生物柴油-柴油混合燃料的理化及排放特性研究

Surface
tension
/ N·m-1 0. 024 6 0. 026 1 0. 028 7 0. 029 4 0. 028 9 0. 029 7 0. 027 7 0. 028 7 0. 027 0 0. 027 1 0. 024 6
Kinematic Wear spot
viscosity at diameter
Abstract: The surface tension, kinematic viscosity, abrasion resistance, oxidation stability and soot emission characteristics of a biodiesel鄄diesel blend fuel were investigated. The results showed that the surface tension of the blend fuel varies in terms of parabola trend with the increase of biodiesel content and decreases according to a power function with the increase of temperature. The biodiesel exhibits less wear spot diameter and greater maximum bite limit pressure than the diesel fuel. The oxidation stability of the blend fuel is improved obviously when the biodiesel content is 40% ~ 70% . With the increase of the biodiesel content, the viscosity of the blended fuel is increased linearly, while the soot emission, when burned as the engine fuel, is decreased significantly. Key words: biodiesel; blended fuel; physical & chemical property; soot emission
氧化稳定性等会影响混合燃料的喷射、雾化、存储稳 定性和燃烧等过程,并对发动机的冷起动性、功率和 排放特性产生重要的影响[6,7] 。 同时, 混合燃料的 物理化学特性还可能影响燃油系统,密封件的腐蚀 以及渗漏。
基于这些因素,本实验选择了生物柴油鄄柴油混 合燃料的表面张力、运动黏度、抗磨性、氧化稳定性 等物理化学性质以及燃烧时排放状况进行了研究, 为生物柴油鄄柴油混合燃料在柴油机上的应用提供 基本信息。
机缸内燃烧之间存在很大的关联。 即燃油的撕裂 升后下降,趋势与抛物线近似。 为使混合燃料有较
第 39 卷 第 8 期 2011 年 8 月
燃摇 料摇 化摇 学摇 学摇 报 Journal of Fuel Chemistry and Technology
Vol. 39 No. 8 Aug. 2011
文章编号: 0253鄄2409(2011)08鄄0600鄄06
生物柴油鄄柴油混合燃料的理化及排放特性研究
lincaima@ sohu. com。
第8 期
马林才 等: 生物柴油鄄柴油混合燃料的理化及排放特性研究
60摇1
示。 1. 1摇 实验材料摇 实验材料有 0#柴油,杭州市石油 总公司提供;生物柴油,东江能源科技( 浙江) 有限 公司购置。 生物柴油详情见表 1。
表 1摇 实验用生物柴油规格 Table 1摇 Specification of the experimental biodiesel
40 益 滋 / mm2·s-1 d / mm
2. 656
0. 88
2. 921
0. 70
3. 055
0. 80
3. 130
0. 80
3. 377
0. 82
3. 487
0. 82
3. 713
0. 80
3. 816
0. 75
3. 977
0. 73
4. 166
0. 80
4. 289
0. 81
Biggest
1摇 实验部分
摇 摇 在配制生物柴油鄄柴油混合燃料时,直接将生物 柴油与 0 # 柴 油 按 不 同 比 例, 在 室 温 下 搅 拌 混 合 30 min而成。 其中生物柴油占的体积为 0% 、10% 、 …、90% 、100% ,分别以 B0、B10、…、B90、B100 等表
摇 收稿日期: 2010鄄09鄄23; 修回日期: 2010鄄12鄄26。 摇 基金项目: 浙江省科技厅资助(2008C21171) ; 浙江省交通厅科技项目(2008W01) 。 摇 联系作者: 马林才( 1975鄄) , 男, 江西德兴人, 副教授, 博 士, 主 要 从 事 汽 车 发 动 机 代 用 燃 料 的 应 用 研 究, Tel: 13575467557, E鄄mail:
摇 摇 生物柴油是一种无毒、可生物分解、可再生的燃 料,其主要成分是脂肪酸甲酯,是以可再生资源( 如 油菜籽油、大豆油、玉米油、棉籽油、花生油、棕榈油、 回收烹饪油及动物油等) 为原料制成的。 它具备与 石化柴油相近的性能,可与柴油以任意比例混合或 直接在柴油机上使用,并能减少温室气体排放、降低 空气污染的燃料,故又被称作“ 液体太阳能燃料冶 和 “绿色燃料冶 [1] 。 目前,世界各国对乙醇鄄汽油、乙醇鄄 柴油等混合燃料的特性及其在车用发动机上的应用 进行了全面而系统的研究,对生物柴油鄄柴油混合燃 料的燃烧经济性、动力性、排放[1,2] ,甚至对生物柴 油的十六烷值、密度、热值、硫含量等[3,4] 和柴油鄄生 物质油乳化燃料最佳 HLB 值及理化性质[5] 都进行 过研究。 但是,对生物柴油鄄柴油混合燃料的其他物 理化学特性研究较少。 混合燃料的黏度、表面张力、
Physical and chemical and soot emission characteristics of biodiesel鄄diesel blend fuel
MA Lin鄄cai1,2 , LIU Da鄄xue2 , ZHOU Zhi鄄guo2 , JI Yong鄄qing2
(1. Institute of Power Machinery & Vehicular Engineering, Zhejiang University, HangZhou摇 310027, China ; 2. Automobile School, Zhejiang Institute of Communications, Hangzhou摇 311112, China)
2摇 结果与讨论
混合燃料的理化指标、氧化稳定性以及碳烟排 放性能实验结果见表 2。
表 2摇 不同混合比混合燃料的实验
Table 2摇 Experimental results of blended fuel with different blend ratio
Blend
ratio
w/ % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
Soot
emission
h / m-1 0. 91 0. 88 0. 80 0. 73 0. 68 0. 66 0. 65 0. 59 0. 49 0. 53 0. 48
Fra Baidu bibliotek
2. 1摇 混合燃料的表面张力摇 表面张力是评价燃油 对应的混合燃料表面张力曲线。 由图 1 可知,随着
品质的一个重要物理指标。 燃油的表面张力与内燃 生物柴油含量的增加,混合燃料的表面张力是先上
bite limit
pressure p / g 850. 0 1 205. 0 1 790. 8 1 020. 0 1 370. 3 1 010. 0 1 819. 5 1 710. 0 2 649. 8 1 010. 0 1 175. 0
200 益 ,2 h
kinematic viscosity
马林才1,2 , 刘大学2 , 周志国2 , 季永青2
(1. 浙江大学 动力机械及车辆工程研究所, 浙江 杭州摇 310027; 2. 浙江交通职业技术学院 汽车学院, 浙江 杭州摇 311112)
摘摇 要: 对生物柴油鄄柴油混合燃料的表面张力、运动黏度、抗磨性、氧化稳定性以及碳烟排放等特性进行了测试和研究。 结 果表明,生物柴油鄄柴油混合燃料的表面张力随生物柴油含量的增加呈抛物线趋势变化,并随温度升高呈幂函数曲线下降。 生 物柴油的磨斑直径小于柴油,最大卡咬极限压力大于柴油。 生物柴油的质量分数为 40% ~ 70% ,混合燃料的氧化稳定性明显 提高。 混合燃料的黏度随生物柴油质量分数的增加而线性增加,碳烟排放则显著下降。 关键词: 生物柴油; 混合燃料; 理化性质; 碳烟排放 中图分类号: TK421. 6摇 摇 文献标识码: A
亿6. 0
EN14112
Acid number w / mgKOH·g-1 役0. 80
GB / T264
Dissociative glycerol content w / %
役0. 02 ASTM D6584
Total glycerol content w / %
役0. 24 ASTM D6584
Item
Specification Standard
Sulphur content w / %
役0. 05 SH / T0689
Sheet copper cauterization grade (50 益 ,3 h)
役1
GB / T5096
Cetane number
亿49
GB / T386
Oxidation stability (110 益 ) t / h
逸130
GB / T261
1. 2摇 实验仪器摇 主要的实验仪器有:运动黏度测定 器( 大连分析仪器厂) ,DMPY鄄2C 型表面张力测定
教学实验仪( 南京大学应用物理研究所) ,RJ鄄TGL鄄 16C 型台式高速离心机( 无锡市瑞江分析仪器有限 公司) ,TGA328A( S) 分析天平( 上海精密科学仪器 有限公司) ,202鄄O 型电热恒温干燥箱( 上海东星建 材实验设备有限公司) ,AW鄄3 抗磨实验机( 中南机 械抗磨研究所) ,NHT鄄1 不透光度仪( 广东佛山南华 仪器有限公司) ,邵发牌 485K 柴油机( 湖南邵阳神 风动力制造有限责任公司) 。 1. 3摇 实验方法摇 混合燃料的表面张力采用最大气 泡法测定;运动黏度按 GB / T265 中规定测定;抗磨 性是在 AW鄄3 抗磨实验机中分别测定磨斑直径和最 大卡咬极限压力。 其中,磨斑直径值是在砝码质量 800 g,运行 10 min 后的测定值;最大卡咬极限压力 为混合燃料润滑金属环块过程中发生卡咬的最大负 荷值;氧化稳定性是在 200 益 的恒温烘箱中,通气 2 h测定混合燃料的黏度变化率( 驻浊 = (浊t - 浊0) / 浊0 伊 100% ) 和 铜 片 质 量 损 失 值; 碳 烟 排 放 是 按 照 《GB18285鄄2000 在用汽车排气污染物限值及测试方 法》 测量其自由加速光吸收系数。
copper mass
variety at 40 益 w / % reduction m / mg
13. 54
0. 72
10. 55 11. 47 7. 15 2. 91 0. 85 1. 99 2. 66 7. 54 6. 76 7. 24
0. 71 0. 71 0. 55 0. 50 0. 40 0. 45 0. 41 0. 50 0. 76 0. 78
Water content w / % Density (20 益 ) 籽 / kg·m-3
役0. 05 860 ~ 900
SH / T0246 GB / T2540
Kinematic viscosity (20 益 ) 滋 / mm2·s鄄1
3. 0 ~ 8. 0 GB / T265
Flash point ( closed cover) t / 益