1. Trang chủ
  2. » Luận Văn - Báo Cáo

Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas

88 0 0
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Tác giả Vũ Văn Dân
Người hướng dẫn PGS. TS. Huỳnh Thanh Công
Trường học Trường Đại học Bách Khoa - Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành Kỹ thuật cơ khí động lực
Thể loại Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản 2019
Thành phố Thành phố Hồ Chí Minh
Định dạng
Số trang 88
Dung lượng 1,6 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1. ĐẶT VẤN ĐỀ (14)
    • 1.1. Tính cấp thiết của đề tài (14)
    • 1.2. Mục tiêu nghiên cứu (18)
    • 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu (19)
    • 1.4. Phương pháp nghiên cứu (19)
    • 1.5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài (19)
    • 1.6. Tổng quan về nhiên liệu syngas (20)
      • 1.6.1. Giới thiệu về nhiên liệu syngas (20)
      • 1.6.2. Nguyên liệu sản xuất syngas… (22)
      • 1.6.3. Công nghệ chuyển hóa syngas (24)
      • 1.6.4. Ưu nhược điểm của khí syngas so với diesel truyền thống (29)
    • 1.7. Các nghiên cứu trong và ngoài nước (32)
      • 1.7.1. Các nghiên cứu trên thế giới liên quan đến động cơ sử dụng syngas (32)
      • 1.7.2. Các nghiên cứu trong nước (39)
  • CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT (41)
    • 2.1. Cơ sở lý thuyết đánh giá đặc tính động cơ (41)
      • 2.1.1. Đặc tính công suất (41)
      • 2.1.2. Tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng lưỡng nhiên liệu (43)
      • 2.1.3. Năng lượng cung cấp ban đầu (43)
      • 2.1.4. Hiệu suất nhiệt (44)
      • 2.1.5. Xác định tỷ lệ nhiên liệu Diesel/syngas (44)
    • 2.2. Các mô hình ứng dụng trong AVL Boost (44)
      • 2.2.1. Mô hình nhiệt động lực học (44)
      • 2.2.2. Mô hình cháy Vibe 2 zone (46)
      • 2.2.3. Mô hình truyền nhiệt (48)
      • 2.2.4. Mô hình thành khí thải (50)
  • CHƯƠNG 3. NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG (53)
    • 3.2. Mô hình hóa đối tượng nghiên cứu (53)
    • 3.3. Xác định điều biện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình mô phỏng (55)
      • 3.3.1. Điều kiện ban đầu (55)
      • 3.3.2. Điều kiện vận hành và điều kiện biên (55)
    • 3.4. Kết quả mô phỏng (56)
      • 3.4.1. Đặc tính kỹ thuật động cơ với tỷ lệ H 2 /CO thay đổi (56)
      • 3.4.2. Đánh giá đặc tính kỹ thuật theo tốc độ vận hành tại tỷ lệ H2/CO=50/50 (61)
      • 3.4.3. Đánh giá đặc tính sự cháy (63)
      • 3.4.4. Đánh giá đặc tính phát thải (67)
  • CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN (69)
    • 4.1. Kết luận (69)
    • 4.2. Hướng phát triển tiếp theo (70)
  • TÀI LIỆU THAM KHẢO (71)

Nội dung

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu trong luận văn góp phần làm rõ ảnh hưởng của việc sử dụng hỗn hợp syngas-diesel như nhiên liệu trên động cơ diesel

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Cơ sở lý thuyết đánh giá đặc tính động cơ

2.1.1 Đặc tính công suất Đặc tính công suất của động cơ liên quan đến các thông số: mômen - Me

(N.m), công suất - Ne (kW), suất tiêu hao nhiên liệu - ge (g/kW.h), hiệu suất có ích [14], [15]

(2.1) Trong đó: L: chiều dài cánh tay đòn (m)

F: Lực cản của phanh trên băng thử (N)

- Công suất có ích của động cơ: là công suất có ích của động cơ phát ra tại đuôi trục khuỷu sau đó được truyền đến máy công tác

(2.2) Trong đó: - Ne : Công suất động cơ (kW)

- Me : Mômen động cơ (N.m) - n : Tốc độ động cơ (v/ph) - Công suất có ích còn được tính theo thông số vận hành:

-  e : áp suất trung bình có ích (Pa) - : Thể tích công tác (lít)

- : Số xi-lanh - : số kỳ

- Suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ thử:

- Hiệu suất có ích: là tỉ số giữa nhiệt lượng chuyển thành công có ích chia cho nhiệt lượng cấp cho động cơ, do nhiên liệu đốt cháy bên trong xi-lanh tạo ra

(2.6) Trong đó: - : nhiệt trị thấp của nhiên liệu (J/kg)

- : lượng nhiên liệu tiêu hao trong 1 giây (kg/s)

- Hệ số nạp: là tỉ số giữa lượng môi chất mới thực tế nạp vào xi-lanh ở đầu kỳ nén khi đã đóng các cửa nạp và cửa thải so với lượng môi chất mới theo lý thuyết có thể nạp đầy thể tích công tác Vh ở điều kiện nhiệt độ và áp suất môi chất phía trước xupap nạp (Tk và pk)

- gct : Lượng nhiên liệu cấp cho một chu trình (kg/chu trình);

- M1 : Lượng môi chất thực tế đi vào xi-lanh để đốt 1kg nhiên liệu (kmol/kg nhiên liệu);

- Mh : Lượng môi chất lý thuyết ; - Gk : Khối lượng không khí nạp vào xi-lanh mỗi chu trình (kg/chu trình);

- Vk : Thể tích nạp mới trong xi-lanh, sau khi quy về điều kiện pk và Tk (m 3 )

2.1.2 Tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng lưỡng nhiên liệu

Tiêu hao nhiên liệu khi sử dụng 100% diesel (g/kWh):

(2.8) Tiêu thụ nhiên liệu khi sử dụng hỗn hợp syngas - diesel (lưỡng nhiên liệu):

(2.9) Trong đó, mD (g/h): lưu lượng nhiên liệu diesel msyngas (g/h): lưu lượng nhiên liệu syngas Ne (kW): Công suất có ích

2.1.3 Năng lượng cung cấp ban đầu

Năng lượng cung cấp cho động cơ trong trường hợp chỉ dùng Diesel:

Năng lượng cung cấp cho động cơ trong trường hợp dùng lưỡng nhiên liệu:

Trong đó, mD (g/h): lưu lượng nhiên liệu diesel

LHVD và LHVsyngas (kJ/kg): Nhiệt trị của Diesel và Syngas tương ứng

Năng lượng cung cấp cho động cơ trong trường hợp chỉ dùng Diesel:

Năng lượng cung cấp cho động cơ trường hợp dùng lưỡng nhiên liệu:

2.1.5 Xác định tỷ lệ nhiên liệu Diesel/syngas:

Tỷ lệ syngas trong hỗn hợp (Syngas Energy Ratio) được sử dụng:

Các mô hình ứng dụng trong AVL Boost

Mô hình này dựa trên định luật bảo toàn năng lượng thứ nhất và định luật bảo toàn khối lượng Bỏ qua nguyên lý bảo toàn động lượng, sự biến đổi về thành phần và đặc tính nhiệt động lực học trong không gian [14], [15] e Ne DS Qin DS

Hình 2.1 Mô hình buồng cháy

2.2.1.1 Định luật bảo toàn khối lượng

(2.15) Trong đó: - m cv : Khối lượng trong vùng tính toán (control volume)

- m i : Khối lượng vào (in) - m e : Khối lượng ra (ex)

2.2.1.2 Định luật Bảo toàn Năng lượng (Định luật 1 nhiệt động lực học)

(2.16) Trong đó: - Ecv : Tổng năng lượng (J)

- Q : Nhiệt truyền (J) - W : Công sinh ra (J) - h : Enthalpy riêng (kJ/kg)

Nếu bỏ qua sự thay đổi động năng và thế năng của khối lượng lưu chất trong hệ thì sự thay đổi năng lượng của hệ dEcv chính là sự thay đổi nội năng dUcv:

2.2.1.3 Phương trình trạng thái Để tính toán sự thay đổi nội năng dUcv theo sự thay đổi của nhiệt độ và áp suất, cần thêm phương trình trạng thái

Với đơn chất I, nội năng riêng phần ui = Ui/m là hàm của áp suất và nhiệt độ:

(2.18) Với khí lý tưởng, nội năng riêng phần ui chỉ là hàm của nhiệt độ Giả thuyết này hoàn toàn phù hợp với các sản phẩm cháy vốn có liên quan đến nhiệt độ cao

Sản phẩm cháy không phải đơn nhất mà là hỗn hợp của nhiều khí khác nhau CO2, H2O, N2, O2,… nên nội năng riêng phần ui = Ui / m là hàm theo nhiệt độ T và phần trăm của khí Yi trong hỗn hợp:

2.2.2 Mô hình cháy Vibe 2 zone

Hàm Vibe 2-zone tính toán nhiệt độ của 2 vùng (cháy và chưa cháy)

Bên cạnh đó, hàm Vibe 2-zone cũng dự đoán hiện tượng kích nổ, mô tả gần chính xác đường cong tỏa nhiệt so với thực tế [14], [15]

Thể tích của vùng tính toán trong xi-lanh: V V V cl = u + b

Công thức tính toán lượng nhiên liệu trong vùng đã cháy (burned zone) theo góc quay trục khuỷu:

, dm u b b p dV b dQ F dQ b h dm b h dm BB b c d u BB b d  = − d  + d  −   + d  − d 

(2.21) Công thức tính toán lượng nhiên liệu trong vùng chưa cháy (unburned zone) theo góc quay trục khuỷu:

, dQ dm dm dm u d u u  = − p c dV d  u −  d  u − h u d  B − h BB u d BB u 

- d m n ( ) d  : Biến thiên năng lượng trong vùng tính toán theo góc quay trục khuỷu

- p c dV d  : Công của piston trong vùng tính toán

- dQ F d  : Nhiệt lượng do nhiên liệu cung cấp theo góc quay trục khuỷu

 : Nhiệt lượng mất mát truyền qua vách

- h BB : Enthanpy của lọt khí

- dm BB d  : Lưu lượng khối lượng lọt khí

- h u dm B d  : Nội năng dòng chảy từ vùng chưa cháy dịch chuyển sang vùng đã cháy

Trong quá trình sử dụng, mô hình cháy Vibe 2-zone quan tâm 4 thông số điều khiển chính gồm: thời điểm cháy, thời gian cháy, tham số định dạng “m”

Hình 2.2 Ảnh hưởng khi thay đổi tham số “m” đối với các đường đặc tính trong quá trình mô phỏng

Tham số “a” được khuyến cáo là 6,9 Ngoài ra, việc điều chỉnh tham số hình dạng “m” cho các trường hợp mô phỏng khác nhau cũng trở nên dễ dàng hơn bởi tính trực quan của đồ thị: “Đường cong tỏa nhiệt” và “Phần trăm lượng nhiên liệu cháy” được thay đổi ngay khi ta thay đổi tham số “m” trên phần mềm (Hình 2.2)

Nhiệt truyền qua piston, vách và nắp xi-lanh, được tính theo công thức [14], [15]:

Trong đó: - Q w i : Nhiệt truyền qua vách (J)

- Ai : Diện tích (m 2 ) -  w : Hệ số truyền nhiệt [Heat transfer coefficient, W/(m 2 K)]

- T c : Nhiệt độ không khí trong xi-lanh (K) - T w i : Nhiệt độ (vách xi-lanh, piston) (K)

Hệ số truyền nhiệt: được nội suy từ dòng chuyển động rối của khí cháy trên vách xi-lanh, thông qua các số không thứ nguyên Nusselt (Nu), Reynolds (Re) và Prandtl (Pr):

= C Re Pr m n Nu (với m = 0,78 và n = 0,33)

Nu k ; Số Reynolds: Re =   cB ; Số Prandtl:

- C : Hằng số - h : Hệ số truyền nhiệt đối lưu [W/(m 2 k)]

- K : Hệ số dẫn nhiệt của khí [W/(m.k)]

- μ : Độ nhớt động lực học [(Ns)/m 2 ]

2.2.4 Mô hình thành khí thải

Quá trình cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức trên thực tế tạo ra rất nhiều sản phẩm cháy Ngoài khí CO2 và H2O thì sản phẩm cháy còn bao gồm CO, HC, NOx và lượng nhiên liệu không cháy hết do quá trình cháy không hoàn toàn

Nồng độ các thành phần độc hại nêu trên phụ thuộc rất nhiều vào hệ số dư lượng không khí hay hệ số tương đương Trên hình 2.4 thể hiện ảnh hưởng của đến các thành phần khí thải trong động cơ SI Ở vùng giàu nhiên liệu, lượng ôxy cung cấp không đủ cho quá trình cháy, nên cả HC và CO đều tăng lên Ở vùng nghèo nhiên liệu, lượng HC tăng lên do quá trình cháy nghèo và mất lửa Thành phần NOx hình thành trong điều kiện nhiệt độ cao, giá trị NOx đạt cực đại gần giá trị (điểm có nhiệt độ cháy cao và lượng ôxy dư)

Hình 2.3 Ảnh hưởng hệ số tương đương tới khí thải trong động cơ SI

2.2.4.1 Cơ chế hình thành CO

Sự hình thành khí thải CO được thể hiện qua hai phản ứng trong Bảng 2.1

Bảng 2.1 Cơ chế hình thành CO

- Khí thải CO được tính toán:

2.2.4.2 Cơ chế hình thành HC

Lượng HC được tạo ra do phản ứng cháy không hoàn toàn của nhiên liệu:

Với E6 (J/mol); A=6,7.10 21 (m 3 /mols); cR là hệ số hiệu chỉnh

2.2.4.3 Cơ chế hình thành NO x

Cơ chế hình thành NOx tuân theo 6 phản ứng Zeldovich được thiết lập [14], [15]:

Bảng 2.2 Cơ chế hình thành NO x theo 6 phản ứng

Công thức tính khí thải N2O (mole/cm 3 ):

Công thức tính khí thải NO (mole/cm 3 ):

NO act NO equ KineticMult c c C

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG

Mô hình hóa đối tượng nghiên cứu

- Phân tích kết cấu động cơ nghiên cứu, làm cơ sở xây dựng mô hình mô phỏng

- Xây dựng mô hình động cơ trên phần mềm AVL Boost ver.2013.2 Các bước xây dựng mô hình mô phỏng được thực hiện theo Bảng 3.1

Bảng 3.1 Trình tự các bước mô phỏng

TT Trình tự Minh họa tiêu biểu

1 Tìm hiểu kết cấu động cơ RV125-2 mô phỏng và điều kiện ban đầu, điều kiện biên liên quan

2 Xây dựng mô hình mô phỏng trên AVL Boost ver.2013

3 Định nghĩa dữ liệu đầu vào và điều kiện biên

4 Chạy chương trình theo các biến thay đổi

5 Xuất kết quả đặc tính mô phỏng đầu ra

Mô hình động cơ diesel 1 xi-lanh sử dụng syngas được trình bày trong Hình 3.1

Hình 3.1 Mô hình động cơ syngas-diesel được xây dựng trên AVL Boost

Như mô tả trong hình, họng nạp bắt đầu từ ống 1 đến ống 4, lắp đặt lọc gió, các đầu nối, các điểm đo nhiệt độ và áp suất Họng thải được bắt đầu từ ống 5 đến ống 7, có lắp ống tiêu âm Xi-lanh C1 được dùng để khai báo các thông số kỹ thuật cần thiết của động cơ về kết cấu Đối tượng E1 được dùng để mô tả các điều kiện biên, điều kiện vận hành của động cơ Các màn hình mô tả thông số trong phần mềm được trình bày trong Phụ lục I.

Xác định điều biện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình mô phỏng

- Kết cấu động cơ RV125-2:

+ Dựa trên bản vẽ kết cấu động cơ Rv125-2 của Công ty

+ Dựa trên đo đạt thực thế động cơ tại PTN Động cơ đốt trong

3.3.2 Điều kiện vận hành và điều kiện biên

Bảng 3.2 Điều kiện mô phỏng trong luận văn

Thông số Giá trị Ghi chú

Thời điểm phun, TK 20 Cố định bởi nhà sản xuất, giữ không đổi Nhiệt độ khí nạp, nhớt, khí thải, K Đo trực tiếp trên động cơ thử nghiệm tại PTN Động cơ đốt trong Giới hạn của tỷ lệ diesel/syngas

50-100% bước = 10% (Tổng cộng có 6 tỉ lệ mô phỏng đánh giá: 50/50, 40/60, 30/70, 20/80, 10/90, 0/100)

Tốc độ, v/ph 1000-2600 v/ph thay đổi, bước thay đổi = 200 v/ph.

Kết quả mô phỏng

3.4.1 Đặc tính kỹ thuật động cơ với tỷ lệ H 2 /CO thay đổi

Như đã trình bày ở Chương 1, syngas bao gồm hai thành phần chính:

H2 và CO có tỷ lệ thay đổi theo nguồn nguyên liệu đầu vào Tại Việt Nam, tỷ lệ H2/CO tiêu biểu bao gồm 3 dạng chính: 75/25, 50/50, và 25/75 Đơn vị là

% về thể tích Để có góc nhìn rõ hơn về các tỷ lệ này, mô hình mô phỏng đã được thực thi để đánh giá các thông số đặc tính kỹ thuật tiêu biểu của động cơ như Hình 3.2 đến Hình 3.17

Hình 3.2 trình bày sự thay đổi của công suất động cơ khi sử dụng 3 loại syngas với thành phần khác nhau theo tốc độ động cơ tại tỉ lệ hòa trộn syngas- diesel = 50/50 Các thành phần syngas này có tỉ lệ H2/CO lần lượt bằng:

75/25, 50/50, và 25/75 Tốc độ thay đổi từ 1000v/ph đến 2600v/ph, bước thay đổi bằng 200v/ph Như thể hiện trên hình, khi tốc độ thay đổi thì công suất động cơ sử dụng syngas-diesel cũng thay đổi tương ứng theo chiều hướng tăng Xu hướng thay đổi có tính đồng nhất với lý thuyết động cơ (công suất nhỏ tại tốc độ thấp và lớn khi tăng tốc độ) Độ thay đổi khi tốc độ đặt từ 2000v/ph đến 2600v/ph có xu hướng giảm so với từ tốc độ 1000v/ph đến

2000v/ph Tại cùng một tốc độ, khi thay đổi thành phần syngas, kết quả mô phỏng công suất cho các giá trị khác nhau Khi tăng tỉ lệ H2 trong nhiên liệu (ví dụ 75%H2) công suất của động cơ cao hơn rõ rệt so với khi dùng syngas có 50% và 25% H2 Điều này cho thấy tốc độ cháy và năng lượng tỏa ra của khí H2 (120MJ/kg) hỗ trợ cho quá trình tạo công có ích của động cơ Vì vậy, công suất của động cơ tăng cao Nói cách khác, nếu chúng ta sử dụng nguồn nguyên liệu tốt tại khí syngas có chất lượng tốt thì công suất đầu ra sẽ tăng, giúp tăng hiệu suất có ích (hiệu suất chuyển đổi năng lượng) tăng

Hình 3.2 Đặc tính công suất theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi

Hình 3.3 trình bày sự thay đổi của mô-men động cơ khi sử dụng 3 loại syngas với thành phần khác nhau theo tốc độ động cơ tại tỉ lệ hòa trộn syngas- diesel = 50/50 Điều kiện vận hành tương tự như Hình 3.2 Tốc độ động cơ thay đổi từ 1000- 2600 v/ph và mô-men cũng thay đổi theo, tốc độ tăng từ

1000-1800 v/ph thì momet cũng tăng theo và đạt cực đại tại 1800 v/ph , khoảng từ 1800-2000 v/ph mô-men co xu hướng giảm nhẹ, khoảng từ 2000- 2600 v/ph mô-men bắt đầu giảm mạnh hơn Tại cùng 1 điểm tốc độ giá trị mô-men cũng khác nhau với thành phần syngas khác nhau, thành phần H2 càng lớn thì giá trị mô-men càng lớn tại cùng 1 điểm tốc độ

Hình 3.4 trình bày sự thay đổi của mức tiêu thụ nhiên liệu theo tốc độ động cơ đối với 3 trường hợp syngas khác nhau Các thành phần syngas này có tỉ lệ H2/CO lần lượt bằng: 75/25, 50/50, và 25/75 Mức tiêu thụ nhiên liệu giảm mạnh khi tốc độ tăng từ 1000-1800 v/ph, điều này phù hợp vì tốc độ tăng và tiến tới vùng hoạt động hiệu quả của động cơ, và mức tiêu thụ nhiên liệu có xu hướng tăng nhẹ khi tốc độ tăng từ 1800-2600 v/ph vì ra khỏi vùng hoạt động hiệu quả của động cơ Tại cùng một điểm tốc độ, tỉ lệ H2/CO càng lớn thì mức tiêu thụ nhiên liệu càng nhỏ vì năng lượng tỏa ra của khí H2 hỗ trợ cho quá trình tạo công có ích của động cơ

Hình 3.3 Đặc tính mô-men theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi

Hình 3.4 Đặc tính tiêu thụ nhiên liệu theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi

Hình 3.5 NO x theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi tại 50% diesel- 50% syngas

Hình 3.6 CO theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi tại 50% diesel - 50% syngas

Hình 3.7 Soot theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi tại 50% diesel- 50% syngas

Thành phần phát thải khí độc (NOx, CO, Soot) khi động cơ sử dụng syngas-diesel theo tốc độ được trình bày từ Hình 3.5 đến Hình 3.7, tương ứng

Hình 3.5 cho thấy sự thay đổi của NOx theo tốc độ vận hành từ 1000v/ph đến

2600v/ph Khi tốc độ tăng thì lượng phát thải NOx có xu hướng giảm khi sử dụng các loại syngas có tỉ lệ H2/CO khác nhau Kết quả này có thể do sự cháy giảm khi tăng tốc độ động cơ Ở các điểm tốc độ cao, lượng không khí nạp có xu hướng giảm

Hình 3.6 diễn tả sự thay đổi của CO theo tốc độ với 3 tỷ lệ syngas khác nhau Các thành phần syngas này có tỉ lệ H2/CO lần lượt bằng: 75/25, 50/50, và 25/75 Tốc độ tăng từ 1000-2600 v/ph thì CO cũng tăng theo Tại cùng một tốc độ thì tỉ lệ H2/CO càng cao thì lương CO sinh ra càng cao

Hình 3.7 cho thấy thành phần Soot có sự khác biệt khi dùng syngas có thành phần H2 và CO khác nhau Khi tốc độ tăng tử 1000-2600 v/ph và H2/COu/25 thì Soot có xu hướng tăng nhẹ Khi tốc độ tăng tử 1000-2600 v/ph và H2/CO lần lượt 50/50 và 25/75 thì Soot có xu hướng giảm nhẹ Tại cùng một tốc độ thì tỉ lệ H2/CO càng giảm thì lượng Soot càng giảm

3.4.2 Đánh giá đặc tính kỹ thuật theo tốc độ vận hành tại tỷ lệ H2/COP/50 a) Đặc tính công suất có ích

Hình 3.8 diễn tả đặc tính công suất theo tốc độ với 6 điểm vận hành nhiên liệu khác nhau Tỉ lệ % diesel/syngas thay đổi từ 50/50-100/00 với bước thay đổi từ 10% Khi tốc độ tăng từ 1000-2600 v/ph thì công suất cũng tăng theo và tăng mạnh từ giai đoan 1000-1800 v/ph Tại cùng một điểm tốc độ tỉ lệ % diesel/syngas càng tăng thì công suất cũng tăng theo

Hình 3.8 Đặc tính công suất theo tốc độ với tỷ lệ % diesel/syngas thay đổi b) Đặc tính mô-men có ích

Hình 3.9 trình bày đặc tính mô-men theo tốc độ với 6 điểm vận hành nhiên liệu khác nhau Tỉ lệ % diesel/syngas thay đổi từ 50/50-100/00 Khi tốc độ tăng từ 1000-1800 v/ph thì mô-men tăng, từ 1800-2600 v/ph mô-men giảm v/ph Tại cùng 1 điểm tốc độ tỉ lệ % diesel/syngas càng lớn thì mô-men càng lớn, do lương H2 tham gia quá trình cháy tăng

Hình 3.9 Đặc tính mô-men theo tốc độ với tỷ lệ % diesel/syngas thay đổi c) Đặc tính tiêu thụ nhiên liệu có ích

Hình 3.10 trình bày sự thay đổi của tiêu thụ nhiên liệu theo tốc độ động cơ Tỉ lệ % diesel/syngas thay đổi từ 50/50-100/00 Tốc độ từ 1000-1800 v/ph tiêu thụ nhiên liệu giảm vì đông cơ đang tiến tới vùng hoạt động hiệu quả, từ 1800-2600 v/ph tiêu hao nhiên lieu bắt đầu tăng Tại cùng 1 điểm thì tỉ lệ % diesel/syngas càng tăng thì mức tiêu hao càng nhỏ vì H2 tham gia quá trình cháy càng nhiều

Hình 3.10 Đặc tính tiêu thụ nhiên liệu theo tốc độ với tỷ lệ % diesel/syngas thay đổi

3.4.3 Đánh giá đặc tính sự cháy a) Đặc tính áp suất trong xylanh động cơ theo góc trục khuỷu + Tại 1800 v/ph (tại điểm tốc độ phát mô-men cực đại)

Hình 3.11 Áp suất xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas thay đổi tại 1800v/ph

Hình 3.11 diễn tả sự thay đổi của áp suất xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas thay đổi tại 1800v/ph Theo chiều tăng của góc quay trục khuỷu từ 330-350 áp suất xi-lanh tăng điều vì đây là quá trình nạp Trong khoảng từ 350 đến 370 diển ra các quá trình :cháy trễ (bao gồm giai đoạn phun nhiên liệu), cháy tăng áp nhanh, cháy chính nên áp suất tăng mạnh khoảng 360-370 và đạt cực đại tại quá trình cháy chính Sau 370 là quá trình cháy rớt áp suất bắt đầu giảm tại cùng 1 điểm thì thành phàn syngas càng lớn thì áp suất càng lớn nhưng mức độ tăng thì nhỏ theo % diesel/syngas tại cùng 1 điểm

+ Tại 2400 v/ph (tại điểm tốc độ phát công suất cực đại) Hình 3.12 diễn tả sự thay đổi của áp suất xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas thay đổi tại 1800v/ph Theo chiều tăng của góc quay trục khuỷu từ 330TK -350TK áp suất xi-lanh tăng điều vì đây là quá trình nạp Trong khoảng từ 350TK đến 370TK diển ra các quá trình :cháy trễ ( bao gồm giai đoạn phun nhiên liệu), cháy tăng áp nhanh, cháy chính nên áp suất tăng mạnh khoảng 360TK-370TK và đạt cực đại tại quá trình cháy chính Sau 370TK là quá trình cháy rớt áp suất bắt đầu giảm tại cùng 1 điểm thì thành phần syngas càng lớn thì áp suất càng lớn nhưng mức độ tăng thì nhỏ theo % diesel/syngas tại cùng 1 điểm nhưng áp suất tại 2400 v/ph nhỏ hơn tại 1800 v/ph vì mô-men đạt cực đại 1800 v/ph

Hình 3.12 Áp suất xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas thay đổi tại 2400v/ph b) Đặc tính nhiệt độ trong xylanh động cơ theo góc trục khuỷu

Ngày đăng: 08/09/2024, 18:15

Nguồn tham khảo

Tài liệu tham khảo Loại Chi tiết
[1] Nguyễn Văn Anh, Nghiên cứu ứng dụng biogas-diesel cho động cơ lắp trên phương tiện cơ giới đường bộ phục vụ giao thông nông thôn Việt Nam Luận án Tiến Sĩ, Đại học Đà Nẵng, 2016 Khác
[2] GS.TS Đặng Kim Chi, Chất thải rắn nông thôn, nông nghiệp và làng nghề. Thực trạng và giải pháp, Đại học Bách Khoa Hà Nội, 2011 Khác
[3] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Lê Xuân Thạch, So sánh hiệu quả của các giải pháp cung cấp biogas cho động cơ đốt trong, Tạp chí khoa học và công nghệ, Đại học Đà Nẵng số 2 (37), 2010 Khác
[4] Nguyễn Văn Long Giang, Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ cung cấp nhiên liệu trong động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu kép (LPG-Diesel), Luận án Tiến Sĩ, Đại học Đà Nẵng, 2017 Khác
[5] PGS.TS. Đinh Thị Ngọ; TS. Nguyễn Khánh Diệu Hồng, Nhiên liệu sạch và các quá trình xử lý trong hóa dầu, Nhà xuất bản khoa họ và kỹ thuật Hà Nội, 2008 Khác
[6] PGS.TS. Khổng Vũ Quảng, NCS. Bùi Văn Chinh, Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp trên động cơ đốt trong, 2013. Jared P, ciferno john J, Marano benchmarking Biomass Gasification Technologies for Fuels, Chemicals and hydrogen Production 2012 Khác
[7] Huỳnh Phước Sơn, Nghiên cứu phương pháp điều khiển cung cấp nhiên liệu trên động cơ common rail diesel sử dụng nhiên liệu kép (CNG – Diesel), Luận án Tiến Sĩ, Đại học Đà Nẵng, 2018 Khác
[8] GS. TS. Phạm Minh Tuấn, Khí thải động cơ và ô nhiễm môi trường. NXB Khoa học và kỹ thuật, 2008 Khác
[9] Nguyễn Thị Nhâm Tuất, Ngô Văn Giới, Đánh giá thực trạng và tiềm năng khai thác năng lượng tái tạo ở Việt Nam, Trường đại học khoa học - Đại học Thái Nguyên, 2012 Khác
[10] Nguyễn Minh Việt, Đỗ Anh Tuấn, Công nghệ khí hóa sử dụng phụ phẩm nông-lâm nghiệp để phát điện công suất nhỏ, Tạp chí khoa học và công nghệ thủy lợi số 12/2012b.Tiếng Anh Khác
[11] Synthetic fuels handbook, Properties, Proccess and Performance, JAMES G. SPEIGHT, 2008 Khác
[12] TS. Pham Huu Tuyen, PGS. TS. Le Anh Tuan, et.al. 2011, The influenes of waste cooking oil derived biodiesel on diesel engine characteristics 5th South East Asian Technical University Consortium (SEATUC) Symposium, ISSN 1882 - 5796, p.542 -545 Khác
[13] Tung D. Nguyen. 2009 present state, potential and the future of electrival Power generation from Biomass residues in Vietnam. Agricultural Engineering international the CIGRE journal Khác
[14] AVL-List GmbH. BOOST ver.2013 UserGuide. Hans-List-Platz 1, A- 8020 Graz, Austria, 2009 Khác
[15] AVL-List GmbH. BOOST ver.20113 Theory. Hans-List-Platz 1, A- 8020 Graz, Austria, 2009 Khác
[16] PGS.TS. Le Anh Tuan, Simulation of a Syngas - diesel dual fuel engine for small - scale power, Hanoi University of Science and Tehnology, September 2013 Khác
[17] Bibhuti, et.al Effect of H2:CO ratio in syngas on the performance of a dual fuel diesel engine operation Khác
[18] Changwei Ji. et.al Improving the performance of a spark-ignited gasoline engine with the addition of syngas produced by onboard ethanol steaming reforming, international journal of Hydrogen, energy (2012) 1-9 Khác
[19] B. Sahoo, et.al Effect of Load Level on the Performance of a Dual Fuel Compression Ignition Engine Operating on Syngas Fuels With Varying H2/CO Content, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power DECEMBER 2011, Vol. 133 / 122802-1 Khác
[20] Veziroglu TN, Barbir F. Hydrogen, the wonder fuel. Int J H2gen Energy 1992; 17:391-404 Khác

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình 1.1 Vỏ trấu được thải bỏ bừa bãi - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 1.1 Vỏ trấu được thải bỏ bừa bãi (Trang 18)
Bảng 1.2 Tiềm năng sinh khối gỗ năng lượng - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Bảng 1.2 Tiềm năng sinh khối gỗ năng lượng (Trang 22)
Hình 1.4 Công nghệ khí hóa tầng cố định có dòng chéo [11] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 1.4 Công nghệ khí hóa tầng cố định có dòng chéo [11] (Trang 25)
Hình 1.6 Phát thải HC theo tỷ lệ thay thế syngas [18] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 1.6 Phát thải HC theo tỷ lệ thay thế syngas [18] (Trang 33)
Hình 1.7 Hiệu suất nhiệt chỉ thị theo % syngas [18] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 1.7 Hiệu suất nhiệt chỉ thị theo % syngas [18] (Trang 33)
Hình 1.10 Phát thải CO theo tỷ lệ thay thế syngas [18] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 1.10 Phát thải CO theo tỷ lệ thay thế syngas [18] (Trang 36)
Hình 1.11 Phát thải NO x  theo tỷ lệ thay thế syngas [18] - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 1.11 Phát thải NO x theo tỷ lệ thay thế syngas [18] (Trang 37)
Hình 1.14 Phát thải NO x  theo tải trọng ứng với các tỷ lệ H 2 /CO khác nhau - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 1.14 Phát thải NO x theo tải trọng ứng với các tỷ lệ H 2 /CO khác nhau (Trang 39)
Hình 2.1 Mô hình buồng cháy - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 2.1 Mô hình buồng cháy (Trang 45)
Hình 2.2 Ảnh hưởng khi thay đổi tham số “m” đối với các đường đặc tính - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 2.2 Ảnh hưởng khi thay đổi tham số “m” đối với các đường đặc tính (Trang 48)
Hình 2.3 Ảnh hưởng hệ số tương đương tới khí thải trong động cơ SI - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 2.3 Ảnh hưởng hệ số tương đương tới khí thải trong động cơ SI (Trang 50)
Bảng 2.2 Cơ chế hình thành NO x  theo 6 phản ứng - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Bảng 2.2 Cơ chế hình thành NO x theo 6 phản ứng (Trang 52)
Bảng 3.1 Trình tự các bước mô phỏng - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Bảng 3.1 Trình tự các bước mô phỏng (Trang 53)
Hình 3.1 Mô hình động cơ syngas-diesel được xây dựng trên AVL Boost - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.1 Mô hình động cơ syngas-diesel được xây dựng trên AVL Boost (Trang 54)
Hình 3.2 Đặc tính công suất theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.2 Đặc tính công suất theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi (Trang 57)
Hình 3.4 Đặc tính tiêu thụ nhiên liệu theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.4 Đặc tính tiêu thụ nhiên liệu theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi (Trang 58)
Hình 3.3 Đặc tính mô-men theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.3 Đặc tính mô-men theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi (Trang 58)
Hình 3.5 NO x  theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO   thay đổi tại 50% diesel- 50% syngas - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.5 NO x theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi tại 50% diesel- 50% syngas (Trang 59)
Hình 3.6 CO theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO   thay đổi tại 50% diesel - 50% syngas - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.6 CO theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi tại 50% diesel - 50% syngas (Trang 59)
Hình 3.7 Soot theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO   thay đổi tại 50% diesel- 50% syngas - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.7 Soot theo tốc độ với tỷ lệ % H 2 /CO thay đổi tại 50% diesel- 50% syngas (Trang 60)
Hình 3.9 Đặc tính mô-men theo tốc độ với tỷ lệ % diesel/syngas thay đổi - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.9 Đặc tính mô-men theo tốc độ với tỷ lệ % diesel/syngas thay đổi (Trang 62)
Hình 3.10 Đặc tính tiêu thụ nhiên liệu theo tốc độ với tỷ lệ % diesel/syngas - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.10 Đặc tính tiêu thụ nhiên liệu theo tốc độ với tỷ lệ % diesel/syngas (Trang 63)
Hình 3.11 Áp suất xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.11 Áp suất xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas (Trang 63)
Hình 3.12 Áp suất xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.12 Áp suất xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas (Trang 65)
Hình 3.13 Nhiệt độ xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.13 Nhiệt độ xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas (Trang 66)
Hình 3.14 Nhiệt độ xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.14 Nhiệt độ xi-lanh theo GQTK với % diesel/syngas (Trang 66)
Hình 3.17 Phát thải Soot theo tốc độ với tỉ lệ syngas-diesel thay đổi - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.17 Phát thải Soot theo tốc độ với tỉ lệ syngas-diesel thay đổi (Trang 68)
Hình 3.16 Phát thải CO theo tốc độ với tỉ lệ syngas-diesel thay đổi  b)  Thành phần khí Soot (bồ hóng) theo tốc độ - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
Hình 3.16 Phát thải CO theo tốc độ với tỉ lệ syngas-diesel thay đổi b) Thành phần khí Soot (bồ hóng) theo tốc độ (Trang 68)
Hình I.1 Giao diện phần mềm AVL Boost  I.5. Các phần tử của chương trình - Luận văn thạc sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu mô phỏng đặc tính động cơ Diesel sử dụng nhiên liệu Diesel-Syngas
nh I.1 Giao diện phần mềm AVL Boost I.5. Các phần tử của chương trình (Trang 77)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN