MÔN HỌC NHẬP MÔN NGÀY KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số học phần ME4 301 3 Họ và tên sinh viên NGUYỄN TIẾN HƯNG Lớp CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC 3 Mã số sinh viên 224031877 ĐỀ SỐ 6 CÂU 1 Tại sao phải sử dụng nhiên li.
MƠN HỌC: NHẬP MƠN NGÀY KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số học phần: ME4.301.3 Họ tên sinh viên: NGUYỄN TIẾN HƯNG Lớp: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số sinh viên: 224031877 ĐỀ SỐ CÂU : Tại phải sử dụng nhiên liệu thay thế? Trình bày ứng dụng LPG phương tiện giao thơng vận tải, đánh giá tính khả thi phương án sử dụng LPG thay cho nhiên liệu truyền thống? CÂU : Hãy xây dựng kế hoạch học tập thân để đáp ứng chuẩn đầu ngành chuyên ngành dự định em học BÀI LÀM CÂU : Để nguồn tài nguyên nhiên liệu không bị cạn kiệt bảo vệ môi trường, số nguồn nhiên liệu thay là: khí biogas, dầu diezel sinh học, xăng sinh học, phế phẩm thực vật Các nguồn nhiên liệu hóa thạch ngày cạn kiệt gây ô nhiễm môi trường Các nhiên liệu tái tạo thân thiện với môi trường giúp giảm ô nhiễm môi trường, giá thành rẻ tiết kiệm kinh tế, có tính bền vững bảo đảm an ninh lượng Dưới số ví dụ nhiên liệu thay phương tiện giao thơng thay hồn hảo cho xăng Khí Hydro: Trong kỷ nguyên xe cha ̣y điê ̣n bùng nổ , xe cha ̣y bằ ng nhiên liê ̣u Hydro phả i châ ̣t vâ ̣t để tim ̀ chỗ đứng thi ̣ trường Nguyên nhân mô ̣t phầ n là các loa ̣i xe cha ̣y bằ ng Hydro Toyota Mirai và Hyundai Nexo có giá vẫn còn cao đồ ng thời thiế u hu ̣t các tra ̣m bơm nhiên liê ̣u Tuy nhiên, xe cha ̣y bằ ng Hydro có ưu điể m là bơm nhiên liê ̣u nhanh xe cha ̣y điê ̣n, đồ ng thời có thể đươ ̣c quãng đường xa nế u đươ ̣c đổ đầ y biǹ h Theo tiń h toán, sử du ̣ng nhiên liê ̣u Hydro để cha ̣y máy phát điê ̣n cung cấ p cho đô ̣ng sẽ hiê ̣u quả là viê ̣c sử du ̣ng pin sa ̣c các dòng xe cha ̣y điê ̣n hiê ̣n 2 Khí thiên nhiên CNG: Hiện nay, CNG chứng minh nhiên liệu thay hữu ích CNG sản xuất cách nén khí tự nhiên áp suất cao khơng có chất gây ô nhiễm Là loại nhiên liệu không mùi khơng ăn mịn, CNG sử dụng cho xe Khi chạy CNG, xe cần trang bị bình nhiên liệu lớn Theo nghiên cứu, CNG cắt giảm 40% chi phí sản xuất 80% khí thải Chỉ có điều, trạm nạp nhiên liệu cịn q trình lưu trữ nguy hiểm Ưu điể m của đô ̣ng cha ̣y bằ ng CNG là tạo lượng khí thải da ̣ng ̣t khoảng 75% so với động diesel Đồ ng thời nó cũng cắ t giảm lươṇ g khí cacbon dioxit và nitơ oxit đáng kể so với đô ̣ng xăng Các nghiên cứu cũng chỉ rằ ng, CNG it́ gây hao mò n đô ̣ng đô ̣ng cha ̣y bằ ng xăng dầ u lươṇ g cacbon tić h tu ̣ it́ Mô ̣t số thành phố đông đúc đã trang bi ̣ loa ̣i xe buýt và xe tải sử du ̣ng CNG nhằ m giảm bớt lươṇ g ô nhiễm không khi.́ Tuy nhiên, loa ̣i khí này phải đươ ̣c chứa mô ̣t thùng lớn và không nén la ̣i đươ ̣c LPG nên khó có thể dùng các dòng xe thương ma ̣i Nhiên liệu từ khí thiên nhiên sử dụng cho xe buýt Biodiesel: Diesel sinh học loại nhiên liệu sản xuất từ dầu thực vật hay mỡ động vật Tuy không chứa thành phần dầu mỏ diesel sinh học lại trộn lẫn với diesel gốc dầu thơng thường để trở thành nhiên liệu cho xe Diesel sinh học đánh giá nhiên liệu với mức khí thải thấp nhiều so với loại nhiên liệu thông thường Sử dụng dầu diesel sinh học khơng an tồn cho mơi trường mà cịn mang đến ích lợi cho kinh tế quốc gia Vì sản xuất từ đậu tương nên diesel sinh học giúp quốc gia giảm phụ thuộc vào nguồn dầu nhập Biodiesel nguồn nhiên liệu có khả phát triển lớn Ethanol từ ngô: Thân ngơ, thức ăn thừa, chí lốp xe cũ kết hợp tuyệt vời thứ nhiên liệu Ethanol sinh học Trong môi trường yếm khí, sức nóng vài nghìn độ C, khơng có ơxy, hỗn hợp khơng cháy mà bị “bẻ gẫy vụn” cacbon ơxít, cacbon đi-ơxít hydro Hỗn hợp khí thu dạng gas sạch, lạnh cần chất xúc tác tách Ethanol nhiều loại cồn khác Nhiên liệu Ethanol sản xuất từ lương thực Rác thải: Quá trình chuyển đổi rác thải thành nhiên liệu hóa lỏng gọi khí hóa Các hạt rắn chuyển thành khí tổng hợp nhiệt sau chưng cất với ethanol Xăng xuất hỗn hợp nhiên liệu làm từ rác với lượng nhỏ Một số nước giới bắt đầu sử dụng nhiên liệu từ rác thải cho xe Xe chạy nhiên liệu sản xuất từ rác thải NƯỚC: Viê ̣c dùng nước để làm nhiên liê ̣u cha ̣y xe nghe có vẻ hão huyề n thực sự có thể thực hiê ̣n đươ ̣c Chỉ có điề u, thực hiê ̣n viê ̣c này không hề đơn giản chuyê ̣n lấ y vòi nước đổ vào bình xăng Đầ u tiên, ba ̣n sẽ phải lắ p các tấ m pin mă ̣t trời nóc xe để thu lươṇ g điê ̣n Lươṇ g điê ̣n này sẽ dùng để cha ̣y mô ̣t loa ̣i máy đă ̣c biê ̣t, có nhiê ̣m vu ̣ tách nước thành Hydro và Oxy Sau đó Hydro sẽ đươ ̣c dùng để cha ̣y đô ̣ng của xe Dù vâ ̣y, phương án chế ta ̣o mô ̣t chiế c xe thế sẽ không hiê ̣u quả về mă ̣t sử du ̣ng kèm theo chi phí quá cao nên vẫn chưa hãng xe nào đầ u tư Xe chạy bằ ng nước vẫ n chỉ dừng lại ở mức nghiên cứu Ả nh: Autocar * khí dầu mỏ hóa lỏng LPG Công nghệ chuyển đổi xe gắn máy hai bánh xe buýt nhỏ chạy xăng sang chạy LPG trình bày Kết nghiên cứu cho thấy tính ưu việt phương tiện chạy LPG so với chạy xăng tính kinh tế kỹ thuật bảo vệ mơi trường Theo dự báo vịng 10 năm tới, kỹ thuật làm giảm nhiễm cách Phương tiện giao thông "sạch" chạy cải thiện động diesel, sử dụng LPG khí thành phố thực lôi quan thiên nhiên chiếm ưu Để ô tô sử dụng tâm nhà sản xuất ô tô lẫn nhà pile nhiên liệu đạt tính với ô quản lý môi trường Các kỹ thuật nhằm tơ sử dụng LPG thập niên 2010, giá hoàn thiện động truyền thống phun nhiên liệu hydro phải giảm 50% giá nhiên liệu điều khiển điện tử, hồi lưu khí xả, thành pile nhiên liệu phải giảm 30% so với lọc bồ hóng xử lý khí đường xả giá Mức độ giảm ô nhiễm ô tô xúc tác ba chức tạo sử dụng điện phụ thuộc vào nguồn lượng bước tiến đáng kể ngành động đốt sản xuất điện Nếu nguồn điện Tuy nhiên kết hoàn thiện đơn sản xuất từ nhiên liệu hóa thạch việc sử động cổ điển nhằm giảm ô nhiễm môi dụng ô tô chạy điện không làm giảm ô nhiễm trường xa so với mong mơi trường nói chung Vì theo phân đợi nhà bảo vệ mơi trường Phương tích đây, vòng thập niên tới chúng tiện giao thông không phát sinh ô nhiễm (zero ta nên cân nhắc sử dụng khí thiên nhiên emission vehicle) cịn mục tiêu hay khí dầu mỏ hóa lỏng LPG để làm nhiên phía trước Để đạt mục tiêu điện pile liệu cho phương tiện giao thông vận tải nhiên liệu giải pháp lý tưởng Tuy chạy thành phố nhiên tương lai phát triển giải pháp phụ thuộc vào khả hoàn thiện Đứng mặt lượng môi trường loại động nhiệt sử dụng nguồn nhiên mà nói sử dụng khí thiên nhiên để chạy liệu thay nguồn nhiên liệu lỏng phương tiện giao thông lâu dài tối ưu Khí thiên nhiên nước ta có trữ lượng liệu LPG tơ, nhiên liệu khỏi bình chứa lớn khai thác để cung cấp dạng lỏng sau bốc bốc hơi- lượng cho nhà máy nhiệt điện sản giãn nở dẫn đến họng Venturi với áp suất xuất phân đạm Mặt khác khối lượng lớn xấp xỉ áp suất khí trời Nhiên liệu thể khí sau khí thiên nhiên thu từ mỏ dầu hút vào họng chế hịa khí nhờ độ khai thác ta hứa hẹn nguồn chân không giống chế hịa khí xăng lượng dồi để phát triển kinh tế quốc Trong trường dân có ngành giao thơng vận tải Sử hợp công suất dụng nguồn lượng cho giao thông động thấp, vận tải tiết kiệm khối nhiệt bốc lượng dầu mỏ lớn để xuất hạn chế nhiên liệu có chất khí gây nhiễm mơi trường thể lấy từ môi LPG thành phố Tuy nhiên sử dụng khí thiên trường khơng nhiên cho phương tiện vận tải địi hỏi đầu tư khí, chúng ban đầu lớn hệ thống phân phối ta loại bỏ khí thiên nhiên gia dụng thành phố chưa bốc Phương án phù hợp Vì điều kiện nước ta từ xe gắn máy sử Hình 1: Sơ đồ nguyên lý chế hịa khí LPG đến 2020, sử dụng khí dầu mỏ hoá lỏng dụng nhiên liệu LPG để chạy phương tiện giao thơng khỏi bình chứa dạng khí có áp suất [5], thị phù hợp Giải pháp trước hết [8] Sự cung cấp ga vào họng chế hịa khí giúp chủ động nguồn thực liên tục lượng ga nạp lượng LPG không dồi khí thiên vào họng điều chỉnh áp suất nhiên Hiện có nhà máy sản xuất ống dẫn ga độ chân không họng Kỹ ga Dinh Cố tương lai gần nhà máy lọc thuật điều chỉnh lưu lượng ga đề xuất dầu vào hoạt động, sản lượng khí cơng trình dùng van tiết lưu có độ mở tỉ đồng hành nhà máy nguồn cung cấp lệ với độ mở bướm cung cấp gió Sơ đồ nhiên liệu LPG Mặt khác nhà máy tinh nguyên lý hệ thống tạo hỗn hợp LPG- luyện khí thiên nhiên nguồn cung cấp khơng khí cho xe gắn máy trình bày loại nhiên liệu nên khả độc lập nhiên hình Ở chế độ khơng tải, trượt đóng liệu LPG lớn Vấn đề thứ kín lỗ nạp van tiết lưu, khí LPG hút hai chủ động chế tạo vào họng qua lỗ phụ kiện hệ thống nhiên liệu LPG khơng tải có vít điều cơng nghệ nước chỉnh Khi tăng dần tải động cơ, Chuyển đổi phương tiện chạy xăng trượt nhấc lên đồng sang chạy LPG thời với độ nhấc ga, lỗ nạp ga 2.1 Xe gắn máy hai nhiên liệu mở rộng dần, lượng LPG/xăng khí LPG nạp vào họng điều Một vấn đề cần chỉnh đồng thời phải nghiên cứu giải thiết kế hệ độ tiết lưu lỗ nạp thống hai nhiên liệu LPG/xăng nhỏ gọn ga độ chân không lắp đặt xe gắn máy cỡ nhỏ mà không làm họng Trên sở thay đổi kiểu dáng hay kết cấu chúng Hệ nguyên lý thống cho phép xe gắn máy chạy Hình 2: Ảnh chụp cải xăng hay LPG Ở hệ thống nhiên chế hịa khí LPG/xăng tạo chế hịa khí xăng ngun thủy xe gắn máy thành mang biển số 43K5-4079 cho thấy suất tiêu chế hịa khí hai nhiên liệu LPG/xăng (hình 2) hao nhiên liệu trung bình khoảng 1kg Trong trường hợp chế hịa khí xăng LPG/110km giữ ngun, van tiết lưu lắp nối tiếp ống dẫn hướng ga Khi van nhiên 200 HC(ppm) liệu chuyển sang vị trí dùng xăng, động 160 hoạt động xăng trước cải tạo Khi xăng van nhiên liệu chuyển sang vị trí dùng ga, 120 nhiên liệu LPG qua van tiết lưu vào họng 80 chế hịa khí mơ tả hình LPG 40 n(v/ph) Bộ chế hịa khí sau cải tạo xong lắp xe gắn máy hai bánh 110cc kiểu 2000 3000 4000 5000 6000 7000 WAVE với phân khác hệ Hình 4: So sánh nồng độ CO khí xả thống nhiên liệu LPG gồm bình chứa LPG, xe gắnmáy 110cc chạy xăng bình xăng phụ, van chân không Các phận LPG phụ mơ tả [7] Hình ảnh chụp toàn xe gắn máy kiểu WAVE sau CO(%) lắp đặt xong hệ thống hai nhiên liệu LPG/xăng Mẫu mã kết cấu xe gắn máy không thay đổi lắp đặt hệ thống nhiên liệu LPG Xe gắn máy sau lắp xong hệ thống LPG chạy thử băng thử công n(v/ph) 2000 3000 4000 5000 6000 7000 Hình 5: So sánh nồng độ HC khí xả xe gắn máy 110cc chạy xăng LPG 2.2 Xe buýt cỡ nhỏ chạy LPG Việc sử dụng xe bus cỡ lớn để chở khách thành phố, đặt biệt Hình 3: Xe gắn máy kiểu WAVE 110cc sau lắp xong hệ thống hai nhiên liệu LPG/xăng suất chạy đường trường Về mức độ phát sinh ô nhiễm, phân tích khí chế độ khác cho thấy nồng độ chất ô nhiễm CO, HC xe gắn máy chạy LPG giảm so với chạy xăng Mức độ giảm đạt từ 30 đến 80% (Hình 4, 5) Tải lớn mức độ phát nhiễm động LPG thấp Về tính kinh tế: Mức độ tiết kiệm xe gắn máy chạy LPG so Hãng Venturie Trôc bum ga với chạy xăng phụ thuộc vào , khơng phận họng Venturie xung quanh có đường dành riêng cho xe bus nên khơng thể có lỗ để nạp ga, bọng chứa ga buồng tiết đảm bảo tính động, Vì lưu-hỗn hợp việc tổ chức tuyến xe bus nhỏ chạy thành phố, có khả động cao hợp lý Trong phần sau giới thiệu xe buýt cỡ nhỏ chạy LPG thiết kế cải tạo từ xe tải nhẹ Daihatsu Jumbo 1.6 Trong điều kiện vận hành thành phố nước ta, phần lớn thời gian xe hoạt động chế độ tải thấp việc khống chế thành phần hỗn hợp độ chân không họng hệ thống nhiên liệu LPG thị trường hỗn hợp thường xuyên đậm đặc hậu Hình 8: "Greenbus": xe buýt cỡ nhỏ chạy cải thiện tính kinh tế môi trường LPG động LPG không tốt mong đợi Dựa kết đạt chế hịa khí Các kích thước quan trọng cho xe gắn máy thấy trường chế hịa khí LPG đường kính họng Venturie hợp điều chỉnh thành phần hỗn hợp nên tổng tiết diện lỗ nạp ga Đối với chế thực phối hợp độ chân khơng hịa khí chế tạo sẵn theo gam công suất động họng tiết lưu áp suất ga đường kính họng Venturie 22mm ga nạp qua lỗ có đường kính φ=5mm Trong thực tế, tơ làm việc hết cơng suất kết cấu phù hợp Khi động thường xuyên hoạt động chế độ tải thấp (chạy thành phố chẳng hạn), thành phần hỗn hợp chế hịa khí tạo không tối ưu, làm gia tăng suất tiêu hao nhiên liệu mức độ phát ô nhiễm Trong cơng trình chúng tơi thay đổi nhiều đường kính họng Hình 7: Sơ đồ van tiết lưu tải nhỏ Daihatsu 1.6 Bộ chế hịa khí làm việc kết hợp với van tiết lưu (hình 7) giãn nở bình ga gia dụng có áp suất đầu Hệ thống nhiên liệu kiểu đơn giản 30mbar so với hệ thống nhiên liệu có mặt thị trường Khác biệt nhiên liệu Chiếc xe Daihatsu mang biển số đăng lấy khỏi bình chứa dạng khí áp suất ký 43E-0724 (hình 8) sau lắp đặt hệ thống 30mbar Việc định lượng nhiên liệu nạp vào nhiên liệu LPG chạy thử đường với họng chế hịa khí thực nhờ độ địa hình khác nhau: đường trường, chân khơng thay đổi áp suất van tiết lưu đường đèo dốc Nếu tính theo giá nhiên Như việc nạp ga vào họng thực liệu 7.500 đồng/kg LPG (theo giá bán phương pháp vừa phun, vừa hút Hình giới lẻ) 5.300 đồng/lít xăng sử dụng hệ thiệu chế hịa khí dùng LPG Bộ chế hịa thống nhiên liệu thiết kế để chạy ô tô LPG tiết kiệm trung bình 20% so với chạy xăng với chế hịa khí ngun 2.5 CO(%vol) thủy 12 16 Xăng 13 17 11 15 1.5 14 10 LPG 0.5 10 11 12 13 14 15 16 17 Hình 10: So sánh mức độ phát thải CO xe GREENBUS chạy LPG xăng a HC(ppm.vol) 800 700 FUEL (kg/h) 600 Xăng 500 400 300 FORCE (N/50) LPG 200 100 11 13 15 17 Hình 11: So sánh mức độ phát thải HC xe b GREENBUS chạy LPG xăng Hình 9: Chu trình thử 504A xe GREENBUS a Chạy LPG; b Chạy xăng Khi chuyển xe gắn máy xe buýt cỡ nhỏ chạy xăng sang chạy LPG, mức độ Về hiệu bảo vệ mơi trường, để so phát thải HC giảm đến 50% mức độ sánh mức độ phát ô nhiễm ô tô Daihatsu phát thải CO giảm đến 80% chạy xăng LPG thực việc phân tích khí xả điều Sử dụng LPG phương tiện giao kiện vận hành theo chu trình 504A (hình 9) thơng vận tải làm tăng tính kinh tế nhiên liệu, Khí xả lấy mẫu 17 điểm chu trình tăng tuổi thọ động cơ, làm đa dạng hóa nguồn Kết phân tích cho hình 10 hình 11 lượng sử dụng cho giao thơng vận tải, Chúng ta thấy điều kiện vận hành, mức giải pháp phù hợp với điều kiện độ phát thải CO giảm khoảng 75-90% mức nước ta độ phát thải HC giảm khoảng 40-50% Để phổ biến việc áp dụng LPG chuyển nhiên liệu từ xăng sang LPG phương tiện giao thông vận tải, cần Kết luận thiết lập hệ thống cung cấp nhiên liệu rộng rãi Nhà nước nên có sách khuyến khích Bộ chế hịa khí hai nhiên liệu giá nhiên liệu LPG sử dụng cho mục LPG/xăng với kích thước gọn nhẹ điều đích giai đoạn đầu Mặt khác, Cục chỉnh thành phần hỗn hợp tối ưu theo độ chân Đăng Kiểm Việt Nam nên sớm ban hành không họng chế hịa khí áp suất đầu văn pháp qui tiêu chuẩn kiểm van tiết lưu cho phép áp dụng LPG xe định loại phương tiện giao thông gắn máy hai bánh Nguyên lý vận tải sử dụng LPG làm nhiên liệu áp dụng ô tô bus cỡ nhỏ Tài liệu tham khảo: Bùi Văn Ga, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Bùi Văn Ga, Nguyễn Hữu Huệ: Bộ tạo hỗn Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng: Ơ tơ hợp dùng cho xe gắn máy hai bánh sử dụng khí nhiễm mơi trường ; Nhà Xuất Bản Giáo dục, dầu mỏ hóa lỏng LPG; Tạp chí Giao Thơng 1999 Vận tải, số 12/2000, pp 44-47 Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải C LAMURE: Quelle automobile dans la ville? Tùng, Hồ quyền : Xe gắn máy sử dụng Presses Ponts et chaussees, Paris, 1995 nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG; 10 H Burkhart: From Diesel engines in buses to International Conference on Automotive fuel cells; Paderborn forum on public transport: Technology ICAT’99, pp 133-139, Hanoi, environment-friendly at acceptable cost-drive October 21-24, 1999 concepts for urban transportation system, pp Bùi Văn Ga: Nghiên cứu sử dụng động 13-37, Paderborn (Germany), 11-12 Mar 1998 nhiên liệu khí Việt Nam ; Đề tài trọng điểm 11 I Soubelet: Bus “propres”: Quelle filiere cấp Bộ, Mã số B97-III-01TĐ ; Nghiệm thu choisir? Pollution Atmospherique, No 163, pp tháng 11-1999 53-57, 1999 Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải 12 S Brunnert: Economic efficiency of buses with Tùng, Hồ quyền : Một số kết thực natural gas and diesel engines in public short- nghiệm xe máy sử dụng khí dầu mỏ hóa distance transport; Gas (Germany), Vol 48, lỏng LPG; Tạp chí Giao thơng Vận tải số No2, pp 38-42, 1997 5/2000, pp 35-37 13 J.C Guibet: Quels carburants apres la loi sur Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Nguyễn Hữu l’air? Petrole et Techniques, No 415, pp 24- Huệ: Hệ thống nhiên liệu xe máy sử dụng 30, 1998 nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng LPG; Tạp chí 14 Bùi Văn Ga, Trần Văn nam: Quy hoạch mạng Khoa học-Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 7, lưới giao thông công cộng Thành phố Đà pp 1-5, 2000 Nẵng; Khoa học Phát triển, số 87, pp 16- Bùi Văn Ga, Lê văn Tụy, Maurice BRUN: ảnh 19, tháng 11-2002 hưởng thơng số vận hành đén tính 15 Bùi Văn Ga, Hồ Tấn Quyền, Nhan Hồng động sử dụng nhiên liệu khí dầu Quang: Phương tiện giao thơng phù hợp mỏ hóa lỏng LPG; Tạp chí Giao thông Vận tải với điều kiện Việt Nam; Hội nghị Nghiên cứu số 10/2000, pp 27-29 khoa học, chuyển giao công nghệ môi trường Bùi Văn Ga, Nguyễn Hữu Huệ: Công nghệ phục vụ đào tạo bảo vệ môi trường công chuyển đổi xe gắn máy dùng xăng sang dùng nghiệp, Thành phố Hồ Chí Minh, 22-23/8/2003 khí dầu mỏ hóa lỏng LPG; Đề tài điểm cấp Bộ, mã số B00-III-14TĐ, nghiệm thu tháng 12-2000 CÂU :