Báo cáo môn học ô tô và ô nhiễm môi trường

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TÀO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TIỂU LUẬN MÔN HỌC KHÍ XẢ ĐỘNG CƠ VÀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TÊN ĐỀ TÀI CƠ CHẾ HÌNH THÀNH VÀ GIẢI PHÁP HẠN CHẾ HC CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU THAY THẾ ĐỂ HẠN CHẾ HC Họ tên học viên: Nguyễn Thành Sơn Lớp: Cao học K27 - Cơ khí động lực Hướng dẫn: PGS TS Trần Thanh Hải Tùng Đà Nẵng, năm 2015 Cơ chế hình thành giải pháp hạn chế HC Các giải pháp sử dụng nhiên liệu thay để hạn chế HC MỤC LỤC THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH PHÁT THẢI CỦA XE CƠ GIỚI .2 1.1 Thành phần phát thải 1.2 Đặc tính phát thải xe giới 1.1.1 Đặc tính phát thải CO 1.1.2 Đặc tính phát thải HC 1.1.3 Đặc tính phát thải NOx .4 1.1.4 Bụi hạt (PM) 1.1.5 Khói, ồn mùi khó chịu CƠ CHẾ HÌNH THÀNH HC CHƯA CHÁY 2.1 Sự phát sinh HC khí thải động đốt 2.2 Cơ chế màng lửa .6 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN SỰ HÌNH THÀNH HC TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG 3.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát sinh HC trình cháy động đánh lửa cưỡng 3.1.1 Ảnh hưởng màng lửa thành buồng cháy 3.1.2 Ảnh hưởng không gian chết 3.1.3 Ảnh hưởng hấp thụ giải phóng HC màng dầu bôi trơn 10 3.1.4 Ảnh hưởng chất lượng trình cháy .11 3.1.5 Ảnh hưởng lớp muội than 11 3.1.6 Ảnh hưởng oxy hóa HC kì giãn nở thải 11 3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến phát sinh HC trình cháy động đốt cháy nén 12 3.2.1 Ảnh hưởng hỗn hợp nghèo 12 3.2.2 Ảnh hưởng hỗn hợp giàu .13 3.2.3 Ảnh hưởng lửa hỗn hợp không tự bốc cháy .14 CÁC GIẢI PHÁP HẠN CHẾ PHÁT THẢI HC 14 CÁC GIẢI PHÁP SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU THAY THẾ ĐỂ HẠN CHẾ HC 15 5.1 Nhiên liệu Hyđrô 15 5.2 Nhiên liệu giàu Hyđrô 16 5.3 Nhiên liệu sinh học (NLSH) 16 5.4 Nhiên liệu lỏng: 17 5.5 Khí sinh học (Biogas): 19 5.6 Nhiên liệu sinh học rắn: .19 Kết luận 19 Nguyễn Thành Sơn Cơ chế hình thành giải pháp hạn chế HC Các giải pháp sử dụng nhiên liệu thay để hạn chế HC THÀNH PHẦN VÀ ĐẶC TÍNH PHÁT THẢI CỦA XE CƠ GIỚI 1.1 Thành phần phát thải Xe giới hoạt động thải khí độc hại tới sức khỏe người môi trường sống chủ yếu qua ống xả, phần bay nhiên liệu từ hệ thống nhiên liệu bình chứa, caburetor, đường ống dẫn và phần khí cháy lọt xuống hộp te trục khuỷu Các thành phần độc hại khí thải bao gồm: Ô xít bon (CO): chủ yếu có khí thải động xăng, hình thành hỗn hợp cháy giàu nhiên liệu, không đủ ô xi để chuyển hóa cácbon thành CO2 Các Hyđrô cácbon (HC): chủ yếu có khí thải động xăng hỗn hợp không đốt cháy cháy phần Ngoài ra, xe hệ thống kiểm soát khí thải lượng đáng kể HC (đến 20 %) bị bay từ hệ thống nhiên liệu xe trạng thái vận hành khác phần (khoảng 20 %) khí cháy lọt xuống hộp te Do tượng khí quét nên xe chạy động kỳ, có khoảng 15-35% hỗn hợp không khí/nhiên liệu không cháy thoát Hiện tượng trầm trọng sử dụng không dầu 2T (dầu bôi trơn chuyên dùng cho xe kỳ) pha nhiều vào xăng Các ô xít Ni tơ (NOX): chủ yếu ôxít Nitơ (NO) chiến đến 90 % điôxít Nitơ (NO2) hình thành kết hợp Ni tơ ôxi tự nhiệt độ cao NOx có nhiều xe điêzen hạng nặng Trong đó, phát thải NOx xe điêzen hạng nhẹ 50-70 % so với xe xăng loại Phát thải NOx xe xăng kỳ so với xe xăng kỳ Bụi hạt, Particulate Mater (PM): có thành phần muội than (mồhóng) bao bọc xung quanh hy đrô bon nặng (từ dầu nhớt, nhiên liệu thừa) với sun phát, nước Hạt muội bon dạng graphít hình cầu có đường kính nhỏ, 10 àm gọi PM 10 2,5 àm gọi PM2,5 Bụi hạt gây khói liên quan đến phát thải HC không tỷ lệ Phát thải PM động điêzen lớn gấp khoảng 5-6 lần so với động xăng kỳ Phát thải PM xe kỳ cao nhiều so với xe xăng kỳ Ô xít Lưu huỳnh (SOx): có thành phần khí thải xe giới lượng phát thải từ động điezen gấp khoảng đến lần so với động xăng Nguyễn Thành Sơn Cơ chế hình thành giải pháp hạn chế HC Các giải pháp sử dụng nhiên liệu thay để hạn chế HC Khí gây hiệu ứng nhà kính: Bao gồm CO2, N2O CH4, chủ yếu ô xit bon CO2 Đây sản phẩm cháy bình thường tất loại động đốt Muốn giảm CO2 phải sử dụng biện pháp tiết kiệm nhiên liệu Xe điêzen phát thải CO2 xe xăng loại tiết kiệm nhiên liệu Các độc tố nhiên liệu: bao gồm Benzen, Formalđêhít, Axetanđêhít, chì, butađien Khói, ồn mùi khó chịu: + Khói thành phần nhìn thấy được, chủ yếu có động điênzen động xăng kỳ, tạo thành phần PM khí thải Khói đen thành phần khí thải chủ yếu muội than (thừa nhiên liệu) Khói xanh xám có dầu bôi trơn lọt vào buồng cháy động Còn khói xám có mặt nước + Tiếng ồn, thường phát lớn động điêzen áp lực lớn tạo xi lanh trình cháy + Mùi sinh từ khí thải động xăng xăng thừa, động điêzen có mặt Aldehyde khí thải 1.2 Đặc tính phát thải xe giới 1.1.1 Đặc tính phát thải CO CO chủ yếu có khí thải động xăng, tạo đốt cháy hỗn hợp giàu nhiên liệu (tỷ số không khí/nhiên liệu λ 30%) lại chất khác nước N2, O2, H2S, CO, … thuỷ phân môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20-40ºC, sử dụng biogas làm nhiên liệu cho động đốt Để sử dụng biogas làm nhiên liệu phải xử lý biogas trước sử dụng tạo nên hỗn hợp nổ với không khí Khí H2S ăn mòn chi tiết động cơ, sản phẩm SOx khí độc Hơi nước có hàm lượng nhỏ ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp tỷ lệ không khí/nhiên liệu Biogas 5.6 Nhiên liệu sinh học rắn: Một số loại nhiên liệu sinh học rắn mà nước phát triển sử dụng hàng ngày công việc nấu nướng hay sưởi ấm gỗ, loại phân thú khô Nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học Nguyên liệu để sản xuất Nhiên liệu sinh học đa dạng, phong phú, bao gồm: Nông sản: sắn, ngô, mía, củ cải đường… Cây có dầu: lạc, đậu tương, hướng dương, dừa, cọ dầu, jatropha… Chất thải dư thừa: sinh khối phế thải, rơm rạ, thân bắp, gỗ, bã mía, vỏ trấu… Mỡ cá Tảo Tùy theo lợi nguồn nguyên liệu quốc gia, người ta lại chọn loại nguyên liệu phù hợp để sản xuất NLSH Ví dụ Brasil sản xuất ethanol chủ yếu từ mía, Mỹ từ ngô Kết luận Qua tiểu luận môn học Ô tô ô nhiểm môi trường, thấy rõ ràng chế hình thành HC biện pháp hạn chế động đốt Đặc biệt thấy rõ tầm quan trọng nguồn nhiên liên thay góp phần giả vấn đề ô nhiểm môi trường thực trạng cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch Nguyễn Thành Sơn 19 Cơ chế hình thành giải pháp hạn chế HC Các giải pháp sử dụng nhiên liệu thay để hạn chế HC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS TSKH Bùi Văn Ga, “Ô tô ô nhiễm môi trường”, Đại học Đà Nẵng [2] Cục đăng kiểm Việt Nam, “Giáo trình đạo tạo Đăng kiểm viên bậc cao” Nguyễn Thành Sơn 20 [...]... xuất NLSH Ví dụ như Brasil sản xuất ethanol chủ yếu từ mía, ở Mỹ là từ ngô Kết luận Qua tiểu luận môn học Ô tô và ô nhiểm môi trường, chúng ta thấy rõ ràng hơn cơ chế hình thành HC và các biện pháp hạn chế nó trong động cơ đốt trong Đặc biệt thấy rõ tầm quan trọng của nguồn nhiên liên thay thế góp phần giả quyết vấn đề ô nhiểm môi trường và thực trạng cạn kiệt nguồn nhiên liệu hóa thạch hiện nay Nguyễn... thể được sản xuất từ nguồn nước vô tận và có khả năng sử dụng cho cả động cơ xăng và động cơ diesel Hyđrô khi phản ứng với ô xy tao ra sản phẩm sạch, chỉ có nước và Nguyễn Thành Sơn 15 Cơ chế hình thành và các giải pháp hạn chế HC Các giải pháp sử dụng nhiên liệu thay thế để hạn chế HC không có thành phần ô nhiễm nào, kể cả CO2 nên không gây ô nhiễm môi trường và không gây hiệu ứng nhà kính như khi... (lúa mỳ, ngô, đậu tương ), chất thải trong nông nghiệp (rơm rạ, phân, ), sản phẩm thải trong công nghiệp (mùn cưa, sản phẩm gỗ thải ), Loại nhiên liệu này có nhiều ưu điểm nổi bật so với các loại nhiên liệu truyền thống (dầu khí, than đá ): Tính chất thân thiện với môi trường: chúng sinh ra ít hàm lượng khí gây hiệu ứng nhà kính (một hiệu ứng vật lý khiến Trái Đất nóng lên) và ít gây ô nhiễm môi trường... dầu bôi trơn Pha dầu bôi trơn vào nhiên liệu, như trường hợp động cơ 2 kì, sẽ làm gia tăng mức độ phát sinh HC Khi pha thêm 5% dầu bôi trơn vào nhiên liệu thì nồng độ HC trong khí xả có thể tăng gấp đôi hay gấp ba so với trường hợp động cơ làm việc với nhiên nhiên không pha dầu bôi trơn Cơ chế làm tăng HC khi pha dầu bôi trơn vào nhiên liệu có thể giải thích như sau Trong giai đoạn nạp, màng dầu bôi... than do dầu bôi trơn bị cháy) xuất hiện trong buồng cháy khi ô tô chạy được khoảng vài ngàn cây số, cũng góp phần làm gia tăng HC Cơ chế làm tăng HC do sự hiện diện của muội than khá phức tạp Sự hấp thụ và giải phóng HC ở lớp muội than cũng giống như màng dầu Mặt khác, nếu kích thước ban đầu của các không gian chết hẹp, lớp bồ hóng làm giảm lượng hỗn hợp khí chưa cháy chứa trong các không gian này... cylindre với tốc độ thấp và hòa trộn chậm với không khí, do đó chúng không bị đốt cháy trong giai đoạn cháy chính Ở động cơ phun trực tiếp, thời gian của giai đoạn cháy trễ bé, mức độ phát sinh HC tỉ lệ với thể tích không gian chết ở mũi vòi phun Tuy nhiên, không phải toàn bộ thể tích nhiên liệu chứa trong không gian chết đều có mặt trong khí xả Ví dụ 1mm3 không gian chết trong buồng cháy động cơ phát... chế HC Tuy nhiên cơ chế này chỉ gây ảnh hưởng đến nồng độ HC khi gia tốc và nó gây ảnh hưởng đến nồng độ HC ít hơn khi hỗn hợp nghèo ở chế độ không tải hay tải thấp 3.2.3 Ảnh hưởng do tôi ngọn lửa và hỗn hợp không tự bốc cháy Như động cơ đánh lửa cưỡng bức, sự tôi ngọn lửa diễn ra gần thành và đó chính là nguồn phát sinh HC Hiện tượng này phụ thuộc đặc biệt vào khu vực va chạm giữa tia nhiên liệu và thành... nhiên liệu hóa thạch hiện nay Nguyễn Thành Sơn 19 Cơ chế hình thành và các giải pháp hạn chế HC Các giải pháp sử dụng nhiên liệu thay thế để hạn chế HC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS TSKH Bùi Văn Ga, Ô tô và ô nhiễm môi trường”, Đại học Đà Nẵng [2] Cục đăng kiểm Việt Nam, “Giáo trình đạo tạo Đăng kiểm viên bậc cao” Nguyễn Thành Sơn 20 ... nhiệt trị thấp và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của Biogas 5.6 Nhiên liệu sinh học rắn: Một số loại nhiên liệu sinh học rắn mà các nước đang phát triển sử dụng hàng ngày trong công việc nấu nướng hay sưởi ấm là gỗ, và các loại phân thú khô Nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu sinh học Nguyên liệu để sản xuất Nhiên liệu sinh học rất đa dạng, phong phú, bao gồm: Nông sản: sắn, ngô, mía, củ cải đường… Cây... lượng mặt trời, năng lượng hạt nhân,…), năng lượng sinh học đang là xu thế phát triển tất yếu, nhất là ở các nước nông nghiệp và nhập khẩu nhiên liệu, do các lợi ích của nó như: công nghệ sản xuất không quá phức tạp, tận dụng nguồn nguyên liệu tại chỗ, tăng hiệu quả kinh tế nông nghiệp, không cần thay đổi cấu trúc động cơ cũng như cơ sở hạ tầng hiện có và giá thành cạnh tranh so với xăng dầu Các loại ... ngô Kết luận Qua tiểu luận môn học Ô tô ô nhiểm môi trường, thấy rõ ràng chế hình thành HC biện pháp hạn chế động đốt Đặc biệt thấy rõ tầm quan trọng nguồn nhiên liên thay góp phần giả vấn đề ô. .. 15-35% hỗn hợp không khí/nhiên liệu không cháy thoát Hiện tượng trầm trọng sử dụng không dầu 2T (dầu bôi trơn chuyên dùng cho xe kỳ) pha nhiều vào xăng Các ô xít Ni tơ (NOX): chủ yếu ôxít Nitơ (NO)... giải pháp sử dụng nhiên liệu thay để hạn chế HC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS TSKH Bùi Văn Ga, Ô tô ô nhiễm môi trường”, Đại học Đà Nẵng [2] Cục đăng kiểm Việt Nam, “Giáo trình đạo tạo Đăng kiểm viên