LUẬN văn xác ĐỊNH CHI PHÍ NHIÊN LIỆU của ĐỘNG cơ d12 KHI sử DỤNG hỗn hợp NHIÊN LIỆU dầu DIESEL dầu THỰC vật

LUẬN VĂN XÁC ĐỊNH CHI PHÍ NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ D12 KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DẦU DIESEL –DẦU THỰC VẬT TH.Trần Tuấn Anh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com i MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL .2 1.1 Tổng quan thực nghiệm động đốt .2 1.1.1 Mục đích thực nghiệm 1.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 1.2 Tổng quan tính kỹ thuật động diesel 1.2.1 Khái niệm .5 1.2.2 Các thơng số đánh giá tính kỹ thuật động diesel 1.2.2.1 Tốc độ động 1.2.2.2 Tải động .5 1.2.3 Các phương pháp xác định : 1.2.3.1 Phương pháp lý thuyết : 1.2.3.1 Phương pháp thực nghiệm : 13 Chương XÁC ĐỊNH CHI PHÍ NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ D12 KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DẦU DIESEL – DẦU THỰC VẬT 16 2.1 Tình hình nghiên cứu sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu cho động diesel 16 2.1.1 Trên giới 16 2.1.2 Trong nước 18 2.1.3 Tổng quan dầu thực vật (DTV) 19 2.1.3.1 Thành phần hóa học DTV 20 2.1.3.2 Đặc tính DTV 20 2.1.3.3 Những vấn đề khó khăn dầu thực vật dùng làm nhiên liệu thay 21 2.1.4 Các biện pháp xử lý DTV để làm nhiên liệu cho động diesel 22 2.1.4.1 Phương pháp sấy nóng nhiên liệu 22 2.1.4.2 Phương pháp pha loãng 22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ii 2.1.4.3 Phương pháp Craking 22 2.1.4.4 Phương pháp nhũ tương hoá dầu thực vật 23 2.1.4.5 Phương pháp ester hoá ( điều chế Biodiesel ) 23 2.1.5 Ưu nhược điểm DTV 24 2.1.5.1 Ưu điểm 24 2.1.5.2 Nhược điểm 25 2.1.5.3 Lý chọn dầu dừa dầu jatropha làm nhiên liệu cho động diesel 25 2.2 Trang thiết bị phục vụ cho nghiên cứu thực nghiệm 27 2.2.1 Động D12 27 2.2.2 Máy phát điện 28 2.2.3 Bộ tạo tải 29 2.2.4 Thiết bị đo chi phí nhiên liệu 30 2.2.5 Thiết bị đo độ nhớt 31 2.2.6 Bộ tạo hỗn hợp dầu diesel – dầu thực vật 31 2.3 Quy hoạch thực nghiệm 31 2.3.1 Nội dung quy hoạch thực nhiệm 31 2.3.2 Quy hoạch thực nghiệm xác định độ nhớt hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu thực vật 32 2.3.2.1 Chọn yếu tố ảnh hưởng 32 2.3.2.2 Chọn hàm mục tiêu 32 2.3.2.3 Chọn miền khảo sát yếu tố 32 2.3.3 Quy hoạch thực nghiệm xác định chi phí nhiên liệu động sử dụng nhiên liệu hỗn hợp diesel – dầu thực vật 33 2.3.3.1 Chọn yếu tố ảnh hưởng 33 2.3.3.2 Chọn hàm mục tiêu 33 2.3.3.3 Chọn miền khảo sát yếu tố 33 2.4 Tiến hành thực nhiệm 33 2.4.1 Xác định độ nhớt nhiên liệu 33 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iii 2.4.1.1 Phương pháp xác định độ nhớt 33 2.4.1.2 Kết đo độ nhớt 34 2.4.2 Xác định chi phí nhiên liệu động D12 sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu thực vật 36 2.4.2.1 Chi phí nhiên liệu động D12 sử dụng nhiên liệu diesel 37 2.4.2.2 Chi phí nhiên liệu động D12 sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel – Jatropha 38 2.4.2.3 Chi phí nhiên liệu động D12 sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel - dầu dừa 40 2.5 Xử lý kết thực nghiệm 42 2.5.1 Xử lý số liệu thực nghiệm theo phương pháp BPNN 44 2.5.2 Xử lý kết thực nghiệm độ nhớt 46 2.5.2.1 Xử lý kết qủa thực nghiệm độ nhớt hỗn hợp diesel – jatropha 46 2.5.2.2 Xử lý kết thực nghiệm độ nhớt hỗn hợp diesel – dầu dừa 50 2.5.3 Xử lý kết thực nghiệm xác định chi phí nhiên liệu động 50 2.6 Lý giải kết thực nghiệm 51 Chương KẾT LUẬN 55 3.1 Kết luận 55 3.2 Đề xuất ý kiến 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 56 PHỤ LỤC 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, tình hình giá dầu mỏ tăng lên vấn đề nhiễm mơi trường khí thải động nói chung, động diesel nói riêng vấn đề nhiều nước quan tâm Vì vậy, việc tìm kiếm sử dụng nguồn nhiên liệu thay cho nhiên liệu truyền thống nghiên cứu ứng dụng Nước ta nước nhập xăng dầu chịu ảnh hưởng lớn biến động giá xăng dầu giới Nghiên cứu sử dụng nguồn nhiên liệu nhà nước quan tâm Một nguồn nhiên liệu quan tâm nhiên liệu dầu thực vật, lí nên em định thực đề tài: ‘Xác định chi phí nhiên liệu động D12 sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel – dầu thực vât’ Sau thời gian nghiên cứu em thực xong đề tài với nội dung sau: Tổng quan thực nghiệm tính kỹ thuật động diesel xác định chi phí nhiên liệu động D12 swr dụng nhiên liệu dầu diesel – dầu thực vật Kết luận Có kết ngồi cố gắng thân, cịn có giúp đỡ tạo điều kiện thầy cô môn Động lực, Ban chủ nhiệm khoa Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy ThS Phùng Minh Lộc hướng dẫn em suốt trình thực đề tài, cảm ơn giúp đỡ đóng góp ý kiến thâỳ cô bạn Xin chân thành cảm ơn!!! Nha Trang, tháng 12 năm 2009 Sinh viên thực Trần Tuấn Anh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương TỔNG QUAN VỀ THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 1.1 Tổng quan thực nghiệm động đốt 1.1.1 Mục đích thực nghiệm - Kiểm nghiệm động trước xuất xưởng (nhằm kiểm tra động sau thiết kế, chế tạo có đạt tiêu đề không) - Kiểm nghiệm động sau sữa chữa lớn - Khi động hoạt động có nhu cầu kiểm nghiệm (chẳng hạn kiểm tra suất tiêu hao nhiên liệu để kịp thời điều chỉnh nhằm tiết kiệm nhiên liệu,…) - Vẽ đặc tính động (nhằm hướng dẫn cho người sử dụng chế độ hoạt động có lợi nhất) Tuy nhiên, tùy mục đích nghiên cứu cụ thể mà người ta nghiên cứu nhiều mục đích nói Trong đề tài đề cập đến việc xác định suất tiêu hao nhiên liệu 1.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số cần thiết thông qua việc đo đạc Cụ thể cần xác định thông số sau: Bảng 1.1 Các thông số nghiên cứu thực nghiệm động đốt STT Giá trị đo Đơn vị Thiết bị 1.1 Momen xoắn N.m Torque flange 1.2 Tốc độ động RPM Encoder 1.3 Công suất động kW Dynamometer 1.4 Lượng tiêu thụ nhiên liệu kg/h Fuel Balance 733S 1.5 Lượng khí khỏi cacte l/min Blow-by meter 442 1.6 Nhiệt độ khí nạp C Pt100 Ghi Phanh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.7 Nhiệt độ khí xả C Thermocouple- type K 1.8 Nhiệt độ nhiên liệu C Pt100 1.9 Nhiệt độ dầu bôi trơn C Pt100 1.10 Nhiệt độ nước làm mát C Pt100 1.11 Nhiệt độ môi trường C Humidity- transducer 1.12 Áp suất khí nạp bar FEM-P 1.13 Áp suất khí xả bar FEM-P 1.14 Áp suất nhiên liệu bar FEM-P 1.15 Áp suất dầu bôi trơn bar FEM-P 1.16 Áp suất môi trường bar Barometric- transducer 1.17 Độ ẩm môi trường % Humidity- transducer Kết hợp với hệ thống thị 2.1 Áp suất xylanh QC33C, QC43D, GU21C, bar GU13Z 2.2 Áp suất phun nhiên liệu bar QL61D, SL31D 2.3 Áp suất khí nạp bar QC43D 2.4 Áp suất khí xả bar QC43D 2.5 Rung động g Accelerometer 2.6 Độ nhấc kim phun Nozzle needle lift mm indicating transducer LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 2.7 Valve lift indicating Độ nhấc xupap mm transducer 2.8 Thời điểm đánh lửa CA Ignition-time module Kết hợp với hệ thống chuẩn đoán 3.1 Dùng cho động Độ đục khí xả % DiSmoke 4000 Diesel 3.2 CO, CO2, NOx, HC, Dùng cho động %, ppm DiGas 4000 xăng O2, Lambda Chuẩn đoán hoạt động hệ thống điện3.3 điện tử động - DiScope Kết hợp với hệ thống nội soi Ghi hình góc độ 4.1 Phân tích phân bố nhiệt độ Dùng cho K khác nhau: 0, 30, động diesel 70 Ghi hình ba góc độ Phân tích mật độ tập trung bồ 4.2 Dùng cho % khác nhau: 0, 30, động diesel hóng 70 Ghi hình ảnh phun nhiên liệu, hình ảnh lửa 4.3 vị trí góc quay trục khuỷu xác định trước Ghi hình góc độ Dùng cho động nhau: 0, 30, 70 diesel LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 1.2 Tổng quan tính kỹ thuật động diesel 1.2.1 Khái niệm Tính kỹ thuật động thuật ngữ dùng để biểu đạt mức độ hiệu thực chức động Có thể định lượng tính kỹ thuật động đốt nhóm thơng số sau đây: tốc độ, tải hiệu suất 1.2.2 Các thơng số đánh giá tính kỹ thuật động diesel 1.2.2.1 Tốc độ động Tốc độ quay (n) số vòng quay trục đơn vị thời gian Đơn vị đo tốc quay vòng/phút [v/ph], viết tắt tiếng Anh [rpm] Tốc độ quay danh nghĩa (nn) tốc độ quay nhà chế tạo định sở để xác định công suất danh nghĩa, để tính tốn kích thước động cơ, để lựa chọn chế độ làm việc hợp lý… Tốc độ quay cực đại (nmax) tốc độ quay lớn mà nhà chế tạo cho phép sử dụng thời gian xác định mà công suất động không bị tải Tốc độ quay cực tiểu (nmin) tốc độ quay nhỏ nhất, động hoạt động bình thường Tốc độ quay sử dụng (ns) tốc độ quay người thiết kế tổ hợp động – máy công tác khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính động vứa đảm bảo độ tin cậy tuổi bền cần thiết 1.2.2.2 Tải động Tải đại lượng đặc trưng cho số mà động phát chu trình cơng tác đơn vị thời gian Các đại lượng dùng để đánh gía động đốt bao gồm: áp suất trung bình, cơng suất, momen quay Áp suất trung bình chu trình đại lượng xác định công sinh chu trình dung tích cơng tác xylanh ptb  Wct Vs (1.1) Tùy thuộc vào việc công chu trình xác định nào, phân biệt: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Wt Vs (1.2) Wi Vs (1.3) - Áp suất lý thuyết trung bình: pt  - Áp suất thị trung bình: pi  - Áp suất có ích trung bình: pe  We Vs (1.4) Trong đó: - Wct : cơng chu trình, [J] - Wt : cơng lý thuyết chu trình, [J] - Wi : cơng thị chu trình, [J] - We : cơng có ích chu trình, [J] - Wm : cơng tổn thất giới, [J] Công thị: công môi chất công tác sinh chu trình thực tế, chưa xét đến phần tổn thất học, xác định cơng thị sau: Wi = Q1 -  Qi = Q1 - (Qm + Qx + Qkh + Qcl ) (1.5) Trong đó: - Q1: lượng nhiệt chu trình (lượng nhiệt sinh đốt cháy hoàn toàn lượng nhiên liệu đưa vào buồng đốt chu trình cơng tác) -  Qi : tổng nhiệt bị tổn thất chu trình nhiệt động thực tế - Qm : tổn thất làm mát (phần nhiệt truyền từ môi chất công tác qua vách xylanh cho môi chất làm mát) - Qx: tổn thất theo khí xả - Qcl: phần nhiệt tổn thất khơng tính xác vào dạng kể trên, ví dụ: tổn thất lọt khí qua khe hở piston xylanh, lọt khí xupap khơng kín… Cơng tổn thất học: công tiêu hao cho hoạt động mang tính chất học thực chu trình công tác Các dạng tổn thất lượng sau tính vào cơng tổn thất học: LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 98  0,2037   0,0368    0,289    0,0104       0,3444    0,0166     Tính ma trận: Yˆ    0,4132 ; (Y – Yˆ ) =   0,0497 ;   0, 478    0,0087       0,5196   0,0274    0,575   0,0211      (Y  Yˆ ) T  0,0368  0,0104  0,0166  0,0497  0,0087 0,0274 0,0211 S aˆ  = (Y – Yˆ )T.(Y – Yˆ ) = 0,005476 Ta có : n = ; m = ;   0,05  t (5;0,975)  2,571 ; m00 = 0,7152 ; m11 = 2,0096 Tính : S du2  S aˆ  0,005476 =  10,95.10 4 n  m 1 Kiểm định aˆ : Kiểm định aˆ1 :  0, ,157 0,001095.0,7152  0, 46 0,001095.2,0096  5,57  2,571 , aˆ tồn  9,8  2,571 , aˆ1 tồn Tính khoảng sai lệch aj theo công thức : aˆ j  S du m jj t (n  m  1;1    )  a j  aˆ j  S du m jj t (n  m  1;1  ) 2 Khoảng sai lệch a0:  0,157  2,571 10,95.0,7152.10 4  a  0,157  2,571 10,95.0,7152.10 4 -0,2295  a  0,0846 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 99 Khoảng sai lệch a1: 0,46  2,571 10,95.2,0096.10 4  a1  0,46  2,571 10,95.2,0096.10 4  0,5807  a1  -0,3395 Kiểm định tương hợp hàm hồi quy: yˆ =0,6966x-0,46 Ta có: n = 7; r =   0,05  F (5;14;0,95)  2,9 Tính: S ts2  Tính: ( yi  yi )  n.(r  1) i 1  ( yi  yˆ )  0,010668  S ts2  0,000762 Ft = S du2 0,001095   2,51 S ts 0,000436 Ta thấy Ft < F(5; 14; 0,95): Vậy hàm hồi quy tương hợp với thực nghiệm Khoảng sai lệch yi theo công thức: yˆ i  S du u ii t (n  m  1;1  Trong đó:   )  yi  yˆ i  S du u ii t (n  m  1;1  ) 2 n = 7; m = 1;   0,05  t (5;0,975)  2,571 uii số hạng thứ ii ma trận U Ma trận : U = [X.(XT.X)-1].[XT] = (uij)nxn  0,878   0,6155  0, 4148  0,5052    0,2846 0,2634    Tính ma trận: X.(XT.X)-1 =  0,0993 0,0808  ;   0,0295 0,3201      0,1272 0,5017    0,2576 0,7439    LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com 100 0,3636  0,5264  0,3636 0,2699   0,2579 0.2091 U =  0,1075 0,1225    0,003 0,0624   0,0763 0,0167   0,1822  0,0442  0,2579 0,1075 0,003 0,2091 0,1225 0,0624 0,1774 0,1323 0,1009 0,1323 0,1461 0,1557 0,1009 0,1557 0,1938 0,0771 0,163 0,2228 0,0453 0,1728 0,2614  0,0763  0,1822  0,0167  0,0442 0,0771 0,0453   0,163 0,1728  0,2228 0,2614   0,2681 0,3286  0,2614 0,4183  u11 = 0,5264 ; u22 = 0,2699; u33 = 0,1774 u44 = 0,1461; u55 = 0,1938; u66 = 0,2681, u77 = 0,4183 Khoảng sai lệch y1: -0,2037-2,571 10,95.10 4.0,5264  y1  0,2037  2,571 10,95.10 4.0,5254  -0,2654  y1  -0,142 Tương tự ta có, khoảng sai lệch y: Bảng PL 1.10 Khoảng sai lệch y Khoảng sai lệch y -0,2654  y1