王興華臺灣大學:機械工程學研究所陳建培Chen, Chien-PeiChien-PeiChen2010-06-302018-06-282010-06-302018-06-282008U0001-2207200816213100http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/187082本實驗主要是利用自由落體之方式產生無重力場，使液滴於無對流效應之影響下燃燒及觀察其燃燒行為與特性，實驗所使用之單組份燃油有生質柴油、柴油，十二烷、十六烷、乙醇及十二醇，而雙組份燃油則有乙醇/生質柴油、十二醇/生質柴油與十二烷/生質柴油。 實驗結果顯示，對於會產生soot之燃料，液滴大小會影響燃燒速率，燃燒速率會隨著液滴初始直徑增加而降低。但對於不會產生soot之燃料而言，液滴直徑對燃燒速率之影響不大。乙醇於燃燒末期會發生熄滅現象。乙醇/生質柴油之雙組份液滴，於乙醇體積比為25%及50%時會產生微爆，但當乙醇體積比為75%時會發生熄滅現象。而十二烷/生質柴油之雙組份液滴，當十二烷之體積分率為60%以上時會發生火焰縮口之現象。然對十二醇/生質柴油之液滴而言，其體積分率與燃燒速率沒有直接的關聯性。Making use of freely falling in the experiment generates microgravity conditions, which can provide an environment for the droplets combustion without the convection, and enables us to the observe characteristics of combustion. The single-component fuels used in this experiment were biodiesel, diesel, dodecane, hexadecane, ethanol and dodecanol, the droplets of binary fuel mixtures include ethanol/biodiesel, dodecanol/biodiesel and dodecane/biodiesel. The experimental results showed that the burning rate would decrease with increasing the initial droplet diameter for sooting fuels. In contrast to sooting-free fuels, the burning rate is almost independent of the initial droplet diameter. Ethanol droplets will extinguish when the combustion process come to an end. The micro-explosion is observed for ethanol/biodiesel mixtures when the volume fraction of ethanol is 25% and 50%, but the droplets will extinguish for the 75% volume fraction of ethanol. The flame shrinkage is observed for the volume fraction of dodecane above 60% for dodecane/biodiesel. The burning rate is almost independent of the volume fraction for dodecanol/biodiesel droplets.目錄要 Ibstract II號說明 III一章 緒論 1-1 前言 1-2 文獻回顧 2-3 研究動機與目的 5二章 基礎理論 6-1 d2-Law 6-2 d2-Law對流效應之半實驗性(Semi-empirical)修正 8-3多重組份液滴之燃燒 9-4 液滴微爆及多組份液滴成核理論 13-5 火焰縮口(Flame Shrinkage) 13-6 碳微粒之形成(Soot Formation) 14-7 燃油分子於氣相中之停留時間(Residence Time) 15三章 實驗方法與設備 17-1 實驗方法 17-2 實驗及觀測設備 18-2.1 Drop Tower Facility 18-2.2 Drop Package 18-2.3 電子控制系統 20-2.4 影像處理方法 20-3 實驗步驟及資料處理方法 20-3.1 實驗步驟 20-3.2 資料處理方法 20-4 實驗之誤差分析 21-4.1 Pixel量測誤差 21-4.2 照片時間間距之誤差 21四章 結果與討論 22-1 實驗工作條件 22-2 純油料燃燒現象之觀察 22-3 雙組份油料燃燒現象之觀察 24五章 結論與建議 26-1 結論 26-2 建議 26考文獻 27表目錄2-1 球對稱液滴蒸發 322-2 球對稱液滴燃燒 322-3 有對流沒有分離流之液滴燃燒 332-4 有對流有分離流之液滴燃燒 332-5 球對稱液滴燃燒示意圖 343-1 實驗設備示意圖 353-2 Drop Tower Facility 363-3 Drop Package 373-4 液滴產生器示意圖 373-5 Nikon AF MICRO NIKKOR 105mm 1:28 383-6 Computar MLH-10X 383-7 高速攝影機 393-8 阻力箱 393-9 燃燒室 403-10 燃燒室內部配置圖 413-11 鹵素燈組 423-12 光纖線 423-13 電子控制系統 423-14 掉落過程示意圖 433-15 影像處理系 434-1 生質柴油液滴( ~0.528mm)燃燒時序圖 444-2 生質柴油液滴( ~0.445mm)燃燒時序圖 454-3 生質柴油液滴直徑變化圖 464-4 柴油液滴( ~0.528mm)燃燒時序圖 474-5 柴油液滴( ~0.445mm)燃燒時序圖 484-6 十二烷液滴( ~0.528mm)燃燒時序圖 494-7 十二烷液滴( ~0.445mm)燃燒時序圖 504-8 十二烷液滴直徑變化圖 514-9 十六烷液滴( ~0.528mm)燃燒時序圖 524-10 十六烷液滴( ~0.445mm)燃燒時序圖 534-11 十六烷液滴直徑變化圖 544-12 十二醇液滴( ~0.528mm)燃燒時序圖 554-13 十二醇液滴( ~0.445mm)燃燒時序圖 564-14 十二醇液滴直徑變化圖 574-15 乙醇液滴( ~0.528mm)燃燒時序圖 584-16 乙醇液滴( ~0.445mm)燃燒時序圖 594-17 乙醇液滴直徑變化圖 604-18 不同燃油之液滴直徑( ~0.528mm)變化圖 614-19 不同燃油之液滴直徑( ~0.445mm)變化圖 624-20 不同燃油之火焰與soot直徑變化圖 634-21 實驗之平均燃燒速率 644-22 25%乙醇/75%生質柴油( ~0.528mm)之燃燒現象 654-23 50%乙醇/50%生質柴油( ~0.528mm)之燃燒現象 664-24 75%乙醇/25%生質柴油( ~0.528mm)之燃燒現象 674-25 25%十二烷/75%生質柴油( ~0.528mm)燃燒時序圖 684-26 50%十二烷/50%生質柴油( ~0.528mm)燃燒時序圖 694-27 60%十二烷/40%生質柴油( ~0.528mm)燃燒時序圖 704-28 60%十二烷/40%生質柴油( ~0.528mm)之火焰縮口現象 714-29 75%十二烷/25%生質柴油( ~0.528mm)燃燒時序圖 724-30 75%十二烷/25%生質柴油( ~0.528mm)之火焰縮口現象 734-31 90%十二烷/10%生質柴油( ~0.528mm)燃燒時序圖 744-32 90%十二烷/10%生質柴油( ~0.528mm)之火焰縮口現象 754-33 十二烷/生質柴油不同比例下之液滴直徑變化圖 764-34 十二烷/生質柴油不同比例下之火焰直徑變化圖 774-35 25%十二醇/75%生質柴油( ~0.528mm)燃燒時序圖 784-36 50%十二醇/50%生質柴油( ~0.528mm)燃燒時序圖 794-37 75%十二醇/25%生質柴油( ~0.528mm)燃燒時序圖 804-38 十二醇/生質柴油不同比例下之液滴直徑變化圖 814-39 十二烷/生質柴油不同比例下之平均燃燒速率 824-40 十二醇/生質柴油不同比例下之平均燃燒速率 829387997 bytesapplication/pdfen-US液滴無重力燃燒微爆火焰縮口dropletmicrogravitycombustionmicro-explosionflame shrinkagethesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/187082/1/ntu-97-R95522118-1.pdf