含水燃料的燃燒

前言

含水燃料包括含水酒精、乳化油、水煤漿及含水碳?xì)浠衔锏?，但本書著重研究的是乳化油。由于對乳化油研究的某些成果也適用于含水酒精、水煤漿等含水燃料，因此本書定名為《含水燃料的燃燒》。對含水燃料即乳化燃料的研究和使用在我國已有較長的歷史，特別是近年來由于油價不斷上升，人們更想利用乳化油，以得到廉價的燃料，但又有許多問題未弄清楚，影響了乳化油研究和使用的進一步發(fā)展。特別要提到的是20世紀(jì)90年代中期，我國曾出了一個“水變油”的鬧劇，許多人上了當(dāng)。為什么會有那么多人上當(dāng)受騙呢？這是一個值得深思的問題。一方面說明大家對節(jié)油有很大興趣；另一方面說明不少入對乳化油的燃燒規(guī)律尚不清楚，有人以為加多少水就會節(jié)多少油。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了作者在含水燃料燃燒規(guī)律研究中取得的重要研究成果。這些研究工作包括乳化燃料的微爆原理、多組分蒸發(fā)理論、催化重整對燃燒特性的影響規(guī)律；同時，也包括含水燃料對柴油機節(jié)油和降低污染的實驗研究，以及重質(zhì)含水燃料的燃燒與污染排放特性；重點揭示了在內(nèi)燃機中不存在微爆，用水比油蒸發(fā)快的原理解釋了柴油機中含水燃料能夠節(jié)油的原因，同時給出采用含氧燃料熱分解技術(shù)與含水燃料相結(jié)合的方法可大幅度提高柴油機節(jié)油率的技術(shù)途徑。相關(guān)研究成果已經(jīng)在國內(nèi)外公開刊物上發(fā)表。然而，由于油燃燒現(xiàn)象的復(fù)雜性，尚有一些重要問題有待進一步研究。    本書可供廣大從事油燃燒專業(yè)的研究人員及工程技術(shù)人員參考，也可供相關(guān)專業(yè)的本科生和研究生使用。

書籍目錄

第一章 含水燃料的物理.化學(xué)特性  1.1 概述  1.2 含水燃料的穩(wěn)定性  1.3 含水燃料的制備    1.3.1 前言    1.3.2 在線乳化方式  1.4 在線乳化方式在實際中的應(yīng)用    1.4.1 實驗裝置    1.4.2 實驗用油    1.4.3 實驗結(jié)果    1.4.4 結(jié)果分析  1.5 預(yù)制備乳化油方式  1.6 乳化油與生物柴油混燒能同時降低碳煙及NOx的排放  1.7 含水燃料燃燒技術(shù)在柴油機中的應(yīng)用狀況第二章 含水燃料燃燒的節(jié)能.降污機理  2.1 概述  2.2 物理作用    2.2.1 微爆作用    2.2.2 水比油易蒸發(fā)的作用    2.2.3 水分子的熱輻射作用    2.2.4 水的蒸發(fā)降溫作用    2.2.5 提高能量可用度的作用  2.3 化學(xué)作用    2.3.1 H2O+C的化學(xué)反應(yīng)作用    2.3.2 H2O與H的化學(xué)反應(yīng)作用    2.3.3 H2O與O的化學(xué)反應(yīng)作用    2.3.4 水蒸氣的催化反應(yīng)作用    2.3.5 沖淡氧濃度的作用第三章 含水燃料燃燒的微爆原理  3.1 概述  3.2 微爆思想的提出  3.3 對微爆的不同觀點  3.4 微爆機理研究中存在的問題    3.4.1 在內(nèi)燃機的工況下,噴霧以后的乳化油滴是否存在微爆    3.4.2 微爆的強弱與各個因素之間的關(guān)系  3.5 乳化油滴的微爆實驗    3.5.1 掛滴實驗方法與結(jié)果    3.5.2 飛滴實驗方法與結(jié)果  3.6 乳化油滴的微爆理論    3.6.1 前人關(guān)于單滴乳化燃料的微爆理論    3.6.2 液相輸運機理分析    3.6.3 乳化油滴微爆的新物理模型——局部混合的分階段蒸發(fā).微爆模型    3.6.4 關(guān)于微爆強度的定量描述    3.6.5 數(shù)學(xué)模型  3.7 結(jié)果與討論    3.7.1 e值的確定    3.7.2 微爆的預(yù)報    3.7.3 影響微爆的因素分析    3.7.4 對柴油機內(nèi)微爆發(fā)生可能性分析  3.8 對微爆現(xiàn)象的幾點總結(jié)  3.9 燃用乳化油的柴油機中是否存在微爆  3.10 W／O和O／W型乳化燃料微爆的統(tǒng)一模型    3.10.1 實驗觀察    3.10.2 兩種不同類型乳化油微爆的統(tǒng)一模型  3.11 奧里油單滴燃燒.微爆特性    3.11.1 實驗系統(tǒng)與原理    3.11.2 實驗結(jié)果與分析    3.11.3 改良型奧里油的實驗結(jié)果    3.11.4 海洋乳化油的實驗結(jié)果與分析第四章 多組分混合燃料滴的蒸發(fā)與著火規(guī)律  4.1 概述  4.2 多組分混合燃料滴的蒸發(fā).著火問題的研究  4.3 多組分燃料滴蒸發(fā)的理論模型    4.3.1 多組分燃料滴蒸發(fā)的基本假設(shè)    4.3.2 多組分燃料滴蒸發(fā)的氣相過程  4.4 多組分燃料滴的氣相著火    4.4.1 多組分燃料滴氣相著火過程的基本方程    4.4.2 氣相化學(xué)反應(yīng)率    4.4.3 多組分油滴著火的相變過程    4.4.4 多組分油滴著火的液相過程    4.4.5 臨界著火條件    4.4.6 結(jié)果與討論第五章 柴油機燃用含水燃料的節(jié)油及其排放機理的定量分析  5.1 概述  5.2 計算方法  5.3 計算模型與選用參數(shù)  5.4 計算結(jié)果與討論    5.4.1 放熱曲線的計算結(jié)果與討論    5.4.2 燃燒室內(nèi)壓力的計算結(jié)果與討論    5.4.3 氣缸內(nèi)溫度變化的計算結(jié)果與討論  5.5 柴油機燃用乳化燃料同時降低NOx與碳煙的定量分析    5.5.1 計算方法研究    5.5.2 計算參數(shù)與化學(xué)動力學(xué)參數(shù)    5.5.3 計算結(jié)果與討論    5.5.4 水分以水蒸氣形式進入氣缸時的污染生成計算結(jié)果    5.5.5 NOx與碳煙生成過程特點及分析  5.6 水蒸氣對液體燃料高溫分解形成碳煙的影響    5.6.1 實驗研究    5.6.2 實驗結(jié)果與分析    5.6.3 數(shù)值計算第六章 催化重整反應(yīng)  6.1 催化重整反應(yīng)及其實驗驗證    6.1.1 催化重整反應(yīng)    6.1.2 兩種催化方式    6.1.3 甲烷-水蒸氣的催化重整反應(yīng)    6.1.4 表面催化反應(yīng)動力學(xué)    6.1.5 輕油組分-水蒸氣的催化重整反應(yīng)  6.2 催化重整反應(yīng)對烴類燃料著火的影響    6.2.1 引言    6.2.2 催化重整著火過程的物理過程    6.2.3 烴類燃料著火的實驗研究  6.3 少量H2對預(yù)混氣著火影響的理論分析    6.3.1 單一組分(CH4或H2)在前駐點著火的理論分析    6.3.2 CH4和H2的混合燃料氣在前駐點處著火的理論分析    6.3.3 考慮氣體擴散性的等效總體反應(yīng)率    6.3.4 表面催化重整反應(yīng)對熱球點燃靜止預(yù)混氣的著火分析  6.4 表面催化重整反應(yīng)對熱板上乳化油滴著火的分析    6.4.1 乳化燃料及油滴貼壁燃燒的重要性    6.4.2 實驗裝置和方法    6.4.3 理論分析    6.4.4 表面催化重整反應(yīng)機理    6.4.5 計算方法和框圖    6.4.6 計算結(jié)果與實驗比較  6.5 催化重整反應(yīng)對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?   6.5.1 加氫對火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊挠绊?   6.5.2 實驗方法和結(jié)果  6.6 催化重整反應(yīng)對預(yù)混氣火焰穩(wěn)定性的影響    6.6.1 火焰穩(wěn)定的條件及鈍體穩(wěn)定火焰    6.6.2 實驗方法和結(jié)果    6.6.3 理論分析和計算第七章 柴油機中的燃燒新方法  7.1 用催化重整反應(yīng)改善乳化油的著火過程    7.1.1 催化重整反應(yīng)在定容球彈中的實驗    7.1.2 柴油機氣缸中有.無催化劑條件下的著火過程計算比較  7.2 催化重整反應(yīng)對柴油機節(jié)油率影響的機理    7.2.1 催化重整反應(yīng)在燃燒技術(shù)中的重要作用    7.2.2 用水蒸氣催化重整反應(yīng)產(chǎn)生氫.加氫的技術(shù)    7.2.3 KIVA-3計算模型的改進    7.2.4 催化重整反應(yīng)模型    7.2.5 燃料蒸發(fā)模型的改進    7.2.6 催化重整反應(yīng)能大幅度提高柴油機的節(jié)油率  7.3 用排氣加熱.分解產(chǎn)H2的方法    7.3.1 乙醇在排氣管中的加熱.分解產(chǎn)氫的方法    7.3.2 柴油機的實驗結(jié)果及分析    7.3.3 進氣道噴甲醇蒸氣的節(jié)油實驗  7.4 H2與乳化油的聯(lián)合使用可以突破4％左右的極限節(jié)油率第八章 含水重質(zhì)燃料油(包括渣油)的燃燒  8.1 重質(zhì)燃料油(包括渣油)的特點  8.2 重質(zhì)油的黏度  8.3 奧里油及其水包油型乳化油的特點    8.3.1 奧里油的燃燒特性    8.3.2 奧里油在使用過程中存在的主要問題  8.4 重質(zhì)油的霧化    8.4.1 外混式氣動霧化噴嘴    8.4.2 內(nèi)混式氣動霧化噴嘴    8.4.3 Y型氣動霧化噴嘴    8.4.4 重質(zhì)燃料油的旋轉(zhuǎn)式氣-液霧化噴嘴    8.4.5 旋轉(zhuǎn)型氣-液霧化噴嘴的霧化角    8.4.6 旋轉(zhuǎn)型氣-液霧化噴嘴的流量分布特性  8.5 瀝青燃料油的燃燒    8.5.1 瀝青燃料滴的熱解規(guī)律    8.5.2 瀝青熱解后殘?zhí)康娜紵匦?   8.5.3 單滴瀝青的燃燒特性  8.6 含水重質(zhì)燃料油燃燒技術(shù)在重油中的應(yīng)用狀況    8.6.1 群眾對油摻水燃燒技術(shù)能節(jié)油的機理認(rèn)識不足    8.6.2 乳化劑太貴,造成節(jié)油不節(jié)錢的狀況  8.7 改變進氣流量實現(xiàn)回流區(qū)位置的可調(diào)性  8.8 含水重質(zhì)燃料油的燃燒與排放特性試驗  8.9 應(yīng)用前景  8.10 含水重質(zhì)乳化油在柴油機中的應(yīng)用    8.10.1 柴油機正常工作對燃油的要求    8.10.2 實驗設(shè)備介紹    8.10.3 實驗步驟及注意事項    8.10.4 實驗結(jié)果及分析    8.10.5 經(jīng)濟性分析參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：在本章所涉及的表面催化中，催化劑先被研磨成80～100網(wǎng)目的細(xì)小顆粒，然后再通過等離子技術(shù)噴涂在物體表面上。這種顆粒的大小與李紹芬等（1981）進行實驗時采用的催化劑顆粒的大小基本一致，在此粒度下內(nèi)擴散對反應(yīng)過程已無影響。盡管這些顆粒外表面積之和與環(huán)狀的催化劑成品相比增加了很多，但與內(nèi)孔面積相比仍然很小。正因為多相催化反應(yīng)過程絕大部分是在催化劑的內(nèi)表面進行的，所以，當(dāng)反應(yīng)氣能夠充分?jǐn)U散到催化劑內(nèi)部時，不論是預(yù)催化方式還是表面催化方式，其單位質(zhì)量或單位體積催化劑上的反應(yīng)速度都基本相同。由圖6．9可知，用等離子技術(shù)將催化材料噴涂在受熱物體表面降低燃料的著火溫度與用純催化材料制成的受熱物體降低的著火溫度相差不大。這說明等離子噴涂不會使催化材料的活性受到嚴(yán)重影響，但有一定程度的下降。對于表面催化而言，反應(yīng)氣是否能夠充分?jǐn)U散，主要取決于催化劑層的厚度。在所噴涂的催化劑層較薄的條件下，反應(yīng)氣能夠充滿整個催化劑層，所有的催化劑都能參與反應(yīng)。如果催化劑層較厚，那么由于反應(yīng)氣難以進入到催化劑層的內(nèi)部，實際上只有部分催化劑參與反應(yīng)。在后一種情況下，由預(yù)催化方式得到的動力學(xué)公式和參數(shù)就不一定合適，其反應(yīng)速度應(yīng)該通過其他途徑確定。本章采用的催化劑為環(huán)狀，內(nèi)徑和外徑分別為5 mm和12 mm，高度為6 mm。這種催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中，可以將輕油類的反應(yīng)物在水蒸氣足量的環(huán)境中，以接近100％的轉(zhuǎn)換率轉(zhuǎn)換成氫氣等產(chǎn)物，因此，可以認(rèn)為該尺寸的催化劑是能夠充分吸附氣體并進行反應(yīng)的。在本章所涉及的表面催化中，催化劑層的厚度都很?。?/pre>




編輯推薦
《含水燃料的燃燒》由高等教育出版社出版。





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