Luận án về thiết kế và chế tạo thiết bị hòa trộn liên tục dầu cọ và dầu do

Mục đích của nghiên cứu là xây dựng cơ sở khoa học cho việc thiết kế và chế tạo thiết bị hòa trộn liên… 132 trang · Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải · 2023.

• Trường học: Trường Đại Học Giao Thông Vận Tải
• Chuyên ngành: Công Nghệ Chế Tạo Máy
• Đề tài: Thiết Kế Và Chế Tạo Thiết Bị Hòa Trộn Dầu Cọ Và Dầu Do
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
• DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ
• 1. MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• 1.1. Mục đích nghiên cứu
• 1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 3. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
• 4. CÁC NỘI DUNG CHÍNH TRONG ĐỀ TÀI
• 4.1. Đặc điểm công tác của động cơ diesel thủy và những yêu cầu đối với nhiên liệu dùng trên tàu
• 4.2. Nhiên liệu sinh học và xu thế ứng dụng trên tàu thủy
• 4.2.1. Khái niệm chung về nhiên liệu sinh học
• 4.2.2. Diesel sinh học
• 4.2.3. Dầu thực vật nguyên gốc
• 4.2.4. Tổng quan về nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học cho tàu thủy
• 4.2.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
• 4.2.4.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam
• 4.2.4.3. Nhận xét, đánh giá
• 4.3. Cơ sở nghiên cứu của luận án
• 4.4. Kết luận chương
• 5. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HÒA TRỘN VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU TỚI QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ
• 5.1. Tổng quan về hòa trộn chất lỏng. Một số nguyên lý hòa trộn tiêu biểu
• 5.2. Một số thiết bị hòa trộn điển hình
• 5.3. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị hòa trộn bằng phương pháp khuấy
• 5.3.1. Tính vận tốc tiếp tuyến của chất lỏng trong thiết bị hòa trộn
• 5.3.2. Tính toán công suất dẫn động cánh khuấy. Thời gian hòa trộn
• 5.4. Xây dựng cơ sở lý thuyết thiết kế thiết bị hòa trộn liên tục. Những căn cứ thiết kế
• 5.5. Xây dựng phương pháp tính kích thước của thiết bị hòa trộn liên tục
• 5.6. Cơ sở lý thuyết các phương pháp đánh giá và hiệu chỉnh thiết bị hòa trộn
• 5.6.1. Phương pháp mô phỏng số CFD
• 5.6.2. Phương pháp mô phỏng đồng dạng
• 5.7. Cơ sở lý thuyết đánh giá ảnh hưởng của loại nhiên liệu đến hệ thống cấp nhiên liệu cho động cơ diesel
• 5.7.1. Ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ - dầu diesel đến áp suất phun
• 5.7.2. Ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ - dầu diesel đến lưu lượng phun
• 5.7.3. Ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ - dầu diesel đến thời điểm cấp và cháy của nhiên liệu
• 5.7.4. Mô phỏng quá trình cháy trong động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp dầu cọ - dầu diesel
• 5.7.5. Mô phỏng quá trình cháy bằng phần mềm GT-Power
• 5.8. Kết luận chương
• 6. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ HÒA TRỘN LIÊN TỤC DẦU CỌ - DẦU DO VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THÔNG QUA MÔ PHỎNG
• 6.1. Thiết bị cơ khí
• 6.2. Hệ thống tự động điều khiển
• 6.3. Thiết kế thiết bị hòa trộn liên tục
• 6.3.1. Thực hiện các bước thiết kế
• 6.3.2. Vật liệu chế tạo và bản vẽ thiết bị hòa trộn
• 6.4. Đánh giá chất lượng hòa trộn của thiết bị bằng mô phỏng số CFD
• 6.5. Đánh giá chất lượng hòa trộn của thiết bị bằng thử nghiệm mô hình đồng dạng
• 6.5.1. Tính toán hệ số đồng dạng và chế tạo thiết bị mô hình
• 6.5.2. Thực hiện thí nghiệm đánh giá và phân tích
• 6.6. Kết quả mô phỏng quá trình cháy khi sử dụng với các loại hỗn hợp nhiên liệu khác nhau
• 6.7. Kết luận chương
• 7. NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM
• 7.1. Mục đích, chế độ và đối tượng thử nghiệm
• 7.2. Chế độ thử nghiệm
• 7.3. Đối tượng thử nghiệm
• 7.4. Xây dựng tiêu chí thử nghiệm thiết bị hòa trộn liên tục
• 7.4.1. Cơ sở kĩ thuật và pháp lý để xây dựng tiêu chí đánh giá
• 7.4.2. Các tiêu chí đánh giá phục vụ thử nghiệm
• 7.5. Cơ sở vật chất phục vụ thử nghiệm tại phòng thí nghiệm
• 7.6. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thử nghiệm
• 7.7. Các thiết bị đo phục vụ thử nghiệm
• 7.8. Nhiên liệu thử nghiệm
• 7.9. Các kết quả thực nghiệm
• 7.9.1. Kết quả thử nghiệm đánh giá chất lượng trộn
• 7.9.2. Kết quả thử nghiệm và đánh giá sự hoạt động của động cơ 6LU32 sử dụng nhiên liệu hỗn hợp do thiết bị hòa trộn liên tục tạo ra
• 7.9.3. Các kết quả thử nghiệm trên tàu Sao Biển
• 7.10. Kết luận chương
• 8. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC 2. NGHIÊN CỨU BỘ HÒA TRỘN TRÊN PHẦN MỀM FLUENT - ANSYS
• PHỤ LỤC 3. HÌNH ẢNH CHỤP MẪU HÒA TRỘN
• PHỤ LỤC 4. BẢN VẼ THIẾT KẾ THIẾT BỊ HÒA TRỘN LIÊN TỤC DẦU CỌ VÀ DẦU DIESEL (DO)
• PHỤ LỤC 5. MỘT SỐ HÌNH ẢNH VỀ TRANG THIẾT BỊ VÀ QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM

Tóm tắt

I. Mục đích đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Mục đích của nghiên cứu là xây dựng cơ sở khoa học cho việc thiết kế và chế tạo thiết bị hòa trộn liên tục hỗn hợp dầu diesel (DO) và dầu thực vật (dầu cọ). Đối tượng nghiên cứu là các động cơ diesel thủy cỡ vừa và nhỏ, đặc biệt là động cơ 6LU32 do hãng Hanshin chế tạo. Phạm vi nghiên cứu được giới hạn trong việc phát triển thiết bị hòa trộn liên tục, sau đó thử nghiệm hỗn hợp nhiên liệu này trên động cơ diesel tại phòng thí nghiệm và trên tàu thủy. Việc nghiên cứu này không chỉ có ý nghĩa khoa học mà còn mang lại giá trị thực tiễn cao, giúp giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.

II. Cơ sở lý thuyết về hòa trộn và đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu tới quá trình công tác của động cơ

Tổng quan về hòa trộn chất lỏng cho thấy rằng việc hòa trộn hiệu quả giữa dầu cọ và dầu diesel là rất quan trọng. Một số nguyên lý hòa trộn tiêu biểu được trình bày, cùng với các thiết bị hòa trộn điển hình. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị hòa trộn bằng phương pháp khuấy được xây dựng, bao gồm tính toán vận tốc tiếp tuyến của chất lỏng và công suất dẫn động cánh khuấy. Thời gian hòa trộn cũng được xác định, giúp tối ưu hóa quy trình hòa trộn dầu. Những căn cứ thiết kế cho thiết bị hòa trộn liên tục được nêu rõ, nhằm đảm bảo hiệu quả và chất lượng hòa trộn.

III. Thiết kế chế tạo thiết bị hòa trộn liên tục dầu cọ dầu do và đánh giá chất lượng thông qua mô phỏng

Thiết bị hòa trộn liên tục được thiết kế với hệ thống tự động điều khiển, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình hòa trộn. Các bước thiết kế được thực hiện một cách chi tiết, từ việc lựa chọn vật liệu chế tạo đến việc xây dựng bản vẽ thiết bị. Đánh giá chất lượng hòa trộn của thiết bị được thực hiện bằng mô phỏng số CFD và thử nghiệm mô hình đồng dạng. Kết quả mô phỏng cho thấy khả năng hòa trộn tốt giữa dầu cọ và dầu diesel, đồng thời cung cấp thông tin quan trọng về hiệu suất của thiết bị trong thực tế.

IV. Nghiên cứu thử nghiệm

Mục đích của nghiên cứu thử nghiệm là đánh giá chất lượng hòa trộn và hiệu suất của động cơ khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu. Các tiêu chí thử nghiệm được xây dựng dựa trên cơ sở kỹ thuật và pháp lý, nhằm đảm bảo tính chính xác và độ tin cậy của kết quả. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng thiết bị hòa trộn liên tục có khả năng cung cấp hỗn hợp nhiên liệu đồng nhất, giúp động cơ hoạt động hiệu quả hơn. Các kết quả thử nghiệm trên tàu Sao Biển cũng khẳng định tính khả thi của thiết bị trong ứng dụng thực tế.

V. Kết luận và kiến nghị

Nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc sử dụng thiết bị hòa trộn liên tục cho hỗn hợp dầu cọ và dầu diesel không chỉ giúp cải thiện hiệu suất động cơ mà còn giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Kết quả nghiên cứu có thể được áp dụng rộng rãi trong ngành hàng hải, đặc biệt là cho các động cơ diesel cỡ vừa và nhỏ. Kiến nghị được đưa ra nhằm phát triển thêm các nghiên cứu về công nghệ hòa trộn và mở rộng ứng dụng của nhiên liệu sinh học trong ngành hàng hải, góp phần vào việc bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

Nội dung chính

Tổng quan luận án

Luận án thuộc chuyên ngành Kỹ thuật tàu thủy / Máy tàu biển, tiếp cận theo hướng hỗn hợp (lý thuyết kết hợp thực nghiệm), bao gồm tính toán phân tích, mô phỏng số và thử nghiệm tại phòng thí nghiệm lẫn trên tàu thực tế.

Tính cấp thiết và khoảng trống nghiên cứu

Đa số tàu thương mại hiện nay sử dụng động cơ diesel làm thiết bị động lực, tạo ra mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch lớn và phát thải cao. Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đã ban hành nhiều quy định bắt buộc như EEDI, EEOI, SEEMP nhằm kiểm soát khí nhà kính, và từ ngày 1/1/2013, Phụ lục VI của MARPOL 73/78 yêu cầu giảm phát thải NOx theo từng giai đoạn cho đến sau năm 2016.

Nhiên liệu sinh học, đặc biệt dầu thực vật nguyên gốc (SVO/PPO), được đánh giá là giải pháp thay thế có tính tái tạo, thân thiện môi trường. Tuy nhiên, tại Việt Nam, cơ sở hạ tầng sản xuất diesel sinh học còn hạn chế, giá diesel sinh học cao hơn dầu cọ nguyên gốc khoảng 10–15%, và việc sử dụng nhiên liệu sinh học trên tàu thủy (đặc biệt cho động cơ chính lai chân vịt) gần như chưa có công trình nào công bố trong nước. Hạn chế lớn nhất đang tồn tại là sự tách lớp nhanh của hỗn hợp nhiên liệu khi dùng thiết bị hòa trộn theo mẻ. Luận án xác định khoảng trống này là vấn đề cần giải quyết.

Mục tiêu nghiên cứu

Xây dựng cơ sở khoa học cho việc thiết kế và chế tạo thiết bị hòa trộn liên tục hỗn hợp dầu diesel (DO) và dầu thực vật (dầu cọ) dùng cho các động cơ diesel tàu thủy cỡ vừa và nhỏ; đồng thời xác nhận khả năng sử dụng thực tế hỗn hợp nhiên liệu này cho các động cơ diesel thủy mà không cần hoán cải lớn đối với bản thân động cơ và hệ thống nhiên liệu.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

• Đối tượng nghiên cứu: Động cơ diesel thủy cỡ vừa và nhỏ; đối tượng trực tiếp là động cơ HANSHIN 6LU32 (Nhật Bản) — thế hệ cũ với hệ thống cung cấp nhiên liệu truyền thống, và động cơ 6L27BSH lắp trên tàu thực tập Sao Biển.
• Phạm vi không gian: Phòng thí nghiệm hệ động lực, Khoa Máy tàu biển, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam; và tàu thực tập Sao Biển.
• Phạm vi nội dung: Thiết bị hòa trộn liên tục dầu cọ (PO) với dầu diesel (DO); thử nghiệm nhiên liệu hỗn hợp với tỷ lệ dầu cọ từ PO5 đến PO30.

---

Tổng quan tài liệu và vị trí của luận án

Các hướng nghiên cứu trước được tác giả điểm lại

Nghiên cứu quốc tế:

• Hiệp hội Phà biển bang Washington (WSF), Hoa Kỳ là tổ chức đi đầu nghiên cứu ứng dụng diesel sinh học trên hệ thống phà từ năm 2003, hiện sử dụng chủ yếu B20.
• Tập đoàn tàu khách Caribe Hoàng gia (RCCL) thử nghiệm hỗn hợp B1 đến B100 trên hệ động lực diesel chính và tua bin khí.
• Scandlines (Đan Mạch), năm 2007, thử nghiệm phà "Fanffergen" dùng B100 trên động cơ Caterpillar 3412 công suất 600 kW — kết quả khả quan, không cần điều chỉnh hệ thống trước khi sử dụng.
• Wartsila (Phần Lan): Từ những năm 1980 đã nghiên cứu nhiên liệu sinh học. Năm 1995 thử nghiệm dầu cải thành công; năm 2003 lắp đặt hệ thống năng lượng đầu tiên chạy dầu thực vật thương mại tại Đức. Năm 2012, cung cấp 3 động cơ 4 kỳ 6L20 công suất 1.026 kW, 750 v/p dùng Liquid Bio Fuel cho tàu đa năng Aura II (4.700 DWT). Công nghệ của Wartsila tập trung vào cải tiến bơm cao áp và duy trì nhiệt độ nhiên liệu cao hơn nhiệt độ đông đặc từ 10–15°C.
• MAN B&W (Đức): Bắt đầu nghiên cứu sau năm 1994. Năm 2001 thử nghiệm hệ thống 750 kW dùng diesel sinh học. Năm 2007, đưa vào vận hành tại Mouscron (Bỉ) động cơ 4 kỳ trung tốc 18V48/60, 18 xi lanh, công suất 17,7 MW sử dụng nhiên liệu sinh học.
• Elsbett (Đức): Có kinh nghiệm gia nhiệt nhiên liệu sinh học trong nắp xi lanh và thay thế vòi phun đặc biệt để chuyển đổi sang SVO — nhưng chi phí hoán cải lớn.
• Khảo sát 100 thuyền du lịch tại vịnh San Francisco giai đoạn 1994–1997 cho thấy 75% sử dụng hỗn hợp diesel sinh học trên 25% và gần 1/4 dùng B100; 98% đánh giá giảm lượng hạt PM.

Nghiên cứu tại Việt Nam:

Từ tháng 11/2007, Chính phủ phê duyệt đề án "Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025". Một số công ty, viện, trường đại học đã thử nghiệm cho động cơ xăng và động cơ trên bộ, song việc sử dụng nhiên liệu sinh học cho động cơ diesel tàu thủy vẫn bỏ ngỏ.

Khoảng trống luận án giải quyết

Các nghiên cứu hiện có chủ yếu dùng nhiên liệu hòa trộn theo mẻ trên bờ (dễ bị phân lớp khi vận chuyển và bảo quản trên tàu) hoặc yêu cầu hoán cải lớn hệ thống nhiên liệu. Chưa có nghiên cứu nào tại Việt Nam xây dựng cơ sở khoa học và chế tạo thiết bị hòa trộn liên tục (on-line) dầu thực vật nguyên gốc – dầu diesel ứng dụng trực tiếp cho động cơ diesel tàu thủy cỡ vừa và nhỏ mà không hoán cải động cơ và hệ thống cấp nhiên liệu hiện có.

---

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Lý thuyết và khung phân tích

Lý thuyết hòa trộn chất lỏng: Dựa trên ba cơ chế tạo ứng suất cơ bản (cắt, kéo giãn, va đập) và các phương pháp đặc trưng dạng cánh khuấy (mái chèo, chân vịt, tua bin 6 cánh). Nghiên cứu lựa chọn kiểu cánh khuấy tua-bin cánh thẳng cho thiết bị hòa trộn liên tục.

Các thông số lý thuyết nền tảng: Hệ số lưu lượng $N_Q$, hệ số công suất $N_P$, công suất cần thiết $P_{CT}$, thời gian hòa trộn $t_m$, thời gian lưu lại trong két $t_r$, hệ số Reynolds ($Re$) và hệ số Euler ($Eu$) trong chuẩn số đồng dạng.

Lý thuyết đánh giá ảnh hưởng nhiên liệu đến hệ thống cấp nhiên liệu: Phân tích ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ – dầu diesel đến áp suất phun, lưu lượng phun và thời điểm cấp–cháy.

Tiêu chuẩn áp dụng: ISO 8217:2005/2010 (nhiên liệu tàu thủy), ASTM (tính chất diesel sinh học), MARPOL 73/78 Phụ lục VI (phát thải NOx), SOLAS 74 (an toàn sinh mạng trên biển).

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu lý thuyết:

• Xây dựng cơ sở tính toán thiết kế thiết bị hòa trộn liên tục kiểu khuấy bằng phương trình chuẩn số đồng dạng ($Eu_c$, $Re_c$, $Fr_c$).
• Tính toán các thông số công tác của động cơ (công suất $N_e$, suất tiêu hao nhiên liệu $g_e$) bằng Matlab.
• Mô phỏng quá trình cháy trong xi lanh bằng phần mềm GT-Power (mô hình động cơ HANSHIN 6LU32 với các phần tử: EngCylinder, InjProfileConn, ValveCamConn, EngineCrakTrain).
• Mô phỏng số CFD bằng phần mềm Fluent-Ansys (6 bước: xây dựng mô hình 3D, chia lưới, lựa chọn phương pháp tính, đặt điều kiện biên, tính toán và hiệu chỉnh, phân tích kết quả) để đánh giá mức độ hòa trộn với tỷ lệ 10%, 20%, 30% dầu cọ ở các tốc độ cánh khuấy 50, 60, 70 v/p.
• Mô phỏng đồng dạng thu nhỏ để kiểm chứng chất lượng trộn.

Nghiên cứu thực nghiệm:

• Thử nghiệm thiết bị hòa trộn liên tục với động cơ 6LU32 tại Phòng thí nghiệm hệ động lực (phanh thủy lực Omega 1500, thiết bị đo áp suất cháy cực đại Pz, hệ thống thu thập dữ liệu 16 kênh AVL, thiết bị VisioScope, hệ thống đo kiểm soát khí thải AMA i60 R1).
• Thử nghiệm trên tàu thực tập Sao Biển với động cơ chính 6L27BSH, thiết bị đo áp suất Kistler loại 2516A.

Nguồn dữ liệu: Số liệu đo đạc thực nghiệm tại phòng thí nghiệm và trên tàu; dữ liệu mô phỏng GT-Power và Fluent-Ansys; dữ liệu phân tích tính chất lý hóa các mẫu hỗn hợp PO5–PO30 từ phòng phân tích.

---

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương này phân tích đặc điểm riêng biệt của động cơ diesel thủy theo phân loại vòng quay và công suất (cao tốc–4 kỳ: >960 v/p; trung tốc–4 kỳ: trung gian; thấp tốc–2 kỳ: ≤210 v/p) và mối liên hệ với yêu cầu nhiên liệu. Cụ thể, ở động cơ 3.000 v/p thời gian phun nhiên liệu chỉ 0,0016 giây; ở 94 v/p là 0,044 giây — điều này quy định chất lượng và độ nhớt nhiên liệu được phép sử dụng.

Các bảng so sánh quan trọng trong chương:

Mẫu	Độ nhớt ở 40°C (cSt)	Trị số Xêtan	Nhiệt trị thấp (MJ/kg)	Điểm đông đặc (°C)
DO (dầu diesel)	2,6	42,89	43,4	-6
PO5	3,0	49,63	40,01	-3
PO10	3,42	50,13	39,72	-1
PO15	4,2	50,66	39,63	0
PO20	5,31	50,91	39,55	1
PO25	5,87	51,25	39,16	2
PO30	6,45	52,11	38,69	2
PO100 (dầu cọ nguyên chất)	40,24	52,92	37,11	16

Dầu cọ nguyên chất có độ nhớt cao gấp 15,48 lần DO, nhiệt trị thấp hơn 14,5%, điểm đông đặc là 16°C (so với -6°C của DO) — những đặc tính này xác nhận việc dùng trực tiếp PO100 cho động cơ diesel cỡ vừa và nhỏ là không phù hợp. Tuy nhiên, hỗn hợp PO5–PO30 có các tính chất lý hóa tiệm cận tiêu chuẩn ISO 8217:2005.

Chương cũng hệ thống hóa tiêu chuẩn phát thải NOx theo MARPOL 73/78: đối với động cơ lắp từ 1/1/2016 trở đi, giới hạn NOx giảm xuống còn 3,4 g/kWh (n < 130 v/p), 9,0 × n^(-0,2) (130 ≤ n < 2000 v/p) và 2,0 g/kWh (n ≥ 2000 v/p).

Trên cơ sở đó, chương đề xuất hệ thống cấp nhiên liệu với thiết bị hòa trộn liên tục (on-line), bao gồm: bơm cao áp, phin lọc tinh, bơm cấp nhiên liệu, bầu hâm, lưu lượng kế, thiết bị hòa trộn, phin lọc thô, máy lọc li tâm, bơm chuyển nhiên liệu và két dầu bẩn — giữ nguyên hệ thống cũ, chỉ bổ sung két chứa dầu thực vật và thiết bị hòa trộn liên tục.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về hòa trộn và đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu tới quá trình công tác của động cơ

Chương trình bày toàn bộ cơ sở lý thuyết thiết kế thiết bị hòa trộn kiểu khuấy liên tục. Các công thức nền tảng được xây dựng gồm:

• Vận tốc tiếp tuyến cánh khuấy: $V_{u2} = k \cdot u_2$, trong đó $u_2 = \pi \cdot d_{ck} \cdot n_{ck} / 60$.
• Lưu lượng thể tích: $q = N_Q \cdot n_{ck} \cdot d_{ck}^3$, với $N_Q = 0,93 \cdot D_{kt}/d_{ck}$ cho cánh tua-bin 6 cánh.
• Công suất cần thiết: $P_{CT} = 10^{-3} \cdot C_k \cdot \rho_{cl} \cdot n_{ck}^3 \cdot d_{ck}^5$, với hệ số $C_k$ tra theo bảng thực nghiệm (bốn cánh thẳng: $C_k = 10,10$; bốn cánh góc nghiêng 45°: $C_k = 6,22$).
• Thời gian hòa trộn xác định theo phương pháp đo nồng độ chất đánh dấu, đạt mức độ đồng nhất khi sai khác $(C_f - C_i)$ dưới 10% giá trị $C_f$.

Chương cũng thiết lập cơ sở lý thuyết đánh giá ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ – dầu diesel đến áp suất phun, lưu lượng phun và thời điểm cháy, đồng thời mô tả mô hình quá trình cháy động cơ 6LU32 trong GT-Power.

Chương 3: Thiết kế, chế tạo thiết bị hòa trộn liên tục dầu cọ – dầu DO và đánh giá chất lượng thông qua mô phỏng

Áp dụng lý thuyết chương 2, chương trình bày quy trình thiết kế thiết bị hòa trộn liên tục kiểu khuấy thông qua thuật toán tính chọn kích thước. Các thông số sau tính toán của động cơ 6LU32:

Thông số	Giá trị
Đường kính xi lanh (D)	— (theo thông số cơ bản động cơ HANSHIN 6LU32)
Kích thước két trộn đã xác định	Theo Bảng 3 (kích thước bộ hòa trộn kiểu cánh khuấy)
Thời gian hòa trộn theo các tỷ lệ	Bảng 3 (thời gian hòa trộn theo tỷ lệ hòa trộn khác nhau)
Nhiệt độ đông đặc các mẫu thử nghiệm	Bảng 3

Mô phỏng CFD bằng Fluent-Ansys cho thấy mức độ hòa trộn đồng đều với 10%, 20%, 30% dầu cọ tại các tốc độ quay 50, 60, 70 v/p. Mô hình đồng dạng thu nhỏ được chế tạo và thử nghiệm để hiệu chỉnh thông số thiết kế.

Kết quả mô phỏng quá trình cháy bằng GT-Power tại ba chế độ tải (50%, 75%, định mức) cung cấp đồ thị diễn biến áp suất, nhiệt độ môi chất trong xi lanh, tốc độ tỏa nhiệt và phát thải NOx cho từng loại hỗn hợp nhiên liệu, sau đó đối chiếu với kết quả đo thực tế.

So sánh	Thông số kỹ thuật động cơ	Công suất và suất tiêu hao nhiên liệu
Bảng tham chiếu	Bảng 3 (so sánh mô phỏng – thực tế)	Bảng 3

Chương 4: Nghiên cứu thử nghiệm

Thử nghiệm tiến hành với hai đối tượng chính:

1. Thử nghiệm tại phòng thí nghiệm – động cơ 6LU32:

Chế độ thử nghiệm gồm 50%, 75% và định mức tải. Thiết bị đo gồm phanh thủy lực Omega 1500 và thiết bị đo áp suất cháy cực đại Pz. Các kết quả thực nghiệm chính:

Thông số	Nội dung
Kết quả kiểm tra hòa trộn (Bảng 4)	Chất lượng trộn các mẫu thử nghiệm
Áp suất cháy cực đại (Bảng 4)	Giá trị theo loại nhiên liệu; so sánh mô phỏng và đo đạc thực tế
Thời gian cháy trễ (Bảng 4)	Theo từng loại nhiên liệu
Thời điểm bắt đầu cháy (Bảng 4)	So với ĐCT (điểm chết trên) tại các chế độ tải
Áp suất phun và lưu lượng (Bảng 4)	Thời điểm và giá trị cực đại áp suất phun; lưu lượng lý thuyết và đo đạc
Phát thải NOx (Bảng 4)	So sánh với tiêu chuẩn IMO; hàm lượng NOx trong khí thải 6LU32

Mẫu PO20 được chụp qua kính hiển vi để đánh giá mức độ đồng nhất của hỗn hợp.

2. Thử nghiệm trên tàu thực tập Sao Biển – động cơ chính 6L27BSH:

Thông số	Kết quả
Thông số cơ bản tàu và động cơ	Bảng 4
Thông số công tác ghi lại	Bảng 4
Tổng hợp số liệu đo	Bảng 4

Thiết bị đo áp suất Kistler 2516A được dùng để đo áp suất Pz tại các xi lanh của động cơ 6L27BSH. Kết quả đồ thị áp suất cháy với các loại nhiên liệu khác nhau được phân tích và so sánh.

---

Kết quả và những đóng góp mới

Theo phần kết luận của luận án, các đóng góp chính bao gồm:

Đóng góp về lý luận:

• Xây dựng được cơ sở khoa học tính toán, thiết kế thiết bị hòa trộn liên tục kiểu khuấy dầu thực vật – dầu diesel cho các động cơ diesel tàu thủy cỡ vừa và nhỏ, bao gồm thuật toán tính chọn kích thước thiết bị và chương trình tính trên Matlab.
• Xây dựng phương pháp luận đánh giá chất lượng hòa trộn kết hợp mô phỏng số CFD (Fluent-Ansys) và mô phỏng đồng dạng thu nhỏ.
• Phân tích và xác lập cơ sở lý thuyết đánh giá ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ – dầu diesel đến áp suất phun, lưu lượng phun, thời gian cháy trễ và quá trình cháy trong buồng đốt.

Đóng góp về thực tiễn:

• Thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công thiết bị hòa trộn liên tục dầu cọ – dầu DO riêng cho động cơ 6LU32, xác nhận thiết bị có thể lắp đặt mà không cần hoán cải lớn đối với động cơ và hệ thống nhiên liệu hiện có.
• Thử nghiệm thực tế trên tàu Sao Biển, kiểm chứng khả năng kết nối với hệ thống nhiên liệu trên tàu thực tế.

Kiến nghị:

• Tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện hệ thống cấp nhiên liệu hỗn hợp cho các chủng loại động cơ diesel thủy khác nhau.
• Mở rộng thử nghiệm với các tỷ lệ dầu cọ cao hơn và trong điều kiện khai thác dài hạn.
• Xây dựng các tiêu chuẩn, quy định quản lý đối với việc sử dụng nhiên liệu sinh học trên tàu thủy tại Việt Nam.

---

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Phạm vi nghiên cứu của luận án giới hạn ở hai động cơ cụ thể (6LU32 tại phòng thí nghiệm và 6L27BSH trên tàu Sao Biển), nên khả năng tổng quát hóa cho toàn bộ chủng loại động cơ diesel thủy cỡ vừa và nhỏ cần được kiểm chứng thêm. Thử nghiệm dài hạn về ăn mòn, đóng cặn và tuổi thọ của các chi tiết hệ thống nhiên liệu khi dùng hỗn hợp dầu cọ – dầu DO chưa được đề cập trong khuôn khổ luận án. Các vấn đề liên quan đến điều kiện nhiệt độ thấp (hâm sấy, ngăn ngừa đông đặc dầu cọ trên đường ống hồi) và lưu trữ dài ngày trên tàu hoạt động biển xa cũng được xác định là cần nghiên cứu tiếp.

---

Giá trị tham khảo

Luận án hữu ích cho các đối tượng sau:

• Nghiên cứu sinh và giảng viên chuyên ngành kỹ thuật tàu thủy, máy tàu biển, kỹ thuật nhiên liệu động cơ đốt trong: có thể tham khảo cơ sở lý thuyết thiết kế thiết bị hòa trộn (Chương 2), thuật toán tính toán trên Matlab, và phương pháp mô phỏng CFD Fluent-Ansys (Phụ lục 1 và 2).
• Kỹ sư thiết kế hệ động lực tàu thủy quan tâm đến cải tiến hệ thống cấp nhiên liệu cho các tàu hiện có: có thể tham khảo quy trình thiết kế, bản vẽ kết cấu két trộn và sơ đồ nguyên lý hệ thống hòa trộn liên tục (Chương 3 và Phụ lục 4).
• Người làm chính sách trong lĩnh vực hàng hải và năng lượng tái tạo: phần tổng quan (Chương 1) cung cấp hệ thống hóa các quy định IMO (EEDI, SEEMP, MARPOL 73/78), tiêu chuẩn ISO 8217, và so sánh các giải pháp công nghệ nhiên liệu sinh học trên tàu của các hãng Wartsila, MAN B&W, Elsbett.
• Các công ty vận tải thủy nội địa và ven biển khai thác tàu sông, pha sông biển sử dụng động cơ diesel trung tốc và thấp tốc tại Việt Nam: có thể tham khảo phần thử nghiệm trên tàu (Chương 4) và phần đánh giá tính kinh tế của giải pháp dùng dầu cọ nguyên gốc thay thế diesel sinh học.

---

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao luận án chọn dầu cọ (PO) thay vì diesel sinh học (biodiesel) làm nhiên liệu nghiên cứu?

Luận án lựa chọn dầu cọ nguyên gốc vì giá thành rẻ hơn diesel sinh học khoảng 10–15% và tương đương với giá dầu diesel DO trong giai đoạn 2010–2015. Cơ sở hạ tầng sản xuất diesel sinh học tại Việt Nam còn hạn chế, trong khi sản xuất dầu cọ không đòi hỏi công nghệ phức tạp và không dùng chất xúc tác KOH hoặc NaOH như quá trình este hóa. Dầu cọ cũng không có thành phần lưu huỳnh và không ảnh hưởng đến an ninh lương thực.

2. Thiết bị hòa trộn liên tục đã được thiết kế với thông số kỹ thuật như thế nào cho động cơ 6LU32?

Thiết bị hòa trộn kiểu cánh khuấy dạng tua-bin cánh thẳng được tính toán theo thuật toán lý thuyết chương 2. Các thông số thiết kế gồm kích thước két trộn (đường kính $D_{kt}$, chiều cao $H_{kt}$), kích thước cánh khuấy ($d_{ck}$, $w_{ck}$), khoảng cách cánh đến đáy két ($Z_{ck}$) và tốc độ quay cánh khuấy $n_{ck}$ — toàn bộ được trình bày tại Bảng 3 (kích thước bộ hòa trộn kiểu cánh khuấy) và Bảng 3 (các thông số sau tính toán thiết bị hòa trộn). Bản vẽ bố trí kết cấu két trộn được cung cấp tại Phụ lục 4.

3. Kết quả thử nghiệm thực tế về phát thải NOx khi dùng hỗn hợp dầu cọ – dầu DO trên động cơ 6LU32 như thế nào?

Hàm lượng NOx trong khí thải động cơ 6LU32 khi dùng các hỗn hợp nhiên liệu PO được ghi nhận tại Bảng 4 và đối chiếu với tiêu chuẩn NOx của IMO (Bảng 4: Tiêu chuẩn về NOx trong khí thải động cơ diesel thủy). Kết quả cho thấy động cơ làm việc với các hỗn hợp dầu cọ – DO đáp ứng được các tiêu chuẩn phát thải hiện hành. Đồng thời, kết quả mô phỏng GT-Power về phát thải NOx tại các chế độ 50%, 75% tải và định mức được trình bày tại các hình 3 tương ứng với từng chế độ và so sánh với kết quả đo thực nghiệm.

4. Quá trình mô phỏng CFD đánh giá chất lượng hòa trộn được thực hiện như thế nào và cho kết quả gì?

Mô phỏng số bằng Fluent-Ansys thực hiện qua 6 bước: xây dựng mô hình 3D của bộ hòa trộn, chia lưới, lựa chọn phương pháp tính toán, đặt điều kiện biên (đặc tính hai pha dầu DO và dầu cọ; số vòng quay trục và cánh khuấy), tính toán và hiệu chỉnh, phân tích kết quả. Kết quả (hình 3) cho thấy phân bố pha dầu cọ tại ba mức tỷ lệ (10%, 20%, 30%) ở ba tốc độ cánh khuấy (50, 60, 70 v/p). Thời gian hòa trộn theo các tỷ lệ hòa trộn khác nhau được tổng hợp tại Bảng 3.

5. Thử nghiệm trên tàu thực tập Sao Biển xác nhận được điều gì so với thử nghiệm phòng thí nghiệm?

Thiết bị hòa trộn liên tục được lắp đặt trên tàu Sao Biển và thử nghiệm với động cơ chính 6L27BSH. Các thông số công tác của động cơ được ghi lại và tổng hợp tại Bảng 4, áp suất cháy Pz đo bằng cảm biến Kistler 2516A tại các xi lanh. Kết quả đồ thị áp suất cháy với các loại nhiên liệu khác nhau (Hình 4) xác nhận thiết bị hòa trộn liên tục có thể kết nối với hệ thống nhiên liệu hiện có trên tàu thực tế mà không cần hoán cải lớn, đồng thời động cơ làm việc ổn định với nhiên liệu hỗn hợp do thiết bị tạo ra.

---

Kết luận

Luận án trình bày quá trình nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thiết bị hòa trộn liên tục hỗn hợp dầu cọ (PO) – dầu diesel (DO) cho động cơ diesel tàu thủy cỡ vừa và nhỏ, lấy động cơ HANSHIN 6LU32 làm đối tượng trực tiếp. Cơ sở lý thuyết thiết kế thiết bị được xây dựng từ lý thuyết hòa trộn chất lỏng kiểu khuấy, chương trình tính Matlab và phương pháp mô phỏng số Fluent-Ansys kết hợp mô hình đồng dạng. Kết quả thực nghiệm tại phòng thí nghiệm và trên tàu Sao Biển xác nhận thiết bị hoạt động ổn định, đảm bảo chất lượng hòa trộn, và hỗn hợp nhiên liệu PO5–PO30 đáp ứng các tiêu chuẩn kỹ thuật cần thiết khi đưa vào sử dụng cho động cơ diesel thủy. Giải pháp này không yêu cầu hoán cải lớn đối với hệ thống cấp nhiên liệu và bản thân động cơ hiện có, phù hợp với điều kiện khai thác thực tế tại Việt Nam, nơi cơ sở hạ tầng sản xuất diesel sinh học còn hạn chế nhưng nguồn dầu cọ khu vực Đông Nam Á tương đối dồi dào.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1. Đặc điểm công tác của động cơ diesel thủy và những yêu cầu đối với nhiên liệu dùng trên tàu 1. Những đặc điểm riêng biệt của động cơ diesel thủy Động cơ diesel lắp trên tàu thủy thường đảm nhận chức năng làm động cơ chính (lai chân vịt) hoặc động cơ phụ (động cơ lai máy phát điện hoặc các thiết bị phục vụ hệ động lực khác). Ngoài những đặc điểm cấu tạo chung, động cơ diesel thủy có nhiều đặc điểm riêng biệt so với các động cơ diesel lắp cố định hoặc trang bị trên các phương tiện vận tải đường bộ.

Điều này xuất phát từ yêu cầu đặc biệt về tính năng, chế độ làm việc, điều kiện khai thác và lắp đặt, cũng như các quy định và luật định hiện hành. Trên thực tế, người ta phân loại động cơ diesel thủy theo vòng quay và công suất thành 3 loại như trên bảng 1. Phân loại động cơ diesel thủy [41] LOẠI ĐỘNG CƠ DIESEL THÔNG SỐ KĨ THUẬT Cao tốc-4 kì Trung tốc-4 kì Thấp tốc-hai kì Tốc độ trung bình của > 8,5 6,5 ÷ 8,5 ≤ 6,5 piston [m/s] Tốc độ vòng quay trục 960- 3.000 Động cơ diesel dùng làm động cơ chính trên tàu thủy cần có công suất lớn, có khả năng hoạt động ổn định, tin cậy trong một thời gian dài, liên tục, trong môi trường thường xuyên thay đổi về các điều kiện vật lý (nhiệt độ, độ ẩm,. Với những yêu cầu về an toàn, độ tin cậy và tính kinh tế đã được nêu tại Công ước về “An toàn sinh mạng trên biển - SOLAS 74” của Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO), các động cơ diesel được sử dụng trên các tàu vận tải biển thường được thiết kế làm việc với vòng quay từ 50 v/p (động cơ hai kì công suất lớn) đến dưới 1500 v/p (động cơ bốn kỳ lai máy phát điện hoặc lai chân vịt ở các tàu cỡ nhỏ), còn các loại động cơ có vận tốc cao hơn như được phân loại tại bảng 1.1 có thể được lắp đặt trên các tàu cỡ nhỏ phục vụ mục đích du lịch hoặc các dịch vụ khác.

Trong quá trình thiết kế và chế tạo, vòng quay công tác của động cơ sẽ quyết định thời gian cấp nhiên liệu vào động cơ và theo đó là loại nhiên liệu thích hợp. Để thấy được bức tranh về loại nhiên liệu thích hợp với từng loại động cơ, trên bảng 1.2, lấy giá trị -4- vòng quay của một số loại động cơ tiêu biểu để tính toán và cho thấy thời gian cấp nhiên liệu vào động cơ phụ thuộc vào tốc độ làm việc của chúng [41]. Thời gian cấp nhiên liệu phụ thuộc vào tốc độ làm việc [41] LOẠI ĐỘNG CƠ Thông số 3000 v/p 1500 v/p 600 v/p 94 v/p Thời gian phun nhiên liệu 0,0016 0,0033 0,0083 0,044 / 30 0 GQTK/ [s] Số lần phun nhiên liệu trong 25 12,5 5 1,566 một giây Như vậy, theo số liệu như trên cho thấy: - Động cơ diesel tốc độ cao (từ 1500 -3000 v/p), thời gian cấp nhiên liệu vào động cơ rất ngắn và chỉ xảy ra trong vòng từ 0,0016 đến 0,0033 giây. Đối với loại động cơ này, nhiên liệu được sử dụng là dầu diesel nhẹ MGO (Marine Gas Oil) với chất lượng cao và giá thành tương đối đắt.

Nếu sử dụng dầu nặng HFO (Heavy Fuel Oil) với chất lượng kém hơn sẽ gây ảnh hưởng xấu đến quá trình công tác của động cơ, bởi vì dầu nặng HFO cần thời gian bốc hơi dài hơn để hòa trộn với không khí tạo thành hỗn hợp cháy hoàn chỉnh; - Đối với động cơ diesel tốc độ trung bình và thấp (từ 600 đến 94 v/p), thời gian cấp nhiên liệu sẽ dài hơn so với loại động cơ cao tốc và xảy ra từ 0,0083 đến 0,044 giây. Với đặc tính như vậy, động cơ diesel loại này có thể sử dụng được HFO với chất lượng và giá thành thấp hơn. Với những đặc điểm kĩ thuật như vậy, các động cơ diesel thủy thường khá “dễ tính” trong quá trình sử dụng các loại nhiên liệu khác nhau, từ nhiên liệu chưng cất đến HFO. Thực tế, nhằm tăng tính kinh tế trong quá trình khai thác đối với động cơ diesel trung tốc và thấp tốc trên tàu, HFO thường được dùng chủ yếu.

Nhiên liệu chưng cất có độ nhớt thấp thường được dùng trong các chế độ làm việc không ổn định, chế độ chuyển tiếp nhằm đảm bảo các thông số công tác động cơ. Mỗi một loại nhiên liệu đều có những tính chất đặc trưng riêng, đáp ứng yêu cầu của động cơ theo cấu tạo, sự hoạt động và khai thác động cơ như: tỷ trọng, nhiệt trị, độ nhớt, nhiệt độ đông đặc, nhiệt độ bén lửa, trị số Xê tan, hàm lượng tro, hàm lượng lưu huỳnh, hàm lượng nước v. Chính vì vậy, các tàu vận tải biển thường dùng động cơ 2 kỳ thấp tốc (50  210 v/p) làm động cơ chính. Trong khi đó, các động cơ phụ thường dùng loại động cơ diesel 4 kỳ có hoặc không tăng áp, vòng quay cao.

Với các loại tàu chuyên dụng như các tàu kéo, phà, tàu cá chạy biển, các loại động cơ diesel trung tốc và cao tốc (có thể >1500 v/p) được sử dụng rộng rãi làm động cơ chính. Hiện nay, ở Việt Nam có tới gần -5- như 100% tàu sông và tàu pha sông biển trang bị thiết bị năng lượng diesel. Số lượng tàu biển cũng chiếm đến 95  97% tổng số có lắp đặt thiết bị năng lượng diesel. Nhiên liệu dùng cho động cơ diesel tàu thủy Thông thường, nhiên liệu được dùng cho động cơ diesel sẽ được quyết định bởi chính những đặc tính kỹ thuật đặc trưng của động cơ như được nêu ở phần 1.

Vì vậy, Tổ chức tiêu chuẩn quốc tế (ISO) đã đưa ra những tiêu chuẩn đối với các loại nhiên liệu thích hợp với các loại động cơ diesel, trong đó có động cơ diesel thủy. Các tiêu chuẩn mang tính bắt buộc đối với nhiên liệu dùng cho động cơ diesel thủy dựa trên các tính chất của nhiên liệu như: tỷ trọng, nhiệt trị thấp, trị số Xê tan, thành phần lưu huỳnh. Đây cũng là cơ sở để đánh giá sự phù hợp, độ tin cậy và an toàn của một loại nhiên liệu khi sử dụng làm nhiên liệu thay thế cho động cơ diesel thủy. Vấn đề này là tiền đề để luận án đề cập đến ở các chương sau.

Theo tiêu chuẩn của Mỹ, dầu diesel được chia thành 6 loại khác nhau được đánh số từ 1 tới 6 tùy thuộc vào điểm sôi, thành phần hóa học, mục đích sử dụng và độ nhớt (độ nhớt càng cao thì chỉ số càng cao). Độ nhớt của dầu diesel số 6 là cao nhất và của số 1 là thấp nhất. Các loại dầu diesel đánh số từ số 1 tới 3 thường là dạng dầu diesel chưng cất. Dầu diesel số 1 chính là dầu hỏa, hay còn có tên là dầu hơi vì khi đốt nóng dầu sẽ hóa hơi hoàn toàn.

Dầu diesel số 2 (hay còn gọi là dầu DO) là dầu diesel được dùng chủ yếu cho các động cơ diesel bộ và diesel thủy với các tính chất như trên bảng 1. Dầu diesel số 6 chính là phần còn lại của dầu thô sau khi tất cả các thành phần như xăng, dầu hỏa và thành phần dầu đốt số 2 bay hơi lên, nên còn được gọi là dầu cặn hay dầu nặng. Dầu diesel số 4 là sản phẩm hòa trộn dầu diesel số 2 và dầu cặn diesel số 6. Dầu diesel số 5 cũng là sản phẩm hòa trộn của hai loại trên nhưng với tỉ lệ dầu cặn diesel số 6 trong hỗn hợp cao hơn và lên tới 75% khối lượng.

Thông số đặc trưng của dầu diesel số 2 (DO) [45] STT Thông số Đơn vị Giá trị Tiêu chuẩn 1 Hàm lượng lưu huỳnh % khối lượng 0,36 EETD 86 0 2 Nhiệt độ chớp cháy cốc hở C 91 EETD 84 3 Trọng lượng riêng ở 150C kg/m3 846,4 EETD 84 0 4 Nhiệt độ chảy loãng C -27 Mackay 82b 5 Độ nhớt động lực học ở 200C cSt 4 Mackay 82b 6 Độ hòa tan trong nước ngọt ở 200C kg/m3 3 Mackay 82b Trong ngành hàng hải dầu diesel được phân loại theo một hệ thống khác: - Dầu MGO: tương đưong với dầu diesel số 2 là phân đoạn của quá trình chưng cất dầu thô được thu hồi ở độ sôi trong khoảng 200-3000C, tỷ trọng 0,85-0,88. -6- Dầu này được dùng cho các động cơ diesel cao tốc dạng nhỏ làm việc trong điều kiện nhiệt độ thấp; - Dầu MDO: sản phẩm chính trong trong quá trình chưng cất, chỉ chứa 15-20% cặn, được chưng cất ở độ sôi 230-3450C. Dầu này thường dùng cho các động cơ diesel cao tốc; - Dầu IFO: dầu trộn giữa dầu số 2 với dầu nặng với tỷ lệ dầu số 2 ít hơn dầu số 6; - Dầu MFO: nhiên liệu trộn giữa dầu số 2 với dầu nặng mà lượng số 2 còn ít hơn trong IFO; - Dầu HFO: Dầu cặn tương đương với dầu diesel số 6, là hỗn hợp các sản phẩm dầu còn lại của quá trình chưng cất dầu mỏ. Loại dầu này có độ nhớt động học từ 30 đến 700 cSt và thường được hâm nóng đến khoảng nhiệt độ cao (lớn nhất 1500C), trước khi cấp cho động cơ; thường dùng cho các động cơ thấp tốc.

Hiện nay, tiêu chuẩn đối với các loại nhiên liệu có nguồn gốc dầu mỏ sử dụng trên tàu thủy được các chủ tàu và chính quyền hàng hải đặc biệt quan tâm là tiêu chuẩn ISO 8217:2005 / ISO 8217:2010. Do đó, đối với nhiên liệu thay thế cũng cần phải có các đặc tính đảm bảo tính tương đồng theo tiêu chuẩn này để áp dụng như: độ nhớt, tỷ trọng, nhiệt trị, trị số Xê tan, hàm lượng nước, lưu huỳnh, .