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生物柴油密度与表面张力的实验研究以及理论推算

来源:王庆黎 浏览 113 次 发布时间:2022-12-06

【摘要】:随着能源储量的日益减少,以及其燃烧所带来的环境污染逐渐加重,清洁可替代能源的开发和高效利用成为当前许多科学家和组织研究的重点。而生物柴油则因其出色的环保特性、可降解特性等优点,成为了替代能源的重要组成部分。特别是对于生物柴油而言,其准确的密度与表面张力实验数据对于生物柴油的生产、使用以及在柴油机内燃烧雾化的研究都有着非常重要的作用。因此,本论文通过实验和理论推算研究了生物柴油组成成分脂肪酸甲酯、乙酯的密度以及表面张力,为其在发动机中的喷雾、燃烧和排放过程的研究提供数据和模型支持。本文主要工作分为以下四个方面:


1.利用安东帕DMA 5000M密度仪测量了常压下8种脂肪酸甲酯和6种脂肪酸乙酯在293.15K-363.15K温度范围内的密度数据,并将数据拟合成关联式。其中脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯的密度实验值与关联式计算值的平均相对偏差和最大相对偏差分别为0.01%和-0.06%,0.01%和-0.05%。


2.利用了ST 5000表面张力测量系统测量了常压下6种脂肪酸甲酯和5种脂肪酸乙酯在293.15K-373.15K温度范围内的表面张力数据,并将数据拟合成关联式。其中脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯的表面张力实验值与关联式计算值的平均相对偏差和最大相对偏差分别为0.11%和0.33%,0.08%和-0.24%。


3.在实验的基础上,通过对14种脂肪酸酯的基团进行拆分、赋值和贡献值求解,建立了脂肪酸酯密度理论推算模型,再利用模型对建模的14种脂肪酸酯的密度进行计算,并与实验数据进行对比,14种脂肪酸酯密度的平均相对偏差和最大相对偏差分别为0.44%和0.92%。为了验证理论推算模型的外推性,选用了4种脂肪酸酯共36个数据点来进行验证,平均相对偏差为0.70%,最大相对偏差为1.65%,结果表明,该方法可以准确地估算脂肪酸酯的密度。


4.在实验的基础上,利用基团贡献法对11种脂肪酸酯的表面张力进行了理论推算,最终得到了表面张力的理论推算模型。再利用模型对建模的11种脂肪酸酯的表面张力进行计算,并与实验数据进行对比,11种脂肪酸酯表面张力的平均相对偏差和最大相对偏差分别为0.60%和-2.59%。为了验证理论推算模型的外推性,选用了6种脂肪酸酯共30个数据点来进行验证,平均相对偏差为0.87%,最大相对偏差为-1.72%,结果表明,该方法可以较为准确地估算脂肪酸酯的表面张力。