DỊCH tài LIỆU TIẾNG ANH về ĐỘNG cơ đốt TRONG CHỦ đề ADVANCES IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND FUEL TECHNOLOGIES

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI VIỆN CƠ KHÍ BỘ MÔN ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG    DỊCH TÀI LIỆU TIẾNG ANH VỀ ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHỦ ĐỀ: ADVANCES IN INTERNAL COMBUSTION ENGINES AND FUEL TECHNOLOGIES Sinh viên thực hiện: Dương Tấn Tài Trần Trần Mạnh Quân Nguyễn Tuấn Phạm Thanh Trọng Lớp: CO18A GVHD: Cao Đào Nam TP HỒ CHÍ MINH, tháng 1/2022 Nội dung Phần Những tiến động đốt Chương Đốt hỗn hợp động đánh lửa Ảnh hưởng biến số hoạt động Fabrizio Bonatesta Chương Quá trình đốt cháy động đánh lửa với Hệ thống phun kép Bronisław Sendyka Marcin Noga Chương Đốt cháy điện tích phân tầng thống đánh lửa tia lửa động với hệ thống phun trực tiếp Bronisław Sendyka Mariusz Cygnar Chương Động đánh lửa nén hỗn hợp đồng (HCCI) Alexandros G Charalambides Chương Những tiến thiết kế động hai kỳ,Tốc độ cao, Động nén cháy Enrico Mattarelli, Giuseppe Cantore Carlo Alberto Rinaldini Phần Giải pháp Nhiên liệu Tiên tiến cho Hệ thống Đốt Chương Dầu diesel sinh học Sclerocarya Birrea làm nhiên liệu thay cho Động đánh lửa nén Jerekias Gandure Clever Ketlogetswe Chương Dầu diesel sinh học cho ứng dụng tuabin khí - Nghiên cứu đặc điểm nguyên tử hóa Ee Sann Tan, Muhammad Anwar, R Adnan M.A Idris Chương Đốt cháy thải khí thải nhiên liệu rắn thay tháp phản ứng tầng sôi Jerzy Baron, Beata Kowarska Witold Żukowski Chương Đốt chất thải rắn đô thị để sản lượng Filip Kokalj Niko Samec Chương Đốt cháy hỗn hợp hệ thống đánh lửa ảnh hưởng biến số hoạt động Fabrizio Bonatesta Giới thiệu Trong bối cảnh động Đánh lửa tia lửa, phức tạp trình đốt cháy hỗn hợp loạt biến số động làm cho q trình khó dự đốn Cơng việc nhằm mục đích đóng góp vào nỗ lực nghiên cứu để hiểu rõ q trình đốt cháy mơ hình hóa q trình động xăng SI Do cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch lo ngại sức khỏe mơi trường khí thải động truyền thống [1], năm gần thúc đẩy mối quan tâm nghiên cứu nguồn lượng thay cho xăng, bao gồm nhiên liệu có cồn etanol, nhiên liệu khí hydro Tuy nhiên, lợi công nghệ xăng dầu SI sở hạ tầng tồn 40 năm qua làm mờ hiệu lợi tiềm nhiên liệu thay cung cấp [2], động SI chạy xăng tiếp tục loại đơn vị lượng phổ biến sử dụng ô tô chở khách (phun xăng đa điểm (PFI) động xăng chiếm đại đa số (91%) tổng số động xe hạng nhẹ sản xuất cho thị trường Hoa Kỳ năm 2010 [3]) Các đặc tính làm cho động xăng phù hợp với ứng dụng trọng lượng nhẹ bao gồm tỷ lệ công suất trọng lượng tương đối cao, hiệu suất chấp nhận nhiều loại động cơ, sở hạ tầng rộng lớn cho xăng chi phí sản xuất thấp so sánh với diesel công nghệ hybrid đại [4] Tiếp tục sử dụng hệ thống đánh lửa phát triển, đổi thành công bao gồm hệ thống phun xăng điện tử, khí thải sau xử lý, tuần hồn khí thải sử dụng số dạng hệ thống truyền động van biến thiên Động SI , đề cập đến động bậc tự cao Prucka et al [5], có cơng nghệ nhiên liệu linh hoạt, điển hình cho phép chạy nhiên liệu pha trộn ethanol-xăng Với tiến công nghệ , số lượng truyền động động số lượng cách có khả thay đổi trình đốt cháy tăng lên Phương pháp đốt cháy kiểm soát dựa bảng tra cứu bậc tự do,ví dụ để đặt thời gian đánh lửa tối ưu đốt cháy giai đoạn cách thích hợp điểm chết , khơng phù hợp trình hoạt động thời điều kiện biên thay đổi theo chu kỳ Trong kiểm sốt q trình đốt cháy mức cao động có cấu tạo phức tạp trở nên khó khăn hơn, phát triển phương pháp tiếp cận mô hình hóa, cho phép đưa vào cơng cụ kiểm soát để đảm bảo cải thiện hiệu suất hiệu nhiên liệu trình hoạt động thời biến đổi động Quá trình đốt cháy xăng hỗn hợp trước động SI bị ảnh hưởng trạng thái nhiệt hóa điện tích xi lanh Các yếu tố quan trọng nhiệt độ buồng cháy áp suất, phương pháp đo áp suất hàm lượng khí đốt hỗn hợp dễ cháy; đại lượng ảnh hưởng đến tốc độ đốt cháy phát triển áp suất xi lanh Quá trình đốt cháy bị ảnh hưởng nhiều chuyển động khối lượng lớn xi lanh quy mô Hiểu mối liên hệ đặc trưng chất đốt đặc điểm liên quan biến hoạt động động bối cảnh cơng nghệ đại hữu ích phép hỗ trợ đổi thiết kế động chẩn đoán hiệu suất Chương khám phá phát triển trình đốt cháy động xăng ,điện tích xi lanh Phần khối lượng bị đốt cháy thời gian cháy, yếu tố liên quan ảnh hưởng đến điều Nó khám phá việc sử dụng, độ xác giới hạn yếu tố thực nghiệm đề xuất gần (hoặc nhiệt động lực học đơn giản hóa)) mơ hình đốt đáp ứng u cầu thực nhanh chóng mơ hình dựa thuật toán điều khiển thảo luận kết có liên quan, địi hỏi việc sử dụng Van biến thiên Hệ thống định thời gian Một mơ hình bán chiều đơn giản hóa ví dụ trình bày cuối chương, với số kết liên quan đến ứng dụng cho nhiên liệu linh hoạt, vận hành xăng / etanol Tất liệu mơ hình thử nghiệm thảo luận tham khảo áp dụng cho trình đốt cháy ổn định, thường xác định Hệ số biến đổi Áp suất hiệu dụng trung bình định (CoV IMEP) nhỏ 6% [6] Mặc dù tầm quan trọng thay đổi chu kỳ theo chu kỳ thừa nhận, điều phát sinh từ q trình đốt cháy, chủ đề cháy không ổn định khơng cịn trọng tâm cơng việc Đốt cháy hỗn hợp động SI Phần xem xét đặc điểm quan trọng trình đốt cháy hỗn hợp động SI , giới thiệu thuật ngữ, định nghĩa số liên quan trình đốt cháy số, nguyên lý hoạt động hệ thống VVT yếu tố thể ảnh hưởng đến trình cháy cuối cung cấp định nghĩa phương pháp xác định phần hỗn hợp xi lanh ảnh hưởng thay đổi cường độ cháy, thời gian độ ổn định, trường hợp động trang bị Hệ thống VVT 2.1 Tổng quan chế lan truyền lửa quan sát chi tiết phát triển cấu trúc cháy động SI thực sử dụng ảnh trực tiếp phương pháp khác Schlieren chụp ảnh tối [6,7] Giai đoạn quan trọng trình đốt cháy phát triển nhân lửa,, tập trung gần với điện cực bugi, phát triển từ phóng tia lửa điện với bề mặt gần hình cầu, bề mặt thấp khơng đều; ranh giới bên ngồi tương ứng với phát triển giống mỏng phía trước phân tách khí cháy khí khơng cháy Q trình đốt cháy động diễn môi trường hỗn loạn tạo dòng cắt thiết lập hành trình cảm ứng sau sửa đổi trình nén Ban đầu, hạt nhân lửa nhỏ so với giá trị thang đo độ dài nhiễu loạn có sẵn không nhận biết vận tốc dao động [8] Chỉ quy mơ hỗn loạn nhỏ ảnh hưởng đến nhân phát triển, quy mô lớn cho truyền tải phần thân lửa; đặc điểm đốt cháy ban đầu tương tự môi trường phát sáng (một phát triển giống đốt cháy tầng) Khi hạt nhân mở rộng, trải qua cấu trúc hỗn loạn lớn mặt trước phản ứng ngày trở nên nhăn nheo Trong giai đoạn đốt cháy chính, phản ứng trở nên nhăn nheo phức tạp vùng phản ứng, có màu đỏ‐ tỷ lệ khí cháy không cháy, mô tả chổi lửa dày đặc Trong độ dày mặt trước phản ứng dạng ban đầu 0,1 mm, độ dày tổng thể lửa đạt đến vài mm; điều phụ thuộc vào loại nhiên liệu, tỷ lệ tương đương mức độ hỗn loạn Trường dòng chảy hỗn loạn, cụ thể vận tốc dao động, xác định tốc độ vùng phản ứng, mô tả [9, 10] bao gồm nhiều hốc nhỏ cách nhiệt khí khơng cháy nếp nhăn đánh dấu bên đặc trưng cho mỏng đa kết nối nâng cao, mô tả lớp ranh giới cục vùng hình cầu gần lửa phía trước, khuếch tán bên với tốc độ lửa tầng [6] Gillespie đồng nghiệp cung cấp đánh giá hữu ích khía cạnh trình nhiều lớp hỗn loạn lan truyền lửa, có liên quan đến q trình đốt cháy động SI [8] Tương tự laminar-like trình đốt cháy diễn mơi trường tĩnh lặng, hai định nghĩa thời gian tốc độ đốt cháy đề xuất cho q trình đốt hỗn hợp Điều liên quan đến tỷ lệ hình thành sản phẩm bị đốt cháy: d mb =ρ u dτ Phương pháp thứ hai xem xét tốc độ theo khối lượng vào mặt trước lửa: d me =ρu Af Se dτ Trong biểu thức tính liên tục khối lượng, ρu khối lượng riêng khí chưa cháy, A f diện tích bề mặt phía trước phản ứng tham chiếu Sb (hoặc Se) vận tốc cháy Sự phụ thuộc tốc độ cháy vào hỗn loạn thể thuật ngữ vận tốc, mơ hình hóa hàm cường độ hỗn loạn,u 'và tầng vận tốc cháy, SL Cái thứ hai, đề cập vận tốc lửa tầng mơ hình truyền lửa đơn giản hóa , chứng minh giữ vai trò hàng đầu trình cháy hỗn loạn phụ thuộc mạnh mẽ vào điều kiện nhiệt động lực học (cụ thể áp suất nhiệt độ) theo trạng thái hóa học (cụ thể hỗn hợp dễ cháy mạnh, tức đo phân lớp, phần pha lỗng khí bị đốt cháy) hỗn hợp chưa cháy tiếp cận vùng cháy Sự khác biệt hai biểu thức tốc độ cháy phụ thuộc vào độ dày phía trước lửa mà thời điểm chứa khối lượng định ( m e − mb), vào vùng phản ứng chưa cháy Một số định nghĩa sử dụng cho diện tích bề mặt tham chiếu: đại lượng Af xác định mặt trước lửai, thường giả định nhẵn gần hình cầu, phát với kết hợp sử dụng kỹ thuật hình ảnh Schlieren sau truy tìm vòng tròn phù hợp [11, 12] Một cách xác định khác coi gọi bề mặt đốt Ab, định nghĩa bề mặt thể tích Vb chứa khí vừa đốt: hiệu số ( r f − rb) tương ứng bán kính chia tỷ lệ với kích thước nếp nhăn đặc trưng cho vùng phản ứng thực Khi vận tốc cháy tính toán từ liệu tốc độ đốt / áp suất thực nghiệm (xem đây), bề mặt lạnh Af thường tương đương với bề mặt đốt Ab [13], giả định độ dày vùng phản ứng / mặt trước bỏ qua Các lửa, q trình đốt cháy , bị kéo căng, điều cho thấy làm giảm tác động lên bề mặt phía trước lửa, có xu hướng giảm vận tốc cháy Khi lửa phát triển đầy đủ, kết hợp hầu hết điều kiện có sẵn, trải dài hình học thay biến dạng khí động học Hoạt động lửa tất giai đoạn trình cháy giảm tăng áp suất, thấp điều kiện hoạt động giống động [8] 2.2 chuyển động xi lanh yếu tố ảnh hưởng đến trình đốt cháy Mặc dù vận tốc nạp trung bình xi lanh động ảnh hưởng đến tốc độ ban đầu trình đốt cháy, cách làm biến dạng nhân lửa phát triển cách tăng bề mặt đốt có sẵn [14], chế q trình cháy tăng cường hỗn loạn Động xăng thiết kế đại thường có van xi-lanh, cửa nạp ống xả van Việc sử dụng hai van nạp, tạo đối xứng dòng nạp theo phương thẳng đứng trục, tạo chuyển động gọi xoắn ốc Dòng chảy xoắn ốc đo số không thứ nguyên gọi tỷ lệ xoắn ốc, định nghĩa tỷ số tốc độ dòng khối lượng lớn quay tốc độ quay động Dòng chảy trung bình nhào lộn quan sát để thúc đẩy q trình đốt cháy [15, 16] thơng qua tạo hỗn loạn vào cuối hành trình nén Khi dòng chảy nén khối lượng giảm dần, xốy xoay tạo nên dịng chảy xoắn ốc có xu hướng bị vỡ xuống cấu trúc nhỏ động chúng chuyển đổi phần động hỗn loạn Cường độ nhiễu động có thực tăng lên q trình nén hay không (và bắt đầu đốt) định tốc độ hỗn loạn đồng thời sản xuất phân tán nhớt [17] Mặc dù tài liệu có phần khơng rõ ràng chủ đề này, tỷ lệ khối lượng tăng lên báo cáo để cải thiện ổn định mở rộng giới hạn hỗn hợp đặc hỗn hợp loãng [15, 18] Hai tham số thường sử dụng để mô tả ảnh hưởng nhiễu loạn lan truyền lửa: thang đo độ dài tích phân L cường độ nhiễu loạn u ' Đầu tiên thước đo kích thước xốy nhiễu loạn lớn tương quan với chiều cao buồng đốt piston ĐCT trình đốt cháy, L thường mm [19] Tham số thứ hai định nghĩa bậc hai dao động vận tốc Theo nhiều nghiên cứu thực nghiệm có sẵn tài liệu, ví dụ [12, 20, 21], cường độ nhiễu động, động định thiết lập vận hành, phụ thuộc chủ yếu vào tốc độ động (hoặc tốc độ trung bình pít tơng, vận tốc) Các nghiên cứu Động lực học chất lỏng tính tốn chế độ hỗn loạn xi lanh, thực Tác giả [22] động PFI, van / xi lanh, cho thấy hỗn loạn cường độ (được mơ hình hóa cách tiếp cận k −ε thông thường [6]) đặc trưng xu hướng giảm trình nén lên đến ĐCT trình đốt cháy Trong phạm vi động tốc độ điều tra, nằm khoảng 1250 đến 2700 vịng / phút, giá trị trung bình theo khối lượng cường độ nhiễu loạn, pít-tơng đến gần ĐCT, tính gần u '≈0,38SP, SP tốc độ piston trung bình (đơn vị m / s), cho SP = 2SN, với hành trình động S (m) tốc độ động N (vòng / s) Các lý thuyết phát triển cho thấy tầm quan trọng hỗn loạn bổ sung tạo bên vùng khơng cháy phía trước mặt phản ứng, lửa tạo Không xác nhận quan sát trực tiếp tính hợp lệ chúng suy phương tiện so sánh dự đốn mơ hình liệu thực nghiệm Tabaczynski đồng nghiệp [23, 24] phát triển lý thuyết biến dạng nhanh xoáy theo xốy nước hỗn loạn riêng lẻ trải qua q trình nén đẳng entropi nhanh, theo cách mà mơmen động lượng bảo toàn Họ kết luận tương tác này, hỗn loạn cường độ tăng thang độ dài giảm tương ứng trình đốt cháy Hoult Wong [25], nghiên cứu lý thuyết dựa đốt cháy thể tích khơng đổi hình trụ , áp dụng lý thuyết biến dạng nhanh tương tự để kết luận mức độ nhiễu loạn khí chưa cháy phụ thuộc vào giá trị ban đầu mức độ nén lửa mở rộng Một phù hợp thú vị liệu thử nghiệm để suy luận trình đốt cháy tạo cường độ nhiễu động Groff Matekunas [12] 2.3 Cơ cấu truyền động van biến thiên Lý phổ biến nêu để giới thiệu hệ thống truyền động van biến thiên SIengines nâng cao mô- men xoắn phanh động đạt cải tiến thay đổi theo tốc độ động cơ, đặc biệt tốc độ (bao gồm điều kiện) tốc độ động cao hơn.Lý thứ hai tồn để giảm lượng khí thải, đặc biệt oxit nitơ, hydrocacbon không cháy [26] Ngày nhiều động đại trang bị công nghệ VVA cải tiến đo lường mức tiêu thụ nhiên liệu hiệu nhiều điều kiện vận hành, bao gồm điều kiện bán tải Hiệu cải tiến hệ trực tiếp việc giảm tổn thất nạp (điều tiết nạp) Ở tải thấp đến trung bình, hoạt động van thay đổi, đặc biệt mở rộng chồng chéo khoảng thời gian (giữa việc mở van nạp đóng van xả), gây ảnh hưởng mạnh mẽ dựa lượng khí đốt cháy tuần hồn từ chu trình động sang chu trình động sau Lượng cụ thể gọi phần thể tích pha lỗng, có ảnh hưởng sâu sắc đến tốc độ thời gian đốt cháy Các chiến lược kiểm soát đốt cháy nhằm mục đích cải thiện hiệu tồn phạm vi tốc độ tải động phải xem xét cẩn thận mức độ đặc tính đốt cháy sửa đổi VVA 2.3.1 Tổng quan chế hoạt động VVA Sự phát triển hệ thống VVA bắt đầu vào cuối năm 1960 hệ thống đưa vào sản xuất vào năm 1982 cho thị trường Hoa Kỳ, thúc đẩy việc thắt chặt luật khí thải [26] hệ thống thiết bị hai vị trí đơn giản, giúp giảm chồng chéo van không tải điều kiện, cải thiện độ ổn định q trình đốt cháy giảm lượng khí thải độc hại Với mục tiêu khác nhau, đặc biệt gia tăng công suất mô-men xoắn phanh hai đầu động phạm vi tốc độ, khiến nhà sản xuất thứ hai phát triển hệ thống VVA cho công suất nhỏ động xe máy Được phát hành vào đầu năm 1980, hệ thống hoạt động cách đơn giản tắt kích hoạt đầu vào van xả xi lanh tốc độ động giới hạn cố định, đạt khả tạo hỗn hợp tốt nhiễu loạn xi lanh lớn giảm diện tích đầu vào thấp hơn.Sự hiểu biết tốt lợi tiềm việc tiết kiệm nhiên liệu, nhiều năm gần , mối quan tâm ngày tăng công nghệ VVA hầu hết nhà sản xuất lớn sản xuất động với số dạng VVA Hầu hết hệ thống sử dụng cho phép biến đổi liên tục phân kỳ trục cam; số chế phức tạp có khả chuyển đổi cam để đạt lợi ích cấu hình nâng van khác Từ năm 2001, Các nhà sản xuất thành lập nâng van biến thiên chế điều khiển pha thành động sản xuất có tính kiểm sốt lưu lượng khí tải động [27] Lượng khơng khí lành bị giữ lại xi lanh kiểm soát chiến lược Đóng van nạp thích hợp, loại bỏ nhu cầu điều tiết tổn thất bơm liên quan Thang đo biến đổi phục vụ phương tiện kiểm soát khơng khí vận tốc cảm ứng cuối mức độ hỗn loạn xi lanh Ahmad đồng nghiệp [28] phân loại hệ thống VVA thành năm loại tùy thuộc vào cấu tạo Những cấu tạo phức tạp xếp vào loại 5, có khả thay đổi độ nâng van, khoảng thời gian mở phân kỳ, độc lập với cho hai lượng nạp xả van Mặc dù có lợi tiềm năng, hệ thống khí thuộc loại đắt tiền, cồng kềnh phức tạp Hệ thống tác giả đề cập việc thử nghiệm báo cáo phần sau xếp vào loại 3, cho phép thay đổi giai đoạn liên tục độc lập khoảng thời gian việc mở van nạp xả , với khả nâng van cố định Hệ thống thường gọi Twin Independent Variable Valve Timing gọi tắt TI-VVT, hai trục cam thực đồng thời với số lượng 2.3.2 Hoạt động VVT ảnh hưởng đến phần pha loãng hỗn hợp Bằng cách kết hợp nhiều thời điểm van nạp van xả, hệ thống TI-VVT cho phép xác định cách vận hành tối ưu toàn phạm vi động điều kiện vận hành có tải Thời gian mở van nạp sớm tạo lượng lớn khoảng trùng lặp van tăng độ pha lỗng điện tích với khí đốt.Thời gian IVO muộn dẫn đến việc bơm tăng lên, cho thấy tác dụng ngược lại tốc độ động cao, nơi đạt hiệu suất thể tích cách khai thác hiệu ứng pít tông hệ thống nạp [6] 10 Nếu cấu hình chuyển động van cố định, thay đổi IVO tái tạo cấu hình thành IVC, với ảnh hưởng đáng kể đến khối lượng điện tích bị mắc kẹt, tải động đo lường thay đổi tổn thất bơm IVC sớm kiểm sốt tải động cách đóng van đầu vào nạp đủ điện vào xi lanh Giảm nhiên liệu phanh cụ thể Tiêu thụ lên đến 10% quan sát thấy với IVC ban đầu [29, 30].Gần nghiên cứu Fontana cộng [31] Cairns et al [32] cho thấy mức giảm tiêu thụ nhiên liệu tương tự , giải thích điều đề cập đến chuyển dịch khơng khí với q trình đốt cháy sản phẩm khoảng thời gian chồng lên van, giúp giảm nhu cầu cung cấp.Hệ thống xả cách mở van định lợi ích xả khí thải (EVO sớm) thứ liên quan đến tỷ lệ mở rộng lớn (EVO muộn) Ở điều kiện tải tốc độ cao, EVC muộn khai thác lợi ích hiệu ứng pittong, hỗ trợ trình thu gom sản phẩm đốt cháy Chiến lược van xả góp phần vào q trình chuẩn bị hỗn hợp điều kiện động cơ, cách đốt cháy khí xi lanh (EVC sớm) cách chảy ngược vào xi lanh nạp xuất van xả chồng lên (EVC muộn).Tập trung vào việc chuẩn bị hỗn hợp dễ cháy trình đốt cháy tiếp theo, mức độ pha lỗng điện tích khí đốt đại lượng có ảnh hưởng lớn nhiều cách sử dụng thời gian van biến thiên Pha lỗng điện tích có xu hướng làm chậm tốc độ cháy cách tăng nhiệt dung tích, cuối làm giảm nhiệt độ lửa đoạn nhiệt.Sự pha lỗng có xu hướng tăng lên chồng chéo van ngày tăng, đặc biệt điều kiện vận hành tải nhẹ điều tiết khí nạp tạo áp suất tương đối cao khác biệt ống xả ống nạp Điều thúc đẩy dòng chảy ngược xả khí vào xi lanh cửa nạp Khí tái chế cịn lại trở thành phần chu kỳ động sau.mức độ tương tác mạnh mẽ sản phẩm cháy hỗn hợp tạo thành tốc độ động Tăng tốc độ rút ngắn thời gian trùng lặp van thời gian thực, đồng thời tăng tải trọng làm tăng mức áp suất hệ thống nạp hạn chế dòng chảy tuần hoàn Ở tốc độ cao điều kiện tải, pha lỗng điện tích tăng với van tăng chồng chéo hạn chế 2.4 Định nghĩa phần khối lượng pha loãng phép đo Trong trường hợp động xăng trang bị hệ thống VVT, phần khối lượng pha loãng định nghĩa hai thuật ngữ khác Phần đầu tiên, đặt gọi phần khí dư, liên kết với lượng khí đốt cịn lại bên buồng đốt pít-tơng chạm tới ĐCT hành trình xả Nếu van xả đóng trước ĐCT, khối lượng dư phần nhỏ giữ lại bên xi lanh EVC Trong ký hiệu, phần khối lượng cịn lại viết là: 333 khí thải Việc loại bỏ kim loại nặng chất nhiễm hữu khó phân hủy thường thực chất hấp phụ than hoạt tính Là vật liệu kiềm, natri bicacbonat sử dụng Vật liệu nghiền chỗ trước bơm vào khí thải, bột than hoạt tính thêm vào Cặn trung hòa phần kim loại nặng hấp phụ than hoạt tính loại bỏ khỏi khói lị với tro bay túi lọc dệt Khi hệ thống xử lý khí thải giai đoạn cuối, hệ thống than hoạt tính cố định áp dụng Trong đảm bảo đánh bóng cuối khí thải đảm bảo phát thải chất ô nhiễm thấp Bằng cách sử dụng công nghệ đại, tất yêu cầu quy định môi trường, kỹ thuật kinh tế đáp ứng Nhà máy pháp luật châu Âu coi nhà máy IPPC có giấy phép [8] Tro xỉ từ buồng đốt sơ cấp không coi chất thải nguy hiểm, chơn lấp bãi chơn lấp địa phương Số lượng phụ thuộc vào hàm lượng vô vật liệu thải đầu vào Các thân cặn xử lý khí thải chứa lượng kim loại muối tăng lên Do xếp vào loại chất thải nguy hiểm Nó xử lý bãi chơn lấp nguy hiểm Trên Hình phần trình bày hoạt động xác nhận hàng năm nhà máy W-t-E Hình 10 Trình bày sơ đồ chuyển đổi khối lượng lượng nhà máy Wt-E Nghiên cứu điển hình: Phát triển cơng nghệ W-t-E với cơng cụ tính tốn R&D đại 334 Buồng đốt, khí hóa nhiệt phân (lị phản ứng) cần mơ hình hóa theo cách để đảm bảo điều kiện quy trình tốt cho việc sản xuất chuyển hóa nhiệt hồn tồn chất thải Đối với mơ vậy, hầu hết cơng cụ kỹ thuật dựa máy tính tiên tiến sử dụng [18] [21] Quá trình chuyển đổi nhiệt cách sử dụng chất thải rắn đô thị làm nhiên liệu nhà máy W-t-E đòi hỏi hiểu biết chi tiết tượng Đầu tiên, q trình phụ thuộc vào nhiều thơng số đầu vào phân tích gần cuối, mùa năm, tốc độ khơng khí đầu vào sơ cấp thứ cấp thứ hai, vào thông số đầu nhiệt độ tốc độ dòng chảy sản phẩm chuyển đổi Sự thay đổi phụ thuộc lẫn thơng số khó quản lý thực tế Một vấn đề khác làm thơng số điều chỉnh để đạt điều kiện chuyển đổi tối ưu với mức phát thải chất ô nhiễm tối thiểu giai đoạn thiết kế nhà máy Để đáp ứng mục tiêu này, nhà máy W-t-E giai đoạn thiết kế nghiên cứu cách sử dụng phương pháp tiếp cận động lực học chất lỏng tính tốn (CFD) Các điều kiện biên đầu vào thay đổi đầy đủ dựa phép đo thực sử dụng tồn cơng việc tính tốn cập nhật với hình học thực nhà máy mơ hình nhiễu loạn, đốt cháy truyền nhiệt thích hợp Các điều kiện hoạt động khác đa dạng sản phẩm chuyển đổi dự đốn hình dung Phương pháp tiếp cận CFD sử dụng để mơ tả q trình chuyển đổi W-t-E hệ phương trình vi phân Cơ học chất lỏng dịng phản ứng mơ hình hóa phương trình Reynolds Averaged Navier Stokes (RANS), trình bày dạng sau: 335 Ứng suất Reynolds (ρυ 'j υ' ¯i) mơ hình hóa cách giới thiệu độ nhớt hỗn loạn ηt: Độ nhớt hỗn loạn xác định cách sử dụng mô hình hỗn loạn khác để rút gọn hệ phương trình Reynolds Mơ hình hỗn loạn hai phương trình k - ε sử dụng cho mục đích mơ hình dịng phản ứng trình bày Việc áp dụng mơ hình hỗn loạn k-ε mơ hình hóa dòng phản ứng nhiều tác giả chứng minh mơ hình thành cơng Độ nhớt hỗn loạn tính cách sử dụng: k động hỗn loạn - k = 0,5 (υ ′ iυ ′ i¯) ε độ tiêu tán (biến đổi khơng thuận nghịch động thành nội năng) Các giá trị cục k ε tính cách sử dụng phương trình vận chuyển sau: 336 thuật ngữ nguồn mô hình hóa như: Thơng lượng entanpi Reynolds ρυ ′ jh¯ ′ phương trình xác định với độ nhớt hỗn loạn Prt số Prandtl hỗn loạn Cη, C1, C2, σk σε số, giá trị chúng sử dụng cơng việc trình bày là: Cη = 0,09; C1 = 1,44; C2 = 1,92; σk = σε = 1,3 Phản ứng - phương trình khuếch tán loại khối lượng (ξk) thành phần k có tính trung bình Reynolds, thuật ngữ bổ sung gọi thông lượng khối lượng hỗn loạn: mơ hình hóa với độ nhớt hỗn loạn mơ hình k-ε Phương trình đối lưu - khuếch tán hoàn chỉnh loài có khối lượng là: 337 Sct số Schmidt hỗn loạn hệ số khuếch tán phân tử Dk thành phần k Với điều khoản mới: phương trình 14 viết lại thành Các điều kiện nguồn phương trình vận chuyển lồi khối lượng tính hai phương trình sau ωk tính mơ hình đốt cháy hỗn loạn: ∆ H ° f, k nhiệt tạo thành tiêu chuẩn Mk khối lượng phân tử thành phần k Trong Eq 17 Eq 18 ωk viết tắt tỷ lệ hình thành / tiêu thụ thành phần k xác định biểu thức sau: viết dạng phản ứng hóa học tổng quát sau: 338 Trong ν 'k ν' 'k hệ số cân thành phần k cho chất phản ứng sản phẩm Tốc độ phản ứng hóa học Rk theo phương trình 19 tính tốn mơ hình đốt thích hợp Cần phải ngày nhiều mơ hình đốt hỗn hợp sử dụng thực tế Ứng dụng chúng phụ thuộc vào kiểu đốt (khuếch tán, động học, hỗn hợp), kiểu nhiên liệu (rắn, lỏng, khí) thiết bị đốt (lị, nồi hơi, động cơ) Hầu hết mơ hình bao gồm số thực nghiệm khác cần xác định riêng theo trường hợp Trong trường hợp này, sở khuyến nghị thực hành tốt tài liệu tham khảo [1] cho kiểu đốt này, Mơ hình đốt phân tán xốy nên áp dụng Với phương pháp tiếp cận CFD, q trình đốt cháy dự đốn điều kiện vận hành với thiết kế buồng đốt tối ưu hóa W-t-E có giai đoạn dự án thiết kế buồng đốt Hình 11 Sơ đồ kỹ thuật 2D hình ảnh bên buồng đốt xây dựng Hình 11 cho thấy mặt kỹ thuật 2D nhà máy W-t-E Trên sở này, W-t-E xây dựng hoạt động với RDF Hình ảnh buồng đốt sơ cấp Hình 11 chụp sau nhà máy xây dựng Hình 11 cho thấy chi tiết ghi buồng đốt sơ cấp với đầu vào chất thải buồng đốt thứ cấp với đầu vào khơng khí thứ cấp thứ ba Hơn nữa, cịn nhìn thấy lối buồng đốt thứ cấp Kế hoạch hình học 3D sở kế hoạch kỹ thuật biện pháp thực bị chết chìm (Hình 12) Mỗi kích thước đánh dấu kế hoạch với kích thước đầu vào tương ứng đa dạng 339 Bằng cách này, kích thước sửa đổi dễ dàng nhanh chóng tồn cấu trúc sửa đổi vẽ lại Có thể thực bước tạo lưới tối ưu hóa thiết kế thời gian thực Trên sở này, lưới gồm 160.871 nút 810.978 phần tử (Hình 12) tạo Điều quan trọng việc tạo lưới thiết kế tối ưu, có nghĩa lưới dày đặc khu vực quan trọng đầu vào khơng khí q trình đốt cháy chuyên sâu buồng đốt sơ cấp thứ cấp Do điều này, kích thước khối lượng điều khiển tối ưu cần thiết trình lặp lặp lại thiết lập để đạt tạo lưới tối ưu Điều có nghĩa thể tích điều khiển nhỏ áp dụng trình đốt cháy diễn mạnh mẽ đầu vào chất phản ứng W-t-E, thấy rõ Hình 12 Hình 12 sơ đồ hình học W-t-E với kích thước chia lưới hình học Ngồi ra, điều kiện biên với tồn q trình đốt cháy, xạ, theo dõi hạt mơ hình khác với thông số đầu vào đầu thiết lập giải bắt đầu đạt tiêu chí hội tụ số lần lặp lại tối đa mục tiêu cịn lại Các thơng số đầu vào điều kiện vận hành vận tốc đầu vào, nhiệt độ, tốc độ dòng chảy chất phản ứng, giá trị kích thước thơng số đầu nhiệt độ, tốc độ dòng chảy sản phẩm cháy thơng số khí thải khác Các thành phần điều kiện biên thành phần khí thay đổi phụ thuộc vào khoảng cách tọa độ x Trong công việc này, điều kiện biên thiết lập hàm đa thức biến x Hình 13 cho thấy khu vực đánh dấu cho đầu vào khơng khí sơ cấp, thứ cấp thứ ba, đầu vào nhiên liệu đầu khí thải Ngồi ra, mặt cắt 340 đặc biệt buồng đốt thứ cấp đầu vào (SecIn) đầu (SecOut) tạo để xác định giám sát sản phẩm cháy thông số khác khu vực quan trọng Bằng cách này, vị trí tham số phân biệt Q trình tối ưu hóa hoạt động W-t-E thực cách sử dụng thăm dò thiết kế, công cụ mạnh mẽ để thiết kế hiểu phản ứng phân tích phận cụm lắp ráp Hình 13 Định nghĩa vùng W-t-E 341 Hình 14 Kết mơ cho nhiệt độ tro cực đại so với vận tốc khơng khí thứ cấp phần khối lượng oxy cửa nạp khí thứ cấp Hình 14 cho thấy phân tích giúp xác định tương tác nhiệt độ tro tối đa so với vận tốc khơng khí thứ cấp tốc độ dòng chảy khối lượng oxy đầu vào khơng khí thứ cấp Nhiệt độ tro cực đại vận tốc khơng khí thứ cấp từ 27 m / s đến 29 m / s tăng nhanh chọn nhiệt độ tro lớn 1,850 K Mặt khác, khơng có phụ thuộc đáng kể tốc độ dòng chảy khối lượng oxy vùng từ 0,255 đến 0,21 Bằng cách này, chúng tơi dự đốn tránh thiệt hại xảy gắn cờ tro bay ống lò Hình 15 cho thấy kết so sánh trường nhiệt độ theo điều kiện hoạt động khác với tốc độ dòng chảy khối lượng oxy khác trường hợp đốt cháy oxy làm giàu Nhiệt độ buồng đốt thứ cấp tăng lên khơng khí làm giàu oxy sử dụng [4] tượng thấy rõ so sánh nhiệt độ hình Mặt khác, chúng tơi phải đảm bảo nhiệt độ tro tối đa không vượt 342 điểm nóng chảy tro phải tránh để tro bay lắng đọng thành trao đổi nhiệt gây thiệt hại lớn Hình 16 cho thấy theo dõi nhiệt độ hạt tro 3D thông qua W-t-E Nhiệt độ tro thay đổi thông qua W-t-E chọn buồng đốt thứ cấp, nơi sử dụng trình đốt tăng cường oxy Ngoài ra, nhiệt độ tro giảm làm mát tường Nó phát tro bụi va vào tường xác suất lượng tro lắng đọng đoạn cao Hình 15 Trường nhiệt độ theo tốc độ dòng chảy khối lượng oxy khác đầu vào khơng khí làm giàu thứ cấp Hình 16 Theo dõi hạt nhiệt độ tro xếp hợp lý với xem xét vận tốc 343 Các luồng có xem xét vận tốc thể Hình 16 Phần lớn luồng theo đoạn ngắn qua W-t-E vận tốc trở nên cao lối buồng thứ cấp Điều phải xem xét tính tốn thời gian cư trú Như trình bày chương này, CFD với tính tối ưu hóa bổ sung cơng cụ thuận tiện để dự đoán điều kiện tối ưu cần đạt để đạt hiệu nhiệt môi trường không gây nguy hiểm cho an tồn hoạt động W-t-E Với cơng cụ này, vấn đề tránh tồn tình dự đốn với điều kiện biên đầu vào thích hợp Kết luận Rác thải nguồn lượng Việc sử dụng lượng thực với hệ thống quản lý chất thải tích hợp thích hợp sử dụng cơng nghệ thích hợp phạm vi tác động môi trường phép hợp pháp Hệ thống tạo điện nhiệt lạnh, phân phối cho người dân ngành công nghiệp Quản lý chất thải tương lai phụ thuộc vào công nghệ W-t-E cho phần nhiệt lượng cao dịng chất thải, khơng thích hợp để tái chế Năng lượng chất thải tận dụng giá lượng khơng cao mà cịn liên tục tăng Tuy nhiên, trình định lựa chọn công nghệ không nên dựa vào hiệu lượng trình bày cơng nghệ, nên áp dụng công nghệ thử nghiệm quy mô dài hạn với tác động môi trường chứng minh Sử dụng chất thải nhà máy W-t-E có nghĩa giảm phát thải khí nhà kính, quản lý lượng hợp lý hạn chế không gian để xử lý chất thải Dữ liệu hoạt động hầu hết nhà máy W-t-E cho thấy tác động tích cực sau: • lượng chất thải lắng đọng bãi chôn lấp giảm từ 80 đến 85%, • nhiệt thu từ q trình đốt rác sử dụng sản xuất điện nhiệt kết hợp; • giảm (ngăn chặn) phát thải khí nhà kính từ bãi chơn lấp; 344 • giảm phụ thuộc vào nhập lượng quốc gia Nhiệt tạo hệ thống nên sử dụng cho nhu cầu sưởi ấm quận thành phố ngành công nghiệp Nguồn điện sử dụng phần cho tiêu dùng riêng sở phần thặng dư đưa vào mạng phân phối điện Cách tiếp cận vận hành đưa vào dịch vụ tiện ích thành phố làm cho nhà máy W-t-E xã hội chấp nhận với việc quản lý toàn diện vậy, việc tạo CTRSH khơng cịn vấn đề mà hội nguồn nguyên liệu lượng Nhiệt lượng RDF tương ứng với 500 Sm3 khí tự nhiên, tiết kiệm nhiều tiền nhiên liệu hóa thạch cách sử dụng hợp lý nguồn nhiên liệu thay Chiến lược quản lý tổng hợp chất thải khu vực sử dụng chi phí lợi ích môi trường cho người dân khu vực đông dân cư khoảng 200.000 người Khái niệm công nghệ sử dụng công việc này, khái niệm trình bày hồn tồn phù hợp với luật pháp Châu Âu tài liệu quản lý chất thải chiến lược Mỗi công nghệ thảo luận "Cơng nghệ có tốt nhất" cho phân khúc xem xét Kết q trình khí hóa nhiệt phân chất thải thiết bị thí nghiệm cho thấy rõ ràng tiềm sản xuất lượng điện hiệu cao so với đốt rác tiêu chuẩn (đốt) Các giải pháp quy trình đề xuất phải môi trường thực tế kiểm tra quy mơ đầy đủ, thể đầu tư an tồn mơi trường tài Các giá trị nhiệt lượng đạt khí tổng hợp nằm phạm vi chấp nhận để sử dụng động khí tuabin, mang lại tiềm sử dụng tốt Các giải pháp nâng sản lượng điện từ RDF lên 30% Khả ứng dụng công cụ mô máy tính kỹ thuật tiên tiến phải trở thành tiêu chuẩn cho R&D thiết kế công nghệ W-t-E CFD cung cấp kết phân tích, so sánh với thử nghiệm thiết bị quy mô đầy đủ Phương pháp tiếp cận CFD tối ưu hóa số sử dụng để xác định điều kiện thích hợp nhằm đạt điều kiện chuyển đổi hoàn chỉnh, giảm thiểu tác động môi trường, xử lý cố vận hành giữ cho chi phí vận hành mức hợp lý cấp độ Phương pháp tiếp cận CFD mang lại lợi ích to lớn tối ưu hóa số lượng điều kiện hoạt động mà không cần phép đo thời gian dài tốn điều kiện hoạt động khác Bằng cách này, việc tối ưu hóa sử dụng khơng để dự đốn 345 thơng số vận hành W-t-E xây dựng mà giai đoạn thiết kế dự án, điều làm giảm nghiên cứu chi phí phát triển Các từ viết tắt Ký hiệu Chi tiết tác giả 346 Người giới thiệu 347 ... tiến động đốt Chương Đốt hỗn hợp động đánh lửa Ảnh hưởng biến số hoạt động Fabrizio Bonatesta Chương Quá trình đốt cháy động đánh lửa với Hệ thống phun kép Bronisław Sendyka Marcin Noga Chương Đốt. .. nhận, điều phát sinh từ q trình đốt cháy, chủ đề cháy không ổn định không cịn trọng tâm cơng việc Đốt cháy hỗn hợp động SI Phần xem xét đặc điểm quan trọng trình đốt cháy hỗn hợp động SI , giới... dụng số dạng hệ thống truyền động van biến thiên Động SI , đề cập đến động bậc tự cao Prucka et al [5], có cơng nghệ nhiên liệu linh hoạt, điển hình cho phép chạy nhiên liệu pha trộn ethanol-xăng