NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL pptx

Sự cháy của nhiên liệu, tức dầu diesel, sảy ra trong buồn đốt, khi piston đi tới gần điểm chết trên trong kì nén, là sự tự cháy dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao của không khí né

Nhiên Liệu Cho Động Cơ Diesel

Nhiên Liệu Cho Động Cơ Diesel

I Đối tượng, phạm vi, mục đích của nhiên liệu cho động cơ

I Đối tượng, phạm vi, mục đích.

1 Đối tượng : Nhiên liệu

2 Phạm vi: Nhiên liệu dùng trong động cơ diesel.

3 Mục đích : Tìm hiểu các loại nhiên liệu của động cơ diesel.

.Thành phần.

.Tính chất.

.Các thông số đánh giá.

II Khái niệm, phân loại, phạm vi tiếp cận.

1 Khái niệm.

 Động cơ Diesel: Là một loại động cơ đốt trong, khác với động cơ xăng

Sự cháy của nhiên liệu, tức dầu diesel, sảy ra trong buồn đốt, khi piston

đi tới gần điểm chết trên trong kì nén, là sự tự cháy dưới tác động của nhiệt độ và áp suất cao của không khí nén

 Nhiên liệu cho động cơ diesel (nhiên liệu diesel): Là một loại nhiên

liệu lỏng, sản phẩm tinh chế từ dầu mỏ có thành phần chưng cất nằm giửa dầu hỏa và dầu bôi trơn Chúng thường có nhiệt độ bốc hơi từ 175 đến 370 độ C các nhiên liệu diesel nặng hơn , với nhiệt độ bốc hơi 315 đến 425 độ C gọi là dầu ma dút

II Khái niệm, phân loại, phạm vi tiếp cận.

2 Phân loại.

 Động cơ diesel có thể chạy bằng nhiều loại nhiên liệu khác nhau, trong đó

có cả than đá, khí đốt và nhiên liệu tổng hợp Tuy nhiên,loại nhiên liệu diesel thông dụng nhất hiện nay là một số phân đoạn của dầu mỏ

 Tùy thuộc vào phạm vi, nhiệt độ sôi, hàm lượng tạp chất, độ nhớt, … dầu diesel có nhiều loại khác nhau như: gas oil, dầu diesel tàu thủy, dầu solar, mazout, dầu nặng, dầu nhẹ, dầu cặn,…

 Tuy nhiên, để xếp một mẫu dầu diesel vào loại nào ta phải căn cứ vào chỉ tiêu kỹ thuật của nó được quy định bởi các tổ chức có chức năng tiêu chuẩn hóa hoặc các hãng ỹ

thuâtchế tạo lớn Các chỉ tiêu kĩ thường được thể hiện dưới hình thức một bảng các trị

số của các tính chất đặc trưng cho khả năng và hiệu quả sử dụng của một loại nhiên liệu

cụ thể vào một mục đích xác định

Tiêu chuẩn ΓΟСТ của Liên xô

 ΓΟСТ 305-73 áp dụng cho nhiên liệu diesel được sản xuất từ dầu mỏ có hàm lượng S cao, còn ΓΟСТ 4749-73 áp dụng cho nhiên liệu diesel từ dầu mỏ có hàm lượng S thấp.

 A và ДA nhiên liệu bắc cực dùng cho động cơ diesel làm việc trong điều kiện nhiệt độ

<30 độ

 3, 3C và ДЗ nhiên liệu mùa đông dùng trong điều kiện nhiệt độ từ 30 đến o độ

 Л và ДЛ nhiên liệu mùa hè dùng trong điều kiện nhiệt độ trên o độ

 ДC nhiên liệu đặc biệt có số cetane cao hơn

Tiêu chuẩn ASTM của Mỹ

 Theo ASTM – D975, dầu diesel được chia làm 3 nhóm :

 No 1-D: nhiên liệu cho động cơ diesel làm việc trong điều kiện tải và tốc độ quay

thường xuyên thay đổi Loại nhiên liệu này thường là sản phẩm chưng cất trực tiếp từ dầu mỏ

 No 2-D: nhiên liệu cho động cơ diesel công nghiệp và động cơ xe cơ giới có chế độ làm

viêc nặng, trong loại này thường chứa sản phẩm chưng cất trực tiếp và sản phẩm

cracking

 No 4-D: nhiên liệu cho động cơ diesel thấp tốc và trung tốc Loại nhiên liệu này

thường là hỗn hợp của sản phẩm chưng cất trực tiếp hoăc của sản phẩm cracking với dầu cặn

II Khái niệm, phân loại, phạm vi tiếp cận.

3 Phương pháp tiếp cận.

- Các nhà máy, xí nghiệp xăng dầu

- Các thông tin trên mạng

- Thông tin trên thư viện

III Các thông số đánh giá chất lượng

Các chỉ tiêu kĩ thuật quan trọng nhất của nhiên liệu diesel bao gồm: nhiệt trị, tính tự bốc cháy, hàm lượng tạp chất, độ nhớt, khả năng bay hơi.

1 Độ nhớt

Độ nhớt của nhiên liệu là một đại lượng vật lý đặc trưng cho trở lực do ma sát nội tại sinh ra ngay trong lòng chất lỏng khi có sự chuyển động tương đối của

các phân tử với nhau

Độ nhớt có thể được biểu diễn dưới ba dạng chính như sau: độ nhớt động lực

(µ) , độ nhớt động học và độ nhớt quy ước.

 Độ nhớt động lực (µ) hay độ nhớt tuyệt đối là đại lượng biểu diễn lực ma sát nội tại thực sinh ra khi các phân tử chuyển động tương đối với nhau, hai loại độ nhớt còn lại

là những đại lượng chỉ cho biết giá trị tương đối hay gián tiếp

 Độ nhớt động lực được rút ra từ phương trình của Newton về chất lỏng chảy trong dòng ở chế độ chảy dòng (phần lớn các chất lỏng đều có thể áp dụng được phương trình này)

 Độ nhớt động học có thể biểu theo nhiều đơn vị khác nhau tuỳ theo hệ thống đơn vị

sử dụng, nhưng thông thường thì trong lĩnh vực dầu khí nó thường được đo trong

hệ CGS, trong hệ thống này thìđơn vị của nó là Poise (P), thực tế thì hay dùng đại lượng ước số của nó là centipoise (cP)

 · Độ nhớt: dầu diesel không tự bay hơi để bốc cháy mà được phun qua vòi phun cao áp

thành sương mù Vì vậy độ nhớt ảnh hưởng lớn tới sự cháy của nhiên liệu Độ nhớt thấp làm xấu đi quá trình phun sương, nhưng độ nhớt quá cao làm hư hỏng hệ thống phun sương

 · Độ nhớt được lựa chọn theo nhiệt độ môi trường Trường hợp phải dùng dầu có độ

nhớt cao (vì giá rẻ) phải có bộ sấy nóng nhiên liệu để giảm độ nhớt trước khi phun

 Mặc dù không phải là một chỉ tiêu kĩ thuật có ảnh hưởng quyết định đến chất lượng hoạt động của động cơ, nhưng người ta thường căn cứ vào độ nhớt để phân loại dầu diesel nặng Sở dĩ như vậy là vì:

Độ nhớt là một đại lượng dễ xác định

Độ nhớt có liên quan đến nhiều tính chất khác của dầu diesel

 Phương pháp và dụng cụ đo độ nhớt:

 Dụng cụ đo độ nhớt của chất lỏng được gọi là nhớt kế Nguyên lý chung là đo thời gian

mà một đơn vị thể tích mẫu thử chảy qua một lỗ tiêu chuẩn của nhớt kế trong điều kiện qui ước Độ nhớt tuyệt đối cuả mẫu thử ở nhiệt độ thí nghiệm được tính theo công thức sau:

νt = c τt trong đó:

 τt: thời gian mẫu thử ống mau quản, [s]

 C: hằng số của ống đo

Một số loại nhớt kế

Nhớt kế Nhớt kế ASTM

III Các thông số đánh giá chất lượng.

2 Tính tự bốc cháy.

 Khái niệm: Là tính chất liên quan tới khả năng tự phát hỏa khi hỗn hợp nhiên liệu – không khí chịu tác dụng cuả áp suất và nhiệt độ đủ lớn

 Để định lượng tính tự bốc cháy của nhiên liệu, có thể sử dụng các đại lượng dưới đây:

a, Thời gian chậm cháy ( τ i)

 Nhiên liệu có tính tự bốc cháy càng cao thì thời gian chậm cháy càng ngắn, và ngược lại Thời gian chậm cháy là đại lượng phản ánh tính tự bốc cháy của nhiên liệu diesel theo cách mà chúng

ta mong muốn nhất

Tuy nhiên, thời gian chậm cháy của nhiên liệu diesel ở động cơ thực tế chỉ kéo dài từ vài phần vạn tới vài phần ngàn một giây.

b, Hằng số Độ nhớt - Tỷ trọng (VG):

Là một thông số được tính toán trên cơ sở độ nhớt và tỷ trọng của dầu diesel Tùy thuộc vào đơn vị của độ nhớt, đơn vị của tỷ trọng và quan điểm của tác giả, công thức tính VG có những dạng khác nhau

c, Chỉ số diesel (DI): là thông số được tính toán trên cơ sở tỷ trọng và điểm aniline của nhiên liệu theo công thức [9] :

DI = ˚A 0,01 ˚API

Trong đó: ˚A – điểm aniline [ ˚F ]

˚API – tỷ trọng tính theo thang API

d, Số cetane(CN)

 Là đại lượng đánh giá tính tự bốc cháy của nhiên liệu bằng các so sánh với nhiên liệu chuẩn Về trị số đó là số phần trăm thể tích của chất n-cetane (C16H34) có trong hỗn hợp với chất α-methylnaphthalen (C10H7CH3) nếu hỗn hợp này tương đương với nhiên liệu thí nghiệm về tính tự bốc cháy - Thành phần xêtan trong hỗn hợp với chất - metylnaphtaline (C11H10) tính theo % trong hỗn hợp được xem là chỉ số xê-tan cần xác định.

- Chỉ số xê-tan thông dụng từ 35 – 55.

- Ở nước ta thường dùng dầu Diesel D45 – D48.

 Phương pháp xác định số cetane được áp dụng phổ biến hiện nay là so sánh tỷ số nén tới hạn (tỉ số nén tới hạn - εCR – là tỉ số nén, tại đó nhiên liệu sẽ phát hỏa) cuả nhiên

liệu thí nghiệm và của nhiên liệu chuẩn trên một loại động cơ tiêu chuẩn hóa hoạt động

 Nhiên liệu chuẩn là hỗn hợp với nhưng tỉ lệ thể tích khác nhau của n-C16H34 và α-C10H7CH3, n-C16H34 là một hydrocabon loại parafin thường có tính tự bốc cháy rất cao, người ta quy ước

số cetane của nó bằng 100; còn α-C10H7CH3 là một hydrocacbon thơm, chứa một nhóm methyl trộn lẫn với các nguyên tử hydrogen α, khó tự bốc cháy, có số cetane quy ước bằng 0

Các tiêu chuẩn chất lượng của nhiên liệu

Diesel

Loại nhiên liệu Diesel

Phương pháp thử DO

Thành phần chưng cất, t °C

III Các thông số đánh giá chất lượng

 b, Lưu huỳnh (S):

 S- có trong nhiên liệu tồn tại dưới dạng tự do hoặc hợp chất như mercaptan, sulffide,

… dù tồn tại ở dạng nào S đều có tác động ăn mòn ở những mức độ khác nhau

 mercaptan có khả năng tác dụng lên nhiều loại kim loại như Cu, Zn, Cd và sẽ tạo

thành hợp chất hóa học phức tạp, khó tan Các hợp chất này có thể kết tủa trên các chi tiết của hệ thống nhiên liệu làm ảnh hưởng xấu đến hoạt động của động cơ

 S + O2 → SO2

 2SO2 + O2 → 2SO3

 SO3 + H2O → H2SO4

III Các thông số đánh giá chất lượng

 a, Nhiệt trị đẳng áp (Hp):

 Là nhiệt lượng thu được khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị số lượng nhiên liệu sau khi

làm lạnh sản phẩm cháy đến nhiệt độ bằng nhiệt độ của hỗn hợp trước lúc đốt cháy trong điều kiện áp suất của sản phẩm cháy đã được làm lạnh bằng áp suất cua khí hỗn hợp trước lúc đốt cháy

b, Nhiệt trị đẳng tích (Hv)

 Là nhiệt lượng thu khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị số lượng nhiên liệu sau khi đã

làm lạnh sản phẩm cháy đến nhiệt độ bằng nhiệt độ của hỗn hợp trước lúc đốt cháy trong điều kiện không thay đổi thể tích của sản phẩm cháy và hỗn hợp khí trước lúc đốt cháy

c, Nhiệt trị cao (Hc)

 Là nhiệt lượng thu được khi đốt cháy hoàn toàn một đơn vị số lượng nhiên liệu, bao gồm cả lượng nhiệt tỏa ra do sự ngưng tụ của hơi nước có trong sản phẩm cháy khi ta làm lạnh nó đến nhiệt độ bằng nhiệt độ ban đầu

d, Nhiệt trị thấp (Ht)

 Nhiệt lượng thu được trong trường hợp nước có trong sản phẩm cháy vẫn ở trạng thái hơi Như vậy nhiệt trị thấp nhỏ hơn nhiệt trị cao một lượng bằng nhiệt ẩn hóa hơi của nước có trong sản phẩm cháy

- đối với nhiên liệu lỏng: Ht = Hc –r (9h + w)

 Đối với nhiên liệu khí:

III Các thông số đánh giá chất lượng

5 Tính hóa hơi

Là thuật ngữ được sử dụng để biểu đạt khả năng hóa hơi, phạm vi

nhiệt độ sôi và hàm lượng các thành phần có nhiệt độ sôi khác nhau có trong mẫu thử.

 Tính bay hơi của nhiên liệu

- Nhiên liệu phun vào buồng cháy động cơ Diesel được bốc cháy sau khi hình thành hoà khí

- Trong thời gian cháy trễ (tính từ lúc phun nhiên liệu vào buồng cháy tới lúc bắt đầu cháy ) tốc độ và số lượng bay hơi của nhiên liệu phụ

thuộc nhiều vào tính bay hơi của nhiên liệu phun vào động cơ

- Tốc độ bay hơi của nhiên liệu có ảnh hưởng lớn tới tốc độ hình thành hoà khí trong buồng cháy Thời gian hình thành hòa khí của động cơ Diesel cao tốc rất ngắn, do đó đòi hỏi tính bay hơi cao của nhiên liệu

 - Nhiên liệu có thành phần chưng cất nặng thì khó cháy, kết quả làm tăng muội than, làm tăng nhiệt độ khí xả, tăng tổn thất nhiệt làm giảm hiệu suất và độ tin cậy hoạt động của động cơ Nhưng nếu thành phần chưng cất nhẹ quá, sẽ khiến hòa khí khó tự cháy, làm tăng thời gian cháy trễ và khi hòa khí đã bắt đầu tự cháy thì hầu như toàn bộ phần chưng cất nhẹ của nhiên liệu đã phun vào động cơ sẽ bốc cháy tức thời, khiến tốc độ tăng áp suất rất lớn, gây tiếng nổ thô bạo, không êm.

VI Kết luận

Động cơ diesel có thể chạy bằng nhiều nhiên liệu khác nhau nhưng thông dụng nhất hiện nay là nhiên liệu diesel hoặc dầu diesel.

Để đánh giá chất lượng và hiệu quả cao khi dùng thì người sử dụng cần nắm được những chỉ tiêu

kĩ thuật quan trọng sau: độ nhớt, tính hóa hơi, tính tự bốc cháy, hàm lượng tập chất, nhiệt trị Tuy nhiên, nhiên liệu diesel được chế tạo chủ yếu từ nguồn nhiên liệu hóa thạch và nguồn nhiên liệu này đang dần cạn kiệt, hiện nay nhiều nhà nghiên cứu đã chế tạo được nhiên liệu diesel sạch - diesel sinh học.

THE END