ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC, BIODIESEL, ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ KUBOTA L2000

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC, BIODIESEL, ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ KUBOTA L2000 Họ tên sinh viên: Ngành: Niên khóa: NGUYỄN THỊ DIỆU CƠ KHÍ NƠNG LÂM 2008 – 2012 Tháng 06/2012 ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC, BIODIESEL, ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ KUBOTA L2000 Tác giả NGUYỄN THỊ DIỆU Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ khí nơng lâm Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Huỳnh Trường Gia KS Phan Minh Hiếu Tháng 06 năm 2012 i CẢM TẠ Em xin chân thành cảm ơn: Ban giám hiệu nhà trường quý thầy trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh Ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí – Cơng nghệ trường ĐH Nông Lâm TP HCM Quý thầy cô Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm quý báu cho em suốt trình học Em chân thành cảm ơn: Thầy Th.S Bùi Công Hạnh Thầy Th.S Nguyễn Huỳnh Trường Gia Thầy Phan Minh Hiếu Thầy Kiều Văn Đức, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em hoàn thành đề tài Cảm ơn cha mẹ tất bạn bè, người thân quan tâm động viên em suốt trình thực đề tài ii TÓM TẮT Được đồng ý ban chủ nhiệm Khoa Cơ Khí – Cơng Nghệ trường ĐH Nông Lâm TP HCM Em thực đề tài: “ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU SINH HỌC, BIODIESEL, ĐỐI VỚI ĐỘNG CƠ KUBOTA L2000” Mục tiêu đề tài: Với tình hình cấp bách nhiên liệu hóa thạch ngày cạn kiệt, giới phải đối mặt với khủng hoảng nhiên liệu ảnh hưởng xấu nguồn nhiên liệu mơi trường Từ đó, việc tìm nguồn nhiên liệu để thay cho nguồn nhiên liệu truyền thống cần thiết Nội dung đề tài: Đề tài khảo nghiệm nhằm so sánh đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu sinh học, biodiesel, so với nhiên liệu diesel truyền thống động Kubota L2000 Đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu mơi trường Tìm hiểu cách sử dụng thiết bị đo công suất động cơ, P400B thiết bị đo độ mờ khói, OP160 Tìm hiểu vẽ đường đặc tính động loại nhiên liệu Kết quả: Đề tài đánh giá hoạt động động sử dụng nhiên liệu diesel pha chế thô sơ với dầu thực vật tỷ lệ khác ảnh hưởng môi trường iii MỤC LỤC Trang Trang tựa i  CẢM TẠ ii  TÓM TẮT iii  MỤC LỤC iv  DANH SÁCH CÁC HÌNH vii  DANH SÁCH CÁC BẢNG ix  CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1  1.1 Đặt vấn đề 1  1.2 Mục đích luận văn 2  CHƯƠNG TỔNG QUAN 3  2.1 Tình hình chung sử dụng nhiên liệu hóa thạch .3  2.1.1 Tình hình chung sử dụng nhiên liệu hóa thạch giới .3  2.1.2 Tình hình chung sử dụng nhiên liệu hóa thạch Việt Nam 8  2.2 Nhiên liệu sinh học 10  2.3 Lịch sử hình thành phát triển biodiesel 10  2.4 Ưu nhược điểm nhiên liệu biodiesel .11  2.4.1 Ưu điểm: 11  2.4.2 Nhược điểm: 12  2.5 Đường đặc tính động 13  2.5.1 Các khái niệm 13  2.5.2 Đường đặc tính động 15  2.6 Các phương pháp xác định đường đặc tính ngồi động 15  CHƯƠNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 17  3.1 Nhiên liệu sử dụng khảo nghiệm .17  3.1.1 Nhiên liệu gốc 17  3.1.2 Pha chế .17  3.2 Các dụng cụ phương tiện dùng khảo nghiệm .17  3.3 Phương pháp tra cứu tài liệu 17  iv 3.4 Phương pháp khảo nghiệm 18  3.5 Dụng cụ đo P400B 18  3.5.1 Cấu tạo máy P400B .20  3.5.2 Nguyên lý hoạt động máy P400B 23  3.5.3 Những điều cần lưu ý sử dụng máy P400B 25  3.5.4 Lưu lượng kế (M & W Flowmeter) .29  3.5.5 Thiết bị đo nhiên liệu: 31  3.6 Dụng cụ đo độ mờkhói, OPACIMETER (OP160) .32  3.7 Các đặc tính kỹ thuật máy kéo KUBOTA L2000 .36  3.8 Đo công suất động .37  3.8.1 Phương pháp thực 37  3.8.2 Các bước chuẩn bị 37  3.8.3 Tiến hành đo 38  3.9 Đo độ mờ khói 39  3.9.1 Phương pháp thực 39  3.9.2 Tiến hành đo 39  3.10 Phương pháp thí nghiệm xử lý số liệu 40  3.11 Phương pháp khử sai số .40  3.11.1 Các loại sai số thô 40  3.11.2 Phương pháp khử sai số thô .41  CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 42  4.1 Khảo nghiệm sơ .42  4.2 Kết khảo nghiệm đo công suất động 42  4.2.1 Tính tốn vẽ đường đặc tính máy kéo Kubota L200 loại nhiên liệu khác 42  4.2.2 So sánh, đánh giá kết công suất động cơ, chi phí nhiên liệu riêng diesel biodiesel theo biểu đồ 48  4.3 Tính tốn, đánh giá kết đo cơng suất chi phí nhiên liệu theo phương pháp thống kê xử lý số liệu .54  4.4 Nhận xét 55  4.5 Kết khảo nghiệm đo độ mờ khói: 55  v CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 57  5.1 Kết luận: 57  5.2 Đề nghị 57  TÀI LIỆU THAM KHẢO 58  PHỤ LỤC 659  vi DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Hình 2.1 Biểu đồ sản xuất dầu mỏ giới từ năm 1965, chạm đỉnh (peak oil) vào năm 2006 4  Hình 2.2 Biến động giá dầu giới khủng hoảng lượng kỷ 20 5  Hình 2.3 Sự biến động bất thường giá dầu mỏ thời gian gần 6  Hình 2.4 Sự thay đổi nhiệt độ trung bình bề mặt trái đất thống kê từ năm 1850 – 2005 7  Hình 2.5 Nồng độ khí CO2 khí tăng hàng năm từ năm 1960 đến 8  Hình 2.6 Mức tiêu thụ dầu diesel Việt Nam .9  Hình 2.7 Sơ đồ mơ tả lực xiết bu lông lực hãm động 13  Hình 3.1 Mặt trước máy P400B 19  Hình 3.2 Mặt sau máy P400B 20  Hình 3.3 Sơ đồ truyền động cho bơm bánh răng: 21  Hình 3.4 Sơ đồ cấu tạo bơm thủy lực: 21  Hình 3.5 Cấu tạo van điều khiển áp suất bơm thủy lực 22  Hình 3.6 Sơ đồ cấu tạo 22  Hình 3.7 Két nước làm mát 23  Hình 3.8 Sơ đồ hoạt động máy P400B 24  Hình 3.9 Đồng hồ đo tốc độ .25  Hình 3.10 Đồng hồ đo áp suất phanh 26  Hình 3.11 Đồng hồ đo nhiệt độ dầu thủy lực 27  Hình 3.12 Sơ đồ lắp lưu lượng kế 30  Hình 3.13 Sơ đồ lắp thiết bị đo nhiên liệu tiêu thụ 31  Hình 3.14 Mặt trước thiết bị OP160 32  Hình 3.15 Mặt sau thiết bị OP160 .33  Hình 3.16 Nguyên lý hoạt động OP160 .33  Hình 3.17 Bảng kết số liệu đo độ mờ khói 35  Hình 3.18 Biểu đồ đo độ mờ khói dựa bảng số liệu .36  Hình 3.19 Chương trình Diesel Smoke Test khởi động 40  vii Hình 4.1 Biểu đồ đường đặc tính động chạy diesel .44  Hình 4.2 Biểu đồ đường đặc tính ngồi động chạy B10 45  Hình 4.3 Biểu đồ đường đặc tính ngồi động chạy B15 46  Hình 4.4 Biểu đồ đường đặc tính ngồi động chạy biodiesel B20 47  Hình 4.5 Biểu đồ so sánh cơng suất diesel với B10 48  Hình 4.6 Biểu đồ so sánh cơng suất diesel với B15 49  Hình 4.7 Biểu đồ so sánh công suất diesel với B20 49  Hình 4.8 Biểu đồ so sánh công suất diesel với tỉ lệ biodiesel 50  Hình 4.9 Biểu đồ so sánh chi phí nhiên liệu diesel với B10 51  Hình 4.10 Biểu đồ so sánh chi phí nhiên liệu diesel với B15 52  Hình 4.11 Biểu đồ so sánh chi phí nhiên liệu diesel với B20 52  Hình 4.12 Biểu đồ so sánh chi phí nhiên liệu tỉ lệ biodiesel .53  viii DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang Bảng 2.1 Mức tiêu thụ dầu diesel Việt Nam 9  Bảng 3.1 Tỉ số truyền KUBOTA L2000 .37  Bảng 3.2 Các bước đo công suất động 37  Bảng 4.1 Số liệu tính tốn (diesel) 43  Bảng 4.2 Kết tính tốn .43  Bảng 4.3 Chi phí nhiên liệu 54  Bảng 4.4 Tổng hợp số liệu đo độ mờ khói loại nhiên liệu 55  ix PHỤ LỤC KHẢO NGHIỆM ĐO CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ Thời gian: 20/05/2012 lúc 9h30ph Địa điểm: xưởng máy nông nghiệp KHẢO NGHIỆM BIODIESEL TỶ LỆ 1:9 LẦN Nhiệt độ (0F) 120 115 110 110 105 Số vòng quay 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 180 180 190 160 160 160 140 140 150 110 110 120 40 40 45 Trung bình 183,33 160,00 143,33 113,33 41,67 V nhiên liệu/ 10s Lần 14 13 12 10 Lần 14 12 11 10 Lần 14 13 12 11 Trung bình Cơng suất(HP) 14,00 12,67 11,67 10,33 8,67 15 14,1 13,6 12,3 7,9 Trung bình Cơng suất(HP) 14,00 11,67 11,67 10,00 8,33 15,7 14,6 14,2 11,2 8,1 Trung bình Cơng suất(HP) 14,33 12,33 11,67 10,67 9,33 16 15,8 15,4 12,4 9,3 LẦN Nhiệt độ (0F) 141 140 140 135 135 Số vòng quay 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 190 200 200 180 190 190 140 160 155 90 100 100 40 50 50 Trung bình 196,67 186,67 151,67 96,67 46,67 V nhiên liệu/ 10s Lần 14 12 11 10 Lần 14 11 12 10 Lần 14 12 12 10 LẦN Nhiệt độ (0F) 155 155 150 145 142 Số vòng quay 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 200 200 200 190 195 195 175 170 175 120 110 120 50 60 60 Trung bình 200,00 193,33 173,33 116,67 56,67 59 V nhiên liệu/ 10s Lần 14 12 11 10 Lần 14 13 12 11 Lần 15 12 12 11 10 KHẢO NGHIỆM BIODIESEL TỶ LỆ 2:8 LẦN Áp suất dầu thủy Nhiệt Số lực Trung độ vòng bình Lần Lần Lần (0F) quay 162 500 220 220 220 220,00 160 510 200 200 210 203,33 155 520 180 175 170 175,00 150 530 160 155 160 158,33 147 540 80 79 80 79,67 V nhiên liệu/ 10s Lần 15 14 14 12 11 Lần 15 14 14 12 10 Lần 15 14 14 12 11 Trung bình Cơng suất(HP) 15,00 14,00 14,00 12,00 10,67 17 16,5 15,4 14,7 10,6 Trung bình Cơng suất(HP) 15,00 14,00 13,00 11,33 10,67 16,5 15,6 14,5 13,7 10,5 Trung bình Cơng suất(HP) 15,00 14,33 13,33 11,00 10,33 17,2 17 16,4 13,6 11,6 Trung bình Công suất(HP) 14,33 13,67 13,33 12,33 9,67 16,6 16,1 14,8 12,3 7,8 LẦN Nhiệt độ (0F) 170 170 169 168 165 Số vòng quay 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 220 210 200 190 190 180 160 160 160 140 140 140 80 75 80 Trung bình 210,00 186,67 160,00 140,00 78,33 V nhiên liệu/ 10s Lần 15 14 13 11 11 Lần 15 14 13 12 10 Lần 15 14 13 11 11 LẦN Nhiệt độ (0F) 178 176 174 173 172 Số vòng quay 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 230 220 220 220 210 200 200 190 185 140 140 135 100 100 90 Trung bình 223,33 210,00 191,67 138,33 96,67 V nhiên liệu/ 10s Lần 15 14 14 11 10 Lần 15 14 13 11 10 Lần 15 15 13 11 11 KHẢO NGHIỆM BIODIESEL TỶ LỆ 1.5:8.5 LẦN Nhiệt độ (0F) 139 135 125 122 120 Số vòng quay 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 210 210 220 190 200 200 160 170 160 110 115 120 40 39 40 Trung bình 213,33 196,67 163,33 115,00 39,67 60 V nhiên liệu/ 10s Lần 14 13 13 12 10 Lần 15 14 14 13 Lần 14 14 13 12 10 LẦN Nhiệt độ (0F) 155 150 148 142 140 Số vòng quay 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 200 210 200 180 180 175 160 160 170 120 110 120 50 59 60 Trung bình 203,33 178,33 163,33 116,67 56,33 V nhiên liệu/ 10s Lần 15 14 14 13 Lần 15 14 13 12 10 Lần 15 14 14 13 Trung bình Cơng suất(HP) 15,00 14,00 13,67 12,67 9,33 16 15 14,7 12,4 9,3 Trung bình Cơng suất(HP) 15,00 14,33 13,67 12,33 10,67 17 16,7 15,9 15 10,2 LẦN Nhiệt độ (0F) 168 168 165 159 152 Số vòng quay 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 220 220 220 200 200 210 180 180 190 160 165 160 70 78 70 Trung bình 220,00 203,33 183,33 161,67 72,67 V nhiên liệu/ 10s Lần 15 14 13 12 10 Lần 15 14 14 13 11 Lần 15 15 14 12 11 KHẢO NGHIỆM DIESEL LẦN Nhiệt độ (0F) Số vòng quay 161 160 160 155 150 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 160 165 168 145 150 145 120 125 130 100 110 100 40 40 40 Trung bình 164,33 146,67 125,00 103,33 40,00 V nhiên liệu/ 10s Lần 14 14 12 12 10 Lần 14 13 12 13 11 Lần 15 15 13 12 10 Trung bình Cơng suất(HP) 14,33 14,00 12,33 12,33 10,33 13,9 13,2 12,5 11,5 7,8 Trung bình Cơng suất(HP) 14,00 13,67 13,00 11,67 10,33 13,5 13,2 13 12,2 7,6 LẦN Nhiệt độ (0F) Số vòng quay 170 168 160 155 150 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 155 160 160 140 150 145 130 140 130 100 120 115 40 35 40 Trung bình 158,33 145,00 133,33 111,67 38,33 61 V nhiên liệu/ 10s Lần 14 13 12 12 10 Lần 13 14 13 12 11 Lần 15 14 14 11 10 LẦN Nhiệt độ (0F) Số vòng quay 144 142 140 138 125 500 510 520 530 540 Áp suất dầu thủy lực Lần Lần Lần 180 185 180 160 160 160 120 120 125 100 110 100 50 45 40 Trung bình 181,67 160,00 121,67 103,33 45,00 62 V nhiên liệu/ 10s Lần 13 13 12 12 10 Lần 13 14 13 12 11 Lần 15 14 14 11 10 Trung bình Công suất(HP) 13,67 13,67 13,00 11,67 10,33 14,9 14 12,3 11,4 BẢNG SỐ LIỆU TÍNH TỐN DIESEL Số vòng quay trục (vg/ph) Cơng suất trục trung bình (HP) MOMEN trung bình (N.m) Chi phí nhiên liệu riêng trung bình (g/HP.h) 2325 2372 2418 2465 2511 15,33 14,64 13,70 12,72 8,48 63,26 59,24 54,36 49,52 32,40 279,00 287,15 284,41 285,26 371,46 Số vòng quay trục (vg/ph) Cơng suất trục trung bình (HP) MOMEN trung bình (N.m) Chi phí nhiên liệu riêng trung bình (g/HP.h) 2325 2372 2418 2465 2511 16,92 16,12 15,65 13,01 9,17 69,84 65,25 62,12 50,65 35,03 254,26 231,60 227,81 242,34 292,42 Số vòng quay trục (vg/ph) Cơng suất trục trung bình (HP) MOMEN trung bình (N.m) Chi phí nhiên liệu riêng trung bình (g/HP.h) 2325 2372 2418 2465 2511 17,97 17,32 16,45 14,38 9,89 72,26 68,33 63,60 54,61 36,77 250,75 246,76 251,42 265,99 307,37 Số vòng quay trục (vg/ph) Cơng suất trục trung bình (HP) MOMEN trung bình (N.m) Chi phí nhiên liệu riêng trung bình (g/HP.h) 2325 2372 2418 2465 2511 18,37 17,79 16,78 15,22 11,85 73,85 70,16 64,91 57,71 44,12 248,92 241,94 244,70 229,16 272,26 BIODIESEL 1:9 BIODIESEL 1.5:8.5 BIODIESEL 2:8 63 KHẢO NGHIỆM ĐO ĐỘ MỜ KHÓI Thời gian: ngày 01/06/2012 lúc 9h45ph Địa điểm: xưởng thực tập sữa chữa ô tô 64 65 66 67 68 QUYẾT ĐỊNH CỦA THỦ TƯỚNG CHÍNH PHỦ SỐ 249/2005/QĐ-TTG NGÀY 10 THÁNG 10 NĂM 2005 QUY ĐỊNH LỘ TRÌNH ÁP DỤNG TIÊU CHUẨN KHÍ THẢI ĐỐI VỚI PHƯƠNG TIỆN GIAO THÔNG CƠ GIỚI ĐƯỜNG BỘ Điều Lộ trình áp dụng mức tiêu thụ khí thải tơ tham gia giao thơng Ơ tơ tham gia giao thơng mang biển kiểm sốt thành phố: Hà Nội, Thành Phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đà Nẵng Cần Thơ lắp động cháy cưỡng động cháy nén phải áp dụng mức tương ứng với động quy định Phụ lục kèm Quyết định kể từ ngày 01 tháng 07 năm 2006 Ơ tơ tham gia giao thơng mang biển kiểm sốt tỉnh, thành phố lại lắp động cháy cưỡng động cháy nén phải áp dụng mức tương ứng với loại động quy định Phụ lục kèm Quyết định kể từ ngày 01 tháng 07 năm 2008 GIỚI HẠN TỐI ĐA CHO PHÉP CỦA KHÍ THẢI PHƯƠNG TIỆN GIAO THƠNG CƠ GIỚI ĐƯỜNG BỘ (Ban hành kèm theo Quyết định số 249/2005/QĐ-TTg ngày 10 tháng 10 năm 2005 Thủ tướng Chính phủ) Thành phần gây Phương tiện lắp động Phương tiện lắp động ô nhiễm cháy cưỡng cháy nén khí thải Ơ tơ Mơ tơ, xe máy Mức Mức Mức Mức Mức Mức CO (% thể tích) 4,5 3,5 3,0 - Động kỳ 1.200 800 600 - Động kỳ 7.800 7.800 7.800 - Động đặc 3.300 3.300 3.300 - - - Mức Mức - - - 1.200 - - - 10.000 7.800 - - - - - - 72 60 50 4,5 HC (ppm thể tích): 1.500 biệt (1) Độ khói (% - HSU) Chú thích: 69 - (1) loại động động Wankel số loại động khác có kết cấu đặc biệt khác với kết cấu loại động có píttơng, vòng găng (xéc măng) thơng dụng 70 MỘT VÀI HÌNH ẢNH KHẢO NGHIỆM 71 72 73 ... lượng kế 30  Hình 3.13 Sơ đồ lắp thi t bị đo nhiên liệu tiêu thụ 31  Hình 3.14 Mặt trước thi t bị OP160 32  Hình 3.15 Mặt sau thi t bị OP160 .33  Hình 3.16 Nguyên... động Kubota L2000 Đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu mơi trường Tìm hiểu cách sử dụng thi t bị đo công suất động cơ, P400B thi t bị đo độ mờ khói, OP160 Tìm hiểu vẽ đường đặc tính động loại nhiên liệu... 55  ix CHƯƠNG MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Nguồn lượng hóa thạch (than, dầu mỏ khí thi n nhiên) nguồn nhiên liệu cần thi t cho hoạt động sản xuất, sinh hoạt người Tuy nhiên, nguồn lượng có trữ lượng