基于超聲波酯化反應中溫度場及其工藝優(yōu)化的研究.pdf

1、石油資源的有限性、溫室氣體CO2排放的控制、能源的可持續(xù)發(fā)展和人類對環(huán)境保護的要求，使得綠色的可持續(xù)的能源供給成為當今世界各國共同選擇。生物柴油具有可再生、清潔和環(huán)境友好性，因此，受到越來越多的關注。特別是我國這樣一個農(nóng)業(yè)和石油短缺的發(fā)展中大國，生物柴油作為可替代能源具有十分重要的意義。超聲波輔助新型固體催化合成生物柴油的技術(shù)成為研究的熱點，但大多數(shù)研究都集中在工藝參數(shù)與生物柴油產(chǎn)率之間的關系，而未對酯交換反應過程中的溫度場進行研究。在

2、超聲波作用下，反應體系內(nèi)會形成特定的溫度場，溫度場的分布情況、傳熱速率的大小是否適當?shù)葘瘜W反應過程及產(chǎn)品質(zhì)量都具有重要的影響。
　　 本文首先討論了超聲波形成機理和性質(zhì)，及超聲強化作用機理，分析超聲空化過程中產(chǎn)生的高溫和高壓以及沖擊波是強化傳熱傳質(zhì)的直接原因，并利用氣相色譜法測定了生物柴油的成分，所用氣相色譜條件測得的標準偏差較小，故該方法可用于生物柴油的定量、定性和分離分析。
　　 另外，本文采用基于labview編

3、程語言的溫度場自動測試系統(tǒng)測量制備生物柴油中的溫度場，考察溫升速率、溫度場形貌以及溫度場對傳熱傳質(zhì)和反應效果的影響，研究結(jié)果表明:由于超聲波的熱效應，各測溫點的溫度都在升高，升溫速率不同，平均升溫速率先增加，后變緩;徑向溫度和軸向溫度的分布都與超聲波熱效應范圍和反應介質(zhì)的換熱有關;超聲波的熱效應產(chǎn)生的溫升提高了催化劑的活性，同時溫度的升高，有利于空化核的產(chǎn)生，加速了酯交換反應進程。并超聲波的機械作用、空化作用、熱效應提供更科學的解釋，豐

4、富了生物柴油制備中溫度場與產(chǎn)率關系研究的理論基礎。
　　 除此之外，通過SAS9.2軟件中響應曲面法的Box-Bkhnken模型對生物柴油的制備工藝進行了研究，建立了二次四元回歸模型方程，并對各因素對響應值的影響進行了探討。試驗結(jié)果表明各因素對生物柴油得率的影響的顯著順序為:超聲波頻率＞醇油摩爾比＞反應時間＞催化劑用量。本實驗超聲波輔助固體堿催化合成生物柴油的最佳工藝條件為:催化劑用量3.79，醇油摩爾比7∶1，反應時間19mi