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红外辐射材料的研究及其燃油活化的应用

作　者: 黄东
导　师: 周静
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料物理与化学
关键词: 燃油活化材料 尖晶石铁氧体 电气石 红外辐射率 复合涂层
分类号: TK16
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 52次
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内容摘要


节能减排是当今世界能源紧缺的当务之急,而燃油的燃烧效率直接影响了节能减排的效果。燃油的燃烧效率与燃油在内燃机中的燃烧过程密切相关,无论是汽油机还是柴油机,燃油在燃烧前的雾化质量决定其燃烧是否充分,从而影响燃烧效率。降低燃油表面张力和粘度可以提高其雾化质量,使燃油充分燃烧降低有害气体排放,达到节能减排的目的。研究发现,燃油分子中存在着大量的C-C、C=C和C≡C键,它们的共振吸收频率位于波数3-6μm波段的红外区域,若能提供这个频段的额外能量,引起燃油分子共振,降低活化能,则可打散燃油中团聚的大分子,使其易于转化为更小的液体微粒从而便于与氧气均匀混合。论文分别制备了Fe-Mn-Cu和Fe-Mn-Cu-Co尖晶石体系红外辐射材料,研究了TiO2掺杂对其红外辐射性能的影响,分析了尖晶石材料对柴油表面张力和粘度的影响。结果表明,Fe-Mn-Cu和Fe-Mn-Cu-Co尖晶石在3-14μm范围具有较高的红外辐射率,TiO2的掺杂可以明显提高尖晶石在3-5μm波段的红外辐射率当掺杂量为10%时,Fe-Mn-Cu和Fe-Mn-Cu-Co尖晶石材料在3～5μm波段的辐射率分别可达0.77和0.84；同时,经TiO2掺杂后的尖晶石材料可明显降低柴油的表面张力和粘度,TiO2掺杂量为10%时,柴油表面张力和粘度达到最小。电气石材料在3～14μm波段具有较高的红外辐射率,但在3～5μm波段的红外辐射率较低；论文以电气石为基,引入Fe-Mn-Cu和Fe-Mn-Cu-Co尖晶石制备尖晶石／电气石复合材料,研究尖晶石掺入量对复合材料红外辐射性能的影响,发现尖晶石的引入可明显提高低波段红外辐射率；当Fe-Mn-Cu和Fe-Mn-Cu-Co的掺杂量分别达到9-12%时,在不影响电气石全波段红外辐射率的基础上,3-5μm波段的红外辐射率可由0.63分别提高到0.75和0.81。将该复合材料与粘结剂混合制备复合涂层,研究粘结剂种类、含量对红外涂层结构和性能的影响。

全文目录


中文摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
第1章 绪论  9-23
  1.1 节能减排的紧迫现状  9-10
  1.2 柴油的物理性质及燃烧理论  10-13
    1.2.1 燃油的物理性质  10-11
    1.2.2 燃烧对燃油的性能要求  11-12
    1.2.3 燃油助燃及节能减排现状  12-13
  1.3 红外辐射材料  13-21
    1.3.1 红外辐射理论  13-16
    1.3.2 红外辐射材料的研究现状  16-21
  1.4 本文研究内容及意义  21-23
第2章 材料的制备与性能表征  23-36
  2.1 实验原料与设备  23-25
    2.1.1 实验原料  23
    2.1.2 实验设备  23-25
  2.2 结构与性能表征  25-28
    2.2.1 结构分析  25
    2.2.2 显微结构分析  25
    2.2.3 红外吸收光谱分析  25
    2.2.4 红外辐射性能  25-28
    2.2.5 表面张力  28
    2.2.6 粘度  28
  2.3 Fe-Mn-Cu及Fe-Mn-Cu-Co的制备与结构  28-31
    2.3.1 Fe-Mn-Cu及Fe-Mn-Cu-Co制备工艺流程  28-30
    2.3.2 Fe-Mn-Cu及Fe-Mn-Cu-Co的结构  30-31
  2.4 烧结温度对Fe-Mn-Cu的影响  31-33
    2.4.1 烧结温度对Fe-Mn-Cu晶体结构的影响  31-32
    2.4.2 烧结温度对Fe-Mn-Cu显微结构的影响  32-33
  2.5 烧结温度对Fe-Mn-Cu-Co的影响  33-34
    2.5.1 烧结温度对Fe-Mn-Cu-Co晶体结构的影响  33-34
    2.5.2 烧结温度对Fe-Mn-Cu-Co显微结构的影响  34
  2.6 尖晶石/电气石复合涂层的制备  34-36
第3章 TiO_2掺杂对尖晶石结构与性能的影响  36-43
  3.1 TiO_2掺杂对Fe-Mn-Cu(Co)晶体结构的影响  36-37
  3.2 TiO_2掺杂对Fe-Mn-Cu(Co)尖晶石红外性能的影响  37-39
  3.3 Fe-Mn-Cu(Co)-10%TiO_2尖晶石对柴油红外活性的影响  39-41
  3.4 Fe-Mn-Cu(Co)-xTiO_2对柴油物理性能的影响  41-43
第四章 尖晶石/电气石复合材料的制备与性能研究  43-54
  4.1 复合材料的制备  43-46
    4.1.1 Fe-Mn-Cu-10%TiO_2/电气石复合材料的制备  43-44
    4.1.2 Fe-Mn-Cu-Co-10%TiO_2/电气石复合材料的制备  44-46
  4.2 复合涂层的制备  46-50
    4.2.1 葡萄糖三聚氰胺树脂为粘结剂制备复合涂层  46-47
    4.2.2 水玻璃为粘结剂制备复合涂层  47-49
    4.2.3 环氧树脂为粘结剂制备复合涂层  49-50
  4.3 尖晶石/电气石复合涂层对柴油红外活性的影响  50-54
第5章 结论与展望  54-56
  5.1 结论  54
  5.2 展望  54-56
参考文献  56-60
硕士期间发表论文和参加学术会议情况  60-61
致谢  61

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中图分类: > 工业技术 > 能源与动力工程 > 热力工程、热机 > 燃料与燃烧
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