[科普中国]-复合乳化燃料

复合乳化燃料的配制及最佳

配制柴油一甲醇一水复合乳化燃料，采用由若干种亲水性和亲油性的乳化剂按不同比例复合而成的专用乳化剂。

当柴油、甲醇、水按容积百分数混合并加入适量的乳化剂后，可采用机械搅拌分步乳化法或超声波乳化法，将其乳化成复合乳化燃料。

据有关资料介绍，复合乳化燃料的最佳配比为柴油：甲醇：水为85：7.5：7.5。各种配比的试验结果如图1所示。

由图1可以看出，随着复合乳化燃料中醇、水含量的增加，柴油机小负荷性能逐渐恶化，这是由于乳化燃料喷入汽缸后，高气化潜热的甲醇与水气化吸热，导致缸内工质温度下降过多所致。在大负荷时，随着醇、水含量的增加，燃料消耗率曲线变得逐渐平坦。最低燃料消耗率点向大负荷方向延伸，甚至在超负荷情况下燃料消耗率仍呈下降趋势。经过多种配比试验，柴油机燃用柴油：甲醇：水为85：7.5：7.5复合乳化燃料具有最低的燃料消耗率。1

柴油机燃用复合乳化燃料负荷特性分析图2是柴油机燃用最佳配比柴油：甲醇：水为85：7.5：7.5复合乳化燃料和纯柴油在转速为2200r/min时的负荷特性对比曲线。从图中可以看出，在小负荷时复合乳化燃料的燃料消耗率稍高于或接近于燃用纯柴油时的燃料消耗率，排温也稍高。随着负荷增大，柴油机的燃料消耗率、排气温度和排放烟度值明显降低，而且燃料消耗率曲线变得平坦，最低燃料消耗率点的功率增大，这表明柴油机燃用复合乳化燃料，提高了柴油机的超负荷能力。

燃用复合乳化燃料使柴油机性能改善的主要原因是由于乳化燃料的“微爆”效应和燃烧产物的摩尔数的增加所致。在燃用油包水型乳化燃料情况下，油滴在着火延迟期或燃烧过程中与周围工质进行热交换，当乳化微粒内部的甲醇水溶液温度超过所处压力下过热极限温度时，便急剧气化而产生微爆。微爆使油粒进一步雾化，又因为乳化燃料的粘度较大，其喷射动量和油雾的穿透能力增强，使喷射油束区域内紊流增强，加强了油滴的蒸发，使其与空气更加均匀混合，改善了柴油机的燃烧过程。

柴油机在小负荷下燃用复合乳化燃料，由于汽缸内工质温度较低，喷油量又小，过量空气系数较大，乳化燃料对混合和燃烧的改善作用较小，而甲醇与水的蒸发吸热进一步降低了工质的温度与压力，从而给燃烧过程带来了不利影响，使燃料经济性变差，排温升高。

随着负荷增大，汽缸内工质的温度和压力随之升高，乳化燃料的微爆效应对改善雾化、混合和燃烧过程的作用也随之增强。同时，由于复合乳化燃料中甲醇是含氧燃料，氧的施放使汽缸内空燃比增大，使汽缸内的燃料燃烧更加完全，而且排气中的烟度明显降低。据有关试验资料介绍，烟度最大降低值可达50%左右，从而改善了柴油机的燃料经济性、动力性和环保性能。

从最佳配比试验的负荷特性曲线可以计算出柴油机燃用柴油：甲醇：水为85：7.5：7.5复合乳化燃料时，最高有效热效率比燃用纯柴油时提高2.82%，其节油效果相当显著。1