柴油-乙醇乳化燃料乳化剂的最佳HLB值研究

38卷第7期浙江大学学报(工学版)Journal of Zhe jiang Uniniversity(Engineering Science)柴油-乙醇乳化燃料乳化剂的最佳HLB值研究姚胜华,魏建勤,吴楚(浙江大学动力机械及车辆工程研究所,浙江杭州310027)摘要:为了避免柴油-乙醇乳化燃料在实际使用过程中,由于乙醇吸水导致的柴油与乙醇的分层现象,研究了柴油-工业乙醇(含水量为5%)乳化燃料所需乳化剂的最佳HLB(亲水亲油平衡)值以及不同含水量对最佳HLB值的影响,试验结果表明,柴油与工业乙醇乳化时,最佳HLB值为3.3~38;柴油-水乳化液所需乳化剂的最佳HLB值为2.8~3.3.随含水量的增加,柴油-乙醇水乳化液所需乳化剂的最佳HLB值增大,乳化燃料分层时间变长。在柴油-乙醇乳化燃料中加水有利于提高乳化燃料的稳定性关键词:柴油;乙醇;乳化剂;最佳HLB中图分类号:TK411.71文献标识码:A文章编号:1008-973X(2004)07-089903Optimum HLB number of fuel emulsion fordiesel-ethanol emulsificationYAO Sheng-hua, WEI Jian-qin, WU ChuInstitute of Power Machine and Vehicle Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, ChirAbstract: To obtain stable and economical diesel-alcohol emulsion fuel, and to avoid the delamination ofthe emulsion fuel caused by alcohols absorbing water, the optimum HLB(hydrophilic and lipophilic balance)number of the fuel emulsion for diesel-industrial ethanol (water: 5%)emulsification and the inflence of water on the hlB were studied. The results showed that the optimum HLB number of the fuelemulsion for diesel-industrial ethanol emulsification was about 3.3-3. 8 and the optimum HLB number ofthe emulsion for diesel-water emulsification was about 2.8-3. 3. With water content increasing, the optimum HLB number of the fuel emulsion for diesel-ethanol-water emulsification approached to that fordiesel-water emulsification, and the delamination time got longer. It is concluded that adding water intodiesel-ethanol emulsion fuels can improve the stability of emulsificationKey words: diesel; ethanol; emulsion; optimum HLB近年的研究发现,当燃料中含氧量达到总质量论较多的是一种定性的概念,尚无法定量指导具体的30%时,燃料就可实现无烟燃烧.柴油机排放尾的配制过程41气的烟度主要受燃料中含氧量的影响,与具体的含乳化液的形成及其稳定性的理论目前并不完氧燃料的种类无关:2.因此,考虑价格因素,在柴油善.在实际研究中,常用乳化剂的HLB值作为配制中掺烧醇类非常具有吸引力乳化液的指导性指标,这就要求做大量的实验来确柴油机中掺烧醇的最大难点在于难以获得价定最佳HLB值.采用最佳HLB值来指导乳化剂配廉、稳定的柴油醇混合燃料.我国内燃机界对柴油-制工作,大大减少了乳化剂筛选的工作量醇乳化燃料的研究报道较多,但大多集中在内燃机考虑乙醇作为燃料在减少CO2排放方面的潜燃烧方面对柴油醇乳化燃料的配制研究较少,讨力中国煤化工中,乙醇必然要吸收稿日期:2003-07-01浙江大学学报(工学版)网址:wCNMHG作者简介:姚胜华(1975-),男,湖北武汉人,硕土生主要从事汽车电子方面的研究E-mailtyao-shenghus@sohu.com大学学报(工学版)第38卷水而使柴油与乙醇发生分层的现象,本文研究了柴油工业乙醇(v(H2O)为5%)最佳HLB值以及不同含水量对柴油乙醇最佳HILB值的影响1研究方法采用机械搅拌方式制备乳化剂.自行设计的搅图2柴油-水拟乳化效率曲线拌器空载转速在11000r/min以上,对柴油、醇混合Fig 2 Emulsification efficiency of diesel-water fuel by液的搅拌时间只需1min左右即可使柴油与醇均匀analogy混合·为了避免高速搅拌时温度升高,从而影响乳化液的特性,制备乳化剂时连续搅拌时间不超过的拟乳化效率图乳化液的组成为:V(柴油):V(工2min,相邻两次搅拌时间间隔不短于10min.本研业乙醇)=8:1,V(柴油):V(水)=8:1.将等体究在实际操作时,将柴油、醇或水按一定比例配制积但HLB值不同(1.8~6.0)的乳化剂加入到配制好,置入烧杯中搅拌,得到所需乳化液好的等体积的柴油工业乙醇混合液中图中横坐标采用静置等待、自然分层的办法来获得分层时为HLB值纵坐标为分层时间比间.分层时间由目测确定.使用单侧平行光源入射从图1、2可知,当HLB值为3.3~3.8时,柴试样,观察者从垂直于入射光的方向观测,观测距离油工业乙醇的分层时间最长;当HLB值为2.8~不大于25cm,乳化柴油形成均质的乳白色或乳黄3.3时,柴油水的分层时间最长,因此柴油工业乙色液体。一旦这种均质液体中出现可观测到的液滴醇所需乳化剂的最佳HLB值为3.3~3.8,柴油水或沉积物,那就意味着乳化柴油已经开始分层规定所需乳化剂的最佳HLB值则为2.8~3.3从静置开始到此时所经历的时间为分层时间22含水量对柴油-乙醇的乳化剂的最佳HLB值通过将等量、不同HLB值的乳化剂与相同的柴的影响油-工业乙醇溶液配制成多个试样,然后测定各个试文献[3]指出水对柴油-乙醇乳化液的分层时间样的分层时间,确定具有最长分层时间的试样,则这有很大影响.但缺少含水量对乳化效果影响的具体样试样所用乳化剂的HLB值就是最佳HLB.各试数据,而且也未论及含水量不同时最佳HLB值是否样分层时间与最长时间之比介于0~1.0,文中以变化.将不同含水量的乙醇水溶液与柴油按1:P来代表乳化效率绘出表面活性剂的拟乳化效率图.的比例混合,在环境温度为14℃的条件下,得到拟乳化效率曲线.图3为不同体积分数(中(乙醇)=V2试验结果及分析(乙醇)/(V(乙醇)+V(水)的乙醇与柴油的乳化液的拟乳化效率曲线.由图可知,随含水量的增加2.1柴油工业乙醇的乳化剂和柴油水的乳化剂佳HLB值由3.3~3.8减小为28~3.3,即柴油-醇的最佳HLB值乳化液的乳化剂最佳HLB值随含水量的增加向柴通过比较发现,在高转速下,柴油、醇、水或乳化油-水乳化液的乳化剂最佳HLB值变化剂的添加顺序、机械搅拌的次数对最终获得的乳化2.3水含量对柴油-z醇乳化液分层时间的影响液的分层时间没有明显影响图4为14C时,用HLB值为3.3的乳化剂乳图1、2分别为柴油工业乙醇柴油水在8℃时化后的柴油乙醇水乳化液的分层时间对比.可以看出水的存在对柴油-乙醇乳化液分层时间影响很大,随着含水量增大,分层时间延长,乳化液变得更加稳定·由此可知,水对柴油乙醇混合液稳定性的影响随混合液的性质而变更进一步地,当配制两者的透明液时,水将使柴油-纯乙醇混合燃料的稳定性HLB值降低中国煤化工的纯乙醇直接加图1柴油工业乙醇拟乳化效率曲线Fig. 1 Emulsification efficiency of diesel-industrialCNMHG放置几十天后溶液依熟均与明但一旦打开风官塞,约20mn后ethanol fuel by analogy空气中的水分就会使柴油与乙醇分层,当配制两者第7期姚胜华,等:柴油-乙醇乳化燃料乳化剂的最佳HLB值研究结语460随着我国汽车拥有量的迅速增加,对燃料的需求将会急剧增加,而且世界石油的存储量也在不断0,4减少,解决这种局面有两种方法:一是研制电动汽0.32车;二是寻找石油的替代燃料.由于醇类是一种可再生的燃料,而且醇类的主要来源在农村,所以柴油醇乳化燃料将有很大的市场前景HLB值图3柴油乙醇水拟乳化效率曲线参考文献( References):Fig 3 Emulion efficiency of diesel-ethanol[I] MIYAMOTO Noboru, OGA WA Hideyuki, NURUNNabimd, et al. Smokeless, low NO,, high thermal efficiency, and low noise diesel combustion with oxy-genated agents as main fuel [A]. Society of AutomotiveEngineers [C]. New York: SAE, 1998[2] OGAWA Hideyuk, MIYAMOTO Noboru Combustioncharacteristics and potential for ultra low emission withoxygenated fuels in diesel engine [] Journal of Soci-φ(乙醇)[3]崔心存,内燃机的代用燃料[M].北京:机械工业出版社,190:187-240图4不同含水量时柴油乙醇水乳化液稳定期比较[4]金萍,傅茂林.一种新柴油水乳化燃料的研究[].小型Fig 4 Comparison of stabilization period with different内燃机,2000,29(1):1-7water content in diesel-ethanol-water emulsionJIN Ping, FU Mao-lin. An experiment investigation on的乳化液时,如本组试验所示,水反而有利于柴油burning new emlel in a diesel engine [J]乙醇乳化液稳定性的提高Small Internal Combustion Engine, 2000, 29(1):1-7.下期论文摘要预登氧体积分率对于对二甲苯液相催化氧化的影响谢刚,司马坚,王勤波,李希浙江大学化学工程与生物工程学系,浙江杭州310027)摘要:对工业反应条件下的对二甲苯氧化过程进行了实验研究,测定了不同氧气体积分率下的液相、气相各组分浓度随时间的变化关系采用双曲型的主、副动力学模型拟合实验数据,得到了各步反应速率常数与氧体积分率的关系式结果表明,氧对反应的影响随其体积分率的增加而减弱在桦值以b·斤应速不重明显变化同时氧体积分率对主反应速率的影响要比对燃烧副反应的影响更为中国煤化工关键词:对二甲苯;氧化;动力学;燃烧反应;二氧化碳CNMHG