L ỜI CẢM ƠN
i. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài
2.1.2. Đặc điểm quá trình cháy trong động cơ đốt cháy cưỡng bức sử dụng xăng sinh học
xăng sinh học
Xăng sinh học là hỗn hợp giữa xăng thông thường và cồn etanol (C2H5OH), phương trình cháy của xăng sinh học trong động cơ đốt cháy cưỡng bức có thể được diễn tả như sau [43]:
(1-XE)CnHm+(XE)C2H5OH+a(O2+3,76N2)→
bCO2+dH2O+eN2+fO2+gCO+hH2+iH+jO+kOH+lNO
- a, b, d, e, f, g, h, i, j, k, l: các hệ số, - XE: tỷ lệ mol etanol trong nhiên liệu.
Xăng sinh học có chứa sẵn ôxy nên hỗn hợp công tác trở nên nhạt hơn, tỷ số nhiên liệu/không khí tương đương khi sử dụng xăng sinh học có thể được tính theo công thức:
∅ = ∅ ( / )
( / )
- bl, G: tỷ số nhiên liệu/không khí tương đương khi sử dụng xăng sinh học và xăng thông thường,
- (F/A)sbl, (F/A)sG: tỷ số nhiên liệu/không khí ở điều kiện cháy lý tưởng với xăng sinh học và xăng thông thường,
- bl, G: khối lượng riêng của xăng sinh học và xăng thông thường.
Khi tăng tỷ lệ pha trộn etanol trong nhiên liệu, tỷ số nhiên liệu/không khí tương đương có xu hướng giảm (Hình 2.5). Nếu với xăng thông thường tỷ số này là 1,15 thì khi tăng nồng độ cồn tới khoảng 25%, tỷ số này sẽ xấp xỉ bằng 1 [44].
Như trình bày ở các phần trên, etanol
Hình 2.5. Biến thiên tỷ số nhiên liệu/không
khí tương đương theo nồng độ cồn etanol
-32-
có nhiệt ẩn cao có thể gây hiệu ứng làm lạnh khí nạp làm tăng hệ số nạp và hiệu suất động cơ. Tỷ lệ nhiên liệu/không khí tương đương ở điều kiện lý tưởng của etanol cao hơn và nhiệt trị thấp hơn so với xăng thông thường, đặc biệt áp suất hơi bão hòa thay đổi khi pha vào xăng thông thường với nồng độ khác nhau. Những yếu tố này có thể dẫn đến diễn biến quá trình cháy trong động cơ đốt cháy cưỡng bức khi sử dụng xăng sinh học có điểm khác biệt với xăng thông thường. Trong nghiên cứu trên, ảnh hưởng của nồng độ etanol trong xăng sinh học tới bán kính màng lửa và diện tích màng lửa được thể hiện trên Hình 2.6 và Hình 2.7.
Hình 2.6. Bán kính màng lửa khi sử dụng xăng
sinh học tại thời điểm trước ĐCT 100, tại ĐCT và sau ĐCT 100
Hình 2.7. Diện tích màng lửa khi sử dụng xăng
sinh học tại thời điểm trước ĐCT 100, tại ĐCT và sau ĐCT 100
Trong khoảng thời gian cháy trễ, khoảng 100 trước ĐCT, bán kính màng lửa đối với các loại xăng tương tự nhau. Tuy nhiên, trong giai đoạn cháy nhanh, nồng độ cồn etanol trong xăng sinh học có ảnh hưởng đáng kể. Tại ĐCT và sau ĐCT 100, bán kính màng lửa tăng lên khi nồng độ cồn tăng dần đến 25%. Diện tích màng lửa cũng tăng lên khi tăng nồng độ etanol tại thời điểm trước ĐCT 100 và tại ĐCT. Cuối quá trình cháy, màng lửa đã lan truyền khắp buồng cháy và chạm thành buồng cháy. Do đó diện tích màng lửa tại 100 sau ĐCT có xu hướng giảm khi tăng nồng độ etanol tới 25% sau đó tăng lên. Diện tích màng lửa nhỏ nhất với xăng sinh học có nồng độ etanol 25% cho thấy xăng sinh học này có tốc độ cháy nhanh nhất và chạm vào thành buồng cháy sớm nhất.
Hình 2.8. Tỷ lệ hỗn hợp cháy khi sử dụng xăng
sinh học tại thời điểm trước ĐCT 100, tại ĐCT và sau ĐCT 100
Hình 2.9. Thời gian cháy khi sử dụng xăng sinh
học tại thời điểm trước ĐCT 100, tại ĐCT và sau ĐCT 100
Nồng độ etanol trong xăng sinh học cũng có ảnh hưởng tương tự tới tỷ lệ hỗn hợp cháy và thời gian cháy (Hình 2.8, 2.9). Đầu quá trình cháy, tỷ lệ hỗn hợp cháy là không
-33-
khác biệt với các nồng độ etanol khác nhau. Trong giai đoạn cháy nhanh, tỷ lệ hỗn hợp cháy tăng lên khi tăng nồng độ etanol và đạt giá trị lớn nhất tại 25% etanol, sau đó giảm