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

Giao thông vận tải hiện đang phải đối mặt với hai thách thức lớn là sự cạn kiệt

của nguồn nhiên liệu hóa thạch và vấn đề ô nhiễm môi trường. Nhiên liệu hóa thạch

vẫn sẽ là nguồn năng lượng chính cho ngành giao thông trong nhiều thập kỷ tới, tuy

nhiên xu hướng này không thể kéo dài mãi. Mặt khác, áp lực từ vấn đề ô nhiễm môi

trường khiến các nhà chức trách trên khắp thế giới đưa ra các điều luật buộc ngành

công nghiệp ô tô và hóa dầu phải phát triển các công nghệ mới nhằm giảm phát thải

và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu.

Nhằm đạt các mục tiêu giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đa dạng hóa nguồn

nhiên liệu, đồng thời tận dụng các phế phẩm, phụ phẩm nông nghiệp để sản xuất ra

các nguồn năng lượng tái tạo, nhiên liệu sinh học được xem như một ứng viên sáng

giá cho việc thay thế một phần hoặc hoàn toàn các loại nhiên liệu hóa thạch truyền

thống. Trong số những loại nhiên liệu được tìm kiếm và nghiên cứu thì 2,5-

dimethylfuran (DMF) đang nhận được sự quan tâm rất lớn của các nhà khoa học trên

khắp thế giới. DMF có các tính chất tương đồng với xăng, đồng thời tốt hơn xăng ở

một số đặc tính như chỉ số octan cao, bên cạnh đó DMF là loại nhiên liệu sinh học

thế hệ thứ 2 nên không ảnh hưởng đến an ninh lương thực.

Trong điều kiện cụ thể ở Việt Nam hiện nay, khi xăng pha cồn etanol đã được

đưa vào sử dụng hơn 10 năm nay, tuy nhiên hiệu quả kinh tế xã hội còn chưa rõ rệt

và tiến triển chậm thì việc nghiên cứu để tìm ra một loại nhiên liệu thay thế mới, có

hiệu quả tốt hơn là điều hết sức cần thiết và cấp bách.

Xuất phát từ lý do trên, tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật

và phát thải khi sử dụng nhiên liệu dimethylfuran trên động cơ xăng” nhằm mục

đích đánh giá khả năng ứng dụng 2,5-dimethylfuran làm nhiên liệu cho động cơ xăng

tại Việt Nam, giúp hạn chế sự phụ thuộc vào các loại nhiên liệu truyền thống và giảm

ô nhiễm môi trường. Để đạt được mục tiêu đề ra, luận án đã giải quyết các vấn đề

theo trình tự sau:iv

- Nghiên cứu tổng quan quy trình sản xuất, tính chất lý hóa và khả năng ứng

dụng của DMF trên các loại động cơ đốt trong, đặc biệt là động cơ cháy cưỡng bức

(SI) làm cơ sở để xác định khoảng trống và định hướng cho quá trình nghiên cứu.

- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quá trình cháy và hình thành phát thải của động

cơ SI sử dụng nhiên liệu DMF để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật và phát thải của động

cơ khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu DMF-xăng RON95 trên động cơ xăng.

- Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng quá trình làm việc của động cơ xăng

với sự hỗ trợ của phần mềm AVL-Boost nhằm đánh giá các đặc tính làm việc và phát

thải của động cơ SI khi sử dụng các hỗn hợp nhiên liệu DMF.

- Nghiên cứu thực nghiệm đối chứng trên động cơ SI nhằm so sánh với kết quả

mô phỏng cũng như đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính kỹ thuật và phát thải

khi sử dụng các hỗn hợp nhiên liệu DMF.

Từ kết quả của quá trình nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm cho thấy việc sử

dụng xăng có pha DMF trên các phương tiện giao thông mang lại rất nhiều lợi ích về

kỹ thuật, kinh tế và môi trường. Sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng có pha tỷ lệ DMF

lớn giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu truyền thống và giảm phát thải gây ô nhiễm

môi trường. Việc điều chế DMF cũng tận dụng được các nguồn sinh khối truyền

thống, đa dạng và dồi dào ở nước ta

pdf 165 trang chauphong 16/08/2022 300
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật và phát thải khi sử dụng nhiên liệu Dimethylfuran trên động cơ xăng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật và phát thải khi sử dụng nhiên liệu Dimethylfuran trên động cơ xăng

Luận án Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật và phát thải khi sử dụng nhiên liệu Dimethylfuran trên động cơ xăng
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM 
----------------------------------- 
NCS. NGUYỄN DANH CHẤN 
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ PHÁT THẢI 
KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIMETHYLFURAN TRÊN 
ĐỘNG CƠ XĂNG 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
Tp.HCM – 2021 
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM 
----------------------------------- 
NCS. NGUYỄN DANH CHẤN 
NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT VÀ PHÁT THẢI 
KHI SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU DIMETHYLFURAN TRÊN 
ĐỘNG CƠ XĂNG 
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT 
Ngành : Kỹ thuật cơ khí động lực 
Mã số ngành : 9520116 
Người hướng dẫn khoa học : 1. PGS.TS Hoàng Anh Tuấn 
2. PGS.TS Trần Quang Vinh 
Tp.HCM - 2021 
i 
LỜI CAM ĐOAN 
Tôi xin cam đoan đây là đề tài nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu kết quả nêu 
trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong các công trình khác. 
Các tài liệu và dữ liệu tham khảo đều được trích dẫn đầy đủ! 
 Tp.HCM, ngày 17 tháng 9 năm 2021 
TM TT HƯỚNG DẪN Nghiên cứu sinh 
PGS.TS Hoàng Anh Tuấn 
 Nguyễn Danh Chấn 
ii 
LỜI CẢM ƠN 
 Tôi xin chân thành cảm ơn Trường Đại học Giao thông vận tải Tp.HCM, Viện 
Đào tạo Sau Đại học và Viện Cơ khí đã cho phép tôi thực hiện luận án tại Trường 
Đại học Giao thông vận tải Tp.HCM. Xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau Đại học và Viện 
Cơ khí về sự hỗ trợ và giúp đỡ trong suốt quá trình tôi làm luận án. 
 Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Hoàng Anh Tuấn và PGS.TS Trần Quang 
Vinh đã hướng dẫn tôi hết sức tận tình và chu đáo về mặt chuyên môn để tôi có thể 
thực hiện và hoàn thành luận án. 
 Tôi xin chân thành biết ơn Quý thầy, cô Khoa Cơ khí và Phòng thí nghiệm 
động cơ, Trung tâm Công nghệ cơ khí – Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận 
tải đã luôn giúp đỡ và dành cho tôi những điều kiện hết sức thuận lợi để hoàn thành 
luận án này. 
 Tôi xin cảm ơn Ban Giám hiệu trường Đại học Giao thông vận tải Tp.HCM, 
Lãnh đạo Viện Cơ khí và các thầy cô trong Viện đã hậu thuẫn và động viên tôi trong 
suốt quá trình nghiên cứu học tập. 
 Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy phản biện, các thầy trong hội 
đồng chấm luận án đã đồng ý đọc duyệt và góp các ý kiến quý báu để tôi có thể hoàn 
chỉnh luận án này và định hướng nghiên cứu trong tương lai. 
 Cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè, những 
người đã động viên khuyến khích tôi trong suốt thời gian tôi tham gia nghiên cứu và 
thực hiện công trình này. 
 Nghiên cứu sinh 
 Nguyễn Danh Chấn 
iii 
TÓM TẮT 
Giao thông vận tải hiện đang phải đối mặt với hai thách thức lớn là sự cạn kiệt 
của nguồn nhiên liệu hóa thạch và vấn đề ô nhiễm môi trường. Nhiên liệu hóa thạch 
vẫn sẽ là nguồn năng lượng chính cho ngành giao thông trong nhiều thập kỷ tới, tuy 
nhiên xu hướng này không thể kéo dài mãi. Mặt khác, áp lực từ vấn đề ô nhiễm môi 
trường khiến các nhà chức trách trên khắp thế giới đưa ra các điều luật buộc ngành 
công nghiệp ô tô và hóa dầu phải phát triển các công nghệ mới nhằm giảm phát thải 
và cải thiện tính kinh tế nhiên liệu. 
Nhằm đạt các mục tiêu giảm thiểu ô nhiễm môi trường, đa dạng hóa nguồn 
nhiên liệu, đồng thời tận dụng các phế phẩm, phụ phẩm nông nghiệp để sản xuất ra 
các nguồn năng lượng tái tạo, nhiên liệu sinh học được xem như một ứng viên sáng 
giá cho việc thay thế một phần hoặc hoàn toàn các loại nhiên liệu hóa thạch truyền 
thống. Trong số những loại nhiên liệu được tìm kiếm và nghiên cứu thì 2,5-
dimethylfuran (DMF) đang nhận được sự quan tâm rất lớn của các nhà khoa học trên 
khắp thế giới. DMF có các tính chất tương đồng với xăng, đồng thời tốt hơn xăng ở 
một số đặc tính như chỉ số octan cao, bên cạnh đó DMF là loại nhiên liệu sinh học 
thế hệ thứ 2 nên không ảnh hưởng đến an ninh lương thực. 
Trong điều kiện cụ thể ở Việt Nam hiện nay, khi xăng pha cồn etanol đã được 
đưa vào sử dụng hơn 10 năm nay, tuy nhiên hiệu quả kinh tế xã hội còn chưa rõ rệt 
và tiến triển chậm thì việc nghiên cứu để tìm ra một loại nhiên liệu thay thế mới, có 
hiệu quả tốt hơn là điều hết sức cần thiết và cấp bách. 
Xuất phát từ lý do trên, tác giả đã chọn đề tài: “Nghiên cứu đặc tính kỹ thuật 
và phát thải khi sử dụng nhiên liệu dimethylfuran trên động cơ xăng” nhằm mục 
đích đánh giá khả năng ứng dụng 2,5-dimethylfuran làm nhiên liệu cho động cơ xăng 
tại Việt Nam, giúp hạn chế sự phụ thuộc vào các loại nhiên liệu truyền thống và giảm 
ô nhiễm môi trường. Để đạt được mục tiêu đề ra, luận án đã giải quyết các vấn đề 
theo trình tự sau: 
iv 
- Nghiên cứu tổng quan quy trình sản xuất, tính chất lý hóa và khả năng ứng 
dụng của DMF trên các loại động cơ đốt trong, đặc biệt là động cơ cháy cưỡng bức 
(SI) làm cơ sở để xác định khoảng trống và định hướng cho quá trình nghiên cứu. 
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về quá trình cháy và hình thành phát thải của động 
cơ SI sử dụng nhiên liệu DMF để tính toán các chỉ tiêu kỹ thuật và phát thải của động 
cơ khi sử dụng hỗn hợp nhiên liệu DMF-xăng RON95 trên động cơ xăng. 
- Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng quá trình làm việc của động cơ xăng 
với sự hỗ trợ của phần mềm AVL-Boost nhằm đánh giá các đặc tính làm việc và phát 
thải của động cơ SI khi sử dụng các hỗn hợp nhiên liệu DMF. 
- Nghiên cứu thực nghiệm đối chứng trên động cơ SI nhằm so sánh với kết quả 
mô phỏng cũng như đánh giá các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính kỹ thuật và phát thải 
khi sử dụng các hỗn hợp nhiên liệu DMF. 
Từ kết quả của quá trình nghiên cứu mô phỏng và thực nghiệm cho thấy việc sử 
dụng xăng có pha DMF trên các phương tiện giao thông mang lại rất nhiều lợi ích về 
kỹ thuật, kinh tế và môi trường. Sử dụng hỗn hợp nhiên liệu xăng có pha tỷ lệ DMF 
lớn giúp giảm sự phụ thuộc vào nhiên liệu truyền thống và giảm phát thải gây ô nhiễm 
môi trường. Việc điều chế DMF cũng tận dụng được các nguồn sinh khối truyền 
thống, đa dạng và dồi dào ở nước ta. 
Từ khóa- 2,5-dimethylfuran, sinh khối, động cơ xăng, đặc tính kỹ thuật của 
động cơ, đặc tính phát thải. 
v 
ABSTRACT 
Transportation is currently facing two major challenges: the depletion of fossil 
fuels and environmental pollution. Over the next decades, fossil fuels will still be the 
main source of energy for the transportation industry, but this trend cannot last 
forever. On the other hand, environmental pollution has led authorities around the 
world to introduce laws that forced the automotive and petrochemical industries to 
develop new technologies to reduce emissions and improve fuel economy. 
In order to achieve these goals, the 2nd and 3rd generation biofuels are 
considered as a good candidate for partial or complete replacement of traditional 
fossil fuels. 
Among the searched and studied fuels, 2.5-dimethylfuran (DMF) is receiving 
great attention from scientists around the world. The properties of DMF are similar 
to gasoline and maybe better in some characteristics such as high octane. Besides, 
DMF is a 2nd generation biofuel, so it does not affect food security. 
In Vietnam today, although gasoline mixed with alcohol has been used, but the 
efficiency is not high enough. Therefore, finding a new and more efficient alternative 
fuel is very necessary and urgent. 
From the reasons mentioned above, the author chose the topic of this thesis: "A 
study on the engine performance and emission characteristics of gasoline engine 
using dimethylfuran-based blends" with the aim of evaluating the applicability of 
2,5-dimethylfuran as fuel for gasoline engines in Vietnam, helping to reduce the 
dependence on traditional fuels and environmental pollution. To achieve the set 
objectives, the thesis has solved the following problems: 
- An overview study of the production process, physicochemical properties and 
applicability of 2.5-dimethylfuran on on internal combustion engines (especially SI 
engines) to determine the reasearch gap, scope and plan. 
vi 
- The theoretical basis study of combustion and emission of SI engines using 
DMF as fuel to examine the technical parameters and emissions of the engine when 
using DMF-gasoline blends on a gasoline engine. 
- Using AVL Boost software to build a simulation model of the SI engine's 
working process when using DMF blends to evaluate its performance parameters and 
emission characteristics. 
- Experimental study on SI engines to compare with simulation results as well 
as evaluate factors affecting technical characteristics and emissions when using DMF 
blends. 
The results of simulation and experimental research show that the use of 
gasoline mixed with DMF in vehicles gives a lot of technical, economic and 
environmental benefits. Using DMF-gasoline blends as fuel with a high ratio of DMF 
helps to reduce the dependence on traditional fuels and reduce emissions that are 
harmful to the environment. The preparation of DMF also takes advantage of 
traditional, diverse and abundant biomass sources in our country. 
Keywords- 2.5-dimethylfuran, biomass, gasoline engine, engine performance, 
emission characteristics. 
vii 
MỤC LỤC 
LỜI CAM ĐOAN ...................................................................................................... i 
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................... ii 
TÓM TẮT ................................................................................................................ iii 
ABSTRACT .............................................................................................................. v 
MỤC LỤC ............................................................................................................... vii 
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................ xi 
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ............................................................................... xiv 
DANH MỤC BẢNG BIỂU .................................................................................. xvii 
MỞ ĐẦU ................................................................................................................. xix 
1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................ xix 
2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài ......................................................................... xx 
a) Mục tiêu lý thuyết: ........................................................................................... xx 
b) Mục tiêu thực nghiệm: .................................................................................... xxi 
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... xxi 
a) Đối tượng nghiên cứu: .................................................................................... xxi 
b) Phạm vi nghiên cứu: ....................................................................................... xxi 
4. Ý nghĩa khoa học và thực ti ... ình PL2: Kết quả đo lường các chỉ tiêu chất lượng của mẫu 10DMF 
9/PL 
Phụ lục 2. Trang thiết bị dùng trong quá trình thử nghiệm động cơ 
Trang thiết bị dùng trong quá trình thử nghiệm động cơ được bố trí tại Phòng 
thử nghiệm động cơ, Trung tâm Công nghệ cơ khí, Trường Đại học Công nghệ Giao 
thông vận tải 
Hình PL3: Sơ đồ bố trí các thiết bị thử nghiệm tại Phòng thử nghiệm động cơ, 
Trung tâm Công nghệ cơ khí, Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải 
Băng thử động lực học cao ETB tại Phòng thí nghiệm Động cơ, Trung tâm 
Công nghệ Cơ khí, Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải là băng thử được 
cung cấp bởi hãng AVL của Áo. Sơ đồ băng thử được thể hiện trên Hình PL3 và băng 
thử được đặt tại phòng thử như ảnh ở Hình PL4. Phanh điện-thủy lực APA160 hoạt 
động ở hai chế độ là động cơ điện và máy phát điện. Với chế độ động cơ điện thì 
phanh điện-thủy lực APA160 có khả năng làm việc với công suất định mức là 200kW 
trong dải tốc độ từ 2250vg/ph ÷ 4500vg/ph và mômen định mức là 849Nm trong dải 
tốc độ từ 0 ÷ 2250vg/ph. Khi phanh điện-thủy lực APA 160 hoạt động ở chế độ máy 
phát điện thì công suất định mức là 220kW trong dải tốc độ 2250vg/ph ÷ 4500vg/ph 
10/PL 
và mômen định mức 934Nm trong dải tốc độ từ 0 ÷ 2250vg/ph. Băng thử được điều 
khiển thông qua phần mềm PUMA được kết nối với máy tính PC. Phần mềm PUMA 
có chức năng ghi nhận các tín hiệu từ cảm biến lắp trên băng thử và lắp trên động cơ 
thông qua hộp chuyển đổi Cable boom. Các tín hiệu cảm biến được chuyển đổi để 
đưa về màn hình máy tính giúp người điều khiển có thể kiểm soát được quá trình làm 
việc của động cơ. Quá trình thay đổi tốc độ, mômen, vị trí tay ga của động cơ được 
tiến hành thông qua bảng điều khiển. Thiết bị AVL733S dùng để đo tiêu hao nhiên 
liệu xăng. 
Hình PL4: Bố trí băng thử tại phòng thí nghiệm 
Tủ phân tích khí thải FTIR thể hiện trên Hình PL5 là hệ thống bao gồm toàn 
bộ các môđun thực hiện quá trình phân tích các thành phần khí thải (các bộ phân tích) 
và các thiết bị đảm bảo điều kiện làm việc chính xác của hệ thống như: khối làm nóng 
(HSU), khối chuẩn đoán, khối điều khiển ... Ngoài ra, tủ phân tích còn được lắp đặt 
một máy tính công nghiệp với phần mềm điều khiển GEM110. Việc kết nối máy tính 
điều khiển với các bộ phân tích được thực hiện thông qua các tín hiệu số, tuỳ thuộc 
11/PL 
vào bộ phân tích mà có thể kết nối với máy tính qua mạng LAN hay qua cáp nối tiếp 
RS232. Các bộ phân tích lắp đặt trong tủ được sử dụng để đo các thành phần có trong 
khí thải như: mônôxit cácbon (CO), cácbon điôxit (CO2), ôxygen (O2), ôxit nitơ (NO 
và NOx), hydrocacbon (HC), đồng thời còn đo được hệ số dư lượng không khí λ. 
Hình PL5: Môđun tủ phân tích khí thải FTIR 
Hình PL6: Tủ đo phát thải 
12/PL 
Phụ lục 3. Kết quả tính toán mô phỏng 
 Phụ lục 3.1 Kết quả tính toán mô phỏng công suất, mômen, suất tiêu hao nhiên 
liệu của động cơ ở chế độ 100% tải 
n 
(vg/ph) 
RON95 10DMF 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
1000 9,57 89,7 334,94 9,69 92,54 341 
1800 20,12 100 310,71 19,3 99,352 317 
2600 27,02 101,96 305,79 26,9 101,59 314,12 
3400 38,86 109 298,92 39,2 107,98 303,08 
4200 48,78 113,51 308,71 49,6 113,9 311,83 
5000 58,37 113,42 325,38 58,71 113,47 329,08 
n 
(vg/ph) 
20DMF 30DMF 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
1000 9,34 89,7 354,2 9,34 93,4 364,1 
1800 19,9 99,724 328,72 20,1 98,52 338,2 
2600 27,1 101,98 322,46 27,2 100,92 331,64 
3400 38,9 108,97 313,42 39,1 107,54 322,36 
4200 49,2 113,51 325,32 49,6 113,2 332,97 
5000 58,87 113,42 341,43 58,67 113,82 353,84 
n 
(vg/ph) 
40DMF 50DMF 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
1000 9,38 90,24 374,7 9,41 89,23 385,5 
1800 19,7 100,11 348,98 19,8 99,09 358,24 
2600 26,9 102,64 341,66 27,3 100,73 351 
3400 39,1 109,02 331,1 38,8 107,9 342,84 
13/PL 
4200 48,6 113,8 344,67 50,1 113,54 351,44 
5000 58,57 114,08 364,96 59,06 114,36 373,86 
 Phụ lục 3.2 Kết quả tính toán mô phỏng các phát thải CO, HC và NOx của 
động cơ ở chế độ 100% tải 
n 
(vg/ph) 
RON95 10DMF 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
1000 7478 2776 178,2 7300 2733 181,3 
1800 6714 2544 230,8 6731 2483 241,2 
2600 6991 2141 282,2 6876 2049 291,1 
3400 7538 1935 341,1 7434 1886 361,8 
4200 8259 1844 312,9 8075 1793 340,3 
5000 8432 1962 300,1 8260 1889 314,2 
n 
(vg/ph) 
20DMF 30DMF 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
1000 7193 2688 186,1 7006 2623 197,2 
1800 6287 2441 242,2 6136 2387 261,6 
2600 6732 2049 312,5 6532 2009 315,7 
3400 7248 1854 375,5 7079 1820 390,6 
4200 7965 1769 340,8 7749 1756 367,4 
5000 8144 1870 332,4 7921 1834 346,2 
n 
(vg/ph) 
40DMF 50DMF 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
1000 6899 2591 211,4 6634 2528 217,3 
1800 5943 2338 283,6 5792 2312 290,6 
14/PL 
2600 6320 1961 331,8 6212 1916 354,7 
3400 6847 1764 420,4 6667 1732 440,2 
4200 7562 1684 390,3 7304 1631 413,5 
5000 7669 1781 373,1 7369 1736 394,1 
Phụ lục 3.3 Kết quả tính toán mô phỏng công suất, mômen, suất tiêu hao nhiên 
liệu của động cơ ở chế độ 50% tải 
n 
(vg/ph) 
RON95 10DMF 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
1000 4,79 45,76 352,3 4,71 45,00 338,9 
1800 9,36 49,678 303,4 9,39 49,582 308,64 
2600 14,08 51,706 298,38 14,02 52,582 299,22 
3400 19,15 53,794 292,3 19,29 54,534 295,22 
4200 24,43 55,958 301,04 24,93 56,678 303,4 
5000 29,19 55,78 317,2 29,51 56,39 319,2 
n 
(vg/ph) 
20DMF 30DMF 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
1000 4,67 44,62 354 4,67 44,62 365,3 
1800 9,4 49,9 318,92 9,43 50,036 328,34 
2600 13,93 51,116 319,16 13,96 51,244 328,44 
3400 19,92 54,116 308,52 20,66 54,116 318,36 
4200 23,57 55,744 319,9 24,74 56,266 327,16 
5000 29,44 56,25 332,7 29,34 56,06 344,5 
n 
(vg/ph) 
40DMF 50DMF 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
Ne 
(kW) 
Me 
(N.m) 
ge 
(g/kWh) 
15/PL 
1000 4,7 44,9 374,4 4,71 45,00 374,4 
1800 9,45 50,116 337,94 9,31 49,258 337,94 
2600 13,98 51,332 338,28 12,09 51,44 338,28 
3400 20,64 54,036 328,92 17,86 54,368 328,92 
4200 24,06 56,12 338,36 25,24 56,734 338,36 
5000 27,29 55,97 356 29,53 56,34 356 
 Phụ lục 3.4 Kết quả tính toán mô phỏng các phát thải CO, HC và NOx của 
động cơ ở chế độ 50% tải 
n 
(vg/ph) 
RON95 10DMF 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
1000 3610 1355 83,2 3490 1336 87,3 
1800 3312 1267 101,1 3190 1237 11,.2 
2600 3459 1060 141,7 3357 1035 145,8 
3400 3758 962 171,6 3720 936 1793 
4200 4103 917 158,2 4041 885 168,3 
5000 4216 974 151,3 4152 943 1571 
n 
(vg/ph) 
20DMF 30DMF 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
1000 3510 1322 90,2 3425 1306 99,1 
1800 2938 1220 111,1 3073 1188 119,8 
2600 3329 1022 158,6 3250 1000 160,3 
3400 3627 930 188,7 3552 899 198,3 
4200 3991 880 171,6 3892 859 183,9 
5000 4072 930 166,4 3972 915 173,3 
40DMF 50DMF 
16/PL 
n 
(vg/ph) 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
CO 
(ppm) 
HC 
(ppm) 
NOx 
(ppm) 
1000 3401 1281 105,4 3317 1261 107,2 
1800 2991 1190 128,3 2896 1149 135,5 
2600 3280 981 176,5 3131 948 182,2 
3400 3441 882 210,3 3240 856 220,7 
4200 3781 839 196,4 3652 805 208,6 
5000 3820 873 186,4 3685 858 197,1 
Phụ lục 4. Quy trình phối trộn xăng thương phẩm RON95 và DMF 
 Phụ lục 4.1 Quy trình phối trộn 
Trước tiên, DMF khan với hàm lượng DMF ≥ 99,5% được pha trộn với các 
phụ gia đa chức năng để tạo ra DMF nhiên liệu biến tinh DMF100 làm nguyên liệu 
cho quá trình phối trộn. Các phụ gia sử dụng gồm: 
- Phụ gia chống tách pha: Isopropyl alcol (IPA) 
- Phụ gia chất phân tán: Polyetheramine 
- Phụ gia chống oxy hóa: Butylated diphenylamine (BD) 
- Phụ gia chống ăn mòn: Tetraethanolamine (TEA). 
Hình PL7: Sơ đồ quy trình pha chế DMF nhiên liệu biến tinh 
17/PL 
Hình PL8: Sơ đồ quy trình phối trộn 
Xăng RON95 và DMF100 phối trộn được lấy ra từ đáy thiết bị và cho vào 
đóng phuy. Sơ đồ quy trình phối trộn được trình bày trong Hình PL8. Các mẫu sau 
khi pha trộn được kiểm tra tinh chất của nhiên liệu theo các chỉ tiêu tương tự như qui 
định trong TCVN 8063:2009. 
Do nguyên liệu phối trộn là xăng và DMF là những chất lỏng rất dễ bay hơi 
và sản phẩm sau phối trộn được đóng vào phuy để lưu trữ nên một số yêu cầu trong 
quá trình làm việc cần lưu ý tuân thủ như: 
- Nơi thao tác cần có không gian thoáng, có thể dễ dàng khuếch tán và pha 
loãng hơi nhiên liệu bay hơi 
- Cách ly mọi nguồn có khả năng phát sinh tia lửa điện như cầu giao, atomat, 
ổ điện có nguy cơ chập (cháy) 
- Sử dụng biển cấm lửa, cấm hút thuốc với khoảng cách xa >10m đối với khu 
vực pha chế 
18/PL 
Phụ lục 4.2 Bản thiết kế hệ thống phối trộn 
Hình PL9: Bản vẽ thiết kế hệ thống phối trộn xăng và DMF 
Phụ lục 4.3 Phối trộn bằng phương pháp khuấy 
Hình PL10: Mô hình phối trộn thùng có cánh khuấy (a), cánh khuấy (b) 
Đây là công nghệ phối trộn thông thường, sử dụng mẫu thùng trộn có khuấy 
sử dụng lực đẩy hình học (Hình PL10). 
Các loại cánh khuấy thường được sử dụng trong công nghiệp là loại tấm, mái 
chèo bản, mái chèo hai thanh và mái chèo có thanh đặt chéo được sử dụng khi số 
19/PL 
vòng quay nhỏ, loại mỏ neo (chữ U), mỏ neo ghép hay loại chân vịt, loại tuốc bin 
được sử dụng khi số vòng quay lớn. 
Để thực hiện phối trộn, ta tiến hành theo các bước. 
- Bước 1: Tháo và nâng nắp của thiết bị khuấy, điều chỉnh góc nghiêng của 
cánh khuấy và khoảng cánh của cánh khuấy tới đáy thùng theo các thông số của quá 
trình hòa trộn. 
- Bước 2: Lắp hoàn thiện thiết bị, chạy thử không tải, hiệu chỉnh tốc độ khuấy 
theo thí nghiệm và thời gian khuấy là 70s. 
- Bước 3: Mở van nước cấp 9 lít xăng RON95 vào thùng (quan sát bằng ống 
thủy). Sau đó cấp 1 lít DMF vào thùng (sử dụng cốc đong thể tích để đảm bảo độ 
chính xác). 
- Bước 4: Khởi động thiết bị khuấy, hỗn hợp nhiên liệu sẽ được khuấy trong 
vòng 3 phút sau đó tự động dừng lại. 
- Bước 5: Dùng dụng cụ lấy nhiên liệu trong bình tại 3 vị trí như đã chọn. 
- Bước 6: Sử dụng máy đo nồng độ NBR-32 đo nồng độ của từng mẫu nhiên 
liệu, sau đó ghi lại kết quả. 
- Bước 7: Xả hết nhiên liệu trong thùng vào bồn chứa, vệ sinh 
 Phụ lục 4.4 Sơ đồ quy trình phối trộn tổng quát 
Quy trình công nghệ phối trộn DMF với xăng thương phẩm tổng quát được 
thể hiện trên Hình PL11 
Hình PL11: Sơ đồ quy trình công nghệ phối trộn xăng thương phẩm và DMF tổng 
quát 
20/PL 
Phụ lục 5. Quá trình thử nghiệm tại Phòng thử nghiệm động cơ, Trung tâm Công 
nghệ cơ khí, Trường Đại học Công nghệ Giao thông vận tải 
Hình PL12: Quá trình gá đặt và cân chỉnh động cơ trên bệ thử 
Hình PL13: Kiểm tra lần cuối trước khi chạy thử nghiệm 
21/PL 
Hình PL14: Chạy thử nghiệm và đo đạc các kết quả 

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_dac_tinh_ky_thuat_va_phat_thai_khi_su_dun.pdf
  • pdf2. Danh mục CTKH đã công bố.pdf
  • pdf3.1 Tóm tắt LA_VN.pdf
  • pdf3.2 Tóm tắt LA_EN.pdf
  • pdf4.1.ThongTinTomTat_LA _ VN_WORD.pdf
  • pdf4.2.ThongTinTomTat_LA _ EN_WORD.pdf