Mục đích thực hiện đề tàiĐể đáp ứng nhu cầu đa dạng của việc ứng dụng biogas trên động cơ đốt trong, giảipháp công nghệ chuyển đổi động cơ truyền thống sang sử dụng biogas cần thỏa mãn
Trọng – Hải - Thịnh HIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN 2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN Người hướng dẫn: ThS.Bùi Văn Hùng Sinh viên thực hiện: Huỳnh Công Trọng(1) Hồ Xuân Hải(2) Bùi Thanh Thịnh(3) Mã sinh viên: 1811504210248(1) 1811504210215(2) 1811504210141(3) Lớp: 18DL2(1) 18DL2(2) 18DL1(3) Đà Nẵng, 2/2022 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ TĨNH TẠI KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN Người hướng dẫn: ThS.Bùi Văn Hùng Sinh viên thực hiện: Huỳnh Công Trọng(1) Hồ Xuân Hải(2) Bùi Thanh Thịnh(3) Mã sinh viên: 1811504210248(1) 1811504210215(2) 1811504210141(3) Lớp: 18DL2(1) 18DL2(2) 18DL1(3) Đà Nẵng, 2/2022 {Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét của người hướng dẫn, hoặc thay trang này bằng Nhận xét của người hướng dẫn} {Trang trắng này dùng để dán bản Nhận xét của người phản biện, hoặc thay trang này bằng Nhận xét của người phản biện} TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện Sinh viên thực hiện: Huỳnh Công Trọng(1) Hồ Xuân Hải(2) Bùi Thanh Thịnh(3) Mã SV: 1811504210248(1) Lớp: 18DL2(1) 1811504210215(2) 18DL2(2) 1811504210141(3) 18DL1(3) Bài báo cáo này trình bày về quá trình thực hiện và kết quả nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện, nguồn gốc nhiên liệu biogas được sản xuất từ hệ thống trang trại chăn nuôi Nghiên cứu thực hiện trên tổ máy phát điện 1 pha sử dụng động cơ GX160 Kết cấu và một số hệ thống của động cơ nguyên bản được nhóm thiết kế thêm hệ thống cấp nhiên liệu Biogas, để động cơ sử dụng xăng có thể làm việc sử dụng với nhiên liệu biogas… Hệ thống cung cấp nhiên liệu dưới dạng điều tiết nhiên liệu cùng với bộ hòa trộn và hệ thống đánh lửa cưởng bức Kết quả đưa ra cho thấy khi sử dụng hệ thống cung cấp nhiên liệu Biogas này cho thấy có nhiều ưu điểm như: cung cấp lượng nhiên liệu phù hợp cho động cơ, không làm tổn thất khí biogas thoát ra bên ngoài, …Với các ưu điểm trên chúng ta có thể thấy việc sử dụng nhiên liệu khí biogas phục vụ chạy máy phát điện vừa tận dụng được nguồn năng lượng tái tạo, bảo vệ môi trường Động cơ sau cải tạo có thể sử dụng linh hoạt nhiên liệu xăng và biogas Việc tiến hành cải tạo động cơ đơn giản nhưng mang lại hiệu quả thiết thực, tiết kiệm được khoảng chi phí tiêu thụ điện năng tại các trang trại cũng như cắt giảm được lượng lớn chất thải độc hại trong chăn nuôi TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Giảng viên hướng dẫn: Th.S Bùi Văn Hùng Sinh viên thực hiện: Huỳnh Công Trọng Mã SV: 1811504210248 Hồ Xuân Hải 1811504210215 Bùi Thanh Thịnh 1811504210141 1 Tên đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện 2 Các số liệu, tài liệu ban đầu: [1] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Xuân Thạch, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Thị Thanh Xuân, “Động cơ LPG”, NXB Giáo Dục Việt Nam, 2013 [2] Nguyễn Tất Tiến, “Nguyên lý động cơ đốt trong” NXB Giáo Dục Việt Nam 2000 [3] Trần Thanh Hải Tùng, “Tính toán thiết kế các hệ thống động cơ đốt trong”, Tài liệu nội bộ Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2014 [4] Nguyễn khắc Tùng, Trịnh Xuân Phong, Nguyễn Đức Khánh, Hoàng Anh, Bùi Văn Chinh (2019) Nghiên cứu cải tạo máy phát điện cỡ vừa sử dụng nhiên liệu khí biogas từ chăn nuôi, Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Số 51 [5] Nguyễn Khắc Tùng, Nguyễn Đức Khánh, Trịnh Xuân Phong, Nguyễn Trung Kiên, Đặng Huy Cường, Bùi Văn Chinh (2019) Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí sinh học trên cụm máy phát điện cỡ nhỏ dùng trong hộ gia đình, Tạp chí Khoa học & Công nghệ, Số 53 [6] Lê Minh Tiến (2013) Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ sử dụng hai nhiên liệu biogas/diesel trên cơ sở động cơ một xi lanh tĩnh tại, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Đà nẵng 3 Nội dung chính của đồ án: - Tổng quan đề tài đồ án - Cở sở lý thuyết, tính toán nhiệt cho động cơ - Lựa chọn phương cấp và bộ hòa trộn nhiên liệu biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức dẫn động máy phát điện - Chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức dẫn động máy phát điện - Lắp đặt – Thí nghiệm bộ phụ kiện 4 Các sản phẩm dự kiến - Hệ thống cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo máy phát điện, cải thiện mức độ ô nhiễm môi trường khi thay thế nhiên liệu biogas bằng nhiên liệu truyền thống - Các bản vẽ và sơ đồ của bộ phụ kiện cung cấp biogas - Các file tính toán hệ thống cung cấp nhiên liệu - Bài thuyết minh đồ án đúng quy định của đồ án tốt nghiệp - Một đĩa CD về hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện - Slide powerpoint thuyết trình đồ án 5 Ngày giao đồ án: 09/09/2021 6 Ngày nộp đồ án: 16/12/2021 Đà Nẵng, ngày 16 tháng 12 năm 2021 Trưởng Bộ môn Người hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô hiện đại luôn phải đối mặt với hai vấn đề lớn là sự cạn kiệt của nguồn nhiên liệu truyền thống và ô nhiễm môi trường Một trong những phương pháp để giải quyết hai vấn đề này là chúng ta phải tìm tòi các nguồn nhiên liệu mới để thay thế nhiên liệu hiện tại trong tương lai Để đáp ứng các yêu cầu về tiết kiệm năng lượng, nhiên liệu và bảo vệ môi trường thì việc sử dụng nhiên liệu “sạch” thay thế nhiên liệu diesel, xăng truyền thống ở Việt Nam là hướng đi cần quan tâm đầu tư nghiên cứu và phát triển Chính vì lẽ đó mà nhừng nhà nghiên cứu đã tìm ra nhiều nguồn nhiên liệu, năng lượng khác nhau trong đó có nhiên liệu biogas Biogas khí sinh học là hỗn hợp khí methane (CH4) và một số khí khác phát sinh từ sự phân huỷ các vật chất hữu cơ Methane cũng là một khí tạo ra hiệu ứng nhà kính gấp 21 lần hơn khí cacbonic (CO2) Thành phần chính của biogas là CH4 (50¸60%) và CO2 >30%) còn lại là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S, CO … được thuỷ phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20-40oC, Nhiệt trị thấp của CH4 là 1012 Btu/ft3 (37,71.103KJ/m3) do đó có thể sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong Để sử dụng biogas làm nhiên liệu thì phải xử lý biogas trước khi sử dụng vì có thể tạo nên hỗn hợp nổ với không khí Khí H2S có thể ăn mòn các chi tiết trong động cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí rất độc Hơi nước có hàm lượng nhỏ nhưng ảnh hưởng đáng kế đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của biogas Động cơ đánh lửa cưỡng bức dùng nhiên liệu biogas tuy có nhiều ưu điểm so với động cơ sử dụng nhiên liệu xăng nhưng do hiệu suất thấp nên khả năng cạnh tranh của nó có phần bị hạn chế Từ khi phát minh ra loại động cơ này đến nay, các nhà chế tạo đã cải tiến rất nhiều, đặc biệt là hiện đại hóa các hệ thống cung cấp nhiên liệu, đánh lửa, xử lý khí xả nhờ vậy hiệu suất động cơ có gia tăng và mức độ ô nhiễm môi trường giảm đi đáng kể Điều quan trọng liên quan đến việc tổ chức chu trình công tác của động cơ đánh lửa cưỡng bức tạo hỗn hợp phân lớp và tạo ra một hỗn hợp phân lớp và tạo ra hỗn hợp không đồng nhất trong buồng cháy ở thời điểm đánh lửa sao cho tại khu vực gần nến đánh lửa, thành phần hỗn hợp thuận lợi nhất cho quá trình cháy còn những khu vực khác, hỗn hợp nghèo hơn Vì Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas để đưa nhiên liệu vào trong buồng cháy cho phù hợp với mức tiêu thụ cũng như giúp qua trình cháy được ổn định hơn để giúp cho động cơ có thể tạo ra công suất gần như tối đa Trong chương trình đào tạo của các trường “Đại Học kỹ Thuật” hiện nay, thông qua việc làm đồ án giúp sinh viên củng cố lại kiến thức đã học và vận dụng để giải i quyết một vấn đề cụ thể nào đó Vào những kỳ cuối, những sinh viên nào đủ điều kiện sẽ được nhận đồ án tốt nghiệp Đề tài tốt nghiệp có ý nghĩa quan trọng trong việc đánh giá học lực của sinh viên và quyết định sinh viên có đủ điều kiện tốt nghiệp hay không Là những sinh viên gần cuối khóa Khoa Cơ Khí – Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Đà Nẵng, cũng như các bạn sinh viên khác trong trường thì nhóm chúng em đã được các thầy cô giáo cung cấp những kiến thức hết sức quan trọng về đại cương cũng như chuyên ngành để làm hành trang cho mình sau này sẽ vận dụng vào cuộc sống cũng như chuyên ngành của mình sau này Sau khi được xét đủ điều kiện nhận tốt nghiệp cùng với sự định hướng của Thầy ThS Bùi Văn Hùng đã hướng dẫn nhóm em tận tình và xuyên suốt đề tài này Đề tài của nhóm chúng em là “Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp nhiên liệu biogas cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện” Trong thời gian thực hiện đề tài nhóm em đã luôn luôn cố gắng vận dụng những kiến thức chuyên môn, sưu tầm tài liệu để vận dụng hoàn thành đề tài Mặc dù đề tài đã hoàn thành nhưng sẽ còn một số vấn đề chưa thể giải quyết hoàn toàn Vì vậy nhóm chúng em rất mong được sự chỉ bảo của các thầy cô để đề tài của nhóm có thể hoàn thành tốt hơn nữa! Cuối cùng nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn và gửi lời chúc sức khỏe đến các thầy cô giáo! ii CAM ĐOAN Nhóm chúng em xin cam đoan 1 Sẽ cố gắng dùng những kiến thức đã có và học trên trường, cũng như được thầy ThS Bùi Văn Hùng hướng dẫn tận tình để nghiên cứu thiết kế ra hệ thống cung cấp nhiên liệu này, cũng như thiết kế đưa ra bản vẽ kỹ thuật của hệ thống này và kết quả cuối cùng là hoàn thiện bộ van cung cấp và có thể sử dụng được trên động cơ GX160 của máy phát điện honda EP-2500CX 2 Những nội dung trong đồ án này là do nhóm chúng em thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của thầy ThS Bùi Văn Hùng Mọi tham khảo tài liệu dùng trong đồ án đều được nhóm chúng em trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên công trình, thời gian, địa điểm công bố Sinh viên thực hiện {Chữ ký, họ và tên sinh viên} Hồ Xuân Hải Huỳnh Công Trọng Bùi Thanh Thịnh iii