tử carbon bóo hồ. Tuỳ theo đặc điểm của nguyờn tử carbon kết hợp với nhúm OH mà alcohol được gọi là bậc nhất ( CH2 – OH ) , bậc hai ( CH – OH ) và bậc ba ( C – OH ). Cỏc hợp chất mà nhúm OH nối với nguyờn tử C cú nối đụi được gọi là enol, cũn nối với nguyờn tử C của vũng thơm thỡ được gọi là phenol.
Cho đến nay cú hai loại alcohol được sử dụng ở quy mụ cụng nghiệp làm nhiờn liệu cho động cơ phỏt hoả bằng tia lửa là ethyl alcohol (C2H5OH) và methyl alcohol (CH3OH). Chỳng được gọi là etanol và metanol nếu khụng chứa nước.
Etanol là chất lỏng khụng màu, được sản xuất bằng cỏch lờn men cỏc sản phẩm nụng nghiờp như ngũ cốc, khoai tõy, mớa đường ,v.v.
Metanol là chất lỏng trong suốt cú mựi đặc trưng, được sản xuất bằng cỏch chưng khụ gỗ hoặc tổng hợp từ than và hydrogen. Khỏc với etanol, metanol cú thể gõy nhiễm độc nặng cho cơ thể con người và động vật khi thõm nhập vào cơ thể.
Cho đến nay đó cú rất nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu sử dụng metanol và etanol làm nhiờn liệu cho động cơ phỏt hoả bằng tia lửa. Cỏc kết quả nghiờn cứu cho thấy rằng, etanol và metanol cú thể dựng dưới dạng nguyờn chất hoặc hỗn hợp với xăng để chạy động cơ xăng. Nếu sử dụng dưới dạng nguyờn chất, chỉ cần cải hoỏn một số bộ phận của hệ thống cung cấp nhiờn liệu và hệ thống khởi động để việc khởi động động cơ được dễ dàng hơn.
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 75
Bảng 3.1-5. Tớnh chất nhiệt động cơ bản của một số loại nhiờn liệu lỏng [6] Tớnh chất Xăng Ethanol Methanol Benzol Gas oil Dầu hoả
Khối lượng riờng, [kg/dm3] 0,72- 0,76 0,789 0,793 0,88 0,84- 0,88 0,81 Áp suất hơi bóo hồ [bar] 0,6-0,8 0,18 - 0,3 0,01 0,15-0,20 Nhiệt trị, [kJ/kg] 43000- 44000 27000 19500 40500 35000- 44000 40500 Nhiệt ẩn hoỏ hơi, [kJ/kg] 315-350 920 1150 380 - -
3.2. YấU CẦU ĐỐI VỚI NHIấN LIỆU DÙNG CHO ĐCĐT
Quỏ trỡnh đốt chỏy nhiờn liệu ở cỏc loại động cơ đốt trong (ĐCĐT) hiện nay chỉ được phộp diễn ra trong một thời gian rất ngắn, từ vài phần trăm đến vài phần ngàn của 1 giõy. Tuỳ thuộc vào chủng loại động cơ mà nhiờn liệu phải đỏp ứng những yờu cầu khỏc nhau. Ở động cơ hỡnh thành hỗn hợp chỏy bờn ngoài như động cơ carburetor và động cơ phun xăng, nhiờn liệu phải là loại dễ bay hơi để hoà trộn nhanh và đều với khụng khớ đi vào xylanh. Ở động cơ diesel, nhiờn liệu phải được phun vào buồng đốt dưới dạng sương mự và hoà trộn đều với khụng khớ đó được nạp vào trong xylanh trước đú trong khoảng thời gian ngắn nhất cú thể.
Những yờu cầu cơ bản mà nhiờn liệu dựng cho ĐCĐT phải đỏp ứng bao gồm : - Hoà trộn dễ dàng với khụng khớ và chỏy nhanh,
- Khi chỏy toả ra nhiều nhiệt từ một đơn vị thể tớch nhiờn liệu,
- Khụng để lại tro cặn sau khi chỏy và sản phẩm chỏy khụng gõy ụ nhiễm mụi trường,
- Vận chuyển, bảo quản và phõn phối dễ dàng.
Nhiờn liệu khớ cú ưu điểm lớn nhất là dễ hoà trộn với khụng khớ để tạo thành hỗn hợp chỏy đồng nhất và cú số octane cao hơn xăng, vỡ vậy nú cú thể là nhiờn liệu tốt cho động cơ phỏt hoả bằng tia lửa điện. Khi chỏy hoàn toàn, nhiờn liệu khớ hầu như khụng để lại tro cặn. Nhược điểm cơ bản của nhiờn liệu khớ là cú nhiệt trị ứng với một đơn vị thể tớch thấp, do đú khi sử dụng cho động cơ ụtụ phải được chứa trong cỏc bỡnh cú ỏp suất lớn (tới 200 bar), tầm hoạt động của ụtụ cũng bị hạn chế.
Than đỏ cũng đó từng được sử dụng để chạy ĐCĐT . R. Diesel đó đăng ký tại Mỹ ngày 16 thỏng 7 năm 1895 bằng sỏng chế số 542846, trong đú mụ tả loại động cơ chạy bằng than đỏ dưới dạng bột tự bốc chỏy khi được nạp vào cylindre chứa khụng khớ bị nộn đến ỏp suất và nhiệt độ cao. Động cơ hoạt động theo nguyờn lý núi trờn cú hiệu suất khỏ cao nhưng sớm bị thay thế bằng loại động cơ dựng nhiờn liệu lỏng tiện lợi hơn nhiều. Trong thời gian xẩy ra cuộc khủng hoảng năng lượng ở thập kỷ 70, ý tưởng sử dụng than
PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận - ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG (1) - 76
để thay thế nhiờn liệu gốc dầu mỏ lại được đề cập đến. Nhiều cụng trỡnh nghiờn cứu sử dụng than bột để chạy động cơ tuabin khớ, than bột hoà trộn với nước hoặc dầu để chạy động cơ diesel đó cho những kết quả khả quan.
Cho đến nay, nhiờn liệu lỏng vẫn là loại được sử dụng phổ biến nhất cho cỏc loại ĐCĐT. So với nhiờn liệu khớ, nhiờn liệu lỏng cú ưu điểm hơn hẳn là vận chuyển, bảo quản và phõn phối dễ dàng; cú nhiệt trị thể tớch lớn, do đú rất thớch hợp cho động cơ trang bị trờn cỏc phương tiện cơ giới di động. Nhược điểm của nhiờn liệu lỏng là khú tạo ra một hỗn hợp chỏy đồng nhất trong một khoảng thời gian ngắn do đũi hỏi phải cú thời gian để phun nhỏ và hoỏ hơi nhiờn liệu.
3.3. CÁC LOẠI HYDROCARBON Cể TRONG DẦU MỎ
Dầu mỏ là nguyờn liệu gốc để chế biến ra hầu hết cỏc loại nhiờn liệu và chất bụi trơn dựng cho ĐCĐT hiện nay. Cho đến nay, chỳng ta vẫn chưa biết được một cỏch chớnh xỏc nguồn gốc cũng như quỏ trỡnh hỡnh thành dầu mỏ trong lũng đất. Cú nhiều bằng chứng cho thấy rằng, dầu mỏ được hỡnh thành từ xỏc động vật và thực vật qua quỏ trỡnh kộo dài hàng triệu năm. Hàm lượng cỏc chất hoỏ học trong dầu mỏ dao động trong phạm vi như sau : 81ữ 87 % C ; 10 ữ14 % H2 ; 0 ữ 6 % S ; 0 ữ 7 % O2 ; 0 ữ1,2 % N2 . Ngoài ra, trong dầu mỏ cũn cú rất nhiều nguyờn tố khỏc với hàm lượng rất nhỏ.
Mặc dự chỉ cú hai nguyờn tố chủ yếu là C và H, nhưng dầu mỏ là một chất rất phức tạp về mặt hoỏ học. Cỏc nguyờn tử C và H trong dầu mỏ cú khả năng kết hợp với nhau theo những cỏch thức và tỷ lệ rất khỏc nhau, tạo thành những hợp chất được gọi là hydrocarbon (CnHm). Tớnh chất lý hoỏ của nhiờn liệu và chất bụi trơn được sản xuất từ dầu mỏ phụ thuộc rất nhiều vào hàm lượng của cỏc nhúm hydrocarbon khỏc nhau cú trong nguyờn liệu gốc. Cú thể chia tất cả hydrocarbon cú trong dầu mỏ thành 4 nhúm : Parafin (CnH2n + 2), Naphthene (CnH2n), Aromatic (CnH2n - 6) và nhúm cỏc loại hydrocarbon khỏc.