Luận án Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy của động cơ dual fuel (biogas-Diesel)

Sự cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch và ô nhiễm môi trường là những vấn đề mang tính toàn cầu, ảnh hưởng đến tương lai nhân loại trên trái đất. Sự phát thải các chất khí gây hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân chính gây gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển dẫn đến biến đổi khí hậu làm đảo lộn hoạt động của con người. Diễn biến nhiệt độ khí quyển, hạn hán, bão lụt trong những năm đầu của thế kỷ này cho thấy tác động ghê gớm của biến đổi khí hậu đến đời sống thực tế, không chỉ là lý thuyết, dự báo. Việc tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế nhiên liệu hóa thạch và phát triển công nghệ sử dụng chúng ngày càng trở nên bức bách. Các nghiên cứu này cũng đã bắt đầu từ lâu nhưng chưa được chú ý nhiều do mức độ mãnh liệt của biến đổi khí hậu chưa thật sự rõ nét trong quá khứ. Giờ đây, tác hại của biến đổi khí hậu đã thành hiện hữu, bắt đầu đe dọa cuộc sống, sinh hoạt, sản xuất ở nhiều vùng khác nhau trên hành tinh.

pdf162 trang | Chia sẻ: builinh123 | Lượt xem: 1579 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận án Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy của động cơ dual fuel (biogas-Diesel), để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
o chu trình của động cơ dual fuel theo tốc độ động cơ Hình 3.36 biểu diễn biến thiên công chỉ thị chu trình theo tốc độ động cơ chạy với biogas chứa 80% CH4 và 60% CH4. Hệ số tương đương của hỗn hợp được giữ cố định =1,1. 600 800 1000 1200 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Hình 3.36: Ảnh hưởng của thành phần CH4 trong biogas đến biến thiên công chu trình theo tốc độ động cơ (biogas chứa 80%CH4() và 60%CH4(), =1,1) Khi tốc độ động cơ tăng thời gian dành cho quá trình cháy giảm nên lượng nhiên liệu tiêu thụ trong quá trình cháy cũng giảm dẫn đến công chu trình của động cơ bị giảm. Kết quả hình 3.36 cho thấy công chỉ thị chu trình giảm khoảng 100[J] khi tốc độ động cơ tăng từ 1200[vòng/phút] lên 2200[vòng/phút]. h. So sánh đường đặc tính ngoài và hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel Hình 3.37 giới thiệu đường đặc tính ngoài của động cơ khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4 và 80%CH4 so với đường đặc tính ngoài của động cơ khi chạy bằng diesel nguyên thủy. Ở chế độ tốc độ định mức n=2200[vòng/phút], công suất của động cơ dual fuel chạy với biogas chứa 80%CH4 giảm 12% so với khi chạy bằng Wi [J/cyc] n [vg/ph] 107 diesel. Khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4, mức độ giảm này lến đến 25%. Tuy vậy mức độ giảm công suất của động cơ diesel khi chuyển sang chạy bằng biogas nhỏ hơn nhiều so với mức giảm công suất khi chuyển động cơ xăng sang chạy bằng biogas (mức giảm này có thể lên đến 40%). Đây là một ưu điểm nổi bật khi chuyển động cơ diesel sang chạy bằng biogas. 6 8 10 12 14 16 18 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Hình 3.37: So sánh đường đặc tính ngoài của động cơ khi chạy bằng diesel nguyên thủy và khi chạy bằng biogas chứa 80%CH4, 60%CH4 với =1,1 Bảng 3.6: Giá trị hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo tốc độ động cơ khi chạy bằng biogas chứa 80% CH4 Biogas chứa 80% CH4 n [vg/ph] Wi [Jun/cyc] Pe [kW] Pi [kW] m= Pe/Pi 1200 1085 9.29 10.85 0.856221 1400 1080 10.68 12.6 0.847619 1600 1043 11.75 13.90667 0.844919 1800 1077 13.48 16.155 0.834417 2000 995 13.78 16.58333 0.830955 2200 998 15.21 18.29667 0.831299 Hiệu suất cơ giới được xác định m=Pe/Pi. Trong đó Pe được xác định từ băng thử, Pi được xác định từ công chỉ thị chu trình thông qua tín hiệu áp suất xác n [vg/ph] Pe [kW] Diesel Biogas(80%CH4) Biogas(60%CH4) 108 định được trong buồng cháy động cơ. Đây là thông số quan trọng để dự đoán công suất có ích của động cơ khi tính toán mô phỏng quá trình cháy. Bảng 3.7: Giá trị hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo tốc độ động cơ khi chạy bằng biogas chứa 60% CH4 Biogas chứa 60% CH4 n [vg/ph] Wi [Jun/cyc] Pe [kW] Pi [kW] m= Pe/Pi 1200 905 7.7 9.05 0.850829 1400 885 8.66 10.325 0.838741 1600 870 9.73 11.6 0.838793 1800 862 10.88 12.93 0.841454 2000 846 11.7 14.1 0.829787 2200 823 12.47 15.08833 0.826466 0.82 0.83 0.84 0.85 0.86 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Hình 3.38: Biến thiên hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo tốc độ động cơ khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4 và 80%CH4. Hình 3.38 giới thiệu biến thiên hiệu suất cơ giới của động cơ theo tốc độ khi chạy bằng biogas chứa 80%CH4 và 60%CH4. Kết quả này cho thấy hiệu suất cơ giới giảm nhẹ theo tốc độ động cơ. Điều này có thể giải thích khi tăng tốc độ động cơ, tổn thất ma sát tăng theo nên công suất có ích của động cơ bị giảm. Trong vùng làm việc ổn định của động cơ từ 1200[vòng/phút] đến 2200[vòng/phút], hiệu suất cơ giới thay đổi từ 0,82 đến 0,86. Biogas(80%CH4) Biogas(60%CH4) m n [vòng/phút] 109 Tương tự như ở trên giá trị hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo độ mở bướm ga khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4, 70%CH4 và 80%CH4 (bảng 3.42) Bảng 3.8: Bảng giá trị hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo độ mở bướm ga khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4, 70%CH4 và 80%CH4 Độ mở bướm ga 80%CH4 70%CH4 60%CH4 Pe Pi m Pe Pi m Pe Pi m 20 4.76 5.34 0.891386 4.82 5.43 0.887661 4.6 5.205 0.88376561 30 7.54 8.565 0.880327 7 7.98 0.877193 5.93 6.84 0.866959064 40 11.44 12.93 0.884764 9.03 10.41 0.867435 7.58 8.685 0.872769142 50 13.43 15.57 0.862556 10.55 12.39 0.851493 8.55 10.065 0.84947839 60 14.7 17.025 0.863436 11.4 13.23 0.861678 8.95 10.455 0.856049737 70 15.27 17.64 0.865646 11.84 13.935 0.849659 9.43 11.205 0.841588577 80 15.06 17.865 0.842989 12.25 14.73 0.831636 9.71 11.61 0.836347976 90 15.26 17.97 0.849193 12.34 14.73 0.837746 9.51 11.43 0.832020997 100 15.06 17.91 0.840871 12.48 14.865 0.839556 9.79 11.73 0.834612106 0.82 0.84 0.86 0.88 0.9 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hình 3.39: Biến thiên hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo độ mở bướm ga khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4, 70%CH4 và 80%CH4 Hình 3.39 giới thiệu biến thiên hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel theo độ mở bướm ga khi động cơ chạy bằng biogas chứa 60%CH4, 70%CH4 và 80%CH4. Chúng ta thấy hiệu suất dao động trong khoảng từ 0,82 đến 0,89. Càng m Biogas(80%CH4) Biogas(60%CH4) [%] Biogas(70%CH4) Độ mở bướm ga 110 mở rộng bướm ga, áp suất trong xi lanh tăng làm tăng lực ma sát dẫn đến giảm hiệu suất cơ giới của động cơ. 3.3. KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu trên đây cho phép chúng ta rút ra được các kết luận sau: - Cải tạo thành công nắp máy gắn cảm biến áp suất GU12P cho động cơ EV2600-NB. Động cơ EV2600-NB trở thành động cơ một xi lanh dùng để nghiên cứu trong phòng thí nghiệm cho các lĩnh vực khác nhau trong ngành động cơ nhiệt. Các tín hiệu ghi nhận được từ cảm biến áp suất GU12P ổn định đáng tin cậy trong quá trình nghiên cứu. - Áp suất cực đại trong xi lanh cũng như công chỉ thị chu trình giảm khi giảm thành phần CH4 trong biogas và/hoặc tăng tốc độ động cơ do sự hiện diện của CO2 trong biogas làm giảm tốc độ cháy. Trong những trường hợp này cần tăng góc phun sớm để đảm bảo tính năng của động cơ. - Công chỉ thị chu trình của động cơ dual fuel biogas-diesel đạt giá trị cực đại ứng với hệ số tương đương khoảng 1,1. Khi hệ số tương đương lớn hơn hay nhỏ hơn giá trị này, công chỉ thị chu trình của động cơ đều giảm. - Công suất cực đại của động cơ dual fuel biogas-diesel EV2600-NB khi chạy ở tốc độ định mức 2200[vòng/phút] thấp hơn công suất khi chạy bằng diesel 12% ứng với biogas chứa 80%CH4 và 25% ứng với biogas chứa 60%CH4 - Cùng điều kiện làm việc, áp suất trong xi lanh, công chỉ thị chu trình và công suất có ích của động cơ tăng theo hàm lượng CH4 trong biogas. Ở chế độ tốc độ định mức, công chu trình của động cơ EV2600-NB giảm 10% khi chuyển từ biogas chứa 80%CH4 xuống 60%CH4. - Hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel biogas-diesel nằm trong khoảng 0,82 đến 0,89. Hiệu suất cơ giới giảm khi tăng tốc độ động cơ hoặc/và khi tăng độ mở bướm ga. - Đường kính ống cung cấp biogas đối với động cơ dual fuel biogas-diesel EV2600-NB tối ưu thay đổi theo thành phần CH4 và có giá trị 17,07[mm] ứng với biogas chứa 60%CH4, 14,83[mm] ứng với biogas chứa 70%CH4 và 13,59[mm] ứng với biogas chứa 80%CH4. Hệ số tương đương của hỗn hợp thay đổi mạnh theo độ mở bướm ga nhưng ít thay đổi theo tốc độ động cơ. 111 Chương 4 SO SÁNH KẾT QUẢ CHO BỞI MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM ĐỘNG CƠ DUAL FUEL BIOGAS-DIESEL Trong chương này, ta tiến hành so sánh dựa trên các kết quả mô phỏng và kết quả nghiên cứu thực nghiệm. Dựa trên kết quả so sánh này ta đánh giá tính đúng đắn của mô hình tính toán mô phỏng và đề xuất các thông số tối ưu cho động cơ dual fuel (biogas – diesel) khi được chuyển đổi từ động cơ diesel sang động cơ dual fuel. 4.1. SO SÁNH BIẾN THIÊN ÁP SUẤT CHỈ THỊ TRONG BUỒNG CHÁY ĐỘNG CƠ VÀ CÔNG CHỈ THỊ CHU TRÌNH CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL. Hình 4.1, hình 4.2, hình 4.3 trình bày so sánh biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ dual fuel biogas-diesel khi chạy bằng biogas chứa 80%CH4, 70%CH4 và 60%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút]. Hệ số tương đương=1 và góc phun sớm 22,25 độ trước điểm chết trên. Các hình này cho thấy áp suất trong xi lanh động cơ cho bởi mô phỏng cao hơn áp suất cho bởi thực nghiệm trong quá trình cháy và dãn nở. Áp suất cực đại cho bởi mô phỏng cao hơn áp suất cực đại thực nghiệm khoảng từ 3% đến 10%. Chênh lệch giữa hai kết quả càng cao khi hàm lượng CH4 trong biogas càng bé. Sự khác biệt giá trị áp suất cho bởi mô phỏng và thực nghiệm có thể được giải thích do những lý do: (1) Mô phỏng tốc độ lan tràn màng lửa theo thành phần biogas trong mô hình cao hơn thực tế do sự hiện diện CO2 trong hỗn hợp cháy ảnh hưởng đến tốc độ cháy lớn hơn dự kiến; (2) Mô phỏng đánh lửa (nguồn nhiệt hình trụ) trong mô hình tính toán có sự khác biệt với thực tế diễn ra trong buồng cháy động cơ dual fuel (tia phun cháy khuếch tán); 112 (3) Truyền nhiệt giữa môi chất công tác và thành xi lanh trong mô hình chưa tính chi tiết thành phần bức xạ do quá trình cháy khuếch tán tia phun mồi. 0 20 40 60 80 180 240 300 360 420 480 540 Hình 4.1: Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ dual fuel biogas-diesel khi chạy bằng biogas chứa 80%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút] 0 20 40 60 80 180 240 300 360 420 480 540 Hình 4.2: Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ dual fuel biogas-diesel khi chạy bằng biogas chứa 70%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút] Mô phỏng Thực nghiệm pi [bar]  [độ] Mô phỏng Thực nghiệm  [độ] pi [bar] 113 0 20 40 60 180 240 300 360 420 480 540 Hình 4.3: Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ dual fuel biogas-diesel khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút] 0 20 40 60 80 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Hình 4.4: Đồ thị công chu trình của động cơ dual fuel biogas-diesel khi chạy bằng biogas chứa 80%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút] Mô phỏng Thực nghiệm pi [bar] Vh [lít] Mô phỏng Thực nghiệm  [độ] pi [bar] 114 0 20 40 60 80 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Hình 4.5: Đồ thị công chu trình của động cơ dual fuel biogas-diesel khi chạy bằng biogas chứa 70%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút] 0 20 40 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Hình 4.6: Đồ thị công chu trình của động cơ dual fuel biogas-diesel khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4 ở tốc độ 1600[vòng/phút] Sự khác biệt đường cong áp suất dẫn đến sự biệt về đồ thị công chu trình giới thiệu trên các hình 4.4, hình 4.5 và hình 4.6 tương ứng với biogas chứa 80%CH4, Mô phỏng Thực nghiệm pi [bar] Vh [lít] Mô phỏng Thực nghiệm pi [bar] Vh [lít] 115 70%CH4 và 60%CH4. Trong quá trình nén, áp suất mô phỏng cao hơn áp suất thực nghiệm làm giảm công chỉ thị mô phỏng. Ngược lại áp suất mô phỏng trên đường dãn nở cao hơn áp suất thực nghiệm làm tăng công chỉ thị mô phỏng. Hình 4.7 so sánh công chỉ thị chu trình cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ dual fuel chạy bằng biogas chứa 60%CH4, 70%CH4 và 80%CH4 với =1 ở tốc độ 1600[vòng/phút]. Kết quả so sánh này cho thấy sự khác biệt công chỉ thị cho bởi mô hình và thực nghiệm giảm dần khi thành phần CH4 trong biogas tăng. Công chỉ thị chu trình cho bởi mô phỏng cao hơn giá trị cho bởi thực nghiệm khoảng 10% với biogas chứa 60%CH4 và 3% với biogas chứa 80%CH4. 800 900 1000 1100 1200 1300 60 64 68 72 76 80 Hình 4.7: So sánh công chỉ thị chu trình cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ dual fuel chạy bằng biogas có chứa thành phần CH4 khác nhau ở tốc độ 1600[vòng/phút] với =1. Các hình 4.8, hình 4.9, hình 4.10, hình 4.11 so sánh biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với hệ số tương đương =0,7, =0,8, =0,9, =1,0. Chênh lệch áp suất giữa mô phỏng và thực nghiệm diễn ra chủ yếu trên đường nén. Điều này có thể giải thích do trong mô phỏng tốc độ cháy cao hơn Mô phỏng Thực nghiệm [%CH4] Wi [J/cyc] 116 so với thực tiễn như trường hợp thay đổi thành phần CH4 trong nhiên liệu đã giới thiệu trên các hình 4.4, hình 4.5, hình 4.6. Chênh lệch áp suất trên đường dãn nở cho bởi mô phỏng và thực nghiệm càng rõ nét khi hệ số tương đương càng giảm. 0 20 40 60 180 240 300 360 420 480 540 Hình 4.8: Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,7 0 20 40 60 80 180 240 300 360 420 480 540 Hình 4.9: Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,8. Mô phỏng Thực nghiệm  [độ] pi [bar] Mô phỏng Thực nghiệm  [độ] pi [bar] 117 0 20 40 60 80 180 240 300 360 420 480 540 Hình 4.10: Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,9. 0 20 40 60 80 180 240 300 360 420 480 540 Hình 4.11: Biến thiên áp suất trong xi lanh động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với =1. Mô phỏng Thực nghiệm Mô phỏng Thực nghiệm  [độ] pi [bar]  [độ] pi [bar] 118 Sự khác biệt giữa đường cong áp suất mô phỏng và thực nghiệm dẫn đến sự khác biệt về đồ thị công giới thiệu trên các hình 4.12, hình 4.13, hình 4.14. 0 20 40 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Hình 4.12: Đồ thị công chu trình của động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,7. 0 20 40 60 80 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Hình 4.13: Đồ thị công chu trình của động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,8. Mô phỏng Thực nghiệm pi [bar] Vh [lít] Mô phỏng Thực nghiệm Vh [lít] pi [bar] 119 0 20 40 60 80 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Hình 4.14: Đồ thị công chu trình của động cơ khi chạy ở tốc độ 1700[vòng/phút] bằng biogas chứa 80%CH4 với =0,9. Hình 4.15 biểu diễn chênh lệch giữa công chỉ thị cho bởi mô phỏng và thực nghiệm theo hệ số tương đương . Khi  càng bé thì mức độ chênh lệch giữa công chỉ thị cho bởi mô phỏng và thực nghiệm càng lớn. Mức độ chênh lệch 3% khi =1 và 10% khi = 0,7. 600 800 1000 1200 0.7 0.8 0.9 1 Hình 4.15: Biến thiên công chỉ thị cho bởi mô phỏng và thực nghiệm theo hệ số tương đương . Mô phỏng Thực nghiệm Vh [lít] pi [bar] Mô phỏng Thực nghiệm  Wi [J/cyc] 120 Hình 4.16, hình 4.17 so sánh biến thiên áp suất trong xi lanh cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ chạy ở tốc độ 1200[vòng/phút] và 2000[vòng/phút] với biogas chứa 70%CH4 và hệ số tương đương =1. Cũng như hai trường hợp trên đây, áp suất cho bởi mô phỏng cao hơn áp suất thực nghiệm nhưng giá trị chênh lệch không lớn và hầu như không phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Các hình 4.18 và hình 4.19 so sánh đồ thị công cho bởi mô phỏng và thực nghiệm. Khi tốc độ động cơ biến thiên từ 1200[vòng/phút] đến 2000[vòng/phút], công chỉ thị cho bởi mô phỏng lớn hơn công chỉ thị cho bởi thực nghiệm 8,5%. Do đó trong thực tiễn chúng ta có thể sử dụng tỉ lệ này để điều chỉnh công chỉ thị để đạt được giá trị thực nghiệm. 0 20 40 60 80 180 240 300 360 420 480 540 Hình 4.16: Biến thiên áp suất trong xi lanh cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ chạy ở tốc độ 1200[vòng/phút]. Mô phỏng Thực nghiệm  [độ] pi [bar] 121 0 20 40 60 180 240 300 360 420 480 540 Hình 4.17: Biến thiên áp suất trong xi lanh cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ chạy ở tốc độ 2000[vòng/phút]. 0 20 40 60 80 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Hình 4.18: Công chỉ thị chu trình cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ chạy ở tốc độ 1200[vòng/phút]. Mô phỏng Thực nghiệm  [độ] pi [bar] Mô phỏng Thực nghiệm pi [bar] Vh [lít] 122 0 20 40 60 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 Hình 4.19: Công chỉ thị chu trình cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi động cơ chạy ở tốc độ 2000[vòng/phút]. Những kết quả phân tích biến thiên áp suất trong xi lanh trên đây cho thấy chênh lệch cực đại giữa các thông số chỉ thị cho bởi mô phỏng và thực nghiệm dưới 10% theo một trong các biến số: thành phần CH4 trong biogas, hệ số tương đương và tốc độ động cơ khi những thông số khác giữ cố định. Trong nghiên cứu này chúng tôi không có điều kiện thực hiện việc thay đổi góc phun sớm để xem xét ảnh hưởng của nó đến tính năng công tác của động cơ. Do biogas có chứa CO2 làm giảm tốc độ cháy nên khi sử dụng biogas trên động cơ cần tăng góc đánh lửa sớm (đối với động cơ đáng lửa cưỡng bức) hay tăng góc phun sớm (đối với động cơ dual fuel đánh lửa bằng tia phun mồi). Khi tăng góc phun sớm, áp suất chỉ thị cực đại tăng đồng thời vị trí đỉnh đường cong áp suất dịch về phía điểm chết trên. Điều này khiến cho áp suất trong kỳ nén và trong kỳ dãn nở đều tăng dẫn đến công nén và công dãn nở cũng tăng theo. Khi mức độ tăng công dãn nở lớn hơn mức độ tăng của công nén thì công chỉ thị chu trình tăng. Ngược lại khi mức độ tăng công dãn nở không bù được mức độ tăng công nén thì công chỉ thị của động cơ giảm. Mô phỏng Thực nghiệm pi [bar] Vh [lít] 123 4.2. SO SÁNH TÍNH NĂNG CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL CHO BỞI MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM Trong vận hành động cơ điều mà người ta quan tâm là biến thiên công suất động cơ theo hệ số tương đương và biến thiên công suất động cơ theo tốc độ. 4.2.1. So sánh biến thiên công suất có ích của động cơ dual fuel theo hệ số tương đương cho bởi mô phỏng và thực nghiệm Các hình 4.20, hình 4.21, hình 4.22 so sánh biến thiên công chỉ thị chu trình theo hệ số tương đương khi động cơ chạy bằng biogas có thành phần CH4 khác nhau ở các chế độ tốc độ khác nhau. Kết quả so sánh trên các hình này cho ta những nhận xét chúng: (1) Các đường cong biến thiên theo qui luật chung là có một giá trị mà ở đó công chỉ thị chu trình đạt giá trị cực đại; (2) Đường cong mô phỏng đạt giá trị cực đại ứng với  xấp xỉ 1 trong khi đó đường cong thực nghiệm đạt giá trị cực đại ứng với  xấp xỉ 1,1; (3) Chênh lệch giữa công chỉ thị cho bởi mô phỏng và thực nghiệm dưới 10% ở tất cả các chế độ vận hành. 200 400 600 800 1000 1200 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Hình 4.20: Biến thiên công chỉ thị chu trình theo hệ số tương đương khi động cơ chạy ở n=1300[vòng/phút] với biogas 80%CH4. Mô phỏng Thực nghiệm Wi [J/cyc]  124 200 400 600 800 1000 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Hình 4.21: Biến thiên công chỉ thị chu trình theo hệ số tương đương khi động cơ chạy ở n=1200[vòng/phút] với biogas 70%CH4. 200 400 600 800 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Hình 4.22: Biến thiên công chỉ thị chu trình theo hệ số tương đương khi động cơ chạy ở n=2200[vòng/phút] với biogas 60%CH4. Các hình 4.23, hình 4.24, hình 4.25 so sánh công suất có ích của động cơ dual fuel cho bởi mô phỏng và thực nghiệm khi thành phần CH4 trong biogas cũng như tốc độ động cơ thay đổi. Công suất có ích mô phỏng được tính toán từ công chỉ thị chu trình và hiệu suất cơ giới. Trong phần nghiên cứu thực nghiệm chúng ta đã Mô phỏng Thực nghiệm Wi [J/cyc]  Mô phỏng Thực nghiệm Wi [J/cyc]  125 xác định được hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel nằm trong khoảng 0,82 đến 0,86. Trong tính toán này chúng ta chọn giá trị hiệu suất cơ giới m=0,85. 2 4 6 8 10 12 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Hình 4.23: Biến thiên công suất có ích của động cơ dual fuel theo hệ số tương đương khi động cơ chạy ở n=1300[vòng/phút] với biogas 80%CH4. 2 4 6 8 10 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Hình 4.24: Biến thiên công suất có ích của động cơ dual fuel theo hệ số tương đương khi động cơ chạy ở n=1200[vòng/phút] với biogas 70%CH4. Mô phỏng Thực nghiệm Pe [kW]  Mô phỏng Thực nghiệm Pe [kW]  126 4 6 8 10 12 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 Hình 4.25: Biến thiên công suất có ích của động cơ dual fuel theo hệ số tương đương khi động cơ chạy ở n=2200[vòng/phút] với biogas 60%CH4. Kết quả so sánh trên các hình 4.23, hình 4.24, hình 4.25 cho thấy biến thiên công suất có ích của động cơ dual fuel cho bởi mô phỏng rất phù hợp với công suất có ích cho bởi thực nghiệm với giá trị hiệu suất cơ giới m=0,85. 4.2.2. So sánh đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel cho bởi mô phỏng và thực nghiệm Kết quả nghiên cứu biến thiên công chỉ thị chu trình thực nghiệm của động cơ cho thấy công chỉ thị chu trình đạt giá trị cực đại khi hệ số tương đương có giá trị khoảng 1,1 hơi giàu hơn so với giá trị cháy hoàn toàn lý thuyết =1. Vì vậy đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel được xây dựng khi điều chỉnh hệ số tương đương =1,1. Mô phỏng Thực nghiệm Pe [kW]  127 600 800 1000 1200 1400 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Hình 4.26: Biến thiên công chỉ thị chu trình theo tốc độ động cơ khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4 và 80%CH4 cho bởi mô phỏng và thực nghiệm. 600 700 800 900 1000 1100 1200 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Hình 4.27: Biến thiên công chỉ thị chu trình theo tốc độ động cơ cho bởi mô phỏng nhân với hệ số 0,92 phù hợp với công chỉ thị cho bởi thực nghiệm 80%CH4 Mô phỏng Thực nghiệm 60%CH4 Mô phỏng Thực nghiệm n [vòng/phút] Wi[J/cyc] 80%CH4 n [vòng/phút] Wi[J/cyc] 60%CH4 128 4 6 8 10 12 14 16 18 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 Hình 4.28: So sánh đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4 và 80%CH4 cho bởi mô phỏng và thực nghiệm, m=0,85. Hình 4.26 so sánh biến thiên công chỉ thị chu trình theo tốc độ động cơ khi chạy bằng Biogas chứa 60%CH4 và 80%CH4 cho bởi mô phỏng và thực nghiệm. Hệ số tương đương của hỗn hợp được giữ cố định =1. Theo kết quả nghiên cứu đồ thị áp suất cho bởi mô phỏng và thực nghiệm ở phần trên thì công chỉ thị chu trình cho bởi mô phỏng lớn hơn công chỉ thị chu trình cho bởi thực nghiệm khoảng 8%. Hình 4.27 cho thấy biến thiên công chỉ thị chu trình theo tốc độ động cơ cho bởi mô phỏng nhân với hệ số 0,92 phù hợp với công chỉ thị cho bởi thực nghiệm. Công suất chỉ thị của động cơ tỉ lệ với công chỉ thị chu trình và tốc độ động cơ. Do công chỉ thị chu trình giảm khi tốc độ động cơ tăng nên đường đặc tính công suất chỉ thị theo tốc độ động cơ không tuyến tính. Hình 4.29 so sánh đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4 và 80%CH4 cho bởi mô phỏng và thực nghiệm. Hiệu suất cơ giới của động cơ được chọn m=0,85. Chúng ta thấy kết quả cho bởi mô phỏng rất phù hợp với kết quả cho bởi thực nghiệm. So với công suất động cơ diesel nguyên thủy ở tốc độ định mức Biogas 80%CH4 Mô phỏng Thực nghiệm Biogas 60%CH4 Mô phỏng Thực nghiệm Diesel Pe [kW] n [vòng/phút] 129 2200[vòng/phút], công suất động cơ dual fuel nhỏ hơn khoảng 12% khi chạy bằng biogas chứa 80%CH4 và nhỏ hơn khoảng 25% khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4. 4.3. KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu trên đây cho phép chúng ta rút ra những kết luận sau: - Sự hiện diện của CO2 trong nhiên liệu biogas là giảm tốc độ cháy của hỗn hợp. Vì vậy để đạt được hiệu quả cao, chúng ta cần tăng góc phun sớm khi thành phần CH4 trong biogas giảm hay khi tốc độ động cơ tăng. - Công chỉ thị chu trình của động cơ cho bởi mô phỏng đạt giá trị cực đại ứng với =1 khi động cơ chạy ở tốc độ cho trước bằng biogas có thành phần cho trước. Công chỉ thị chu trình cho bởi thực nghiệm đạt giá trị cực đại ứng với =1,1. - Có thể sử dụng phương pháp mô phỏng để dự đoán tính năng công tác của động cơ dual fuel biogas-diesel. Công chỉ thị chu trình của động cơ cho bởi mô phỏng lớn hơn công chỉ thị chu trình thực nghiệm khoảng 8% khi trong phạm vi tốc độ động cơ từ 1000 [vòng/phút] đến 2000 [vòng/phút]. - Ở điều kiện tốc độ định mức, công suất có ích của động cơ dual fuel thấp hơn công suất có ích của động cơ diesel nguyên thủy 12% khi chạy bằng biogas chứa 80%CH4 và 25% khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4. 130 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Sự cạn kiệt nhiên liệu hóa thạch và ô nhiễm môi trường là những vấn đề mang tính toàn cầu, ảnh hưởng đến tương lai nhân loại trên trái đất. Sự phát thải các chất khí gây hiệu ứng nhà kính là nguyên nhân chính gây gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển dẫn đến biến đổi khí hậu làm đảo lộn hoạt động của con người. Diễn biến nhiệt độ khí quyển, hạn hán, bão lụt trong những năm đầu của thế kỷ này cho thấy tác động ghê gớm của biến đổi khí hậu đến đời sống thực tế, không chỉ là lý thuyết, dự báo. Việc tìm kiếm các nguồn năng lượng thay thế nhiên liệu hóa thạch và phát triển công nghệ sử dụng chúng ngày càng trở nên bức bách. Các nghiên cứu này cũng đã bắt đầu từ lâu nhưng chưa được chú ý nhiều do mức độ mãnh liệt của biến đổi khí hậu chưa thật sự rõ nét trong quá khứ. Giờ đây, tác hại của biến đổi khí hậu đã thành hiện hữu, bắt đầu đe dọa cuộc sống, sinh hoạt, sản xuất ở nhiều vùng khác nhau trên hành tinh. Hạn chế sự gia tăng của nhiệt độ khí quyển chỉ có thể thực hiện được khi có sự hợp tác, chia sẻ của toàn thế giới. Bảo vệ môi trường, giảm thiểu phát thải chất khí gây hiệu ứng nhà kính phải luôn là phương châm trong mọi hoạt động của con người. Hoạt động khoa học và công nghệ vì vậy cũng cần phải đặc biệt quan tâm đến vấn đề thời sự này để đưa ra các giải pháp giúp con người thực hiện được phương châm nói trên trong sản xuất và sinh hoạt thường ngày. Việt Nam có đến trên 70% dân số sống ở nông thôn. Chất thải hữu cơ trong quá trình sản xuất nông nghiệp, chăn nuôi là nguồn nguyên liệu rất dồi dào để sản xuất biogas, nhiên liệu tái tạo có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời. Nhiều nghiên cứu của các nhà khoa học trong và ngoài nước trong những năm gần đây cho thấy biogas ngoài sử dụng như nguồn chất đốt còn có thể sử dụng hiệu quả trên động cơ đốt trong. Các nghiên cứu này thường tập trung theo hướng thực nghiệm, đánh giá tính năng công tác của động cơ chạy bằng biogas được cải tạo từ động cơ truyền thống. Nhiên liệu sử dụng trong các thí nghiệm thường được mô phỏng bằng cách pha trộn methane và carbonic với thành phần khác nhau. Hầu như chưa có công trình nào nghiên cứu một cách hoàn chỉnh từ quá trình phun nhiên liệu diesel trong hỗn hợp biogas-không khí đến quá trình cháy dual fuel 131 và đánh giá kết quả mô phỏng bằng thực nghiệm động cơ với nhiên liệu biogas thực tế. Luận án đã nghiên cứu đến quá trình hình thành hỗn hợp và cháy của động cơ dual fuel (biogas-diesel) và lấy động cơ VIKYNO EV2600-NB làm đối tượng nghiên cứu chính. Nghiên cứu được tiến hành trước tiên bằng tính toán mô phỏng quá trình phát triển tia phun diesel trong hỗn hợp biogas-không khí. Đây là bước cơ bản quyết định sự khác biệt của quá trình cháy trong động cơ dual fuel biogas-diesel so với các loại động cơ truyền thống. Từ đó tính toán mô phỏng ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến quá trình cháy động cơ dual fuel biogas-diesl Tính toán mô phỏng được thực hiện nhờ phần mềm Fluent. Nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện trên băng thử công suất động cơ APA204 (do hãng AVL cung cấp) tại phòng thí nghiệm động cơ và ô tô trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng. Khác với các nghiên cứu đã công bố, nhiên liệu biogas thí nghiệm được lấy trực tiếp từ nơi sản xuất. Sau khi lọc tạp chất, biogas được nén vào các bình chứa ở áp suất cao. Tại phòng thí nghiệm biogas nén được cho dãn nở trong các túi chứa ở áp suất xấp xỉ áp suất khí trời và cung cấp cho động cơ qua bộ tạo hỗn hợp. Các điều kiện vận hành trong tính toán mô phỏng được áp dụng trong thực nghiệm. Các thông số chỉ thị của động cơ cho bởi tính toán mô phỏng được đánh giá bằng kết quả thực nghiệm. Khác với các công trình nghiên cứu của các tác giả trước đây, luận án này so sánh trực tiếp các thông số chỉ thị, không thông qua hiệu suất cơ giới nên việc đánh giá tính toán mô phỏng có độ tin cậy cao hơn. 1. KẾT LUẬN Kết quả nghiên cứu của luận án cho phép chúng ta rút ra được những kết luận sau đây: 1. Bay hơi của của tia phun diesel trong môi trường không khí gần với môi trường CO2 ở điều kiện áp suất buồng cháy thấp và gần với môi trường CH4 ở điều kiện áp suất buồng cháy cao. Ảnh hưởng của hỗn hợp không khí-biogas trong buồng cháy phụ thuộc vào tỉ lệ CH4/CO2 trong nhiên liệu. Trong cùng điều kiện phun và thành phần hỗn hợp môi chất, bay hơi của tia diesel giảm khi áp suất buồng cháy tăng nhưng tăng mạnh khi tăng nhiệt độ của hỗn hợp trong buồng cháy. Nồng 132 độ hơi nhiên liệu diesel giảm 2 đến 3 lần khi áp suất tăng từ 3[bar] lên 5[bar] trong cùng điều kiện nhiệt độ. 2. Khi đánh lửa bằng ngọn lửa mồi thì điểm đánh lửa xuất hiện ở đầu tia phun, màng lửa có hình dạng ngẫu nhiên. Tốc độ gia tăng áp suất trong buồng cháy khi đánh lửa bằng tia phun mồi cao hơn khi đánh lửa bằng tia lửa điện. Khi hàm lượng CH4 trong biogas tăng thì nhiệt độ và áp suất cực đại của hỗn hợp cháy trong buồng cháy động cơ dual fuel tăng. Áp suất cháy tăng 3% khi tăng thành phần CH4 trong biogas từ 60% lên 80% khi hỗn hợp có hệ số tương đương 0,5; mức độ gia tăng này lên 20% với hệ số tương đương 1,01. 3. Cùng điều kiện như nhau, khi áp suất trong buồng cháy tăng lên thì nồng độ hơi nhiên liệu diesel trong buồng cháy giảm. Khi nhiệt độ hỗn hợp biogas-không khí tăng cao thì nồng độ hơi nhiên liệu diesel trong hỗn hợp cũng tăng theo. Cùng một lượng phun, khi tăng lưu lượng phun theo thời gian thì tốc độ bay hơi của hạt nhiên liệu diesel tăng. Do đó để cải thiện quá trình bay hơi và đánh lửa của động cơ dual fuel biogas-diesel chúng ta nên rút ngắn thời gian nhưng tăng lưu lượng phun. 4. Đường kính ống cung cấp biogas đối với động cơ dual fuel biogas-diesel EV2600-NB tối ưu thay đổi theo thành phần CH4 và có giá trị 17,07[mm] ứng với biogas chứa 60%CH4, 14,83[mm] ứng với biogas chứa 70%CH4 và 13,59[mm] ứng với biogas chứa 80%CH4. 5. Theo tính toán mô phỏng áp suất trong buồng cháy đạt giá trị cực đại khi hệ số tương đương của hỗn hợp chung trong buồng cháy đạt khoảng 1,01. Theo kết quả thực nghiệm thì công chỉ thị chu trình của động cơ dual fuel biogas-diesel đạt giá trị cực đại ứng với hệ số tương đương khoảng 1,1. Khi hệ số tương đương lớn hơn hay nhỏ hơn giá trị này, công chỉ thị chu trình của động cơ đều giảm. Sai lệch công chỉ thị cho bởi mô hình và thực nghiệm giảm dần khi  tiến gần đến giá trị cháy hoàn toàn lý thuyết. 6. Cùng điều kiện làm việc, áp suất trong xi lanh, công chỉ thị chu trình và công suất có ích của động cơ tăng theo hàm lượng CH4 trong biogas. Ở chế độ tốc độ định mức, công chu trình của động cơ EV2600-NB giảm 10% khi chuyển từ 133 Biogas chứa 80% CH4 xuống 60% CH4. Công chỉ thị chu trình của động cơ cho bởi mô phỏng lớn hơn công chỉ thị chu trình thực nghiệm khoảng 8% khi trong phạm vi tốc độ động cơ từ 1000[vòng/phút] đến 2000[vòng/phút]. 7. Tốc độ cháy của biogas thấp hơn tốc độ cháy của nhiên liệu lỏng truyền thống. Áp suất cực đại trong xi lanh cũng như công chỉ thị chu trình giảm khi giảm thành phần CH4 trong biogas và/hoặc tăng tốc độ động cơ. Ở điều kiện tốc độ định mức 2200[vòng/phút], công suất có ích của động cơ dual fuel thấp hơn công suất có ích của động cơ diesel nguyên thủy 12% khi chạy bằng biogas chứa 80%CH4 và 25% khi chạy bằng biogas chứa 60%CH4. Khi chuyển động cơ diesel thành động cơ dual fuel biogas-diesel cần tăng góc phun sớm để đảm bảo tính năng của động cơ. 8. Hiệu suất cơ giới của động cơ dual fuel biogas-diesel nằm trong khoảng 0,82 đến 0,89. Hiệu suất cơ giới giảm khi tăng tốc độ động cơ hoặc/và khi tăng độ mở bướm ga. 2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đề tài nghiên cứu này có thể được tiếp tục phát triển theo hướng sau: 1. Nghiên cứu thực nghiệm sự phát triển của tia phun mồi diesel trong môi trường hỗn hợp biogas-không khí để so sánh với kết quả mô phỏng. 2. Thực hiện nghiên cứu tương tự trên động cơ dual fuel sử dụng biogas nén được cải tạo từ động cơ diesel lắp trên ô tô. 3. Nghiên cứu phát triển cơ cấu điều chỉnh góc phun sớm theo thành phần nhiên liệu biogas cung cấp cho động cơ tĩnh tại. 4. Hoàn thiện việc lắp đặt các cảm biến, đặc biệt là cảm biến áp suất buồng cháy để nâng cao độ chính xác của kết quả thực nghiệm. 134 DANH MỤC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ 1. Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Minh Tiến, Nguyễn Việt Hải (2012), “Nghiên cứu thực nghiệm tính năng động cơ nhiên liệu kép biogas/diesel”, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy Khí toàn quốc năm 2012, tr. 243- 250. 2. Trần Thanh Hải Tùng, Bùi Văn Ga, Nguyễn Thị Thanh Xuân, Nguyễn Việt Hải (2013); “Nghiên cứu tỉ số nén tối ưu của động cơ biogas bằng mô hình và thực nghiệm”, Báo cáo Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí Toàn quốc năm 2013. 3. Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Dương Việt Dũng, Nguyễn Việt Hải, Nguyễn Văn Anh, Võ Anh Vũ (2014), “Nghiên cứu thực nghiệm tính năng động cơ dual fuel biogas diesel”, Tạp chí Khoa học & Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 11(84)/2014, tr1-6. 4. Bùi Văn Ga, Lê Xuân Thạch, Nguyễn Việt Hải, Bùi Văn Hùng (2014), “Điều chỉnh thành phần hỗn hợp động cơ dual fuel biogas diesel”, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy Khí toàn quốc năm 2014, tr. 154-163 5. Trần Văn Nam, Lê Văn Tụy, Nguyễn Việt Hải, Bùi Văn Ga (2014), “Giải pháp chống kích nổ cho động cơ có tỉ số nén cao sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên”, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy Khí toàn quốc năm 2014, tr. 407-414 6. Bùi Văn Ga, Nguyễn Việt Hải, Nguyễn Văn Anh, Võ Anh Vũ, Bùi Văn Hùng (2015), “Phân tích biến thiên áp suất trong động cơ dual fuel biogas-diesel cho bởi mô phỏng và thực nghiệm”. Tạp chí Khoa học-Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 01(86).2015, tr.24-29. 7. Bùi Văn Ga, Nguyễn Việt Hải, Nguyễn Văn Anh, Bùi Văn Hùng (2015), “Động cơ hybrid biogas-diesel”. Tạp chí Khoa học-Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 03(88).2015, tr.26-29 135 8. Bùi Văn Ga, Nguyễn Văn Anh, Nguyễn Việt Hải, Võ Anh Vũ, Bùi Văn Hùng: “Phát triển phương pháp đo hệ số tương đương ϕ của động cơ dual fuel biogas diesel”. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Đại học Đà Nẵng, số 05(90).2015, tr 43-46. 9. Bui Van Ga, Nguyen Viet Hai, Bui Thi Minh Tu, Bui Van Hung (2015), “Utilization of Poor Biogas as Fuel for Hybrid biogas-diesel dual fuel Stationary Engine”. International Journal of Renewable Energy Research (IJRER), Vol .5, No.4, 2015, pp 1007-10015. 10. Bùi Văn Ga, Nguyễn Việt Hải, Bùi Văn Hùng, Nguyễn Văn Anh (2015), “Nguyên lý điều tốc và tính năng động cơ hybrid biogas-diesel”, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc năm 2015, tr. 225-232. 11. Bùi Văn Ga , Nguyễn Văn Anh, Nguyễn Việt Hải, Võ Anh Vũ, Bùi Văn Hùng, “Đo thực nghiệm hệ số tương đương  và nghiên cứu ảnh hưởng nó đến tính năng công tác của động cơ dual fuel biogas-diesel”, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc năm 2015, tr. 215-224. 12. Bùi Văn Ga, Trần Thanh Hải Tùng, Nguyễn Văn Anh, Nguyễn Việt Hải, Bùi Văn Hùng, Mô phỏng độ đồng đều của hỗn hợp động cơ dual fuel biogas- diesel, Tuyển tập công trình Hội nghị khoa học Cơ học Thủy khí toàn quốc năm 2015, tr. 240-245. 13. GS.TSKH. Bùi Văn Ga, TS. Bùi Thị Minh Tú, Th.S. Nguyễn Việt Hải, Th.S. Nguyễn Văn Anh (2016), “Mô phỏng quá trình cháy và phát thải CO của động cơ dual fuel biogas-diesel”, Tạp chí Giao thông Vận Tải 4/2016, tr 67-70. 14. Bùi Văn Ga, Nguyễn Việt Hải, Võ Anh Vũ, Lê Trung, “Mô phỏng sự bay hơi của tia nhiên liệu phun mồi trong động cơ dual fuel biogas-diesel”, Tạp chí Khoa học - Công nghệ Đại học Đà Nẵng 2016, số 03(100)-2016, tr. 24-29. TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Bùi Văn Ga, Dương Việt Dũng (1998), "Ôtô sử dụng nhiên liệu khí: một giải pháp giảm ô nhiễm môi trường", Thông tin môi trường – Sở KHCNMT Đà Nẵng, Số 2-3/1998, tr. 18-20. [2] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Văn Thị Bông, Phạm Xuân Mai, Trần Thanh Hải Tùng (1999), Ôtô và ô nhiễm môi trường, Nxb. Giáo dục, Đà Nẵng. [3] Bùi Văn Ga (2000),Ứng dụng biogas trong sản xuất và đời sống ở nông thôn Việt Nam,Hội nghị Vật lý chất rắn và Khoa học vật liệu toàn quốc lần thứ 6, Đà Nẵng. [4] Bùi Văn Ga, Maurice BRUN, Lê Văn Tụy (2000), "Ảnh hưởng các thông số vận hành đến tính năng của động cơ sử dụng khí gas hóa lỏng", Tạp chí Giao thông vận tải, Hà Nội - Số 10/2000, tr. 27-29. [5] Bùi Văn Ga (2002), Quá trình cháy trong động cơ đốt trong, Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. [6] Bùi Văn Ga, Trương Lê Bích Trâm, Trương Lê Hoàn Thiện, Phạm Duy Phúc, Đặng Hữu Thành, Juliand Arnaud (2007), Hệ thống cung cấp khí biogas cho động cơ kéo máy phát điện 2HP, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 20, pp. 80-85. [7] Bùi Văn Ga, Ngô Văn Lành, Ngô Kim Phụng, Venet Cédric (2007), Thử nghiệm khí biogas trên động cơ xe gắn máy, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 18, pp. 1-5. [8] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Nguyễn Văn Đông, Nguyễn Văn Anh (2008), Hệ thống cung cấp biogas cho động cơ dual-fuel biogas/diesel, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 25, pp. 17-22. [9] Bùi Văn Ga, Nguyễn Văn Quang, Trương Lê Bích Trâm, Nguyễn Phi Quang (2008), Tối ưu hóa quá trình cung cấp biogas cho động cơ tĩnh tại sử dụng hai nhiên liệu biogas-dầu mỏ, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 28, pp. 22-30. [10] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Trương Lê Bích Trâm, Trần Thanh Hải Tùng (2009), Xác định kích thước van cung cấp biogas cho động cơ hai nhiên liệu biogas/diesel nhiều xi lanh cỡ lớn, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 32, pp. 24-31. [11] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Lê Xuân Thạch (2010), So sánh hiệu quả của các giải pháp cung cấp biogas cho động cơ đốt trong, Tạp chí Khoa học và Công nghệ Đại học Đà Nẵng, 37, pp. 65-72. [12] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Xuân Thạch (2011), Mô phỏng dòng chảy qua bộ tạo hỗn hợp động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức bằng phần mềm Fluent, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các Trường Đại học Kỹ thuật, 80, pp. 134-138. [13] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Lê Minh Tiến (2011), Nghiên cứu ảnh hưởng của CO2 đến quá trình cháy dual fuel biogas-propane trong buồng cháy 3-D, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các Trường Đại học Kỹ thuật, 81, pp. 96- 102. [14] Bùi Văn Ga, Trần Văn Nam, Trần Thanh Hải Tùng (2011), Tính toán nồng độ các chất ô nhiễm trong sản phẩm cháy khuếch tán nhiên liệu biogas, Tạp chí Khoa học và Công nghệ các Trường Đại học Kỹ thuật, 80, pp. 107-112. [15] Bùi Văn Ga (2012), Nghiên cứu công nghệ sử dụng biogas dùng để phát điện, kéo máy công tác và vận chuyển cơ giới, Báo cáo đề tài độc lập cấp Nhà nước 2010G/35. [16] Bùi Văn Ga. Động cơ biogas. Website: www.dongcoBiogas.com. [17] Võ Tấn Đông (2006), "Một số hướng nghiên cứu phát triển động cơ đốt trong trên thế giới hiện nay", Hội nghị Khoa học lần thứ 20 - Phân ban Động cơ Đốt trong, Hà Nội, 2006, tr. 128-135. [18] Hồ Tấn Quyền (2005), Xe buýt “sạch” cỡ nhỏ sử dụng nhiên liệu khí dầu mỏ hóa lỏng (LPG) phù hợp với điều kiện giao thông đô thị miền trung Việt Nam, Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng. [19] Lê Văn Tụy (2009), Tính toán mô phỏng cung cấp nhiên liệu khí thiên nhiên phun trực tiếp cho động cơ có tỷ số nén cao, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Bộ giáo dục và Đào Tạo. [20] Lê Văn Tụy (2009), Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí thiên nhiên (CNG) trên động cơ Diezel. Báo cáo đề tài cấp bộ, Mã số: B2006-DN02-12. [21] Lê Minh Tiến (2013), Nghiên cứu thiết kế chế tạo động cơ sử dụng hai nhiên liệu biogas/diesel trên cơ sở động cơ diesel một xi lanh tĩnh tại, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng. [22] Lê Xuân Thạch (2013), Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu và quá trình cháy của động cơ đánh lửa cưỡng bức có tỉ số nén cao sử dụng biogas, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng. [23] Nguyễn Đình Hùng, Nguyễn Hữu Hường, Đoàn Thanh Vũ, Vũ Việt Thắng (2009), “Ứng dụng biogas chạy máy phát điện cỡ nhỏ tại nông thôn việt nam”, Tạp chí phát triển KH&CN, 12(14), tr. 5-11. [24] Nguyễn Văn Đông (2012), Nghiên cứu công nghệ xử lý và lưu trữ biogas làm nhiên liệu cho phương tiện cơ giới, Báo cáo đề tài nghiên cứu khoa học cấp Đại học Đà Nẵng 2012, Đ2012-02-26. [25] Nguyễn Văn Đông (2013), Nghiên cứu ứng dụng biogas nén cho mô tô, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Đà Nẵng. [26] Phan Minh Đức, Kanit Wattanavichien (2006), “Tổng quan về động cơ nhiên liệu kép (dual fuel engine – A literature review)”, Hội nghị Khoa học lần thứ 20 – Phân ban Động cơ Đốt trong, NXB Bách khoa Hà nội 2006, Tr.105-121. [27] Phan Minh Duc, Kanit Wattanavichien (2006), “Một vài nghiên cứu về động cơ sử dụng nhiên liệu kép biogas-diesel (A study on biogas-diesel dual fuel engine)”, Hội nghị Khoa học lần thứ 20 – Phân ban Động cơ Đốt trong, NXB Bách khoa Hà nội – 2006, Tr. 38-54. [28] Trần Ngọc Chấn (2001), Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải (Tập 1: Ô nhiễm không khí và tính toán khuếch tán chất ô nhiễm), Nxb. Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội. Tiếng anh [29] A. Genovese, R. Ragona, Public transport and CO2 emission: A comparative assessment between conventional and innovative vehicles, International Conference on Technology and Combustion for a Clean Environment: Clean Air, pp. 475-480, Oporto, Portugal, 9-12 Jul 2001. [30] Anon, Fuel cell powered vehicles: Powerful and clean, Elektrische Maschinen, Vol 77, No6, pp. 18-25, 1998. [31] A strong demand for automotive LPG in Europe, GPL Actualite, No 51, pp. 67-69, 1999. [32] A. Riikonen, Has the natural gas fueled bus any future, Energia, Vol 16, No 12, pp. 20-22, Finland, 2001. [33] AVL(2002), Sensyflow P Thermal Mass Flow Meter for Air For Motor Test Rigs and Quality Assurance, ABB Automation Products, AVL LIST GMBH Graz/Austria, 10-2001. [34] AVL (2001), AVL 619 Indimeter - Indiwin software version 2.2, AVL LIST GMBH Graz/Austria, 10-2001. [35] AVL (2001), Operating Instruction AVL Indiset 620 – Docking station 6162 and Indiwin software version 2.2, AVL LIST GMBH Graz/Austria, 10-2001. [36] AVL (2001), Operating Instruction AVL Indiset 620 – Hardware, AVL LIST GMBH Graz/Austria, 10-2001. [37] AVL (2000), Operating Manual – AVL 364C/364X Angle Encoder, AVL LIST GMBH Graz/Austria, 8-2000. [38] AVL (2000), Pressure Measuring Probe GU12P, AVL LIST GMBH Graz/Austria, 10-2000. [39] AVL (2000), Asynchron Pendelmaschinen Anlage 204, AVL LIST GMBH Graz/Austria, 10-2000. [40] A. Takusagawa, H. Mori, M. Saito, Y. Kataoka, Development of hybrid pressure vessel for liquid petroleum gas, R and D Kobe Seiko Giho (Japan), Vol. 44, No. 3, pp. 18-21, 1994. [41] Ga Bui Van, Nam Tran Van, Xuan Nguyen Thi Thanh, Dong Nguyen Van, Thong Nguyen Minh (2011).“Utilization of Poor biogas in biogas -diesel dual fuel Engine”. Da Nang International Forum on Green Technology and Management-IFGTM 2011, Danang City on July 28-29, 2011, pp. 41-50. [42] Chih-Chung Chang, Jiunn-Guang Lo, Jia-Lin Wang, Assessment of reducing ozone forming potential for vehicles using LPG as an alternative fuel, Atmospheric Environment (UK), Vol. 35, No 35, pp. 6201-6211, 2001. [43] Clark, S.J. and J. Marr (1985), "Digester Gas Fueling of Engines", Proceedings of Fifth Annual Solar and Biomass Energy Workshop. [44] C.J.T. Weijer, A. Brunia, Hybrid CNG electric bus, Advanced Propulsion System (UK), pp. 207-209, 1995. [45] Dominik Rutz Teodorita Al Seadi, Heinz Prassl, Michael Köttner, Tobias Finsterwalder, Silke Volk, Rainer Janssen (2008), Biogas handbook, University of Southern Denmark Esbjerg, Niels Bohrs Vej 9-10, DK-6700 Esbjerg, Denmark. [46] Dominik Rutz, Rainer Janssen (2007), BioFuel Technology Handbook,Renewable Energies, Germany. [47] Degobert P. (1992), Automobile et pollution, Edition Technip, Paris. [48] Derus H. M. (1983), "Landfill Gas: Internal combustion engine generating system", Proceeding of the GRCDA sixth international landfill gas symposium, Industry, CA. [49] Europe, les bus au GPL, GPL Actualite No 53, pp. 24-31, 2000. [50] G. D’Ovidio (2000), Zero emission vehicle for dense grid urban public transportation Piles a combustible et interface pour les transports, pp. 101- 108, 2000. [51] G. Hoermandinger, Lucas, J.D Nigel (1997), An evaluation of the economic of Fuel cells in urban buses, International Journal of Energy Research, Vol. 21, No6, pp. 495-526, 1997. [52] Huang J., and Crookes R. J. (1998), "Assessment of simulated biogas as a fuel for the spark ignition engine", Fuel, vol. 77, No. 15, pp. 1793-1801. [53] Iván Darío Bedoya (2009), Andrés Amell Arrieta and Francisco Javier Cadavid: Effects of mixing system and pilot fuel quality on diesel–biogas dual fuel engine performance. Bioresource Technology, Volume 100, Issue 24, December 2009, Pages 6624-6629. [54] Karim G. A., and Wierzba I. (1992), "Methane-carbon dioxide mixtures as a fuel", SAE Paper, vol. 921557. [55] K. Tanoue, H. Kido, T. Hamatake, F. Shimada (2000), Improving the turbulent combustion performance of lean methane mixture by hydrogen addition, FISITA world automotive congress, Seoul. [56] Mohamed Y. E. Selim: Sensitivity of dual fuel engine combustion and knocking limits to gaseous fuel composition. Energy Conversion and Management. Volume 45, Issue 3, February 2004, Pages 411-425. [57] M.E. Pitstick, Emission from ethanol and LPG fueled vehicles, Technical Report No ANL/ES/PP-79436, Argonne National Lab., IL, USA, 1995 [58] N. Iwai, Development of high effective clean energy vehicle, Journal of the Hydrogen Energy Systems Society of Japan, Vol. 24, No1, pp 70-75, 1999. [59] Olson L.E. and Jensen, M.A. (1997), "Application and Maintenance of a Low Pressure dual fuel system for Offshore Drilling Rig Power Generation", ASME Paper ICE - Spring Technical Conference, Vol. 28- 2, pp. 31-38. [60] P. Moriarty, P. Mees, Reducing transport's environmental impacts: alternative approaches, International symposium on energy environment economics, pp. 639-643, Melbourne, Australia, 20-24 Nov 1995. [61] Razbani O., Mirzamohammad N., and Assadi M. (2011), "Literature review and road map for using biogas in internal combustion engines", The Third International Conference on Applied Energy - May 2011, Perugia, Italy [62] R. H. Thring (1983), Alternative fuels for spark-ignition engines, SAE Paper, 831685. [63] Research Report (1996), Alternative transport fuels: The gas perspective, Autralian Gas Association, Canberra, Austria [64] R. Groenveld, Auto LPG: Global review and criteria for success, Petroleum Review (UK), Vol 50, No 592, pp. 225-228, 1996. [65] S. O. Bade Shrestha G. A. Karim (1999), Hydrogen as an additive to methane for spark ignition engine applications, International journal of hydrogen energy, 24, pp. 577-586. [66] S. O. Bade Shrestha G. A. Karim (2001), Predicting the effect of presence of diluents with methane on spark ignition engine performance, Applied thermal engineering, 21, pp. 331-342. [67] S. Neyeloff, W. W. Cunkel (1981), Performance of a CFR engine burning simulated anaerobic digester’s gas, ASAE Publication, 2, pp. 324-329 [68] Saiful Bari (1996), Effect of carbon dioxide on the performance of biogas/diesel duel-fuel engine, Renewable Energy, 6, pp. 1007-1010. [69] T.H. Fleisch, A. Basu, M.J. Gradassi, J.G. Masin, Dimethyl ether: Afuel for the 21st Century, International Natural Gas Conversion Symposium, pp. 117- 125, Kruger Park, South Africa, 19-23 Nov 1995. [70] T. Koppel, Powering the future: The Ballard fuel cell and the race to change the world, Editor John Wiley and Son, Canada, 1999. [71] Tanoue K., Kido H., Hamatake T., and Shimada F. (2000), "Improving the turbulent combustion performance of lean methane mixture by hydrogen addition", in FISITA world automotive congress, Seoul [72] The National Petroleum Agency (ANP) (2002) "The specification of natural gas, Technical Regulation". [73] V. Deri G. Mancini (1990), Development of medium-speed and high-speed diesel engines to burn natural gas, biogas and lean gas on stationary plants, Proceedings – Society of Automotive Engineers, pp. 837-847. [74] Y. Ogawa, S.Y. Yoon, A comparative analysis of greenhouse effects of fossil fuels examined from the global viewpoint from mining to combustion, Energy in Japan, No. 153, pp. 10-27, 1998 [75] Jewell W.J., Koelsch R.K. and Cummings R.J. (1986), Cogeneration of Electricity and Heat from biogas, Solar Energy Research Institute, Prepared under Subcontract No. XB-0-90-38-1, pp. 80. [76] James L. Walsh, Charles C. Ross, Micheal S. Smith (1988), Handbook on biogas utilization, US Department of Energy, the Environment, Health, and Safety Division Georgia Tech Research InstiNte Atlanta – Georgia. [77] Mohamad Metghalchi James C. Keck (1982), Burning velocities of mixtures of air with methanol, isooctane, and indolene at high pressure and temperature, Combustion and Flame, 48, pp. 191-210. [78] M. Elia, M. Ulinski, M. Metghalchi (2001), Laminar Burning Velocity of Methane-Air-Diluent Mixtures, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, 123, pp. 190-196. [79] B. Galmiche, F. Halter, F. Foucher, P. Dagaut (2011), Effects of Dilution on Laminar Burning Velocity of Premixed Methane/Air Flames, Energy Fuels, 25, pp. 948-954. [80] R. Stone, A. Clarke, P. Beckwith (1998), Correlations for the Laminar Burning Velocity of Methane/Diluent/Air Mixtures Obtained in Free -Fall Experiments, Combustion and Flame, 114, pp. 546-555. [81] Rallis, C. J., and Garforth, A. M. (1980), “The Determination of Laminar Burning Velocity”, Progress in Energy Combustion Science, 6, pp.303-329. [82] Hill, P.G. and Hung, J. (1988), “Laminarburning velocities of stoichiometric mixtures of methane with propane and ethane additives”, Combustion Science and Technology 60, pp. 7-30. [83] Iijima, T.,Takeno, T. (1986), “Effects ofTemperature and Pressure on Burning Velocity”, Combustion and Flame 65(1), pp. 35-43 [84] Roger C.Baker – Industrial designs, Handbook Flow Measurement, Operating priciples, Performance and Application, 2000. [85] [86]

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfnghien_cuu_qua_trinh_hinh_thanh_hon_hop_va_chay_cua_dong_co_dual_fuel_biogas_diesel_tv_5855.pdf
Luận văn liên quan