Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật và phát thải của nhiên liệu dimethylfuran trên động cơ xăng

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

TÓM TẮT

ABSTRACT

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Tình hình sản xuất 2,5-dimethylfuran

1.2. Quy trình sản xuất 2,5-dimethylfuran từ sinh khối

1.3. Tiềm năng sản xuất DMF ở Việt Nam

1.4. Tính chất lý hóa của dimethylfuran

1.5. Nghiên cứu sử dụng nhiên liệu DMF trên động cơ đốt trong

1.5.1. Sử dụng DMF nguyên chất trong động cơ xăng

1.5.2. Sử dụng hỗn hợp DMF-điêzen trên động cơ điêzen

1.5.3. Sử dụng hỗn hợp DMF-xăng trong động cơ xăng

1.5.4. Kết luận Chương 1

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DMF

2.1. Lý thuyết về quá trình cháy của DMF trong động cơ đốt trong

2.1.1. Cơ chế phân hủy

2.1.2. Đặc tính đánh lửa

2.1.3. Cơ chế ôxy hóa và nhiệt phân của DMF

2.2. Cơ sở lý thuyết mô phỏng quá trình công tác của động cơ sử dụng xăng và DMF

2.2.1. Giới thiệu về phần mềm AVL Boost

2.2.2. Hệ phương trình mô tả hệ nhiệt động

2.2.3. Điều kiện biên

2.2.4. Kết luận Chương 2

3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐỘNG CƠ XĂNG SỬ DỤNG CÁC HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DMF

3.1. Đối tượng nghiên cứu và nhiên liệu thử nghiệm

3.1.1. Động cơ nghiên cứu

3.1.2. Nhiên liệu thử nghiệm

3.1.3. Xây dựng mô hình mô phỏng

3.1.4. Kết quả và đánh giá

3.1.4.1. Kết quả tính toán mô phỏng ở chế độ 100% tải

3.1.4.2. Kết quả tính toán ở 50% tải

3.1.5. Kết luận Chương 3

4. CHƯƠNG 4: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

4.1. Đặt vấn đề và các mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm

4.2. Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm

4.3. Phạm vi và điều kiện thực nghiệm

4.4. Quy trình, chế độ và trang thiết bị thử nghiệm

4.4.1. Nhiên liệu thử nghiệm

4.4.2. Trang thiết bị thử nghiệm

4.4.3. Quy trình thử nghiệm

4.4.4. Chế độ thử nghiệm

4.5. Kết quả thực nghiệm và thảo luận

4.5.1. Kết quả thực nghiệm đánh giá công suất động cơ

4.5.2. Kết quả thực nghiệm đánh giá tính kinh tế nhiên liệu

4.5.3. Kết quả thực nghiệm đánh giá mức độ phát thải

4.6. So sánh kết quả tính toán mô phỏng với kết quả thực nghiệm

4.7. Kết luận Chương 4

KẾT LUẬN CHUNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Kết luận chung

Hướng phát triển

TÀI LIỆU THAM KHẢO

DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

DANH MỤC BẢNG BIỂU

I. Giới thiệu về dimethylfuran

Nhiên liệu dimethylfuran (DMF) là một trong những loại nhiên liệu sinh học thế hệ thứ hai, được sản xuất từ các nguồn sinh khối. DMF có cấu trúc hóa học tương tự như xăng, với chỉ số octan cao hơn, giúp cải thiện hiệu suất động cơ. Việc sử dụng DMF không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn giảm sự phụ thuộc vào các nguồn nhiên liệu hóa thạch. DMF có khả năng hòa trộn tốt với xăng, tạo ra hỗn hợp nhiên liệu có tính năng vượt trội hơn so với xăng nguyên chất. Theo nghiên cứu, DMF có thể được sử dụng trong động cơ xăng mà không cần thay đổi lớn về cấu trúc động cơ, điều này mở ra cơ hội cho việc áp dụng rộng rãi trong ngành giao thông vận tải.

1.1. Tính chất lý hóa của DMF

DMF có nhiều tính chất lý hóa nổi bật, bao gồm nhiệt độ sôi thấp và khả năng hòa tan tốt trong nước. Những đặc tính này giúp DMF dễ dàng được sản xuất và sử dụng trong các động cơ đốt trong. Nghiên cứu cho thấy, DMF có thể tạo ra năng lượng cao hơn so với xăng, đồng thời giảm thiểu phát thải khí độc hại như NOx và CO. Việc sử dụng DMF trong động cơ xăng không chỉ giúp cải thiện hiệu suất mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng DMF có thể giảm phát thải HC và CO, từ đó giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.

II. Đặc tính kỹ thuật của động cơ khi sử dụng DMF

Việc nghiên cứu đặc tính kỹ thuật của động cơ khi sử dụng DMF là rất quan trọng để đánh giá khả năng ứng dụng của nhiên liệu này. Các thử nghiệm cho thấy, động cơ sử dụng hỗn hợp DMF-xăng có thể đạt được hiệu suất cao hơn so với động cơ sử dụng xăng nguyên chất. Đặc biệt, khi tỷ lệ DMF trong hỗn hợp tăng lên, hiệu suất động cơ cũng tăng theo. Điều này cho thấy, DMF không chỉ là một lựa chọn thay thế khả thi mà còn có thể cải thiện hiệu suất động cơ. Hơn nữa, việc sử dụng DMF giúp giảm tiêu hao nhiên liệu, từ đó tiết kiệm chi phí cho người sử dụng.

2.1. Hiệu suất động cơ

Nghiên cứu cho thấy, động cơ sử dụng hỗn hợp DMF-xăng có thể đạt được hiệu suất nhiệt cao hơn, đồng thời giảm suất tiêu hao nhiên liệu. Các thử nghiệm thực nghiệm cho thấy, động cơ có thể hoạt động ổn định ở nhiều chế độ tải khác nhau khi sử dụng DMF. Điều này chứng tỏ rằng, DMF có thể thay thế một phần hoặc hoàn toàn xăng trong động cơ mà không làm giảm hiệu suất. Việc này không chỉ giúp tiết kiệm nhiên liệu mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường, góp phần vào việc phát triển bền vững trong ngành giao thông vận tải.

III. Phát thải khí khi sử dụng DMF

Một trong những vấn đề quan trọng khi nghiên cứu phát thải khí là đánh giá tác động của DMF đến môi trường. Các nghiên cứu cho thấy, việc sử dụng DMF giúp giảm phát thải khí độc hại như NOx, CO và HC. Điều này có thể được giải thích bởi cấu trúc hóa học của DMF, giúp quá trình cháy diễn ra hiệu quả hơn. Việc giảm phát thải không chỉ có lợi cho môi trường mà còn giúp các phương tiện giao thông đáp ứng các tiêu chuẩn khí thải ngày càng nghiêm ngặt.

3.1. Tác động môi trường

Sử dụng DMF trong động cơ xăng không chỉ giúp giảm phát thải khí độc hại mà còn góp phần vào việc bảo vệ môi trường. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng, việc sử dụng DMF có thể giảm thiểu tác động tiêu cực đến sức khỏe con người và môi trường. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh ô nhiễm không khí đang gia tăng ở nhiều thành phố lớn. Việc chuyển đổi sang sử dụng DMF có thể là một giải pháp hiệu quả để giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.

IV. Kết luận và hướng phát triển

Nghiên cứu về nhiên liệu dimethylfuran cho thấy đây là một lựa chọn tiềm năng cho ngành giao thông vận tải. Việc sử dụng DMF không chỉ giúp cải thiện hiệu suất động cơ mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các kết quả nghiên cứu cho thấy, DMF có thể được sử dụng như một nhiên liệu thay thế hiệu quả cho xăng, góp phần vào việc phát triển bền vững. Hướng phát triển trong tương lai nên tập trung vào việc tối ưu hóa quy trình sản xuất DMF và nghiên cứu sâu hơn về các ứng dụng của nó trong các loại động cơ khác nhau.

4.1. Đề xuất nghiên cứu tiếp theo

Cần tiến hành các nghiên cứu sâu hơn về ảnh hưởng của DMF đến các loại động cơ khác nhau, cũng như khả năng sản xuất DMF từ các nguồn sinh khối khác nhau. Việc này sẽ giúp mở rộng khả năng ứng dụng của DMF trong ngành giao thông vận tải, đồng thời góp phần vào việc phát triển các công nghệ năng lượng tái tạo. Hơn nữa, cần có các chính sách hỗ trợ từ chính phủ để khuyến khích việc sử dụng nhiên liệu sinh học như DMF, nhằm giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật và phát thải khi sử dụng nhiên liệu dimethylfuran trên động cơ xăng