Sử dụng biogas được làm giàu bởi hydrogen trên động cơ da465qe

Luận văn tập trung nghiên cứu tính năng của động cơ ô tô tải nhẹ Trường Hải Towner khi chạy bằng biogas được làm giàu bởi hydrogen Đề tài này nhằm góp phần phát triển công nghệ ứng dụng nhiên liệu tái tạo trên phương tiện giao thông cơ giới nhằm tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch và giảm phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính Luận văn sử dụng kết hợp giữa mô phỏng quá trình cung cấp biogas bằng phần mềm Ansys Fluent và thực nghiệm để đánh giá tính năng kỹ thuật của động cơ DA465QE lắp trên ô tô tải nhẹ Trường Hải Towner 750 khi chạy bằng Biogas được làm giàu bởi Hydrogen

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỖ XUÂN HUY SỬ DỤNG BIOGAS ĐƯỢC LÀM GIÀU BỞI HYDROGEN TRÊN ĐỘNG CƠ DA465QE LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Đà Nẵng - Năm 2019 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐỖ XUÂN HUY SỬ DỤNG BIOGAS ĐƯỢC LÀM GIÀU BỞI HYDROGEN TRÊN ĐỘNG CƠ DA465QE Chuyên ngành : Cơ khí động lực Mã số : 85.20.11.6 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : GS.TSKH BÙI VĂN GA NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : PGS.TS BÙI THỊ MINH TÚ Đà Nẵng - Năm 2019 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết đo đạc nêu phần thực nghiệm luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tác giả luận văn Đỗ Xuân Huy TÓM TẮT ĐỀ TÀI SỬ DỤNG BIOGAS ĐƯỢC LÀM GIÀU BỞI HYDROGEN TRÊN ĐỘNG CƠ DA465QE Học viên: Đỗ Xuân Huy, Chuyên ngành: Kỹ thuật khí đợng lực Mã số: 85.20.11.6, Khóa: K35, Trường Đại học Bách khoa - ĐHĐN Tóm tắt-Luận văn tập trung nghiên cứu tính động ô tô tải nhẹ Trường Hải Towner chạy biogas làm giàu hydrogen Đề tài nhằm góp phần phát triển công nghệ ứng dụng nhiên liệu tái tạo phương tiện giao thông giới nhằm tiết kiệm nhiên liệu hóa thạch giảm phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính Luận văn sử dụng kết hợp mơ q trình cung cấp biogas phần mềm Ansys Fluent thực nghiệm để đánh giá tính kỹ thuật động DA465QE lắp ô tô tải nhẹ Trường Hải Towner 750 chạy Biogas làm giàu Hydrogen USING BIOGAS IS RICH BY HYDROGEN ON THE DA465QE ENGINE Abstract-The thesis focuses on the features of automotive engines lightly Truong Hai Tower when powered by biogas enriched by hydrogen The subject aims to contribute to the development of renewable fuel application technology on motor vehicles to save fossil fuels and reduce greenhouse gases emissions Thesis uses a combination of simulation process providing biogas by software Ansys Fluent and experimental to evaluate the technical features of DA465QE engines mounted on the automotive light Truong Hai Tower 750 when run by Biogas is enriched by Hydrogen MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT ĐỀ TÀI MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH Mở đầu CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 VẤN ĐỀ BIẾN ĐỔI KHÍ HẬU VÀ NGUỒN N1HIÊN LIỆU HĨA THẠCH 1.2 NHIÊN LIỆU THAY THẾ VÀ NHIÊN LIỆU TÁI TẠO .9 1.3 NHỮNG TIỆN ÍCH CỦA Ô TÔ TẢI NHẸ TRƯỜNG HẢI TOWER 750 12 1.4 ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT CỦA ĐỘNG CƠ Ơ TÔ TẢI NHẸ TRƯỜNG HẢI TOWER 750 13 1.4.1.Các thông số kỹ thuật 13 1.4.2.Đặc điểm kết cấu động DA465QE 15 1.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 18 CHƯƠNG NHIÊN LIỆU HYDROGEN 19 2.1 HYDROGEN-NHIÊN LIỆU BỀN VỮNG TƯƠNG LAI .19 2.2 TÍNH CHẤT HÓA LÝ CỦA HYDROGEN 21 2.2.1 Nguồn gốc thành phần nhiên liệu HHO 21 2.2.2 Khí hydro (H2) .22 2.2.3 Khí oxy (O2) 22 2.3 SẢN XUẤT VÀ LƯU TRỮ HYDROGEN 23 2.3.1 Sản xuất hydrogen 23 2.3.2 Lưu trữ hydrogen 23 2.4 PIN NHIÊN LIỆU 26 2.5 SỬ DỤNG HYDROEN TRÊN PHƯƠNG TIỆN CƠ GIỚI 28 2.5.1 Ơ tơ sử dụng động đốt chạy hydrogen 28 2.5.2 Ơ tơ sử dụng pin nhiên liệu chạy hydrogen 29 2.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 30 CHƯƠNG MƠ PHỎNG Q TRÌNH CUNG CẤP BIOGAS ĐƯỢC LÀM GIÀU BỞI HYDROGEN CHO ĐỘNG CƠ DA465QE 31 3.1 THIẾT LẬP MƠ HÌNH TÍNH TỐN 31 3.2 ĐỘ CHÂN KHÔNG TRÊN ĐƯỜNG NẠP 33 3.2.1 Độ chân không đường nạp không cung cấp nhiên liệu 33 3.2.2 Độ chân không họng cung cấp nhiên liệu gián đoạn 34 3.3 PHÂN BỐ HỆ SỐ TƯƠNG ĐƯƠNG KHI CẤP BIOGAS VÀ HYDROGEN RIÊNG LẺ .35 3.4 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA VAN CUNG CẤP BIOGAS – HYDROGEN CHO ĐỘNG CƠ 45 3.5 PHÂN BỐ HỆ SỐ TƯƠNG ĐƯƠNG KHI CUNG CẤP BIOGAS -HYDROGEN HÒA TRỘN TRƯỚC 50 3.5.1 Cung cấp CH4 H2 50 3.5.2 Cung cấp hỗn hợp nhiên liệu biogas-hydrogen hịa trợn trước 54 3.5.2.1 Ảnh hưởng hàm lượng hydrogen pha vào biogas đến hệ số tương đương 57 3.5.2.2 Ảnh hưởng thành phần biogas đến hệ số tương đương 60 3.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 62 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 63 4.1 NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BÌNH SINH KHÍ HYDROGEN 63 4.1.1 Phương án thiết kế bình sinh khí hydrogen 63 4.1.2 Lựa chọn phương án bình sinh khí hydrogen 65 4.2 HỆ THỐNG NÉN BIOGAS VÀO BÌNH CHỨA 70 4.3 CẢI TẠO ĐỘNG CƠ TOWNER DA465QE SANG CHẠY BẰNG BIOGAS HYDROGEN 70 4.4 LẮP ĐẶT BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KHÍ LÊN ĐỘNG CƠ THỬ NGHIỆM 72 4.5 LẮP ĐẶT ĐỘNG CƠ TOWNER DA465QE LÊN BĂNG THỬ 73 4.5.1 Tổng quan băng thử AVL 73 4.5.2 Lắp động DA465QE lên băng thử AVL 74 4.6 THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ TOWNER DA465QE .76 4.7 SO SÁNH KẾT QUẢ LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM KHI ĐỘNG CƠ CHẠY BẰNG XĂNG 77 4.7.1 Giới hạn thực nghiệm 77 4.7.2 Thử nghiệm động chạy biogas-LPG băng thử công suất .77 4.8.ẢNH HƯỞNG THÀNH PHẦN BIOGAS ĐẾN CÔNG SUẤT ĐỘNG CƠ 79 4.9 SO SÁNH CÔNG SUẤT LÝ THUYẾT VÀ THỰC NGHIỆM KHI ĐỘNG CƠ CHẠY BẰNG HỖN HỢP BIOGAS-HYDROGEN .80 4.10 KẾT LUẬN CHƯƠNG 81 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 82 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 84 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1: Thông số kỹ thuật ô tô tải nhẹ Trường Hải Tower 750 13 Bảng 1.2: Thông số kỹ thuật động DA465QE 15 Bảng 3.1 Tính tốn thành phần theo thể tích khối lượng hỗn hợp nhiên liệu biogas-hydrogen với 5% thể tích hydrogen biogas 55 Bảng 3.2 Tính tốn thành phần theo thể tích khối lượng hỗn hợp nhiên liệu biogas-hydrogen với 10% thể tích hydrogen biogas .55 Bảng 3.3 Tính tốn thành phần theo thể tích khối lượng hỗn hợp nhiên liệu biogas-hydrogen với 15% thể tích hydrogen biogas .56 Bảng 3.4 Tính tốn thành phần theo thể tích khối lượng hỗn hợp nhiên liệu biogas-hydrogen với 20% thể tích hydrogen biogas .56 Bảng 3.5 So sánh hệ số tương đương thay đổi % thể tích hydrogen biogas.57 Bảng 4.1.Tính tốn cơng suất lý thuyết đợng chạy xăng 77 Bảng 4.2 Tính tốn cơng suất đợng chạy biogas 79 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Biến thiên nhiệt đợ khí gần mặt đất qua thời kỳ băng hà .3 Hình 1.2 Biến thiên nhiệt đợ khí so với nhiệt đợ trung bình 1961-1990 Hình 1.3 Biến thiên nhiệt đợ trung bình khí gần mặt đấtvà nồng độ CO2 tương ứng Hình 1.4 Dự báo dâng cao mực nước áp suất để biểu thị áp suất khí Biogas bình 4.3 CẢI TẠO ĐỘNG CƠ TOWNER DA465QE SANG CHẠY BẰNG BIOGAS -HYDROGEN 71 Hình 4.4 Van tổ hợp cung cấp hỗn hợp nhiên liệu biogas-hydrogen cho động gồm van cấp ga liên tục van cấp ga gián đoạn Hình 4.5 Kết cấu van ngắt ga kiểu khí lắp vào van tổ hợp Dựa kết nghiên cứu mơ q trình nạp nhiên liệu khí trình bày chương chúng tơi thiết kế tổ hợp van cung cấp nhiên liệu biogas-HHO 72 cho động DA465QE Tổ hợp gồm van màng lắp đồng trục: Van thứ cấp ga theo nguyên lý gián đoạn van thứ hai cấp ga theo nguyên lý liên tục trình bày chương Van chân khơng có nhiệm vụ đảm bảo đóng kín khơng cho khí BiogasHHO vào đường nạp đợng chưa làm việc ngược lại cấp khí Biogas-HHO động hoạt động Ở kỳ nạp áp suất chân không họng Venturi lớn dẫn đến áp suất chân không van chân không tăng lên hút màng chuyển động xuống đẩy cần làm đế van mở Khi đế van mở khí Biogas vào van chân không làm cho áp suất chân khơng giảm xuống nên màng có xu hướng đóng lại Tuy nhiên nhờ van cung cấp ga liên tục hỗ trợ nên van mở để cấp đủ lưu lượng ga cần thiết cho động Nhờ sự phối hợp làm việc hai van chân không tổ hợp van đợng làm việc ổn định chế độ công tác khác 4.4 LẮP ĐẶT BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KHÍ LÊN ĐỘNG CƠ THỬ NGHIỆM Đây loại xe tải nhẹ trang bị động kiểu DA465QE 04 xi lanh thẳng hàng, phun xăng điện tử đa điểm, với dung tích xi lanh 970cc cho công suất cực đại 35 Kw mô men xoắn cực đại 72N.m/3000~3500 vịng/phút Đợng cung cấp nhiên liệu phương thức phun xăng nên đường nạp họng venturi Các phương án cải tạo chuyển đổi nhiên liệu cho đợng nhiều, đề cập đến việc chuyển đổi chuyển đổi từ xăng sang Biogas-HHO cách cải tạo đường nạp lắp thêm họng Venturi trước bướm ga đợng cơ(hình 4.6) ... BÁCH KHOA ĐỖ XUÂN HUY SỬ DỤNG BIOGAS ĐƯỢC LÀM GIÀU BỞI HYDROGEN TRÊN ĐỘNG CƠ DA465QE Chuyên ngành : Cơ khí động lực Mã số : 85.20.11.6 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGÀNH CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG... trình chuẩn bị nhiên liệu biogas- Hydrogen Bình Biogas Bình Hydrogen 79 Túi chứa hỗn hợp Biogas- Hydrogen Hình 4.12 Cung cấp biogas- Hydrogen cho đợng DA465QE thử nghiệm Biogas Hydrogen hịa trộn túi... TẠO ĐỘNG CƠ TOWNER DA465QE SANG CHẠY BẰNG BIOGAS HYDROGEN 70 4.4 LẮP ĐẶT BỘ PHỤ KIỆN CUNG CẤP NHIÊN LIỆU KHÍ LÊN ĐỘNG CƠ THỬ NGHIỆM 72 4.5 LẮP ĐẶT ĐỘNG CƠ TOWNER DA465QE