Upload
others
View
0
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
M C L C
M C L C
DANH M C CÁC Kụ HI U VÀ CH VI T T T
DANH M C CÁC B NG
DANH M C CÁC HÌNH
M Đ U ............................................................................................................................... 1
CH NG 1. T NG QUAN V TÌNH HÌNH NGHIÊN C U NG D NG BIOGAS
LÀM NHIÊN LI U CHO Đ NG C Đ T TRONG .......................................................... 3
1.1. V n đ năng l ng vƠ môi tr ng ....................................................................... 3
1.1.1. Vi n c nh d u m .............................................................................................. 3
1.1.2. V n đ môi tr ng do s d ng nhiên li u hóa th ch ........................................ 6
1.2. Các tiêu chuẩn s d ng nhiên li u khí cho đ ng c đ t trong vƠ tính ch t lý hóa
c a nhiên li u biogas ................................................................................................... 8
1.2.1. Nhiên li u khí thiên nhiên vƠ biogas lƠm nhiên li u cho đ ng c đ t trong ... 8
1.2.2. Đặc điểm khí sinh học biogas ......................................................................... 11
1.3. Công ngh x lý t p ch t trong biogas ...................................................................... 14
1.3.1. K t qu nghiên c u th c nghi m lo i b H2S ................................................. 14
1.3.2. K t qu nghiên c u th c nghi m lo i b CO2 ................................................ 15
1.4. Các nghiên c u trong vƠ ngoƠi n ớc v s d ng biogas lƠm nhiên li u cho đ ng
c đ t trong .............................................................................................................. 17
1.4.1. Tình hình nghiên c u vƠ ng d ng biogas lƠm nhiên li u cho đ ng c đ t
trong trên th giới ..................................................................................................... 17
1.4.2. Tình hình nghiên c u vƠ ng d ng biogas lƠm nhiên li u cho đ ng c đ t
trong Vi t Nam ....................................................................................................... 19
1.5. K t lu n .............................................................................................................. 20
CH NG 2. C S Lụ THUY T V S D NG BIOGAS CHO Đ NG C Đ T
TRONG ĐÁNH L A C NG B C ............................................................................... 22
2.1. Tính toán lý thuy t quá trình nén l u tr khí biogas s ch ................................. 22
2.2. Tính toán hi u qu l u tr khí biogas bằng ph ng pháp nén .......................... 23
2.3. Mô ph ng quá trình nén biogas vƠ tách khí CO2 ............................................. 24
2.4. C s lý thuy t đ ng c đ t trong đánh l a c ng b c s d ng biogas ........... 27
2.4.1. Đặc điểm quá trình cung c p vƠ cháy c a h n h p biogas ậ không khí ......... 27
2.4.2. Lý thuy t quá trình cháy hòa tr n tr ớc biogas ậ không khí .......................... 30
2.5. H th ng cung c p nhiên li u biogas nén cho xe g n máy hai bánh ................. 31
2.5.1. Các ch ng lo i xe g n máy ch y xăng có thể chuyển sang ch y bằng biogas 31
2.5.2. B n ch t kỹ thu t c a gi i pháp cung c p biogas cho xe g n máy ................. 32
2.5.2.1. Van công su t kiểu chơn không ................................................................... 34
2.5.2.2. Van không t i kiểu chơn không .................................................................... 34
2.5.2.3. Van gia t c kiểu chơn không ........................................................................ 35
2.5.3. L p đặt h th ng cung c p biogas trên xe g n máy hai bánh ......................... 36
2.6. Xơy d ng mô hình tính toán cho h th ng cung c p biogas nén kiểu van ba
ch c năng cho xe g n máy Honda Wave α 110cc .................................................... 37
2.6.1. Thi t l p các ph ng trình cơn bằng l u l ng cho các dung tích ................. 41
2.6.2. Thi t l p các ph ng trình l u l ng cho các ph n t ti t l u ....................... 43
2.6.3. Thi t l p các đi u ki n biên c a h th ng cung c p biogas kiểu van ba ch c
năng cho xe g n máy Honda Wave α 110cc ............................................................. 46
2.6.4. H ph ng trình vi phơn t ng quát c a h th ng cung c p biogas nén kiểu van
ba ch c năng cho xe g n máy Honda Wave 110cc...............................................51
2.7. Mô ph ng quá trình cung c p nhiên li u biogas cho xe g n máy Honda Wave α
110cc ......................................................................................................................... 52
2.7.1. Xác định các thông s ban đ u ........................................................................ 52
2.7.2. K t qu mô ph ng quá trình cung c p nhiên li u biogas nén kiểu van ba ch c
năng cho đ ng c xe g n máy Honda Wave α 110cc .............................................. 53
2.8. K t lu n .............................................................................................................. 55
CH NG 3. NGHIÊN C U TH C NGHI M XE G N MÁY S D NG NHIÊN LI U
BIOGAS NÉN ................................................................................................................................ 56
3.1. S đ b trí th c nghi m vƠ các trang thi t bị ........................................................... 56
3.1.1. Xe g n máy th nghi m ........................................................................................... 56
3.1.2. Băng th Chassis Dynamometer 20” ...................................................................... 58
3.1.3. H th ng đo áp su t chỉ thị trong bu ng cháy c a đ ng c xe g n máy .............. 59
3.2. Quy trình th nghi m xe g n máy trên băng th ............................................... 60
3.3. K t qu th c nghi m đo áp su t bu ng cháy trong xylanh ................................ 60
3.4. Ch y th nghi m xe g n máy s d ng biogas nén trên đ ng .......................... 91
CH NG 4. PHÂN TệCH ĐÁNH GIÁ K T QU ................................................ 92
4.1. So sánh áp su t chỉ thị trong bu ng cháy đ ng c xe g n máy Honda Wave α
110cc s d ng xăng RON92 vƠ biogas 85% CH4 với cùng đi u ki n v n hƠnh ...... 92
4.2. Di n bi n áp su t chỉ thị trong bu ng cháy đ ng c xe g n máy Honda Wave α
110cc s d ng biogas 85% CH4 các t c đ khác nhau ......................................... 93
4.3. K t lu n .............................................................................................................. 95
K t lu n vƠ h ớng phát triển c a đ tƠi....................................................................96
DANH M C CÁC Kụ HI U VÀ CH VI T T T
1. Các ký hi u mẫu t La Tinh :
dh [m] Đ ng kính họng khu ch tán venturi
Dxl [m] Đ ng kính xy lanh đ ng c .
Ne [kW] Công su t đ ng c .
p [N/m2] Áp su t môi ch t công tác.
pxl [N/m2] Áp su t trong xy lanh đ ng c .
Qi [m3/s] L u l ng thể tích l u l i trong dung tích Vi.
Qij [m3/s] L u l ng thể tích qua ti t l u (S)j.
R [J/kg.oK] Hằng s khí.
Re [-] Chuẩn s Reynolds.
Rf [J/kg.oK] Hằng s khí c a nhiên li u.
Si [m2] Di n tích hi u d ng c a ph n t th i.
Sj [m2] Di n tích hi u d ng c a ph n t th j.
T [oK] Nhi t đ h n h p.
2. Các ký hi u mẫu t Hy L p:
[-] Tỷ s nén đ ng c .
[-] Tỷ l t ng đ ng. α [đ ] Góc quay tr c khuỷu. ηv [-] H s n p. µ [-] H s l u l ng. Δ [-] Đ nhám đ ng ng
λi,j [-] H s t n th t dọc đ ng.
λl [-] Tỉ s gi a bán kính quay tr c khuỷu vƠ chi u dƠi thanh truy n.
[m2/s] H s nhớt đ ng học. ω [rad/s] T c đ góc tr c khuỷu đ ng c .
[kg/m3] Kh i l ng riêng.
a [kg/m3] Kh i l ng riêng c a không khí.
f [kg/m3] Kh i l ng riêng c a nhiên li u.
g [kg/m3] Kh i l ng riêng c a khí.
+ [-] H s t n th t c c b t i c a vƠo c a ti t l u.
- [-] H s t n th t c c b t i c a ra c a ti t l u.
[-] H s t n th t t ng c ng c a ti t l u.
3. Các ch vi t t t :
A/F Vi t t t ch Air/Fuel (Tỷ s h n h p không khí/nhiên li u)
CNG Compressed Natural Gas (Khí thiên nhiên nén)
DVGW Deutsche Vereinigung des Gas-und Wasserfaches (Hi p h i khí
vƠ n ớc c a Đ c)
HV Heating Value (Nhi t trị cháy)
LPG Liquefied Petroleum Gas (Khí d u m hóa l ng)
MON Motor Octane Number (Chỉ s octan đ ng c )
NG Natural Gas (Khí thiên nhiên)
DANH M C CÁC B NG
Kí hi u Tiêu đ b ng Trang
1.1. Phơn b tr l ng nhiên li u hóa th ch trên th giới năm 2006 5
1.2. Công ngh ng d ng biogas vƠ yêu c u x lý 9
1.3. Giá trị các thông s v t lý c b n c a khí thiên nhiên vƠ biogas 10
1.4. ThƠnh ph n các ch t khí có trong biogas 12
1.5. Tính ch t c a biogas theo thƠnh ph n 13
2.1. ThƠnh ph n vƠ đi u ki n c a khí biogas sau khi đ c tách H2S 25
2.2. ThƠnh ph n (% V) s n phẩm biogas vƠ CO2 sau quá trình nén tách 26
2.3. L u l ng s n phẩm biogas vƠ CO2 sau quá trình nén tách 27
2.4. Giá trị tỉ l (F/A)lt theo thƠnh ph n CH4 28
2.5. Bi n thiên h s tỷ l t ng đ ng c a h n h p theo t i đ ng c 53
3.1. Thông s kỹ thu t xe Honda wave α 110cc 57
3.2. Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c
khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: 85% CH4, 100% ga, n
= 3000 vòng/phút).
61
3.3. Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c
khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: 85% CH4 100% ga, n
= 3620 vòng/phút).
67
3.4 Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c
khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: 85% CH4 100% ga, n
= 4070 vòng/phút).
73
3.5 Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c
khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: 85% CH4 100% ga, n
= 5360 vòng/phút).
79
3.6 Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c
khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: Xăng RON92 100%
ga, n = 3000 vòng/phút).
85
DANH M C CÁC HÌNH
Kí hi u Tiêu đ hình Trang
1.1. Tr l ng d u m còn l i trên th giới (Gigaton) 3
1.2. Bi n thiên l ng d u vƠ khí khám phá vƠ tiêu th 4
1.3. S phơn b tr l ng ga theo khu v c trên th giới 4
1.4. Các khu v c đang khai thác d u khí Vi t Nam vƠ Đông Nam Á 5
1.5. Minh họa v khai thác tƠi nguyên vƠ ô nhi m môi tr ng 7
1.6. Nguy c bị ng p do m c n ớc biển dơng cao khu v c Đông Nam Á 7
1.7. S đ trung hòa carbon c a nhiên li u biogas 11
1.8. S đ mô hình x lý H2S trong biogas b i các v t li u lọc khác nhau 14
1.9. Hi u qu lọc H2S trong biogas bằng nh ng v t li u khác nhau 15
1.10. S đ h th ng lọc biogas bằng tháp n ớc có v t li u đ m 16
1.11. nh h ng c a thƠnh ph n CH4 trong biogas đ n tính năng đ ng c 18
2.1. Bi n thiên công su t nén theo áp su t biogas đ u ra
c a khí có thƠnh ph n 60% CH4, 40% CO2
22
2.2. Bi n thiên năng l ng tích lũy trong biogas theo áp su t nén 24
2.3. Hi u qu năng l ng s d ng biogas nén 24
2.4. S đ mô ph ng quá trình nén tách CO2 c a khí biogas 25
2.5. Đ ng c có bu ng cháy phù h p với vi c s d ng nhiên li u khí 32
2.6. C m van chơn không ba ch c năng cung c p nhiên li u biogas nén cho xe g n máy
33
2.7. S đ nguyên lý van công su t kiểu chơn không 34
2.8. S đ nguyên lý van không t i kiểu chơn không 35
2.9. S đ nguyên lý van gia t c kiểu chơn không 36
2.10. Hình nh l p đặt h th ng cung c p biogas nén trên xe g n máy Wave 110cc
37
2.11. S đ t ng thể h th ng cung c p biogas kiểu van chơn không ba ch c năng cho xe g n máy Honda wave α 110cc
38
2.12. Mô hình tính toán t ng đ ng c a h th ng cung c p biogas kiểu van ba ch c năng trên xe g n máy.
40
2.13. S đ tính toán cơn bằng l u l ng t i các dung tích Vi 42
2.14. Đ nh c van cung c p biogas theo góc quay tr c khuỷu c a đ ng c 53
2.15. Quan h gi a tỷ l t ng đ ng h n h p vƠ t i đ ng c c a c m van chơn không ba ch c năng cung c p biogas nén cho xe g n máy Honda wave 110cc
54
3.1. S đ t ng quát các trang thi t bị trong phòng th nghi m xe máy 56
3.2. Xe g n máy Honda wave α 110cc sau khi l p đặt h th ng cung c p nhiên li u biogas nén vƠ đ a lên băng th Chassis Dynamometer 20’’
57
3.3. Đ a xe g n máy lên băng th Chassis Dynamometer 20’’ 58
3.4. S đ b trí thi t bị thí nghi m đo áp su t bu ng cháy c a đ ng c 59
3.5. Ch y th nghi m trên đ ng 91
4.1. Di n bi n áp su t theo góc quay tr c khuỷu c a đ ng c xe g n máy Honda wave α 110cc
92
4.2. Đ thị công chỉ thị chu trình c a đ ng c xe g n máy Honda wave α 110cc ng với nhiên li u xăng RON 92 vƠ biogas 85%CH4
92
4.3. Di n bi n áp su t theo góc quay c a tr c khuỷu c a đ ng c xe g n máy Honda wave α 110cc ng với các t c đ góc c a tr c khuỷu khác nhau
94
4.4. Đ thị công chỉ thị chu trình c a đ ng c xe g n máy Honda wave α 110cc th c nghi m
94