文章编号：1000-0909(2021)01-0032-0632-006苄基叠氮复合柴油液滴蒸发特性及影响因素的试验韩恺，赵长禄，付耿，张付军(北京理工大学机械与车辆学院，北京100081)摘要：为了探明苄基叠氮复合柴油实现快速燃烧的根本原因，在挂滴试验装置上研究了不同配比的苄基叠氮复合柴油液滴的蒸发特性，利用高速摄像技术观察了初始直径为1.42mm的液滴蒸发过程中的形态变化，并比照分析了环境温度对液滴蒸发特性的影响．结果说明，与柴油相比，苄基叠氮复合柴油液滴蒸发历程发生根本变化，随着浓度的增加，液滴生存时间明显缩短，而且观察到了喷气、微爆等现象，这一强烈的反响是苄基叠氮化合物液相分解高速释放出的氮气所引起的．另外，环境温度升高，液滴微爆强度增加，提高了液滴蒸发速率．关键词：柴油机；苄基叠氮复合柴油；快速燃烧；液滴蒸发；微爆中图分类号：TK401文献标志码：AExperimentonVaporizationCharacteristicsofDiesel-BenzylAzidesBlendDropletsandInfluenceFactorsHANKai，ZHAOChang-lu，FUGeng，ZHANGFu-jun(SchoolofMechanicalEngineering，BeijingInstituteofTechnology，Beijing100081，China)Abstract：Torealizetherapidcombustion，anexperimentalstudyofdropletvaporizationcharacteristicsofdiesel-benzylazidesblendwasconductedusingthesuspendeddropletdevice.Morphologicaltransfor-mationsofthedropletduringthevaporizationprocessesweremonitoredwithahigh-speeddigitalcamera.Theeffectsofambienttemperatureonvaporizationcharacteristicswerealsostudiedusingadropletwithinitialdiameterof2mm.Experimentalresultsshowedthat，dropletvaporizationbehavioroftheblendwasdistinctfromthatofdiesel.Withincreasingmassfractionofbenzylazides，thelifetimeisshortened.Meanwhile，puffingandmicroexplosionwereidentifiedduringdropletvaporization，suchstrongre-sponsesarebelievedtobecausedbytherapidreleaseofnitrogenduetodecompositionofbenzylazidesoccuringintheliquidphase.Inaddition，withincreasingtheambienttemperature，microexplosionin-tensityofdropletwasintensified，andthisincreasedthevaporizationrate.Keywords：dieselengine；diesel-benzylazidesblend；rapidcombustion；dropletvaporization；microexplosion提高柴油机的功率密度是在结构强度允许的条件下提高转速和提高平均有效压力，而转速和平均有效压力的大幅度提高加剧了缸内工质数量增加和燃烧可用时间缩短之间的矛盾[1]．因此，必须组织燃油的高效和快速燃烧．而良好的燃油雾化和蒸发特性是改善其燃烧过程的必要条件．为了改善燃油雾化特性，黄震等[2-3]最早提出了基于溶气燃油的燃料设计思想．基于这一思想，Xiao等[4]在柴油中溶入液态CO2，在较低喷射压力下就能获得理想的雾化质量，CO2的引入能大幅度降低NOx排放．RakopoulosCD等[5]将生物柴油与柴油制成混合燃料，并研究了其性能及排放．张俊强等[6]对溶有甲烷柴油的稳态喷雾特性进行了研究，结果说明，出现了减压沸腾喷射现象，喷雾形状和锥角较柴油产生了很大变化．尧命发等[7]研究了正丁醇/生物柴油高预混压燃的燃烧和排放特性．Liu等[8]在柴油机的燃收稿日期：2021-07-15；修回日期：2021-09-27．基金工程：国家自然科学基金资助工程(51306021)；北京理工大学校基金资助工程(20210342021).作者简介：韩恺，博士，讲师，E-mail：autosim@bit.edu.烧过程中掺入不同的化学物质来改善冷态燃烧特性．Fu等[9]和Wu等[10]结果说明微爆的发生要求液滴具有一定的直径，液滴过小(20～30μm)那么可能因蒸发过快，形不成微爆．在上述研究中，溶气燃油利用了闪蒸沸腾喷射过程，而乳化燃油那么利用了混合燃油的微爆效应．二者都是利用两种或多种燃料的沸点差异性，在喷射过程中，低沸点的液体在高温下汽化或溶解气体产生膨胀，在高沸点或高黏度燃油内部形成气泡并成长，最终克服燃油的黏性力和外表张力而破裂，微爆的发生促进了燃油的雾化和油气混合[11].苄基叠氮复合柴油正是借鉴了这一思想．叠氮化合物是一类通式为R-N3的...