Luận văn thạc sĩ: Nghiên cứu đặc tính cháy và phát thải của động cơ lưỡng nhiên liệu cồn - diesel

• Tác giả: Phạm Huy Thuyết
• Người hướng dẫn: Ts. Nguyễn Trung Kiên
• Trường học: Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp - Đại học Thái Nguyên
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực
• Đề tài: Nghiên cứu đặc tính cháy và phát thải của động cơ lưỡng nhiên liệu cồn - diesel
• Loại tài liệu: Luận văn Thạc sỹ Khoa học
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thái Nguyên

• LỜI CẢM ƠN
• MỞ ĐẦU
• 0.1. Lý do chọn đề tài
• 0.2. Mục đích của đề tài
• 0.3. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn
• 0.3.1. Ý nghĩa khoa học
• 0.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
• 0.4. Đối tượng nghiên cứu
• 0.5. Phương pháp nghiên cứu
• 0.6. Các nội dung chính trong đề tài
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Vấn đề thiếu hụt năng lượng và ô nhiễm môi trường
• 1.2. Tổng quan về nhiên liệu sinh học
• 1.2.1. Nhiên liệu ethanol
• 1.2.2. Tính chất vật lý của ethanol
• 1.2.3. Công nghệ sản xuất ethanol
• 1.2.4. Tình hình sản xuất ethanol trên thế giới và Việt Nam
• 1.2.5. Nghiên cứu ứng dụng ethanol cho động cơ diesel
• 1.3. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG LƯỠNG NHIÊN LIỆU
• 2.1. Vấn đề kiểm soát phát thải độc hại trong động cơ đốt trong
• 2.2. Đặc điểm phát thải độc hại của động cơ đốt trong
• 2.3. Các biện pháp giảm phát thải độc hại
• 2.4. Các mô hình tính toán chu trình công tác động cơ đốt trong
• 2.5. Mô hình cung cấp lưỡng nhiên liệu diesel-alcohol
• 2.6. Cơ sở lý thuyết xây dựng mô hình mô phỏng
• 2.7. Mô hình nhiệt động bên trong xi lanh động cơ
• 2.7.1. Lựa chọn mô hình cháy
• 2.7.2. Lựa chọn mô hình truyền nhiệt
• 2.8. Mô hình đường ống thải
• 2.9. Mô hình đường ống nạp
• 2.10. Xây dựng mô hình mô phỏng phần mềm GT-Power
• 2.10.1. Giới thiệu chung về phần mềm GT-Power
• 2.10.2. Các phần tử chính của mô hình động cơ khảo sát
• 2.11. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ LƯỠNG NHIÊN LIỆU
• 3.1. Xây dựng mô hình mô phỏng
• 3.2. Kết quả mô phỏng
• 3.2.1. Ảnh hưởng của lượng phun methanol, ethanol đến áp suất môi chất
• 3.2.2. Ảnh hưởng của lượng phun methanol, ethanol đến nhiệt độ môi chất
• 3.2.3. Ảnh hưởng của lượng phun methanol, ethanol đến tốc độ tỏa nhiệt
• 3.2.4. Ảnh hưởng của lượng phun methanol, ethanol đến phát thải CO2
• 3.2.5. Ảnh hưởng của lượng phun methanol, ethanol đến phát thải NOx
• 3.2.6. Ảnh hưởng của lượng phun methanol, ethanol đến phát thải HC
• 3.3. Kết luận chương 3
• KẾT LUẬN CHUNG
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan về nghiên cứu đặc tính cháy động cơ lưỡng nhiên liệu

Nghiên cứu đặc tính cháy và phát thải của động cơ lưỡng nhiên liệu cồn diesel đang trở thành một chủ đề nóng trong lĩnh vực kỹ thuật cơ khí. Động cơ đốt trong, đặc biệt là động cơ diesel, chiếm ưu thế trong nhiều ứng dụng công nghiệp và giao thông. Tuy nhiên, việc sử dụng nhiên liệu hóa thạch đang gây ra nhiều vấn đề về ô nhiễm môi trường và an ninh năng lượng. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các loại nhiên liệu thay thế như cồn là rất cần thiết.

1.1. Tình hình nghiên cứu nhiên liệu cồn trong động cơ

Nhiên liệu cồn, đặc biệt là ethanol và methanol, đã được nghiên cứu rộng rãi trong các ứng dụng động cơ. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc pha trộn cồn với diesel có thể cải thiện hiệu suất động cơ và giảm phát thải khí độc hại.

1.2. Lợi ích của động cơ lưỡng nhiên liệu cồn diesel

Động cơ lưỡng nhiên liệu cồn - diesel không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm mà còn tăng cường hiệu suất. Việc sử dụng cồn làm nhiên liệu có thể giảm đáng kể lượng khí thải CO2 và NOx, đồng thời cải thiện tính bền vững của nguồn năng lượng.

II. Vấn đề ô nhiễm môi trường từ động cơ đốt trong

Ô nhiễm môi trường do động cơ đốt trong là một vấn đề nghiêm trọng. Khí thải từ động cơ diesel chứa nhiều chất độc hại như NOx, CO và các hạt bụi mịn. Những chất này không chỉ gây hại cho sức khỏe con người mà còn ảnh hưởng đến môi trường. Việc tìm kiếm các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm là rất cần thiết.

2.1. Tác động của khí thải động cơ đến sức khỏe

Khí thải từ động cơ diesel có thể gây ra nhiều bệnh lý nghiêm trọng như bệnh hô hấp, tim mạch và ung thư. Việc giảm thiểu ô nhiễm từ động cơ là một trong những ưu tiên hàng đầu của các nhà nghiên cứu.

2.2. Các tiêu chuẩn phát thải hiện hành

Nhiều quốc gia đã thiết lập các tiêu chuẩn phát thải nghiêm ngặt nhằm kiểm soát ô nhiễm từ động cơ. Các tiêu chuẩn này yêu cầu động cơ phải giảm thiểu phát thải khí độc hại, thúc đẩy việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới.

III. Phương pháp nghiên cứu đặc tính cháy động cơ lưỡng nhiên liệu

Để nghiên cứu đặc tính cháy của động cơ lưỡng nhiên liệu cồn - diesel, các phương pháp mô phỏng và thực nghiệm được áp dụng. Sử dụng phần mềm GT-Power giúp mô phỏng quá trình cháy và phát thải, từ đó đưa ra các kết luận chính xác về hiệu suất động cơ.

3.1. Mô hình hóa quá trình cháy trong động cơ

Mô hình hóa quá trình cháy giúp hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và phát thải. Các thông số như tỷ lệ pha trộn cồn và diesel, áp suất và nhiệt độ trong buồng đốt đều được xem xét.

3.2. Phân tích kết quả mô phỏng

Kết quả mô phỏng cho thấy rằng việc sử dụng cồn có thể cải thiện đáng kể hiệu suất động cơ và giảm phát thải khí độc hại. Các thông số như áp suất, nhiệt độ và lượng nhiên liệu được tối ưu hóa để đạt được hiệu quả tốt nhất.

IV. Ứng dụng thực tiễn của động cơ lưỡng nhiên liệu cồn diesel

Động cơ lưỡng nhiên liệu cồn - diesel đang được áp dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như giao thông vận tải và nông nghiệp. Việc sử dụng nhiên liệu cồn không chỉ giúp giảm chi phí nhiên liệu mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

4.1. Ứng dụng trong giao thông vận tải

Nhiều phương tiện giao thông đã chuyển sang sử dụng động cơ lưỡng nhiên liệu cồn - diesel. Điều này không chỉ giúp giảm ô nhiễm mà còn tiết kiệm chi phí nhiên liệu cho người sử dụng.

4.2. Ứng dụng trong nông nghiệp

Động cơ lưỡng nhiên liệu cũng được sử dụng trong các máy móc nông nghiệp, giúp tăng cường hiệu suất làm việc và giảm thiểu tác động đến môi trường. Việc sử dụng nhiên liệu cồn trong nông nghiệp đang trở thành xu hướng mới.

V. Kết luận và triển vọng tương lai của động cơ lưỡng nhiên liệu

Nghiên cứu đặc tính cháy và phát thải của động cơ lưỡng nhiên liệu cồn - diesel mở ra nhiều triển vọng cho tương lai. Việc phát triển công nghệ và ứng dụng nhiên liệu cồn sẽ giúp giảm thiểu ô nhiễm và đảm bảo an ninh năng lượng.

5.1. Tương lai của động cơ lưỡng nhiên liệu

Với sự phát triển của công nghệ, động cơ lưỡng nhiên liệu cồn - diesel sẽ ngày càng được cải tiến, giúp nâng cao hiệu suất và giảm phát thải. Các nghiên cứu tiếp theo sẽ tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất và sử dụng nhiên liệu cồn.

5.2. Khuyến nghị cho nghiên cứu tiếp theo

Cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ mới để cải thiện hiệu suất động cơ lưỡng nhiên liệu. Việc hợp tác giữa các nhà nghiên cứu, doanh nghiệp và chính phủ là rất quan trọng để đạt được mục tiêu này.