Tính toán thiết kế hệ thống phanh choxe minibus 12 chỗ ngồi có ứng dụng tính toán nhiệt trong solidworks

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHBK HÀ NỘI VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự - Hạnh phúc - - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Sinh viên: Nguyễn Đức Dũng Lớp: Động Khóa: 48 …… Ngành: Động đốt Giáo viên hướng dẫn: TS Lê Anh Tuấn Tên đề tài tốt nghiệp: Nghiên cứu sử dụng phụ gia nhiên liệu nano ơxít xeri CeO cho nhiên liệu diesel động nghiên cứu xilanh AVL5402 phịng thí nghiệm Động đốt ĐHBK HN Các số liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Tổng quan ô nhiễm khí khí thải động đốt - Các thành phần độc hại khí thải động diesel - Phụ gia nhiên liệu nano - Thử nghiệm đối chứng sử dụng phụ gia nano CeO2 - Kết bàn luận - Kết luận hướng phát triển Số lượng tên vẽ: (Kích thước Ao) Các vẽ liên quan đến nội dung đồ án Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: /02/2008 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: /05/2008 Hà Nội, ngày tháng 02 năm 2008 Sinh viên: Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Đức Dũng SVTH: Nguyễn Đức Dũng TS Lê Anh Tuấn Lớp: Động – K48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn MỤC LỤC Trang Lời nói đầu Chương 1: Tổng quan ô nhiễm khí khí thải động đốt 1.1.Đặc điểm phát thải động 1.2.Tình hình nhiễm giới Việt Nam 1.3.Nhiên liệu thay phụ gia nhiên liệu giảm ô nhiễm tiêu hao nhiên liệu 11 1.3.1.Khái quát chung nhiên liệu thay 11 1.3.2.Nhiên liệu Hyđro 13 1.3.3.Nhiên liệu giàu Hyđro 13 1.3.4.Dùng phụ gia nhiên liệu 14 Chương 2: Các thành phần độc hại khí thải động Diesel 15 Chương 3: Phụ gia nhiên liệu nano 18 3.1.Giới thiệu qua phụ gia nano oxit xeri CeO2 18 3.2.Khái niệm nano diesel 19 3.3.Tình hình sản xuất sử dụng nano diesel nước giới 20 Chương 4: Thử nghiệm đối chứng sử dụng phụ gia nano oxit xeri 20 4.1.Chương trình thử nghiệm 20 4.2.Bố trí thí nghiệm 21 4.3.Thiết bị thử nghiệm 24 4.3.1.Động xilanh 26 4.3.2.DINO AMK 29 4.3.3.FUEL BALANCE 733s 30 4.3.4.OPACIMETER 31 4.3.5.THA100 31 SVTH: Nguyễn Đức Dũng Lớp: Động – K48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn 4.3.6.Hệ thống làm mát 577 32 4.3.7.Hệ thống PUMA 32 4.3.8.Phần mềm INCA 33 4.3.9.Phần mềm Visioscop 33 4.3.10.Tủ CEB-II 33 4.4.Giới thiệu phịng thử phân tích khí thải ơtơ băng thử Chassis Dynamometer 48 trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội 35 1.Sơ đồ phòng thử 35 2.Băng thử Chassis Dynamometer 48 35 3.Hệ thống lấy mẫu khí xả CVS 37 3.1.Giói thiệu tổng quát hệ thống thu gom khí xả CVS 37 3.2.Chức năng,nhiệm vụ phận hệ thống thu gom khí xả CVS 38 3.2.1.Điểm hịa trộn 40 3.2.2.Hệ thống lọc khơng khí 41 3.2.3.Ống làm lỗng(Tunnel Unit) 42 3.2.4.Tủ phân tích mẫu khí hạt(Particulate Unit) 43 3.2.5.Đầu lấy mẫu phân tích Hydrocacbon(Heated Total Hydrocacbon Sampling Probe) 45 3.2.6.Bộ phận lấy mẫu ống Venturi (Sampling Unit) 46 3.2.7.Các túi khí mẫu (Bags Sampler Cabinet) 47 3.2.8.Quạt hút (Blower Unit) 49 3.2.9.Máy tính điều khiển (Control PC) 50 3.3.Nguyên lý hoạt động hệ thống lấy mẫu không đổi AVL CEC CFV 52 3.3.1.Giới thiệu chung hệ thống CVS 52 3.3.2.Nguyên lý hoạt động hệ thống lưu lượng 53 Chương 5: Kết bàn luận 53 5.1.Kết đo tốc độ 1400v/p 53 5.1.1.Bảng kết đo lượng nhiên liệu theo đặc tính tải tốc độ 1400v/p 51 SVTH: Nguyễn Đức Dũng Lớp: Động – K48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn 5.1.2.Bảng kết đo suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính tải tốc độ 1400v/p 55 5.1.3.Bảng kết đo mơmen theo đặc tính tải tốc độ 1400v/p 57 5.1.4.Bảng kết đo nồng độ CO2 theo đặc tính tải tốc độ 1400v/p 58 5.1.5.Bảng kết đo nồng độ CO theo đặc tính tải tốc độ 1400v/p 60 5.1.6.Bảng kết đo nồng độ NOx theo đặc tính tải tốc độ 1400v/p 61 5.1.7.Bảng kết đo nồng độ THC theo đặc tính tải tốc độ 1400v/p63 5.1.8.Bảng kết đo độ mờ khói theo đặc tính tải tốc độ 1400v/p 64 5.1.9.Bảng kết đo công suất tốc độ 1400v/p 66 5.2.Kết đo tốc độ 1800v/p 67 5.2.1 Bảng kết đo lượng nhiên liệu theo đặc tính tải tốc độ 1800v/p65 5.2.2.Bảng kết đo suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính tải tốc độ 1800v/p 69 5.2.3.Bảng kết đo mơmen theo đặc tính tải tốc độ 1800v/p 71 5.2.4.Bảng kết đo nồng độ CO2 theo đặc tính tải tốc độ 1800v/p 73 5.2.5.Bảng kết đo nồng độ CO theo đặc tính tải tốc độ 1800v/p 75 5.2.6.Bảng kết đo nồng độ NOx theo đặc tính tải tốc độ 1800v/p 76 5.2.7.Bảng kết đo nồng độ THC theo đặc tính tải tốc độ 1800v/p78 5.2.8.Bảng kết đo độ mờ khói theo đặc tính tải tốc độ 1800v/p 80 5.2.9.Bảng kết đo công suất tốc độ 1800v/p 81 5.3.Kết đo tốc độ 3000v/p 83 5.3.1 Bảng kết đo lượng nhiên liệu theo đặc tính tải tốc độ 3000v/p81 5.3.2.Bảng kết đo suất tiêu hao nhiên liệu theo đặc tính tải tốc độ 3000v/p 84 5.3.3.Bảng kết đo mômen theo đặc tính tải tốc độ 3000v/p 86 5.3.4.Bảng kết đo nồng độ CO2 theo đặc tính tải tốc độ 3000v/p 88 5.3.5.Bảng kết đo nồng độ CO theo đặc tính tải tốc độ 3000v/p 89 5.3.6.Bảng kết đo nồng độ NOx theo đặc tính tải tốc độ 3000v/p 91 5.3.7.Bảng kết đo nồng độ THC theo đặc tính tải tốc độ 3000v/p93 5.3.8.Bảng kết đo độ mờ khói theo đặc tính tải tốc độ 3000v/p 95 SVTH: Nguyễn Đức Dũng Lớp: Động – K48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn 5.3.9.Bảng kết đo công suất tốc độ 3000v/p 97 Chương 6: Kết luận hướng phát triển 100 Tài liệu tham khảo 101 Phụ lục 102 Lời nói đầu Trong năm qua, hịa chung với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành Động đốt không ngừng vươn lên đạt thành tựu quan SVTH: Nguyễn Đức Dũng Lớp: Động – K48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn trọng, đóng góp nguồn động lực to lớn cho nhân loại lĩnh vực giao thông vận tải Để nắm bắt kịp thời thành tựu giới lĩnh vực này, Bộ môn Động đốt (ĐCĐT), trường Đại học Bách Khoa Hà Nội – Cánh chim đầu đàn nghành ĐCĐT – trang bị phịng thí nghiệm phục vụ cơng tác nghiên cứu khoa học học tập Đây phịng thí nghiệm với trang thiết bị đại hãng AVL (Áo) cung cấp Ngày nay, vấn đề phát triển bền vững, tức phát triển bảo vệ môi trường, vấn đề xúc quốc gia có ý nghĩa tồn cầu Nhân loại phải nghiên cứu để tìm loại nhiên liệu ảnh hưởng đến mơi trường Với mục đích nêu trên, đồ án tốt nghiệp tập trung nghiên cứu loại nhiên liệu diesel pha phụ gia nano CeO2 Do khiếm khuyết thân nhiều yếu tố khác, Đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận thông cảm bảo thầy cô giáo Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Lê Anh Tuấn thầy cô Bộ mơn ĐCĐT tận tình hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành đề tài Hà Nội 20/05/2008 Sinh viên: Nguyễn Đức Dũng Chương 1: Tổng quan nhiễm khí khí thải động đốt 1.1.Đặc điểm phát thải động SVTH: Nguyễn Đức Dũng Lớp: Động – K48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn Quá trình cháy động đốt q trình ơxy hố nhiên liệu, giải phóng nhiệt năng, diễn buồng cháy động theo chế phức tạp chịu ảnh hưởng nhiều thơng số Trong q trình cháy sinh hợp chất trung gian phức tạp Ở điều kiện lý tưởng đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu Hidrocácbon với ơxi khơng khí sinh sản phẩm cháy không độc hại là: CO 2, H2O thể phương trình phản ứng cháy sau đây: CnH2n + + 3n  2 O2 → n CO2 + ( n+1 ) H2O + nhiệt Tuy nhiên động trạng thái cân hóa học lý tưởng cháy khó xảy Bởi thời gian cho q trình oxi hóa ngắn Hơn thiếu đồng hỗn hợp nhiên liệu, thay đổi nhanh nhiệt độ dẫn đến sinh trình oxi hóa khơng hồn tồn sinh chất độc hại CO, NOx, HC…Nồng độ chất đôc hại phụ thuộc nhiều vào kiểu động điều kiện vận hành động chế độ làm việc động Các khí thải động đốt thải theo đường sau đây: - Theo đường ống xả: Đây đường chiếm tỷ lệ khí thải chủ yếu gây nhiễm mơi trường, phát sinh q trình đốt cháy nhiên liệu thải ngồi thơng qua đường ống xả Khí thải bao gồm thành phần N2, nước chiếm khoảng 83%, lại CO, CO 2, HC, loại ơxít Nitơ (NOx ) chì (đối với xăng pha chì) - Các khí rị lọt: bao gồm khí rị lọt qua khe hở piston xilanh, chủ yếu Nitơ ôxi chiếm tỷ lệ lớn 90%, phần lại CO HC nước, lượng nhỏ CO, NOx SVTH: Nguyễn Đức Dũng Lớp: Động – K48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn - Hơi xăng bay từ thùng nhiên liệu chế hồ khí, vị trí khơng kín khít đường ống nên chủ yếu HC (thành phần nhiên liệu xăng) 1.2.Tình hình nhiễm giới Việt Nam Ngày nay, vấn đề phát triển bền vững, tức phát triển bảo vệ môi trường, vấn đề xúc quốc gia có ý nghĩa toàn cầu Ba hội nghị thượng đỉnh toàn cầu lần phát triển bền vững Rio Gia-de-ne-ro (Braxin-1992), Kyoto (Nhật-1997) Giơ-han-ne-xbớc (9/2002) nói lên điều Mơi trường người bị hủy hoại nghiêm trọng từ nhiều nguồn khác Một nguồn nhiễm chủ yếu khí thải động đốt trong- động cung cấp tới 80% tổng số lượng giới Hiện nay, giới có 750 triệu tơ, hàng năm thải môi trường hàng trăm triệu độc hại Riêng Việt Nam, với phát triển kinh tế - xã hội, tốc độ tăng hàng năm phương tiện nêu cao, dụ, tốc độ tăng bình quân xe máy năm 90 11,94% Tại thời điểm 31.12.1999 nước có 460.000 ô tô 5.585.000 xe máy hoạt động, cuối năm 2003 tăng lên đến 500.000 ô tô, khoảng 11 triệu xe máy, cuối năm 2004 số tương ứng 523.509 13 triệu theo số liệu Đăng kiểm Việt Nam Năm 2006 theo ước tính nước ta có khoảng 600.000 tơ 16 triệu xe máy Phần lớn số ô tô xe máy tập trung đô thị lớn Hà Nội (12%), thành phố Hồ Chí Minh (30%)… gây nhiễm mơi trường nặng nề Tại đây, nồng độ chất độc hại số nút giao thông gần khu dân cư vào cao điểm đạt tới giới hạn cho phép Vì vậy, việc nghiên cứu để hạn chế ô nhiễm khí thải động yêu cầu cấp bách không riêng quốc gia SVTH: Nguyễn Đức Dũng Lớp: Động – K48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn Ngay từ năm cuối thập kỷ 60, Mỹ đưa biện pháp nhằm hạn chế độc hại khí thải tơ Châu Âu tiến hành việc muộn bắt đầu vào năm 70 Ở Việt Nam, với Nghị định 36/CP có hiệu lực từ ngày 1.8.1995 bắt đầu quan tâm đến vấn đề ô nhiễm môi trường phương tiện giao thông gây Nồng độ chất độc hại khí thơng số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm Nồng độ độc hại phụ thuộc trước hết vào mức độ tập trung công nghiệp giao thông, thời gian hoạt động cao điểm vv… Nồng độ độc hại cho phép ban hành quan chức để bảo vệ sức khỏe nhân dân báo động nồng độ độc hại vượt giới hạn cho phép Các chất độc hại gây bệnh dịch, ung thư vv… ảnh hưởng đến sức khỏe người Đối với môi trường thiên nhiên, độc hại làm giảm sản lượng mùa màng, nhiễm mơi trường khí quyển, đất nước Cụ thể, gây xói mịn làm bạc màu đất canh tác, phá hủy rừng đẩy nhanh tốc độ an mịn phá hủy cơng trình kiến trúc… Đối với khí hậu, chất độc hại phá hủy tầng ô-zôn – coi áo che chắn giảm thiểu tác hại tia cực tím tia vũ trụ trái đất Ngoài ra, số chất độc hại gây hiệu ứng nhà kính làm biến đổi nhanh chóng khí hậu trái đất Tầng khí trái đất dày khoảng 16 km, khoảng 50 km tầng bình lưu Trong tầng bình lưu, ngồi chất khí thơng thường cịn có chất khí CO2, CH4, N2O, O3, CFC11, CFC12…(CFC11, CFC12 hợp chất clo, flo các-bua-hy-đrô dùng làm dung môi máy lạnh) Những chất khí kể có tính chất đặc biệt cho tia mặt trời (gồm chủ yếu sóng ngắn) qua chiếu xuống bề mặt trai đất Tại SVTH: Nguyễn Đức Dũng Lớp: Động – K48 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.Lê Anh Tuấn đây, phần lượng biến thành nhiệt phản xạ lên tầng bình lưu dạng tia nhiệt (sóng dài) Khi gặp chất khí nêu trên, tia nhiệt bị hấp thụ phản xạ lại Hiện tượng gọi hiệu ứng nhà kính cịn chất khí tạo hiệu ứng gọi khí nhà kính Nhờ có tượng mà trái đất ấm áp với nhiệt độ trung bình khoảng 15độ C thay 17độ C Tuy nhiên với hoạt động công nghiệp người gia tăng nên tốc độ tích tụ khí nhà kính tầng bình lưu ngày lớn tốc độ phân hủy tự nhiên chúng Do đó, lượng khí nhà kính tầng bình lưu ngày nhiều lên làm cho hiệu ứng nhà kính ngày mạnh lên Hậu khí hậu trái đất biến đổi nhanh chóng, cụ thể nhiệt độ trung bình tăng lên 0,7độ C vịng 100 năm qua Theo dự đốn nhà khoa học, với tốc độ tiêu thụ lượng (đồng nghĩa vơi tốc độ phát thải CO2 vào tầng bình lưu) nhiệt độ trung bình trái đất tăng từ 1,5 đến 4độ C vòng 50 năm tới Nhiệt độ trái đất tăng làm băng hai cực trái đất tan ra, nước biển dâng lên làm ngập nhiều thành phố, làng mạc đồng ven biển, ảnh hưởng đến sống hàng trăm triệu người Khí nhà kính có nhiều loại, ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính chung khác tùy thuộc vào nồng độ tầng bình lưu hiệu ứng nhà kính riêng loại Bảng nêu đặc điểm số khí nhà kính phổ biến, lấy hiệu ứng nhà kính riêng CO2 làm đơn vị so sánh Rõ ràng là, có hiệu ứng nhà kính riêng nhỏ với nồng độ tầng bình lưu lớn nên CO2 ảnh hưởng đến hiệu ứng nhà kính chung Nói cách khác, CO2 thủ phạm tượng tăng nhiệt độ trái đất Khí nhà kính CO2 CH4 N2O Nồng độ(ppm) 348 1,65 0,31 0,02 0,0002 1,0 0,25 0,5 Tỷ lệ tăng hàng 0,4 SVTH: Nguyễn Đức Dũng 10 O3 CFC11 CFC12 0,00032 Lớp: Động – K48