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1、Solubility of a dieselbiodieselethanol blend, its fuel properties, and its emission characteristics from diesel engine生物柴油乙醇混合燃料的溶解性，燃烧特性，及其在发动机内的排放特性。摘要摘要：在这项工作中，我们研究了在不同的温度和不同乙醇质量分数生物柴油乙醇共混物的相图。针对选定的共混燃料的性质（如密度，燃烧热，十六烷值，闪点和凝点）和它们在柴油发动机内的排放性能与基础柴油进行了研究和比较。发现混合燃料的特性接近标准柴油燃料的限制。然而，含有乙醇的共混物的闪光点与常规柴油比较
2、是相当不同的。生物柴油比较高的十六烷值可以弥补共混物中乙醇的存在造成的十六烷值减少。含有低于 10%的乙醇与柴油的共混物的热值并没有显着不同与常规柴油。我们发现在高负荷发动机中共混物的 CO 和 HC 排放显著降低，而氮化合物有所增加。然而与常规柴油相比，考虑生产率可接受的燃料的性质（闪点除外）和减少排放这些事实因素，80%的柴油，15%生物柴油和 5%乙醇是最合适的生产配比。2006 爱思唯尔科技有限公司保留所有权利关键词：柴油机；乙醇；生物柴油1.1. 简介简介在过去几十年，全世界在发电和运输上减少对石油燃料的依赖做了很多的努。在提议的燃料选择上，生物柴油和柴油乙醇燃料作为机车燃料被广泛接
3、受，它可以补救一些城市减少石油的进口（自从这项研究在泰国开始展开，主要目的是帮助泰国政府减少石油进口） 。生物柴油和柴油醇在国产柴油资源中作为一种可再生能源资源比普通柴油有一些优势。此外，他们是公认的环境友好的替代燃料，因为以前的研究已经表明，一氧化碳有，未燃烧的碳氢化合物和颗粒物排放都有实质上的减少，当他们被使用传统的柴油发动机。生物柴油是一种烷基（例如，甲基，乙基）酯脂肪酸从一个广泛的植物油动物脂肪和食用油通过酯交换反应过程。此外，生物柴油已不仅是一种替代化石柴油，而且作为一种添加剂柴油醇结合常规柴油乙醇。为了减少常规柴油的使用，柴油醇的被认为是一个候选的替代，和乙醇已包括在泰国的国家战略
4、规划和能源政策。乙醇作为替代燃料，燃料剂，一种含氧化合物和辛烷值。据预计，作为汽油调合组分，乙醇的使用可以使石油燃料的进口减少 1015%，此外，乙醇的使用还可以增加农民收入。因为它可以从多种农产品如甘蔗国产糖蜜和木薯根中制得。乙醇汽油混合的成功研制使人们对充分利用氧化混合物作为emissionsreducing 添加剂的柴油燃料产生兴趣。此外，使用乙醇，特别是生物质乙醇，对减少二氧化碳排放量有显著效果，这种方法提供了一个“遗憾”的政策，减少了潜在的未来的与气候变化有关的风险，而且它对经济发展有重要意义一般来说，乙醇可以混合使用无需修改的柴油发动机。然而，乙醇柴油混合燃料的一个主要缺点是，由于
5、其化学结构和性质的差异，在较宽的温度和水分含量范围内乙醇不溶于柴油，由于燃料不稳定可以导致相分离的。这种分离的预防可以用两种方式完成：通过添加乳化剂，延缓柴油燃料中乙醇小液滴，或通过加入共溶剂，作为桥联剂通过分子相容性和粘结产生均匀的共混物。乳化通常需要加热和混合步骤生成最终的共混物，而共溶剂允许燃料是splashblended” ，从而简化了混合流程，此外，该共混物的十六烷值低，使得它很难被压缩点火技术应用于柴油机的燃烧，因此，进行了大量的研究以提高乙醇在柴油中的溶解度，以及改善共混物的十六烷值。有关于柴油醇的生产和利用研究，最近美国的关于自不同制造商使用添加剂的研究显示，纽约的纯能源公司（
6、PEC）是第一家发展的向添加剂中加入剂量是 25% 的 15%无水乙醇的公司。而且也减少 10%的共混物。少量的市售的十六烷值改进剂（0.33%的体积）也加入到共混物以恢复的十六烷值的价值。第二添加剂制造商是英国的航空工程系，在美国测试出不同阶段7.7%和 10%乙醇柴油共混物含有 1%和 1.25%航空专有添加剂。第三制造商是通用贝迪，他们从石油产品中开发了一个专有的纯粹的添加剂，相对于前两个，这个由可再生资源制得。在澳大利亚，空间研究公司宣布利用其创新的乳化剂的乳化技术的开发成功。他们的柴油醇含有普通柴油燃料，在 84.5 体积%，水合物的乙醇（5%水）在 15 体积%，和乳化剂在 0.5
7、 体积%。用卡车和公共汽车对乙醇柴油发动机进行测试并与普通柴油进行比较研究。结果发现，在乙醇柴油混合燃料中高水平的酒精的最大化的减少废气（HC，CO，NOx，PM）排放量，并且实现了温室气体净排放的减少。目前在泰国已使用柴油醇，然而，只是小规模的和aranddlevel。但是确定潜在的柴油乙醇市场规模是很难的。在泰国，有泰国石油管理局之间的合作项目（PTT）公共有限公司，福特汽车公司，与全国金属与材料技术中心（MTEC）研究一种潜在的柴油醇作为一种替代普通柴油燃料。在 10 体积%的乙醇，柴油在 89 体积%，与进口乳化剂（Beraid ED10 来源于诺贝尔）在1 体积%的用于柴油醇的制备。
8、车辆检测是通过使用一个面包车做。据观察，除对乙醇柴油的闪点较低，所制备的柴油醇燃料性质与普通柴油的一致。很明显，在乙醇柴油的生产和利用的进一步研究是必要的。尤其是在国内添加剂的面积法。特别是所有的汽车燃料，都必须是一个明确的和单相液体。生物柴油的 1971 在泰国被介绍，到了 2011 年以来受到了广泛的讨论。能源部制定了生物柴油的8500000 升一天 2012 代替柴油的目标，或总数的 10%的柴油消费。在泰国，从可利用的的原材料中生产生物柴油的生产有很大的提高，尤其是棕榈油。考虑到环境因素，更具吸引力的系统是包含生物柴油和乙醇燃料的生产和使用，都可以在泰国生产。因此，本研究的重点是研究生
9、物柴油（棕榈油甲基酯）作为添加剂在乙醇柴油混合燃料中的的使用。在不同的温度和不同的组分浓度的乙醇生物柴油柴油三元系相的稳定性进行了研究，以及一些基本的燃料性能，如十六烷指数，密度，燃烧热，闪点，凝点，和排放，这些特性与柴油燃料相比。此外，研究了共混物的长期稳定性的影响。2.2. 材料和方法材料和方法利用罗勇净化器有限公司对柴油-生物柴油-燃料乙醇三组分体系相行为和燃料特性进行研究，95%乙醇和从皇家集拉达项目获得 99.5%；乙醇 99.9%（J.T.贝克）和生物柴油（棕榈油甲酯）系从泰国海军造船厂接收。由磁力搅拌器搅拌柴油，生物柴油和乙醇混合成均匀的混合物。然后，最终的共混物被保存在一个观察
10、外表螺旋盖玻璃瓶。然后三种物质以不同的比率进行，每组是不同的从 0%到 100%的 10%的增量体积。在这项研究中，三元体系的相行为是通过相图研究。所有的共混物从以前的步骤是静止不动在 10，20，七天，30 和 40 观察物理稳定性。七天后，观察数据被用来开发不同温度下的的相图。相位图中通过使用符号来描绘任何比例的生物柴油的柴油乙醇共混物的特征成分的物理表现。此外，所有样品均保持不动，进一步在室温下三个月观察长期稳定性。研究了三种组成比例对燃料性能的影响，采用了以乙醇和生物柴油的柴油十个共混物。他们通过混合柴油机上获得，在显示表的比例由体积的乙醇和生物柴油。实验室试验是采用 ASTM 测试标
11、准的确定进行了以下特性：十六烷指数，密度，燃烧热，闪点和凝点。所有这些特性进行测试，分别按照ASTM D240，d976，D4052，D56 和 D97。最后，燃料共混物的组成比，如表 1 所示，被用来研究的排放。在研究中使用的发动机是柴油发电机，模型 dg3le。它是一个商业单缸，风冷，垂直，四冲程，直喷式柴油机。引擎被耦合到通过负载发电机是通过增加电流提供一个电气装置，用于调整所施加的载荷。在这项研究中的受力情况，分为四个步骤，分别为 0%，30%，60%和 100%负荷（分别是 0 个，3 个，6 个和 10 个） 。一个 motorscan eurogas 8020 排放分析仪测定碳浓
12、度，一氧化碳（CO） ，未燃烧的碳氢化合物（HC） ，氮氧化物（NOx）在不同负荷下的排气。3 3 结果与讨论结果与讨论3.1 乙醇浓度对相对稳定性的影响。在室温下，通过使用三种不同乙醇浓度（95%，99.5%，和 99.9%）质量分数的影响乙醇浓度对相稳定。其结果是在柴油，生物柴油，和乙醇三相图表示组成。生物柴油-柴油室温 95%乙醇体系相行为是示图为 1A。在 95%的乙醇，柴油和 95%纯度的乙醇因为 95%的乙醇而不溶，也被称为含水乙醇水混合，混合物中含水 5%。由于水的极性高，这一部分水提高了乙醇分子的极性部分。因此， ，非极性分子不能与乙醇的纯度为 95%的兼容的柴油。生物柴油对柴
13、油的溶解度是没有限制的。以及生物柴油95%乙醇对。在这种情况下，似乎增加生物柴油不能提高柴油和 95%乙醇的互溶性，经过七天，三部分混合物也分裂成两个阶段，极性和非极性。其原因可能是，在 95%乙醇中的水含量比生物柴油具有更强的效果，导致乳液稳定性差。因此，95%乙醇可能不适合柴油醇的生产。在 99.5%乙醇的情况下，这三个元件的互溶性是没有限制的。他们可以在任何比例混合成均匀的溶液，如图 1B 所示。因为 99.5%的乙醇，与 95%乙醇相比具有较低的水含量，它更易溶于 95%乙醇柴油燃料比。然而，三个月后，一些混合物之间的比率在柴油和 99.5%乙醇之间（60%的柴油，40%乙醇柴油；50
14、%，50%，40%乙醇；柴油，60%乙醇）成为两个阶段，但具有生物柴油的混合物作为添加剂还是液相。这种均匀性是由于生物柴油可以作为两亲物（表面活性剂）和形成胶束，非极性尾部和极性头。这些分子在液/液界面薄膜和互相吸引。这些胶束作为极性或非极性溶质，取决于该生物分子的取向。当柴油燃料中连续相，在生物分子取向本身对乙醇的极性和非极性头，尾是以柴油机。这一现象举行的胶束的热力学稳定的状态，这取决于各组分的浓度等物理参数同样的结果显示 99.9%的乙醇为 99.5%乙醇。所示图 1C，99.9%乙醇和柴油可以混合均匀的溶液在任何比。然而，由于在我国产生的 99.5%乙醇比 99.9%乙醇便宜得多，因此
15、，选择以柴油和生物柴油混合燃料性能的进一步研究。3.2温度对相稳定的影响。图 2A，在 10的温度，在体积量是 2080%系列的柴油和乙醇的混合物在清澈的液体和结晶相，可以观察到的趋势. 生物柴油和乙醇形成真溶液的混合物，它可以很容易地混合。混合物含有生物柴油从 70%到 100%不含乙醇成为凝胶。这可能是在生物柴油中的脂肪酸成分的影响。和其他的比率液晶 1 相的结晶发生在乙醇和柴油相。所示图。2b，在 20，除了 1 柴油乙醇的比例，几乎所有的共混物的液相从 30%到 70%。这些比率在液体中的 2 个阶段是完全不混溶的，他们仍然是两个不同的独立的阶段图 2.生物柴油的柴油乙醇 99.5%相
16、行为（DBE 99.5%）在不同温度下的系统：（一）10 ， （b）20 ， （C）30 ， （D）40 .因此，在 20 ，燃料乙醇在柴油完全互溶，当柴油浓度低于 30%或高于 70%。在 30，所有共混物的液体 1 相，所示图。2C。燃料乙醇可以和柴油以任意比例。因此，在这个温度，没有相分离的问题. 图 2 显示的生物柴油-柴油99.5%乙醇体系在 40 C.相行为结果与 30 C 相似，证明柴油醇的共混物在较高环境温度（3040 C）作为液体单相燃料是稳定的。因此，由于泰国的正常温度，柴油醇乳液可作为无相分离问题的液体燃料3.3.燃料性能测试表 1 显示了混合燃料在不同比例的柴油，生物柴油和乙醇下的特性, 可以看出，随共混物中乙醇的比例的共混物的密度降低, 这是由于，乙醇具有较低的密度，从而降低该混合物的密度。但是，当生物柴油的比例增加，密度增加，将导致棕榈油生物柴油比其他两组密度高。通常情况下，认为高密度导致较高的燃料油的流动阻力，导致更高的粘度。这一发现表明，更高的粘度，可以导致劣质燃料喷射
