Đồ án Nghiên cứu đặc tính nhiên liệu Diesel sinh học dùng cho động cơ Diesel

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: Nghiên cứu đặc tính nhiên liệu Diesel sinh học dùng cho động cơ Diesel. BIODIESEL LÀ GÌ? Định nghĩa: Biodiesel là một loại nhiên liệu lỏng có tính năng tương tự và có thể sử dụng thay thế cho dầu Diesel truyền thống. Biodiesel được điều chế bằng cách dẫn xuất từ một số loại dầu mỡ sinh học (dầu thực vật, mỡ động vật). CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIODIESEL Sơ đồ phản ứng este hóa chéo: • Sơ đồ công nghệ sản xuất Biodiesel từ các nguồn nguyên liệu khác nhau: ĐẶC TÍNH CỦA BIODIESEL Dầu, mỡ động thực vật đã chuyển hóa este có thể sử dụng làm nhiên liệu động cơ Diesel khi độ nhớt, tỷ trọng, trị số xetan của Biodiesel tương đương với Diesel. Đặc tính nhiên của nhiên liệu Biodiesel so với Diesel (IEA, 1996b) ĐẶC TÍNH CỦA BIODIESEL Tính chất vật lý: ♦ Nhiệt độ đông đặc: Vì được sản xuất từ những nguồn khác nhau nên Biodiesel có nhiều thành phần hóa học khác nhau, do đó chúng có nhiệt độ đông đặc khác nhau. Giá trị nhiệt độ này thường nằm trong một khoảng nào đó. ĐẶC TÍNH CỦA BIODIESEL Tính chất vật lý: ♦ Hàm lượng este: Là chỉ tiêu quan trọng liên quan trực tiếp tới chất lượng của nhiên liệu Diesel sinh học gốc B100. Hàm lượng este cao thể hiện sự chuyển hóa của phản ứng este hóa chéo tốt, chất lượng của Biodiesel đảm bảo. ĐẶC TÍNH CỦA BIODIESEL Tính chất vật lý: ♦ Trị số xetan: Dùng để đo khả năng cháy kích nổ của nhiên liệu diesel thu được bằng cách so sánh nó với nhiên liệu chuẩn trong thử nghiệm trên động cơ đã được tiêu chuẩn hoá. Trị số xetan đối với động cơ diesel tương tự như trị số octan trong động cơ chạy xăng dùng để đo khả năng chống kích nổ trong động cơ. ĐẶC TÍNH CỦA BIODIESEL Tính chất vật lý: ♦ Độ nhớt động học: Là tỷ số giữa độ nhớt động lực của chất lỏng và tỷ trọng của nó. Độ nhớt động học là một đặc tính thiết kế cơ bản đối với các đầu phun nhiên liệu sử dụng trong động cơ diesel. ♦ Khối lượng riêng: Là khối lượng của một đơn vị thể tích của một chất ở nhiệt độ tiêu chuẩn. Khối lượng riêng của biodiesel ít có ý nghĩa trong việc đánh giá chất lượng. ĐẶC TÍNH CỦA BIODIESEL Tính chất vật lý: ♦ Chỉ số i-ốt: Chỉ số này thể hiện sự không no (chứa các hợp chất không no) của nhiên liệu, những hợp chất này tạo cặn trong động cơ và gây ra nhiều vấn đề trong quá trình tồn chứa. ĐẶC TÍNH CỦA BIODIESEL Tính chất hóa học: ♦ Phản ứng xà phòng hóa C3H5(OCOR)3 + 3H2O ↔ 3RCOOH + C3H5(OH)3 RCOOH + NaOH ↔ RCOONa + H2O ♦ Phản ứng cộng hợp: Trong điều kiện thích hợp các axit béo không no sẽ cộng hợp với những chất khác. ĐẶC TÍNH CỦA BIODIESEL Tính chất hóa học: ♦ Phản ứng este hóa: Phản ứng này có ý nghĩa thực tế rất quan trọng vì người ta có thể sử dụng các ankyl este béo làm nhiên liệu do giảm một lượng đáng kể khí độc hại ra môi trường. ♦ Phản ứng oxy hóa ♦ Phản ứng trùng hợp ƯU ĐIỂM CỦA BIODIESEL Giảm thiểu ô nhiễm môi trường: Vì nguyên liệu sử dụng để sản xuất nhiên liệu là dầu mỡ động thực vật, không chứa các hợp chất thơm, hàm lượng lưu huỳnh cực thấp. Cân đối năng lượng, giảm nhập khẩu bên ngoài, đảm bảo an ninh năng lượng trong tương lai. Tạo điều kiện phát triển nông nghiệp một cách hiệu quả (có thể dùng những vùng đất dư thừa trồng mía, sắn, các cây có dầu). ƯU ĐIỂM CỦA BIODIESEL Biodiesel là loại nhiên liệu có thể tái chế và sẽ giúp giảm sự phụ thuộc vào dầu mỏ. Biodiesel chất lượng cao có thể giúp tăng gấp đôi tuổi thọ của một số bộ phận trong động cơ. Giảm lượng khí thải, nó chỉ chứa chưa đến 15 phần triệu sulphur; lượng khí thải HC và CO giảm tỉ lệ thuận với tỉ lệ Biodiesel. NHƯỢC ĐIỂM CỦA BIODIESEL Lượng nhiên liệu phải dùng nhiều hơn so với Diesel để đạt được công suất như khi dùng Diesel thông thường. Biodiesel rất háo nước nên cần những biện pháp bảo quản đặc biệt để tránh tiếp xúc với nước. Biodiesel không bền, rất dễ bị oxy hóa nên gây khó khăn trong việc bảo quản, cần phải có phụ gia. NHƯỢC ĐIỂM CỦA BIODIESEL Để sản xuất Biodiesel ở quy mô lớn cần phải có một nguồn nguyên liệu dồi dào và ổn định. Biodiesel nguyên chất dễ bị đóng băng hoặc đặc lại trong thời tiết lạnh. CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM Đối tượng thử nghiệm: 02 động cơ Diesel 4 xilanh thẳng hàng D243 của Belarus hiện đang được lắp trên máy kéo, thuyền đánh cá và tàu sông. • Chương trình thử nghiệm: ♦ Thử nghiệm đối chứng: Là phương pháp thử nghiệm để đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng nhiên liệu Biodiesel B5 đến tính năng và phát thải của động cơ. ♦ Thử nghiệm bền: CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM Thiết bị thử nghiệm: ♦ Băng thử tính năng động lực học cao ETB lắp động cơ D243. ♦ Hệ thống đo khí thải CEB II, Smart Sampler. KẾT QUẢ CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM TRÊN BĂNG THỬ Kết quả thử nghiệm đối chứng theo đường đặc tính tốc độ 100% tải đối với động cơ D243-B5 trước thử nghiệm bền: ♦ Công suất, suất tiêu hao nhiên liệu: Tính trung bình cho toàn dải tốc độ, công suất tăng 1,33%, suất tiêu hao nhiên liệu giảm 1,39%. ♦ Khí thải tính trung bình trên toàn dải thử nghiệm: CO giảm 15,18%, CO2 giảm 2,28%, HC giảm 4,11% và NOx tăng 3,1%. KẾT QUẢ CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM TRÊN BĂNG THỬ Kết quả thử nghiệm đối chứng theo chu trình ECE R49 trước khi chạy bền, sau 150h và sau 300h: ♦ Trên động cơ D243-B5: HC giảm tới 12,29%, CO giảm tới 8,60%, PM giảm 3,55%, NOx tăng 6,03%. ♦ Trên động cơ D243-Di: HC giảm tới 6,32%, CO giảm tới 5,63%, PM giảm 5,01%, NOx tăng tới 3,29%. KẾT QUẢ CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM TRÊN BĂNG THỬ Kết quả thử nghiệm bền: ♦ Công suất, suất tiêu thụ nhiên liệu và độ lọt khí các-te. ♦ Phát thải của 2 động cơ khi vận hành với Diesel và B5 tại thời điểm trước khi thử nghiệm bền. ♦ Phát thải CO, HC, NOx, PM theo chu trình thử nghiệm ECE R49 trước 0h, sau 150h và sau 300h chạy bền động cơ. KẾT QUẢ CHƯƠNG TRÌNH THỬ NGHIỆM TRÊN BĂNG THỬ Kết quả thử nghiệm bền: ♦ Áp suất nén của hai động cơ tại các thời điểm trước thử bền, sau 150h và sau 300h thử bền: Áp suất nén của động cơ D243-B5 lớn hơn của động cơ D243-Di, Tốc độ suy giảm áp suất nén trên động cơ D243-Di lớn hơn so với động cơ D243-B5. KẾT LUẬN HẾT! XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!