气体比热容。它的数学表达式为 （4）是第i个类型的官能团数量。气体的比热容span80 的方法是由Rshari-Doraiswamy集团提出的，在表2中。气体比热容计算柴油(C12H26)和乙醇能力的方法是由Rihani-Doraiswamy集团提出的,还可以从设计手册获得他们的价值观。他们的数学表达式为(5-a)(5-b) (5-c)然后用Sternling-Brown方程提出了Sternling Brownby计算液体比热容的第i个物种。他们是基于以下方程计算 (6)是偏心因子,是临界温度,创业的比率是正常沸点临界温度,和单位的比热容是car/(molk)。当第i个物种的液体比热容计算为公式(6)时,液体混合物液体比热容的计算基于以下方程 (7)液体比热容的第i个物种,和相应的摩尔分数。通过方程式(4)、(6)和(7) 的组合,我们可以计算出微乳化乙醇柴油混合燃料液体的比热容，在不同的环境温度下液体的比热容微乳化乙醇柴油已经呈现在图2。如图2所示,液体比热容的微乳化乙醇柴油混合燃料增加与环境温度上升。在400 k后,液体比热容与环境温度的显著增加。此外,液体混合物的液体比热容随乙醇含量的增加,和三种类型之间的差异减少了燃料比。添加一些乙醇柴油增加液体比热容。也就是说,更多的热量被吸收相同质量的燃料蒸发时,这有利于减少汽缸温度,可以降低氮氧化物的形成。(4)液体导热系数的计算起初,通过第i个物种在任何温度下液体的导热系数,给出了方程(8)。所以,混合燃料的液体导热系数可以表示为公式(8)。 (8) (9)r是一个常数,在工程计算中和等于1,是第i个物种的质量浓度。乙醇含量和温度对液体导热系数显示在图3。如图3所示,液体导热系数的微乳化乙醇柴油混合燃料减少，液体的温度上升,随着乙醇含量的增加而增大。一些乙醇柴油的加入有利于提高温度,有助于蒸发。(5)扩散系数的计算使用富勒提出的方法,Schettler和吉丁斯第i个物种天然气扩散系数的计算表达式为10 (11)T是绝对温度,p压力和单位，, v是分子,它是通过原子扩散量的总和所有类型的官能团,的单位是厘米2 / s。根据公式(15),扩散系数的数学表达式柴油、乙醇和span80(12)在空气中第i个物种的扩散系数计算与公式(15),平均扩散系数计算蒸汽的公式(17)。微乳化乙醇柴油在温度和压力对系数的影响，如图4。 (13)根据图4可知, 蒸汽的平均扩散系数在附近液滴随环境温度的上升而变化,这也有利于液滴的蒸发。同时,图2显示蒸汽的平均扩散系数降低随着环境的压力上升。以扩散系数成反比的环境压力,扩散系数减少与环境压力的增加有关,这可以减少液滴蒸发的速率。总结使用engirical计算公式，热物理参数,包括蒸发焓、热形成液体比热容、液体导热系数和扩散系数。在环境温度的影响下, 初步研究了混合燃料的压力和乙醇含量的情况。结果表明,添加一些乙醇柴油可以有助于蒸发微乳化乙醇柴油混合燃料,这些经验公式用来计算微乳化乙醇柴油混合燃料的热物理参数。确认这项研究是由中国国家自然科学基金资助下合同No.50976051和优先级的学术程序开发江苏高等Enduction机构(PAPD)和江苏省研究生科研创新基础(CXZZ 12 0675)和江苏省汽车工程重点实验室开放基金(NO.QC201102)。参考文献1Ping X,Mu Y,Yuan J,He H.Carbonyl emission from ethanol-eblended gasoline and biodieselee thancbediesel used in engines. Atmospheric Environment 2008,42:1349e58.2Laguerta M, Armas O, GarciaeGontreras R. Stability of diesele bioetbanol blends for use in diesel engines Fuel,2007,86:135le73G.R.kannan,R.A nand. Experimental investigation on diesel engine with diestrolewater micro-emulsions Energy,2011:36: 1680-1687.4He BQ,Wang JX,Yan XG.et al. Study on combustion and emission characteristic of diesel engines using ethanol blended diesed fuels C /SAE2003-02-0762,2003.5CHIEN Hong,YAN Wen-sheng,SHEN Li zhong,et al. Study on Engine Performance with CLZ Micro-Emulsified Ethanol-Diesel BlendsJ.Chinese internal Combustion Engine Engineering,2011,32(2);74-786Chen Zhenbin,Ni Jimi,Ye Nianye, et al. Fuel economy and emi一ssions of ethanol-diesel Hends with different proportionsJ.Trans- actions of the CSAE, 2011,27(4): 164-169.7Riedel l.Chem.Ing.Tech.,1954,26:6798HuJun,Guo Ziru Estimation the Heat of Formation of Span-80 by Experience Additive MethosJ Coal Mine Blasting,2009,3:9-1 l.9Rihani D N,Doriswamy L K. Estimate of thermal capacity of