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生物柴油是以动植物油脂为原料，与醇类发生酯交换反应所产生的一种燃料，具有闪点高、燃烧性能好、能减少温室气体的排放等优点，属可再生清洁燃料。但生物柴油的低温流动性较差，低温环境下容易结晶，使燃油供给系统堵塞，影响发动机的正常使用。 本文在国家自然基金项目（项目编号:51076069，项目名称:典型原料及不同调合比例下生物柴油低温结晶机理的研究）的资助下，对生物柴油的组分、结晶机理、相变过程和流动特性进行了全面细致的研究。 主要研究内容和成果如下: (1)利用Agilent公司的色谱质谱联用仪(Gas Chromato graphy-MassSpectrometer，GC-MS)，研究了不同典型原料生产的多种生物柴油的化学成份。生物柴油的组成主要为16～22个偶数碳原子组成的脂肪酸甲酯(Fatty Acid MethylEster，FAME)，其中不饱和脂肪酸酯(Unsaturated Fatty Acid Methyl Ester，UFAME)占70％以上。饱和脂肪酸甲酯(Saturated Fatty Acid Methyl Ester，SFAME)中棕榈酸甲酯C16∶0和硬脂酸甲酯C18∶0占多数，而不饱和脂肪酸酯中主要为油酸甲酯C18∶1。 (2)采用NETZSCH公司的DSC204型差示扫描量热仪(Differential ScanningCalorimeter，DSC)对主要的生物柴油组分的热力学物性参数进行分析，研究发现饱和脂肪酸酯的DSC曲线峰形要早于不饱和脂肪酸酯出现，C16∶0和C18∶0的熔点分别为301.57K，310.92K，C18∶1的熔点为255.01K。同时对生物柴油和添加10％柴油和乙醇的调和生物柴油的结晶相变过程作了深入的研究，发现柴油可以使生物柴油的结晶点温度降低1.14K，乙醇可以使生物柴油的结晶点温度降低3.06K。 (3)建立将液相组成作为理想溶液且固相成分不互溶的理想溶液模型及基于活度系数模型和正规溶液理论的正规溶液模型，分别计算了蜡晶的析出温度，并且通过正规溶液模型计算出在给定温度下的析蜡量与石蜡的组成。两个模型在计算析蜡点的温度精确性方面比较理想，与生物柴油在DSC试验下测得的结晶温度相比较，误差在3K左右。同时研究还发现石蜡沉积量与饱和脂肪酸酯的量成一定的比例关系，而且石蜡沉积并不是按照脂肪酸酯熔点高低的顺序进行析出，析出的石蜡中同时包含了低熔点脂肪酸酯。固液平衡常数是表征物质在溶液中析出能力的决定性因素。在一定温度下，不饱和脂肪酸酯的固液平衡常数一般在0.1以下，而饱和脂肪酸酯的固液平衡常数随着碳原子的增多而急剧增大，且温度越低，脂肪酸酯的固液平衡常数数值就越大，也就越容易析出。 (4)对生物柴油流动特性进行深入的研究，进一步将纯生物柴油和添加生物柴油的燃油推广运用到内燃机上。因此需要对生物柴油的粘度、密度和沿程阻力等一些物理特性进行研究。搭建了沿程阻力试验台架，对纯生物柴油和调和生物柴油的流动特性做了分析研究。考察了在一定温度范围内，它们的粘度随温度的变化趋势和在管内流动状态下摩擦系数与雷诺数的对应关系，探讨了柴油和乙醇对生物柴油在低温下流动性能的改善效果。在低雷诺数的层流情况下，它们对生物柴油流动性能的改善效果较明显;在过渡流区间，乙醇对于生物柴油的流动性能改善效果开始减弱，柴油减弱的趋势更明显;而在高雷诺数的湍流状态下，柴油和乙醇对生物柴油的流动性能几乎没有改善效果。