Bảng 22: Các chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu nhũ tương nước – diesel
Stt Chỉ tiêu chất lượng Nhiên liệu diesel thường Nhiên liệu Nhũ tương 1 Nhiệt dộ cất, oC: 50% V 90% V 278 340 2 Khối lượng riêng ở 15oC, g/ cm3 0. 8324 0, 8586
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Trịnh
Đồ án tốt nghiệpSV: Nguyễn Văn Tuấn SV: Nguyễn Văn Tuấn
3 Trị số xetan 50. 9 48
4 Độ nhớt động học ở 400C, sSt 3. 105 3, 932
5 Nhiệt trị, cal/ g
6 Ăn món mảnh đồng ở 500C, 3h Loại 1A Loại 1A
7 Nhiệt độ chớp cháy cốc kín, 0C 70 68
Nhận xét:
Qua các thông số chỉ tiêu của nhiên liệu nhũ tương và so sánh nú với nhiên liệu diesel thông thường ta thấy:
Các yếu tố về nhiệt độ như nhiệt độ cất hay nhiệt độ chớp cháy giảm đi do nước có mặt trong nhiên liệu có nhiệt độ sôi thấp hơn, bay hới dễ dàng hơn nên kéo theo sự bay hơi của các giọt dầu làm nhiệt độ bốc hơi chung của hỗn hợp giảm đi.
Tỷ trọng của nhiên liệu nhũ tương tăng lên do nước có tỷ trọng cao hơn diesel.
Độ nhớt tăng lên do sự có mặt của các chất nhũ húa gây ra hiệu ứng hình học giữa các phân tử, làm ma sát nội tại giữa các lớp nhiên liệu tăng lên dẫn đến các lớp nhiên liệu trượt lên nhau khó khăn hơn.
Nhiệt trị của nhiên liệu nhũ tương sẽ giảm đi do sự có mặt của nước.
Nhìn chung các chỉ tiêu này có thay đổi nhưng vẫn nằm trong khoảng cho phép của nhiên liệu nhũ tương diesel.
KẾT LUẬN
Nhiên liệu nhũ tương nước – diesel với thành phần 1. Hàm lượng nước tối ưu : 7%
3. Chất ổn định nhũ Sorbitol: 0.3%
Thời gian khuấy trộn 4 phút ở nhiệt độ phòng.
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Trịnh
Đồ án tốt nghiệpSV: Nguyễn Văn Tuấn SV: Nguyễn Văn Tuấn
Đã cãi thiện đáng kể các chỉ tiêu về môi trường như giảm hàm lượng NOx, hàm lượng khói, THC cũng như tiêu hao nhiên liệu.
Bên cạnh đó loại nhiên liệu này dễ chế tạo, các chất ổn định nhũ chiếm tỉ lệ nhỏ, rẽ tiền và có bán phổ biến tại thị trường Việt Nam.
Chính vì vậy mà loại nhiên liệu này có khả năng ứng dụng thực tại Việt Nam rất cao.
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI VÀ TỔNG KẾT
Nghiên cứu chế tạo nhũ tương nước - diesel chỉ là một phần trong lĩnh vực nghiên cứu các loại nhiên liệu sạch thân thiện với môi trường nhưng nú đang dần trở thành một hướng chính bởi tính thực tiễn và tính hiệu quả rất cao.
Có ba xu hướng nghiên cứu mới hiện nay liên quan đến chế tạo nhiên liệu nhũ tương thay thế nhiên liệu thông thường:
1. Chế tạo nhũ tương 3 pha diesel - nước - diesel gồm các công trình nghiên cứu bởi Lin và Wang gần đây. Loại nhũ tương này thậm chí còn giảm lượng NOX và CO trong khí thải xuống mức thấp hơn nữa. Nghiên cứu này sử dụng) dietylen glycol dimetyl ete) làm chất phụ gia giúp cải thiện một số đặc điểm cháy của nhũ tương 3 pha và hỗ trợ quá trình hình thành nhũ tốt hơn.
2. Chế tạo vi nhũ tương, nghiên cứu bởi gillberg và riberg từ năm 1976, gần đây được phát triển bởi các tác giả Qingguo và Gollahalli. Các hạt nhũ chế tạo được rất nhỏ (cỡ 10nm), chính vì kích thước nhỏ nên diện tích bề mặt riêng tăng lên, điều này đóng vai trò quan trọng trong nghiên cứu “vi nổ” của quá trình cháy, giúp nhiên liệu sạch và triệt để hơn.
3. Hướng cuối cùng là hướng phát triển nhũ tương sinh học, nước – biodiesel. Đặc điểm chính của hướng này là thay thế nhiên liệu diesel thông thường bằng các loại dầu sinh học hay diesel sinh học rồi tiến hành tạo nhũ tương với nước. Loại nhũ tương này cháy tốt hơn hẳn do trong các hợp chất sinh học đem làm nhiên liệu. Khi so sánh đặc điểm cháy của nhũ tương biodiesel với biodiesel thông thường, crookes và cộng sự nhận thấy, lương NOx giảm đi rất nhiều nhưng lương CO lại có xu hướng tăng nhẹ. Các bài báo nói về loại nhiên liệu này cũng không nhiều. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Trịnh
Đồ án tốt nghiệpSV: Nguyễn Văn Tuấn SV: Nguyễn Văn Tuấn
Ở nước ta, nghiên cứu tập trung chủ yếu vào chế tạo được hệ nhũ tương hai pha nước – diesel có tính ổn định cao và phù hợp với điều kiện khí hậu đặc trưng. Khảo sát lựa chọn chất nhũ húa, chất ổn định và chất phụ gia, xây dựng hệ thống chỉ tiêu chất lượng của nhiên liệu cũng như nghiên cứu và chuyển giao công nghệ cho các đơn vị sản xuất. Nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp húa nên nhu cầu sử dụng động cơ diesel tăng mạnh. Vì vậy, có thể nú đây sẽ là một dự án bền vững vì tính khả thi và ý nghĩa thực tế của nú đem lại.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Đinh Văn Hoan, Hoá Keo tập 4, 1968
2. Mai Hữu Khiêm, Giáo trình hoá keo, NXB trườngĐH Bách Khoa thành phố HCM,
1985.
3. PGS. TS Vũ Đào Thắng, Húa học hữu cơ, tập 2, NXB Khoa học kỹ thuật, 2002. 4. Kiều Đình Kiêm, Các sản phẩm dầu mỏ và húa dầu, NXB khoa học kỹ thuật, 2002. 5. PGS. TS Đinh Thị Ngọ, Húa học dầu mỏ và khí, NXB Khoa học kỹ thuật, 202.
6. Nguyễn Hữu Phú, Giáo trình hoá lý và hoá keo, NXB Khoa ĐH tại chức Bách
7. Hoàng Tuấn Bằng: Luận văn tốt nghiệp cao học. Đề tài: Nghiên cứu cấu trúc tập hợp giọt nhũ tương dầu/ nước và phương pháp phân chia 12/1999.
8. Ullmann’s Encyclopedia of industrial chemistry, 2004.
9. Anna lif, Krister Holmberg, Water - in - diesel emulsions and related sytems, Advances in colloid and Interface Science 123 - 126 (2006) 231-239.
10. Cherng – Yuan Lin*, Li - Wei Chen, Eulsification characteristics of three - and two - phase emulsions prepared by the ultrasonic emulsification method.
11. Cherng – Yuan Lin*, Kuo - Hua Wang, effect of an oxygenated additive on the
emulsification characteristics of two - and three - phase diesel emulsions.
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Trịnh
Đồ án tốt nghiệpSV: Nguyễn Văn Tuấn SV: Nguyễn Văn Tuấn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
CỘNG HềA XÃ HỘI CHŨ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠN PHÚC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: NguyễnVăn Tuấn. SHSV: 20043444
Khúa: 49. Khoa: Công Nghệ Húa Học. Ngành: CN Tổng Hợp Hữu Cơ – Húa dầu
1. Đề tại nghiên cứu
Nghiên cứu chế tạo hệ nhũ tương nước – diesel cho động cơ diesel.
2. Nhiệm vụ
Tổng quan về nhiên liệu diesel, nhũ tương và nghiên cứu chế tạo nhũ tương nhiên liệu diesel.
3. Nội dung các phần thuyết minh
Chương I: Tổng quan (bao gồm tổng quan về nhiên liệu diesel, nhũ tuơng, chất nhũ húa và các phương pháp chế tạo nhũ tương).
Chương II: Phương pháp nghiên cứu và tiến hành thực nghiệm (bao gồm phương pháp nghiên cứu hệ nhũ tương và phương pháp chế tạo nhũ tương).
Chương III: Kết quả và đánh giá thực nghiệm. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4. Họ và tên cán bộ hương dẫn: PGS. TS NGUYỄN HỮU TRỊNH.
5. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 6. Ngày hoàn thành đò án:
Ngày tháng 06 năm 2009
Chũ nhiệm bộ môn
(Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)Cán bộ hướng dẫn
PGS. TS Nguyễn Hữu Trịnh
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Trịnh
Đồ án tốt nghiệpSV: Nguyễn Văn Tuấn SV: Nguyễn Văn Tuấn
LỜI CẢM ƠN
Đầu tiên em xin trân trọng bày tở lòng biết ơn sâu sắc đến:
PGS. TS Nguyễn Hữu Trịnh, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo và giúp đỡ em nắm bắt được phương pháp nghiên cứu cũng như hoàn thành được toàn bộ những nội dung trong bản đồ án này.
Đồng thời em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo, cô giáo trong khoa đã nhiệt tình dậy dỗ em trong suốt thời gian em học tập tại trường.
Sau cùng em xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người than, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp.
Hà Nội ngày 01 tháng 06 năm 2009
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Tuấn
GVHD: PGS.TS. Nguyễn Hữu Trịnh Đồ án tốt nghiệpSV: Nguyễn Văn Tuấn SV: Nguyễn Văn Tuấn MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 1
Chương I 3
TỔNG QUAN Lí THUYẾT 3
TỔNG QUAN VỀ NHIấN LIỆU DIESEL. 3
I.1. Nguồn gốc, đặc điểm và thành phần. 3
I.1.1. Nguồn gốc và đặc điểm. 3
I.1.2.Thành phần. 3
I.2.Phân loại nhiên liệu diesel. 4
I. 3. Quá trình cháy trong động cơ diesel. 4
I. 3. 1. Nguyên lý làm việc. 5
I. 4. Quá trình hình thành khí thải trong động cơ diesel. 6
I. 4. 1. Độc tố và khói khí xả. 6
I. 4. 3. Cơ chế hình thành. 9 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
I. 5. Xu thế hoàn thiện phẩm cấp của nhiên liệu diesel. 12
II. TỔNG QUAN VỀ NHŨ TƯƠNG. 14
II.1. Khái niệm và phân loại 14
II.1. 1 Khái niệm. 14
II.1.2.Phân loại nhũ tương. 14
II.1.3. Phương pháp phân biệt nhũ tương: 16
II.2. Tính chất của nhũ tương: 16
II.2.1. Sự hình thành và phát triển bề mặt giọt nhũ: 16
II.2.2. Kích thước hạt và sự phân bố kích thước hạt: 17
II.2.3. Tính lưu biến của nhũ tương: 18
II.2.4.Độ bền của nhũ tương: 20
II.2.5.Hiện tượng kết tụ và lắng đọng nhũ tương: 20
II.2.6. Hiện tượng đảo pha nhũ tương : 22
II.3. Lý thuyết về sự ổn định của nhũ tương. 22
II.3. 1 Sự tích điện của các giọt nhũ. 22
II.3. 2. Cấu tạo của lớp điện tích kép. 23
II.3. 3. Yếu tố hình học. 25
II.4.Chất nhũ húa và quy tắc lựa chọn. 27
II.4.1. Chất hoạt động bề mặt. 27
II.4.2.Cơ chế làm giảm sức căng bề mặt của chất hoạt động bề mặt. 31
II.4.3.Các tiêu chuẩn lựa chọn chất nhũ húa. 32
II.5. Kỹ thuật chế tạo nhũ tương. 35
II.5.1. Phương pháp ngưng tụ. 35
II.5.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình chế tạo nhũ tương. 37
Chương II 40
PHƯƠNG PHÁP NGHIấN CỨU VÀ 40
TIẾN HÀNH THỰC NGHIỆM 40
I. Phương pháp chế tạo nhũ tương nước - nhiên liệu diesel 40
I. 1. Sơđồ công nghệ chế tạo nhũ tương – nhiên liệu diesel 40
I.2.Lựa chọn thành phần cho hệ. 40 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
II. CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG NHŨ TƯƠNG TẠO THÀNH
41 II.1. Thời gian ổn định của nhũ tương 41
II. 2.Các phương pháp nghiên cứu phân bố tập hợp giọt. 41
II.3. Phương pháp đánh giá các chỉ tiêu của nhiên liệu. 42
II.3.1 Trị số xetan của nhũ tương nước – nhiên liệu diesel 43
II. 3.2. Thành phần phân đoạn 44
II. 3.3. Hàm lượng cặn 10% của mẫu chưng cất 45
II. 3. 4. Độ nhớt động học 45
II. 3. 4. Khối lượng riêng và tỷ trọng 46
II. 3. 5. Nhiệt trị 47
II. 3. 6. Nhiệt độ chớp cháy cốc kín 47
II.4. Hàm lượng khí thải và công suất động cơ 48
II.5. Phương pháp xác định kích thước hạt 49
ơng III 51
KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 51
I. Nghiên cứu, lựa chọn các thành phần trong hệ nhũ tương nước – nhiên liệu diesel 51
I.1. Nghiên cứu lựa chọn chất nhũ húa 51
I.2. Nghiên cứu, lựa chọn chất ổn định nhũ 53
II. NGHIấN CỨU CHẾ TẠO NHŨ TƯƠNG NƯỚC – NHIấN LIỆU DIESEL 55
II.1. Xác định hàm lượng nước, chất nhũ hoá và chất ổn định nhũ phù hợp 55
II.1.1. Xác định tỷ lệ chất nhũ hoá và chất ổn định nhũ phù hợp. 55
II.1.2. Xác định hàm lượng nước và chất HĐBM 56
II.2. Xác định thời gian khuấy trộn thích hợp. 61
III. XÁC ĐỊNH CÁC CHỈ TIấU ĐỐI VỚI NHŨ TƯƠNG NƯỚC – NHIấN LIỆU DIESEL 62
III.1. Xác định kích thước hạt 63
III.2. Xác định chất lượng nhiên liệu nhũ tương nước – diesel 64
III.2.1. Công suất của động cơ 64
III.2.2. Hàm lượng NOx 65
III.2.3. Lượng PM tạo ra (độ mờ khói) 66
III. 2. 4. Lượng khí CO2 tạo ra 67 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
III. 2. 5. Lượng CO tạo ra 68
III. 2. 6. Lượng tiêu hao nhiên liệu 69
III. 2. 7.Lượng THC tạo ra 70
III. Xác định các chỉ tiêu khác 71
KẾT LUẬN 72
XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI VÀ TỔNG KẾT 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO 74