乙醇-柴油混合燃料的互溶及提高燃值的研究

2008年6月廣西師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)第25卷第2期Journal of Guangxi Teachers Education University(Natural Science Edition) Vol 25 No. 2文章編號:1002-8743(20081)02-0051-05乙醇一柴油混合燃料的互溶及提高燃值的研究龐承新,譚珊珊2,彭鵬31.廣西師范學(xué)院化學(xué)系,廣西南寧530001;2.欽州市第三中學(xué);3.欽州市第一中學(xué),廣西欽州535000摘要:研究了在常溫下含不同乙醇比例的乙醇柴油對助溶劑庚醇所需量及所需攪拌時(shí)間測定不同比例乙醇柴油混合燃料的燃燒值,確定乙醇在乙醇柴油混合燃料的最佳配比還研究了添加劑二茂鐵對乙醇柴油混合燃料燃燒效率的影響結果表明;當混合燃料中乙醇含量為12%,庚醇含量為8.69%時(shí),乙醇柴油混合燃料的燃燒熱與相應乙醇和柴油的燃燒熱之和相比,熱量損失較少,為097%.當混合燃料中添加二茂鐵含量為0.7%時(shí)燃燒值平均增加0.988%,相應的炭渣殘余量最小關(guān)鍵詞:乙醇柴油混合燃料;庚醇;二茂鐵;燃燒值中圖分類(lèi)號:0627;1626,24文獻標識碼:A世界各國在不同程度上加緊對汽車(chē)替代燃料和混合燃料的開(kāi)發(fā)和利用口.乙醇部分替代柴油的技術(shù)通?？煞譃檫M(jìn)氣管熏蒸2)、缸內雙噴射21、乙醇柴油混合燃料等采用乙醇柴油混合燃料的優(yōu)點(diǎn)在于發(fā)動(dòng)機主要部件無(wú)需改動(dòng)即可滿(mǎn)足實(shí)際使用的要求.乙醇柴油是在柴油中摻入一定量乙醇,在助溶劑作用下形成穩定的溶液但乙醇與柴油的互溶性差,低溫或常溫下含水量達到005%時(shí),乙醇即會(huì )和柴油分層對乙醇-柴油研究重點(diǎn)集中在乙醇與柴油的相溶性、開(kāi)發(fā)助溶劑,解決乙醇-柴油混合燃料穩定性問(wèn)題本文探討了助溶劑庚醇對乙醇柴油的穩定作用,并探討了添加劑二茂鐵對提高乙醇-柴油燃燒值的情況(文中提到不同比例乙醇柴油混合燃料、助溶劑及二茂鐵含量的Ⅹ%均指質(zhì)量比;庚醇與乙醇一柴油的質(zhì)量均以克為單位)1實(shí)驗部分1.1主要實(shí)驗儀器和藥品(1)GR3500型氧彈式熱量計(長(cháng)沙儀器廠(chǎng));(2)WR[多控]型熱量計電腦(長(cháng)沙圣西熱量?jì)x器廠(chǎng));(3)BS210S電子分析天平(d=0.1mg);(4)78-1A磁力加熱攪拌器(杭州儀表電機廠(chǎng));(5)95%乙醇(分析純)廣東汕頭市西隴化工廠(chǎng);(6)0#柴油(市售);(7)1庚醇(化學(xué)純):中國醫藥(集團)上?；瘜W(xué)試劑公司;(8)點(diǎn)火絲:鎳絲(80J/g);(9)二茂鐵(分析純):湘中精細化學(xué)品廠(chǎng)1.2實(shí)驗過(guò)程1.2.1助溶劑庚醇提高乙醇柴油混合液穩定性試驗為解決乙醇與柴油的分層問(wèn)題通常需要添加助溶劑.脂肪醇具有親油親水基團,利用表面活性能夠使乙醇柴油形成穩定均相體系,從而增大乙醇與柴油的互溶度提高乙醇柴油的穩定性,章莉娟等人所做實(shí)驗表明4,隨著(zhù)碳鏈的增長(cháng)脂肪醇加入量減少,但庚醇例外,其加入量最少庚醇屬于脂肪醇一類(lèi),其分子結構式為HCH2CH2CH2CH(H2CH2OH,其中,一OH中國煤化工CH2CHCH為CNMHG收稿日期:2007-08-15作者簡(jiǎn)介:龐承新(1949-),男,廣西陸川人高級實(shí)驗師,從事化學(xué)實(shí)驗的研究及教學(xué)工作廣西師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)第25卷親油基團庚醇分子中的親水基團插入乙醇水內,而它的親油基團則插入柴油中這樣庚醇就起到了“橋梁"作用,從而增大乙醇與柴油的互溶度,提高乙醇柴油的穩定性本實(shí)驗主要研究助溶劑庚醇的添加量和攪拌時(shí)間兩個(gè)因素對乙醇與柴油混溶的影響采用二因素六水平U6(62)的均勻設計法對乙醇柴油混合液體系互溶性實(shí)驗進(jìn)行設計設計方案見(jiàn)表1在常溫下,稱(chēng)取10g乙醇柴油混合液(例如乙醇含量為8%的混合液)于50mL錐形瓶中,置于磁力攪拌器上按表1所設計的方案分別進(jìn)行6個(gè)實(shí)驗每個(gè)實(shí)驗加入一定量的庚醇后,開(kāi)動(dòng)磁力攪拌器攪拌至所設定的時(shí)間然后將溶液轉移至試管中塞上膠塞靜置觀(guān)察判斷乙醇柴油混合液體系的穩定情況,按穩定不分層攪拌時(shí)間少庚醇用量少的原則確定庚醇的最佳含量按上述方法分別對含乙醇為8%,10%,12%,15%的乙醇柴油混合液進(jìn)行實(shí)驗試驗結果見(jiàn)表1表1均勻設計實(shí)驗方案U6(62)及實(shí)驗結果數據表實(shí)驗設計方案實(shí)驗結果實(shí)驗設計方案實(shí)驗結果乙醇含量實(shí)驗添加庚醇攪拌時(shí)間混合液乙醇含量實(shí)驗添加庚醇攪拌時(shí)間混合液序號mn)穩定情況|(%)序號(%)穩定情況(1)5.37(3)15溶液分層1(1)8.26(3)15溶液分層穩定不分(6)30溶液渾濁2(2)8.52(6)30層40天以上穩定不分(3)604(2)10溶液渾濁123(3)8.69(2)10層40天以上穩定不分穩定不分(4)6.62(5)25層40天(4)907(5)25層40天以上以上穩定不分5(5)682(1)5同上(4號5(5)9.44(1)5層40天以上穩定不分(6)6.98(4)20同上(4號(6)991(4)20層40天以上(1)6.16(3)15溶液分層1·(1)8.72(3)15溶液分層2(2)6.59(6)30溶液分層2(2)9.12(6)301天后溶液分層3(3)711(2)10溶液分層15(3)991(2)101天后溶液分層穩定不分4(4)7.47(5)25溶液渾濁4(4)10.34(5)25層40天以上穩定不分5(5)7.98(1)5溶液分層5(5)10.87(1)5層40中國煤某化工以上穩定不分穩定不分(6)8.36(4)20層40天CNMH層40天以上以上第2期龐承新,等:乙醇柴油混合燃料的互溶及提高燃值的研究531.2.2乙醇-柴油混合燃料燃燒熱的測定首先分別測定95%乙醇、0#柴油的燃燒值見(jiàn)表2,然后測定1.2.1實(shí)驗中已經(jīng)選定添加庚醇最佳含量的4份乙醇柴油混合燃料的燃燒值將測定的乙醇一柴油混合燃料的燃燒值與相應95%乙醇和0#柴油的燃燒值之和相比,從而確定乙醇柴油中乙醇的最佳含量,實(shí)驗結果見(jiàn)表3表20#柴油與95%乙醇的燃燒值測定次數平均燃燒值(Jg)Qv油(J/g)47066.346777.1Q95%z(J/g)25689,427398.626741.126609.7表3不同乙醇含量的混合燃料的燃值混合燃料中乙醇含量庚醇含量Q柴油+Qvz(Jg)乙解燥(J/g)熱量降低4.30%45889.6654.35%8%6.60%45280.8202.27%8.36%44874.93042140.5006.09%8.69%44469.03044037.2000.97%10.34%43860.19542625.4002.82%表3中的實(shí)驗數據表明:乙醇柴油混合燃料的燃燒值與0#柴油和95%乙醇的燃燒值之和相比,乙醇柴油混合燃料的燃燒值均有所下降.從燃燒值熱量降低上看,含乙醇12%的乙醇柴油混合燃料的熱量降低最低,為0.97%.因此,乙醇柴油中乙醇的最佳含量為12%1.2.3添加二茂鐵后乙醇-柴油混合燃料燃燒熱的測定二茂鐵有提高柴油燃燒值和減少消煙的作用選取含乙醇12%乙醇柴油混合燃料,分別配制含二茂鐵0.00%、0.50%、0.60%、0.70%、0.75%、0.80%0.90%、1.00%、1.10%、1.20%的乙醇柴油待測液,分別編號0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,測定0~9號待測液的燃燒值,從而確定二茂鐵的最佳含量實(shí)驗結果見(jiàn)表4表4不同配比的二茂鐵/混合燃料在不完全燃燒條件下的燃值編號二茂鐵含量△Qv/Qn44037.244387,4350.20.795%123454393.6356.40.809%0.70%44469.2432.00.981%44387.70.796%0.80%44197.30.364%0.892%44465.8428.60.974%1.10%0.480%91.20%43973.46380.145%2實(shí)驗結果與分析中國煤化工2.1混合燃料中助溶劑庚醇含量的選定CNMHG由表1的實(shí)驗數據可以看出:(1)乙醇柴油混合燃料中之醇含量為8%,10%,12%,15%時(shí)添加庚醇的最佳含量分別為6.62%,8.36%,8.69%,10.34%;(2)隨著(zhù)乙醇含量大的增加,所需助溶劑庚醇含廣西師范學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版量也逐漸增加在加入助溶劑后,在常溫下,乙醇柴油混合燃料都可以穩定存在至少40天以上(只觀(guān)察了40天)2.2乙醇-柴油混合燃料中乙醇最佳含量的確定表3中QV柴油+QV乙醇表示根據表2所測0#柴油和95%乙醇的燃燒值所計算出來(lái)的燃燒值之和,QV乙醇柴油表示添加助溶劑庚醇后乙醇-柴油混合燃料實(shí)際所測得的燃燒值2.3在不完全燃燒條件下,不同配比的二茂鐵/混合燃料體系燃值分析按123實(shí)驗測定混合燃料的燃值結果如表4所示表4中△QV表示在乙醇柴油混合燃料中添加二茂鐵前后的燃燒熱之差,△QV/QV表示乙醇-柴油混合燃料添加二茂鐵前后的燃燒熱之差與添加二茂鐵前的燃燒值之比由表4中的實(shí)驗數據可以看出:二茂鐵含量在不高于1.00%的條件下,二茂鐵作為乙醇柴油混合燃料的添加劑確能提高其燃燒值隨著(zhù)二茂鐵含量的增加,混合燃料的燃燒效率先呈上升趨勢后又有所下降,接著(zhù)又有所上升在二茂鐵含量為0.70%和1.00%時(shí),混合燃料的燃燒效率增加相接近,當從節約材料用量和二茂鐵溶解度方面考慮,在不完全燃燒條件下,0.70%的二茂鐵/混合燃料為最佳配比.按1.2.3的測定方法對含0.陽(yáng)0%的二茂鐵/混合燃料再次測定其燃燒值,并計算燃燒值的增加比例,結果數據重復性較好,見(jiàn)表5喪5含二茂鐵0.70%的混合燃料燃燒值測定次數Qvd/g)Qv(Jg)4449.24448.44445.64465.54472.24350.988%由表5顯示的數據表明,0.陽(yáng)0%的二茂鐵混合燃料可以確定為最佳的配比體系,燃燒效率平均提髙了0.988%,此時(shí),每克的混合燃料燃燒效率最大,相應的炭渣殘余量最小3結論(1)在柴油中加入5%~15%的95%工業(yè)乙醇,同時(shí)加入適當助溶劑庚醇,可以形成均勻、透明、穩定期較長(cháng)的混合燃料,見(jiàn)表1結果.隨著(zhù)乙醇含量的增加,加入助溶劑庚醇的量也增加(2)乙醇-柴油混合燃料的燃燒值與0#柴油和95%乙醇的燃燒值之和相比,乙醇柴油混合燃料的燃燒值都有所下降.但乙醇-柴油混合燃料中乙醇含量為12%,助溶劑庚醇含量為8.69%時(shí),其熱量降低最少(3)當二茂鐵作為添加劑加入乙醇柴油混合燃料中,其含量為0.70%時(shí)為最佳配比,在不完全燃燒條件下,其燃燒效率比乙醇一柴油混合燃料的平均提高了0.988%參考文獻[]崔建偉曹明讓關(guān)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機代用燃料的應用分析科技情報開(kāi)發(fā)與經(jīng)濟,200,12(3):100[2]王建新同小光程勇乙醇柴油混合燃料的燃燒與排放特性[]內燃機學(xué)報,2002,20:225229[3]張潤鐸,賀泓張長(cháng)斌,等.乙醇柴油混合燃料的制備工藝和廢氣的排放[]環(huán)境科學(xué),2003,24(4):6[4]章莉娟陳軍等微乳化右醇柴油燃料穩定劑的研制[].精細石油化工,2004(6):47[5]何廣平,章偉光二茂鐵的幌成及二茂鐵對柴油燃速和燃燒效率影響的研究[J]臨沂師范學(xué)院學(xué)報,2004,26(6);96[6]袁云生節能消煙劑:二茂旺[]適用技術(shù)市場(chǎng),1992,(9):1TH中國煤化工CNMHG第2期龐承新等:乙醇柴油混合燃料的互溶及提高燃值的研究55The Study of Mutual Solubilization and Enhancementof the burning Value of Ethanol-diesel Oil Mixed FuelPANG Cheng-xin', TAN Shan-shan, PENG Peng'(1. Department of Chemisury, Guangxi Teachers Education University, Nanning 530001, China;2. No. 3 Middle School of Qinzhou; 3. No. 1 Middle School of Qinzhou Qinzhou 535000, Chinabstract In order to make sure the best proportions of ethanol in the ethanol-diesel oil fuel, this ex-periment is made to study the needed amount of heptyl alcohol and the needed time to stir of the ethanoldiesel oil with different proportions at the room temperature. The burning value of ethanol-diesel with dif-ferent proportions is also measured and researches have been done into the ferrocenes influence on the combustion efficiency of the ethanol-diesel oil mixed fuel. The result shows: compare the burning caloric of theethanol-diesel oil mixed fuel which consists of 12% ethanol and 8.69% heptyl alcohol with the sum of corresponding ethanol and diesel oil, the loss of caloric is the least 0.97%. When 0. 7% ferrocene is added, thecombustion efficiency of ethanol-diesel oil mixed fuel equally increases by 0.988%, and the correspondingcoal sediment is minimumKey words: ethanol-diesel oil mixed fuel; heptyl alcohol; ferrocene; burning value[責任編輯:黃天放](上接第50頁(yè))參考文獻[1]周科關(guān)于|3-2表素數問(wèn)題J]廣西師范學(xué)院學(xué)報2005,(3):1517[2]周科關(guān)于丟番圖方程|32-21=p[廣西師范學(xué)院學(xué)報2007,24(4):36-39[3]華羅庚初等數論[M]北京:科學(xué)出版社,1979:801-803On Solution for the Diophantine Equation/3-2=pZHOU KeDepartment of Mathematics and Computer Science, guangxiTeachers Education University, Nanning Guangxi 530001, ChiAbstract: Let p be Prime. The Diophantine equation 13-21=p has no integral solving when p41, 43, 53, 59, 67,71 has been proved by Zhou Ke in 2005, and this equation has no integral solving alsowhen p=83,89, 97 will be proved by Zhou Ke in 2007. The equation has more group solving when p=57, 13, 23, and all the solving has been given in this papeKey words: prime; Diophantine equation; integralTHE中國煤化工CNMH:班秀和]