[发明专利]一种水蒸汽对液体燃料蒸气抑爆性能测定系统及测定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抑爆性能测定系统及测定方法，特别是涉及一种水蒸汽对液体燃料蒸气抑爆性能测定系统及测定方法。

背景技术

燃油掺水是一个既古老又新兴的课题，早在100多年前就有人提出燃油掺水技术，由于燃油-水乳状液在燃烧时能够产生微爆效应，引起燃油的二次雾化，使得燃烧更加充分，大大降低了烟度和有害气体的排放；但是由于普通乳状液不稳定，易分层，不能长期储存，在应用受到了很大的限制；近年来，随着微乳液理论的发展，开发透明、稳定、性能与普通燃油接近的微乳化燃油已成为研究的热点。微乳化燃油的制备更为简单，不需要借助搅拌或超声等外部能量，只需把燃油、水、表面活性剂和助表面活性剂按一定的比例混合就可以通过自乳化自发地形成微乳液。

我国从上世纪四十年代开始就进行了柴油乳化的试验，到五十年代后期，进行过一些大规模的柴油乳化研究，但直到八十年代才出现了重大的进展，近年来我国柴油乳化技术发展较为迅速，已开发出许多柴油乳化剂配方，并有一些研究成果申请了专利，这种既节能、又能减少污染的新型燃料必定会有更为广阔的发展前景。

李铁臻等进行了柴油微乳液制备的小样实验和扩大性实验，筛选出了合适的微乳化剂配方；研究表明，当水占6％～20％、乳化剂占10％～21％时，均能形成透明度高、稳定性好的柴油微乳液。在小样实验中可以配成微乳液的水、油和乳化剂的之间配比，同样可以应用于扩大性实验中。储存在敞口容器中的柴油微乳液会很快出现分层，但是在密闭的容器中，采用任何手段，例如振荡或使用磁力搅拌的方式配制，不管乳化多长时间，都不能形成微乳液。分别以自来水和蒸馏水为水相进行柴油微乳液的配制，初步验证了水质的不同会对柴油微乳液的形成产生影响。

黄艳娥等研究了温度、加料方式和搅拌方式等因素对制备柴油微乳液的影响。实验以柴油为油相，自来水为水相，将表面活性剂Span 80和D08/1021复配使用，以正戊醇为助表面活性剂；结果表明，当温度在30-35℃时，能较快地得到澄清的柴油微乳液，而加料方式以及搅拌方式则对微乳液的制备没有明显的影响。

陈雪松等采用亲水亲油平衡值法和复配的方法筛选出了具有良好稳定性的非离子型和阴离子型表面活性剂作为乳化剂，并对柴油进行乳化，将制备的柴油乳化液分别在1135单缸柴油机和2135双缸柴油机上进行实际应用实验，将实验结果与普通柴油进行对比，发现柴油机在油耗以及排放上都有了显著的改善。

谢新玲等制备了(D0821/TX-4/AEO-3)/柴油/正戊醇/水微乳液体系，并研究了柴油微乳液的电导率、黏度和粒径等各项理化性能。研究表明，该柴油微乳液体系为牛顿型流体，体系的黏度随着温度的升高而降低，随着表面活性剂质量分数增大而增大，并且与水量的变化规律保持一致。柴油微乳液的液滴粒径在100nm左右，其腐蚀性、密度和凝点均符合国家标准，在室温下能稳定储存6个月以上。

燃油掺水一般有两个目的。

其一是节能减排，在油包水型乳化液中，油作为连续相存在于外相中，水作为分散相存在于内相中。由于水的沸点要低于油的沸点，所以当燃烧室的温度急剧升高时，内相水蒸汽先蒸发膨胀，体积在瞬间增大了近1500倍，这种规模的膨胀相当于发生了一次小型的爆炸，当内相的压力超过油滴的表面张力和大气压之和时，水蒸汽将突破油膜的束缚，使油滴发生爆炸，产生二次雾化，油滴将分成很多更微小的油滴，大大增加了油相与空气的接触面积，更有利于燃烧；微爆还产生了大量的爆炸波，冲破火焰外围的二氧化碳、氮气等惰性气体，促进空气的对流，使空气和油蒸气在燃烧室内分布更为均匀，同时也带动温度的均匀分布，加快了燃烧速度，避免了局部高温而产生的燃烧不平衡，减少了不完全燃烧的发生，提高了燃烧效率和节能效果。

首先是降低氮氧化物的机理，氮氧化物的产生必须同时具备三个条件：高温、充足的氧气和在高温下滞留足够长的时间，三者缺一不可，因此只需至少控制其中任意一个条件即可降低氮氧化物的生成。乳化油燃烧得更加完全，提高了空气的利用率，消耗了空气中更多的氧气，使氧气的浓度大大降低，从而抑制了氮氧化物的生成；微爆作用引起的空气对流，使空气分布更均匀，防止了局部的富氧的产生。此外，乳化油燃烧逸出的水蒸汽分散到燃烧室中，对空气起到稀释的作用，并且水的气化吸收热量，能降低燃烧室的温度，同时燃烧室内的温度场分布较均匀，防止了局部高温的形成，有利于抑制氮氧化物的生成。