5. Phương pháp nghiên cứu:
1.3.4.Một số vấn đề cần chú ý khi sử dụng nhiên liệu diesel pha cồn trên động
cơ diesel
Hiện tại, nước ta chưa có tiêu chuẩn Quốc gia (TCVN) cho nhiên liệu diesel pha cồn, nhưng đã có TCVN 7717:2007 (ASTM D 6751) qui định về yêu cầu kỹ
thuật đối với chất lượng của nhiên liệu diesel sinh học gốc B100, tiếp đến là TCVN 8064:2009 qui định về yêu cầu kỹ thuật đối với chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu diesel -B5 sửdụng làm nhiên liệu cho động cơ diesel.
Trên thế giới cũng vậy, hỗn hợp diesel và cồn chưa được quy định ở bất kỳ quốc gia nào, vì vậy loại nhiên liệu này cũng chưa được bán như nhiên liệu diesel hoặc các loại nhiên liệu khác.
Căn cứvào các tính chất của nhiên liệu diesel và tính chất của cồn, thông qua các thực nghiệm và nghiên cứu đãđư ợc công bố, khi sửdụng nhiên liệu diesel pha cồn trên động cơ diesel cần lưuý một sốvấn đềsau:
- Nhiệt độtựcháy của nhiên liệu diesel pha cồn gần với nhiệt độtựcháy của cồn khi nồng độ cồn trong hỗn hợp lớn hơn 5% thể tích. Đây là một chỉ tiêu quan trọng trong tồn trữ và phân phối nhiên liệu diesel - cồn. Do nhiệt độ tự cháy của nhiên liệu diesel pha cồn thấp so với diesel gốc ban đầu, nên trong quá trình sản xuất và phân phối dạng nhiên liệu này cần phải được đặc biệt chú ý đến an toàn phòng chống cháy nổ.
- Nhiệt cháy của cồn chỉ bằng 42% so với diesel. Do vậy nhiên liệu diesel pha cồn có nhiệt cháy giảm xuống so với diesel gốc. Nếu nồng độ cồn trong hỗn hợp cao thìđòi hỏi cần phải sửa đổi hệthống phun nhiên liệu để đạt được công suất động cơ yêu cầu.
- Thành phần phi hydrocacbon trong nhiên liệu tan được trong cồn, làm cho tính dẫn điện của nhiên liệu tăng lên dẫn đến làm tăng quá trìnhăn mòn kim loại. Sự ăn mòn kim loại sẽ trầm trọng hơn nếu xảy ra sựphân tách pha trong nhiên liệu diesel pha cồn .
- Độ nhớt nhiên liệu diesel pha cồn thấp hơn sẽ làm tăng hiện tượng rò gỉ nhiên liệu trong bơm cao áp, nhiên liệu sẽ nóng hơn, áp suất phun nhiên liệu phải lớn hơn Độ nhớt nhiên liệu thấp cũng ảnh hưởng đến đặc tính phun sương và đặc điểm phun nhiên liệu trong buồng đốt. Đường kính hạt nhiên liệu nhỏ hơn sẽ làm tăng diện tích tiếp xúc với nhiệt độ vàảnh hưởng đáng kể đến thời gian bay hơi của nhiên liệu.
- Việc sử dụng diesel pha cồn trong động cơ diesel và đặc biệt trong hệ thống phun nhiên liệu cần chú ý đến khả năng tương thích vật liệu. Chất lượng của các cồn có ảnh hưởng mạnh đến tác động ăn mòn của. Cồn ăn mòn có ba loại: ăn mòn chung,ăn mòn khô vàăn mòn ư ớt. Ăn mòn chung gây ra bởi ion tạp chất, chủ yếu là các ion clorua và axit axetic. Ăn mòn khô là do các phân tửcồn và phân cực của nó, chì và nhôm là dễ bị tấn công hóa học bởi cồn khô. Ăn mòn ướt do nước gây ra azeotropic oxy hóa hầu hết các kim loại.
- Các thành phần phi kim loại cũng bị ảnh hưởng bởi cồn như các chi tiết vòngđệm, nhựa. Các chi tiết này có xu hướng bịphồng và cứng lại.
- Trị sốcetan của nhiên liệu diesel pha cồn thấp hơn có nghĩa là quá trình tự cháy của nhiên liệu dài hơn, cho phép nhiều thời gian hơn cho nhiên liệu bay hơi trước khi bắt đầu cháy.
- Hiệu suất động cơ dùng nhiên liệu diesel pha cồn giảm và mức tiêu thụ nhiên liệu (kg/kW giờ) tăng so với động cơ diesel tiêu chuẩn.
Những thay đổi làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của nhiên liệu khi pha trộn cồn vào diesel có thể được khắc phục bằng cách đưa thêm những nhóm phụgia cải thiện chất lượng vào hỗn hợp nhiên liệu.
Chương II- CƠ SỞ VỀ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIESEL PHA CỒN TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL
2.1. Cồn
Cồn (còn được gọi là rượu etylic, rượu ngũ cốc...) là một hợp chất hữu cơ phân cực, tác dụng lên cơ thểsẽ gây mê, tác dụng mạnh đến hệthần kinh, tác dụng lâu dài sẽgây tác hại đến tim mạch và các cơ quan nội tạng khác trong cơ thể.
Cồn là chất lỏng không màu, nhẹ hơn nước, có mùi đặc trưng; dễ hút ẩm, trộn lẫn với nước theo tỷlệ bất kỳ, hòa tanđược nhiều hợp chất hữu cơ và một số hợp chất vô cơ; tạo hỗn hợp nổvới không khí, giới hạn dưới là 3,28%, giới hạn trên là 19%; và có một sốtính chất vật lý như sau:
Bảng 2.1. Một số tính chất vật lý của cồn
TT Thông số Tiêu chuẩn
1 Phân tử lượng, g 46,07 g 2 Tỷtrọng, kg/l d 0 4 0,8065 d 15 4 0,79356 d204 0,7893 d254 0,78513 3 Chỉsốchiết quang: n20D 1,3611 4 Hệsốnhớt tuyệt đốiở 200C 1,2 cP 5 Nhiệt độ đông đặc,0C -114,5 6 Nhiệt độsôi,0C 78,37- 18,5 7 Nhiệt độbắt cháy,0C 14,0 8 Nhiệt độtựcháy,0C 365- 425
9 Áp suất hơi bão hòa (RVP), kPa:
00C 1,60
200C 5,87
TT Thông số Tiêu chuẩn 600C 46,96 650C 59,87 700C 72,38 750C 88,87 10 Nhiệt cháyở180C, kJ/kg 900 (90% cồn) 26.568 950 (95% cồn) 28.075 1000(100% cồn) 29.874 11 Độnhớt, cP Ở200C 1,19 Ở-200C 2,84
12 Hàm lượng CO2, kg/kg nhiên liệu 1,91
Cồn là rượu no, đơn chức, có công thức có công thức hóa học CH3CH2OH (C2H5OH). Cồn mang đầy đủ tính chất của một rượu đơn chức như phản ứng thể với kim loại kiềm, phản ứng este hóa, phảnứng loại nước hay phảnứng tách nước, phản ứng oxi hóa thành andehyt, axit hay CO2 tùy theo điều kiện phản ứng. Ngoài ra cồn còn có một sốphảnứng riêng như sau:
- Phảnứng tạo ra butadien-1,3: cho hơi rượu đi qua chất xúc tác hỗn hợp: Cu + Al2O3 ở380-4000C, lúc đó xảy ra phảnứng tách loại nước:
2C2H5OH -> CH2=CH-CH2=CH + 2H2O + H2
- Cồn có thành phần oxy chiếm khoảng 35% phân tử lượng, có giá trị nhiệt cao hơn so với methanol, tương đương với 60% giá trịnhiệt của xăng.