THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DÙNG BIOGAS TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL MÁY KÉO K2600

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề Năng lượng & Môi trường trong thời gian gần đây là vấn đề cấp bách mà tất cả các Quốc Gia trê

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DÙNG BIOGAS

TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL MÁY KÉO K2600

Đà Nẵng - 2012

2

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

-ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DÙNG BIOGAS

TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL MÁY KÉO K2600

Sinh viên thực hiện: Đào Văn Thanh

Phan Văn Tiên

Giáo viên hướng dẫn: Trần Thanh Hải Tùng Giáo viên duyệt: Nguyễn Quang Trung

Đà Nẵng - 2012

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH

Họ vă tín sinh viín : ĐĂO VĂN THANH

PHAN VĂN TIÍN

1 TÍN ĐỀ TĂI:

Thiết kế hệ thống nhiín liệu dùng biogas trín động cơ diezel mây kĩo K2600

2 CÂC SỐ LIỆU BAN ĐẦU

Theo tăi liệu nhă chế tạo

3 NỘI DUNG CÂC PHẦN THUYẾT MINH VĂ TÍNH TOÂN

1 Tổng quan.( Tiín )

2 Khảo sât đặc điểm mây kĩo k2600 (Thanh )

3 Tính toân nhiệt động cơ lắp trín mây kĩo K2600 (chung )

4 Khảo sât quâ trình sản xuất, lọc vă nĩn khí biogas ( chung )

5 Thiết kế lắp đặt hệ thống biogas nĩn trín mây kĩo ( chung )

6 Thử nghiệm đânh giâ kết quả hoạt động của mây kĩo K2600 ( chung )

7 Đânh giâ hiệu quả kinh tế (Tiín )

8 Kết luận (Thanh )

4 PHẦN BẢN VẼ

1 Bản vẽ hình dâng tổng thể mây kĩo K2600 ( Thanh ) 1 A3

2 Bản vẽ mô tả mây kĩo K2600 ( Tiín ) 1 A3

3 Bản vẽ mặt cắt động cơ EV2600-NB ( Tiín ) 1 A3

4 Sơ đồ hệ thống nhiín liệu động cơ EV2600-NB ( Thanh ) 1 A3

5 Bản vẽ piston động cơ EV2600-NB ( Thanh ) 1 A3

7 Bản vẽ sơ đồ hệ thống cung cấp khí BIOGAS (Tiên ) 1 A3

8 Bản vẽ kết cấu bộ hòa trộn ( Thanh )

9 Bản vẽ quy trình công nghệ chế tạo bộ hòa trộn ( Thanh ) 1 A3

10 Bản vẽ lắp đặt và bố trí chung hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên K2600 ( Tiên ) 1 A3

11 Bản vẽ cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu biogas (Thanh ) 1 A3

5 Cán bộ hướng dẫn: Trần Thanh Hải Tùng

6 Ngày giao nhiệm vụ:

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

Thông qua Bộ môn

Ngày tháng năm 2012

TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TRẦN THANH HẢI TÙNG

Kết quả điểm đánh giá: Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn

bộ bản báo cáo cho Bộ môn

Ngày tháng năm 2012

Ngày tháng năm 2012

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600

LỜI NÓI ĐẦU

Vấn đề Năng lượng & Môi trường trong thời gian gần đây là vấn đề cấp bách

mà tất cả các Quốc Gia trên thế giới đều phải quan tâm Sự cạn kiệt tài nguyên thiênnhiên và vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu đã buộc con người phải hành động nhằmduy trì sự ổn định và phát triển của nhân loại Không nằm ngoài quy luật chung củanhân loại trong những năm gần đây nước ta cũng đã tiến hành nhiều nghiên cứunhằm tìm ra nguồn năng lượng mới sạch hơn, thân thiện hơn với môi trường

Với tư cách là một sinh viên ngành Động lực thì vấn đềgóp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường là một yêu cầu cần thiết

Đây là lý do mà chúng em chọn đề tài: “ Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng

biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600 ” để phục vụ cho đồ án tốt nghiệp của

mình

Sau một thời gian thực hiện đề tài với sự nổ lực của bản thân và sự giúp đỡnhiệt tình của thầy cô giáo trong bộ môn, bạn bè và đặc biệt là các thành viên

Trung tâm Nghiên cứu ứng dụng Năng lượng thay thế đã giúp em hoàn thành đề

tài Tuy kết quả chưa thật thành công nhưng đây là bước đệm giúp những sinh viênnhư em tiến bước trên con đường của mình

Sau cùng em xin gửi cảm ơn chân thành đến các thầy trong khoa đặc biệt là

thầy giáo PGS Trần Thanh Hải Tùng đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá

trình làm đồ án vừa qua

Đà Nẵng, ngày

30 tháng 05 năm 2011

Sinh viên thực hiện

Đào Văn Thanh- Phan Văn Tiên

1

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600

MỤC LỤC

1.Tổng quan 5

1.1.Các vấn đề về nhiên liệu của động cơ đốt trong 5

1.1.1.Tình hình sử dụng nhiên liệu truyền thống 5

1.1.2.Sơ lược về các nguồn năng lượng mới 5

1.1.2.1.Năng lượng mặt trời 5

1.1.2.2.Năng lượng gió 6

1.1.2.3 Năng lượng địa nhiệt 7

1.1.2.4 Năng lượng thủy điện 8

1.1.2.5.Năng lượng hạt nhân 9

1.1.2.6.Nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng 10

1.1.2.7.Nhiên liệu biodiesel 11

1.1.2.9.Hydro nguồn năng lượng trong tương lai 12

1.1.3.Giới thiệu về Biogas: 12

1.1.3.1.Thành phần của khí biogas 12

1.1.3.2.Những tính chất cơ bản của biogas 12

1.1.3.3.Yêu cầu của biogas khi sử dụng trong động cơ đốt trong 13

1.1.3.4.Tình hình sử dụng biogas hiện nay 13

1.1.3.5.Ưu điểm của nhiên liệu biogas 14

1.2.Mục đích và ý nghĩa của đề tài 15

1.2.1.Mục đích 15

1.2.2 Ý nghĩa 15

1.2.3 Phạm vi ứng dụng 15

2.1.Giới thiệu về máy kéo K2600 16

2.1.1 Hình dáng tổng quát máy kéo K2600 16

2.1.2.Các thông số kỹ thuật của máy kéo K2600 16

2.2.Đặc điểm kết cấu máy kéo K2600: 17

2.2.1.Đặc tính kỹ thuật của máy kéo K2600 17

2.2.2.Kết cấu của động cơ lắp trên máy kéo K2600 17

2.2.2.1.Đặc điểm động cơ diesel EV2600-NB 17

2.2.2.2.Hệ thống nhiên liệu động cơ EV2600-NB 18

2.2.2.3.Hệ thống làm mát động cơ EV2600-NB 19

2.2.2.4.Hệ thống bôi trơn của động cơ EV2600-NB 20

2

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600

3 Tính toán nhiệt động cơ lắp trên máy kéo K2600 20

3.1.Tính toán nhiệt động cơ EV2600-NB khi sử dụng diesel: 20

3.1.1.Thông số kỹ thuật động cơ: 20

3.1.2.Thông số chọn để tính toán : 20

3.1.3.Quá trình tính toán: 21

3.1.4.Vẽ đồ thị công: 27

3.2.Tính toán chu trình nhiệt động cơ khi sử dụng lưỡng nhiên liệu (diesel + biogas) với các % năng lượng diesel làm mồi 30

3.2.1.Các giả thiết trong quá trình tính toán 30

3.2.2.Tính toán chu trình nhiệt động cơ khi sử dụng 5% năng lượng diesel làm mồi

3.2.2.1.Thành phần của hỗn hợp nhiên liệu 31

3.2.2.2.Các thông số chọn 32

3.2.2.3.Kết quả tính toán 33

3.2.2.4.Vẽ đồ thị công: 41

3.3.Tính toán sức kéo của máy kéo K2600 47

3.3.1.Thông số cho trước: 47

3.3.2.Tính các tỷ số truyền: 47

3.3.3.Đường đặc tính kéo lý thuyết của máy kéo 48

4 Khảo sát quá trình sản xuất, lọc và nén khí Biogas 53

4.1.Quá trình sản xuất biogas 54

4.2.Quá trình lọc khí biogas 55

4.2.1.Yêu cầu của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong 55

4.2.2.Phương pháp tách lọc H2S và CO2 56

4.2.3.Công nghệ để sử lý H2S và CO2. 57

4.2.3.1.Công nghệ tách lọc H2S 58

4.2.3.2.Công nghệ tách lọc CO2. 60

4.3.Quá trình nén khí vào bình chứa 62

4.3.1.Khảo sát máy nén: 63

4.3.2.Đặc điểm kết cấu cơ bản máy nén 64

4.3.3.Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy nén 66

4.3.4.Van và đường ống 67

4.3.5.Bình chứa 68

4.3.6.Van nạp và van an toàn 69

4.3.7.Quy trình nén khí vào bình chứa 70

5 Thiết kế lắp đặt hệ thống Biogas nén trên máy kéo K2600 71

5.1 Lựa chọn phương án cải tạo 71

3

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600

5.1.1.Phương án lưỡng nhiên liệu và phun Diesel để làm nhiên liệu mồi 71

5.1.2.Phương án đốt cưỡng bức biogas bằng bugi 73

5.1.3.So sánh hai pương án trên 74

5.2.Các bộ phận trong hệ thống: 74

5.2.1.Van giảm áp 74

5.2.2.Van chân không (van tiết lưu) 76

5.2.3.Bộ hòa trộn 77

5.2.3.1.Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại bộ hòa trộn hổn hợp 77

5.2.3.2.Phương án thiết kế bộ hòa trộn 78

5.2.3.3.Tính toán bộ hòa trộn 79

5.2.3.4.Thiết kế và quy trình công nghệ chế tạo bộ hòa trộn 83

5.3.Bố trí lắp đặt hệ thống nhiên liệu Biogas lên máy kéo K2600 90

5.4.Điều chỉnh lượng biogas: 91

6 Thử nghiệm đánh giá kết quả hoạt động của máy kéo 92

6.1Mục đích: 92

6.2.Yêu cầu 92

6.3.Nội dung thử nghiệm 92

6.5.Trình tự thực hiện 93

7 Đánh giá hiệu quả kinh tế 95

8.Kết luận 95

TÀI LIỆU THAM KHẢO 96

4

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600

1.Tổng quan.

1.1.Các vấn đề về nhiên liệu của động cơ đốt trong.

1.1.1.Tình hình sử dụng nhiên liệu truyền thống.

Dạng năng lượng thiên nhiên đầu tiên được con người sử dụng là năng lượngmặt trời, được sử dụng một cách tự nhiên để soi sáng, sưởi ấm, phơi khô lươngthực, thực phẩm và các đồ dùng Tiếp đó là năng lượng gỗ củi, rồi tới năng lượngnước, gió, năng lượng kéo của gia súc, năng lượng khai thác từ than đá ngự trị trongthế kỷ 18-19 Năng lượng dầu mỏ thay thế vị trí của than đá trong thế kỷ XX

Theo Cơ quan thông tin năng lượng Hoa Kỳ – EIA ước tính năm 2006:

 Nguồn năng lượng nguyên thủy bao gồm 36,8% dầu mỏ, khí thiênnhiên 22,9%, chiếm 86% nhiên liệu nguyên thủy thế giới

 Các nguồn nhiên liệu không hóa thạch bao gồm thủy điện 6,3%, nănglượng hạt nhân 6%; năng lượng địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió,nhiên liệu gỗ, tái chế chất thải chiếm 0,9%

 Tiêu thụ năng lượng trên thế giới mỗi năm tăng khoảng 2,3%

Kết luận: việc chuyển dần sang sử dụng nguồn nhiên liệu không truyền thống

đã trở thành chiến lược trong chính sách phát triển của nhiều quốc gia, góp phầnbảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường

1.1.2.Sơ lược về các nguồn năng lượng mới.

1.1.2.1.Năng lượng mặt trời.

Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ MặtTrời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt nguyên tử khác phóng ra từngôi sao này Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạtnhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa

Năng lượng Mặt Trời cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sinh học tựnhiên, cho sức kéo gia súc và củi đốt, những nguồn năng lượng sinh học tái tạotruyền thống Trong tương lai, quá trình này có thể giúp tạo ra nguồn năng lượng táitạo ở nhiên liệu sinh học, như các nhiên liệu lỏng (diesel sinh học, nhiên liệu từ dầuthực vật), khí (khí đốt sinh học) hay rắn

5

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600

Hình 1-1: Con tàu lớn nhất chạy bằng năng lượng mặt trời

Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyểnTrái Đất để sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng

có thể khai thác được Trái Đất chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ Mặt Trời, thành độngnăng của các dòng chảy của nước, hơi nước và không khí, và thay đổi tính chất hóahọc và vật lý của các dòng chảy này

Vì vậy, muốn sử dụng rộng rãi năng lượng mặt trời cho nhiều mục đích khácnhau như các hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời, điều hoà không khí vàcung cấp nước nóng ở mức độ cao, pin mặt trời thì đòi hỏi trước hết phải giải quyếtnhững vấn đề kỹ thuật cơ bản, công nghệ chế tạo cũng như khả năng ứng dụng thực

tế của chúng

1.1.2.2.Năng lượng gió.

Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyểnTrái Đất Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời Sửdụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môitrường tự nhiên và đã được biết đến từ thời kỳ Cổ đại

Con người đã sử dụng năng lượng gió để di chuyển thuyền buồm hay khinhkhí cầu, ngoài ra năng lượng gió còn được sử dụng để tạo ra công cơ học nhờ cáccối xoay gió

Ngày nay, tại châu Âu đã sử dụng thành công năng lượng gió để sản xuất điện,công suất dự trữ phụ thuộc vào độ chính xác của dự báo gió, khả năng điều chỉnhcủa mạng lưới và nhu cầu dùng điện Tóm lại,nếu cộng tất cả các chi phí bên ngoài

6

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600

(kể cả các tác hại đến môi trường thí dụ như vì thải các chất độc hại) thì năng lượnggió bên cạnh sức nước là một trong những nguồn năng lượng rẻ tiền nhất

Hình 1-2: Trại điện gió Horn Rev ở Đan Mạch

1.1.2.3 Năng lượng địa nhiệt.

Năng lượng địanhiệt là năng lượng được tách ra từ

nhiệt trong lòng Trái Đất Năng

lượng này có nguồn gốc từ sự hình

thành ban đầu của hành tinh, từ hoạt

động phân hủy phóng xạ của các

khoáng vật, và từ năng lượng mặt trời

được hấp thụ tại bề mặt Trái Đất

Hình 1-3: Mô hình hệ thống khai thác

địa nhiệt

Hiện nay có hai phương pháp

cơ bản để khai thác nguồn năng lượng này:

 Một là khoang thật sâu trong lòng đất để lấy nhiệt lượng ở nhiệt độ cao rồidùng hơi nước để sản xuất điện

7

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600

 Hai là chỉ cần khoang sâu vài trăm mét để sử dụng số nước có độ nóng vừaphải làm năng lượng sưởi ấm

Tài nguyên năng lượng địa nhiệt: Cùng với lượng nhiệt có nguồn gốc từ dướisâu trong lòng đất, còn có lượng nhiệt từ năng lượng mặt trời được tích tụ trong lớpđất dày 10 từ mặt đất trong mùa hè, và giải phóng chúng trong mùa đông Nănglượng theo mùa được dự trữ theo cách này thì rất nhỏ, nhưng tốc độ dòng nhiệt thìrất lớn, dễ tiếp cận hơn, và thậm chí phân bố trên toàn cầu

Tác động đến môi trường: các dòng nước được bơm lên từ dưới lòng đất chứavài khí đi cùng gây ô nhiễm môi trường, góp phần vào sự ấm lên toàn cầu, mưa axit

và mùi độc hại đối với thực vật xung quanh đó Việc xây dựng các nhà máy phátđiện có thể ảnh hượng ngược lại đến sự ổn định nền đất của khu vực xung quanh

1.1.2.4 Năng lượng thủy điện.

Thủy điện là nguồn năng lượng có được từ nước Năng lượng thủy điện cóđược là nhờ thế năng của nước được tích tại các đập nước làm quay tuốc bin nước

và máy phát điện Thủy điện là nguồn năng lượng có thể phục hồi được Để có được

áp suất cao nhất cung cấp cho một tuốc bin có thể cho chảy qua một ống lớn có áp

Hình 1-4: Đập thủy điện Tam Hiệp lớn nhất thế giới

Tầm quan trọng của thủy điện: Thuỷ điện, sử dụng động lực hay năng lượngdòng chảy của các con sông hiện nay chiếm 20% lượng điện của thế giới.Ngoài một

số nước có tiềm năng thủy điện, năng lượng nước cũng dùng để đáp ứng cho nhữnggiờ cao điểm vì có thể tích trữ nó vào giờ thấp điểm

Ưu điểm: Thứ nhất,Lợi ích lớn nhất của thuỷ điện là hạn chế được giá thànhnhiên liệu Các nhà máy thuỷ điện không phải chịu cảnh tăng giá của nhiên liệu hóathạch như dầu mỏ, khí thiên nhiên hay than đá, và không cần phải nhập nhiên liệu.Thứ hai, Những hồ chứa được xây dựng cùng với các nhà máy thuỷ điện thường là

8

Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600

những địa điểm thư giãn tuyệt vời cho các môn thể thao nước, và trở thành điểm thuhút khách du lịch

Nhược điểm: Mặc dù vậy thuỷ điện là nguồn năng lượng đòi hỏi vốn đầu tưrất lớn, để xây dựng một nhà máy thuỷ điện phải mất một thời gian khá dài khốilượng công việc khảo sát, thăm giò rất lớn, phá hoại đất đai, làm biến đổi trầm tích.Thuỷ điện làm mất đi một diện tích đất canh tác rất lớn, ảnh hưởng đến chất lượngnguồn nước, phá rừng, biến động thời tiết, làm cản trở giao thông vận tải thuỷ bộ cókhi còn ảnh hưởng đến việc di dân

1.1.2.5.Năng lượng hạt nhân.

Năng lượng hạt nhân là một loạicông nghệ hạt nhân được thiết kế để tách nănglượng hữu ích từ hạt nhân nguyên tử thông qua các lò phản ứng hạt nhân có kiểmsoát Phương pháp duy nhất được sử dụng hiện nay là phân hạch hạt nhân, mặc dùcác phương pháp khác có thể bao gồm tổng hợp hạt nhân và phân rã phóng xạ

Những vấn đề công nghệ của ngành năng lượng hạt nhận:

 Khai thác quặng Uranium

 Xử lý quặng uranium

 Làm giàu quặng đồng vị 235U.

 Chế tạo thanh nhiên liệu

 Phát xạ trong lò phản ứng nhà máy điện hạt nhân

 Xử lý nhiên liệu đã được phát xạ

 Xử lý phế liệu hạt nhân

9

Hình 1-5: Chu trình nhiên liệu hạt nhân

Ưu điểm của lò hơi hạt nhân:

 Chạy tàu thủy

 Cung cấp nhiệt năng cho đô thị và khu công nghiệp

 Khử muối trong nước biển và nước bị ô nhiễm

 Khí hóa than

 Khai thác mỏ dầu

Kết luận: Phần của năng lượng hạt nhân dùng để sản xuất nhiệt năng gần như

là không đáng kể Triển vọng để phát triển của những lò hơi hạt nhân dùng để sảnxuất điện đặc biệt, dùng để cung cấp nhiệt năng cho những nhu cầu gia dụng vàcông nghiệp Chúng ta có thể khẳng định rằng công nghệ hạt nhân chỉ khác nhữngcông nghệ năng lượng khác ở một lò hơi đặc biệt chạy nhờ những phản ứng hạtnhân

1.1.2.6.Nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng.

Khí dầu mỏ hóa lỏng có thành phần chính là propan(C3H8) và butan(CH4).Bình thường thì propan và butan là chất khí, nhưng để dể vận chuyển và sử dụngngười ta nén chúng dưới dạng lỏng không mùi(nhưng cho thêm chất tạo mùi để dểphát hiện khi có sự cố rò rỉ gas) Mổi kg LPG cung cấp khoảng 12000 kcal nănglượng tương đương với 2kg than củi hay 1,3 lít dầu hỏa hoặc 1,5 lít xăng Sinh ra rất

ít khí độc

Hình 1-6: Bồn LPG tại Gò Dầu-Đồng Nai

Ô tô sử dụng LPG ít gây ô nhiễm môi trường nhờ giảm một lượng lớn cácchất độc hại như HC, CO2, NOx, CO Do LPG có các đặc tính kĩ thuật như tínhchống kích nổ cao, không có chì nên sản phẩm không có muội than không có hiệntượng đóng màng của động cơ, ít gây mòn xilanh, piston, segment và các chi tiếtkim loại khác trong động cơ Trữ lượng khí thiên nhiên trên thế giới để sản xuất raLPG rất lớn, chi phí sản xuất ra LPG thấp và LPG có tính kinh tế nhiên liệu cao hơn

so với nhiên liệu truyền thống

1.1.2.7.Nhiên liệu biodiesel.

Dầu dùng để tạo ra diesel có thể là dầu ăn hoặc dầu thực vật phế thải Dầuthực vật phế thải có thể được sử dụng sau khi đã làm sạch, lọc, loại bỏ tạp chất,trung hòa axit béo tự do.Từ đó người ta pha metanol hoặc ethanol vào chất béo vànhững xúc tác kiềm mạnh(NaOH hoặc KOH) ở áp suất thông thường và nhiệt độphù hợp

Đây là loại nhiên liệu sạch hơn diesel thông thường, lượng cacbon dioxide bốc

ra giảm được 60%, bụi giảm 50%, các hydrocacbon giảm 40%, đặc biệt nó hầu nhưkhông chứa lưu huỳnh, không độc và dể dàng phân hủy

1.1.2.8 Nhiên liệu Ethanol.

Có 2 loại cồn thông dụng: Methanol và Ethanol Cả hai đều có thể làm nhiênliệu Methanol phần lớn được sản xuất từ khí gas thiên nhiên Cồn Ethanol có thểsản xuất từ dầu mỏ hay các thứ phẩm của nông nghiệp như: mía đường, củ cảiđường hoặc là các cây hạt như ngô, lúa mạch, lúa mì, củ sắn Nhiên liệu này có thểlàm giảm lượng khí phát thải của xăng và là chất phụ gia để tăng trị số ốc-tan, loạitrị số đo khả năng kích nổ

 Công nghệ sản xuất Ethanol:

Hydrat hóa etylen: Thông thường Ethanol được sản xuất từ các nguyên liệudầu mỏ, chủ yếu là thông qua phương pháp hydrat hóa etylen bằng xúc tác axitphotphoric hoặc adsorbed hoặc than củi.

Lên men: Để sản xuất Ethanol từ các nguyên liệu chứa tinh bột như hạt ngũcốc thì tinh bột đầu tiên phải được chuyển hóa thành đường Để sản xuất Ethanollàm nhiên liệu, quá trình thủy phân này của tinh bột thành glucoza được thực hiệnnhanh chóng hơn bằng cách xử lý hạt với axit sulfuric loãng, eym nấm amylas, hay

là tổ hợp của hai phương pháp

Làm tinh khiết: Có hai phương pháp có thể sử dụng để sản xuất Ethanol tinhchất Một là, dùng một lượng nhỏ Benzen thêm vào hỗn hợp và phải chưng cất phânđoạn lại một lần nữa nhằm loại bỏ Ethanol ra khỏi nước Hai là, sàng phân tử có thể

sử dụng để hấp thụ có chọn lọc nước từ dung dịch 96% Ethanol Zeolit tổng hợp cóthể sử dụng, cũng như là bột yến mạch

 Khả năng dùng cồn thay thế cho xăng

Giải pháp pha cồn vào xăng để tăng tính chất chống kích nổ cho nhiên liệuđược rất nhiều nhà khoa học ủng hộ vì đây là một giải pháp “sạch” không gây ônhiễm môi trường Chỉ số octan cao của ethanol còn cho phép tăng tỷ số nén củađộng cơ dùng hỗn hợp ngoài lên đến 13 Vì vậy, có thể pha cồn vào xăng là mộtbiện pháp chống ô nhiễm môi trường Tuy nhiên, khi dùng cồn thay thế một phầnhay hoàn toàn thì cần phải có những cải tiến phù hợp với hệ thống nhiên liệu hoặc

là ở kết cấu động cơ

1.1.2.9.Hydro nguồn năng lượng trong tương lai.

Hydro là nguồn năng lượng an toàn, thân thiện với môi trường Hydro đượcsản xuất từ nước và năng lượng mặt trời, vì vậy hydro thu được còn gọi hydro nhờnăng lượng mặt trời Nước và ánh nắng mặt trời có vô tận và khắp nơi trên hànhtinh

Vì trong thành phần hóa hoc của Hydro chỉ chứa các nguyên tố như cacbon(C), lưu huỳnh (S), nitơ (N) nên khi cháy sản vật cháy chỉ là H2O do đó Hydro làmột nguồn nhiên liệu sạch lý tưởng

Phương thức tồn chứa, vận chuyển, cung ứng hyđrô cho các nhu cầu tiêu thụ,nghĩa là hạ tầng cơ sở đã tồn tại hàng thế kỷ của nền kinh tế hoá thạch sẽ không cònthích hợp, buộc phải cấu trúc xây dựng mới, phá bỏ hạ tầng cơ sở cũ Các phươngtiện giao thông, vận tải phải được thay thế bằng động cơ chế tạo theo nguyên lý mớiphù hợp nguồn năng lượng hyđrô, tất nhiên sẽ khác hẳn các động cơ xăng, dầu Cáctiêu chuẩn kỹ thuật, các quy định an toàn, luật lệ pháp lý khi sử dụng nguồn nănglượng mới sẽ phải xây dựng lại; việc giáo dục, đào tạo, nghiên cứu khoa học phục

vụ cho nền kinh tế hyđrô hoàn thiện và phát triển sẽ phải có những nội dung mới, cơ

sở vật chất mới, hoàn toàn khác so với nền kinh tế hóa thạch hiện nay

Kết luận:Những vấn đề về môi trường ô nhiễm do sử dụng năng lượng hyđrôgây ra sẽ không còn là đề tài nghiên cứu tiêu hao tiền của và sức lao động của cácnhà khoa học, không còn là đầu đề của các hội nghị quốc tế triền miên về biến đổikhí hậu toàn cầu như khi sử dụng năng lượng hóa thạch

1.1.3.Giới thiệu về Biogas:

1.1.3.2.Những tính chất cơ bản của biogas.

(-116,0 0F (=64,440C) 88,0

0F (=48,890C)

Tỷ lệ cháy hoàn toàn trong không khí 0,0947 Thể tích

0,0581 Khối lượng

b Nhiệt trị của nhiên liệu biogas.

CH4 được mệnh danh là nhiên liệu “sạch”, có nhiệt trị cao, nhiệt trị thấp của

CH4 là 1012 Btu/ft3 (35,8.103KJ/m3) Do biogas chứa khoảng (40 ÷ 80%) CH4 nên

biogas có nhiệt trị tương đối cao, 1m3 biogas có nhiệt lượng (4.700 – 6.500)kcal,tương đương với (0,5 ÷ 0,7) lít dầu diesel.

1.1.3.3.Yêu cầu của biogas khi sử dụng trong động cơ đốt trong.

Hỗn hợp Biogas chủ yếu chứa CH4, CO2, các tạp chất khác như H2S KhíCO2 có trong khí Biogas sẽ hấp thụ quá trình cháy của động cơ do đó làm giảmhiệu suất của động cơ Khí H2S khi sử dụng sẽ tạo thành SOx gây ăn mòn thiết bị

và ô nhiễm môi trường Vì vậy, yêu cầu phải tách H2S và CO2 ra khỏi hỗn hợp khí Mặc dù không phải là chất chiếm nhiều trong biogas như CO2, nhưng hơinước có thể có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc trưng của quá trình cháy biogas Dùhàm lượng nhỏ nhưng hơi nước đã ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ ngọn lửa, giớihạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của biogas Ngoài ra nó làmtăng nguy cơ ăn mòn thiết bị, do đó cần thiết phải giảm lượng hơi nước có trongbiogas

1.1.3.4.Tình hình sử dụng biogas hiện nay.

Hiện nay, khi nhiên liệu thay thế đã trở thành đề tài nghiên cứu được nhiềunhà quan tâm thì những lựa chọn để sử dụng nguồn năng lượng này càng trở nênphong phú Các xu hướng chính sử dụng nhiên liệu biogas trên thế giới như sau:

Đun nấu: sử dụng biogas để đun nấu rất tiện lợi: sạch sẽ, dể sử dụng

Làm nhiên liệu cho các loại động cơ: Các loại động cơ đốttrong dùng xăng hoặc dầu có thể cải tạo dùng biogas thay thế, hoặc vẫn dùng xăngdầu như cũ Ngoài ra, biogas cũng là nguồn năng lượng tiềm năng để cung cấp chocác phương tiện vận tải như xe ca, xe tải cùng các thiết bị công nghiệp như máykéo

Bã thải có thể sử dụng làm phân hữu cơ cho trồng trọt: các chất hữu cơ nhưphân động vật, các loại cây xanh, sau khi phân hủy để sản xuất biogas lại trở thànhmột loại phân hửu cơ giàu dinh dưỡng Các nguyên tố N,P,K của nguyên liệu saukhi phân hủy hầu như không bị tổn thất mà lại chuyển hóa sang dạng phân mà câytrồng dễ hấp thụ Bã thải của thiết bị cả phân lỏng và phân đặc, khi sử dụng để bóncây đều cho năng suất cao

 Không có hoặc chứa rất ít các hợp chất của lưu huỳnh (<0,001% sovới đến 0,2% trong dầu diesel).

 Không chứa HC thơm nên không gây ung thư

 Khí thiên nhiên biogas không chứa chì gây tác hại đến sức khỏe conngười, gây ô nhiễm môi trường không khí

 Có khả năng tự phân huỷ và không độc (phân huỷ nhanh hơn diesel 4lần, phân huỷ từ 85 - 88% trong nước sau 28 ngày)

 Giảm ô nhiễm môi trường nước và đất

 Giảm sự tiêu dùng các sản phẩm dầu mỏ

* Về mặt kỹ thuật:

 Biogas rất linh động có thể trộn với diesel theo bất kì tỉ lệ nào

* Về mặt kinh tế:

 Sử dụng nhiên liệu biogas ngoài vấn đề giải quyết ô nhiễm môi trường

nó còn thúc đẩy ngành nông nghiệp phát triển, tận dụng tiềm năng sẵn có của ngành

nông nghiệp như thúc đẩy phát triển chăn nuôi trang trại, tận dụng các nguồn rácthải sẵn có.

 Đồng thời đa dạng hoá nền nông nghiệp và tăng thu nhập ở vùng miềnnông thôn

 Hạn chế nhập khẩu nhiên liệu chế biến từ dầu mỏ, góp phần tiết kiệmcho quốc gia một khoảng ngoại tệ lớn

1.2.Mục đích và ý nghĩa của đề tài.

1.2.1.Mục đích.

Đề tài này là “Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ dieselmáy kéo K2600”, thông qua đó chúng em đã đề ra những mục đích cần phải đạtđược như sau:

Thiết kế được hệ thống của nhiên liệu cung cấp diesel cũng như biogas-dieselcủa động cơ EV2600NB trên máy kéo K2600

Đánh giá được tính hiệu quả và kinh tế khi dùng nhiên liệu biogas

1.2.3 Phạm vi ứng dụng.

Đề tài nghiên cứu cải tạo hệ thống nhiên liệu của động cơ EV2600-NB máykéo K2600 do Công ty TNHH MTV Động cơ máy nông nghiệp miền Nam sản xuất

2 Khảo sát đặc điểm kết cấu máy kéo K2600

2.1.Giới thiệu về máy kéo K2600.

2.1.1 Hình dáng tổng quát máy kéo K2600.

Máy kéo K2600 là sản phẩm của Công ty TNHH MTV Động cơ và máy nôngnghiệp miền Nam (Vikyno-Vinappro) đóng tại khu công nghiệp Biên Hòa 1, ĐồngNai, Công ty có các sản phẩm chính: máy gặt, máy cắt, máy xay xát, máy bơmnước Máy kéo K2600 có hình dáng nhỏ gọn, mạnh mẽ Đây là loại máy tốt nhất

để kéo, kéo rờ moóc có thể sử dụng thích hợp cho cả loại đất khô cằn, cả trên đấtsình lầy Máy kéo K2600 sử dụng động cơ EV2600-NB, đây là loại động cơ dieselmột xy lanh

Hình 2-1: Hình dáng tổng quát của K2600

2.1.2.Các thông số kỹ thuật của máy kéo K2600.

Bảng 2-1: Bảng thông số kỹ thuật của máy kéo K2600

2.2.Đặc điểm kết cấu máy kéo K2600:

2.2.1.Đặc tính kỹ thuật của máy kéo K2600.

Máy kéo K2600 có trọng lượng động cơ 192kg, chiều dài 2970mm, chiều rộng1240mm, chiều cao 1400mm Động cơ diesel EV2600-NB đặt nằm ngang, 4 thì, 1xilanh.

Đặc tính kỹ thuật của máy kéo K2600 đã được nêu ở bảng 2-1 Máy kéoK2600 thích ứng cho việc sử dụng ở các vùng đồng bằng, miền núi, đất nôngnghiệp dùng để vận chuyển trên đường dốc, các địa hình và thời tiết khác nhau

2.2.2.Kết cấu của động cơ lắp trên máy kéo K2600.

2.2.2.1.Đặc điểm động cơ diesel EV2600-NB.

Động cơ EV2600-NB được ứng dụng rộng rãi các lĩnh vực như: máy hàn, bơmnước, máy phát điện, máy nén khí, ghe thuyền, máy chế biến, máy cày, máy xayxát, máy công nghiệp

Bảng 2-2: Đặc tính kỹ thuật của động cơ EV2600-NB

Suất tiêu hao nhiên liệu (g/mã lực/giờ) 165

Hệ thông đốt nhiên liệu Phun trực tiếp

Hình 2-2: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ EV2600-NB

Trên hình 2-2 giới thiệu sơ đồ hệ thống nhiên liệu của động cơ EV2600-NB

Khi bơm cao áp (9) làm việc thì nhiên liệu sẽ được hút từ thùng qua bầu lọc(8), ở đây nhiên liệu được lọc sạch và đi vào xilanh bơm cao áp Nhiên liệu đi vàoxilanh bơm cao áp không được lẫn không khí vì không khí sẽ làm cho lượng nhiênliệu nạp vào của bơm không ổn định, thậm chí còn làm gián đoạn quá trình cấpnhiên liệu

Khi piston đi lên, nhiên liệu tràn về thùng qua cửa tràn, đến khi piston đi lênche mép trên của cửa nạp tràn thì phần nhiên liệu còn lại này sẽ nhận được áp suấtcao, khi áp suất của nhiên liệu này đủ lớn để mở van cao áp thì nhiên liệu sẽ đi vàođường ống cao áp (3) rồi đến vòi phun Tại khoang nâng kim phun, khi áp suấtnhiên liệu đạt đến giá trị đủ để thắng lực lò xo thì kim phun được nâng lên, dầu sẽđược phun tơi vào buồng cháy ở nắp máy Phần nhiên liệu rò rỉ qua kim phun vàthân kim phun sẽ được dẫn theo đường dầu hồi (6) về thùng

2.2.2.3.Hệ thống làm mát động cơ EV2600-NB.

Hình 2-3: Sơ đồ hệ thống làm mát của động cơ EV2600-NB

9.Bánh đà

Hình 2-3 biểu diễn sơ đồ nguyên lý làm mát động cơ EV2600-NB bằng dòngnước đối lưu Trên động cơ này không đặt bơm nước tuần hoàn Nước đổ vào thùngchứa ( 7 ) đặt trên động cơ, tự chảy xung quanh xilanh và nắp xilanh

Khi động cơ làm việc, nước ở xung quanh xilanh ( 5 ) nóng lên, tỉ trọng củanước giảm xuống, do đó nước chuyển động lên trên, ngược lại, nước ở trên cònlạnh, tỉ trọng lớn hơn sẽ đi xuống, gây ra dòng đối lưu Cả khối nước trong động cơđược làm nguội bằng sự bốc hơi của nước nhiệt độ cao

2.2.2.4.Hệ thống bôi trơn của động cơ EV2600-NB.

Trong động cơ EV2600-NB kết hợp hai hình thức bôi trơn là cưỡng bức vàvung dầu Khi động cơ làm việc, dầu bôi trơn được bơm dầu bơm lên với áp suấtnhất định cho nên có thể bôi trơn các chi tiết ở xa Đồng thời dầu ở cacte bị các chitiết chuyển động ( biên, trục khuỷu ) làm bắn tung lên thành những hạt nhỏ, bámvào bôi trơn các bề mặt làm việc Các chi tiết thường được bôi trơn bằng vung dầu:thành xilanh, piston, con đội, cam và một số chi tiết khác

3 Tính toán nhiệt động cơ lắp trên máy kéo K2600.

3.1.Tính toán nhiệt động cơ EV2600-NB khi sử dụng diesel:

3.1.1.Thông số kỹ thuật động cơ:

Bảng 3-1: Thông số kỹ thuật của động cơ EV2600-NB

Tài liệutham khảo

Hệ số lợi dụng nhiệt tại z, z 0,65 ÷ 0,85 0,7 [1]

Hệ số lợi dụng nhiệt tại b, b 0,85 ÷ 0,9 0,85 [1]

2 1

2

0882 , 0

104 , 0 1 11 , 1 03 , 1 5 , 16

1

0882 , 0

104 , 0 750

) 20 298 (

1

.

1 )

r t

a

r r

k r

p p p

p T

T T

k

p p

p ) T T (

T ) 1 (

1

0882 , 0 104 , 0 1 11 , 1 03 , 1 5 , 16 098 , 0 0882 , 0 20 298

298

1 5 , 16

p

p T T T

T

r

m 1 m

r

a r r t K

0882 , 0 750 0317 , 0 11 , 1 20 298

5 , 1 1 , 1

a4 Tính số mol không khí để đốt cháy một kg nhiên liệu M 0 (kmol_KK/kg_nl):

) 32

O 4

H 12

C ( 21 , 0

126 , 0 12

87 , 0 21 , 0

00419 , 0 806 , 19 T 2

b a C

v v

19

"

88825 , 20 6

, 1

634 , 1 867

36 , 184 38 ,

v v

v v

r

v r v v1

a.aa

88825 , 20 0317 , 0 806 , 19

b.bb

v v

0 8392 ,

b3 Tính chỉ số nén đa biến trung bình n 1:

T2

ba

314,81

n

1 n a

v v

,16.44,332 1 1 1 , 369 1

,16.0882,0

0 32

004 , 0 4

126 , 0 32

0 031625 ,

0 79136 , 0

822985 ,

0387 , 1 0317

, 0 1

0317 , 0 03996 , 1

1 85 , 0

7 , 0 0317 , 0 1

1 03996 , 1 1 1

o z

7 , 0

vz vz

2

baC

z v

o

r z v

vz

x M x

M

x M a x

M a a

1 2

1 2

, 0 1 79136 , 0 03996 , 1

0317 , 0 82353 , 0 822985 ,

0

82353 , 0 1 79136 , 0 8392 , 19 03996 , 1

0317 , 0 82353 , 0 822985 ,

0 88825

r z 2

z 1 v o z 2 v

vz

x 1 M x

M

x 1 M b x

M b b

0 82353

, 0 1 79136 ,

0 03996 , 1

0317 , 0 82353 , 0 822987 ,

0

82353 ,

0 1 79136 ,

0 10 4228 03996

, 1

0317 , 0 82353 ,

0 822985 ,

07149,20

c7 Nhiệt độ cực đại của chu trình T z (K):

Nhiệt độ cực đại tính theo phương trình cháy:

1

H

z (mC 8,314 ).T m.C '' T1

.M

Q

0 2

10 5227 0318 , 1 2

b

952 , 29 ) 314 , 8 7149 , 20 (

0318 , 1 ) 314 , 8

 z a vz

c c

v v r

H

z a b T T M

Q

2

()1.(

.1

  2 .935,33 8,314.1,6 .935,33

004228 ,

0 8392 , 19 0317

, 0 1 79136 , 0

42530 7 , 0





z T T

Giải ra ta được : Tz1 = -13072,42945 (K) (loại)

Tz2 = 1965,94 (K)Nhiệt độ cực đại của chu trình: Tz =1965,94 (K)

c8 Áp suất cực đại chu trình p z

008 , 9 2 , 2 09453 , 4

94 , 1965 6 , 1

0318 , 1

17315 , 12 35544 , 1

5 , 16

d3 Kiểm nghiệm lại trị số n 2:

Chọn trước n2 thế vào phương trình sau, xác định n2 bằng phương pháp gần đúng

    vz z  z b

b z r

H H

z

T T M

Q Q

1

).(

314,81

,12

94,1965

1 2165 , 1 1

b

T T

d5 Áp suất cuối quá trình giãn nở p b (MN/m2):

313279,

017315

,12

551248,

6

2165 , 1

 n z

b

p p

(MN/m2)

d6 Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót:

4 , 792 31327

, 0

104 , 0 4 ,

1144 1,5

1 5 , 1

r b rtênh

p

p T

750

750 4 , 792

T

T T

( Thỏa mãn)

e)Các thông số chỉ thị:

e1 Áp suất chỉ thị trung bình lý thuyết (MN/m2):

Trường hợp động cơ Diesel:

c

11.1n

11

1.1n)1(.1

p'p

1 369 , 1

1 17315

, 12

1 1

1 2165 , 1

35544 ,

1 6 , 1 1 35544 ,

1 6 , 1 1 5

298 731 , 0 79136 , 0 314 , 8

.

314 ,

k i i

p Q

T p M





e4.Suất tiêu hao nhiên liệu chỉ thị g i (g/kw.h):

6153 , 211 4 , 0 42530

3600000

Cm  = 7 , 92

30

2200 108 , 0

 (m/s)Với động cơ Diesel buồng cháy thống nhất có i =1 ta chọn: a = 0,09; b =

0,012

Khi đó : pm = 0,09 + 0,012.7,92 + 0,104 – 0,0882 = 0,20084 (MN/m2)f2 Áp suất có ích trung bình (MN/m2):

53016 , 0 20084 , 0 731 ,

72525 , 0 731 , 0

53016 , 0

p

p

f4 Suất tiêu hao nhiên liệu có ích (g/kw.h):

7825577 ,

291 72525

, 0

6153 , 211

g g

f5 Hiệu suất có ích (%):

2901 , 0 4 , 0 72525 , 0

e  

f6.Thể tích công tác của động cơ (dm3):

18107 , 1 4

08 , 1 18 , 1 4

nl N g

G  [Kg/h]

Gnl = 14,91.291,7825577.10-3 = 4,35 [Kg/h]

3.1.4.Vẽ đồ thị công:

a Xác định các điểm trên đường nén với chỉ số đa biến n 1.

Phương trình đường nén p V n const

V V

1 p p

Với n1 là chỉ số nén đa biến trung bình, xác định thông qua tính nhiệt

b Xây đựng đường cong áp suất trên đường giãn nở.

Phương trình của đường giãn nở đa biến p V n const



2

. , do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:

2 n 2

gnx gnx

n z

z.V p V

p 

n 2

z gnx gnx

V V

1 p

p

Với n2 là chỉ số giãn nở đa biến trung bình, xác định thông qua tính toán nhiệt

c Lập bảng xác định đường nén và đường giãn nở:

Bảng 3-3 : Bảng số liệu đường nén và đường giãn nở

p 

0.103276 1.35544 1.516414 2.700139 1.44769 9.0080.11429 1.5 1.742083 2.350364 1.637627 7.9632260.152387 2 2.582915 1.585236 2.323823 5.6117860.190484 2.5 3.505741 1.16795 3.048555 4.2776970.228581 3 4.499653 0.909966 3.805555 3.4267790.266677 3.5 5.556856 0.736843 4.590487 2.840830.304774 4 6.671448 0.613739 5.400152 2.4148940.342871 4.5 7.83877 0.522343 6.23208 2.0925270.380968 5 9.055031 0.452183 7.084301 1.8408020.419065 5.5 10.31707 0.396869 7.955202 1.6392790.457161 6 11.62222 0.352302 8.843435 1.474630.495258 6.5 12.96816 0.315737 9.747856 1.3378120.533355 7 14.35289 0.285276 10.66748 1.2224810.571452 7.5 15.77462 0.259564 11.60144 1.124067

0.647645 8.5 18.72296 0.21869 13.50946 0.9653080.685742 9 20.24687 0.20223 14.48225 0.9004680.723839 9.5 21.80237 0.187802 15.46681 0.8431470.761935 10 23.38837 0.175067 16.46266 0.7921440.800032 10.5 25.00392 0.163756 17.46935 0.7464960.838129 11 26.64812 0.153652 18.48648 0.7054230.876226 11.5 28.32014 0.14458 19.51367 0.668290.914323 12 30.0192 0.136397 20.55058 0.6345710.952419 12.5 31.7446 0.128984 21.59688 0.6038280.990516 13 33.49565 0.122241 22.65229 0.5756941.028613 13.5 35.27174 0.116085 23.71652 0.5498611.06671 14 37.07228 0.110447 24.78933 0.5260651.104806 14.5 38.8967 0.105267 25.87046 0.504081.142903 15 40.74449 0.100493 26.9597 0.483714

1.181 15.5 42.61516 0.096082 28.05682 0.4647991.219097 16 44.50822 0.091995 29.16164 0.447191.257194 16.5 46.42325 0.0882 30.27396 0.430759

d Xác định các điểm đăc biệt:

Các điểm đặc biệt là:

r ( Vc, pr) ;a ( Va, pa) ; b ( Va, pb) ; c ( Vc, pz) ; y ( Vc, pz) ; z ( Vz, pz)

181 , 1 108 , 0 4

118 , 0 14 , 3 4

14 ,

181 , 1

V

V [dm3]

1 , 0 0762 , 0 35544 ,

e Nối các điểm trung gian của đường nén và đường giãn nở với các điểm đặc biệt

sẽ được đồ thị công lý thuyết :

f Dùng đồ thị Brick xác định các điểm :

 Phun sớm (c’)

 Mở sớm xupap nạp (r’) , đóng muộn xupáp nạp (a’)

 Mở sớm xupáp thải (b’), đóng muộn xupáp thải (r”)

g Hiệu chỉnh đồ thị công :

Xác định các điểm trung gian :

 Trên đoạn cy lấy điểm c” với c”c = 1/3cy

 Trên đoạn yz lấy điểm z” với yz” = 1/2yz

 Trên đoạn ba lấy điểm b” với bb” =1/2ba

Nối các điểm c’c”z” và đường giãn nở thành đường cong liên tục tại ĐCT và ĐCD và tiếp xúc với đường thải Ta sẽ nhận được đồ thị công đã hiệu chỉnh

Hình 3-1 Đồ thị công động cơ Ddiessel.

3.2.Tính toán chu trình nhiệt động cơ khi sử dụng lưỡng nhiên liệu (diesel + biogas) với các % năng lượng diesel làm mồi.

3.2.1.Các giả thiết trong quá trình tính toán.

Động cơ dual-fuel biogas/diesel có đặc điểm cung cấp nhiên liệu như sau:

* Biogas: là nhiên liệu chính quyết định công suất của động cơ Lưu lượng biogasđược cung cấp vào động cơ thay đổi theo chế độ tải

* Diesel: là nhiên liệu để đốt mồi (thay thế bugi đánh lửa) được phun vào bên trongbuồng cháy động cơ với lượng phun cố định

Do đặc điểm như vậy, lượng hòa khí (gồm không khí và biogas) được chuẩn

bị trước trên đường nạp trước khi cung cấp vào trong buồng cháy động cơ Lượngdiesel phun vào không làm ảnh hưởng đến quá trình cung cấp nhiên liệu biogas

 Tính toán chu trình nhiệt giống như của động cơ xăng.

 Giả sử quá trình cháy xảy ra hoàn toàn

 Để xây dựng phương pháp tính thì trong quá trình tính toán giả thiết hỗn hợpnhiên liệu bao gồm 5% năng lượng do nhiên liệu diesel cung cấp và 95% nănglượng do biogas cung cấp

Bảng 3-4 Thành phần của biogasCấu tử Trước lọc (%vol) Sau lọc H2S

(%vol) Sau lọc CO2(%vol)

14,91

*7291,7825571000

N

*g

Với: ge – suất tiêu hao nhiên liệu khi động cơ chạy bằng diesel.

3,6

4,35

* 42530

b) Xác định thành phần nhiên liệu diesel và biogas trong 1kg hỗn hợp

+ Năng lượng do 5% diesel cung cấp là:

8 , 2569 5%

* 51390

%D

* Q

Với năng lượng Q0D cần cung cấp một lượng diesel là:

0,2175239 42530

2569,8

* 3,6 Q

Q

* 3,6 G

48820,2

* 3,6 Q

Q

* 3,6 G

% 100

* 5,78995

0,217539

+ Thành phần phần trăm khối lượng của biogas trong 1kg hỗn hợp là:

% 96,2

% 100

* 5,739839

Tài liệutham khảo

Nhiệt độ khí nạp Tk K 298

Hệ số dư lượng không khí  0,85 ÷ 1,15 1,1 [1]

Áp suất cuối kỳ nạp pa MN/m2 (0,8 ÷ 0,9)pk 0,0882 [1]

Áp suất khí sót pr MN/m2 0,101 ÷ 0,118 0,104 [1]Nhiệt độ khí sót Tr K 750 ÷ 1000 900 [1]

Hệ số lợi dụng nhiệt tại z, z 0,80 ÷ 0,85 0,83 [1]

Hệ số lợi dụng nhiệt tại b, b 0,85 ÷ 0,95 0,85 [1]

k 2 r

p

p λ λ ελ

1 p

p T

ΔT)T) (T

λ γ

, 0

104 , 0

* 1

* 11 , 1 03 , 1

* 5 , 16

1

* 0882 , 0

104 , 0

* 900

) 20

a

r 2 t 1 k

a k

k v

p

p

* λ

* λ λ

* ε

* p

p

* ΔT)T T

, 0 104 , 0

* 1

* 14 , 1 03 , 1

* 5 , 16

* 0981 , 0 0882 , 0

* 20 298

0,104

0,0882

* 900

* 0,02644

* 1,14 20 298 γ

1

p

p Τ γ λ ΔT)Τ

Τ

Τ

1,5 1 1,5

r

m 1 m

r

a r r t k

a4) Xác định lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1kg hỗn hợp

+ Lượng không khí lý thuyết cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu diesel là: