本文關鍵詞：PODE的物性及其在單缸柴油機上的應用研究

  更多相關文章： 聚甲氧基二甲醚(PODE) 相容性 天然氣 廢氣再循環(huán)(EGR)

【摘要】：聚甲氧基二甲醚(PODE)的物理性質(zhì)與柴油相近,被用作柴油替代燃料時,不需要改變內(nèi)燃機的結構,具有優(yōu)良的改善柴油機燃燒性能、降低有害污染物排放特別是柴油機顆粒排放的潛力,是一種極具應用前景的柴油替代燃料。本文首先使用精密天平和石油產(chǎn)品運動粘度測定器等儀器測量了PODE的性質(zhì),并研究了PODE與柴油的互溶性,與金屬、塑料、橡膠等材料的相容性,然后在一臺單缸壓燃式柴油機上考察了純PODE發(fā)動機的性能,并通過在進氣道中預混不同比例的天然氣,研究了天然氣預混對單缸PODE發(fā)動機性能的影響,進一步在進氣道中摻混CO2模擬EGR,對比研究了EGR率對PODE發(fā)動機燃燒排放性能的影響。1、PODE理化特性的研究表明:(1)常溫下為液態(tài),沸點為156℃到202℃,略低于柴油;密度約為1.05/3,略高于水;粘度約為柴油的1/2到1/3之間;低熱值21.4MJ/kg。PODE用作汽車燃料時,可以采用化石汽柴油的基礎設施。(2)在常溫20℃下,各種濃度的PODE與柴油的混合溶液性能穩(wěn)定,可以任意比例互溶,隨著時間的延長,混合溶液沒有出現(xiàn)密度分層;環(huán)境溫度降低到5℃時,PODE含量不高于20%的混合液不出現(xiàn)明顯的密度分層現(xiàn)象,但含40%、60%、80%PODE的混合溶液出現(xiàn)明顯的密度分層;環(huán)境溫度進一步降低到0℃后,含10%PODE以上的混合溶液都發(fā)生明顯的密度分層;可見PODE含量不高于10%時,在不添加互溶劑的條件下,它與柴油的混合溶液穩(wěn)定性好。水在各種濃度的PODE與柴油混合溶液中直接析出,對混合溶液的相容性沒有明顯影響。在所選互溶添加劑中,丁醇能有效降低PODE/柴油的密度分層溫度,具有良好的助溶效果,且丁醇濃度越大,助溶效果越好。(3)pode與金屬材料的相容性研究表明:鐵和鋁具有優(yōu)良的耐pode性能,而銅則存在微量的腐蝕;非金屬塑料材料中,聚丙烯塑料耐pode性能良好,pode對聚氯乙烯塑料具有明顯的溶脹作用。四種橡膠浸泡在pode溶液中,按質(zhì)量變化率從小到大的順序依次為:丁基橡膠三元乙丙橡膠丁晴橡膠聚異戊二烯橡膠。2、純pode單缸發(fā)動機的性能研究表明,不改變發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)的條件下:(1)pode發(fā)動機的最大負荷為原機的55%,當量燃油消耗率略低于原機;pode發(fā)動機與原機的co排放量差別不大,未燃hc排放升高,nox排放降低,碳煙排放幾乎為零。(2)隨egr率的增大,缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力下降,燃燒相位推遲,瞬時放熱率峰值變大,氣體平均溫度降低,當量燃油消耗率隨egr率變大而先減少后增加。隨egr率的增大,nox排放下降,煙度排放略微減少;egr率小于20%時,對排氣中co的濃度影響不大,隨著egr率進一步增大,co排放迅速上升;未燃hc基本不隨egr率而變化。3、預混天然氣對pode發(fā)動機性能影響的研究表明:(1)隨著預混天然氣量增加,缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力降低,燃燒相位推遲,瞬時放熱率的峰值逐漸減小,燃燒變?nèi)岷?當量油耗先下降后升高。預混天然氣的pode發(fā)動機的碳煙排放基本為零,未燃hc排放相對低速低負荷時降低;co排放隨著rcng的增大而增加;nox排放呈現(xiàn)出先大幅下降又緩慢回升的趨勢。(2)隨egr率的增大,缸內(nèi)最大爆發(fā)壓力下降,燃燒相位推遲,缸內(nèi)燃燒瞬時放熱率的峰值變小,燃燒持續(xù)期延長;co排放變化不大,hc排放迅速增加,nox的排放減少。研究結果表明:與柴油相似的理化特性使pode能適應化石汽柴油的基礎設施。將純pode或pode/天然氣作為柴油的替代燃料,能顯著降低碳煙排放,打破典型的煙度-nox平衡,代價是降低部分動力性。pode較高的含氧量有利于更大比例使用egr降低nox排放。因此,pode是一種較為理想的柴油替代燃料。
【關鍵詞】：聚甲氧基二甲醚(PODE) 相容性 天然氣 廢氣再循環(huán)(EGR)
【學位授予單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK428.9
【目錄】：

• 摘要3-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 引言11-14
• 1.2 含氧替代燃料的研究14-16
• 1.3 PODE的生產(chǎn)技術16-18
• 1.4 PODE在發(fā)動機上的應用研究現(xiàn)狀18-20
• 1.5 研究內(nèi)容及意義20-21
• 第二章 PODE的理化特性研究21-35
• 2.1 PODE物性的測量計算21-23
• 2.2 PODE與柴油的互溶性研究23-30
• 2.2.1 試驗原理和方法23-24
• 2.2.2 溫度對互溶性的影響24-28
• 2.2.3 水分對互溶性的影響28-29
• 2.2.4 互溶劑的影響29-30
• 2.3 PODE的材料相容性研究30-33
• 2.3.1 PODE與金屬材料的相容性31-32
• 2.3.2 PODE與塑料材料的相容性32-33
• 2.3.3 PODE與橡膠材料的相容性33
• 2.4 本章小結33-35
• 第三章 單缸PODE發(fā)動機的性能研究35-51
• 3.1 試驗臺架與裝置35-39
• 3.2 實驗方法39-40
• 3.3 PODE發(fā)動機的性能研究40-44
• 3.3.1 燃燒性能40-41
• 3.3.2 動力性41-42
• 3.3.3 經(jīng)濟性42-43
• 3.3.4 排放特性43-44
• 3.4 EGR對PODE發(fā)動機性能的影響研究44-49
• 3.4.1 EGR率對PODE發(fā)動機燃燒性能的影響45-47
• 3.4.2 EGR率對PODE發(fā)動機經(jīng)濟性能的影響47
• 3.4.3 EGR率對PODE發(fā)動機排放性能的影響47-49
• 3.5 純PODE發(fā)動機存在的問題49
• 3.6 本章小結49-51
• 第四章：天然氣預混對PODE發(fā)動機性能的影響研究51-62
• 4.1 天然氣預混率對PODE發(fā)動機性能的影響51-56
• 4.1.1 天然氣預混率對燃燒性能的影響51-53
• 4.1.2 預混天然氣量對燃油經(jīng)濟性的影響53-54
• 4.1.3 預混天然氣量對排放性能的影響54-56
• 4.2 EGR率對PODE/天然氣雙燃料發(fā)動機性能的影響56-60
• 4.2.1 EGR率對燃燒性能的影響57-59
• 4.2.2 EGR率對燃油經(jīng)濟性的影響59
• 4.2.3 EGR率對排放性能的影響59-60
• 4.3 本章小結60-62
• 第五章總結及工作展望62-65
• 5.1 工作總結62-63
• 5.2 工作展望63-65
• 參考文獻65-68
• 致謝68-69
• 攻讀學位期間發(fā)表的學術論文69-72
• 上海交通大學碩士學位論文答辯決議書72

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本文編號：785181