Thạc Sĩ Nghiên cứu xác định tỷ lệ hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa và chất phụ gia tối ưu theo chỉ tiêu kinh tế

Luận văn thạc sĩ năm 2011
Đề tài: Nghiên cứu xác định tỷ lệ hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa và chất phụ gia tối ưu theo chỉ tiêu kinh tế - môi trường của động cơ diesel trên thiết bị AVL

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU THAY THẾ CỦA ĐỘNGCƠ
DIESEL TÀU THỦY 3
1.1. Tổng quan về nhiên liệu thay thế của động cơ diesel tàu thủy . 3
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới 3
1.1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước 7
1.1.3. Khả năng sử dụng dầu thực vật tinh khiết làmnhiên liệu cho động cơ đốt
trong ở Việt Nam 8
1.1.4. Tiềm năng dầu thực vật .10
1.1.5. Nhiên liệu dầu thực vật 11
1.2. Tổng quan về chất phụ gia trong nhiên liệu thay thế của động cơ diesel tàu
thủy 17
1.2.1. Chất phụ gia 17
1.2.2. Phân loại chất phụ gia 17
1.2.3. Hoạt chất nâng cao nhiên liệu Nanotech / XXLFuel Booster 18
1.2.4. Tạo hỗn hợp dầu diesel và chất phụ gia 20
1.3. Các phương pháp xử lý dầu để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong 20
1.3.1. Phương pháp sấy nóng nhiên liệu .20
1.3.2. Phương pháp pha loãng 21
1.3.3. Phương pháp craking 21
1.3.4. Phương pháp nhũ tương hóa dầu thực vật 21
1.3.5. Phương pháp ester hóa 22
1.4. Các chỉ tiêu kinh tế - môi trường của động cơ diesel tàu thủy trong sử dụng
. 23
1.4.1. Chỉ tiêu năng lượng (Ne) .23
1.4.2. Chỉ tiêu kinh tế (ge) 23
1.4.3. Chỉ tiêu môi trường (K, CO, NOx, HC) [1] .23
1.5. Đối tượng nghiên cứu – phương pháp nghiên cứu . 29
CHƯƠNG II. NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH TỶ LỆ HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DẦU
DO – DẦU DỪA VÀ PHỤ GIA LÀM NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL
TÀU THỦY 30
2.1. Cơ sở khoa học của phương pháp nghiên cứu . 30
2.1.1. Cơ sở kỹ thuật 30
2.1.2. Đặc điểm thực tiễn .30
2.1.3. Các thông số nhiệt động và thành phần cơ bảncủa dầu diesel so với dầu dừa
.31
2.2. Nội dung nghiên cứu cơ bản . 37
2.2.1. Thực nghiệm, phân tích mẫu hỗn hợp nhiên liệu mới (M) thông qua các chỉ
tiêu chất lượng của dầu diesel .37
2.2.2. Phân tích, xác định chọn mẫu hỗn hợp nhiên liệu mới (M) theo chỉ tiêu chất
lượng của dầu diesel 42
CHƯƠNG III. THỰC NGHIỆM NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH MẪU HỖNHỢP
NHIÊN LIỆU MỚI TỐI ƯU TRÊN ĐỘNG CƠ THỬ NGHIỆM (AVL5402) 49
3.1. Sơ đồ nghiên cứu thực nghiệm 49
3.2. Thiết bị và quy trình thử nghiệm 50
3.1.1. Thiết bị thử nghiệm 50
3.1.2. Quy trình thử nghiệm .56
3.2. Kết quả và thảo luận 57
3.2.1. Thử nghiệm chỉ tiêu năng lượng và kinh tế (Ne , ge) 57
3.2.2. Thử nghiệm các chỉ tiêu môi trường (HC, CO, NOx , K, CO2 , Texh) .60
3.2.3. Đánh giá chỉ tiêu kinh tế - môi trường 66
3.2.4. Tính giá thành của hỗn hợp nhiên liệu 68
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT .70
KẾT LUẬN 70
ĐỀ XUẤT . 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO .72

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với việc phát triển quá mức của các ngành công
nghiệp và sự bùng nổ dân số, nhu cầu sử dụng về nhiên liệu ngày càng gia tăng. Trong
khi đó các nguồn năng lượng tự nhiên như dầu mỏ, than đá, khí đốt đang ngày càng
cạn kiệt.
Hơn nữa, việc sử dụng các nguồn năng lượng hóa thạch có một số nhược điểm là
cháy không hoàn toàn, tạo ra các sản phẩm cháy: CO,CO2, HC, NO
x
, .gây ô nhiễm
môi trường, đặc biệt khí CO2
gây hiệu ứng nhà kính. Do vậy, việc tìm kiếm nguồn
năng lượng thay thế hiện nay đang là nhu cầu bức thiết. Song song với việc sử dụng
các nguồn thay thế dầu mỏ như: năng lượng gió, mặt trời, hạt nhân, thì năng lượng
sinh học cũng đang được các nhà khoa học quan tâm nghiên cứu. Năng lượng sinh học
có ưu điểm là loại năng lượng tái sinh, thân thiện với môi trường, công nghệ sản xuất
đơn giản, giá thành thấp. Trong số đó, dầu dừa đanglà đối tượng cho việc nghiên cứu
nguồn năng lượng sinh học. Dầu dừa có trữ lượng lớndễ sản xuất và phát triển mạnh
nhất là ở quốc gia có khí hậu nhiệt đới như Việt Nam. Vì vậy, việc “Nghiên cứu xác
định tỷ lệ hỗn hợp dầu diesel - dầu dừa và chất phụgia tối ưu theo chỉ tiêu kinh tế -
môi trường của động cơ diesel trên thiết bị AVL” là vô cùng thực tế và cần thiết.
Nội dung nghiên cứu
1) Xác định tỷ lệ hỗn hợp dầu diesel (dầu diesel 0,05% lưu huỳnh) – dầu dừa và
chất phụ gia tối ưu theo chỉ tiêu kinh tế - môi trường.
2) Đánh giá mẫu hỗn hợp tối ưu theo chỉ tiêu kinh tế - môi trường thông qua thiết
bị AVL.
Ý nghĩa khoa học của đề tài
Các số liệu nghiên cứu của đề tài là số liệu thực tế bổ sung cho sự hiểu biết về
tính năng của dầu dừa trong việc thay thế nguồn nhiên liệu sử dụng trong động cơ
diesel.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài
Thành công của đề tài là cơ sở cho việc ứng dụng dầu dừa làm nhiên sinh học thay
thế dầu diesel truyền thống cho động cơ diesel nhằmgiảm thiểu sự ô nhiễm môi trường.
2
Cấu trúc luận văn
Đề tài thực hiện gồm 3 chương:
Chương I. Tổng quan về nhiên liệu thay thế của độngcơ diesel tàu thủy.
Chương II. Nghiên cứu xác định tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu dầu diesel – dầu dừa
và chất phụ gia làm nhiên liệu động cơ diesel tàu thủy.
Chương III. Thực nghiệm nghiên cứu xác định mẫu hỗnhợp nhiên liệu mới
(M10, M15, M20) tối ưu trên động cơ thử nghiệm AVL 5402.
Kết luận và đề xuất.
3
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU THAY THẾ CỦA ĐỘNGCƠ
DIESEL TÀU THỦY
1.1. Tổng quan về nhiên liệu thay thế của động cơ diesel tàu thủy
1.1.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Nghiên cứu, sản xuất và sử dụng nhiên liệu sinh họctrên thế giới mà đặc biệt là
ngành giao thông vận tải có xu hướng tăng nhanh. Ở châu Âu, đây là một phần của
chính sách môi trường Quốc gia và mục đích giảm phát thải CO
2
, giảm sự phụ thuộc
vào nhập khẩu dầu và tạo ra việc làm thông qua pháttriển nông thôn.
Hiện nay có nhiều ứng dụng nhiên liệu thay thế cho các động cơ ôtô, ví dụ Brazin
là nước đi đầu trong việc phát triển các loại nhiênliệu sạch từ mía, Brazin hiện có tới
90% ôtô sử dụng nhiên liệu sạch và nhiên liệu sạch pha với nhiên liệu có nguồn gốc
dầu mỏ, với 5 nhà máy cung cấp sản lượng khoảng 49 triệu lít/năm. Một số quốc gia ở
châu Âu cũng góp phần không nhỏ trong việc ứng dụngnhiên liệu thay thế nhất là khi
nghị định Kyoto được đưa vào thực hiện, các quy chếngặt nghèo về khí thải, mới đây
nhất là chỉ thị 2003/30/EC, theo đó từ ngày 31/12/2005 có ít nhất 2% và đến
31/12/2010 ít nhất 5,75% nhiên liệu dùng trong vận tải phải có nguồn gốc tái tạo. Tại
Đức chỉ thị trên đã được thực hiện sớm hơn, tiếp theo là Áo và Pháp với nhiên liệu
chứa 5% có nguồn gốc tái tạo đã được bán. Ở Mỹ, Áo đã cho động cơ diesel ôtô chạy
bằng dầu thực vật từ nhiên liệu là dầu ăn thải ra từ trong các nhà hàng. Achentina đã
tìm cách phát triển công nghệ sản xuất năng lượng thay thế từ đậu nành với chi phí sản
xuất chỉ bằng ½ so với dầu diesel truyền thống (DO). Nước Anh cũng đã sản xuất
nhiên liệu thay thế từ hạt hướng dương, hạt thầu dầu và hạt cọ. Gần đây, đã có một số
công trình bắt đầu nghiên cứu và công bố sản xuất nhiên liệu sinh học từ rong tảo. Kết
quả công trình nghiên cứu của hai sinh viên tại Đạihọc Auckland (New Zealand), họ
đã chứng minh được động cơ chạy bằng dầu diesel củatàu, xe có thể hoạt động được
nhờ vào hỗn hợp diesel với dầu dừa hoặc chỉ đơn thuần bằng dầu dừa. Trong bài viết
trên tạp chí Journal Science, giáo sư James Steenbock Dumesic trường đại
học Wisconsin Madison, Hoa Kỳ (UW-Madison) và các đồng nghiệp đã công bố: Hạt
ngũ cốc và các nguyên liệu nguồn gốc chứa nhiều carbonhydrate có thể được biến đổi
sang dạng chất lỏng hóa học alkanes không chứa lưu huỳnh tạo nên chất phụ gia lý
tưởng cho phương tiện vận chuyển chạy dầu diesel. Kết quả, chất dầu diesel từ thực

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Bùi Văn Ga,1999. Ôtô và ô nhiễm môi trường, NXB Giáo dục.
2. Ao Hùng Linh, 2005. Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho độngcơ
diesel DS - 60R. Luận văn thạc sĩ, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuậtThủ Đức,
Tp. HCM.
3. Ths. Phùng Minh Lộc, Xác định suất tiêu thụ nhiên liệu của động cơ D12 chạy bằng
nhiên liệu dầu dừa có phụ gia nano fuel bosster, Tạp chí Khoa học – Công nghệ
Thủy sản, trang 193-196, số đặc biệt 2009
4. Ths. Phùng Minh Lộc, 2009. Nghiên cứu công nghệ chuyển đổi hệ thống nhiên liệu
động cơ Diesel tàu thủy cỡ nhỏ sang sử dụng nhiên liệu hỗn hợp dầu dừa, chất phụ
gia và dầu diesel(B2009-13- 42). Trường Đại Học Nha Trang.
5. Trần Anh Khoa, 2010. Nghiên cứu tạo hỗn hợp dầu diesel – dầu thực vật vàchất
phụ gia làm nhiên liệu cho diesel công suất nhỏ. Trường Đại Học Nha Trang.
6. PGS. TS. Nguyễn Văn Nhận, 2007. Lý Thuyết Động Cơ Đốt Trong. Đại Học Nha
Trang.
7. Đinh Thị Ngọ, Nguyễn Khánh Diệu Hồng 2007, Các quá trình xử lý để sản xuất
nhiên liệu sạch, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.
8. Hồng Đức Thông, 2004. Nghiên cứu khả năng ứng dụng nhiên liệu và năng lượng
mới trên ô tô Việt Nam. Trường Đại học Bách Khoa, Tp. HCM.
9. GS. TS. Nguyễn Tất Tiến, 2000. Nguyên Lý Động Cơ Đốt Trong. NXB Giáo dục.
10. Th.s. Hồ Đức Tuấn, 2008. Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm lượng chất pha Ethanol
trong hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa – ethanol đến một số thông số kỹ thuật cơ bản
của động cơ diesel. Trường Đại học Nha Trang.
11. Nguyễn Thanh Tùng, 2002. Nghiên cứu tổng hợp Methyl Ester từ dầu dừa sử
dụng làm nhiên liệu. Luận văn Thạc sĩ. ĐHBK.
12. Diệu Thúy, 2003. Hàng trăm triệu USD đổ vào dầu thực vật. Việt Nam Net
7/5/2003.
13. Nhiên liệu sinh học nâng cao,
http://www.nanotechxxl.com
14. Sức căng bề mặt được định nghĩa là lực căng trên một đơn vị ., (2010)
73
http://vi.wikipedia.org/wiki/S%E1%BB%A9c_c%C4%83ng_b%E1%BB%81_m%
E1%BA%B7t .
15. Tổng cục thống kê.
www.gso.gov.vn/default
16. AVL, 2002. Single cylinder research engine 5402
http://www.avl.com
17. BBA, 2001. Biodiesel fact sheet of biodiesel Associasion of Australia,
http//:www.biodiesel.org.au
18. In Vanuatu, “A proving ground for coconut oil as an alternative fuel”, One
country.Volume 15, Issue 1 / April-June 2003,
http://www.onecountry.org/e151/e15101as_Deamer_profile.htm
19. Ossi Kaario, 2007. The Influence of Certain Submodel on Diesel Engine Modeling
Results. Publications of the Internal Combustion Engine Laboratory Helsinki
University of Technology. Espoo.
20. Sopac, 2007. Liquid biofuel in Pacific Island Countries,April 2007
http://www.sopac.org