含纳米气泡液体燃料的制备及其性能研究

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应用重整燃料是具应用前景的车用发动机减排技术之一。本文基于液相中纳米气泡的生成方法,将不同气体以纳米气泡的形式均匀分散于碳氢燃料中,开展了含纳米气泡碳氢燃料的制备及其表征方法的研究,并探究了制备条件对混合燃料特性的影响规律。本文取得的主要研究结论如下:基于压降式混合燃料制备装置制备了含纳米气泡的混合燃料,分别使用蒸馏脱气装置、真空脱气装置和顶空-气相色谱分析仪对混合燃料中的气体含量进行了测量,并通过误差分析对测量结果进行了修正。结果表明,三种分析方法都具有较高的准确性,能够用于测量含纳米气泡混合燃料中的气体含量,但顶空-气相色谱分析仪具有更优异的重复性可以提供更令人信服的结果。分别利用氮气、氧气和甲烷制备了含纳米气泡的混合燃料,并基于顶空-气相色谱分析方法探究了气体种类、制备条件和放置时间对混合燃料特性的影响规律。研究发现三种气体在混合燃料中的含量均随着制备压力的提高而增加,甲烷因其在分子结构上与碳氢燃料更接近,从而在相同的制备压力的混合燃料中具有最高的含量,随着制备压力从0.9 MPa增加至3.5 MPa,甲烷在柴油混合燃料中的溶气量由1.64增加为2.84。混合燃料中的气体含量随着释压速率的增加呈现先增大后减小的趋势,当释压速率为0.77 MPa/min时溶气量最高。此外,混合燃料中气体含量随着放置时间的增加而急剧减小,表明混合燃料的稳定性较差。松油醇或苯氧基-丙醇添加剂可以显著改善混合燃料中气体的稳定性,而异丙醇的添加降低了混合燃料的稳定性。利用纳米粒度仪表征了混合燃料中纳米气泡的粒数浓度分布。结果表明,当制备压力为0.9-3.5 MPa时,纳米气泡平均粒径随制备压力的增大而减小,而随释压速率的增加而增大。
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