F- w y to c u -tr a c k HỒ ĐỨC TUẤN NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA HÀM LƯỢNG ETHANOL TRONG HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DẦU DỪA – ETHANOL ĐẾN MỘT SỐ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL LUẬN VĂN THẠC SĨ Chuyên ngành: KỸ THUẬT TÀU THỦY Mã số: 60-52-32-05 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Nguyễn Văn Nhận Nha Trang – tháng năm 2008 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com d o m w o BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG C m o c lic k to bu y N O N y bu to k lic C c u -tr a c k w w d o c u -tr a c k m w d o o w w w w O C W li ! ck PD W ! m h a n g e Vi e er o XC w w c u -tr c F- w w PD h a n g e Vi e bu y bu to XC er ack w C lic k F- w d o w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c c F- w y c u -tr a c k c Lời cảm ơn Trong q trình thực luận văn, tơi nhận giúp tận tình thầy giáo hướng dẫn, góp ý q thầy Khoa, Bộ môn bạn đồng nghiệp Nhân cho phép xin chân thành cảm ơn: - Thầy giáo PGS.TS Nguyễn Văn Nhận tận tình hướng dẫn trình thực đề tài - Thầy giáo PGS.TS nhà giáo nhân dân Quách Đình Liên, PGS.TS Nguyễn Thạch đọc thảo có nhiều ý kiến chỉnh sửa cho luận văn - Thầy giáo Th.S Phùng Minh Lộc, Th.S Mai Sơn Hải tận tình giúp đỡ tơi suốt q trình thực đề tài Ngồi ra, tơi xin chân thành cảm ơn thầy cô môn, thầy cô khoa Cơ khí, khoa Kỹ thuật Tàu thủy, quản lý Thư Viên Trường Đại học Nha Trang, bạn bè đồng nghiệp giúp đỡ tơi hồn thành đồ án PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com d o m o m o c u -tr a c k C lic k to bu y N O N y bu to k C lic w w w d o c u -tr a c k m w d o o w w w w to h a n g e Vi e O C W li ! ck PD W ! m XC er o F- w w c u -tr c w w PD h a n g e Vi e bu y bu to XC er ack w C lic k F- w d o w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c c F- w y c u -tr a c k c MỤC LỤC ĐỀ MỤC TRANG Đặt vấn đề Chương1 : Tổng quan nhiên liệu sinh học sử dụng nhiên liệu sinh học cho ĐCĐT 1.1 Nhiên liệu dùng cho ĐCĐT 10 1.1.1.Khái niệm nhiên liệu 10 1.1.2 Phân loại nhiên liệu dùng cho ĐCĐT 10 1.1.3 Chỉ tiêu kỹ thuật nhiên liệu dùng cho ĐCĐT 16 1.2 Vấn đề sử dụng nhiên liệu sinh học cho ĐCĐT 22 1.2.1 Nhiên liệu dầu thực vật 22 1.2.2 Các phương pháp xử lý dầu để làm nhiên liệu cho ĐCĐT 25 1.2.3 Tình hình nghiên cứu nhiên liệu sinh học giới 27 1.2.4 Tình hình nghiên cứu nhiên liệu sinh học nước 38 1.2.5 Khả sử dụng dầu thực vật- Biodiesel làm nhiên liệu cho động đốt Việt Nam 39 Chương 2: Cơ sở lý thuyết hỗn hợp dầu dừa – ethanol chạy động diesel 2.1 sở lý thuyết nhiên liệu 2.1.1 Giới thiệu chung 42 42 2.1.2 Chọn đối tượng phác họa giải pháp dùng dầu thực vật làm nhiên liệu cho động diesel 43 2.1.3 xác định tỉ lệ hỗn hợp dầu dừa-ethanol dùng làm nhiên liệu cho động diesel 2.2 Tính kỹ thuật động 46 55 2.2.1 Tốc độ động 55 2.2.2 Tải động 57 2.2.3 Hiệu suất động 60 2.3 Đặc tính ĐCĐT PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com 62 d o m o m o c u -tr a c k C lic k to bu y N O N y bu to k C lic w w w d o c u -tr a c k m w d o o w w w w to h a n g e Vi e O C W li ! ck PD W ! m XC er o F- w w c u -tr c w w PD h a n g e Vi e bu y bu to XC er ack w C lic k F- w d o w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c c F- w y c u -tr a c k c 2.3.1 Đặc tính khơng tải 62 2.3.2 Đặc tính tải 63 Chương 3: Thực nghiệm kết 3.1 Mục đích thực nghiệm 66 Thiết bị thí nghiệm 67 3.3 Sơ đồ thử nghiệm động 68 3.3.1 Sơ đồ thử nghiệm động D12 chạy không tải sử dụng nhiên liệu hỗn hợp dầu dừa - ethanol 68 3.3.2 Sơ đồ thử nghiệm động D12 chạy có tải sử dụng nhiên liệu hỗn hợp dầu dừa-ethanol 70 3.4 Qui hoạch thực nghiệm xử lý số liệu 74 3.4.1 Quy hoạch thực nghiệm 74 3.3.2 Xử lý số liệu thực nghiệm 77 3.3.3 Kiểm định đồng phương sai theo tiêu chuẩn Cochran 78 3.3.4 Tìm hàm hồi quy 79 3.3.5 Kiểm định tương thích phương trình hồi quy 81 3.3.6 Tìm hàm theo biến thực 85 3.5 Xây dựng đặc tính tải khơng tải, biến thiên nhiệt độ khí xả, làm mát động D12 sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa – ethanol dầu diesel 3.5.1 Xây dựng đặc tính tải 91 3.5.1 Xây dựng đặc tính khơng tải 95 3.5.3 Đồ thị biến thiên nhiệt độ khí xả làm mát động 97 Thảo luận kết 100 Kết luận - Đề xuất ý kiến 101 Phụ lục 104 Phụ lục 111 Phụ lục 120 Tài liệu tham khảo 121 PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com d o m o m o c u -tr a c k C lic k to bu y N O N y bu to k C lic w w w d o c u -tr a c k m w d o o w w w w to h a n g e Vi e O C W li ! ck PD W ! m XC er o F- w w c u -tr c w w PD h a n g e Vi e bu y bu to XC er ack w C lic k F- w d o w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c c F- w y c u -tr a c k c DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT Viết tắt Ý nghĩa ĐCĐT Động đốt T Nhiệt độ E Tỷ lệ ethanol D-Ge Suất tiêu hao nhiên liệu sử dụng nhiên liệu diesel D-ge Suất tiêu hao nhiên liệu riêng sử dụng nhiên liệu diesel 10(15,20)-Ge 10 (15,20) -ge 10%E, 15%E, 20%E Suất tiêu hao nhiên liệu sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa –ethanol, 10%, 15% , 20% ethanol Suất tiêu hao nhiên liệu riêng sử dụng hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa –ethanol, 10%,15%, 20% ethanol Hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa với10%, 15% 20% H.a-b PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com ethanol Hình a-b d o m o m o c u -tr a c k C lic k to bu y N O N y bu to k C lic w w w d o c u -tr a c k m w d o o w w w w to h a n g e Vi e O C W li ! ck PD W ! m XC er o F- w w c u -tr c w w PD h a n g e Vi e bu y bu to XC er ack w C lic k F- w d o w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c c F- w y c u -tr a c k c Đặt vấn đề Nhiên liệu dùng cho động diesel nói riêng nhiên liệu dùng cho động đốt nói chung đến phần lớn sản xuất từ dầu mỏ Khi kinh tế phát triển ngày nhanh lượng nhiên liệu tiêu thụ ngày tăng dẫn đến lượng nhiên liệu không đủ đáp ứng nhu cầu sử dụng tương lai gần lượng dầu mỏ theo đánh giá cạn kiệt dần, nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ gây nhiễm mơi trường, nguyên nhân gây hiệu ứng nhà kính làm biến đổi khí hậu tồn cầu, nên người nghiên cứu để tìm nguồn nguyên liệu để sản xuất nhiên liệu đáp ứng nhu cầu sử dụng người, không gây ảnh hưởng tới môi trường người giảm bớt phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ Nước ta nước xuất dầu mỏ với số lượng không lớn, nước có tốc độ phát triển kinh tế nhanh giới nên lượng dầu mỏ tiêu thụ ngày tăng cao, gia tăng ô nhiễm môi trường dự báo ngày nghiêm trọng khơng có biện pháp hữu hiệu để khống chế Dự đoán nguồn nhiên liệu tương lai gần đòi hỏi ngày nhiều nên phải tìm nguồn nguyên liệu để giảm bớt phụ thuộc vào nguồn nhiên liệu nhập cho nhu cầu sử dụng mai sau, ngồi cịn phải đảm bảo không gây ô nhiễm môi trường Nhiên liệu thay dầu mỏ ý đến thời gian gần nhiên liệu sinh học từ dầu thực vật Đây phần sách mơi trường Quốc gia nhằm mục đích giảm phát thải CO2, giảm dự phụ thuộc vào nhập dầu tạo việc làm thông qua phát triển nông thôn Dầu thực vật coi nguồn nguyên liệu có số lượng lớn, phong phú chủng loại Với lý trên, giao đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất pha Ethanol hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa – ethanol đến số thông số kỹ PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com d o m o m o c u -tr a c k C lic k to bu y N O N y bu to k C lic w w w d o c u -tr a c k m w d o o w w w w to h a n g e Vi e O C W li ! ck PD W ! m XC er o F- w w c u -tr c w w PD h a n g e Vi e bu y bu to XC er ack w C lic k F- w d o w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c c F- w y c u -tr a c k c thuật động diesel ” Nhằm góp phần nhỏ bé vào việc hồn thiện sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu thay sử dụng cho động diesel Sau thời gian nghiên cứu hoàn thành đồ án với nội dung sau: • Tổng quan nhiên liệu sinh học sử dụng nhiên liệu sinh học cho động đốt • Cơ sở lý thuyết sử dụng hỗn hợp dầu dừa – ethanol cho động diesel • Thực nghiệm sử dụng hỗn hợp dầu dừa – ethanol chạy động diesel • Thảo luận kết - kết luận – đề xuất ý kiến Như biết lồi người khơng khoanh tay đứng nhìn giá dầu mỏ tăng chóng mặt nguồn dầu mỏ cạn kiệt Đã xuất hàng loạt nhà máy sản xuất nhiên liệu thay từ nguồn nguyên liệu khác Nguồn nhiên liệu sinh học loại nhiên liệu phát sinh từ dầu thực vật mỡ động vật lĩnh vực mẻ Song thực tế, bước trở cuội nguồn Năm 1990, triển lãm động tổ chức Paris, thủ độ nước Pháp, động gây nhiều quan tâm ý trở thành sản phẩm mẻ triển lãm động đốt chạy dầu lạc Nhưng sau động chạy dầu lạc bị lãng quên nguồn nhiên liệu có nguồn gốc từ dầu mỏ dồi giá thành lại rẻ, song đến chuyên gia lượng cảnh báo rằng, năm 2006 ngành khai thác dầu thơ đạt đến đỉnh điểm, sau trữ lượng dầu mỏ giảm dần giá dầu thô tăng Theo chuyên gia lượng, nguồn nhiên liệu – cịn có tên “vàng xanh” - chiết xuất từ cỏ mọc hành tinh Hai loại nhiên liệu sinh học đặc trưng có bán thị trường là: ethanol sinh học diesel sinh học: v Ethanol loại cồn, tương tự cồn bia rượu Nó sản xuất cách lên men sản phẩm có hàm lượng carbohydrate cao PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com d o m o m o c u -tr a c k C lic k to bu y N O N y bu to k C lic w w w d o c u -tr a c k m w d o o w w w w to h a n g e Vi e O C W li ! ck PD W ! m XC er o F- w w c u -tr c w w PD h a n g e Vi e bu y bu to XC er ack w C lic k F- w d o w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c c F- w y c u -tr a c k c (tinh bột, đường celluloses) thông qua trình tương tự lên men bia v Diesel sinh học loại nhiên liệu có tính chất tương đương với dầu diesel sản xuất từ dầu mỏ mà từ dầu thực vật hay mỡ động vật Các loại xe chạy nhiên liệu hỗn hợp sinh học giảm phát thải hầu hết nhóm phát thải Nhiên liệu diesel sinh học cho thấy khả bôi trơn cao so với nhiên liệu hóa thạch chứa lưu huỳnh [14] Theo nhận xét chuyên gia thuộc Tổ chức lượng quốc tế (IEA), Thứ nhất: công nghệ sản xuất nhiên liệu sinh học thay xăng, dầu có bước tiến hàng ngày Trên 30 quốc gia giới trồng hàng loạt loại công nghiệp ngắn ngày lạc, vừng, sắn, đậu nành, ngơ, mía, kê, cải dầu, khoai tây cơng nghiệp dài ngày dừa, cọ chế nhiên liệu hoàn toàn thay xăng, dầu có nguồn gốc từ dầu mỏ Thứ hai, nguồn nhiên liệu phong phú có khả tái tạo, mà lồi người khơng cịn bị ám ảnh khủng hoảng nhiên liệu Sự tăng trưởng nhanh kinh tế kéo theo nhiều vấn đề, vấn đề mơi trường vấn đề nhu cầu lượng vấn đề Nguồn lượng tăng nhanh thời gian gần đây, nguồn lượng truyền thống như: điện, than, dầu mỏ,… ngày tăng mạnh tương lai gần nguồn lượng khơng cịn đáp ứng đủ nhu cầu người Từ thúc đẩy người tìm nguồn lượng đáp ứng nhu cầu lượng ngày tăng, khía cạnh khác đảm bảo vấn đề bảo vệ môi trường số yêu cầu khác tuỳ thuộc vào dạng lượng (ví dụ: lượng hạt nhân yêu cầu khác phải đảm bảo an tồn cho mơi trường đặc biệt đảm bảo an toàn cho người,…) Một số dạng lượng mà người trọng phát triển thời gian gần là: lượng mặt trời, lượng gió, thuỷ điện, hạt nhân, địa nhiệt, nhiên liệu (cồn, hydro, xăng tổng hợp,v.v),v.v Tuy nhiên số nguồn lượng cịn có hạn chế nhiều mặt mà PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com d o m o m o c u -tr a c k C lic k to bu y N O N y bu to k C lic w w w d o c u -tr a c k m w d o o w w w w to h a n g e Vi e O C W li ! ck PD W ! m XC er o F- w w c u -tr c w w PD h a n g e Vi e bu y bu to XC er ack w C lic k F- w d o w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c c F- w y c u -tr a c k c không áp dụng rộng rãi thực tế Nhiên liệu đáp ứng vấn đề nguồn cung cấp phần vấn đề mơi trường, biodiesel nguồn lượng Do nghiên cứu phát triển rộng rãi khắp giới Việt Nam nước nông nghiệp, đất đai màu mỡ, khí hậu nhiệt đới gió mùa ẩm thích hợp cho việc trồng loại làm dầu thực vật có chiết suất cao dừa, cọ dầu, Hiện dừa trồng nhiều Việt Nam ứng cử viên sáng giá cho việc dùng làm nhiên liệu cho động đốt Đối với cọ chưa có phổ biến Việt Nam thích hợp với điều kiện khí hậu nước ta chúng có đặc tính gần giống với dừa tương lai dùng làm nhiên liệu thay sử dụng động đốt Đồng Nam Trung Nam có diện tích đất nông nghiệp lớn nước (riêng đồng sông Cửu Long có gần 4000000 hecta đất phù sa châu thổ) nguồn dự trữ đất canh tác to lớn để chuyên canh lương thực, thực phẩm Thêm vào phần lớn diện tích đất tỉnh chưa sử dụng hết, chưa khai thác triệt để Do điều kiện thuận lợi để sử dụng phần đất trồng lấy dầu chế biến thành dầu thực vật (biodiesel) cung cấp cho động Nếu thực diện tích đất canh tác khai thác hết giá trị vốn có nó, nâng cao thu nhập cho bà nông dân Từ lý trên, thấy việc nghiên cứu nhiên liệu thay cho dầu diesel từ dầu dừa công việc thiết thực bối cảnh Mục đích đề tài nghiên cứu ảnh hưởng hàm lượng chất pha ethanol hỗn hợp dầu dừa - ethanol đến suất tiêu hao nhiên liệu, hiệu suất có ích, nhiệt độ khí xả, nhiệt độ nước làm mát động D12 sử dụng hỗn hợp dầu dừa - ethanol làm nhiên liệu chạy động Đối tượng nghiên cứu đề tài hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa - ethanol, với phạm vi nghiên cứu cụ thể sau: Xác định ảnh hưởng nhiệt độ sấy hàm lượng chất pha ethanol hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa – ethanol đến vài thông số kỹ thuật động (Ge; PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com d o m o m o c u -tr a c k C lic k to bu y N O N y bu to k C lic w w w d o c u -tr a c k m w d o o w w w w to h a n g e Vi e O C W li ! ck PD W ! m XC er o F- w w c u -tr c w w PD h a n g e Vi e bu y bu to XC er ack w C lic k F- w d o w N O W ! h a n g e Vi e N O W XC er PD h a n g e Vi e ! XC er PD F- c c F- w y c u -tr a c k c ge, Tx,Tlm,v.v.) từ xác định mẫu nhiên liệu nhiệt độ sấy nhiên liệu có lợi để chạy động Xác định đặc tính tải, khơng tải, biến thiên nhiệt độ khí xả, nhiệt độ làm mát động D12 chạy hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa – ethanol, so sánh thông số với nhiên liệu diesel truyền thống Thông qua việc nghiên cứu xác định ảnh hưởng nhiệt độ sấy, hàm lượng chất pha ethanol hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa - ethanol từ xác định mẫu nhiên liệu có lợi nhất, so sánh với thơng số kỹ thuật sử dụng nhiên liệu truyền thống dầu diesel, từ đưa khuyến nghị cụ thể sử dụng loại hỗn hợp nhiên liệu Khoảng công suất động sử dụng hỗn hợp nhiên liệu có suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất, qui trình sử dụng vận hành để chạy động diesel hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa-ethanol Kết nghiên cứu đề tài áp dụng cho động diesel của: - Đội tàu khách du lịch vịnh Nha Trang, vịnh Hạ Long… - Đội xe buýt chạy thành phố - Đội tàu cá cỡ nhỏ (Công suất động Ne