Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu quá trình cháy và phát thải ô nhiễm của động cơ hybrid biogas xăng

• Tác giả: Võ Anh Vũ
• Trường học: Đại học Bách Khoa Đà Nẵng
• Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Cháy Và Phát Thải Ô Nhiễm Của Động Cơ Hybrid Biogas Xăng
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2021
• Địa điểm: Đà Nẵng

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Sự cần thiết của việc sử dụng năng lượng tái tạo
• 1.2. Nhiên liệu sinh học
• 1.3. Các thế hệ nhiên liệu sinh học
• 1.4. Động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức được cải tạo từ động cơ xăng
• 1.5. Động cơ biogas đánh lửa cưỡng bức được cải tạo từ động cơ diesel
• 1.6. Tình hình nghiên cứu ứng dụng động cơ biogas thế giới và Việt Nam
• 1.6.1. Các công trình nghiên cứu ứng dụng động cơ biogas trên thế giới
• 1.6.2. Các công trình nghiên cứu phát triển động cơ biogas ở Việt Nam
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH TẠO HỖN HỢP VÀ CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG
• 2.1. Hệ phương trình cơ bản
• 2.2. Các phương trình tổng quát
• 2.3. Phân tích Reynolds
• 2.4. Trung bình kiểu Favre
• 2.5. Khép kín của hệ phương trình
• 2.6. Mô hình cháy không đồng nhất
• 2.6.1. Các mô hình cháy không đồng nhất
• 2.6.2. Mô hình cháy không đồng nhất thông qua đại lượng bảo toàn
• 2.6.3. Mô hình cháy hỗn hợp đồng nhất
• 2.6.4. Thiết lập hệ phương trình cháy
• 2.6.5. Lan tràn màng lửa
• 2.6.6. Mô hình cháy đồng nhất cục bộ
• 3. CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH CẤP NHIÊN LIỆU VÀ QUÁ TRÌNH CHÁY TRONG ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU HYBRID BIOGAS/XĂNG
• 3.1. Mục tiêu, đối tượng mô phỏng
• 3.2. Mô hình hình học của động cơ và điều kiện biên mô phỏng
• 3.3. Kết quả mô phỏng quá trình cung cấp nhiên liệu hybrid biogas-xăng
• 3.4. Mô phỏng quá trình cháy và phát thải ô nhiễm động cơ DA465QE Towner sử dụng nhiên liệu hybrid biogas-xăng
• 3.5. Ảnh hưởng của hệ số tương đương
• 3.6. So sánh tính năng động cơ khi chạy bằng biogas/xăng
• 3.7. Ảnh hưởng của hàm lượng xăng bổ sung vào biogas
• 3.8. Ảnh hưởng của tốc độ động cơ
• 3.9. Ảnh hưởng của góc đánh lửa sớm
• 3.10. Hài hòa giữa Wi và NOx
• 4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU HYBRID BIOGAS-XĂNG
• 4.1. Mục đích và giới hạn nghiên cứu thực nghiệm
• 4.2. Đặc điểm hệ thống nhiên liệu của động cơ DA465QE
• 4.3. Thiết kế hệ thống cung cấp hybrid biogas-xăng
• 4.4. Nguyên lý cấp ga liên tục và gián đoạn
• 4.5. Hệ thống cung cấp biogas cho động cơ DA465QE
• 4.6. Hệ thống cung cấp nhiên liệu hybrid biogas-xăng cho động cơ DA465QE
• 4.7. Kết cấu tổ hợp van chân không cung cấp biogas
• 4.8. Giới thiệu hệ thống thực nghiệm
• 4.9. Tổng quan về băng thử công suất động cơ
• 4.10. Băng thử công suất APA 204/08
• 4.11. Thiết bị cấp và đo tiêu hao nhiên liệu 733S
• 4.12. Thiết bị AVL 553
• 4.13. Thiết bị đo lưu lượng khí nạp
• 4.14. Máy tính điều khiển
• 4.15. Thiết bị phân tích khí thải MGT 5
• 4.16. Nghiên cứu thực nghiệm động cơ chạy nhiên liệu hybrid biogas-xăng
• 4.17. Bố trí hệ thống thí nghiệm
• 4.18. Chuẩn bị nhiên liệu
• 4.19. Lắp đặt động cơ thí nghiệm lên băng thử công suất
• 4.20. Chế độ thí nghiệm
• 4.21. Kết quả thực nghiệm và so sánh với kết quả mô phỏng
• 4.22. So sánh tính năng động cơ
• 4.23. So sánh phát thải các chất ô nhiễm cho bởi mô phỏng và thực nghiệm
• 4.24. Tổng hợp các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng động cơ hybrid
• MỞ ĐẦU
• KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về động cơ hybrid biogas xăng

Động cơ hybrid biogas-xăng là một giải pháp tiềm năng trong việc giảm phát thải ô nhiễm và sử dụng nhiên liệu tái tạo. Việc kết hợp giữa biogas và xăng không chỉ giúp giảm thiểu lượng khí thải độc hại mà còn tận dụng được nguồn năng lượng dồi dào từ biogas. Theo nghiên cứu, động cơ này có thể hoạt động hiệu quả với tỷ lệ phối trộn khác nhau giữa hai loại nhiên liệu, từ đó tối ưu hóa hiệu suất và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc sử dụng nhiên liệu sinh học như biogas không chỉ giúp giảm phát thải CO2 mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Đặc biệt, biogas có khả năng làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm như NOx và CO, từ đó cải thiện chất lượng không khí.

1.1. Tính năng và hiệu suất động cơ

Động cơ hybrid biogas-xăng cho thấy hiệu suất hoạt động cao khi sử dụng nhiên liệu tái tạo. Các nghiên cứu cho thấy rằng việc bổ sung biogas vào xăng có thể cải thiện hiệu suất động cơ, đồng thời giảm thiểu phát thải ô nhiễm. Đặc biệt, động cơ này có thể hoạt động ổn định ở nhiều chế độ khác nhau, từ đó đáp ứng được nhu cầu sử dụng đa dạng của người tiêu dùng. Việc nghiên cứu và phát triển động cơ hybrid không chỉ mang lại lợi ích về mặt kinh tế mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường, giảm thiểu tác động của biến đổi khí hậu.

II. Phân tích quá trình cháy trong động cơ

Quá trình cháy trong động cơ hybrid biogas-xăng là một yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến hiệu suất và phát thải ô nhiễm. Nghiên cứu cho thấy rằng phân tích cháy trong động cơ sử dụng biogas-xăng có thể giúp tối ưu hóa quá trình đốt cháy, từ đó giảm thiểu lượng khí thải độc hại. Việc sử dụng mô hình cháy không đồng nhất giúp hiểu rõ hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cháy, bao gồm tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu, góc đánh lửa và tốc độ động cơ. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc điều chỉnh các thông số này có thể cải thiện đáng kể hiệu suất động cơ và giảm phát thải ô nhiễm.

2.1. Mô hình cháy và ảnh hưởng của nhiên liệu

Mô hình cháy trong động cơ hybrid biogas-xăng cho thấy sự khác biệt rõ rệt so với động cơ chạy hoàn toàn bằng xăng. Việc sử dụng biogas làm nhiên liệu chính có thể làm giảm nhiệt độ cháy và thay đổi động học của quá trình cháy. Điều này dẫn đến việc phát thải các chất ô nhiễm như NOx và CO cũng giảm đi. Nghiên cứu cho thấy rằng việc tối ưu hóa tỷ lệ hỗn hợp nhiên liệu có thể giúp cải thiện hiệu suất động cơ, đồng thời giảm thiểu tác động đến môi trường. Sự kết hợp giữa biogas và xăng không chỉ mang lại lợi ích về mặt hiệu suất mà còn góp phần vào việc phát triển bền vững.

III. Đánh giá phát thải ô nhiễm

Đánh giá phát thải ô nhiễm từ động cơ hybrid biogas-xăng là một phần quan trọng trong nghiên cứu này. Các kết quả cho thấy rằng việc sử dụng biogas có thể làm giảm đáng kể lượng khí thải độc hại so với động cơ chạy hoàn toàn bằng xăng. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng nồng độ NOx và CO giảm đi khi sử dụng biogas, điều này cho thấy tiềm năng của động cơ hybrid trong việc giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Việc phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến phát thải ô nhiễm cũng giúp xác định các biện pháp cải thiện hiệu suất động cơ.

3.1. So sánh phát thải giữa các loại nhiên liệu

So sánh phát thải ô nhiễm giữa động cơ sử dụng biogas-xăng và các loại nhiên liệu khác cho thấy sự khác biệt rõ rệt. Động cơ hybrid biogas-xăng không chỉ giảm thiểu phát thải CO2 mà còn làm giảm nồng độ các chất ô nhiễm khác như NOx và HC. Các nghiên cứu thực nghiệm cho thấy rằng việc sử dụng biogas có thể giúp cải thiện chất lượng không khí, từ đó góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Điều này cho thấy rằng động cơ hybrid biogas-xăng là một giải pháp khả thi trong việc giảm phát thải ô nhiễm và bảo vệ môi trường.