Luận án tiến sĩ kỹ thuật nghiên cứu tạo nhiên liệu giàu hyddro trên động cơ để cải thiện tính năng và phát thải

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận án trung thực chưa công bố đề tài nghiên cứu khác Hà Nội, tháng 09 năm 2017 Nghiên cứu sinh i Luận án tiến sĩ Kĩ thuật LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Sau đại học, Viện Cơ khí Động lực Bộ mơn Động đốt cho phép thực luận án Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học Viện Cơ khí Động lực hỗ trợ giúp đỡ suốt q trình tơi làm luận án Tơi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hồng Đình Long hướng dẫn tơi tận tình chu đáo mặt chun mơn để tơi thực hồn thành luận án Tơi xin chân thành biết ơn Q thầy, Bộ mơn Phịng thí nghiệm Động đốt - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ dành cho điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận án Tôi xin chân thành cảm ơn ban chủ nhiệm thành viên đề tài KC.05.TN05/11-15 cho sử dụng kết nghiên cứu để làm luận án Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Cao đẳng nghề khí nơng nghiệp, Lãnh đạo khoa động lực thầy Khoa hậu thuẫn động viên tơi suốt q trình nghiên cứu học tập Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện, thầy hội đồng chấm luận án đồng ý đọc duyệt góp ý kiến q báu để tơi hồn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu tương lai Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người động viên khuyến khích tơi suốt thời gian tơi tham gia nghiên cứu thực cơng trình Nghiên cứu sinh Phạm Ngọc Anh ii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật MỤC LỤC MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC HÌNH VẼ x MỞ ĐẦU - i Lý chọn đề tài - ii Mục đích nghiên cứu - iii Đối tượng phạm vi nghiên cứu - iv Phương pháp nghiên cứu - v Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài nghiên cứu - vi Điểm luận án - - CHƯƠNG TỔNG QUAN - 1.1 Vấn đề kiểm soát phát thải độc hại động đốt - 1.1.1 Đặc điểm phát thải độc hại động đốt - 1.1.2 Các biện pháp giảm phát thải độc hại - 1.2 Nhiên liệu hydro cho động đốt - 1.2.1 Tính chất khí hydro - 1.2.2 Động đốt dùng đơn nhiên liệu hydro - 1.2.3 Động đốt bổ sung hydro - 15 1.2.4 Động đốt bổ sung khí giàu hydro - 20 1.2.5 Kết luận sử dụng hydro khí giàu hydro động - 22 1.3 Các phương pháp sản xuất hydro khí giàu hydro - 23 1.3.1 Giới thiệu chung - 23 1.3.2 Điện phân nước - 23 1.3.3 Khí hóa sinh khối - 24 1.3.4 Biến đổi nhiệt hóa cồn nhiên liệu hydrocarbons - 24 1.4 Tích trữ, vận chuyển cung cấp hydro khí giàu hydro cho động đốt - 28 iii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 1.4.1 Vấn đề tích trữ vận chuyển hydro - 28 1.4.2 Tạo hydro khí giàu hydro xe - 29 1.5 Kết luận chương - 29 - CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TỐN Q TRÌNH BIẾN ĐỔI NHIỆT HÓA NHIÊN LIỆU XĂNG - 31 2.1 Giới thiệu chung - 31 2.2 Các phản ứng hóa học q trình biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu xăng - 32 2.2.1 Biến đổi nhiệt hóa xăng với nước (SR) - 32 2.2.2 Ơ xi hóa khơng hoàn toàn xăng (PO) - 35 2.2.3 Biến đổi nhiệt hóa xăng với nước ô xy trạng thái tự cân nhiệt (ATR) - 37 2.3 Tốc độ phản ứng xúc tác - 40 2.3.1 Chất xúc tác - 40 2.3.2 Trạng thái cân hóa học phản ứng biến đổi nhiệt hóa - 43 2.3.3 Biểu thức tốc độ động học phản ứng biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu xăng - 46 2.4 Tốc độ thay đổi hàm lượng thành phần khí BXT - 51 2.5 Kết luận chương - 52 - CHƯƠNG TÍNH TỐN SỰ TẠO KHÍ GIÀU HYDRO TRONG BXT BIẾN ĐỔI NHIỆT HĨA XĂNG TẬN DỤNG NHIỆT KHÍ THẢI TRÊN ĐỘNG CƠ HONDA WAVE- - 53 3.1 Giới thiệu chung - 53 3.1.1 Mục đích tính tốn - 53 3.1.2 Nhiệt khí thải động khả tận dụng - 53 3.1.3 Sơ đồ BXT biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu tận dụng nhiệt khí thải - 54 3.2 Mơ hình tính tốn - 58 3.2.1 Mơ hình trao đổi nhiệt khí thải BXT - 58 3.2.2 Mơ hình tính tốn q trình biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu BXT - 61 3.3 Kết tính tốn bàn luận - 65 3.3.1 Các thông số vào - 65 3.3.2 Kết tính tốn q trình SR tận dụng nhiệt khí thải - 67 3.3.3 Kết tính tốn q trình PO - 72 iv Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 3.3.4 Kết tính tốn q trình ATR - 74 3.3.5 Kết hợp SR PO tận dụng nhiệt khí thải - 77 3.4 Kết luận chương - 81 - CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM - 82 4.1 Giới thiệu chung - 82 4.1.1 Mục đích nội dung nghiên cứu thực nghiệm - 82 4.1.2 Đối tượng, chế độ điều kiện thử nghiệm - 83 4.1.3 Nhiên liệu thử nghiệm - 83 4.2 Thiết kế, chế tạo hệ thống tạo cấp khí giàu H2 động - 83 4.2.1 Thiết kế chế tạo BXT - 83 4.2.2 Thiết kế lắp đặt hệ thống tạo cung cấp khí giàu H2 động - 85 4.3 Trang thiết bị thử nghiệm - 86 4.3.1 Phanh thuỷ lực - 87 4.3.2 Cảm biến tốc độ động - 88 4.3.3 Thiết bị đo lượng nhiên liệu tiêu thụ - 88 4.3.4 Tủ phân tích khí thải AVL CEB II - 89 4.3.5 Chương trình thử nghiệm - 94 4.4 Kết thử nghiệm - 96 4.4.1 Đánh giá độ tin cậy mơ hình tính tốn biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu - 96 4.4.2 Tính làm việc động 70% tải - 98 4.4.3 Tính làm việc động toàn tải - 101 4.5 Kết luận chương - 103 - KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN - 104 Kết luận - 104 Hướng phát triển - 104 - TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 112 PHỤ LỤC 113 Phụ lục Chương trình tính tốn mơ q trình phản ứng biến đổi nhiệt hóa xăng 113 v Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Phụ lục Kết tính tốn trình SR 120 Phụ lục Một số hình ảnh thử nghiệm 121 vi Luận án tiến sĩ Kĩ thuật DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT Danh mục ký hiệu Ký hiệu Tên gọi CO Oxit cacbon HC Hydro cacbon NOx Oxit nitơ SO2 Oxit lưuhuynh N2 Nitơ CO2 Cacbonnic H2O Nước α Hệ số dư lượng khơng khí N2O Protoxit C2H6O Ethanol CH4 Metan H2 Hydro vii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Danh mục chữ viết tắt BSEC Suất tiêu hao lượng có ích BTL Bio-mass To Liquid BXT Bộ xúc tác CEB-II Hệ thống phân tích khí thải CHK Chế hịa khí CKĐL Cơ khí động lực CNG Khí thiên nhiên nén CR Biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu với khí bon níc ĐCĐT Động đốt ĐHBK HN Đại học Bách khoa Hà Nội DME Dimethyl ether ETB Băng thử động lực học cao FAME Fatty Acid Methyl Ester HCNG Hỗn hợp nhiên liệu hydro/CNG HVO Hydrotreating Vegetable Oil LNG Khí thiên nhiên hóa lỏng LPG Dầu mỏ hóa lỏng NG Khí thiên nhiên NGV Xe chạy nhiên liệu khí thiên nhiên PO Ơ xi hóa khơng hồn tồn nhiên liệu SR Biến đổi nhiệt hóa nhiên liệu với nước ATR Biến đổi nhiệt hóa xăng với nước xi trạng thái tự cân nhiệt viii Luận án tiến sĩ Kĩ thuật DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Một số tính chất hydro, mê-tan, xăng [39, 101] - Bảng 2.1 Năng lượng tạo thành (enthalpy of formation) số chất 298K [33, 36] - 34 Bảng 2.2 Ưu nhược điểm phương pháp tạo hydro - 40 Bảng 2.3 Các số động học phản ứng [87] - 50 - Bảng 2.4 Các số cân [49, 75] - 50 Bảng 2.5 Các số hấp thụ [49, 75] - 50 Bảng 3.1 Đặc tính kỹ thuật chất xúc tác Ni-0309S - 55 Bảng 3.2 Các thông số kỹ thuật động thử nghiệm Honda Wave- - 57 Bảng 3.3 Các thông số vào BXT (xác định từ thực nghiệm) - 66 Bảng 3.4 Hàm lượng tỷ suất tạo khí giàu hydro - 69 Bảng 3.5 Nhiệt độ BXT tỷ suất tạo H2 chế độ tải (Số liệu đồ thị Hình 3.11) - 72 Bảng 3.6 Hàm lượng tỷ suất tạo khí giàu hydro q trình PO - 73 Bảng 3.7 Hàm lượng tỷ suất tạo khí giàu hydro - 75 Bảng 3.8 Thơng số khí thải vào BXT - 78 Bảng 3.9 Kết tính tốn kết hợp SR vàPO có tận dụng nhiệt khí thải - 78 Bảng 4.1 Các thông số cấp nguyên liệu BXT - 95 Bảng 4.2 Kết tính tốn thực nghiệm q trình SR - 97 Bảng 4.3 Thành phần H2 khí giàu H2 khí nạp động - 98 Bảng 4.4 Đặc tính động chạy xăng nguyên bổ sung khí giàu hydro 70% tải - 98 Bảng 4.5 Đặc tính động chạy xăng nguyên bổ sung khí giàu hydro 100% tải - 101 - ix Luận án tiến sĩ Kĩ thuật DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Giới hạn cháy hydro số loại nhiên liệu [44] - Hình 1.2 Tốc độ lửa số hỗn hợp khí [12] - Hình 1.3 Các phương án cung cấp hydro cho ĐCĐT [46] - 10 Hình 1.4 So sánh hiệu suất nhiệt động hydro động xăng [98] - 11 Hình 1.5 So sánh hiệu suất có ích động H2 với bướm ga (BG) mở 100% (thay đổi ), động H2 động xăng thay đổi độ mở BG (=1) trì mơ men 80 Nm tốc độ khác [93] 12 Hình 1.6 So sánh hiệu suất có ích động H2 với bướm ga (BG) mở 100% 50% (thay đổi ) động xăng thay đổi độ mở BG (=1) để trì mơ men 20 Nm tốc độ khác [93] 12 Hình 1.7 Phát thải NOx động H2 1500v/p, bướm ga mở hoàn toàn [93] - 13 Hình 1.8 So sánh hiệu suất động bổ sung không bổ sung hydro 1400 v/p) tải trọng (MAP) khác [19] - 15 Hình 1.8 So sánh hiệu suất động bổ sung không bổ sung hydro 1400 v/p) điều kiện tải trọng (MAP) khác [18] - 16 Hình 1.9 Hiệu suất thị phụ thuộc vào tỷ lệ lượng H2 thay không tải [19] - 16 Hình 1.10 Diễn biến hàm lượng phát thải động theo  bổ sung hydro với tỷ lệ khác [18] - 17 Hình 1.11 Áp suất có ích trung bình động bổ sung H2 1400v/p) với hỗn hợp có  khác [18] - 18 Hình 1.12 So sánh hiệu suất có ích phát thải động chạy diesel chạy hydrodiesel [78] - 19 Hình 1.13 Hiệu suất thị áp suất có ích trung bình động xăng bổ sung khí giàu hydro (syngas) [21] - 20 Hình 1.14 Phát thải HC NOx động xăng bổ sung khí giàu hydro (syngas) [21] - 21 Hình 1.15 Phát thải CO động xăng bổ sung khí giàu hydro (syngas) [21] - 21 Hình 1.16 Sơ đồ nguyên lý điện phân nước tạo hydro - 23 Hình 2.1 Sơ đồ xúc tác q trình biến đổi nhiệt hóa xăng với nước, SR - 32 Hình 2.2 Sơ đồ xúc tác q trình xi hóa khơng hồn tồn xăng, PO - 35 Hình 2.3 Sơ đồ xúc tác q trình phản ứng nhiệt hóa nhiên liệu với xy nước tự cân nhiệt, ATR - 37 Hình 2.4 Các dạng lõi phần tử xúc tác - 42 x Luận án tiến sĩ Kĩ thuật [54] K Fujihara, T Ohno, M Matsumura, ‘Splitting of water by electrochemical combination of two photocatalytic reactions in TiO2 particles’, J Chem Soc., Faraday Trans 24, pg.37053709, 1998 [55] K Shimizu, M Fukagawa, A Sakanishi, ‘Development of PEM water electrolysis type hydrogen production system’, in 15th Hydrogen Energy Conference proceedings, Yokohama, 2004 [56] Kaila R K., A.O.I Krause (2006) Autothermal Refoming of simulated gasoline and diesel fuels International Journal of Hydrogen Energy 31, p.1934 – 1941 [57] Koichi Ashida et al (2015) Study of an on-board fuel reformer and hydrogen-added EGR combustion in a gasoline engine SAE Technical paper 2015-01-0902 [58] Kristine Drobot Isherwood, Jan-Roger Linna and Peter J Loftus (1998) Using On-board Fuel Refoming by Partial Oxidation to Improve SI Engine Cold-Start Performance and Emissions SAE Technical paper 980939 [59] Li D.J, Guo L.S (1996) Combustion of hydrogen-air mixture and NOx formation Journal of Combustion Science and Technology, 2, p209-214 [60] Liming Shi, David J Bayless, Michael Prudich (2008) A model of steam Refoming of isooctane: The effect of thermal boundary conditions on hydrogen production and reactor temperature, International Journal of Hydrogen Energy 33, p.4577 – 4585 [61] Linsheng Wang, Kazuhisa Murata, Megumu Inaba (2005) Steam Refoming of gasoline promoted by partial oxidation reaction on novel bimetallic Ni-based catalysts to generate hydrogen for fuel cell-powered automobile applications Journal of Power Sources, 145, p.707–711 [62] M Laniecki, R Glowacki, ‘Photocatalysis as a tool in hydrogen generation’, in 15th Hydrogen Energy Conference proceedings, Yokohama, 2004 [63] M Levent, D J Gunn, M A El-Bousiffi (2003) Production of hydrogen-rich gases from steam Refoming of methane in an automatic catalytic microreactor Internationl journal of hydrogen energy 28, p945-959 [64] M.J Moran, H.N Shapiro (1993) Fundamentals of engineering thermodynamics 2nd Edition, Wiley, USA, 1993 [65] Ma F, Wang J, Wang Y, Wang YF, Li Y, Liu H (2008) Influence of different volume percent hydrogen/natural gas mixtures on idle performance of a CNG engine Energy Fuels, 22, p1880-1887 [66] Maxim Lyubovsky, Subir Roychoudhury (2004) Novel catalytic reactor for oxidative Refoming of methanol Applied Catalysis B: Environmental 54, p 203–215 [67] N Wakao, S Kaguei and T Funazkri (1979) Effect of fluid dispersion coefficients on particle-to-fluid heat transfer coefficients in packed beds Chemical Engineering Science 34, p.325-336 [68] Natkin R.J., Tang X., Boyer B., Oltmans B., Denlinger A., Heffel J.W (2003) Hydrogen IC engine boosting performance and NOx study SAE paper 2003-01-0631 [69] Newson E., T.B Truong (2003) Low-temperature catalytic partial oxidation of hydrocarbons (C1–C10) for hydrogen production International Journal of Hydrogen Energy 28, p.1379 – 1386 [70] Numaguchi T, Kikuchi K (1988) Intrinsic kinetics and design simulation in a complex reaction network: steam-methane Refoming Chemical Engineering Science 43, p.2295– 2301 108 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật [71] Osamu Sadakane, Kenichiro Saitoh and Koji Oyama, Noboru Yamauchi and Hiroshi Komatsu (2003) Fuel-Cell Vehicle Fuels: Evaluating the Refoming Performance of Gasoline Components SAE Technical Paper 2003-01-0414 [72] Pacheco M, Sira J, Kopasz J (2003) Reaction kinetics and reactor modeling for fuel processing of liquid hydrocarbons to produce hydrogen: isooctane Refoming Appl Catal A Gen, 250, p.161–175 [73] Praveen K Cheekatamarla, Alan M Lane (2005) Efficient bimetallic catalysts for hydrogen generation from diesel fuel International Journal of Hydrogen Energy, 30, p.1277-1285 [74] Rajendra Prasath B., E.Leelakrishnan, N Lokesh, H Suriyan, E Guru Prakash, K Omur Mustaq Ahmed (2012) Hydrogen Operated Internal Combustion Engines – A New Generation Fuel International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, vol 2, p52-57 [75] Richard I Masel (2001) Chemical Kinetics and Catalysis Wiley-Interscience, New York ISBN 0-471-24197-0 [76] S Gordon, B.J McBride (1976) Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions, Rocket Performance, Incident and R efleaed Shocks, and Chapman-Jouguet Detonations NASA SP-273, Interim Revision, March 1976 [77] Santoso W B., A Nur, S Ariyono1 (2010) Combustion characteristics of a diesel-hydrogen dual fuel engine National Conference in Mechanical Engineering Research and Postgraduate Studies (2nd NCMER 2010) [78] Saravanan N., G Naganajan, C Dhanasekaran and K M Kalaiselvan (2007) Experimental investigation of hydrogen fuel injection in DI dual fuel diessel engine SAE paper 2007-011465 [79] Sebastian Verhelst, Thomas Wallner (2009) Hydrogen-fueled internal combustion engines Progress in Energy and Combustion Science, Vol.35, Issue 6, p490–527 [80] Seo Y.S., A Shirley, S.T Kolaczkowski (2002) Evaluation of thermodynamically favourable operating conditions for production of hydrogen in three different Refoming technologies J Power Sources; 108: 213–225 [81] Shayler, P J., Hayden, D J and Ma, T (1999) Exhaust System Heat Transfer and Catalytic Converter Performance SAE paper 1999-01-0453 [82] Sopena C., P.M Dieguez, D Sainz, J.C Urroz, E Guelbenzu, L.M Gandı (2010) Conversion of a commercial spark ignition engine to run on hydrogen: Performance comparison using hydrogen and gasoline International Journal of Hydrogen Energy, 35, p1420-1429 [83] Stefan Wieland, Frank Baumann and Karl A Starz (2001) New Powerful Catalysts for Autothermal Refoming of Hydrocarbons and Water-Gas Shift Reaction for on-board Hydrogen Generation in Automotive PEMFC Applications SAE Technical Paper 2001-010234 [84] Syed, M.T., Sherif, S.A., Veziroglu, T.N., Sheffield, J.W., (1998) An economic analysis of three hydrogen liquefaction systems International Journal of Hydrogen Energy 23, p.565576 [85] Tang X, Kabat DM, Natkin RJ, Stockhausen WF, Heffel J (2002) Ford P2000 hydrogen engine dynamometer development SAE paper 2002-01-0242 [86] Thorsten Allgeier, Martin Klenk and Tilo Landenfeld, Enrico Conte and Konstantinos Boulouchos, Jan Czerwinski, (2004) Advanced Emission and Fuel Economy Concept Using Combined Injection of Gasoline and Hydrogen in SI-Engines SAE Technical Paper 200401-1270 109 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật [87] Tien Ho, Vishy Karri, Daniel Lim, Danny Barret, (2008 ) An investigation of engine performance parameters and artificial intelligent emission prediction of hydrogen powered car International Journal of Hydrogen Energy, 33, p3837 – 3846 [88] Toru Miyamoto, Hirokazu Hasegawa, Masato Mikami, Naoya Kojima, Hajime Kabashima, Yasuhiro Urata, (2011) Effect of hydrogen addition to intake gas on combustion and exhaust emission characteristics of a diesel engine International Journal of Hydrogen Energy, 36, p13138-13149 [89] Tsolakis A.,A.Megaritis (2005) Partially premixed charge compression ignition engine with on-board H2 production by exhaust gas fuel Refoming of diesel and biodiesel International Journal of Hydrogen Energy, 30, p731 – 745 [90] Van Blarigan P and J Keller (1998) A hydrogen fuelled internal combustion engine designed For single speed/power operation Int J Hyrlvogen Energy, 23, p603-609 [91] Van der Zwaan, B.C.C., Schoots, K., Rivera-Tinoco, R., Verbong, G.P.J., (2011) The cost of pipelining climate change mitigation: An overview of the economics of CH4, CO2 and H2 transportation Applied Energy 88, p.3821-3831 [92] Varde K.S., (1981) Combustion characteristics of small spark ignition engines using hydrogen supplemented fuel mixtures SAE paper No 810921 [93] Verhelst S., P Maesschalck, N Rombaut, R Sierens, (2009) Efficiency comparison between hydrogen and gasoline on a bi-fuel hydrogen/gasoline engine International Journal of Hydrogen Energy, 34, p2504 – 2510 [94] Villegas L, N Guilhaume, H Provendier, C Danielb, F Masset, C Mirodatos (2005) A combined thermodynamic/experimental study for the optimisation of hydrogen production by catalytic Refoming of isooctane Applied Catalysis A: General, 281, p.75–83 [95] Wagner A.L., J P Wagner, T R Krause and J D Carter (2002) Autothermal Refoming Catalyst Development for Fuel Cell Applications, SAE Technical Paper 2002-01-1884 [96] Wang L et al (2004) Conversion of gasoline to hydrogen by coupling reactions of steam Refoming and water gas shift on highly active multifunctional catalysts, 15th World Hydrogen Energy Conference, Yokohama 2004 [97] Welch A., Mumford D., Munshi S., Holsbery J., Boyer D., Younhins M., Jung H (2008) Challenges in developing hydrogen direct injection technology for internal combustion engines SAE paper 2008-01-2379 [98] White C M., R.R Steeper, A.E Lutz (2006) The hydrogen-fueled internal combustion engine: a technical review International Journal of Hydrogen Energy, 31 p1292 – 1305 [99] Xiaoxu Dai, Changwei Ji, Shuofeng Wang, Chen Liang, Xiaolong Liu, Bingjie Ju (2012) Effect of syngas addition on performance of a spark-ignited gasoline engine at lean conditions International Journal of Hydrogen Energy, 37, p14624-14631 [100] Yang, C., Ogden, J.M., (2007) Determining the lowest-cost hydrogen delivery mode International Journal of Hydrogen Energy 32, p.268 [101] Yousri M.A Welaya, Mohamed M El Gohary 1, Nader R Ammar (2012) Steam and partial oxidation Refoming options for hydrogen production from fossil fuels for PEM fuel cells Alexandria Engineering Journal 51, p69–75 [102] Zhang Z L., X.E Verykios (2009) Carbon dioxide Refoming of methane to synthesis gas over supported Ni catalysts Catalysis Today 21, p.589-595 [103] Zhu, W., Xiong, G., Han, W., Yang, W., (2004) Catalytic partial oxidation of gasoline to syngas in a dense membrane reactor Catalysis Today, vol 93–95, p257–261 110 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật [104] Zuo-yu Sun, Fu-Shui Liu, Xing-hua Liu, Bai-gang Sun, Da-Wei Sun, (2012) Research and development of hydrogen fuelled engines in China International Journal of Hydrogen Energy, 37, p664 – 681 111 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Hoang Dinh Long, Pham Ngoc Anh, 2012 Numerical study of on-board gasoline steam biến đổi nhiệt hóa to produce hydrogen-rich gas for IC engine application, The 5th AUN/SEED-Net Regional Conference on New/Renewable Energy, HUST, September 26-27, 2012, tr 158÷163 Tran Thi Thu Huong, Pham Ngoc Anh, Hoang Dinh Long, Le Anh Tuan, 2012 Reducing Exhaust Emissions of Motorcycle Engine with the Addition of Hydrogenrich Gas Produced by Onboard Gasoline Steam reforming, The 2nd International conference on automotive technology, engine and alternative fuels - ICAEF2012 - Ho Chi Minh City, Vietnam December 4-5, 2012, tr 165÷170 Phạm Ngọc Anh, Hồng Đình Long, Nguyễn Duy Vinh, Lê Anh Tuấn, 2013 Tận dụng nhiệt khí thải để cải thiện hiệu suất nhiệt đặc tính phát thải động đốt qua xử lý hóa phần nhiên liệu, Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc lần thứ III, tháng 4/2013, tr 862 ÷ 868 Hoang Đinh Long, Pham Ngoc Anh, 2014 Modelling of NOx Formation in 4-Stroke Motorcycle Engine Fuelled with Gasoline and Hydrogen-rich Gas The 7th AUN/SEED-Net Regional Conference on Mechanical and Manufacturing Engineering, Hanoi September 10, 2014 Hồng Đình Long, Phạm Ngọc Anh, 2016 Nghiên cứu phương pháp tạo khí giàu hydro cung cấp cho động xăng chế độ chạy không tải tải nhỏ Tạp chí khoa học cơng nghệ, Trường ĐH CN Hà Nội, số 33 tháng 4/2016, ISSN 1859-3585 Hồng Đình Long, Phạm Ngọc Anh, 2016 Ảnh hưởng chế độ tải động đến hiệu biến đổi nhiệt hóa xăng xúc tác tận dụng nhiệt khí thải Tạp chí khoa học cơng nghệ, Trường ĐH CN Hà Nội, số 34 tháng 6/2016, ISSN 1859-3585 Hoang Đinh Long, Pham Ngoc Anh, 2016 Study on Hydrogen-Rich Gas Formation for Gasoline Engine by on-Board Gasoline Steam Reforming with Exhaust Gas Energy Recovery, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ 115 (2016) tr 92 ÷ 96 112 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật PHỤ LỤC Phụ lục Chương trình tính tốn mơ q trình phản ứng biến đổi nhiệt hóa xăng C-Chuong trinh tinh qua trinh phan ung nhiet hoa xang tan dung nhiet thai-C C -C Implicit double precision(a-h,k-z) Integer it,ig,ir,iz,jr Parameter (igmax=7,itmax=3000,irmax=8,izmax=128,delt=0.01,delrz=1.25e-3, & eta1=1.,eta2=1.,eta3=1.,eta4=1.,eta5=1.,sopi=3.14159,bw=0.005, Scata=155., & Voidg=0.35,ropore=750.,rocat=73.5e3,Rg=8.314,dp=1.75e-3, jr=1, shi=0.35, Input data (can be varied according to operating conditions) & pgas=1.013, heat=1.,Tw0=373., Tgasin=873., af=0.,wf=20., Tairin=873., & o2permea=0., pair=1.013, vkt=0.013,afratio=1.,& hmem=5.e-6, time1=-11., & multiv1=4., time2=-8.,multiv2=1./4., time3=-5., multiv3=6.) dimension c(igmax,0:irmax,-1:izmax+1),cg(igmax),s(0:irmax), & r(igmax),T(0:irmax,-1:izmax+1),Tt(0:irmax,-1:izmax+1), & cin(igmax),d(igmax),pi(igmax), Tg(-1:izmax+1), & htt(-1:izmax+1),cpct(igmax),cpctd(igmax),ctr(0:irmax), & cir1(0:irmax),cir2(0:irmax),cir3(0:irmax),cir4(0:irmax), & cir5(0:irmax),cir6(0:irmax),cird1(0:irmax),cird2(0:irmax), & cird3(0:irmax), cird4(0:irmax),cird5(0:irmax),cird6(0:irmax), & Tair(-1:izmax+1),moxy(-1:izmax+1),coxy(-1:izmax+1),o2p(-1:izmax+1), & o2fz(0:izmax),vgasl(0:izmax),Rgmc(0:izmax),u(0:izmax), & Tgtb(0:izmax),Mgas(0:izmax),ctong(0:izmax) Gas and cat properties roair(x)=3.272085835937375-1.184671428858174E-002*x & +2.144428819259403E-005*x**2-2.055296862478115E-008*x**3 & +9.943716974866197E-012*x**4-1.908422866755830E-015*x**5 Cpair(x)=(0.94012+3.62574e-4*x-6.02897e-8*x**2)*1.e+3 Kcatx(x)=(132.521-.586897*x+1.23475e-3*x**2-1.35597e-6*x**3 & +7.41176e-10*x**4-1.58095e-13*x**5)*0.5 cpcatx(x)=(1.071+1.56e-4*x-3.435e4/x**2)*1.e3 Mvisg(x)=(4.08827+4.71217e-2*x-9.5954e-6*x**2)*1.e-6 Nvisg(x)=(-11.18181+0.064235*x+6.37637e-5*x**2)*1.e-6 Kgas(x)=0.0241*(x/273.15)**0.8 cp1(x)=(3.826-3.979e-3*x+24.558e-6*x**2 & -22.733e-9*x**3+6.963e-12*x**4)*8.314 !c8 (J/molK) cp2(x)=(3.626-1.878e-3*x+7.055e-6*x**2 & -6.764e-9*x**3+2.156e-12*x**4)*8.314 !O2 cp3(x)=(2.401+8.735e-3*x-6.607e-6*x**2 & +2.002e-9*x**3)*8.314 !CO2 cp4(x)=(4.070-1.108e-3*x+4.152e-6*x**2 & -2.964e-9*x**3+0.807e-12*x**4)*8.314 !H2O cp5(x)=(3.710-1.619e-3*x+3.692e-6*x**2 & -2.032e-9*x**3+0.240e-12*x**4)*8.314 !CO cp6(x)=(3.057+2.677e-3*x-5.810e-6*x**2 & +5.521e-9*x**3-1.812e-12*x**4)*8.314 !H2 cp7(x)=(3.675-1.208e-3*x+2.324e-6*x**2 & -0.632e-9*x**3-0.226e-12*x**4)*8.314 !N2 Hang so dong hoc phan ung c Theo mo hinh Ma kr1(x)=2.935e2*exp(-30.8e3/Rg/x)*1.5 Ka1(x)=2.02e-3*exp(36.33e3/Rg/x) Ka2(x)=7.4e-5*exp(57.97e3/Rg/x) c Theo mo hinh power kpl(x)=2.58e8*exp(-166.e3/Rg/x) kr2(x)=2.61e9*exp(-240.1e3/Rg/x)*1.5e0 kr3(x)=2.78e-5*exp(-23.7e3/Rg/x) kr4(x)=1.52e7*exp(-243.9e3/Rg/x)*1.5e1 kr5(x)=1.55e1*exp(-67.1e3/Rg/x) Kadr1(x)=6.65e-4*exp(38.3e3/Rg/x) !C8H18 Kadr4(x)=1.57e4*exp(-88.7e3/Rg/x) !H2O Kadr5(x)=8.23e-5*exp(70.6e3/Rg/x) !CO 113 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Kadr6(x)=6.12e-9*exp(82.9e3/Rg/x) !H2 Kc2(x)=5.75e12*exp(-11476./x) Kc3(x)=2.53e10*exp(-21646./x) Kc4(x)=7.24e10*exp(-21646./x) Kc5(x)=1.26e-2*exp(4639./x) Gas diffusion coefficient Ddf1(x)=6.869e-10*x**1.823*1.2 Ddf2(x)=6.229e-10*x**1.823*1.2 Ddf3(x)=4.976e-10*x**1.823*1.2 Ddf4(x)=9.746e-10*x**1.823*1.2 Ddf5(x)=7.147e-10*x**1.823*1.2 Ddf6(x)=2.141e-9*x**1.823*0.5 Ddf7(x)=5.827e-10*x**1.823*1.2 Definition of data file open(1,file='e:\predict\DataTime.dat') open(4,file='e:\predict\DctLtmax.dat') open(41,file='e:\predict\DavLtmax.dat') open(42,file='e:\predict\DraLtmax.dat') write(1,50)'Time(m)','Twi','Two', & 'c8d','O2d','CO2d','H2Od','COd','H2d', & 'c8w','O2w','CO2w','H2Ow','COw','H2w', & 'mfin','mfout','mfcv','c8cvt','molH2','H2/fin','H2/fcv', & 'CO/fin','CO/fcv','CO2/fin','CO2/fcv','mH2O/fin','mH2O/fcv', & 'Qt','Qt/fin','Qt/fcvt','molgoutd' write(4,61)'len','Tg','Tw','c8cvt', & 'c8d','O2d','CO2d','H2Od','COd','H2d', & 'c8w','O2w','CO2w','H2Ow','COw','H2w','Q' write(41,61)'len','Tgtb','Tr0', & 'c8d','O2d','CO2d','H2Od','COd','H2d', & 'c8w','O2w','CO2w','H2Ow','COw','H2w', & 'mfin','mfout','mfcvt','c8cvt','molH2', & 'molH2fin','molH2fcv','molCOfin','molCOfcv', & 'molCO2fi','molCO2fc','molH2Ofi','molH2Ofc' delr=delrz delz=delrz Initial conditions:t=0 mixgas=1.+af+wf !tong mol nap /mol nl cin(1)=1./mixgas !ty le mol nhien lieu cin(2)=1./mixgas*af*0.21 !O2 cin(3)=0 !CO2 cin(4)=1./mixgas*wf !H2O cin(5)=0 !CO cin(6)=1.e-10 !H2 cin(7)=1./mixgas*af*0.79 !N2 mmolgin=(cin(1)*114.+cin(2)*32.+cin(3)*44.+cin(4)*18.+ & cin(5)*28.+cin(6)*2.+cin(7)*28) Rgmin=8314./mmolgin pt=pgas T0=Tw0 Tgin=Tgasin volcata=sopi*(irmax*delr)**2*izmax*delz*1000 SV=88.*(1+wf+af)*2 vgasin=SV*volcata vin=vgasin*1.e-3/3600 uin=vin/sopi/(irmax*delr)**2/voidg molgasin=vin*293./Tgin/22.4*1000 mgasin=molgasin*mmolgin/1000 molfin=molgasin*Cin(1) mfin=molfin*114/1000 vc8in=vgasin/mixgas iz=0,izmax u(iz)=uin end Sgeo=sopi/0.75/dp Void=voidg time=0 ig=1,igmax 114 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật ir=0,irmax iz=-1,0 c(ig,ir,iz)=cin(ig)*pt*1.e5/8.314/Tgin !mol/m3 end end end do iz=0,izmax Rgmc(iz)=Rgmin vgasl(iz)=vin Mgas(iz)=mmolgin end vairintg=vgasin/(1.+wf)*afratio vairin=vairintg*Tairin/Tgin molairin=pair*1.e5*vairin*1.e-3/3600./8.314/Tairin moxy(-1)=0 moxy(0)=0 mnit=0.79*molairin coxy(-1)=0 coxy(0)=0 iz=0,1 Tair(iz)=Tairin htt(iz)=1.e-1 end do ir=0,irmax iz=-1,izmax+1 T(ir,iz)=500 end T(ir,0)=Tw0 end Tg(0)=Tgin Tg(-1)=Tgin ir=1,irmax s(ir)=(irmax-ir+1)**2-(irmax-ir)**2 end vairin=vkt dout=2*((irmax*delr)+bw) airVelo=vairin*4./3600./sopi/((dout+0.02)**2-dout**2) airRe=airvelo*dout/68.e-6 Nuair=0.023*0.695**0.333*airRe**0.8 houter=nuair*52.e-3/dout Start *************************************************************************** len=0 time=0 100 it=1,itmax ir=0,irmax iz=-1,izmax+1 T(0,iz)=Tw0 end end Qt=0 time=time+delt moleo2=0 200 ir=0,irmax 300 iz=0,izmax if (Tg(iz) lt 300.) Tg(iz)=300 if (T(ir,iz) lt 400.) T(ir,iz)=400 if (Tg(iz) lt 1100.) Tga=Tg(iz) if (Tg(iz) ge 1100.) Tga=1100 if (T(ir,iz) lt 1100.) Tw=T(ir,iz) if (T(ir,iz) ge 1100.) Tw=1100 cpcat=cpcatx(Tw) K=Kcatx(Tw) ctotal=c(1,ir,iz)+c(2,ir,iz)+c(3,ir,iz)+ & c(4,ir,iz)+c(5,ir,iz)+c(6,ir,iz)+c(7,ir,iz) ig=1,igmax cpct(ig)=c(ig,ir,iz)/ctotal if (cpct(ig) lt 1.e-30) cpct(ig)=1.e-30 115 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật end if (cpct(2) lt 1.e-12) Rre1=0 cpg=(cp1(Tga)*cpct(1)+cp2(Tga)*cpct(2)+ & cp3(Tga)*cpct(3)+cp4(Tga)*cpct(4)+ & cp5(Tga)*cpct(5)+cp6(Tga)*cpct(6)+ & cp7(Tga)*cpct(7))*1000./Mgas(iz) Rgm=8.314e3/Mgas(iz) if(ir eq irmax) Rgmc(iz)=Rgm rog=pt*1.e5/Rgm/Tg(iz) mvis=mvisg(Tga) Kga=Kgas(Tga) G0=u(iz)*rog Re=G0/Sgeo/mvis/shi if (Re lt 50.) then CJh=0.91*Re**(-0.51)*shi else CJh=0.61*Re**(-0.41)*shi end if hc=CJh*cpg*G0/(cpg*mvis/Kga)**(2./3.) ntu=hc*delz*Sgeo/u(iz)/rog/cpg Tg(iz+1)=T(ir,iz)+(Tg(iz)-T(ir,iz))*exp(-ntu) A=ropore*cpcat ig=1,igmax pi(ig)=cpct(ig)*pt if (pi(ig) lt 0) pi(ig)=0 end if (pi(6) lt pt*3.e-2) then ph2=pt*3.e-2 else ph2=pi(6) end if Q1=1.+Ka1(T(ir,iz))*pi(1)+Ka2(T(ir,iz))*pi(2)**0.5 Rre1=eta1*kr1(T(ir,iz))*pi(1)*pi(2)**0.5/Q1**2 Q2=1.+Kadr5(T(ir,iz))*pi(5)+Kadr6(T(ir,iz))*pi(6)+ & Kadr1(T(ir,iz))*pi(1)+Kadr4(T(ir,iz))*pi(4)/ph2 Rre2=eta2*kr2(T(ir,iz))/ph2**2.5*(pi(1)*pi(4) & -pi(6)**3*pi(5)/Kc2(T(ir,iz)))/Q2**2 Rre3=eta3*kr3(T(ir,iz))*pi(1)* & pi(3)*(1-(pi(5)**2*pi(6)**2)/(Kc3(T(ir,iz))*pi(8)*pi(3))) Rre4=eta4*kr4(T(ir,iz))/ph2**3.5*(pi(1)* & pi(4)**2-pi(6)**4*pi(3)/Kc4(T(ir,iz)))/Q2**2 Rre5=eta5*kr5(T(ir,iz))/ph2*(pi(5)*pi(4)& pi(6)*pi(3)/Kc5(T(ir,iz)))/Q2**2 r(1)=-(Rre1+Rre2+Rre3+Rre4) !C8H18 r(2)=-12.5*Rre1 !O2 r(3)=8.*Rre1-8.*Rre3+8.*Rre4+Rre5 !CO2 r(4)=9.*Rre1-8.*Rre2-16.*Rre4-Rre5 !H2O r(5)=8.*Rre2+16.*Rre3-Rre5 !CO r(6)=17.*Rre2+9.*Rre3+25.*Rre4+Rre5 !H2 r(7)=0 !N2 Q=rocat*(5065.e3*Rre1-1310.e3*Rre2-1639.e3*Rre3 & -980.e3*Rre4+41.e3*Rre5) Qt=Qt+Q*sopi*delr**2*((irmax-ir)**2-(irmax-ir-1)**2)*delz Dispersion coefficent d(1)=void*(sqrt(void)*Ddf1(T(ir,iz))/pt*1.013+0.5*dp*u(iz)) d(2)=void*(sqrt(void)*Ddf2(T(ir,iz))/pt*1.013+0.5*dp*u(iz)) d(3)=void*(sqrt(void)*Ddf3(T(ir,iz))/pt*1.013+0.5*dp*u(iz)) d(4)=void*(sqrt(void)*Ddf4(T(ir,iz))/pt*1.013+0.5*dp*u(iz)) d(5)=void*(sqrt(void)*Ddf5(T(ir,iz))/pt*1.013+0.5*dp*u(iz)) d(6)=void*(sqrt(void)*Ddf6(T(ir,iz))/pt*1.013+0.5*dp*u(iz)) d(7)=void*(sqrt(void)*Ddf7(T(ir,iz))/pt*1.013+0.5*dp*u(iz)) if (ir eq 0) then Tmem=0.5*T(ir,iz)+0.5*Tair(iz) if (cpct(2) ge coxy(iz)*pair/pt) then o2p(iz)=0 else o2p(iz)=7.34e-7*exp(-62700./Rg/Tmem)*Tmem/hmem* 116 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật & log(coxy(iz)*pair/(cpct(2)*pt))*o2permea end if o2p(iz)=0 moxy(iz+1)=moxy(iz)-2.*sopi*((irmax*delr)+bw)*delz*o2p(iz) coxy(iz+1)=moxy(iz+1)/(moxy(iz+1)+mnit) moleo2=moleo2+2.*sopi*((irmax*delr)+bw)*delz*o2p(iz) if(iz eq 0) moleo2=0 moleo2=0 o2fz(iz)=moleo2/(pt*1.e5*vc8in*1.e-3/3600./8.314/Tgin) Tair(iz+1)=Tair(iz)+2.*sopi*((irmax*delr)+bw)*delz*htt(iz)* & (T(0,iz)-Tair(iz))/ & (moxy(iz)*cp2(Tair(iz))+mnit*cp7(Tair(iz))) ig=1,igmax c(ig,ir,iz+1)=delz/u(iz)* & (u(iz)*c(ig,ir,iz)/delz+rocat*r(ig)+ & d(ig)/delr**2*(c(ig,ir+1,iz)-c(ig,ir,iz))& d(ig)/(irmax-ir)/delr**2*(c(ig,ir+1,iz)-c(ig,ir,iz))) if (c(ig,ir,iz+1) lt 0) c(ig,ir,iz+1)=0 end else if (ir gt and ir lt irmax) then ig=1,igmax c(ig,ir,iz+1)=delz/u(iz)* & (u(iz)*c(ig,ir,iz)/delz+rocat*r(ig)+ & d(ig)/delr**2*(c(ig,ir+1,iz)-2*c(ig,ir,iz)+c(ig,ir-1,iz))& d(ig)/(irmax-ir)/delr**2*(c(ig,ir+1,iz)-c(ig,ir,iz))) if (c(ig,ir,iz+1) lt 0) c(ig,ir,iz+1)=0 end Bt2=(1./delt-2.*K/A/delz**2-2.*K/A/delr**2+ & K/A/(irmax-ir)/delr**2-Sgeo*hc/A) Tt(ir,iz)=delt*((K/A/delr**2-K/A/(irmax-ir)/delr**2)* & T(ir+1,iz)+K/A/delr**2*T(ir-1,iz)+ & K/A/delz**2*(T(ir,iz+1)+T(ir,iz-1))+Bt2*T(ir,iz)+ & Q/A+Sgeo*hc/A*Tg(iz)) else if (ir eq irmax) then ig=1,igmax c(ig,ir,iz+1)=delz/u(iz)* & (u(iz)*c(ig,ir,iz)/delz+rocat*r(ig)+ & 2*d(ig)/delr**2*(2*c(ig,ir-1,iz)-2*c(ig,ir,iz))) if (c(ig,ir,iz+1) lt 0) c(ig,ir,iz+1)=0 !c(ig,ir,iz) end Bt1=(1./delt-2.*K/A/delz**2-4.*K/A/delr**2-Sgeo*hc/A) Tt(ir,iz)=delt*(2.*K/A/delr**2*(T(ir-1,iz)+T(ir-1,iz))+ & K/A/delz**2*(T(ir,iz+1)+T(ir,iz-1))+Bt1*T(ir,iz)+ & Q/A+Sgeo*hc/A*Tg(iz)) end if C**** Ptint data in z direction if (it eq itmax and ir eq irmax and mod(iz,4) eq 0) then ctotal=c(1,ir,iz)+c(2,ir,iz)+c(3,ir,iz)+ & c(4,ir,iz)+c(5,ir,iz)+c(6,ir,iz)+c(7,ir,iz) ig=1,igmax cpct(ig)=c(ig,ir,iz)/ctotal end do ig=1,igmax cpctd(ig)=cpct(ig)/(1.-cpct(4)) end c8cvt=(mfin-c(1,ir,iz)*vgasl(iz)*114./1000.)/mfin write(4,62)iz*delz,Tg(iz),T(ir,iz),c8cvt, & (cpctd(ig)*100.,ig=1,igmax-1), & (cpct(ig)*100.,ig=1,igmax-1),Qt end if C**** Tinh he so truyen nhiet qua if (ir eq irmax-1) then hiner=0.027*kga/2./(irmax*delr)*(2*(irmax*delr)*u(iz)*rog/ & void/mvis)**0.8*(mvis*cpg/kga)**0.33 Raa=dout**3*9.81/Tair(iz)*100.*0.7/(21.e-6)**2 htt(iz)=1./(1./hiner+bw/10.7+1./houter)*heat end if 117 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 300 continue 200 continue o2fratio=moleo2/(pt*1.e5*vc8in*1.e-3/3600./8.314/Tgin) o2fratio=0 Do iz=0,izmax Tgtb(iz)=0 ir=1,irmax Tgtb(iz)=Tg(iz) end do ig=1,igmax cg(ig)=0 ir=1,irmax cg(ig)=cg(ig)+s(ir)*c(ig,ir,iz)/(irmax**2*1.) end end ctotal=cg(1)+cg(2)+cg(3)+cg(4)+cg(5)+cg(6)+cg(7) ctong(iz)=ctotal ig=1,igmax cpct(ig)=cg(ig)/ctotal end do ig=1,igmax cpctd(ig)=cpct(ig)/(1.-cpct(4)) end Mgas(iz)=cpct(1)*114.+cpct(2)*32.+cpct(3)*44.+ & cpct(4)*18.+cpct(5)*28.+cpct(6)*2.+ & cpct(7)*28 vgasl(iz)=Mgasin/Mgas(iz)*22.4*Tgtb(iz)/293 u(iz)=vgasl(iz)/(sopi*irmax**2*delr**2*voidg) molgout=Mgasin/Mgas(iz)*1000 mfout=molgout*cpct(1)*114./1000 gf=mfin-mfout+1.e-10 c8cvt=gf/mfin*100 molCO2fi=molgout*cpct(3)/mfin/1000 molCO2fc=molgout*cpct(3)/gf/1000 mH2Ofin=molgout*cpct(4)*18./mfin/1000 mH2Ofcv=molgout*cpct(4)*18./gf/1000 molCOfin=molgout*cpct(5)/mfin/1000 molCOfcv=molgout*cpct(5)/gf/1000 molH2=molgout*cpct(6) molH2fin=molH2/mfin/1000 molH2fcv=molH2/gf/1000 molgoutd=molgout*(1.-cpct(4)) if (mod(it,100) eq and iz eq izmax) then Qt=Qt+mfin*386.e3 Qtf=Qt/mfin/1000 Qtfcvt=Qt/gf/1000 write(1,56)time,T(irmax,2),T(irmax,izmax), & (cpctd(ig)*100.,ig=1,igmax-1),(cpct(ig)*100.,ig=1,igmax-1), & mfin*1000.,mfout*1000.,gf*1000.,c8cvt,molH2,molH2fin,molH2fcv, & molCOfin,molCOfcv,molCO2fi,molCO2fc,mH2Ofin,mH2Ofcv, & Qt,Qtf,Qtfcvt,molgoutd write(*,54)time,cpctd(6)*100.,c8cvt,molgasin, molgout, & mmolgin,Mgas(iz),mfin*1000.,molgoutd endif if (it eq itmax and mod(iz,2) eq 0) then !itmax write(41,62)iz*1./izmax,Tgtb(iz),T(0,iz), & (cpctd(ig)*100.,ig=1,igmax-1),(cpct(ig)*100.,ig=1,igmax-1), & mfin*1000.,mfout*1000.,gf*1000.,c8cvt,molH2,molH2fin,molH2fcv, & molCOfin,molCOfcv,molCO2fi,molCO2fc,mH2Ofin,mH2Ofcv end if if (it eq itmax and iz eq izmax ) & write(*,*) c(2,ir,iz),pi(2),Rre1,r(1),r(2),r(3),r(4),r(5),r(6), Q end do iz=0,izmax if (it eq itmax and mod(iz,4) eq 0) then ir=0,irmax 118 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật & ctr(ir)=c(1,ir,iz)+c(2,ir,iz)+c(3,ir,iz)+c(4,ir,iz)+ c(5,ir,iz)+c(6,ir,iz)+c(7,ir,iz) cir1(ir)=c(1,ir,iz)/ctr(ir) cir2(ir)=c(2,ir,iz)/ctr(ir) cir3(ir)=c(3,ir,iz)/ctr(ir) cir4(ir)=c(4,ir,iz)/ctr(ir) cir5(ir)=c(5,ir,iz)/ctr(ir) cir6(ir)=c(6,ir,iz)/ctr(ir) cird1(ir)=c(1,ir,iz)/(ctr(ir)-c(4,ir,iz)) cird2(ir)=c(2,ir,iz)/(ctr(ir)-c(4,ir,iz)) cird3(ir)=c(3,ir,iz)/(ctr(ir)-c(4,ir,iz)) cird4(ir)=c(4,ir,iz)/(ctr(ir)-c(4,ir,iz)) cird5(ir)=c(5,ir,iz)/(ctr(ir)-c(4,ir,iz)) cird6(ir)=c(6,ir,iz)/(ctr(ir)-c(4,ir,iz)) end write(42,72)iz*delz,(T(ir,iz),ir=0,irmax,jr), & (cird1(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cird2(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cird3(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cird4(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cird5(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cird6(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cir1(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cir2(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cir3(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cir4(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cir5(ir)*100.,ir=0,irmax,jr), & (cir6(ir)*100.,ir=0,irmax,jr) end if end do iz=0,izmax Tt(0,iz)=1./(1.+htt(iz)*delr/K)* & (Tt(1,iz)+htt(iz)*delr/K*Tair(iz)) end do ir=0,irmax iz=0,izmax T(ir,iz)=Tt(ir,iz) end T(ir,-1)=T(ir,0) T(ir,izmax+1)=T(ir,izmax) end do ir=0,irmax ig=1,igmax c(ig,ir,0)=cin(ig)*pt*1.e5/8.314/Tgin c(ig,ir,-1)=c(ig,ir,0) end end 100 continue 50 format(1x,A6,2(1x,A6),12(1x,A5),17(1x,A20)) 51 format(1x,A7,7(1x,A8)) 52 format(1x,A7,7(1x,f8.6)) 53 format(1x,A7,3(1x,f15.5)) 54 format(3(1x,f5.0),10(1x,f9.6)) 55 format(1x,f6.2,2(1x,f6.0),6(1x,f6.2)) 56 format(1x,f6.0,2(1x,f6.0),12(1x,f5.1),17(1x,f20.9)) 57 format(1x,f7.2,7(1x,f8.2)) 58 format(1x,f7.3,7(1x,f8.2)) 59 format(1x,f7.0,7(1x,f8.2)) 60 format(1x,I3,1x,f10.0,1x,f15.6,6(1x,f8.2)) 61 format(1x,A10,2(1x,A6),12(1x,A5),13(1x,A20)) 62 format(1x,f10.6,2(1x,f6.0),12(1x,f5.1),13(1x,f20.9)) 63 format(1x,I2,1x,f6.0,6(1x,f6.3),2(1x,f6.0),2(1x,f6.3)) 71 format(92(1x,A6)) 72 format(1x,f6.3,7(1x,f6.1),7(1x,f6.2),7(1x,f6.2), & 35(1x,f6.2),7(1x,f6.3),28(1x,f6.2)) end 119 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Phụ lục Kết tính tốn trình SR Phụ lục 2.1 Diễn biến nhiệt độ khí thải, nhiệt độ chất xúc tác thành phần khí BXT dọc theo chiều dài BXT tồn tải động (Đồ thị Hình 3.5, 3.6, 3.7) L/LBXT 0,000 0,027 0,054 0,081 0,108 0,135 0,162 0,189 0,216 0,243 0,270 0,297 0,324 0,351 0,378 0,405 0,432 0,459 0,486 0,514 0,541 0,568 0,595 0,622 0,649 0,676 0,703 0,730 0,757 0,784 0,811 0,838 0,865 0,892 0,919 0,946 0,973 1,000 T_Khí T_Hạt thải xúc tác 700 699 698 697 696 695 694 693 690 680 671 666 657 651 648 643 640 637 631 629 626 626 623 620 617 617 614 612 612 612 612 611 610 610 609 609 608 608 500 580 615 626 626 625 625 624 622 618 615 613 610 608 607 605 604 603 601 600 599 599 598 597 596 596 595 594 594 593 593 592 592 592 591 591 590 590 HC 5,000 5,000 5,000 5,000 5,000 5,000 5,000 5,000 3,682 3,085 2,848 2,683 2,518 2,358 2,058 1,921 1,791 1,555 1,447 1,346 1,161 1,076 0,996 0,847 0,778 0,713 0,591 0,533 0,479 0,376 0,328 0,281 0,194 0,152 0,113 0,037 0,001 0,001 Thành phần khí ẩm CO2 H2O CO 0,000 95,000 0,000 0,000 95,000 0,000 0,000 95,000 0,000 0,000 95,000 0,000 0,000 95,000 0,000 0,000 95,000 0,000 0,000 95,000 0,000 0,000 95,000 0,000 2,999 78,991 0,824 4,982 68,638 1,555 6,094 61,530 2,125 6,801 57,250 2,615 7,132 54,259 3,058 7,445 52,031 3,609 8,008 48,560 4,318 8,254 46,645 4,567 8,481 44,836 4,913 8,873 41,547 5,581 9,042 40,048 5,903 9,197 38,637 6,217 9,467 36,054 6,818 9,585 34,867 7,107 9,693 33,746 7,386 9,885 31,672 7,920 9,970 30,707 8,178 10,048 29,793 8,425 10,189 28,086 8,900 10,252 27,287 9,128 10,311 26,524 9,348 10,419 25,090 9,769 10,467 24,415 9,973 10,513 23,769 10,169 10,596 22,544 10,547 10,634 21,967 10,727 10,670 21,409 10,904 10,735 20,353 11,242 10,767 19,852 11,403 10,767 19,852 11,403 H2 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 12,154 20,080 25,653 29,452 32,233 34,457 37,156 38,613 39,979 42,445 43,560 44,603 46,500 47,364 48,180 49,676 50,367 51,022 52,235 52,800 53,338 54,345 54,817 55,269 56,119 56,520 56,904 57,633 57,977 57,977 120 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật Thành phần khí khơ HC CO2 CO H2 100,000 0,000 0,000 0,000 100,000 0,000 0,000 0,000 100,000 0,000 0,000 0,000 100,000 0,000 0,000 0,000 100,000 0,000 0,000 0,000 100,000 0,000 0,000 0,000 100,000 0,000 0,000 0,000 100,000 0,000 0,000 0,000 17,526 14,276 3,923 57,850 9,837 15,886 4,959 64,025 7,403 15,840 5,523 66,684 6,276 15,908 6,116 68,893 5,506 15,592 6,685 70,468 4,988 15,750 7,636 71,837 4,001 15,567 8,394 72,232 3,600 15,471 8,559 72,371 3,247 15,375 8,906 72,473 2,660 15,180 9,547 72,613 2,414 15,083 9,846 72,658 2,194 14,987 10,131 72,688 1,816 14,805 10,662 72,718 1,652 14,717 10,912 72,719 1,503 14,630 11,149 72,719 1,240 14,467 11,592 72,702 1,123 14,388 11,802 72,687 1,015 14,312 12,000 72,673 0,821 14,168 12,375 72,635 0,734 14,100 12,553 72,614 0,652 14,034 12,722 72,593 0,502 13,909 13,041 72,548 0,434 13,848 13,194 72,524 0,369 13,790 13,339 72,501 0,251 13,680 13,617 72,453 0,195 13,627 13,747 72,431 0,143 13,577 13,874 72,406 0,046 13,478 14,115 72,361 0,001 13,434 14,328 72,338 0,001 13,319 14,314 72,338 Phụ lục Một số hình ảnh thử nghiệm 121 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật 122 Luận án tiến sĩ Kĩ thuật