s Đường kính giọt ban đầu 2,29mm
3.3.1. Các chỉ tiêu kinh tế và môi trường của động cơ Diesel
3.3.1.1. Chỉ tiêu kinh tế[5] a/ Hiệu suất của động cơ
Hiệu suất là đại lượng đánh giá hiệu quả biến đổi nhiệt năng thành cơ năng. Để đánh giá mức độ tổn thất trong từng công đoạn của cả quá trình biến đổi năng lượng, người ta đưa ra các khái niệm hiệu suất sau đây:
- Hiệu suất lý thuyết(ηt)
Hiệu suất lý thuyết là hiệu suất nhiệt của chu trình nhiệt động lý thuyết. - Hiệu suất chỉ thị (ηi)
Hiệu suất chỉ thị là hiệu suất nhiệt của chu trình nhiệt động thực tế. - Hiệu suất cơ học (ηm )
Hiệu suất cơ học là đại lượng đánh giá mức độ tổn thất cơ học trong động cơ, tức là đánh giá mức độ hoàn thiện của động cơ về phương diện cơ học.
- Hiệu suất có ích ( ηe)
Hiệu suất có ích là đại lượng đánh giá tất cả các dạng tổn thất năng lượng trong quá trình biến đổi nhiệt năng thành cơ năng có ích ở động cơ, được xác định bằng công thức sau: ηe = ηt .ηt-i .ηm (3.125) ηe = ge H. 3600 (3.126) Trong đó :
H - Nhiệt trị của nhiên liệu sử dụng, kJ/kg . ge - Suất tiêu hao nhiên liệu có ích, g/kW.h. b/ Suất tiêu hao nhiên liệu(ge)
Hiệu quả biến đổi nhiệt năng thành cơ năng của động cơ đốt trong cũng đồng nghĩa với khái niệm “tính tiết kiệm nhiên liệu” của nó. Trong thực tế khai thác, người ta ít dùng hiệu suất mà thường dùng đại lượng thể hiện lượng nhiên liệu do động cơ tiêu thụ để đánh giá tính tiết kiệm nhiên liệu. Lượng nhiên liệu do động cơ tiêu thụ trong một đơn vị thời gian được gọi là lượng nhiên liệu tiêu thụ giờ (Ge).
107
Lượng nhiên liệu do động cơ tiêu thụ để sinh ra một đơn vị công suất có ích trong một đơn vị thời gian được gọi là lượng tiêu thụ nhiên liệu riêng có ích (gọi tắt là suất tiêu hao nhiên liệu - ge ).
Công thức tính như sau :
ge = e N Ge (3.127) Trong đó :
ge - Suất tiêu hao nhiên liệu có ích. (g/kW.h, g/hp.h); Ge - Lượng tiêu thụ nhiên liệu giờ. (kg/h, lít/h); Ne - Công suất có ích của động cơ. (kW, hp).
3.3.1.2. Chỉ tiêu môi trường[1] a/ Oxyt lưu huỳnh(SO2)
SO2 là chất khí không màu, có mùi hăng cay khi nồng độ trong khí quyển là 1 ppm. Khí SO2 là một chất khí ô nhiễm điển hình. SO2 có khả năng hòa tan trong nước cao hơn các khí gây ô nhiễm khác nên dễ phản ứng với cơ quan hô hấp của người và động vật. Ngoài ra, SO2 làm thiệt hại mùa màng, làm nhiễm độc cây trồng. Mưa axit gây ô nhiễm đất, nước bởi SO2 và SO3 trong khí quyển.
b/ Oxyt carbon(CO)
CO là chất khí không màu, không mùi. Khí này là sản phẩm oxy hóa không hoàn toàn nhiên liệu. Hàm lượng của CO phụ thuộc vào tỷ lệ không khí/nhiên liệu. Hỗn hợp giàu nhiên liệu sẽ thải ra hàm lượng CO cao. Tác hại của khí CO đối với con người và động vật xảy ra khi nó tác dụng với hồng cầu (hemoglobin) trong máu, tạo thành một hợp chất bền vững làm giảm khả năng hấp thụ oxy của hồng cầu để nuôi dưỡng tế bào. Thực vật khi tiếp xúc với CO ở nồng độ cao (100÷ 10.000 ppm) sẽ bị rụng lá, cây non chết yểu.
c/ Carbonic (CO2)
CO2 vốn có trong thành phần không khí sạch nhưng có thể được phát sinh khi đốt cháy hoàn toàn nguyên, nhiên liệu chứa cacbon. Trên phạm vi toàn cầu thì khi hàm lượng CO2 trong khí quyển tăng cao sẽ dẫn tới hiện tượng tăng nhiệt độ của trái đất do “hiệu ứng nhà kính”.
108
Theo dự báo của các nhà khoa học, nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên (1,5÷ 4,5)0C vào năm 2050 nếu như ngay từ bây giờ con người không có biện pháp khắc phục hiệu ứng nhà kính.
d/ Oxyt nitơric (NOx)
NOx gồm khí NO và NO2 là hai thành phần quan trọng có vai trò nhất định trong quá trình hình thành khói quang hóa và gây ô nhiễm môi trường.
Khí NO (nitơ oxyt) là khí không màu, không mùi, không tan trong nước. NO có thể gây nguy hiểm cho cơ thể do tác dụng với hồng cầu trong máu, làm giảm khả năng vận chuyển ôxy gây bệnh thiếu máu.
Khí NO2 (nitơ dioxyt) là chất khí màu nâu nhạt, rất dễ hấp thụ bức xạ tử ngoại, dễ hòa tan trong nước và tham gia vào phản ứng quang hóa. NO2 là loại khí có tính kích thích. Khi tiếp xúc với niêm mạc, tạo thành axit qua đường hô hấp hoặc hòa tan vào nước bọt rồi vào đường tiêu hóa, sau đó vào máu. NO2 tác dụng với hơi nước trong khí quyển tạo thành HNO3, axit này ngưng tụ và tan trong nước, theo mưa rơi xuống mặt đất, gây nên mưa axit làm thiệt hại cây cối và mùa màng…
đ/ Hydrocarbon (HC)
Hydrocacbon là sản phẩm do nhiên liệu không cháy hết, cháy không hoàn toàn là do một số nguyên nhân như tỷ lệ không khí/nhiên liệu quá giàu, hòa khí ít có khả năng tiếp cận với màng lửa nên nhiên liệu cháy không hết hoặc do hiện tượng cháy không bình thường. Hợp chất hydrocacbon gồm nhiều loại từ các hợp chất hữu cơ đơn giản như metan tới hydrocacbon thơm, aldehyt, este, hợp chất hữu cơ của halogen cũng như hợp chất hữu cơ có chứa liên kết lưu huỳnh hoặc nitơ. Các hợp chất hữu cơ thường rất độc đối với cơ thể người và động vật. Một số hợp chất hữu cơ như benzen, PAH (hợp chất hydrocacbon thơm đa nhân) có thể là nguyên nhân gây bệnh ung thư. Một số hợp chất hữu cơ halogen là xúc tác cho quá trình phân hủy ozon ở tầng bình lưu.
e/ Bồ hóng
Bồ hóng là chất ô nhiễm đặc biệt quan trọng trong khí xả động cơ diesel. Nó tồn tại dưới dạng những hạt rắn có đường kính trung bình khoảng 0,3mm nên rất dễ xâm nhập sâu vào phổi. Sự nguy hiểm của bồ hóng, ngoài việc gây trở ngại cho cơ quan hô hấp như bất kì một tạp chất cơ học nào khác có mặt trong không khí, nó
109
còn là nguyên nhân gây ra bệnh ung thư do các hydrocarbure thơm mạch vòng (HAP) hấp thụ trên bề mặt của chúng trong quá trình hình thành.
Như vậy:
- Chỉ tiêu kinh tế cần đánh giá là: suất tiêu hao nhiên liệu - ge (g/kW.h).
- Chỉ tiêu môi trường đối với động cơ diesel đáng chú ý nhất là: hàm lượng NOx và Bồ hóng (độ mờ khói xả - K%)