CHƯƠNG 3 NĂNG LƯỢNG TRUYỀN THỐNG SỬ DỤNG TRÊN ÔTÔ
3.2. Nhiên liệu diesel
3.2.1. Các tính chất của nhiên liệu diesel
- Công thức phân tử: C10 – C15 - Khối lượng phân tử: 190 – 220 - Nhiệt trị thấp (LHV): 42.5 (MJ/kg) - Tỉ lệ A/F (kg/kg): 14.5
- Tỷ trọng: 840 (kg/𝑚3) - Nhiệt độ sôi từ 180 – 360°C - Nhiệt độ tự cháy: 250°C
- Nhiệt hóa hơi (KJ/kg): 250 – 290 - Điểm đóng băng(OC): -40 – -34 - Độ nhớt (mm2/s): 4.4
- Khơng hịa tan trong nước - Phần trăm khối lượng C: 86 - Phần trăm khối lượng H: 14 - Phần trăm khối lượng O: 0 - Trị số Cetan: 51
• Trị số cetan
Trong chu trình làm việc của động cơ diesel, nhiên liệu tự bốc cháy trong điều kiện nhiệt độ và áp suất tới hạn, không cần mồi lửa từ bugi. Vì thế tính chất quan trọng của nhiên liệu diesel là chất lượCng cháy của nó.
Trị số cetane đặc trưng cho tính tự cháy của nhiên liệu diesel. Do đó, số Cetane càng lớn thì tính tự cháy của nhiên liệu càng cao và ngược lại.
Trị số Cetane là chỉ tiêu chất lượng quan trọng nhất của nhiên liệu diesel, đặc trưng cho khả năng tự bốc cháy của nhiên liệu diesel. Trị số cetane là một đại lượng quy ước, có giá trị (là một số nguyên nhận giá trị từ 0 đến 100) bằng tỷ số phần trăm thể tích của n-cetane (C16H34) trong hỗn hợp với alpha-methyl naphthalene (C10H7CH3) sao cho hỗn hợp này có khả năng tự bốc cháy tương đương với mẫu nhiên liệu diesel trong điều kiện thử nghiệm tiêu chuẩn (theo quy ước thì alpha-methyl naphthalene có trị số cetane bằng 0 và n-heptane có trị số cetane bằng 100). Khi đó thành phần Cetane tính theo % hỗn hợp so sánh được coi là trị số Cetane cần xác định của dầu Diesel.
Trị số cetane yêu cầu thì dựa vào thiết kế và kích cỡ động cơ, tốc độ và tải tự nhiên, sự khởi động và điều kiện áp suất.
24
• Tính bay hơi
Cùng với đặc tính cháy, tính chất bay hơi của nhiên liệu diesel cũng quyết định một phần quan trọng của quá trình cháy của nhiên liệu trong động cơ.
Nếu sử dụng nhiên liệu có tính bay hơi tốt thì sau khi dược phun sương vào xi lanh thì nó sẽ trộn hịa tốt với khơng khí và kết quả là sự cháy nhanh chóng được bảo đãm, máy hoạt động tốt, thuận lợi.
Việc sử dụng nhiên liệu có tính bay hơi kém thì sẽ làm xuất hiện khả năng hiện tượng cháy khơng hồn tồn và động cơ nổ rung có tiếng gỏ lạ, làm lãng phí nhiên liệu, tăng khả năng mài mịn động cơ.
Việc sử dụng nhiên liệu có tính bay hơi cịn ảnh hưởng tới tính khởi động động cơ. Nếu sử dụng nhiên liệu có tính bay hơi tốt thì việc khởi động động cơ sẽ dễ dàng.
• Tính nhớt
Tính nhớt được hiểu là sự chống lại sự chảy của chất lỏng. Độ nhớt cao nghĩa là nhiên liệu đậm đặc và không chảy dễ dàng.
Nhiên liệu có độ nhớt khơng đúng (q cao hoặc quá thấp) có thể làm cho động cơ hoặc hệ thống nhiên liệu hư hỏng.
Dầu diesel phải có độ nhớt tương đối thấp vì nó phải lưu chuyển trong các đường ống và phải phun sương vào các xy lanh của động cơ. Dầu có độ nhờn cao khơng thể tạo thành sương khi phun ra khỏi kim phun. Những hạt nhiên liệu phun ra khỏi kim phun còn lớn sẽ cháy chậm hơi, nên hiệu suất động cơ sẽ giảm xuống. Tuy nhiên, nếu độ nhớt quá thấp, dầu diesel không thể làm trơn các bộ phận vận chuyển bên trong bơm cao áp cũng như kim phun. Do đó có thể làm hư hỏng các bộ phận này.
• Tính bơi trơn
Đặc tính bơi trơn của nhiên liệu diesel là quan trọng, đặc biệt là cho các máy bơm cao áp loại quay và loại phân phối. Trong những máy bơm, bộ phận chuyển động được bơi trơn bằng nhiên liệu khi nó di chuyển qua các máy bơm, không phải do dầu động cơ.
Nhiên liệu bơi trơn thấp có thể gây mịn cao và để lại vết xước trên các chi tiết. Nhiên liệu bơi trơn cao có thể giảm mài mịn và tuổi thọ linh kiện dài hơn.
25 Điểm chớp cháy được xác định bằng cách nung nóng nhiên liệu trong một buồng kín nhỏ cho tới khi hơi nhiên liệu cháy trên bề mặt chất lỏng. Nhiệt độ lúc này của nhiên liệu được gọi là điểm chớp cháy.
• Lượng lưu huỳnh
Hàm lượng lưu huỳnh trong diesel rất quan trọng, hàm lượng càng nhỏ càng tốt, hàm lượng cao sinh ra axit sunfuric gây ăn mòn động cơ, phá hỏng dầu nhớt bôi trơn, giảm tuổi thọ của động cơ.
• Tính dẫn điện
Nhiên liệu diesel là 1 dạng vật chất lỏng có tính điện, biểu hiện của đặc tính kĩ thuật này là ở chỗ khi nó dịch chuyển, cọ sát, va chạm vào thành đồ vật đựng hay ống dẫn hoặc khi ở trạng thái tĩnh có dịng khí hoặc dịng chất lỏng khác đi qua...đều có thể sinh ra các điện tích tĩnh và có thể dẫn đến sự phát sinh tia lửa điện gây ra cháy.
• Tính ổn định nhiệt
Truyền nhiệt là một đặc điểm của nhiên liệu diesel trong động cơ diesel. Chỉ một phần nhiên liệu được lưu thơng và thực sự đốt. Phần cịn lại của nhiên liệu được đưa trở lại bình xăng. Nhiệt độ nhiên liệu lúc này có thể cao hơn nhiệt độ môi trường xung quanh.
Thiếu ổn định nhiệt của nhiên liệu diesel có thể dẫn đến sự hình thành các chất khơng hịa tan được sau đó có thể gây tắc lưới lọc
• Tính axit
Tính axit của nhiên liệu diesel nếu khơng được kiểm sốt, có thể dẫn đến giảm sự ổn định nhiên liệu, làm ăn mòn sắt thép và là nguyên nhân của sự hình thành mảng bám trong kim phun.
• Cặn cacbon
Cặn carbon là lượng cặn còn lại sau khi cho bay hơi và nhiệt phân nhiên liệu. Cặn cacbon gây nên sự chênh lệch nhiệt độ giữa các điểm có cặn và các điểm khơng có cặn. Cặn cacbon cũng là nguyên nhân gây ra khói màu đen và giảm hệ số tỏa nhiệt.
• Tro xỉ
Hàm lượng tro thấp là rất quan trọng trong việc làm giảm hao mòn của động cơ. Trong dầu chưng cất hàm lượng tro không vượt quá 0,01%.
26