ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG -------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DÙNG BIOGAS TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL MÁY KÉO K2600 Đà Nẵng - 2012 2 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG -------------------- ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU DÙNG BIOGAS TRÊN ĐỘNG CƠ DIESEL MÁY KÉO K2600 Sinh viên thực hiện: Đào Văn Thanh Phan Văn Tiên Lớp: 07C4A-10C4LT Giáo viên hướng dẫn: Trần Thanh Hải Tùng Giáo viên duyệt: Nguyễn Quang Trung Đà Nẵng - 2012 ÂẢI HC Â NÀƠNG TRỈÅÌNG ÂẢI HC BẠCH KHOA CÄÜNG HA X HÄÜI CH NGHÉA VIÃÛT NAM Âäüc láûp - Tỉû do- Hảnh phục ------------------------------- KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG BỘ MƠN MÁY ĐỘNG LỰC NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên : ĐÀO VĂN THANH PHAN VĂN TIÊN Lớp : 07C4A – 10C4LT , Khố: 2007 Ngành : Cơ khí Động lực 1. TÊN ĐỀ TÀI: Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diezel máy kéo K2600 2. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU Theo tài liệu nhà chế tạo. 3. NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TỐN 1. Tổng quan.( Tiên ) 2. Khảo sát đặc điểm máy kéo k2600. (Thanh ) 3. Tính tốn nhiệt động cơ lắp trên máy kéo K2600. (chung ) 4. Khảo sát q trình sản xuất, lọc và nén khí biogas. ( chung ) 5. Thiết kế lắp đặt hệ thống biogas nén trên máy kéo. ( chung ) 6. Thử nghiệm đánh giá kết quả hoạt động của máy kéo K2600. ( chung ) 7. Đánh giá hiệu quả kinh tế. (Tiên ) 8. Kết luận. (Thanh ) 4. PHẦN BẢN VẼ 1 Bản vẽ hình dáng tổng thể máy kéo K2600. ( Thanh ) 1 A 3 2 Bản vẽ mơ tả máy kéo K2600. ( Tiên ) 1 A 3 3 Bản vẽ mặt cắt động cơ EV2600-NB. ( Tiên ) 1 A 3 4 Sơ đồ hệ thống nhiên liệu động cơ EV2600-NB. ( Thanh ) 1 A 3 5 Bản vẽ piston động cơ EV2600-NB. ( Thanh ) 1 A 3 6 Đồ thị công. ( Tiên ) 1 A 3 7 Bản vẽ sơ đồ hệ thống cung cấp khí BIOGAS. (Tiên ) 1 A 3 8 Bản vẽ kết cấu bộ hòa trộn. ( Thanh ) 9 Bản vẽ quy trình công nghệ chế tạo bộ hòa trộn. ( Thanh ) 1 A 3 10 Bản vẽ lắp đặt và bố trí chung hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên K2600. ( Tiên ) 1 A 3 11 Bản vẽ cơ cấu điều chỉnh lượng nhiên liệu biogas. (Thanh ) 1 A 3 5. Cán bộ hướng dẫn: Trần Thanh Hải Tùng 6. Ngày giao nhiệm vụ: 7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Thông qua Bộ môn Ngày tháng năm 2012 TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TRẦN THANH HẢI TÙNG Kết quả điểm đánh giá: Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ bản báo cáo cho Bộ môn Ngày tháng năm 2012 Ngày tháng năm 2012 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600 LỜI NÓI ĐẦU Vấn đề Năng lượng & Môi trường trong thời gian gần đây là vấn đề cấp bách mà tất cả các Quốc Gia trên thế giới đều phải quan tâm. Sự cạn kiệt tài nguyên 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 chúng em chọn đề tài: “ Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600 ” để phục vụ cho đồ án tốt nghiệp của mình. Sau một thời gian thực hiện đề tài với sự nổ lực của bản thân và sự giúp 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 các thầy trong khoa đặc biệt là thầy giáo PGS. Trần Thanh Hải Tùng đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án vừa qua. Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2011. Sinh viên thực hiện Đào Văn Thanh- Phan Văn Tiên 1 Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600 MỤC LỤC 1.1.Các vấn đề về nhiên liệu của động cơ đốt trong .3 1.2.Mục đích và ý nghĩa của đề tài .14 2.1.Giới thiệu về máy kéo K2600 14 2.2.Đặc điểm kết cấu máy kéo K2600: 15 3.1.Tính toán nhiệt động cơ EV2600-NB khi sử dụng diesel: 19 3.2.Tính toán chu trình nhiệt động cơ khi sử dụng lưỡng nhiên liệu (diesel + biogas) với các % năng lượng diesel làm mồi .28 3.3.Tính toán sức kéo của máy kéo K2600 .45 4.1.Quá trình sản xuất biogas .52 4.2.Quá trình lọc khí biogas 53 4.3.Quá trình nén khí vào bình chứa 60 Máy nén này chủ yếu bao gồm các thiết bị động cơ nén, thiết bịp điều khiển, quạt làm mát, bộ tách dầu /khí, đường ống, các chi tiết an toàn và khung hình.v.v. Đầu tiên khí đi qua đường ống nạp của cấp thứ nhất, khí được nén ở cấp thứ nhất, khí nén ở cấp này được làm mát và đi vào cấp nén thứ hai, cũng như vậy, khí nén lần lượt đi qua cấp nén thư ba và cấp nén thứ 4, áp suất của khí nén tự nhiên sẽ được nâng lên 20MPa-25MPa. Cuối cùng khí nén tự nhiên được thải ra ngoài với áp suất cao qua bình lọc nơi dầu còn sót lại sẽ được lọc và nạp vào đường ống áp lực cao để nạp cho thiết bị tiêu thụ. Máy nén có gắn động cơ khởi động và van an toàn áp suất trên đường thải. Nếu khí được nén đến giá trị giới hạn (điều chỉnh rơ le ngắt nguồn điện cung cấp theo áp suất), máy nén sẽ tự động ngừng làm quá trình nén. Ngoài ra, có một van an toàn để ngăn hiện tượng quá áp 63 Quy trình ngừng nén: 69 5.1. Lựa chọn phương án cải tạo 70 5.2.Các bộ phận trong hệ thống: 73 5.3.Bố trí lắp đặt hệ thống nhiên liệu Biogas lên máy kéo K2600 89 5.4.Điều chỉnh lượng biogas: .90 6.1Mục đích: .91 6.2.Yêu cầu 91 6.3.Nội dung thử nghiệm 91 6.5.Trình tự thực hiện .92 TÀI LIỆU THAM KHẢO .95 2 Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600 1.Tổng quan. 1.1.Các vấn đề về nhiên liệu của động cơ đốt trong. 1.1.1.Tình hình sử dụng nhiên liệu truyền thống. Dạng năng lượng thiên nhiên đầu tiên được con người sử dụng là năng 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 XX. Theo Cơ quan thông tin năng lượng Hoa Kỳ – EIA ước tính năm 2006: − Nguồn năng lượng nguyên thủy bao gồm 36,8% dầu mỏ, khí thiên nhiên 22,9%, chiếm 86% nhiên liệu nguyên thủy thế giới. − Các nguồn nhiên liệu không hóa thạch bao gồm thủy điện 6,3%, năng lượng hạt nhân 6%; năng lượng địa nhiệt, năng lượng mặt trời, năng lượng gió, nhiên liệu gỗ, tái chế chất thải chiếm 0,9%. − Tiêu thụ năng lượng trên thế giới mỗi năm tăng khoảng 2,3%. 3 Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600 Kết luận: việc chuyển dần sang sử dụng nguồn nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách phát triển của nhiều quốc gia, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường. 1.1.2.Sơ lược về các nguồn năng lượng mới. 1.1.2.1.Năng lượng mặt trời. Năng lượng Mặt Trời là năng lượng của dòng bức xạ điện từ xuất phát từ Mặt Trời, cộng với một phần nhỏ năng lượng của các hạt 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 Mặt Trời 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: Con tàu lớn nhất chạy bằng năng lượng mặt trời. Năng lượng Mặt Trời cũng được hấp thụ bởi thủy quyển Trái Đất và khí 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 chuyển hóa nhiệt năng hấp thụ 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. 4 Thiết kế hệ thống nhiên liệu dùng biogas trên động cơ diesel máy kéo K2600 Vì vậy, 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. 1.1.2.2.Năng lượng gió. Năng lượng gió là động năng của không khí di chuyển trong bầu khí quyển Trái Đất. Năng lượng gió là một hình thức gián tiếp của năng lượng mặt trời. Sử dụng năng lượng gió là một trong các cách lấy năng lượng xa xưa nhất từ môi trường tự nhiên và đã được biết đến từ thời kỳ Cổ đại. Con người đã sử dụng năng lượng gió để di chuyển thuyền buồm hay khinh khí cầu, ngoài ra năng lượng gió còn được sử dụng để tạo ra công cơ học nhờ các cối xoay gió. Ngày nay, tại châu Âu đã sử dụng thành công năng lượng gió để sản xuất điện, công suất dự trữ phụ thuộc vào độ chính xác của dự báo gió, khả năng điều chỉnh của mạng lưới và nhu cầu dùng điện. Tóm lại,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. Hình 1-2: Trại điện gió Horn Rev ở Đan Mạch. 5 . Thanh Hải Tùng đã tận tình hướng dẫn em trong suốt quá trình làm đồ án vừa qua. Đà Nẵng, ngày 30 tháng 05 năm 2011. Sinh viên thực hiện Đào Văn Thanh- Phan. là sản phẩm của Công ty TNHH MTV Động cơ và máy nông nghiệp miền Nam (Vikyno-Vinappro) đóng tại khu công nghiệp Biên Hòa 1, Đồng Nai, Công ty có các sản