Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học B10, B20 đếncác chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ..

Nội dung tài liệu: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học B10, B20 đếncác chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ..

1. TRÍCH YẾU LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Nghiên cứu sinh: Phan Đắc Yến Tên luận án: Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu diesel sinh học B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ diesel Chuyên ngành : Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số : 62.52.01.16 Cơ sở đào tạo : Học viện Kỹ thuật Quân sự 1. Mục đích và đối tượng nghiên cứu của luận án: a) Mục đích nghiên cứu: Xây dựng được mô hình mô phỏng đủ độ tin cậy, cho phép đánh giá ảnh hưởng của hỗn hợp biodiesel với các mức pha trộn khác nhau đến quy luật cung cấp nhiên liệu, diễn biến các quá trình nhiệt động trong xi lanh, các thông số công tác, mức phát thải NOx, độ khói k của động cơ trên cơ sở ứng dụng các phần mềm mô phỏng chuyên dụng (Inject32 và Diesel-RK). Luận án tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp biodiesel có tỷ lệ pha trộn 10% và 20% đến các chỉ tiêu kinh tế (suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge); năng lượng (mô men xoắn có ích Me) và môi trường (mức phát thải NOx; độ khói khí thải k) của động cơ diesel B2. b) Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là động cơ diesel B2 (công suất định mức là Neđm=382 kW tại n=2000 vg/ph) do Liên xô (cũ) sản xuất. Tại Việt Nam, động cơ B2 được sử dụng trên các phương tiện vận tải tại các mỏ khai thác khoáng sản, phương tiện vận tải đường thủy, trên dàn khoan dầu khí và trên một số loại phương tiện cơ giới quân sự Đây là loại động cơ diesel có công suất lớn, độ bền cao nhưng có suất tiêu hao nhiên liệu và mức độ khói cao. 2. Phương pháp nghiên cứu: Luận án sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp, kết hợp chặt chẽ giữa nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, nhằm thiết lập được mô hình mô phỏng đủ độ tin cậy cho phép đánh giá ảnh hưởng của biodiesel B10, B20 đến quy luật cung cấp nhiên liệu, diễn biến các quá trình nhiệt động trong xi lanh, các thông số công tác và mức phát thải NOx, độ khói của động cơ. Việc nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định một số thông số đầu vào phục vụ quá trình tính toán; đánh giá mức độ phù hợp của B10, B20 với các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành, đánh giá độ tin cậy và hiệu chỉnh các mô hình mô phỏng đã xây dựng; lượng hóa tác 1
2. động của B10 và B20 đến các thông số công tác, mức phát thải của đối tượng nghiên cứu là động cơ B2. Ảnh hưởng của biodiesel B10 và B20 sẽ được đánh giá trên cơ sở so sánh đối chứng với các thông số công tác của đối tượng nghiên cứu, ở cùng chế độ vận hành khi sử dụng nhiên liệu diesel dầu mỏ B0 3. Các kết quả chính và kết luận: 1- Đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm, xác định được 14 thuộc tính cơ bản của 03 loại nhiên liệu (B0, B10, B20) dùng cho quá trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm. Kết quả phân tích cho thấy các thuộc tính của B0, B10, B20 đều thỏa mãn QCVN 1:2009/BKHCN, TCVN 5689:2005 và ASTM D 7467/09. Hai loại nhiên liệu biodiesel B10, B20 này đủ điều kiện dùng làm nhiên liệu thay thế cho động cơ diesel. Những dữ liệu này có thể sử dụng cho các nghiên cứu lý thuyết tiếp theo và thực tế sử dụng các loại biodiesel này tại Việt Nam. 2- Kết quả tính toán ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ B2, bằng Diesel-RK cho thấy: Me của động cơ giảm 3,3% khi dùng B10 và 8,7% khi dùng B20. Suất tiêu hao nhiên liệu có ích ge tăng 2,5% khi dùng B10 và 10,8% khi dùng B20. Mức phát thải NOx tăng 32,5% khi sử dụng B10 và 71,7% khi sử dụng B20. Độ khói k giảm 11,8% khi dùng B10 và 28,7% khi dùng B20. 3- Kết quả thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng, môi trường của động cơ B2 trên bệ thử AVL- ETC cho thấy: Me giảm lớn nhất là 2,6% khi dùng B10 và 8,7% khi dùng B20. Mức tăng lớn nhất về ge khi dùng B10 là 3,6% và khi dùng B20 là 10,0%. Mức phát thải NOx tăng lớn nhất là 30,9% khi dùng B10 và 72,1% khi dùng B20. Độ khói k giảm lớn nhất là 16,8% khi dùng B10 và 31,4% khi dùng B20. Mức độ ảnh hưởng của B10, B20 đến Me, Ne, ge, NOx, độ khói k không tỷ lệ thuận với tỷ lệ pha trộn của biodiesel. 4- Mức độ tin cậy, chính xác của các mô hình đã xây dựng được đánh giá trên cơ sở so sánh dữ liệu tính toán lý thuyết với thực nghiệm đã cho thấy: Sai số lớn nhất về gct khi dùng B0 là 1,17%; khi dùng B10 là 1,33 % và khi dùng B20 là 1,2 %. Sai số về Me khi dùng B0 là 0,5 %, khi dùng B10 là 1,03 % và khi dùng B20 là 1,50 %. Sai số lớn nhất về NOx khi dùng B0 là 5,1 %, khi dùng B10 là 7,7 và khi dùng B20 là 8,1%. Sai số lớn nhất về độ khói k khi dùng B0 là 7,2 %, khi dùng B10 là 8,0 % và khi dùng B20 là 7,7 %. 2
3. 5-Mô hình mô phỏng đã xây dựng có thể sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của các loại nhiên liệu diesel, biodiesel khác nhau (với các mức pha trộn bất kỳ và nguồn gốc của B100 khác nhau) đến quy luật cung cấp nhiên liệu, diễn biến các quá trình nhiệt động trong xi lanh, các thông số công tác và mức phát thải của động cơ B2. Đây là công cụ nghiên cứu có thể góp phần giảm chi phí và thời gian thực nghiệm khi nghiên cứu cải tiến, hiện đại hóa hoặc sử dụng biodiesel cho họ động cơ này. 6- Kết quả của luận án đã đóng góp trực tiếp cho việc thực hiện Đề tài NCKH & PTCN cấp Quốc gia “Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu diesel sinh học (B10 và B20) cho phương tiện cơ giới quân sự”, mã số ĐT.06.12/NLSH (Thuộc Đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025). Hà Nội, ngày 08 tháng 4 năm 2015 T/M TẬP THỂ HƯỚNG DẪN NGHIÊN CỨU SINH PGS-TS. Nguyễn Hoàng Vũ Phan Đắc Yến 3