柴油-乙醇乳化燃料乳化剂的最佳HLB值研究

第 38卷第 7期 2004年 7月 浙 江 大 学 学 报(工学版) Journal of Zhejiang University(Engineering Science) Vol 38 NO．7 July 2004 柴油一乙醇乳化燃料乳化剂的最佳 HLB值研究 姚胜华，魏建勤，吴 楚 (浙江大学 动力机械及车辆工程研究所，浙江 杭州 310027) 摘 要：为了避免柴油一乙醇乳化燃料在实际使用过程中．由于乙醇吸水导致的柴油与乙醇的分层现象，研究 了柴 油一工业乙醇(含水量为 5 )乳化燃料所需乳化剂的最佳 HI B(亲水亲油平衡)值以及不同含水量对最佳 HLB值的 影响．试验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，柴油与工业乙醇乳化时．最佳 HI B值为 3．3～3．8；柴油一水乳化液所需乳化剂的最佳HLB值 为 2．8～3．3．随含水量的增加．柴油一乙醇～水乳化液所需乳化剂的最佳 HLB值增大，乳化燃料分层时间变长．在 柴油一乙醇乳化燃料中加水有利于提高乳化燃料的稳定性． 关键词：柴油；乙醇；乳化剂；最佳 HLB 中图分类号：TK411．71 文献标识码：A 文章编号：1008—973X(2004)07—0899—03 Optimum HLB number of fuel emulsion for diesel—ethanoI emulsification YAO Sheng—hua，WEI Jian—qin，WU Chu (Institute Power Machine and Vehicle Engineering．Zh~iang University，Hangzhou 310027，China) Abstract：To obtain stable and economica1 diesel—alcoho1 emulsion rue1，and to avoid the delamination of the emulsion fuel caused by alcohol’S absorbing water。the optimum HLB (hydrophilie and lipophilic bal— ance)number of the rue1 emulsion for diesel—industria1 ethano1(water：5 )emulsification and the influ— ence of water on the HLB were studied．The results showed that the optimum HLB number of the rue1 emulsion for diesel—industria1 ethano1 emulsification was about 3．3～ 3．8 and the optimum HLB number of the emulsion for diesel～water emulsification was about 2．8～ 3．3．W ith water content increasing，the opti— mum HLB number of the fue1 emulsion for diesel—ethanol—water emulsification approached to that for diesel—water emulsification，and the delamination time got longer．It is concluded that adding water into diesel—ethano1 emulsion fuels can improve the stability of emulsification． Key words：diese1；ethano1；emulsion；optimum HLB 近年的研究发现，当燃料中含氧量达到总质量 的30 9／5时，燃料就可实现无烟燃烧．柴油机排放尾 气的烟度主要受燃料中含氧量的影响，与具体的含 氧燃料的种类无关 ]．因此，考虑价格因素，在柴油 中掺烧醇类非常具有吸引力。 柴油机中掺烧醇的最大难点在于难以获得价 廉、稳定的柴油一醇混合燃料．我国内燃机界对柴油一 醇乳化燃料的研究报道较多，但大多集中在内燃机 燃烧方面，对柴油一醇乳化燃料的配制研究较少，讨 论较多的是一种定性的概念，尚无法定量指导具体 的配制过程 ． 乳化液的形成及其稳定性的理论 目前并不完 善．在实际研究中，常用乳化剂的HLB值作为配制 乳化液的指导性指标，这就要求做大量的实验来确 定最佳HLB值．采用最佳 HLB值来指导乳化剂配 制工作，大大减少了乳化剂筛选的工作量． 考虑乙醇作为燃料在减少 CO 排放方面的潜 力及其可再生性，以及在使用过程中，乙醇必然要吸 收稿日期：2003—07—01． 浙江大学学报(工学版)网址：WWW．journals．zju．edu．cn／eng 作者简介：姚胜华(1975一)，男，湖北武汉人，硕士生，主要从事汽车电子方面的研究．E—mail：yao—shenghua@sohu．tom 维普资讯 http://www.cqvip.com 900 浙 江 大 学 学 报(工学版) 第38卷 水而使柴油与乙醇发生分层的现象，本文研究了柴 油～工业乙醇(训(H O)为 5 )最佳 HLB值以及不 同含水量对柴油一乙醇最佳HLB值的影响． 1 研究方法 采用机械搅拌方式制备乳化剂．自行设计的搅 拌器空载转速在 l1 000 r／min以上，对柴油、醇混合 液的搅拌时间只需 1 min左右即可使柴油与醇均匀 混合．为了避免高速搅拌时温度升高，从而影响乳化 液的特性，制备乳化剂 时连续搅拌时间不超过 2 min，相邻两次搅拌时间间隔不短于10 min．本研 究在实际操作时，将柴油、醇或水按一定比例配制 好，置入烧杯中搅拌，得到所需乳化液． 采用静置等待、自然分层的办法来获得分层时 间．分层时间由目测确定．使用单侧平行光源入射 试样，观察者从垂直于入射光的方向观测，观测距离 不大于 25 cm．乳化柴油形成均质的乳白色或乳黄 色液体．一旦这种均质液体中出现可观测到的液滴 或沉积物，那就意味着乳化柴油已经开始分层．规定 从静置开始到此时所经历的时间为分层时间． 通过将等量、不同HLB值的乳化剂与相同的柴 油～工业乙醇溶液配制成多个试样，然后测定各个试 样的分层时间，确定具有最长分层时间的试样，则这 样试样所用乳化剂的HLB值就是最佳HLB．各试 样分层时间与最长时间之比 介于 0～1．0，文中以 来代表乳化效率，绘出表面活性剂的拟乳化效率图． 2 试验结果及 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 2．1 柴油一工业乙醇的乳化剂和柴油一水的乳化剂 的最佳 HLB值 通过比较发现，在高转速下，柴油、醇、水或乳化 剂的添加顺序、机械搅拌的次数对最终获得的乳化 液的分层时间没有明显影响． 图 1、2分别为柴油一工业乙醇、柴油一水在 8C时 图 1 柴油一工业乙醇拟乳化效率曲线 Fig．】 Emulsification efficiency of diesel—industrial ethanol fuel by analogy 图 2 柴油一水拟乳化效率曲线 Fig．2 Emulsification efficiency of diesel—water fuel by analogy 的拟乳化效率图．乳化液的组成为：V(柴油)： (工 业乙醇)一 8：1，V(柴油)：V(水)=8：1．将等体 积但HLB值不同(1．8～6．0)的乳化剂加入到配制 好的等体积的柴油一工业乙醇混合液中．图中横坐标 为HLB值，纵坐标为分层时间比 ． 从图 1、2可知，当HLB值为 3．3～3．8时，柴 油一工业乙醇的分层时间最长；当 HLB值为 2．8～ 3．3时，柴油一水的分层时间最长．因此柴油一工业乙 醇所需乳化剂的最佳 HLB值为3．3～3．8，柴油一水 所需乳化剂的最佳HLB值则为 2．8～3．3． 2．2 含水量对柴油一乙醇的乳化剂的最佳 HLB值 的影响 文献E3]指出水对柴油～乙醇乳化液的分层时间 有很大影响．但缺少含水量对乳化效果影响的具体 数据，而且也未论及含水量不同时最佳HLB值是否 变化．将不同含水量的乙醇 水溶液与柴油按 1：8 的比例混合，在环境温度为 14C的条件下，得到拟 乳化效率曲线．图3为不同体积分数( (乙醇)一V (乙醇)／(V(乙醇)+V(水))的乙醇与柴油的乳化液 的拟乳化效率曲线．由图可知，随含水量的增加，最 佳HLB值由3．3～3．8减小为 2．8～3．3，即柴油一醇 乳化液的乳化剂最佳 HLB值随含水量的增加向柴 油～水乳化液的乳化剂最佳 HLB值变化． 2．3 水含量对柴油一乙醇乳化液分层时间的影响 图4为 14 C时，用 HLB值为 3．3的乳化剂乳 化后的柴油一乙醇一水乳化液的分层时间对比．可以 看出水的存在对柴油一乙醇乳化液分层时间影响很 大，随着含水量增大，分层时间延长，乳化液变得更 加稳定．由此可知，水对柴油一乙醇混合液稳定性的 影响随混合液的性质而变．更进一步地，当配制两者 的透明液时，水将使柴油一纯乙醇混合燃料的稳定性 降低．在环境温度为8-C时，将 20％的纯乙醇直接加 入到试管中的柴油中，盖上试管塞，放置几十天后溶 液依然均匀透明．但一旦打开试管塞，约 2O min后， 空气中的水分就会使柴油与乙醇分层．当配制两者 维普资讯 http://www.cqvip.com 第7期 姚胜华，等 ：柴油～乙醇乳化燃料乳化剂的最佳 HLB值研 究 9O1 】 O 0 9 0 8 0 7 O 6 O 5 O 4 O 3 O 2 0 1 O O 0(乙醇 ) O％ 2O％ 40％ 60％ 8O％ 】OO％ 圈 3 柴油一乙醇一水拟乳化效率曲线 Fig．3 Emulsification efficiency of diesel—ethanol～water fuel by analogy 圈4 不同含水量时柴油一乙醇一水乳化液稳定期比较 Fig．4 Comparison of stabilization period with different water content in diesel—．ethanol—．water emulsion 的乳化液时，如本组试验所示，水反而有利于柴油～ 乙醇乳化液稳定性的提高． 3 结 语 随着我国汽车拥有量的迅速增加，对燃料的需 求将会急剧增加，而且世界石油的存储量也在不断 减少，解决这种局面有两种方法：一是研制电动汽 车；二是寻找石油的替代燃料．由于醇类是一种可再 生的燃料，而且醇类的主要来源在农村，所以柴油一 醇乳化燃料将有很大的市场前景． 参考文献(References)： r1]MIYAMOTO Noboru．OGAWA Hideyuki，NURUN Nabimd，et口f．Smokeless，low NO ．high thermal ef— ficiency，and low noise diesel combustion with oxy— genated agents as main fuel[A]．Society of Automotive Engineers[C]．New York：SAE，1 998． r2]0GAWA Hideyuk，MIYAMOTO Noboru．Combustion characteristics and potential for ultra low emission with oxygenated fuels in diesel engine EJ]．Journal of Soci— ety of Automotive Engineer of Japan，2001，55(5)：73～ 79． [3]崔心存．内燃机的代用燃料[M]．北京 ：机械工业出版 社 ，1990：187—240． [4]金萍 ，傅茂林．一种新柴油一水乳化燃料的研究I-J]．小型 内燃机，2000，29(1)：1—7． JIN Ping，FU Mao—lin．An experiment investigation on burning new emulsified fuel in a diesel engine I-j]． Small Internal Combustion Engine，2000，29(1)：1— 7． ● ◆ ·◆ ◆ ◆ ◆ ·◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ● ◆ ◆ ◆ ◆ ● ◆ ● ◆ ◆ ◆ ● ● ◆ ● ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ● ，◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ l◆ ◆ ，◆ ◆ ◆ ◆ ◆ 下期论文摘要预登 氧体积分率对于对二甲苯液相催化氧化的影响 谢 刚，司马坚，王勤波，李 希 (浙江大学 化学工程与生物工程学系，浙江 杭州 310027) 摘 要：对工业反应条件下的对二甲苯氧化过程进行了实验研究，测定了不同氧气体积分率下的液相、气相各组分 浓度随时间的变化关系．采用双曲型的主、副动力学模型拟合实验数据，得到了各步反应速率常数与氧体积分率的 关系式．结果表明，氧对反应的影响随其体积分率的增加而减弱，在某--N槛值以上 ，反应速率不再明显变化，同时 氧体积分率对主反应速率的影响要比对燃烧副反应的影响更为显著． 关键词：对二甲苯；氧化 动力学；燃烧反应 ；二氧化碳 维普资讯 http://www.cqvip.com