Nghiên cứu sử dụng butanol làm nhiên liệu sinh học cho động cơ đánh lửa cưỡng bức

LỜI CAM ĐOAN

1. MỤC LỤC

1.1. DANH MỤC BẢNG BIỂU

1.2. DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

1.3. MỞ ĐẦU

1.4. NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

1.4.1. Phương tiện giao thông và ô nhiễm môi trường

1.4.2. Nhiên liệu thay thế sử dụng trên phương tiện giao thông

1.4.3. Tình hình sử dụng nhiên liệu sinh học trên thế giới và ở Việt Nam

1.4.4. Sử dụng nhiên liệu Butanol sinh học trên động cơ đốt trong

1.4.5. Sự cần thiết cải tiến hệ thống cung cấp nhiên liệu trên động cơ đánh lửa cưỡng bức

1.4.6. Lịch sử phát triển của hệ thống nhiên liệu động cơ đánh lửa cưỡng bức

1.4.7. Cải tiến hệ thống phun nhiên liệu động cơ đánh lửa cưỡng bức nhằm giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhiễm môi trường

1.4.8. Đặc điểm các quá trình trong động cơ đốt cháy cưỡng bức sử dụng nhiên liệu sinh học Butanol

1.4.9. Đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu Butanol sinh học đến tính năng kinh tế kỹ thuật trên động cơ đốt trong

1.4.10. Đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu Butanol sinh học trên động cơ đốt trong đến quá trình lan tràn màng lửa

1.5. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT

1.5.1. Tính chất nhiên liệu Butanol sinh học sử dụng trong động cơ đánh lửa cưỡng bức

1.5.2. Giới thiệu về Butanol sinh học. Một số tính chất lý hóa của Butanol

1.5.3. Đánh giá một số chỉ tiêu của xăng và Butanol

1.5.4. Lý thuyết phun nhiên liệu trên động cơ đánh lửa cưỡng bức

1.5.4.1. Hệ thống phun xăng trên đường nạp

1.5.4.2. Hệ thống phun xăng trực tiếp

1.5.4.3. Lý thuyết mô phỏng quá trình phun nhiên liệu động cơ đánh lửa cưỡng bức

1.5.4.3.1. Hệ phương trình đối lưu-khuếch tán

1.5.4.3.2. Hệ phương trình mô tả dòng chảy rối

1.5.4.3.3. Phương trình mô tả tia phun

1.5.5. Lý thuyết bay hơi của giọt nhiên liệu

1.5.6. Ứng dụng ansys-fluent mô phỏng quá trình phun. Xác lập quá trình phun nhiên liệu

1.5.6.1. Mô hình hình học

1.5.6.2. Điều kiện ban đầu và điều kiện biên

1.6. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM

1.6.1. Mục tiêu và đối tượng thực nghiệm

1.6.1.1. Mục tiêu thực nghiệm

1.6.1.2. Đối tượng thực nghiệm

1.6.2. Lắp đặt động cơ lên cụm băng thử APA204/08

1.6.3. Quy trình thực nghiệm

1.6.3.1. Trình tự thực nghiệm. Bảo dưỡng hệ thống

1.6.3.2. Chế độ thực nghiệm

1.6.4. Kết quả thực nghiệm

1.6.4.1. Kết quả phân tích tính chất nhiên liệu. Kết quả thực nghiệm đánh giá tính tương thích vật liệu

1.6.4.2. Kết quả thực nghiệm trên băng thử động cơ

1.7. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN

1.7.1. Kết quả thực nghiệm trên động cơ Daewoo A16DMS

1.7.2. Tính kỹ thuật của động cơ khi sử dụng xăng-Butanol

1.7.3. Tính kinh tế của động cơ khi sử dụng xăng-Butanol

1.7.4. Kết quả mô phỏng quá trình phun nhiên liệu và bay hơi hình thành hòa khí động cơ Daewoo A16DMS sử dụng xăng-Butanol

1.7.5. Đánh giá tính bay hơi của Butanol so với xăng

1.7.6. Đánh giá ảnh hưởng cấu hình phun đến quá trình bay hơi và hình thành hòa khí

1.7.7. Đánh giá ảnh hưởng của phun trực tiếp trong buồng cháy (DI) và phun trên đường nạp (PI)

1.8. KIẾN NGHỊ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

1.9. DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC

1.10. TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Giới thiệu về Butanol và Nhiên liệu sinh học

Butanol, một loại nhiên liệu sinh học, đang thu hút sự chú ý trong ngành công nghiệp năng lượng. Khả năng sử dụng Butanol làm nhiên liệu thay thế cho xăng truyền thống đã được nghiên cứu rộng rãi. Nhiên liệu này không chỉ giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường mà còn tận dụng nguồn nguyên liệu tái tạo. Theo nghiên cứu, Butanol có thể trộn với xăng theo tỷ lệ lớn mà không cần thay đổi hệ thống cung cấp nhiên liệu. Điều này làm cho Butanol trở thành một lựa chọn hấp dẫn cho các động cơ đốt trong. Việc sử dụng nhiên liệu sinh học như Butanol có thể giảm phát thải khí nhà kính, đồng thời tăng cường an ninh năng lượng quốc gia. Nghiên cứu này nhằm đánh giá tính khả thi của việc sử dụng Butanol trong động cơ đánh lửa cưỡng bức, từ đó đưa ra các khuyến nghị cho việc áp dụng thực tiễn.

1.1. Tính chất và ưu điểm của Butanol

Butanol có nhiều ưu điểm so với các loại nhiên liệu sinh học khác như ethanol và methanol. Tính chất lý hóa của Butanol cho phép nó hòa trộn tốt với xăng, tạo ra hỗn hợp có hiệu suất cao hơn. Nghiên cứu cho thấy rằng Butanol có khả năng giảm thiểu ô nhiễm môi trường và cải thiện hiệu suất động cơ. Việc sử dụng Butanol không chỉ giúp giảm chi phí nhiên liệu mà còn tạo ra cơ hội cho việc phát triển các công nghệ mới trong lĩnh vực năng lượng tái tạo. Các nghiên cứu thực nghiệm đã chỉ ra rằng động cơ sử dụng hỗn hợp xăng-Butanol có thể đạt được hiệu suất tương đương hoặc thậm chí cao hơn so với động cơ sử dụng xăng nguyên chất.

II. Đánh giá hiệu suất động cơ khi sử dụng Butanol

Nghiên cứu đã tiến hành đánh giá hiệu suất của động cơ Daewoo A16DMS khi sử dụng hỗn hợp xăng-Butanol với các tỷ lệ khác nhau. Kết quả cho thấy rằng động cơ hoạt động ổn định và hiệu suất không bị giảm khi sử dụng Butanol. Các thông số như mô men, công suất và suất tiêu hao nhiên liệu đều được cải thiện. Đặc biệt, việc sử dụng Butanol giúp giảm phát thải khí độc hại như CO và NOx. Điều này chứng tỏ rằng Butanol không chỉ là một nhiên liệu sinh học khả thi mà còn là một giải pháp hiệu quả cho vấn đề ô nhiễm môi trường. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng việc tối ưu hóa tỷ lệ pha trộn giữa xăng và Butanol có thể mang lại lợi ích kinh tế đáng kể cho người tiêu dùng.

2.1. Phân tích hiệu suất động cơ

Phân tích hiệu suất động cơ cho thấy rằng động cơ sử dụng hỗn hợp xăng-Butanol có khả năng duy trì tính năng tương đương với động cơ sử dụng xăng nguyên chất. Các chỉ số như công suất và mô men đều đạt yêu cầu kỹ thuật. Hơn nữa, việc sử dụng Butanol giúp cải thiện tính bền vững của động cơ, giảm thiểu sự phụ thuộc vào nhiên liệu hóa thạch. Nghiên cứu cũng đã chỉ ra rằng động cơ có thể hoạt động hiệu quả với tỷ lệ Butanol lên đến 50%, mở ra cơ hội cho việc phát triển các loại nhiên liệu sinh học trong tương lai.

III. Tác động môi trường của việc sử dụng Butanol

Việc sử dụng Butanol không chỉ mang lại lợi ích về hiệu suất động cơ mà còn có tác động tích cực đến môi trường. Nghiên cứu cho thấy rằng việc chuyển đổi sang sử dụng nhiên liệu sinh học như Butanol có thể giảm thiểu đáng kể lượng khí thải CO2 và các khí độc hại khác. Điều này đặc biệt quan trọng trong bối cảnh hiện nay khi ô nhiễm không khí đang trở thành một vấn đề nghiêm trọng. Sử dụng Butanol giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đồng thời thúc đẩy phát triển bền vững. Các chính sách khuyến khích sử dụng nhiên liệu tái tạo như Butanol cần được triển khai để đảm bảo một tương lai xanh hơn.

3.1. Đánh giá tác động môi trường

Đánh giá tác động môi trường cho thấy rằng việc sử dụng Butanol có thể giảm thiểu ô nhiễm không khí và cải thiện chất lượng môi trường sống. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng động cơ sử dụng Butanol phát thải ít khí độc hại hơn so với động cơ sử dụng xăng truyền thống. Điều này không chỉ có lợi cho sức khỏe cộng đồng mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Việc áp dụng Butanol như một nhiên liệu sinh học có thể là một bước tiến quan trọng trong việc giảm thiểu tác động tiêu cực của ngành giao thông đến môi trường.

Luận án tiến sĩ: Nghiên cứu sử dụng butanol trong động cơ đánh lửa cưỡng bức