THIẾT kế CHẾ tạo hệ THỐNG CUNG cấp LƯỠNG NHIÊN LIỆU BIOGAS HHO CHO ĐỘNG cơ TĨNH tại kéo máy PHÁT điện

THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP LƯỠNG NHIÊN LIỆUBIOGAS-HHO CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP LƯỠNG NHIÊN LIỆU BIOGAS - HHO CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN Người hướng dẫn: ThS Bùi Văn Hùng Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Duy(1) Nguyễn Vũ Phúc(2) Phạm Đình Hồng(3) Mã sinh viên: 1811504210213(1) 1811504210233(2) 1811504210218(3) Lớp: 18DL2 Đà Nẵng, 6/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP LƯỠNG NHIÊN LIỆU BIOGAS - HHO CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN Người hướng dẫn: ThS Bùi Văn Hùng Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Duy(1) Nguyễn Vũ Phúc(2) Phạm Đình Hồng(3) Mã sinh viên: 1811504210213(1) 1811504210233(2) 1811504210218(3) Lớp: 18DL2 Đà Nẵng, 6/2022 {Trang trắng dùng để dán Nhận xét người hướng dẫn, thay trang Nhận xét người hướng dẫn} {Trang trắng dùng để dán Nhận xét người phản biện, thay trang Nhận xét người phản biện} TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ CỘNG HỊA XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: ThS Bùi Văn Hùng Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Duy Mã SV: 1811504210213 Phạm Đình Hồng 1811504210218 Nguyễn Vũ Phúc 1811504210233 Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP LƯỠNG NHIÊN LIỆU BIOGAS – HHO CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN Các số liệu, tài liệu ban đầu: [1] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Xuân Thạch, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Thị Thanh Xuân, “Động LPG”, NXB Giáo Dục Việt Nam, 2013 [2] Nguyễn Tất Tiến, “Nguyên lý động đốt trong” NXB Giáo Dục Việt Nam 2000 [3] Trần Thanh Hải Tùng, “Tính toán thiết kế hệ thống động đốt trong”, Tài liệu nội Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2014 [4] Nguyễn khắc Tùng, Trịnh Xuân Phong, Nguyễn Đức Khánh, Hoàng Anh, Bùi Văn Chinh (2019) Nghiên cứu cải tạo máy phát điện cỡ vừa sử dụng nhiên liệu khí biogas từ chăn ni, Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Số 51 [5] Nguyễn Khắc Tùng, Nguyễn Đức Khánh, Trịnh Xuân Phong, Nguyễn Trung Kiên, Đặng Huy Cường, Bùi Văn Chinh (2019) Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí sinh học cụm máy phát điện cỡ nhỏ dùng hợ gia đình, Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Số 53 [6] Lê Minh Tiến (2013) Nghiên cứu thiết kế chế tạo động sử dụng hai nhiên liệu biogas/diesel sở động một xi lanh tĩnh tại, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Đà nẵng [7] Nguyễn Công Hùng, Nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp khí hho cho động sử dụng lưỡng nhiên liệu xăng – hho, tài liệu luận văn thạc sĩ kỹ thuật kỹ thuật khí động lực học Đại học bách khoa Hà Nội Nội dung đồ án: - Tổng quan đề tài đồ án - Cở sở lý thuyết, tính toán nhiệt cho động - Lựa chọn phương cấp hòa trộn lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động đánh lửa cưỡng dẫn động máy phát điện - Chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động đánh lửa cưỡng dẫn động máy phát điện - Lắp đặt – Thí nghiệm phụ kiện - Phương hướng phát triển đề tài Sản phẩm dự kiến: - Hệ thống sản xuất khí HHO điều khiển thông qua máy biến áp - Bài báo cáo tổng kết Ngày giao đồ án: 14/2/2022 Ngày nộp đồ án: 21/6/2022 Trưởng môn Đà Nẵng, ngày tháng Người hướng dẫn ThS Bùi Văn Hùng năm 2022 TÓM TẮT Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP LƯỠNG NHIÊN LIỆU BIOGAS – HHO CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN Sinh viên thực hiện: Bùi Văn Duy(1) Phạm Đình Hồng(2) Nguyễn Vũ Phúc(3) Mã SV: 1811504210213(1) Lớp: 18DL2(1) 1811504210218(2) 18DL2(2) 1811504210233(3) 18DL2(3) Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện Là nghiên cứu hệ thống sản sinh khí để cấp vào buồng đốt động cơ, làm giảm thiểu ô nhiễm môi trường tiết kiệm nguồn lượng hóa thạch trái đất Tạo bước tiến công phát triển nghành động lực học nước Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề lượng môi trường thời gian gần vấn đề cấp bách mà tất quốc gia thế giới phải quan tâm Sự cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu buộc người phải hành đồng nhằm trì ổn định phát triền nhân loại Không nằm ngoại quy luật chung nhân loại năm gần nước tiến hành nhiều nghiên cứu nhằm tìm nguồn lượng hơn, thân thiện với môi trường Với tư cách sinh viên ngành Công nghệ Kỹ thuật Ơ tơ vấn đề góp phần giảm thiểu nhiễm môi trường yêu cầu cần thiết Một phương pháp để giải quyết vấn đề phải chế tạo mẫu động sử dụng nguồn nhiên liệu sạch, tái tạo góp ý ThS Bùi Văn Hùng nhóm em quyết định chọn đề tài: “Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas-HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện” làm đề tài tốt nghiệp với mong muốn góp phần giúp giải quyết vấn đề Sau thời gian thực đề tài với nổ lực thân giúp đỡ nhiệt tình thầy giáo mơn thành viên nhóm tập trung nghiên cứu ứng dụng lượng thay thế giúp nhóm em hồn thành đề tài Tuy kết chưa thật thành công bước đệm giúp sinh viên em bước đường Sau em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô khoa đặc biệt thầy giáo ThS Bùi Văn Hùng tận tình hướng dẫn nhóm chúng em suốt q trình làm đồ án tốt nghiệp vừa qua SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hoàng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng i Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện CAM ĐOAN Nhóm chúng em xin cam đoan: Sẽ cố gắng dùng kiến thức có học trường, thầy ThS Bùi Văn Hùng hướng dẫn tận tình để nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu này, thiết kế đưa vẽ kỹ thuật hệ thống kết cuối hồn thiện van cung cấp sử dụng động máy phát điện Honda GX200 Những nội dung đồ án nhóm chúng em thực hướng dẫn trực tiếp thầy ThS Bùi Văn Hùng Mọi tham khảo tài liệu dùng đồ án nhóm chúng em trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm công bố Sinh viên thực {Chữ ký, họ tên sinh viên} Nguyễn Vũ Phúc Bùi Văn Duy Phạm Đình Hồng SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng ii Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện MỞ ĐẦU Trong năm gần đây, với phát triển vũ bão ngành công nghiệp số lượng phương tiện giao thông vận tải kéo theo nhu cầu sử dụng nhiên liệu dầu mỏ tăng lên Ngày nay, nhiên liệu hóa thạch cung cấp tới 80% nhu cầu lượng tồn thế giới, 58% dành cho giao thơng vận tải, hai vấn đề chính nhiên liệu có nguồn gốc hóa thạch nguồn nguyên liệu cạn kiệt khí thải trình đốt nhiên liệu để phục vụ nhu cầu sinh hoạt sản xuất gây hiệu ứng nhà kính gây ô nhiễm môi trường Nhu cầu lượng tăng dẫn đến tăng giá xăng dầu, ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động kinh tế toàn cầu Sự suy giảm trữ nhiên liệu hóa thạch với nhu cầu lượng phát triền khí thải nhà kính tăng cao bắt buộc phải tìm kiếm nguồn lượng thay thế bền vững hơn, hiệu khí thải Sự phát triển bền vững quốc gia phụ thuộc vào ý thức bảo vệ môi trường quốc gia Vì việc tìm kiếm nguồn lượng thay thế phát triển công nghệ sử dụng có hiệu nguồn lượng mối quan tâm hàng đầu nhiều quốc gia thế giới Việt Nam nước mạnh nông nghiệp, chất thải sản xuất nông nghiệp chăn nuôi nguồn nhiên liệu tốt để sản xuất Biogas Đây nguồn lượng tái sinh có nguồn gốc từ lượng mặt trời nên việc sử dụng khơng làm tăng nồng độ CO2 khí Vì việc tận dụng nguồn biogas để phát diện cục hướng tới tập trung nguyên liệu để sản xuất Biogas quy mô lớn cung cấp nguyên liệu cho nhà máy phát điện hay làm nhiên liệu cho phương tiện giao thông vận tải hướng phát triển nhiên liệu thay thế có thế mạnh phù hợp với nước ta Với lý nêu trên, đề tài “Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện” có ý nghĩa to lớn hết sức cấp thiết, khơng góp phần làm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu dùng cho động nhiệt nguồn nhiên liệu dầu mỏ cạn kiệt, mà cịn góp phần sử dụng hiệu nhiên liệu sinh học cho động đốt giảm thiểu ô nhiễm môi trường tình hình SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng iii Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện Hình 4.3 Kiểm tra vị trí ĐCT Hình 4.4 Lắp đặt động servo điều khiển bướm ga SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 51 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho đợng tĩnh kéo máy phát điện Hình 4.5 Lắp đặt vịi phun Hình 4.6 Ống dẫn khí chính ống dẫn khí không tải động SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 52 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho đợng tĩnh kéo máy phát điện Hình 4.7 Cụm đánh lửa tổ hợp gắn động 4.2 Bố trí lắp đặt sinh khí máy phát cải tạo 4.2.1 Nguyên lý hoạt động sinh khí HHO Khi đóng mạch điện (máy biến thế bình ắc quY) cung cấp cho bình điện phân, nước bình điện phân nóng lên, bay theo đường ống đến bình chứa 3.Khí HHO tiếp tục vào bình chứa khí nén lại với áp suất nhỏ Lúc khoảng không mặt nước bình chứa có áp suất nên đẩy nước ngược lại xuống điện Hình 4.8 Sơ đồ hệ thống sản xuất khí HHO SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 53 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện - Máy biến áp bình ắc quy, - Bộ đện phân, - Bình chứa, - Van bi, Đồng hồ lưu lượng khí, - Van chống cháy ngược OXYGEN, - Van chống cháy ngược ACETYLENE, 8-Lưu lượng kế, - Tay hàn gió đá 4.2.2.Các phương pháp phun lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO vào động cải tạo a Phun lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO hòa trộn điều khiển điện tử: * Nguyên lý hoạt động: Ắc qui (30) phóng điện qua điện cực điện phân (29), để trình diễn ổn định hơn, sử máy biến áp Nước từ bình chứa (28) cấp liên tục vào điện phân (29) lúc này, dịng điện qua nước (có lẫn tạp chất chất tạo thành dung dịch điện phân) xảy trình điện phân nước tạo hỗn hợp khí H2 O2 Quá trình gồm hai phản ứng xảy hai điện cực, hydro sinh điện cực âm oxy sinh cực dương Khí sinh với áp suất cao đẩy ngược vào bình chứa (28) dựa vào áp suất giúp q trình di chuyển nước vào điện phân ổn định Thông qua van giảm áp (27) lượng khí cấp vào động (9) Trên đường cấp vào buồng đốt động lắp van chống cháy ngược (24) (25) thiết bị giúp ngăn ngừa nguy nổ bình khí xuất trình cháy ngược từ đuốc hàn lan tỏa van giảm áp bình khí Để thuận lời việc điều chỉnh lưu lượng khí HHO cấp vào buồng đốt chúng thơng q việc điều chỉnh dịng điện hàn máy biến áp dựa vào lưu lượng kế (26), (5) đặt sau bình chưa để đo lượng khí sinh điện phân, đầu cổ nạp để đo lưu lượng khí thực tế cấp vào buồng đốt Khí sinh từ điện phân thông qua máy hút chân không nén vào bình chứa HHO Khí từ bình chứa HHO, CH4, CO2 hòa trộn theo tỷ lệ vào bình CNG trước cấp vào động SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 54 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện H2 CH4 CO2 CNG Hình 4.9 Sơ đồ bố trí – Bình nhiên liệu khí, – Van giảm áp, – Van điện tử, – Lưu lượng kế tổng, – Lưu lượng kế không tải, – Van chỉnh khơng tải, – Vịi phun, – Servo motor, – Động Honda GX200, 10 – Máy phát điện, 11 – Mạch công suất chống nhiễu, 12 – Vi điều khiển Adruno 2560, 13 – Máy tính, 14 – Điều chỉnh độ mở bướm ga, 15 – Điều chỉnh lượng phun bổ sung, 16 – Điều chỉnh góc đánh lửa sớm, 17 – Vi điều khiển tạo tải, 18 – Điều chỉnh tải, 19 – Thiết bị gây tải, 20 – Dimmer, 21 – Servo motor, 22 – Thiết bị đo công suất P, I, V, 23 – Aptomat, 24 – Van chống cháy nổ ngược OXYGEN, 25 – Van chống cháy nổ ngược ACETYLENE, 26 – Lưu lượng kế thu từ máy điện phân, 27 – Van giảm áp, 28 – Bình chứa khí nước, 29 – Bộ điện phân, 30 – Ắc quy, 31 – Máy hút chân khơng * Tính tốn q trình trộn lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO vào bình chứa: - Dụng cụ gồm có: + Đồng hồ áp suất + Ống mềm chịu áp lực + Đầu nối tiêu chuẩn vào bình * Quy trình phối khí: + Xã hết khí bình CNG (4) + Nạp khí CH4 từ bình (1) vào bình (4) để đạt áp suất p1 + Nạp CO2 từ bình (2) vào bình (4) để đạt áp suất p3 SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 55 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện + Nạp khí HHO từ bình (3) vào bình (4) để đạt áp suất p2 (1) (2) (3) (4) Hình 4.10 Các bình hịa trộn * Tính tốn thành phần nhiêu liệu Phương trình trạng thái khí lý tưởng 𝑝𝑟𝑖 𝑉 = 𝑛𝑖𝑅𝑇 (4.1) Trong đó: pri: áp suất riêng khí i V: thể tích bình hồ trộn (CNG) (4) (m3) n: số mol khí i (mol) R: số khí lý tưởng 8.314(J/mol.K) T: nhiệt độ tuyệt đối (k) Số mol CH4 nạp vào bình: 𝑛𝐶𝐻4 = 𝑝1 𝑉 𝑅𝑇 (4.2) Số mol HHO nạp vào bình: 𝑛𝐻𝐻𝑂 = (𝑝2 − 𝑝1 )𝑉 𝑅𝑇 SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 56 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo) máy phát điện (4.3 Số mol CO2 nạp vào bình: 𝑛𝐶𝑂2 = (𝑝3 − 𝑝2 )𝑉 𝑅𝑇 (4.4) 𝐶𝐻4 = 𝑝1 100 (%) 𝑃3 (4.5) Thành phần mol: 𝐻𝐻𝑂 = (𝑝2 − 𝑝1 ).100 (%) 𝑝3 (4.6) 𝑝1 100 (%) 𝑝3 (4.7) 𝐶𝑂2 = Thành phần Biogas: { 𝑝1 100 (%) 𝑝1 + 𝑝3 − 𝑝2 𝐶𝑂2 = 100 − 𝐶𝐻4 (4.8) 𝐶𝐻4 = Thành phần H2 hổn hợp với Biogas: (4.9) (𝑝2 − 𝑝1 ).100 (%) 𝑝3 Bảng 4.1 Tỉ lệ hoà trộn thành phần Biogas HHO p1 p2 p3 CH4 HHO CO2 %CH4 BIOGAS 33 33 34 50 M50C50 50 0,25 0,25 70 M70C30 60 20 20 75 M75C25 2,5 67 17 16 80 M80C20 2,5 3,5 60 13 27 73 M73C23 SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 57 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện Cân chỉnh giá p1, p2, p3 để đạt: + Thành phần Biogas M6C4, M7C3, M8C2 + Thành phần HHO: 5%, 10%, 15%, 20%, 30% + Áp suất bình (4) nhỏ Bar Chúng ta khơng chọn phương pháp hòa trộn này, việc sử dụng bảo quản HHO với quy mô nhỏ không thuận tiện nên tốt sử dụng điều chế cần điều chế Vì điện phân nước, khí HHO sinh có thành phần H2 O2 có tỉ lệ 2H:O=2:1 dẫn đến cháy nổ b Phun nhiên liệu Biogas điều khiển điện tử kết hợp phun trực tiếp nhiên liệu HHO để làm sạch: * Nguyên lý hoạt động: Ắc quy (30) phóng điện qua điện cực điện phân (29), để trình diễn ổn định hơn, sử máy biến áp tạo dịng 12V Nước từ bình chứa (28) cấp liên tục vào điện phân (29) lúc này, dòng điện qua nước (có lẫn tạp chất chất tạo thành dung dịch điện phân) xảy trình điện phân nước tạo hỗn hợp khí H2 O2 Quá trình gồm hai phản ứng xảy hai điện cực, Hydro sinh điện cực âm Oxy sinh cực dương Khí sinh với áp suất cao đẩy ngược vào bình chứa (28) dựa vào áp suất giúp q trình di chuyển nước vào điện phân ổn định - Phản ứng catot: H2O + 2e- → H2 + 2OH- - Phản ứng anot: OH- → H2O + 1/2 O2 + 2e- - Tổng quát: H2O + điện →2 H2 + O2 Thông qua van giảm áp (27) lượng khí cấp vào động (9) Trên đường cấp vào buồng đốt động lắp van chống cháy ngược (24) (25) thiết bị giúp ngăn ngừa nguy nổ bình khí xuất trình cháy ngược từ đuốc hàn lan tỏa van giảm áp bình khí Để thuận lời việc điều chỉnh lưu lượng khí HHO cấp vào buồng đốt chúng thơng q việc điều chỉnh dòng điện hàn máy biến áp dựa SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 58 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện vào lưu lượng kế (26), (5) đặt sau bình chưa để đo lượng khí sinh điện phân, đầu cổ nạp để đo lưu lượng khí thực tế cấp vào buồng đốt Lượng khơng khí phụ thuộc vào cường độ dịng điện vào bình điện phân, thời gian điện phân, khối lượng nước ban đầu chất xúc tác để tạo dung dịch điện phân (NaOH) Hình 4.11 Sơ đồ bố trí – Bình nhiên liệu khí, – Van giảm áp, – Van điện tử, – Lưu lượng kế tổng, – Lưu lượng kế không tải, – Van chỉnh không tải, – Vòi phun, – Servo motor, – Động Honda GX200, 10 – Máy phát điện, 11 – Mạch công suất chống nhiễu, 12 – Vi điều khiển Adruno 2560, 13 – Máy tính, 14 – Điều chỉnh độ mở bướm ga, 15 – Điều chỉnh lượng phun bổ sung, 16 – Điều chỉnh góc đánh lửa sớm, 17 – Vi điều khiển tạo tải, 18 – Điều chỉnh tải, 19 – Thiết bị gây tải, 20 – Dimmer, 21 – Servo motor, 22 – Thiết bị đo công suất P, I, V, 23 – Aptomat, 24 – Van chống cháy nổ ngược OXYGEN, 25 – Van chống cháy nổ ngược ACETYLENE, 26 – Lưu lượng kế thu từ máy điện phân, 27 – Van giảm áp, 28 – Bình chứa khí nước, 29 – Bộ điện phân, 30 – Ắc quy, 31 – Máy hút chân khơng SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hoàng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 59 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện * Tính tốn lưu lượng khơng khí nạp vào động kỳ nạp: 𝑄𝑘 𝑘ℎí = Trong đó: 𝜌𝑘 𝑘ℎí 𝜋 𝐷 𝑘 𝑘ℎí 𝑉𝑘 𝑘ℎí (4.10) Qk.khí – khối lượng riêng khơng khí trước ống nạp, 𝜌𝑘 𝑘ℎí =1.1 - 1.29, kg/m3, chọn 𝜌𝑘 𝑘ℎí= 1.2 kg/m3 Dk.khí – Đường kính đường nạp khơng khí, Dk.khí= mm Vk.khí – Tốc độ không khí vào đường nạp, m/s 𝑉𝑘.𝑘ℎí ∆𝑃𝑘.𝑘ℎí = 𝜑𝑘.𝑘ℎí √ 𝜌𝑘.𝑘ℎí (4.11) Trong : 𝜑𝑘.𝑘ℎí = Hệ số tốc độ họng , 𝜑𝑘.𝑘ℎí = 0.8-0.9 chọn 𝜑𝑘.𝑘ℎí = 0.8 ∆𝑃𝑘.𝑘ℎí - Độ chân khơng họng, ∆𝑃𝑘.𝑘ℎí =2-1.5kPa Chọn ∆𝑃𝑘.𝑘ℎí = 3kPa Vk.khí= 𝜑𝑘.𝑘ℎí √ 𝑄𝑘 𝑘ℎí = 2.∆𝑃𝑘.𝑘ℎí 𝜌𝑘.𝑘ℎí = 0.8 √ 2.3.103 30 (4.12) = 11.3 (m/s) 𝜌𝑘.𝑘ℎí.𝜋.𝐷2 𝑘.𝑘ℎí.𝑉𝑘.𝑘ℎí 1,2.3,14.0,002.11,3 4 = =0.0021(kg/s) (4.13) Lưu lượng khơng khí nạp vào động kỳ nạp Qk.khí= 0.0021 (kg/s) SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 60 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện 4.2.3 Kết thử nghiệm động có bổ sung HHO: Bảng 4.2 Công suất động công suất điện sinh sử dụng Biogas hỗn hợp lưỡng nhiên liệu Biogas + HHO Tốc độ động (vg/ph) 2000 2400 2800 3600 4000 Nhiên liệu Công suất điện sinh (KW) Biogas 1.4 Biogas + 10% HHO 1.425 Biogas + 20% HHO 1.45 Biogas 1.55 Biogas + 10 % HHO Biogas + 20% HHO 1.6 1.65 Biogas 1.8 Biogas + 10% HHO Biogas + 20% HHO Biogas Biogas + 10% HHO Biogas + 20% HHO 2.1 2.2 2.3 Biogas 1.9 Biogas + 10% HHO 2.1 Biogas + 20% HHO 2.2 Từ bảng 4.2 Trình bày kết chạy thử nghiệm chế độ sử dụng nhiên liệu Biogas lưỡng nhiên liệu Biogas + HHO với áp suất phun khác tăng dần từ 0.3 Kg/cm2 – 0.5 Kg/cm2 tỉ lệ phần trăm hòa trộn khác Kết cho thấy cơng suất động tăng lên bên cạnh kéo theo máy phát điện sản sinh công suất điện theo ta cấp bổ sung khí HHO vào đường ống nạp SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hoàng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 61 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện P (KW) BẢNG SO SÁNH CÔNG SUẤT ĐIỆN SINH RA KHI SỬ DỤNG BIOGAS VÀ BIOGAS + HHO 2.5 1.5 0.5 2000 2800 3200 3600 4000 n (Vg/ph) công suất điện sinh sử dụng Biogas công suất điện sinh sử dụng lưỡng nhiên liệu Biogas Biogas- +HHO 10% HHO công suất điện sinh sử dụng lưỡng nhiên liệu biogas Biogas+ +20% 20%HHO HHO Hình 4.13 Biểu đồ so sánh công suất động Khi bổ sung khí HHO đường ống nạp, tốc độ cháy HHO (265 - 325 cm/s) cao tốc độ cháy sớm Biogas, trình cháy diễn sớm hơn, làm mồi cho trình cháy tiếp theo, nên hiệu trình cháy cải thiện, cơng suất động tăng lên từ máy phát điện sản sinh cơng suất lớn Vì lượng nhiên liệu vào giảm lượng không khí giảm, nên suất tiêu hao nhiên liệu giảm nhiều độ giảm công suất bổ sung HHO vào đường ống nạp SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng 62 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện KẾT LUẬN, HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI VÀ KIẾN NGHỊ A Kết luận Sau thời gian thực đồ án tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện” Từ công đoạn nghiên cứu, tham khảo từ nguồn tài liệu khác nhau, nghiên cứu lí thuyết thiết kế chế tạo cho đến hoàn thành báo cáo, cuối đề tài hoàn thành thời hạn Việc hồn thành đề tài cho chúng tơi nhiều đánh giá quan trọng Trong trình thực đề tài, đề tài mới, có kết hợp độc lập việc điều khiển phun hỗn hợp khí đánh lửa điều khiển điện tử, địi hỏi hiểu biết rộng kiến thức không chuyên ngành ô tô mà liên quan đến điện - điện tử, nên bước đầu nhóm thực cịn gặp nhiều khó khăn Nhưng với hỗ trợ tận tình lời động viên từ thầy ThS Bùi Văn Hùng nổ lực, cố gắng, học hỏi không ngừng tất thành viên nhóm, chúng tơi hoàn thành đề tài tiến độ thời hạn đề Trong trình thực đề tài gặp khó khăn cách tiếp cận phải học hỏi nhiều kiến thức mới, qua giúp củng cố kiến thức học lĩnh hội thêm nhiều kiến thức như: - Hiểu biết rõ tự động hóa ô tô mà cụ thể hệ thống phun xăng đánh lửa điện tử Nắm nguyên lý, chức năng, cấu trúc chế độ điều khiển điều khiển Tăng khả tìm kiếm nguồn tài liệu, tin học nâng cao rõ rệt Trang bị thêm nhiều kỹ mềm: kỹ làm việc nhóm, kỹ giao tiếp, kỹ giải quyết vấn đề,… Bên cạnh điều làm được, nhiều vấn đề chưa giải quyết xong Đề tài hoàn thành thời gian quy định, nhiên kiến thức, kinh nghiệm thực tế nhiều hạn chế thời gian có hạn nên nội dung đề tài khơng tránh khỏi sai sót, mong có góp ý hướng dẫn q Thầy/Cơ để đề tài bổ sung hoàn thiện B Hướng phát triển đề tài Do giới hạn đề tài thời gian thực nên đề tài nghiên cứu chế tạo thực nghiệm hệ thống phun lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO cho động tĩnh tại, 63 SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện khơng nghiên cứu q trình cháy động Vì thế, đề tài mở rộng nghiên cứu phát triển số nội dung cụ thể sau:  Nghiên cứu ảnh hưởng việc sử dụng nhiên liệu khí lên chi tiết như: Piston, xylanh, ảnh hưởng đến tính bôi trơn nhiên liệu, tính kích nổ trình cháy  Khảo sát trình cháy động sử dụng nhiên liệu khí nhằm có cải tiến kết cấu buồng đốt, đường ống nạp, vị trí đặt kim phun, tăng tỷ số nén để nhiên liệu cháy kiệt hơn, nâng cao công suất động  Lắp đặt hệ thống phun nhiên liệu khí lên động nhiều xylanh với công suất vừa lớn C Kiến nghị Kết thực nghiệm động tĩnh cho thấy đặc tính công suất đảm bảo, tiết kiệm chi phí nhiên liệu ít nhiễm Đó chứng thực tế cho tính ưu việt động Hệ thống nhiên liệu góp phần vào việc bảo vệ môi trường giảm sức ép lên nhiên liệu truyền thống quan chức có quan tâm mức Điều cần phải có chính sách hỗ trợ nghiên cứu để hoàn thiện đề tài áp dụng rộng rãi thực tế Chắc chắn, đầu tư mang lại lợi nhuận lớn trước mắt lâu dài Việc có thực hay khơng địi hỏi nhà quản lý phải có chính sách hợp lý áp dụng chuẩn nồng độ khí xả cho xe gắn máy, xe ô tô phạm vi nước, khuyến khích người dân sử dụng lượng sạch, nghiên cứu thực có hiệu nhược điểm mà đề tài đề cập đến có ủng hộ mạnh mẽ từ phía cộng đồng 64 SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hồng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS Bùi Văn Hùng Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động tĩnh kéo máy phát điện TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Xuân Thạch, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Thị Thanh Xuân, “Động LPG”, NXB Giáo Dục Việt Nam, 2013 [2] Nguyễn Tất Tiến, “Nguyên lý động đốt trong” NXB Giáo Dục Việt Nam 2000 [3] Trần Thanh Hải Tùng, “Tính toán thiết kế hệ thống động đốt trong”, Tài liệu nội Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2014 [4] Nguyễn khắc Tùng, Trịnh Xuân Phong, Nguyễn Đức Khánh, Hoàng Anh, Bùi Văn Chinh (2019) Nghiên cứu cải tạo máy phát điện cỡ vừa sử dụng nhiên liệu khí biogas từ chăn ni, Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Số 51 [5] Nguyễn Khắc Tùng, Nguyễn Đức Khánh, Trịnh Xuân Phong, Nguyễn Trung Kiên, Đặng Huy Cường, Bùi Văn Chinh (2019) Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí sinh học cụm máy phát điện cỡ nhỏ dùng hợ gia đình, Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Số 53 [6] Lê Minh Tiến (2013) Nghiên cứu thiết kế chế tạo động sử dụng hai nhiên liệu biogas/diesel sở động một xi lanh tĩnh tại, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Đà nẵng [7] Nguyễn Công Hùng, Nghiên cứu thiết kế hệ thống cung cấp khí hho cho đợng sử dụng lưỡng nhiên liệu xăng – hho, tài liệu luận văn thạc sĩ kỹ thuật kỹ thuật khí động lực học Đại học bách khoa Hà Nội SVTH: Phúc - Duy – Hoàng GVHD: ThS.Bùi Văn Hùng ... Văn Hùng 21 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện Chương 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN CẤP LƯỠNG NHIÊN LIỆU BIOGAS- HHO CHO ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA... 22 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện 2.1.2 Phương án thiết kế cấp từng loại nhiên liệu cho động Hình 2.1 Sơ đồ thiết kế cấp. .. Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động tĩnh kéo máy phát điện Hình 2.2 Sơ đồ thiết kế cấp chung đa nhiên liệu cho động 2.2 Điều khiển cung cấp nhiên liệu điều