XĂNG và ĐỘNG cơ sử DỤNG XĂNG

Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA HÓA HỌC **************** SEMINAR MÔN HÓA HỌC DẦU MỎ ĐỀ TÀI: XĂNG VÀ ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG XĂNG GVHD: TS Nguyễn Thị Phương Phong SVTH: Trần Giang Nam 0814126 Ngyễn Thị Kim Tuyết 0814247 Trịnh Thị Xuân 0814268 TP HCM, Tháng 11 năm 2011 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Mục Lục GIỚI THIỆU CHUNG I.1 Xăng gì? .1 I.2 Động xăng II TÌM HIỂU CHI TIẾT II.1 Tìm hiểu xăng II.1.1 Phân loại .1 a) Trên giới b) Ở Việt Nam II.1.2 Thành phần xăng thương phẩm a) Xăng chưng cất trực tiếp b) Xăng chế biến thứ cấp II.1.3 Chỉ tiêu chất lượng xăng .4 a) Khả chống kích nổ b) Độ bốc tốt c) Độ ổn định hóa học cao d) Không bị đông đặc II.1.4 Các phương pháp nâng cao chất lượng xăng .7 a) Phương pháp dùng phụ gia b) Phương pháp hóa học .8 II.1.5 Ứng dụng xăng a) Xăng làm nguyên liệu b) Xăng làm dung môi c) Xăng làm nguyên liệu cho tổng hợp hóa dầu  Xăng sinh học 10 II.2 Tìm hiểu động 10 II.2.1 Phân biệt động đốt động đốt 10 a) Động đốt 12 b) Động đốt 13 II.2.2 Phân loại động đốt .13 II.2.3 Phân biệt động dốt hai bốn 15 a) Động hai .17 b) Động bốn 20 II.2.4 Ứng dụng động xăng 20 III KẾT LUẬN 21 IV TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 I XĂNG VÀ ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG XĂNG Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” I GIỚI THIỆU CHUNG: I.1 • • Xăng gì? Xăng tập hợp hyđrocacbon có nhiệt độ sôi cao (thường C5 đến C11), dễ bay hơi, dễ bốc cháy, chưng cất từ dầu mỏ Xăng sử dụng loại nhiên liệu, dùng để làm chất đốt cho loại động xăng Xăng chế biến từ dầu mỏ phương pháp chưng cất trực tiếp cracking, dễ bay hơi, dễ cháy, có mùi đặc trưng, nhiệt độ sôi từ 35-200˚C Xăng động dùng làm nhiên liệu cho động đốt trong, kiểu chế hòa khí (động xăng) I.2 Động xăng: • Động xăng hay động Otto (lấy theo tên Nikolaus Otto) dạng động đốt trong, thông thường sử dụng cho ô tô, máy bay, máy móc di động nhỏ máy xén cỏ hay xe máy làm động cho loại thuyền tàu nhỏ • Nhiên liệu của động xăng xăng Phổ biến động xăng động bốn Việc đốt cháy nhiên liệu diễn buồng đốt hệ thống đánh lửa tắt mở theo chu kỳ Nơi đánh lửa bugi có điện áp cao Động hai sử dụng ứng dụng nhỏ hơn, nhẹ rẻ tiền không hiệu việc sử dụng nhiên liệu • Động Wankel sử dụng xăng làm nhiên liệu Nó khác với động bốn hay động hai chỗ pittông mà sử dụng rôto • Một thành phần động xăng cũ chế hòa khí (còn gọi bình cacbuarato), trộn xăng lẫn với không khí Trong động xăng sau này, thay việc phun nhiên liệu • - Các loại động sử dụng xăng: Xe gắn máy Ô tô Máy bay Máy phát điện II TÌM HIỂU CHI TIẾT: II.1 Tìm hiểu xăng: II.1.1 Phân loại: Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Người ta dựa số đặc điểm động tỷ số nén, thể tích xylanh hành trình pít tông…mà nhà máy lọc dầu sản xuất nhiều loại xăng tương ứng Để phân biệt loại xăng thương phẩm dùng cho ôtô xe gắn máy, người ta phân loại chúng theo trị số octan Sau đây, ta xem xét phân loại xăng ôtô sử dụng nước ta nước giới a) Trên giới: - - Xăng ô tô xe gắn máy thường chia làm loại: xăng thường, xăng cao cấp xăng đặc biệt • Xăng thường: Xăng thường có trị số octan theo RON, từ 92 trở xuống sử dụng cho loại động xe máy, xe ôtô tải có tỷ trọng nén từ - 8.5 Tuy nhiên theo tiêu chuẩn nước khu vực khác mà loại xăng chia làm hai nhóm: Loại xăng thường có trị số octan RON 90 - 92 sản xuất Mỹ, Nhật, Canada nước Tây Âu (Pháp, Bỉ, Đức, Anh, Hà Lan…) chủ yếu từ năm 70 trở lại Loại xăng thường có trị số octan RON 80 - 86 sản xuất Liên Xô (cũ), nước Đông Âu (Bungari, Hungari, Balan, Rumani), nước châu Á Trung Quốc, Singapo, Đài Loan, Thái Lan, Ấn Độ…, Châu Phi, Mỹ Latinh Úc • Xăng cao cấp (super): Loại xăng có trị số octan RON từ 93 -100, sử dụng cho tất loại xe máy xe ôtô du lịch đời nhất, có tỷ số nén từ 8.8 đến 10 Tuỳ theo khu vực chia thành hai nhóm: Xăng super có trị số octan RON từ 98 - 100, sản xuất Mỹ, Nhật, Canada nước Tây Âu……) chủ yếu từ năm 70 trở lại Xăng super có trị số octan RON từ 93 - 98, sản xuất Liên Xô (cũ), nước Đông Âu (Bungari, Hungari, Balan, Rumani), nước châu Á (Trung Quốc, Singapo, Đài Loan, Thái Lan, Ấn Độ…), Châu Phi, Mỹ Latinh Úc • Xăng đặc biệt (xăng thượng hạng): Xăng đặc biệt loại xăng có chất lượng cao xăng cao cấp Ví dụ: xăng thượng hạng Mỹ, xăng Anh Loại xăng có trị số octan RON cao 101 – 103 dùng cho loại xe có tỷ số nén 10 b) Ở Việt Nam: • • • Xăng thường: Thị trường Việt Nam có xăng MOGAS 83 (M83) có mùi đặc trưng, màu vàng, sử dụng cho phương tiện có tỉ số nén 8/1, có trị số octan 83 Hiện xăng sử dụng thị trường Xăng chất lượng cao: Thị trường Việt Nam có xăng MOGAS 92 (M92) có mùi đặc trưng, màu xanh lá, sử dụng cho phương tiện có tỉ số nén 9,5/1, có trị số octan 92 Thị trường Việt Nam có xăng MOGAS 95 (M95) có mùi đặc trưng, màu vàng, sử dụng cho phương tiện có tỉ số nén 9,5/1 xe đời mới, xe đua, có trị số octan 95 Xăng đặc biệt: thị trường Việt Nam loại xăng Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” II.1.2 Thành phần xăng thương phẩm: Trong nhà máy lọc dầu, phân đoạn sản phẩm nhẹ có nhiệt độ sôi đầu (initial boiling point – IBP) khoảng 40 – 50 0C tới nhiệt độ sôi cuối (final boiling point – FBP) khoảng 190 – 200 0C tách từ tháp chưng cất dầu thô phân đoạn xăng thô (naphta) dung pha trộn xăng khác (xăng cracking, xăng reforming, xăng alkylat…) thành xang thương phẩm Chất lượng xăng thương phẩm phụ thuộc vào tính chất loại xăng a) Xăng chưng cất trực tiếp: Xăng chưng cất có độ bay tốt chứa nhiều thành phần nhẹ có độ ổn định hóa học cao, biến chất tồn chứa, đốt động dễ bị kích nổ trị số octsn xăng chưng cất thấp (RON khoảng 55 – 70) Xăng chưng cất sử dụng trực tiếp làm xăng thương phẩm mà cần pha chế với loại xăng khác thêm chất phụ gia để tăng chất lượng xăng b) Xăng chế biến thứ cấp (chế biến sâu): Chế biến thứ cấp tạo nhiều loại sản phẩm có chất lượng cao nhờ ứng dụng hệ xúc tác ngày cải tiến hoàn chỉnh mặt nguyên liệu: xăng reforming, xăng cracking, xăng alkyl hóa, xăng đồng phân hóa v.v… • Xăng reforming sản phẩm công nghệ reforming xúc tác Loại xăng có chất lượng tốt, có trị số octan cao (RON khoảng 90 – 102), có tính ổn định hóa học, biến chất tồn chứa • Xăng cracking xúc tác (FCC) sản phẩm thu từ trình cracking xúc tác, có chất lượng cao hẩn cracking nhiệt thấp xăng reforming (RON khoảng 87 – 93) • Xăng hydrocracking sản phẩm công nghệ cracking khí hydro Loaị xăng có MON khoảng 73 -76, có tính ổn định chống oxy hóa tốt, dung pha chế xăng máy bay Loại xăng hydrocracking nhẹ (IBP = 85 0C) có MON khoảng 80 – 82 dùng pha chế xăng thương phẩm • Xăng alkyl hóa ( xăng alkylat) thu nhờ dây chuyền alkyl xúc tác, có RON khoảng 92 – 98 89 – 94 tùy thuộc thành phần nguyên liệu sử dụng • Xăng đồng phân hóa thu nhờ công nghệ đồng phân hydrocacbon mạch thẳng thành mạch nhánh với trị số octan (RON) khoảng 82 – 90 tùy thuộc nguyên liệu sử dụng • Xăng polymer hóa có RON khoảng 94 – 97 MON khoảng 82 – 84 Tuy có trị số octan cao xăng polymer hóa tính polymer hóa tính ổn định hóa học thấp, dễ bị biến chất Trong loại xăng chế biến sâu kể trên, phổ biến xăng reforming, xăng cracking xúc tác xăng alkylat Các loại xăng thu từ chế biến sâu thường có trị số octan cao có độ bay chứa thành phần nhẹ Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Vì vậy, người ta thường pha chế hai loại xăng chế biến sâu chưng cất trực tiếp với để tạo xăng thương phẩm có chất lượng theo nhu cầu thị trường Chẳng hạn xứ lạnh, để tăng độ bay hơi, xăng pha thêm n – butan (n - C4H10) II.1.3 Chỉ tiêu chất lượng xăng: Xăng nhiên liệu cho động đốt có chế hòa khí (còn gọi động xăng) lắp đặt cho ô tô xe máy Động xăng có đặc điểm quan trọng sau: a) Khả chống kích nổ: • • • • • • Một tính chất quan trọng xăng khả chống lại cháy kích nổ Đặc trưng gọi trị số octan Trị số octan đơn vị đo quy ước đặc trưng cho khả chống kích nổ nhiên liệu, đo phần trăm thể tích iso-octan (2,2,4 – trimetylpentan) hỗn hợp chuẩn với n-heptan (n – C 7H14), tương đương với khả chống kích nổ nhiên liệu điều kiện tiêu chuẩn Sử dụng thang chia từ 1-100, n-heptan có trị số octan iso-octan quy ước 100 Có hai phương pháp để xác định trị số octan : phương pháp nghiên cứu (gọi trị số octan theo RON) phương pháp môtơ (gọi trị số octan theo MON) Điểm khác phương pháp chủ yếu số vòng quay môtơ thử nghiệm Theo RON : số vòng quay môtơ thử nghiệm 600 vòng/phút Thể đặc tính cho động hoạt động thành phố, tốc độ thấp lại hay tăng giảm đột ngột Theo MON : số vòng quay môtơ thử nghiệm 900 vòng/phút đặc tính cho động hoạt động xa lộ, tốc độ cao, đặn chuyên chở nặng Thông thường trị số octan theo RON thường cao MON Mức chênh lệch phản ánh mức độ tính chất nhiên liệu thay đổi chế độ làm việc động thay đổi, mức chênh lệch gọi độ nhạy nhiên liệu ứng với chế độ làm việc thay đổi động Mức chênh lệch MON RON thấp tốt Mỗi loại xăng khác có khả chống kích nổ khác Người ta thấy rằng: hydrocacbon phân tử nhỏ parafin mạch nhánh, acromat thấy sau điểm hỏa, có nghĩa loại có khả chống kích nổ tốt Các n-parafin dễ dàng cháy mặt lửa chưa lan truyền tới, gây cháy kích nổ Có thể xếp khả chống kích nổ hydrocarbon sau: Hydrocacbon thơm > olefin mạch nhánh > parafin nhánh > naphten có nhánh > olefin mạch thẳng > naphten > parafin mạch thẳng ngắn > parafin mạch thẳng dài Như vậy: xăng chứa nhiều hydrocacbon thơm iso-parafin trị số octan cao  Trị số octan đường: Khả chống kích nổ loại nhiên liệu đó, phụ thuộc chủ yếu vào thành phần hydrocacbon phụ thuộc vào chế độ làm việc thực tế động cơ, tức xe chạy tốc độ nhanh sang tốc độ chậm, nơi đường xấu phải phanh gấp, thời tiết thay đổi đột ngột…thì tượng cháy kích nổ xảy Do việc đánh giá khả chống kích nổ hydrocacbon nhiên liệu phương pháp MON RON, phải đánh giá Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” khả chống kích nổ nhiên liệu phương pháp đo thay đổi trị số octan theo chế độ làm việc, tức theo khác số vòng quay động cơ, gọi trị số octan đường Trị số octan đường (kí hiệu Ođ) Ođ = RON - S2/a Trong : - S độ nhạy, tính hiệu số MON RON - a hệ số (từ 4.6 ÷ 6.2) phụ thuộc vào tỉ số nén động Rõ ràng, loại nhiên liệu có độ nhạy thấp (chênh lệch MON RON ít), O đ gần với RON Nếu hai loại hydrocacbon có RON nhau, loại có độ nhạy thấp có khả chống kích nổ cao làm việc chế độ làm việc thay đổi khác nhau, iso-parafin có nhiều ưu điểm so với olefin hydrocacbon thơm  Trị số octan theo phân đoạn cất R-100oC: Xăng bao gồn nhiều thành phần có khác biệt lớn khả chống kích nổ Thường thành phần có nhiệt độ sôi thấp (ngoại trừ iso-pentan, benzen) có trị số octan thấp so với xăng nói chung Trong số chế độ làm việc động cơ, có xảy chia tách xăng bị hóa động cơ, dẫn đến xylanh nạp nhiều thành phần có nhiệt độ sôi thấp, bốc nhanh lại thiếu hydrocacbon có nhiệt độ sôi cao (có khả chống kích nổ cao hơn) Hiện tượng dẫn tới kích nổ gia tốc tốc độ khởi điểm thấp, lý động làm việc chế độ này, lượng xăng đưa vào xylanh dẫn đến có phần lớn cấu tử có nhiệt độ sôi thấp, vốn có trị số octan thấp xăng Sự cháy kích nổ không gây mối nguy hiểm người tiêu dùng nhận Phương pháp xác định R-100oC: Chưng cất mẫu xác định RON phần chưng cất có khoảng nhiệt độ sôi từ đầu đến 100oC Đối với xăng thương phẩm, R-100oC nhỏ RON Sự cách biệt RON R-100oC gọi ΔRON, giá trị thường dao động khoảng từ 4-12 Đối với xăng reforming xúc tác, trị số octan phân bố không đồng hydrocacbon thơm, cấu tử có trị số octan cao năm phần có nhiệt độ sôi cao nên ΔRON thường cao Còn xăng cracking xúc tác chứa nhiều iso-parafin nên chênh lệch ΔRON thấp, có nghĩa trị số octan phân bố đồng khoảng nhiệt độ sôi xăng b) Độ bốc tốt: • - • Tính bay xăng đánh giá tiêu sau: Thành phần điểm sôi Áp suất bão hòa Reid Tỷ trọng hay khối lượng riêng Động xăng có chế hòa khí gọi bình xăng phận chuẩn bị xăng trước đưa vào xylanh Ở xăng qua giai đoạn phun thành bụi sương, bốc hòa trộn với không khí theo tỉ lệ xác định tùy thuộc lượng xăng đưa vào, sau hỗn hợp xăng không khí phân phối nạp vào xylanh động Trong động diesel, nhiên liệu phun thẳng dạng lỏng trực tiếp vào xylanh động Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng”  Thành phần điểm sôi: • • • • • Chỉ tiêu xác định dụng cụ chưng cất tiêu chuẩn hóa Đối với xăng cần xác định điểm sôi sau: Điểm sôi đầu (tsđ hay IBP) điểm sôi 10%V: Đặc trưng cho khả gây nghẽn hao hụt tự nhiên Điểm sôi đầu thấp quy định nhiều xăng dễ hao hụt, dễ sinh nghẽn khí Điểm sôi 10% cao quy định nhiều khó khởi động máy Đối với ô tô việc khởi động máy có liên quan tới nhiệt độ không khí t10%V theo công thức kinh nghiệm sau: tmin = ½ t10%V – 50,5 Trong đó: - tmin : nhiệt độ tối thiểu không khí mà động khởi động - t10%V : độ cất 10% Điểm sôi 50%V: biểu thị khả thay đổi tốc dộ máy Nếu cao, tăng tốc, lượng xăng vào máy nhiều đốt cháy không kịp khó bốc hơi, lâu ngày làm máy yếu, điều khiển khó khăn Điểm sôi 90%V điểm sôi cuối (t sc hay FBP) biểu thj độ bay hoàn toàn xăng Nếu điểm sôi lớn, xăng khó bay hoàn toàn gây tượn pha loãng dầu nhờn, làm máy dễ bị mài mòn lãng phí nhiên liệu Theo sở trên, loại xăng phải có độ bay thích hợp Theo quy định điểm sôi đầu không 35 – 40 oC Để dễ dàng khởi động động nguội, yêu cầu xăng 60 - 70 oC phải bốc 10% thể tích, để dễ dàng đưa động vào chế độ chạy ổn định tăng tốc, yêu cầu xăng 115 -120oC phải bốc 50% thể tích, để xăng cháy hết hoàn toàn động cơ, yêu cầu xăng 180 -190 oC phải bốc 90% thể tích 195 - 200 oC phải bốc hết toàn Xăng nhiều phần nhẹ nghĩa nhiệt độ thấp 60 oC bốc 10% thể tích, động dễ khởi động, dễ tạo nút ống dẫn xăng máy nóng, làm gián đoạn cung cấp xăng gây tiếng kêu lụp bụp dẫn đến chết máy Xăng nhiều phần nặng nghĩa 200oC bốc hết hoàn toàn, xăng không cháy hết xylanh, vừa tiêu hao cách vô ích vừa nhanh chóng làm hỏng động xăng đọng lại chảy qua khe xéc xăng loãng dầu nhớt, gây mài mòn  Áp suất bão hòa Reid: Áp suất bão hòa Reid áp suất xăng trạng thái cân với thể lỏng bơm Reid đo 37,8 oC (hay 100 oF) Đây tiêu tính bay loại xăng Dựa vào áp suất bão hòa Reid đánh giá nhiên liệu tính khởi động, khả tạo nút hơi, hao hụt bay mức dộ nguy hiểm cháy Áp suất bão hòa Reid cao khả bay mạnh  Khối lượng riêng tỉ trọng: • • Khối lượng riêng (density) đo g/cm3 hay kg/m3 khối lượng đơn vị thể tích Tỷ trọng (relative density) tỷ số khối lượng riêng chất nhiệt độ so với khối lượng riêng nước 4oC Kí hiệu: d t/4, toC nhiệt độ xác định tỷ trọng Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” • • Độ API (oAPI – API gravity) tiêu đánh giá tỷ trọng dầu thô sản phẩm chúng theo tiêu chuẩn Viện dầu mỏ Hoa Kỳ (American Petroleum Institute) Với (tương đương 15,6 oC), kí hiệu hay dùng Anh, Mỹ Tỉ trọng hay oAPI biểu tính bay sản phẩm dầu mỏ Tỉ trọng thấp ( oAPI cao) chứng tỏ sản phẩm nhẹ, dễ bay c) Độ ổn định hóa học cao: • • • Xăng dùng cho động phải độ ổn định hóa học cao, đặc trưng khả chống lại biến đổi hóa học bảo quản, vận chuyển sử dụng Ngoài xăng động phải chứa lưu huỳnh (S) mức thấp Tổng hàm lượng lưu huỳnh (total sulfur) cho phép không 0.1 - 0.15% khối lượng so với mẫu xăng nhằm hạn chế mài mòn động cơ, hạn chế ô nhiễm môi trường khói xả có mặt SO x chứa acromatic mức tối thiểu 1% Mặt khác, xăng phải chứa có thấp hàm lượng acid, người ta gọi độ acid (total acid number – TAN) Độ acid đo lượng mg KOH đủ trung hòa hết lượng acid hữu có 100 mL xăng (mg/100mL) d) Không bị đông đặc: Xăng phải không bị đông đặc nhiệt độ hạ thấp, không hút nước không tạo tinh thể nước đá gặp lạnh II.1.4 Các phương pháp nâng cao chất lượng xăng: Phân đoạn xăng lấy trực tiếp từ dầu mỏ có iso-parafin thơm, nhiều n-parafin, trị số octan RON thấp (chỉ đạt từ 30 - 60), yêu cầu trị số octan cho xăng động phải lớn 70 Vì phải dùng biện pháp khác để nâng cao chất lượng xăng, người ta dùng số phương pháp sau: a) Phương pháp dùng phụ gia: Bản chất phương pháp dùng số hóa chất pha vào xăng nhằm hạn chế trình oxy hóa hydrocacbon không gian trước mặt lửa cháy động Các loại phụ gia chia làm nhóm: • Phụ gia chì: - Phụ gia chì bao gồm chất tetrametyl chì (TML), tetraethyl chì (TEL), có tác dụng phá hủy hợp chất trung gian hoạt động (peroxyt, hydropeoxyt) làm giảm khả cháy kích nổ Kết trị số octan xăng thực tế tăng lên Cơ chế dùng phụ gia chì sau: Tạo chất tetrametyl chì động cơ: Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” o Pb(CH3)4 C t → 4CH3* + Pb o Pb + O2 - Tạo chất không hoạt động: R-CH3 + O2 → C t → PbO2 R-CH2OOH (chất hoạt động) R-CH2OOH + PbO2  RCHO + PbO + H2O + 1/2O2 (chất không hoạt động) Kết biến peroxyt hoạt động thành aldehit (RCHO) bền vững, làm giảm khả cháy kích nổ Nhưng đồng thời PbO kết tủa bám thành xylanh, ống dẫn, làm tắc đường nhiên liệu tăng độ mài mòn Do người ta dùng chất mang để đưa PbO Các chất mang hay dùng C2H5Br C2H5Cl, chế tác dụng sau: o C t → C2H5Br C2H4 + HBr 2HBr + PbO  PbBr2 + H2O Các sản phẩm PbBr2, H2O chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp bốc khí thải đưa Hỗn hợp phụ gia chì chất mang gọi nước chì Nước chì độc nên phải nhuộm màu để phân biệt • Phụ gia không chì: - Như phân tích trên, chì phụ gia cho vào xăng làm tăng trị số octan nhiều (từ -12 đơn vị) Tuy nhiên tính độc hại mà nhiều quốc gia ban hành luật cấm sử dụng loại phụ gia Có số giải pháp hữu hiệu cao để đạt tới trị số octan cao không sử dụng chì: Pha trộn xăng có trị số octan cao (xăng alkyl hóa, izome hóa…) vào nhiên liệu có trị số octan thấp Nâng cấp đưa thêm thiết bị lọc dầu để sản xuất hỗn hợp xăng có trị số octan cao Sử dụng chất phụ gia không chứa chì, hợp chất chứa oxy: metanol, etanol, metyl tert-butyl eter (MTBE), metanol + tert-butyl alcol (MTBA), tert-amyl methyl eter (TAME)… Trong số phụ gia chứa oxy nói trên, etanol MTBE sử dụng với số lượng nhiều Chẳng hạn Mỹ, MTBE pha trộn với 15% thể tích, etanol tới 10% thể tích Ở Braxin pha trộn tới 22% etanol vào xăng nhiều năm Bên cạnh việc tăng trị số octan, hỗn hợp xăng với phụ gia chứa oxy giúp giảm thải hydrocacbon CO từ xe cộ sử dụng nhiên liệu b) Phương pháp hóa học: Giải pháp pha trộn với chất chứa oxy để tăng trị số octan xăng giải pháp tạm thời Giải pháp lâu dài phải tìm cách chế biến hóa học kinh tế để tăng trị số octan Thông thường phải dùng công nghệ lọc dầu tiên tiến để chuyển gốc hydrocacbon mạnh thẳng thành mạnh nhánh thành hydrocacbon vòng no, vòng thơm có 10 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Nhiên liệu sinh học phân loại thành nhóm sau: • Diesel sinh học (Biodiesel) loại nhiên liệu lỏng có tính tương tự sử dụng thay cho loại dầu diesel truyền thống Biodiesel điều chế cách dẫn xuất từ số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật), thường thực thông qua trình transester hóa cách cho phản ứng với loại rượu phổ biến metanol • Xăng sinh học (Biogasoline) loại nhiên liệu lỏng, có sử dụng ethanol loại phụ gia nhiên liệu pha trộn vào xăng thay phụ gia chì Etanol chế biến thông qua trình lên men sản phẩm hữu tinh bột, xenlulo, lignocellulose Etanol pha chế với tỷ lệ thích hợp với xăng tạo thành xăng sinh học thay hoàn toàn cho loại xăng sử dụng phụ gia chì truyền thống • Gas sinh học (Biogas) loại khí hữu gồm metanvà đồng đẳng khác Biogas tạo sau trình ủ lên men sinh khối hữu phế thải nông nghiệp, chủ yếu cellulose, tạo thành sản phẩm dạng khí Biogas dùng làm nhiên liệu khí thay cho sản phẩm khí gas từ sản phẩm dầu mỏ  Ưu điểm: Trước kia, nhiên liệu sinh học hoàn toàn không trọng Hầu loại nhiên liệu thay phụ, tận dụng quy mô nhỏ Tuy nhiên, sau xuất tình trạng khủng hoảng nhiên liệu quy mô toàn cầu ý thức bảo vệ môi trường lên cao, nhiên liệu sinh học bắt đầu ý phát triển quy mô lớn có nhiều ưu điểm bật so với loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá ): • Thân thiện với môi trường: chúng có nguồn gốc từ thực vật, mà thực vật trình sinh trưởng (quang hợp) lại sử dụng cacbon dioxid (là khí gây hiệu ứng nhà kính - hiệu ứng vật lý khiến trái đất nóng lên) nên xem không góp phần làm trái đất nóng lên • Nguồn nhiên liệu tái sinh: nhiên liệu lấy từ hoạt động sản xuất nông nghiệp tái sinh Chúng giúp giảm lệ thuộc vào nguồn tài nguyên nhiên liệu không tái sinh truyền thống  Hạn chế: Việc sản xuất cồn sinh học từ nguồn tinh bột thực phẩm cho không bền vững ảnh hưởng tới an ninh lương thực Khả sản xuất với quy mô lớn nguồn cung cấp không ổn định phụ thuộc vào thời tiết nông nghiệp Bên cạnh đó, giá thành sản xuất nhiên liệu sinh học cao nhiều so với 13 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” nhiên liệu truyền thống từ việc ứng dụng sử dụng nhiên liệu sinh học vào đời sống chưa thể phổ biến rộng  Khả phát triển: Tại thời điểm (2010), công nghệ sản xuất cồn sinh học từ nguồn lignocellulose chưa đạt hiệu suất cao giá thành cao Theo ước tính sau khoảng 7-10 năm, công nghệ hoàn thiện đáp ứng nhu cầu sản xuất thương mại Bên cạnh đó, nguồn nhiên liệu truyền thống cạn kiệt, nhiên liệu sinh học có khả ứng cử viên thay  Tại Việt Nam: Gas sinh học áp dụng nhiều miền quê, cách ủ phân để lấy khí đốt Từ năm 2011, Việt Nam có sách sử dụng xăng sinh học E5 (Hàm lượng Etanol 5%) làm nguyên liệu thay cho xăng A92 truyền thống Tuy nhiên, nhiều người quan ngại tính hút nước dễ bị oxy hóa Etanol làm hư hại buồng đốt nhiên liệu động Nhiên liệu sinh học nhiên liệu tái tạo, pha chế từ nguyên liệu có nguồn gốc sinh học cồn ethanol, dầu mỡ động thực vật biến tính hóa học để sử dụng thay xăng, diesel dầu mỏ Từ tháng 8/2010, người tiêu dùng có thêm chọn lựa việc sử dụng nguồn nhiên liệu, xăng sinh học E5 có mặt thị trường Khoa học qua thực tế chứng minh, xăng sinh học E5 thân thiện với môi trường giảm lượng khí thải ô nhiễm mà việc phát triển xăng E5 hạn chế nhập xăng dầu góp phần đảm bảo an ninh lượng quốc gia  Xăng sinh học E5 thân thiện với môi trường: Nhiên liệu sinh học (NLSH) nhiên liệu tái tạo, pha chế từ nguyên liệu có nguồn gốc sinh học cồn etanol, dầu mỡ động thực vật biến tính hóa học để sử dụng thay xăng, diesel dầu mỏ Các lợi ích sử dụng lượng sinh học giảm thiểu ô nhiễm môi trường nguyên liệu sử dụng để sản xuất lượng sinh học cồn dầu mỡ động thực vật, không chứa hợp chất thơm, hàm lượng lưu huỳnh cực thấp, không chứa chất độc hại Năng lượng sinh học thải vào đất bị phân hủy sinh học cao gấp lần so với nhiên liệu dầu mỏ giảm nhiều tình trạng ô nhiễm nước ngầm Việc sử dụng lượng sinh học làm cân đối lượng, giảm nhập bên ngoài, đảm bảo an 14 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” ninh lượng tương lai nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu không cạn kiệt Ngoài mục đích dùng thay xăng, diesel dầu mỏ, lượng dùng thay dầu FO để đốt lò công nghiệp sử dụng dân dụng thuận lợi Bên cạnh đó, việc sử dụng lượng sinh học tạo điều kiện phát triển nông nghiệp, vùng trung du, miền núi trồng mía, sắn có dầu II.2 Tìm hiểu động cơ: II.2.1 Phân biệt động đốt động đốt trong: a) Động đốt ngoài: Động đốt động cấp nhiệt từ bên sử dụng lại nhiệt để biến thành công học Qua hàng trăm năm phát triển khoa học kĩ thuật, quen với động bốn thì: xăng, diesel, động phản lực, tuabin nước, tuabin khí Nhưng có lẽ người biết đến động Stirling - động đốt Mô hình động Stirling Động Stirling kỹ sư Robert Stirling sáng chế vào năm 1816 thời với động nước James Watt Đây động đốt không dùng nước Động Stirling động nhiệt đốt sử dụng pít tông Đây loại động nhiệt có hiệu suất cao, đạt tới 50% đến 80% hiệu suất lý tưởng chu trình nhiệt động lực học thuận nghịch (như chu trình Carnot) việc chuyển hóa nhiệt thành công năng, bị mát ma sát giới hạn vật liệu Động hoạt động nhiều nguồn nhiệt, từ lượng Mặt Trời, phản ứng hóa học đến phản ứng hạt nhân 15 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Động Stirling có giá thành cao động đốt công suất, có đặc tính thích nghi cho nhiều ứng dụng Nó có hiệu suất cao hơn, không gây nhiều tiếng ồn, hoạt động ổn định bền, không cần bảo dưỡng nhiều, hoạt động với chênh lệch nhiệt độ nguồn nóng nguồn lạnh dải rộng từ cỡ chục độ C đến hàng nghìn độ C Với giá thành lượng tăng năm đầu kỷ 21, với lo lắng nóng lên Trái Đất, động Stirling dần quan tâm để đưa vào nhà máy phát điện với lượng tái tạo lĩnh vực hàng không vũ trụ Tuy phát minh từ năm 1816 đến thời gian gần hãng NASA (Cơ quan hàng không vũ trụ Mỹ) nghiên cứu ứng dụng, thời gian ngắn thành tích đáng kể Nhiên liệu hoá thạch dầu mỏ, than đá, khí tự nhiên hình thành cách hàng trăm năm số lượng cố định không tái tạo Dầu mỏ khoảng 40 năm, than đá khoảng 150 – 200 năm cạn kiệt) Những nguồn lượng đến đời cháu cạn kiệt Hãy tưởng tượng trình phát triển loài người lượng ? Việc nghiên cứu để sử dụng nguồn lượng tái tạo tận dụng lượng khác nhiên liệu hoá thạch trở thành cấp bách Nếu đưa mô hình động Stirling vào sử dụng đáp ứng tốt b) Động đốt trong: Động đốt loại động nhiệt tạo công học cách đốt nhiên liệu bên động Các loại động sử dụng dòng chảy (tiếng Anh: Fluid flow engine) để tạo công thông qua đốt cháy tuabin khí động đốt bên xylanh, thí dụ máy nước hay động Stirling không thuộc động đốt Động xăng hay động Otto (lấy theo tên Nikolaus Otto) dạng động đốt trong, thông thường sử dụng cho xe máy, ô tô, máy bay, máy móc di động nhỏ máy xén cỏ làm động cho loại thuyền tàu nhỏ Nhiên liệu của động xăng xăng Phổ biến động xăng động bốn Việc đốt cháy nhiên liệu diễn buồng đốt hệ thống đánh lửa tắt mở theo chu kỳ Nơi đánh lửa bugi có điện áp cao Động hai sử dụng ứng dụng nhỏ hơn, nhẹ rẻ tiền không hiệu việc sử dụng nhiên liệu Động Wankel sử dụng xăng làm nhiên liệu Nó khác với động bốn hay động hai chỗ pittông mà sử dụng rôto Một thành phần động xăng cũ chế hòa khí (hay gọi cacbuaratơ), trộn xăng lẫn với không khí Trong động xăng sau này, thay việc phun nhiên liệu (bình xăng con) 16 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Động xăng phát triển vào cuối kỷ 19 Nikolaus August Otto, dựa động ba có công suất yếu nhiều Étienne Lenoir Thay đổi thêm vào nén khí Thiết kế Otto nhiều điểm tương tự với động ngày Đấy động không khí, tức hỗn hợp khí nhiên liệu nổ đẩy pít tông bắn bay tự đường quay lại pít tông (hay áp suất không khí) tạo công Năm 1876, Otto đăng ký phát minh Đức cho động đốt bao gồm nguyên tắc bốn Vì yêu cầu người Pháp Beau de Rocha nên phát minh Otto bị hủy bỏ 10 năm sau Đức Gottlieb Daimler Carl Benz Đức (1886) Siegfried Marcus (1888 -1889) Viên (Áo) độc lập với chế tạo xe giới động Otto  So sánh động đốt động đốt ngoài: Yếu tố Động đốt Động đốt - Hiệu suất Có hiệu suất cao: ηe = 30 - 45% Có hiệu suất thấp: ηe ≤ 15% máy tuabin ηe ≤ 25% tuabin nước - Nhiệt độ Nhiệt độ lớn (tmax = 2530 o C) nhiên tồn khoảng thời gian nhỏ so với toàn chu trình động tiêu hao nhiệt cho phận làm mát Nhiệt độ lớn (tmax ≤ 700 o C) tồn toàn chu trình động nên không chịu nhiệt độ cao tiêu hao nhiệt cho phận làm mát nhiều - Công suất Gọn nhẹ, thiết bị phụ nồi hơi, ngưng tụ… Dễ khởi động, cần 3-5 giây Dùng nước, chí không cần nước nư động làm mát gió Nặng nè, cồng kềnh có thiết bị phụ nồi hơi, ngưng tụ… Dùng nhiên liệu đắt tiền xăng, diesel nhiên liệu thể khí Động không tự khởi động Dùng nhiên liệu rẻ tiền, nhiên liệu thể rắn thể đặc Động tự khởi động áp lực nước đủ lớn (so sánh công suất) - Sử dụng nước Nhiên liệu Khởi động Tốn nhiều nước, hạn chế sử dụng nơi thiếu nước Bảng so sánh hai loại động đốt đốt 17 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” II.2.2 • • • Phân loại động đốt trong: Trong lịch sử chế tạo động có nhiều phương án phác thảo thực lại không phù hợp với cách phân loại Thí dụ động Otto với phun nhiên liệu trực tiếp hay loại động hoạt động theo nguyên tắc động diesel lại có phận đánh lửa Các phương pháp chế tạo lại kết hợp đa dạng Thí dụ động có dung tích nhỏ với pít tông tròn điều khiển qua khe hở theo nguyên tắc Otto ( động Wankel) hay động diesel hai có dung tích lớn với điều khiển van (động diesel tàu thủy) Theo quy trình nhiệt động lực học: Động Otto động diesel Theo cách thức hoạt động: Phương pháp hai phương pháp bốn Theo nhiên liệu sử dụng: Động xăng động diesel Do lúc khởi động chưa có đà nên trục khuỷu phải quay từ bên thiết bị khởi động dây (máy cưa, động ca nô), cần khởi động (mô tô), tay quay khởi động ô tô cổ hay động điện nhỏ mô tô ô tô đại Việc thay khí thải hỗn hợp khí điều khiển trục cam Trục gắn với trục khuỷu, quay có giảm tốc 1:2, đóng mở van đầu xylanh động Thời gian trục khuỷu đóng mở van điều chỉnh cho van nạp van xả mở lúc thời gian ngắn chuyển từ xả sang nạp Khí thải thoát với vận tốc cao hút khí vào buồng đốt nhằm nạp khí vào xylanh tốt tăng áp suất đốt • • - - Theo cách chuyển động pít tông: Động pít tông đẩy (hay kết hợp với tay biên trục khuỷu) Động Wankel (Động pít tông tròn) Động pít tông quay Động pít tông tự Theo cách tạo hỗn hợp không khí nhiên liệu: Tạo hỗn hợp bên ngoài: nhiên liệu không khí hòa vào xy lanh, sau đưa vào xy lanh nén lại Đại diện đặc trưng cho loại động Otto có chế hòa khí hay động hai Nếu nhiệt độ động cao, thời điểm đánh lửa sớm hay tự bốc cháy hỗn hợp gây nổ không kiểm soát làm giảm công suất gây hư hại cho động Trong lúc nén lại nhiên liệu phải bốc phần để cháy nhanh sau đánh lửa, tạo vận tốc vòng quay nhanh Tạo hỗn hợp bên trong: có không khí đưa vào nén lại xy lanh, nhiên liệu phun vào sau Do nhiên liệu nên không xảy việc tự cháy mà tăng hiệu suất cách tăng độ nén nhiều Đánh lửa cách tự bốc cháy (động diesel) hay phận đánh lửa (động Otto có phận phun nhiên liệu trực tiếp hay động dùng nhiều loại nhiên liệu khác nhau) Sau phun vào nhiên liệu cần thời gian định để bốc mà vận tốc vòng quay bị giới hạn • Theo phương pháp đốt: Hỗn hợp khí đốt phận đánh lửa (bugi) động Otto, tốt trước điểm chết 18 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Trong động diesel hỗn hợp đốt cách tự bốc cháy Không khí nén mạnh trước điểm chết nhiên liệu phun vào Vì nhiệt độ cao nên nhiên liệu tự bốc cháy • Theo phương pháp làm mát: - Làm mát nước - Làm mát không khí - Làm mát dầu nhớt (động Elsbett) - Kết hợp làm mát không khí dầu nhớt • Theo hình dáng động số xylanh: Tùy theo số lượng xy lanh động Otto động diesel chế tạo thành: - Động xylanh - Động thẳng hàng (2, 3, 4, 5, hay xylanh) - Động chữ V (2, 4, 5, 6, 8, 10, 12 hay 16 xylanh) - Động VR (6 hay xy lanh) - Động chữ W (3, 8, 12 hay 16 xylanh) - Động boxer (2, 4, hay 12 xylanh) - Động tỏa tròn (radial engine) (5, 6, 7, 8, hay 12 xylanh) - Động pít tông đối (opposed piston engine)  Các động có cấu tạo khác thường:  Động Wankel (Động pít tông tròn) Mô hình động Wankel Động Wankel loại động pít tông tròn gọi theo tên nhà phát minh Felix Wankel Trong động Wankel pít tông có dạng hình tam giác có góc tròn quay hộp máy hình bầu dục Mỗi cạnh tam giác tương ứng với pít tông, mặt cạnh có khoét lõm tạo thành buồng đốt Khi pít tông quay vòng trục khuỷu quay vòng Do luôn quay theo chiều nên động chạy êm 19 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Động pít tông tròn có cấu tạo nhỏ gọn không cần có phận điều khiển van Nguyên tắc động tương ứng với động Otto, có nạp - nén - nổ - xả Tất thay hoạt động lần chuyển động lên xuống pít tông xảy lần quay pít tông Khi pít tông tam giác quay truyền lực cho hệ thống lệch tâm đặc biệt để đưa trục khuỷu  Động Stelzer (Động pít tông tự do) Động Stelzer, đặt tên theo nhà phát minh Frank Stelzer, loại động hai có pít tông tự Trong động Stelzer có pít tông chuyển động toàn chu trình hoạt động Đường kính pít tông thay đổi nên đóng mở lỗ thân máy, qua mà điều khiển việc thay khí II.2.3 Phân biệt động đốt hai bốn thì: a) Động hai ( Xét động Otto hai thì): • Định nghĩa: Động hai động đốt thường chế tạo theo kiểu động có pít tông đẩy Ngược với động bốn thì, hai cần thiết để tạo lực hoàn thành vòng quay trục khuỷu Một chuyển động pít tông từ trạng thái tĩnh theo hướng trại thái tĩnh (chuyển động từ điểm chết đến điểm chết kia) Trục khuỷu hoàn thành nửa vòng quay Loại động diesel động hai sử dụng tàu thủy, tàu hỏa máy phát điện khẩn cấp, loại động xăng sử dụng loại xe nhỏ có dung tích 50 cm³, máy cắt cỏ máy cưa • Nguyên lý hoạt động: Trong phương pháp hai bốn giai đoạn hoạt động hai lần chuyển động pít tông (hai thì) phần hai giai đoạn nạp nén tiến hành bên xy lanh Trục khuỷu quay vòng chu kỳ làm việc Thay đổi khí mở tức hai hỗn hợp khí khí thải bị trộn lẫn với phần • Chu trình động hai thì: 20 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Minh họa chu trình động hai  Thì một: Tạo công nén trước: - - Pít tông bắt đầu vượt qua điểm chết Bộ phận đánh lửa đốt hỗn hợp buồng đốt phía pít tông, nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất buồng đốt tăng Pít tông xuống qua tạo công học Trong phần không gian phía pít tông, khí vừa hút vào bị nén lại chuyển động xuống pít tông Trong giai đoạn cuối pít tông xuống, lỗ thải khí ống dẫn khí mở Hỗn hợp khí bị nén áp suất chuyển động từ buồng nén pít tông qua ống dẫn khí vào xy lanh đẩy khí thải qua lỗ thải khí  Thì hai: Nén hút - Trong pít tông lên, lỗ thải khí sau ống dẫn khí đóng lại Trong lúc pít tông tiếp tục chuyển động lên, hỗn hợp nhiên liệu không khí xy lanh tiếp tục bị nén lại trước pít tông đạt đến điểm chết đốt cháy Trong buồng nén khí trước phía pít tông khí hút vào qua ống dẫn Khuyết điểm đặc biệt động Otto hai thất thoát nhiên liệu hình thành qua pha trộn phần hỗn hợp khí khí thải, phần hỗn hợp nhiên liệu không khí thoát theo ống thoát khí gây ô nhiễm môi trường Ngược với động bốn động diesel hai thì, động Otto hai thường nhớt bôi trơn thường xuyên mà dùng hỗn hợp pha trộn xăng nhớt dùng làm nhiên liệu chất bôi trơn Vì nhớt đốt cháy phần nên động Otto hai gây ô nhiễm môi trường nhiều động bốn Cách bôi trơn động ưu điểm cho động hay thay đổi tư máy cưa hay máy cắt cỏ động việc bôi trơn bảo đảm 21 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” Có nhiều phương pháp giải cho vấn đề đưa ra, thí dụ cách bôi trơn riêng cách thêm nhớt tùy thuộc vào tải động hay động hai có hệ thống phun trực tiếp, loại động chứng minh ưu mặt nguyên tắc so với động bốn không phổ biến lý thương mại nhiều nhà sản xuất (thí dụ orbital motor) • Ưu nhược điểm:  Ưu điểm: Ưu điểm lý thuyết động hai có hiệu suất riêng (hiệu suất dung tích) cao động bốn thì, vòng quay trục khuỷu tạo công (ở động bốn thì, hai vòng quay trục khuỷu tương ứng với tạo công) Trên thực tế động bốn rút ngắn khoảng cách nhiều nhờ vào cải tiến gần (thí dụ nhờ vào hệ thống phun cải tiến) nên mô tô hay xe máy có động bốn không chạy chậm hay có gia tốc chậm hơn loại hai Vận tốc tối đa pít tông chậm so với động bốn có ống dẫn khí xy lanh, điều hạn chế hiệu suất động hai Cách chế tạo đơn giản động hai mang lại nhiều ưu điểm dễ bảo trì có khối lượng di động (trục khuỷu, pít tông, ) nhỏ nhiều so với động bốn tương tự Hiệu ứng tốt việc mang lại xung lượng góc nhỏ Điều quan trọng trước mô tô chạy nhiều địa hình, loại động hai tạo khả linh động lúc phóng qua vật cản Động có dung tích lớn (động diesel tàu thủy) hoạt động đa phần theo nguyên tắc hai Khí thải động hai có hàm lượng cacbon monoxit chất hyđrocacbon cao có nhiều nhớt bôi trơn khí hút vào có lượng khí thải buồng đốt cao  Nhược điểm : Khuyết điểm đặc biệt động Otto hai thất thoát nhiên liệu hình thành qua pha trộn phần hỗn hợp khí khí thải, phần hỗn hợp nhiên liệu không khí thoát theo ống thoát khí gây ô nhiễm môi trường Ngược với động bốn động diesel hai thì, động Otto hai thường nhớt bôi trơn thường xuyên mà dùng hỗn hợp pha trộn xăng nhớt dùng làm nhiên liệu chất bôi trơn Vì nhớt đốt cháy phần nên động Otto hai gây ô nhiễm môi trường nhiều động bốn Cách bôi trơn động ưu điểm cho động hay thay đổi tư máy cưa hay máy cắt cỏ động việc bôi trơn bảo đảm Có nhiều phương pháp giải cho vấn đề đưa ra, thí dụ cách bôi trơn riêng cách thêm nhớt tùy thuộc vào tải động hay động hai có hệ thống phun trực tiếp, loại động chứng minh ưu mặt nguyên tắc so với động bốn không phổ biến lý thương mại nhiều nhà sản xuất (thí dụ orbital motor) b) Động bốn (Xét động Otto): 22 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” • Định nghĩa: Minh họa chu trình động bốn • Nguyên tắc hoạt động bản: Hỗn hợp không khí nhiên liệu đốt xylanh động đốt Khi đốt cháy nhiệt độ tăng làm cho khí đốt giãn nở tạo nên áp suất tác dụng lên pít tông đẩy pít tông di chuyển Có nhiều loại động đốt khác nhau, phần sử dụng chu kỳ tuần hoàn khác Tuy tất động đốt lặp lại chu trình tuần hoàn chu kỳ làm việc bao gồm bốn bước: nạp, nén, nổ (đốt) xả Xả nạp hai bước dùng để thay khí thải khí Nén nổ dùng để biến đổi lượng hóa học (đốt hỗn hợp không khí nhiên liệu) thông qua nhiệt (nhiệt độ) (áp suất) thành lượng (động chuyển động quay) Chuyển động pít tông nhất, hai bốn nhờ vào lượng tích trữ bánh đà gắn trục khuỷu thứ ba (thì tạo công) Một động bốn có góc đánh lửa 720 độ tính theo góc quay trục khuỷu tức trục khuỷu quay hai vòng có lần đánh lửa Có thêm nhiều xy lanh góc đánh lửa nhỏ đi, lượng đốt đưa vào nhiều hai vòng quay trục khuỷu làm cho động chạy êm • Các động pít tông đẩy bốn thì:  Trong thứ (nạp – van nạp mở, van xả đóng) hỗn hợp không khí nhiên liệu "nạp" vào xy lanh lúc pít tông chuyển động xuống tạo khoảng không xi lanh để chứa nhiên liệu phun sương từ chế hòa khí 23 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng”  Trong thứ hai (nén – hai van đóng) pít tông nén hỗn hợp khí xy lanh chuyển động lên Ở cuối thứ hai (pít tông điểm chết trên) hỗn hợp khí đốt, động xăng phận đánh lửa, động diesel cách tự bốc cháy  Trong thứ ba (cháy tạo công – hai van tiếp tục đóng) hỗn hợp khí đốt cháy Vì nhiệt độ tăng dẫn đến áp suất hỗn hợp khí tăng làm cho pít tông chuyển động xuống Chuyển động tịnh tiến pít tông chuyển tay biên đến trục khuỷu biến đổi thành chuyển động quay Cái bao (bọ máy) (water jacket) đặt bên thân xi lanh giúp giảm nhiệt độ lượng nhiệt phát trình đốt cháy, nhờ động làm mát 24 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng”  Trong thứ tư (xả - van nạp đóng, van xả mở) pít tông chuyển động lên đẩy khí từ xy lanh qua ống xả thải môi trường Bốn chu kỳ nạp – nén - nổ - xả hoàn tất động lại tiếp tục chu kỳ • Ưu điểm nhược điểm động bốn thì:  Ưu điểm: Động hoạt động xác, hiệu ổn định kỳ nạp, nén, cháy giản nở xả diễn riêng biệt Ít xảy tượng nhiệt cửa xả không bố trí thành xy lanh động có hệ thống bôi trơn hoạt động hiệu Sự mát nhiên liệu ít, động có khả tiết kiệm nhiên liệu cao (so với động kỳ) Quá trình nạp nén kéo dài nên hiệu suất nạp nén cao, động có khả cho hiệu công suất cao so với mức tiêu tốn nhiên liệu (PS/l lớn)  Nhược điểm : Động có cấu phối khí để đóng mở xupap phức tạp, nhiều chi tiết nên việc chế tạo bảo dưỡng khó khăn so với động hai kỳ Tiếng ồn cấu khí động làm việc lớn Sự cân động hai vòng quay trục khuỷu có kỳ sinh công II.2.4 Ứng dụng động xăng (động đốt trong): Động đốt sử dụng hệ thống yêu cầu nguồn lượng độc lập: - Động tàu thủy Động đầu xe lửa Động xe gắn máy, ô tô Động máy bay Động dùng nông nghiệp (máy gặt đập liên hợp, máy phun thuốc, máy kéo,…) Động dùng xây dựng 25 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” - Động dùng quân sự, quốc phòng (máy bay chiến đấu, tàu ngầm, xe bọc thép,…) III KẾT LUẬN: Xăng động sử dụng xăng giữ vai trò quan trọng việc sử dụng nguồn lượng người Từ máy cắt cỏ máy bay sang trọng, tất sử dụng đến xăng động xăng Cho nên việc tìm hiểu, nghiên cứu lĩnh vực có ý nghĩa quan trọng sống IV TÀI LIỆU THAM KHẢO: 1) Vũ Tam Huề, Nguyễn Phương Tùng, Hướng dẫn sử dụng nhiên liệu – dầu – mỡ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 9/2000 2) Trần Mạnh Trí, Dầu khí dầu khí Việt Nam, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 3) 4) 5) 6) 7) 11/1996 Đinh Thị Ngọ, Hóa học dầu mỏ, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2006 http://www.hcmbiotech.com.vn/technology_detail.php?cateid=8&id=89 http://vi.wikipedia.org/wiki/%C4%90%E1%BB%99ng_c%C6%A1_x%C4%83ng' http://vi.wikipedia.org/wiki/Nhi%C3%AAn_li%E1%BB%87u_sinh_h%E1%BB%8Dc http://nongnghiepphothong.page.tl/Xang_sinh_hoc.htm 26 Seminar hóa dầu mỏ “Xăng động sử dụng xăng” 27 [...]... khó khăn hơn so với động cơ hai kỳ Tiếng ồn các cơ cấu cơ khí khi động cơ làm việc lớn Sự cân bằng của động cơ kém do hai vòng quay trục khuỷu mới có một kỳ sinh công II.2.4 Ứng dụng của động cơ xăng (động cơ đốt trong): Động cơ đốt trong sử dụng trong các hệ thống yêu cầu nguồn năng lượng độc lập: - Động cơ tàu thủy Động cơ đầu xe lửa Động cơ xe gắn máy, ô tô Động cơ máy bay Động cơ dùng trong nông... kéo,…) Động cơ dùng trong xây dựng 25 Seminar hóa dầu mỏ Xăng và động cơ sử dụng xăng - Động cơ dùng trong quân sự, quốc phòng (máy bay chiến đấu, tàu ngầm, xe bọc thép,…) III KẾT LUẬN: Xăng và các động cơ sử dụng xăng giữ vai trò quan trọng trong việc sử dụng các nguồn năng lượng của con người Từ cái máy cắt cỏ cho đến chiếc máy bay sang trọng, tất cả đều sử dụng đến xăng và các động cơ xăng Cho... Stirling vào sử dụng sẽ đáp ứng rất tốt b) Động cơ đốt trong: Động cơ đốt trong là một loại động cơ nhiệt tạo ra công cơ học bằng cách đốt nhiên liệu bên trong động cơ Các loại động cơ sử dụng dòng chảy (tiếng Anh: Fluid flow engine) để tạo công thông qua đốt cháy như tuabin khí và các động cơ đốt bên ngoài xylanh, thí dụ như máy hơi nước hay động cơ Stirling không thuộc về động cơ đốt trong Động cơ xăng. .. dụ như động cơ có dung tích nhỏ với pít tông tròn và điều khiển qua khe hở theo nguyên tắc Otto ( động cơ Wankel) hay động cơ diesel hai thì có dung tích lớn với bộ điều khiển bằng van (động cơ diesel của tàu thủy) Theo quy trình nhiệt động lực học: Động cơ Otto và động cơ diesel Theo cách thức hoạt động: Phương pháp hai thì và phương pháp bốn thì Theo nhiên liệu sử dụng: Động cơ xăng và động cơ diesel... điện áp cao Động cơ hai thì cũng được sử dụng trong các ứng dụng nhỏ hơn, nhẹ hơn và rẻ tiền hơn nhưng nó không hiệu quả trong việc sử dụng nhiên liệu Động cơ Wankel cũng sử dụng xăng làm nhiên liệu Nó khác với động cơ bốn thì hay động cơ hai thì ở chỗ nó không có pittông mà sử dụng rôto Một trong những thành phần của các động cơ xăng cũ là bộ chế hòa khí (hay còn gọi là cacbuaratơ), nó trộn xăng lẫn... công nghiệp và sử dụng trong dân dụng thuận lợi Bên cạnh đó, việc sử dụng năng lượng sinh học sẽ tạo điều kiện phát triển nông nghiệp, nhất là ở những vùng trung du, miền núi có thể trồng mía, sắn và các cây có dầu II.2 Tìm hiểu về động cơ: II.2.1 Phân biệt động cơ đốt ngoài và động cơ đốt trong: a) Động cơ đốt ngoài: Động cơ đốt ngoài là động cơ được cấp nhiệt năng từ bên ngoài và sử dụng lại nhiệt... dầu nhớt • Theo hình dáng động cơ và số xylanh: Tùy theo số lượng xy lanh động cơ Otto và động cơ diesel có thể được chế tạo thành: - Động cơ 1 xylanh - Động cơ thẳng hàng (2, 3, 4, 5, 6 hay 8 xylanh) - Động cơ chữ V (2, 4, 5, 6, 8, 10, 12 hay 16 xylanh) - Động cơ VR (6 hay 8 xy lanh) - Động cơ chữ W (3, 8, 12 hay 16 xylanh) - Động cơ boxer (2, 4, 6 hay 12 xylanh) - Động cơ tỏa tròn (radial engine)... trực tiếp, loại động cơ đã có thể chứng minh được ưu thế về mặt nguyên tắc so với động cơ bốn thì và chỉ không được phổ biến vì lý do thương mại của nhiều nhà sản xuất (thí dụ như orbital motor) b) Động cơ bốn thì (Xét động cơ Otto): 22 Seminar hóa dầu mỏ Xăng và động cơ sử dụng xăng • Định nghĩa: Minh họa chu trình động cơ bốn thì • Nguyên tắc hoạt động cơ bản: Hỗn hợp không khí và nhiên liệu được... các động cơ xăng sau này, nó đã được thay bằng việc phun nhiên liệu (bình xăng con) 16 Seminar hóa dầu mỏ Xăng và động cơ sử dụng xăng Động cơ xăng được phát triển vào cuối thế kỷ 19 bởi Nikolaus August Otto, dựa trên một động cơ ba thì có công suất yếu hơn rất nhiều của Étienne Lenoir Thay đổi cơ bản là thêm vào một thì nén khí Thiết kế đầu tiên của Otto không có nhiều điểm tương tự với các động cơ. .. như xăng, diesel hoặc nhiên liệu ở thể khí Động cơ không tự khởi động được Dùng nhiên liệu rẻ tiền, nhiên liệu ở thể rắn hoặc thể đặc Động cơ tự khởi động được khi áp lực hơi nước đủ lớn (so sánh cùng công suất) - Sử dụng nước Nhiên liệu Khởi động Tốn nhiều nước, rất hạn chế sử dụng ở những nơi thiếu nước Bảng so sánh hai loại động cơ đốt trong và đốt ngoài 17 Seminar hóa dầu mỏ Xăng và động cơ sử dụng ... áp cao Động hai sử dụng ứng dụng nhỏ hơn, nhẹ rẻ tiền không hiệu việc sử dụng nhiên liệu • Động Wankel sử dụng xăng làm nhiên liệu Nó khác với động bốn hay động hai chỗ pittông mà sử dụng rôto... 35-200˚C Xăng động dùng làm nhiên liệu cho động đốt trong, kiểu chế hòa khí (động xăng) I.2 Động xăng: • Động xăng hay động Otto (lấy theo tên Nikolaus Otto) dạng động đốt trong, thông thường sử dụng. .. việc sử dụng nhiên liệu Động Wankel sử dụng xăng làm nhiên liệu Nó khác với động bốn hay động hai chỗ pittông mà sử dụng rôto Một thành phần động xăng cũ chế hòa khí (hay gọi cacbuaratơ), trộn xăng