Nghiên cứu đặc tính và phát thải động cơ diesel khi sử dụng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN NỤ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL PHA DẦU THỰC VẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC HÀ NỘI – 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN VĂN NỤ NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL PHA DẦU THỰC VẬT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS PHẠM HỮU TUYẾN HÀ NỘI – 2014 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực/ Hà Nội, ngày tháng năm 2014 Học viên Nguyễn Văn Nụ HV: Nguyễn Văn Nụ i MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật LỜI CẢM ƠN Với tư cách tác giả luận văn này, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến TS Phạm Hữu Tuyến, người hướng dẫn tơi tận tình chu đáo mặt chun mơn để tơi hồn thành luận văn Đồng thời xin chân thành cảm ơn thầy cô Bộ môn Động đốt - Viện Cơ khí Động lực, Viện Đào tạo Sau đại học, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội tạo điều kiện giúp học tập làm luận văn Tôi xin gửi lời cảm ơn đến thầy đồng nghiệp Khoa Cơ khí động lực – Trường cao đẳng nghề Cơ điện Xây dựng – Bắc Ninh tạo điều kiện thời gian, vật chất lẫn tinh thần để tơi hồn thành luận văn Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người động viên chia sẻ với nhiều suốt thời gian tham gia học tập làm luận văn Học viên Nguyễn Văn Nụ HV: Nguyễn Văn Nụ ii MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU iviii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU i Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài ii Phương pháp nghiên cứu iii Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn iv Các nội dung luận văn .1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU THAY THẾ SỬ DỤNG TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 1.1 Sự cần thiết sử dụng loại nhiên liệu thay 1.1.1 Sự cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống .2 1.1.2 Sự độc hại khí thải động đốt sử dụng nhiên liệu truyền thống 1.2 Các loại nhiên liệu thay 1.2.1 Nhiên liệu cồn xăng sinh học .6 1.2.2 Dầu thực vật, mỡ động vật .8 1.2.3 Diesel sinh học 1.2.4 Khí hố lỏng (LPG) 10 1.2.5 Khí thiên nhiên .11 1.2.6 Một số nhiên liệu khác 12 1.3 Nhiên liệu dầu thực vật .13 1.3.1.Nguồn gốc nhiên liệu .13 1.3.2 Phương pháp chế biến dầu thực vật 15 1.3.3 Tính chất dầu thực vật 24 HV: Nguyễn Văn Nụ iii MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật CHƯƠNG CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU DIESEL PHA DẦU THỰC VẬT TỚI TÍNH NĂNG KINH TẾ, KĨ THUẬT VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL .32 2.1 Quá trình hình thành hỗn hợp cháy động diesel 32 2.1.1 Quá trình hình thành hỗn hợp cháy động diesel 32 2.1.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến trình cháy động diesel 35 2.2 Các thông số động .36 2.3 Các thành phần độc hại khí thải động diesel .37 2.4 Quy trình đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới tính kinh tế, kỹ thuật phát thải động diesel băng thử 39 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG NHIÊN LIỆU DIESEL PHA DẦU THỰC VẬT TỚI TÍNH NĂNG KINH TẾ, KỸ THUẬT VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ 42 3.1 Trang thiết bị thử nghiệm 42 3.1.1 Phanh điện APA100 .43 3.1.2 Thiết bị làm mát dầu bôi trơn AVL 554 44 3.1.3 Thiết bị làm mát nước AVL 553 45 3.1.4 Thiết bị đo tiêu hao nhiên liệu AVL Fuel Balance 733S .46 3.1.5 Thiết bị làm mát nhiên liệu AVL 753 49 3.1.6 Thiết bị điều khiển tay ga THA 100 .51 3.1.7 Thiết bị phân tích khí thải CEB-II 52 3.1.8 Thiết bị đo độ khói AVL Smoke Meter 415 565 3.2 Đối tượng thử nghiệm 566 3.2.1 Động thử nghiệm .566 3.2.2 Nhiên liệu thử nghiệm 577 3.3 Chế độ thử nghiệm .588 3.4 Kết thử nghiệm 599 3.4.1 Đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới tính kinh tế, kỹ thuật động 59 HV: Nguyễn Văn Nụ iv MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3.4.2 Đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới phát thải động 62 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .69 KẾT LUẬN CHUNG 69 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 69 TÀI LIỆU THAM KHẢO 70 HV: Nguyễn Văn Nụ v MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT LPG Liquefied Petroleum Gas - Khí dầu mỏ hóa lỏng Biogas Khí sinh học Biomass Khí hóa sinh khối Biodiesel Loại nhiên liệu tái tạo Hydrocacbon Nhiên liệu gốc hóa thạch PM Particulate Matter - Chất thải dạng hạt QH Nhiệt trị thấp Rsoy Soybean – Dầu đậu nành Sme Soy methyl Esters - Loại ester thông dụng sử dụng Mỹ Rsf Sunflower – Dầu hướng dương Rco Cotton – Dầu Opo Opium poppy – Dầu thuốc phiện Corn Dầu ngô rseed Rapeseed - Dầu cải dầu Jatropha Dầu cọc rào THA100 Cơ cấu điều khiển tải (thanh bơm cao áp) AVL 753 Hệ thống làm mát nhiên liệu AVL 554 Hệ thống làm mát dầu bôi trơn CEB II Thiết bị phân tích khí thải PT100 Bộ cảm biến nhiệt độ AVL 733S Hệ thống đo tiêu thụ nhiên liệu AVL 415 Thiết bị đo độ khói PUMA Hệ thống điều khiển băng thử P57 Bảng điều khiển PC Máy tính xử lý kết đo HV: Nguyễn Văn Nụ vi MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật V5 Nhiên liệu diesel pha 5% dầu dừa V10 Nhiên liệu diesel pha 10% dầu dừa J10 Nhiên liệu diesel pha 10% dầu jatropha J20 Nhiên liệu diesel pha 20% dầu jatropha J50 J75 Nhiên liệu diesel pha 50% dầu jatropha Nhiên liệu diesel pha 75% dầu jatropha J100 Nhiên liệu 100% dầu jatropha HV: Nguyễn Văn Nụ vii MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Thành phần hóa học số loại dầu………………… Bảng 1.2 Hàm lượng dầu số loài thực vật sản xuất diesel sinh học…… 14 Bảng 1.3 Độ nhớt dầu diesel số loại dầu thực vật…………………….24 Bảng 1.4 Chỉ số cetan dầu diesel số loại dầu thực vật ……………… 25 Bảng 1.5 Nhiệt trị dầu diesel số loại dầu thực vật………………… 26 Bảng 3.1 Thông số động diesel D243…………………………………… … 56 Bảng 3.2 Tính chất nhiên liệu thử nghiệm…………………………………….… 58 Bảng 3.3 Chế độ đo…………………………………………………………….….59 Bảng 3.4 Kết thử nghiệm mẫu nhiên liệu…………………………….… 59 Bảng 3.5: Kết phát thải động ứng với nhiên liệu diesel……………….… 62 Bảng 3.6: Kết phát thải động ứng với nhiên liệu V5………….……….… 63 Bảng 3.7: Kết phát thải động ứng với nhiên liệu V10…………….…….…63 HV: Nguyễn Văn Nụ viii MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật đồng thời phát tia xạ Cường độ xạ đo tỷ lệ với hàm lượng NOx khí mẫu 3.1.8 Thiết bị đo độ khói AVL Smoke Meter 415 Khi cho lượng khí thải định qua màng giấy lọc chuẩn, P-M bị giữ lại làm giấy lọc bị đen Độ đen giấy lọc xác định phản ánh độ đen khí thải Thiết bị Smoke Meter AVL 415 có dải đo từ đến 9,99 FSN (Filter Smoke Number) từ đến 3199 mg/m3 với độ xác 0,1% Hình 3.14 Thiết bị đo độ khói Smoke Meter AVL 415 3.2 Đối tượng thử nghiệm 3.2.1 Động thử nghiệm Các thử nghiệm nghiên cứu thực động diesel D243 Công ty Diesel Sông Công sản xuất Đây động diesel kỳ, xylanh, không tăng áp sử dụng nhiều máy nông nghiệp, tàu sông, máy phát điện Thông số kỹ thuật động thể bảng 3.1 Bảng 3.1 Thông số động diesel D243 Thông số Kiểu động Đơn vị Giá trị - Động diesel phun trực tiếp, kỳ, không tăng áp, làm mát nước Số xylanh HV: Nguyễn Văn Nụ - 56 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đường kính x Hành trình Luận văn thạc sĩ kỹ thuật mm x mm 110 x 125 Thể tích cơng tác lít 4,75 Tỷ số nén - 16 Cơng suất định mức/tốc độ kW/vịng/phút 58/2200 Mơmen lớn nhất/ tốc độ Nm/vịng/phút 298/1600 g/kWh 235 - Cơ khí, hàng Suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ Kiểu bơm cao áp 3.2.2 Nhiên liệu thử nghiệm 3.2.2.1 Phối trộn nhiên liệu Nguồn cung cấp diesel sinh học phần lớn từ Châu Âu Châu Mỹ chủ yếu từ dầu hạt cải dầu đậu nành Việt Nam dừa thích hợp với thời tiết thổ nhưỡng, trồng dễ dàng suất cao, nhiên liệu sinh học từ dầu dừa có tiềm lớn Để đánh giá khả ứng dụng diesel pha dầu dừa động diesel thử nghiệm với nhiên liệu thực động diesel D243 Công ty Diesel Sông Công sản xuất Đây động diesel kỳ, xylanh, không tăng áp sử dụng nhiều máy nông nghiệp, tàu sông, máy phát, phịng thí nghiệm động đốt trong, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các mẫu nhiên liệu thử gồm: diesel, diesel pha 5% thể tích dầu dừa (V5) diesel pha 10% thể tích dầu dừa (V10) Trước thử nghiệm động cơ, mẫu nhiên liệu diesel pha 5% thể tích dầu dừa (V5) diesel pha 10% thể tích dầu dừa (V10) khuấy lên HV: Nguyễn Văn Nụ 57 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3.2.2.2 Phân tích số tính chất nhiên liệu Tính chất diesel dầu dừa trình bày bảng 3.2 Bảng 3.2 Tính chất nhiên liệu thử nghiệm[1] Tính chất Đơn vị Diesel Dầu dừa - 53,8 39 Chỉ số cetan Nhiệt độ cất 90% thể tích C 347,5 362 Nhiệt độ chớp cháy cốc kín C 62 200 Độ nhớt động học 400C cSt 2,594 28,1 Hàm lượng lưu huỳnh ppm 253 170 Hàm lượng nước ppm 84 432 Ăn mòn đồng - Loại 1a Loại 1a C 21 kg/lít 0,826 0,903* Nhiệt độ đông đặc Khối lượng riêng 150C 3.3 Chế độ thử nghiệm - Chạy ngấm động cơ: mục đích động thích nghi với nhiên liệu diesel pha dầu thực vật - Thử nghiệm tiến hành hai tốc độ ổn định 1400 vòng/phút 2000 vòng/phút, chế độ tốc độ thay đổi tải từ 10% đến 75% trình bày bảng 3.3 Tại điểm đo, giá trị mômen, tiêu hao nhiên liệu, thành phần phát thải thông số hoạt động động đo đạc Chạy lấy đặc tính tải với điều kiện tải trọng nói cho mẫu nhiên liệu Khi thử nghiệm với mẫu nhiên liệu ta cần thay hết nhiên liệu cũ chạy mẫu nhiên liệu ổn định vịng 15 phút để đảm bảo khơng cịn nhiên liệu cũ đường ống HV: Nguyễn Văn Nụ 58 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng 3.3 Chế độ đo Tốc độ (vòng/phút) Điểm đo Công suất (kW) % Tải 4,27 10,52 21,36 31,50 5,36 12,68 25,78 37,04 10% 25% 50% 75% 10% 25% 50% 75% 1400 2000 3.4 Kết thử nghiệm 3.4.1 Đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới tính kinh tế, kỹ thuật động Kết thử nghiệm động với mẫu nhiên liệu nêu trình bày bảng 3.4 đây: Bảng 3.4 Kết thử nghiệm mẫu nhiên liệu Điểm n đo rpm %Tải Diesel P ge kW g/kW.h Nhiệt độ khí thải V5 V10 Diesel V5 V10 C Diesel V5 V10 1400 10% 4,27 4,21 3,95 568,44 540,73 551,69 179 184 178 1400 25% 10,52 10,62 10,06 333,93 326,32 327,97 200 203 188 1400 50% 21,36 20,95 21,04 267,48 263,11 259,86 280 282 275 1400 75% 31,50 31,23 31,41 246,46 239,76 242,27 388 390 382 2000 10% 5,36 5,18 5,06 663,07 633,59 643,66 169 188 185 2000 25% 12,68 13,03 12,81 371,23 359,14 365,31 205 216 213 2000 50% 25,78 25,09 25,55 275,80 268,65 273,55 282 289 288 2000 75% 37,04 37,40 37,07 250,82 249,08 248,70 367 381 374 Việc đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới tính kinh tế, kỹ thuật động thể rõ đồ thị từ hình 3.17 đến hình 3.19 HV: Nguyễn Văn Nụ 59 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Các đồ thị biểu diễn thay đổi công suất suất tiêu thụ nhiên liệu động thử nghiệm với mẫu nhiên liệu nghiên cứu 3.4.1.1 Công suất động Công suất động với loại nhiên liệu thử nghiệm xác định giá trị tải động (Hình 3.15) 35.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 n = 1400 vịng/phút Diesel V5 V10 Cơng suất (kW) Cơng suất (kW) 30.00 0.00 0% 20% 40% %Tải 60% 80% 40.00 35.00 30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 n = 2000 vòng/phút 0% 20% 40% %Tải Diesel V5 V10 60% 80% Hình 3.15 Cơng suất động - Có thể thấy từ hình 3.15, cơng suất động chạy với nhiên liệu diesel so với hai mẫu nhiên liệu V5 V10 điều chỉnh để thực đánh giá theo đường đặc tính tải 3.4.1.2 Suất tiêu hao nhiên liệu Suất tiêu hao nhiên liệu với loại nhiên liệu thử nghiệm xác định giá trị cơng suất động (Hình 3.16) HV: Nguyễn Văn Nụ 60 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 700 n = 1400 vịng/phút 500 Diesel V5 V10 400 n = 2000 vòng/phút 600 Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kWh) Suất tiêu hao nhiên liệu (g/kWh) 600 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Diesel V5 500 V10 400 300 300 200 200 10 15 20 25 30 35 10 20 30 40 Công suất (kW) Cơng suất (kW) Hình 3.16 Suất tiêu hao nhiên liệu động Có thể thấy suất tiêu hao nhiên liệu giảm chút sử dụng V5 V10 tương ứng với giá trị 2,9% 2,3% tốc độ 1400 vòng/phút, 2,7% 1,5% tốc độ 2000 vòng/phút Kết lượng nhỏ thành phần ơxy có sẵn dầu dừa pha vào diesel làm giảm tượng thiếu ôxy cục trình cháy, giúp trình cháy kiệt Thông thường nhiệt trị dầu thực vật nói chung, dầu dừa nói riêng, thấp nhiệt trị diesel khoáng khoảng 11% đến 13% Tuy nhiên với tỷ lệ pha trộn nhỏ 5% đến 10% dầu dừa ảnh hưởng cải thiện trình cháy lớn ảnh hưởng giảm nhiệt trị nên suất tiêu hao nhiên liệu có xu hướng giảm nhẹ 3.4.1.3 Nhiệt độ khí thải động Nhiệt độ khí thải động với loại nhiên liệu thử nghiệm xác định giá trị tải động (Hình 3.17) Ở chế độ vận tốc 1400 vịng/phút nhiệt độ khí thải động giảm chút sử dụng V10, nhiệt độ khí thải động sử dụng V5 diesel khoáng Ở chế độ vận tốc 2000 vòng/phút, tải thấp nhiệt độ khí thải sử dụng mẫu nhiên liệu diesel thấp chút so với hai mẫu nhiên liệu V5 V10, nhiên tăng tải lên khoảng 40% nhiệt độ khí thải ba mẫu nhiên liệu HV: Nguyễn Văn Nụ 61 MSHV: CA120147 450 400 350 300 250 200 150 100 50 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật n = 1400 vịng/phút Nhiệt độ khí thải (0C) Nhiệt độ khí thải (0C) VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Diesel V5 V10 0% 20% 40% 60% % Tải 450 400 350 300 250 200 150 100 50 n = 2000 vòng/phút Diesel V5 V10 0% 80% 20% 40% %Tải 60% 80% Hình 3.17 Nhiệt độ khí thải động 3.4.2 Đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới phát thải động Kết thử nghiệm động với mẫu nhiên liệu nêu, thành phần phát thải trình bày bảng số liệu đây, bao gồm: - Phát thải động ứng với diesel: bảng 3.5 - Phát thải động ứng với V5: bảng 3.6 - Phát thải động ứng với V10: bảng 3.7 Bảng 3.5: Kết phát thải động ứng với nhiên liệu diesel Điểm n Tải NOx CO CO2 HC Độ khói đo rpm % ppm ppm ppm ppm FSN 1400 10% 38 53 3026 35 0,07 1400 25% 83 27 4182 31 0,19 1400 50% 176 21,7 6282 36 0,52 1400 75% 192 38,5 8970 38,4 1,39 2000 10% 34,68 78 3381 35 0,12 2000 25% 58,4 43 4214 30,5 0,15 2000 50% 126 24,5 6355 35,4 0,43 2000 75% 140 28 7782 33 1,46 HV: Nguyễn Văn Nụ 62 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật Bảng 3.6: Kết phát thải động ứng với nhiên liệu V5 Điểm đo n Tải NOx CO CO2 HC Độ khói rpm 1400 1400 % 10% 25% ppm 33,04 79,6 ppm 36,8 14,3 ppm 2747 3892 ppm 53,27 53,82 FSN 0,06 0,08 1400 50% 161,8 10,64 5948 57,8 0,39 1400 75% 173,3 24,7 8083 63,7 1,32 2000 10% 29,5 53,6 2978 57,9 0,08 2000 25% 51,6 22,1 3917 54,2 0,09 2000 50% 108 10,2 5750 54,9 0,29 2000 75% 128,4 16,7 7477 56,0 1,39 Bảng 3.7: Kết phát thải động ứng với nhiên liệu V10 NOx CO CO2 HC Độ khói rpm 1400 1400 Tải % 10% 25% ppm 44,2 90,5 ppm 50 26 ppm 3439 4707 ppm 55 54 FSN 0,03 0,05 1400 50% 218 20,2 7977 58 0,32 1400 75% 237 37 11076 62 1,3 2000 10% 43 68 3983 59 0,03 2000 25% 69 33 5165 56 0,07 2000 50% 176 14 7506 57 0,22 2000 75% 213 21 9631 57,5 1,22 Điểm đo n Việc đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới tính kinh tế, kỹ thuật động thể rõ đồ thị từ hình 3.20 đến hình 3.24 Các thành phần CO, HC, NOx, CO2 độ khói khí thải động diesel D243 so sánh loại nhiên liệu chế độ làm việc 3.4.2.1 Phát thải CO Ở chế độ tải nhỏ, hỗn hợp nhạt nên thành phần CO cao, tăng dần tải hỗn hợp đậm dần, trình cháy tốt nên CO giảm dần, tăng tiếp tải từ mức HV: Nguyễn Văn Nụ 63 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật trung bình, CO lại có xu hướng tăng dần mức độ đậm hỗn hợp làm giảm khả cháy kiệt (Hình 3.18) So với diesel khoáng, CO giảm sử dụng V5 V10, mức giảm rõ rệt với V5, trung bình tới 41,1% 1400 vòng/phút 44,7% 2000 vòng/phút Q trình cháy cải thiện có mặt ôxy nhiên liệu giúp giảm hàm lượng CO Tuy nhiên, tăng tỷ lệ pha trộn dầu dừa tới 10% (V10), mức giảm hàm lượng CO so với V5 với giá trị 5% 1400 vòng/phút 26% 2000 vòng/phút 60 80 n = 1400 vòng/phút n = 2000 vòng/phút Diesel 60 40 Diesel V5 V10 30 CO (ppm) CO (ppm) 50 20 V5 V10 40 20 10 0 10 15 20 25 Công suất (kW) 30 35 10 15 20 25 30 35 40 Công suất (kW) Hình 3.18 Phát thải CO 3.4.2.2 Phát thải CO2 Về phát thải CO2, thấy đồ thị (hình 3.19), phát thải CO2 sử dụng V5 giảm sử dụng diesel khống, trung bình giảm 7,8 % 1400 vòng/phút 8,1% 2000 vòng/phút Phát thải CO2 tăng lên sử dụng V10 so với diesel khống, tăng trung bình 19,2% 1400 vịng/phút 20,6% 2000 vòng/phút tăng lượng dầu dừa pha vào diesel làm nhiên liệu tăng hàm lượng oxy nên cháy kiệt làm giải phóng nhiều CO2 HV: Nguyễn Văn Nụ 64 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 12000 12000 n = 1400 vòng/phút n = 2000 vòng/phút 10000 CO2 (ppm) CO2 (ppm) 10000 8000 6000 4000 Diesel V5 V10 2000 8000 6000 Diesel V5 V10 4000 2000 0 10 15 20 25 Công suất (kW) 30 35 10 15 20 25 30 35 Cơng suất (kW) Hình 3.19 Phát thải CO2 3.4.2.3 Phát thải NOx Phát thải NOx, với thành phần NO, hình thành trình cháy với hàm lượng phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ đỉnh q trình cháy với lượng oxy có hỗn hợp Thành phần NOx giảm với nhiên liệu V5 so với diesel trung bình 8,7% 1400 vịng/phút 12,3% 2000 vịng/phút (Hình 3.20) Trị số xetan V5 thấp diesel nên thời gian cháy trễ dài hơn, đỉnh nhiệt độ cháy lùi sau điểm chết nhiều dẫn đến nhiệt độ đỉnh thấp lượng NOx giảm Tuy nhiên với nhiên liệu V10, lượng NOx lại tăng đáng kể so với diesel, tăng 18,2% 1400 vòng/phút 33,5% 2000 vòng/phút 250 250 200 NOx (ppm) 200 NOx (ppm) n = 2000 vòng/phút n = 1400 vòng/phút 150 Diesel V5 V10 100 50 Diesel V5 V10 150 100 50 0 10 15 20 25 30 35 Công suất (kW) HV: Nguyễn Văn Nụ Hình 3.20 Phát thải NOx 65 10 15 20 25 30 35 40 Công suất (kW) MSHV: CA120147 40 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3.4.2.4 Phát thải HC Hàm lượng phát thải HC sử dụng V5 V10 tương tự cao nhiều so với sử dụng diesel (Hình 3.21) với mức tăng trung bình 63,5% 1400 vịng/phút khoảng 70% 2000 vòng/phút Độ nhớt V5 V10 lớn diesel nên chất lượng phun tơi nhiên liệu hơn, đồng thời khả bay nên tia nhiên liệu phun chạm thành xylanh, rửa trơi hịa trộn phần dầu bơi trơn vào hỗn hợp khí Lượng dầu bơi trơn khơng cháy làm tăng hàm lượng HC khí thải 80 HC (ppm) 40 Diesel V5 V10 20 n = 2000 vòng/phút 60 n = 2000 vòng/phút 60 HC (ppm) 70 n = 1400 vòng/phút 50 40 30 Diesel V5 V10 20 10 0 10 15 20 25 Công suất (kW) 30 35 10 15 20 25 30 35 40 Cơng suất (kW) Hình 3.21 Phát thải HC 3.4.2.5 Độ khói khí thải Độ khói khí thải giảm rõ rệt sử dụng nhiên liệu V5 V10, hiệu giảm tăng tỷ lệ pha trộn dầu dừa lớn Độ khói giảm 25,6% 1400 vòng/phút 27,7% 2000 vòng/phút với V5 tương ứng giảm tới 43,9% 48,4% với nhiên liệu V10 (Hình 3.22) HV: Nguyễn Văn Nụ 66 MSHV: CA120147 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 Luận văn thạc sĩ kỹ thuật n = 1400 vịng/phút Smoke (FSN) Smoke (FSN) VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Diesel V5 V10 10 15 20 25 Công suất (kW) 30 35 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 0.4 0.2 n = 2000 vòng/phút Diesel V5 V10 10 15 20 25 30 35 40 Công suất (kW) Hình 3.22 Độ khói khí xả Kết luận chương 3: Như chương tác giả trình bày trang thiết bị thử nghiệm, đối tượng thử nghiệm, chế độ thử nghiệm đưa kết thử nghiệm Kết thử nghiệm theo đường đặc tính tải nhiên liệu diesel pha 5% 10% dầu thực vật (V5 V10) cho thấy: - Suất tiêu hao nhiên liệu giảm chút sử dụng V5 V10 tương ứng với giá trị 2,9% 2,3% tốc 1400 vòng/phút, 2,7% 1,5% tốc độ 2000 vòng/phút - Phát thải CO giảm, với V5, trung bình tới 41,1% 1400 vòng/phút 44,7% 2000 vòng/phút Khi sử dụng V10 trung bình giảm 5% 1400 vịng/phút 26% 2000 vòng/phút - Phát thải CO2 giảm sử dụng V5, trung bình giảm 7,8% tốc độ 1400 vịng/phút 8,1% tốc độ 2000 vòng/phút Khi sử dụng V10 phát thải CO2 tăng, trung bình tăng 19,2% tốc độ 1400 vòng/phút 20,6% tốc độ 2000 vòng/phút - Phát thải NOx giảm sử dụng V5, nhiên lượng NOx tăng đáng kể sử dụng V10 so với diesel HV: Nguyễn Văn Nụ 67 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật - Phát thải HC tăng đáng kể sử dụng nhiên liệu V5 V10, mức tăng trung bình 63,5 % tốc độ 1400 vịng/phút khoảng 70% tốc độ 2000 vịng/phút - Độ khói khí thải giảm rõ rệt, trung bình giảm 25,6% tốc độ 1400 vòng/phút 27,5% sử dụng V5, với V10 độ khói giảm tới 43,9% tốc độ 1400 vòng/phút 48,4% tốc độ 2000 vòng/phút HV: Nguyễn Văn Nụ 68 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN KẾT LUẬN CHUNG Việc nghiên cứu ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha 5% 10% dầu dừa (V5 V10) đến tính kinh tế, kỹ thuật phát thải động diesel thực thực nghiệm theo phương pháp đối chứng Từ kết nghiên cứu thu rút kết luận sau đây: Kết cho thấy chế độ tốc độ tải, suất tiêu hao nhiên liệu sử dụng V5 V10 giảm chút ít, hàm lượng phát thải CO độ khói khí thải giảm rõ hàm lượng HC tăng đáng kể so với diesel khoáng Tuy nhiên thành phần NOx có xu hướng thay đổi khác Với nhiên liệu V5, thành phần NOx giảm từ 8,7% đến 12,3% với nhiên liệu V10 hàm lượng NOx lại tăng từ 18,2% đến 33,5% Như sử dụng nhiên liệu pha 5% dầu dừa giải pháp vừa đảm bảo tính kinh tế kỹ thuật động cơ, đồng thời giảm đa số thành phần phát thải, đặc biệt phát thải NOx khí thải động diesel HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI - Nghiên cứu phát triển phụ gia cho nhiên liệu diesel pha dầu thực vật - Nghiên cứu lựa chọn tỷ lệ phối trộn dầu thực vật tối ưu động diesel lưu hành - Đánh giá tương thích vật liệu chi tiết hệ thống nhiên liệu động diesel với nhiên liệu diesel pha phụ gia - Nghiên cứu thử nghiệm bền động diesel sử dụng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật HV: Nguyễn Văn Nụ 69 MSHV: CA120147 VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Luận văn thạc sĩ kỹ thuật TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Anh Tuấn, Bài giảng “Nhiên liệu thay dùng cho động đốt trong”, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội [2] Hồng Đình Long; Khảo nghiệm nghiên cứu hiệu phụ gia nhiên liệu Maz 400 việc cải thiện đặc tính làm việc động chay nhiên liệu diesel sinh học [3] Hồng Đình Long, Ảnh hưởng nhiên liệu diesel sinh học từ dầu cọ đến đặc tính làm việc phát thải động diesel đại Tạp chí giao thơng vận tải 62012 [4] Phạm Minh Tuấn, Khí thải động nhiễm mơi trường, NXB Khoa học kỹ thuật, 2009 [5] Nguyễn Tất Tiến, “Nguyên lý động đốt trong’’, NXB Giáo dục, 2000 [6] QCVN 1: 2009/BKHCN, “Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia xăng, nhiên liệu diesel nhiên liệu sinh học” [7] Thủ Tướng Chính Phủ, 2007, Quyết định 177/2007/QĐ-TTg việc phê duyệt “Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025” [8] A.S Ramadhas, S Jayaraj, C Muraleedharan, Use ofvegetable oils as I.C engine fuels-A review, Department of Mechanical Engineering, National Institute of Technology Calicut, Calicut REC P.O., Calicut 673601, India, 2003 [9] Beckman, C Vegetable Oils: Situation and Outlook Bi-weekly Bulletin Vol 20, No.7 Market Analysis Division Research and Analysis Directorate Strategic Policy Branch and Agriculture and Agri-Food Canada, Manitoba, Canada (2007) [10] Selim Cetinkaya, The potential of using vegetable oil fuels as fuel for diesel engines, Turkey Technical Education Faculty, Gazi University, Ankara 06500, Turkey, 2000 HV: Nguyễn Văn Nụ 70 MSHV: CA120147 ... liệu diesel pha 10 % dầu dừa J10 Nhiên liệu diesel pha 10 % dầu jatropha J20 Nhiên liệu diesel pha 20% dầu jatropha J50 J75 Nhiên liệu diesel pha 50% dầu jatropha Nhiên liệu diesel pha 75% dầu jatropha... hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới tính kinh tế, kỹ thuật phát thải động diesel băng thử 39 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG NHIÊN LIỆU DIESEL PHA DẦU THỰC VẬT TỚI TÍNH... ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới tính kinh tế, kỹ thuật phát thải động diesel Chương : Nghiên cứu thử nghiệm đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu diesel pha dầu thực vật tới tính kinh