王興華臺灣大學：機械工程學研究所吳聖文Wu, Sheng-WenSheng-WenWu2007-11-282018-06-282007-11-282018-06-282005http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/61280本實驗將柴油與水添加一定比例之乳化劑互相混合(柴油加入1% span80，水加入1% tween 80)，通過自製之汽壓缸油水混合裝置，在出口處放置不同孔俓之過濾器，以混合出特定比例之油水乳化液。 將混合好之油水乳化液放在室溫之下存放不同天數並個別在顯微鏡下觀察其油水結合情況，然後使用Ink-Jet printing method 的方式產生微小的油水乳化液液滴落入高溫含氧的燃燒環境中，探討油水乳化液之穩定性及其液滴各種燃燒性質：點火延遲、燃燒速率、以及微爆現象。發現歷經一個月的儲存，水含量在15％以下的油水乳化液，燃燒特性較無明顯的改變。而水含量在20％以上的油水乳化液，點火延遲會有些微的縮短，燃燒時間則明顯增長。在微爆現象上，只有20％水含量以上的乳化液會在發生微爆時一次炸完。In this study, we add emulsions to diesel and water and make them mix together (diesel with 1% span80, water with 1% tween80). We use ourselves designing air piston cylinder device and varies dimension filters to mix different percentages water-in-oil emulsions. We store the water-in-oil emulsions in room temperature for several days and investigate their integration by the microscope; then using Ink-Jet printing method to generate the droplets in the high temperature environment. Wu study the Emulsification Stability and the combustion characteristics of the droplets: ignition delay, burning rate, micro-explosion and so on. For one month storage, the combustion characteristics of the water-in-oil emulsions below 15 % water fraction are not obviously changed but those above 20% water fraction are changed, their ignition delay are a little shortened and burning time are increased. Besides, only water-in-oil emulsions above 20% water fraction can explode completely.目錄 致謝 Ⅰ 中文摘要 Ⅱ 英文摘要 Ⅲ 目錄 Ⅳ 附圖目錄 Ⅴ 附錄 Ⅵ 第一章 緒論 1 1-1 前言 1 1-2 文獻回顧 2 1-3 研究動機與目的 8 第二章 理論基礎 9 2-1 乳化基礎原理 9 2-2 液滴燃燒基礎理論 11 第三章 實驗設備與方法 14 3-1 實驗油料準備 14 3-2 液滴實驗方法 15 3-3 實驗及觀測設備 16 3-3.1 液滴產生器及放置平台 16 3-3.2 高溫環境設備 18 3-3.3 觀測設備 19 3-3.4 影像處理系統 20 3-4 實驗步驟及資料處理方法 20 3-4.1 實驗步驟 20 3-4.2 實驗資料處理方法 23 3-5 實驗環境分析與校正 24 3-5.1 熱流場環境分析 24 3-5.2 實驗儀器校正 26 第四章 結果與討論 29 4-1 乳化液外觀及油水結合情況 30 4-1.1 水含量之影響 31 4-1.2 不同過濾器相對於儲存天數之影響 31 4-2 油水乳化液滴燃燒現象 33 4-2.1 水含量之影響 33 4-2.2 不同過濾器相對於儲存天數之影響 36 4-3 整合分析 39 第五章 結論 42 參考文獻 43 附圖目錄 圖2-1 兩種類型乳化物 46 圖3-1 混合裝置照片 47 圖3-2 過濾器照片 48 圖3-3 整組混合裝置示意圖 49 圖3-4 整體設備照片 50 圖3-5 實驗裝置示意圖 51 圖3-6 液滴產生器示意圖 52 圖3-7 電子控制箱 52 圖3-8 液滴產生器放置平台 53 圖3-9 氣體式平面火焰燃燒爐 53 圖3-10 CCD Camera及放大鏡頭 54 圖3-11 影像處理系統 54 圖3-12 火焰燃燒速率表 55 圖3-13 燃燒盧內溫度分佈圖 55 圖3-14 流量控制面板 56 圖3-15 濕式流量校正儀 56 圖4-1-a 0.5μm filter不同水含量及不同天數之乳化液顯微照片 57 圖4-1-b 2μm filter不同水含量及不同天數之乳化液顯微照片 62 圖4-1-c 7μm filter不同水含量及不同天數之乳化液顯微照片 67 圖4-2 0.5μm filter所混乳化液存放一個月之照片 72 圖4-3 不同水含量乳化液滴火焰圖 73 圖4-4-a 0.5μm filter乳化液火焰圖 74 圖4-4-b 7μm filter乳化液火焰圖 75 圖4-5-a 5％水含量乳化液滴微爆時序圖 76 圖4-5-b 10％水含量乳化液滴微爆時序圖 77 圖4-5-c 15％水含量乳化液滴微爆時序圖 78 圖4-5-d 20％水含量乳化液滴微爆時序圖 79 圖4-5-e 25％水含量乳化液滴微爆時序圖 80 圖4-6-a 液滴尺寸 350μm 火焰圖 81 圖4-6-b 大小不同之乳化液滴點火延遲之差異 82 圖4-6-c 大小不同之乳化液滴燃燒時間之差異 82 圖4-6-d 大小不同之乳化液滴微爆前與初始尺寸之差異 83 圖4-7-a 0.5μm filter5％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 84 圖4-7-b 0.5μm filter10％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 85 圖4-7-c 0.5μm filter15％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 86 圖4-7-d 0.5μm filter20％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 87 圖4-7-e 0.5μm filter25％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 88 圖4-8-a 7μm filter5％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 89 圖4-8-b 7μm filter10％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 90 圖4-8-c 7μm filter15％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 91 圖4-8-d 7μm filter20％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 92 圖4-8-e 7μm filter25％水含量乳化液火焰隨儲存時間變化情況 93 圖4-9-a 5%水含量-不同過濾器影響火焰變化情況 94 圖4-9-b 10%水含量-不同過濾器影響火焰變化情況 95 圖4-9-c 15%水含量-不同過濾器影響火焰變化情況 96 圖4-9-d 20%水含量-不同過濾器影響火焰變化情況 97 圖4-9-e 25%水含量-不同過濾器影響火焰變化情況 98 圖4-10-a 儲存天數對點火延遲之影響（0.5μm過濾器） 99 圖4-10-b 儲存天數對點火延遲之影響（7μm過濾器） 99 圖4-11-a 儲存天數對燃燒時間之影響（0.5μm過濾器） 100 圖4-11-b 儲存天數對燃燒時間之影響（7μm過濾器） 100 圖4-12-a 儲存天數對平均燃燒速率（Kab）之影響（0.5μm過濾器） 101 圖4-12-b 儲存天數對平均燃燒速率（Kab）之影響（7μm過濾器） 101 圖4-13-a 儲存天數對整體平均燃燒速率（Kob）之影響（0.5μm過濾器） 102 圖4-13-b 儲存天數對整體平均燃燒速率（Kob）之影響（7μm過濾器） 102 圖4-14-a 儲存天數對整体平均有效燃燒速率（Keb）之影響（0.5μm過濾器） 103 圖4-14-b 儲存天數對整体平均有效燃燒速率（Keb）之影響（7μm過濾器） 103 附錄 附錄一 超級柴油物理及化學性質 104 附錄二 流量計校正 104 附錄三 電子控制箱strobe delay校正圖 106 附錄四 界面活性劑Span80與Tween80之性質 1061823711 bytesapplication/pdfen-US乳化劑液滴點火延遲微爆emulsiondropletignition delaymicro-explosionthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/61280/1/ntu-94-R92522112-1.pdf