基本信息
- 项目名称：
- 柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液的制备及其理化特性
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液作为一种燃料效率高、污染物排放少的新型代用燃料，得到广大科技工作者关注。三组元乳化液是采用高速分散器进行乳化而成的油包水W/O型乳化燃料，其中柴油为连续相，甲醇为分散相，乳化剂起着降低甲醇与柴油界面张力作用。在使用乳化燃料之前应对其重要的理化性质进行系统研究。笔者系统研究了柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液中各组分变化对其理化性质的影响，为甲醇乳化柴油推广使用奠定基础。
- 详细介绍：
- 柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液作为一种新型代用燃料，由于其具有燃料效率高、污染物排放少等优点，得到广大科技工作者的广泛关注。三组元乳化液是采用高速分散器进行乳化而成的油包水W/O型乳化燃料，其中柴油为连续相，甲醇为分散相，乳化剂起着降低甲醇与柴油界面张力的作用。近些年来，发表关于乳化剂配方、乳化方式和乳化工艺等有较多的报道，但系统研究三组元乳化液的物理化学性质的报道相对较少。与传统柴油相比，三组元乳化液的理化性质随甲醇含量、乳化剂含量等的变化而变化。因此，在使用乳化燃料之前应对其重要的理化性质进行系统研究，这有助于指导乳化柴油的使用。这些理化性质包括粘度、密度、表面张力、分散特性等，这些性质会影响乳化燃料的喷射、雾化、传热、着火和燃烧等过程，并对发动机的冷启动性、功率输出、经济性和排放特性产生重要的影响。笔者系统研究了柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液中各组分变化对其理化性质的影响，为甲醇乳化柴油推广使用奠定基础。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 能源短缺和环境污染是当今世界的两大问题，甲醇乳化柴油具有燃烧效率高、污染少的特点，倍受科技工作者的关注，本文旨在开发甲醇乳化柴油制备工艺及理化性质研究，为其工业应用提供指导。
科学性、先进性及独特之处
- 本文开发绿色环保的非离子型亲油和亲水乳化剂进行复配而得，且仅由C、H、O元素构成，将其形成的乳化液燃烧不会形成新的污染源；得出乳化柴油的粘度、密度、表面张力和分散性等随参数的变化规律。制备的乳化柴油各项理化性质满足国家燃油标准。
应用价值和现实意义
- 近年关于甲醇乳化柴油制备的乳化剂配方、乳化方式和乳化工艺等有较多的报道，但系统研究其物理化学性质的报道相对较少。乳化柴油理化性质包括粘度、密度、表面张力、分散特性等，这些性质会影响乳化燃料的喷射、雾化、传热、着火和燃烧等过程，并对发动机的冷启动性、功率输出、经济性和排放特性产生重要的影响。笔者系统研究了柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液中各组分变化对其理化性质的影响，为甲醇乳化柴油推广使用奠定基础。
学术论文摘要
- 甲醇乳化柴油作为一种新型的节能降污能源，由于其具有燃烧效率高、污染少的特点，越来越得到世界各国科技工作者的青睐。本文通过对三组元乳化液的粘度、密度、表面张力和分散性等理化性质的测试和分析，研究了甲醇和乳化剂含量对三组元乳化液理化性质的影响规律。研究结果表明：随着甲醇含量的增加，三组元乳化液的粘度和分散相粒径逐渐增大，密度和表面张力逐渐降低；随着乳化剂含量的增加，乳化液的粘度和密度呈增加的趋势，而表面张力、颗粒直径呈相反的规律。制备的乳化柴油各项理化性质满足国家燃油标准。
获奖情况
- 2011年2月在石油学报（石油加工）上发表，本文被EI收录。
鉴定结果
- 该论文的完成，对于甲醇乳化柴油的喷射、雾化、传热、着火和燃烧等过程，并对发动机的冷启动性、功率输出、经济性和排放特性产生重要的影响。对于缓解能源危机具有一定的参考价值和理论研究意义。
参考文献
- [1] Sayin C, Ilhan M, Canakci M,et al. Effect of injection timing on the exhaust emissions of a diesel engine using diesel-methanol blends[J], Renewable Energy,2009,34(5):1261-1269. [2] Lv X C, Wu T, Ji L B.Effect of Port Fuel Injection of methanol on the combustion characteristics and emissions of gas-to-liquid-fueled engines[J].Energy Fuels, 2009,23(2):719-724. [3] Gong Y F,Liu S H,Li Y. Investigation on methanol spray characteristics[J].Energy Fuels,2007,21(5):2991-2997 [4] Kerihuel A, Kumar S M, Bellettre J. Use of animal fats as CI engine fuel by making stable emulsions with water and methanol[J].Fuel.2005,84(12-13):1713–1716 [5] Cheng C H,Cheung C S,Chan T.L. Comparison of emissions of a direct injection diesel engine operating on biodiesel with emulsified and fumigated methanol[J]. Fuel,2008,87 (10-11):1870–1879. [6]Tate R E, Watts KC, Allen CAW, Wilkie KI. The viscosities of three biodiesel fuels at temperatures upto 300℃. Fuel 2006 85(7-8):1010–1015.
同类课题研究水平概述
- 能源短缺和环境污染是当今世界的两大问题。汽车是能源消耗大户，也是影响环境的主要污染源之一。随着世界范围内车辆动力柴油机化趋势的加快，未来对柴油的需求量会越来越大。开发新的对环境友好的可再生清洁能源日益得到各国的重视。在众多的代用燃料中，甲醇以其资源丰富、价格适宜、容易制取和良好的物化特性在内燃机替代燃料应用研究中越来越受到重视。甲醇含氧量占50%，其着火极限较柴油宽，燃烧速度快，有利于降低排烟；甲醇的汽化潜热比柴油大，有助于降低缸内温度，从而抑制了NOx的生成；且以煤制甲醇技术较为成熟，生产成本低，并且环境效益好，推广使用可大大降低汽车燃料成本，且甲醇在常温下是液体，沸点比柴油低，混合气形成较快且比较均匀，有利于完全燃烧。因此，甲醇乳化柴油作为一种新型的节能降污能源，由于其具有燃烧效率高、污染少的特点，越来越得到世界各国科技工作者的青睐。美国环保局认为：“甲醇乳化燃料是实现清洁环境的最有效的方法之一”。很多专家预测，乳化柴油必将成为21世纪世界主要能源之一。 柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液是采用高速分散器进行乳化而成的油包水W/O型乳化燃料，其中柴油为连续相，甲醇为分散相，乳化剂起着降低甲醇与柴油界面张力的作用。近些年来，发表关于乳化剂配方、乳化方式和乳化工艺等有较多的报道，但系统研究三组元乳化液的物理化学性质的报道相对较少。与传统柴油相比，三组元乳化液的理化性质随甲醇含量、乳化剂含量等的变化而变化。因此，在使用乳化燃料之前应对其重要的理化性质进行系统研究，这有助于指导乳化柴油的使用。这些理化性质包括粘度、密度、表面张力、分散特性等，这些性质会影响乳化燃料的喷射、雾化、传热、着火和燃烧等过程，并对发动机的冷启动性、功率输出、经济性和排放特性产生重要的影响。笔者系统研究了柴油-甲醇-乳化剂三组元乳化液中各组分变化对其理化性质的影响，为甲醇乳化柴油推广使用奠定基础。
