Đang tải... (xem toàn văn)
Có năng lượng (nhiệt trị) lớn: nhiệt trị (hay còn gọi là năng suất tỏa nhiệt) của một chất thường là nhiên liệu là lượng nhiệt được giải phóng trong quá trình đốt cháy hoàn toàn một khối lượng hay thể tích nhiên liệu trong oxy. Nhiệt trị là đặc tính kĩ thuật rất quan trọng của nhiên liệu, nó cho phép đánh giá chất lượng của nhiện liệu cũng như nghiên cứu, sử dụng để chế tạo động cơ, máy móc. Mà nhiệt độ cháy tỷ lệ thuận với giãn nở thể tích trong cùng một đơn vị thười gian của nhiên liệu vì vậy cần nhiệt độ lớn có thể gây ra giãn nở đột ngột cung cấp năng lượng lớn cho động cơ hoạt động.
NỘI DUNG KIỂM TRA HỌC PHẦN NĂNG LƯỢNG MỚI SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ Câu 1: Yêu cầu nhiên liệu động đốt trong? Hãy giải thích tầm quan trọng yêu cầu - Có lượng (nhiệt trị) lớn: nhiệt trị (hay gọi suất tỏa nhiệt) chất thường nhiên liệu lượng nhiệt giải phóng trình đốt cháy hồn tồn khối lượng hay thể tích nhiên liệu oxy Nhiệt trị đặc tính kĩ thuật quan trọng nhiên liệu, cho phép đánh giá chất lượng nhiện liệu nghiên cứu, sử dụng để chế tạo động cơ, máy móc Mà nhiệt độ cháy tỷ lệ thuận với giãn nở thể tích đơn vị thười gian nhiên liệu cần nhiệt độ lớn gây giãn nở đột ngột cung cấp lượng lớn cho động hoạt động - Có thông số vật lý phù hợp với động sử dụng: Vì động thiết kế cho xăng dầu có đặc điểm để đáp ứng điều kiện cháy nhiên liệu nên phải chọn nhiên liệu có thông số vật lý phù hợp cho động như: + Hàm lượng lưu huỳnh(S): nhiên liệu nhẹ(xăng, dầu lửa) hàm lượng lưu huỳnh thấp tốt, cịn nhiên liệu nặng(diesel) có hàm lượng lưu huỳnh cao Nếu lưu huỳnh cao có ảnh hưởng đến chật lượng kim loại trình đốt động + Độ nhớt: nhiên liệu nhẹ, độ nhớt ảnh hưởng nhiều đến mức độ nhiên liệu phun thành bụi sương hay không làm ảnh hưởng đến độ cháy hết nhiên liệu Đối với nhiên liệu nặng độ nhớt cho biết điều kiện để vận chuyển, xuất, nhập, bơm chuyển ngun liệu, ngồi cịn mức độ cần gia nhiệt (sấy) trước đốt Độ nhớt dầu bơi trơn có ảnh hưởng đến : độ hao mịn chi tiết ma sát, tính khởi động, công suất, suất tiêu thụ nhiên liệu động Độ nhớt nhiên liệu có ảnh hưởng đến cấu trúc tia nhiên liệu phun vào buồng đốt động , đến trình bơm chuyển làm nhiên liệu Trong trường hợp sử dụng nhiên liệu có độ nhớt cao điều kiện thời tiết lạnh, cần phải hâm nóng nhiên liệu để giảm độ nhớt + Nhiệt độ bắt cháy: Nhiệt độ bắt cháy tiêu chuẩn phòng cháy nổ nhiệt độ cao cho phép tồn chứa bảo quản nhiên liệu đốt lò mà không gây nguy hiểm cháy nổ + Độ bay hơi: Đối với nhiên liệu nhẹ, trạng thái cháy buồng đốt nhiên liệu giữ lửa ổn định, nghĩa độ bay phải ổn định Đối với nhiên liệu nặng thành phần bay khơng đề cập đến chúng dạng cặn + Nhiệt độ đông đặc: Nhiệt độ đông đặc nhiệt độ mà nhiên liệu tính linh động trở nên đông đặc lại , nhiên liệu có nhiên độ đơng đặc cao phải có biện pháp sấy nóng để làm tắc nhanh phận lọc khó bơm chuyển - Có độ ổn định cao, không bị biến chất thời gian dài: nhiên liệu trữ bình kín khoảng từ – 12 tháng với điều kiện mát tránh ánh sáng, cịn thùng xe tốt vòng tháng Nhưng thùng chứa khơng kín đóng mở thường xun, nhiên liệu bắt đầu bốc thành phần nhẹ butane C4H10 nhiên liệu, thành phần quan trọng nhiên liệu tính bay làm cho động khó khởi động Và sau thời gian nhiên liệu bắt đầu keo lại, thành phần nhiên liệu lúc hydrocacbon nặng mà ECU không thay đổi thời gian mở kim phun nên dẫn đến tình trạng giàu nhiên liệu làm muội than bị đóng điện cực bugi lẫn buồng đốt dẫn đến tình trạng động bị giật bỏ máy,… - Không chứa lẫn nước, tạp chất học: + Không chứa lẫn nước: • Phá hoại kim phun nhiên liệu: Nhiệt độ áp suất bên buồng đốt động kì sinh công cao Khi hạt nước lẫn nhiên liệu lọt vào buồng đốt thời điểm tức bị nổ tung tạo “quả bon nước” phá hỏng kết cấu kim phun nhiên liệu dẫn đến tốn kinh phí sửa chữa • Biến dạng nhiệt: Khi lượng nước đủ lớn lọt vào đường cấp nhiên liệu dẫn đến hư hỏng nghiêm trọng cho động nước khơng bị nén xy lanh động Ngoài ra, lượng nước lớn làm cho động nguội nhanh có khả phá vỡ tổ chức kim loại phận buồng đốt động làm tuổi thọ động bị rút ngắn • Vi khuẩn nấm sinh sản nước Khi vi khuẩn nhân lên theo thời gian, chúng tạo axit ảnh hưởng đến chất lượng nhiên liệu, làm tắc nghẽn lọc khiến bể chứa, đường ống bị ăn mịn • Lượng nhiên liệu phun vào động giảm dẫn đến động không đảm bảo công suất + Tạp chất học: hàm lượng nhựa nhiên liệu diesel có ảnh hưởng nhiều đến lượng muội, tro, tạp chất học, nhiệt độ đông đặc vẩn đục, nhiệt độ qua lọc giới hạn hiệu lọc,… đặc biệt đến độ nhớt nhiên liệu.Ngoài ra, hàm lượng nhựa nhiên liệu ảnh hưởng đến yếu tố thông số khác lượng tro, lượng cốc phần cất 10% lại, xu hướng tạo muội cặn kiểu nhựa – lắc chi tiết vòi phun, kim phun bơm cao áp, xu hướng cốc hố nhiên liệu sau vịi phun, tính ổn định nhiệt, v.v… - Có lượng dự trữ lớn, giá thành rẻ: Dầu diesel xăng chiết xuất từ dầu mỏ mà dầu mỏ khai thác theo dạng công nghiệp từ kỷ 19 đến sản lượng dầu khơng giảm cịn tăng lên nhờ cơng nghệ khai thác dầu phát triển, người tìm nhiều mỏ dầu sâu lịng đất nguồn lượng phục vụ đời sống phát triển kinh tế nên giá thành phù hợp thị trường quốc gia - Vấn đề sản xuất, lưu trữ, vận chuyển, phân phối đơn giản, dễ dàng an toàn Câu 2: Xăng có tính chất Đặc điểm động đốt cháy cưỡng Trình bày giải thích ý nghĩa tính chất xăng đáp ứng yêu cầu nhiên liệu cho động xăng Tính chất xăng: tiêu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng hoạt động xăng, gồm có: tính bay hơi, áp suất bão hịa xăng (REID), tính chống kích nổ xăng, tính ổn định hóa học xăng, tính ăn mòn kim loại xăng Đặc điểm động đốt cháy cưỡng bức: - Tỷ số nén thấp, số vòng quay cao - Hỗn hợp cháy hòa trộn trước, đồng - Cháy cưỡng bức, tâm cháy xuất bugi, cháy lan tồn thể tích buồng cháy kết thúc khu vực buồng cháy - Quá trình cháy diễn nhanh Ý nghĩa tính chất xăng đáp ứng yêu cầu nhiên liệu cho động xăng: Tính bay hơi: Xăng phải có độ bay thích hợp, khoảng nhiệt độ bay xăng từ 35 – 40 độ C đến 180 đến 220 độ C Xăng có tính bay gây khó khởi động, khó điều chỉnh, cháy khơng hết xăng làm hao xăng gây ô nhiễm, tạo nhiều muội than, làm lỗng dầu nhờn bơi trơn, động nhanh mịn Tính bay xăng đánh giá tiêu: đường cong bốc hơi, thành phần điểm bay hơi, áp suất bão hòa, khối lượng riêng hay tỷ trọng Áp suất bão hòa xăng (REID): Áp suất bão hòa áp suất trạng thái cân với thể lỏng thiết bị chuyên dùng đo nhiệt độ xác định 37.8 độ C (100 độ F) Đơn vị đo áp suất bãi hòa REID: Psi, bar, kPa, mmHg, kG/cm2… Áp suất bão hòa REID cao khả bay mạnh Yêu cầu loại xăng phải có áp suất bão hịa REID phù hợp không cao hay thấp Quy định áp suất bão hịa xăng: khơng q 500 mmHg (tiêu chuẩn xăng Liên Xô) khoảng: 44 – 78 kPa Tính chống kích nổ: Hiện tượng cháy kích nổ xảy điều kiện cháy khơng phù hợp Trong q trình cháy lan truyền, áp suất nhiệt độ phần hịa khí phía trước màng lửa tăng liên tục xạ nhiệt chèn ép kết nhả nhiệt hịa khí cháy gây ra, làm gia tăng phản ứng phía trước màng lửa hịa khí sâu Số hịa khí tự phát hỏa màng lửa chưa lan tới tạo màng lửa có tốc độ cháy lan truyền lên đến 1500 – 2500 m/s, gây tượng cộng hưởng áp sức làm tăng giảm áp suất khí cháy cách đột ngột (160 kg/cm2) tạo sóng xung động va đập vào vách xy lanh, kết làm cho động nổ rung giật mạnh a Phương pháp hạn chế kích nổ phía động cơ: - Giải nhiệt tốt (đảm bảo điều kiện làm mát cho động cơ) - Giảm tải động (đóng nhỏ bướm ga) làm giảm lượng hỗn hợp khí nạp vào xy lanh, giảm thời gian cháy hỗn hợp - Giảm góc đánh lửa sớm - Thay đổi tỷ lệ nhiên liệu khơng khí (đậm đặc lỗng có xu hướng giảm kích nổ) b Phương pháp hạn chế kích nổ phía nhiên liệu: - Dùng loại xăng có tính chống kích nổ cao - Dùng phụ gia tăng tính chống kích nổ - Trộn xăng thơ với hợp chất ngậm Oxy Tính ổn định hóa học Tính ổn định hóa học xăng biểu thị khả trì chất lượng ban đầu trình bảo quản, vận chuyển từ nơi sản xuất tiêu thụ Tính ổn định hóa học xăng đánh giá tiêu: hàm lượng nhựa thực tế (mg/100 ml xăng), tính ổn định oxy hóa (chu kỳ cảm ứng, phút) Ở số nước quy định khống chế hàm lượng Olefin (% kl) để biểu cho tính ổn định hóa học xăng hàm lượng Olefin cao tính ổn định hóa học xăng Tính ăn mịn kim loại xăng Trong xăng có chứa lượng nhỏ tạp chất mà q trình chế biến khơng loại bỏ triệt để trình tồn trữ, vận chuyển xăng bị nhiễm bẩn như: lưu huỳnh, tạp chất kim loại, nước,…đánh giá tính ăn mịn kim loại xăng theo tiêu sau: - Kiểm nghiệm ăn mòn mảnh đồng - Hàm lượng lưu huỳnh (% khối lượng) - Độ axit (mgKOH/100 ml xăng) Ngoài cịn quy định khơng có axit, bazo tan nước loại xăng Câu 3: Dầu dies có tính chất Đặc điểm động đốt cháy nén Trình bày giải thích ý nghĩa tính chất diesel đáp ứng yêu cầu nhiên liệu cho động diesel Các tính chất diesel: tính chất chủ yếu nhiên liệu ảnh hưởng đến tính kĩ thuật sử dụng động diesel: độ nhớt, tính tự cháy, tính bay Đặc điểm động đốt cháy nén: - Tỷ số nén cao ε = 13 – 23 - Số vòng quay thấp, n = 1000 – 3500 v/ph Đối với động dùng nhiên liệu nặng (FO – Fuel Diesel) số vịng quay cịn < 1000 v/ph - Hịa khí (nhiên liệu + khơng khí) hình thành bên xy lanh với đặc điểm: + Nhiên liệu phun vào mơi trường khơng khí nén xy lanh (gần cuối q trình nén tương ứng với góc phun sớm) + Thời gian hồn thành hỗn hợp cơng tác ngắn + Hỗn hợp không đồng nhất, nhiên liệu tồn pha khí pha lỏng với tỷ lệ khác + Hỗn hợp công tác cịn tiếp tục hình thành phần nhiên liệu phun vào buồng cháy động bốc cháy - Nhiên liệu tự cháy có nhiệt độ lớn nhiệt độ tự cháy nhiên liệu diesel - Nhiên liệu tự cháy vừa phun vào xy lanh mà phải có thời gian để chuẩn bị cho tự bốc cháy - Nhiên liệu phải phun sương xé tơi thành hạt nhỏ (ϕh = 10 – 50 μm), bốc khuếch tán vào thể tích khơng khí nén hình thành tâm cháy - Sự cháy xảy vài điểm buồng cháy thỏa mãn: + Có tỷ lệ hịa trộn nhiên liệu khơng khí dễ cháy + Có trường nhiệt độ cao để hình thành trung tâm cháy - Giai đoạn chuẩn bị tâm cháy gọi giai đoạn cháy trễ Thời gian cháy trễ gọi thời gian ủ nhiệt - Thời gian cháy trễ dài hay ngắn phụ thuộc vào loại nhiên liệu diesel sử dụng đặc điểm kết cấu động Ý nghĩa tính chất diesel đáp ứng yêu cầu nhiên liệu cho động diesel: Độ nhớt: Độ nhớt thông số quan trọng ảnh hưởng: - Khả bơi trơn bao kín khe hở đôi piston – xy lanh bơm cao áp, kim đế kim phun - Tính lưu động dễ dàng hệ thống nhiên liệu (đặc biệt địa phương có nhiệt độ mơi trường thấp) đảm bảo động hoạt động nhiên liệu phải sẵn sàng cung cấp đầy đủ liên tục - Khả phun tới tán nhuyễn nhiên liệu khối khơng khí nén, kết ảnh hướng tới chất lượng hình thành hỗn hợp cháy động diesel a Định nghĩa độ nhớt: khái niệm vật lý để ma sát nội phân tử, gọi hút phân tử cường độ liên kết phần tử chất lỏng : hệ số ma sát nội gọi độ nhớt động lực học, đơn vị: Poise (P), centi Poise (cP 1/100 P) S: diện tích lớp chất lỏng, (cm2) dx/dv: gradient vận tốc dịch chuyển lớp chất lỏng, (s -1) v: vận tốc dịch chuyển lớp chất lỏng, (cm/s) x: độ dày lớp chất lỏng b Phân loại: - Độ nhớt động lực học (Dynamic Viscosity) Lực ma sát nội xác định theo phương trình: - Độ nhớt động học (Kinematic Viscosity): tỷ số độ nhớt động lực học khối lượng riêng chất lỏng, kí hiệu: v, đơn vị Stock (St) Độ nhớt động học đánh giá khả chảy tác dụng trọng lực chất lỏng: : khối lượng riêng chất lỏng, (g/cm3) Bằng cách cho chất lỏng cần đo chảy qua ống mao quản xác định thời gian chảy Độ nhớt xác định theo công thức: v = C.t C: số ống đo độ nhớt T: thời gian thể lỏng chảy qua mao quản - Độ nhớt tương đối: tỷ số độ nhớt chất lỏng độ nhớt nước cất xác định điều kiện nhiệt độ 20 độ C c Ảnh hưởng độ nhớt đến chất lượng làm việc động Diesel Độ nhớt nhiên liệu động diesel cao tốc: v20 = – cSt Giới hạn cao dùng vùng có nhiềtj độ mơi trường cao gọi nhiên liệu diesel mùa hè Giới hạn thấp sử dụng vào mùa đông (tmt ≤0 độ C) gọi nhiên liệu diếl mùa đông Nhiệt độ tăng độ nhớt giảm, nhien mức độ giảm không theo tỷ lệ mà giảm nhanh khoảng nhiệt độ thấp 20 độ C chậm dần khaonrg nhiệt độ ≥20 độ C Độ nhớt nhiên liệu diesel mùa hè giảm nhiều so với nhiên liệu mùa đông nhiệt độ tăng Đặc biệt nhiệt độ t ≤0 độ nhớt nhiên liệu diesel mùa hè tăng cao đột ngột d Nhiên liệu diesel phải có độ nhớt thích hợp: Độ nhớt thấp gây: - Bôi trơn gây mịn nhanh đơi siêu xác - Áp suất phun giảm làm giảm hành trình tia nhiên liệu khối khơng khí nén - Mất khả bao kín khe hở đơi siêu xác (piston-xylanh, bơm cao áp kim phun) -> lượng nhiên liệu cung cấp giảm Độ nhớt thấp gây: khó khởi động nhiệt độ mơi trường thấp chất lượng tạo hịa khí chất lượng cháy nhiên liệu vì: khó phun tơi khó bốc hồn tồn, gây khó khăn cho việc xả khí đường ống nhiên liệu Tính tự cháy a Nhiệt độ tự cháy: nhiệt độ thấp mà hỗn hợp khí tự bốc cháy mà khơng cần phải có nguồn nhiệt kích thích từ bên ngồi đưa vào để đốt cháy Nhiệt độ tự cháy thấp nhiên liệu dễ cháy Nhiệt độ tự cháy nhiên liệu phụ thuộc vào: - Loại nhiên liệu sử dụng - Tỷ lệ hỗn hợp - Điều kiện áp suất nhiệt độ Nhiên liệu diesel chứa nhiều thành phần nặng điều kiện áp suất cao có nhiệt độ tự cháy thấp - Nhiên liệu diesel có nhiều hydrocacbon thơm có nhiệt độ tự cháy cao Tính bay Tốc độ bay nhiên liệu diesel cao, chất lượng tạo hỗn hợp buồng cháy tốt khả cháy kiệt sớm Nhiên liệu diesel có tính bay nhiều so với xăng, để tăng tốc độ bay hơi, tia nhiên liệu phia phải xé tơi khuếch tán nhanh vào khối khơng khí nóng buồng cháy Nhiên liệu diesel có độ nhớt thấp dễ phun tơi, tán nhuyễn bốc nhanh Câu 4: Hãy liệt kê loại nhiên liệu cho động đốt nguồn lượng cho ô tô Nguồn lượng phổ biến tương lai? Hãy giải thích theo yêu tố kỹ thuật, kinh tế, bảo vệ mơi trường, sách quốc gia,… Các loại nhiên liệu cho động đốt nguồn lượng cho ô tô: CNG (Compressed Natural Gas), LNG (Liquefied Natural Gas), LPG (Liquefied Petrolium Gas), ethanol, biogas, dầu thực vật biodiesel, dầu động vật, syngas, hydro, cồn, lượng mặt trời, lượng điện, pin nhiên liệu (fuel cell),… Theo em nghĩ pin nhiên liệu nguồn lượng sử dụng phổ biến tương lai để thay xăng dầu Pin nhiên liệu công nghệ đầy hứa hẹn để sử dụng làm nguồn nhiệt điện cho tòa nhà, nguồn lượng điện cho động điện đẩy xe Pin nhiên liệu hoạt động tốt hydro tinh khiết Nhưng nhiên liệu khí tự nhiên, metanol chí xăng cải tổ để tạo hydro cần thiết cho pin nhiên liệu Một số pin nhiên liệu chí cung cấp nhiên liệu trực tiếp metanol mà không cần sử dụng chuyển đổi Trong tương lai, pin nhiên liệu hydro tham gia truyền tải điện chất mang lượng quan trọng - chất mang lượng di chuyển cung cấp lượng dạng sử dụng cho người tiêu dùng Pin nhiên liệu hydro vận chuyển (như điện) đến địa điểm cần thiết Các nguồn lượng tái tạo, mặt trời gió, khơng thể tạo lượng lúc sản xuất điện sử dụng pin nhiên liệu hydro để dự trữ cần Pin nhiên liệu hydro dự trữ lượng sử dụng không sử dụng nguồn lượng mặt trời (những ngày trời không đủ ánh sáng vào ban đêm) thiết bị di động chạy điện ô tô điện Việc sử dụng pin nhiên liệu để cung cấp lượng cho trạm cố định di động mang lại lợi đáng kể cho việc chuyển đổi lượng bền vững Lợi ích việc sử dụng pin nhiên liệu hiệu suất cao, kinh tế, có khả phát triển tương lai Bằng cách tích hợp sử dụng pin nhiên liệu, kết hợp với phương pháp sản xuất dự trữ lượng tái tạo, yêu cầu lượng bền vững thực Pin nhiên liệu không chứa phận chuyển động có bốn yếu tố hoạt động: cực âm, cực dương, chất điện phân kết nối; hệ thống đơn giản mạnh mẽ Pin nhiên liệu có số lợi so với sản xuất điện thông thường: - Không ô nhiễm không khí khơng sử dụng nguồn nhiên liệu hóa thạch - Giảm trọng lượng, đặc biệt thiết bị, phương tiện di động - Hiệu suất lý thuyết 100%, hiệu suất 80% hệ thống hybrid tuabin nhiệt độ cao, sử dụng nhiệt tạo ra, hiệu suất cao hệ thống lượng thấp - Hiệu suất không đổi tải thấp - Đầu linh hoạt với điều chỉnh nhanh - Chi phí bảo trì thấp phận chuyển động (hoặc khơng có) - Khơng gây tiếng ồn Nói riêng lĩnh vực công nghệ pin nhiên liệu Việt Nam, Việt Nam chưa có chế hỗ trợ phát triển lĩnh vực công nghệ pin nhiên liệu cách tổng thể Gần đây, để khuyến khích sản xuất, lắp ráp loại xe thân thiện môi trường, gồm: xe ô tô chạy điện, xe ô tô sử dụng pin nhiên liệu, xe tơ hybrid , Chính phủ bổ sung loại xe vào đối tượng áp dụng chương trình ưu đãi thuế theo nghị định số 57/2020/NĐCP2 Nói riêng lĩnh vực cơng nghệ pin nhiên liệu Việt Nam, Việt Nam chưa có chế hỗ trợ phát triển lĩnh vực công nghệ pin nhiên liệu cách tổng thể Gần đây, để khuyến khích sản xuất, lắp ráp loại - xe thân thiện môi trường, gồm: xe ô tô chạy điện, xe ô tô sử dụng pin nhiên liệu, xe tơ hybrid , Chính phủ bổ sung loại xe vào đối tượng áp dụng chương trình ưu đãi thuế theo nghị định số 57/2020/NĐCP2 Công nghệ pin nhiên liệu Việt Nam dừng lại đề tài nghiên cứu viện nghiên cứu, trường đại học Một số đề tài kể đến như: đề tài nghiên cứu phát triển pin nhiên liệu màng trao đổi proton (PEMFC) sử dụng nhiên liệu hyđrô – Viện Hàn lâm Khoa học cơng nghệ Việt Nam3 ; cơng trình nhóm nghiên cứu PGS.TS Hồ Thị Thanh Vân nhóm sinh viên Trường Đại học Bách khoa (Đại học Quốc gia TP.HCM) góp phần giảm lượng kim loại quý dùng pin nhiên liệu Bên cạnh pin nhiên liệu chưa sử dụng rộng rãi Việt Nam giá thành cao chưa phù hợp điều kiện thiếu sở hạ tầng để hỗ trợ Tuy nhiên, nhà nghiên cứu nhận định nguồn lượng vơ tận, tái sinh nguồn lượng giữ vai trò chủ đạo thay nhiên liệu hóa thạch, khơng gây ô nhiễm môi trường nguồn lượng tương lai Theo em nghĩ Hydro nguồn lượng sử dụng phổ biến tương lai để thay xăng dầu Vì hydro có ưu điểm sau: - Năng lượng H2 coi dạng lượng hóa học có nhiều ưu điểm sản phẩm q trình nước tinh khiết lượng mà khơng có chất thải gây hại đến mơi trường, khơng phát thải khí CO¬2 gây biến đổi khí hậu tồn cầu, nguồn lượng gần vơ tận hay tái sinh - Năng lượng H2 góp phần đảm bảo vấn đề an ninh lượng, sản xuất từ nhiều nguồn sẵn có khác nhau, đặc biệt từ nguồn lượng tái tạo gió, mặt trời mà khơng phụ thuộc vào nguồn nhập từ nước Với vai trị “tích trữ” lượng, H giúp cho việc phân phối, sử dụng lượng thuận tiện lưu trữ lâu dài, đặc biệt H sản xuất từ lượng tái tạo coi vật liệu vận chuyển lượng tái tạo đến khu vực khơng có lợi lưu trữ sử dụng khoảng thời gian ban đêm, khơng có gió - Năng lượng H2 giải nhiều vấn đề khác khơng phát thải các-bon số ngành khó giảm giao thơng, hóa chất, luyện kim, giúp cải thiện chất lượng mơi trường khơng khí sức khỏe cộng đồng - Năng lượng H2 sản xuất, lưu trữ, vận chuyển hạ tầng vận chuyển khí thiên nhiên (LNG) nay, sử dụng dạng chuyển đổi thành điện khí đốt CH cho nhu cầu sinh hoạt, công nghiệp, chăn nuôi hay làm nhiên liệu cho phương tiện giao thơng - Về vấn đề an tồn, với tỉ trọng thấp khả khuếch tán nhanh cho phép H nhanh vào khí có rị rỉ xảy Đặc biệt với tính chất khơng độc khơng ăn mịn, H bị thoát ra, chúng bay gần hồn tồn khơng để lại nguy hại - Thiết bị sử dụng nhiên liệu H2 Pin nhiên liệu có đặc điểm chạy êm, khơng gây tiếng động, chấn động động đốt Pin nhiên liệu có hiệu suất sử dụng cao nhiều so với động đốt tiết kiệm lượng Theo đánh giá, pin nhiên liệu nguồn lượng đầy triển vọng, giữ vai trò chủ đạo kinh tế hydrogen tương lai Với ưu điểm tiềm phát triển lượng H2 thu hút quan tâm mạnh mẽ Chính phủ doanh nghiệp lượng hệ Hội nghị Bộ trưởng Năng lượng Hydrogen lần thứ Tokyo ngày tháng 9/2019 vừa qua cho thấy tiến công nghệ liên quan đến hydrogen nhiều nước giới, đặc biệt nước phát triển Việc Hội nghị thu hút lãnh đạo cấp cao chuyên gia hàng đầu lượng từ 30 quốc gia cho thấy mối quan tâm toàn cầu chia sẻ thơng tin sách nhằm tăng cường sử dụng Hydrogen toàn cầu Sự quan tâm đến nguồn lượng không nhằm vào mục tiêu an ninh lượng, mà quan tâm nước, doanh nghiệp đến mục tiêu giảm phát thải khí nhà kính, chuyển đổi lượng bền vững Theo Cơ quan lượng quốc tế (IEA) đánh giá, để phát triển lượng H2 cần thực đồng thời giải pháp trước mắt gồm: 1) Khuyến khích, khởi tạo ngành cơng nghiệp, khu công nghiệp tiên phong việc chuyển đổi sử dụng lượng H2; 2) Chuyển đổi, xây dựng sở hạ tầng cho việc lưu trữ, vận chuyển, phân phối nhiên liệu H2 cạnh tranh hơn; 3) Triển khai dự án cung cấp, vận chuyển, thương mại quốc tế H2; 4) Tăng cường hợp tác quốc tế, chia sẻ kiến thức, kinh nghiệm, thực tiễn tốt để phổ biến, tiêu chuẩn hóa thúc đẩy thương mại hóa Trong tầm nhìn dài hạn, IEA đưa khuyến cáo gồm: 1) Xác định mục tiêu dài hạn lượng H2 chiến lược phát triển lượng quốc gia, bao gồm mục tiêu sản xuất mục tiêu sử dụng lĩnh vực, ngành sử dụng lượng; 2) Khuyến khích nghiên cứu, phát triển, sản xuất thương mại hóa nhiên liệu H2 có nguồn gốc từ lượng tái tạo, các-bon thấp; 3) Có sách, chế chia sẻ, giảm thiểu rủi ro cho dự án đầu tư, sản xuất, phát triển liên quan đến lượng H2 cho nhà đầu tư; 4) Hỗ trợ nghiên cứu phát triển (R&D) nhằm giảm chi phí lượng H2 từ cơng nghệ sản xuất, lưu trữ, vận chuyển, phân phối thiết bị, sản phẩm ứng dụng; 5) Tạo hành lang pháp lý đủ mạnh để quản lý, chế hỗ trợ thúc đẩy đủ hấp dẫn để thu hút quan tâm nhà đầu tư; 6) Hợp tác quốc tế, tăng cường trao đổi thông tin kỹ thuật, công nghệ, tiêu chuẩn nhằm kết nối tăng cường hỗ nhà đầu tư phát triển thị trường liên kết Câu 5: CNG gì, tính chất CNG có đặc điểm để làm nhiên liệu cho ĐCĐT CNG sử dụng cho loại động nào, giải thích? Trình bày ngắn gọn nghiên cứu thử nghiệm CNG cơng bố CNG khí khơng màu, khơng mùi, có nhiệt độ lửa khoảng 1950ºC nhẹ khơng khí Là khí thiên nhiên nén áp suất cao, áp suất thường sử dụng 2400 psi (165.5 bar), 3000 psi (206.9 bar), 3600 psi (248.2 bar) Tính chất CNG: - Thành phần hóa học: Khí nén CNG khí thiên nhiên nén áp suất định Khí thiên nhiên hỗn hợp khí cháy bao gồm phần lớn hydrocacbon Cùng với than đá dầu mỏ, khí thiên nhiên nhiên liệu hóa thạch Khí thiên nhiên chứa đến 95%, etan chiếm 5% đến 10% lượng nhỏ propan, butan khí khác Khí thiên nhiên chứa lượng nhỏ tạp chất bao gồm dioxitcacbon (CO 2), hydro sulfit (HS) nito (N 2) Do tạp chất làm giảm nhiệt trị đặc tính khí thiên nhiên, chúng thường tách khỏi khí thiên nhiên q trình tinh lọc khí sử dụng làm sản phẩm phụ - Khả ứng dụng khí CNG cho động cơ: Năng lượng hỗn hợp CNG cao so với xăng, động chun dụng, cơng suất, tính gia tốc tốc độ tiết kiệm ô tô CNG tốt ô tô dùng động xăng Do q trình cháy CNG có đặc điểm hơn, nên ô tô sử dụng động CNG hoạt động hiệu so với ô tô xăng, làm tăng tuổi thọ cho ô tô Ở ô tô làm việc nặng động sử dụng CNG ồn so với động diesel Mặc dù CNG khí đốt, phạm vi cháy hẹp, làm cho nhiên liệu an tồn Mức độ an tồn ô tô CNG ngang hàng với ô tô xăng Khi bị tràn ngồi tai nạn CNG khơng gây hại cho đất nước, khơng độc Khả phân tán CNG nhanh, giảm tối thiểu nguy hiểm cháy nổ liên quan tới xăng - Sự ô nhiễm môi trường động CNG: Cũng loại nhiên liệu khác, đặc điểm phát sinh ô nhiễm động dùng CNG liên quan đến thành phần hydrocacbure có nguyên tử C, đặc biệt khơng có diện thành phần hydrocacbure thơm Liên quan đến vấn đề tạo zon hạ tầng khí quyển, khí thải động CNG có hoạt tính thấp động xăng đến lần Tính chất chủ yếu nhiên liệu CNG chứa phần lớn metan, thành phần chất hoạt tính (butenes, buta-1, 3-diene, xylenes) thấp bỏ qua Mặt khác nhiên liệu CNG khơng gây trở ngại xúc tác ba chức thành phần lưu huỳnh trường hợp lỏng Tuy nhiên xy hóa metan cịn lại khí xả khó khăn Muốn loại trừ chất cần sử dụng xúc tác đặc biệt Những phiền phức đặc biệt động diesel (ồn, hơi, khói đen, ) giảm nhiều động CNG Mức độ ồn giảm khoảng db động hoạt động không tải Về mùi hôi, chất phụ gia chứa lưu huỳnh để phát rò rỉ thêm vào nhiên liệu với thành phần thấp (20 – 25 mg/m 3) nên bị đốt cháy hồn tồn Vì nên khí xả động CNG so với động diesel Về ảnh hưởng khí thải động CNG đến hiệu ứng nhà kính, metan CO N2O khí gây HƯNK trực tiếp Trong thực tế, CNG phát sinh CO so với động nhiên liệu lỏng, lượng chất khí gây HƯNK khí xả động thấp khoảng 25% so với động xăng 5% so với động diesel Do việc sử dụng CNG làm giảm đáng kể lượng khí gây hiệu ứng nhà kính phạm vi tồn cầu CNG sử dụng động đốt thay cho nhiên liệu xăng diesel CNG nhiên liệu sạch, thân thiện với mơi trường sử dụng làm nhiên liệu giúp làm giảm đến 20% lượng CO 2, 30% lượng Nox, 70% SOx so với nhiên liệu từ dầu Khi sử dụng động cơ, CNG làm giảm đến 50% lượng hydrocacbon thải so với động xăng Do trình cháy xảy hồn tồn, khơng gây đóng cặn thiết bị đốt chế hịa khí phương tiện nên CNG giúp nâng cao hiệu suất, kéo dài chu kì bảo dưỡng tuổi thọ máy móc thiết bị Giá thành CNG rẻ xăng khoảng 10% đến 30% có tính ổn định thời gian dài so với giá sản phẩm dầu mỏ Do vậy, ngày CNG sử dụng rộng rãi giới làm nhiên liệu động thay xăng dầu Một nghiên cứu thử nghiệm CNG công bố: Nghiên cứu thực nghiệm sử dụng khí thiên nhiên nén (CNG) động diesel hành nhóm tác giả: Hồng Đình Long, Nguyễn Viết Thanh, Nguyễn Duy Tiến, Phạm Minh Tuấn thuộc Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Họ nghiên cứu thực nghiệm sử dụng khí CNG động diesel xy lanh Kubota SKD80 theo nguyên lý cung cấp lưỡng nhiên liệu CND-diesel cho động Động trang bị thêm hệ thống phun CNG vào đường nạp điều khiển điện tử kết hợp điều khiển góc xoay pít tơng bơm nhiên liệu diesel cao áp cho phép lập trình điều chỉnh đồng thời lượng phun CNG diesel Kết nghiên cứu cho thấy tỷ lệ CNG thay lớn chế độ tồn tải đảm bảo khơng xảy kích nổ đạt tới 55%-60% Cơng suất động đảm bảo so với động nguyên thủy suất tiêu thụ nhiên liệu giảm 4%, hệ số dư lượng khơng khí lamda tồn tải giảm xuống nhỏ 1,17 so với 1,22 động nguyên thủy Phát thải NOx giảm 50%, độ khói giảm 10 lần, CO2 giảm 10% hàm lượng phát thải CO HC tăng mức phát thải thấp nhiều so với động xăng Kết nghiên cứu khẳng định việc sử dụng lưỡng nhiên liệu CNG-diesel động diesel giải pháp hữu hiệu để tiết kiệm nhiên liệu giảm phát thải NOx khói bụi Câu 6: LPG gì, tính chất LPG có đặc điểm để làm nhiên liệu cho ĐCĐT LPG sử dụng cho loại động nào, giải thích? Trình bày ngắn gọn nghiên cứu thử nghiệm LPG công bố LPG có nguồn gốc từ dầu mỏ, hỗn hợp khí chủ yếu gồm Propane (C 3H8) butan (C4H10) hóa lỏng với tỷ lệ 50/50 LPG khí khơng màu, khơng mùi, khơng độc hại pha thêm chất Etylmecaptan có mùi thối đặc trưng để dễ phát bị rị rỉ LPG có nhiệt độ lửa từ 1890ºC đến 1935ºC, nhẹ nước nặng khơng khí LPG thường thuộc nhóm Hydrocacbon có ba hay bốn nguyên tử C, sản phẩm trung gian khí thiên nhiên dầu thơ Tính chất LPG: LPG khí chiết xuất dầu mỏ nên hỗn hợp hydrocarbon với thành phần Butan, Propan(các chất dễ cháy) chiếm đến 99% lượng nhỏ propylen, butylen khí khác, nhẹ nước nặng khơng khí dễ hịa trộn khơng khí - Trạng thái tồn Ở điều kiện nhiệt độ áp suất thường LPG tồn trạng thái Do LPG có tỷ số dãn nở lớn như: đơn vị thể tích gas lỏng dãn nở thành 250 đơn vị thể tích gas Vì vậy, để tiện lợi trình tồn chứa vận chuyển, LPG hóa lỏng cách nén vào bình chứa chịu áp lực nhiệt độ bình thường làm lạnh hóa lỏng để tồn chứa điều kiện áp suất thấp Đặc trưng lớn LPG tồn chứa trạng thái bão hòa, tức tồn dạng lỏng dạng nên với thành phần không đổi (Ví dụ: 70% Butane 30% propane) áp suất bão hịa bình chứa khơng phụ thuộc vào lượng LPG có bình, mà hồn tồn phụ thuộc vào nhiệt độ bên Khi chuyển từ pha lỏng sang pha hơi, LPG thu nhiệt Năng lượng cần thiết lấy từ thân LPG môi trường xung quanh làm nhiệt độ LPG bình chứa giảm Đặc biệt, rị rỉ, LPG hóa dội giảm áp đột ngột xuống áp suất khí quyển, LPG làm lạnh khơng khí, bình chứa, gây nên tượng tạo tuyết sương mù ngưng ẩm không khí Điều giúp phát chổ rị rỉ gas lỏng để đo mức bồn (Chú ý: tránh bỏng lạnh) - Nhiệt độ sơi: áp suất khí quyển, Butane sơi –0,5oC Propane sơi –42oC Chính vậy, nhiệt độ áp suất bình thường LPG bay dội - Tỷ trọng: + Tỷ trọng thể lỏng: điều kiện 15oC, tỷ trọng Butane lỏng 0,575 tỷ trọng Propane lỏng 0,510 Như vậy, tỷ trọng LPG thể lỏng xấp xỉ nửa tỷ trọng nước + Tỷ trọng thể hơi: điều kiện 15oC, 760 mmHg, tỷ trọng Butane 2,01 Propane 1,52 Như vậy, thể tỷ trọng LPG gần gấp lần tỷ trọng không khí Vì vậy, ngồi, gas lan truyền mặt đất nơi trũng như: rãnh nước, hố gas…tuy nhiên gas phân tán có gió - Áp suất bão hịa Mối tương quan nhiệt độ áp suất bão hòa sản phẩm Propane, Butane thương mại số sản phẩm khác Áp suất bão hòa LPG phụ thuộc vào nhiệt độ bên thiết bị tỷ lệ thành phần Butane/Propane Ở điều kiện nhiệt độ, thay đổi thành phần hỗn hợp áp suất bão hịa thay đổi - Tính dãn nở Sự dãn nở nhiệt LPG lỏng nhiệt độ tăng gấp 15 – 20 lần so với nước lớn nhiều so với sản phẩm dầu mỏ khác Do đó, bồn, bình chứa LPG chứa đến 80% – 85% dung tích tồn phần để có khơng gian cho LPG lỏng dãn nở nhiệt Khi chuyển sang pha hơi, đơn vị thể tích LPG lỏng tạo 250 lần đơn vị thể tích gas Điều mang ý nghĩa kinh tế lớn so với loại khí nén khác cần khơng gian, nghĩa thiết bị công nghệ nhỏ cho tồn chứa, vận chuyển - Giới hạn cháy nổ Giới hạn cháy nổ gas hỗn hợp gas/khơng khí phần trăm thể tích để hỗ hợp có khả cháy nổ Giới hạn cháy nổ gas khơng khí hẹp, từ 1,8% (LEL) đến 10% (UEL) Chính vậy, an tồn cháy nổ LPG cao nhiều so với nhiên liệu khác Do giới hạn cháy parafin olefin nhau, giá trị đề cập đến dùng cho sản phẩm thương mại đặc trưng Giá trị giới hạn cháy số loại nhiên liệu khác giới thiệu để so sánh - Nhiệt độ tự bắt cháy Nhiệt độ tự bắt cháy nhiệt độ mà phản ứng cháy tự xảy hỗn hợp không khí – nhiên liệu (hoặc oxygen – nhiên liệu) Nhiệt độ bắt cháy tối thiểu phụ thuộc vào thiết bị thử, tỷ lệ khơng khí/nhiên liệu, áp suất hỗn hợp - Nhiệt độ lửa Nhiệt độ lửa nhiên liệu cháy khơng khí ơxy xác định phương pháp đo tính tốn Nhiệt độ LPG cao từ 1900 – 1950 độ C, có khả đốt cháy nung nóng chảy hầu hết chất - Vận tốc lửa Vận tốc lửa (hoặc tốc độ bắt cháy) phụ thuộc vào phương pháp đo điều kiện thử Vận tốc bay LPG nhanh, dễ dàng khuếch tán, hịa trộn với khơng khí thành hỗn hợp cháy nổ LPG sử dụng ĐCĐT thay cho nhiên liệu xăng diesel Các thành phần hóa học LPG tương đối ít, dễ dàng thực việc điều chỉnh tỉ lệ hỗn hợp nhiên liệu khơng khí để q trình chảy xảy hồn tồn Ưu điểm đem lại đặc tính cháy cho LPG Cả hai propane butan hóa lỏng cách dễ dàng đựng bình chứa áp suất, đặc tính làm cho nhiên liệu có tính động cao, vận chuyển dễ dàng bình thùng chứa đến người sử dụng LPG chất thay tốt cho xăng động xăng Đặc tính cháy LPG động thích hợp làm giảm bớt lượng khí thải, kéo dài tuổi thọ dầu bơi trơn bugi đánh lửa Các đặc tính cháy dễ vận chuyển LPG cung cấp chất thay cho nhiên liệu xứ chẳng hạn gỗ, than đá chất hữu khác, giải pháp tốt để hạn chế nạn phá rừng làm giảm chất thải rắn nguy hiểm vào bầu khí gây việc đốt cháy nhiên liệu xứ Thay cho chất nổ chất làm lạnh flourocarbons giúp hạn chế nguyên nhân gây phá hủy tầng ozon trái đất Một nghiên cứu thử nghiệm LPG công bố: Ở VN: Lê Anh Tuấn Phạm Minh Tuấn cộng nghiên cứu sử dụng nhiên liệu khí hóa lỏng LPG động diesel truyền thống Mazda WL Các kết nghiên cứu bước đầu thành phần PM có khí thải giảm rõ rệt sử dụng động lưỡng nhiên liệu Tỷ lệ thành phần nhiên liệu hỗn hợp tốc độ động có ảnh hưởng đến tượng kích nổ, để tăng khả sử dụng LPG mà khơng sảy tượng kích nổ sử dụng số giải pháp kỹ thuật sau: giảm tỉ số nén động giảm góc phun sớm diesel cải tạo hệ thống cấp nhiện liệu phù hợp với qui luật cung cấp diesel mồi, để đơn giản thực phương án luân hồi khí thải EGR Khi giảm góc phun sớm tăng tỉ lệ LPG lên mà khơng xảy tượng kích nổ Phạm Hữu Tuyến cộng thực nghiên cứu động diesel D1146TI với LPG cấp đường ống nạp, nhiên liệu diesel phun vào xy lanh cuối kỳ nén Kết cho thấy, LPG thay phần nhiên liệu diesel động đạt mô men công suất cực đại Động hoạt động với LPG/diesel có hàm lượng phát thải CO, HC PM cao hàm lượng NOx muội Cũng với lưỡng nhiên liệu LPG/Diesel, Trần Thanh Hải Tùng cộng tiến hành nghiên cứu đối tượng khác động diesel Toyota 3C-TE Kết thực nghiệm cho thấy mức LPG thay đạt tới 40%, độ khói giảm tất chế độ, CO HC tăng đạt tiêu chuẩn EURO II, lượng giảm NOx 6,7% Ở TG: Baris Erkus, Ali Surmen M.Ihsari Karmangil nghiên cứu ảnh hưởng hệ thống phun điện tử hỗn hợp LPG với đặc tính động cháy cưỡng Thực nghiệm thực 2000 - 4000 vòng/phút điều chỉnh bướm ga mở 25% 45% Thí nghiệm thực phịng thử với hệ số dư lượng khơng khí trì 0,95 - 1,05 Kết thu từ phun LPG so sánh với kết từ xăng LPG chế hịa khí Kết cuối vị trí bướm ga mở 25% với phun LPG, cải tiến lớn cơng suất có ích thu 99,52% 84,84% so với xăng LPG chế hịa khí 3500 vịng/phút Khi bướm ga mở 50% công suất động phun LPG cao so với LPG chế hóa khí 3000 vòng/phút lớn Hệ số nạp cải tiến phun LPG so với LPG chế hịa khí mở 25% 50% bướm ga Suất tiêu hao nhiên liệu tìm phun LPG thấp hai vị trí bướm ga trừ 2500 vòng/phút, mở 25% bướm ga Câu 7: Ethanol gì, tính chất Ethanol có đặc điểm để làm nhiên liệu cho ĐCĐT Ethanol sử dụng cho loại động nào, giải thích? Trình bày ngắn gọn nghiên cứu thử nghiệm ethanol công bố Ethanol cồn etylic, loại rượu tìm thấy thức uống có cồn, sử dụng làm nhiên liệu Etanol ancol mạch hở, cơng thức hóa học C 2H6O hay C2H5OH Có tỷ trọng 0,794, nhiệt trị 19,6 MJ/L, áp suất bão hòa 100°F psi, số octan RON 107, khối lượng xy 34,7%, nhiệt ẩn hóa 2378 Btu/gal Tính chất: giống xăng, Ethanol chứa Hydro Oxy cấu trúc hóa học Thành phần Oxy làm cho ethanol cháy “sạch” xăng Ethanol có nhiệt trị thấp xăng nhiệt trị hỗn hợp xăngethanol có nhiệt trị thấp xăng nguyên chất Ethanol có nhiệt trị khoảng 76000 BTU gallon mà nhỏ nhiêt trị xăng (khoảng 109000 đến 119000 BTU/gal) xấp xỉ 30% Ethanol sử dụng cho động xăng Ethanol có trị số Octan tương đối cao (109) so với xăng (xăng thông thường chưa trộn phụ gia có số octane khoảng 70, xăng A92 có RON 92) kết hoạt động tỷ số nén cao nhiều nên kích cháy khơng thể tự nén để cháy diesel (chỉ số octan diesel nhỏ nhỏ xăng) Do ethanol có trị số octan cao nên pha vào xăng làm tăng trị số octan giusptawng khả chống kích nổ nhiên liệu, thêm vào với hàm lượng oxy cao xăng nên trình cháy động diễn triệt để hơn, tăng công suất, giảm tiêu hao nhiên liệu, đồng thời giảm thiểu phát thải chất độc hại khí thải động (CO HC) khả tăng tốc xe tốt Một nghiên cứu thử nghiệm ethanol công bố: Một nghiên cứu quan bảo vệ môi trường Mỹ (US EPA- the Environmental Protection Agency) tiêu thụ nhiên liệu tăng lên với việc tăng nồng độ ethanol Ở hỗn hợp nhiên liệu 10% ethanol, tiêu thụ nhiên liệu tăng lên kho ảng 5% Nồng độ ethanol 25% mức tiêu thụ nhiên liệu tăng lên 8% Nồng độ 40% tiêu thụ nhiên liệu tăng 13% Bảng thay đổi tính kinh tế nồng độ ethanol tăng lên Nhiệt trị tính kinh tế nhiên liệu hỗn hợp Ethanol khác Tỷ lệ Ethanol Nhiệt trị hỗn Thay đổ nhiệt Giá thành Tính kinh tế hợp nhiên liệu lượng (mpg) (%) (BTU/gallon) (%) 115,650 22,00 10 112,080 -3,1 21,25 -3,41 12 111,130 -3,91 20,92 -4,90 14 110,500 -4,45 20,90 -5,00 17 109,600 -5,18 20,63 -6,23 20 108,550 -6,14 20,48 -6,91 25 106,510 -7,9 20,13 -8,50 30 104,860 -9,33 20,00 -9,09 35 102,750 -11.15 19.57 -11.05 Nghiên cứu hãng xe: Hãng Volkswagen thử nghiệm động sử dụng nhiên liệu pha trộn 22% ethanol cho kết công suất tăng 3.3%, mô men tăng 2.1% tốc độ lớn tăng 3.2%; tiêu thụ nhiên liệu lít/100km giảm 2-4% so với xăng không pha Khi nhiên liệu E85 (Nhiên liệu pha 85% Ethanol) sử dụng thay cho xăng cơng suất động tăng từ 150 mã lực lên 180 mã lực Động kỳ, xy lanh TOYOTA, Tercel M.Al-Hasan sử dụng để thí nghiệm kết công su ất tăng 8.3%, hiệu suất nhiệt tăng 9% tiêu thụ nhiên liệu tăng 7%, thêm vào suất tiêu hao nhiên liệu giảm 2.4% Câu 8: Biogas gì, tính chất Biogas có đặc điểm để làm nhiên liệu cho ĐCĐT Biogas sử dụng cho loại động nào, giải thích? Trình bày ngắn gọn nghiên cứu thử nghiệm Biogas cơng bố Biogas khí sinh học (thành phần gồm: 60% CH 4, gần 40% CO2 1% H2S, N, NO, CO…) thu từ phân hủy chất hữu mơi trường thiếu khơng khí Tính chất biogas: - Nhiệt trị khối lượng riêng: Thơng thường biogas có nhiệt trị khoảng 37-50 MJ/kg Nhiệt trị phụ thuộc vào lượng khí mêtan có thành phần khí biogas Lượng khí CHchiếm thể tích lớn nhiệt trị cao Khối lượng riêng CH4 : 0,66 kg/m3 - Giới hạn cháy: giới hạn cháy biogas giới hạn giới hạn hàm lượng biogas (% thể tích biogas) hỗn hợp biogas/khơng khí mà hỗn hợp cháy Giới hạn cháy biogas phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng CH khí biogas Hàm lương khí mêtan khí biogas tăng giới hạn cháy giảm - Nhiệt độ cháy cao nhất: nhiệt độ cháy cao hỗn hợp biogas/khơng khí thơng số quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất nhiệt, nhiệt độ thiết bị - động nhiệt hàm lượng NO khí thải thiết bị động nhiệt % CH biogas lớn nhiệt độ cháy cao - Nhiệt độ tự cháy số octane: CHlà nhiên liệu khí có nhiệt độ tự cháy cao, nên biogas có nhiệt độ tự cháy cao khoảng 482-632 °C Với nhiệt độ tự cháy cao CH4 đánh giá nhiên liệu có khả cháy chống kích nổ cao với số octane 120 - Vận tốc cháy: Vận tốc cháy hỗn hợp biogas/khơng khí vận tốc lan truyền màng lửa hỗn hợp biogas/khơng khí Vận tốc lửa phụ thuộc vào % thể tích CHtrong hỗn hợp biogas/ khơng khí % thể tích CO biogas Hàm lượng CO tăng vận tốc lan tràn màng lửa giảm Tuy nhiên, vận tốc lan truyền màng lửa hỗn hợp biogas/khơng khí khơng biến đổi tuyến tính theo thay đổi hàm lượng CH hỗn hợp, vận tốc lan truyền màng lửa đạt giá trị lớn % thể tích CH khoảng 9%-10% thể tích hỗn hợp Biogas sử dụng cho loại động xăng Biogas thuỷ phân môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20 - 40 oC, Khí biogas có nhiệt trị khoảng từ 18 đến 23,4 MJ/m3 tùy theo chất lượng khí, nên có tiềm sử dụng động xăng Khí biogas với trọng lượng riêng khoảng 0,95 Kg/m3 thay đổi tỉ lệ khí CH4 có hỗn hợp Biogas có tính dễ cháy hịa lẫn theo tỷ lệ, thường 1/9 – 1/10 so với khơng khí Nhiên liệu biogas có thành phần khí mê tan, loại nhiên liệu có đặc điểm cháy gần tương tự nhiên liệu xăng, có khả hịa trộn tốt với khơng khí có trị số Octane cao xăng nên thích lợp làm nhiên liệu cho động xăng Một nghiên cứu thử nghiệm Biogas công bố: Đề tài cấp Nhà nước GS Bùi Văn Ga, Trường Đại học Đà Nẵng, “ Nghiên cứu công nghệ sử dụng biogas dùng để phát điện, kéo máy công tác vận chuyển giới”, năm 2012 Nội dung đề tài tập trung vào đánh giá nghiên cứu sử dụng nhiên liệu biogas băng thử cố định trường băng thử động di động với ba loại động cơ: động biogas đánh lửa cưỡng cải tạo từ động diesel, động lưỡng nhiên liệu biogas-diesel cải tạo từ động diesel, động biogas tĩnh cải tạo từ động xăng Trong có nghiên cứu động diesel sử dụng lưỡng nhiên liệu biogas-diesel kéo máy phát điện kW, phương pháp cung cấp nhiên liệu khí sử dụng hịa trộn có lưu lượng thay đổi Để điều chỉnh lưu lượng biogas cấp vào cho động (thay đổi công suất động cơ) sử dụng phương án điều chỉnh theo chất thông qua điều khiển van tiết lưu Kết động dual-fuel biogas-diesel kéo máy phát điện 5kW ngày chạy 6h năm tiết kiệm 24 triệu đồng tiền nhiên liệu hạn chế 9.5 khí CO thải vào bầu khí Luận án tiến sĩ tác giả Lê Xuân Thạch, Trường Đại học Đà Nẵng, “Nghiên cứu hệ thống cung cấp nhiên liệu trình cháy động đánh lửa cưỡng có tỉ số cao sử dụng biogas”, năm 2013 Nội dung luận án nghiên cứu chuyển đổi động diesel truyền thống thành động biogas đánh lửa cưỡng cho phép tận dụng lợi động diesel Việc cung cấp hỗn hợp biogas – khơng khí cho động thực nhờ tạo hỗn hợp venturi Kết luận án cho thấy thành phần CO có mặt nhiên liệu biogas làm giảm tốc độ cháy hỗn hợp nhiên liệu khơng khí làm tăng khả chống kích nổ hỗn hợp Do tăng tốc độ động hay giảm thành phần CH biogas phải tăng góc đánh lửa sớm để đảm bảo cơng thị tối ưu Nghiên cứu R Chadra cộng động diesel chuyển đổi dùng CNG, biogas tinh lọc biogas thơ Góc đánh lửa sớm thay đổi tương ứng 30o , 35o, 40o trước DCT Công suất động so với sử dụng diesel giảm 31,8%, 35,6%, 46,3% Một nghiên cứu khác Siripornakarachai Sucharitakul thực việc chuyển đổi động diesel xe buýt mục đích sử dụng biogas trang trại Động cơchuyển đổi Hino K-13CTI 13,000cc 24 van Công suất máy phát điện 134,2 kW, khí thải CO NOx 1154 896ppm Không chuyển đổi động diesel cỡ lớn sang chạy biogas mà giới có ứng dụng phương tiện công cộng tính tốn mặt lợi ích kinh tế phân tích Câu 9: Dầu thực vật gì, tính chất dầu thực vật có đặc điểm để làm nhiên liệu cho ĐCĐT Dầu thực vật sử dụng cho loại động nào, giải thích? Trình bày ngắn gọn nghiên cứu thử nghiệm dầu thực vật công bố DTV loại dầu chiết suất từ hạt, cối Nói chung hạt cối chứa dầu, từ DTV dùng để dầu có dầu với chiết suất lớn Dầu lấy từ hạt có dầu như: phộng, nành, cải dầu, nho, bơng, hướng dương,… dầu lấy từ có dầu dừa (chiết suất 60%), cọ (chiết suất 50%),… Tính chất dầu thực vật: Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ đơng đặc: dầu khác có thành phần hoá học khác với loại dầu khác có nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ đông đặc khác Các giá trị nhiệt độ khơng ổn định thường khoảng Tính tan dầu thực vật: dầu khơng phân cực chúng tan tốt dung môi khơng phân cực, chúng tan rượu chúng không tan nước độ tan dầu vào dung mơi chúng phụ thuộc vào nhiệt độ hồ tan Màu dầu: dầu có màu tuỳ theo thành phần hợp chất có dầu Dầu tinh khiết khơng màu, dầu có màu vàng carotenoit dẫn xuất, dầu có màu vàng clorofin… Khối lượng riêng: Khối lượng riêng dầu thực vật thường nhẹ nước, d 20p = 0,907- 0,971, dầu mà có thành phần có nhiều cacbon no tỷ trọng cao Độ nhớt DTV nhiệt độ thường cao so với diesel khoảng vài chục lần riêng dầu dừa độ nhớt 20 độ C 37 cSt lớn dầu diesel khoảng lần, đường cong thị độ nhớt dốc, nhiệt độ tăng độ nhớt DTV giảm nhanh Độ nhớt dầu ảnh hưởng lớn đến khả thông qua dầu bầu lọc, đến chất lượng phun nhiên liệu hòa trộn hỗn hợp ảnh hưởng mạnh đến tính kinh tế hiệu động Chỉ số Cetan DTV nhỏ so với dầu diesel, số DTV nghiên cứu dầu dừa có số Cetan gần dầu diesel Muốn tăng số Cetan cho DTV dùng biện pháp thêm chất phụ gia “ProCetane” hay chuyển chúng thành Este dầu thực vật Dầu thực vật thay cho loại động diesel chúng có đặc điểm phù hợp với động diesel: Loại dầu Độ nhớt 20°C Chỉ số Cêtan Điểm chớp lửa Nhiệt trị (Cst) (CN) (°C) ((Mj/kg)/Kcal/kg) Lạc 85 39-41 258 39,33/9410 Dừa 30-37 40-42 110 37,10/8875 Nành 58-63 36-38 330 37,30/8925 Diesel 3-6 45-50 60 43,80/10478 Các số có đặc điểm giống diesel đặc biệt dầu dừa có số độ nhớt, cêtan (khả tự bốc cháy nhiên liệu) số điểm chớp lửa gần vói dầu diesel thay cho diesel độ nhớt cao nên lúc bắt đầu khởi động gặp khó khăn nên cần sấy nóng để độ nhớt giảm giảm lệch nhiệt độ dầu với điểm chớp lửa tăng khả cháy(ở điều kiện thời tiết lạnh) dầu dừa hồn tồn thay cho nhiên liệu diesel DTV nhiên liệu có chứa nhiều Oxy điều mà cháy với dư lượng khơng khí bé mà cháy hồn tồn Đối với DTV bốc cháy tốc độ cháy nhanh so với diesel, điều làm cho trình cháy kết thúc lúc dùng diesel Nếu tăng góc phun sớm lên vài độ đồ thị P – V chúng Một nghiên cứu thử nghiệm dầu thực vật công bố: Dùng dầu thực vật thay cho dầu tổng hợp bôi trơn - làm nguội Đây kết nghiên cứu tác giả Lê Thái Sơn, Trường đại học sư phạm kỹ thuật Vinh nghiên cứu sử dụng dầu lạc (dầu ăn) để bôi trơn làm nguội tối thiểu (MQL) thay cho việc dùng dầu tổng hợp, với mục đích hạn chế sử dụng dung dịch trơn nguội gia công kim loại, qua bảo vệ mơi trường sống, hạ giá thành sản phẩm nâng cao chất lượng bề mặt chi tiết gia công, bảo vệ sức khỏe người lao động Các kết thực nghiệm phân tích khẳng định hiệu bôi trơn - làm nguội công nghệ MQL, với dung dịch dầu tổng hợp dầu lạc Tuy nhiên, sử dụng MQL dầu lạc, lực cắt, tốc độ mòn dụng cụ thấp nhất, tuổi bền dụng cụ đạt cao nhất, nhám bề mặt, tính bề mặt chi tiết tốt so với gia công khô với MQL dầu tổng hợp Câu 10: Syngas gì, tính chất syngas có đặc điểm để làm nhiên liệu cho ĐCĐT Syngas sử dụng cho loại động nào, giải thích? Trình bày ngắn gọn nghiên cứu thử nghiệm Syngas cơng bố Sysgas là: cịn gọi khí tổng hợp hỗn hợp khí nhiên liệu điều chế từ việc nhiệt phân hóa khí ngun liệu gỗ, mùn cưa, rơm rạ, vỏ trấu… thành phần nhiên liệu bao gồm CO, H CH4 , ngồi cịn có CO2, nước, N2 hydro cácbon cao phân tử Tính chất: Syngas dễ cháy nên sử dụng loại nhiên liệu thay cho nhiên liệu động đốt Trong thành phần syngas chủ yếu H2, CO CH4 Thơng số tính chất lý hóa syngas: Thơng sơ H2 CO CH4 Nhiệt trị (MJ/kg) 121 10,2 50,2 Tỷ lệ khơng khí-nhiên 34,4 2,46 17,2 liệu lý thuyết Nhiệt độ cháy lớn 2378 2384 2223 1atm (K) Giới hạn bốc 0,01/7,17 0,34/6,80 0.54/1/69 cháy(nhạt/đậm) Tốc độ lan tràn 270 45 35 lửa(cm/giây) Các thành phần khí làm cải thiện trình cháy ĐCĐT, dẫn đến hiệu suất nhiệt động lưỡng nhiên liệu tăng lên thành phần H2 syngas tăng Syngas sử dụng cho loại động xăng dạng khí nên khả tự bốc cháy nhiên liệu cao có thơng số gần với xăng (Có tỷ trọng 0,72 - 0,775, nhiệt trị 32 MJ/L, áp suất bão hòa 100°F 4,5 psi, số octan RON 90-99, khối lượng ô xy