Luận Văn Thạc Sĩ: Nghiên Cứu Thiết Kế Và Chế Tạo Hệ Thống Tích Hợp Hâm Nhiên Liệu Sinh Học Cho Động Cơ Diesel D243

• Tác giả: Vũ Quang Thoại
• Người hướng dẫn: TS. Thẩm Bội Châu
• Trường học: Trường Đại học Giao thông Vận tải TP. HCM
• Chuyên ngành: Khai thác và bảo trì tàu thủy
• Đề tài: Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống tích hợp để hâm nhiên liệu sinh học sử dụng trực tiếp cho động cơ diesel D243
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ kỹ thuật
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHIÊN LIỆU SINH HỌC CÁC PHƯƠNG PHÁP HÂM SẤY NHIÊN LIỆU
• 1.1. Tổng quan về nhiên liệu sinh học bio-oils/biodiesel
• 1.2. Cấu trúc phân tử của dầu sinh học gốc
• 1.3. Thành phần hóa học của dầu sinh học gốc, diesel sinh học gốc và nhiên liệu diesel D2
• 1.4. Tính chất vật lý của dầu sinh học gốc
• 1.5. Độ nhớt, khối lượng riêng, sức căng bề mặt, điểm chớp cháy của diesel sinh học gốc, dầu sinh học gốc và diesel D2 ở nhiệt độ 40°C
• 1.6. Nhiệt trị, số cetane, điểm vẩn đục và điểm đông đặc của dầu sinh học gốc, diesel sinh học gốc và nhiên liệu diesel D2
• 1.7. Những ưu điểm và nhược điểm của dầu sinh học gốc làm nhiên liệu thay thế
• 1.8. Cấu trúc phân tử của diesel sinh học gốc
• 1.9. Tính chất và thành phần của diesel sinh học gốc
• 1.10. Độ nhớt, khối lượng riêng và sức căng bề mặt của diesel sinh học gốc
• 1.11. Tiêu chuẩn đối với diesel sinh học gốc B100
• 2. CHƯƠNG 2: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÂM NHIÊN LIỆU DẦU SINH HỌC GỐC
• 2.1. Phương pháp hâm nhiên liệu kiểu tích hợp điện-khí xả
• 2.2. Lý thuyết thiết kế hệ thống hâm nhiên liệu dầu sinh học gốc kiểu tích hợp điện-khí xả
• 2.3. Tính toán, thiết kế thiết bị tận dụng nhiệt khí xả
• 2.3.1. Tổng quan về thiết bị tận dụng nhiệt khí xả
• 2.3.2. Lý thuyết tính toán thiết bị tận dụng nhiệt khí xả kiểu ống
• 2.3.3. Tính toán, thiết kế bộ hâm bằng điện
• 3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG HÂM NHIÊN LIỆU DẦU DỪA DÙNG TRỰC TIẾP TRÊN ĐỘNG CƠ
• 3.1. Các thông số của dầu dừa
• 3.2. Tính chất lý hóa của dầu dừa
• 3.3. Đặc tính phun của dầu dừa theo nhiệt độ
• 3.4. Sơ đồ bố trí thí nghiệm
• 3.5. Tính toán, thiết kế hệ thống hâm nhiên liệu dầu dừa kiểu tích hợp điện-khí xả cho động cơ D243
• 3.5.1. Xác định các thông số của khí xả của động cơ D243
• 3.5.2. Tính diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của thiết bị
• 3.5.3. Tính toán két nhiên liệu và tính chọn bơm
• 3.5.4. Tính toán điện trở sấy
• 3.5.5. Tính tổn hao áp suất của dòng khí xả qua thiết bị tận dụng nhiệt
• 3.5.6. Tính bền bộ tận dụng nhiệt khí thải
• 3.5.6.1. Phương pháp tính độ bền
• 3.5.6.2. Kết quả tính toán độ bền
• 3.6. Chế tạo hệ thống
• 3.7. Lắp đặt và thử nghiệm trên động cơ D243
• 3.7.1. Lắp đặt hệ thống trên động cơ D243
• 3.7.2. Kết quả thử nghiệm trên động cơ D243
• 3.7.2.1. Kết quả thử nghiệm với dầu DO
• 3.7.2.2. Kết quả thử nghiệm với dầu dừa, nhiệt độ hâm là 80°C, 100°C, 120°C
• 3.8. Kiểm nghiệm và tính các chỉ tiêu của hệ thống
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA LUẬN VĂN
• Hướng phát triển của luận văn
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Hệ thống hâm nhiên liệu sinh học

Luận văn tập trung vào thiết kế và chế tạo hệ thống hâm nhiên liệu sinh học tích hợp cho động cơ diesel D243. Hệ thống này nhằm tận dụng nhiệt khí thải và năng lượng điện để hâm nóng nhiên liệu, cải thiện hiệu suất và giảm phát thải. Nhiên liệu sinh học được sử dụng là dầu dừa, có độ nhớt cao và cần được hâm nóng để đạt hiệu quả phun sương tối ưu. Hệ thống tích hợp này không chỉ tăng hiệu suất động cơ mà còn góp phần bảo vệ môi trường.

1.1. Thiết kế hệ thống

Quá trình thiết kế hệ thống bao gồm việc tính toán và lựa chọn các thành phần như thiết bị tận dụng nhiệt khí xả, bộ hâm điện, và hệ thống điều khiển. Thiết bị tận dụng nhiệt khí xả được thiết kế dạng ống để tối ưu hóa quá trình trao đổi nhiệt. Bộ hâm điện được tính toán để đảm bảo nhiên liệu đạt nhiệt độ yêu cầu trước khi vào buồng đốt.

1.2. Chế tạo hệ thống

Sau khi thiết kế, hệ thống được chế tạo và lắp đặt trên động cơ diesel D243. Các thành phần chính bao gồm bầu hâm điện, ống nối, van, và thiết bị tận dụng nhiệt khí xả. Quá trình chế tạo đảm bảo độ bền và khả năng hoạt động ổn định trong điều kiện thực tế.

II. Động cơ diesel D243

Động cơ diesel D243 là đối tượng nghiên cứu chính của luận văn. Động cơ này được sử dụng rộng rãi trong các phương tiện giao thông và máy móc công nghiệp. Việc tích hợp hệ thống hâm nhiên liệu sinh học vào động cơ này nhằm cải thiện hiệu suất và giảm phát thải khí độc hại. Các thông số kỹ thuật của động cơ như công suất, vòng quay, và nhiệt độ khí xả được phân tích kỹ lưỡng để tối ưu hóa thiết kế hệ thống.

2.1. Hiệu suất động cơ

Hệ thống hâm nhiên liệu sinh học giúp cải thiện hiệu suất động cơ bằng cách giảm độ nhớt của nhiên liệu, tăng khả năng phun sương và cháy hoàn toàn. Kết quả thử nghiệm cho thấy suất tiêu hao nhiên liệu giảm đáng kể khi sử dụng dầu dừa được hâm nóng ở các nhiệt độ 80°C, 100°C, và 120°C.

2.2. Bảo trì động cơ

Việc sử dụng nhiên liệu sinh học cũng đòi hỏi các biện pháp bảo trì động cơ phù hợp. Các nghiên cứu chỉ ra rằng dầu dừa có thể gây cốc trên kim phun và ảnh hưởng đến dầu bôi trơn. Do đó, hệ thống hâm nóng được thiết kế để giảm thiểu các tác động tiêu cực này.

III. Tích hợp hệ thống

Luận văn đề xuất phương pháp tích hợp hệ thống hâm nóng nhiên liệu sinh học vào động cơ diesel D243. Hệ thống này kết hợp giữa tận dụng nhiệt khí xả và sử dụng điện trở sấy để đạt hiệu quả tối ưu. Quá trình tích hợp bao gồm việc lắp đặt các thiết bị, kết nối hệ thống điều khiển, và thử nghiệm trên băng thử động cơ.

3.1. Công nghệ động cơ

Việc áp dụng công nghệ động cơ hiện đại giúp tối ưu hóa quá trình tích hợp. Các thiết bị như cảm biến nhiệt độ, bộ điều khiển công suất điện trở sấy được sử dụng để đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả.

3.2. Thử nghiệm và đánh giá

Hệ thống được thử nghiệm trên động cơ D243 với các chế độ tải và vòng quay khác nhau. Kết quả cho thấy hệ thống tích hợp giúp giảm phát thải khí độc hại như CO, NOx, và tăng hiệu suất động cơ. Các chỉ tiêu kỹ thuật được kiểm nghiệm và đánh giá để đảm bảo tính khả thi trong thực tế.