乳化油的催化重整反应在定容弹中的实验研究.pdfVIP

论文编号:113(112 乳化油的催化重整反应在定容弹中的实 验研究 卢小丰 侯凌云 傅维标 。马凡华 清华人学丁程力学系，燃烧研究室，*清华大学汽车工程系，北京，10008 电话Email:xiaofeng00@niails.tsinghua.edu.cn 摘要:本文实验研究1乳化油的催化重整反应在定容弹中的着火过程，对比研究柴油和乳化汕，乳化 油fi有、无催化剂以发乳化油在两种不同的催化剂条件下的着火曲线。从实验结果可以看出.乳化油 的着火延迟时间和着火温度都要比柴油的高，但在含Ni或NiO催化剂的条件下能够缩短其着火延迟时 间，并使着火变得容易，可见催化重整反应对乳化油的燃烧有着积极的作用。 关健词:乳化油，催化重整反应，着火延迟时间，着火温度 1.引言 掺水燃料技术是一种有着厂泛应用前景的技术。水的加入可以同时降低NOx与碳 烟颗粒的生成，有着其它方法无法取代的优势。但该技术要做到真正的实用尚面临很多实 际的问题，如由于掺水后滞燃期变长而导致机器 作「粗暴与运行的不稳定。柴油机中的 燃烧过程是决定其燃烧效率与排放物生成的关键过程，催化重整反应能够有效的缩短掺 水燃料的着火延迟时间，减小滞燃期，同时催化反应还能够产生少量的氢气，而在内燃 机中加入少量的氢 (0.5Vo^2%)，就能够明显改善内燃机的燃烧过程，提高效率，降低 污染 ”‘。本文L点研究的是着火阶段催化重0.反应对掺水燃料的着火过程的影响，定容 球弹的条件接近于柴油机气缸中的条件，但与实际柴油机仍有相当区别。在本文中作为 第一步仍将采用定容球弹作为实验台进行研究。 催化重整反应是指在有含镍催化剂的作用F，在2000C-500℃较低温度时，水燕 气可以在催化剂表面上发生重整反应，使燃料与水蒸气中的氢原子结合成氢气，井且释 放出来_‘7 烃的水蒸气重整反应通常为如 卜形式: CxHy+xHz0一xCO+(x+y/2)Hz 所生成的CO还可以进一步与水进行如 卜反应: CO+H,O 一 CO,+U12 关于催化机理，有研究者指出飞‘1:烃类燃料与水蒸气的催化重整反应是吸热反应， 催化剂的存在降低了该反应产生氢气的反应温度，使得该反应可以吸收低温热，并将低 温热转化成温度较高的氢气的燃烧热，从而提高了火焰温度，使燃烧更完全更充分，同 时促使反应平衡不断右移，使该催化重整反应进行得更完全。 将燃料和水蒸气的催化重整反应引入到乳化油的燃烧中，它对乳化油在柴油机中的 着火的影响，在国内还未进行过研究，所以及时的从理论和技术两方面同时对乳化油的 催化重整反应的着火过程进行研究是必要的。 2.实验系统与方案 图】孚L化油的催化重格实验装置示意图 本实验设计土要是研究乳化油的催化重整反应对着火过程的影响，使其能产生少量 的氢气缩短着火延迟时间并使着火变得容易，同时能够改善乳化油的燃烧状况。 实验装置包括四个部分，喷油部分，加压空气部分，电炉加热部分和测量部分。 高压空气通过减压阀进入定容弹中，定容弹内安装了电炉丝加热系统，对定容弹内 空气加热，温度和压力通过热电偶和压力表测量，具体布置参考图1。并可以通过电压 和排气阀调,,当温度压力达到指定值时，由高压汕泵喷入乳化油，用热电偶测橄温度 的变化曲线并输入到计算机中。 3.实验结果及分析 本实验主要研究了柴油，乳化油在不同温度不同压力F和不同催化剂条1II`的着火曲 线。 (1)t匕较一个人气压 卜，柴油和掺水量为20%的乳化汕的着火曲线，从图2可以看出， 乳化油的着火延迟时间明显要比柴油的着火延迟时间长，可见单纯的乳化油是不利于着 火的，进而会影响到柴油机的运行。 柴 一 油