Theo phương pháp thực hiện, máy đồng thể có thể chia ra làm 2 loại: thiết bị với cơ cấu công tác quay và thiết bị với cơ cấu công tác cố định (không chuyển động).
Hiện nay trên thị trường có nhiều loại máy đồng thể có thể được giới thiệu như sau:
+ Máy đồng thể loại van. + Máy đồng thể loại quay. + Máy đồng thể loại rung. + Máy đồng thể siêu âm. + Máy đồng thể thủy động.
Qua phân tích các các loại thiết bị đồng thể khác nhau cho thấy thiết bị đồng thể thủy động (MĐTTĐ) làm việc theo nguyên tắc xâm thực là có thể ứng dụng để xử lý hỗn hợp nhiên liêu J-D. Thiết bị này có kết cấu đơn giản, tiêu thụ năng lượng thấp phù hợp với động cơ diesel công suất nhỏ.
Sơ đồ cấu tạo của máy đồng thể như trên hình 2.3. Trong thiết bị này chất lỏng dưới áp suất chảy qua khe hẹp với tốc độ lớn va đập vào thành A tạo quá trình đồng thể.
Ngoài ra, so với các máy đồng thể loại cơ khí và van, MĐT loại này không cần có bơm cao áp chuyên dùng (với áp suất bơm đến 16 ÷ 25 MPa), bảo đảm sự làm việc của MĐTTĐ là phân tán chất không tan lẫn trong dầu, và có thể lắp đặt dễ dàng. Kích thước tổng thể của MĐTTĐ loại này được xác định bởi năng suất của bơm đảm bảo cho MĐT làm việc và thường có kích thước nhỏ hơn so với các loại MĐT khác có cùng năng suất. Năng suất của
A
Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo máy đồng thể thủy động
MĐTTĐ có thể lựa chọn trong giới hạn rộng phụ thuộc vào thể tích và chất lượng hỗn hợp nhiên liệu cần xử lý, điều này các loại MĐT khác không thể đáp ứng được.
Nguyên lý làm việc của máy đồng thể thủy động-siêu âm:
Đặc điểm của đầu máy đồng thể này (Hình 2.4) là sự kết hợp giữa máy đồng thể thuỷ động và dao động siêu âm tự phát sinh do dao động đàn hồi của chất lỏng trong buồng cộng hưởng. Ưu điểm của của loại đồng thể này là kích thước nhỏ gọn, tiêu hao năng lượng ít.
Nguyên tắc quá trình đồng thể thuỷ động được giải thích theo sơ đồ trên Hình 2.5.
Hình 2.5: Sơ đồ cơ chế quá trình đồng thể thuỷ động
1. Sự biến dạng của hạt chất lỏng không tan, 2. Gradient tốc độ chất lỏng ; A. Vùng xảy ra quá trình đồng thể.
Ban đầu quả cầu chất không tan bị dồn đến ở cửa vào của kênh hẹp có tốc độ dòng chảy tăng dần, hình dạng quả cầu bị kéo dài thành hình elip. Sau đó trong khe hẹp, trường tốc độ dòng chảy tiếp tục tăng lớn kéo dài hình elip thành hình trụ tròn xoay, quá trình này làm tăng diện tích bề mặt của quả cầu lớn hơn diện tích bề mặt ban đầu. Đây là quá trình tiêu hao năng lượng để thắng các lực hút phân tử và sức căng bề mặt của quả cầu. Khi thoả mãn điều kiện:
L > 3,14 D (2.2) trong đó: L - chiều dài của hình elip.
D - đường kính trung bình mặt cắt ngang của hình trụ tròn xoay. thì theo lý thuyết mao dẫn, hình trụ tròn xoay chuyển sang giai đoạn không ổn định và tự vỡ thành những hạt có kích thước nhỏ hơn. Giai đoạn này kèm theo là sự gia tăng bề mặt của quả cầu đến giá trị S2 > S1 và là quá trình tự phân rã.
Giai đoạn cuối cùng là quá trình cân bằng động giữa sự tái tạo lại các hạt lớn khi có sự va chạm với nhau giữa các hạt nhỏ, đồng thời với quá trình tự phân rã các hạt lớn thành các hạt bé hơn.
Áp suất cần thiết để phá vỡ một hạt có bán kính r là:
pk = 2 / r (2.3) ở đây: - sức căng bề mặt của hạt.
r - bán kính trung bình của hạt.
Từ (2.3) ta thấy rằng quá trình tự phân rã càng khó khi kích thước hạt càng bé.
Sau khi thực hiện quá trình đồng thể thuỷ động, dòng chất lỏng được chảy vào buồng cộng hưởng theo phương tiếp tuyến để phát sinh dao động đàn hồi. Trong buồng cộng hưởng dao động đàn hồi siêu âm chất lỏng xuất hiện và được khuyếch đại, thực hiện quá trình đồng thể bằng cơ chế siêu âm một lần nữa.
Tóm lại: khi sử dụng đại trà bên cạnh việc trang bị hệ thống khuấy trộn tự động như đã nêu trên cần trang bị thêm bộ đồng thể hóa hỗn hợp nhiên liệu kiểu thủy động nhằm làm tăng chất lượng hỗn hợp nhiên liệu, tăng chất lượng quá trình cháy.
2.6.2 Phương pháp gia nhiệt cho hỗn hợp:
Hệ thống chuẩn bị nhiên liệu khi sử dụng nhiên liệu thay thế trong phạm vi đề tài là hệ thống nhiên liệu kép: nhiên liệu diesel chạy khi khởi động và tắt máy; hỗn hợp nhiên liệu J-D chạy ở chế độ lâu dài. Do vậy, hệ thống chuẩn bị cần thực hiện các nhiệm vụ: sấy ổn nhiệt hỗn hợp nhiên liệu J-D để giảm độ nhớt, lọc và đảm bảo sự làm việc độc lập của 2 loại nhiên liệu.
Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống chuẩn bị nhiên liệu, với bộ sấy bằng nước làm mát
1.Két nước ngọt dự trữ; 2.Két nước làm mát động cơ; 3. Nhiệt kế; 4. Đường dầu Diesel; 5. Nhiên liệu đến BCA; 6. Van 3 ngã; 7. Lọc tinh; 8. Cần gạt; 9. Bình chứa hỗn hợp nhiên liệu J-D; a,b,c: Các van;
10. Bình chứa nước nóng; 11. Phao tự cấp hỗn hợp nhiên liệu; 12. Phao tự cấp nước; 13.Két dự trữ hỗn hợp nhiên liệu.
2.6.2.1 Hệ thống chuẩn bị nhiên liệu với bộ sấy bằng nước làm mát
Nguyên lý hoạt động
Khi khởi động, mở van ba ngã 6 để dầu diesel đến Bơm cao áp. Cho động cơ chạy ấm, bình 2 và 10 thông nhau, mở van b để hỗn hợp nhiên liệu J-D chảy vào bình 9 để bắt đầu sấy. Quan sát nhiệt kế 3, nếu nhiệt độ hỗn hợp đạt yêu cầu ≥ 800C thì xoay van 6 để động cơ làm việc với nhiên liệu thay thế. Nếu nhiệt độ quá cao thì mở van a và c.
Hình 2.7: Sơ đồ hệ thống chuẩn bị nhiên liệu với bộ sấy bằng khí xả; 1.Dòng khí xả; 2. Hỗn hợp nhiên liệu J-D trong bộ sấy; 3. Tay gạt;
4. Lọc nhiên liệu; 5. Ống dẫn dầu Diesel; 6.Van ba ngã;
7. Nhiên liệu đến BCA; 8. Buồng sấy; 9. Quạt hút khí xả; 10. Nhiệt kế; 11. Calorific; 12. Cửa gió; 13.Đường khí xả vào;
14.Van điều chỉnh lưu lượng khí xả; 15.Khí xả; 16 .Khí xả từ động cơ; 17.Khí xả ra khỏi buồng sấy.