v. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
4.3.4. Hàm tỷ lệ tạo cặn xét đến ảnh hưởng của thành phần nhiên liệu
Các phương trình hồi quy với bộ số 𝛼2, β2 và kết quả thực nghiệm mô tả trong các Hình 4.13, 4.14 và 4.15 khi xét tại các điều kiện thử nghiệm cùng với các loại nhiên liệu thử nghiệm khác nhau. Giá trị lớn hơn của hệ số 𝛼2 chứng tỏ khối lượng cặn nhiều hơn được tạo ra trong giai đoạn đầu của thử nghiệm. Giá trị của 𝛼2 bị ảnh hưởng nhiều bởi sự tương tác giọt với bề mặt vách và nhiệt độ tối đa của bề mặt vách. Nhiên liệu có khả năng hình thành cặn nhiều và thời gian tương tác của giọt nhiên liệu với bề mặt vách ngắn thì sẽ cho giá trị 𝛼2 cao hơn. Hệ số β2 đặc trưng cho tốc độ phát triển cặn lắng. Nếu 𝛽2 ≥ 0,70 thì cặn phát triển nhanh, nếu β2 <0,70 thì tốc độ phát triển cặn chậm.
Bảng 4.3 thể hiện giá trị của 𝛼2 và β2 thu được qua phân tích và tính toán hồi quy dữ liệu thực nghiệm của các loại nhiên liệu thử nghiệm. Không có giá trị ở dưới 1000 giọt do sự giới hạn về độ nhạy của thiết bị đo vi lượng.
Bảng 4.3. Giá trị 𝛼2và β2
Nhiên liệu Điều kiện thí nghiệm ND 𝛂𝟐 β2
B100 τvc = 5s, tbm = 352 oC 1000-9000 7,1.10-4 1,07 τvc = 8s, tbm = 352oC 1000-15000 2,0.10-3 0,60 B50 τvc = 5s, tbm = 352 oC 1000-15000 7,5.10-3 0,68 τvc = 8s, tbm = 352oC 1000-11000 1,3.10-2 0,36 B20 τvc = 5s, tbm = 352oC 1000-4000 7,2.10-4 1,12 4000-14000 3,8.10-1 0,36 τvc = 8s, tbm = 352oC 1000-10000 1,5.10-2 0,70 B5 τvc = 5s, tbm = 352 oC 1000-15000 8,7.10-2 0,43 τvc = 8s, tbm = 352oC 1000-9000 3,5.10-3 0,54
114
Nhiên liệu Điều kiện thí nghiệm ND 𝛂𝟐 β2
DO
τvc = 5s, tbm = 352oC 1000-9000 2,1.10-2 0,29
τvc = 3s, tbm = 352oC 1000-9000 5,2.10-2 0,17
τvc = 5s, tbm = 306oC 2000-17000 1,8.10-3 0,62
Ở giai đoạn ban đầu của sự hình thành cặn, với tỷ lệ pha trộn cao hơn có thể sẽ tạo ra nhiều cặn hơn. Tuy nhiên, ở giai đoạn sau, tỷ lệ pha trộn là một trong những yếu tố quyết định tốc độ phát triển cặn và tổng khối lượng cặn tích lũy. Từ những kết quả thu được ở trên, khi xét trong thời gian dài hay số giọt lớn, β2 có vai trò quan trọng hơn và ảnh hưởng nhiều đến quá trình hình thành và phát triển cặn lắng nhiên liệu hơn so với 𝛼2. Trong động cơ thực, cặn lắng có thể bong ra khỏi bề mặt vách buồng cháy và lượng cặn mới sẽ một lần nữa phát triển. Điều quan trọng là phải có một giá trị 𝛼2 và β2 thấp ở giai đoạn đầu của sự tạo cặn. Tuy nhiên, đối với cặn khó bong ra trong quá trình hoạt động, hệ số β2 đủ thấp sẽ ngăn chặn một lượng cặn lớn hình thành.
Tóm lại, các phân tích và đánh giá về sự hình thành và phát triển của cặn lắng của các nhiên liệu trong thử nghiệm TNCMH có thể rút ra một số kết luận sau:
Ở giai đoạn ban đầu của quá trình tạo cặn, nhiên liệu có tỉ lệ pha trộn diesel sinh học cao không chắc đã tạo ra nhiều cặn hơn. Lượng cặn tích lũy ở giai đoạn này chịu nhiều ảnh hưởng bởi cách thức tương tác của giọt nhiên liệu với bề mặt vách và trạng thái ướt/khô cũng như nhiệt độ của bề mặt vách. Đối với giai đoạn sau của quá trình tạo cặn, tỷ lệ pha trộn là một trong những yếu tố quyết định tốc độ phát triển cặn và tổng khối lượng cặn tích lũy.
Trạng thái ướt/khô trên bề mặt vách không phải là lý do chính cho sự phát triển nhanh của cặn nhưng có góp phần làm tăng lượng cặn tích lũy. Duy trì điều kiện khô sẽ làm giảm sự hình thành cặn trên bề mặt vách. TNCMH cho thấy hỗn hợp nhiên liệu diesel sinh học tạo cặn trên vách buồng cháy động cơ với trạng thái ướt trên bề mặt nhưng tốc độ phát triển cặn phụ thuộc vào tỷ lệ pha trộn.
Khi số giọt lớn, tỷ lệ pha trộn của nhiên liệu diesel sinh học lớn hơn sẽ tạo cặn với tốc độ cao hơn, điều này phù hợp với các kết quả nghiên cứu [40][70][103]. Trong động cơ thực, ngoài hiệu suất động cơ, tỷ lệ pha trộn nhiên liệu diesel sinh học nhiều hơn cũng sẽ gây ra các vấn đề như làm hư hại động cơ và tăng phát thải ra môi trường.
Như vậy, hỗn hợp nhiên liệu diesel sinh học tốt nhất là có tỷ lệ pha trộn thấp nhất. Trong nghiên cứu này, có lẽ B5 là tốt nhất vì cặn tích lũy ít dù cho số giọt lớn xét
115
trong cả TNCMH và động cơ thực. Do cặn tích lũy ít hơn, những vấn đề nêu trên có thể được giảm thiểu.