Nghiên cứu tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp dieselethanol

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ TÊN ĐỀ TÀI: Nghiên cứu tính kỹ thuật phát thải động diesel sử dụng hỗn hợp diesel-ethanol CBHD: TS Nguyễn Tuấn Nghĩa Sinh viên: Trần Ngọc Anh Mã số sinh viên: 2018606644 Hà Nội – Năm 2022 i Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iv DANH MỤC BẢNG BIỂU vi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU ETHANOL VÀ BIODIESEL 1.1 Khái quát chung nhiên liệu sinh học 1.2 Nhiên liệu ethanol biodiesel 1.2.1 Nhiên liệu ethanol 1.2.1.1 Tính chất vật lý 1.2.1.2 Tính chất hóa học 1.2.1.3 Công nghệ sản xuất ethanol 1.2.2 Nhiên liệu biodiesel 1.2.2.1 Tính chất vật lý 1.2.2.2 Tính chất hóa học 10 1.2.2.3 Nguyên liệu quy trình sản xuất biodiesel .11 1.3 Tình hình sản xuất ethanol biodiesel .12 1.3.1 Trên giới 12 1.3.2 Tại Việt Nam 13 1.4 Hướng tiếp cận đồ án 14 1.5 Kết luận chương 15 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DIESELETHANOL-BIODIESEL .16 2.1 Tính chất hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol-biodiesel 16 2.1.1 Tính chất hỗn hợp diesel-ethanol 16 2.1.1.1 Độ nhớt 17 2.1.1.2 Trị số xêtan 17 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 ii Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa 2.1.1.3 Nhiệt trị .18 2.1.1.4 Hàm lượng ô xy 18 2.1.1.5 Nhiệt độ chớp cháy 19 2.1.1.6 Nhiệt ẩn hóa 19 2.1.1.7 Sức căng bề mặt 20 2.1.2 Tính chất hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol-biodiesel 20 2.1.2.1 Trị số xêtan 20 2.1.2.2 Độ nhớt 21 2.1.2.3 Hàm lượng ôxy nhiên liệu .22 2.2 Quá trình cháy động diesel sử dụng hỗn hợp diesel-ethanolbiodiesel 22 2.2.1 Quá trình cháy động diesel sử dụng diesel khống 23 2.2.2 Q trình cháy động diesel sử dụng hỗn hợp dieselethanol 25 2.2.3 Quá trình cháy động diesel sử dụng hỗn hợp dieselethanol-biodiesel 27 2.3 Nghiên cứu cấu trúc tia phun sử dụng nhiên liệu hỗn hợp 29 2.3.1 Cầu trúc tia phun động 29 2.3.2 Cầu trúc tia phun với hỗn hợp nhiên liệu .31 2.4 Cơ sở lý thuyết mô phần mềm AVL Boost .32 2.4.1 Phương trình nhiệt động học 32 2.4.2 Lý thuyết tính tốn q trình cháy 33 2.4.3 Lý thuyết tính tốn truyền nhiệt .38 2.4.4 Lý thuyết tính tốn lượng phát thải động diesel 39 2.4.4.1 Mơ hình tinh tốn hàm lượng phát thải CO 39 2.4.4.2 Mơ hình tính tốn hàm lượng phát thải NOx 40 2.4.4.3 Mơ hình tính tốn hàm lượng Soot 41 2.4.5 2.5 Mô hình nhiên liệu 42 Cơ sở phương pháp lấy mẫu đếm hạt khí thải động 43 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 iii Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa 2.5.1 Thành phần phân bố hạt theo kích thước 43 2.5.2 Sơ đồ hệ thống lấy mẫu phép đo số lượng hạt .45 2.6 Kết luận chương 46 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG TÍNH NĂNG KĨ THUẬT VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DIESELETHANOL 48 3.1 Xây dựng mơ hình động diesel đánh giá độ tin cậy mơ hình 48 3.1.1 Mục đích đối tượng mơ .48 3.1.1.1 Mục đích mô .48 3.1.1.2 Đối tượng mô 48 3.1.2 Xây dựng mơ hình mô động 51 3.1.2.1 Xây dựng mơ hình 51 3.1.2.2 Các thông số nhập cho mơ hình 52 3.1.2.3 Chế độ mô 53 3.2 Tính tốn mơ tính kỹ thuật phát thải động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol 54 3.2.1 Kết tính tốn mơ tính kỹ thuật động .54 3.2.2 Kết tính tốn phát thải .56 3.3 Kết luận chương 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 iv Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 Sơ đồ sản xuất ethanol từ sắn Hình Sơ đồ sản xuất ethanol từ xenlulozo [2] Hình Sơ đồ sản xuất biodiesel 11 Hình Biểu đồ sản lượng ethanol giới từ năm 2007 đến 2015 13 Hình Ảnh hưởng hàm lượng ethanol đến độ nhớt nhiên liệu [10] 17 Hình 2 Trị số xêtan nhiên liệu diesel-ethanol [10] 18 Hình Nhiệt trị nhiên liệu diesel-ethanol.[17] .18 Hình Hàm lượng xy hỗn hợp diesel-ethanol [16] .19 Hình Hàm lượng ô xy hỗn hợp diesel-ethanol [16] .19 Hình Nhiệt ẩn hóa hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol [16] .20 Hình Đồ thị khai triển trình cháy động diesel [7,8] .24 Hình So sánh áp suất xylanh sử dụng diesel diesel-ethanol .26 Hình So sánh tốc độ tỏa nhiệt sử dụng diesel diesel-ethanol .26 Hình 10 Tốc độ cháy nhiên liệu diese-thanol 27 Hình 11 Diễn biến áp suất xylanh tốc độ tỏa nhiệt (pin = 1200MPa, n = 1200 v/ph) 29 Hình 12 Sự phân rã tia phun diesel hình nón .30 Hình 13 So sảnh tia phun với tỷ lệ pha trộn ethanol nhiệt độ nhiên liệu khác .31 Hình 14 Ảnh hưởng tỷ lệ pha trộn diesel-ethanol-biodiesel đến đặc tỉnh phun 32 Hình 15 Cân lượng xylanh động .33 Hình 16 Thành phần phát thải hạt tạo trình cháy 44 Hình 17 Phản bố số tượng, khối lượng, diện tich bề mặt theo đường kinh hạt 45 Hình 18 Sơ đồ nguyên lý hệ thống lấy mẫu xác định số hượng hạt thải 46 Hình Động AVL5402 49 Hình Đường đặc tính ngồi mơ động AVL5402 50 Hình 3 Mơ hình động AVL5402 52 Hình Biểu đồ mơmen theo đặc tính ngồi 55 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 v Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa Hình Suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính ngồi .56 Hình Hàm lượng NOx theo đường đặc tính ngồi .57 Hình Hàm lượng CO theo đường đặc tính ngồi 58 Hình Hàm lượng Scoot theo đường đặc tính ngồi thay đổi trung bình NOx, CO, Soot theo đường đặc tính ngồi 59 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 vi Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.Tính chất vật lý ethanol [1] .3 Bảng 1.2 Tính chất vật lý nhiên liệu biodiesel [3] .10 Bảng 2.1 Một số tính chất nhiên liệu hỗn hợp diesel-ethanol [16] .17 Bảng 2 Một số tính chất hỗn hợp diesel-ethanol-biodiesel [19] 20 Bảng Chuỗi phản ứng hình thành NOx 40 Bảng Thông số động AVL5402 48 Bảng Thơng số mơ đặc tính ngồi động nghiên cứu 50 Bảng 3 Tính chất nhiên liệu mô [1] .51 Bảng Các phần tử xây dựng mơ hình động AVL5402 52 Bảng So sánh mômen động sử dụng diesel, DE5, DE10 54 Bảng So sánh suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng diesel, DE5, DE10 .55 Bảng Phát thải NOx theo đường đặc tính 56 Bảng Phát thải CO theo đặc tính ngồi 57 Bảng Phát thải Soot theo đặc tính ngồi 58 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa LỜI MỞ ĐẦU Ơ tơ có vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân, dùng để vận chyển hành khách, hang hóa nhiều cơng việc khác,…Trước thực trạng nhiễm mơi trường từ khí thải động đốt trong, suy giảm nguồn nhiên liệu hóa thạch thiếu hụt nguồn lượng nên việc tìm nguồn lượng có khả tái tạo thân thiện với môi trường điều quan trọng cần thiết Các nguồn lượng tái tạo kể đến thủy điện, lượng nguyên tử, lượng mặt trời, gió, thủy triều, lượng sinh học sử dụng lượng có nguồn gốc sinh học xu hướng chung nhiều nước giới Năng lượng sinh học nói chung nhiên liệu sinh học cho phương tiện giao thơng nói riêng nghiên cứu phát triển ứng dụng Trong bối cảnh kinh tế giới bước vào tồn cầu hóa, biến động giới ảnh hưởng tới quốc gia, có Việt Nam Sự phát triển mạnh mẽ kinh tế, khoa học cơng nghệ tồn cầu kéo theo nhu cầu sử dụng dầu mỏ mạnh mẽ, giới bị lệ thuộc nhiều vào dầu mỏ… nguồn lượng dầu mỏ cạn kiệt, theo dự báo nhà khoa học, đến khoảng năm 2050-2060, không tìm nguồn lượng thay thế, giới lâm vào khủng hoảng lượng vơ nghiêm trọng Do vậy, đề tài : “ Nghiên cứu tính ký thuật phát thải động diesel sử dụng hỗn hợp diesel-ethanol ” thực nhằm bổ sung thêm nguồn tài liệu tham khảo Thơng qua thực nghiệm, tìm thông số tối, làm tài liệu tra cứu cho đề tài nghiên cứu lĩnh vự sau Cuối em xin gởi lời cảm ơn chân thành đến thầy hướng dẫn T.s Nguyễn Tuấn Nghĩa bảo em tận tình, giúp em vượt qua khó khăn vướng mắc hồn thành đồ án Hà Nội, ngày 30 tháng năm 2022 Sinh viên thực Trần Ngọc Anh SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU ETHANOL VÀ BIODIESEL 1.1 Khái quát chung nhiên liệu sinh học NLSH định nghĩa nhiên liệu hình thành từ hợp chất có nguồn gốc từ động vật, thực vật Ví dụ nhiên liệu chế suất từ chất béo động thực vật (mỡ động vật, dầu dừa ), ngũ cốc (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải nông nghiệp (rơm ra, phân ), sản phẩm thái công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thai ) Sử dụng (NLSH) có nhiều tụ điểm : công nghệ sản xuất không phức tạp, có khả tái tạo, tăng hiệu kinh tế nơng nghiệp, sử dụng động thơng thường mà phải thay đổi kết cầu NLSH dùng cho động đốt gồm hai dạng chủ yếu nhiên liệu dạng khí dạng lỏng Nhiên liệu dạng khí gồm biogas hay khí sinh học hỗn hợp methane CH, (50 = 60%) CO, (> 30%) số khí khác nước, Ng, O,, H, S, CO, sinh từ phân hủy hợp chất hữu môi trường ém khí, xúc tác nhiệt độ từ 20°C - 40°C Nhiên liệu dạng lỏng gồm xăng sinh học diesel sinh học Hiện giới xăng sinh học thơng dụng ethanol Do ethanol có khả sản xuất quy mô công nghiệp từ nguyên liệu chúa tỉnh bột ngũ cốc, ngô, khoai, sắn nguyên liệu chứa đường mía, củ cải đường Diesel sinh học sản xuất tử dầu thực vật hay mỡ động vật phản ứng chuyển hóa este, có tính chất tương đương với nhiên liệu khấu diesel 1.2 Nhiên liệu ethanol biodiesel 1.2.1 Nhiên liệu ethanol 1.2.1.1 Tính chất vật lý Ethanol (cơng thức phân tử C, H, OH hay CH, CH, OH) hợp chất hữu nằm dãy đồng đẳng ancol methylic, không màu, mùi thơm dễ chịu, vị cay, dễ chảy Ethanol dung môi linh hoạt, hịa tan nước Các liên kết hydro làm cho ethanol tỉnh khiết có tính hút ẩm, hút nước khơng khí Vì phân tử ethanol có cấu trúc khơng phân cực nên hịa tan chất không phân cực, bao gồm loại tinh dầu, nhiều hương liệu, màu sắc thành phần dược Đặc điểm tính chất ethanol so với xăng thể sau : SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa CHƯƠNG NGHIÊN CỨU MƠ PHỎNG TÍNH NĂNG KĨ THUẬT VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DIESEL-ETHANOL 3.1 Xây dựng mơ hình động diesel đánh giá độ tin cậy mơ hình Dựa sở lý thuyết trình bày chương 2, chương luận án sử dụng phần mềm AVL Boost thực nghiên cứu mô đánh giá tính kinh tế kĩ thuật phát thải động diesel, hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol với tỷ lệ phối trộn khác 3.1.1 Mục đích đối tượng mơ 3.1.1.1 Mục đích mô Đánh giá ảnh hưởng hỗn hớp diesel-ethaonol đến đặc tính cháy, hình thành phát thải độc hại thơng số tính động thơng qua mô hinh mô xây dụng phân mềm AVL Boost 3.1.1.2 Đối tượng mô Đối tượng nghiên cứu mô động AVL5402, xylanh Các thông số kĩ thuật động AVL5402 trình bày bảng 3.1 STT 10 11 Tên thông số Kiểu động Số kỳ Số xy lanh Thể tích cơng tác Hành trình piston Đường kính xy lanh Góc phun sớm Chiều dài truyền Tỷ số nén Công suất định mức Mômen xoắn định mức Ký hiệu AVL5402 t I Vh S D Φs Ltt ε Neđm meMax Giá trị Đơn vị 501 90 85 14 148 17,3 Kỳ cc mm mm Độ mm Bảng Thông số động AVL5402 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 49 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa Hình Động AVL5402 Thông số kĩ thuật bảng 3.1 đối tượng động mới, nhiên nghiên cứu mô thực động qua sử dụng Qua thực trình bày chương 2, thơng số đặc tính ngồi động nghiên cứu trình bày bảng 3.2 hình 3.2 Nhiên liệu sử dụng mô gồm diesel, hỗn hợp dieselethanol với tỷ lệ khác Mặc dù phần mở đầu xác đinh nghiên cứu hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol dựa suy luận định tính Vì phần mơ thực nghiên cứu chương 2, NCS tiến hành nghiên cứu hỗn hợp diesel-ethanol để có kết định lượng qua có sở vững tiến hành nghiên cứu hỗn hợp diesel-ethanol với ethanol phụ gia cải thiện tính SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 50 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa n (v/ph) 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600 2800 3000 Ne (Kw) 1,89 3,07 4,14 5,1 5,91 6,58 7,1 7,52 7,86 8,06 8,16 Me (Nm) 18,09 24,4 28,23 30,41 31,36 31,4 30,83 29,94 28,86 27,5 25,97 Bảng Thông số mô đặc tính ngồi động nghiên cứu 35 30 Ne (kW) 20 Ne (kW) Me (Nm) 15 Me (Nm) 25 10 0 1000 2000 3000 4000 n (v/ph) Hình Đường đặc tính ngồi mơ động AVL5402 Một số tính chất nhiên liệu diesel, ethanol thể bảng 3.3 trình bày chương tính chất diesel phối trộn ethanol thay đổi, tăng tỷ lệ ethanol tính chất nhiên liệu độ nhớt, nhiệt trị, trị số xêtan giảm Với tỷ lệ 10%,và 15% ethanol, độ nhớt SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 51 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa giảm tương ứng 9,32% 13,79% Do vậy, nghiên cứu hỗn hợp điesel ethanol luận án chọn tỷ lệ ethanol tối đa 10% gồm DE5 DE10 để tính chất nhiên liệu khơng thay đổi q nhiều số nghiên cứu cho thấy tỷ lệ ethanol hỗn hợp lên tới 30% Bảng 3 Tính chất nhiên liệu mơ [1] 3.1.2 Xây dựng mơ hình mơ động 3.1.2.1 Xây dựng mơ hình Dựa kết cấu thực tế động cơ, mơ hình động AVL5402 xây dựng phần mềm AVL Boost cách lựa chọn phần tử định nghĩa sẵn tương ứng với chi tiết thực tế động cơ, sau ddos liên kết với phần tử phần tử ống khai báo thông số kĩ thuật cho phần tử, điều kiện biên cho phần tử Các phần tử tương ứng lựa chon bảng 3.4 va mơ hình động xây dựng hình 3.3 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 52 Đồ án tốt nghiệp STT GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa Số STT Tên phần tử lượng Phần tử biên Xy lanh Lọc khí Bình ổn áp PL Cản dịng Điểm đo Vòi (phun trực tiếp) Đường ống Tên phần tử Số lượng 12 Bảng Các phần tử xây dựng mơ hình động AVL5402 Hình 3 Mơ hình động AVL5402 3.1.2.2 Các thơng số nhập cho mơ hình Các số liệu nhập cho mơ hình bao gồm: Thơng số kết cấu(hình dạng kích thước động cơ), thơng số làm việc(lượng nhiên liệu cung cấp, tốc độ động cơ, góc phun sớm, áp suất phun ) mơ hình tính tốn(mơ hinh nhiên liệu, mơ hình cháy, mơ hình truyền nhiệt, mơ hình phát thải) Mơ hình cháy AVL MCC mơ hình truyền nhiệt Woschni 1987 lựa chọn tính tốn mơ mơ hình phù hợp với động AVL5402 dộng diesel buồng cháy thống nhất, phun trực tiếp chế độ mơ tồn tải Nhập số liệu cho phần tử: SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 53 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa _ Phần tử xy lanh: thông số nhập theo thông số kỹ thuật đông AVL5402 thể phụ lục 1.1 _ Điều kiện biên thông số nhập cho mơ hình xác định theo kiện mơi trường thí nghiệm thực tế động _ Mơ hình cháy: thơng số mơ hình cháy AVL MCC _ Mơ hình truyền nhiệt: thơng số mơ hình truyền nhiệt Woschini 1978 _ Các thơng số mơ hình khác lấy sở tài liệu tham khảo số liệu đo đạc thực tế dựa vào để xây dựng mơ hình mơ _Các phần tử khác động cơ: xây dựng thông số kỹ thuật động cho bao gồm: Phần tử vịi phun; phần tử lọc khí, phần tử ổn áp, phần tử đường ống, phần tử điểm đo, phần tử mô trường phần tử động _ Mơ hình nhiên liệu: nhiên liệu mơ diesel, DE5, DE10 Các hỗn hợp nhiên liệu phố trộn từ nhiên liệu gốc diesel, ethanol với tỷ lệ khác Do nhiên liệu gốc cần định nghĩa trước, sau hỗn hợp nhiên liệu mô tả theo tỷ lệ phối trộn nhiên liệu gốc Diesel ethanol có thành phần nhiên liệu tương đối ổn định nên phần mềm AVL Boost định nghĩa sẵn, phần nhiên liệu ổn định nene phần hydrocacbon biodiesel thay đổi nhiều tùy vào nguồn gốc chế biến, biodiessel định nghĩa từ thành phần hydrocacbon tạo nên 3.1.2.3 Chế độ mô Động mô chế độ làm việc sau: SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 54 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa _ Theo đường đặc tính ngoài: chế độ 100%, tốc độ 1000v/ph đến 3000v/ph 3.2 Tính tốn mơ tính kỹ thuật phát thải động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel-ethanol 3.2.1 Kết tính tốn mơ tính kỹ thuật động Mơmen suất tiêu hao nhiên liệu động chế độ 100% tải với hỗn hợp nhiên liệu tính tốn tốc độ khác theo đường đặc tính ngồi thể bảng 3.5 bẳng 3.6 Tỷ lệ ethanol tăng mơmen động giảm tương ứng 2,14%, 6,2% (hình 3.4) Diesel DE5 DE10 1000 18,09 17,21 16,08 DE5 so với diesel (%) -4,89 1500 29,49 29,16 28,24 -1,13 -4,23 2000 31,4 31,02 29,91 -1,19 -4,74 2500 29,39 28,60 27,89 -2,69 -5,10 3000 25,97 25,76 24,45 -0,81 -5,86 Trung bình 26,87 26,35 25,32 -2,14 -6,20 Tốc độ Me (Nm) DE10 so với diesel (%) -11,10 Bảng So sánh mômen động sử dụng diesel, DE5, DE10 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 55 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa 33 31 29 Me (Nm) 27 25 23 Diesel 21 DE5 19 DE10 17 15 1000 1500 2000 2500 3000 n (v/ph) Hình Biểu đồ mơmen theo đặc tính ngồi Tỷ lệ ethanol tăng suất tiêu hao nhiên liệu tăng 0,99% 4,21% (hình 3.5) Diesel DE5 DE10 DE5 so với diesel (%) 1000 395 396,27 403,30 0,32 2,10 1500 253 254,67 262,89 0,66 3,91 2000 237 239,53 247,63 1,07 4,49 2500 249,65 252,92 261,81 1,31 4,87 3000 275,28 279,68 290,99 1,60 5,71 Trung bình 281,99 284,62 293,32 0,99 4,21 ge (g/kWh) Tốc độ DE10 so với diesel (%) Bảng So sánh suất tiêu hao nhiên liệu động sử dụng diesel, DE5, DE10 SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 56 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa 450 Diesel DE5 DE10 400 ge (g/kWh) 350 300 250 200 150 1000 1500 2000 2500 3000 n (v/ph) Hình Suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính ngồi 3.2.2 Kết tính tốn phát thải Kết tính tốn phát thải NOx theo đặc tính ngồi Hàm lượng NOx sử dụng DE5 tăng không đáng kể, tăng nhiều sử dụng DE10, so với nhiên liệu Diesel Cụ thể theo đường đặc tính ngồi hàm lượng NOx tăng trung bình 1,16%, 7,46% (hình 3.6) Diesel DE5 DE10 1000 3915 3927,15 4335,09 DE5 so với diesel (%) 0,31 1500 3589 3631,58 3634,88 1,19 1,28 2000 3139 3199,41 3502,22 1,92 11,57 2500 2597 2615,99 2700,72 0,73 3,99 3000 1657 1684,58 1817,88 1,66 9,71 Trung bình 2979,40 3011,74 3198,16 1,16 7,46 Tốc độ NOx (ppm) DE10 so với diesel (%) 10,73 Bảng Phát thải NOx theo đường đặc tính ngồi SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 57 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa 5000 Diesel DE5 DE10 4500 Nox (ppm) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 1000 1500 2000 2500 3000 n (v/ph) Hình Hàm lượng NOx theo đường đặc tính ngồi Kết tính tốn phát thải CO theo đặc tính ngồi bảng 3.8 Khi sử dụng nhiên liệu hỗn hợp diesel-ethanol, thành phần CO khơng khí có xu hướng giảm Tăng tỷ lệ ethanol hỗn hợp, mức giảm CO lớn So với diesel, hỗn hợp DE5, DE10, giảm CO trung bình tương ứng 12,79%, 22,45% (hình 3.7) CO (ppm) DE10 so với diesel (%) Diesel DE5 DE10 DE5 so với diesel (%) 1000 5,49 4,93 4,38 -10,13 -20,22 1500 20,59 18,88 16,51 -8,33 -19,80 2000 20,38 19,09 16,75 -6,35 -17,82 2500 135 103,44 92,04 -23,38 -31,82 3000 138 116,22 106,86 -15,78 -22,57 Trung bình 63,89 52,51 47,31 -12,79 -22,45 Tốc độ Bảng Phát thải CO theo đặc tính ngồi SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 58 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa 160 Diesel DE5 DE10 140 CO (ppm) 120 100 80 60 40 20 1000 1500 2000 2500 3000 n (v/ph) Hình Hàm lượng CO theo đường đặc tính ngồi Kết tính tốn phát thải muộn than theo đặc tính ngồi thể bẳng 3.18 Hàm lượng Soot giảm đáng kể sử dụng DE5, DE10 trung bình tồn dải tốc độ theo đường đặc tính ngồi mức giảm tương ứng 24,08%, 34,42% (hình3.8) Diesel DE5 DE10 DE5 so với diesel (%) 1000 4,15 3,52 3,01 -15,11 DE10 so với diesel (%) -27,47 1500 6,67 5,61 5,10 -15,95 -23,54 2000 6,9 5,91 4,94 -14,38 -28,43 2500 10,28 6,20 5,59 -39,68 -45,58 3000 7,86 5,09 4,16 -35,29 -47,06 Trung bình 7,17 5,26 4,56 -24,08 -34,42 Soot (g/kWh) Tốc độ Bảng Phát thải Soot theo đặc tính ngồi SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 59 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa 12 10 Diesel 10 DE5 1.66 DE10 Soot (g/kWh) 7.46 Nox CO Scoot -10 -12.79 -20 -22.45 -30 -24.08 DE5 DE10 1000 1500 2000 2500 3000 -34.42 -40 n (v/ph) Hình Hàm lượng Scoot theo đường đặc tính ngồi thay đổi trung bình NOx, CO, Soot theo đường đặc tính ngồi 3.3 Kết luận chương Chương đồ án xây dựng mơ hình mơ động AVL5402 phần mềm AVL boots thực hiên tính tốn lý thuyết tính kinh tế kỹ thuật phát thải khhi sử dụng nhiên liệu diesel-ethanol Các kết thu theo đặc tính ngồi sau:  Khi sử dụng DE5 DE10 trung bình mơmen động giảm 2,14% giảm 6,2% suất tiêu hao nhiên liệu tăng 0,99% 4,21%, CO giảm 12,79% 22,45%, muộn than giảm 24,08% 34,42%, NOx tăng 1,66% 7,46%  Như sử dụng hỗn hợp nhiên liệu mơmen động giảm, suất tiêu hao nhiên liệu tăng, thành phần phát thải giảm, trừ Nox tăng với diesel-ethanol so với sử dụng diesel Càng tăng tỷ lệ ethanol hỗn hợp thành phần phát thải giảm, nhiên mômen động toàn giảm Để đạt mục tiêu giảm phát thải mômen không giảm 5%, từ kết mơ thấy hỗn hợp nhiên liệu SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 60 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa với tỷ lệ nhiên liệu ethanol 10% hợp lý Trên sở đồ án lựa chọn hỗn hợp nhiên liệu DE5, DE10 để thực thử nghiệm động SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 61 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng (2008), Nhiên liệu q trình sử lý hóa dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [2] Lê Anh Tuấn (2009), Thử nghiệm nhiên liệu gashol E5 E10 ôtô xe máy, Báo áo kết hợp đồng số: 05-7 HĐ ĐHBK-PTN ĐCĐT [3] Khống Văn Nguyên (2019), Nghiên cứu điều khiển hệ thống phun nhiên liệu diesel kiểu CommonRail (CR) sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel-biodiesel Luận án TSKT, Đại học Bách khoa Hà Nội [4] C.Kadas (1993), Dầu mỡ bôi trơn Nhà xuât Khoa học Kỹ thuật [5] Lê Thị Thanh Hương (2001), Nghiên cứu tổng hợp biodiesel phản ứng ancol phân tử từ mỡ da trơn đồng song Cửu Long trên xúc tác axít bazơ Luận án tiến sĩ kỹ thuật Đại học Bách khoa Thành phố Hồ Chí Minh [6] Phạm Hữu Truyền (2014), Nghiên cứu nâng cao tỷ lệ nhiên liệu sinh học bioethanol sử dụng động xăng Luận án tiến sĩ kỹ thuật khí động lực Đại học Bách khoa Hà Nội [7] Nguyễn Tất Tiến (2003), Nguyên lý động đốt trong, Nhà xuất Giáo dục [8] Phạm Minh Tuấn (2008), Lý thuyết động đốt Nhà xuất khoa học kỹ thuật [9] Lê Viết Lượng (2001), Lý thuyếtđộng Diesel Nhà xuất giáo dục [10] Lương Đức Nghĩa (2013), Nghiên cứu đánh giá đặc tính kinh tế kỹ thuật động diesel sử dụng nhiên liệu diesel pha cồn, Luận văn Thạc sĩ-Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [11] Quyết định số 177/2007/ QĐ-TTg thủ tướng Chính phủ việc phê duyệt Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025 [12] Quyết định số 53/2012/ QĐ-TTg thủ tướng Chính phủ việc ban hành lộ trình áp dụng tỷ lệ phối trộn nhiên liệu sinh học với nhiều nhiên liệu truyền thống SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 62 Đồ án tốt nghiệp GVHD: T.S Nguyễn Tuấn Nghĩa [13] USDA Foreign Agricultural Service (2017), EU Biofuels Annual 2017 EU28 [14] USDA Foreign Agricultural Service (2017), Thailand Biofuel Annual 2017 Thailand [15] USDA Foreign Agricultural Service (2017), Indonesia Biofuel Annual Report 2017 Indonesia [16] Chuong_Lin Song, Ying-Chao Zhou, Rui-Jing Huang, Yu-Qiu Wang, Qi-Fei Huang, Gang lu, Ke-Ming Liu (2007), Influence of ethanol-diesel blended fuels on diesel exhaust, emissions and mutagenic and genotoxic activites of particulate extracts, Journal of hazardous Materials 149 (2007) 355-363, Available online April 2007 [17] Gvidonas Labeckas, Stasys Slavinskas, Marius Maz cika (2014), The effect of ethanol-diesel-biodiesel blends on combustion, performance and emissions of a direct injection diesel engine, Energy Conversion and Management 79 (2014) 698-720 [18] Alan C Hansen, Qin Zhang, Peter W.L Lyne b (2005), Ethanol-diesel fuel blends-a review, Bioresourse Technology, Vol 96, Elservier, (2005) 277-285 [19] Nadir Yilmaz, Francisco M Vigil, A Burl Donaldson, Tariq Darabseh (2013), Investigation of CI engine emissions in biodiesel-ethanol-diesel blends as a function of ethanol concentration, Fuel, Elservier [20] https://hoachatvancao.vn/quy-trinh-cong-nghe-san-xuat-con-ethanol/ [21] https://www.afdc.energy.gov/data/10325 [22] https://cafef.vn/vi-sao-co-7-nha-may-san-xuat-nhung-chi-mot-cong-tyquyet-dinh-so-luong-xang-e5-o-viet-nam-20180427100053261.chn [23] http://www.congthuong.hochiminhcity.gov.vn (27/5/2009) Nhiên liệu sinh học ngành công nghệ tương lai, Ngọc Duy SVTH: TRẦN NGỌC ANH LỚP: 2018DHKTOTO7 ... CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DIESEL- ETHANOL-BIODIESEL Chương cho thấy khả sử dụng hỗn hợp diesel- ethanol động diesel, ... CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ PHÁT THẢI ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DIESELETHANOL- BIODIESEL .16 2.1 Tính chất hỗn hợp nhiên liệu diesel- ethanol-biodiesel... động diesel sử dụng hỗn hợp dieselethanol- biodiesel Quá trình cháy động diesel sử dụng hỗn hợp diesel- ethanolbiodiesel gồm giai đoạn tương tự sử dụng diesel hay diesel- ethanol Đối với hỗn hợp diesel- ethanol-