Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu là nhằm mở rộng giới hạn cháy của hỗn hợp syngas/không khí và giảm thời gian cháy trễ.
Phương pháp nghiên cứu
Đề tài sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm bằng cách đo diễn biến áp suất trong buồng cháy ở nhiệt độ không khí và áp suất ở 3 atm và
5 atm ứng với các thành phần hòa trộn ϕ = 0.8; 0.9; 1.0; 1.1; 1.2 và theo các tỷ lệ phần trăm khác nhau, khoảng cách giữa các cặp điện cực d = 2mm để thấy sự ảnh hưởng lên quá trình cháy.
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
Báo cáo đã góp phần đánh giá quá trình cháy và thời gian cháy của hỗn hợp syngas/ không khí trong động cơ thông qua mô hình mô phỏng buồng đốt đẳng tích.
Từ mô hình này, chúng ta có thể nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp syngas đa thành phần đến đặc tính cháy của hỗn hợp xăng/không khí theo các tỷ lệ hỗn hợp syngas khác nhau Đây là cơ sở lý thuyết để so sánh với thực nghiệm, từ đó có thể đưa ra các đề xuất cho động cơ sử dụng nhiên liệu khí tổng hợp theo tỷ lệ thích hợp, cũng như đề xuất điều chỉnh hợp lý các thông số vận hành khi sử dụng nhiên liệu khác theo tỷ lệ khác nhau Ý nghĩa thực tiễn
Mô hình được thiết lập trong báo cáo này có thể được sử dụng làm tài liệu tham khảo cho việc đào tạo chuyên sâu liên quan đến hoạt động thực tế của buồng đốt của động cơ sử dụng nhiên liệu syngas
Kết quả báo cáo cung cấp cơ sở lý thuyết cho việc so sánh và thực nghiệm kết quả nghiên cứu động cơ nhiên liệu syngas Ứng dụng thành tựu này vào thực tiễn sẽ giúp giải quyết vấn đề cấp bách hiện nay là cạn kiệt năng lượng.
Tính mới của đề tài
Syngas là một nguồn nhiên liệu thay thế tiềm năng cho động cơ đốt trong HiệnViệt Nam có nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất khí tổng hợp từ phế thải nông, lâm nghiệp Do đó, việc sử dụng khí syngas thay cho xăng và dầu diesel truyền thống sẽ giúp sử dụng các phụ phẩm nông, lâm nghiệp và giảm phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch, giúp giảm thiểu khí thải độc hại.
Các nội dung chính
- Chương 1: Tổng quan về đề tài nghiên cứu
- Chương 2: Tính chất nhiên liệu syngas
- Chương 3: Phương pháp thực nghiệm và tính toán
- Chương 4: Kết quả thực nghiệm
- Kết luận chung và hướng phát triển
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Giới thiệu về quá trình ra đời của động cơ đốt trong, các ưu nhược điểm và phân loại
1.1.1 Sự hình thành và phát triển a Động cơ đốt trong là gì? Động cơ đốt trong, động cơ nhiệt hay ICE (Internal Combustion Engine) là tên gọi của một nhóm động cơ nhiệt, chúng giúp chuyển hóa từ nhiệt năng thành động năng thông qua quá trình đốt cháy nhiên liệu bên trong buồng đốt, cung cấp hoạt động cho các phương tiện và máy móc Loại nhiên liệu chủ yếu sử dụng cho động cơ đốt trong là các loại nhiên liệu hóa thạch. b Lịch sử phát triển
Bảng 1.1 Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ đốt trong
Lịch sử hình thành và phát triển của động cơ đốt trong
Động cơ đốt trong đầu tiên được nghiên cứu và ra đời bởi kỹ sư người Pháp gốc Bỉ Jean Joseph Étienne Lenoir.
Động cơ đầu tiên này chỉ có 2 kỳ với công suất dùng là 2HP, sử dụng nhiên liệu chính là nhiên liệu khí thiên nhiên.
Năm 1877 là năm mà động cơ đốt trong 4 kỳ ra đời Nicolaus August Otto (kỹ sư người Đức) và Eugen Langen (kỹ sư người Pháp) sáng tạo.
Động cơ đốt trong 4 kỳ này sử dụng động cơ đốt với nhiên liệu than và đã được cải tiến hơn hẳn so với động cơ 2 kỳ đời đầu tiên.
Động cơ đốt trong 4 kỳ này được nâng cấp hơn hẳn với công suất 8HP, được chế tạo bởi sức sáng tạo nổi bật của Gottlieb Daimler (kỹ sư người Đức).
Động cơ này khi hoạt động với công suất 8 HP đạt được tốc độ quay lên đến 800 vòng/ phút.
Rudolf Christian Karl Diesel - kỹ sư người Đức đã chế tạo và cho ra đời động cơ diesel 4 kỳ, công suất lớn 20HP tăng tốc độ vòng quay lên tới hàng nghìn vòng/ phút.
1.1.2 Cấu tạo của động cơ đốt trong
Bảng 1.2 Cấu tạo động cơ đốt trong
Cấu tạo của động cơ đốt trong
STT Tên chi tiết Nhiệm vụ của chi tiết
Là bộ phận bao bọc bên ngoài piston, vừa có nhiệm vụ làm buồng đốt, vừa có nhiệm vụ dẫn hướng cho piston chuyển động tịnh tiến.
Piston là một trong những bộ phận quan trọng trong động cơ đốt trong Nó là bộ phận đảm nhiệm 2 công việc chính bao gồm: Nén nhiên liệu và biến chuyển nhiệt năng thành động năng thông qua cơ cấu trượt bên trong xi lanh. Ở giai đoạn 1, piston sẽ nén phần nhiên liệu được bơm từ kim phun đến một áp suất nhất định Sau khi lượng nhiên liệu đã được nén, chúng sẽ phát nổ đẩy piston trở lại vị trí ban đầu đồng thời sinh công.
3 Thanh truyền Đây là cơ cấu kết nối trực tiếp piston và trục khuỷu, chúng còn được gọi là tay biên Thanh truyền được thiết kế chắc chắn, bền bỉ bằng thép gia cường.
Là bộ phận kết nối với thanh truyền làm nhiệm vụ chuyển từ chuyển động tịnh tiến sang chuyển động quay khi động cơ hoạt động Trục khuỷu vừa cung cấp động năng cho bánh đà, vừa tiếp nhận lực từ các bánh đà tác động ngược lại piston để thực hiện một chu kì mới.
5 Cơ cấu phân phối khí
Cơ cấu phân phối khí là tên gọi chung của các chi tiết trong động cơ làm nhiệm vụ nạp khí mới vào buồng đốt và xả khí cũ từ buồng đốt ra ngoài Chúng làm nhiệm vụ đóng/mở các cửa nạp thải trong quá trình động cơ hoạt động.
6 Hệ thống bôi trơn Được thiết kế nhằm tạo ra chuyển động trơn, mượt mà, giảm ma sát giữa các chi tiết khi động cơ hoạt động. Chúng làm nhiệm vụ đưa dầu bôi trơn từ bình chứa tới từng chi tiết bên trong động cơ.
7 Hệ thống cung cấp Hệ thống cung cấp nhiên liệu bao gồm kim phun, các nhiên liệu và không khí cơ cấu lọc, chế hòa khí và các chi tiết khác Bộ phận này có nhiệm vụ hòa trộn không khí sạch với nhiên liệu và phun chúng vào bên trong buồng đốt khi mỗi chu kì mới bắt đầu.
8 Hệ thống làm mát Động cơ hoạt động dựa trên việc đốt nhiên liệu, vì vậy nhiệt độ động cơ tỏa ra là vô cùng lớn Không một kim loại nào có thể chịu được nhiệt độ tăng lên mãi mãi. Chính vì vậy bộ phận làm mát trên động cơ là bắt buộc Chúng hoạt động giúp giữ nhiệt độ của động cơ ổn định ở mức độ cho phép.
Hệ thống khởi động cho phép tạo ra chu kì đầu tiên của động cơ trong một phiên làm việc mới Chúng bao gồm cả hệ thống đánh lửa đối với động cơ đốt trong.
1.1.3 Các ưu nhược điểm của động cơ đốt trong
Hình 1.1 Cấu tạo cơ bản động cơ xăng 4 kỳ a Ưu điểm
Giá thành rẻ: So với các loại động cơ điện, động cơ phản lực,…thì động cơ đốt trong là một trong những loại động cơ có chi phí đầu tư ban đầu thấp.
Bền bỉ: Ở thời điểm hiện tại, động cơ đốt trong vẫn được cho là một trong những loại động cơ có khả năng hoạt động bền bỉ ít phải bảo trì, bảo dưỡng và ít hỏng vặt.
Hoạt động mạnh mẽ: So với động cơ điện thì động cơ đốt trong có công suất hoạt động mạnh mẽ hơn nhiều Chính vì vậy chúng không thể thay thế trên các loại phương tiện vận tải hạng nặng.
Thách thức đối với động cơ đốt trong
1.2.1 Năng lượng hóa thạch đang dần cạn kiệt
Trái Đất mất hàng triệu năm để tạo ra các nhiên liệu hóa thạch trong khi tốc độ tiêu thụ của con người lại rất nhanh khiến nguồn nhiên liệu này ngày càng trở nên cạn kiệt. Trên thế giới, nếu cứ giữ tốc độ khai thác và tiêu thụ như hiện nay thì trữ lượng dầu mỏ ước tính chỉ còn đủ dùng cho 53 năm nữa, khí thiên nhiên còn khoảng 55 năm và than đá còn 113 năm. Áp lực về nguồn năng lượng từ các nguồn tài nguyên hóa thạch của Việt Nam ngày càng lớn khi nguồn cung ngày càng cạn kiệt Nếu giữ nguyên tốc độ khai thác như hiện nay, trữ lượng dầu mỏ của Việt Nam chỉ đủ khai thác trong khoảng 34 năm; khí thiên nhiên chỉ còn 63 năm còn than đá chỉ còn khai thác được 4 năm trong khi đây lại đang là những nguồn đầu vào chính cho nền kinh tế Việt Nam [1]
Hình 1.2 Dự báo trữ lượng dầu mỏ, khí đốt, than đá của thế giới và Việt Nam [2]
Do đó, việc chuyển đổi cơ cấu nhiên liệu là cấp thiết trong tương lai Là một trong những yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến nền kinh tế toàn cầu, ngành công nghiệp ô tô cần đóng vai trò tiên phong trong việc nghiên cứu những thay đổi trong cơ cấu năng lượng Và đó là theo kịch bản cắt giảm nhiên liệu hóa thạch Đến giữa thế kỷ này, năng lượng tái tạo và năng lượng thay thế được dự báo sẽ chiếm hơn 60% tổng năng lượng tiêu thụ cho ngành giao thông vận tải, trong đó điện và nhiên liệu sinh học chiếm tỷ lệ lớn.
Hình 1.3 Cơ cấu sử dụng năng lượng của thế giới và dự đoán sự biến động tương lai [3]
1.2.2 Vấn đề ô nhiễm môi trường Động cơ đốt trong tạo ra chất ô nhiễm môi trường chính Tỷ lệ chất độc hại của các chất bị thải ra ngoài bằng phương tiện cơ giới vượt quá 60% tổng số khí thải của ngành công nghiệp.
Việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch được xem là một “thủ phạm” tàn phá môi trường và gây biến đổi khí hậu Theo tính toán, mỗi năm có 21,3 tỉ tấn CO2 được sinh ra từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch, trong đó có 10,65 tỉ tấn CO2 được thêm vào bầu khí quyển Không chỉ thải ra CO2, quá trình đốt nhiên liệu hóa thạch cũng sinh ra nhiều chất ô nhiễm không khí như NO2, SO2, các hạt bụi mịn phân tử, thủy ngân, các kim loại nặng…
Quy trình khai thác, sử dụng nhiên liệu hóa thạch cũng gây nhiều tác tại cho môi trường Chẳng hạn như, việc khai thác than đá có thể làm biến mất thảm thực vật và lớp đất mặt, gia tăng xói mòn đất (nếu khai thác lộ thiên) hoặc gây lún đất, ô nhiễm nước (nếu khai thác hầm lò).
Việc khai thác dầu khí ngoài khơi tiềm ẩn nhiều nguy cơ cho các sinh vật thủy sinh… Quá trình vận chuyển than, dầu thô… cũng đòi hỏi nguồn năng lượng lớn, và phần lớn là sử dụng năng lượng hóa thạch truyền thống Ô nhiễm không khí do than đá và các nguồn năng lượng hóa thạch còn gây ra nhiều bệnh tật cho con người như bệnh lý tim mạch và các bệnh lý đường hô hấp Khi tiếp xúc với bụi than thời gian dài, con người có nguy cơ cao mắc bệnh phổi đen.
Theo báo cáo hiện trạng môi trường quốc gia vào năm 2013 [2], những dữ liệu thống kê cho thấy ở việt nam có hai loại phương tiện thiết yếu và là nguyên nhân chính gây ra ô nhiễm không khí Xe máy là một trong những nguyên nhân gây ra phát thải chất CO, VOC, và TPS, còn ô tô là thủ phạm chính sinh ra SO2 và NO2 (Hình 1 3).Hiện nay Việt Nam đang là một trong những nước luôn nằm trong top đầu những quốc gia có lượng không nhiễm cao theo hệ thống quan sát Airvisual mà cụ thể là ở hai thành phố lớn là Hà Nội và TP Hồ Chí Minh Nguyên nhân chính là do mật độ dân số cao ở hai thành phố lớn dẫn đến việc sử dụng phương tiện giao thông cũng cũng tăng theo Do vậy, cần phải đẩy mạnh tìm ra phương pháp nhằm ngăn chặn những hậu quả khôn lường do việc sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch hiện tại và tương lai vì vậy việc thay đổi cơ cấu năng lượng là rất cần thiết.
Hình 1.4 Những đối tượng gây ra sự ô nhiễm khí thải [4]
1.2.3 Hiệu suất trao đổi nhiệt thấp a Ảnh hưởng bởi quá trình nạp xả
Trong suốt quá trình nạp, piston dịch chuyển từ ĐCT xuống ĐCD tạo nên lực hút không khí vào bên trong buồng đốt Để thực hiện được điều này, piston phải tiêu tốn một lượng công nhất định gọi là công tổn hao quá trình hút.
Nếu ở chế độ tải lớn, bướm ga mở hoàn toàn cho nên không khí từ bên ngoài được hút vào bên trong dễ dàng nhưng vẫn bị cản trở bởi xupap nạp, công tiêu hao để hút rất ít.
Ngược lại ở chế độ tải nhỏ, bướm ga chỉ được mở một phần Piston thực hiện quá trình hút phải chịu một lực khá lớn do cản trở của bướm ga tạo ra, lực này tác dụng lên đỉnh piston làm công tiêu hao quá trình hút tăng lên rất nhiều.
Ngoài ra, lượng khí nạp vào còn bị giới hạn bởi thể tích và áp suất của buồng cháy.
Mà hiệu suất động cơ lại phụ thuộc vào lượng khí nạp vào trong xi lanh, vì vậy tăng lượng khí nạp sẽ bù đắp lại được thất thoát do công tổn hao. b Ảnh hưởng bởi xảy ra lọt khí
Bên trong động cơ, piston dịch chuyển trong xi lanh được bao bọc xung quanh bởi xéc măng và dầu bôi trơn Xéc măng có nhiệm vụ bao kín buồng cháy không cho khí cháy lọt xuống đáy dầu và không cho dầu lọt vào buồng cháy Nhưng trên thực tế khi động cơ hoạt động, luôn có một lượng môi chất trong lòng xi lanh bị rò rỉ ra ngoài qua xéc măng, đặc biệt là ở quá trình nén.
Hình 1.5 Hiện tượng lọt khí gây giảm áp suất ở quá trình nén c Ảnh hưởng bởi tốc độ cháy nhiên liệu
Trong chu trình lý tưởng của động cơ đốt trong, thời gian đốt cháy bằng 0 và tốc độ cháy là cực kỳ nhanh Từ lúc bugi bắt đầu đánh lửa, nhiên liệu bắt đầu cháy và cho đến khi cháy hoàn toàn Nếu tốc độ cháy quá chậm, quá trình cháy sẽ kéo dài đến kỳ sau của động cơ, làm công suất động cơ giảm đi.
Trong thực tế, tốc độ cháy của nhiên liệu phải phù hợp với tốc độ quay và tải của động cơ Mà tốc độ quay và tải động cơ luôn thay đổi, vì vậy để thay đổi tốc độ cháy người ta phải thay đổi thời điểm đánh lửa hay nói cách khác là góc đánh lửa sớm nếu động cơ ở tốc độ cao.
Nếu góc đánh lửa sớm quá lớn sẽ dẫn đến hiện tượng vừa cháy vừa nén làm tốn công nén và máy nóng Ngược lại góc đánh lửa sớm nhỏ quá làm cho quá trình cháy kéo dài trên đường giãn nở, nhiệt độ khí thải cao, máy nóng và hiệu quả sinh công kém. d Ảnh hưởng bởi tỉ số nén của động cơ xăng
Tính cấp thiết của đề tài nghiên cứu
Kết quả nghiên cứu tổng quan về những thử thách đối với động cơ đốt trong và tình hình của nhiên liệu hóa thạch cho phép rút ra một vài kết luận như sau:
Nhiên liệu hóa thạch đang dần cạn kiệt, và ô nhiễm môi trường từ khí thải động cơ đốt trong là vấn đề cấp thiết cần tìm hướng giải quyết hiệu quả Một trong những phương pháp được cho là hiệu quả chính là nghiên cứu sản xuất và sử dụng các loại nhiên liệu tái tạo nhằm phần nào giảm phát thải gây ô nhiễm môi trường, giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch.
Syngas được xem là nhiên liệu thay thế tiềm năng cho ĐCĐT Nhưng thành phần của chúng thay đổi rất khác nhau nên quá trình cháy cũng xảy ra khác nhau, làm ảnh hưởng đến hiệu quả hoạt động của ĐCĐT Vì vậy các nghiên cứu cơ bản tìm hiểu về quá trình cháy của syngas trong hỗn hợp nhiên liệu nhiều thành phần thực sự cần thiết.
TÍNH CHẤT NHIÊN LIỆU DÙNG TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
Tình hình sử dụng nhiên liệu thay thế
Song song với việc điện khí hóa, chúng ta vẫn tiếp tục phát triển ra những loại nhiên liệu mới đủ sức thay thế cho xăng dầu nhưng vẫn hoàn toàn thân thiện với môi trường. Hướng đi này phần nào khắc phục được những nhược điểm của một động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch và được cho là dễ xảy ra nhất trong tương lai gần.
2.1.1 Nhiên liệu Hydro Ưu điểm của loại nhiên liệu này là chúng chỉ thải ra nước, vì vậy chắc chắn rất thân thiện với môi trường Tuy nhiên, loại nhiên liệu này có tỉ trọng cực kì thấp và cần được bảo quản ở áp suất rất lớn Đó là chưa kể đến việc liệu người lái bên trong xe có an toàn nếu chiếc xe xảy ra tai nạn Thế nên, việc phổ biến loại nhiên liệu này đến nay vẫn còn rất dè dặt.
Biogas là nhiên liệu tái sinh được sản xuất từ chất thải hữu cơ, vì vậy việc sử dụng nó làm nhiên liệu không ảnh hưởng tới nồng độ CO2 trong khí quyển Thành phần chính của biogas là CH4 (khoảng 50,60%) và CO2 (> 30%) còn lại là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S, CO… do thu phân chất hữu cơ trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20÷40 o C, nhiệt trị thấp của CH4 là 37,71.103 kJ/m 3 , do đó có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu cho ĐCĐT Trong biogas có CH4 rất dễ cháy nên phải có biện pháp xử lý và phòng chống cháy nổ khi sử dụng cho động cơ Khí H2S có thể ăn mòn các chi tiết cho động cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí rất độc Hơi nước có hàm lượng nhỏ nhưng ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỉ lệ không khí-nhiên liệu của biogas Tiềm năng biogas của Việt Nam từ chất thải chăn nuôi là rất lớn, khoảng 2 tỷ m 3 [3].
Ethanol (bioetanol) đã có lịch sử phát triển lâu đời và được ứng dụng cho động cơ xăng, động cơ chạy ethanol đã ra đời từ những năm đầu tiên trong thời kỳ phát triển của ĐCĐT Henry Ford là người đầu tiên đề xuất việc sử dụng ethanol bởi vì đặc tính cháy tốt, có thể được chế tạo từ các sản phẩm nông nghiệp Thực tế thì Brazil đã thực hiện ý tưởng này và là đất nước đi đầu về việc ứng dụng ethanol làm nhiên liệu sử dụng cho động cơ trên toàn thế giới.
Biodiesel hay còn gọi là diesel sinh học được định nghĩa là một dạng nhiên liệu dùng để thay thế diesel, có nguồn gốc từ dầu thực vật hoặc mỡ động vật Về phương diện hóa học thì diesel sinh học là methyl, ethyl ester của những axit béo. Để sản xuất diesel sinh học người ta pha khoảng 10% metanol vào dầu thực vật và dùng nhiều loại chất xúc tác khác nhau (đặc biệt là hidroxit kali, hidroxit natri và các ancolat) Ở áp suất thông thường và nhiệt độ vào khoảng 60 o C liên kết este của glyxerin trong dầu thực vật bị phá hủy và các axit béo sẽ được este hóa với metanol. Chất glyxerin hình thành phải được tách ra khỏi dầu diesel sinh học So với diesel truyền thống, biodiesel có những ưu điểm sau:
- Quá trình cháy sạch do có chứa khoảng 11% khối lượng oxy, chỉ số cetane cao, hàm lượng lưu huỳnh thấp, ít hidrocarbon thơm dẫn tới giảm đáng kể phát thải HC (gồm cả các HC mạch vòng), CO, SOx và PM, giảm đóng cặn cho động cơ.
- Có khả năng tự phân hủy và không độc (phân hủy nhanh hơn diesel 4 lần, phân hủy 80÷85% trong nước sau 28 ngày).
- Có điểm chớp cháy cao hơn diesel, đốt cháy hoàn toàn an toàn trong bảo quản và sử dụng.
- Biodiesel có tính bôi trơn tốt.
Khí hóa các nguyên liệu sinh khối là quá trình sản xuất syngas từ việc nhiệt phân và hóa khí các nguyên liệu gỗ, mùn cưa, rơm rạ, vỏ trấu… Syngas rất dễ cháy nên được sử dụng như một loại nhiên liệu thay thế cho ĐCĐT [4].
Nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất syngas là khá lớn và có thể tái tạo Trong thành phần chính của syngas chủ yếu là H2, CO và CH4 Các thành phần khí này làm cải thiện quá trình cháy trong ĐCĐT, dẫn đến tốc độ cháy tăng lên khi thành phần H2 trong syngas tăng.
Giới thiệu chung về nhiên liệu xăng
Xăng là một hợp chất của Hidrocacbon được sản xuất bằng chưng cất dầu mỏ Cacbuahydro no mạch nhánh và cacbuahydro thơm nhân benzen Vì vậy nó tự cháy kém.
Xăng là chất dễ bay hơi và tạo ra nhiệt lượng lớn.
2.2.1 Tính chất của nhiên liệu xăng a Tính bay hơi
Xăng phải có độ bay hơi thích hợp, khoang nhiệt độ bay hơi của xăng ô tô từ 35-
Xăng có tính bay hơi kém (thành phần nặng nhiều hơn thành phần nhẹ) gây: Khó khởi động, khó điều chỉnh, cháy không hết xăng, tạo nhiều muội than, làm loãng dầu nhờn bôi trơn, động cơ nhanh mòn [1] b Áp suất hơi bão hòa của xăng (REID) Áp suất hơi bão hòa là áp suất của hơi ở trạng thái cân bằng với thể lỏng trong một thiết bị chuyên dùng (bomb REID) được đo tại nhiệt độ xác định là 37,8 o C (hay
100 o F). Áp suất hơi bão hòa REID càng cao thì khả năng bay hơi càng mạnh Yêu cầu các loại xăng phải có áp suất hơi bão hòa REID phù hợp không quá cao hay quá thấp [1] c Tính chống kích nổ xăng
Trị số octan của xăng biểu hiện tính chống kích nổ của xăng Xăng có trị số octan càng cao thì tính chống kích nổ càng cao Xăng có trị số octan cao sử dụng cho động cơ có tỉ số nén cao Nếu sử dụng xăng có trị số octan thấp cho xe có tỉ số nén cao sẽ gây hiện tượng cháy kích nổ Nếu sử dụng xăng có trị số octan cao cho xe có tỉ số nén thấp thì xăng sẽ cháy kó cháy, cháy không hết tạo muội than làm bẩn máy, hao xăng. Chỉ số octan thấp nhất là 92 và cao nhất đang sử dụng là 98. d Tính ổn định hóa học của xăng
Tính ổn định hóa học của xăng biểu thị khả năng duy trì được chất lượng ban đầu trong quá trình bảo quản, vận chuyển từ nơi sản xuất cho đến khi tiêu thụ Tính ổn định hóa học của xăng đánh giá bằng các chỉ tiêu:
- Hàm lượng nhựa thực tế (mg/100ml xăng).
- Tính ổn định Oxy hóa (chu kì cảm ứng, phút). e Tính ăn mòn kim loại của xăng
Trong xăng có chứa một lượng nhỏ các tạp chất mà trong quá trình chế biến không loại bỏ triệt để được hoặc trong quá trình tồn trữ, vận chuyển xăng bị nhiễm bẩn như:lưu huỳnh, tạp chất kim loại, nước… [1]
Nhiên liệu syngas
Syngas là một hỗn hợp khí, thành phần của nhiên liệu bao gồm CO, H2 và CH4,ngoài ra còn có CO2, hơi nước, N2 và hidrocarbon cao phân tử (tar) Syngas dùng để sản xuất amoniac và methanol hoặc được biến đi qua chu trình Fischer-Tropsch để sản xuất các loại nhiên liệu tổng hợp Syngas rất dễ cháy nên có thể sử dụng như một loại nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong.
Ngày nay nhiên liệu khí syngas là một sản phẩm trung gian quan trọng trong ngành công nghiệp hóa chất Hàng năm lượng nhiên liệu syngas được sản xuất trên toàn thế giới chiếm gần 2% tổng tiêu thụ năng lượng Một ứng dụng khác của nhiên liệu syngas là sản xuất hydro để sử dụng trong các nhà máy lọc dầu Sinh khối là là nguồn năng lượng tái tạo trong tương lai với tiềm năng sản lượng lớn, đây cũng là nguồn năng lượng tái tạo có độ bền vững cao.Vì vậy việc nghiên cứu , áp dụng sinh khối sản xuất nhiên liệu và hóa chất cho phép giảm nhu cầu tiêu thụ các loại nhiên liệu hóa thạch và giảm được các thành phần phát thải độc hại.
Bảng 1.3 Thành phần khí tổng hợp và khí sản xuất điển hình [5]
2.3.1 Tính chất của nhiên liệu syngas
Tính chất vật lý và hóa học của syngas phụ thuộc vào nguồn nguyên liệu sản xuất, công nghệ sản xuất và đặc biệt là thành phần các khí đơn chất cấu tạo nên làm cho nó khác biệt đáng kể so với nhiên liệu hoá thạch.
Bảng 2.1 Tính chất của nhiên liệu syngas [6]
Từ bảng 2.2, ta thấy rõ ràng các khí tổng hợp có tốc độ cháy thành lớp cao nhất và có giới hạn dễ cháy rộng nhất trong số tất cả các loại nhiên liệu sau hydro Điều này làm cho syngas có lợi trong việc ứng dụng làm nhiên liệu thứ cấp trong động cơ Ngoài ra các thành phần H2 và Co trong hỗn hợp khí syngas cũng làm ảnh hưởng tói thời gian đánh lửa trễ (Ignition delay time) của hỗn hợp khí cháy
1 Nhiệt trị thấp (MJ/kg) 121 10,2
2 Tỉ lệ không khí – nhiên liệu lý thuyết
3 Nhiệt độ cháy lớn nhất tại 1 atm
4 Giới hạn bốc cháy (nhạt/đậm) 0,01/7,17 0,34/6,8
5 Tốc độ lan tràn màng lửa (cm/s) 270 45
Bảng 2.2 Tính chất hoá lí của hỗn hợp khí tổng hợp điển hình so với các loại nhiên liệu khác [6]
Tính chất Syn1* Syn2* Syn3* Syn4* Syn5* Biogas* H 2 CO CH 4 Xăng Diesel
Trọng lượng phân tử(kg/kmol) 13.91 15 15.2 - 23.2 34.4 2 28 16.04 103 200
Tỷ lệ không khí/nhiên liệu lí thuyết 5.3 4.58 7.23 1.4 2.07 5.67 34.2 25.5 17.2 14.7 14.7
Nhiệt độ tự bốc cháy(K) 980 873-923 873-923 898 898 923 858 882 813 550 589
Năng lượng đánh lửa tối thiểu(mj) - - - - - - 0.02 - 0.28 0.24 -
Tốc độ ngọn lửa tầng(m/s) 1 1.8 - 0.5 0.5 0.25 1.8-2.8 0.4 0.38 0.37-
Nhiệt độ ngọn lửa đoạn nhiệt(K) 2584 2385 2400 - 2200 2145 2390 2214 2214 2580 -
Nhiệt trị thấp(MJ/kg) 15.7 17.54 24.4 5 7.47 17 119.7 10.1 50 43.4 42.6
Hàm lượng năng lượng thể tích(MJ/m3) 8.47 11.75 16.59 5.25 7.84 18.87 9.86 11.56 32.8 31235 35443
* Syn1:57/43:H2/CO, Syn2:50/50:H2/CO, Syn3:40/40/20:H2/CO/CH4, Syn4: 22.6/24.3/2.2/9.3/41.2: H2/CO/CH4/CO2/N2, Syn5: 19.6/29.6/5.27/5.41/40.56: H2/CO/ CH4/CO2/N2 and Biogas:
2.3.2 Ưu nhược điểm của nhiên liệu syngas a Ưu điểm Ưu điểm của syngas so với nhiên liệu đốt trực tiếp là được sản xuất từ nguồn nguyên liệu có giá trị thấp và có thể tái tạo được Syngas được sử dụng như sinh nhiệt, chuyển đổi thành điện và còn là nhiên liệu cho các phương tiện vận tải Trong những năm sắp tới, nó sẽ giữ vai trò chính để bổ sung nhu cầu năng lượng của thế giới [7]
Dễ dàng cho quá trình xử lý, vận chuyển và sử dụng làm nhiên liệu cho vận tải Sản phẩm khí đầu ra phù hợp làm nhiên liệu cho hầu hết các loại động cơ đốt trong.
Việt Nam là một nước có lượng phế phẩm nông nghiệp (vỏ trấu, lõi ngô) nhiều nên việc sử dụng để chuyển đổi thành năng lượng theo công nghệ mới thì không những khắc phục được sự thiếu hụt về nguồn nhiên liệu hiện nay mà còn hạn chế được ô nhiễm môi trường, ngoài ra còn góp phần đem lại hiệu quả kinh tế cho các doanh nghiệp. b Nhược điểm
Nhược điểm của syngas chủ yếu là về vấn đề công nghệ khí hóa Kỹ thuật khí hóa còn sơ khai, đặc biệt là công nghệ lọc và xử lý khí syngas chưa đạt yêu cầu làm ảnh hưởng tới quá trình làm việc của động cơ đốt trong.
Ngoài những nhược điểm về công nghệ khí hóa còn vấp phải vấn đề như khả năng lưu trữ, hóa lỏng syngas, syngas thường phải được sử dụng ngay sau khi khí hóa Các thành phần khí có trong syngas có tỉ trọng và mật độ năng lượng thấp hơn rất nhiều so với nhiên liệu khác như khí thiên nhiên và xăng nên việc tích trữ và vận chuyển để làm nhiên liệu cung cấp cho các phương tiện vận tải sẽ gặp nhiều khó khăn và chi phí cao.
2.3.3 Sản xuất nhiên liệu syngas a Công nghệ sản xuất nhiên liệu syngas
Khí tổng hợp(syngas) được sản xuất thông qua quá trình khí hoá than, sinh khối hoặc chất thải ở môi trường nhiệt độ cao Quá trình sản xuất nhiên liệu syngas được thực hiện trong tình trạng thiếu oxi gây ra quá trình oxy hoá một phần nhiên liệu tạo ra nhiên liệu khí tổng hợp.
Hình 2.1 Quy trình khí hoá [8]
Quá trình khí hoá bao gồm chuỗi năm quy trình xảy ra bên trong thiết bị khí hoá(hình 2.1) Quá trình sấy (drying) xảy ra dưới 100 o C nhằm loại bỏ độ ẩm để thu được khí với chất lượng cao hơn Các chất sau khi được sấy tiếp xúc với nhiệt độ cao trong quá trình nhiệt phân (Pyrolysis) làm các hợp chất nặng dễ bay hơi bị bốc hơi cho đến khi sinh khối đạt nhiệt độ khoảng 240 o C nhằm bẻ gãy các mạch cacbon tạo thành hỗn hợp các khí CO, H2, CH4 Tiếp tới quá trình đốt cháy (combustion), đây là giai đoạn toả nhiệt duy nhất trong năm quá trình xảy ra tại lò với lượng O2 hạn chế để đốt cháy các hạt cacbon thành các phần tử đơn giản hơn Quá trình này là cần thiết để tạo ra loại khí tương thích với động cơ đốt trong Quá trình khí hóa (reduction) là quá trình đảm bảo sự hình thành hydro và carbon monoxide bắt đầu từ nước và carbon dioxide Quá trình được thực hiện bằng cách cho sản phẩm cháy chảy qua lớp than nóng đỏ, để thu được một lượng lớn khí nhiên liệu ở đầu ra.
Cách bố trí bộ khí hóa ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng khí tổng hợp và thành phần hóa học của nó Hiện nay có một số cách bố trí được sử dụng phổ biến trong các thiết bị khí hóa như hình bên dưới.
Hình 2.2 Các loại thiết bị khí hóa: a)thiết bị updraft, b) thiết bị downdraft, c) thiết bị khí hóa sủi tầng, d) thiết bị khí hóa sủi tầng tuần hoàn, e)lò khí hóa plasma[7] b Một vài nghiên cứu về quá trình sản xuất nhiên liệu syngas Đề tài nghị định thư Việt Nam - Thái Lan đã nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và vận hành thử nghiệm hệ thống khí hóa sinh khối cung cấp năng lượng quy mô nhỏ phù hợp với điều kiện Việt Nam Kết quả của đề tài đã phát triển và chế tạo thành công một hệ thống sản xuất syngas với công suất từ 50÷150 kW với các đặc tính vận hành và đặc tính năng lượng phù hợp cho sản xuất điện, có thể tận dụng đa dạng các nguồn sinh khối sẵn có ở Việt Nam Quá trình sản xuất syngas từ các nguyên liệu sinh khối trong đề tài gồm các bước sau:
Chuẩn bị kết thúc hệ thống sản xuất syngas: Khi nhiên liệu gần hết phải dừng lò để tránh hỏng lò và hệ thống ống
Hệ thống phân tích thành phần khí sản phẩm
Sử dụng máy sắc kí khí để xác định sự có mặt của các khí như CO, H2, N2, O2, CH4, CO2…
Hệ thống làm việc ổn định và ghi dữ liệu:
Mở van để syngas qua hệ thống tách tar và lấy mẫu syngas để phân tích các thành phần có trong khí sản phẩm.
Syngas sau khi tách tar, được đưa qua bộ làm nguội khí sau đó được cung cấp tới động cơ thử nghiệm.
Việc ghi chép và thu thập số liệu được tiến hành ngay sau khi vận hành hệ thống sản xuất syngas ổn định Định kỳ sau 5 phút ghi số liệu 1 lần và sau10 phút lấy mẫu khí một lần để phân tích, việc lấy số liệu ngay từ đầu để tránh sai số cho quá trình tính toán vì thí nghiệm tiến hành theo mẻ.
Kiểm tra và vận hành hệ thống sản xuất syngas với các sinh khối (than hoa, gỗ mẩu và mùn cưa):
Lúc đầu cấp gió ở cửa trên vùng nhóm và tại vùng nhóm sau khoảng 5÷10 phút để vùng cháy không bị tắt sau đó bắt đầu điều chỉnh các cửa cấp gió theo chế độ thí nghiệm định trước, sau khoảng 10÷15 phút chế độ lò sẽ ổn định, trong khoảng thời gian này ta sẽ đốt khí sản phẩm sinh ra.
Thực nghiệm hoạt động ổn định ta phải đợi sau từ 20÷25 phút và lúc này ta có thể đốt khí hoặc sử dụng cho động cơ thử nghiệm.
Các nghiên cứu ứng dụng Syngas cho động cơ đốt trong
Những nghiên cứu sử dụng syngas cho động cơ đốt trong đầu tiên được đưa ra bởi các trung tâm nghiên cứu: Trường Đại học Alabama ở Birmingham của Anh và Trường Đại học Hokkaido của Nhật Bản Các nghiên cứu đã tập trung thực hiện cho động cơ xăng sử dụng lưỡng nhiên liệu Nhiên liệu được sử dụng cho nghiên cứu là nhiên liệu khí gas như: khí thiên nhiên và một lượng nhỏ syngas Các kết quả đạt được từ nghiên cứu này đã chỉ ra sự ảnh hưởng của syngas đến quá trình cháy của động cơ xăng thể hiện thông qua mô hình hóa động lực học và phân tích thành phần nhiệt động của hỗn hợp không khí/nhiên liệu Kết quả của nghiên cứu trên còn thể hiện được sự thành công trong việc mô hình hóa quá trình cháy trên cơ sở mô hình cháy một vùng và đa vùng.
Các công trình và đề tài nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế ở dạng khí cho động cơ đốt trong, kết quả đạt được những thành công đáng kể trong việc phát triển, ứng dụng các nguồn nhiên liệu thay thế mới và thân thiện với môi trường Những nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế cho động cơ đốt trong có ý nghĩa lớn về mặt khoa học và có tính thực tiễn cao
Tại Việt Nam giai đoạn 1980-1984, Việt Nam đã có nghiên cứu sử dụng syngas cho động cơ xăng trên xe ô tô GAZ51 Bên cạnh đó, cũng có một số nghiên cứu sử dụng syngas trên tàu đánh cá của ngư dân vùng biển Vũng Tàu và trên xe chở khách tuyến Gia Lai - TP.Hồ Chí Minh nhưng các thông tin cụ thể về các nghiên cứu này thì vẫn chưa có được nguồn trích dẫn chính xác Đề tài nghiên cứu của tác giả Vy Hữu Thành, Trường HVKT Quân sự, “Nghiên cứu về việc sử dụng khí hóa từ than hoa và than đá dùng cho động cơ ô tô” Nội dung chính của đề tài là sản xuất syngas từ 2 mẫu sinh khối là 100% than đá, 100% than hoa, kết hợp giữa than đá và than hoa Quá trình sản xuất và sử dụng syngas được thực hiện trực tiếp trên xe ô tô GAZ51, syngas được cung cấp vào đường nạp của động cơ, sau khi đạt được các chế độ làm việc ổn định của động cơ cũng như sự ổn định của hệ thống sản xuất syngas Kết quả của đề tài đã đánh giá được khả năng thay thế nhiên liệu xăng khi chạy với syngas được sản xuất từ than hoa thì công suất động cơ đạt được khoảng 70÷75%, còn với syngas được sản xuất từ than đá thì công suất của động cơ đạt được khoảng từ 80÷85% Các kết quả này theo tác giả cũng chỉ mang tính định tính bởi vì thời gian đó đất nước còn khó khăn nên chưa có các trang thiết bị đo về công suất, đánh giá phát thải Mặt khác đề tài chỉ thực hiện trong khoảng thời gian bị khủng hoảng về nhiên liệu xăng và diesel, sau đó đề tài bị chìm lắng vẫn chưa được khai thác và sử dụng triệt để Bên cạnh đó hàm lượng tar có trong syngas làm ảnh hưởng tới quá trình nạp thải của động cơ GAZ51, nên phải thường xuyên bảo dưỡng định kỳ hệ thống này, nhất là công tác rà xupap nạp và thải Nhìn chung, các đề tài nghiên cứu trong nước về nhiên liệu thay thế sử dụng cho động cơ đốt trong đã cho thấy khả năng sản xuất và sử dụng nhiên liệu khí thay thế một phần nhiên liệu xăng,mặt khác nghiên cứu sử dụng syngas cho động cơ diesel tại Việt Nam thì vẫn còn bị hạn chế Do vậy, đề tài nghiên cứu sử dụng syngas sản xuất từ sinh khối cho động cơ diesel máy phát điện cỡ nhỏ mang ý nghĩa thực tiễn và khoa học cao.
Kết luận
Kết quả nghiên cứu tổng quan về sản xuất syngas và tình hình sử dụng syngas cho ĐCĐT cho phép rút ra được những kết luận như sau:
- Syngas có thể sử dụng làm nguồn nhiên liệu thay thế nhiên liệu truyền thống diesel và xăng cho ĐCĐT, với mục tiêu giảm sự phụ thuộc nguồn nhiên liệu hóa thạch, hạn chế phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính, bảo vệ môi trường trong sản xuất và sinh hoạt.
- Trên thế giới sản xuất và sử dụng syngas được quan tâm, phát triển từ thế kỉ
18 Phát triển công nghệ sản xuất syngas và nâng cao sử dụng được em như là giải pháp hữu hiệu nhất trong việc sử dụng nguồn năng lượng sinh khối, bởi cho đến nay công nghệ này có thể giải quyết khá tốt các bài toán kinh tế và bảo vệ môi trường.
- Việt Nam có nguồn nguyên liệu sinh khối dồi dào, hiện nay đã có một số công trình nghiên cứu sản xuất syngas để tận dụng năng lượng này Tuy nhiên việc sử dụng nguồn năng lượng này vẫn chưa hợp lý, thường sử dụng ở dạng nhiệt, trong khi đó nghiên cứu sử dụng cho ĐCĐT vẫn còn ít công trình.
- Cần phải có các nghiên cứu đầy đủ về việc sử dụng syngas thay thế cho nhiên liệu xăng, diesel để nâng cao hiệu quả sử dụng syngas.
PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH TOÁN
Điều kiện thí nghiệm
- Thí nghiệm ảnh hưởng của syngas đến đặc tính cháy của hỗn hợp xăng-không khí được thực hiện trong buồng đốt hình trụ có thể tích không đổi với hỗn hợp nhiên liệu gồm: Syngas (H20C30N50 ) + Xăng/ Không khí Trong hỗn hợp syngas có: 30% khí
CO, 20% khí H2 và 50% từ khí N2
Bảng 3.1 Thành phần của syngas có trong hỗn hợp nhiên liệu đa thành phần và điều kiện thí nghiệm
TT Phần trăm theo thể tích (%)
Tỷ lệ hòa trộn tương đương() Nhiệt độ (K) Áp suất (Bar) 1
* Phương trình phản ứng cháy của hỗn hợp:
Trong đó X, Y, Z, W lần lượt là phần trăm của các chất C 8 H 18 , H 2 , CO, N 2 trong hỗn hợp nhiên liệu.
- Tính toán số mol từng chất: nC8H18 = %X C8H18 nH2 = (100% - X%)* Y% nCO = (100% - X% )*Z% nN2 = (100% - X%)*W% n kk = ( 12,5 ϕ *X% + (100% -X%)*(Y% +Z%)* 0,5 ϕ )*4,76
- Áp suất của từng chất trong hỗn hợp (atm):
C8H18 = nC 8 H 18+ nH nC 2+nCO+ 8 H 18 nN 2+n kk * P0
H2= nC 8 H 18+ nH nH 2+nCO+ 2 nN 2+n kk * P0
CO = nC 8 H 18 + nH nCO 2+nCO+ nN 2+n kk * P0
N2= nC 8 H 18+ nH n N 2+nCO+ 2 nN 2+n kk * P0
kk = nC 8 H 18+ nH 2+n CO nkk + nN 2+n kk * P0
Bảng điều kiện thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện xuyên suốt trong buồng đốt hình trụ tại các hệ số tương đương ỉ = 0,8; 0,9; 1; 1,1; 1,2 tại ỏp suất ban đầu là P= 3; 5 (atm) với sự thay đổi thành phần phần trăm của xăng và syngas trong hỗn hợp khí cháy, được thể hiện thông qua các trường hợp dưới đây.
3.2.1 Trường hợp hỗn hợp nhiên liệu gồm 100% xăng và không khí
Bảng 3.2 Thành phần các chất trong hỗn hợp ở trường hợp G100 Đơn vị: (atm)
TRƯỜNG HỢP G100 (Xăng + Không khí) ỉ P=3 P=5 0.8 0.040 0.066 0.9 0.045 0.075
3.2.2 Trường hợp hỗn hợp nhiên liệu gồm 50% xăng ,không khí và syngas
Bảng 3.3 Thành phần các chất trong hợp hợp ở trường hợp G50 Đơn vị: (atm) ỉ P=1 P=3 P=5
3.2.3 Trường hợp hỗn hợp nhiên liệu gồm 0% xăng,không khí và syngas Đơn vị: (atm)
Bảng 3.4 Thành phần các chất trong hợp hợp ở trường hợp G0 ỉ P=1 P=3 P=5
Sơ đồ hệ thống thí nghiệm
SVTH: P.C.Vũ, P.V.Huấn, Đ.N.T.Hiếu GVHD: TS Nguyễn Minh Tiến
Thí nghiệm được tiến hành xuyên suốt với sơ đồ bố trí thí nghiệm gồm một buồng đốt hình trụ cùng với mạch đánh lửa và hệ thống cung cấp nhiên liệu Mỗi khí thành phần được đưa vào buồng đốt chân không bằng phương pháp áp suất riêng phần Áp suất ban đầu của hỗn hợp khí đa thành phần được theo dõi bằng bộ chuyển đổi áp suất P1 Sự thay đổi áp suất trong quá trình đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu được phát hiện bằng cách sử dụng bộ chuyển đổi áp suất tần số cao P2 và máy hiện sóng số Gwinstek GDS1104B.
Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm trong thực tế
Các thiết bị sử dụng trong quá trình thực nghiệm
Buồng đốt đẳng tích được thiết kế với đường kính 160mm, với chiều dài là 320mm sử dụng chất liệu thép không rỉ được lắp ghép với hai mặt bích có thể chịu áp lực lên tới 100 N/mm 2 đảm bảo an toàn cháy nổ trong quá trình thực nghiệm Xung quanh thân được khoét các lỗ với các chức năng khác nhau: Thứ nhất một cổng là để lắp đặt van cấp nhiên liệu và không khí cho buồng cháy và thực hiện hút không khí dư trong buồng đốt thông qua việc sử dụng bơm chân không Thứ hai là sử dụng là để lắp đặt cảm biến áp suất P2 dùng để đo trong quá trình đốt cháy có nhiệm vụ xác nhận rằng hỗn hợp không khí nhiên liệu trong buồng đốt đã được đốt cháy hay chưa Tiếp theo là đường xả những thành phẩm của quá trình đốt cháy và 2 lỗ còn lại là để lắp điện cực đánh lửa gắn ở trung tâm của buồng đốt.
3.4.2 Máy phát xung tùy ý GW INSTEK AFG-2225
Máy phát xung hay còn gọi là máy phát sóng tín hiệu Là một thiết bị chuyên dụng cho phép tạo ra những tín hiệu dạng sóng sin, vuông, tam giác với biên độ và tần số có thể điều chỉnh tùy ý.
Bảng 3 5 Thông số kĩ thuật máy phát sung GW INSTEK AFG-2225
Model 2225 Biên độ 1mVpp ~ 10Vpp (50)
Hãng Gw instek Trở kháng đầu ra 50
Xuất xứ Trung Quốc Rise/Fall 450ns Độ dài sóng 4k Tỷ lệ tối đa 1MHz Độ phân giải biên độ 10 bit Pha -180 o ~ 180 o
Sóng sin, vuông 1uHz ~ 25MHz Nguồn AC100-240, 50, 60Hz
Răng cưa 1MHz Khối lượng 2.5Kg Độ phân giải 1uHz Kích thước
266(W)x107(H)x293(D) mm Độ ổn định +-20ppm Lưu trữ 10 ngăn nhớ
3.4.3 Máy hiện sóng số Gwinstek GDS-1104B
Máy hiện sóng được biết đến là một trong những thiết bị dùng để đo lường điện áp, các xung dao động theo thời gian, biểu thị những biến động của dòng điện trên màn hình ở dạng đồ thị
Trong hệ thống thí nghiệm thiết bị được kết nối với cảm biến áp suất và hệ thống đánh lửa để hiển thị sóng đo được từ thí nghiệm đốt cháy hỗn hợp.
Hình 3.5 Máy hiện sóng số GW Instek GDS-1104B
Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật máy hiện sóng số GW Instek GDS-1104B
Tốc độ lấy mẫu 1 GS / giây
Thời gian quét 3.5ns / div 100s / div
Màn hình LCD 7 inch TFT WVGA
Kênh 4 Độ dài bản ghi 10M Đầu vào dạng DC, AC, Ground Điện áp đầu vào tối đa 300V (PK-PK) DC + AC PK-PK
Tính toán dạng sóng ＋, ＋, ×, ÷, FFT Độ phân giải (A/D) 8 bits (2 kênh đồng thời) Độ nhạy điện áp 1mV / div ~ 10V / div
Edge, Pulse Width, Video, Pulse Runt, Rise &
Fall,Timeout, Alternate, Event‐Delay (1~65535 events),
Chế độ Triger Auto, Normal, Single
Phương thức giao tiếp USB host, USB, Pass / Fail, LAN, VGA (tùy chọn) hoặc RS232 (tùy chọn)
3.4.4 Bơm hút chân không Value FY-1C-N
Bơm hút chân không là một thiết bị chuyên dùng để loại bỏ các chất khí, chất lỏng,hơi nước ra khỏi một phạm vi không gian giới hạn, khép kín nhằm tạo ra một môi trường chân không hoặc gần chân không.
Hình 3.6 Máy hút chân không value FY-1N-C Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật bơm chân không Value FY-1N-C
Tốc độ bơm (60 lít/phút) Áp lực giới hạn 2Pa
Công suất 150W Điện áp 220V＋50Hz
Khối lượng 6.5Kg Đầu nối ống vào 7/16″-20UNF
Hệ thống đánh lửa được sử dụng trong thí nghiệm này là hệ thống đánh lửa bô bin đơn được cấp nguồn bằng ắc quy 12V (hình 3.6), tia lửa được tạo ra giữa hai đầu điện cực (1 điện cực dương, 1 điện cực âm) đặt bên trong buồng đốt Khoảng cách giữa các đầu que điện cực là 2mm và được mài nhọn ở đỉnh, được giữ bằng đế giữ điện cựcOmron BS-1.Qua đó có thể dễ dàng điều chỉnh kích thước như mong muốn và thay thế.
Hình 3.7 Bobin đơn có IC
3.4.6 Thiết bị hiển thị ADTEX
Khi thực nghiệm đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu thì áp suất khí nạp là thông số cực kì quan trọng Đồng hồ đo áp suất ADTEX được thiết đặt với cảm biến áp suất dùng để đo ápsuất trong buồng đốt, giúp ta dễ dàng đọc được áp suất của từng chất khí được nạp vào buồng đốt để hòa trộn theo đúng tỷ lệ đã tính toán.
Bảng 3.8 Thông số chi tiết của thiết bị hiển thị ANTEK CS1-PR
Nguồn cấp cho thiết bị AC115/230 (V), 50~60Hz
Tín hiệu đầu vào 4~20 (mA), 0~10 (Vdc)
Voltage: 0~5 (Vdc)/0~10(Vdc) Curent: 0~10 (mA), 0~20 (mA), 4-20
Hình 3.7 Đế giữ điện cực Omron BS-1 và ắc quy 12V
Hình 3.8 Que điện cực được lắp đặt trực tiếp trong buồng đốt.
Xilanh dược dùng để chứa và nén xăng, đẩy xăng đến kim phun để phun vào bình hóa hơi xăng.
Hình 3.8 Thiết bị hiển thị
Bộ hóa hơi xăng được dùng để làm bay hơi xăng, biến xăng từ thể lỏng sang thể khí để đưa buồng đốt hòa trộn với các nhiên liệu khác.
- Bộ điều khiển kim phun: gồm 2 bộ phận là Arduino tạo tín hiệu và Relay đóng mở kim phun Bộ điều khiển được lập trình để đóng và mở kim phun trong 3 giây.
- Code nạp vào Arduino: int Relay = 8; void setup() { pinMode(Relay, OUTPUT); digitalWrite(Relay, HIGH);
} void loop() { digitalWrite(Relay, LOW); delay(3000); digitalWrite(Relay, HIGH); delay(3000);
* Các bước vận hành bộ hoá hơi xăng
B1: Vệ sinh hệ thống hoá hơi
B2: Nạp xăng vào hệ thống và gia nhiệt cho bộ hoá hơi
Hình 3.10 Bình hóa hơi xăng
B2: Hút không khí trong hệ thống ống dẫn và bình hoá hơi cho đến khi áp suất trong hệ thống nhỏ hơn 0.01 (atm),
B3: Bật bộ điều khiển kim để phun xăng vào bình hoá hơi Sau 3-5 phút cần dừng phun để tránh phun quá nhiều xăng vào bình.
Hệ thống thí nghiệm được bố trí 2 cảm biến áp suất JSP , đây là loại cảm biến được sử dụng rộng rãi và độ chính xác cao Ngoài ra , cảm biến này rất nhỏ gọn , sử dụng đơn giản , dễ tháo lắp.
Cảm biến JSP D2415 có dải đo từ (-1 dến 5 bar), đầu ra 0-20mA được nối với đồng hồ đo áp suất dùng để canh chỉnh lượng nhiên liệu nạp vào buồng đốt.
Cảm biến JSP D2415 có dải đo từ (0 dến 100 bar),đầu ra 0-20mA được kết nối với máy hiện sóng số để lấy kết quả thí nghiệm đo được. a) b) a) cảm biến áp suất JSP (-1-5 bar) b) cảm biến áp suất JSP (0-100 bar)
Nhiên liệu sử dụng trong thí nghiệm này gồm ba loại khí (nitơ, hidro, carbon- monoxide) được nén trong bình cấp ở áp suất khoảng 200 bar có sử dụng van hạ áp và van chống cháy ngược để đảm bảo an toàn Bình nhiên liệu được nối vào buồng đốt
Hình 3.11 Cảm biến áp suất qua hệ thống dây dẫn khí có và các van để kiểm soát khí khi đưa vào bằng cách lắp đặt cảm biến áp suất âm trong buồng đốt.
Hình 3.12 Bình cung cấp nhiên liệu
Hình 3.13 Van điều áp và van chống cháy ngược.
Quy trình thí nghiệm
Thí nghiệm được thực hiện từ 3-5 lần ở mỗi tỷ lệ hòa trộn tương đương của hỗn hợp (syngas + xăng + không khí) và tiến hành theo quy trình như sau:
B1: Thiết lập các thiết bị (máy tạo xung, máy hiện sóng số, đồng hồ đo áp suất,
B2: Chuẩn bị các loại khí (CO, H2, N2) và tiến hành hóa hơi xăng (xăng từ thể lỏng sang thể khí) để sẵn sàng đưa vào buồng đốt nhằm hòa trộn hỗn hợp nhiên liệu.
B3: Thực hiện vệ sinh buồng đốt bằng cách nạp không khí vào buồng đốt, sau đó xả ra ngoài (thực hiện 4-5 lần).
B4: Hút chân không trong buồng đốt về mức 0 (atm) nhằm đảm bảo không còn khí sót để thí nghiệm được hiệu quả.
B5: Nạp các chất vào trong buồng đốt với giá trị đã tính toán để hòa trộn hỗn hợp chuẩn bị cho quá trình đốt cháy.
B6: Tiến hành điều khiển bobin đánh lửa bằng máy tạo xung để đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong buồng đốt.
B7: Tiếp nhận và lưu trữ kết quả từ máy hiện sóng số.
Phương pháp tính toán
3.6.1 Phương trình quy đổi áp suất
Kết quả thu được từ quá trình thí nghiệm là điện áp ra (Volt) và được quy đổi sang áp suất (P). Để quy đổi từ điện áp sang áp suất ta cần lập phương trình quy đổi Phương trình quy đổi được xác định thông qua thực nghiệm bằng cách đo mức điện áp ở các điểm áp suất khác nhau
Bảng 3.9 Quy đổi áp suất sang điện áp
Hình 3.14 Đồ thị biểu diễn quan hệ giữa điện áp và áp suất Sau khi xử lí số liệu, ta có được phương trình quy đổi:
3.6.2 Tính toán tốc độ cháy tầng
Dựa vào dữ liệu áp suất trong buồng đốt thu được từ thực nghiệm, tốc độ cháy tầng (SL) có thể được tính theo biểu thức của Matsugi [9]: p= p t=t0 + ∫ t 0 t 3 S L (P e − P 0 )
Với: R là bán kính trong của buồng đốt hình trụ p 0 , p lần lượt là áp suất ban đầu và áp suất tức thời của hỗn hợp p e là áp suất cân bằng trong điều kiện cháy đoạn nhiệt với thể tích không đổi và được xác định bằng chương trình GasEq γ là tỷ lệ nhiệt dung riêng của hỗn hợp c là hệ số phụ thuộc nhiệt độ áp suất
Các thông số γ và p e được tính toán theo từng trương hợp với mỗi tỉ lệ thành phần các chất tương ứng trong hỗn hợp khí cháy.
Bảng 3.10 Xác định các thông số pe và γ
* Sử dụng ứng dụng Gaseq để xác định các thông số γ và p e : thêm các chất với số mol tương ứng đã được tính toán trước vào trong Gaseq sau đó tiến hành tính toán cho ra các thông số γ và p e
Hình 3.16 Tính toán γ và pe tại trường hợp G50-P5-0.8
Hình 3.17 Tính toán γ và pe tại trường hợp G100-P3-0.8
3.6.3 Tính nhiệt lượng tỏa ra
Sử dụng thông tin áp suất để tính toán hai thông số tốc độ toả nhiệt cực đại(RHRR) và tiêu chuẩn hóa tỏa nhiệt tích lũy (NCHR) đề xuất bởi Hwang và cộng sự [10].
Giá trị tốc độ toả nhiệt đại diện được tính bằng:
Tiêu chuẩn hóa tỏa nhiệt tích lũy được tính bằng:
3.6.4 Tính toán thời gian cháy
Thời gian cháy được đặc trưng bởi thời gian cháy trễ (FDT) và thời gian cháy chính (FRT) FDT được định nghĩa là khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu đánh lửa và thời điểm xuất hiện áp suất hoặc 10% tổng lượng nhiệt giải phóng được chuyển hóa (NCHR) và FRT được định nghĩa là khoảng thời gian từ 10% đến 90% tổng NCHR. t tr ễ =t 10 −t 0 Trong đó: ttrễ là thời gian cháy trễ t0 là thời gian bắt đầu đánh lửa t10 là thời gian tương ứng tại 10% của NCHR cực đại t c h∈h =t 90 −t 10 Trong đó: tchính là thời gian cháy chính t10 là thời gian tương ứng tại 10% của NCHR cực đại t90 là thời gian tương ứng tại 90% của NCHR cực đại
Hình 3.18 Xác định FDT và FRT dựa trên các đường cong NCHR của đối với ba loại nhiên liệu (H30C30M40, H20C30M50 và
PHÂN TÍCH KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Ảnh hưởng của syngas đến áp suất cháy của hỗn hợp nhiên liệu
Trước tiên, với thí nghiệm này chúng tôi đã thu được kết quả, hình dạng biểu đồ áp suất – thời gian trong quá trình đốt cháy hỗn hợp đa thành phần ở các giá trị tương đương ϕ = 0,8; 0,9; 1; 1,1;1,2 được thể hiện trong hình. Áp suất dường như không đổi sau khi đánh lửa một thời gian cụ thể và sau đó nhanh chóng đạt đến giá trị cực đại Do ảnh hưởng của thành buồng lạnh và sự gia tăng về việc thất thoát nhiệt dẫn đến sự suy giảm của các đường cong áp suất Đầu tiên ta dễ dàng nhận thấy áp suất cháy của hỗn hợp trong các trường hợp trên tăng dần và đỉnh áp suất dịch chuyển dần sang trái khi ta tăng dần hệ số tương đương từ 0.8 tới 1.1.Giá trị áp suất đỉnh tăng lên chứng tỏ nhiệt lượng tỏa ra càng lớn, đường áp suất càng di chuyển nhiều về bên trái chứng tỏ tốc độ cháy của hỗn hợp tăng lên Tuy nhiên khi hệ số hoà trộn tương đương tăng dần tới 1.2 quá trình cháy có dấu hiệu giảm do hỗn hợp cháy dần trở nên giàu hơn.
Tại áp suất ban đầu của hỗn hợp P=3 (atm) thì giá trị áp suất cháy lớn nhất tại trường hợp G100 khoảng 24 (atm), áp suất cháy cực đại của hỗn hợp nhiên liệu G50 là xấp xỉ 22 (atm), còn đối với hỗn hợp nhiên liệu G0 thì áp suất cháy cực đại rơi vào khoảng 19 (atm). Đối với trường hợp áp suất ban đầu của hỗn hợp P=5 (atm), giá trị áp suất cháy lớn nhất tại trường hợp G100 vào khoảng 38 (atm) và 37 (atm) đối với hỗn hợp G50 còn đối với hỗn hợp nhiên liệu G0, áp suất cháy đạt cực đại ở giá trị khoảng 32 (atm).Qua đây ta có thể thấy áp suất cháy của hỗn hợp nhiên liệu có xu hướng giảm khi tăng dần lượng Syngas trong hỗ hợp nhiên liệu Áp suất thay đổi tương đối ít, chỉ giảm8.5% (3%) ở trường hợp P=3 (P=5) khi thành phần Syngas hỗn hợp thay đổi từ 0% lên50% nhưng mặt khác áp suất cháy lại giảm đi đáng kể 21% (16%) ở trường hợp P=3(P=5) khi thành phần Syngas trong hỗn hợp nhiên liệu thay đổi từ 0% thành 100%.
Hình 3.19 Biểu đồ áp suất trong buồng đốt với hỗn hợp khí nhiều thành
Từ các biểu đồ trên ta có thể thấy thời gian cháy trễ và cháy chính được rút ngắn rất nhiều khi tăng các hệ số tương đương từ 0.8 đến 1.1 đối với hỗn hợp nhiên liệu có chứa 0% và 50% syngas , còn hỗn hợp nhiên liệu chứa 100% syngas thì thời gian cháy trễ và cháy chính được rút ngắn tương đối ít Tuy nhiên ta cũng có thể nhìn thấy khi hệ số tương đương từ ϕ =1.1 tăng đến ϕ=1.2 thì thời gian cháy trễ và cháy chính trong các hỗn hợp nhiên liệu có sự tăng nhẹ , điều này là do hỗn hợp cháy trở nên giàu hơn nên cần thời gian cháy nhiều hơn
Hình 3.20 Biểu đồ thời gian cháy trễ và cháy chính của hỗn hợp khí nhiều thành phần tại các hệ số tương đương ϕ = 0.8; 0.9; 1; 1.1; 1.2
4.3 Ảnh hưởng của syngas đến tốc độ cháy tầng
Dựa vào đồ thị bên dưới ta nhận thấy tốc độ cháy tầng của hỗn hợp nhiên liệu giống với thời gian cháy tầng, tốc độ cháy cũng có sự tăng lên khi hỗn hợp nhiên liệu giàu lên tương ứng với các hệ số tương đương tăng từ ϕ =0.8 đến ϕ =1.1 và có dấu hiệu suy giảm đối với hỗn hợp cháy khi bắt đầu tăng hệ số tương đương đến ϕ =1.2. Ngoài ra ta cũng nhận thấy tốc độ cháy tầng của hỗn hợp khí cháy tăng dần khi phần trăm syngas trong hỗn hợp tăng lên, điều này là do lượng H2 và CO trong hỗn hợp tăng lên, làm cho nồng độ H và OH tăng làm tăng khả năng phản ứng và tăng tốc dộ cháy của hỗn hợp
Hình 3.21 Biểu đồ tốc độ cháy của hỗn hợp khí nhiều thành phần tại các hệ số tương đương ϕ = 0.8; 0.9; 1; 1.1; 1.2
4.4 Ảnh hưởng của syngas đến tốc độ tỏa nhiệt.
Dựa vào kết quả biểu diễn của các biểu đồ bên dưới đã cho thấy diễn biến tốc độ tỏa nhiệt của hỗn hợp khí đa thành phần trong các điều kiện khác nhau ở các tỷ lệ hòa trộn tương đương ϕ = 0.8; 0.9; 1; 1.1; 1.2 Mỗi biểu đồ đều cho thấy tốc độ tỏa nhiệt của hỗn hợp khí có sự gia tăng từ ϕ = 0.8 đền ϕ = 1.1 và bắt đầu giảm xuống khi tỷ lệ hòa trộn tương đương giao động trong khoảng 1.1 đến 1.2 Dựa vào biểu đồ ta cũng có thể thấy được rằng tốc độ tỏa nhiệt của hỗn hợp nhiên liệu G0 ( 100% syngas/không khí) là cao nhất, điều này chứng tỏ tốc độ phản ứng của hỗn hợp nhiên liệu này là mạnh nhất trong 3 hỗn hợp khí đa thành phần Cũng tương tự như tốc độ cháy, việc tăng nồng độ H và OH khi ta tăng hàm lượng H2 và CO trong hỗn hợp khí làm tăng tốc độ phản ứng của hỗn hợp dẫn đến tốc độ cháy cũng tăng theo.
Hình 3.22 Tốc độ toả nhiệt của hỗn hợp khí
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ PHÁT TRIỂN
Bằng phương pháp thực nghiệm đốt cháy hỗn hợp syngas /xăng /không khí tại nhiều trường hợp (ϕ = 0.8; 0.9; 1; 1.1; 1.2) và thay đổi thành phần phần trăm syngas trong hỗn hợp cháy thực nghiệm trong buồng cháy đẳng tích tại nhiệt độ và áp suất trong phòng dưới trạng thái tĩnh bởi hai điện cực Với những ưu điểm mà phương pháp đốt cháy hỗn hợp syngas mang lại cho động cơ đốt trong thí nghiệm này đã tập trung phân tích vào các thông số áp suất cháy trong buồng đốt (Pin-chamber), tốc độ cháy tầng của ngọn lửa (SL) và ảnh hưởng của syngas đến thời gian cháy trễ và cháy chính.
Từ đó đánh giá được sự ảnh hưởng của chúng lên toàn bộ quá trình cháy Qua thí nghiệm ta có thể rút ra một số kết luận như sau:
1) Việc thay đổi thành phần phần trăm syngas trong hỗn hợp cháy cũng như tại mỗi điều kiện thì tốc độ cháy tầng và áp suất cháy trong buồng đốt thay đổi một cách rõ rệt.
2) Các giá trị áp suất đỉnh giảm xuống khi tăng thành phần phần trăm syngas trong hỗn hợp khí đa thành phần
3) Thời gian cháy trễ và cháy chính giảm nhiều khi syngas chiếm 100% hỗn hợp cháy và giảm khá ít khi hỗn hợp cháy gồm 50% syngas/không khí
Qua những kết quả đã đạt được khẳng định rằng việc nghiên cứu các đặc tính cháy mang lại kết quả có thể áp dụng trong động cơ thực tế Tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề cần khai thác trong tương lai với mục đích nhằm hướng đến việc có thể nâng cao hiệu suất cũng như cải thiện tình trạng khí thải của động cơ Vì vậy nghiên cứu trong tương lai sẽ được thực hiện tập trung vào đánh giá các điều kiện ảnh hưởng đến sự phát triển của ngọn lửa cũng như phân tích các đặc tính của chúng Vậy nên thí nghiệm có thể phát triển theo hướng như sau:
- Tập trung nghiên cứu những điều kiện ảnh hưởng khác đến quá trình cháy động cơ như khoảng cách của cặp điện cực, ảnh hưởng của số cặp điện cực, tỷ lệ hòa trộn của nhiên liệu, ảnh hưởng của áp suất ban đầu
- Thiết kế các hệ thống đánh lửa như đánh lửa đa điểm, bugi hai cặp điện cực
- Nghiên cứu đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong môi trường cháy rối.
Ảnh hưởng của syngas đến tốc độ cháy tầng
Dựa vào đồ thị bên dưới ta nhận thấy tốc độ cháy tầng của hỗn hợp nhiên liệu giống với thời gian cháy tầng, tốc độ cháy cũng có sự tăng lên khi hỗn hợp nhiên liệu giàu lên tương ứng với các hệ số tương đương tăng từ ϕ =0.8 đến ϕ =1.1 và có dấu hiệu suy giảm đối với hỗn hợp cháy khi bắt đầu tăng hệ số tương đương đến ϕ =1.2. Ngoài ra ta cũng nhận thấy tốc độ cháy tầng của hỗn hợp khí cháy tăng dần khi phần trăm syngas trong hỗn hợp tăng lên, điều này là do lượng H2 và CO trong hỗn hợp tăng lên, làm cho nồng độ H và OH tăng làm tăng khả năng phản ứng và tăng tốc dộ cháy của hỗn hợp
Hình 3.21 Biểu đồ tốc độ cháy của hỗn hợp khí nhiều thành phần tại các hệ số tương đương ϕ = 0.8; 0.9; 1; 1.1; 1.2
Ảnh hưởng của syngas đến tốc độ tỏa nhiệt
Dựa vào kết quả biểu diễn của các biểu đồ bên dưới đã cho thấy diễn biến tốc độ tỏa nhiệt của hỗn hợp khí đa thành phần trong các điều kiện khác nhau ở các tỷ lệ hòa trộn tương đương ϕ = 0.8; 0.9; 1; 1.1; 1.2 Mỗi biểu đồ đều cho thấy tốc độ tỏa nhiệt của hỗn hợp khí có sự gia tăng từ ϕ = 0.8 đền ϕ = 1.1 và bắt đầu giảm xuống khi tỷ lệ hòa trộn tương đương giao động trong khoảng 1.1 đến 1.2 Dựa vào biểu đồ ta cũng có thể thấy được rằng tốc độ tỏa nhiệt của hỗn hợp nhiên liệu G0 ( 100% syngas/không khí) là cao nhất, điều này chứng tỏ tốc độ phản ứng của hỗn hợp nhiên liệu này là mạnh nhất trong 3 hỗn hợp khí đa thành phần Cũng tương tự như tốc độ cháy, việc tăng nồng độ H và OH khi ta tăng hàm lượng H2 và CO trong hỗn hợp khí làm tăng tốc độ phản ứng của hỗn hợp dẫn đến tốc độ cháy cũng tăng theo.
Hình 3.22 Tốc độ toả nhiệt của hỗn hợp khí
Chương 5 KẾT LUẬN VÀ PHÁT TRIỂN
Kết luận
Bằng phương pháp thực nghiệm đốt cháy hỗn hợp syngas /xăng /không khí tại nhiều trường hợp (ϕ = 0.8; 0.9; 1; 1.1; 1.2) và thay đổi thành phần phần trăm syngas trong hỗn hợp cháy thực nghiệm trong buồng cháy đẳng tích tại nhiệt độ và áp suất trong phòng dưới trạng thái tĩnh bởi hai điện cực Với những ưu điểm mà phương pháp đốt cháy hỗn hợp syngas mang lại cho động cơ đốt trong thí nghiệm này đã tập trung phân tích vào các thông số áp suất cháy trong buồng đốt (Pin-chamber), tốc độ cháy tầng của ngọn lửa (SL) và ảnh hưởng của syngas đến thời gian cháy trễ và cháy chính.
Từ đó đánh giá được sự ảnh hưởng của chúng lên toàn bộ quá trình cháy Qua thí nghiệm ta có thể rút ra một số kết luận như sau:
1) Việc thay đổi thành phần phần trăm syngas trong hỗn hợp cháy cũng như tại mỗi điều kiện thì tốc độ cháy tầng và áp suất cháy trong buồng đốt thay đổi một cách rõ rệt.
2) Các giá trị áp suất đỉnh giảm xuống khi tăng thành phần phần trăm syngas trong hỗn hợp khí đa thành phần
3) Thời gian cháy trễ và cháy chính giảm nhiều khi syngas chiếm 100% hỗn hợp cháy và giảm khá ít khi hỗn hợp cháy gồm 50% syngas/không khí
Hướng phát triển
Qua những kết quả đã đạt được khẳng định rằng việc nghiên cứu các đặc tính cháy mang lại kết quả có thể áp dụng trong động cơ thực tế Tuy nhiên vẫn còn nhiều vấn đề cần khai thác trong tương lai với mục đích nhằm hướng đến việc có thể nâng cao hiệu suất cũng như cải thiện tình trạng khí thải của động cơ Vì vậy nghiên cứu trong tương lai sẽ được thực hiện tập trung vào đánh giá các điều kiện ảnh hưởng đến sự phát triển của ngọn lửa cũng như phân tích các đặc tính của chúng Vậy nên thí nghiệm có thể phát triển theo hướng như sau:
- Tập trung nghiên cứu những điều kiện ảnh hưởng khác đến quá trình cháy động cơ như khoảng cách của cặp điện cực, ảnh hưởng của số cặp điện cực, tỷ lệ hòa trộn của nhiên liệu, ảnh hưởng của áp suất ban đầu
- Thiết kế các hệ thống đánh lửa như đánh lửa đa điểm, bugi hai cặp điện cực
- Nghiên cứu đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu trong môi trường cháy rối.