第5期 2017年10月
内燃机
Internal CombustionEngines
微重力下生物柴油预混醇类燃烧与微爆特性实验研究
刘文科"，季洪涛，吴昊雪花”，梁恩胜
No.5 Oet.2017
（1.江苏海事职业技术学院内燃机实验室，江苏南京211170；2.沪东重机有限公司，上海200129）摘要：以生物柴油预混醇类液滴，利用落塔的自由落体方式达到微重力燃烧实验。实验结果发现生物柴油预混醇类时会有内部不均匀现象，其与湿度无关，且在燃烧时会直接导致微爆。燃烧速率分析结果发现醇类加人生物柴油液滴有助于增加其燃烧速率，在不微爆时，混合液滴在醇类重量百分比为25%时达到最高：在微爆状况下，则在50%时因微爆最剧烈而使平均燃烧速率最高。
关键词：微重力；生物柴油；甲醇；乙醇；异丙醇；微爆；燃烧速率
中图分类号：TK46+4
文献标识码：A
文章编号：10006494（2017）050031-06
ExperimentalStudyofCombustionandMicroexplosionof
Biodiesel Alcohol Droplet in Microgravity LIU Wenke', JI Hongtao', WU Xuehua', LIANG Ensheng
( 1. Laboratory of IC Engine, Jiangsu Maritime Institute, Nanjin 211170
2. Hudong Heavy Machinery Co., Ltd., Shanghai 200129 )
Abstract: A research on the microgravity burming of biodiesel droplets premixed with alcohol making use of the freefalling method of“drop tower" . It was found after the test that intermal inhomogeneity existed when biodiesel was blended with alcohol, which was irrelevant to humidity, and straightly led to the occurrence of microexplosion when burming.Furthermore, the buming rate analysis showed that the buming rate increased in case of addition of alcohol in biodiesel droplets, In cases without microexplosion, the highest burming rate reached at 25% of aloohol in weight in mixture, while in cases with microexplosion average burming rate reached the highest level at 50% of alcohol in weight in mixture because of the most drastic explosion
Keywords: microgravity; biodiesel; methanol; ethanol; isopropanol; microexplosion; burming rate
0前言
生物柴油一直以来被视为石化燃油的最佳替代品，因其碳排放量较低，且由生物油脂中提炼，并不会有石油耗竭的问题。而将醇类预混合至生物柴油会引起特别的效果，如在利用柴油发动机燃烧乙醇、生物柴油双组分燃料时，发现NOx及CO 排放量减少，且使燃烧速率提升。因此，生物柴油预混醇类的燃烧研究可帮助寻找替代能源方案，尤其在微重力下，因能量仅能以辐射、传导及斯蒂芬流传递，液滴将呈现球对称，与滴径平方的线性递
作者简介：刘文科（1979-），男，硕士，主要研究方向为动力及机械工程。
收稿日期：2017-04-27 万方数据
减Sreznevsky定律（d’-Law）吻合，计算燃烧速率上比在重力下更准确。
在醇类液滴燃烧方面，燃烧时会有燃烧产物水累积在表面而使得含水量增加，火焰温度降
低、化学反应速率变慢及达姆科勒数（Damkohler Number）降低而导致液滴熄灭。此外，初始液滴大小也会影响醇类的熄灭半径。有学者研究发现，在微重力下观察甲醇预混水液滴燃烧情况，当初始直径大于3mm时，会因为辐射的热损失大于液滴吸收的热而导致熄灭，使燃烧速率下降；当液滴小于 1mm时，可忽略辐射热损失，使燃烧速率加快。
当两种不同沸点的液体均匀混合燃烧时，则有可能透过以下两种情况产生微爆的现象。
a.内部均匀成核：在燃烧过程中，液滴表面低