Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng tổ hợp phụ gia cho xăng sinh học e10 trên động cơ xe máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VĂN ĐÔN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG TỔ HỢP PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC E10 TRÊN ĐỘNG CƠ XE MÁY LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC HÀ NỘI- NĂM 2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VĂN ĐÔN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG TỔ HỢP PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC E10 TRÊN ĐỘNG CƠ XE MÁY Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ ANH TUẤN HÀ NỘI- NĂM 2014 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng Các số liệu kết nêu luận văn trung thực chưa công bố đề tài nghiên cứu khác Hà Nội, tháng năm 2014 Học viên Phạm Văn Đôn i LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Sau đại học, Viện Cơ khí Động lực môn Động đốt cho phép tạo điều kiện cho thực luận văn trường Đại học Bách khoa Hà Nội Tôi xin chân thành cảm ơn PGS TS Lê Anh Tuấn hướng dẫn tận tình chu đáo mặt chuyên môn để thực hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành biết ơn quý Thầy, Cô giảng dạy môn Động đốt phòng thí nghiệm động đốt - trường Đại học Bách khoa Hà Nội giúp đỡ dành điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn trường Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên Ban quản lý sở II tạo điều kiện, cổ vũ, động viên suốt thời gian học tập Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy phản biện đồng ý đọc, duyệt góp ý kiến quý báu để hoàn thành luận văn hướng mở cho mai sau Cuối xin chân thành cảm ơn tới gia đình, bạn bè quan nơi công tác người động viên, khuyến khích suốt thời gian tham gia học tập, nghiên cứu thực thành công luận văn Học viên Phạm Văn Đôn ii MỤC LỤC Danh mục bảng, hình vẽ LỜI NÓI ĐẦU…………………………………………………….…….………… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ETHANOL VÀ PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC…………………………… ……………………………………3 1.1 Xăng sinh học………… …………………….………………………………3 1.1.1 Xăng sinh học gì? a Khái niệm……………………………… ………………………………………3 b Nguồn nguyên liệu sản xuất xăng sinh học…………… …………… ……3 1.1.2 Tính chất vật lý xăng sinh học……………………….…………… 1.1.3 Tính chất hóa học…………………………………… …….……………5 1.1.4 Các tính chất nguy hiểm xăng sinh học…………………………….5 1.2 Phụ gia cho xăng sinh học…………………………………….……………… 1.2.1 Phụ gia cho xăng……………………………………… .……………6 1.2.2 Phụ gia cho xăng sinh học………………………………………… … 1.3 Tính cấp thiết, mục tiêu, phạm vi nội dung nghiên cứu ………………….11 1.3.1 Tính cấp thiết đề tài…………………………………… ……….11 1.3.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu………………………………… ….13 1.3.3 Nội dung nghiên cứu…………………………………………… …… 14 1.3.4 Phương pháp nghiên cứu………………………………………………15 1.3.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn……………………………………….…….15 1.4 Kết luận chương 1……………………………………………………… ….16 CHƯƠNG 2: PHÁT TRIỂN PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC E10……… 18 2.1 Nhiên liệu khoáng pha trộn với nhiên liệu sinh học…………………………18 2.1.1 Ethanol nhiên liệu biến tính…………………………………………….18 2.1.2 Chỉ tiêu chất lượng xăng…………………………… ………………19 2.1.3 Xăng pha Ethanol……………………………………… ……………21 2.1.4 Khả thích ứng xăng pha trộn với Ethanol………………….22 iii 2.2 Phụ gia cho nhiên liệu xăng pha Ethanol………………………………… 23 2.2.1 Phụ gia tăng trị số ốc tan………………………………….…………….24 2.2.2 Nhóm phụ gia hỗ trợ tan chống phân tách pha…………………….25 2.2.3 Nhóm phụ gia chống ăn mòn kim loại…………………………….……27 2.2.4 Nhóm phụ gia chống oxy hóa………………………………….……….28 2.2.5 Nhóm phụ gia khác……………………………………… ………… 29 2.3 Quy trình pha chế, phát triển phụ gia cho hỗn hợp Ethanol sinh học với nhiên liệu hóa thạch…………………………………… …………………….31 2.4 Tính chất lý hóa xăng E10………………………………….…………….33 2.5 Lựa chọn thành phần phụ gia cho xăng E10……………………………… 39 2.6 Đánh giá tính chất chất lượng nhiên liệu E10 có phụ gia…… 41 2.6.1 Tính chất chất lượng nhiên liệu E10 có phụ gia………… 41 2.6.2 Nhận xét khảo sát xăng E10 không có phụ gia………………… 48 2.7 Kết luận chương 2………………………………… …………………………48 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM……………………………… 50 3.1 Đối tượng mục tiêu thử nghiệm……………………………………………50 3.1.1 Xe máy Honda Wave 110cc………………………………… ……… 50 3.2 Bố trí thử nghiệm…………………………………………….……………… 51 3.2.1 Quy trình thử nghiệm………………………………………………… 51 3.2.2 Trang thiết bị thử nghiệm………………………………………………52 3.3 Kết thử nghiệm………………………………… ………….…………….55 3.3.1 Công suất tiêu thụ nhiên liệu……………………………………… 55 3.3.2 Phát thải……………………………………………… ……………… 57 3.3.3 Đánh giá chung tính kinh tế, kỹ thuật khả ứng dụng phụ gia VPI-G………………………………………………………62 3.4 Kết luận chương 3……………………………………………… ………… 63 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN……………….…………… 64 Kết luận…….………………… ……………………………………… …….64 iv Hướng phát triển…………………………………………… ………………65 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………… ………………………….66 Tiếng Việt……………………………… …………………………………….66 Tiếng Anh…………… ……………………………………………………67 v DANH MỤC CÁC BẢNG Trang Bảng 1.1 Tính chất ethanol…………………………………………………………… Bảng 2.1 Yêu cầu kỹ thuật ethanol NLBT…………………….……………… 18 Bảng 2.2 Đặc tính ethanol NLBT…………………………………………… 19 Bảng 2.3 Đặc tính xăng thông dụng……………………………………………………….19 Bảng 2.4 Các tiêu chất lượng xăng thông dụng……………………………………… 20 Bảng 2.5 Đặc tính nhiên liệu xăng thông dụng ethanol NLBT…………………….22 Bảng 2.6 Độ ổn định oxy hóa xăng-ethanol………………………………………… 34 Bảng 2.7 Trị số octan xăng xăng-ethanol………………………………………….34 Bảng 2.8 Thành phần chưng cất phân đoạn xăng A90 xăng E10………………… 35 Bảng 2.9 Áp suất bão hòa xăng E10………………………………………………35 Bảng 2.10 Sự phân tách pha xăng A90 xăng E10 theo nhiệt độ………………… 36 Bảng 2.11 Sự phân tách pha xăng E10 theo thời gian nhiệt độ thường………………36 Bảng 2.12 Sự phân tách pha xăng E10 theo hàm lượng nước…………………………37 Bảng 2.13 Ăn mòn mảnh đồng nhiên liệu xăng xăng E10………………………….38 Bảng 2.14 Tính chất chất lượng xăng E10…………………………………………… 38 Bảng 2.15 Ăn mòn mảnh đồng nhiên liệu xăng E10 có phụ gia……………………….43 Bảng 3.1 Thông số xe Honda Wave 110………………………………………………… 51 vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Trang Hình 2.1 Khi sảy tượng phân tách pha nhiên liệu xăng – ethanol……………26 Hình 2.2 Công thức hóa học chất phụ gia có nguồn gốc dầu mỡ béo động thực vật….28 Hình 2.3 Quy trình phát triển phụ gia cho hỗn hợp nhiên liệu sinh học với nhiên liệu khoáng…………………………………………………………………………………… 33 Hình 2.4 Nhiệt độ phân pha xăng E10 phụ thuộc vào hàm lượng nước………………37 Hình 2.5 Ảnh hưởng phụ gia đến độ bền phân pha xăng E10……………………42 Hình 2.6 Ảnh hưởng phụ gia đến độ ổn định oxy hóa xăng E10………………….42 Hình 2.7 Ảnh soi kim tương mẫu kim loại đồng, nhôm thép chịu tác động nhiên liệu xăng E10 có phụ gia………………………………………………………… 44 Hình 2.8 Ăn mòn đồng xăng E10 có phụ gia sau ngày 50oC…45 Hình 2.9 Ảnh hưởng phụ gia đến khả chống ăn mòn kim loại xăng E10….48 Hình 3.1 Đo đặc tính băng thử xe máy CD20’’………………………………………50 Hình 3.2 Sơ đồ băng thử Chassis Dynamometer 20’’…………………………………… 54 Hình 3.3 Đặc tính công suất Ne………………………………………………………… 55 Hình 3.4 Suất tiêu hao nhiên liệu………………………………………………………….56 Hình 3.5 Hàm lượng phát thải CO……………………………………………………… 57 Hình 3.6 Hàm lượng phát thải CO2 ……………………………………………………….58 Hình 3.7 Hàm lượng phát thải HC……………………………………………………… 59 Hình 3.8 Hàm lượng phát thải NOx ……………………………………………………….60 Hình 3.9 Tỷ lệ cải thiện thông số tính động xe Wave sử dụng nhiên liệu pha phụ gia VPI-G so với trường hợp không phụ gia………………………………… 60 Hình 3.10 Tỷ lệ cải thiện phát thải động xe Wave dùng xăng E10 pha phụ gia VPI-G so với trường hợp không phụ gia……………………………………………………61 Hình 3.11 Tỷ lệ cải thiện thông số tính động xe Wave sử dụng xăng E10 pha phụ gia VPI-G so với sử dụng phụ gia Keropur……………………………………… 61 Hình 3.12 Tỷ lệ cải thiện thông số phát thải động xe Wave sử dụng xăng E10 pha phụ gia VPI-G so với trường hợp pha phụ gia Keropur……………………………… 62 vii LỜI NÓI ĐẦU Ngày giới phải đối mặt với thực tế nguồn nguyên liệu hóa thạch dầu mỏ có xu hướng ngày cạn kiệt Bên cạnh đó, vấn đề ô nhiễm môi trường khí thải từ phương tiện giao thông vận tải trở nên báo động Một hướng tập trung nghiên cứu nhằm tiết kiệm lượng giảm thiểu khí thải từ động sử dụng nhiên liệu sinh học phối trộn nhiên liệu hóa thạch, ethanol sinh học quan tâm nguồn dồi có khả pha trộn với xăng diesel Tuy nhiên ethanol pha trộn với nhiên liệu khoáng tính chất chất lượng nhiên liệu nhận bị thay đổi so với ban đầu Sự thay đổi nhiều hay phụ thuộc vào tỷ lệ ethanol so với nhiên liệu khoáng Để nhiên liệu khoáng pha ethanol có tính chất chất lượng đạt yêu cầu kỹ thuật, biện pháp hiệu sử dụng phụ gia Phụ gia nhiên liệu có tác dụng cải thiện bổ sung tính chất cần thiết thiếu nhiên liệu gốc nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật chất lượng nhiên liệu Có nhiều loại phụ gia với công dụng khác chia làm hai nhóm: Nhóm phụ gia tính nhóm phụ gia tồn trữ bảo quản Nhiên liệu khoáng nhiên liệu sinh học phải có phụ gia Khi phối trộn nhiên liệu khoáng với nhiên liệu sinh học mà ethanol trường hợp phổ biến, vai trò phụ gia quan tâm nhiều Phụ gia cho xăng pha ethanol mặt nguyên tắc giống phụ gia cho xăng khoáng Tuy nhiên, tính chất đặc thù hỗn hợp nhiên liệu, thành phần phụ gia sử dụng cho loại nhiên liệu cần có thay cho đổi cho phù hợp Trên giới, có nhiều công ty, tổ chức nghiên cứu sử dụng phụ gia cho nhiên liệu sinh học Tại Việt Nam chưa có nghiên cứu cụ thể để tìm phụ gia cho nhiên liệu sinh học để ứng dụng có hiệu Đề tài:‘Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng tổ hợp phụ gia cho xăng sinh học E10 động xe máy’’ hướng tới góp phần giải yêu cầu phát triển ứng dụng phụ gia cho nhiên liệu sinh học, đáp ứng nhu cầu sản xuất, kinh doanh nhiên liệu sinh học nước ta, góp phần cắt giảm lượng sử dụng nhiên liệu hóa thạch, giảm phát thải thực tiễn Đề tài góp phần đáp ứng ‘Đề án phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025’’ theo định 177/2007/QĐ-TTg năm 2007 phủ Đường màu đỏ thể suất tiêu hao nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G mức thấp thấp trung bình khoảng 4,4% Với phụ gia Keropur mức thay đổi nhỏ, thấp trung bình khoảng 0,09% Như vậy, suất tiêu hao nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia VPI-G phát huy hiệu rõ rệt ổn định tất dải tốc độ so với loại không sử dụng phụ gia loại sử dụng phụ gia Keropur Các thành phần phụ gia như: – Etyl hexanol, Bis (2 – hydroxy etyl) oleyl amin, N-axyl sarcosin, - (dietyl amino) – ethanol giúp nhiên liệu hòa trộn tốt hơn, cháy hoàn toàn giúp tăng công suất giảm tiêu hao nhiên liệu Qua hình 3.3 3.4 ta nhận thấy sử dụng nhiên liệu E10 có pha phụ gia VPI-G công suất tăng suất tiêu hao nhiên liệu giảm so với trường hợp không sử dụng phụ gia 3.3.2 Phát thải Hàm lượng phát thải CO: Hàm lượng phát thải CO thể qua hình 3.5 80 Hàm lương phát thải CO (ppm) 70 60 50 40 30 E10 không phụ gia 20 E10 có phụ gia VPI-G 10 E10 Có phụ gia Keropur 30 40 50 60 Tốc độ (km/h) Hình 3.5 Hàm lượng phát thải CO 55 70 Qua đồ thị ta dễ dàng nhận thấy tất dải tốc độ hàm lượng phát thải CO nhiên liệu E10 có sử dụng phụ gia thấp với nhiên liệu E10 không sử dụng phụ gia Đường màu đỏ thể hàm lượng phát thải CO nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G thấp Thấp trung bình với nhiên liệu E10 không sử dụng phụ gia khoảng 10%, với nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia Keropur phát thải xe thấp khoảng 4% Như hàm lượng phát thải CO nhiên liệu E10 pha phụ gia phát huy tác dụng với nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia VPI-G có hiệu phụ gia Keropur Hàm lượng phát thải CO2: Hàm lượng phát thải CO2 thể qua hình 3.6 100 Hàm lượng phát thải CO2 (ppm) 90 80 70 60 50 40 E10 không phụ gia 30 E10 có phụ gia VPI-G 20 E10 Có phụ gia Keropur 10 30 40 50 60 70 Tốc độ (km/h) Hình 3.6 Hàm lượng phát thải CO2 Dựa đồ thị ta nhận thấy hàm lượng phát thải CO2 tất dải tốc độ nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia thấp so với nhiên liệu E10 không sử dụng phụ gia 56 Đường màu đỏ đồ thị thể hàm lượng phát thải CO2 nhiên liệu sử dụng phụ gia VPI-G thấp trung bình với nhiên liệu không sử dụng phụ gia khoảng 5,7% Đối với nhiên liệu Keropur thấp trung bình khoảng 1,2% Như vậy, nhiên liệu sử dụng phụ gia VPI-G phát huy tốt so với phụ gia Keropur loại không sử dụng phụ gia Hàm lượng phát thải HC: Hàm lượng phát thải HC thể qua hình 3.7 Hàm lượng phát thải HC tất dải tốc độ, nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia mức thấp so với nhiên liệu E10 không sử dụng phụ gia Việc sử dụng phụ gia tốt Hàm lượng phát thải HC (ppm) 3.5 2.5 1.5 E10 không phụ gia E10 có phụ gia VPI-G 0.5 E10 Có phụ gia Keropur 30 40 50 60 70 Tốc độ (km/h) Hình 3.7 Hàm lượng phát thải HC Đường màu đỏ thể hàm lượng HC nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia VPIG thấp so với hai trường hợp sử dụng phụ gia Keropur không sử dụng phụ gia Với nhiên liệu sử dụng phụ gia VPI-G hàm lượng HC thấp trung bình khoảng 13,5% so với nhiên liệu không sử dụng phụ gia Với nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia Keropur thấp trung bình khoảng 3% so với nhiên liệu không sử dụng phụ gia 57 Hàm lượng phát thải NOx: Hàm lượng phát thải NOX thể qua hình 3.8 Hàm lượng phát thải NOX suốt dải tốc độ, nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia thấp với trường hợp không sử dụng phụ gia Như việc sử dụng phụ gia đem lại hiệu rõ rệt Đường màu đỏ thể hàm lượng HC nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia VPIG thấp so với hai trường hợp lại Cụ thể thấp trung bình khoảng 17,5% so với nhiên liệu không sử dụng phụ gia Với nhiên liệu E10 sử dụng phụ gia Keropur thấp trung bình khoảng 11,2% so với trường hợp không sử dụng phụ gia Hàm lượng phát thai NOx (ppm) 1.8 1.6 1.4 1.2 0.8 0.6 E10 không phụ gia 0.4 E10 có phụ gia VPI-G 0.2 E10 Có phụ gia Keropur 30 40 50 Tốc độ (km/h) 60 70 Hình 3.8 Hàm lượng phát thải NOx Như vậy, thành phần phụ gia VPI-G phát huy tốt so với nhiên liệu sử dụng phụ gia Keropur Từ kết thử nghiệm cho thấy, xe động hoạt động với nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G công suất cao trung bình khoảng 5% suất tiêu hao nhiên liệu thấp trung bình khoảng 4,4% so với trường hợp phụ gia, hình 3.9 58 % Ne (kW) ge (g/kWh) -2 -4 -6 Hình 3.9 Tỷ lệ cải thiện thông số tính động xe Wave sử dụng nhiên liệu pha phụ gia VPI-G so với trường hợp không phụ gia Tỷ lệ phát thải động giảm dùng nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G, hình 3.10 Các thành phần cải thiện sau: CO 10,3%, CO2 5,6%, HC 13,5%, NOx 17,5% -2 CO (ppm) CO2 (ppm) HC (ppm) NOx -4 -6 -8 -10 -12 -14 -16 -18 -20 Hình 3.10 Tỷ lệ cải thiện phát thải động xe Wave dùng xăng E10 pha phụ gia VPI-G so với trường hợp không phụ gia 59 Từ kết thử nghiệm cho thấy, động hoạt động với nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G công suất cao trung bình 3,4% suất tiêu hao nhiên liệu thấp trung bình khoảng 4,5% so với trường hợp sử dụng phụ gia Keropur, hình 3.11 % Ne (kW) -1 ge (g/kWh) -2 -3 -4 -5 Hình 3.11 Tỷ lệ cải thiện thông số tính động xe Wave sử dụng xăng E10 pha phụ gia VPI-G so với sử dụng phụ gia Keropur Kết hình 3.12 cho thấy phát thải động giảm dùng nhiên liệu E10 có pha phụ gia VPI-G so với phụ gia Keropur Các thành phần cải thiện sau: CO 5,9%, CO2 4,4%, HC 10%, NOx 5,7% CO (ppm) CO2 (ppm) HC (ppm) NOx -2 -4 -6 -8 -10 -12 Hình 3.12 Tỷ lệ cải thiện thông số phát thải động xe Wave sử dụng xăng E10 pha phụ gia VPI-G so với trường hợp pha phụ gia Keropur 60 Các kết cho phép nhận định thông số tính phát thải động xe Honda Wave 110 cải thiện sử dụng nhiên liệu E10 có pha phụ gia VPI-G so với trường hợp không sử dụng phụ gia trường hợp sử dụng phụ gia Keropur nước 3.3.3 Đánh giá chung tính kinh tế, kỹ thuật khả ứng dụng phụ gia VPI-G Kết nghiên cứu thực nghiệm phụ gia VPI-G cho thấy công suất động tăng, suất tiêu hao nhiên liệu giảm, thành phần phát thải giảm so với trường hợp sử dụng nhiên liệu không pha phụ gia Với có mặt tổ hợp phụ gia VPI-G, chất lượng nhiên liệu E10 cải thiện rõ rệt, đặc biệt khả hòa trộn (nhờ phụ gia trợ tan), tạo nhũ khả cháy kiệt Nhờ đó, trình cháy động cải thiện, nhiên liệu đốt cháy hoàn toàn hơn, công suất động cải thiện, thành phần khí thải độc hại giảm Tại thời điểm giờ, động sử dụng nhiên liệu E10 có pha phụ gia VPI-G, thành phần phát thải CO, CO2, HC, NOx, giảm so với trường hợp phụ gia Kết cho thấy việc nhiên liệu sử dụng phụ gia VPI-G cải thiện tính phát thải vượt trội so với phụ gia Keropur nước Đó lợi ích kinh tế môi trường mang lại tác dụng phụ gia VPI-G 3.4 Kết luận chương Việc thử nghiệm đánh giá chất lượng tính phát thải sử dụng phụ gia VPI-G cho nhiên liệu E10 thực xe Honda Wave 110 với thiết bị đồng hãng AVL Cộng hòa Áo, đại tin cậy cao phòng thí nghiệm động đốt trong, Viện khí động lực, Trường ĐHBK Hà Nội Các thí 61 nghiệm thực phương pháp đối chứng mẫu nhiên liệu không có phụ gia thực nghiệm Kết thử nghiệm cho thấy thông số tính phát thải cải thiện nhiên liệu E10 có sử dụng phụ gia VPI-G so với trường hợp phụ gia so với phụ gia Keropur nước Vậy bước đầu khẳng định phụ gia phát huy hiệu tốt cho nhiên liệu sinh học Cụ thể phụ gia VPI-G cho nhiên liệu xăng E10 62 KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Đề tài đưa giải pháp cho vấn đề cấp bách hoàn toàn khả thi việc đưa nhiên liệu E10 sử dụng nhằm cắt giảm lượng tiêu thụ nhiên liệu khoáng giảm phát thải độc hại cho môi trường động đốt Giải pháp là: Nghiên cứu phát triển phụ gia cho nhiên liệu sinh học xăng E10 Đề tài ứng dụng quy hoạch thực nghiệm để tìm thành phần, tỷ lệ pha tối ưu từ phụ gia tính đơn lẻ để tạo phụ gia cho hỗn hợp nhiên liệu sinh học nhiên liệu hóa thạch, đảm bảo chất lượng, hiệu đặc biệt phù hợp với nguồn nhiên liệu sinh học, khí hậu Việt Nam Phụ gia cho nhiên liệu sinh học E10 đặt tên VPI-G Phụ gia đánh giá tính chất chất lượng pha vào nhiên liệu so với phụ gia nước cho thấy có tương đồng cao khả chống tách pha, độ ổn định oxy hóa khả bảo vệ chống ăn mòn kim loại nhiên liệu xăng E10 Ngoài phụ gia có số ưu điểm tiêu kỹ thuật tính kinh tế Phụ gia VPI-G pha vào nhiên liệu E10 với tỷ lệ 0,1%, sau thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng đến tính làm việc, tiêu hao nhiên liệu phát thải phương tiện giao thông điển hình Việt Nam xe máy Xăng E10 pha phụ gia, thử nghiệm xe máy Honda Wave 110 cho thấy Ne tăng khoảng từ - 5%, ge giảm khoảng khoảng 4,5% so với nhiên liệu không sử dụng phụ gia nhiên liệu sử dụng phụ gia Keropur nước Các thành phần khí thải giảm, cụ thể: CO giảm khoảng 10%, CO2 giảm khoảng 5,7%, HC giảm khoảng 13,5% NOx khoảng 17,5% 63 Từ kết thử nghiệm thông số tính phát thải phương tiện, kết luận phụ gia VPI-G đáp ứng tốt yêu cầu phụ gia cho hỗn hợp nhiên liệu sinh học với nhiên liệu hóa thạch Về mặt khoa học, luận văn hệ thống lại tình hình phát triển xăng sinh học phụ gia cho xăng sinh học giới Việt Nam Đồng thời đưa số quy trình pha chế, phát triển cho phụ gia giới Việt Nam Về mặt thực tiễn, đề tài thực tế, có tính ứng dụng cao nghiên cứu vấn đề cấp thiết giới Việt Nam Phụ gia VPI-G tự sản xuất nước, rẻ so với phụ gia nhập từ nước Chất lượng cao phù hợp với điều kiện nước ta Khi vận dụng đảm bảo yêu cầu tính sử dụng, tồn trữ bảo quản môi trường hỗn hợp nhiên liệu sinh học với nhiên liệu khoáng Giảm phát thải khí độc hại môi trường, thông số tính động cải thiện Hướng phát triển Do điều kiện thời gian kinh tế nên luận văn đánh giá hiệu phụ gia VPI-G xe máy Honda Wave 110 phòng thí nghiệm mà chưa đánh giá hết loại động phương tiện khác nhau, chế độ tải trọng, tốc độ cung đường khác khoảng thời gian khác Đây hướng nghiên cứu để với kết luận theo hướng nghiên cứu sở cho việc sử dụng rộng rãi phụ gia VPI-G Việt Nam Trên sở kết nghiên cứu đạt được, vào tình hình sản xuất kinh doanh nhiên liệu sinh học nước, tác giả đề nghị: tiếp tục nghiên cứu, hoàn thiện tổ hợp phụ gia với nhiên liệu khoáng – sinh học Việt Nam Để tiến đến tự sản xuất phụ gia từ nguồn nguyên liệu, hóa chất dễ kiếm Việt Nam thân thiện với môi trường đáp ứng nhu cầu sản xuất kinh doanh nhiên liệu sinh học nước ta 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt [1] Bùi Văn Ga, Ô tô ô nhiễm môi trường, NXB GD, 1999 [2] C.Kadas, Dầu mỡ bôi trơn, Nhà suất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 1993 [3] Dương Việt Dũng, Thí nghiệm động cơ, NXBKHKT, 2007 [4] Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng, Nhiên liệu trình sử lý hóa dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, 2008 [5] Giang Thị Kim Liên, Bài giảng quy hoạch thực nghiệm, Trường ĐHSP Đà Nẵng, 2009 [6] Kiều Đình Kiểm, Các sản phẩm dầu mỏ hóa dầu, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2005 [7] Lê Danh Quang, Nghiên cứu ảnh hưởng phụ gia nhiên sinh học đến tiêu kinh tế kỹ thuật động Hà nội, 2013 [8] Lê Danh Quang, Lê Anh Tuấn, Phan Trọng Hiếu, Nghiên Cứu phát triển tổ hợp phụ gia cho nhiên liệu sinh học E10, Tạp chí Giao thông vận tải số tháng 7/2012, trang 36 – 37 61 [9] Nguyễn Đức Khánh, Nguyễn Thế Lương, Vũ Khắc Thiện, Nguyễn Duy Tiến, Nguyễn Thế Trực, Nguyễn Duy Vinh, (2008), Thử nghiệm đối chứng phụ gia tiết kiệm nhiên liệu eefuel, Hà Nội [10] Nguyễn Thị Lan, Quy hoạch thực nghiệm, giảng dùng cho sinh viên chuyên ngành công nghệ Hóa Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng 65 [11] Nguyễn Minh Tuyển, Quy hoạch thực nghiệm, Nhà xuất Khoa Học Kỹ thuật, Hà Nội 2005 [12] Phạm Minh Tuấn, Lý Thuyết động đốt trong, Nhà xuất Khoa Học Kỹ thuật, Hà Nội 2008 [13] Phạm Minh Tuấn, Khí thải đông ô nhiễm môi trường, NXB KHKT Hà Nội, 2013 Tiếng Anh [14] A.A Abdel-Rahman, M.M Osman, Experimental investigation on varying the compression ratio of SI engine working under different ethanol–gasoline fuel blends, International Journal of Energy Research 21 (1) (1997) 31–40 [15] Alasfour FN, NOx emission from a spark ignition engine using 30% isobutanol– gasoline blend: part – preheating inlet air, Applied Thermal Engineering 1998;18:245–56 [16] Alvydas Pikūnas, Saugirdas Pukalskas, Juozas Grabys, In fluence of combustion of gasoline-ethanol blends on parameters of internal combustion engines, Journal of KONES Internal Combustion Engines 2003, vol 10, 3-4 [17] AVL–List GmbH, BOOST v.2009 Users Guide Hans–List–Platz 1, A–8020 Graz, Austria, 2009 [18] AVL–List GmbH, BOOST v.2011 Theory, Hans–List–Platz 1, A–8020 Graz, Austria, 2011 [19] Bruce Jones, Gary Mead, Paul Steevens, Mike Timanus, The Effects of E20 on Metals Used in Automotive Fuel System Components, Minnesota Center for Automotive Research at Minnesota State University, Mankato, 2-22-2008 [20] Bruce Jones, Gary Mead, Paul Steevens, The Effects of E20 on Plastic Automotive Fuel System Components, Minnesota Center for Automotive Research at Minnesota State University, Mankato, 2/21/2008 [21] www.nhipcaudautu.vn/article.aspx?id=8369-ethanol-nguon-hy-vong-moi [22] David A Guerrieri et al, “Investigation into the vehicle exhaust emissions of high percentage ethanol blends” SAE 950777 [23] http://icelab.hut.edu.vn/: Trang web Phòng thí nghiệm Động đốt trong, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 66 PHỤ LỤC 1: MỘT SỐ BẢNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Một số bảng kết đánh giá tính chất, chất lượng nhiên liệu E10 Bảng Trị số octan nhiên liệu xăng E10 có pha tổ hợp phụ gia TT Xăng – E10 pha phụ gia Không pha phụ gia 0,1% VPI-G 0,1% keropur 0,1% VpCI - 705 Trị số octan RON 93,8 93,6 ÷ 93,9 93,6 ÷ 93,9 93,6 ÷ 93,9 Trị số octan MON 82,0 81,9 ÷ 82,1 81,9 ÷ 82,1 81,9 ÷ 82,1 Trị số octan (R+M)/2 87,9 87,8 ÷ 88,0 87,8 ÷ 88,0 87,8 ÷ 88,0 Bảng Thành phần cất phân đoạn xăng E10 có phụ gia TT Thành phần chưng cất Không có phụ gia 10 11 12 13 14 T0 sôi đầu 5% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 95% T sôi cuối % Cặn 37 47 49 54 59 63 67 88 112 141 170 194 203 1,8 Nhiệt độ, C0 Phụ gia Phụ gia VPI-G keropur 0,1% 0,1% 37 37 47 47 49 49 54 54 58,5 58,5 62,5 62,5 67 67 88 88 112 112 141 141 170 170 194 194 203 203 1,8 1,8 Phụ gia VpCI - 705 0,1% 37 47 49 54 58,5 62,5 67 88 112 141 170 194 203 1,8 Bảng Áp suất bão hòa xăng A90, xăng E10 có phụ gia TT Mẫu Xăng A90 Xăng E10 Xăng E10 có 0,1% phụ gia VPI-G Xăng E10 có 0,1% keropur Xăng E10 có 0,1% VpCI - 705 67 Áp suất (ried) 37,80, kPa 56,8 56,9 56,9 56,9 56,9 Bảng Nhiệt độ phân tách pha xăng E10 có phụ gia Tổ hợp phụ gia 15 15 15 Keropur VpCI - 705 VPI-G 0,01 13 11 12 Nhiệt độ phân tách pha, 0C Nồng độ phụ gia, % 0,02 0,03 0,05 10 -4 -10 -7 0,07 -15 -20 -22 0,1 -30 -35 -39 0,07 509 519 512 0,1 510 520 515 Bảng Độ ổn định oxy hóa xăng E10 pha phụ gia Tổ hợp phụ gia 370 370 370 Keropur VpCI - 705 VPI-G 0,01 413 419 414 Độ ổn định oxy hóa (phút) Nồng độ phụ gia, % 0,02 0,03 0,05 457 493 503 463 496 512 463 496 509 Kết thử nghiệm xe Honda Wave 110 cc Bảng Kết đo xe máy với nhiên liệu E10 không pha phụ gia Tốc độ (km/h) 30 40 50 60 70 Ne (kW) 1.71 2.38 3.18 3.72 4.466 Ge (g/kWh) 438.01 363.87 386.79 403.76 444.47 CO (ppm) 48,382 62,625 67,034 61,587 59,254 CO2 (ppm) 89.278 73.634 79.398 86.486 86.226 HC (ppm) 3,510 3,470 3,025 2.918 3,468 NOx (ppm) 1,675 1,473 1.246 1,376 1,412 Bảng Kết đo xe máy với nhiên liệu E10 pha phụ gia VPI-G Tốc độ (km/h) 30 40 50 60 70 Ne (kW) 1.76 2.42 3.28 3.92 4.86 ge (g/kWh) 414.20 374.38 375.00 383.16 408.44 CO (ppm) 44,845 57,638 61,915 54,372 52,084 CO2 (ppm) 84,526 72,558 73.881 81,392 80,418 68 HC (ppm) 3,170 3,047 2,671 2,518 2,978 NOx (ppm) 1,486 1,203 1.095 1,109 1,236 Bảng Kết đo xe máy với nhiên liệu E10 pha phụ gia Keropur Tốc độ (km/h) 30 40 50 60 70 Ne (kW) 1.74 2.40 3.18 3.76 4.63 ge (g/kWh) 430.46 398.33 386.79 399.47 428.73 CO (ppm) 46,224 60,025 65,263 58,021 57,291 CO2 (ppm) 86,047 73,849 78,715 85,502 85,859 69 HC (ppm) 3,406 3,234 2,983 2,880 3,329 NOx (ppm) 1,557 1,296 1.124 1,183 1,297 ... ứng dụng có hiệu Đề tài: Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng tổ hợp phụ gia cho xăng sinh học E10 động xe máy ’ hướng tới góp phần giải yêu cầu phát triển ứng dụng phụ gia cho nhiên liệu sinh học, ... ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VĂN ĐÔN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM SỬ DỤNG TỔ HỢP PHỤ GIA CHO XĂNG SINH HỌC E10 TRÊN ĐỘNG CƠ XE MÁY Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC LUẬN VĂN THẠC... thay cho đổi cho phù hợp Trên giới, có nhiều công ty, tổ chức nghiên cứu sử dụng phụ gia cho nhiên liệu sinh học Tại Việt Nam chưa có nghiên cứu cụ thể để tìm phụ gia cho nhiên liệu sinh học để