Xác định chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel - dầu thực vật

Tài liệu tham khảo Xác định chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel - dầu thực vật

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL 2

1.1 Tổng quan về thực nghiệm động cơ đốt trong 2

1.1.1 Mục đích của thực nghiệm 2

1.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm 2

1.2 Tổng quan về tính năng kỹ thuật của động cơ diesel 5

1.2.1 Khái niệm 5

1.2.2 Các thông số đánh giá tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ diesel 5

1.2.2.1 Tốc độ của động cơ 5

1.2.2.2 Tải của động cơ 5

1.2.3 Các phương pháp xác định : 9

1.2.3.1 Phương pháp lý thuyết : 9

1.2.3.1 Phương pháp thực nghiệm : 13

Chương 2 XÁC ĐỊNH CHI PHÍ NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ D12 KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DẦU DIESEL – DẦU THỰC VẬT 16

2.1 Tình hình nghiên cứu và sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu cho động cơ diesel 16

2.1.1 Trên thế giới 16

2.1.2 Trong nước 18

2.1.3 Tổng quan về dầu thực vật (DTV) 19

2.1.3.1 Thành phần hóa học của DTV 20

2.1.3.2 Đặc tính của DTV 20

2.1.3.3 Những vấn đề khó khăn của dầu thực vật khi dùng làm nhiên liệu thay thế 21

2.1.4 Các biện pháp xử lý DTV để làm nhiên liệu cho động cơ diesel 22

2.1.4.1 Phương pháp sấy nóng nhiên liệu 22

2.1.4.2 Phương pháp pha loãng 22

2.1.4.3 Phương pháp Craking 22

2.1.4.4 Phương pháp nhũ tương hoá dầu thực vật 23

2.1.4.5 Phương pháp ester hoá ( điều chế Biodiesel ) 23

2.1.5 Ưu nhược điểm của DTV 24

2.1.5.1 Ưu điểm 24

2.1.5.2 Nhược điểm 25

2.1.5.3 Lý do chọn dầu dừa và dầu jatropha làm nhiên liệu cho động cơ diesel 25

2.2 Trang thiết bị phục vụ cho nghiên cứu thực nghiệm 27

2.2.1 Động cơ D12 27

2.2.2 Máy phát điện 28

2.2.3 Bộ tạo tải 29

2.2.4 Thiết bị đo chi phí nhiên liệu 30

2.2.5 Thiết bị đo độ nhớt 31

2.2.6 Bộ tạo hỗn hợp dầu diesel – dầu thực vật 31

2.3 Quy hoạch thực nghiệm 31

2.3.1 Nội dung của quy hoạch thực nhiệm 31

2.3.2 Quy hoạch thực nghiệm xác định độ nhớt của hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu thực vật 32

2.3.2.1 Chọn yếu tố ảnh hưởng 32

2.3.2.2 Chọn hàm mục tiêu 32

2.3.2.3 Chọn miền khảo sát của các yếu tố 32

2.3.3 Quy hoạch thực nghiệm xác định chi phí nhiên liệu của động cơ khi sử dụng nhiên liệu hỗn hợp diesel – dầu thực vật 33

2.3.3.1 Chọn yếu tố ảnh hưởng 33

2.3.3.2 Chọn hàm mục tiêu 33

2.3.3.3 Chọn miền khảo sát của các yếu tố 33

2.4 Tiến hành thực nhiệm 33

2.4.1 Xác định độ nhớt của nhiên liệu 33

2.4.1.1 Phương pháp xác định độ nhớt 33

2.4.1.2 Kết quả đo độ nhớt 34

2.4.2 Xác định chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu thực vật 36

2.4.2.1 Chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng nhiên liệu diesel 37

2.4.2.2 Chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel – Jatropha 38

2.4.2.3 Chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel - dầu dừa 40

2.5 Xử lý kết quả thực nghiệm 42

2.5.1 Xử lý số liệu thực nghiệm theo phương pháp BPNN 44

2.5.2 Xử lý kết quả thực nghiệm độ nhớt 46

2.5.2.1 Xử lý kết qủa thực nghiệm độ nhớt của hỗn hợp diesel – jatropha 46

2.5.2.2 Xử lý kết quả thực nghiệm độ nhớt hỗn hợp diesel – dầu dừa 50

2.5.3 Xử lý kết quả thực nghiệm xác định chi phí nhiên liệu của động cơ 50

2.6 Lý giải kết quả thực nghiệm 51

Chương 3 KẾT LUẬN 55

3.1 Kết luận 55

3.2 Đề xuất ý kiến 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 56

PHỤ LỤC 57

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, tình hình giá dầu mỏ tăng lên và vấn đề ô nhiễm môi trường do khí thải của động cơ nói chung, động cơ diesel nói riêng đang là những vấn đề được nhiều nước quan tâm Vì vậy, việc tìm kiếm sử dụng nguồn nhiên liệu thay thế cho nhiên liệu truyền thống đã và đang được nghiên cứu và ứng dụng Nước ta là một nước nhập khẩu xăng dầu vì vậy chịu ảnh hưởng rất lớn của biến động giá xăng dầu trên thế giới Nghiên cứu sử dụng nguồn nhiên liệu mới đang được nhà nước rất quan tâm Một trong những nguồn nhiên liệu được quan tâm là nhiên liệu dầu thực

vật, chính vì lí do trên nên em quyết định thực hiện đề tài: ‘Xác định chi phí nhiên

liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu diesel – dầu thực vât’

Sau một thời gian nghiên cứu em đã thực hiện xong đề tài với các nội dung sau:

1 Tổng quan về thực nghiệm và tính năng kỹ thuật của động cơ diesel

2 xác định chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi swr dụng nhiên liệu dầu diesel – dầu thực vật

3 Kết luận

Có được kết quả này ngoài sự cố gắng của bản thân, còn có sự giúp đỡ và tạo điều kiện của các thầy cô trong bộ môn Động lực, Ban chủ nhiệm khoa Em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy ThS Phùng Minh Lộc đã hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài, cảm ơn sự giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thâỳ cô và các bạn

Xin chân thành cảm ơn!!!

Nha Trang, tháng 12 năm 2009 Sinh viên thực hiện

Trần Tuấn Anh

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ THỰC NGHIỆM VÀ TÍNH NĂNG KỸ

THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL

1.1.1 Mục đích của thực nghiệm

- Kiểm nghiệm động cơ trước khi xuất xưởng (nhằm kiểm tra động cơ sau khi

thiết kế, chế tạo có đạt được những chỉ tiêu đề ra không)

- Kiểm nghiệm động cơ sau khi sữa chữa lớn

- Khi động cơ đang hoạt động có nhu cầu kiểm nghiệm (chẳng hạn như kiểm tra

suất tiêu hao nhiên liệu để kịp thời điều chỉnh nhằm tiết kiệm nhiên liệu,…)

- Vẽ đặc tính động cơ (nhằm hướng dẫn cho người sử dụng chế độ hoạt động có

lợi nhất)

Tuy nhiên, tùy từng mục đích nghiên cứu cụ thể mà người ta chỉ nghiên cứu một hoặc nhiều các mục đích nói trên Trong đề tài này chỉ đề cập đến việc xác định suất tiêu hao nhiên liệu

1.1.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm là xác định các thông số cần thiết thông qua việc đo đạc Cụ thể cần xác định các thông số sau:

Bảng 1.1 Các thông số trong nghiên cứu thực nghiệm động cơ đốt trong

1.4 Lượng tiêu thụ nhiên liệu kg/h Fuel Balance 733S

1.5 Lượng khí thoát khỏi cacte l/min Blow-by meter 442

1.7 Nhiệt độ khí xả C Thermocouple- type K

1.11 Nhiệt độ môi trường C Humidity- transducer

1.16 Áp suất môi trường bar Barometric- transducer

Kết hợp với hệ thống chỉ thị

GU13Z 2.2 Áp suất phun nhiên liệu bar QL61D, SL31D

2.7 Độ nhấc xupap mm

Valve lift indicating transducer 2.8 Thời điểm đánh lửa CA Ignition-time module

Kết hợp với hệ thống chuẩn đoán

điện-điện tử trong động cơ - DiScope

Kết hợp với hệ thống nội soi

4.1 Phân tích sự phân bố nhiệt độ K

Ghi hình ở 3 góc độ khác nhau: 0, 30,

70

Dùng cho động cơ diesel

4.2 Phân tích mật độ tập trung bồ

hóng

%

Ghi hình ở ba góc độ khác nhau: 0, 30,

70

Dùng cho động cơ diesel

Dùng cho động cơ diesel

1.2 Tổng quan về tính năng kỹ thuật của động cơ diesel

1.2.1 Khái niệm

Tính năng kỹ thuật của động cơ là thuật ngữ dùng để biểu đạt mức độ và hiệu quả thực hiện chức năng của động cơ Có thể định lượng tính năng kỹ thuật của động cơ đốt trong bằng 3 nhóm thông số sau đây: tốc độ, tải và hiệu suất

1.2.2 Các thông số đánh giá tính năng kỹ thuật cơ bản của động cơ diesel 1.2.2.1 Tốc độ của động cơ

Tốc độ quay (n) là số vòng quay của trục trong một đơn vị thời gian Đơn vị

đo của tốc quay là vòng/phút [v/ph], viết tắt tiếng Anh là [rpm]

Tốc độ quay danh nghĩa (nn) là tốc độ quay do nhà chế tạo định ra và là cơ sở

để xác định công suất danh nghĩa, để tính toán các kích thước cơ bản của động cơ,

để lựa chọn chế độ làm việc hợp lý…

Tốc độ quay cực đại (nmax) là tốc độ quay lớn nhất mà nhà chế tạo cho phép

sử dụng trong một thời gian xác định mà công suất của động cơ không bị quá tải

Tốc độ quay cực tiểu (nmin) là tốc độ quay nhỏ nhất, tại đó động cơ vẫn có

thể hoạt động bình thường

Tốc độ quay sử dụng (ns) là tốc độ quay được người thiết kế tổ hợp động cơ – máy công tác khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính năng của động cơ vứa

đảm bảo độ tin cậy và tuổi bền cần thiết

1.2.2.2 Tải của động cơ

Tải là đại lượng đặc trưng cho số cơ năng mà động cơ phát ra trong một chu trình công tác hoặc trong một đơn vị thời gian Các đại lượng được dùng để đánh gía của động cơ đốt trong bao gồm: áp suất trung bình, công suất, momen quay

Áp suất trung bình của chu trình là đại lượng được xác định bằng công sinh

ra trong một chu trình và dung tích công tác của xylanh

s

ct tb

- Áp suất lý thuyết trung bình:

s

t t V

W

p  (1.4) Trong đó:

- Wct : công của chu trình, [J]

- Wt : công lý thuyết của chu trình, [J]

- Wi : công chỉ thị của chu trình, [J]

- We : công có ích của chu trình, [J]

- Wm : công tổn thất cơ giới, [J]

Công chỉ thị: là công do môi chất công tác sinh ra trong một chu trình thực tế, trong đó chưa xét đến phần tổn thất cơ học, có thể xác định công chỉ thị như sau:

- Tổn thất do ma sát giữa các chi tiết của động cơ chuyển động tương đối với nhau

- Phần năng lượng tiêu hao cho việc dẫn động các thiết bị và cơ cấu của bản thân động cơ như: bơm nhiên liệu, bơm dầu bôi trơn, cơ cấu phân phối khí…

- “Tổn thất bơm” phần cơ năng tiêu hao cho quá trình thay đổi khí

Công có ích: là công thu được ở đầu ra của trục khuỷu đó là phần cơ năng thực tế có thể sử được để dẫn động hộ tiêu thụ công suất

We = Q1 - Qe = Wi – Wm (1.6) Trong đó Qe là tổng tất các dạng tổn thất năng lượng khi thực hiện một chu trình công tác thực tế

Công suất là tốc độ thực hiện công Trị số công suất của động cơ cho biết động cơ đó “mạnh” hay “yếu” công suất của động cơ thường được đo bằng các đơn

vị sau: kilowatt (kW), mã lực (HP, hp – Horse power; cv – Chevaux; PS - Pferdestarke)

1kW = 1kJ/s

1HP = 75Kg.m/s

1PS = 0.735 Kw

1hp = 1.04 PS

Ta có các khái niệm về công suất của động cơ đốt trong:

- Công suất chỉ thị (Ni): là tốc độ thực hiện công chỉ thị của động cơ Nói cách khác, công suất chỉ thị là công suất của động cơ, trong đó bao gồm cả phần tổn thất cơ học

- Công suất có ích (Ne): là công suất của động cơ được đo ở đầu ra của trục khuỷu

Từ định nghĩa của công suất, áp suất trung bình của chu trình và tốc độ quay ta

có các công thức xác định công suất chỉ thị và công suất có ích sau:

z

i n V p

i

.

 (1.6)

z

i n V p

e

.

 (1.7) Trong đó:

- i: số xylanh của động cơ

- z: hệ số kỳ; z = 1 đối với động cơ 2 kỳ; z = 2 đối với động cơ 4 kỳ

- Công suất danh nghĩa (Nen): là công suất lớn nhất mà động cơ có thể phát ra một cách liên tục mà không bị quá tải trong những điều kiện quy ước

- Công suất cực đại (Nemax): là công suất có ích lớn nhất mà động cơ có thể phát

ra trong một thời gian nhất định mà không bị quá tải

TCVN 1684 – 75 quy định công suất cực đại của động cơ phải đạt 110% Nentrong khoảng thời gian một giờ Tổng số thời gian làm việc ở chế độ công suất cực đại không quá 10% tổng thời gian làm việc của động cơ Khoảng thời gian lặp lại chế độ công suất cực đại không được nhỏ hơn 6 giờ

- Công suất sử dụng (Nes): là công suất có ích do người thiết kế tổ hợp động cơ –

hộ tiêu thụ công suất khuyến cáo sử dụng để vừa phát huy hết tính năng của động cơ vừa đảm bảo tuổi bền, độ tin cậy cần thiết

Hiệu suất là đại lượng đánh giá hiệu quả biến đổi nhệt năng thành cơ năng của động cơ Để đánh giá mức độ tổn thất trong từng công đoạn của cả quá trình biến đổi năng lượng, người ta đưa ra các khái niệm hiệu suất sau: hiệu suất lý thuyết, hiệu suất cơ học, hiệu suất chỉ thị, hiệu suất có ích

- Hiệu suất lý thuyết ( t ): là hiệu suất của chu trình lý thuyết

- Hiệu suất chỉ thị ( i ): là hiệu suất nhiệt của chu trình nhiệt động thực tế

1 1

1

11

Q

Q Q Q Q Q

Q Q

i

e W

W W

W



 1 (1.9)

- Hiệu suất có ích ( e): là đại lượng đánh giá tất cả các dạng tổn thất năng lượng trong quá trình biển đổi nhiệt năng có ích của động cơ

m i t i e e Q

Hiệu quả biến đổi nhịêt năng thành cơ năng của động cơ đốt trong cũng đồng

nghĩa với khái niệm “ tính tiết kiệm nhiên liệu ” của nó Trong thực tế khai thác, người ta ít dùng hiệu suất mà thường dùng đại lượng thể hiện lượng nhiên liệu do động cơ tiêu thụ để đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu Lượng nhiên liệu do động cơ tiêu thụ trong một đơn vị thời gian được gọi là lượng nhiên liệu tiêu thụ giờ ( Gnl) Lượng nhiên liệu do động cơ tiêu thụ để sinh ra một đơn vị công suất có ích trong một đơn vị thời gian được gọi là lượng tiêu thụ nhiên liệu riêng có ích ( gọi tắt là suất tiêu hao nhiên liệu ge )

Công thức tính như sau :

ge =

e N

G h

(1.11)

Trong đó :

- ge : Suất tiêu hao nhiên liệu có ích

- Gh : Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ

- Ne : Công suất có ích của động cơ

Đơn vị thường dùng của Gh là [ kg/h ] hoặc [ lít/h ]

Đơn vị thường dùng của ge là [ g/Kw.h ] hoặc [ g/HP.h ]

Các bước xác định theo lý thuyết :

a r

v

T

T p

k

a

T T

n1 : chỉ số nén đa biến trung bình

9 Xác định nhiệt độ cuối quá trình nén Tc

10 Xác định áp suất cuối quá trình cháy Pz

Pz được xác định bằng các thiết bị đo áp suất phục vụ cho công tác khảo nhiệm

11 Xác định hệ số tăng áp suất ψ

c

zp

p



12 Xác định nhiệt độ môi chất công tác cuối quá trình cháy Tz

Tz được xác định từ phương trình cháy

  Cvc ,   Cv''c ,   Cv' c

r

f z

T C

T C

1

"

' 1

C C

13 Xác định hệ số dãn nở trước ( )

c

z zT

p p

1 2

1

1 1 1

1 1

1 1

1

n a pi

i

n n

p K

i i

H

p L

- Phương pháp quay trực tiếp bằng động cơ điện

- Phương pháp cắt lửa từng xylanh

Ở điều kiện khảo nghiệm tại phòng khảo nghiệm có thể chọn phương pháp quay trực tiếp bằng động cơ điện Trước tiên cho động cơ khởi động chạy ấm máy tới nhiệt đọ làm việc bình thường của nước làm mát và của dầu nhờn sau đó cắt nhiên liệu cho phanh điện hoạt động ở chế độ động cơ điện để quay động cơ đốt trong , xác định công suất của động cơ điện theo từng tốc độ động cơ sẽ xác định được công suất tổn hao cơ giới của động cơ theo các số vòng quay khác nhau

22 Xác định suất tiêu thụ nhiên liệu chỉ thị (gi) :

i f

[g/kW.h] (1.29)

23 Xác định suất tiêu thụ nhiên liệu có ích (ge) :

e f

[g/kW.h] (1.30)

24 Xác định lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ (Ge) :

e e

Công suất là tốc độ thực hiện công Trị số của công suất cho ta biết động cơ đó

Phương pháp xác định công suất có ích của động cơ được thực hiện như sau:

Khi xác định công suất có ích Ne của động cơ ở đầu ra của trục khuỷu thì ta phải dùng một trong các loại phanh thay cho máy công tác (chân vịt, máy phát điện, máy nén khí…mà động cơ cung cấp năng lượng cho chúng) Tuỳ theo nguyên tắc tạo ra mômen cản mà ta dùng các loại phanh sau:

 Đối với phanh điện dòng một chiều thì Ne(hp) có công thức tính như sau:

),(

36,

36,



 (1.33) Trong đó : - U : Hiệu điện thế (V)

- I : Cường độ dòng điện (A)

- : Hiệu suất của máy phát ở phụ tải đang sử dụng

- cosφ : Hệ số công suất ở phụ tải đã cho

 Trong trường hợp có oát kế, công suất có ích ( Ne ) của động cơ được xác dịnh như sau :

Ne = 1,36

N p

(hp) ( 1.34)

Trong đó : - Np : Công suất của máy phát, kW

- ηm : Hiệu suất cơ giới của máy phát ở phụ tải đã cho

3 Xác định giá trị ge = Gh/ Ne [g/kW.h] (1.35)

Chương 2 XÁC ĐỊNH CHI PHÍ NHIÊN LIỆU CỦA ĐỘNG CƠ D12 KHI SỬ DỤNG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DẦU DIESEL – DẦU THỰC VẬT

Ở châu Âu theo chỉ thị 2003/30/EC của EU mà theo đó từ ngày 31 tháng 12 năm 2005 ít nhất là 2% và cho đến 31 tháng 12 năm 2010 ít nhất là 5,75% các nhiên liệu dùng để chuyên chở phải có nguồn gốc tái tạo Tại Áo, một phần của chỉ thị của EU đã được thực hiện sớm hơn và từ ngày 1 tháng 11 năm 2005 chỉ còn có dầu diesel với 5% có nguồn gốc sinh học (B5) là được phép bán

Tại Australia, đã sử dụng B20 và B50 vào tháng 2 năm 2005

Tại Mỹ năm 2005, đã sử dụng B20

Tại Thái Lan trong năm 2006, sử dụng B5 tại Chiangmai và Bangkok

Đã có nhiều ứng dụng trong việc sử dụng các loại dầu thực vật dùng làm nhiên liệu thay thế cho các động cơ ô tô chẳng hạn: Brazin là một nước đi đầu trong việc phát triển các loại nhiên liệu sạch từ mía, hiện tại ở Brazin có tới 90% ô

tô sử dụng nhiên liệu sạch và nhiên liệu sạch pha với nhiên liệu có nguồn gốc dầu

mỏ, chúng được cung cấp bởi 5 nhà máy sản xuất với tổng sản lượng 49 triệu lít/năm Từ đó, nước này đã giảm được hàng chục tỷ USD cho việc không phải nhập khẩu nhiên liệu Họ đang dự kiến sản xuất 1.1 tỷ lít diesel sinh học vào năm

2007, với việc tiếp tục đưa thêm khoảng 5 nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học với tổng công suất 61 triệu lít/ năm Thị trường châu Âu cũng không phải là nhỏ khi nghị định Kyoto được đưa vào thực hiện, các quy chế ngặt nghèo về khí thải, mới

đây nhất là chỉ thị 2003/30/EC theo đó từ ngày 31/12/2005 thì ít nhất 2% cho đến 31/12/2010 ít nhất 5.75% nhiên liệu dùng cho vận tải phải có nguồn gốc tái tạo Tại Đức thì chỉ thị trên đã được thực hiện sớm, tiếp theo là Áo và Pháp với nhiên liệu chứa 5% có nguồn gốc tái tạo đã được bán Ở Mỹ, Áo đã cho xe ô tô động cơ diesel chạy bằng dầu thực vật từ nhiên liệu là dầu ăn thải ra từ trong các nhà hàng…Tại Achentina một kỹ sư đã tìm cách phát triển công nghệ sản xuất năng lượng thay thế

từ đậu nành, chi phí cho sản xuất chỉ bằng ½ so với diesel truyền thống, ngoài ra Anh cũng có khả năng sản xuất nhiên liệu nhiên liệu thay thế từ hạt hướng dương, hạt thầu dầu và hạt cọ

Đức cũng đang trở thành "ông trùm" nguồn nhiên liệu sinh học với sản lượng 1,5 triệu tấn cùng với mức gia tăng sản lượng 50% hàng năm.Theo dự kiến của chính phủ, thì trong vòng 5 năm tới, sản lượng nhiên liệu sinh học sẽ thay thế khoảng 20% lượng xăng, dầu truyền thống Chính phủ Ân Độ và Thái Lan cũng có

kế hoạch sản xuất nguồn nhiên liệu sinh học để thay thế 10% nhu cầu về xăng, dầu Công ty Fortum Oil đang tiến hành xây dựng nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học cho động cơ Diezen tại ngoại ô Helsinki

Trung Quốc đã có nhiều nhà máy sản xuất nhiên liệu sạch ở nhiều nơi, và hiện đang có một nhà máy sản xuất nguồn nhiên liệu sạch lớn nhất thế giới hiện nay

ở tỉnh Cát Lâm có sản lượng 600.000 tấn/năm Tổng sản lượng nhiên liệu diesel sinh học của Trung Quốc hiện vào khoảng 1.5 triệu tấn/năm Theo dự tính của các chuyên gia, đến năm 2010, Trung Quốc (TQ) sẽ sản xuất khoảng 6 triệu tấn dầu nhiên liệu sinh học

Đông Nam Á là khu vực có điều kiện thiên nhiên ưu đãi, có nguồn dầu thực vật được lấy từ nhiều loại cây trong đó chủ yếu là cọ và dừa Thái Lan một trong những nước trong khu vực đi tiên phong trong việc sản xuất nhiên liệu sạch, theo

đó 10% nhiên liệu sạch sẽ được sử dụng trước 2011 Còn tại Malayxia, một nước

có sản lượng dầu cọ lớn nhất thế giới đã quyết định lấy đó làm nguồn nguyên liệu

để sản xuất dầu diesel sinh học và tới 2007 nước này sẽ sử dụng B5 (pha 5% dầu diesel sinh học vào dầu diesel) trên diện rộng

2.1.2 Trong nước

Quyết định 177/2007/QĐ-TTg về việc phê duyệt "Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025" được Thủ tướng Chính phủ ký ngày 20/11/2007 nêu rõ: phát triển nhiên liệu sinh học, một dạng năng lượng mới, tái tạo được để thay thế một phần nhiên liệu hóa thạch truyền thống, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường Theo đó, mục tiêu đến năm 2010 là

sẽ xây dựng và phát triển được mô hình sản xuất thử nghiệm và sử dụng nhiên liệu sinh học quy mô 100 nghìn tấn E5 và 50 nghìn tấn B5/năm, bảo đảm đáp ứng 0,4% nhu cầu xăng dầu của cả nước Giai đoạn 2011-2015, xây dựng và phát triển các cơ

sở sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh học trên phạm vi cả nước, đến năm 2015, sản lượng ethanol và dầu thực vật đạt 250 nghìn tấn (pha được 5 triệu tấn E5, B5), đáp ứng 1% nhu cầu xăng dầu của cả nước

Ngày 6-9, Nhà máy sản xuất nhiên liệu sinh học Bio-Ethanol đã được khởi công xây dựng tại khu kinh tế Dung Quất, tỉnh Quảng Ngãi Dự án do Công ty cổ phần Nhiên liệu sinh học Dầu khí Miền Trung (PCB) làm chủ đầu tư và Tổng công

ty cổ phần Dịch vụ Kỹ thuật Dầu khí (PTSC) là đơn vị tổng thầu EPC (tư vấn, thiết

kế - cung cấp thiết bị - xây lắp, vận hành)

Nhật Bản đang xúc tiến xây dựng nhà máy sản xuất biodiesel từ dừa tạiBình Định Theo nghiên cứu ban đầu, tại Bình Định sẽ xây dựng 1 nhà máy sản xuất dầu diesel sinh học có công suất 100 tấn/ngày đòi hỏi vùng nguyên liệu lên tới 50.000

ha dừa Dự kiến tổng vốn đầu tư cho dự án khoảng 80 - 100 triệu USD, trong đó, vốn xây dựng nhà máy trên 20 triệu do các doanh nghiệp của Nhật Bản và Bình Định liên doanh thực hiện, còn lại sẽ đầu tư bằng vốn ODA cho người trồng dừa và chế biến dầu dừa Tuy đi sau các nước trong việc phát triển nhiên liêu sạch nhưng Việt Nam cũng đã đạt được những thành tựu bước đầu trong việc nghiên cứu chế biến dầu thực vật, mỡ động vật thành diesel sinh học Chúng ta đã nghiên cứu chiết suất thành công dầu diesel sinh học từ dầu mè, chiết suất thành công diesel sinh học

từ mỡ cá basa, cá tra, tảo nó đã mở ra một hướng mới cho các nhà đầu tư Đối với cây mè chúng ta có thể dùng phụ phẩm của nó để làm thuốc, làm phân bón, …còn đối với mỡ cá basa, cá tra ta tận dụng được nguồn mỡ thải lâu nay vẫn không dùng phải vứt bỏ Đó là công trình nghiên cứu của Phân viện khoa học vật liệu tại Thành phố Hồ Chí Minh (Tp.HCM) thuộc Viện khoa học và công nghệ Việt Nam

Theo đề nghị của Bộ Công nghiệp và Văn phòng Công ty Sojitz tại Hà Nội, ngày 03 tháng 8 năm 2005, Bộ Tài nguyên và Môi trường, với tư cách là cơ quan đầu mối của Chính phủ Việt Nam tham gia và thực hiện Nghị định thư Kyoto đã xác nhận dự án PIN phát triển dầu dừa diesel sinh học theo cơ chế phát triển sạch

(CDM) tại tỉnh Bình Định

Nhóm nghiên cứu do PGS.TS Hồ Sơn Lâm - phân viện trưởng Phân viện Khoa học vật liệu Tp.HCM thuộc Viện Khoa học và công nghệ VN - chủ trì, khẳng định có đủ khả năng nghiên cứu sản xuất dầu diesel sinh học (Biodiesel) từ dầu thực vật của Việt Nam PGS.TS Hồ Sơn Lâm cho biết nhóm nghiên cứu đã hợp tác với Viện Hóa kỹ thuật ĐH Tổng hợp Jena (Đức) phân tích thành phần, tính chất các mẫu dầu diesel sinh học do nhóm điều chế Kết quả cho thấy, mẫu dầu diesel sinh học từ dầu hạt cao su Việt Nam đạt tiêu chuẩn châu Âu về Biodiesel

Từ tháng 8/2006, hệ thống thiết bị sản xuất nhiên liệu diesel sinh học từ dầu ăn phế thải

với công suất 2 tấn/ngày đã được triển khai tại công ty Phú Xương, quận Thủ Đức, Tp.HCM Dự án này có nguồn vốn đầu tư khoảng 9,69 tỷ đồng, trong đó có 1,5 tỷ đồng vay từ ngân sách Nhà nước

2.1.3 Tổng quan về dầu thực vật (DTV)

DTV là loại dầu được chiết suất từ các loại hạt, quả của cây cối Nói chung các hạt, quả của các cây đều chứa dầu nhưng từ DTV chỉ dùng để chỉ dầu của những cây có dầu với chiết suất lớn

Dầu lấy từ các hạt cây có dầu như: đậu phộng, nành, cải dầu, nho, bông, hướng dương, mè(jatropha)

Dầu lấy từ quả như: dừa, cọ…

Có thể phân loại DTV theo nhu cầu làm thực phẩm cho con người: dầu ăn được và dầu không ăn được

DTV làm nhiên liệu cho động cơ diesel có hai loại: sản phẩm DTV được điều chế trực tiếp từ hạt, quả của các cây lấy dầu và sản phẩm DTV đã qua este hóa(biodiesel)

2.1.3.1 Thành phần hóa học của DTV

Thành phần hóa học của DTV nói chung bao gồm 95% các Triglyceride và 5% các axid béo tự do Triglyceride là các Triester tạo bởi phản ứng của các axit béo trên ba chức rượu của Glycerol Trong phân tử của chúng có chứa các nguyên

tố H, C, và O Về thành phần hóa học, của DTV so với dầu Diesel: Chứa C ít hơn

10 – 12%, lượng chứa H ít hơn 5 – 13% còn lượng O thì lớn hơn rất nhiều (dầu Diesel chỉ có vài phần ngàn O, còn dầu thực vật có 9 – 11% O) cho nên DTV là nhiên liệu có chứa nhiều Oxy Chính vì điều này mà DTV có thể cháy hoàn toàn với

hệ số dư lượng không khí bé

Bảng 2.1 Thành phần hóa học của một số loại dầu

nhớt của dầu ảnh hưởng lớn đến khả năng thông qua của dầu trong bầu lọc, đến chất lượng phun nhiên liệu và hòa trộn hỗn hợp, do đó ảnh hưởng mạnh đến tính kinh tế

và năng lượng của động cơ Chỉ số cetane của dầu thực vật nhỏ hơn so với dầu diesel, trong số các dầu thực vật nghiên cứu thì dầu dừa có chỉ số cetane gần bằng dầu diesel và dầu jatropha có trị số cetane cao hơn Muốn tăng chỉ số cetane cho dầu thực vật có thể dùng biện pháp thêm chất phụ gia "procetane" hay chuyển chúng thành ester dầu thực vật

Sức căng bề mặt: Ở nhiệt độ thường thì sức căng bề mặt của dầu thực vật cao hơn so với dầu diesel nhưng ở nhiệt độ cao thì giảm nhanh và đạt giá trị gần bằng dầu diesel

Đường cong bay hơi: Về khả năng bay hơi, đối với dầu thực vật so với dầu diesel : điểm bắt đầu bay hơi thấp hơn (130 - 1500C), điểm kết thúc bay hơi cao hơn (360 - 3750C) Nhiều loại dầu thực vật trong khoảng nhiệt độ 200 - 2800C đường cong bay hơi gần trùng với dầu diesel, nhưng vượt quá 2800C thì chúng lại thấp hơn Điểm đáng lưu ý là dầu thực vật không hoàn toàn bay hơi hết, đây có thể là nguyên nhân gây đóng cặn trên buồng cháy

2.1.3.3 Những vấn đề khó khăn của dầu thực vật khi dùng làm nhiên liệu thay thế

- Độ nhớt của DTV lớn hơn của dầu diesel nên ảnh hưởng đến chất lượng phun

và chất lượng hòa trộn

- DTV không hoàn toàn bay hơi hết, điều này có thể gây đóng cặn trên buồng đốt

- Khả năng bốc hơi và tự bốc cháy kémhơn diesel

Tuy nhiên nhược điểm chính cần khắc phục khi sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu động cơ diesel là làm giảm độ nhớt vì nó ảnh hưởng chính đến các chỉ tiêu của động cơ

2.1.4 Các biện pháp xử lý DTV để làm nhiên liệu cho động cơ diesel

2.1.4.1 Phương pháp sấy nóng nhiên liệu

Phương pháp này dựa trên đặc tính thay đổi của độ nhớt theo nhiệt độ

Nhiệt độ trong khoảng 30oC - 80oC sẽ làm độ nhớt thay đổi nhiều, nhưng khi nhiệt độ vượt trên 80oC thì độ nhớt thay đổi rất ít Độ nhớt của dầu thực vật sẽ giảm khi nhiệt độ tăng lên, bởi vậy sấy nóng được coi là một phương pháp hữu hiệu làm giảm độ nhớt của dầu thực vật

Khi động cơ diesel làm việc ở chế độ ổn định thì nhiệt độ của nhiên liệu ở sau bơm cao áp thay đổi trong phạm vi từ 35 – 40oC Trong khoảng nhiệt độ này thì độ nhớt của dầu thực vật thay đổi từ 25-35mm2/s, cao hơn 10 lần so với độ nhớt của dầu diesel Để đạt được độ nhớt của nhiên liệu diesel thì cần tăng nhiệt độ của dầu thực vật lên (60-80)oC, bởi vì độ nhớt giảm rất ít khi nhiệt độ vượt trên 80oC

Tăng nhiệt độ lên quá cao làm thay đổi trạng thái nhiệt và ảnh hưởng xấu đến

hệ thống cấp nhiên liệu Mặt khác phương pháp này không cải thiện được trị số cetane của dầu thực vật,… do đó phương pháp này chỉ thích hợp để áp dụng đồng thời với phương pháp khác, nhằm mục đích tăng khả năng lưu thông của dầu thực vật, đặc biệt khi động cơ làm việc trong môi trường có nhiệt độ thấp

2.1.4.2 Phương pháp pha loãng

Phương pháp pha loãng là một trong những phương pháp đơn giản làm giảm

độ nhớt, có thể sử dụng các dung môi pha loãng khác nhau

Pha loãng không chỉ làm giảm độ nhớt của dầu thực vật mà nó còn cải thiện được một số chỉ tiêu khác của dầu như: trị số cetane lớn hơn, nhiệt độ đông đặc thấp hơn,…

2.1.4.3 Phương pháp Craking

Có thể hình dung quá trình craking dầu thực vật gần giống như quá trình craking dầu mỏ Nguyên tắc cơ bản của quá trình là cắt ngắn mạch hydrocacbon của dầu thực vật dưới tác dụng của nhiệt độ và chất xúc tác Sản phẩm thông thường bao gồm: nhiên liệu khí, xăng, nhiên liệu diesel và một số sản phẩm phụ khác

Nhiên liệu có được sau quá trình craking có tính chất gần giống với nhiên liệu diesel Craking có thể được thực hiện trong môi trường không khí hoặc trong môi trường khí trơ

Nhược điểm cơ bản của phương pháp này là tốn năng lượng để điều chế nhiên liệu Sản phẩm thu được bao gồm nhiều thành phần nhiên liệu khác nhau và đặc biệt

là khó thực hiện ở quy mô không lớn Vì vậy phương án đưa ra chỉ mang tính tham khảo mà không đi sâu vào nghiên cứu

2.1.4.4 Phương pháp nhũ tương hoá dầu thực vật

Nhiên liệu ban đầu là dầu thực vật, rượu và chất tạo sức căng bề mặt với thiết

bị tạo nhũ có thể tạo ra nhũ tương dầu thực vật-rượu, trong đó các hạt rượu được phân bố đều trong nhũ tương

Ưu điểm nhiên liệu có dạng nhũ có độ nhớt tương đương dầu diesel, tỷ lệ rượu càng lớn thì độ nhớt của nhũ tương càng giảm Tuy nhiên, lúc đó để tạo ra các hạt nhũ tương nhỏ, khả năng phân lớp của các hạt nhũ tương tăng lên Kết quả là nhũ tương kém đồng nhất và cần thiết phải áp dụng các biện pháp bảo quản nhũ tương trong thời gian dài

2.1.4.5 Phương pháp ester hoá ( điều chế Biodiesel )

Phương pháp ester hoá dầu thực vật là phương pháp được chú ý trong thời gian gần đây, nguyên lý chuyển hoá cơ bản có thể miêu tả như là phản ứng của một phần

tử glyceride (axit béo không no, có độ nhớt cao) và ba nguyên tử rượu tạo thành

ester của axit béo và một nguyên tử glycerine

Nhiên liệu dầu thực vật và rượu ít nước (điều kiện phản ứng là xúc tác và nhiệt

độ trung bình) lúc này lần lượt các liên kết R1CO_, R2CO_, R3CO_, bị tách ra khỏi phân tử glyceride và đính vào các nguyên tử hydro và rượu Các sản phẩm đầu tiên

là diglyceride và cuối cùng là glycerine

Hình 1.1 Sơ đồ ester hóa dầu thực vật

Sơ đồ phương pháp ester hoá (Hình 1.1): Glycerine dễ dàng được tách ra khỏi ester

và sử dụng trong các ngành công nghiệp khác Sản phẩm cuối cùng có thể đạt 95 – 98% về trọng lượng sản phẩm ban đầu tham gia phản ứng

2.1.5 Ưu nhược điểm của DTV

2.1.5.1 Ưu điểm

 DTV là nguồn nhiên liệu tái sinh giúp ta chủ động được về nhiên liệu và không phụ thuộc vào biến động trên thế giới

 DTV làm giảm đáng kể thành phần khí thải gây ô nhiễm môi trường

 DTV có thể pha trộn với diesel thành hỗn hợp nhiên liệu đồng nhất

 DTV có điểm chớp lửa cao hơn diesel do đó an toàn trong bảo quản và vận chuyển

Dầu thực vật rượu

Gạn Xúc tác kiềm

Pha ester

Lọc Bay hơi Sản phẩm cuối cùng

Xúc tác kiềm

 Các cây lấy dầu được trồng cho việc chế biến DTV ở quy mô lớn, chuyên

canh giá thành có thể thấp hơn Diesel

 Việc sản xuất DTV trong nước sẽ tạo nhiều việc làm giải quyết đầu ra cho bà

con nông dân

2.1.5.2 Nhược điểm

 DTV làm nhiên liệu cho động cơ đốt diesel còn là một khái niệm mới đối với người dân Việt Nam Việc thực hiện dự án dùng DTV cho động cơ đốt trong

cần có thời gian để phổ cập kiến thức

 Mất thời gian quy hoạch đất đai cho việc trồng cây lấy dầu

 Năng suất các cây lấy dầu ở nước ta còn kém

 Giá thành sản suất DTV ở nước ta vẫn còn cao hơn so với diesel

2.1.5.3 Lý do chọn dầu dừa và dầu jatropha làm nhiên liệu cho động cơ diesel

 Cả hai loại cây này đều sống được trên những vùng đất nghèo dinh dưỡng Chúng có khả năng chịu hạn tốt

 Dễ chăm sóc, ít sâu bệnh

 Phù hợp với đặc điểm khí hậu nước ta

 Có tính chất phù hợp để làm nhiên liệu cho động cơ diesel

Bảng 2.2 Thông số dầu diesel (theo TCVN 5689:2005)

Điểm đông đặc, oC, max + 6 TCVN 3753:1995/ ASTM

2.2 Trang thiết bị phục vụ cho nghiên cứu thực nghiệm

2.2.1 Động cơ D12

Máy diesel D12 (19 S) là đ ng cơ một xylanh, 4 kỳ, kiểu nằm làm mát bằng nước bằng bốc hơi Nó có ưu điểm là: kết cấu gọn nhẹ, dễ di chuyển, lắp ráp đơn giản, chấn đ ng nhỏ, vận hành êm, dễ quản lí…, thích hợp làm động ực ch máy kéo đẩy ay, tưới t êu cỡ nhỏ và gia công nghề phụ ở n ng h n, cũng có thể làm

đ n ực ch máy phátđiện,máy nén hơicỡ nhỏ, h yền bè và xe cộ vận ch yển cỡ nhỏ

Hình 2.1 Động cơ diesel D12

Bảng 2.3 Các thông số kỹ thuật của động cơ D12

Nhãn hiệu Thông số kỹ

thuật

Số kiểu và kiểu cách

Suất tiêu hao

nhiên liệu riêng 185(g/HP.h)

Một xilanh 4kỳ

Kiểu nằm

Làm mát bằng nước (kiểu két nước – quạt gió.)

Tay quay

2.2.2 Máy phát điện

Đây là máy phát điện xoay chiều một pha, tự kích từ theo phương pháp kích từ song song

Hình 2.2 Máy phát điện

Thông số kỹ thuật của máy phát điện :

Bảng 2.4 Thông số kỹ thuật của máy phát điện

a Khái niệm và công dụng :

Cụm phụ tải là một thiết bị gây tải cho động cơ trong quá trình khảo nghiệm động cơ Trong khảo nghiệm động cơ, thiết bị gây tải cho động cơ là các loại phanh

và trong đề tài này tôi dùng phanh điện

Thiết bị này cho phép đo được công suất của động cơ và khả năng thay đổi tải cho động cơ

Cụm phụ tải có nhiệm vụ tiêu thụ năng lượng điện do máy phát phát ra Ta sử dụng các phần tử phụ tải kiểu điện trở

b Cụm phụ tải có kết cấu như sau :

Hình 2.4 Kết cấu cụm phụ tải Đồng hồ báo vôn kế ( 1,2 )

2.2.4 Thiết bị đo chi phí nhiên liệu

Thiết bị đuợc dùng để đo chi phí nhiên liệu là bình chứa nhiên liệu có chia sẵn các vạch chia và đồng hồ đo thời gian Mỗi vạch chia trên bình chứa nhiên liệu tuơng ứng với 50ml nhiên liệu, ta đo thời gian động cơ tiêu thụ hết 50ml nhiên liệu (t), rồi xác định chi phí nhiên liệu giờ của động cơ theo công thức:

Gh =

t

3

(l/h) (2.1)

2.2.5 Thiết bị đo độ nhớt

Để xác định độ nhớt của các mẫu thử ta dung các dụng cụ sau đây:

- Nhớt kế: Mã hiệu: LABOR MUSZERIPARI MUVEK(Budapest – Hung ga ry)

- Nhiệt kế

- Đồng hồ đo thời gian

- Thiết bị gia nhiệt

2.2.6 Bộ tạo hỗn hợp dầu diesel – dầu thực vật

Bộ tạo hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel - dầu thực vật có nhiệm vụ tạo ra đuợc hỗn hợp nhiên liệu có nhiệt độ sấy đạt đuợc như mong muốn (khoảng sai lệch nhỏ, duy trì đuợc nhiệt độ trong quá trình chạy thực nghiệm) Với điều kiện ở phòng thực hành động cơ chưa có thiết bị dùng để pha trộn dầu diesel - dầu thực vật nên ta dùng phuơng án pha bằng tay Xác định tỷ lệ pha, sau đó dùng các bình thí nghiệm đuợc chia sẵn các vạch để đo thể tích cần pha

Hình 2.5 Bộ gia nhiệt hỗn hợp dầu diesel - dầu thực vật

2.3.1 Nội dung của quy hoạch thực nhiệm

Khi nghiên cứu mối quan hệ phụ thuộc các yếu tố với nhau, thường chưa biết, chưa rõ luật hoạt động của các mối quan hệ bên trong giữa các yếu tố Ví dụ mòn chi tiết máy do nhiều yếu tố tác động lên bề mặt chi tiết, nhưng không rõ các

yếu tố đó đã biến đổi cơ lý, hoá trên bề mặt kim loại như thế nào? Ta chỉ cần với các yếu tố làm việc nhất định, ta quan trắc, đo đạc được lượng mòn chi tiết Như vậy ta coi những biến đổi đó như một hộp đen và mô tả bởi sơ đồ sau:

- yi: là thông số ra, là biến bị điều khiển

- : là biến ngẫu nhiên (do tác động ngẫu nhiên), biến không điều khiển được Thường giả thiết chúng có phương sai

~ f x

y 

2.3.2.3 Chọn miền khảo sát của các yếu tố

Tỷ lệ chất pha là: 5%, 10%, 15%, 20%, 22,5% đối với chất pha là dầu jatropha và 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% đối với chất pha là dầu dừa

Nhiệt độ sấy là: 330C, 400C, 500C, 600C, 700C và 800C đối với cả hai trường hợp chất pha

Chọn số lần lặp r = 3, số điểm thí nghiệm n = 6 đối với chất pha là dầu dừa

và r = 3, n = 5 đối với chất pha là diesel chọn mức ý nghĩa  0,95, tức là độ tin

cậy đạt 95% Chọn khảo sát sự thay đổi độ nhớt tại nhiệt độ sấy là 800C, với các tỷ

lệ chất pha cho hai cả hai trường hợp như trên

2.3.3 Quy hoạch thực nghiệm xác định chi phí nhiên liệu của động cơ khi sử

dụng nhiên liệu hỗn hợp diesel – dầu thực vật

2.3.3.1 Chọn yếu tố ảnh hưởng

Các yếu tố ảnh hưởng đến chi phí nhiên liệu của động cơ ở đây là: tải và tỷ lệ

chất pha Khi cố định tỷ lệ chất pha thì chỉ có tải là ảnh hưởng đến chi phí nhiên

liệu của động cơ

2.3.3.2 Chọn hàm mục tiêu

Hàm mục tiêu y là chi phí nhiên liệu của động cơ, hàm mục tiêu có dạng:

)(

~ f x

y 

2.3.3.3 Chọn miền khảo sát của các yếu tố

Các mức tải là: 1,263; 1,936; 2,554; 3,789; 4,984; 6,137; 8,1 (hp)

Tỷ lệ chất pha là: 5%, 10%, 15%, 20%, 22,5% đối với chất pha là dầu

jatropha và 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30% đối với chất pha là dầu dừa

Chọn số lần lặp tại mỗi điểm thí nghiệm r = 3, số điểm thí nghiệm n = 6, mức

ý nghĩa  0,95 và khảo sát sự thay đổi của chi phí nhiên liệu tại mỗi nồng độ ở

các mức tải khac nhau

2.4.1 Xác định độ nhớt của nhiên liệu

2.4.1.1 Phương pháp xác định độ nhớt

Dụng cụ đo độ nhớt của chất lỏng gọi là nhớt kế Hiện nay hầu hết các loại

nhớt kế hoạt động theo nguyên lý chung là: đo thời gian một đơn vị thể tích của

mẫu thử chảy qua lỗ tiêu chuẩn của nhớt kế trong những điều kiện quy ước độ nhớt

tuyệt đối của mãu thử được xác định theo công thức:

vt = c  t (2.1)

Trong đó: -  t: là thời gian 200ml mẫu thử chảy qua ống tiêu chuẩn của nhớt

ở 200C, [s]

Tiến hành xác định độ nhớt của các mẫu thử:

- Xác định thời gian 200ml nước cất chảy qua ống tiêu chuẩn của nhớt

kế 0

- Gia nhiệt mẫu thử đến nhiệt độ cấn xác định độ nhớt

- Xác định thời gia 200ml mẫu thử chảy qua ống tiêu chuẩn của nhớt kế  t

2.4.1.2 Kết quả đo độ nhớt

a Hỗn hợp dầu diesel - jatropha

Bảng 2.5 Kết quả độ nhớt của hỗn hợp Jatropha - diesel

5% 1’06’’60 1’07’’10 1’07’’94 67,21 1,339 10% 1’05’’90 1’09’’68 1’12’’80 69,46 1,384 15% 1’13’’59 1’13’’43 1’13’’62 73,55 1,465

330C

20% 1’19’’63 1’21’’49 1’20’’09 80,4 1,602 5% 1’09’’95 1’09’’47 1’11’’68 70,37 1,402 10% 1’12’’66 1’11’’98 1’11’’89 72,17 1,438 15% 1’12’’98 1’12’’69 1’12’’25 72,64 1,447

400C

20% 1’14’’75 1’16’’00 1’17’’02 75,92 1,513 5% 1’03’’83 1’04’’31 1’07’’41 65,18 1,299 10% 1’08’’35 1’10’’31 1’10’’75 69,8 1,391 15% 1’09’’00 1’12’’87 1’12’’93 71,6 1,427

500C

20% 1’10’’88 1’13’’05 1’14’’48 72,8 1,450

5% 1’01’’36 1’04’’24 1’02’’65 62,75 1,250 10% 1’05’’18 1’04’’81 1’04’’57 64,85 1,292 15% 1’05’’52 1’06’’69 1’05’’98 66,06 1,316

600C

20% 1’10’’94 1’08’’16 1’09’’46 69,52 1,385 5% 1’00’’38 59’’83 1’01’’49 60,56 1,207 10% 1’03’’31 1’03’’42 1’03’’24 63,32 1,262 15% 1’03’’91 1’03’’62 1’03’’48 63,67 1,269

700C

20% 1’08’’18 1’06’’02 1’07’’78 67,33 1,342

10% 1’01’’40 1’01’’37 1’01’’65 61,47 1,225 15% 1’02’’13 1’02’’27 1’01’’89 62,09 1,237 20% 1’03’’12 1’06’’01 1’05’’50 64,88 1,293

800C

22.5% 1’05”91 1’05”88 1’05”64 65,81 1,311

Từ bảng kết quả xác định độ nhớt của hỗn hợp Jatropha – diesel ta chọn kết phương án chạy thực nghiệm hỗn hợp nhiên liệu Jatropha – diesel ở nhiệt độ sấy là

800C, với thành phần phần trăm của Jatropha là: 5%, 10%, 15%, 20% và 22,5%

b Hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa

Bảng 2.6 Tổng hợp độ nhớt hỗn hợp dầu diessel - dầu dừa nhiệt độ

(0C)

5% 1’10’’29 1’05’’14 1’04’’15 64,53 1,286 10% 1’05’’90 1’09’’68 1’09’’65 68,41 1,363 15% 1’12’’56 1’13’’72 1’14’’05 73,44 1,463

33

20% 1’15’’83 1’16’’76 1’15’’87 76,15 1,517 5% 1’04’’09 1’04’’02 1’04’’08 64,06 1,276 10% 1’04’’40 1’07’’87 1’08’’30 66,86 1,332 15% 1’08’’85 1’09’’54 1’09’’95 69,45 1,384

40

20% 1’12’’47 1’13’’65 1’14’’45 73,52 1,465 5% 1’03’’39 1’02’’78 1’03’’56 63,24 1,260

10% 1’03’20 1’04’30 1’06’’11 64,54 1,286 15% 1’05’’04 1’06’’79 1’07’’09 66,30 1,321

50

20% 1’08’’42 1’09’’86 1’10’’87 69,72 1,389 5% 1’01’’19 1’02’’44 1’02’’15 61,93 1,234 10% 1’01’’97 1’02’’50 1’04’’26 62,91 1,253 15% 1’03’’11 1’04’’98 1’04’’80 64,30 1,281

60

20% 1’07’’38 1’04’’85 1’09’’34 67,19 1,339

10% 1’01’’56 1’02’’68 1’02’’80 62,35 1242 15% 1’01’’82 1’02’’89 1’02’’98 62,57 1,247 20% 1’03’’22 1’02’’17 1’07’’15 64,18 1,279 22.5% 1’05”30 1’05”42 1’04”96 65,23 1,300

70

10% 1’00’’89 1’01’’17 1’01’’24 61,10 1,217 15% 1’02’’28 1’01’’85 1’02’’30 62,14 1,239

80

Từ kết quả đo độ nhớt của hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa ta lựa chọn phuơng

án chạy thực nghiệm ở nhiệt độ gia nhiệt là 800C, ở các nồng độ phần trăm dầu dừa là: 5, 10, 15, 20, 25 và 30

2.4.2 Xác định chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu thực vật

Trước khi tiến hành nổ máy để xác định chi phí nhiên liệu của động cơ khi

sử dụng hỗn hợp nhiên liêụ dầu diesel – dầu thực vật, phải hoàn thành công tác chuẩn bị như: kiểm tra dầu bôi trơn, nước làm mát, xả khí…đảm bảo tất cả các hệ thống của động cơ đã được chuẩn bị tốt

Sau khi đã chuẩn bị xong ta tiến hành cho nổ máy (động cơ chạy với nhiên liệu diesel), sau đó chuyển sang chạy bằng nhiên liệu hỗn hợp diesel – dầu thực vật

(đã được gia nhiệt đến nhiệt độ xác định) Khi động cơ đã chạy với nhiên liệu là hỗn hợp diesel – dầu thực vật, ta cho động cơ chạy ổn định ở tốc độ khoảng 1200 vòng/phút trong khoảng 5 phút để cho động cơ ổn định, rồi cấp tải cho động cơ Tiếp đến ta điều chỉnh tay ga sao cho điện áp của máy phát điện phát ra là 220 V (điện áp định mức của máy phát), khi điện áp của máy phát đã ổn định ở 220V tiến hành đo thời gian động cơ tiêu thụ hết 50ml nhiên trong két nhiên (đã được chia) Xác định được thời gian t (phút) động cơ tiêu thụ hết 50ml nhiên liệu ta xác định được lượng tiêu hao nhiên liệu giờ:

- : khối lượng riêng của nhiên liệu,[g/cm3]

Công suất có ích của động cơ được xác định theo công thức:

Từ đó ta xác định được chi phí nhiên liệu riêng của động cơ theo công thức:

e

h e

N

G

g  [kg/Hp.h]

2.4.2.1 Chi phí nhiên liệu của động cơ D12 khi sử dụng nhiên liệu diesel

Sau khi tiến hành chạy thực nghiệm ta thu được kết quả chi phí nhiên liệu riêng của động cơ D12 khi sử dụng nhiên liệu diesel (bảng 2.8)