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生物柴油密度與表面張力的實驗研究以及理論推算
來源：王慶黎 瀏覽 1459 次 發(fā)布時間:2022-12-06
【摘要】：隨著能源儲量的日益減少，以及其燃燒所帶來的環(huán)境污染逐漸加重，清潔可替代能源的開發(fā)和高效利用成為當(dāng)前許多科學(xué)家和組織研究的重點。而生物柴油則因其出色的環(huán)保特性、可降解特性等優(yōu)點，成為了替代能源的重要組成部分。特別是對于生物柴油而言，其準(zhǔn)確的密度與表面張力實驗數(shù)據(jù)對于生物柴油的生產(chǎn)、使用以及在柴油機內(nèi)燃燒霧化的研究都有著非常重要的作用。因此，本論文通過實驗和理論推算研究了生物柴油組成成分脂肪酸甲酯、乙酯的密度以及表面張力，為其在發(fā)動機中的噴霧、燃燒和排放過程的研究提供數(shù)據(jù)和模型支持。本文主要工作分為以下四個方面:
1.利用安東帕DMA 5000M密度儀測量了常壓下8種脂肪酸甲酯和6種脂肪酸乙酯在293.15K-363.15K溫度范圍內(nèi)的密度數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)擬合成關(guān)聯(lián)式。其中脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯的密度實驗值與關(guān)聯(lián)式計算值的平均相對偏差和最大相對偏差分別為0.01%和-0.06%，0.01%和-0.05%。
2.利用了ST 5000表面張力測量系統(tǒng)測量了常壓下6種脂肪酸甲酯和5種脂肪酸乙酯在293.15K-373.15K溫度范圍內(nèi)的表面張力數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)擬合成關(guān)聯(lián)式。其中脂肪酸甲酯、脂肪酸乙酯的表面張力實驗值與關(guān)聯(lián)式計算值的平均相對偏差和最大相對偏差分別為0.11%和0.33%，0.08%和-0.24%。
3.在實驗的基礎(chǔ)上，通過對14種脂肪酸酯的基團進行拆分、賦值和貢獻值求解，建立了脂肪酸酯密度理論推算模型，再利用模型對建模的14種脂肪酸酯的密度進行計算，并與實驗數(shù)據(jù)進行對比，14種脂肪酸酯密度的平均相對偏差和最大相對偏差分別為0.44%和0.92%。為了驗證理論推算模型的外推性，選用了4種脂肪酸酯共36個數(shù)據(jù)點來進行驗證，平均相對偏差為0.70%，最大相對偏差為1.65%，結(jié)果表明，該方法可以準(zhǔn)確地估算脂肪酸酯的密度。
4.在實驗的基礎(chǔ)上，利用基團貢獻法對11種脂肪酸酯的表面張力進行了理論推算，最終得到了表面張力的理論推算模型。再利用模型對建模的11種脂肪酸酯的表面張力進行計算，并與實驗數(shù)據(jù)進行對比，11種脂肪酸酯表面張力的平均相對偏差和最大相對偏差分別為0.60%和-2.59%。為了驗證理論推算模型的外推性，選用了6種脂肪酸酯共30個數(shù)據(jù)點來進行驗證，平均相對偏差為0.87%，最大相對偏差為-1.72%，結(jié)果表明，該方法可以較為準(zhǔn)確地估算脂肪酸酯的表面張力。