7. Nội dung nghiên cứu
3.4. Kết luận chương 3
- Trên cơ sở mô hình và bộ số liệu của động cơ V12 đã xây dựng và hiệu chỉnh mô hình mô phỏng động cơ có độ chính xác và tin cậy. Các giá trị mô phỏng khác với giá trị của nhà sản xuất đều nằm trong giới hạn cho phép, với sai số tương đối lớn nhất là 7,34%.
- Trên cơ sở các tính chất cơ bản của nhiên liệu D100, E10, B10 và M10, thông qua mô phỏng mô hình đã được thiết lập bằng phần mềm GT-Power nhận thấy:
+ Công suất có ích của động cơ có sự sụt giảm nhẹ, chẳng hạn khi sử dụng B10 là 4%, E10 là 5,5% và M10 là 7,7%. Tuy nhiên, suất tiêu hao nhiên liệu có chiều hướng tăng lên khi thêm alcohols lần lượt là 4,3%, 5,7% và 8,3%; điều này là do nhiệt trị của các nhiên liệu B10, E10 và M10 thấp hơn so với diesel khoáng.
+ Áp suất cực đại của hỗn hợp diesel-alcohols là cao hơn so với khi sử dụng diesel khoáng.
+ Khi thêm alcohol vào diesel nền sẽ làm tăng nhẹ hàm lượng phát thải NOx, trong khi đó gây giảm đáng kể các chất ô nhiễm khác như CO, HC và CO2.
- Khi pha thêm alcohol vào nhiên liệu diesel khoáng, nhiệt độ cực đại của ống lót tăng lần lượt là: E10: 5,4%; B10: 3,7% và M10: 2,23%. Có thể nhận thấy, khi thêm alcohol vào nhiên liệu khoáng nhiệt độ cực đại trên bề mặt gương xi lanh thay đổi rất ít, điều này cho phép khi động cơ chuyển sang vận hành chế độ lưỡng nhiên liệu diesel - alcohol thì vẫn đảm bảo an toàn.
KẾT LUẬN CHUNG
Qua một thời gian nghiên cứu, luận văn đã thực hiện xong nội dung đề tài:
“Nghiên cứu ảnh hưởng của B10, E10 và M10 tới trạng thái nhiệt của ống lót
xi lanh động cơ lưỡng nhiên liệu cồn - diesel”, quá trình tính toán mô phỏng và khảo sát đưa ra một số kết luận sau:
Công suất có ích của động cơ có sự sụt giảm nhẹ, chẳng hạn khi sử dụng B10 là 4%, E10 là 5,5% và M10 là 7,7%. Tuy nhiên, suất tiêu hao nhiên liệu có chiều hướng tăng lên khi thêm alcohols lần lượt là 4,3%, 5,7% và 8,3%; điều này là do nhiệt trị của các nhiên liệu B10, E10 và M10 thấp hơn so với diesel khoáng.
Áp suất cực đại của hỗn hợp diesel - alcohols là cao hơn so với khi sử dụng diesel khoáng.
Khi thêm alcohol vào diesel nền sẽ làm tăng nhẹ hàm lượng phát thải NOx, trong khi đó gây giảm đáng kể các chất ô nhiễm khác như CO, HC và CO2
(chất gây ra hiệu ứng nhà kính).
Khi pha thêm alcohol vào nhiên liệu diesel khoáng sẽ giảm phát thải các chất ô nhiễm từ động cơ trong khi không làm ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất và công suất có ích của động cơ. Ngoài ra, khi pha thêm các alcohol này giúp ta có thể tâp trung các giải pháp xử lý NOx hiệu quả hơn do chất ô nhiễm dạng hạt PM được giảm đáng kể, sự giảm PM có thể do tỷ lệ không khí/nhiên liệu (A/F) thấp hơn tại chế độ tải lớn và lượng ô xy có sẵn trong nhiên liệu diesel - alcohol. Bởi vì, trong động cơ diesel kiểm soát sự phát thải NOx và PM đồng thời tại nguồn phát là rất khó khăn. Chính vì vậy, thêm nhiên liệu có tính ô xi hóa vào nhiên liệu diesel khoáng gần như là một sự lựa chọn tốt cho động cơ diesel, đặc biệt giảm sử dụng các bộ xử lý khí thải đắt tiền sau nguồn phát sinh.
Khi pha thêm alcohol vào nhiên liệu diesel khoáng, nhiệt độ cực đại của ống lót tăng lần lượt là: E10: 5,4%; B10: 3,7% và M10: 2,23%. Có thể nhận thấy, khi thêm alcohol vào nhiên liệu khoáng nhiệt độ cực đại trên bề mặt gương xi lanh thay đổi rất ít, điều này cho phép khi động cơ chuyển sang vận hành chế độ lưỡng nhiên liệu diesel - alcohol thì vẫn đảm bảo an toàn
Hướng phát triển tiếp theo của đề tài:
+ Xác định tỷ lệ hòa trộn alcohol - diesel lớn nhất trên toàn vùng làm việc của động cơ.
+ Nghiên cứu ảnh hưởng khi thêm các alcohol có số nguyên tử các bon > 4 vào diesel khoáng đến các chỉ tiêu công tác và phát thải của động cơ.
Do khả năng và điều kiện kinh phí có hạn, trang thiết bị thực nghiệm không đảm bảo nên kết quả luận văn còn có những sai sót, hạn chế nhất định, rất mong sự giúp đỡ đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn đồng nghiệp.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1]. Vũ Quốc Anh, Phạm Thanh Hoan (2006), "Tính toán kết cấu bằng phần mềm ANSYS", NXB Xây dựng.
[2]. Nguyễn Trung Kiên (2016), "Nghiên cứu ảnh hưởng của mức độ tăng áp đến phụ tải nhiệt của động cơ diesel khi cường hóa”, Luận án tiến sĩ kỹ thuật.
[3]. Hà Quang Minh (1992), "Những nội dung mới trong nghiên cứu và tính toán chu trình công tác của động cơ", Học viện Kỹ thuật Quân sự.
[4]. Hà Quang Minh (2001), "Phương pháp tính toán chu trình công tác của động cơ", giáo trình Cao học, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội.
[5]. Hà Quang Minh (2002), “Lý thuyết động cơ đốt trong”, NXB Quân đội nhân dân, Hà Nội.
[6]. Nguyễn Văn Phái, Trương Tích Thiện, Nguyễn Tường Long, Nguyễn Định Giang (2003), "Giải bài toán cơ kỹ thuật bằng chương trình ANSYS", NXB Khoa học và Kỹ thuật.
[7]. Trần Văn Tế (1997), "Bài giảng sau đại học: Trao đổi nhiệt của động cơ đốt trong", ĐHBK Hà Nội.
[8]. Lê Anh Tuấn, Phạm Hữu Tuyến, Văn Đình Sơn Thọ (2017), “Nhiên liệu thay thế dùng cho động cơ đốt trong”, NXB ĐHBK Hà Nội.
Tiếng Anh
[9]. Gamma Technologies (2016), GT-Power Tutorial Ver 7.3
[10]. Ghazi A.Karim (2015), "Dual-Fuel diesel engines", CRC Press, Taylor & Francis Group.
[11]. Nadir Yilmaz, Alpaslan Atmanli (2017), “Experimental evaluation of a diesel engine running on the blends of diesel and pentanol as a next generation higher alcohol”, Elsevier.
[12]. T. Balamurugan, R. Nalini (2014), "Experimental investigation on performance, combustion and emission characteristics of four stroke diesel engine using diesel blended with alcohol as fuel", Elsevier.
[13]. H.K. Imdadul, H.H. Masjuki, etc (2015), “Higher alcohol–biodiesel–diesel blends: An approach for improving the performance, emission, and combustion of a light-duty diesel engine”, Elsevier.
[14]. M.S.M. Zaharin, N.R. Abdullah, etc (2017), "Effects of physicochemical properties of biodiesel fuel blends with alcohol on diesel engine performance and exhaust emissions: A review", Elsevier.
[15]. B. Rajesh Kumar, S. Saravanan, D. Rana, A. Nagendran (2016), "A comparative analysis on combustion and emissions of some next generation higher-alcohol: diesel blends in a direct-injection diesel engine", Elsevier.
[16]. Arkadiusz Jamrozik (2017), "The effect of the alcohol content in the fuel mixture on the performance and emissions of a direct injection diesel engine fueled with diesel-methanol and diesel-ethanol blends", Elsevier.
[17]. Ambarish Datta, Bijan Kumar Mandal (2015), "Impact of alcohol addition to diesel on the performance combustion and emissions of a compression ignition engine", Elsevier.
[18]. M. Abu-Qudais, O. Haddad, M. Qudaisat (1999), "The effect of alcohol fumigation on diesel engine performance and emissions", Energy Conversion & Management 41.
[19]. Satish Kumar, Jae Hyun Cho, Jaedeuk Park, Il Moon (2013), "Advances in diesel–alcohol blends and their effects on the performance and emissions of diesel engines", Elsevier.
[20]. B. Rajesh Kumar, S. Saravanan (2016), "Use of higher alcohol biofuels in diesel engines: A review", Elsevier.
[21]. A. Imran, M. Varman, H.H. Masjuki, M.A. Kalam (2013), "Review on alcohol fumigation on diesel engine: A viable alternative dual fuel technology for satisfactory engine performance and reduction of environment concerning emission", Elsevier.
[22]. Wojciech Tutak, etc (2015), "Alcohol–diesel fuel combustion in the compression ignition engine", Fuel, Elsevier.
[23]. M. Abu-Qudais, O. Haddad, M. Qudaisat (1999), "Effect of alcohol fumigation on diesel engine performance", Energy Conversion & Management 41.
[24]. Chunde Yao, Wang Pan, AnrenYao (2017), "Methanol fumigation in compression-ignition engines: A critical review of recent academic and technological developments", Fuel, Elsevier.
[25]. Arkadiusz Jamrozik (2017), "The effect of the alcohol content in the fuel mixture on the performance and emissions of a direct injection diesel engine fueled with diesel-methanol and diesel-ethanol blends", Energy Conversion & Management, Elsevier.
[26]. Z.H. Zhang, C.S. Cheung, T.L. Chan, C.D. Yao (2009), "Experimental investigation of regulated and unregulated emissions from a diesel engine fueled with Euro V diesel fuel and fumigation methanol", Atmospheric Environment, Elsevier.
[27]. Xinlei Liu, etc (2016), "Development of a combined reduced primary reference fuel-alcohol (methanol-ethanol-propanols-butanols-n-pentanol) mechanism for engine applications", Energy, Elsevier.
[28]. Z.H. Zhang, C.S. Cheung, T.L. Chan, C.D. Yao (2013), “Influence of fumigation methanol on the combustion and particulate emissions of a diesel engine", Fuel, Elsevier.
[29]. A. Osman Emiroglu, Mehmet, Sen (2017), “Combustion, performance and emission characteristics of various alcohol blends in a single cylinder diesel engine”, Fuel, Elsevier.
Tiếng Nga
[30]. Двигатели В-2 и В-6. Техническое описание. М.: Военное издательство, 1975.
PHỤ LỤC
CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN TRẠNG THÁI NHIỆT ỐNG LÓT XI LANH DỰA TRÊN NGÔN NGỮ THAM SỐ HÓA THIẾT KẾ TRONG ANSYS
! Chương trình tổng quát tính toán trường nhiệt độ ống lót xi lanh động cơ V12 được trình bày như sau:
FINISH /CLEAR
/Title, TRUONG NHIET DO ONG LOT XILANH DONG CO V12 /FILNAME, XILANH_V12
/Prep7
KEYW,Thermal,1 /PMETH,STAT,0
!Xây dựng mô hình hình học của ống lót xi lanh động cơ V12 K,1,0,0,0 K,2,78.5,0,0 K,3,78.5,64,0 K,4,79,64,0 K,5,79,82.3,0 K,6,82,82.3,0 K,7,82,122.3,0 K,8,81,122.3,0 K,9,81,259,0 K,10,82.5,259,0 K,11,82.5,268,0 K,12,86,268,0 K,13,86,275,0 K,14,77.5,275,0 K,15,77.5,276.8,0 K,16,75,276.8,0 K,17,75,268.8,0 K,18,75,238.8,0 K,19,75,208.8,0 K,20,75,178.8,0 K,21,75,148.8,0 K,22,75,118.8,0 K,23,75,88.8,0 K,24,75,0,0 K,25,0,280,0 L,2,3 L,3,4 L,4,5 L,5,6 L,6,7 L,7,8 L,8,9 L,9,10
L,10,11 L,11,12 L,12,13 L,13,14 L,14,15 L,15,16 L,16,17 L,17,18 L,18,19 L,19,20 L,20,21 L,21,22 L,22,23 L,23,24 L,24,2 LGLUE,ALL AL,ALL VROT,ALL,,,,,,1,25,90,1 /VIEW,1,-2,1,1
!KHAI BAO KIEU PHAN TU /TYPE
ET,1,SOLID90
!KHAI BAO VAT LIEU
MPTEMP,1,20,100,200,300,400,500 MPTEMP,7,600,700,800 MPDATA,C,1,2,496,517,533,546,575,609 MPDATA,C,1,8,638,676 MPDATE,DENS,1,1,7710,7710,7710,7710,7710,7710 MPDATE,DENS,1,7,7710,7710,7710 MPDATA,KXX,1,1,33*10E-3,33*10E-3,32*10E-3,31*10E-3,20*10E-3,20*10E-3 MPDATA,KXX,1,7,28*10E-3,27*10E-3,27*10E-3 MPDATA,ALPX,1,2,11.5*10E-6,11.8*10E-6,12.7*10E-6,13.4*10E-6,13.9*10E-6,14.7*10E-6 MPDATA,ALPX,1,8,14.9*10E-6 MPDATA,ALPY,1,2,11.5*10E-6,11.8*10E-6,12.7*10E-6,13.4*10E-6,13.9*10E-6,14.7*10E-6 MPDATA,ALPY,1,8,14.9*10E-6 MPDATA,ALPZ,1,2,11.5*10E-6,11.8*10E-6,12.7*10E-6,13.4*10E-6,13.9*10E-6,14.7*10E-6 MPDATA,ALPZ,1,8,14.9*10E-6
!DAT TAI LEN MO HINH TUNIF,400 SFA,16,,CONV,16,T16 SFA,17,,CONV,17,T17 SFA,18,,CONV,18,T18 SFA,19,,CONV,19,T19 SFA,20,,CONV,20,T20 SFA,21,,CONV,21,T21
SFA,22,,CONV,22,T22 SFA,23,,CONV,22,T23 SFA,2,,CONV,2,T2 SFA,4,,CONV,4,T4 SFA,6,,CONV,6,T6 SFA,8,,CONV,8,T8 SFA,10,,CONV,10,T10 SFA,12,,CONV,12,T12 LSWRITE,SO1 !CHIA LUOI ESIZE,6 VSWEEP,ALL FINISH /SOLU
!XAC DINH KIEU PHAN TICH ANTYPE,0,NEW NROPT,AUTO CNVTOL,TEMP,300,0.0005 SOLVE FINISH /POST1 PLNSOL,TEMP,,,1