1. Trang chủ
  2. » Giáo Dục - Đào Tạo

thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt

79 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 Thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
Tác giả Hoàng Nguyễn An, Hoàng Văn Chính, Phan Tấn Cường
Người hướng dẫn TS. Bùi Văn Hùng
Trường học Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật
Chuyên ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Thể loại Đồ Án Tốt Nghiệp Đại Học
Năm xuất bản 2024
Thành phố Đà Nẵng
Định dạng
Số trang 79
Dung lượng 1,8 MB

Cấu trúc

  • CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG (15)
    • 1.1 Hiện trạng ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu (15)
      • 1.1.1. Ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu (15)
      • 1.1.2. Cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch (18)
      • 1.1.3. Khái quát về rác thải sinh hoạt (20)
      • 1.1.4. Phương pháp khí hóa biến rác thải sinh hoạt thành syngas (25)
      • 1.1.5. Tiềm năng năng lượng sinh khối ở việt nam (27)
    • 1.2 Tổng quan về khí syngas (29)
      • 1.2.1. Giới thiệu về nhiên liệu syngas (29)
      • 1.2.2. Đặc điểm và tính chất (31)
      • 1.2.3. Quá trình khí hóa syngas từ biomass (33)
      • 1.2.4. Các công nghệ khí hóa (33)
      • 1.2.5. Ứng dụng (35)
    • 1.3 Cơ cấu kim phun (35)
      • 1.3.1. Vòi phun (35)
      • 1.3.2. Vòi phun kiểu chốt tiết lưu (37)
  • CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU TRỰC TIẾP (0)
    • 2.1 Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp (GDI) (38)
      • 2.1.1. Thành phần hòa khí (38)
      • 2.1.2. Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp là gì? (40)
      • 2.1.3. Cấu tạo hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp (41)
      • 2.1.4. Các chế độ phun nhiên liệu của phun nhiên liệu trực tiếp (42)
      • 2.1.5. Ưu và nhược điểm của hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp (43)
    • 2.2 Hệ thống nhiên liệu common rail (43)
      • 2.2.1. Tổng quan hệ thống Common Rail (44)
      • 2.2.2. Cấu tạo của hệ thống common rail (44)
      • 2.2.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống common rail (45)
      • 2.2.4. Các công năng của hệ thống nhiên liệu Common Rail (47)
      • 2.2.5. Những ưu điểm của hệ thống nhiên liệu (47)
    • 2.3 Hệ thống phun nhiên liệu khí trực tiếp (49)
      • 2.3.1. Các thành phần chính (50)
      • 2.3.2. Lợi ích và ứng dụng (55)
  • CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CÁC CHI TIẾT KIM PHUN (56)
    • 3.1 Yêu cầu kĩ thuật (56)
    • 3.2 Lựa chọn vòi phun (57)
      • 3.2.1. Lựa chọn vòi phun loại lỗ (57)
      • 3.2.2. Hình dạng kim phun: được thiết kế theo hình dạng như nấp xupap . 46 (60)
    • 3.3 Lựa chọn vật liệu, thiết kế hình học (60)
      • 3.3.1. Lựa chọn vật liệu (60)
      • 3.3.2. Đặc tính của Thép Không Gỉ 316 (61)
      • 3.3.3. Kết Luận và Đề Xuất (62)
      • 3.3.4. Thiết kế hình học (63)
      • 3.3.5. Nguyên lý hoạt động của kim phun (73)
    • 3.4 Kiểm tra và hiệu chỉnh (75)
      • 3.4.1. Tính bển nhiệt của kim phun (75)
  • CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN (78)
    • 4.1 Kết luận (78)
    • 4.2 Hướng phát triển (78)

Nội dung

Nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu là than, dầu và khí đốt, đã đóng một vai trò quan trọng trong phục vụ năng lượng cho các hoạt động kinh tế, sản xuất và đời sống hàng thế kỷ.. Rác thải sinh

GIỚI THIỆU CHUNG

Hiện trạng ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu

1.1.1 Ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu: Ô nhiễm môi trường và biến đổi khí hậu là hai thách thức quan trọng đối với sự bền vững của hành tinh chúng ta Sự tăng cường của các hoạt động công nghiệp, giao thông vận tải và sử dụng năng lượng từ nguồn hoá thạch đã góp phần đáng kể vào việc làm gia tăng lượng khí nhà kính, gây ảnh hưởng nặng nề đến môi trường và cuộc sống của chúng ta Ô nhiễm môi trường không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của con người mà còn tác động đáng kể đến hệ sinh thái Không khí ô nhiễm, nước ô nhiễm và đất ô nhiễm gây tổn thương đến đa dạng sinh học, làm suy giảm số lượng và đa dạng của các loài Ngoài ra, ô nhiễm còn làm tăng nguy cơ các vấn đề sức khỏe như bệnh tim mạch, bệnh đường hô hấp, và ung thư

Lượng khí thải carbon dioxide (CO2) toàn cầu từ quá trình đốt năng lượng và các quy trình công nghiệp tăng 0,9% tương đương 321 Metric ton-Mt (triệu tấn) vào năm

2022 lên mức cao mới mọi thời đại là 36,8 Gigaton-Gt (tỷ tấn) Sau hai năm có những biến động đặc biệt trong việc sử dụng năng lượng và phát thải, một phần do đại dịch Covid-19 gây ra, mức tăng trưởng của năm ngoái chậm hơn nhiều so với mức phục hồi hơn 6% vào năm 2021 Phát thải từ quá trình đốt năng lượng tăng 423 Mt, trong khi phát thải từ các quy trình công nghiệp giảm 102 Mt

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 2

Sự thải ra khí CO2 và các khí thải từ các nguồn năng lượng hóa thạch như than, dầu và khí đốt tự nhiên đang làm gia tăng nhanh chóng lượng khí CO2 trong không khí Điều này không chỉ gây ra hiện tượng tăng nhiệt đới mà còn ảnh hưởng đến chuỗi thức ăn, đồng thời làm giảm chất lượng không khí và nước Phát thải từ khí đốt tự nhiên đã giảm 1,6% tương đương 118 triệu tấn vào năm 2022 do nguồn cung cấp khí đốt vốn đã eo hẹp lại trở nên trầm trọng hơn do cuộc xung đột giữa Nga và Ukraine cùng với đó là sự gián đoạn thương mại lan rộng sau đó Lượng phát thải từ đốt than đã tăng 243 Mt lên mức cao mới mọi thời đại là gần 15,5 Gt Mức tăng 1,6% này nhanh hơn mức tăng trưởng trung bình hàng năm 0,4% trong thập kỷ qua

Hình 1.2: Lượng phát thải CO2 toàn cầu và thay đổi hàng năm về lượng phát thải CO2 toàn cầu từ quá trình đốt năng lượng và công nghiệp, 1900-2022

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 3

Hình 1.3: Thay đổi lượng phát thải CO2 toàn cầu theo nhiên liệu, so với mức năm

Biến đổi khí hậu là hậu quả của sự gia tăng lượng khí nhà kính trong không khí Hiệu ứng nhà kính gây ra sự giữ nhiệt trong không khí, dẫn đến việc tăng nhiệt độ trung bình trên toàn cầu Biến đổi khí hậu đã ảnh hưởng đến mọi khu vực trên toàn cầu Các hiện tượng thời tiết cực đoan đang trở nên thường xuyên và gay gắt hơn ở nhiều quốc gia, trong khi những thay đổi lâu dài về mặt cấu trúc, như nhiệt độ tăng và lượng mưa thay đổi, ngày càng trở nên rõ ràng, ảnh hưởng đến sự phát triển kinh tế và phúc lợi xã hội Hướng và cường độ của biến đổi khí hậu trong tương lai phụ thuộc rất nhiều vào diễn biến nồng độ khí nhà kính, phần lớn được quyết định bởi các hoạt động của con người

Nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu gia tăng là hệ quả chủ yếu của biến đổi khí hậu Ngoài ảnh hưởng trực tiếp như mùa hè oi bức, nhiệt độ gia tăng còn tác động đến lượng mưa, gió và mực nước biển dâng Mọi hiện tượng này đều ảnh hưởng đến tần suất, cường độ và phạm vi của các hiện tượng thời tiết và khí hậu cực đoan Kể từ thời kỳ hậu cách mạng công nghiệp, nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu tiếp tục tăng tại mọi khu vực trên thế giới và diễn ra nhanh hơn trong những thập kỷ gần đây.

1970, nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu đã tăng nhanh hơn bất kỳ giai đoạn 50 năm nào khác trong ít nhất 2.000 năm qua Kết quả là trong những năm 2010, nhiệt độ bề mặt trung bình toàn cầu cao hơn khoảng 1,1°C so với thời kỳ tiền công nghiệp Năm

2021 là năm thứ 7 liên tiếp (2015-2021) nhiệt độ trung bình toàn cầu cao hơn 1°C so với thời kỳ tiền công nghiệp Mặc dù tất cả các khu vực đều đang chứng kiến sự gia tăng nhiệt độ bề mặt, nhưng một số khu vực đang có mức tăng lớn hơn những khu vực khác

Tình trạng nóng lên toàn cầu ảnh hưởng mạnh mẽ nhất đến các vùng cực, với Bắc Cực có tốc độ nóng lên nhanh gấp đôi mức trung bình toàn cầu Bắc Cực đang ấm lên nhanh hơn đáng kể so với các khu vực khác trên Trái đất, dẫn đến các hậu quả nghiêm trọng cho hệ sinh thái địa phương và toàn cầu.

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 4 như lục địa châu Á, Đông Âu, bán đảo Ả Rập và Bắc Phi cũng đang ấm lên với tốc độ nhanh hơn Trong số các quốc gia thành viên và hiệp hội của IEA(International Energy Agency), Cộng hòa Türkiye, Trung Âu (bao gồm Cộng hòa Slovakia, Áo, Cộng hòa Séc và Hungary), Ba Lan và các nước vùng Baltic ghi nhận mức tăng nhiệt độ cao hơn mức trung bình thế giới trong hai thập kỷ qua

Hình 1.4: Thay đổi nhiệt độ bề mặt trung bình,1961-1990 đến 1995-2014 1.1.2 Cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch:

Cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch là một vấn đề ngày càng trở nên nghiêm trọng, đặt ra những thách thức lớn đối với sự phát triển bền vững và an sinh xã hội toàn cầu Nhiên liệu hóa thạch, chủ yếu là than, dầu và khí đốt, đã đóng một vai trò quan trọng trong phục vụ năng lượng cho các hoạt động kinh tế, sản xuất và đời sống hàng thế kỷ Tuy nhiên, sự phụ thuộc mạnh mẽ vào nguồn nhiên liệu này đã dẫn đến những hậu quả đáng kể

Tăng trưởng nhu cầu dầu thế giới dự kiến sẽ mất đà trong giai đoạn dự báo 2022-

2028 khi quá trình chuyển đổi năng lượng tăng tốc, với đỉnh chung sắp xuất hiện Được dẫn dắt bởi sự gia tăng liên tục của nguyên liệu hóa dầu, tổng mức tăng trưởng tiêu thụ dầu sẽ vẫn ở mức dương cho đến năm 2028 khi mức sử dụng tăng lên 105,7 triệu thùng/ngày, cao hơn mức năm 2022 là 5,9 triệu thùng/ngày Tuy nhiên, điều quan trọng là nhu cầu về dầu từ nhiên liệu hóa thạch dễ cháy (không bao gồm nhiên liệu sinh học, nguyên liệu hóa dầu và các mục đích sử dụng phi năng lượng khác) sẽ đạt đỉnh 81,6 triệu thùng/ngày trong năm cuối cùng theo dự báo của chúng tôi Cột mốc quan trọng này đánh dấu bước chuyển hướng lịch sử hướng tới các nguồn phát thải thấp hơn Sự chậm lại đã được đẩy nhanh hơn do Nga xâm chiếm Ukraine trong bối cảnh lo ngại về an ninh năng lượng ngày càng tăng và do các kế hoạch chi tiêu phục hồi sau Covid của

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 5 các chính phủ, với hơn 2 nghìn tỷ USD được huy động cho đầu tư năng lượng sạch vào năm 2030

Hình 1.5: Dự tính tăng trưởng nhu cầu dầu hàng năm, 2022-2028

Một trong những hậu quả nghiêm trọng nhất của sự cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch là sự thiếu hụt nguồn cung năng lượng cấp bách Điều này gây ra thách thức lớn trong việc duy trì nguồn cung năng lượng ổn định, ảnh hưởng trực tiếp đến tiến độ sản xuất và giá cả năng lượng Tình trạng này đặc biệt nghiêm trọng đối với các nền kinh tế tiên tiến và các quốc gia đang phát triển có nguồn lực hạn chế.

Các dự báo trong Triển vọng Năng lượng Thế giới 2023 cho thấy tỷ lệ nhiên liệu hóa thạch trong nguồn cung năng lượng toàn cầu, vốn đã bị giữ ở mức khoảng 80% trong nhiều thập kỷ, giảm xuống còn 73% vào năm 2030 theo các chính sách hiện nay, với lượng phát thải CO2 liên quan đến năng lượng toàn cầu đạt đỉnh điểm vào năm 2023 giữa những năm 2020 Lộ trình phát thải ròng bằng 0 của IEA cho thấy nhu cầu nhiên liệu hóa thạch giảm hơn 25% vào năm 2030 và 80% vào năm 2050

Hình 1.6: Tiêu thụ than toàn cầu, 2000-2025

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 6

1.1.3 Khái quát về rác thải sinh hoạt: a Giới thiệu về rác thải sinh hoạt và những hệ lụy của nó:

Dân số ngày càng tăng kéo theo những ảnh hưởng không nhỏ đến xã hội trong đó có vấn đề rác thải sinh hoạt Nguồn rác thải sinh hoạt ngày càng lớn và hệ thống xử lí chúng vẫn chưa đáp ứng được lượng rác thải thải ra hằng ngày

Tổng quan về khí syngas

1.2.1 Giới thiệu về nhiên liệu syngas

Khí tổng hợp Syngas là một loại hỗn hợp khí nhiên liệu chứa chủ yếu là Hydro (H2), cacbon monoxit (CO), CH4 và nhiều khi cả một chút cacbon dioxit (CO2), hơi nước, N2 và hydro cacbon cao phân tử (tar) Là dạng khí có thể được sản xuất từ quá

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 16 trình khí hóa sinh khối Khí tổng hợp có mật độ năng lượng thấp và nhiệt trị thấp so với dầu Diesel Gần đây, các nhà nghiên cứu đã có nhiều hoạt động tìm kiếm nhiên liệu thay thế do nguồn nhiên liệu dầu mỏ ngày càng cạn kiệt và giá cả không ổn định Khí tổng hợp được coi là nguồn năng lượng tái tạo cho tương lai vì sự sẵn có của nguyên liệu thô, sinh khối, được sử dụng trong quá trình khí hóa với số lượng khác nhau ở hầu hết mọi nơi trên thế giới

Ngoài việc sử dụng cho động cơ đốt trong trên thế giới Syngas được sản xuất (phần lớn là từ các nguồn năng lượng hóa thạch như than đá, khí tự nhiên, dầu và chất thải) và ứng dụng chủ yếu tập trung vào ngành công nghiệp amoniac Một ứng dụng khác của Syngas là sản xuất hydro để sử dụng trong các nhà máy lọc dầu và để sản xuất methanol Syngas 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 sử dụng sinh khối để sản xuất Syngas 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

Hình 1.12: Quá trình khí hóa syngas

Trong quá trình sản xuất Syngas, nguyên liệu đầu vào được sấy tới nhiệt độ cao, sản phẩm của quá trình này là chất khí mới tạo thành và phần chất rắn còn lại không phản ứng Lượng khí tạo ra phụ thuộc vào nhiệt độ và tính chất của nguồn nguyên liệu cũng như nhiệt độ mà các phản ứng xảy ra Các phản ứng ban đầu xảy ra dưới sự có mặt của ô xy cho ra sản phẩm có cả khí CO và CO2 Các phản ứng xảy ra rất nhanh và kèm

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 17 theo sự tỏa nhiệt còn là tiền đề để tạo ra các phản ứng tiếp theo Quá trình khí hóa nguyên liệu rắn xảy ra tại nhiệt độ lớn hơn 600°C, tạo ra khí và chất tar dạng nhựa đường Các phản ứng hóa học ban đầu ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình khí hóa và quyết định đến thành phần các chất khí cuối cùng tạo thành Những phản ứng thứ cấp xảy ra tại nhiệt độ lớn hơn 600°C với điều kiện áp suất thích hợp sẽ giúp cho sự phân hủy tro tạo ra cacbon vcác chất khí

1.2.2 Đặc điểm và tính chất

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

BẢNG 1.1: Tính chất lý hóa của các khí thành phần chính syngas

Khí Syngas được xem là nguồn nhiên liệu sạch thay thế nhiên liệu đốt trực tiếp, được sản xuất từ nguồn nguyên liệu tái tạo giá thành thấp Syngas có nhiều ứng dụng như sinh nhiệt, chuyển đổi thành điện và nhiên liệu vận tải Trong tương lai, Syngas sẽ đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng nhu cầu năng lượng toàn cầu Công nghệ tiên tiến như tua bin khí và pin nhiên liệu sẽ được ứng dụng trong quá trình sản xuất Syngas khí hóa hiệu suất cao Hệ thống khí hóa đồng phát nhiệt - điện loại bỏ hiệu quả các chất gây ô nhiễm trong khói như SOx, NOx, giúp giảm đáng kể lượng phát thải Bên cạnh đó, nhiên liệu lỏng và khí tạo ra từ Syngas dễ dàng xử lý, vận chuyển và sử dụng trong các động cơ đốt trong.

Trong khi đó, nhiều cơ sở sản xuất và chế biến nông sản lại cần nhiều năng lượng nhiệt mà hiện tại đang phải sử dụng các loại nhiên liệu không có khả năng tái tạo như than đá, hoặc một số nhiên liệu phải nhập từ nước ngoài như dầu FO, DO, nhiên liệu khí Như vậy, nếu phế phẩm nông nghiệp (vỏ trấu, lõi ngô) được 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

STT Thông số H2 CO CH4

1 Nhiệt trị thấp (MJ/kg) 121 10.2 50,2

2 Tỷ lệ không khí-nhiên liệu lý thuyết 34,4 2,46 17,2

3 Nhiệt độ cháy lớn nhất tại

5 Tốc độ lan tràn màng lửa

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 18

Qua bảng 2 cho thấy nhiệt trị thấp của các nhiên liệu truyền thống (ví dụ than đá) cao hơn sinh khối từ 1,5÷2,5 lần, do vậy giá trên đơn vị năng lượng của nhiên liệu truyền thống (than đá) cao hơn sinh khối (vỏ trấu) vào khoảng 12÷18 lần Cụ thể với than đá có nhiệt trị như nêu trên vào thời điểm nghiên cứu khoảng 5600 đồng kg, trong khi đó giá của vỏ trấu là 500 đồng/kg (chủ yếu là tiền thu gom vận chuyển là chính), từ đó ta có thể so sánh được chi phí (giá) trên một đơn vị năng lượng (nhiệt trị) như nêu trên

BẢNG 1.2: So sánh giá trị kinh tế trên đơn vị nhiệt trị giữa sử dụng nhiên liệu truyền thống và nhiên liệu syngas ở Việt Nam Nhiên liệu hóa thạch Nguyên liệu sinh khối

Nhiên liệu Nhiệt trị thấp

$USD (Cent/MJ) Nhiên liệu Nhiệt trị thấp

Than bùn 28,5 0,25 Lõi ngô 15,4 Miễn phí

Diesel 35,0 0,62 Bẹ ngô 14,7 Miễn phí

Khí gas 40,0 0,90 Vỏ cà phê 16,6 Miễn phí

Chi phí nhiên liệu sinh khối (vỏ trấu, lõi ngô) thấp hơn đáng kể so với các nhiên liệu hóa thạch (than đá, dầu diesel, khí ga) Cụ thể, khí hóa vỏ trấu có hiệu suất 65% thì chi phí năng lượng thấp hơn than đá 4,7-5,2 lần Khi so sánh với dầu diesel hoặc khí ga, chi phí còn thấp hơn nhiều Vì lõi ngô rẻ hơn vỏ trấu, nên sử dụng lõi ngô làm Syngas đem lại hiệu quả kinh tế cao hơn nữa so với than đá, dầu diesel hoặc khí ga.

Nhược điểm của Syngas chủ yếu là về vấn đề công nghệ khí hóa, ở Việt Nam công nghệ này đã có từ những năm 1975 khi đất nước giải phóng, thời điểm đó cả nước khan hiếm xăng dầu Bên cạnh đó kỹ thuật khí hóa lúc này 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 Một số nghiên cứu như của tác giả Bùi Thành Trung và Viện Chế tạo máy nông nghiệp Bộ Công thương tiến hành nghiên cứu các mẫu thiết bị khí hóa viên sinh khối để nâng cao hiệu quả sử dụng năng lượng từ viên ép sinh khối, nhưng vẫn tồn tại các nhược điểm như khả năng sinh khí Syngas bị gián đoạn, chưa ổn định, cường độ khí Syngas và hiệu suất nhiệt chưa cao, yêu cầu nguyên liệu phải khô

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 tỷ trọng và mật độ năng lượng thấp hơn rất nhiều so

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 19 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

1.2.3 Quá trình khí hóa syngas từ biomass

Sinh khối dạng rắn (biomass) có thể được chuyển thành dạng khí, được gọi là khí tổng hợp (khí biomass) Khí này có thể cung cấp cho các turbine chu kỳ liên hợp hoặc các nhà máy nhiệt chạy than

Hình 1.13: Thiết bị khí hóa: (a): ngược chiều; (b): thuận chiều; (c) dòng cắt chéo

Cơ cấu kim phun

Trong động cơ diesel, vòi phun là chi tiết làm nhiệm vụ của chúng là đo lượng nhiên liệu được phun, chuẩn bị và điều khiển quá trình phun, định dạng dòng nhiên liệu

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 22 phun ra và bịt kín đường phun khi quá trình phun kết thúc Vòi phun bao gồm kim phun và giá đỡ kim phun là điểm liên kết quan trọng giữa động cơ và bơm cao áp

Nhiên liệu phun ra dưới áp suất cao, để tránh hiện tượng khí thải đẩy vào bên trong vòi phun trong chu kỳ nổ, áp suất nhiên liệu trong vòi phun phải luôn cao hơn áp suất trong buồng đốt tại bất cứ thời điểm nào Yêu cầu này rất khó được đáp ứng tại thời điểm kết thúc phun vì khí đó áp suất trong vòi phun giảm thì áp suất trong buồng đốt lại tăng lên, nói đòi hỏi phải có sự tính toán kỹ lưỡng và kết hợp hài hòa giữa bơm cao áp, vòi phun và lò xo hồi bên trong vòi phun

Vòi phun kiểu lỗ: Vòi phun kiểu lỗ được sử dụng cho phun nhiên liệu trực tiếp Vòi phun này phải được lắp tại vị trí đã được chỉ định trước Lỗ phun được khoan với nhiều vị trí khác nhau và được đặt trong một tư thế cố định trong buồng đốt Do vật, vòi phun kiểu lỗ được cố định trên nắp quy lát bằng kẹp và các bu lông

Hình 1.16: Chi tiết kim phun

Thiết kế cơ bản của vòi phun kiểu lỗ gồm vòi phun và giá giữ vòi phun Vòi phun bao gồm thân vòi phun và kim phun Kim phun chuyển động tự do trong thân vòi phun Tại đầu vòi phun, kim phun bịt kín được nhiên liệu bằng các đầu kim phun được tì kín vào lỗ vòi phun hình côn bởi lực lò xo Đường kính lỗ dẫn hướng kim phun lớn hơn đường kính vòi phun chút ít Áp suất nhiên liệu tác động vào các mặt cắn ngang khác nhau của kim phun Khi áp suất nhiên liệu tác động lớn hơn lực đẩy của lò xo thì vòi phun mở, nhiên liệu dưới áp suất cao được phun qua các lỗ phun và được xé tơi trong buồng đốt Vòi phun sẽ đóng lại khi áp suất nhiên liệu thấp hơn lực đẩy của lò xo Áp suất nhiên liệu để mở vòi phung dao động

SVTH: H.N.An, H.V.Chính, P.T.Cường GVHD: TS Bùi Văn Hùng 23 từ 150 bar đến 250bar tùy thuộc vào tựng loại động cơ và có thể điều chỉnh bằng cách thêm hoặc bớt các đệm điều chỉnh áp suất

1.3.2 Vòi phun kiểu chốt tiết lưu

Vòi phun kiểu chốt tiết lưu thường được sử dụng trong các động cơ có buồng đốt phụ (phun nhiên liệu gián tiếp) Trong loại vòi phun này, chùm nhiên liệu phun ra có hình dạng đồng trục và lỗ vòi phun thường được giữ mở.

Hình 1.17: Vòi phun kiểu chốt tiết lưu

Đặc điểm nổi bật của vòi phun chốt tiết lưu là khả năng kiểm soát tiết diện lỗ phun bằng cách nâng kim phun Với vòi phun lỗ, ngay khi kim phun nâng lên, tiết diện lỗ phun tăng rất nhanh Ngược lại, ở vòi phun chốt tiết lưu, do đầu kim phun có phần côn dài nên khi nâng kim phun, tiết diện lỗ phun tăng chậm, dẫn đến lượng nhiên liệu phun ban đầu tương đối nhỏ.

Khi kim phun được nâng lên, lỗ phun mở rộng, cho phép phun nhiều nhiên liệu cùng lúc Sự điều chỉnh mặt cắt này giúp kiểm soát tốc độ phun nhiên liệu ở từng giai đoạn khác nhau: đầu thời điểm phun, lượng nhiên liệu nhỏ; cuối thời điểm phun, lượng nhiên liệu lớn Đặc điểm của vòi phun này làm giảm đáng kể tiếng ồn trong buồng đốt.

GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHUN NHIÊN LIỆU TRỰC TIẾP

Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp (GDI)

Là công nghệ phân phối nhiên liệu cho phép động cơ xăng đốt nhiên liệu hiệu quả hơn, tạo ra nhiều năng lượng, khí thải sạch hơn và cải thiện khả năng tiết kiệm nhiên liệu Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp ngày càng được trang bị phổ biến trên các dòng xe ô tô hiện đại

Hình 2.1 Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp

Thành phần hòa khí thể hiện tỷ lệ hòa trộn giữa xăng và không khí trong hòa khí, được đặc trưng bằng hệ số dư không khí α (hoặc λ) hoặc bằng hệ số tỷ lệ không khí – nhiên liệu m – đó là tỷ số lượng không khí Gk và số lượng xăng Gx chứa trong hòa khí

Với m= 14,7:1 – đủ không khí, ta có α=1 và có hòa khí chuẩn (lý tưởng)

Với m >14,7:1 – dư không khí, ta có α >1 và có hòa khí nhạt (nghèo)

Với m

Ngày đăng: 17/09/2024, 09:00

HÌNH ẢNH LIÊN QUAN

Hình  1.1: Ô nhiễm môi trường - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 1.1: Ô nhiễm môi trường (Trang 15)
Hình  1.4:  Thay đổi nhiệt độ bề mặt trung bình,1961-1990 đến 1995-2014  1.1.2.  Cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch: - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 1.4: Thay đổi nhiệt độ bề mặt trung bình,1961-1990 đến 1995-2014 1.1.2. Cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch: (Trang 18)
Hình  1.8: Phương pháp chôn lấp rác thải - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 1.8: Phương pháp chôn lấp rác thải (Trang 24)
Hình  1.11: Năng lượng tái tạo tại Việt Nam - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 1.11: Năng lượng tái tạo tại Việt Nam (Trang 27)
Hình  1.12: Quá trình khí hóa syngas - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 1.12: Quá trình khí hóa syngas (Trang 30)
Hình 1.13: Thiết bị khí hóa: (a): ngược chiều; (b): thuận chiều; (c) dòng cắt chéo - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
Hình 1.13 Thiết bị khí hóa: (a): ngược chiều; (b): thuận chiều; (c) dòng cắt chéo (Trang 33)
Hình  1.14 Lò khí hóa lớp cố định kiểu thuận chiều - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 1.14 Lò khí hóa lớp cố định kiểu thuận chiều (Trang 34)
Hình  1.15: Ứng dụng của syngas - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 1.15: Ứng dụng của syngas (Trang 35)
Hình  1.17: Vòi phun kiểu chốt tiết lưu - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 1.17: Vòi phun kiểu chốt tiết lưu (Trang 37)
Hình  2.1 Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 2.1 Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp (Trang 38)
Hình 2.2: Biến thiên của tỷ số không khí – nhiên liệu theo điều kiện hoạt - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
Hình 2.2 Biến thiên của tỷ số không khí – nhiên liệu theo điều kiện hoạt (Trang 39)
Hình 2.3: Biến thiên của hiệu suất bộ xúc tác hóa khử theo tỷ số m (không - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
Hình 2.3 Biến thiên của hiệu suất bộ xúc tác hóa khử theo tỷ số m (không (Trang 40)
Hình  2.4: Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 2.4: Hệ thống phun nhiên liệu trực tiếp (Trang 40)
Hình  2.6: Nguyên lý hoạt động của hệ thống - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 2.6: Nguyên lý hoạt động của hệ thống (Trang 42)
Hình  2.7: Hệ thống nhiên liệu Common Rail  2.2.1.  Tổng quan hệ thống Common Rail - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 2.7: Hệ thống nhiên liệu Common Rail 2.2.1. Tổng quan hệ thống Common Rail (Trang 44)
Hình  2.9: Nguyên lý hoạt động - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 2.9: Nguyên lý hoạt động (Trang 46)
Hình  2.16: Bộ điều kiển điển tử - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 2.16: Bộ điều kiển điển tử (Trang 53)
Hình  2.17: Bộ ECU - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 2.17: Bộ ECU (Trang 54)
Hình  3.1: Kim phun ngược - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.1: Kim phun ngược (Trang 56)
Hình  3.4: Thép không gỉ 316 - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.4: Thép không gỉ 316 (Trang 61)
Hình  3.5: Bản vẽ lắp ghép kim phun - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.5: Bản vẽ lắp ghép kim phun (Trang 63)
Hình  3.8: Bản vẽ lò xo đặt đầu thanh đẩy - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.8: Bản vẽ lò xo đặt đầu thanh đẩy (Trang 66)
Hình  3.9: Bản vẽ nắp - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.9: Bản vẽ nắp (Trang 67)
Hình  3.10: Bản vẽ lỗ khí - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.10: Bản vẽ lỗ khí (Trang 68)
Hình  3.12: Bản vẽ vỏ kim phun - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.12: Bản vẽ vỏ kim phun (Trang 70)
Hình  3.13: Bản vẽ vỏ + solenoid - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.13: Bản vẽ vỏ + solenoid (Trang 71)
Hình  3.14: Bản vẽ thanh đẩy - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.14: Bản vẽ thanh đẩy (Trang 72)
Hình  3.15: Bản vẽ xupap  3.3.5.  Nguyên lý hoạt động của kim phun - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
nh 3.15: Bản vẽ xupap 3.3.5. Nguyên lý hoạt động của kim phun (Trang 73)
Hình 3.16: Kim phun ở trạng thái ban đầu - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
Hình 3.16 Kim phun ở trạng thái ban đầu (Trang 74)
Hình 3.17: Kim phun ở trạng thái hoạt động - thiết kế chế tạo kim phun nhiên liệu syngas trực tiếp vào buồng đốt
Hình 3.17 Kim phun ở trạng thái hoạt động (Trang 75)

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w