高温高压条件下生物柴油及调和油的界面张力和黏度研究

Biodiesels are new environmentally friendly fuels with vigorous support of national policy, which play an important role in reducing the emissions of harmful gases from vehicle exhaust and improving air quality. Interfacial tension and viscosity of biodiesel and biodiesel blends are the important index to evaluate their liquidity, lubrication and atomization characteristics, and are crucial for the design and optimization of the engine injector as well as safety of oil supply. The project intends to carry out the following work: firstly, to improve the accuracy and extend the pressure ranges of the existing dynamic light scattering experiment setup; secondly, to study interfacial tension and viscosity of Jatropha biodiesel and its biodiesel blends with the pendent drop setup in our group and the improved dynamic light scattering setup; thirdly, to develop a theoretical interfacial tension and viscosity model for biodiesel and biodiesel blends. After this project, the urgently needed experimental data for biodiesel and biodiesel blends and theoretical prediction model could be obtained, providing the basic data and theoretical support for the application of biodiesel in the design of engine injector system. At the same time, it will promote the development of optical technology in the aspect of viscosity measuring.

生物柴油是我国大力发展的新型环保燃料。发展生物柴油技术，作为从源头控制污染的重要手段，对于降低机动车尾气排放和改善空气质量具有重要意义。生物柴油的界面张力和黏度是衡量其流动、润滑和雾化特性的重要指标，对内燃机喷射器的设计和优化以及供油安全均有关键作用。因此本项目拟开展以下工作：改进现有的动态光散射法黏度实验系统，提高测试精度并拓展压力测试范围；利用已有的悬滴实验系统和改进后的动态光散射系统，开展我国优先发展的麻风树油及其调和油的界面张力和黏度实验研究，补充现有数据的空白和不足；同时构建适用于生物柴油及调和油的界面张力和黏度理论预估模型。通过本项目的研究不仅能够获得生物柴油应用所急需的实验数据和理论预估模型，为这些环保燃料应用于内燃机喷射器设计提供数据基础和理论支持，同时也推动了光学热物性测试技术在黏度测量方面的进展。

生物柴油是重要的清洁燃料和燃料添加剂，推广生物柴油及其与石化柴油混合燃料有助于降低汽车尾气的有害气体和颗粒物的排放，对于降低雾霾指数，改善空气质量有着重要的作用。生物柴油的热物理性质，如黏度、表面张力、密度和折射率是设计汽车内燃机喷射系统必须的基本参数，获取在较宽的温度和压力范围内的热物理性质，是推动生物柴油及其与石化柴油混合燃料应用的基础。本项目改进了原有的动态光散射实验系统，并对通过分散稳定性研究，对颗粒散射进行了深入研究；搭建了表面光散射实验系统，用于同时获取高温高压条件下生物燃料的黏度和表面张力；利用这些研制的实验系统，本文研究了组成生物柴油的六种典型脂肪酸甲酯和六种脂肪酸乙酯的表面张力、黏度、密度和折射率；研究了4种典型脂肪酸甲酯和4种脂肪酸乙酯与十二烷的混合燃料的表面张力、黏度、密度和折射率；研究了4种典型脂肪酸甲酯和4种脂肪酸乙酯与十六烷的混合燃料的表面张力、黏度、密度和折射率；这些二元混合物可以作为模型燃料来模拟实际的生物柴油和石化柴油混合燃料在特定过程的热物理性质变化规律。在实验的基础上，本项目还利用分子动力学模拟的方法，研究了脂肪酸甲酯、乙酯及其与十二烷体系的密度、表面张力和黏度，获得了模拟该体系的最佳适用力场。通过本项目的研究，不仅获得了生物柴油及其石化柴油混合燃料应用需要的基础数据，同时也通过对于光学实验原理的研究，实验系统的研制和不断改进，推动了该技术在高温高压领域的进展。