Luận án Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy của động cơ Dual Fuel (Biogas-diesel)

Tên luận án:

Nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy của động cơ dual fuel (biogas-diesel)

Ngành:

Kỹ thuật Động cơ và Ô tô

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án tập trung nghiên cứu quá trình hình thành hỗn hợp và cháy của động cơ diesel sử dụng hai nhiên liệu (dual fuel) biogas-diesel, nhằm mục tiêu tiết kiệm năng lượng, giảm thiểu ô nhiễm môi trường và đa dạng hóa nguồn nhiên liệu cho ngành động cơ và ô tô. Đề tài nhấn mạnh tầm quan trọng của việc sử dụng biogas, một nguồn năng lượng tái tạo, không làm tăng nồng độ CO2 trong khí quyển, cũng như giải pháp công nghệ chuyển đổi động cơ truyền thống sang sử dụng biogas là cần thiết.

Đối tượng nghiên cứu là quá trình cháy trong động cơ dual fuel Vikyno EV2600-NB sử dụng nhiên liệu biogas-diesel. Phạm vi nghiên cứu giới hạn trong việc mô hình hóa và thực nghiệm quá trình hình thành hỗn hợp và cháy của động cơ này. Phương pháp nghiên cứu kết hợp lý thuyết, mô hình hóa (sử dụng phần mềm Fluent) và thực nghiệm để xác lập đường đặc tính của hệ số tỷ lệ tương đương, dự đoán tính năng kinh tế-kỹ thuật, và đo diễn biến áp suất trong buồng cháy với các thành phần CH4 khác nhau.

Về mặt khoa học, luận án đã góp phần nghiên cứu cơ bản và chuyên sâu về động cơ dual fuel tại Việt Nam, xác định được đường đặc tính hệ số tỷ lệ tương đương, xây dựng mô hình tính toán quá trình hình thành hỗn hợp và cháy, đồng thời chỉ ra đặc điểm quá trình cháy của biogas với các thành phần methane khác nhau. Về mặt thực tiễn, đề tài chứng minh hiệu quả của việc sử dụng biogas cho động cơ đốt trong và tiềm năng giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Các kết quả chính cho thấy sự bay hơi của tia phun diesel bị ảnh hưởng bởi CO2, CH4, áp suất và nhiệt độ buồng cháy. Đánh lửa bằng tia phun mồi diesel cho tốc độ gia tăng áp suất cao hơn so với đánh lửa cưỡng bức. Áp suất và nhiệt độ cực đại trong buồng cháy tăng khi hàm lượng CH4 trong biogas tăng. Công suất chỉ thị chu trình đạt cực đại khi hệ số tương đương khoảng 1,1. Công suất cực đại của động cơ dual fuel biogas-diesel thấp hơn so với chạy hoàn toàn bằng diesel (giảm 12% với 80%CH4 và 25% với 60%CH4 biogas). Hiệu suất cơ giới của động cơ dao động từ 0,82 đến 0,89. Luận án cũng đưa ra đường kính ống cấp biogas tối ưu cho từng thành phần CH4 và kết luận rằng mô hình mô phỏng có độ chính xác tương đối tốt, chênh lệch với thực nghiệm dưới 10% đối với các thông số chính.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

• Chương 1 TỔNG QUAN

  • 1.1. VẤN ĐỀ NĂNG LƯỢNG VÀ MÔI TRƯỜNG HIỆN NAY
  • 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU SẠCH
  • 1.3. ĐẶC ĐIỂM KHÍ SINH HỌC BIOGAS SỬ DỤNG CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
  • 1.4. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG NHIÊN LIỆU KHÍ BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
  • 1.4.1. Nghiên cứu và ứng dụng biogas trên thế giới
  • 1.4.2. Nghiên cứu và ứng dụng Biogas ở Việt Nam
  • 1.5. KẾT LUẬN

• Chương 2 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TRÌNH HÌNH THÀNH HỖN HỢP VÀ CHÁY CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL (BIOGAS-DIESEL)

  • 2.1. LÝ THUYẾT PHÁT TRIỂN CỦA TIA PHUN DIESEL TRONG BUỒNG CHÁY ĐỘNG CƠ DUAL FUEL (BIOGAS – DIESEL)
  • 2.1.1. Các phương trình mô tả sự chuyển động của hạt trong tia phun
  • 2.1.2. Theo dõi sự chuyển động hỗn loạn của hạt trong môi trường chảy rối
  • 2.1.3. Bay hơi của hạt
  • 2.2. SỰ PHÁT TRIỂN CỦA TIA PHUN DIESEL TRONG HỖN HỢP BIOGAS-KHÔNG KHÍ
  • 2.3. NGHIÊN CỨU SỰ PHÁT TRIỂN TIA PHUN DIESEL TRONG BUỒNG CHÁY ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU BIOGAS CÓ THÀNH PHẦN CH4 KHÁC NHAU.
  • 2.3.1. Thành phần hỗn hợp
  • 2.3.2. Điều kiện tia phun diesel
  • 2.3.3. Ảnh hưởng của áp suất buồng cháy
  • 2.3.4. Ảnh hưởng của nhiệt độ hỗn hợp đến sự phát triển của tia phun
  • 2.3.5. Ảnh hưởng của nhiên liệu biogas
  • 2.3.6. Ảnh hưởng của lưu lượng phun
  • 2.4. NGHIÊN CỨU QUÁ TRÌNH CHÁY CỦA HỖN HỢP BIOGAS-KHÔNG KHÍ ĐÁNH LỬA BẰNG TIA PHUN MỒI DIESEL
  • 2.4.1. Hệ số tương đương ợ và thành phần hỗn hợp f
  • 2.4.2. Biến thiên áp suất và nhiệt độ hỗn hợp trong buồng cháy
  • 2.4.3. Ảnh hưởng các yếu tố khác nhau đến hiệu quả của quá trình cháy
  • 2.4.3.1. Ảnh hưởng của lượng phun nhiên liệu diesel
  • 2.4.3.2. Ảnh hưởng của thành phần hỗn hợp f
  • 2.4.3.3. Ảnh hưởng của nhiên liệu
  • 2.5. KẾT LUẬN

• Chương 3 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

  • 3.1. TRANG THIẾT BỊ NGHIÊN CỨU
  • 3.1.1. Động cơ thí nghiệm
  • 3.1.2. Băng thử công suất động cơ APA 204
  • 3.1.3. Hệ thống đo áp suất buồng cháy động cơ đốt trong - indiset 620
  • 3.1.4. Thiết bị đo lưu lượng khí nạp và lưu lượng biogas cung cấp cho động cơ dual fuel.
  • 3.2. THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ.
  • 3.1.5. Sơ đồ bố trí thí nghiệm và quy trình thử nghiệm động cơ trên băng thử
  • 3.2.1. Phân tích kết quả thực nghiệm
  • 3.2.2.1. Phân tích kết quả thực nghiệm khi xác định hệ số tương đương φ
  • 3.2.2.2. Phân tích kết quả thực nghiệm quá trình cháy động cơ dual fuel
  • 3.3. KẾT LUẬN

• Chương 4 SO SÁNH KẾT QUẢ CHO BỞI MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM ĐỘNG CƠ DUAL FUEL BIOGAS-DIESEL

  • 4.1. SO SÁNH BIẾN THIÊN ÁP SUẤT CHỈ THỊ TRONG BUỒN CHÁY ĐỘNG CƠ VÀ CÔNG CHỈ THỊ CHU TRÌNH CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL.
  • 4.2. SO SÁNH TÍNH NĂNG CỦA ĐỘNG CƠ DUAL FUEL CHO BỞI MÔ PHỎNG VÀ THỰC NGHIỆM
  • 4.3.1. So sánh biến thiên công suất có ích của động cơ dual fuel theo hệ số tương đương cho bởi mô phỏng và thực nghiệm
  • 4.3.2. So sánh đường đặc tính ngoài của động cơ dual fuel cho bởi mô phỏng và thực nghiệm
  • 4.3. KẾT LUẬN

• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI

  • 1. KẾT LUẬN
  • 2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN