Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1. Mục đích và ý nghĩa của đề tài 1. Mục đích thực hiện đề tài Nguồn nhiên liệu truyền thống sử dụng cho động cơ đốt trong đang ngày càng cạn kiệt, đồng thời khí xả của động cơ đốt trong là một trong những nguyên nhân chính gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng xấu đến sức khỏe con người. Bên cạnh đó, sự gia tăng nhiệt độ bầu khí quyển do hiệu ứng nhà kính buộc chúng ta phải đưa việc giảm CO2 thành một trong những vấn đề ưu tiên nghiên cứu của động cơ đốt trong.
Qúa trình cháy nhiên liệu hóa thạch chứa cacbon tất yếu sinh ra CO2, nên việc làm giảm nồng độ chất khí này chỉ có thể được thực hiện bằng cách sử dụng nhiên liệu chứa ít cacbon, nhiên liệu sạch hoặc giảm suất tiêu hao nhiêu liệu, nghĩa là làm tăng tính kinh tế của động cơ. Vì vậy, việc nghiên cứu sử dụng hỗn hợp Biogas - HHO cho động cơ nói chung và cho động cơ đốt cháy cưỡng bức nói riêng có ý nghĩa khoa học quan trọng, góp phần tạo tiền đề cho các đè tài sử dụng nhiên liệu sạch trong tương lai. Đây cũng là mục đích của đề tài nghiên cứu mà em chọn. Mục tiêu đề tài Hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO cho động cơ đánh lửa cưỡng bức kéo máy phát điện Honda GX200.
Sản phẩm nghiên cứu là bộ sinh khí HHO và chạy thực nghiệm trên động cơ GX200 đã được cải tạo (vì không tham gia chuyển đổi sâu bên trong động cơ) có thể sử dụng nhiên liệu xăng như truyền thống hoặc sử dụng lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO. Cũng như chế tạo ra được phần chính là bộ sinh khí HHO và phương án cấp vào buồng đốt động cơ kéo máy phát điện, nhằm hạn chế tối thiểu lượng nhiên liệu dư tổn thất thoát ra ngoài làm hao tốn nhiên liệu. Phạm vi và đối tượng nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu chế tạo thiết kế hệ thống sinh khí HHO, cấp nhiên liệu cho động cơ Honda GX200 dùng xăng thành động cơ dùng nhiên liệu Biogas - HHO của máy phát điện Honda GX200. SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hoàng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS.
Bùi Văn Hùng 1 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện 1. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu lý thuyết, tính toán nhiệt dựa trên cơ sở lý thuyết: Tìm các tài liệu liên quan để tham khảo, cũng như tính toán nhiệt cho động cơ khi sử dụng xăng cũng như sử dụng lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO và so sánh kết quả lý thuyết. Nghiên cứu chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO: Dựa vào lý thuyết và các thông số đã đưa ra để chế tạo hệ thống này. Nghiên cứu thực nghiệm: Đo đạc các số liệu cho bộ sinh khí và so sánh đưa ra phương án kiểm soát và lưu lượng sử dụng 1.
Ý nghĩa của đề tài Khí HHO là một nguồn nhiên liệu đầy tiềm năng với nhiều ưu điểm thuận lợi về môi trường và kinh tế. Khí HHO là năng lượng sạch, gần như không phát thải khí ô nhiễm mà chỉ sinh ra hơi nước. Từ nước qua quá trình điện phân có thể thu được khí HHO. Trong điều kiện Việt Nam, nhất là trong giai đoạn hiện nay việc sử dụng khí HHO chưa có.
Vì vậy, để có thể thử nghiệm với nhiên liệu khí HHO, ngoài việc sản xuất ra một lượng khí HHO để thử nghiệm, tính toán lựa chọn và chế tạo một số bộ phận chính để sản xuất và lưu chứa nhiên liệu khí HHO, còn phải tính toán, thiết kế để có thể lắp đặt và đưa được lượng khí này tham gia vào quá trình cháy của động cơ. Sau đó thực hiện quá trình thử nghiệm đối chứng, phân tích và so sánh các thông số về kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ sử dụng nhiên liệu truyền thống và nhiên liệu có bổ sung thêm khí HHO để có kết luận về tính hiệu quả và khả năng ứng dụng khí HHO sử dụng trên động cơ đốt trong. Kết quả của đề tài có ý nghĩa thực tiễn đối với việc nghiên cứu, sử dụng nhiên liệu HHO cho động cơ đốt trong. Giúp các nhà sản xuất lựa chọn chế tạo động cơ lưỡng nhiên liệu Biogas - HHO phù hợp, giúp người tiêu dùng hiểu hơn về nhiên liệu HHO.
Đồng thời đóng góp cơ sở khoa học cho các nhà quản lý trong việc xây dựng các chính sách phát triển động cơ lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO. SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hoàng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS. Bùi Văn Hùng 2 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện 1. Vấn đề năng lượng mà môi trường hiện nay 1.
Vấn đề về năng lượng và môi trường toàn cầu a. Vấn đề năng lượng: Năng lượng đóng vai trò quan trọng trong việc tăng trưởng phát triển kinh tế và bảo vệ môi trường. Do sự phát triển của công nghiệp cùng với sự phát triển kinh tế xã hội và nhu cầu sử dụng năng lượng tăng lên nhanh chóng => Việc khai thác và sử dụng không hợp lí gấy ra nhiều hậu quả nghiêm trọng. Hậu quả ngiêm trọng đối với đời sống con người: Năng lượng là một dạng tài nguyên vật chất trên Trái Đất có nguồn gốc từ năng lượng mặt trời và năng lượng tàn dư trong lòng Trái Đất: Năng lượng mặt trời gồm: BXMT, năng lượng sinh khối, năng lượng chuyển động của thủy quyển như gió, sóng thủy triều,.
Năng lượng hóa thạch như than, dầu, khí đốt, … Năng lượng tàn dư trong lòng đất biểu hiện ở các nguồn địa nhiệt núi lửa và năng lượng phóng xạ. Về năng lượng được chia làm 2 loại: + Năng lượng không tái tạo: • Năng lượng nguyên tử • Năng lượng hóa thạch + Năng lượng tái tạo: • Năng lượng mặt trời • Năng lượng gió • Năng lượng thủy triều • Năng lượng thủy điện • Năng lượng sóng biển • Năng lượng địa nhiệt • Năng lượng sinh khối SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hoàng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS. Bùi Văn Hùng 3 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện c. Vấn đề môi trường: Hình 1.1 Hậu quả ngiêm trọng đối với đời sống con người Khí hậu toàn cầu biến đổi và tần suất thiên tai gia tăng theo đánh giá của Ban Liên Chính phủ về biến đổi khí hậu toàn cầu thì có bằng chứng cho thấy về ảnh hưởng rất rõ rệt của con người đến khí hậu toàn cầu.
Các nhà khoa học cho biết trong vòng 100 năm trở lại đây, Trái Đất đã nóng lên khoảng 0,50C và trong thế kỷ này sẽ tăng từ 1,50C - 4,50C so với nhiệt độ ở thế kỷ XX. Hậu quả của sự nóng lên toàn cầu là: - Mực nước biển dâng cao từ 25 đến 140cm, băng tan sẽ nhấn chìm một vùng đất liền rộng lớn, theo dự báo nếu tình trạng như hiện nay thì đến giữa thế kỷ này biển sẽ tiến vào đất liền từ 5-7m độ cao. - Thời tiết thay đổi dẫn đến gia tăng tần suất thiên tai như gió, bão, hỏa hoạn và lũ lụt. Ví dụ, các trận hỏa hoạn tự nhiên không kiểm soát được vào các năm từ 1996 - 1998 đã thiêu hủy nhiều khu rừng ở Braxin, Canada, khu tự trị Nội Mông ở Đông Bắc Trung Quốc, Inđônêxia, Italia, Mêhicô, Liên bang Nga và Mỹ.
Việt Nam tuy chưa phải là nước công nghiệp phát triển, tuy nhiên xu thế đóng góp khí gây hiệu ứng nhà kính cũng thể hiện khá rõ nét. Nguồn phát thải: Khu vực năng lượng thương mại (Tg CO2), Khu vực năng lượng phi thương mại (Tg CO2), Sản xuất ximăng (Tg CO2). Với những nguyên nhân trên, thiên tai không chỉ xuất hiện với tần suất ngày càng gia tăng mà quy mô tác động gây thiệt hại cho con người cũng ngày càng lớn. SVTH: Nguyễn Vũ Phúc, Phạm Đình Hoàng, Bùi Văn Duy GVHD: ThS.
Bùi Văn Hùng 4 Thiết kế chế tạo hệ thống cung cấp lưỡng nhiên liệu Biogas – HHO cho động cơ tĩnh tại kéo máy phát điện Hiệu ứng nhà kính đang gia tăng Vậy hiệu ứng nhà kính là gì? Như chúng ta đã biết, nhiệt độ bề mặt Trái Đất được tạo thành bởi sự cân bằng giữa năng lượng Mặt Trời chiếu xuống Trái Đất và năng lượng bức xạ nhiệt của mặt đất phản xạ vào khí quyển. Bức xạ Mặt Trời là bức xạ sóng ngắn nên nó dễ dàng xuyên qua các lớp khí CO2 và tầng Ôzôn rồi xuống mặt đất, ngược lại, bức xạ nhiệt từ mặt đất phản xạ vào khí quyển là bức xạ sóng dài, nó không có khả năng xuyên qua lớp khí CO2 và lại bị khí CO2 và hơi nước trong không khí hấp thụ, do đó nhiệt độ của khí quyển bao quanh Trái Đất sẽ tăng lên tăng nhiệt độ bề mặt Trái Đất, hiện tượng này được gọi là “Hiệu ứng nhà kính”(Green house effect), vì lớp Cacbon đioxit ở đây có tác dụng tương tự như lớp kính giữ nhiệt của nhà kính trồng rau xanh trong mùa đông. Tính chất nguy hại của hiệu ứng nhà kính hiện nay là làm tăng nồng độ các khí này trong khí quyển sẽ có tác dụng làm tăng mức nhiệt độ từ ấm tới nóng, do đó gây nên những vấn đề MT của thời đại. Các khí nhà kính bao gồm: CO2, CFC, CH4, N2O.
Hoffman và Wells (1987) cho biết, một số loại khí hiếm có khả năng làm tăng nhiệt độ của Trái Đất. Trong số 16 loại khí hiếm thì NH4 có khả năng lớn nhất, sau đó là N2O, CF3Cl, CF3Br, CF2Cl2 và cuối cùng là SO2. Loài người đang phải đối mặt với thảm họa cạn kiệt tài nguyên thiên nhiên, môi trường sống bị ô nhiễm, nhiều bệnh tật mới xuất hiện và phát triển, thiên tai ngày càng nặng nề. Tất cả những thảm họa đó và cả những hiện tượng bất thường về thời tiết trong những năm qua tại nhiều vùng trên thế giới đã gây tác hại vô cùng nghiêm trọng có nguyên nhân chính là do các hoạt động của con người.
Có thể nói là sự phát triển kinh tế với sự tiêu thụ nhiều nhiên liệu hóa thạch đã làm tăng lượng khí nhà kính trong khí quyển, do đó làm nhiệt độ mặt đất đã và đang tăng lên, gây ra hiện tượng nóng lên toàn cầu.