M ụcălục
1.2. Tình hình nghiên cun ớc ngoƠi vƠ tron gn ớc
1. Nhĩm tác gi ăBerndăDistler,ăPeterăErnstăđã tiếnăhành “Nghiên c u t i u hĩa b mặt làm vi c c a xy lanh, h th ng piston c a đ ng c đ t trong với m c đích gi m l ng khí th i th p nh tẰ. Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcơngăbốătrênăt păchíă SAEănĕmă2012ă[12].
2. Nhĩm tác gi ă S.ă S.ă Ramdasi,ă S.ă K.ă Mulay,ă P.ă P.ă Chitnis,ă σ.ă H.ă Walke,ă σ.ă V.ă Marathe, M. A. Patwardhan, N. B. Dhande, K. Ganesh Babu t iă Automotiveă Research Association of India đã tiếnă hành “Nghiên c u thi t k và phát triển đ ng c Diesel 3 xy lanh 75 kW/L, m t đ cơng su t cao ng d ng cho xe ơ tơ khách để đ t tiêu chuẩn khí th i Euro 4/5Ằ. Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcơngăbốă
trênăt păchíăSAEănĕmă2011 [12].
3. Nhĩm tác gi ăHaraniăDharan R, S.S.Ramdasi, Neelkanth Marathe, t iă năĐộăđã tiếnăhành “Nghiên c u thi t k phơn tích và phát triển n p máy cho đ ng c Diesel 3 xy lanh CRDi Euro 5 cĩ tính năng cao t i áp su t cháy cao 200 bar”.
Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcơngăbốătrênăt păchíăSAEănĕmă2010 [12].
4. Nhĩm tác gi Andy Banks, Phil Carden, Brian Cooper, Trevor Downes, Michael Jeremy, Gareth Strong, Kevin Harding t i Anh đã tiến hành “Nghiên c u đ ng c Diesel mới cho xe khách tồn c u: đ ng c s đ c rút gọn ch cĩ 3 xy lanh”.
Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcơngăbốătrênăt păchíăSAEănĕmă2009 [12].
5. Nhĩm tác gi John E. Kirwan, James Zizelman, Gregory Roth, Mark Shost t i cơng ty Delphi Powertrain Systems đã tiến hành “Nghiên c u đ ng c xăng 3 xy lanh phun xăng trực ti p tăng áp: M t gi i pháp giá tr cao cho vi c gi m th p khí th i CO2 và NOx”. Kếtă qu ă nghiênă cứuăcơng bốă trênă t pă chíă SAEă nĕmă 2010[12].
17
*Tình hình nghiên c u s d ng nhiên li u Biodiesel.
Việcănghiênăcứuăđộngăcơăsửă dụngănhiênăliệuăBiodieselăđ ợcăthựcăhiệnătrênă2
ph ơngăthứcălàăthựcănghiệmăvàămơăphỏng.ăSauăđâyăcác cơngătrìnhănghiênăcứuăvềă
độngăcơăsửădụngănhiênăliệuăBiodieselăđưăđ ợcăcơngăbốătrênăthếăgiới.
1. σhĩmătácăgi ăg măA. Senatore, M. Cardone, V.Rocco và M.V. Pratiăđưătiếnăhànhă
“So sánh phơn tích đặc tính quá trình cháy c a đ ng c Diesel phun trực ti p với hai lo i nhiên li u s d ng lƠ Biodiesel vƠ Diesel” . Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcă
cơngăbốătrênăt păchíăSAEănĕmă2000 [12].
2. σhĩmă tácă gi ă B. Tesfa, R. Mishra, F. Gu, A.D. Ballă từă tr ngă đ iă họcă
Huddersfield, thànhă phốă Huddersfield, n ớcăAnh. Họă đưă tiếnă hànhă“Nghiên c u đặc tính cháy c a đ ng c s d ng nhi u lo i nhiên li u Biodiesel đ c pha lỗng theo nhi u tỷ l khác nhau”. Kếtăqu ăthíănghiệmăđ ợcăcơngăbốăt iăhộiănghịă
quốcătếăvềănĕngăl ợngămớiănĕmă2011 [13].
3. σhĩmătácăgi ăCarloăσ. Grimaldi, Lucio Postrioti, Michele Battistoni và Federico
Milloătiếnăhànhă“Nghiên c u quá trình cháy và phát th i trên đ ng c s d ng
Biodiesel với h th ng phun nhiên li u Common rail”. Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcă cơngăbốătrênăt păchíăSAEăthángă3ănĕmă2002ă[12].
4. σhĩmătácăgi ăYuăZhangăvàăJonăH. Van Gerpen đã tiếnăhànhă“Nghiên c u đặc
tính cháy c a nhiên li u ester d u nƠnh trên đ ng c Diesel”. Kếtăqu ănghiênă
cứuăđ ợcăcơngăbốătrênăt păchíăSAEănĕmă1996 [12].
5. σhĩmătácăgi ăS.S. Wirawan, A.H. Tambunan, M. Djamin, và H. Nabetani đã tiếnă hành “Nghiên c u nh h ng c a nhiên li u Biodiesel đ n đặc tính đ ng c vƠ đặc tính phát th i trên đ ng c Diesel”. Kếtăqu ănghiênăcứuăđ ợcăcơngăbốăt iăhộiă nghịăkỹăthuậtănơngănghiệpăquốcătếănĕmă2008 [14].
1.2.2. Tình hình nghiên c u đ ng c 3 xy lanh t i Vi t Nam.
Hiện nay tình hình nguyên cứuătrongăn ớc ta về độngăcơă3ăxy lanh ứng dụng trong nơng nghiệp nơng thơn Việt Nam r t ít, tiêu biểuă cĩă tr ngă Đ i học Bách khoa Tp.HCMălàăđiăsâuăvàoănghiênăcứu. Vì thế lĩnhăvựcănàyăch aăđ ợc nghiên cứu
18
rộng trên c n ớc. Cơng trình nghiên cứu lo iăđộngăcơănàyăcịn r t ít. Sauăđâyălàă cơng trình nghiên cứu:
1. σhĩmătácă gi ăPh m Xuân Mai, Huỳnh Thanh Cơng và NguyễnăĐìnhăHùngăđưă
nghiên cứuăb ớcăđầu về cácăph ơngăpháp hịa trộn hỗn hợp kh thi của nhiên liệu Biodiesel cĩ ngu n gốc thực vật, trong bu ng cháy của mộtăđộngăcơăDieselă3ăxyă lanh phun gián tiếp. Vớiăđề tài “Gĩp ph n nghiên c u ph ng pháp hịa tr n h n h p Biodiesel trong đ ng c Diesel 3 xy lanh phun gián ti p (Contribution to a Biodiesel Mixture Formation Study of 3 cylinder IDI Engine)”. Kết qu
nhậnăđ ợc cho th yăph ơngăphápăhịa trộn hỗn hợp kiểu 3 vịng xốy (Three Vortex
Combustion System – TVCS) tỏ ra r t phù hợp và cĩ tính kh thi cao. Kếtă qu ă nghiênăcứuăđ ợcăcơngăbốăt iăHội nghị khoa học và cơng nghệ lần thứ 12: Kỹ thuật Ơ tơ - Độngăcơăσhiệt [15].
* Tình hình s d ng nhiên li u Biodiesel:
Việc nghiênă cứuă lo iă nhiênă liệuă Biodieselă trênă độngă cơă đưă vàă đangă đ ợcă tiếnă hành. Các nhĩm nghiênăcứuăchủăyếuăđếnătừăcácătr ngăđ iăhọcătiêuăbiểuănh ă: ĐHă Bách Khoa Tp.HCM, ĐHăBáchăKhoaăĐàăσẵng, Việnăcơăkhíăđộngălựcă- ĐHăBáchă Khoa Hà σội. Cĩăthểăkểăđếnănh ăsau:
1. σhĩmătácăgi ăPh măXuânăMaiăđưă“Nghiên c u nhu c u vƠ kh năng ng d ng
nhiên li u sinh học Biodiesel trên đ ng c nhi u xy lanh cơng su t lớn nh m m c đích c giới hĩa nơng nghi p, d ch v và v n t i nơng thơn”. Kếtă qu ă nghiênăcứuăđ ợcăcơngăbốăt iăHội nghị khoa học và cơng nghệ lần thứ 12: Kỹ thuật Ơ tơ - Độngăcơăσhiệt [16].
2. Tácăgi ăσguyễnăV ơngăChíăđưă“Phân tích và so sánh tính ch t c a nhiên li u
Biodiesel d u d a so với nhiên li u Diesel d ới m t gĩc đ s d ng cho đ ng c đ t trong qua ph n tính tốn nhi t đ ng lực học”. Nghiên cứu này, trình bày các kết qu trong khuơn kh triểnăkhaiăđề tài nghiên cứu c pătr ng T-KTGT_2004-35 theo hợpăđ ng số 205/ĐHBK/KHCσ&QHQTă[17].
19
3. σhĩmă tácă gi ă Trầnă Thanhă H iă Tùng, Lêă Anhă Tu nă vàă Ph mă Minhă Tu nă đưă
“Nghiên c u s d ng nhiên li u sinh học Biodiesel lƠm t mỡ cá basa vƠ nhiên li u khí hĩa lỏng LPG trên đ ng c Diesel truy n th ng”. Kếtăqu ănghiênăcứuă
đ ợcăđĕngătrênăT păchíăKhoaăhọcăCơngănghệăHàngăH iăsốă21-01/2010 [18].
*Tình hình nghiên c u đ ng c Diesel phun gián ti p.
1. Nhĩm tác gi KiyoshiăHataura,ăMasahiroăσagahamaăđã tiến hành “Nghiên c u quá trình cháy trong bu ng cháy xốy l c lo i đ ng c Diesel”. Kết qu nghiên
cứuăđ ợc cơng bố trên United States Patent, Patent Number: 4798183, 1989 [28].
2. Nhĩm tác gi M.ăZellat,ăTh.ăRollandăandăF.ăPoplowăđã tiến hành “Nghiên c u mơ hình ba chi u c a quá trình cháy và sự hình thành b hĩng trong đ ng c Diesel phun gián ti p”. Kết qu nghiên cứuă đ ợc cơng bố trên t p chí SAE Technical Paper Series March 2, 1990 [29].
3. Nhĩm tác gi TimăSebastianăStrauss,ăGeorgăWolfgangăSchweimerăđã tiến hành
“Nghiên c u sự cháy trong bu ng cháy xốy l c đ ng c Diesel b ng cách tính tốn đ ng lực học ch t lỏng”. Kết qu nghiên cứuăđ ợc cơng bố trên t p chí SAE Technical Paper Series March 2, 1995 [30].
4. Nhĩm tác gi Hideo Kawamura, Yamato, Kimi Kubota, Chigasaki, Hideo Ohta,
Kanagawaăđã tiến hành “Nghiên c u quá trình cháy trong đ ng c đ t trong cĩ
sự h tr c a bu ng cháy xốy l c”. Kết qu nghiên cứuă đ ợc cơng bố trên United States Patent, Patent Number: 4186692, Feb.5, 1980 [31].
5. Nhĩm tác gi Gyeung Ho Choi, Jae Cheon Lee, Tae Yun Kwon, Chang Uk Ha,
JongăSoonăLee,ăYonăJongăChung,ăYongăHoonăChang,ăSungăBinăHanăđã tiến hành
“Nghiên c u tính ch t quá trình cháy trong bu ng cháy xốy l c lo i đ ng c Diesel”. Kết qu nghiên cứuă đ ợc cơng bố trên Springer Journal of Mechanical Science and Technology 23 (2009) 3385 ~ 3392 August 9, 2009 [32].
6. Nhĩm tác gi KaoruăTaira,ăHirotoshiăInoueăđã tiến hành “Nghiên c u quá trình cháy c a bu ng cháy chính lo i đ ng c Diesel cĩ bu ng cháy xốy l c”. Kết qu nghiên cứuăđ ợc cơng bố trên United States Patent, Patent Number: 3965872, June 29, 1976 [33].
20
7. Nhĩm tác gi Yoshihiro Hotta, Kiyomi Nakakita, Minaji Inayoshi, Takashi
τgawa,ăTakeshiăSato,ăMitsumasaăYamadaăđã tiến hành “Nghiên c u c i thi n quá
trình cháy để gi m khí th i ơ nhi m trong đ ng c Diesel phun gián ti p”. Kết qu nghiên cứuăđ ợc cơng bố trên t p chí SAE Technical Paper Series International Congress and Exposition Detroit, Minichigan February 23 - 26, 1998 [34].
8. Nhĩm tác gi Wolschendorf,ă Manfredă Durnholz,ă Karlă Schmillenă đã tiến hành
“Nghiên c u quá trình cháy đ ng c Diesel phun gián ti p và sựthay đ i ti ng n trong quá trình cháy”. Kết qu nghiên cứuă đ ợc cơng bố trên t p chí SAE Technical Paper Series International Congress and Exposition Detroit, Minichigan February 25 - March 1, 1991 [35].
1.3. M c đích vƠ đ i t ng nghiên c u c a đ tài.
- Thựcă hiệnă nghiênă cứuă mơă phỏngă quáă trìnhă cháyă trongă độngă cơă Dieselă3 xy lanh sửădụngănhiênăliệuăsinhăhọcăBiodiesel thíchăhợpăchoănơngănghiệpăvàănơngăthơnă
Việtăσamătrongăcácăứngădụngăsau:
+ Vậnăt iănơngăthơn
+ Kéo máy cơng tác
+ Cácădịchăvụăkhácătrongănơngăthơnănh : phátăđiện, t ớiătiêu, …
- Đốiăt ợngănghiênăcứuălàăđộngăcơă3 xy lanh dùng trongănơngăthơnăViệtăσam.
1.4. Nhi m v c a đ tài và giới h n đ tài.
- Nghiên cứu quá trình cháy củaăđộngă cơăDieselă3ăxyălanh phun gián tiếp cĩ bu ng cháy Three Vortex Combustion sử dụng nhiên liệu Bio-Diesel.
- Chỉ nghiên cứu sâu vào lo iăđộngăcơă3ăxyălanh phun gián tiếp.
1.5. Ph m vi nghiên c u.
Ph măviănghiênăcứuălàănghiênăcứuăquáătrìnhăcháyăbằngămơăphỏngănhằmătốiă uă hĩa nhiên liệuătrongăđộngăcơă3 xy lanh phun gián tiếpăsửădụngănhiênăliệuăBiodiesel sinhăhọc.
21
1.6. N i dung nghiên c u c a đ tƠi.
Đềătàiăđ ợcătậpătrungănghiênăcứuăvớiănhữngănộiădungăchínhăsau:
- σghiênăcứuăkh oăsátăđánhăgiáănhuăcầusửădụngăđộngăcơăDieselă3 xy lanh ă
Việtăσam.
- σghiênăcứuămơăphỏngăquáătrìnhăt oăhỗnăhợpăvàăcháyăcủaăđộngăcơăDieselă3 xy lanh phun gián tiếpăăsửădụngănhiênăliệuăBiodiesel.
- Nghiên cứu mơ phỏngănhằmătốiă uăhĩaăquáătrìnhăcháyăcủaăđộngăcơăDieselă 3 xy lanh phun gián tiếp sử dụng nhiên liệu Biodiesel.
- σghiênăcứuăđềăxu tă mộtăsốăcụmăchiătiếtăchínhăcủaăđộngăcơăDieselă3 xy
lanh phun gián tiếpăsửădụngănhiênăliệuăBiodieselăbằngămơăphỏng.
- Đềăxu tăh ớngăphátătriểnăvàănhữngăcơngăviệcătrongăt ơngălai.
1.7. Ý nghĩa khoa học và thực ti n mƠ đ tài mang l i. 1.7.1. Ý nghĩa khoa học. 1.7.1. Ý nghĩa khoa học.
- Đánhăgiáăđúngăđắnăđặcătínhăquáătrìnhăcháy, đặcătínhăphátăth iăvàăđặcătínhăngồiă
củaăđộngăcơăsửădụngănhiênăliệuăBiodieselăquaăph ơngăphápănghiênăcứuămơăphỏng.
- Gĩpă phầnă nghiênă cứuă quáă trìnhă t oă hỗnă hợp, quá trình cháyă trênă độngă cơă Diesel 3 xy lanh phun gián tiếpăsửădụngănhiênăliệuăBiodiesel.
- Gĩpăphầnătốiă uăhĩaăhệăthốngăn păvàăkếtăc uăbu ngăcháyătrênăđộngăcơăDieselă
3 xy lanh phun gián tiếpăsửădụngănhiênăliệuăBiodiesel.
- Gĩpăphầnăgợiăm ăraănhiềuăh ớngănghiênăcứu, c iătiếnăvàăphátătriểnătrongăm ngă
nĕngăl ợngăthayăthếăchoăđộngăcơăđốtătrong.
1.7.2. Ý nghĩa thực ti n.
- Đánhăgiáăchínhăxácătínhăkinhătếănhiênăliệuăvàătínhăơănhiễmămơiătr ngkhiăsửă
dụngănhiênăliệuăBiodieselătrênăđộngăcơăDiesel 3 xy lanh phun gián tiếp.
- Nghiên cứuăứngădụngănhiênăliệuăBiodieselălàămộtătrongănhiềuăcáchăgi iăchoăbàiă
tốnănhiênăliệuămớiătrênăđộngăcơăđốtătrong.
- Gĩpăphầnăm ăraănhiềuădựăánăphátătriểnăvàăs năxu tăđộngăcơăDieselă3 xy lanh
phun gián tiếpă sửă dụngă nhiênă liệuă Biodieselă ứngă dụngă vàoă nơngă nghiệpă vàă nơngă thơn.
22
1.8. Ph ng pháp nghiên c u.
1.8.1. Ph ng pháp th ng kê, phân tích.
Bao g m thu thập, phân tích, xử lý, t ng hợp số liệu từ tài liệuăs uătầmăđ ợc và các kết qu nghiên cứuăliênăquan.ăPh ơngăphápănàyăđ ợc sử dụng xuyên suốt trong quá trình thực hiệnăđề tài.
1.8.2. Ph ng pháp tính tốn lý thuy t và mơ phỏng.
Tính tốn lý thuyết và xây dựng mơ hình mơ phỏng lý thuyếtăđể phân tích các
kếtăqu ămơăphỏng.ăĐâyăcũngălàăph ơngăphápănghiênăcứu chủ yếu xuyên suốt các
tiến trình củaăđề tài.
1.8.3. Ph ng pháp nghiên c u tính tốn thi t k .
Tính tốn thiết kế mơ hình cháy và từđĩătìm ra các thơng số cần thiết cho cơng
việcămơăphỏng.
1.8.4. Ph ng pháp nghiên c u thực nghi m.
Tìmăhiểuănghiênăcứu thực nghiệmătrênăcácăbĕngăthử nghiệmăđộngăcơăcĩătrangăbị
thiết bị đoăđ căvàătừăđĩăthuăthậpăsốăliệuăcũngănh ăcácăkếtăqu ăthựcănghiệmăđểăsoă
sánhăvớiăkếtăqu ătừămơăphỏng.
1.8.5. Ph ng pháp chuyên gia.
23
Ch ng 2
C S LÝ THUY T QUÁ TRÌNH CHÁY
2.1. C s lý thuy t quá trình cháy đ ng c nhi t. 2.1.1. Tính ch t c a màng l a.
Quá trình cháy của hỗn hợp nhiên liệu khơng khí là một trong những yếu tố chính nhăh ngăđếnătínhănĕngăkinhătế kỹ thuật và mứcăđộ phát ơ nhiễm củaăđộng cơăđốt trong. Vì vậy, việc nghiên cứu hồn thiện quá trình cháy từlâuăđã thu hút sự quan tâm của các nhà khoa học và các nhà s n xu t ơ tơ, xe máy. Trong thực tế cĩ hai lo iăđộngăcơăđ ợc dùng ph biến,ăđĩălàăđộngăcơăđánhălửaăc ỡng bứcăvàăđộngăcơă Diesel, vềcơăb năchúngăđ ợc phân biệt với nhau b iăđặc thù của quá trình cháy.
Đối vớiăđộngăcơăc ỡng bức c điển, nhiên liệuăđ ợc hút hayăphunătrênăđ ng
n p.ăD ới tác dụng của nhiệtăđộ thànhăđ ng ống, nhiên liệuăđ ợc bốcăhơiănhanhă
chĩng và hịa trộn vớiăkhơngăkhíătr ớc khi n p vào bu ng cháy. Cuối quá trình nén, bugi bật tia lửuăđiệnăđể kh iăđộng quá trình cháy. Sau giai đo n cháy trễ, màng lửa xu t hiện giữa hai cựcăbugi,ăsauăđĩălanăxaădần.ăKhiăđến gần thành bu ng cháy màng lửa bị dập tắtădoăgiaătĕngăt n th t nhiệt làm gi m số l ợng các phần tử ho t tính. Quá trình cháy khơng bình th ng diễn ra khi cĩ những trung tâm sự cháy xu t hiện trong hỗn hợp tr ớc khi màng lửaăchínhălanăđến. Quá trình cháy này làm tĕngăm nh áp su t và cĩ thểlàmăđộngăcơăbị hỏng hĩc nghiêm trọng.
Khác vớiăđộngăcơăđánhălửaăc ỡng bức, độngăcơăDiesel nhiên liệuăđ ợc phun vào khối khơng khí nĩng trong bu ng cháy vào cuối quá trình nén. Sự tự cháy diễn raătr ớc tiên bộ phận nhiên liệu bốcăhơiătr ớc và hịa trộn tốt với khơng khí. Quá trình cháy khuếch tán tiếp tục phát triển những khu vực cĩ thành phần hỗn hợp cục bộ nằm trong giới h năcháy.ăTrongăgiaiăđo n này, tốc độ cháyătrongăđộngăcơă đ ợc khống chế b i tốcăđộ hịa trộn nhiên liệu khơng khí.
Cháy là ph n ứng hĩa học tỏa nhiệt nhanh của hỗn hợp nhiên liệu khơng khí. Vùng đangădiễn ra ph n ứngăđ ợc gọi là màng lửa. Trongăđộngăcơăđốt trong, do quá trình cháy diễn ra trongămơiătr ng cĩ áp su t cao nên bề dày của vùng ph n ứng
24
(màng lửa) cĩ thể bỏ qua so vớiă kíchă th ớc của bu ngă cháy.ă Cácă đặcă tr ngă của màng lửaăthayăđ i theo tốcăđộ ph n ứng, tốcăđộ truyền nhiệt, truyền ch t và tính ch t của dịng ch y t i khu vực ph n ứng. Sựgiaătĕngănhiệtăđộ và n ngăđộ các phần tử ho t tính làm gia tốc quá trình cháy. Ng ợc l i, sự giaătĕngăn ngăđộ khơng khí hay s n phẩm cháy trong hỗn hợpădoăđốiăl uălàmăgi m tốcăđộ ph n ứng. Màng lửa đ tăđ ợc thế năđịnh khi cĩ sự cân bằng của các yếu tố tácăđộng này. Màng lửa
th ngăđ ợc phân lo i dựaătrênăcácăđặcătr ngăsauăđây:
- Dựaăvàoăph ơngăphápăhịa trộn nhiên liệu và khơng khí chúng ta cĩ màng lửaăđ ng nh t khi hỗn hợp nhiên liệuăvàăkhơngăkhíăđ ợc hịa trộnăđ ngăđềuătr ớc khi cháy và màng lửa khuếch tán khi sự hịa trộn nhiên liệu và khơng khí diễn ra đ ng th i với quá trình cháy.
- Dựa vào tính ch t của dịng ch y t i khu vực diễn ra ph n ứng màng lửa đ ợc phân chia thành màng lửa ch y tầng khi số Reynolds th p và màng lửa ch y rối khi số Reynolds cao.
- Dựa vào sự thayă đ i c u trúc và vậnă động của màng lửa theo th i gian ng i ta phân chia màng lửa năđịnh và khơng năđịnh.
Đối vớđộngăcơ đánhălửa c ỡng bức c điển, khu vựcăcháyăđ ợcăđặcătr ngăbằng màng lửaăđ ng nh t, rối và khơng năđịnh.ăTrongăđộngăcơăDiesel, quá trình cháy đ ợcăđặcătr ngăbằng màng lửa khuếch tán, rối và khơng năđịnh [19, 24].
2.1.2. Cháy hồn tồn lý thuy t.
Trongătr ng hợpăcĩăđủ oxy trong hỗn hợp thì theo lý thuyết, nhiên liệu bị oxy
hĩaăhồnătồn.ăKhiăđĩăcarbon trong nhiên liệu biến hồn tồn thành khí carbonic
(CO2), hydro (H2) và n ớc (H2O).
Ví dụ ph n ứng cháy hồn tồn của một mol (C3H8)ăđ ợc viếtănh ăsau:
C3H8 + aO2 = bCO2 + cH2O (2.1) Cân bằng ph n ứng cho ta:
- Đối với carbon : b = 3
- Đối với hydro : 2c = 8, vậy c =4 - Đối với oxy : 2b + c =2a, vậy a = 5
25
Vì vậyăph ơngătrình ph n ứng (2.1) tr thành:
C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O (2.2) Ph ơngătrình (2.2) chỉ nĩi lên quan hệ giữa thành phần của ch t tham gia ph n ứng và s n phẩm t o thành, nĩ khơng thể hiệnăcácăgiaiăđo n tiến hành ph n ứng. Trong thực tế quá trình oxy hĩa tr iăquaăcácăb ớc trung gian phức t păhơnănhiều.
Khơng khí trong hỗn hợp cháy cĩ chứa khí nitrơ. Khi nhiệtăđộ của s n phẩm cháy th p nhăh ng của nitrơ đến các ph n ứng cĩ thể bỏ qua.ăDoăđĩ,ăph n ứng cháy hồn tồn của một hydrocarbon CaHb vớiăkhơngăkhíăđ ợc viết một cách t ng quátănh ăsau:ă 2 2 2 2 2 4 773 , 3 2 773 , 3 4 a b O aCO b a b Ca b (2.3)
Ph ơngă trình (2.3) thiết lập mối quan hệ giữa nhiên liệu và khơng khí trong tr ng hợp cháy hồn tồn lý thuyết, nghĩaălàătrongătr ng hợpăl ợng oxy vừaăđủ để biến hồn tồn nhiên liệu thành s n phẩm cháy. Nếu đặt y = b/a thì tỷ lệ khơng khí nhiên liệuătrongătr ng hợp cháy hồn tồn lý thuyếtăđ ợcăxácăđịnh b i biểu
thứcăsauăđây: y y y y A F F lt lt 12,011 1,008 4 56 , 34 008 , 1 011 , 12 16 , 28 773 , 3 32 4 / 1 1 (2.4) Trongăđĩ: O2 = 32; N2 = 28,16; C = 12,011; H2 = 2,016
Ph ơng trình (2.4) cho th y tỷ số (A/F)lt chỉ phụ thuộc vào y, nghĩaălà chỉ phụ thuộc vào nhiên liệu sử dụng. Hình 2.1 biểu diễn biến thiên tỷ số (A/F)lt theo y.
26
Hình 2.1: Tỷ lệ hỗn hợp hịa trộn nhiên liệu và khơng khí.
Tỷ số t ơngăđ ơngănhiênăliệuăkhơngăkhíăhayăđộ đậmăđặc của hỗn hợp đ ợc
định nghĩaătheoăbiểu thức: F lt F tt / / (2.5)
Hệ sốd ăl ợng khơng khí th ng dùng là giá trị nghịchăđ o của
A Ftt F A lt / / 1