臺灣博碩士論文加值系統

本實驗使用n-Hexadecane（C16H34）與甲醇、乙醇、丙醇，並在其中加入不同比例的添加劑，其中可粗分為可溶和不可溶；以Ink-Jet printing method產生雙向自由液滴，經空中撞擊後，形成多組份互混或不互混單顆液滴，再落入高溫環境中加熱，使其燃燒，觀察點火延遲，燃燒速率，火焰縮口，微爆現象等燃燒特性；並和前人的資料作比對。
實驗中烷類(n-Hexadecane)與醇類(Methanol，Ethanol，Propanol)對撞為主；以正十六烷與甲醇而言，在不改變結合比例的情況下，改變液滴的結合尺寸，觀察對燃燒所造成的影響。結果發現對燃燒效率而言，在所做的範圍裡，結合液滴越大，燃燒效率越高。在可互溶油料方面，在正十六烷對甲醇與丙醇預混中發現，燃燒時火焰焰色是由三種油料所混合，而燃燒效率隨著甲醇預混量增加而越大；而在正十六烷對乙醇與MTBE預混中發現，當加入預混的MTBE量越多時，因MTBE為強溶劑，混合液滴會呈現互溶狀態而出現火焰縮口。而在加入乳化劑span80與tween80方面，正十六烷與span80預混會使的微爆趨勢變弱；而甲醇與tween80預混會使的微爆變弱，也可證明均勻成核的微爆理論。

Experiment applies Ink-Jet Printing method to generate dual free droplet streams and collided along their path as they fall. Then the collided droplets will fall into the combustion chamber freely and some collision states and burning characteristics are investigated. We use n-hexadecane, methanol, ethanol, and propanol in the first part of this experiment, and then use hexadecane and ethanol-MTBE(or beneze)-premixture in the second part. Then we will compare the results of these two parts.

According to our experiment results, the combustion states of non-mixable n-hexadecane/methanol droplets is always micro-explosion in adhesive mode. The occurrence of micro-explosion will increase burning rate. In discussion on the n-hexadecane and methanol, we find strong micro-explosion and the zone of micro-explosion in 40%~90% in n-hexadecane volume ratio probably. In the second part of this experiment, we find that if we join the MTBE or beneze of the suitable volume ratio, can increase burning state. But if we join too much MTBE or beneze, it will make immiscible droplets become to multiple miscible droplets.

目錄
致謝 Ⅰ
中文摘要 Ⅱ
英文摘要 Ⅲ
目錄 Ⅳ
附圖目錄 Ⅳ
附錄 Ⅷ
第一章 緒論 1
＊1-1 前言 1
＊1-2 文獻回顧 2
＊1-3 研究動機 6
第二章 理論基礎 8
＊2-1 液滴撞擊理論 8
＊2-2 液滴燃燒理論 9
第三章 實驗設備及方法 12
＊3-1 液滴實驗的方法 12
＊3-2 實驗設備 13
＊3-3 實驗步驟及資料處理 17
＊3-4 實驗環境分析與校正 20
第四章 結果與討論 24
＊4-1 正十六烷與甲醇微爆區域 24
＊4-2正十六烷加上Span與甲醇加上Tween預混碰狀燃燒 26
＊4-3正十六烷與甲醇丙醇預混碰撞燃燒 30
＊4-4正十六烷與乙醇和MTBE或苯預混撞擊燃燒 32
第五章 結論 36
參考文獻 38



附圖目錄
圖1-1 噴霧流場的三個特性區域 40
圖2-1水滴在1 atm下碰撞模式與其對應偉伯數及碰撞參數關係 41
圖2-2碳氫油滴在1 atm下碰撞模式與其對應偉伯數及碰撞參數關係
...........................................................41
圖3-1實驗整體設備示意圖 42
圖3-2液滴碰撞燃燒實驗設備整體照片 43
圖3-3液滴產生器示意圖 44
圖3-4電子控制箱面板照片 44
圖3-5碰撞機構示意圖 45
圖3-6碰撞機構圖 45
圖3-7氣體式燃燒爐頭照片與示意圖 46
圖3-8 CCD及放大鏡頭組合 47
圖3-9影像處理系統 47
圖3-10火焰燃燒速率表 48
圖3-11燃燒爐內溫度分佈圖 48
圖3-12流量計控制面板 49
圖3-13流量校正儀..........................................49
圖4-1正十六烷與甲醇在結合尺寸∼0.250mm之各比例碰撞下之火焰圖...................................................50
圖4-2正十六烷與甲醇在結合尺寸∼0.320mm之各比例碰撞下之火焰圖...................................................51
圖4-3正十六烷與甲醇在結合尺寸∼0.400mm之各比例碰撞下之火焰圖...................................................52
圖4-4正十六烷與甲醇在結合尺寸∼0.500mm之各比例碰撞下之火焰圖...................................................53
圖4-5正十六烷與甲醇在結合尺寸∼0.600mm之各比例碰撞下之火焰圖...................................................54
圖4-6固定甲醇∼0.183mm與正十六烷在各比例碰撞下之火焰圖 55
圖4-7固定正十六烷∼0.208mm與甲醇在各比例碰撞下之火焰圖 56
圖4-8正十六烷與甲醇在不同比率下撞擊混合對點火延遲的影響 57
圖4-9正十六烷與甲醇在不同比率下撞擊混合對燃燒時間的影響 57
圖4-10正十六烷與甲醇在不同比率下撞擊混合對整體燃燒時間的影響 58
圖4-11正十六烷與甲醇在不同比率下撞擊混合對平均燃燒速率的影響 58
圖4-12正十六烷與甲醇在不同比率下撞擊混合對整體平均燃燒速率的
影響 59
圖4-13正十六烷與甲醇在不同比率下撞擊混合對整體平均有效燃燒速
率的影響 59
圖4-14正十六烷與甲醇在不同比率下撞擊混合對整體平均有效燃燒速
率的影響（不含點火延遲）……………………………………60
圖4-15黏合型微爆時序 61
圖4-15(a) 正十六烷與甲醇結合尺寸 ~ 0.400mm微爆寫真........62
圖4-15(b) 正十六烷與甲醇結合尺寸 ~ 0.500mm微爆寫真........62
圖4-15(c) 正十六烷與甲醇結合尺寸 ~ 0.500mm微爆寫真........63
圖4-16正十六烷預混span5%與甲醇在各比例碰撞下之火焰圖 64
圖4-17正十六烷預混span10%與甲醇在各比例碰撞下之火焰圖……65
圖4-18正十六烷預混span20%與甲醇在各比例碰撞下之火焰圖………66
圖4-19正十六烷與甲醇預混tween5%在各比例碰撞下之火焰圖 67
圖4-20正十六烷與甲醇預混tween10%在各比例碰撞下之火焰圖 68
圖4-21正十六烷預混span與甲醇預混tween在不同比率下撞擊混合對
點火延遲的影響 69
圖4-22正十六烷預混span與甲醇預混tween在不同比率下撞擊混合對
燃燒時間的影響 69
圖4-23正十六烷預混span與甲醇預混tween在不同比率下撞擊混合對
整體燃燒時間的影響.................................70
圖4-24正十六烷預混span與甲醇預混tween在不同比率下撞擊混合對
平均燃燒速率的影響 70
圖4-25正十六烷預混span與甲醇預混tween在不同比率下撞擊混合對
整體平均燃燒速率的影響 71
圖4-26正十六烷預混span與甲醇預混tween在不同比率下撞擊混合對
整體平均有效燃燒速率的影響 71
圖4-27包覆型微爆時序圖 72
圖4-27(a)正十六烷預混span80單顆微爆寫真...................73
圖4-27(b)甲醇預混tween80單顆微爆寫真......................73
圖4-27(c)正十六烷預混5% span80與甲醇微爆寫真..............73
圖4-27(d)正十六烷預混10% span80與甲醇微爆寫真.............74
圖4-27(e)正十六烷預混20% span80與甲醇微爆寫真.............74
圖4-27(f)正十六烷預混30% span80與甲醇微爆寫真.............74
圖4-27(g)正十六烷與甲醇預混5%tween80微爆寫真..............75
圖4-27(h)正十六烷與甲醇預混10%tween80微爆寫真.............75
圖4-28正十六烷與丙醇在各比例碰撞下之火焰圖 76
圖4-29正十六烷與甲醇(25%)丙醇(75%)預混在各比例碰撞下之火焰圖 ..................................................77
圖4-30正十六烷與甲醇(50%)丙醇(50%)預混在各比例碰撞下之火焰圖
....................................................78
圖4-31正十六烷與甲醇(75%)丙醇(25%)預混在各比例碰撞下之火焰圖
....................................................79
圖4-32正十六烷與甲醇丙醇預混在不同比率下撞擊混合對點火延遲的
影響................................................80
圖4-33正十六烷與甲醇丙醇預混在不同比率下撞擊混合對燃燒時間的
影響................................................80

圖4-34正十六烷與甲醇丙醇預混在不同比率下撞擊混合對整體燃燒時
間的影響............................................81
圖4-35正十六烷與甲醇丙醇預混在不同比率下撞擊混合對平均燃燒速
率的影響............................................81
圖4-36正十六烷與甲醇丙醇預混在不同比率下撞擊混合對整體平均燃
燒速率的影響........................................82
圖4-37正十六烷與甲醇丙醇預混在不同比率下撞擊混合對整體平均有
效燃燒速率的影響 82
圖4-37(a)正十六烷與甲醇(25%)丙醇(75%)預混微爆寫真.........83
圖4-37(b)正十六烷與甲醇(50%)丙醇(50%)微爆寫真.............83
圖4-37(c)正十六烷與甲醇(75%)丙醇(25%)預混微爆寫真.........84
圖4-38正十六烷與乙醇在各比例碰撞下之火焰圖 85
圖4-39正十六烷與乙醇(75%)MTBE(25%)預混在各比例碰撞下之火焰圖..................................................86
圖4-40正十六烷與乙醇(50%)MTBE(50%)預混在各比例碰撞下之火焰圖
...................................................87
圖4-41正十六烷與乙醇(25%)MTBE(75%)預混在各比例碰撞下之火焰圖
...................................................88
圖4-42正十六烷與MTBE在各比例碰撞下之火焰圖...............89
圖4-43正十六烷與乙醇(75%)苯(25%)預混在各比例碰撞下之火焰圖..
...................................................90
圖4-44正十六烷與乙醇(50%)苯(50%)預混在各比例碰撞下之火焰圖..
...................................................91
圖4-45正十六烷與乙醇(25%)苯(75%)預混在各比例碰撞下之火焰圖..
...................................................92
圖4-46正十六烷與乙醇對MTBE或苯預混在不同比率下撞擊混合對點火
延遲的影響..........................................93
圖4-47正十六烷與乙醇對MTBE或苯預混在不同比率下撞擊混合對燃燒
時間的影響..........................................93
圖4-48正十六烷與乙醇對MTBE或苯預混在不同比率下撞擊混合對整體
燃燒時間的影響......................................94
圖4-49正十六烷與乙醇對MTBE或苯預混在不同比率下撞擊混合對平均
燃燒速率的影響......................................94
圖4-50正十六烷與乙醇對MTBE或苯預混在不同比率下撞擊混合對整體
平均燃燒速率的影響...................................95
圖4-51正十六烷與乙醇對MTBE或苯預混在不同比率下撞擊混合對整體
平均有效燃燒速率的影響...............................95
圖4-52正十六烷與MTBE微爆寫真..............................96
圖4-53正十六烷與乙醇(50%)苯(50%)預混微爆寫真................96
圖4-54 正十六烷與乙醇(75%)苯(25%)微爆寫真....................96
圖4-55正十六烷與甲醇在不同比率下撞擊混合之微爆尺寸..........97
圖4-56正十六烷預混span80對甲醇與甲醇預混tween80對正十六烷在不同比率下撞擊之微爆尺寸................................97
圖4-57正十六烷與甲醇丙醇預混在不同比率下撞擊混合之微爆尺寸..98
圖4-58正十六烷與乙醇對MTBE或苯預混在不同比率下撞擊混合之微爆尺寸....................................................98



附 錄
附錄一 閃頻儀延遲電路刻度校正圖 99
附錄二(a) 空氣流量計校正圖.................................100
附錄二(b) 氧氣流量計校正圖.................................101
附錄二(c) 丙烷流量計校正圖...................................102
附錄三 純油料性質表........................................103

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