Khảo sát động cơ EV2600 NB sử dụng lưỡng nhiên liệu biogas diesel dùng bộ phụ kiện GATEC 20

Một xu hướng hiện nay, là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền thống: Xăng, dầu Diesel, bằng các loại nhiên liệu mới “sạch”, nhiên liệu tái sinh cho các loại động cơ như năng lư

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 thiên nhiên và vấn đề biến đổi khí hậu toàn cầu đã buộc con người phải hành động nhằm duy trì sự ổn định và phát triển của nhân loại Không nằm ngoài quy luật chung của nhân loại trong những năm gần đây nước ta cũng đã tiến hành nhiều nghiên cứu nhằm 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 đề góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trường là một yêu cầu cần thiết

Đây là lý do mà em chọn đề tài: “ Khảo sát động cơ EV2600-NB sử dụng

lưỡng nhiên liệu biogas-diesel dùng bộ phụ kiện GATEC-20 ” 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 đỡ

nhiệt 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 viên như em tiến bước trên con đường của mình

Sau cùng em xin gửi cảm ơn chân thành đến gia đình và 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

Đặng Quang Đông

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

MỤC LỤC 2

1 Tổng quan về vấn đề năng lượng hiện nay Các nguồn năng lượng thay thế: 4

1.1 Tổng quan về vấn năng lượng hiện nay: 4

1.1.1 Vấn đề năng lượng hiện nay 4

1.1.2 Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế 4

1.1.3 Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài 5

1.2 Tổng quan về năng lượng tái sinh: 6

1.2.1 Các loại năng lượng mới : 6

1.2.2 Ưu thế của nhiên liệu Biogas 13

1.3 Công nghệ xử lý Biogas 14

1.3.1 Tính chất của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong: 14

1.3.2 Yêu cầu của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong: 15

1.3.3 Công nghệ xử lý Biogas : 16

2 Khảo sát, tính toán nhiệt động cơ EV2600-NB 18

2.1 Giới thiệu động cơ EV2600-NB 18

2.1.1 Giới thiệu chung 18

2.1.2 Khảo sát các hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ EV2600-NB 20

2.2 Tính toán nhiệt động cơ EV2600-NB sử dụng biogas-diesel 21

2.2.1 Tính toán nhiệt động cơ EV2600-NB khi sử dụng diesel: 22

a)Tính quá trình nạp: 22

b)Tính quá trình nén: 23

c) Tính quá trình cháy : 24

d) Tính quá trình giản nở: 26

e)Các thông số chỉ thị: 27

f) Các thông số có ích: 28

2.2.2 Tính toán chu trình nhiệt động cơ sử dụng song song Biogas – Diesel 32

2.2.3 So sánh kết quả tính toán: 48

3 Nghiên cứu chuyển đổi động cơ máy phát điện MF1120S + EV2600-NB sang sử

dụng lưỡng nhiên liệu biogas-diesel dùng bộ phụ kiện GATEC-20 51

3.1 Tính toán, thiết kế, bố trí hệ thống cung cấp Biogas: 51

3.1.1 Nguyên lý hoạt động của bộ phụ kiện Gatec-20: 51

3.1.2 Tính toán thiết kế bộ hòa trộn 53

3.1.3 Tính toán van tiết lưu: 58

3.2 Nghiên cứu, thiết kế cơ cấu điều chỉnh lượng diesel 64

3.2.1 Cơ sở thiết kế .64

3.2.2 Cơ cấu điều tốc động cơ EV2600-NB 64

3.2.3 Thiết kế cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu Diesel cho động cơ 65

4 Thử nghiệm, đánh giá kết quả hoạt động của động cơ 70

4.1 Mục đích, yêu cầu: 70

4.1.1 Mục đích 70

4.1.2 Yêu cầu 71

4.2 Các thông số cần đo 71

4.2.1 Công suất động cơ: P[KW] 71

4.2.2 Đo tiêu hao nhiên liệu: Ve[m3/h] 73

4.2.3 Đo mức độ phát thải ô nhiễm 74

4.3 Xây dựng các đường đặc tính .78

4.3.1 Cơ sở lý thuyết 78

4.3.2 Trình tự đo 79

4.4 Kết quả thử 79

4.4.1 Đặc tính tải 79

4.4.2 Đo khí thải 79

4.5 Đánh giá kết quả 80

5 KẾT LUẬN 80

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

1 Tổng quan về vấn đề năng lượng hiện nay Các nguồn năng lượng thay thế: 1.1 Tổng quan về vấn năng lượng hiện nay:

1.1.1 Vấn đề năng lượng hiện nay.

Năng lượng là điều kiện tất yếu cho sự tồn tại và tiến hóa của mọi sinh vật Trong quá trình phát triển xã hội loài người nguồn năng lượng thường xuyên chuyển dịch từ dạng này sang dạng khác Dạng năng lượng thiên nhiên đầu tiên được con người sử dụng là năng lượng mặt trời, được sử dụng một cách tự nhiên để soi sáng, sưởi ấm, phơi khô lương thực, thực phẩm và các đồ dùng Tiếp đó là năng lượng gỗ củi, rồi tới năng lượng nước, gió, năng lượng kéo của gia súc, năng lượng khai thác

từ than đá ngự trị trong thế kỷ 18-19 Năng lượng dầu mỏ thay thế vị trí của than đá trong thế kỷ 20 và từng bước chia sẽ vai trò của mình với năng lượng hạt nhân Các dạng năng lượng mới ít ô nhiễm như năng lượng mặt trời , năng lượng nước, năng lượng gió, thủy triều, năng lượng vi sinh vật với những phương pháp và phương tiện công nghệ tiên tiến cũng đang mở rộng phạm vi hoạt động của mình

Nhu cầu năng lượng của con người tăng lên nhanh chóng trong quá trình phát triển 1000 năm trước công nguyên, mỗi ngày người tiêu thụ khoảng 4000 đến 5000 Kcal 500 năm trước công nguyên tăng lên 1200Kcal Đầu thế kỷ 15 lên tới 26000Kcal, giữa thế kỷ 19 là 70000Kcal và hiện nay là trên 200000Kcal

1.1.2 Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế.

Từ những năm 1849 - 1850, con người đã biết chưng cất dầu mỏ để lấy ra dầu hỏa, còn xăng là thành phần chưng cất nhẹ hơn dầu hỏa thì chưa hề được sử dụng đến

và phải đem đổ đi một nơi thật xa Lúc đó con người tạo ra dầu hỏa với mục đích thắp sáng hoặc đun nấu đơn thuần Nhưng với sự tiến hóa của khoa học và kỹ thuật,

từ việc sử dụng những động cơ hơi nước cồng kềnh và hiệu quả thấp, con người đã tìm cách để sử dụng xăng và dầu diezel cho động cơ đốt trong, loại động cơ nhỏ gọn hơn nhưng có hiệu quả cao hơn hẳn Cùng với những khám phá khoa học vĩ đại khác,

sự phát minh ra động cơ đốt trong sử dụng xăng và dầu diezel đã thúc đẩy xã hội loài người đạt những bước phát triển vượt bật, đem đến cuộc sống ấm no, hạnh phúc và văn minh cho hàng tỷ người trên thế giới

Những hiệu quả và giá trị của dầu mỏ và động cơ đốt trong mang lại thật sự không ai có thể phủ nhận được Nguồn năng lượng chúng mang lại hầu như là chiếm

ưu thế hoàn toàn Do vậy, mà hầu hết các quốc gia trên thế giới đều muốn chiếm ưu thế và chủ động về nguồn dầu mỏ Cuộc khủng hoảng năng lượng vào thập kỷ 70 của thế kỷ 20 đã một lần nữa khẳng định tầm quan trọng chiến lược của dầu mỏ đối với mỗi quốc gia và cho toàn thế giới Nhưng theo dự đoán của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng dầu mỏ còn lại của trái đất cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vòng không quá 40 năm nữa

Bên cạnh đó những hậu quả mà khi chúng ta sử dụng dầu mỏ và động cơ đốt trong đem lại từ các chất thải khí làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng ôzôn, gây hiệu ứng nhà kính.Trong các chất độc hại thì CO, NOx, HC do các loại động cơ thải

ra là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người Do đó, con người phải đứng trước một thách thức lớn là phải có nguồn nhiên liệu thay thế

Một xu hướng hiện nay, là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền thống: Xăng, dầu Diesel, bằng các loại nhiên liệu mới “sạch”, nhiên liệu tái sinh cho các loại động cơ như năng lượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hóa lỏng, năng lượng điện, khí sinh vật Biogas, năng lượng thủy điện.Việc chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển

1.1.3 Mục đích và ý nghĩa khoa học của đề tài.

1.1.3.1 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

1.1.3.2 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 độ phát thải khí CO2, NOx, HC, CO … góp phần thực 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

1.2 Tổng quan về năng lượng tái sinh:

1.2.1 Các loại năng lượng mới :

1.2.1.1 Năng lượng mặt trời.

Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt hạ nguyên tử khác phóng ra từ ngôi sao này Dòng năng lượng này sẽ tiếp tục phát ra cho đến khi phản ứng hạt nhân trên Mặt Trời hết nhiên liệu, vào khoảng 5 tỷ năm nữa Năng lượng bức xạ điện từ của Mặt Trời tập trung tại vùng quang phổ nhìn thấy Mỗi giây trôi qua, Mặt Trời giải phóng ra không gian xung quanh 3,827×1026 joule

Đối với cuộc sống của loài người, năng lượng Mặt Trời là một nguồn năng lượng tái tạo quý báu Có thể trực tiếp thu lấy năng lượng này thông qua hiệu ứng quang điện, chuyển năng lượng các photon của Mặt Trời thành điện năng, như trong pin Mặt Trời Năng lượng của các photon cũng có thể được hấp thụ để làm nóng các vật thể, tức là chuyển thành nhiệt năng, sử dụng cho bình đun nước Mặt Trời, hoặc làm sôi nước trong các máy nhiệt điện của tháp Mặt Trời, hoặc vận động các hệ thống nhiệt như máy điều hòa Mặt Trời

Năng lượng của các photon có thể được hấp thụ và chuyển hóa thành năng lượng trong các liên kết hóa học của các phản ứng quang hóa Một phản ứng quang hóa tự nhiên là quá trình quang hợp Quá trình này được cho là đã từng dự trữ năng lượng

Mặt Trời vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch không tái sinh mà các nền công nghiệp của thế kỷ 19 đến 21 đã và đang tận dụng Nó cũng là quá trình cung cấp năng lượng cho mọi hoạt động sinh học tự nhiên, cho sức kéo gia súc và củi đốt, những nguồn năng lượng sinh học tái tạo truyền thống Trong tương lai, quá trình này có thể giúp tạo ra nguồn năng lượng tái tạo ở nhiên liệu sinh học, như các nhiên liệu lỏng (diesel sinh học, nhiên liệu từ dầu thực vật), khí (khí đốt sinh học) hay rắn

Hình 1.1: Nhà máy điện chạy bằng năng lượng mặt trời.

Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí quyển Trái Đất để sinh ra các hiện tượng khí tượng học chứa các dạng dự trữ năng lượng có thể khai thác được Trái Đất, trong mô hình năng lượng này, gần giống bình đun nước của những động cơ nhiệt đầu tiên, chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ từ photon của Mặt Trời, thành động năng của các dòng chảy của nước, hơi nước và không khí,

và thay đổi tính chất hóa học và vật lý của các dòng chảy này

Hiện nay ở các trại chăn nuôi dùng năng lượng mặt trời với mục đích chủ yếu

là sấy thức ăn cho vật nuôi Muốn sử dụng rộng rãi năng lượng mặt trời cho nhiều mục đích khác nhau như các hệ thống sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời, điều hoà không khí và cung cấp nước nóng ở mức độ cao, pin mặt trời thì đòi hỏi trước hết phải giải quyết những vấn đề kỹ thuật cơ bản, công nghệ chế tạo cũng như khả năng ứng dụng thực tế của chúng Ở nước ta việc ứng dụng khả thi của năng lượng mặt trời là vào việc nấu nước nóng và sấy gỗ Có thể nói là khả thi vì công nghệ tương đối đơn giản, quá trình chế tạo dễ dàng và giá thành thì tương đối phù hợp với kinh tế Việt Nam

1.2.1.2 Năng lượng gió.

Năng lượng gió được con người sử dụng hàng trăm năm nay Con người đã sử dụng năng lượng gió để duy chuyển thuyền buồm hay kinh khí cầu, ngoài ra năng lượng gió còn được sử dụng để tạo ra công cơ học nhờ các cối xoay gió

Ý tưởng dùng năng lượng gió để sản xuất điện hình thành ngay sau các phát minh ra điện và máy phát điện Lúc đầu nguyên tắc của cối xay gió chỉ được biến đổi nhỏ và thay vì là chuyển đổi động năng của gió thành năng lượng cơ học thì dùng máy phát điện để sản xuất năng lượng điện Khi bộ môn có học dòng chảy tiếp tục phát triển thì các thiết bị xây dựng và hình dáng của các cánh quạt cũng được chế tạo đặc biệt hơn Ngày nay người ta gọi đó tuốc bin gió, khái niệm cối xay gió không còn phù hợp nữa vì chúng không còn có thiết bị nghiền Từ sau những cuộc khủng hoảng dầu trong thập niên 1970 việc nghiên cứu sản xuất năng lượng từ các nguồn khác được đẩy mạnh trên toàn thế giới, kể cả việc phát triển các tuốc bin gió hiện đại.

Hình 1 2: Các tuốc bin gió tại Hàn Quốc, phát điện nhờ sức gió, tận thu một cách

gián tiếp năng lượng Mặt Trời

Vì gió không thổi đều đặn nên năng lượng điện phát sinh từ các tuốc bin gió chỉ có thể được sử dụng kết hợp chung với các nguồn năng lượng khác để cung cấp năng lượng liên tục Tại Châu Âu, các tuốc bin gió được nối mạng toàn châu Âu, nhờ vào đó mà việc sản xuất điện có thể được điều hòa một phần Một khả năng khác là

sử dụng các nhà máy phát điện có bơm trữ để bơm nước vào các bồn chứa ở trên cao

và dùng nước để vận hành tuốc bin khi không đủ gió Xây dựng các nhà máy điện có bơm trữ này là một tác động lớn vào thiên nhiên vì phải xây chúng trên các đỉnh núi cao Mặt khác vì có ánh sáng Mặt Trời nên gió thổi vào ban ngày thường mạnh hơn

vào đêm và vì vậy mà thích ứng một cách tự nhiên với nhu cầu năng lượng nhiều hơn vào ban ngày Công suất dự trữ phụ thuộc vào độ chính xác của dự báo gió, khả năng điều chỉnh của mạng lưới và nhu cầu dùng điện Nếu cộng tất cả các chi phí bên ngoài (kể cả các tác hại đến môi trường thí dụ như vì thải các chất độc hại) thì năng lượng gió bên cạnh sức nước là một trong những nguồn năng lượng rẻ tiền nhất

Đây là một loại năng lượng sạch chi phí để thu năng lượng khá thấp nhưng đòi hỏi phải phù hợp với điều kiện địa lý ở từng vùng Ở các nước khác việc sử dụng loại năng lượng này khá phổ biến Đặc biệt ở các vùng hải đảo

1.2.1.3 Năng lượng địa năng.

Một báo cáo mới đây của Viện công nghệ Massachusetts (MIT) cho biết, câu trả lời cho cuộc khủng hoảng năng lượng của Mỹ lại nằm sâu trong lòng đất Công trình nghiên cứu trong 2 năm này cho thấy rằng nếu đầu tư hợp lý vào nghiên cứu địa năng thì có thể khai thác được nguồn năng lượng đủ để cung cấp cho 25 triệu hộ gia đình Để thu được nhiệt năng của Trái đất, người ta phải khoan sâu vào lòng đất thu lấy hơi nóng từ các nguồn phóng xạ, các luồng hơi nóng từ tâm Trái đất và lớp vỏ ngoài Từ những năm 70 Mĩ đã nhận thấy đây là cách giúp họ thoát khỏi tình trạng phải phụ thuộc vào nguồn năng lượng nhập khẩu Tuy nhiên cho đến nay ngành công nghiệp non trẻ này mới chỉ cung cấp ít hơn 1% nhu cầu năng lượng của nước Mỹ Một phần là do ngay cả chi phí cho cách đơn giản nhất để khai thác nhiệt năng, đó là tập trung thẳng vào các mạch, các nguồn như suối nước nóng hay núi lửa, cũng là rất tốn kém

Theo nghiên cứu của MIT vẫn còn một cách hiệu quả hơn, là tập trung khai thác các nguồn nhiệt năng nằm sâu hơn trong lòng đất Công trình nghiên cứu này được Bộ năng lượng Mĩ (DOE) tài trợ đã giới thiệu một công nghệ mới là chuyển hóa nhiệt năng Bằng cách này lưu chất (khí hay chất lỏng) được bơm lên theo mạch

đá granite sâu 1.500 mét (dưới bề mặt Trái đất), và sinh ra chất lỏng, ẩm để rồi hơi nóng từ chất lỏng đó được dùng để vận hành các tuốcbin Mặc dù còn gặp những trở ngại về kĩ thuật như vấn đề hơi nóng có nhiệt độ quá thấp không đủ để chuyển hóa thành điện, nhưng một dự án khoan phá ở Soultz, Pháp, đã thành công ngoài sự mong đợi trong việc tái tạo năng lượng hơi nước bằng việc áp dụng những quan niệm mới, phương pháp khoan ít tốn kém và cách tận dụng hữu hiệu lưu chất (khí hoặc chất

lỏng) được giữ ở áp suất thông thường của khí quyển Công trình nghiên cứu của MIT kêu gọi mức đầu tư 20 triệu USD/năm trong vòng 15 năm để tiếp tục nghiên cứu việc khai thác địa năng Nhóm nghiên cứu cho rằng họ không tìm thấy trong tương lai, kĩ thuật khai thác này có khó khăn hay hạn chế đáng kể nào Theo bản báo cáo, khoản đầu tư tương đối của DOE có thể sẽ hỗ trợ được rất nhiều trong nghiên cứu phát triển kĩ thuật khai thác, xây dựng các nhà máy, hay thậm chí sử dụng CO2

để thu hơi nóng từ lòng đất

Năm ngoái, DOE đã yêu cầu Quốc hội Mĩ lưu ý vào việc nghiên cứu phát triển địa năng, năng lượng mặt trời và nhiên liệu sinh học

1.2.1.4 Năng lượng hạt nhân.

Nhà máy điện nguyên tử đầu tiên đi vào hoạt động năm 1954 tại Liên Xô, sau

đó các nước ở châu Âu, châu Mỹ và một số nước ở châu Á đã lần lượt xây dựng và khai thác các nhà máy điện nguyên tử Dự đoán đến năm 2020 nguồn năng lượng hạt nhân sẽ chiếm 60-65% tổng công suất điện năng trên thế giới

Hình 1.3: Khung cảnh bên ngoài một nhà máy điện hạt nhânViệc sử dụng điện hạt nhân tránh được các dạng ô nhiễm thồng thường, tại các nhà máy nhiệt điện nhưng lại là nguồn gây nguy hiểm lớn về môi trường do các chât thải phóng xạ

1.2.1.5 Năng lượng từ khí sinh học (Biogas).

Việc sản xuất, sử dụng khí cần vốn đầu tư ít do tận dụng được nguồn có sẵn từ trại chăn nuôi là chất thải hửu cơ của vật nuôi Ưu điểm của nguồn năng lượng này là việc nó thay thế được các nguồn năng lượng khác nhau như: Than, củi, điện, nhiên liệu khí hoá lỏng và dẩu Sau khi phân động vật được phân huỷ thì nó cho chất lưỡng hữu cơ giàu chất dinh dưỡng và không có mùi được sử dụng để cải thiện đất nông nghiệp tốt hơn phân bón tươi Bên cạnh đó ngăn ngừa nạn chặt phá rừng bảo vệ môi trường Chính vì vậy hiện nay, Biogas được sử dụng rộng rãi từ các trang trại nhỏ đến các trang trại lớn

Để lắp đặt một hầm Biogas củng khá đơn giản không đòi hỏi kỹ thuật cao và chi phí lắp đặt thấp vì vậy rất nhiều các hộ gia đình chăn nuôi nhỏ và các trại chăn nuôi sử dụng Biogas cho các nhu cầu đun nấu, thắp sáng

1.2.1.6 Nhiên liệu hóa lỏng LPG.

LPG là sản phẩm trung gian giữa khí thiên nhiên và dầu thô, nhiên liệu khí hóa lỏng có thể thu được từ công đoạn lọc dầu hoặc làm tinh khiết khí thiên nhiên Chúng thường có trong phần còn lại(cặn) của quá trình chưng cất dầu hỏa, được hóa lỏng ở

áp suất thấp hơn áp suất khí quyển và ở nhiệt độ môi trường chúng thường là ở trạng thái khí Về mặt lý thuyết LPG chữa 50% propan và 50% butan

Ô tô sử dụng LPG ít gây ô nhiễm môi trường nhờ giảm một lượng lớn cát chất độc hại như HC, CO2, NOx, CO Lượng khí độc của động cơ chỉ bằng 10% đến 20% so với lượng khí độc thải ra do động cơ chạy bằng xăng và Diesel Do LPG có các đặc tính kĩ thuật như tính chống kích nổ cao, không có chì nên sản phẩm không

có muội than không có hiện tượng đóng màng của động cơ, ít gây mòn xilanh, piston, segment và các chi tiết kim loại khác trong động cơ Trữ lượng khí thiên nhiên trên thế giới để sản xuất ra LPG 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

1.2.1.7 Nhiên liệu có nguồn gốc tư sinh khối Biofuel.

Nhiên liệu có nguồn gốc sinh khối sử dụng làm nhiên liệu trên động cơ ô tô chủ yếu là dầu thực vật và Biodiesel Dầu thực vật là loại dầu được chiết suât từ các hạt các loại củ của cây chữa dầu với chiết xuất lớn như đậu phông, đậu nành, dầu cải, hướng dương, hạt dừa, hạt cọ Biodiesel là những mono ankylester, nó là sản phẩm của quá trình ester hóa của các Axit hữu cơ có nhiều trong dầu mỡ động thực vật

Dưới tác dụng của chất xúc tác được dầu thực vật + mêthanol hoặc enthanol cho sản phẩm là ester + glycerine + axit béo, các ester chính là Biodiesel Thông thường biodiesel thường được sử dụng ở dạng nguyên chất hoặc ở dạng hỗn hợp với dầu diesel Ví dụ B20 là hỗn hợp gồm 20% biodesel và 80% dầu diesel có nguồn gốc dầu mỏ.

Dầu thực vật và biodesel được sử dụng trên động cơ Diesel Đối với dầu thực vật chỉ sử dụng trên động cơ có Buồng cháy phân cách, với biodesel được sử dụng trên buồng cháy phân cánh và buồng cháy gián tiếp, đây chính là ưu điển nổi bật của biodesel Dầu thực vật và biodesl là loại nhiên liệu có chữa nhiều ôxy nên có thể cháy với dư lượng không khí bé mà vẫn cháy hoàn toàn do đó it thải ra các chất gây ô nhiễm môi trường Do có độ nhớt cao hơn dầu diesel nên khi sử dụng dầu thực vật và biodesel thường sấy nóng nhiên liệu hay pha loang với dầu diesel, việc pha loãng này còn sử dụng với mục đích là tăng hệ số cetan khi sử dụng trên động cơ diesel

1.2.1.8 Hydro nguồn năng lượng trong tương lai.

Hydro nguồn năng lượng an toàn, thân thiện với môi trường Vì trong thành phần hóa hoc của Hydro chỉ chữa các nguyên tố như cacbon (C), lưu huỳnh (S), nitơ (N) nên khi cháy sản vật cháy chỉ là H2O do đó Hydro là một nguồn nhiên liệu sạch

lý tưởng

Hydro được sản xuất từ nước và năng lượng mặt trời Vì vậy hydro thu được hay còn gọi là hydro từ năng lượng mặt trời(solar hydrogen) Nước và ánh nắng mặt trời có vô tận trên khăp hành tinh Năng lượng mặt trời được thiên nhiên ban cho hào phóng và vinh hằng khoảng 3*1024 J/ngày, tức khoảng bằng 104 lần năng lượng thế giới tiêu thụ hằng năm Vì vậy hydro là nguồn năng lượng mặt trời là nguồn nhiên liệu vô tận, sử dụng từ thế kỷ này qua thế kỷ khác bảo đảm an toàn năng lượng cho loài người mà không sợ cạn kiệt, không thể có bảo đảm năng lượng cho mỗi quốc gia, không có quốc gia nào có quyền tranh giành năng lương hydro như đã tưng tranh giành năng lượng hóa thạch(cũng vì nguồn dầu mỏ ở các nước trung đông đã xẩy ra cuộc chiến tranh vùng vịnh năm 1991)

Để ta thu được năng lượng hydro có hai phương pháp sản xuất sau Điện phân nước thông qua các pin mặt trời và phương pháp quang điện hóa phân rã nước nhờ

năng lượng của ánh nắng mặt trời với sự có mặt của chất xúc tác quang, cả hai phương pháp đều có phương trình phẩn ứng xẩy ra như sau:

H2O → H2+1/2O2

1.2.2 Ưu thế của nhiên liệu Biogas.

Ngoại trừ năng lượng thuỷ điện và năng lượng hạt nhân, phần lớn năng lượng trên thế giới đều tiêu tốn nguồn dầu mỏ, than đá và khí tự nhiên Tất cả các nguồn này đều có hạn và với tốc độ sử dụng chúng như hiện nay thì sẽ bị cạn kiệt hoàn toàn vào nữa cuối thế kỷ 21 Sự cạn kiệt của nguồn dầu mỏ thế giới và sự quan tâm về môi trường ngày càng tăng đã dẫn đến sự nghiên cứu và phát triển nguồn năng lượng thay thế cho năng lượng có nguồn gốc dầu mỏ

Biogas là năng lượng có thể tái sinh được, đây là một sự thay thế đầy tiềm năng cho các nguồn nhiên liệu chính lấy từ dầu mỏ, đang sắp cạn kiệt trong vòng khoảng 30-40 năm nữa

Đối với nước ta nguồn cung cấp nguyên liệu để sản xuất Biogas rất da dạng và

có tiềm năng rất lớn đặc biệt là đối với các hộ gia đình chăn nuôi theo lối trang trại Đây là hướng đi nhằm góp phần làm giảm áp lực về nhu cầu năng lượng đối với đất nước và cũng góp phần giải quyết ô nhiễm môi trường

*Một số ưu điểm của nhiên liệu Biogas:

- Đối với môi trường

+ Giảm lượng khí phát thải CO2, do đó giảm được lượng khí thải là nguyên nhân chính gây ra hiệu ứng nhà kính, tránh được các thảm họa về môi trường

+ Không có hoặc chứa rất ít các hợp chất của lưu huỳnh (<0,001% so với 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 con người, gây ô nhiễm môi trường không khí

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

+ Giảm ô nhiễm môi trường nước và đất

- Đối với 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 rác thải sẵn có.

+ Đồng thời đa dạng hoá nền nông nghiệp va tăng thu nhập ở vùng miền nông thôn

1.3 Công nghệ xử lý Biogas.

1.3.1 Tính chất của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong:

Tính chất vật lý và hoá học của Biogas có ảnh hưởng lớn đến việc lựa chọn công nghệ sử dụng cho việc xử lý và đốt cháy Biogas Thành phần chính của Biogas

là CH4 và CO2 Các tính chất vật lý liên quan đến chúng và sẽ được liệt kê sau đây:

Bảng 1-1 Một số tính chất của biogas

Các tính chất vật lý Methane (CH 4 ) Carbon Dioxide (CO 2 )

Nhiệt dung Cp (1at) 6,962.10-4 J/ kg-0C 2,643.10-4 J/ kg-0C

* Nhiệt trị của nhiên liệu:

Giá trị nhiệt cao của methane, chất cháy cơ bản trong Biogas, là 1012 Btu/ft3

(37,71.103KJ/m3) Giá trị nhiệt thấp được định nghĩa bằng giá trị nhiệt cao trừ đi năng lượng cần thiết để làm bay hơi nước trong nhiên liệu và sản phẩm cháy Đối với methane giá trị nhiệt thấp là 912 Btu/ft3(33,98.103KJ)

* Các chất cơ bản trong Biogas:

Ngoài hai thành phần chính là CH4 và CO2 còn có các tạp chất cơ bản dạng khí

có mặt trong Biogas được liệt kê dưới đây:

1.3.2 Yêu cầu của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong:

Vấn đề đáng quan tâm và cần được nghiên cứu tiếp là làm sao có thể nâng cao hiệu suất động cơ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường do khí thải động gây ra Ta biết rằng trong Biogas có một lượng đáng kể hydrogen sulfide H2S (khoảng 10.000ppm thậm chí sau khi qua các thiết bị xử lý vẫn còn khoảng 200-400ppm H2S) là một khí rất độc tạo nên hỗn hợp nổ với không khí Khi Biogas được sử dụng làm nhiên liệu, khí H2S có thể ăn mòn các chi tiết của động cơ, sản phẩm của nó là SOx cũng là một khí rất độc cho con người (TCVN cho phép là 0,3mg/m3) Vì thế, hoàn thiện quá trình cháy trong động cơ sử dụng nhiên liệu Biogas là vấn đề đặt ra để có thể vừa kéo dài tuổi thọ động cơ vừa giảm thiểu ô nhiễm trong khí thải động cơ Hàm lượng của các chất này không được vượt quá mức cho phép

Mặc dù không phải là chất chiếm nhiều trong Biogas như carbon dioxide, nhưng hơi nước có thể có ảnh hưởng đáng kể đến các đặc trưng của quá trình cháy Biogas Dù hàm lượng nhỏ nhưng hơi nước đã ảnh hưởng đáng kể đến nhiệt độ ngọn lửa, giới hạn cháy, nhiệt trị thấp và tỷ lệ không khí/nhiên liệu của Biogas Ngoài ra nó làm tăng nguy cơ ăn mòn thiết bị, do đó cần thiết phải giảm lượng hơi nước có trong

Biogas Phụ thuộc vào nhiệt độ thông thường Biogas lấy ngay từ hầm phân huỷ có hàm lượng ẩm khoảng 50 mg/l, gần với nồng độ bão hoà

1.3.3 Công nghệ xử lý Biogas :

Khử acide là quá trình tách các khí acide (CO2 và H2S) ra khỏi thành phần khí Biogas Thông thường loại bỏ H2S yêu cầu triệt để hơn vì vấn đề sức khỏe con người, môi trường và yêu cầu của việc vận chuyển

Bao gồm hai phương pháp: Hấp thụ hóa học và hấp thụ vật lý

b) Hấp phụ trong rắn:

Hấp phụ là quá trình hút khí bằng chất rắn

Bao gồm hai phương pháp: Hấp phụ hóa học và phương pháp hấp phụ vật lý.Quá trình hấp phụ triệt để hơn, nó được ứng dụng trong những trường hợp không thể dùng hấp thụ được Cụ thể là khi hỗn hợp khí loãng quá nếu dùng hấp thụ thì hiệu suất rất thấp và không kinh tế, hay là khi tính chất các cấu tử gần giống nhau cũng không thể hấp thụ được Trong những trường hợp này nếu dùng hấp phụ thì kinh tế hơn

1.3.3.2 Các phương pháp xử lý thay thế:

a) Xử lý H 2 S tại chỗ (ngay trong hầm phân hủy):

Phương pháp: Cho ngay các Ion clorides, phosphates và các oxide vào trong hầm nhằm kết hợp với H2S để hình thành kết tủa Sulfides sắt

Ưu điểm: Có thể tách khí H2S có nồng độ cao

Nhược điểm: Thường phải kết hợp với công nghệ xử lý khác để giảm hàm lượng H2S xuống còn dưới 10 ppm Các vấn đề nảy sinh là sự tích lũy sulfide sắt kết

tủa cũng có thể gây đầy hầm phân hủy.

Ưu điểm: Ở quy mô lớn, hiệu quả xử lý có thể loại được 80-95% Hàm lượng

H2S giảm xuống đến 20-100 ppm, khi bơm khoảng 5% không khí vào hầm

Nhược điểm: Sẽ xuất hiện một lớp váng lưu huỳnh đóng trên bề mặt thoáng có khả năng ăn mòn thiết bị Ngoài ra, cần chú ý tránh tạo thành hỗn hợp khí nổ khi sử dụng phương pháp này

1.3.3.3 Loại bỏ H2S bằng phương pháp sinh học:

Đây là phương pháp được lựa chọn Chất hấp phụ là phân bò, loại nguyên liệu sẵn có và rẻ tiền

Nguyên lý: Khí Biogas từ hầm sau khi lọc bụi, điều áp, điều nhiệt và gia ẩm được đưa qua cột hấp phụ từ phía đáy cột Bên trong cột hấp phụ có một lớp đệm

Bổ sung nước, chất dinh dưỡng, điều chỉnh pH

Nước, chất dinh dưỡng, điều chỉnh pH

Lấy mẫu Khí sau xử lý

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống xử lý sinh học

sinh học, tại đây các vi khuẩn sẽ phân hủy các hợp chất hóa học Khí ra khỏi cột từ phía đỉnh cột là khí đã được xử lý.

2 Khảo sát, tính toán nhiệt động cơ EV2600-NB.

2.1 Giới thiệu động cơ EV2600-NB.

2.1.1 Giới thiệu chung.

Động cơ EV2600-NB là động cơ sử dụng nhiên liệu diesesel do công ty máy nông nghiệp Miền Nam – Vikyno sản suất; được lắp đặt trên cùng cụm máy phát điện MF1120S + EV2600-NB

Động cơ EV2600-NB là loại động cơ 1 xylanh, 4 kỳ máy đặt nằm ngang và có buồng cháy thống nhất

20 21

22 23

24

8

7

Hình 2-1: Mặt cắt dọc động cơ EV2600-NB1-Bình chứa nước; 2- quạt gió; 3- két nước; 4- xilanh; 5- ống xả; 6- nắp xilanh;

7-vòi phun; 8- xupap; 9- lò xo xupap; 10- đủa đẩy; 11- đòn bẩy; 12- vít xả nước;

13-nắp chụp trên nắp xilanh; 14- lọc dầu; 15- piston; 16- bình nhiên liệu;

17- chốt piston; 18- trục khuỷu; 19- con đội; 20- trục Cam; 21- thanh truyền;

22-bu lông thanh truyền; 23- nắp che; 24- thân máy.

Bảng 2-1.Thông số kỹ thuật động cơ EV2600-NB

Moment cực đại (kgm/vòng/phút) 8.92/1400

2.1.2 Khảo sát các hệ thống cung cấp nhiên liệu động cơ EV2600-NB.

2.1.2.1 Giới thiệu chung.

- Chứa nhiên liệu dự trữ, đảm bảo cho động cơ hoạt động liên tục trong một khoảng thời gian quy định

- Lọc sạch nước và tạp chất cơ học lẫn trong nhiên liệu

- Cung cấp lượng nhiên liệu cần thiết cho mỗi chu trình ứng với chế độ làm việc quy định của động cơ

- Cung cấp nhiên liệu vào xi lanh động cơ đúng lúc theo một quy luật đã định

- Đảm bảo phun tơi và phân bố đều hơi nhiên liệu trong thể tích môi chất trong buồng cháy bằng cách phối hợp chặt chẽ hình dạng, kích thước và phương hướng của các tia nhiên liệu với hình dạng buồng cháy và cường độ vận động của môi chất trong buồng cháy

- Tạo áp suất cao trong hệ thống cung cấp nhiên liệu

Diễn biến chu trình công tác của động cơ Diesel chủ yếu phụ thuộc vào tình hình hoạt động của thiết bị cung cấp nhiên liệu

2.1.2.2 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ EV2600-NB.

2 3 4 5 6 7

8 9

10 11

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

2.2 Tính toán nhiệt động cơ EV2600-NB sử dụng biogas-diesel.

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

2.2.1.1 Thông số kỹ thuật động cơ:

2 1

2

0882 , 0

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

1

0882 , 0

104 , 0 750

) 20 298 (

1

.

1 )

=

m a

r t

a r r

k r

p p p

p T

T T

λ λ ελ

λ

γ

= 0,0317

− ελ

∆ +

− ε

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

−

=

a3 Tính nhiệt độ cuối quá trình nạp T a (K):

) 1 (

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

K

o

= +

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

, 1

634 , 1 867

,

6 , 1

36 , 184 38 ,

v v

, 20

v v

′+

′

=

′Trong đó:

r

v r v v1

a.aa

γ+

′′

γ+

=

0317 , 0 1

882 , 20 0317 , 0 806 , 19

= +

+

r

v r v v1

b.bb

γ+

′′

γ+

=

0317 , 0 1

10 5426 0317 , 0 00419 ,

= +

2

baC

v v

′+

0 8392 ,

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

)1(

T2

ba

314,81

n

1 n a

v v

1

1 +ε

′+

,16.455,332

,16.0882,0

004 , 0 4

126 , 0 32

82305 , 0 03162 , 0 7914 , 0

82302 , 0

0317 , 0 0399 , 1

+

+

= +

+

=

r

r o

γ

γ β β

c4 Hệ số biến đổi phân tử tại z.

0318 , 1 85 , 0

7 , 0 0317 , 0 1

1 0399 , 1 1 1

1

+

− +

= +

− +

=

b

z r

o

z ξ

ξγ

ββ

Tính hệ số toả nhiệt x z tại z:

8235 , 0 85 , 0

7 , 0

x

ξ ξ

c5 Tổn thất nhiệt do cháy không hòan toàn:

Do α>1 thì ∆ QH = 0 (động cơ Diesel)

c6 Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình môi chất tại z

z

vz vz

2

baC

z v

o z v

vz

x M x

M

x M a x

M a a

− +

1 2

1 2

βγβγ

7914 , 0 0399 , 1

0317 , 0 8235 , 0 82302 , 0

8235 , 0 1 7914 , 0 8392 , 19 0399 , 1

0317 , 0 8235 , 0 82305 , 0 882

,

20

=

− +

r z 2

z 1 v o z 2 v vz

x 1 M x

M

x 1 M b x

M b b

− +







 β

γ +

−

′ +







 β

γ +

′′

=

′′

( ) (1 0 , 8235) 0,005227

7914 , 0 0399 , 1

0317 , 0 8235 , 0 823 , 0

8235 , 1 1 7914 , 0 10 4228 0399

, 1

0317 , 0 8235 , 0 823 , 0

07143,20

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

Nhiệt độ cực đại tính theo phương trình cháy:

r 1

H

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

.M

Q

β

=λ+

′+γ+ξ

Đưa về dạng phương trình bậc hai: AT BT z C 0

2

z + + =

Trong đó :

002697 ,

0 2

10 5227 0318 , 1 2

0318 , 1 ) 314 , 8

c c

v v r

H

z a b T T M

Q

2

()1.(

.1

λγ

+

′

−+

−

=

004233 ,

0 8392 , 19 0317

, 0 1 7914 , 0

42530 7 , 0

−

=

= - 75506,615Thay vào phương trình ta được: 0 , 002697 T z2 + 29 , 9542 T z − 75506 , 615 = 0

Giải ra ta được : Tz1 = - 13223,23 (K) (loại)

Tz2 = 2117,142 (K)Nhiệt độ cực đại của chu trình: Tz = 2117,142 (K)

c8 Áp suất cực đại chu trình p z

2851 , 7 6 , 1 553 , 4

Đối với động cơ Diesel:

3127 , 1 151 , 1040

142 , 2117 6 , 1

0318 , 1

T

T

λ

βρd2 Tỷ số giãn nở sau:

5694 , 12 3127 , 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

b z r 1

H H

z b

2

TT.2

baTT.1 M

)QQ

.(

314,81

+β

∆

−ξ

−ξ

d4 Nhiệt độ cuối quá trình giãn nở T b (K):

05,13005694

,12

142,2117

1 1926 , 1 1

b

T T

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

3559,05694

,12

2851,71926 , 1

= n z b

p p

d6 Kiểm nghiệm lại nhiệt độ khí sót:

701 , 862 3559

, 0

104 , 0 05 ,

1 5 , 1 1

b

r b rtênh

p

p T

750

750 701 , 862

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:

−

−

λρ+

−ρλ

−ε

1 1 n 2

c

11.1n

11

1.1n)1(.1

p'p

1 1

4068 , 1

1 5694

, 12

1 1

1926 , 1

3127 , 1 6 , 1 1 3127 , 1 6 , 1 1 5

298 8203 , 0 7914 , 0 314 , 8

.

314 ,

k i i

p Q

T p M

ηη

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

0242 , 188 4501 , 0 42530

3600000

30

2200 108 , 0

6878 , 0

, 0

024 , 188

g g

f5 Hiệu suất có ích (%):

3774 , 0 4501 , 0 8384 , 0

e η η η

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

1822 , 1 2200 1 6878 , 0

4 30 91 , 14

30

=

=

=

n i p

N V

e

e h

τ

(dm3)

f7.Kiểm nghiệm đường kính xi lanh (mm):

7 , 135 08

, 1

5633 , 1 4 100

4

D D

f8 Lượng nhiên liệu cung cấp trong một giờ

e e

nl N g

Gnl = 14,91.224,24.10-3 = 3,34342 [Kg/h]

2.2.1.3.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 n1 =const ,do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường nén thì:

p c.V c n1 = p nx.V nx n1

Rút ra : n 1

c nx c nx

V V

1 p p

c nx

i

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 n2 =const, do đó nếu gọi x là điểm bất kỳ trên đường giãn nở thì:

gnx gnx

n z

z.V p V

n 2

z gnx gnx

V V

1 p

V =

⇒ 2

2

n

n z gnx

i

p

p = ρ

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 2- 2 Bảng số liệu đường nén và đường giãn nở

118 , 0 14 , 3 4

14 ,

181 , 1

= c

2536 , 1 181 , 1 0726 ,

= +

a V V

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

c' b'' b a

n 1

=const pV

p[MN/m2]

µ p =0,05 [MN/m2.mm]

V[dm3]

µ v =0,001[dm3/mm]

ĐỒ THỊ BRICK

O' O

µ R =0,91525 [mm/mm]

0 1 2 3 4 5

6 7

8 9 10

11 12 13 14 15 16 17 18

p o

2 4 6 8 10

Va

7,28

Hình 2-3: Đồ thị công động cơ Diesel

2.2.2 Tính toân chu trình nhiệt động cơ sử dụng song song Biogas – Diesel 2.2.2.1 Thông số cho trước của động cơ

2.2.2.2 Thông số chọn của động cơ

Khối lượng riêng của Biogas ρB : 0,9 [kg/m3]

Nhiệt trị thấp của 1kg nhiên liệu Biogas :

Nhiệt trị thấp được tính theo công thức Menđeleep:

Q H =(12,8.CO+10,8.H2 +35,8.CH4 +56.C2H2 + )

= (35,8.70/100).1000 = 25060,0 (KJ/m3)

a) Xác định thành phần các nhiên liệu có trong 1kg hỗn hợp.

- Nhiệt lượng tỏa ra khi đốt cháy nhên liệu Diesel hoàn toàn để đạt công suất 14,91 kW

[J/s] Trong đó :

QH - Nhiệt trị thấp của nhiên liệu Diesel

Gnl = 3,34342 [kg/h]

6 , 3

34342 , 3 42500 6

, 3

Để đạt công suất 14,91 kWcần cung cấp nhiệt lượng Q0 = 39470,9 [J/s]

Khi chuyển sang sử dụng song song nhiên liệu Diesel và Biogas, với giả thuyết lượng Diesel cung cấp cho động cơ đảm bảo năng lượng để động cơ chạy ở chế độ không tải ổn định, và cung cấp đủ năng lượng cho quá trình cháy của hỗn hợp Biogas và không khí Giả thiết lượng nhiên liệu Diesel cung cấp đủ để phát ra 5% nhiệt lượng khi chạy toàn tải Lượng Diesel này được điều chỉnh không thay đổi trong suốt quá trình động cơ làm việc

Nhiệt lượng do lượng nhiên liệu Diesel tạo ra khi động cơ hoạt động:

100

5 9 , 39470 100

5

, 3

, 3

Q

Q

G nlD = 0 , 16717 [ kg/h ]

- Thành phần của Diesel trong 1 kg hỗn hợp là : 0,0301 [kg]

- Thành phần của Biogas trong 1 kg hỗn hợp là : 0,9699 [kg]

b) Xác định lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 1 kg hỗn hợp.

- Lượng không khí lý thuyết cần để đốt cháy 0,0301 kg Diesel

32 4 12 21 , 0

32

004 , 0 4

126 , 0 12

87 , 0 21 , 0

1 , 8729 4

c) Xác định lượng không khí thực tế cần thiết để đốt hoàn toàn 1 kg hỗn hợp.

- Lượng không khí thực tế cần thiết để đốt cháy 0,0301 kg nhiên liệu Diesel

d)Lượng sản vật cháy của 1 kg nhiên liệu:

- Lượng sản vật cháy của 0,0301 kg nhiên liệu Diesel:

004 , 0 4

126 , 0 32

004 , 0 4

126 , 0 12

87 , 0 21 , 0

1 1 , 1

−

=

εη

γ

v r k

k r r

T p

T p

r

a r r t k

p

p T T

T

γ

γ λ

+  

+

∆ +

−

1

.

−

a

r t

k

a k

k v

p

p P

P T T

T

1

2 1

)(

)1(

ε η

f1.Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của không khí:

19,806 0.00419

2

v

f2.Tỷ nhiệt mol đẳng tích trung bình của sản phẩm cháy:

Thành phần thể tích của các khí có trong sản vật cháy:

Với nhiên liệu Diesel:

12

87 , 0 4 , 22

2

126 , 0 4 , 22

2 =

[m3/kgn]

V H O2 =0,4774 0,36662 [m3/kgnl]

Vi

V

"

mC

V

"

mC

[kJ/kmol 0K]

Trong đó: Vi -Thể tích của thành phần thứ i trong sản vật cháy

mCV i -Tỷ nhiệt mol đẳng tích của thành phần thứ i

=∑ i

i i

V

Vr

=

2

2

1,82740,1939,465

2

2

0,53030,0569,465

00514 ,

0 692 , 20

' b '

a 1

"

C m

C m '

C

v r

v r

v

γ +

γ +

a a

b b

082659,19

f4 Chỉ số nén đa biến trung bình.

Tính gần đúng bằng phương trình nén đa biến:

8,3141

1 + γ

γ + β

ξ

ξ γ +

− β +