Thiết kế, chế tạo bộ phụ kiện cung cấp biogas cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo máy phát điện honda MH 7000

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ LỬA CƯỠNG BỨC KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN HONDA MH-7000 Sinh viên thực hiện: NGUYỄN ĐỨC NGHĨA Đà Nẵng – Năm 2019 TÓM TẮT Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo phụ kiện cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH-7000 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Nghĩa Số thẻ SV: 103130054 Lớp: 13C4A Tính toán, chế tạo phụ kiện cung cấp Biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH-7000.Đồng thời mơ q trình cháy động Biogas đánh lửa cưỡng thử nghiệm hiệu phụ kiện cung cấp Biogas ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Đức Nghĩa Số thẻ sinh viên: 103130054 Lớp: 13C4A Khoa: Cơ khí giao thơng Ngành: Kỹ thuật khí Tên đề tài đồ án: Thiết kế, chế tạo phụ kiện cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH-7000 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Theo số liệ nhà chế tạo số liệu đô thực tế hầm Biogas Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Tổng quan đề tài nghiên cứu Tính tốn, chế tạo phụ kiên cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH-7000 Mơ q trình cháy động biogas đánh lửa cưỡng Lắp đặt – thí nghiệm phụ kiện Gatec 26 Các vẽ, đồ thị: Bản vẽ sơ đồ hệ thống xử lý cung cấp khí Biogas 01A3 Bản vẽ mặt cắt động 01A3 Bản vẽ kết cấu hòa trộn 01A3 Bản vẽ phụ kiện Gatec 26 01A3 Bản vẽ lắp đặt phụ kiện Gatec lên động 01A3 Bản vẽ chế hịa khí trước sau cải tạo 01A3 Đồ thị ảnh hưởng tỉ số nén đến biến thiên nồng độ CH4, O2, nhiệt đồ trung bình hỗn hợp, áp suất trung bình buồng cháy nhiên liệu M80C20 01A3 Đồ thị ảnh hưởng thành phần nhiên liệu Biogas đến biên thiên nhiệt độ trung bình, biến thiên áp suất trung bình buồng cháy 01A3 Đồ thị ảnh hưởng thành phần CO2 nhiên liệu Biogas đến nhiệt độ, áp suất cưới trình cháy 01A3 10 Sơ đồ lắp đặt bố trí chung hệ thống nhiên liệu dùng Biogas cho động 01A3 11 Bản vẽ su 01A3 Tổng 11A3 … ……………………………………………………………………………… ……… Họ tên người hướng dẫn: GS.TSKH Bùi Văn Ga Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/02/2019 Ngày hoàn thành đồ án: 09/06/2019 Đà Nẵng, ngày Trưởng Bộ môn tháng Người hướng dẫn năm 2019 MỞ ĐẦU Ngày nay, với việc khai thác tài nguyên tăng cường kèm theo phát thải chất độc hại vào môi trường làm cân sinh thái vốn có tự nhiên gây hệ lụy nghiêm trọng sống người Nhiều diễn đàn quốc tế, nhiều họp thượng đỉnh diễn khắp nơi giới nêu lên thông điệp: bảo vệ môi trường trước q muộn Lồi người khơng thể từ bỏ văn minh dựa dầu mỏ, việc sử dụng hết lượng nhiên liệu hóa thạch lịng đất điều tất yếu Nguồn nguyên liệu cạn kiệt dẫn đến giá nhiên liệu gia tăng thất thường, gây tác động bất lợi cho kinh tế phụ thuộc mạnh vào dầu mỏ Việc chuyển dịch dần sang sử dụng loại nhiên liệu không truyền thống thay cho dầu mỏ từ chắn giúp giảm bớt bị động nguồn cung cấp lượng cho tương lai Khi nhiên liệu hóa thạch lịng đất sử dụng hết đồng nghĩa với khối lượng bon chôn vùi lịng đất từ hình thành đến giải phóng bầu khí Nếu giải pháp nhốt cacbon vào lịng đất khơng phát minh sớm lồi người chứng kiến thảm họa bùng nổ khí hậu: nhiệt độ bầu khí tăng liên tục, băng tuyết tăng làm mực nước biển dâng cao, làm ngập mặn vùng đáy ven biển Việt Nam quốc gia chịu tác động nặng nề biến đổi khí hậu Sự phát triển bền vững quốc gia phụ thuộc vào ý thức bảo vệ mơi trường quốc gia Vì việc tìm kiếm nguồn lượng thay phát triển cơng nghệ sử dụng có hiệu nguồn lượng mối quan tâm hàng đầu nhiều quốc gia giới Việt Nam nước mạnh nông nghiệp có gần 80% dân số sống vùng nơng thôn Chất thải sản xuất nông nghiệp chăn nuôi nguồn nguyên liệu tốt để sản xuất biogas Đây nguồn lượng tái sinh có nguồn gốc từ lượng mặt trời nên việc sử dụng khơng làm tăng nồng độ CO2 khí Vì việc tận dụng nguồn biogas để phát điện cục hướng tới tập trung nguyên liệu để sản xuất biogas quy mô lớn cung cấp nguyên i liệu cho nhà máy điện hay làm nhiên liệu cho phương tiện giao thống vận tải hướng phát triển nhiên liệu thay mạnh phù hợp với nước ta Với lý nêu trên, đề tài “Thiết kế, chế tạo phụ kiện cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH-7000” có ý nghĩa to lớn cấp thiết; khơng góp phần làm đa dạng hóa nguồn nhiên liệu dùng cho động nhiệt nguồn nhiên liệu dầu mỏ cạn kiệt, mà cịn góp phần sử dụng hiệu nhiên liệu sinh học cho động đốt giảm thiểu nhiễm mơi trường tình hình Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu thiết kế, chế tạo phụ kiện cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện, cho nhu cầu đun nấu, nhu cầu thắp sáng, chạy máy bơm nước sử dụng khí Biogas trại chăn ni Việc tận dụng nguồn lượng chỗ cho sản xuất giúp cho người dân tiết kiệm kinh phí, làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập cho người dân, góp phần đẩy mạnh cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa nơng nghiệp nơng thơn, đảm bảo phát triển bền vững đất nước Ý nghĩa đề tài Khí Biogas khí thiên nhiên sản xuất rộng rải nước ta nay, đặc biệt vùng nơng thơn việc sử dụng nhiên liệu khí Biogas để làm nhiên liệu chạy động đốt làm giảm mức độ phát thải khí CO2, NOx, HC, CO góp phần thực công ước quốc tế môi trường mà Việt Nam cam kết tham gia Tìm giải pháp cho vấn đề sử dụng nguồn nhiên liệu Biogas mà lãng phí, tránh gây khó khăn cho việc cất giữ loại nhiên liệu ii LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan : Những nội dung đồ án thực hướng dẫn trực tiếp thầy GS.TSKH Bùi Văn Ga ThS Võ Anh Vũ Mọi tham khảo dùng đồ án trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm công bố Mọi chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo, hay gian trá, tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm Sinh viên thực Nguyễn Đức Nghĩa iii Thiết kế, chế tạo phụ kiện cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH-7000 LỜI CẢM ƠN Trong chương trình đào tạo trường Đại học Kỹ thuật nay, số môn học chuyên ngành sau học xong phần lý thuyết sinh viên phải làm đồ án môn học Thông qua việc làm đồ án giúp sinh viên củng cố lại kiến thức học vận dụng để giải vấn đề cụ thể Vào kỳ cuối, sinh viên đủ điều kiện nhận đồ án tốt nghiệp Đề tài tốt nghiệp có ý nghĩa quan trọng việc đánh giá học lực sinh viên định sinh viên có đủ điều kiện tốt nghiệp hay không Là sinh viên năm cuối Khoa Cơ Khí Giao Thơng – Trường Đại học Bách khoa, bạn sinh viên khác trường em thầy cô giáo cung cấp kiến thức quan trọng đại cương chuyên ngành để làm hành trang cho sau vận dụng vào sống Sau xét đủ điều kiện nhận tốt nghiệp với định hướng Thầy giáo GS.TSKH Bùi Văn Ga Thầy giáo Th.S Võ Anh Vũ - hướng dẫn em tận tình xuyên suốt đề tài - đề tài em “Thiết kế, chế tạo phụ kiện cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH-7000” Trong thời gian thực đề tài nhóm em ln ln cố gắng vận dụng kiến thức chuyên môn, sưu tầm tài liệu, với giúp đỡ Thầy giáo ThS Phạm Đình Long hỗ trợ em nhiều trình chế tạo, sản xuất thực nghiệm q trình cấp Biogas để hồn thành đề tài Mặc dù đề tài hồn thành số vấn đề chưa giải triệt để Vì nhóm em mong bảo thầy cô để đề tài em hồn thành tốt nữa! Cuối nhóm em xin chân thành cảm ơn gửi lời chúc sức khỏe đến thầy cô giáo! Đà Nẵng, ngày 12 tháng năm 2019 SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga Thiết kế, chế tạo phụ kiện cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH-7000 Sinh viên thực MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỞ ĐẦU i LỜI CAM ĐOAN iii LỜI CẢM ƠN DANH MỤC BẢNG, HÌNH VẼ Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Mục đích ý nghĩa khoa học đề tài 1.1.1 Mục đích đề tài 1.1.2 Ý nghĩa khoa học đề tài .7 1.2 Tổng quan nhiên liệu, nhiên liệu biogas 1.2.1 Nhiên liệu .7 1.2.2 Nhiên liệu Biogas 1.3 Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay 10 1.4 Những vấn đề mơi trường Việt Nam tồn cầu kỷ 21 11 1.4.1 Vấn đề ô nhiễm môi trường xã hội 11 1.4.2 Sự ô nhiễm môi trường chất thải động 12 Bảng 1.1 Bảng thống kê chất có khí thải động xe 14 1.5 Tổng quan lượng tái sinh Biogas 17 1.5.1 Nguyên lý sản xuất Biogas 17 1.5.2 Thành phần chủ yếu Biogas 19 1.5.3 Các tính chất Biogas 19 Bảng 1.1 Sản lượng CH4 với nguồn nguyên liệu khác 21 1.5.4 Tình hình sử dụng Biogas 21 SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga Thiết kế, chế tạo phụ kiện cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH-7000 1.5.5 Yêu cầu Biogas sử dụng động đốt 22 1.5.6 Ưu điểm nhiên liệu Biogas 22 1.6 Tình hình nghiên cứu sử dụng Biogas động đánh lửa cưỡng 23 1.7 Kết luận 26 Chương TÍNH TỐN, CHẾ TẠO BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN HONDA MH-7000 27 2.1 Tổng quan máy phát điện Honda MH-7000 27 2.1.1 Giới thiệu phát điện Honda MH-7000 27 2.1.2 Các thông số động 28 2.1.3 Đặc điểm hệ thống nhiên liệu động 28 2.2 Tính tốn nhiệt động 31 2.2.1 Tính tốn nhiệt động dùng nhiên liệu xăng 31 2.2.1.1 Cơ sở tính tốn 31 2.2.1.2 Kết tính tốn 38 2.2.2 Tính tốn nhiệt động sử dụng nhiên liệu Biogas 41 2.2.2.1 Cơ sở tính tốn 41 2.2.2.2 Kết tính tốn 47 2.2.4 So sánh kết 50 2.3 Lựa chọn phương án cung cấp nhiên liệu 52 2.3.1 Phương án cung cấp Biogas cho động đánh lửa cưỡng 52 2.3.1.1 Sử dụng Gatec cung cấp Biogas cho động 52 2.3.1.2 Dùng chế hịa khí Biogas 53 2.3.1.2.1 Phương án thiết kế cấp từng loại nhiên liệu cho động 53 2.3.1.2.1 Phương án thiết kế cấp chung đa nhiên liệu cho động 54 2.3.1.3 Phun Biogas đường nạp động 55 2.2.1.4 Phun trực tiếp Biogas vào buồng cháy động 56 2.3.2 Lựa chọn phương án thiết kế cấp đa nhiên liệu cho động kéo máy phát điện Honda MH-7000 58 2.4 Tính tốn phụ kiện cung cấp biogas 58 SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga Initialize: khởi đầu trình giải Monitor: hiển thị kết giá trị vận tốc, hệ số, cho phép ta in plot đồ thị - cách hiển thị kết xử lý kết mơ FLUENT Slove iterate: bắt đầu q trình giải ● Menu Adapt: - Kỹ thuật dùng để hoàn thiện chất lượng lưới chia Chức thay đổi lưới phù hợp theo yêu cầu giải toán FLUENT cho phép làm mịn làm thơ lưới tính tốn dựa mơ hình hình học liệu số phương pháp giải Ngoài ra, FLUENT cung cấp công cụ để tạo quan sát miền lưới thích ứng tuỳ theo ứng dụng đặc biệt Boundary Adapt: biên khảo sát Region: miền khảo sát Volume: thể tích lưới ● Menu Suface: menu ta tạo khu vực, điểm, đường mơ hình, từ ta lấy giá trị áp suất, nhiệt độ, vận tốc điểm hiển thị - SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 76 ● Menu Display: Xuất kết mơ dạng hình ảnh, véctơ, lưới ● Menu plot: xuất kết mô dạng đồ thị, biểu đồ, từ so sánh với thực nghiệm việc chồng đồ thị Ta xuất kết giá trị áp suất, vận tốc, nhiệt độ, rối loạn mô hình, từ ta nhìn thấy trực quan SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 77 ● Menu parallel: Xử lý song song máy tính, trình xử lý đồng thời sử dụng xử lý nhân xử lý để thực chạy chương trình tính tốn đa luồng Ý tưởng xử lý song song làm chương trình chạy nhanh có nhiều phương tiện (Bộ xử lý nhân) để chạy chương trình Trên thực tế, thường khó để chia chương trình theo cách chia vi xử lý nhân thực phần khác mà khơng gây cản trở Hầu hết máy tính có vi xử lý, vài mơ hình có loạt, đa nhân xử lý ngày phổ biến Thậm chí có máy tính có hàng ngàn xử lý trung tâm 3.3.2.3 Mơ trình cháy biogas buồng cháy động Trong nghiên cứu giả định trình cháy diễn buồng cháy đẳng tích hình chỏm cầu, đánh lửa đỉnh (hình 5) Khi thời gian cháy ngắn so với thời gian động thực hành trình piston, xem thể tích buồng cháy cố định Q trình nén động giả định trình nén đa biến với số nén đa biến trung bình n=1,3 Nếu nhiệt độ áp suất cuối trình nạp Ta pa nhiệt độ áp suất cuối trình nén Tc = Ta n −1 pc = pa n SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 78 Bảng 3.1: Biến thiên nhiệt độ áp suất cuối trình nén theo tỉ số nén (Ta=325K, pa=0,95 Bar)  Tc(K) pc(Bar) Hình 3.1: Buồng cháy chỏm cầu sử dụng nghiên cứu mô 628 17 10 648 19 11 667 21 12 685 24 13 702 27 14 717 29 khơng gian buồng cháy 3D Mơ hình k- 15 732 32 chuẩn sử dụng để mơ tả dịng chảy rối 16 747 35 buồng cháy với hệ số c=0,09, c1=1,44 17 760 38 18 774 41 Bảng giới thiệu biến thiên nhiệt độ áp suất cuối trình nén theo tỉ số nén động điều kiện nạp Ta=325K, pa=0,95 Bar Mô thực nhờ phần mềm FLUENT, với mơ hình cháy “partial premixed” c2=1,92 Tốc độ dịch chuyển màng lửa chảy tầng giả định 2m/s Hỗn hợp ban đầu khí chưa cháy, “progress variable” c=0 (hình 6) Khi thay đổi nhiên liệu biogas có thành phần CH4 khác nhau, cần điều chỉnh f để hệ số tương đương hỗn hợp  Các nhiên liệu biogas sử dụng ký hiệu MxCy, x tỉ lệ phần trăm mol CH4 y tỉ lệ phần trăm mol CO2 Bảng giới thiệu giá trị f =1,13 ứng với nhiên liệu biogas có thành phần khác SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 79 Hình 3.2: Điều chỉnh thành phần hỗn hợp trung bình f để nhận hệ số tương đương hỗn hợp  cho trước Bảng 3.2: Giá trị f =1,13 ứng với nhiên liệu biogas có thành phần khác Các số liệu đầu vào trường hợp tính gồm áp suất, nhiệt độ cuối trình nén, thành phần Nhiên M60C40 M70C30 M80C20 hỗn hợp f Các thông số nhiệt động liệu học hỗn hợp nhiên liệu-khơng khí ứng với nhiên liệu biogas có f 0,156 0,125 0,100 thành phần khác thiết lập bảng nhiệt động học PrePDF trước thực việc tính tốn 3ms 5ms 7ms 9ms 11ms 13ms 15ms 17ms 19ms CH4 SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa CO2 GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga T(K) V(m/s) 80 Quá trình cháy khởi động tia lửa điện giả định có lượng Eig=0,1J Sau đánh lửa, màng lửa lan tràn dần từ tâm đánh lửa đến điểm xa buồng cháy Bước thời gian tính tốn chọn dt=0,001s Tại bước tính tốn xác định nhiệt độ, áp suất trung bình tồn buồng cháy, nồng độ CH4, O2 sản phẩm trình cháy trường tốc độ vận động dịng khí buồng cháy 12 2700 2,0 9,5 2200 1,5 7,0 1700 1,0 4,5 1200 0,5 CH4(%) 2,0 CO2(%) 700 0,0 T(K) V(m/s) Hình 3.3: Biến thiên nồng độ trung bình CH4, CO2, nhiệt độ tốc độ hỗn hợp buồng cháy ứng với =12 nhiên liệu M70C30 Hình 3.3 giới thiệu kết lần tính q trình cháy hỗn hợp biogas M70C30 khơng khí động có tỉ số nén =12 với hệ số tương đương hỗn hợp =1,13 Dữ liệu ghi nhận cách 2ms mặt cắt qua trục buồng cháy Dữ liệu gồm nồng độ khối lượng CH4, CO2, nhiệt độ hỗn hợp tốc độ vận động dịng khí buồng cháy Kết cho thấy, sau bén lửa, màng lửa nhanh chóng lan xa tâm đánh lửa, nồng độ CH4 khu vực cháy giảm nhanh nồng độ CO2 sinh tăng nhanh Trong buồng cháy hình thành hai khu vực: Khu vực khí cháy khu vực khí chưa cháy ngăn cách với bề mặt màng lửa Vùng nhiệt độ cao hỗn hợp cháy lan rộng dần theo dịch chuyển màng lửa Khi nhiệt độ vùng cháy tăng cao, sản phẩm cháy dãn nở, nén hỗn hợp khí chưa cháy phía trước, hình thành vùng tốc độ cao chung quanh màng lửa 3.3.2.4 Kết bình luận Hình 3.4 hình 3.5 giới thiệu biến thiên nồng độ trung bình CH4 O2 buồng cháy ứng với động có tỉ số nén 9, 12 15 Khi tỉ số nén động tăng, mật độ hỗn hợp buồng cháy tăng theo, điều làm tốc độ cháy (tốc độ tiêu thụ hỗn hợp) giảm Điều thể thay đổi độ dốc đường cong biểu diễn biến thiên nồng độ CH4 O2 theo thời gian SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 81 Hình 3.4: Ảnh hưởng tỉ số nén đến biến thiên nồng độ CH4 buồng cháy (nhiên liệu M80C20) Hình 3.6: Ảnh hưởng tỉ số nén đến biến thiên nhiệt độ trung bình hỗn hợp buồng cháy (nhiên liệu M80C20) Hình 3.5: Ảnh hưởng tỉ số nén đến biến thiên nồng độ O2 buồng cháy (nhiên liệu M80C20) Hình 3.7: Ảnh hưởng tỉ số nén đến biến thiên áp suất trung bình buồng cháy (nhiên liệu M80C20) Sự thay đổi tốc độ cháy theo tỉ số nén dẫn đến thay đổi tốc độ tỏa nhiệt, biên dạng đường cong biến thiên nhiệt độ có thay đổi nhẹ theo tỉ số nén động (hình 3.6) Ảnh hưởng tỉ số nén đến trình cháy động thể rõ qua đường cong biến thiên áp suất trung bình buồng cháy Hình 3.7 cho thấy áp suất cực đại cuối trình cháy thay đổi mạnh theo tỉ số nén động Theo phương trình trạng thái khí lý tưởng pV=nRT, thể tích V nhiệt độ T khơng thay đổi áp suất phụ thuộc vào số mol chất khí n, tức phụ thuộc vào mật độ hỗn hợp buồng cháy trước đánh lửa Do nhiệt độ cuối q trình cháy ứng với động có thể tích SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 82 buồng cháy tỉ số nén khác thay đổi nên áp suất cuối trình cháy tỉ lệ với tỉ số nén động Nhiệt độ hỗn hỗn hợp trước cháy ảnh hưởng đáng kể đến biến thiên áp suất buồng cháy động Hình 3.8 so sánh biến thiên áp suất buồng cháy động có tỉ số nén =9 =12 hai nhiệt độ ban đầu Tc=628K Tc=685K Cùng tỉ số nén động cơ, nhiệt độ ban đầu cao áp suất cuối trình cháy thấp 12 P (MPa) Ti=628K 10 Ti=685K Ti=628K Ti=685K =12 =9 t (ms) 0 10 15 20 25 30 Hình 3.8: Ảnh hưởng nhiệt độ ban đầu đến biến thiên áp suất buồng cháy ứng với tỉ số nén khác (nhiên liệu M80C20) CH4(%) M60C40 M70C30 M80C20 t (ms) 0 10 15 20 25 Hình 3.9: Ảnh hưởng thành phần nhiên liệu biogas đến biến thiên áp suất trung bình hỗn hợp buồng cháy (tỉ số nén =12) SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa 30 Hình 3.10: Ảnh hưởng thành phần nhiên liệu biogas đến biến thiên áp suất trung bình hỗn hợp buồng cháy (tỉ số nén =1) GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 83 3000 10 T (K) P (MPa) M80C20 M80C20 2500 M70C30 2000 M60C40 M70C30 M60C40 1500 1000 t (ms) t (ms) 500 10 15 20 25 30 10 15 20 25 30 Hình 3.11: Ảnh hưởng thành Hình 3.12: Ảnh hưởng thành phần phần nhiên liệu biogas đến biến thiên nhiên liệu biogas đến biến thiên áp nhiệt độ trung bình hỗn hợp suất trung bình hỗn hợp trong buồng cháy (tỉ số nén =12) buồng cháy (tỉ số nén =12) Cùng tỉ số nén động cơ, thành phần nhiên liệu biogas ảnh hưởng mạnh đến trình cháy động Hình 3.9 hình 3.10 giới thiệu biến thiên nồng độ trung bình CH4 CO2 buồng cháy với nhiên liệu M60C40, M70C30 M80C20 Đối với biogas giàu, CH4 gần cháy hoàn toàn cuối trùnh cháy Khi thành phần CO2 nhiên liệu tăng dần, nồng độ CH4 dư lại hỗn hợp tăng Tuy lượng nhiên liệu bị cháy giảm lượng CO2 ban đầu hỗn hợp cao nhiên liệu nghèo nên hàm lượng CO2 hỗn hợp tăng đáng kể Điều cho thấy nồng độ CO2 nhiên liệu ảnh hưởng mạnh đến q trình cháy, ảnh hưởng đến trình tỏa nhiệt buồng cháy Hình 3.11 hình 3.12 giới thiệu ảnh hưởng thành phần nhiên liệu biogas đến biến thiên nhiệt độ áp suất buồng cháy ứng với động có tỉ số nén =12 hệ số tương đương hỗn hợp =1,13 Đối với biogas nghèo, thành phần CO2 nhiên liệu gây cản trở tiếp xúc oxy CH4 làm xấu trình cháy dẫn đến lượng CH4 chưa cháy khí thải tăng cao Hậu nhiệt độ áp suất cuối trình cháy giảm Hình 3.13 cho thấy nhiệt độ trung bình cực đại hỗn hợp cuối trình cháy giảm từ 2565K xuống 2092K (giảm 473K) thành phần mol CO2 biogas tăng từ 20% lên 40% Tương ứng với gia tăng nồng độ mol CO2 này, áp suất cực đại hỗn hợp cuối trình cháy giảm từ 9,3MPa xuống 7,3MPa (giảm 2MPa) (hình 3.14) SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 84 Kết mô cho thấy nồng độ CO2 nhiên liệu biogas ảnh hưởng mạnh đến trình cháy động cơ, đặc biệt tốc độ tỏa nhiệt Điều ảnh hưởng đến tính chống kích nổ hỗn hợp Do chuyển đổi động truyền thống sang sử dụng biogas không thay đổi tỉ số nén động điều chỉnh nồng độ CO2 nhiên liệu để khống chế tượng kích nổ Hình 3.13: Ảnh hưởng thành phần CO2 nhiên liệu biogas đến nhiệt độ cuối trình cháy (=12, =1,13) Hình 3.14: Ảnh hưởng thành phần CO2 nhiên liệu biogas đến áp suất cuối trình cháy (=12, =1,13) 3.3.2.4 Kết luận Kết nghiên cứu cho phép rút kết luận sau đây: Khi tỉ số nén động chạy biogas thay đổi từ đến 15, áp suất cuối trình cháy tăng tỉ lệ với tỉ số nén đường cong tỏa nhiệt nhiệt độ cuối trình cháy trường hợp bị ảnh hưởng tỉ số nén Với động có tỉ số nén xác định làm việc với nhiên liệu biogas có thành phần cho trước, diện CO2 biogas ảnh hưởng mạnh đến tốc độ cháy đến nhiệt độ áp suất cuối trình cháy Nồng độ CH4 cuối trình cháy tăng theo nồng độ CO2 nhiên liệu Có thể điều chỉnh thành phần CO2 nhiên liệu biogas để kiểm sốt tính kích nổ chuyển đổi động truyển thống có tỉ số nén cao sang chạy biogas SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 85 SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 86 Chương 4: LẮP ĐẶT - THÍ NGHIỆM BỘ PHỤ KIỆN GATEC 26 4.1 Mục đích, yêu cầu trang thiết bị thí nghiệm 4.1.1 Mục đích Việc lắp đặt, chạy thử động khâu quan trọng thiếu sau thiết kế, chế tạo nhằm xây dựng đường đặc tính động đặc tính tải, đặc tính tốc độ, đặc tính khơng tải đánh giá mức độ phát thải CO, HC, NOx Kiểm tra, đánh giá tính kinh tế - kỹ thuật động thông qua kết thu thập từ việc thí nghiệm Xây dựng đường đặc tính tốc độ, đặc tính tải, đặc tính điều chỉnh động thực nghiệm thông qua việc đo mômen, tốc độ, tải trọng,…trong điều kiện thí nghiệm định sau xử lý kết Đồng thời thông qua việc phân tích đánh giá kết thí nghiệm, từ giúp ta đánh giá tính kinh tế, kỹ thuật động Sau chạy thử ta phải điều chỉnh lại phương án thiết kế, thay đổi kích thước chi tiết cải tạo để nâng cao tiêu kinh tế, kỹ thuật 4.1.2 Yêu cầu Chuẩn bị thật kỹ quy trình thử động bao gồm: trang thiết bị, phương pháp thử Nguồn cung cấp biogas phải dồi chất lượng biogas phải đạt yêu cầu Các kết đo phải đảm bảo xác đánh giá thực tế 4.1.3 Trang thiết bị thí nghiệm Đồng hồ vạn năng: Dùng đo điện áp U (V) Thiết bị đo thông số điện áp, cường độ dòng điện điện trở với thang đo khác nhau, tùy theo trường hợp mà ta chọn thang đo cho phù hợp Ở ta cần đo điện áp nên chuyển thang đo vị trí để đo điện áp Ampe kế: Dùng đo cường độ dòng điện I (A) Loại kẹp vào vỏ dây dương đọc giá trị cường độ dịng điện Thiết bị đo lưu lượng loại có hiển thị số để xác định lượng biogas tiêu thụ chế độ tải khác SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 87 bóng đèn halogen loại 1000W bóng đèn loại 500W 4.2 Quy trình thí nghiệm động máy phát điện 4.2.1 Đo cơng suất động Vì động kéo máy phát điện nên ta xác định cơng suất động thông qua việc xác định công suất máy phát Công suất máy phát tính theo cơng thức: P = U.I [W] Trong đó: P – Cơng suất máy phát [W] U – Điện áp máy phát [V] I – Cường độ dòng điện tiêu thụ [A] Vậy, cần đo hai thông số U I ta xác định được công suất máy phát 4.2.2 Đo tiêu hao nhiên liệu Xác định lượng tiêu hao nhiên liệu để đánh giá tiêu kinh tế động sử dụng biogas với lượng diesel phun làm mồi cố định Trong q trình thí nghiệm chúng em tiến hành đo lượng tiêu hao nhiên liệu diesel chế độ không tải động chạy hỗn hợp (biogas + diesel) Sơ đồ lắp đặt: Biogas Biogas I II Biogas Biogas Hình 3.1 Sơ đồ lắp đặt thiết bị đo lưu lượng – Buồng ổn áp; – Lỗ gắn đầu đo; – Thiết bị đo lưu lượng; I – Biogas từ thiết bị xử lý; II – Biogas đến động Ta dùng thiết bị đo lưu lượng loại có hiển thị số để xác định lượng biogas tiêu thụ chế độ tải khác 4.2 Kết thử nghiệm Do địa điểm thử nghiệm trang trại chăn ni hộ gia đình gặp vấn đề trục trặc dịch bệnh khiến lượng chất thải chăn nuôi không đủ để cung cấp SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 88 cho hầm Biogas đầy khí làm cho trình thử nghiệm cung cấp Biogas cho động đánh lửa cưỡng sử dụng phụ kiện Gatec 26 không đạt kết mong muốn Tuy lý khách quan không lường trước cố làm ảnh hưởng đến trình thử nghiệm.Nhưng qua q trình tính tốn mơ phỏng, lợi ích mà phụ kiện Gatec 26 đem lại khơng thể phủ nhận hộ gia đình chăn nuôi SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Xuân Thạch, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Thị Thanh Xuân, “Động Biogas”, NXB Giáo Dục Việt Nam, 2013 [2] Trần Thanh Hải Tùng, “Bài giảng môn học Kỹ thuật động sử dụng nhiên liệu mới”, Tài liệu nội Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2014 [3] Nguyễn Tất Tiến, “Nguyên lý động đốt trong” NXB Giáo Dục Việt Nam 2000 [4] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Nguyễn Văn Đông, Nguyễn Văn Anh “Hệ Thống Cung Cấp Biogas Cho Động Cơ Dual-Fule Biogas/Diesel” Tạp Chí Khoa Học Và Công Nghệ, Trang 25, Số 2, 2008 [5] Trần Thanh Hải Tùng, “Tính tốn thiết kế hệ thống động đốt trong”, Tài liệu nội Đại học Bách Khoa Đà Nẵng, 2014 [6] GS.TSKH Bùi Văn Ga, GS.TS Trần Văn Nam “Ơ tơ khơng truyền thống” [7] www.dongcobiogas.com [8] www.oto-hui.com [9] Tham khảo thông tin internet SVTH: Nguyễn Đức Nghĩa GVHD: GS.TSKH Bùi Văn Ga 90 ... tốn, chế tạo phụ kiện cung cấp Biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH- 7000. Đồng thời mơ q trình cháy động Biogas đánh lửa cưỡng thử nghiệm hiệu phụ kiện cung cấp Biogas ĐẠI HỌC... dụng Biogas động đánh lửa cưỡng 23 1.7 Kết luận 26 Chương TÍNH TỐN, CHẾ TẠO BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC KÉO MÁY PHÁT ĐIỆN HONDA MH- 7000 27 2.1 Tổng quan máy phát. .. Văn Ga Thiết kế, chế tạo phụ kiện cung cấp biogas cho động đánh lửa cưỡng kéo máy phát điện Honda MH- 7000 4.1.3 Trang thiết bị thí nghiệm 87 4.2 Quy trình thí nghiệm động máy phát điện