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生物质燃油的腐蚀磨损特性研究

作　者: 俞辉强
导　师: 胡献国
学　校: 合肥工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 生物质燃油乳化柴油腐蚀磨损空化
分类号: TK6
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

生物质燃油是一种清洁可再生能源,被认为是潜在的内燃机燃料之一。由于生物质燃油特有的有机化合物组成,对内燃机缸套-活塞环摩擦副的润滑状态产生影响,并导致腐蚀磨损。同时在输送、喷射、雾化和燃烧过程中,对油泵叶片、输油管道与喷嘴产生较大的空化腐蚀磨损,因此对内燃机的稳定工作乃至安全性能有着很大的影响,有必要对生物质燃油的腐蚀磨损特性及其机理进行研究。本学位论文以原始生物质燃油及改性生物质燃油为研究对象,借助往复式摩擦磨损试验机探讨生物质燃油的摩擦学特性及其腐蚀磨损机理,同时借助磁致伸缩仪考察空化条件下生物质燃油的腐蚀磨损特性,为高品位生物质燃油在内燃机上应用提供指导。具体内容如下：1.参照石油和石油产品试验方法国家标准,测试了原始生物质燃油及改性生物质燃油(生物质燃油／柴油乳化混合油或称乳化生物质燃油)的基本理化性能,同时把0#柴油作为参比物,对测试结果进行了分析与评判。原始生物质燃油在色泽和基本理化性能方面都比0#柴油差,而经乳化技术提质改性后,乳化混合油的各方面性能与0#柴油相接近,尤其在色泽和透明度方面有很大提高。2.以0#柴油为参比物,在往复式摩擦磨损试验机上探讨了原始生物质燃油在不同往复运动频率(摩擦速度)条件下的腐蚀磨损特性。结果表明：当载荷不变时,生物质燃油的摩擦系数和磨损量都随着往复运动频率的增加而增大；与柴油相比,生物质燃油的减摩性比0#柴油好,但它的耐磨性较0#柴油差。另外,探讨了原始生物质燃油在不同载荷条件下的腐蚀磨损特性。结果表明：当往复运动频率不变时,生物质燃油的摩擦系数随着载荷的增大而降低,磨损量随着载荷增大而增大；在相同摩擦工况条件下,生物质燃油的摩擦系数较0#柴油小,但其磨损量较0#柴油大。3.以0#柴油为参比物,在往复式摩擦磨损试验机上考察三种不同配比改性生物质燃油(或称乳化生物质燃油)的腐蚀磨损特性。结果表明：乳化生物质燃油摩擦系数及磨损量随着生物质燃油含量的增加而增大,其中5wt%乳化生物质燃油的摩擦系数比0#柴油小,磨损量与0#柴油差别不大。因此,选用5wt%乳化生物质燃油来考察其在不同摩擦工况下的腐蚀磨损特性。结果表明：当载荷不变时,5wt%乳化生物质燃油的摩擦系数及磨损量随往复运动频率增大而增大；而当往复运动频率不变时,5wt%乳化生物质燃油的摩擦系数及磨损量随载荷增大而增大。最后考察了5wt%乳化生物质燃油含量对商用全配方柴油机润滑油SAE CD15W/40的摩擦学特性影响。结果表明：随着5wt%乳化生物质燃油在润滑油SAE CD15W/40中所占含量的增加,摩擦副的摩擦系数及其它们磨损量均随之增大。4.以5wt%乳化生物质燃油为空化介质,探讨了发动机喷嘴材料(GCr15)的腐蚀磨损特性。采用磁致伸缩仪来模拟发动机喷嘴处的空化条件,探讨不同空化介质温度对喷嘴材料造成的腐蚀磨损特性影响。结果表明：随着乳化生物质燃油温度升高,其粘度与表面张力下降,射流冲击强度先增大后减小,导致空化条件下对喷嘴材料腐蚀磨损的累积失重率先增大后减小。在45℃时,燃油的粘度与表面张力使得微射流对材料冲击的破坏程度最大,空化与腐蚀磨损的双重作用也达到了最大,喷嘴材料累积失重量最大,累积失重率达到峰值。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-9
致谢  9-15
第一章绪论  15-24
  1.1 引言  15-17
  1.2 生物质燃油概述  17
  1.3 生物质燃油特性及应用  17-19
    1.3.1 生物质燃油的特性  17-18
    1.3.2 生物质燃油的应用  18-19
  1.4 国内外生物质燃油研究现状  19-21
  1.5 课题来源、研究内容及意义  21-23
    1.5.1 课题来源  21
    1.5.2 研究的主要内容  21-22
    1.5.3 研究意义  22-23
  1.6 本章小结  23-24
第二章原始生物质燃油腐蚀磨损特性研究  24-45
  2.1 引言  24
  2.2 实验部分  24-27
    2.2.1 原料与仪器  24
    2.2.2 实验方法  24-27
  2.3 结果与讨论  27-44
    2.3.1 生物质燃油的基本物性  28-29
    2.3.2 生物质燃油在不同摩擦工况下的腐蚀磨损特性  29-33
    2.3.3 生物质燃油的腐蚀磨损机理  33-44
  2.4 本章小结  44-45
第三章改性生物质燃油腐蚀磨损特性研究  45-73
  3.1 引言  45
  3.2 实验部分  45-47
    3.2.1 原料与仪器  45-46
    3.2.2 实验方法  46-47
  3.3 结果与讨论  47-71
    3.3.1 乳化生物质燃油的基本物性  47-48
    3.3.2 不同配比乳化生物质燃油的腐蚀磨损特性  48-52
    3.3.3 不同摩擦工况条件下乳化生物质燃油的腐蚀磨损特性  52-63
    3.3.4 乳化生物质燃油含量对润滑油摩擦学特性的影响  63-71
  3.4 本章小结  71-73
第四章改性生物质燃油空化条件下的腐蚀磨损特性研究  73-86
  4.1 引言  73
  4.2 实验部分  73-77
    4.2.1 原料与仪器  73-75
    4.2.2 空蚀设备及方法  75-77
  4.3 结果与讨论  77-85
    4.3.1 累积失重量变化及分析  77-79
    4.3.2 累积失重率变化及分析  79-81
    4.3.3 空化条件下腐蚀磨损机理分析  81-85
  4.4 本章小结  85-86
第五章总结与展望  86-88
  5.1 总结  86-87
  5.2 展望  87-88
参考文献  88-93
附录：攻读硕士学位期间发表的论文  93

生物质燃油的腐蚀磨损特性研究

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