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柴油机燃用柴油乳化燃料能够同时有效降低碳烟和氮氧化物排放,但其消烟的机理尚未阐明。针对以上问题,本文将从柴油-含水乙醇乳化燃料配制、物性测量及喷雾特性测试三个方面来进行研究。 首先,使用含水量为20%的含水乙醇与柴油以不同比例混合,通过适当方式进行乳化,得到4稳定性较好的乳化燃料 D100E10、D100E20、D100E30和D100E40。 其次,对各乳化燃料运动黏度、蒸发性等物理特性进行测量,运用经验公式对含氧量、十六烷值等化学特性进行估算,使用光学显微镜和核磁共振波谱仪观测各乳化燃料的微观分布和结构,对其分散相液滴直径进行统计学分析。 再次,在定容弹喷雾燃烧测试系统的基础上搭建纹影高速摄影系统,测试柴油及乳化燃料在非蒸发与蒸发条件下喷雾特性,研究贯穿距、喷雾锥角等宏观喷雾特性,并通过燃烧火焰自发光高速摄影对乳化燃料的喷雾燃烧过程进行观测、分析。 结果表明,使用单一的Span80作为乳化剂效果最优,乳化剂最佳用量约为含水乙醇量的0.20~0.25倍;乳化燃料物性与柴油相近,密度和运动黏度略大于柴油,低温蒸发性优于柴油,十六烷值和低热值低于柴油;在非蒸发喷雾条件下,柴油与乳化燃料的喷雾贯穿距及锥角无明显差异;在蒸发喷雾条件下,乳化燃料的喷雾贯穿距及锥角略小于柴油;在喷雾燃烧条件下,乳化燃料燃烧火焰亮度降低,表明碳烟得到抑制。