- Công thức tính công suất phát điện của máy phát
6.3 KẾT QUẢ MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH NẠP
Bảng 6-1 Mô phỏng khi trục khuỷu ở góc 0 độ
Nồng độ CH4 Nồng độ O2
Áp suất Nhiệt độ
Vận tốc dòng khí
Nhận xét: Khi trục khuỷu ở vị trí 0 độ Nồng độ CH4, O2 hút vào bằng 0 do quá trình nạp chưa bắt đầu
Áp suất và nhiệt độ không có sự thay đổi trong họng, trong xi lanh là áp suất và nhiệt độ khí sót.
Vận tốc dòng khí có ở miệng họng nạp và không có thay đổi trong suốt đường nạp.
Bảng 6-2 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 40 độ
Bảng 6-3 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 90 độ
Nồng độ CH4 Nồng độ O2
Áp suất Nhiệt độ
Nhận xét: Khi trục khuỷu ở vị trí 40 độ Bắt đầu có thay đổi nồng độ CH4 ở họng nạp, O2 không có thay đổi trên toàn đường nạp
Áp suất và nhiệt độ có sự thay đổi khi nhỏ khi mà xupap nạp bắt đầu mở.
Bảng 6-4 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 120 độ Nồng độ CH4 Nồng độ O2 Áp suất Nhiệt độ Vận tốc dòng khí Nhận xét: Khi trục khuỷu ở vị trí 90 độ thì lực hút từ họng đã có sự thay đổi rõ hơn nồng độ CH4, O2 nhiều hơn từ họng nạp. Áp suất và nhiệt độ bắt đầu giảm , vận tốc dòng khí vẫn còn ở tốc độ thấp
Nồng độ CH4 Nồng độ O2
Áp suất Nhiệt độ
Vận tốc dòng khí
Nhận xét: Lúc này khi độ mở của xupap nạp lớn hơn lực hút tăng lên đồng nghĩa với nồng độ CH4 và O2 tăng lên đáng kể ở họng của bộ chế hòa khí.
Áp suất và nhiệt độ có sự khác biệt ở trước và sau họng bộ chế hòa khí Vận tốc dòng khí ở mức cao tại họng nạp và họng bộ chế hòa khí.
Bảng 6-5 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 150 độ
Nồng độ CH4 Nồng độ O2
Áp suất Nhiệt độ
Vận tốc dòng khí
Nhận xét: Khi trục khuỷu ở vị trí 150 độ thì khe hở xupap nạp lớn hơn nồng độ CH4 và O2 trong đường nạp ở mức cao nhất ở họng nạp
Áp suất gần như không có chênh lệch ở đường nạp và trong xi lanh, nhiệt độ ở trong xi lanh cao hơn ở đường nạp. Tốc độ dòng khí cao nhất vẫn ở họng nạp và họng bộ chế hòa khí.
Bảng 6-6 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 180 độ Nồng độ CH4 Nồng độ O2 Áp suất Nhiệt độ Vận tốc dòng khí Nhận xét: Lúc này nồng CH4 và O2 ở mức cao tăng dần từ họng nạp đến xi lanh.
Áp suất không có sự chênh lêch giữa xi lanh và đương nạp
Nhiệt độ trong xi lanh tăng
Vận tốc dòng khí giảm nhưng còn ở mức trung bình. Nồng độ CH4 Nồng độ O2 Áp suất Nhiệt độ Vận tốc dòng khí Nhận xét: Lúc này xupap nạp dần đóng nhưng nồng độ CH4 và O2 trên đường nạp vẫn còn ở mức cao.
Áp suất không có sự chênh lệch, nhiệt độ có sự chênh lệch khi nhiệt độ trong xi lanh cao hơn nhiệt độ đường nạp. Tốc độ dòng khí giảm nhưng còn ở mức trung bình.
Bảng 6-7 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 210 độ
Nồng độ CH4 Nồng độ O2
Áp suất Nhiệt độ
Vận tốc dòng khí
Nhận xét: Trục khuỷu ở vị trí 240 độ xupap nạp đóng hoàn toàn nồng độ CH4 trong đường nạp giảm và nồng độ O2 vẫn còn ở mức cao.
Nhiệt độ ở mức trung bình trên đường nạp
Bảng 6-8 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 240 độ Bảng 6-9 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 270 độ
Bảng 6-10 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 300 độ Nồng độ CH4 Nồng độ O2 Áp suất Nhiệt độ Vận tốc dòng khí Nhận xét: Lúc này nồng độ CH4 giảm ở mức trung bình và nồng độ O2 gảm nhưng còn ở mức cao.
Nhiệt độ trong đường nạp tăng ở mức trung bình
Vận tốc dong khí gần như tiến dần về 0. Nồng độ CH4 Nồng độ O2 Áp suất Nhiệt độ Vận tốc dòng khí Nhận xét: Trục khuỷu ở vị trí 300 độ thì nồng độ CH4 và O2 giảm mạnh so với trước.
Áp suất trên đương nạp không đổi nhưng trong xi lanh tăng lên do quá trình nén.
Nhiệt độ trong đường nạp tăng ở mức trung bình, nhiệt độ trong xi lanh tăng cao.
Bảng 6-11 Mô phỏng họng nạp khi trục khuỷu ở góc 330 độ
Nồng độ CH4 Nồng độ O2
Áp suất Nhiệt độ
Vận tốc dòng khí
Nhận xét: Khi trục khuỷu ở 330 độ thì Áp suất trong đường nạp không thay đổi ở mức thấp nhưng trong xi lanh thì tăng cao
Nhiệt độ ở cả đường nạp và xi lanh đều tăng
Hình 6-3 Đồ thị áp suất trên đường nạp
Nhận xét: Áp suất có sự thay đổi lớn trên đường nạp từ họng nạp Biogas đến họng
bộ chế hòa khí. Ứng với vị trí trục khuỷu ta có thể áp suất trên toàn đường nạp thay đổi theo từng vị trí như sau:
+ Trục khuỷu ở vị trí 90 độ áp suất giảm theo chiều dài đường nạp nhưng sự thay đổi không đột ngột do lúc này xupap nạp bắt đầu mở nên bắt đầu có sự chênh áp do xupap khe hở xupap còn nhỏ.
+ Trục khuỷu ở vị trí 120 tiếp tục có sự chênh áp lớn trên chiều dài đường nạp đặc biệt là giữ họng nạp Biogas và họng bộ chế hòa khí.
+ Trục khuỷu ở vị trí 150 độ có sự chênh áp nhưng do lúc này khe hở xupap lớn nên độ chênh áp ở hai họng thấp hơn khi trục khuỷu ở vị trí 120 độ
+ Trục khuỷu ở vị trí 180 độ có sự chênh áp nhưng thấp hơn khi trục khuỷu ở vị trí 150 độ lúc này xupap nạp mở lớn hơn và chuẩn bị cho quá trình đóng muộn
+ Trục khủy ở vị trí 210 độ sự chênh áp giữa 2 họng không nhiều áp suất trên đường nạp đang tiến về 0. Xupap nạp đóng nên độ chênh áp giữa 2 họng không nhiều.
KẾT LUẬN
Sau khi thiết kế chế tạo hệ thống nhiên liệu khí cho máy phát điện cỡ nhỏ, máy điện có thể chạy ổn định với các loại nhiên liệu thiết kế Biogas, LPG mà tính năng của động cơ không ảnh bị thay đổi nhiều. Do điều kiện thực tế nên trên thực nghiệm chỉ chạy được các loại xăng sinh học và LPG qua thực nghiệm ta rút ra được:
- Công suất phát điện và tiêu hao nhiên liệu của máy phát điện thay đổi không đáng kể khi động cơ sử dụng xăng sinh học E5, E10, E15, E20 so với xăng truyền thống E0 ở chế độ tải trung bình và thấp. Tuy nhiên khi nâng tải cho máy phát gần tải cực đại và nâng tỷ lệ ethanol trong xăng sinh học lên 20% thì xăng E20 có công suất giảm, suất tiêu hao nhiên liệu và suất tiêu hao năng lượng tăng lần lượt khoảng 9%, 17% và 7%. Khi chạy nhiên liệu LPG suất tiêu hao nhiên liệu của động cơ giảm đi đáng kể so với xăng trong khi công suất của động cơ cao nhất là 9,8% ở mọi chế độ tải.
- Động cơ kéo máy khi sử dụng xăng sinh học phát thải ô nhiễm HC ít hơn so với xăng truyền thống, mức giảm lên đến 34% khi sử dụng xăng sinh học E20.
Hướng phát triển: Thay đổi góc đánh lửa phù hợp khi chạy các loại nhiên liệu khí
để quá trình cháy sinh công động cơ tốt hơn giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm phát thải ra môi trường.