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生物柴油密度與表面張力的實驗研究以及理論推算

來源:王慶黎 瀏覽 1250 次 發(fā)布時間:2022-12-06

【摘要】:隨著能源儲量的日益減少,以及其燃燒所帶來的環(huán)境污染逐漸加重,清潔可替代能源的開發(fā)和高效利用成為當(dāng)前許多科學(xué)家和組織研究的重點。而生物柴油則因其出色的環(huán)保特性、可降解特性等優(yōu)點,成為了替代能源的重要組成部分。特別是對于生物柴油而言,其準(zhǔn)確的密度與表面張力實驗數(shù)據(jù)對于生物柴油的生產(chǎn)、使用以及在柴油機(jī)內(nèi)燃燒霧化的研究都有著非常重要的作用。因此,本論文通過實驗和理論推算研究了生物柴油組成成分脂肪酸甲酯、乙酯的密度以及表面張力,為其在發(fā)動機(jī)中的噴霧、燃燒和排放過程的研究提供數(shù)據(jù)和模型支持。本文主要工作分為以下四個方面:


1.利用安東帕DMA 5000M密度儀測量了常壓下8種脂肪酸甲酯和6種脂肪酸乙酯在293.15K-363.15K溫度范圍內(nèi)的密度數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)擬合成關(guān)聯(lián)式。其中脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯的密度實驗值與關(guān)聯(lián)式計算值的平均相對偏差和最大相對偏差分別為0.01%和-0.06%,0.01%和-0.05%。


2.利用了ST 5000表面張力測量系統(tǒng)測量了常壓下6種脂肪酸甲酯和5種脂肪酸乙酯在293.15K-373.15K溫度范圍內(nèi)的表面張力數(shù)據(jù),并將數(shù)據(jù)擬合成關(guān)聯(lián)式。其中脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯的表面張力實驗值與關(guān)聯(lián)式計算值的平均相對偏差和最大相對偏差分別為0.11%和0.33%,0.08%和-0.24%。


3.在實驗的基礎(chǔ)上,通過對14種脂肪酸酯的基團(tuán)進(jìn)行拆分、賦值和貢獻(xiàn)值求解,建立了脂肪酸酯密度理論推算模型,再利用模型對建模的14種脂肪酸酯的密度進(jìn)行計算,并與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,14種脂肪酸酯密度的平均相對偏差和最大相對偏差分別為0.44%和0.92%。為了驗證理論推算模型的外推性,選用了4種脂肪酸酯共36個數(shù)據(jù)點來進(jìn)行驗證,平均相對偏差為0.70%,最大相對偏差為1.65%,結(jié)果表明,該方法可以準(zhǔn)確地估算脂肪酸酯的密度。


4.在實驗的基礎(chǔ)上,利用基團(tuán)貢獻(xiàn)法對11種脂肪酸酯的表面張力進(jìn)行了理論推算,最終得到了表面張力的理論推算模型。再利用模型對建模的11種脂肪酸酯的表面張力進(jìn)行計算,并與實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行對比,11種脂肪酸酯表面張力的平均相對偏差和最大相對偏差分別為0.60%和-2.59%。為了驗證理論推算模型的外推性,選用了6種脂肪酸酯共30個數(shù)據(jù)點來進(jìn)行驗證,平均相對偏差為0.87%,最大相對偏差為-1.72%,結(jié)果表明,該方法可以較為準(zhǔn)確地估算脂肪酸酯的表面張力。