Ảnh hưởng của nhiệt độ hâm sấy dầu dừa nguyên chất đến đặc tính phát thải của động cơ diesel

Bài viết trình bày các kết quả nghiên cứu về sự ảnh hưởng của nhiệt độ hâm sấy dầu dừa nguyên chất đến đặc tính phát thải của động cơ diesel. Kết quả nghiên cứu tạo điều kiện cho việc đa dạng hóa nguồn nhiên liệu thay thế nhiên liệu diesel và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Kết luận Bài báo trình bày phương pháp tính tốn chiều dày nhỏ lớp bơi trơn ổ trượt đỡ thủy động Xây dựng Chương trình tự động hóa tính tốn kiểm nghiệm chiều dày nhỏ lớp bôi trơn ổ đỡ thủy động Chương trình có giao diện thân thiện, dễ sử dụng, cho phép giảm thời gian, công sức, tăng tốc độ tính tốn tránh sai sót nhầm lẫn, tạo sở cho việc tự động hóa tính tốn ổ trượt nói chung Chương trình sử dụng thực tế tính tốn ổ trượt đỡ thủy động công tác giảng dạy, học tập, giáo cụ điện tử TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Trọng Hiệp (2008), Chi tiết máy, Tập 2, Nhà Xuất Giáo dục, Hà Nội [2] Lê Phương Lan, Hồng Đức Hải (2002), Giáo trình lý thuyết tập Borland Delphi, Nhà xuất Lao động - Xã hội, Hà Nội [3] Nguyễn Xuân Toàn (2007), Công nghệ bôi trơn, Nhà xuất Bách khoa Hà Nội, Hà Nội [4] Nguyễn Anh Tuấn, Bùi Văn Gôn (2006), Lý thuyết bôi trơn ướt, Nhà xuất Xây dựng, Hà Nội [5] Nguyễn Viết Trung, Nguyễn Bắc Hà (2001), Lập trình Delphi 5.0, Nhà xuất Giao thông vận tải, Hà Nội [6] Белаковский Я И., Старосельский А A (1959), Подшипники судоых валопроводов, Изд “Морской транспорт”, Москва [7] Снеговский Ф П (1969), Опоры скольжения тяжёлых машин, Изд “Машиностроение”, Москва [8] Коровчинский М В (1953), Прикладная теония подшипников жидкого трения, Изд “Машгиз”, Москва [9] Квитинский Е И., Киркач Н Ф., Полтавский Ю Д (1979), Расчёт опорных подшипников скожения, Изд “Машиностроение”, Москва ẢNH HƯỞNG CỦA NHIỆT ĐỘ HÂM SẤY DẦU DỪA NGUYÊN CHẤT ĐẾN ĐẶC TÍNH PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL EFFECT OF PURE COCONUT OIL HEATING TEMPERATURE TO THE EMISSION CHARACTERISTICS OF DIESEL ENGINE NCS.HOÀNG ANH TUẤN, PGS.TS.LƯƠNG CÔNG NHỚ, NCS NGUYỄN LAN HƯƠNG Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Tóm tắt Độ nhớt điểm chớp cháy cao, sức căng bề mặt khối lượng riêng lớn dầu dừa nguyên chất (CO100) yếu tố ảnh hưởng nhiều đến đặc tính phun, trình bay hình thành hỗn hợp động diesel ảnh hưởng đến trình cháy đặc tính phát thải động Hâm sấy nhiên liệu giải pháp khắc phục nhược điểm dầu dừa nguyên chất Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng nhiệt độ hâm sấy dầu dừa nguyên chất đến đặc tính phát thải động diesel Kết nghiên cứu tạo điều kiện cho việc đa dạng hóa nguồn nhiên liệu thay nhiên liệu diesel giảm thiểu ô nhiễm môi trường Abstract The high viscosity and flash point, large surface tension and density of pure coconut oil (CO100) are the most influential factors to spray characteristic, evaporation and mixture formation of the engine diesel and thus affect to combustion and emission characteristics of the engine Heating fuel is one of the solutions to overcome the above disadvantages of pure coconut oil The paper presents the results in studying the influence of pure coconut oil heating temperature to the emission characteristics of diesel engine The research results contribute to diversify alternative fuel sources for diesel engines and reduce environmental pollution Keywords: Pure coconut oil, emission characteristics, diesel engine Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 64 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Đặt vấn đề Dầu thực vật sử dụng làm nhiên liệu cho động diesel từ kỉ thứ 19 Trong suốt thời kì chiến tranh giới lần thứ II, dầu thực vật sử dụng cho động diesel lai máy phát điện Hiện nay, có nhiều loại dầu thực vật sử dụng làm nhiên liệu thay nhiên liệu diesel tùy thuộc vào quốc gia hay vùng lãnh thổ Ở Mỹ, thường sử dụng dầu đậu nành châu Âu lại sử dụng dầu hướng dương Dầu cọ dầu dừa thường quốc gia Đông Nam Á sử dung, nước Tây Phi thường sử dụng dầu hay dầu Jatropha Dầu dừa nguyên chất thuộc loại dầu sinh học, dừa trồng nhiều Miền Nam, Việt Nam Ưu điểm dầu dừa sử dụng làm nhiên liệu thay tính sẵn có, có khả phân hủy, khơng chứa lưu huỳnh hợp chất thơm nên không gây hại môi trường Tuy nhiên, dầu dừa có độ nhớt cao, khối lượng riêng sức căng bề mặt lớn khả phun sương hình thành hỗn hợp kém, ảnh hưởng đến chất lượng trình cháy đặc tính phát thải của động diesel Tính chất dầu dừa nguyên chất Dầu dừa nguyên chất (CO100) este glixerol với axit béo bão hòa hay khơng bão hòa Thành phần khối lượng loại axít béo có dầu dừa nguyên chất cho bảng Một số tính chất vật lý dầu dừa nguyên chất cho bảng Bảng Tính chất hóa học dầu dừa nguyên chất TT Tên axit Caproic Caprylic Capric Lauric Myristic Palmitic Stearic Oleic Linoleic Công thức C6H12O2 C8H16O2 C10H20O2 C12H24O2 C14H28O2 C16H32O2 C18H36O2 C18H34O2 C18H32O2 Hàm lượng,%kl 0,2 4,8 4,8 54,5 18,8 8,3 2,8 5,0 0,8 Bảng Khối lượng riêng, độ nhớt sức căng bề mặt dầu dừa nguyên chất 40 0C TT Thông số Khối lượng riêng, kg/m3 Độ nhớt, cSt Sức căng bề mặt, N/m Nhiệt trị, kJ/kg Số cetan Điểm chớp cháy,oC Điểm vẩn đục,oC CO100 Diesel D2 903 830 28,1 2.7 - 0,0335 0,024 43 41 200 21 39 46 55 Từ bảng cho thấy, thành phần hóa học dầu dừa có chứa khoảng 11% - 12,5% ơxi, 74% - 76% cácbon Tuy nhiên, nhược điểm CO100 độ nhớt cao từ đến 11 lần so với nhiên liệu diesel, có khối lượng riêng sức căng bề mặt lớn nên khả bay kém, phản ứng chuỗi hydrocarbon không bão hòa nên làm dầu dễ bị biến chất Chỉ số cetane CO100 nhỏ so với nhiên liệu diesel truyền thống vậy, khả bay hơi, hòa trộn, hình thành hỗn hợp cháy CO100 Khối lượng riêng, độ nhớt sức căng bề mặt định lớn đến chất lượng phun sương nhiên liệu, chúng có mối quan hệ tỉ lệ nghịch với nhiệt độ Việc sử dụng trực tiếp CO100 làm nhiên liệu cho động diesel thiết phải tính đến việc cải thiện thơng số gần với giá trị nhiên liệu diesel truyền thống Ngoài điểm chớp cháy, điểm vẩn đục điểm đông đặc CO100 cao nhiên liệu diesel truyền thống Vì lý trên, CO100 gần khơng có khả làm việc nhiệt độ thấp tính lưu động nhiên liệu lỏng Hệ thống hâm sấy dầu dừa nguyên chất 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm Hệ thống hâm sấy dầu dừa nguyên chất CO100 kiểu tích hợp điện - khí xả tính toán, thiết kế lắp đặt thử nghiệm động diesel D243 Các thông số động diesel D243 cho bảng Hệ thống thử nghiệm lắp đặt băng thử động lực cao ETB bố trí hình Tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 65 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 Bảng Thông số động diesel D243 Thông số TT Công suất định mức Số xi lanh Thứ tự nổ Số vòng quay định mức Số vòng quay cực đại Hành trình pittơng Đường kính xylanh Tỷ số nén Suất tiêu hao nhiên liệu DO Góc phun sớm 10 Hình Sơ đồ bố trí thí nghiệm băng thử động lực cao ETB Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ne hp 80 i ne nmax 1-3-4-2 òng /phút vòng /phút 2000 2200 S mm 125 D mm 110  g  16.5 g/hp h độ 180 24 3.2 Điều kiện tiến hành thử nghiệm Thử nghiệm đo thông số phát thải động diesel D243 hệ thống hâm sấy nhiên liệu CO100 băng thử ETB tiến hành điều kiện nhiệt độ môi trường 40 oC, thông số độ ẩm áp suất đáp ứng yêu cầu thử nghiệm Nhiên liệu thử nghiệm bao gồm nhiên liệu diesel DO dầu dừa nguyên chất CO100 Trong đó, dầu dừa nguyên chất hâm sấy đến nhiệt độ 80 oC (CO100_t80); 100 oC (CO100_t100) 120 oC (CO100_t120) sử dụng làm nhiên liệu cho động diesel D243 so sánh đối chứng đặc tính phát thải sử dụng nhiên liệu CO100_t80, CO100_t100 CO100_t120 với nhiên liệu diesel DO 4.1 Phát thải monooxit cacbon (CO) Mơ-nơ-ơxit cácbon (CO) có mặt khí xả động hoạt động với hỗn hợp đậm mà khơng có đủ ơxi để chuyển đổi hồn tồn cácbon nhiên liệu thành khí các-bơníc Thơng số quan trọng động ảnh hưởng đến phát thải CO tỷ lệ tương đương nhiên liệu – không khí Chất lượng hình thành hỗn hợp ngun nhân ảnh hưởng quan trọng đến khả cháy hoàn tồn nhiên liệu CO100 làm tăng phát thải CO Đặc tính phát thải CO động theo đường đặc tính ngồi chế độ 100% tải sử dụng nhiên liệu DO CO100 thể hình Hàm lượng phát thải CO(ppm) Kết thử nghiệm CO_DO CO_CO100_t100 CO_CO100_t80 CO_CO100_t120 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Tốc độ quay (vòng/phút) Hình Đặc tính phát thải CO chế độ 100% tải Từ hình cho thấy, hàm lượng phát thải CO động sử dụng nhiên liệu CO100_t80, CO100_t100 CO100_t120 tăng so với trường hợp sử dụng nhiên liệu DO tương ứng khoảng từ 59,92%-113,29%, từ 6,73%-53,85% từ 27,39%-78,06%; tính trung bình, hàm lượng phát thải CO tăng 77,57%; 22,02% 40,90% Ngun nhân lượng khơng khí thực tế cấp cho động nhiên liệu DO lớn CO100_t80 nhỏ Do hình thành hỗn hợp, CO100 hâm sấy đến nhiệt độ 80 0C tạora hỗn hợp giàu nhiên liệu lực tương tác phân tử lực căng mặt lớn làm nhiên liệu phun thơ nên khó bay nên chất lượng hình thành hỗn hợp cháy hàm lượng phát thải CO động sử dụng CO100_t80 lớn Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 44 – 11/2015 66 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 4.2 Phát thải ơxít nitơ (NOx) NOx_DO NOx_CO100_t100 Hàm lượng phát thải NOx (ppm) Ơxít nitơ (NOx) sinh buồng cháy trình cháy phản ứng hóa học ngun tử ôxi nitơ Đặc tính phát thải NOx động theo đặc tính ngồi chế độ 100% tải sử dụng nhiên liệu DO nhiên liệu CO100 cho hình Hình cho thấy, hàm lượng phát thải NO x động sử dụng nhiên liệu DO lớn so với sử dụng nhiên liệu CO100_t80, CO100_t100 CO100_t120 tương ứng 21,62%-24,47%, từ 7,27%10,35% từ 15,38%-16,90%; tính trung bình tồn dải tốc độ, hàm lượng phát thải NOx sử dụng CO100 hâm sấy đến dải nhiệt độ giảm 23,38%; 8,38% 16,16% NOx_CO100_t80 NOx_CO100_t120 1200 1100 1000 900 800 700 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Tốc độ quay (vòng/phút) Hình Đặc tính phát thải NOx chế độ 100% tải Như vậy, với nhiên liệu CO100_t100 cho hàm lượng phát thải NO x cao so với mức hâm sấy khác Đó q trình cháy nhiên liệu CO100_t100 diễn triệt để hoàn hảo hơn, nhiệt độ cháy cao phát thải NO x sinh cao 4.3 Phát thải HC Đặc tính phát thải HC động theo đường đặc tính ngồi chế độ 100% tải sử dụng nhiên liệu DO CO100 cho hình 4.4 Phát thải khói Khói tạo thành động diesel trình đốt cháy hỗn hợp không đồng động diesel Chỉ số phát thải khói số quan trọng cho phép đánh giá chất lượng hình thành hỗn hợp chất lượng q trình cháy hỗn hợp khơng khí – nhiên liệu động diesel Phát thải khói động theo đường đặc tính ngồi chế độ 100% tải sử dụng nhiên liệu DO nhiên liệu CO100 cho hình Hình cho thấy, số phát thải khói khí xả động sử dụng nhiên liệu DO cao phát thải khói động dùng CO100 giảm đáng kể tất chế độ thử nghiệm Sự có mặt thành phần ơxi nhiên liệu có vai trò quan trọng giúp cho q trình hòa trộn đồng hơn, tạo điều kiện cho trình cháy khuếch tán diễn cách đồng Đây sở để giảm lượng bồ hóng Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải HC_DO HC_CO100_t100 HC_CO100_t80 HC_CO100_t120 600 500 400 300 200 100 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 Tốc độ quay(vòng/phút) Hình Đặc tính phát thải HC chế độ 100% tảỉ Chỉ số phát thải khói (BN) Diễn biến hồn tồn phù hợp với kết diễn biến thành phần phát thải CO, NOx phân tích Tính trung bình tồn dải, hàm lượng phát thải HC động sử dụng nhiên liệu CO100_t80, CO100_t100 CO100_t120 tăng so với trường hợp sử dụng nhiên liệu DO 37,28%; 10,43% 21,71% Hàm lượng phát thải HC (ppm) Hình cho thấy, hàm lượng phát thải HC động sử dụng nhiên liệu CO100 cao sử dụng nhiên liệu DO tất chế độ vòng quay Phát thải HC nhiên liệu CO100_t80 cao lượng nhiên liệu cung cấp trường hợp cao trình bày phần trước Q trình cháy diễn khơng triệt để hoàn hảo trường hợp nguyên nhân dẫn tới phát thải HC cao lượng hi-đrô các-bon không đốt cháy lớn Smoke_DO Smoke_CO100_t100 10 800 1000 1200 1400 Smoke_CO100_t80 Smoke_CO100_t120 1600 1800 2000 Tốc độ quay (vòng/phút) Hình Đặc tính phát thải khói chế độ 100% tải Số 44 – 11/2015 67 ... đặc tính phát thải của động diesel Tính chất dầu dừa nguyên chất Dầu dừa nguyên chất (CO100) este glixerol với axit béo bão hòa hay khơng bão hòa Thành phần khối lượng loại axít béo có dầu dừa nguyên. .. nhiên liệu diesel DO dầu dừa nguyên chất CO100 Trong đó, dầu dừa nguyên chất hâm sấy đến nhiệt độ 80 oC (CO100_t80); 100 oC (CO100_t100) 120 oC (CO100_t120) sử dụng làm nhiên liệu cho động diesel. .. hảo hơn, nhiệt độ cháy cao phát thải NO x sinh cao 4.3 Phát thải HC Đặc tính phát thải HC động theo đường đặc tính ngồi chế độ 100% tải sử dụng nhiên liệu DO CO100 cho hình 4.4 Phát thải khói