ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài: Cuối thế kỷ trước, các nhà khoa học đã dự báo nguồn năng lượng có nguồn gốc hóa thạch đang cạn dần. Không ai có thể biết chính xác chu kỳ tái tạo của nguồn năng lượng này và trữ lượng của nó. Trong quá trình sử dụng lọai nhiên liệu này có nhược điểm là cháy không hòan tòan, tạo ra các sản phẩm cháy: CO, CO2, HC, NOx, SOx , PM.gây ô nhiễm môi trường.
Nhiên liệu sử dụng tạo ra khí thải nhưng các khí thải không tạo ra lại nhiên liệu nên nhiên liệu truyền thống còn gọi là nhiên liệu không tái tạo được.Do vậy việc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế hiện nay đang là nhu cầu bức thiết. Các nước trên thế giới đã nghiên cứu về vần đề này từ lâu như Brasil đã nghiên cứu sử dụng cồn thay cho xăng từ năm 1973. Riêng ở nước ta việc nghiên cứu tìm nguồn năng lượng mới còn bỏ ngỏ.Chủ yếu là tự phát của các trường Đại học, các Viện nghiên cứu. Luận văn này nhằm đóng góp vào việc tìm ra nguồn năng lượng mới với các yêu cầu : Tiềm năng lớn có thể đáp ứng nhu cầu nhiên liệu.
Năng lượng có thể tái tạo Hiệu suất chuyển đổi nhiệt cao Công nghệ sản xuất đơn giản, phù hợp với trình độ khoa học kỹ thuật và đặc điểm lãnh thổ của nước ta. Quá trình điều chế nguyên liệu càng đơn giản càng tốt sao cho có thể chuyển giao công nghệ sản xuất cho người sử dụng. Giá thành phù hợp khả năng tài chính của Việt Nam. Dễ tồn trữ và bảo quản.
Không thay đổi hoặc ít phải thay đổi kết cấu của động cơ. Các nguồn năng lượng hiện nay có thể thay thế dầu diesel: DME DiMethyl Ether CNG : khí thiên nhiên Nhiên liệu sinh khối(biofuel): dầu thực vật, cồn Trong các dạng năng lượng này năng lượng sinh khối được nhiều nước nghiên cứu vì khả năng tái tạo của nó.Ngoài ra dầu dừa là sản phẩm mang tính đặc điểm lãnh thổ của nước ta. Đó là lý do dầu dừa được chọn để nghiên cứu. Đối tƣợng nghiên cứu – phƣơng pháp nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là dầu dừa, nguyên liệu từ nông nghiệp do nước ta ở trong vùng nhiệt đới ẩm rất thuận tiện cho việc phát triển nguồn cung cấp.
Các nguyên liệu có nguồn gốc hóa thạch nếu có phải sử dụng phối hợp thì liều dùng với lượng càng ít càng tốt. Phương pháp nghiên cứu là thực nghiệm với điều kiện thí nghiệm đơn giản, phù hợp điều kiện cho phép. Các chỉ tiêu nhiên liệu được kiểm nghiệm bởi Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3. Kiểm nghiệm công suất động cơ được thực hiện bởi cán bộ kỹ thuật Phân xưởng lắp ráp động cơ Công ty Vinappro.
Phần kiểm tra khí thải được thực hiện bởi Trung tâm đăng kiểm phương tiện cơ giới 50-07 V. HVTH KS Ao Hùng Linh 1 Luan van Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R 3. Giới hạn đề tài: Các vấn đề cần nghiên cứu: Tính chất khi dùng làm nhiên liệu của dầu dừa. Các thông số sử dụng của động cơ khi sử dụng dầu dừa: công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, tiêu hao dầu bôi trơn, độ ô nhiễm không khí.
Thời hạn lưu trữ. Tính kinh tế sử dụng làm nhiên liệu của dầu dừa Các vấn đề còn hạn chế: Sự ăn mòn chi tiết Do thời gian thực hiện có hạn nên trong luận văn không thể nghiên cứu sự mài mòn của các chi tiết. Tuy nhiên trong luận văn cũng xem xét các yếu tố gây ăn mòn chi tiết máy. Tiềm năng dầu thực vật ở nƣớc ta : 4.1 Tiềm năng dầu thực vật: Nước ta là nước nhiệt đới, độ ẩm cao nhất có thể đạt (80-90%).Cây có dầu có nhiều lọai nên nguồn dầu thực vật rất đa dạng: dầu dừa, dầu cọ, dầu đậu nành, dầu mè, dầu phụng, dầu thầu dầu, dầu mù u… Sản lượng dầu thực vật được thống kê ở bảng 1:[10] Bảng thống kê sản lượng dầu thực vật Bảng 1 Lọai dầu Năng suất Sản lượng Năng suất dầu Diện tích trồng (tấn / ha) nguyên liệu (nghìn ha)-năm (nghìn tấn) 2003 (2003) Dầu dừa 0 .85 920 600-700 (kg/ha) 135,8 Dầu phụng 1,67 404,3 300 lít /ha 242,8 Dầu đậu nành 1,35 225,3 166,5 ĐBSCL có khoảng 120.000 ha trồng dừa, hơn 9.000 ha trồng mè, 18.000 ha trồng đậu nành và trên 1.500 ha đậu phộng cho thấy sản lượng dầu thực vật rất đáng kể.
Theo dự kiến Việt Nam sẽ đầu tư để nâng sản lượng dầu thực vật lên 450.[6] Theo [10] diện tích trồng dừa ở Việt Nam là 250 000 hécta, chủ yếu tập trung ở đồng bằng sông Cửu long và các tỉnh duyên hải miền Trung. Nhiều nhất là ở Bến Tre, Nghĩa Bình, Minh Hải, Thuận Hải, và một số huyện ở Thanh Hóa…[7] Với năng suất 600-700 kg/ha /năm sản lượng dầu dừa ở nước ta khoảng 150 000 -175 000 tấn. Như vậy dầu dừa là lọai có tiềm năng lớn so với các lọai dầu thực vật khác. Ðậu nành thời gian sinh trưởng 85-90 ngày, cho năng suất 3 tấn/ha trở lên.
Dừa thời gian sinh trưởng 3-4 năm, cho năng suất 5760 trái /ha Sản lượng dầu 600-700 kg/ha. Thời gian cho trái từ 40-60 năm. Như vậy theo thời gian diện tích trồng dừa ngày càng tăng.[13] HVTH KS Ao Hùng Linh 2 Luan van Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R 4.2 Nguyên liệu dầu dừa: 4. Nguồn gốc và sự phân bố: Dừa thuộc ngành Hiển hoa bí tử, nhóm đơn tử diệp, bộ Spacidiflorales, họ Cau-Areacaceae(Palme), chi Cocos, lòai nucifera: Cocos nucifer L.
Cây dừa là một trong năm cây có dầu quan trọng nhất trên thế giới.[7] Theo [18] về nguồn gốc của cây dừa thì không ai biết rõ là ở đâu và có thể là từ Indonesia hoặc Philippine. Dừa được trồng ( hoặc mọc tự nhiên ) ở các nước nhiệt đới Châu Á và các đảo Thái Bình Dương, châu Đại Dương, Châu Phi,Trung Nam Mỹ. Vào năm 2000 trên thế giới đã có 90 quốc gia trồng dừa với diện tích 11,6 triệu ha và cho đến nay gần 12 triệu ha.[12] Các nước có diện tích trồng dừa lớn nhất trên thế giới là Indonesia, Philippine, Ấn độ, Papua New Guinea. Theo [13] thống kê diện tích trồng dừa trên thế giới năm 2001 Bảng 2 Nước Diện tích trồng (ha) Indonesia 3,7 triệu Philippine 3,112 triệu Ấn độ 632 ngàn Papua New Guinea 260 ngàn Tazania 282 ngàn Mexico 150 ngàn b.
Mô tả cây dừa:[7] Thân: Thân hình trụ, suông nhẵn, màu xám không phân nhánh, càng lên cao đường kính thân càng nhỏ dần. Thân dừa có nhiều vết sẹo do lá rụng để lại. Dừa là lọai đơn tử diệp nên không có tầng sinh mô thứ cấp, thân chỉ phát triển khi cây còn nhỏ do phát sinh của tế bào sinh mô chính. Dáng thân và chu vi cũng là điều kiện để đánh giá sức mạnh của cây.
Đường kính thân cây quá lớn cũng không cho trái. Kinh nghiệm dân gian thường khóet 1 lỗ trên thân cây lúc này cây sẽ cho trái. Ở ngọn có đỉnh sinh trưởng, nếu đỉnh sinh trưởng chết là cây chết. Thân dừa có cơ cấu chung của thân đơn tử diệp, bao gồm: lớp ngoài là tế bào tẩm lignin, không có sinh mô thứ cấp, có nhiều bó libe mộc, có nhiều sợi tạo tính dỏe dai cho cây dừa.
Lá: Cây dừa thường mang khoảng 30 tàu lá. Lá rất to, mỗi tàu dài 5-6m, nặng 10-15 kg khi trưởng thành. Tàu lá ở cây trưởng thành gồm bẹ ôm lấy thân cây và phần sống mang hai dãy lá xếp đều ở hai bên. Dừa con có 4 lọai lá phát triển tuần tự: lá vẩy( 4 lá ), lá đơn( 5 lá ), lá chuyển tiếp ( 6-10 lá ) lá kép hình lông chim.
Rễ: Rễ dừa không có rễ trụ (rễ cái), có hệ thống rễ chằng chịt. Rễ mọc từ phần thấp nhất của cây gọi là bầu rễ. Bầu rễ phía trên ( sát gốc ) phình to dưới thon lại hình chóp ngược. Rễ chính phát sinh từ bầu rễ, phát triển theo chiều ngang trong vòng bán kính 2 mét.
Rễ chính tạo ra rễ con cấp hai, rễ HVTH KS Ao Hùng Linh 3 Luan van Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R này lại phân nhánh cho ra rễ cấp ba. Các rễ con mới thật sự là bộ phận hấp thụ chất dinh dưỡng chứ không phải rễ chính. Hình 1 Cây dừa Hoa tự: Hoa tự dừa thuộc lọai lưỡng tính đồng chu. Mỗi cây hàng năm trung bình ra 12-15 hoa tự.
Hoa tự có 2 lớp vỏ gọi là mo ngòai và mo trong. Bông mo ở nách lá, lúc đầu ở trong một mo dày, phân nhánh thành nhiều bông, mỗi bông mang hai hoa đực ở trên và hoa cái ở dưới. Hoa đực: dài khoảng 8 mm, có ba đài, ba cánh, sáu nhụy đực xếp thành hai vòng và một nhụy kép. Nhụy đực mang bao phấn.
Bao phấn sẽ nứt dọc để phóng thích phấn hoa. Phấn hoa có màu vàng, nếu thụ phấn chéo giữa các cây sẽ tạo ra dừa đặc ruột là một đặc sản. Tuy nhiên tỷ lệ thụ phấn chéo rất nhỏ.[5] Hoa cái: Lớn hơn hoa đực, có ba đài, ba cánh, ba noãn nhưng có chỉ một noãn thụ phấn và phát triển thành quả hạch mang một hạt, một đầu nhụy và một tuyến mật. Trái: Trái dừa là một quả nhân cứng đơn mầm, chỉ gồm một hột duy nhất bao quanh bởi một nội quả bì cứng( gọi là gáo ) và một trung quả bì mềm (gọi là xơ).Trái dừa gồm các phần sau: HVTH KS Ao Hùng Linh 4 Luan van Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R -Vỏ: Vỏ ngoài bóng láng.
Phía trong là xơ màu nâu.(Hình 4) Nội quả bì tẩm lignin đen rất cứng gọi là gáo có ba khía sọc ở phía đáy. -Hạt: Tâm bì màu nâu đỏ, vị chát, dính chặt vào gáo khi cơm bắt đầu hình thành. Cơm dừa màu trắng, dày 1- 2cm chứa protein và nước.(Hình 5) Dung dịch lỏng nhạt gọi là nước dừa, chiếm ¾ thể tích. Trái dừa càng già thì nước càng ngọt nhưng nếu để quá lâu (lúc trái rụng tự nhiên) thì nước sẽ có vị chua.
Phôi mầm nằm trong cơm dừa, dưới một trong ba lỗ ở vỏ.(Hình 6) Hình 2 Quày dừa Hình 3 Trái dừa Hình 4 Xơ dừa Hình 5 Cơm dừa HVTH KS Ao Hùng Linh 5 Luan van Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R Hình 6 Phôi mầm nằm trong cơm dừa, dưới một trong ba lỗ ở vỏ c.