王興華臺灣大學：機械工程學研究所金佑勳2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61152本實驗以柴油為主，添加其他油料或是藉由碰撞的方式產生多種不同組份的結合液滴，這些添加的油料包括甲醇、乙醇、丙醇、苯和MTBE，期待將整個柴油液滴的燃燒及微爆的研究作一個整體的呈現。 實驗中在各種不同的組份比較中發現，單獨添加在柴油裡面或是單獨與柴油液滴碰撞產生結合液滴的苯、MTBE和丙醇，對於增進燃燒速率或是促進微爆，不是沒有顯著效果就是更會有反效果，但是假如當成添加劑先行和甲醇或乙醇預混，再行和柴油液滴碰撞產生結合液滴，則會有完全不一樣的效果，反而更加增進燃燒速率和促進微爆的發生。In this experiment, we expect to present an integral research of combustion and micro-explosion of diesel droplets. We use diesel as main liquid fuel, and produce different combined droplets by adding or impacting other other liquid fuels, that including methanol, ethanol, propanol, benzene, and MTBE. As a result, we discover diesel droplets that combined with benzene, MTBE, and propanol, whatever added or impacted into diesel, don’t have any obvious effect in increasing burning rates or micro-explosion, even reducing burning rates or micro-explosion. On the contrast, if we use benzene, MTBE, and propanol as additives and premix them with methanol or ethanol, then impact with diesel droplets, these additives can increase burning rates and micro-explosion more easily.目錄 中文摘要 Abstract 目錄 圖目錄 附錄 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 論文回顧 3 1-3 實驗動機與目的 11 第二章 基本理論 12 2-1 點火延遲 12 2-2 均勻成核 12 2-3 火焰縮口機制 13 2-4 d2-Law 13 2-5 燃燒速率 14 2-6 微爆理論 15 第三章 實驗設備與方法 16 3-1 液滴產生方法 16 3-2 實驗設備 17 3-2.1 液滴產生系統 17 3-2.2 碰撞機構 18 3-2.3 模擬高溫環境系統 19 3-2.4 觀測裝置 21 3-2.5 影像擷取系統 22 3-3 實驗步驟 22 3-4 資料擷取 25 3-5 校正 26 3-5.1 流量計校正 26 3-5.2 電子控制箱訊號校正 27 3-5.3 影像大小轉換倍率校正 27 第四章 結果與討論 29 4-1 可互溶之柴油與苯系列 29 4-2 可互溶之柴油與MTBE系列 31 4-3 柴油與甲醇、甲醇預混苯系列 32 4-4 柴油與甲醇、甲醇預混MTBE系列 33 4-5 柴油與乙醇、乙醇預混苯系列 34 4-6 柴油與乙醇、乙醇預混MTBE系列 36 4-7 柴油與甲醇、乙醇、甲醇乙醇預混系列 37 4-8 柴油與甲醇、丙醇、甲醇丙醇預混系列 38 4-9 當柴油液滴體積比例固定在一範圍內時的綜合比較 40 第五章 結論 42 文獻探討 44 圖目錄 （圖2-1） 表面張力和氣泡核的關係 47 （圖2-2） C7 34％--C16 66％結合液滴尺寸0.367mm在火焰中之直 徑隨時間變化圖 48 （圖2-3） C7 34％--C16 66％結合液滴尺寸0.367mm在火焰中之直 徑隨時間變化圖 48 （圖3-1） 實驗設備示意圖 49 （圖3-2） 實驗設備整體照片 50 （圖3-3） 液滴產生器示意圖 51 （圖3-4） 電子控制箱面板照片 51 （圖3-5） 碰撞機構照片 52 （圖3-6） 氣體式燃燒爐頭及平面火焰照 53 （圖3-7） 燃燒爐內溫度分佈 54 （圖3-8） CCD及放大鏡頭組合圖 55 （圖3-9） 影像擷取系統 55 （圖3-10）流量計 56 （圖3-11）濕式流量計 56 （圖4-1） 柴油與甲醇以不同體積比例，結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 57 （圖4-2） 柴油與甲醇預混體積濃度25％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 59 （圖4-3） 柴油與甲醇預混體積濃度50％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 60 （圖4-4） 柴油與甲醇預混體積濃度75％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 61 （圖4-5） 柴油與苯以不同體積比例，結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 62 （圖4-6） 柴油與苯以不同的體積比預混液滴燃燒火焰圖。（）內為柴油預混濃度 64 （圖4-7） 柴油與甲醇預混體積濃度25％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 65 （圖4-8） 柴油與甲醇預混體積濃度50％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 66 （圖4-9） 柴油與甲醇預混體積濃度75％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 67 （圖4-10）柴油與MTBE以不同體積比例，結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 68 （圖4-11）柴油與乙醇以不同體積比例，結合尺寸皆為320um液滴碰 撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 69 （圖4-12）柴油與乙醇預混體積濃度25％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 70 （圖4-13）柴油與乙醇預混體積濃度50％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 71 （圖4-14）柴油與乙醇預混體積濃度75％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 72 （圖4-15）柴油與乙醇預混體積濃度25％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 73 （圖4-16）柴油與乙醇預混體積濃度50％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 74 （圖4-17）柴油與乙醇預混體積濃度75％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 75 （圖4-18）柴油與甲醇75％--乙醇25％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 76 （圖4-19）柴油與甲醇50％--乙醇50％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 77 （圖4-20）柴油與甲醇25％--乙醇75％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 78 （圖4-21）柴油與甲醇75％--丙醇25％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 79 （圖4-22）柴油與甲醇50％--丙醇50％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 80 （圖4-23）柴油與甲醇25％--丙醇75％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 81 （圖4-24）柴油丙醇以不同體積比例，結合尺寸皆為320um液滴碰撞 燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 82 （圖4-25）固定結合液滴尺寸320um，柴油體積比例75％附近之火焰 照片綜合比較。（）內為油料預混所佔體積濃度… 83 （圖4-26）固定結合液滴尺寸320um，柴油體積比例50％附近之火焰 照片綜合比較。（）內為油料預混所佔體積濃度 87 （圖4-27）固定結合液滴尺寸320um，柴油體積比例25％附近之火焰 照片綜合比較。（）內為油料預混所佔體積濃度 91 （圖4-28）柴油與甲醇以不同體積比例，結合尺寸皆為320um液滴碰 撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 96 （圖4-29）柴油與甲醇預混體積濃度25％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 97 （圖4-30）柴油與甲醇預混體積濃度50％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 98 （圖4-31）柴油與甲醇預混體積濃度75％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 99 （圖4-32）柴油與甲醇預混體積濃度25％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液 滴尺寸 , um) 100 （圖4-33）柴油與甲醇預混體積濃度50％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液 滴尺寸 , um) 101 （圖4-34）柴油與甲醇預混體積濃度75％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液 滴尺寸 , um) 102 （圖4-35）柴油與MTBE以不同體積比例，結合尺寸皆為320um液滴 碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 103 （圖4-36）柴油與乙醇以不同體積比例，結合尺寸皆為320um液滴碰 撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 104 （圖4-37）柴油與乙醇預混體積濃度25％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 105 （圖4-38）柴油與乙醇預混體積濃度50％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 106 （圖4-39）柴油與乙醇預混體積濃度75％的苯以不同體積比例，結合 尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 107 （圖4-40）柴油與乙醇預混體積濃度25％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液 滴尺寸 , um) 108 （圖4-41）柴油與乙醇預混體積濃度50％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液 滴尺寸 , um) 109 （圖4-42）柴油與乙醇預混體積濃度75％的MTBE以不同體積比例， 結合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 110 （圖4-43）柴油與甲醇75％--乙醇25％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 111 （圖4-44）柴油與甲醇50％--乙醇50％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒火焰圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 112 （圖4-45）柴油與甲醇25％--乙醇75％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 113 （圖4-46）柴油與甲醇75％--丙醇25％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 114 （圖4-47）柴油與甲醇50％--丙醇50％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 115 （圖4-48）柴油與甲醇25％--丙醇75％預混油料以不同體積比例，結 合尺寸皆為320um液滴碰撞燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 116 （圖4-49）柴油丙醇以不同體積比例，結合尺寸皆為320um液滴碰撞 燃燒微爆圖(左邊為柴油液滴尺寸 , um) 117 （圖4-50）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之點火延遲關係圖 118 （圖4-51）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之燃燒時間關係圖 119 （圖4-52）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之平均燃燒速率關係圖 120 （圖4-53）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之整體平均燃燒速率關係圖 121 （圖4-54）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之整體平均有效燃燒速率關係圖 122 （圖4-55）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之點火延遲關係圖 123 （圖4-56）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之燃燒時間關係圖 124 （圖4-57）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之平均燃燒速率關係圖 125 （圖4-58）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之整體平均燃燒速率關係圖 126 （圖4-59）柴油與甲醇、柴油與甲醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之整體平均有效燃燒速率關係圖 127 （圖4-60）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之點火延遲關係圖 128 （圖4-61）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之燃燒時間關係圖 129 （圖4-61）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之平均燃燒速率關係圖 130 （圖4-63）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之整體平均燃燒速率關係圖 131 （圖4-64）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加苯、柴油與苯預混；在不同 比例和體積比率下之整體平均有效燃燒速率關係圖 132 （圖4-65）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之點火延遲關係圖 133 （圖4-66）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之燃燒時間關係圖 134 （圖4-67）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之平均燃燒速率關係圖 135 （圖4-68）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之整體平均燃燒速率關係圖 136 （圖4-69）柴油與乙醇、柴油與乙醇添加MTBE；在不同比例和體積 比率下之整體平均有效燃燒速率關係圖 137 （圖4-70）柴油與甲醇、柴油與乙醇、柴油與預混之甲乙醇；在不同 比例和體積比率下之點火延遲關係圖 138 （圖4-71）柴油與甲醇、柴油與乙醇、柴油與預混之甲乙醇；在不同 比例和體積比率下之燃燒時間關係圖 139 （圖4-72）柴油與甲醇、柴油與乙醇、柴油與預混之甲乙醇；在不同 比例和體積比率下之平均燃燒速率關係圖 140 （圖4-73）柴油與甲醇、柴油與乙醇、柴油與預混之甲乙醇；在不同 比例和體積比率下之整體平均燃燒速率關係圖 141 （圖4-74）柴油與甲醇、柴油與乙醇、柴油與預混之甲乙醇；在不同 比例和體積比率下之整體平均有效燃燒速率關係圖 142 （圖4-75）柴油與甲醇、柴油與丙醇、柴油與預混之甲丙醇；在不同 比例和體積比率下之點火延遲關係圖 143 （圖4-76）柴油與甲醇、柴油與丙醇、柴油與預混之甲丙醇；在不同 比例和體積比率下之燃燒時間關係圖 144 （圖4-77）柴油與甲醇、柴油與丙醇、柴油與預混之甲丙醇；在不同 比例和體積比率下之平均燃燒速率關係圖 145 （圖4-78）柴油與甲醇、柴油與丙醇、柴油與預混之甲丙醇；在不同 比例和體積比率下之整體平均燃燒速率關係圖 146 （圖4-79）柴油與甲醇、柴油與丙醇、柴油與預混之甲丙醇；在不同 比例和體積比率下之整體平均有效燃燒速率關係圖 147 附 錄 附錄一 計算絕熱火焰溫度 148 附錄二 流量計校正圖 150 火焰的燃燒速率查表 153 附錄三 STROBE DELAY 校正圖 1541489770 bytesapplication/pdfen-US液滴燃燒微爆Dropletscombustionmicro-explosionthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61152/1/ntu-94-R90522321-1.pdf