nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học sản xuất tại việt nam đến tính năng kinh tế - kỹ thuật và phát thải của động cơ (tt)

- 1 -  Ngày nay, nhu cu s dng nhiên liu và sn phu m phát trin mnh dn phát sinh nhiu v cc gii quy Nhiên liu ngày càng cn kit, nn ô nhim môi ng. Mt khác, t, an ninh quc gia, an ninh kinh t luôn gn lin vi ng. Chính vì th m bng lâu dài, gim thiu ô nhing và phát trin bn vng, nhiu quc gia trong vòng vài thp k qup trung nghiên cu s dng nhiên liu sinh hc thay th mt phn du khoáng, tin ti xây dng ngành nhiên liu sch  quc gia mình. Không nm ngoài xu th phát trin ca th gii, Vi n v nhiên liu sch. M  n biu này, Th ng Chính ph   Trong diesel sinh hc có ngun gc t m cá    th thay th tt cho nhiên liu diesel. Cn nhng vùng nuôi trng thy sn có quy mô rt l xut khu ti mt s tnh cng bng sông Cu Long. Phn m cá rt la còn li sau quá trình ch bin ng b b u không x lý s gây ô nhing. Mng ca nhiên liu B5 (5% diesel sinh hc  án ca Chính ph thì tin ti s dng nhiên liu vi t l pha trn cao  góp phy vic sn xut, s dng nhiên liu diesel sinh hc ti Vit Nam, góp phn gim ô nhing, thc hin m án phát trin nhiên liu sinh hc, nâng cao chng s dng tiêu chun v khí thc bin giao thông vn ti.  tài: diesel sinh hcn tính  - k thut và phát thi ca  góp phn thc hin các yêu cu ca thc ti ra. i.  Lun án có mng th là ng v mt k thut cho n thng khi s dng nhiên liu diesel sinh hc - 2 - vi các t l l. M th ca lun án bao gm: - ng ca t l pha trn diesel sinh hn  k thut và phát th -   o sát  ng ca các thông s c u ch   m, áp sut phun khi s dng nhiên liu diesel sinh hc; -     m quá trình phun và phát trin tia phun nhiên liu; quá trình hình thành hn hp và cháy; -     n cáo cn thit khi s dng diesel sinh hc pha trc sn xut ti Vi diesel. ii.   Lun án la ch-5402 s dng h thng nhiên liu    nhiên li n t có nhi m so v   n thng. Các ni dung nghiên cu c c thc hin ti Phòng thí nghit trong, Ving li hc Bách khoa Hà Ni. iii.  Lun án kt hp cht ch gia nghiên cu lý thuyt vi nghiên cu thc nghim kim ch th, lun án s dng u sau: - Nghiên cu lý thuyt da trên vic xây dng mô hình và tính toán mô phng các ch tiêu kinh tng và phát thi cng  dng diesel sinh hc. - Th nghii ch phát trin tia phun nhiên liu bng k thut chp hình nh tia phun. Phân tích hình nh da c, hình dng tia phun ca các nhiên liu th nghim. Kt qu nghiên c     khuyn cáo v s u chnh cn thii vi h thng nhiên liu khi s dng nhiên liu diesel sinh hc. - Các th nghin tc c c tin hành trong phòng thí nghi t qu phân tích da trên các ch tiêu v công sut, sut tiêu hao nhiên - 3 - liu và phát thi c - S dng k thut trong xylanh t ánh giá ng ca nhiên liu diesel sinh hc tính cháy ca  iv.  Luc mt s yu t cu chng  dng nhiên liu diesel sinh hn B30 là góc phun sm và áp sut phun thông qua các tính chn ca nhiên li nht, tr s xêtan, nhit tr.  ng ca nhiên liu t          sinh hc t    Lung c th u chnh góc phun sm và áp sut phun) trong vic s dng diesel sinh hc. Góp phn xây dng các tiêu chun v nhiên liu diesel sinh hc  Vit Nam và n vi các nhà hoi tiêu dùng nhm sm -TTg vào hin thóp phn gim phát thc hi, phát thi gây hiu ng nhà kính và nâng cao giá tr ca các sn phm nông nghip  Vit Nam thông qua vic s dng diesel sinh hc.  1.1.  1.1.1.  Nhiên liu sinh ht k loi nhiên liu nào nhc t sinh khc hình thành t các hp cht có ngun gc t ng thc vt [1].   , t và . 1.1.2.  Bao gm: bioethanol, diesel sinh hc, biogas, ethanol pha trn (ethanol - blended fuels), dimetyl este sinh hc và du thc vt. 1.2.   diesel sinh - 4 -  diesel 1.2.1. Khái  Diesel sinh hc t dng nhiên liu có tính cht  thay th diesel có ngun gc t du thc vt hoc m ng vt. n hóa hc thì diesel sinh hc là methyl este ca nhng axít béo. 1.2.2.  1.2.2.1. Ưu điểm      1.2.2.2. Nhược điểm     1.2.3.  1.2.4.  1.2.5.   1.2.6.  1.2.6.1. Tình hình sản xuất và sử dụng diesel sinh học trên thế giới Nói chung, Châu Âu chim phn ln sn xut du diesel sinh hc ca th gii.   c     K, ethanol sn xut là khong 10 ln l   i du diesel sinh hc. Hình 1.4   th hin t l sn xut diesel sinh hc c  c trên th gii. Hình 1.4. Tình hình sản xuất diesel sinh học của các nước trên thế giới năm 2010 [18] - 5 - 1.2.6.2. Tình hình sản xuất và sử dụng diesel sinh học ở Việt Nam Ngày 20/11/2007, Th ng Chính ph    nh -TTg phê duy án phát trin nhiên liu sinh hc m nhìn . Mt s  sn xut thành công diesel sinh hc  Cp Thành   Công ty c phn xut nhp khu Thy sn An Giang, Công ty Hóa sinh Vàm c. V s dng nhiên liu diesel sinh hc  truyn thng. 1.3. Tình hình nghiên        1.3.1. Tình hình        trên  Ekrem Buyukkaya [40] tin hành th nghi        xylanh cho nhiên liu ng và nhiên liu diesel sinh hc làm t ht ci vi các t l pha trn 5%, 20%, 70% và 100%. Kt qu v công sut và c th hin trên hình 1.5: Trong mt nghiên cu khác ca Sahoo PK [25] khi so sánh t l pha trn diesel sinh hc 20%, 50% và 100% cho nhiên liu diesel sinh hc làm t ba ngun khác nhau là Jatropha (JB20, TB50, JB100), Karanja (KB20, KB50, KB100) và Polanga (PB20, PB50, PB100). Th nghic thc hi Hình 1.5. So sánh tính năng động cơ của Diesel, B5, B20, B70 và B100 [40] Hình 1.6. Phát thải của động cơ từ các nhiên liệu khác nhau [25] - 6 - t qu v phát thc th hin trên hình 1.6. 1.3.2.                   Kt qu th nghim c khi chy bi vi     y, công su 1,33% trong khi sut tiêu hao nhiên liu gim   c th hin trên hình 1.9. Lun án tia tác gi Phùng Minh Lc [7], “Nghiên cứu tỷ lệ pha trộn hợp lý giữa dầu dừa và dầu diesel dùng làm nhiên liệu cho động cơ Diesel nhằm cải thiện các chỉ tiêu kinh tế và môi trường” t qu cho thy tính kinh t và phát thi c dng hn hp gia du da và diesel cho kt qu t dng  t l là 15%.  tài cp b ca tác gi Nguyng s [8], “Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu diesel sinh học (B10 và B20) cho phương tiện cơ giới quân sự”  c hoàn thành cu ng nghiên c tii quân s có nh á n khác nhau. 1.4.                          Hình 1.9. Kết quả thử nghiệm đối chứng về công suất, suất tiêu thụ nhiên liệu ở 100% tải đối với động cơ D243. - 7 -  nhiên      -              -     2.  LÝ THUYT QUÁ TRÌNH PHUN, HÌNH THÀNH HN HP VÀ CHÁY CDIESEL KHI S DNG NHIÊN LIU DIESEL SINH HC 2.1.   2.1.1.  2.1.1.1. Cơ chế phá vỡ tia phun của chất lỏng [39]   phá v ca tia phun cht lng ph thuc vào vn tc i và các thuc tính ca cht lng và khí bao quanh. Hình 2.1  Ohnesorge (Ohnesorge W., 1931),  a ca Re. 2.1.1.2. Cơ chế phá vỡ giọt Hình 2.1 Cơ chế phá vỡ tia phun [39] - 8 - chất lỏng [39] S phá v git khi phun là do lc khí ng (ma sát và áp sut) gây ra bi vn tc tng i u rel gia các git nh và khí xung quanh. Các lc khí ng này gây ra dao ng sóng ngày càng tng ti giao din ca 2 pha khí/lng, cui cùng dn n phân rã hình thành các git nh hn. 2.1.1.3. Cấu trúc tia phun trong động cơ [39] Biu  mô t mt tia phun hình nón c cho trong hình 2.3. Hình 2.3. Sự phân rã của một tia phun diesel hình nón   b ). 2.1.2.  2.1.2.1. Chiều dài phân rã L b Nhiên liu diesel sinh hc có kh   i nhiên liu diesel nên chiu dài phân rã l 2.1.2.2. Chiều dài chùm tia nhiên liệu S Chiu dài chùm tia nhiên liu ch yu ph thuc vào thi gian phun, áp su nht ca nhiên ling nhiên liu diesel sinh hc  nht lu dài chùm tia s dài  2.1.2.3. Góc nón tia phun nhiên liệu  Góc nón chùm tia t l nghch v nht, khng riêng và s mt ca nhiên liu. Khi s dng nhiên liu diesel sinh hc thì góc nón chùm tia phun nhiên liu s nh i khi s dng nhiên ling. - 9 - 2.2.  2.2.1.  Quá trình hình thành hn hp và quá trình bc cháy nhiên liu cng chéo lên nhau. Sau khi phun nhiên liu, trong bung cháy din ra mt loi v lý hóa ca nhiên liu, n nhiên lio ra hn hp và t bc cháy, trong khi nhiên liu vc phun tip, cung cp cho xylanh c 2.2.2. cháy 2.2.2.1. Phản ứng dây truyền nhiệt Trong s các công trình ã công b thì lý thuyt v phn ng dây chuyn nhit ca Vin s Xêmênp c s dng rng rãi  gii thích c ch ca quá trình cháy. 2.2.2.2. Sự châm cháy nhiên liệu trong xylanh Quá trình châm cháy trong ng c Diesel có th chia thành hai giai on: - Giai đoạn 1: là giai on hình thành ngn la ngui. - Giai đoạn 2: là giai on tích t các phn t hot tính cho n khi phn ng dây chuyn kt thúc bng s n nhit và xut hin l 2.2.2.3. Thời gian cháy trễ Thi gian tính t lúc phun nhiên liu cho n khi quá trình cháy thc s din ra vi s tng vt v áp sut và nhit  trong xylanh gi là thi gian cháy tr (s) tng ng vi góc  i ( 0 TK). 2.2.2.4. Quy luật cháy và tốc độ tỏa nhiệt Quy lut cháy x và t cháy   ca nhiên liu là nhng quy lut quan trng trong quá trình nghiên cng hc và các quá trình phát trin nhi T và áp sut p trong xylanh. Quy lut ta nhing nhic gii phóng thông qua quá trình cháy ca nhiên liu và không khí và phát trin theo thi gian ca quá trình cháy. 2.2.3.  Quá trình cháy là quá trình ô-xy hoá nhiên liu, gii phóng hoá i vi quá trình cháy là nhiên liu     t tính hiu qu và tính kinh t cao, - 10 - ng thi t  ng  vic ít rung git và hn ch ti trng tác dng lên các chi tit cu trc khuu-thanh truyn. 2.2.4.             commonrail Quá trình phun nhiên liu ca h thng nhiên liu Commonrail u khin phun bn t nên có th t chc phun thành ba n khác nhau, bao gm: Phun mi, phun chính và phun sau. 2.3. diesel  Nói chung, s hình thành hn h màng la có din bi    i vi nhiên liu diesel và diesel sinh hc. Tuy nhiên, nhiên liu diesel sinh hc có tr s xêtan  hình thành và bt cháy ca diesel sinh hc s Kt qu là quá trình cháy ca nhiên liu diesel sinh hc kt thúc c so vi quá trình cháy ca nhiên li    c kim chng qua mt th nghim cho hai loi nhiên liu là B0 và B100. Hình 2.7. Sự phát triển ngọn lửa trong quá trình cháy của B0 và B100[34] 2.4.  2.4.1. P Quá trình hình thành NO x din ra ch yu  nhi trên 2000 0 u khng ch c nhi tc thi trong bung cháy i 2000 0 K thì có th gic s hình thành NO x . Phát thi NOx c dng nhiên liu diesel sinh hc s   i khi s dng nhiên liu diesel. Nguyên nhân th nht là do nhi cháy c dng diesel sinh hc cao  hai là do bn thân nhiên liu diesel sinh hc có cha thành phn Oxy trong công thc phân t. 2.4.2. P [...]... trộn diesel sinh học với các chỉ tiêu kinh tế - năng lượng và phát thải của động c c thể ứng dụng cho động c diesel c hệ thống nhiên liệu commonrail 4.7 K t luận chƣơng 4 Tính năng inh tế kỹ thuật và phát thải của động c hi sử dụng nhiên liệu Diesel sinh học được sản xuất tại Việt Nam đã được nghiên cứu thực nghiệm tr n động c A -5 402 Nhiên liệu diesel - 21 sinh học được pha trộn với nhiên liệu diesel. .. thọ của các chi tiết tr n động c ặc biệt là các chi tiết phi kim trong hệ thống nhiên liệu của động c Tiếp tục nghiên cứu ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn cũng như p suất phun đến đặc điểm quá trình hình thành và phát triển tia phun nhiên liệu trong điều kiện thực tế trong buồng cháy của động c Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học sản xuất tại - 24 Việt Nam đến các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật. .. 8,87% tại 2200(vg/ph) ở 75% tải Tính năng động c phụ thuộc vào nguồn gốc của diesel sinh học, nguồn gốc khác nhau dẫn đến một số tính chất của nhiên liệu thay đổi do đ c sự ảnh hưởng h c nhau đến động c Nhiệt trị, trị số tan, độ nhớt là những tính chất ảnh hưởng chính đến động c Nhiên liệu có nhiệt trị thấp h n làm cho công suất giảm và suất tiêu hao nhiên liệu tăng Như vậy, về mặt tính năng của động. .. nhiều nhất 14,7% tại 1400(vg/ph) ở 50% tải, HC giảm 27,8% tại 2200(vg/ph) ở 75%, NO tăng 5,6% tại 2200(vg/ph) ở 75%, độ khói giảm 17,8% tại 1400(vg/ph) ở 25% tải Tính năng inh tế, kỹ thuật và phát thải động c còn phụ thuộc vào nguồn gốc của diesel sinh học Diesel sinh học được sản xuất từ các nguồn khác nhau có các tính chất vật lý và hóa học khác nhau n n cũng c ảnh hưởng h c nhau đến động c Cụ thể:... nhanh ch ng và đảm bảo độ tin cậy Mô hình tính toán của AVL-Boost có thể mô phỏng đối với các loại nhiên liệu khác nhau thông qua một số thuộc tính của nhiên liệu - 13 Do đ , mô h nh c thể dễ dàng tính toán khi chuyển sang dung nhiên liệu diesel sinh học CHƢƠNG 3 TÍNH TOÁN MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL SINH HỌC 3.1 Mục đích, đối tƣợng và phạm vi mô phỏng nh gi ảnh hưởng của Bảng 3.1... suất ti u thụ nhi n liệu và c c thành phần ph t thải độc hại; cũng như giữa thông số g c phun sớm với tỷ lệ diesel sinh học trong hỗn hợp nhi n liệu đến B3 Luận n đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm đối với nhiên liệu diesel sinh học B10, B20, B30 nguồn gốc từ mỡ cá Ảnh hưởng của chúng đến tính năng động c như sau: - 23 Công suất động c giảm và càng giảm khi tỷ lệ pha trộn diesel sinh học tăng l n, ngu... công suất của nhiên liệu BA20 cao h n so với nhiên liệu B20 â là sự ảnh hưởng bới nhiệt trị Phát thải CO, C và độ khói của nhiên liệu B20 và BA20 ít h n so với nhiên liệu B0, trong khi phát thải NOx lại cao h n Phát thải CO, HC và NOx của B cao h n BA , trong hi dó độ khói của B20 lại thấp h n BA iều này là do có sự khác nhau về tính chất (trị số xêtan) nên dẫn đến có sự khác nhau về phát thải 4.6 So... diesel sinh học Từ các kết luận trên cho thấy, vấn đề ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn, góc phun sớm, áp suất phun và nguồn gốc của nhiên liệu diesel sinh học cần phải được nghiên cứu bằng thực nghiệm Nghiên cứu c sở lý thuyết dựa trên phần mềm mô phỏng AVLBoost cho phép mô phỏng diễn biến quá trình hình thành hỗn hợp và ch cũng như tính to n c c chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và hàm lượng phát thải của động c... c loại nhiên liệu B10, B20, B30 có thể dùng để thay cho nhiên liệu diesel mà không cần phải tha đổi kết cấu của hệ thống cung cấp nhiên liệu Tuy nhiên, khi sử dụng nhiên liệu B10, B20, B30 cần điều chỉnh giảm góc phun sớm cho phù hợp Phƣơng hƣớng phát triển Nghi n cứu cần được tiếp tục với c c nội dung sau: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học pha trộn đến dầu bôi tr n, sức bền và tuổi... huy tối đa tính năng inh tế và kỹ thuật của động c Trong hi đ , p suất phun có ảnh hưởng lớn đến phát thải động c Khi tăng p suất phun làm phát thải CO và bồ hóng giảm mạnh còn NOx lại tăng Từ các kết quả mô phỏng có thể định hướng cho việc nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của góc phun sớm, áp suất phun CHƢƠNG 4 NGHI N CỨU THỰC NGHIỆM 4.1 Mục đích thử nghiệm 4.2 Đối tƣợng và nhiên liệu thử nghiệm 4.2.1 . [18] - 5 - 1.2.6.2. Tình hình sản xuất và sử dụng diesel sinh học ở Việt Nam Ngày 20/11/2007, Th ng Chính ph    nh -TTg phê duy án phát trin nhiên liu sinh. KB100) và Polanga (PB20, PB50, PB100). Th nghic thc hi Hình 1.5. So sánh tính năng động cơ của Diesel, B5, B20, B70 và B100 [40] Hình 1.6. Phát thải của động cơ từ.    i vi nhiên liu diesel và diesel sinh hc. Tuy nhiên, nhiên liu diesel sinh hc có tr s xêtan  hình thành và bt cháy ca diesel sinh hc s Kt