Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Mở đầu Chúng ta biết rằng: với bất kỳ một cơ thể sống nào muốn sống và hoạt động đợc thì nhất thiết phải có nguồn thức ăn để nuôi cơ thể. Đối với các trang thiết bị máy móc, động cơ cũng vậy, dầu nhờn chính là nguồn "thức ăn" không thể thiếu và rất cần thiết cho chúng và cho một nền công nghiệp hóa hiện đại hóa trên toàn thế giới. Và từ thuở xa xa, các bậc thiên tài đã nghiên cứu và đúc kết nghiên cứu của mình một cách ngắn gọn, song rất hàm xúc dới dạng ca dao tục ngữ lu truyền cho đến ngày nay, đó là: " Không bôi trơn thì không đi đợc". Với câu nói trên, chúng ta đã nhận ra đợc vai trò và tầm quan trọng không thể thiếu của dầu nhờn trong quá trình hoạt động của các loại máy móc thiết bị và động cơ cũng nh ý nghĩa và mục đích sử dụng dầu nhờn. Hơn thế nữa, ngày nay chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công nghệ, với nền công nghiệp hiện đại ngày càng phát triển và xâm nhập vào mọi hang cùng ngỏ hẻm trên toàn thế giới cũng nh xu hớng quốc tế hóa đời sống kinh tế diễn ra mạnh mẽ trên toàn cầu thì dầu nhờn đòi hỏi cần phải đợc nghiên cứu nhiều hơn để cho ra nhiều chủng loại dầu nhờn khác nhau với số lợng và chất lợng ngày càng đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng hiện nay. Theo thông kê năm 1997 [13], toàn thế giới sử dụng mỗi năm gần 40 triệu tấn dầu nhờn, trong đó có 60% là dầu nhờn động cơ. Khu vực sử dụng nhiều dầu nhờn nhất là Châu Âu 34%, Châu á 28%, Bắc Mỹ 25%, còn các khu vực khác chiếm 13%. Với các nớc khu vực Châu á - Thái Bình Dơng, hằng năm, sử dụng 8 triệu tấn. Tăng trởng hằng năm là từ 5 - 6%. Đứng đầu là Nhật Bản với 29.1%, tiếp theo sau là Trung Quốc 26%, ấn Độ 10%, Hàn Quốc 8%, úc 5%, Thái Lan 4.6%, Inđonesia 4.5%, Malaysia 1.8% và Việt Nam chúng ta khoảng 1.5%. Cụ thể, hàng năm thị trờng Việt Nam tình hình tiêu thụ khoảng 110.000 - 120.000 tấn dầu nhớt các loại. Nhu cầu tiêu thụ của Việt Nam trong những năm qua cụ thể nh sau [13-trang 176, 15 - trang 117]: Bảng 1: Nhu cầu dầu nhờn Việt Nam (ngàn tấn). Năm Mức tiêu thụ (tấn) 1992 1993 1994 1995 2000 2005 2010 54.000 65.000 72.000 85.000 141.000 207.000 (dự báo) 316.000 (dự báo) Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 1 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Nh vậy, với một nớc đang phát triển nh nớc ta thì với số liệu vừa nêu trên thì không phải là một con số khiêm tốn. Và toàn bộ lợng dầu đã sử dụng này là do nớc ta nhập từ nớc ngoài dới dạng dầu nhờn gốc và phụ gia về tự pha chế hoặc dầu nhờn thành phẩm. Và hầu nh là toàn bộ lợng dầu nhờn sau khi sử dụng thì lại bị thải trực tiếp ra ngoài môi trờng. Đây quả thật là một sự lãng phí rất lớn về mặt kinh tế, bởi vì, dầu nhờn thải hoàn toàn có thể là một nguồn nguyên tốt cho việc tái sử dụng lại. Hơn thế nữa, việc thải dầu nhờn trực tiếp ra ngoài môi trờng lại gây nên sự ô nhiễm môi trờng rất lớn, trong khi hiện nay chiến lợt "bảo vệ môi trờng" và khẩu hiệu "trái đất là đại gia đình" là nhiệm vụ vô cùng quan trọng và bức xúc của toàn nhân loại, bởi lẽ nó là những việc làm để bảo tồn và phát triển bền vững cái nôi của con ng- ời". Đứng trớc hai vấn đề nh vậy thì việc tái sinh dầu nhờn nhất thiết là cần phải đợc nghiên cứu sao cho phù hợp với tình hình cụ thể của nớc ta và đợc áp dụng nhanh chóng vào trong thực tế để không những tiết kiệm đợc đáng kể nguồn nguyên liệu, tiết kiệm kinh tế mà còn gốp phần giải quyết nạn ô nhiễm môi trờng, một vấn đề bức xúc của thế kỷ 21. Hiện nay, trên thế giới có nhiều phơng pháp và công nghệ tái sinh dầu nhờn khác nhau dựa trên các thiết bị phức tạp nh : xử lý bằng hóa chất, chng cất chân không, trích ly và hydro hóa làm sạch. Tất cả những phơng pháp tái sinh dầu nhờn hiện đại đều cho ra dầu nhờn hoàn toàn có thể thay thế dầu nhờn gốc ban đầu. Tuy nhiên nó đòi hỏi phải có chi phí xây dựng dây chuyền tái sinh lớn, kỹ thuật cao và công nghệ phức tạp. Từ trớc đến nay, việc tái sinh dầu nhờn ở Việt Nam vẫn đơc thực hiện bằng các phơng pháp đơn giản và cũng cha có một quy mô hoàn chỉnh cho việc tái sinh dầu nhờn. Đứng trớc tình hình đó, với đề tài tốt nghiệp này em tiến hành nghiên cứu phơng pháp tái sinh dầu nhờn thải với công nghệ đơn giản, rẻ tiền và gốp phần hạn chế ô nhiễm môi trờng do dầu nhờn thải gây ra đồng thời đem lại hiệu quả kinh tế cao phù hợp với tình hình đất nớc ta hiện nay. Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 2 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Phần I Tổng quan lý thuyết về dầu nhờn Chơng I : Giới Thiệu Chung Về Dầu Nhờn I.1. Lịch sử phát triển của dầu nhờn [6]: Khi con ngời lần đầu tiên chế tạo ra những chiếc xe có bánh và xe cổ kéo thì chất bôi trơn cũng đợc tìm ra và sử dụng. Và kỹ thuật cùng với chất bôi đã trở thành những yếu tố không thể tách rời nhau. Màng dầu mỏng đợc bôi lên trên bề mặt làm việc đã tạo ra khả năng hoạt động nhịp nhàng và lâu bền cho các cơ cấu do con ngời chế tạo ra. Có rất nhiều chất liệu có thể dùng để bôi trơn nh mở nớc, mở động vật, dầu thực vật, dầu thảo mộc và các sản phẩm dầu mở tổng hợp, các loại dầu mở quánh, các chất rắn kim loại nóng chảy và thậm chí cả không khí nữa Tuy nhiên, ở đây chúng ta chỉ đề cập tới chất bôi trơn đang đợc chú ý và sử dụng rộng rãi nhất trong kỹ thuật ngày nay, đó là chất bôi trơn đợc chế biến từ dầu mỏ. Nhà bác học Nga nổi tiến D.l.Mendeleep chính là một trong những ngời đầu tiên đặt vấn đến đề dùng mazut để sản xuất ra dầu nhờn. Từ năm 1867, ngời ta đã bắt đầu chế biến dầu mỏ thành dầu nhờn. Năm 1870 ở Cream (Nga), tại nhà máy Xakhanxkidơ bắt đầu chế biến dầu nhờn từ dầu mỏ. Năm 1876-1877, Ragorin đã xây dựng ở Bulakhan nhà máy chế biến dầu nhờn đầu tiên trên thế giới có công suất 100.000 put/năm. Nhà máy này đã sản xuất đợc 4 loại dầu nhờn: dầu cọc sợi, dầu máy, dầu trục cho toa xe mùa hè và mùa đông. Đến năm 1879 thì Ragorzin cho xây dựng ở Conxtantinop nhà máy thứ hai chuyên sản xuất dầu nhờn để xuất khẩu. Chính Mendeleep cũng đã làm việc ở các phòng thí nghiệm và những phân xởng của nhà máy này vào những năm 1880 - 1881. Dới sự chỉ đạo trực tiếp của ông, nhiều cơ sở khoa học của ngành sản xuất dầu nhờn đã xây dựng và trong vòng mấy năm sau đó dầu nhờn đã thực sự phát triển và đánh dấu một bớc ngoặc trong lịch sử chế tạo chất bôi trơn. Dầu nhờn đã có mặt khắp thị trờng Pháp, Anh và các nớc châu Âu, Châu Mỹ, Châu á, thậm chí còn gây ra sự cạnh tranh khá quyết liệt giữa dầu nhờn của Nga và của Mỹ. Sau đó, các nhà máy còn có chất lợng cao hơn cũng đợc xây, mở rộng và đã đặt nền móng cho sự thăng tiến hùng hậu của ngành chế tạo dầu nhờn cho đến tận ngày nay. Cũng trong thời gian đó, do công nghiệp và ngành vận tải đờng sắt phát triển mạnh mẽ, nhu cầu về dầu nhờn tăng lên rất nhiều. Những sản phẩm dầu xuất hiện đầu tiên trên thị trờng là dầu nhờn gốc dầu mỏ màu đen, trong khi mở động vật có màu xám và dầu thảo mộc có màu hơi vàng. Dầu đen thì giá rẽ hơn dầu sáng từ 3 - 4 lần. Điều đó có tác dụng quyết định đối với số phận của nó ngay từ buổi đầu tiên sử dụng loại dầu mới này tiết kiệm đợc rất nhiều. Tuy nhiên ngay cái buổi ban đầu đó, mặt dù dầu khoáng rẽ hơn rất nhiều và có trữ lợng lớn song nó cha thể cạnh tranh với dầu thảo mộc và mở động vật. Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 3 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Thời kỳ đầu, ngời ta không sử dụng ở dạng nguyên chất dầu này mà phải pha lẫn với các chất bôi trơn nh dầu ô liu, dầu thầu dầu, mở lợn grafit Mãi về sau ngời ta mới bắt đầu sử dụng dầu nhờn nguyên chất một cách thận trọng hơn. Và lúc đầu do ngời ta sử dụng cha quen dầu nhờn nguyên chất cho nên việc sử dụng gặp nhiều khó khăn và kết quả xấu nh tổn thất tăng do ma sát các chi tiết máy bị nóng lên, xảy ra nhiều sự cố. Các công trình nghiên cứu của nhà bác học Nga nổi tiến N.P.Petrop đã tạo điều kiện để dầu nhờn đợc sử dụng rộng rãi hơn. Trong tác phẩm của mình, ông đã nêu lên khả năng là hoàn toàn có thể dùng dầu nhờn để thay thế cho dầu thảo mộc và mở động vật, đồng thời nêu lên những nguyên lý bôi trơn áp dụng những nguyên lý đó ng- ời ta đã thay thế việc sử dụng dầu nhờn và tất nhiên là nó đã không làm máy móc hoạt động tồi hơn so với sử dụng dầu thảo mộc và mở động vật mà ngợc lại nó mang lại những dấu hiệu tốt hơn. Ngày nay, với những tiến bộ khoa học kỹ thuật không ngừng con ngời đã xây dựng đợc những tháp chng cất chân không hiện đại thay thế cho những nhà máy chng cất củ kỷ với những tháp chng có công suất thấp và tạo ra các sản phẩm có chất lợng kém. Những phơng tiện tinh chế mới cũng đã đợc xây dựng để chuyên sản xuất ra các loại phụ gia cho vào dầu nhờn nhằm cải thiện và nâng cao chất l- ợng cho các loại dầu nhờn. Ngành sản xuất dầu nhờn tổng hợp cũng đã vào cuộc và đang đợc phát triển không ngừng. Chúng ta đang sống trong thời đại của khoa học và công nghệ, nền công nghiệp hiện đại đã và đang xâm nhập vào mọi hang cùng ngỏ hẽm trên toàn thế giới và xu hớng quốc tế hóa nền kinh tế thế giới cũng ngày còn phát triển mạnh mẽ. Tất cả những đặc điểm đã nêu trên của thời đại đã đặt ra sự cần thiết là phải có nền công nghiệp bôi trơn tiên tiến, hiện đại và nó đang đợc đặt ra một nhiệm vụ hết sức to lớn cho các quốc gia là phải xây dựng cho đợc một nền công nghiệp dầu mỏ hiện đại, đáp ứng, thỏa mản nhu cầu ngày càng tăng của nền kinh tế quốc dân đang không ngừng phát triển. Các tập đoàn t bản lớn liên quan đến dầu nhờn nh PB, Castron, Exson, Mobil, Total Esso đã có mặt hầu hết trên các nớc trên thế giới và hoạt động trong mọi lĩnh vực của công nghiệp dầu mỏ nh nghiên cứu, thăm dò, khai thác vận tải, lọc dầu, tiếp thị Họ cũng đã và đang áp dụng thành tựu mới nhất của khoa học, đa nền công nghiệp dầu mỏ hàng năm tăng trởng không ngừng và sản xuất dầu nhờn không ngừng đợc tăng cao về mặt chất lợng cũng nh số l- ợng, sáng tạo thêm nhiều chủng loại mới. Hiện nay, để đáp ứng đợc nhu cầu đa dạng và ngày càng tăng trởng của nền kinh tế phát triển, trên thế giới đã sản xuất ra nhiều loại dầu nhờn khác nhau. Và chỉ có những chuyên gia đi sâu về từng loại dầu nhờn thì mới có thể hiểu sâu và hết đợc mọi chủng loại dầu nhờn hiện nay. I.2. Tầm quan trọng của dầu nhờn : Ngày xa, các bậc thiên tài đã tìm ra một nguyên lý rằng: Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 4 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Khi các bề mặt đợc bôi trơn so với không đợc bôi trơn thì tính trợc sẽ dễ dàng hơn và bề mặt ít nóng hơn khi làm việc. [8-trang165] Quả thật vậy, tất cả các bộ phận máy móc lớn hay nhỏ dù có tinh chế kỹ đến thế nào thì những bề mặt của chúng vẫn không khỏi không có những chổ gồ ghề rất nhỏ mà mắt thờng không nhìn thấy đợc. Khi hai bề mặt phẳng chuyển động thì những chổ lồi lõm vô cùng bé đó cũng sẽ ngăn cản nhau, tạo ra một lực cản gọi là lực ma sát, chính lực này đã làm cho các bộ phận máy móc bị nóng lên, và khi nhiệt độ lên quá cao làm cho các mặt tinh chế chảy dính lên trên các mặt của vật bị cọ sát. Do đó, lực ma sát tăng lên và làm cho các bộ phận máy móc bị h hỏng. Và có lực ma sát thì làm cho các chi tiết máy móc bị mài mòn dẫn đến độ chính xác của máy móc giảm sút, đồng thời ảnh hởng đến cả tính chính xác của công việc và năng suất của máy móc đồng thời lại tiêu hao năng lợng (vì muốn vận hành đợc máy móc cần phải có năng lợng nhng do có ma sát nên một phần năng lợng bị tiêu hao vào việc chống lại lực ma sát). Nh vậy, lực ma sát trong những trờng hợp này là những lực ma sát có hại. Muốn giảm bớt lực ma sát này và hậu quả của nó thì nhất thiết phải có dầu mỏ bôi trơn. Khi ta tra dầu mở bôi trơn vào các bề mặt chi tiết thì các phân tử sẽ phân phối vào các chổ lồi lõm của mặt phẳng cọ sát, làm cho sự ma sát giữa các phân tử sẽ hơn rất nhiều lần lực ma sát giữa hai mặt phẳng của bề mặt chi tiết [16]. Trong đời sống hằng ngày cũng nh trong công nghiệp, vấn đề ma sát luôn luôn đợc chúng ta đối mặt. Bởi vì, trong thực tế có nhiều ngành kinh tế chỉ sử dụng máy móc chỉ ở mức là 30% nhng vẫn có hao mòn máy móc. Nguyên nhân chủ yếu gây ra hao mòn cho các chi tiết máy móc là do lực ma sát. Không chỉ với những nớc đang phát triển nh nớc ta mà ngay cả những n- ớc phát triển, tổn thất do ma sát và do mài mòn gây ra chiếm tới vài phần trăm tổng thu nhập quốc dân. Chẳng hạn nh là [4]: CHLB Đức: Thiệt hại do mài mòn và do ma sát các chi tiết hàng năm từ 32-40 tỷ DM. Trong đó ngành công nghiệp là 8,3 - 9,4 tỷ, ngành năng lợng là 2,67-3,2 tỷ. Ngành giao thông vận tải là 17-23 tỷ. Canada: Tổn thất hàng năm do ma sát là lên đến hơn 5 tỷ USD Canada. Chi chí sửa chữa và bảo dỡng thiết bị tăng nhanh, chiếm 46% so với chi phí đầu t ban đầu. Riêng trong ngành lâm nghiệp, chi phí sửa chữa gấp 3,5 chi phí ban đầu đầu t. Việt Nam: Theo ớc tính của các chuyên gia cơ khí thiệt hại do ma sát, mài mòn và chi phí bảo dỡng hàng năm lên vài triệu USD. Chính vì vậy, việc làm giảm tác động của lực ma sát luôn là mục tiêu quan trọng của các nhà sản xuất máy móc, thiết bị cũng nh ngời sử dụng chúng. Để thực hiện điều này ngời ta đã dùng dầu bôi trơn. Khi hai mặt phẳng của chi tiết chuyển động thì chúng đợc cách ly hoàn toàn bằng một lớp màng dầu, nếu sử dụng loại dầu nhờn phù hợp với các điều kiện làm việc của máy Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 5 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải móc thì hệ số ma sát sẽ giảm đi 100 - 1000 lần so với khi cha có lớp dầu ngăn cản. I.3. Chức năng của dầu nhờn [3]: Khi cho dầu nhờn vào động cơ ta nhận thấy rằng động cơ hoạt động êm hơn, máy ít nóng hơn, lâu mài mòn hơn vậy dầu nhờn có chức năng nh thế nào??? Chức năng dầu nhờn nh sau: I.3.1. Làm giảm ma sát, chống mài mòn và chống xớc: Đây là mục đích chính của dầu nhờn, bởi vì khi máy móc làm việc thì các bộ phận máy móc có các bề mặt chi tiết cọ sát nhau sinh ra sức cản làm cho máy móc h mòn. Với sự có mặt của dầu nhờn thì hai bề mặt tiếp xúc nhau đợc tách ra chỉ còn ma sát nội tại của dầu nhờn, ma sát này nhỏ hơn rất nhiều so với ma sát giữa hai bề mặt tiếp xúc của chỉ tiết máy. Do đó, ma sát giảm đi đáng kể, dẫn đến độ mài mòn giảm và các bề mặt tiếp xúc đợc bảo vệ khỏi bị xớc. Nh vậy, dầu nhờn trong động cơ có tác dụng làm cho máy trơn giảm đi sự cọ sát, giảm bớt sự mài mòn, bị xớc của máy giúp máy hoạt động êm hơn và đảm bảo cho máy móc làm việc có công suất tối đa. I.3.2. Tác dụng làm mát máy: Một tác dụng quan trọng nửa của dầu nhờn là làm mát máy và chống lại sự quá nhiệt ở các chi tiết. Khi động cơ làm việc thì nhiên liệu cháy và sinh nhiệt, một phần nhiệt năng sinh ra thì biến thành công, một phần nhiệt năng còn lại cần phải đa ra ngoài, hơn nữa ở bề mặt cọ sát giữa hai chi tiết vẫn sinh ra nhiệt, những phần nhiệt này cần phải đa ra ngoài để tránh sự h hỏng máy móc. Ngời ta dùng dầu nhờn ngoài tác dụng bôi trơn giảm ma sát thì dầu nhờn phải thu hút nhiệt năng và truyền ra nớc làm nguội. Dầu nhờn đổ vào trong máy luôn luôn đa vào tất cả các bộ phận của máy móc và lu động tuần hoàn trong máy. Cho nên khi độ nhớt của dầu nhờn mà còn nhỏ thì dầu lu động trên bề mặt chi tiết càng nhanh và nhiệt năng truyền ra càng nhiều. Trong điều kiện nhiệt độ giống nhau thì dầu nhờn có độ dính cao, thì tính lu động kém hơn và nhiệt năng truyền ra tơng đối ít. Và ng- ợc lại dầu nhờn có độ dính thấp có thể tản nhiệt tơng đối nhanh. I.3.3 Tác dụng làm kín, khít: Cho dù cố gắng đến mấy thì ngời ta cũng không thể nào khắc phục những chỗ hở trong quá trình gia công và dù cố gắng đến mấy thì con ngời vẫn không thể nào làm đợc cho bề mặt kim loại hoàn toàn nhẳn, và rồi khi hoạt động thì các bề mặt chi tiết cũng không thể nhẵn đợc mãi. Chính những chỗ hở này đã gây nên hiện tợng xì hơi ở buồng nổ của động cơ. Và ta hình dung rằng nếu trong xilanh không có dầu nhờn thì hơi thừa sẽ từ buồng nổ qua các khe hở nhỏ đa vào trong cacte. Khi ta cho dầu nhờn vào thì dầu nhờn sẽ lắp đầy kít những khe hở nhỏ thành màng dầu có tác dụng ngăn hơi thừa không đi qua đợc và đảm bảo đợc công suất cho động cơ. Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 6 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Dầu nhờn có độ bám dính cao thì tính năng làm kín sát càng cao. I.3.4. Tác dụng tẩy rửa: Khi động cơ làm việc, do sự tiếp xúc của hai bề mặt kim loại sinh ra các hạt mịn kim loại đồng thời khi máy móc hoạt động thì luôn luôn hút không khí vào, bụi cát cũng theo không khí mà vào động cơ, khi hổn hợp đốt cháy sẽ hình thành mụi than, bản thân dầu nhờn ở những nơi có nhiệt độ cao sẽ sinh ra hiện tợng bốc hơi, tách ly tạo thành hydrocacbya nh keo Những chất sinh ra này luôn luôn thanh trừ khỏi bề mặt cọ sát. Công việc này sẽ do dầu nhờn đảm nhiệm. Nhờ vào trạng thái chảy lỏng dầu đợc lu chuyển qua các bề mặt chi tiết và cuốn theo các tạp chất có hại nêu trên và đa cào cacte dầu, rồi từ cacte đa vào bầu lọc, dầu nhờn qua bầu lọc đợc biến thành dầu sạch còn các chất cặn bẩn thì ở lại trong bầu lọc. I.3.5. Bảo vệ bề mặt kim loại: Bề mặt chi tiết, máy móc khi làm việc thờng tiếp xúc với oxy, hơi nớc làm cho kim loại bị ăn mòn. Nhờ dầu nhờn tạo thành màng mỏng phủ kín lên bề mặt kim loại nên ngăn cách đợc kim loại với tác nhân gây ăn mòn, nhờ vậy mà bảo vệ bề mặt kim loại khỏi bị ăn mòn. Dầu nhờn còn đợc dùng để bảo quản dụng cụ kim loại trong bảo quản và vận chuyển để chống han rỉ. Với những chức năng u việt vừa nêu trên thì dầu nhờn ngày càng khẳng định rõ vai trò vô cùng quan trọng của mình trong sự phát triển của ngành công nghiệp trên thế giới. I.4. Các tính chất sử dụng của dầu nhờn : Để dầu nhờn có đợc những chức năng vừa nêu trên thì dầu nhờn cần phải có những tính chất sau: I.4.1. Tính chất bôi trơn làm giảm ma sát:[1, 8] Khi một vật chuyển động lên một vật khác thì xuất hiện lực ma sát. Chính lực ma sát này cản trở chuyển động của các chi tiết đó. Để giảm đi sự cản trở này ngời ta dùng dầu nhờn có tính bôi trơn tốt, tức là khả năng chảy loãng ra trên bề mặt các chi tiết. Tính chất phức tạp này gọi là tính chất bôi trơn của dầu nhờn [8-trang170]. Theo nguyên lý bôi trơn [8], thì khi dầu đợc đặt vào giữa hai bề mặt tiếp xúc nhau, chúng sẽ chảy loang và bám chắc vào bề mặt tạo nên một màng dầu rất mỏng đủ sức tách riêng hai bề mặt tiếp xúc nhau. Khi hai bề mặt này chuyển động chỉ có các phân tử trong lớp dầu tiếp xúc trợt lên nhau tạo nên ma sát chống lại lực tác dụng gọi là lực ma sát nội (hay ma sát lỏng của dầu nhờn). Nhờ thế làm giảm ma sát của các chi tiết hoạt động trong động cơ máy móc. Đặc trng cho ma sát nội là độ nhớt, vì vậy việc nghiên cứu đến tính chất sử dụng dầu nhờn phải bắt đầu từ độ nhớt và đây cũng là yêu cầu cơ bản nhất đối với dầu nhờn . Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 7 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Độ nhớt của dầu nhờn, đặc biệt là dầu nhờn động cơ là rất quan trọng ở nhiều khía cạnh. Nó có ảnh hởng đến độ kín khít, tổn hao công ma sát, khả năng chống mài mòn, và khả năng tạo cặn. Do vậy, trong các động cơ chuyển động khứ hồi, độ nhớt của dầu có tác động chính đến lợng tiêu hao nhiên liệu, khả năng tiết kiệm dầu, và hoạt động chung của cả động cơ. Khi sử dụng dầu nhờn, thì cần phải chọn loại dầu nhờn có độ nhớt thích hợp với môi trờng sử dụng. Khi sử dụng dầu nhờn có độ nhớt không phù hợp sẽ gây ra những tác hại nh sau: Nếu độ nhớt quá lớn: Trở lực do ma sát nội tăng, động cơ phải tiêu tốn năng lợng lớn để duy trì hoạt động bình thờng làm cho công suất của động cơ bị giảm. Độ nhớt cao làm cho động cơ khởi động khó khăn, dầu khó lu thông vào các bề mặt ma sát tạo ma sát bán khô, gây mài mòn nhanh chóng. Dầu có độ nhớt lớn lu chuyển trong đờng ống khó khăn và khả năng làm mát kém. Nếu độ nhớt quá bé: Dầu có độ nhớt nhỏ dễ bị đẫy ra khỏi bề mặt ma sát do không chịu đ- ợc tải trọng, dễ dẫn đến ma sát giới hạn, gây mài mòn. Dầu có độ nhớt nhỏ làm cho khả năng bám dính kém không có khả năng che kín. Đặc biệt đối với những bề mặt ma sát đã dơ, mòn, dầu không lấp đợc các khe hở dẫn đến bị dò lọt khí cháy, nhiên liệu. Tăng lợng tiêu hao dầu nhờn do khả năng bay hơi cao. I.4.2 Tính lu động: Dầu nhờn, khi họat động trong môi trờng nhiệt độ thấp thì nhất thiết phải có đợc tính lu động phù hợp để dầu nhờn có thể di chuyển từ nơi này sang nơi khác, chẳng hạn nh dầu nhờn động cơ thì duy chuyển từ thùng chứa sang cacte và chảy ngay đợc vào bơm khi động cơ khởi động. Trong trờng hợp này, nhiệt độ đông đặc của dầu nhờn không phải là một chỉ tiêu tin cậy để cho biết là liệu dầu này có thể chảy đợc vào bơm dầu hay không mà cần phải tiến hành thử nghiệm trực tiếp trên các thiết bị mô phỏng sự khởi động nguội và thiết bị thử nhiệt độ giới hạn của bơm. Tuy nhiên trong điều kiện khí hậu Việt Nam thì tính chất này không quan trọng lắm. I.4.3 Tính ổn định chống oxi hóa: Tính chất này rất đáng đợc lu tâm vì các sản phẩm dầu nhờn do bị oxi hóa nên sinh ra các chất tạo cặn, tăng cờng ăn mòn các ổ đỡ kim loại, hợp kim Pb/Cu. Hơn nữa, các sản phẩm của quá trình oxi hóa xuất hiện làm cho dầu nhờn thay đổi màu và thay đổi một số tính chất hóa lý của dầu nhờn nh: không khí sẽ làm khuấy trộn dầu trong cacte (đối với dầu nhờn động cơ), độ axit tăng lên, độ nhớt tăng lên, màu của dầu nhờn tối đi, trong dầu nhờn xuất hiện các Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 8 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải chất lắng ở dạng nhủ v.v Đây là nguyên nhân chính làm cho các chi tiết máy móc, động cơ và hệ thống bôi trơn bị bẩn do các lớp cặn cacbon. Khi động cơ làm việc ở nhiệt độ cao là điều kiện cho quá trình oxi hóa xảy ra mạnh. Ngoài ra, còn một vài yếu tố khác cũng làm cho dầu nhờn bị oxi hóa là: - Lợng dầu chứa đợc trong cacte ít. - Thời gian thay dầu lâu. - Công suất ra của động cơ rất cao Do vậy, khả năng chống oxi hóa là một yêu cầu quan trọng đối với dầu nhờn, đặc biệt là dầu nhờn động cơ đốt trong. Khả năng chống oxi hóa của dầu nhờn thờng đợc tăng cờng bằng cách cho thêm vào dầu các loại phụ gia chống oxi hóa. I.4.4. Tính phân tán, tẩy rửa: Trong quá trình làm việc, các loại cặn cơ học sinh ra luôn là mối hiểm họa đối với các thiết bị các thiết bị máy móc đặc biệt là các động cơ đốt trong, chúng là bụi, muội than, và các mạt kim loại. Các cặn này có thể bám trên bề mặt cần bôi trơn làm tăng ma sát giữa các bề mặt và là nguyên nhân gây nên hiện tợng mài mòn mạnh. Không những thế, mà lợng nhiệt do ma sát gây ra có thể gây quá nhiệt cục bộ dẫn đến động cơ hoạt động thiếu chính xác, hiệu suất cũng giảm. Để chống lại những hiện tợng vừa nêu trên thì ngời ta cho vào dầu nhờn các chất phụ gia tẩy rửa và phân tán phù hợp. Các phụ gia này ngăn ngừa khả năng tạo cặn và duy trì hoạt động của động cơ. Các phụ gia tẩy rửa có chức năng giữ cho bên trong động cơ đợc sạch sẽ, còn các phụ gia phân tán giữ cho các cặn cứng ở dạng keo, ngăn không cho chúng tạo thành cặn vecni, cặn lắc hay cặn bùn. Hơn nữa, các phụ gia này còn có khả năng trung hòa, có trị số kiềm tổng TBN đạt tới 50 - 70, để trung hòa các sản phẩm axit trong quá trình cháy nhiên liệu. I.4.5 Khả năng chống gỉ và ăn mòn: Dầu nhờn nói chung và dầu nhờn động cơ nói riêng thì cần phải có một số khả năng sau đây: - Ngăn ngừa hiện tợng gỉ và ăn mòn, do nớc ngng tụ và các sản phẩm cháy ở nhiệt độ thấp cũng nh chế dộ hoạt động không liên tục gây ra. - Chống lại mài mòn do các sản phẩm axit trong quá trình cháy gây ra. - Bảo vệ các ổ đỡ hợp kim đồng - chì khỏi sự ăn mòn do các sản phẩm oxi hóa dầu gây ra. Chỉ cần thiếu một trong các yếu tố trên cũng gây ra sự ăn mòn trong các chi tiết máy móc động cơ, thiết bị. Do đó, các loại dầu nhờn cần phải đợc pha chế bảo đảm tốt mọi tính năng chống mài mòn, ăn mòn. Đặc biệt trong Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 9 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải các trờng hợp dầu nhờn động cơ xăng, khả năng chống ăn mòn - nhất là ăn mòn ổ đồng- chì và chống gỉ do nớc ngng tụ và các sản phẩm không cháy đợc hoặc không cháy hết trong nhiên liệu gây ra là hết sức quan trọng. Dầu sử dụng cho động cơ điezel phải có khả năng chống lại sự ăn mòn các ổ đỡ hợp kim do các axit và các sản phẩm cháy gây ra. Trong trờng hợp này thì các chức năng chống ăn mòn gắn liền với độ kiềm các phụ gia tẩy rửa. I.4.6. Khả năng chống lại sự tạo muội than, tạo cặn: Trong buồng đốt của động cơ, nhiệt độ tăng lên rất cao và mọi hợp chất hữu cơ đều có thể rất dễ bị cháy, nhng thờng thì động cơ không đủ thời gian (quá trình xảy ra trong khoảng thời gian 1% giây) và không đủ oxi để cháy hoàn toàn nhiên liệu và dầu lọt vào buồng đốt luôn có điều kiện tạo thành mồ hóng, các hạt cốc, các sản phẩm cha cháy hết. Việc tạo thành muội than trên các chi tiết động cơ bắt đầu từ việc hình thành lớp màng keo trên các chi tiết đó. Trong động cơ khi làm việc thì những phân tử dầu mới, mồ hóng và các hạt cốc không ngừng rơi vào màng keo. Sự thay đổi đáng kể do màng dầu bị các sản phẩm cháy làm bẩn dẫn đến tạo thành lớp than rắn trên bề mặt kim loại gọi là muội than. Bề dày của lớp muội than không ngừng tăng lên và chỉ tăng lên đến một độ dày nhất định vì khi bề dày lớp muội than tăng thì mép trên của nó sẽ gần vùng nhiệt độ cao hơn và do bị nóng nhiều hơn, những phân tử dầu mới sẽ gây ra sự thay đổi cũng nhiều hơn và cũng không có khả năng bám chắc trên bề mặt muội. Đến một lúc nào đó lớp muội không tăng lên đợc nửa và sẽ xuất hiện thế cân bằng cho tới khi do một số nguyên nhân nào đó mà vùng nhiệt độ cao hoặc sẽ không tiến đến gần sát bề mặt lớp muội hoặc không tách ra xa bề mặt đó. Việc tạo muội trong buồng đốt làm giảm hoạt động lâu bền của động cơ, tăng chi phí sử dụng do những nguyên nhân sau: - Nhiệt độ các chi tiết phủ muội than tăng lên và khi lợng muội than tăng lên thì thể tích buồng đốt bị thu hẹp, làm tăng tỷ lệ nén của động cơ, khả năng trao đổi nhiêt kém đi sẽ tạo điều kiện xảy ra cháy kích nổ. - Khi có muội than trên các chi tiết buồng đốt sẽ hạn chế lợng hổn hợp nhiên liệu đi vào động cơ làm giảm công suất động cơ. - Muội than có thể phá vỡ quá trình đốt cháy bình thờng nhiên liệu trong bộ chế hòa khí động cơ, các hạt muối bị đốt cháy đỏ lên buồng đốt sẽ có thể là nguyên nhân làm nguyên liệu cháy sớm. - Muội đóng ở đế supap sẽ làm supap khó đóng, làm cháy supap. - Muội than ở bugi đánh lửa sẽ làm cho nó không đánh lửa đợc. Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 10 [...]... loại dầu nhờn động cơ khác và nhiều loại dầu nhờn sử dụng cho công nghiệp, dầu nhờn hàng hải, dầu nhờn thủy lực.v.v nhng trong giới hạn của đồ án này chỉ giới thiệu một vài loại dầu nhờn nh trên Chơng III: Trờng ĐHBK Hà Nội HD-K44QN Tính Năng Sử Dụng 27 Trần Thị Thanh Hiên, Lớp Đồ án Tốt Nghiệp Nhờn Thải Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu và Các Phép Thử Tính Năng Của Dầu Nhờn III.1 Tính năng sử dụng của dầu nhờn. .. Thanh Hiên, Lớp Đồ án Tốt Nghiệp Nhờn Thải Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Thông thờng ngời ta xác định độ nhớt của dầu nhờn ở nhiệt độ là 40 và 100 C thì ngời ta có thể đánh giá đợc là loại dầu nhờn đó là tốt hay xấu, có còn đợc sử dụng đợc hay không Ngời ta còn dùng độ nhớt để phân loại dầu bôi trơn nói chung và dầu nhờn động cơ nói riêng II.3 Chỉ số độ nhớt [1, 6, 8, 15]: Độ nhớt của dầu nhờn thay đổi theo... phận bằng sắt của các loại dầu khoáng có các chất ức chế, đặc biệt là dầu tuabin hơi khi nớc và dầu bị trộn lẫn với nhau Phơng pháp này cũng đợc dùng cho các loại dầu khác nh dầu thủy lực và dầu bôi trơn tuần hoàn Trên là một vài phép thử điển hình tính năng của dầu nhờn động cơ Trờng ĐHBK Hà Nội HD-K44QN 32 Trần Thị Thanh Hiên, Lớp Đồ án Tốt Nghiệp Nhờn Thải Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Tính Chất hóa Học và... trọng lợng thể tích hay theo ppm Hàm lợng nớc trong dầu nhờn là một đặc trng quan trọng đối các loại dầu: dầu thủy lực, dầu ôtô, dầu bánh răng công nghiệp, dầu tuabin, dầu xylanh, dầu công nghiệp, đặc biệt là nó rất quan trọng đối với dầu biến thế Nớc có trong dầu biến thế sẽ làm giảm điện áp đánh thủng gây nguy hiểm cho máy biến thế Nớc có trong dầu không những đẩy nhanh sự ăn mòn và sự oxi hóa mà... Trần Thị Thanh Hiên, Lớp Đồ án Tốt Nghiệp Nhờn Thải Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu bom ASTM-D.808 xác định Clo bằng trọng lợng chuẩn và phơng pháp ASTMD.1317 xác định Clo bằng thể tích Cả hai phơng pháp này đều có thể áp dụng cho dầu nhờn mới hay dầu nhờn đã sử dụng cũng nh dùng cho các loại mỡ II.16 sự pha tạp nhiên liệu: Việc lẫn nhiên liệu vào dầu nhờn động cơ làm cho độ nhớt của dầu nhờn giảm xuống, tăng... Thanh Hiên, Lớp Đồ án Tốt Nghiệp Nhờn Thải Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu kim loại khi đun nóng Theo phơng pháp ASTM-D.129 thì chỉ số xà phòng hóa đợc xác định là số miligam KOH tiêu tốn cho 1g dầu trong điều kiện nhất định II.20 độ bền oxi hóa : Độ bền oxi hóa của dầu nhờn là khả năng chống lại sự oxi hóa dầu khi dầu tiếp xúc với không khí ở nhiệt độ cao, áp suất cao Quá trình oxi hóa dầu nhờn làm sinh ra các... 100 Hình 2.1 Sự thay đổi độ nhớt của dầu bôi trơn theo nhiệt độ; lý giải về chỉ số độ nhớt (VI) L - độ nhớt của dầu có VI = 0 (dầu có VI thấp dầu naphten) H - độ nhớt của dầu có VI = 100 (dầu có VI cao dầu Parafin) U - độ nhớt của dầu cần phải tính chỉ số độ nhớt Trờng ĐHBK Hà Nội HD-K44QN 16 Trần Thị Thanh Hiên, Lớp Đồ án Tốt Nghiệp Nhờn Thải Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Phơng pháp I: dùng cho các sản... Thanh Hiên, Lớp Đồ án Tốt Nghiệp Nhờn Thải Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu dầu một cách rõ rệt, nhng không ảnh hởng đến các thuộc tính khác Ví dụ nh màu dầu ít có ý nghĩa đối với dầu động cơ Rất nhiều các dầu mới có pha phụ gia tối màu và thông thờng trong quá trình sử dụng thì dầu của động cơ tối màu rất nhanh Nói chung, các phơng pháp so màu đều dựa trên cơ sở so sánh bằng mắt thờng, lợng ánh sáng truyền qua.. .Đồ án Tốt Nghiệp Nhờn Thải Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu - Các hạt muội than từ buồng đốt rơi xuống đáy cacte dầu sẽ làm nóng vòng găng, tăng độ mài mòn các chi tiết làm việc và các chất lắng đọng khác nhau trên các chi tiết động cơ cũng nh trong hệ thống bôi trơn Nh vậy, muội than rất có ý nghĩa quan trọng đối với dầu nhờn, chúng gây ra rất nhiều tác hại Khi dầu nhờn có chất lợng tốt thì trong... cho vào dầu nhờn để làm tăng tính năng sử dụng của dầu nhờn Với hàm lợng tro lớn hơn quy định thì có thể nói rằng dầu bị nhiễm tạp chất, hoặc do sản phẩm của quá trình mài mòn hoặc do các kim loại tan trong dầu và các loại tạp chất Trờng ĐHBK Hà Nội HD-K44QN 22 Trần Thị Thanh Hiên, Lớp Đồ án Tốt Nghiệp Nhờn Thải Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu khác Nếu dầu nhờn thải có hàm lợng tro quá lớn thì khi thải ra ngoài . HD-K44QN 2 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải Phần I Tổng quan lý thuyết về dầu nhờn Chơng I : Giới Thiệu Chung Về Dầu Nhờn I.1. Lịch sử phát triển của dầu nhờn [6]: Khi. HD-K44QN 5 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải móc thì hệ số ma sát sẽ giảm đi 100 - 1000 lần so với khi cha có lớp dầu ngăn cản. I.3. Chức năng của dầu nhờn [3]: Khi cho dầu nhờn. nhớt tăng lên, màu của dầu nhờn tối đi, trong dầu nhờn xuất hiện các Trờng ĐHBK Hà Nội Trần Thị Thanh Hiên, Lớp HD-K44QN 8 Đồ á n Tốt Nghiệp Nghiên Cứu Tái Sinh Dầu Nhờn Thải chất lắng ở dạng