C 3H5[OO(H2) 8H3] 3+ 3 2H5OH ® 3 2H5[OO(H2)8 H3]
NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP NÂNG CAO
KHẢ NĂNG TỰ BỐC CHÁY CỦA DẦU
3.1. CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG TỰ BỐC CHÁY CỦA
NHIÊN LIỆU DIESEL:
Tính tự bốc cháy của nhiên liệu là tính chất liên quan đến khả năng tự phát hỏa khi hỗn hợp nhiên liệu – khơng khí chịu tác dụng của áp suất và nhiệt độ đủ lớn.
Để định lượng tính tự bốc cháy của nhiên liệu, cĩ thể sử dụng các đại lượng dưới đây.
3.1.1.Thời gian chậm cháy (ti ).
Là khoảng thời gian tính từ thời điểm hỗn hợp cháy chịu tác dụng của áp suất và nhiệt độ đủ lớn đến thời điểm xuất hiện những trung tâm cháy đầu tiên. Trong trường hợp động cơ diesel, thời gian chậm cháy (ti ) được tính từ thời điểm nhiên liệu bắt đầu được phun vào buồng đốt đến thời điểm nhiên liệu phát hoả.
Nhiên liệu cĩ tính tự bốc cháy càng cao thì thời gian chậm cháy (ti ) càng ngắn, và ngược lại. Thời gian chậm cháy là đại lượng phản ánh tính tự bốc cháy của nhiên liệu diesel theo cách mà chúng ta mong muốn nhất, bởi vì nĩ ảnh hưởng mạnh và trực tiếp đến tồn bộ diễn biến và chất lượng của quá trình cháy ở động cơ diesel. Tuy nhiên thời gian chậm cháy của nhiên liệu diesel ở động cơ thực tế chỉ kéo dài từ vài phần vạn đến vài phần ngàn của một giây. Đo trực tiếp một khoảng thời gian ngắn như vậy là một việc rất khĩ, cho nên người ta đã sử dụng một đại lượng khác để đánh gía tính tự bốc cháy trên cơ sở một số tính chất lý hĩa của nhiên liệu cĩ liên quan mật thiết với thời gian chậm cháy, hoặc so sánh tính tự bốc cháy của mẫu thử và của nhiên liệu chuẩn.
3.1.2. Hằng số độ nhớt – Tỷ trọng.
Là một thơng số được tính tốn trên cơ sở độ nhớt và tỷ trọng của dầu diesel. Tùy thuộc vào đơn vị được chọn của độ nhớt, tỷ trọng. Giữa độ nhớt, tỷ trọng và hằng số độ nhớt – tỷ trọng cĩ mối quan hệ sau.[3]
d= 1.0820VG + (0.776 –0.72VG )[log log (u -4 ) }- 0.0887 {3.1} Trong đĩ:
d – tỷ trọng ở 60oF
u - độ nhớt động học.ở 1000F ,[Mst ], VG – hằng số độ nhớt tỷ trọng.
3.1.3.Chỉ số diesel (DI ).
Là thơng số tính tốn trên cơ sở tỷ trọng và điểm Aniline của nhiên liệu. [3]
DI = 0A.0.01API {3.2} Trong đĩ: Trong đĩ:
0A – điểm Aniline,0F,
0API – tỷ trọng tính theo thang API.
Bởi vì độ nhớt, tỷ trọng và điểm Aniline đều là những đại lượng cĩ quan hệ chặt chẽ với thành phần hố học của dầu diesel xét từ gốc độ hàm lượng của các nhĩm Hyđrơcacbon, nên hằng số độ nhớt – tỷ trọng và chỉ số diesel sẽ phản ánh tính tự bốc cháy của nhiên liệu. Khi được xác định bằng cơng thức {3.1} và {3.2}, VG càng nhỏ thì thời gian chậm cháy càng ngắn, tính tự bốc cháy càng cao; cịn DI càng nhỏ thì thời gian chậm cháy càng dài.
3.1.4. Số Cetan.
Là đại lượng đánh giá tính tự bốc cháy của nhiên liệu bằng cách so sánh nĩ với nhiên liệu chuẩn. Về trị số, là số phần trăm thể tích của chất n – Cetan (C16H34 ) cĩ trong hỗn hợp với chất a - Mêthylnaphthalen (C10H7CH3 ) nếu hỗn hợp tương đương với nhiên liệu thí nghiệm về tính bốc cháy, nhiên liệu chuẩn là hỗn hợp với tỷ lệ thể tích khác nhau của n –C16H34 và a -C10H7CH3. n – C16H34 là một Hyđrơcacbon loại Paraphin thường cĩ tính bốc cháy rất cao, người ta quy ước số Cetan của nĩ bằng 100; cịn a - C10H7CH3 là một Hyđrơcacbon thơm, chứa một nhĩm Mêthyl trộn lẫn với các nguyên tử Hyđrơgen a, khĩ tự bốc cháy, cĩ số Cetan quy ước bằng khơng.
số Cetan (CN ) DI VG ch ỉ s ố di es el ( D I ) ha èng s ốđ ộ nh ớt - ty û tr ọn g (V G ) 90 70 50 30 10 0.96 0.96 0.88 0.80 0.84 100 80 60 40 20 0 Hình.3-1. Quan hệ giữa VG, DI và CN. [3]
Phương pháp xác định số Cetan được áp dụng phổ biến hiện nay là so sánh tỷ số nén tới hạn (eCR ) của nhiên liệu thí nghiệm và của nhiên liệu chuẩn trên một loại động cơ ở một chế độ quy ước. Trên thị trường hiện nay cĩ nhiều loại động cơ thí nghiệm được sử dụng để xác định tính tự bốc cháy của nhiên liệu khi thí nghiệm theo tiêu chuẩn ASTM D613 – 61T, điều kiện hoạt động của động cơ như sau:
Tốc độ quay : 900 ( v/ph) Gĩc phun sớm nhiên liệu : 130 (gqtk)
Nhiệt độ nước làm mát : 212 0 F (86,880C) Nhiệt độ khơng khí nạp : 150 0F (51,330C)
Tính bốc cháy của nhiên liệu cĩ ảnh hưởng trực tiếp đến diễn biến quá trình cháy ở động cơ diesel và qua đĩ ảnh hưởng đến các chỉ tiêu chất lượng của động cơ. Thời gian chậm cháy dài sẽ dẫn đến hàng loạt hậu quả sau đây:
- Làm tăng phụ tải cơ học tác dụng lên cơ cấu truyền lực của động cơ do nhiên liệu tập trung trong giai đoạn chậm cháy nhiều hơn dẫn đến tốc độ tăng áp suất (wpm ) và áp suất cực đại (pz ).
- Làm giảm cơng suất và hiệu suất của động cơ do lượng nhiên liệu cháy rớt tăng.