生物质热解乳化油喷雾质量的理论与实验对比研究

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1、分类号：TB0510710-2013222010专业硕士学位论文生物质热解乳化油喷雾质量的理论与实验对比研究林祥导师姓名职称曹建明教授专业学位类别工程硕士申请学位类别工学及领域名称动力工程领域论文提交日期2015年5月6日论文答辩日期2015年5月24日学位授予单位长安大学ResearchonSprayQualityEvaluationofBiomassPyrolysisEmulsifiedOilBsedontheTheoreticalandExperimentalComparisonAThesisSubmittedf

2、ortheDegreeofMasterCandidate：LinXiangSupervisor：Prof.CaoJianmingChang’anUniversity,Xi’an,China摘要随着人类对石化能源的需求量的不断攀升，世界范围内的石油资源短缺和环境污染成为了不得不面对的巨大问题。众所周知，地球上的石油储存量是有限的，中国光是2013年度的进口原油就高达2.82亿吨，对外依存度逼近60%，这不仅给我国的国民经济带来了严重的负担，而且还会危及我国的能源战略安全。因此，寻找资源充足，环境友好的石油替代能源是保证我

3、国经济的可持续发展，缓解能源危机，解决环境污染问题的根本途径。生物质油作为可再生的清洁能源，对缓解能源危机来说是一种很好的动力机械替代燃料。本文研究生物质热解乳化油的喷雾特性，以含量为5%经蒸馏精制后的生物质热解乳化油作为研究对象，以纯柴油和纯生物质热解油为对比研究对象。根据导师曹建明教授基于最大熵原理和质量守恒定律推导出的喷雾液滴尺寸分布函数，利用FORTRAN程序设计语言来编写生物质热解乳化油的喷雾液滴尺寸数目分布和索特平均直径数值计算程序。对燃油喷射压力分别为16MPa、20MPa、24MPa，喷嘴孔径分别为0.

4、26mm、0.315mm、0.366mm工况下，质量配比为0%、5%、100%的生物质热解乳化油进行理论计算，得到液滴尺寸数目分布曲线图和索特平均直径曲线图。在程序计算中确定出拉格朗日因子变化系数β初始值，乳化燃料BPO0、BPO5的拉格朗日因子变化系数β在1.18—1.23之间变化，变化范围很小，且随着喷孔孔径的增大而增大，随着压力的增大而减小，而BPO100的β值变化范围相对较大。随着喷孔孔径的减小、喷油压力的增大，液滴雾化尺寸分布向小颗粒方向集中，PDF峰值也变大，N索特平均直径变小，说明雾化效果变好，三种乳化燃

5、料的尺寸分布曲线总体变化趋势相似。不同压力、孔径及不同生物质热解乳化油质量比例下，乳化油索特平均直径D32的理论计算结果与实验结果均拟合较好，都随着压力的增大、生物质油比例的减小而变大，雾化质量变好；生物质热解乳化油喷雾液滴尺寸数目分布的理论计算结果与实验结果总体上相同，曲线的变化趋势一致。总体上，理论计算结果与实验结果符合程度较高，理论预测对生物质热解乳化油喷雾质量的评价准确，该理论模型科学可信。关键词：生物质热解乳化油、喷雾质量、尺寸分布、索特平均直径、拉格朗日因子IAbstractWithhuman'srisin

6、gdemandforfossilfuels,theworldwide'sshortageofoilresourcesandtheenvironmentalpollutionhasbecomeahugeproblemwhichwehavetoface.Asallweknow,theoilstoragecapacityonEarthislimited.Onlyintheyearof2013,China'simportsofcrudeoilashighas282milliontons,theforeigndependency

7、iscloseto60%.Notonlydoesthisbringtoournational'seconomyaseriousburden,butalsoendangeringthesafetyofChina'senergystrategy.Solookingforasuffciency,environmentallyfriendlyalternativeenergysourceisthefundamentalwaytoensuresustainabledevelopmentofoureconomy,easetheen

8、ergycrisisandsolvetheenvironmentalpollutionproblems.Bio-oilasacleanandrenewableenergy,toalleviatetheenergycrisisisagoodalternativefuelforpowermachines.Thispaperstudie