thiết kế hệ thông cung cấp nhiên liêu biogas cho động cơ điện

Exit Nhận xét:  Mặc dù nhiên liệu Biogas hòa trộn tốt hơn, nhưng công suất động cơ vẫn giảm so với sử dụng nhiên liệu xăng, do :  Hệ số nạp động cơ xăng lớn hơn động cơ sử dụng bioga

Exit

I MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA KHOA HỌC

CỦA ĐỀ TÀI 1 Mục đích của đề tài.

Nghiên cứu thiết kế bộ tạo hỗn hợp

Biogas-không khí để chạy động cơ máy phát điện ở

trại chăn nuôi, qua đó tận dụng được nguồn

năng lượng tại chỗ Việc tận dụng các

nguồn năng lượng tại chỗ cho sản xuất sẽ

giúp cho người dân tiết kiệm được kinh phí,

làm giảm giá thành sản phẩm, tăng thu nhập

cho người dân, góp phần đẩy mạnh công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa nông nghiệp

nông thôn, đảm bảo sự phát triển bền vững

của đất nước.

2 Ý nghĩa khoa học của đề tài.

Sử dụng nhiên liệu khí Biogas để làm nhiên

liệu chạy động cơ đốt trong sẽ làm giảm mức

hiện các công ước quốc tế về môi trường mà Việt Nam đã cam kết tham gia

Tìm ra một giải pháp cho vấn đề sử dụng

nguồn nhiên liệu Biogas mà hiện nay chúng ta

đang lãng phí, tránh gây khó khăn cho việc cất giữ loại nhiên liệu này.

Exit

1 Sản xuất biogas.

1.1.Sơ đồ sản xuất biogas.

II HỆ THỐNG LỌC BIOGAS

+ CO 2 , H 2 +

Ancol

Các chất tan

Vi khuẩn sinh axít

huỷ chất béo.

Vi khuẩn phân

Hydrat

cacbon

Vi khuẩn phân

huỷ Cenluloza

Prôtêin Vi khuẩn phân

huỷ prôtêin

+ CH 4 + H 2 S,CO 2

Vi khuẩn sinh CH 4

GIAI ĐOẠN III

Exit

2 Thiết kế hệ thống lọc H 2 S và loại trừ CO 2.

+ Khí H 2 S có trong khí biogas khi sử

dụng sẽ tạo thành SO x gây ăn mòn

thiết bị, tạo ra ô nhiễm môi trường

+ Khí CO 2 có trong khí biogas sẽ hấp

thụ nhiệt của quá trình cháy của

động cơ do đó làm giảm hiệu suất

Exit

+ Phoi sắt là những sợi mảnh phế liệu

trong tiện, phay, bào, rất dễ kiếm và chế tạo , Có hiệu quả kinh tế

+ Phoi sắt có tính hấp phụ chọn lọc cao với

+Phương pháp tái sinh phoi sắt đơn giản bằng

phoi sắt.

để giảm áp.

quả kinh tế cao.

Công nghệ được chọn thiết kế đơn giản, dễ vận hành và sữa chữa, rất phù hợp với điều kiện nông thôn.

Số lượng

ĐỒ ÁN TỐ T NGHIỆ P

SỬ DỤNG KHÍ BIOGAS TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHẠY MÁY PHÁT ĐIỆN

8Bình chứa nước

Thiết kếNhiệĐặng Hữu Thành

K ý NgàyHọ và tên

Thiết bị hấp thụ H2S2TT1Tên gọiBình ổn định

Bình điều áp53Thiết bị hấp phụ CO2Thiết bị dự phòng hấp thụ H2S

6 Bình chứa nướcBơm nước 1

09Số tờ2:1Tỷ lệ:

1Vật liệu2Ghi chú

111

6

7

8

4 3

2

1

SƠ ĐỒ HỆ THỐ NG THIẾ T BỊ XỬ LÝ KHÍ BIOGAS

1

Exit

Toàn cảnh thiết

bị lọc biogas

III HỆ THỐNG CẤP BIOGAS CHO

ĐỘNG CƠ.

Thông số kỹ thuật của động cơ

- Công suất cực đại của động cơ:

Exit

42

Thép lò xo1Lò xo xupáp5

Vật liệuNhômNhômSỬ DỤNG KHÍ BIOGAS TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHẠY MÁY PHÁT ĐIỆN

ĐỒ ÁN TỐ T NGHIỆ P

37

38 36 35 34 33 Nhiệm vụ Họ và tên K ýNgày

Hướng dẫn Bùi Văn GaDuyệtThiết kế Đặng Hữu Thành MẶT CẮ NG CƠ

Số lượng

TT Tên gọi

1Piston

31Bugi đánh lửaCánh tản nhiệt

1

4 Nắp máy 1

2:1Tỷ lệ:

02C4Lớp:

Số tờKhoa: CƠ KHÍ GIAO THÔNG

Ghi chú

Thép C45

Thép mỏng

Nhôm hợp kimThép C45

p kimThép C45

Thép C45Thép C45Thép C45Thép C65

Thép C45

Thép C45Thép C45

Thép lò xoĐồng thanhĐồng thanh

Thép mỏngThép C65GraphítThép lò xoĐồng thanh

Thép C65

4Móng hãm

1Bướm gió

32

1Bướm ga

10

2Đĩa lò xo

8

6 Ống dẫn hướng xupápXupáp7

2Tấm đệm

9 1

Nhựa1Cần bướm gió13Lò xo hồi vị cần điều tốc

11 Cần bướm ga 1 NhựaLọc gió

14 1 Nhựa

29 30 28 27

1Lò xo van kim20

18 Gíc lơ chính 1Vòi phun

24Phao xăng 1 Nhựa

39 40 41

Gang2Má khuỷu35

24 23 22 25

Thép 1

30Bánh răng trục cam

28Con đội 1

Bu lông chỉnh khe hở nhiệt

27Đai ốc26

2Trục cam

29 1 Thép

Nhựa2

33 Quả văng32Cần điều tốcCàng điều tốc

1Bánh răng điều tốc

34 1 Nhựa

21

40Thanh truyền 1

38Bu lông thanh truyền 2Bánh răng chủ động dẫn động trục cam

37Trục khuỷu36

Gang1Thép 1Nắp đầu to thanh truyền

39 1

43Xéc măng khí 2 Gang

42Xéc măng dầuChốt piston

Đồng1

44Lót xilanh 1 Thép

44 43

19 20 18

16 17 15 14

MẶ T CẮ T ĐỘ NG CƠ

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

Dương Việt Dũng

02

- Mức tiêu hao nhiên liệu g e = 335 [ g/ KW.h]

+ Nhiên liệu biogas:

- Nhiệt trị thấp Q h = 21176 [KJ/ m 3 ]

- Công suất động cơ N e = 1,425 [KW]

- Mức tiêu hao nhiên liệu V t = 0,8338 [m 3 /h]

Exit

Nhận xét:

 Mặc dù nhiên liệu Biogas hòa trộn tốt

hơn, nhưng công suất động cơ vẫn giảm

so với sử dụng nhiên liệu xăng, do :

 Hệ số nạp động cơ xăng lớn hơn động cơ sử dụng biogas, vì sự chiếm thể tích của nhiên liệu khí lớn hơn nhiên liệu lỏng.

 Nhiệt trị thấp Q h của nhiên liệu biogas thấp hơn nhiên liệu xăng, khi chuyển

cách dùng nhiên liệu từ động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng sang nhiên liệu

khí, động cơ không thay đổi về mặt kết cấu và lắp đặt thêm bộ hòa trộn trên bộ chế hòa khí nguyên thủy vì thế không tận dụng hết tính chất tốt của nhiên liệu như tính chịu nén cao.

nhiên liệu như tính chịu nén cao

Exit

1.3 Thiết kế cải tạo và lắp đặt hệ thống cấp

biogas cho động cơ.

1.3.1 Khảo sát kết cấu hệ thống nhiên liệu dùng

xăng trên động cơ.

 Hệ thống nhiên liệu của động cơ.

12 11

3

2 1

Exit

34 33 32 31

10 9 8

B 12 11

4

7 6

5

13 14

1

17 B

NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG KHÍ BIOGASO TRÊN ĐỘNG

CƠ ĐỐT TRONG CHẠY MÁY PHÁT ĐIỆNBẢN VẼ BỘ CHẾ HOÀ KHÍ

Lớp Tỷ lệ :Dương Việt Dũng

Đặng hữu ThànhBùi Văn GaHọ và tên Ký Ngày

KhoaSố tờ02C4

Cơ Khí Giao Thông01

Nhôm1Thân bộ chế hoà khí2ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆPTên gọiCần điều khiển bướm gió1

Vật liệu Số lượng

1 NhựaTrục cần điều khiển bướm gió4Bướm gió3Lỗ xăng vào buồng phaoĐệm làm kín6

1 ThépThép mỏng

1 Cao suGhi chú

17

12 Bu lông chén xăng 1 ThépRiclơ xăng

Lò xo van kim9Lỗ xăng vào ống phun11Chén xăng10

Đồng thanh1Thép lò xo

1 Nhôm

Vòi phun xăng14

Ống phun xăng13Vít lắp bướm ga16Bướm ga15

Đồng thanh1Đồng thanh

1 Thép Thép mỏng

1

22Họng bộ chế hoà khíLỗ bu lông của bộ chế hoà khíKhoá xăng19Cần điều khiển bướm ga18Lỗ giảm áp sau riclơ chính21

1 Nhựa

1 Nhựa2Lỗ bu lông của bộ chế hoà khíLỗ không khí không tải24Buồng phao26Phao xăng25

21Nhựa

1Đường ống xăng vào bộ chế hoà khíĐường không khí định lượng chính29

Lỗ xăng vàoVít xả xăng28Riclơ không khí không tải31

1Thép

1 ThépĐồng thanhVít điều chỉnh chất lượng hỗn hợp không tảiLỗ phun không tải34Lò xo vít điều chỉnh33Lỗ chuyển tiếp35

1Thép lò xoThép3

23

28

26 25 24

19 20 21

B - B

22

CƠ KHÍ GIAO THÔNGTỷ lệ:Số tờKhoa:2:1

TRƯỜNG HỢ P ĐIỀ U TỐ C LÀM VIỆ C 16

Thép1Thanh nối

11Giá lắp cần điều khiển bằng tayLò xo hồi vị từ cần điều khiển bằng tayBánh răng điều tốc5Quả văng4Cần điều tốcTên gọiCàng gạt của điều tốcTT2Thân máy

Lò xo hồi vị từ cần bướm gaCần điều tốcCần điều khiển bằng tay10968

Nhựa1Nhựa2Vật liệu1 Số lượngThépNhôm1Ghi chú

Thép1

1 Thép lò xoThép1Thép1Thép lò xo1

Cần khớp trượtThân máyTrục bánh răngCần điều khiển bướm gaBánh răng trục cam161412

1NhựaNhômThép11

BỘ ĐIỀ U TỐ C ĐỘ NG CƠ

10 11 12

03

 Đảm bảo thành phần hỗn hợp thích

hợp với từng chế độ của hoạt động của động cơ.

 Đảm bảo thành phần hỗn hợp phải

đồng nhất.

 Thành phần hỗn hợp của các chất khí

trong biogas là: CH 4 >50%, CO 2 <50%.

 Sức cản không khí qua bộ chế hoà khí

là bé nhất.

 Đảm bảo điều kiện bôi trơn tốt.

 Bền và có độ tin cậy cao.

 Đơn giản, dễ chế tạo, điều chỉnh, tháo

lắp, bảo dưỡng và sửa chữa thuận tiện, giá thành rẻ.

Exit

2 Các phương án thiết kế.

2.2 Phương án thiết kế lưỡng nhiên liệu xăng và biogas.

 Đây là phương án dùng cả hai loại nhiên liệu xăng và biogas Chúng ta có thể chuyển đổi nhiên liệu tự do bằng các khoá trên từng hệ thống nhiên

liệu 2.2.1 Thiết kế lưỡng nhiên liệu xăng và biogas với

hệ thống công suất điều khiển bằng van màng Sơ đồ hệ thống:

2.2.2 Thiết kế lưỡng nhiên liệu xăng và biogas với hệ thống công suất điều khiển bằng cơ khí Sơ

đồ hệ thống:

2.2.3 Thiết kế lưỡng nhiên liệu xăng và biogas với hệ thống công suất điều khiển bằng điện Sơ đồ hệ thống:

2.1 Phương án thiết kế hệ thống nhiên

liệu chỉ dùng khí biogas

đồ hệ thống:

Exit

2.3 Chọn phương án thiết kế.

đặt, chế tạo, vận hành hệ thống đơn giản,

chi phí lắp đặt hệ thống đơn giản Bên cạnh

đó phương án có một nhực điểm rất lớn là

khi thay đổi tải đột ngột ( như khi khởi động

động máy bơm nước chẳng hạn) thì động cơ

bị lịm và tắt máy

suất của hệ thống giảm do qua nhiều khâu

khớp, chế tạo van phức tạp Tuy nhiên hệ

thống đơn giản, dễ điều khiển, tự động

cấp khí khi thay đổi tải đột ngột nên không bị chết máy.

phức tạp, giá thành lắp đắt cao, khi tải nhỏ thì van điện từ đóng mở liên tục nên hiệu

điện thế phát ra không ổn định, do đó cần

lắp thêm một van tiết lưu sau van điện từ để điều chỉnh lưu lượng khí biogas ứng với từng chế độ tải Nhưng hệ thống có ưu điểm

như: Độ nhảy hệ thống cao, hiệu suất điều khiển cao, điều khiển tự động khi thay đổi

tải đột ngột

các chế độ tải khác nhau, thiết kế hệ thống cấp nhiên liệu như sau:

 Hệ

thống cấp biogas có tải.

 Bộ điều

tốc phụ cấp

biogas khi thay đổi tải đột

Hỗn hợp

Sơ đồ nguyên lý hệ thống tạo hỗn hợp cho động cơ đốt trong kéo máy phát điện chạy bằng biogas

Exit

 Khi động cơ chạy bằng xăng, khóa ga cung cấp cho hệ thống ở vị trí đóng, khóa xăng mở, động cơ hoạt động bình thường như trước khi cải tạo.

 Khi chạy bằng biogas, khóa xăng đóng, khóa

 Khi tăng tải đột ngột, bộ điều tốc phụ cung cấp một lượng biogas phụ đảm bảo cho động

cơ phát mô men động đủ lớn để thắng sự gia tăng đột ngột của mô men cản.

2 ,

13 1000

3500

1 085 ,

0 2 ,

24 1000

.

13 ,

0 750

14 , 3 4

1 72 , 0 3500

1 10 085 ,

0 750

.

.

d

n i

V V

 Xác định kích thước họng.

 Xác định sơ bộ đường kính:

d h = (0,6 ÷ 0,8)d b = 0,8.d b = 0,8

13,2= 10 (mm).

Exit

) / (

170 9

, 0

72 , 0 120

1 3500 3 , 12

51 10 42

2

2 , 1

120

.

2

2

2 2

3

2 2

m N i

n d

D S

P

h

v h

 Độ chân không tại họng.

 Tốc độ thực tế không khí qua họng.

(m/s)

15,14

2 , 1

170

2

9 , 0

k

P V





 Lưu lượng không khí qua họng.

(kg/s) 0,002

2 , 1

120

1

3500

10 085 , 0 72 , 0

120

.

 Đường kính chính xác của họng.

(mm) 11

(m)

0,011 2

, 1 4 , 15 14 , 3

002 ,

0

4

k h

V

G d





Exit

 Tính đường kính lỗ phun chính.

 Tiết diện lỗ phun:

) (

10 27 ,

1 06

, 1 9 , 17

10

24

2 5

5

m V

G f

nl nl

0 3600

170

2

P V



 Đường kính lỗ phun.

(mm).

3,5 (m)

0,0035 14

, 3

10 26 , 1 4

lf

Exit

công suất định mức 0,8kW

ngoài gồm 10 bóng đèn, công suất mỗi bóng là

100W

hợp thay đổi tải bên ngoài

từ từ, khi đó các bóng đèn được bật sáng lần lượt.

nếu cô lập bộ điềutốc phụ động cơ hoạt động bình thường nhờ van công suất, van không tải và bộ điều tốc chính của động cơ

ngột Trong trường hợp này, mỗi lần chúng ta bật sáng 5 bóng đèn.

tốc phụ động cơ chết máy.

IV CHẠY THỬ NGHIỆM ĐỘNG CƠ.

Exit

Kết quả cho thấy bộ điều tốc phụ không thể thiếu trong hệ thống cung cấp khí biogas cho động cơ kéo máy phát điện.

Bộ điều tốc phụ kiểu điện từ.

Thử tải máy phát điện 2HP chạy bằng biogas với bộ

điều tốc phụ

Exit

V KẾT LUẬN

những phương pháp hiệu quả và rẻ tiền để

tinh luyện khí biogas làm nhiên liệu cho

động cơ đốt trong

cho động cơ đốt trong không những giải

quyết được nguồn nhiên liệu tại chỗ mà

còn giảm được hàm lượng khí độc hại

thải ra môi trường, giảm sự ăn mòn các chi

tiết tăng tuổi thọ cho động cơ.

lại hiệu quả kinh tế cao giảm một lượng

chi phí rất lớn cho người nông dân, tìm ra

một giải pháp cho vấn đề sử dụng nguồn

nhiên liệu Biogas mà hiện nay chúng ta đang

lãng phí, tránh gây khó khăn cho việc cất

giữ loại nhiên liệu này.

bộ chuyển đổi nhiên liệu GA5 để đảm bảo

cho động cơ kéo máy phát điện chạy bằng

biogas làm việc ổn định ở các chế độ tải

khác nhau

Exit

Exit

Exit

20

22 21

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LƯỠNG NHIÊN LIỆU XĂNG-BIOGAS DÙNG VAN CÔNG SUẤT BẰNG VAN MÀNG

Bùi Văn GaĐặng Hữu ThànhHướng dẫnThiết kếDuyệtDương Việt Dũng

CƠ KHÍ GIAO THÔNGKhoa:

Số tờ 0502C4Lớp:

ĐỒ ÁN TỐ T NGHIỆ P

SỬ DỤNG KHÍ BIOGAS TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHẠY MÁY PHÁT ĐIỆN

Vật liệuThép1Bình chứa khí LPG1

TT Tên gọi Sốlượng Ghi chú

Lọc xăng

9 1 Thép

Hợp kim nhômCao suThép1Nắp xăng

Bình xăng7

1

5 Đồng hồ đo áp suất khí LPGĐường ống dẫn khí6

14Cánh tản nhiệt

1

12Vít điều chỉnh hỗn hợp biogas không tải

2Van 3 ngã10

1Van cấp biogas không tải11Gíc lơ không tải 1

NhựaNhựaNhựaThép1121

Lọc gió22Chén xăng19Cần bướm gió20Van công suất 1

1Lỗ phun ga có tải17Cần điều tốc 1

SƠ ĐỒ HỆ THỐ NG LƯỠNG NHIÊN LIỆ U XĂNG - BIOGAS

15 16 17 18 14

19 13

1

11 12

5 4

9 10

7 8

Khoa: CƠ KHÍ GIAO THÔNG

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LƯỠNG NHIÊN LIỆU XĂNG-BIOGAS ĐIỀU KHIỂN VAN CÔNG SUẤT BẰNG CƠ KHÍ Lớp: 02C4

05Số tờ2:1Tỷ lệ:

KýNgày

Nhựa tổng hợpCần khoá gas

2 1Bình chứa khí LPGTT1

Số lượng

ĐỒ ÁN TỐ T NGHIỆ P

Ghi chúThépVật liệu1Tên gọi

Đường ống dẫn khíCụm van nạp, xả an toànVan điều ápĐồng hồ đo áp suất khí LPG536Nắp xăng

1Hợp kim nhôm2ThépCao su1

21 Động cơ 1 Nhôm

ĐồngVan 3 ngã

15

2Cánh tản nhiệtCần điều tốcCần bướm gióCần bướm ga

9 Lọc xăng1113

ThépaThép11NhựaNhôm1

Van công suấtCần van công suấtVít điều chỉnh van không tảiGíc lơ không tảiVan không tảiVan ba ngã181620

2ĐồngNhựa1Đồng

1 ĐồngThép1Chén xăng

21 22

V 

220V

17 16 18

13 20

24 15

14

11 12

V

33 7805

10 K 

10 K 

10 K  10 K

560 K C285C486C285C486

ĐỒ ÁN TỐ T NGHIỆ P

SƠ ĐỒ HỆ THỐNG LƯỠNG NHIÊN LIỆU XĂNG-BIOGAS ĐIỀU KHIỂN VAN CÔNG SUẤT BẰNG ĐIỆNSỬ DỤNG KHÍ BIOGAS TRÊN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG CHẠY MÁY PHÁT ĐIỆN

Đặng Hữu ThànhBùi Văn GaHọ và tênDương Việt DũngDuyệtThiết kếHướng dẫnNhiệm vụ Ký Ngày

Gíc lơ không tải 113

Van 3 ngãBình xăngLọc xăngNắp xăngVan điều ápCần khoá gasCụm van nạp, xả an toànBình chứa khí Biogas

Vít điều chỉnh hỗn hợp biogas không tảiVan cấp biogas không tải

Đường ống dẫn khíĐồng hồ đo áp suất khí Biogas9

68114TT2

11112 Số lượngTên gọi1

Động cơChén xăng

Ắc quyDây điện

Cần bướm gaCần điều tốcCần bướm gióVan 3 ngãVan điện từ

Lọc gióCánh tản nhiệt động cơ

Mạch điề n điện từ2325

1816141720

11

12111

CƠ KHÍ GIAO THÔNGLớp: 02C4Số tờ

K hoa:Tỷ lệ: 2:1

ĐồngThépThépĐồngCao suGhi chúThépVật liệu

NhômThépThépaĐồngNhựaNhômNhựa

9