Luận án tiến sĩ nghiên cứu đặc tính cháy của hỗn hợp nhiên liệu diesel biodiesel

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ DƯƠNG QUANG MINH NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CHÁY CỦA HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DIESEL-BIODIESEL CÓ TỶ LỆ PHA TRỘN CAO TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – NĂM 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ QUỐC PHÒNG HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ DƯƠNG QUANG MINH NGHIÊN CỨU ĐẶC TÍNH CHÁY CỦA HỖN HỢP NHIÊN LIỆU DIESEL-BIODIESEL CÓ TỶ LỆ PHA TRỘN CAO TRONG ĐỘNG CƠ DIESEL Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 9 52 01 16 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. PGS, TS Nguyễn Hoàng Vũ 2. TS Nguyễn Năng Thắng HÀ NỘI – NĂM 2019 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan Luận án này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Luận án có sử dụng một phần kết quả do tôi và nhóm nghiên cứu thực hiện trong đề tài NCKH &PTCN cấp Quốc gia “Nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm ECU phù hợp cho việc sử dụng nhiên liệu diesel sinh học biodiesel với các mức pha trộn khác nhau”, mã số: ĐT.14/NLSH, Chủ nhiệm đề tài là PGS.TS Nguyễn Hoàng Vũ, tổ chức chủ trì là Học viện Kỹ thuật Quân sự, thuộc Đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025, do Bộ Công thương quản lý.

Tôi đã được Chủ nhiệm đề tài đồng ý cho sử dụng một phần kết quả của đề tài vào việc viết luận án. Tôi xin cam đoan các số liệu, kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được trích dẫn và ghi đúng quy định. Tác giả luận án Dương Quang Minh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ii LỜI CẢM ƠN Trước hết, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Ban Giám đốc, Phòng sau Đại học, Khoa Động lực/Học viện Kỹ thuật Quân sự đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình làm luận án.

Tôi xin chân thành biết ơn Ban Giám hiệu Trường Cao đẳng Công nghiệp Phúc Yên và Trường Đại học Công nghệ Giao thông Vận tải đã động viên, tạo điều kiện thuận lợi cho tôi trong quá trình làm luận án. Tôi xin cảm ơn tập thể cán bộ hướng dẫn: PGS-TS. Nguyễn Hoàng Vũ, TS Nguyễn Năng Thắng đã tận tình hướng dẫn khoa học và tạo những điều kiện thuận lợi nhất để NCS hoàn thành luận án. Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn PGS-TS.

Nguyễn Hoàng Vũ, Chủ nhiệm Đề tài NCKH & PTCN cấp Quốc gia “Nghiên cứu, chế tạo thử nghiệm ECU phù hợp cho việc sử dụng nhiên liệu diesel sinh học biodiesel với các mức pha trộn khác nhau”, mã số ĐT.14/NLSH (thuộc Đề án Phát triển nhiên liệu sinh học đến năm 2015, tầm nhìn đến năm 2025) đã tạo điều kiện để NCS được tham gia một số nội dung nghiên cứu của đề tài nhằm thu thập dữ liệu để hoàn thành luận án. Tôi xin chân thành cảm ơn Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Quá trình cháy và Phun nhiên liệu (Combustion and Spray Laboratory) của Viện Năng lượng và Động lực/ĐH Giao thông Tây An - Trung Quốc, Phòng thí nghiệm Động cơ đốt trong thuộc Viện Cơ khí Động lực - ĐH Bách khoa Hà nội, Phòng thử nghiệm Xăng-Dầu-Khí của Trung tâm Kỹ thuật Tiêu chuẩn Đo lường Chất lượng 1 (Quatest 1) đã tạo điều kiện thuận lợi để NCS hoàn thành nội dung nghiên cứu thực nghiệm của luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy thuộc Bộ môn Động cơ, Khoa Động lực/Học viện KTQS và các chuyên gia thuộc lĩnh vực Cơ khí - Động lực trong và ngoài Học viện đã đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho NCS trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận án. Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả bạn bè, đồng nghiệp và những người thân trong gia đình đã động viên và giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận án.

Nghiên cứu sinh Dương Quang Minh LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com iii MỤC LỤC Trang LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vii DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU x DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ xii MỞ ĐẦU 1 Mục đích và phạm vi nghiên cứu 2 Đối tượng nghiên cứu 2 Loại nhiên liệu sử dụng 2 Phương pháp nghiên cứu 2 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 3 Bố cục của luận án 4 CHƯƠNG 1. Tình hình sử dụng nhiên liệu biodiesel 6 1. Đặc tính cháy của nhiên liệu diesel 8 1. Sự thay đổi các thuộc tính/đặc tính của biodiesel theo tỷ lệ pha trộn 9 1.

Ảnh hưởng thuộc tính nhiên liệu đến đặc tính cháy của nhiên liệu trong xi lanh 14 1. Tình hình nghiên cứu đặc tính cháy của hỗn hợp diesel-biodiesel 17 1. Trên thế giới 17 1. Tại Việt Nam 20 1.

Kết luận Chương 1 24 CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 26 2. Nguồn gốc và phương pháp pha chế hỗn hợp diesel-biodiesel 26 2. Xác định một số thuộc tính của hỗn hợp diesel-biodiesel 26 2.

Xác định một số thuộc tính hóa-lý cơ bản 26 2. Trang thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 27 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Quy trình thực nghiệm 27 2. Kết quả và nhận xét 27 2.

Xác định nhiệt độ tự bốc cháy 29 2. Trang thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 29 2. Quy trình thực nghiệm 30 2. Kết quả và nhận xét 30 2.

Xác định tỷ lệ C:H:O, nhiệt trị thấp, tỷ lệ A/F 31 2. Trang thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 31 2. Quy trình thực nghiệm 33 2. Kết quả và nhận xét 33 2.

Xác định trị số xê tan 34 2. Trang thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 35 2. Quy trình, chế độ thực nghiệm khi đo trị số xê tan theo TCVN 7630:2013 37 (ASTM D613) 2. Kết quả và nhận xét 38 2.

Xác định một số đặc tính cháy của hỗn hợp diesel-biodiesel 40 2. Xác định tốc độ cháy tầng của nhiên liệu 40 2. Trang thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 40 2. Chế độ thực nghiệm 42 2.

Kết quả và nhận xét 43 2. Xác định thời gian cháy trễ của hỗn hợp nhiên liệu diesel-biodiesel bằng 44 Shock Tube 2. Trang thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 45 2. Chế độ thực nghiệm 47 2.

Kết quả và nhận xét 47 2. Xác định thời gian cháy trễ của hỗn hợp nhiên liệu diesel-biodiesel trong 49 xi lanh động cơ 2. Trang thiết bị nghiên cứu thực nghiệm 50 2. Chế độ thực nghiệm xác định các đặc tính cháy của nhiên liệu trong xi lanh 51 2.

Kết quả và nhận xét 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Kết luận Chương 2 56 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG CÔNG THỨC DỰ BÁO THỜI GIAN 58 CHÁY TRỄ CỦA HỖN HỢP DIESEL-BIODIESEL 3. Tổng quan các công thức dự báo thời gian cháy trễ 58 3.

Xây dựng công thức dự báo thời gian cháy trễ ứng với điều kiện nhiệt 60 động trong ống xung kích (Shock Tube) 3. Xây dựng công thức dự báo thời gian cháy trễ với điều kiện nhiệt động 64 trong động cơ diesel 3. Đánh giá một số công thức xác định thời gian cháy trễ ứng với bộ dữ liệu thực nghiệm thu được trên động cơ diesel CFR-F5 64 3. Với diesel dầu mỏ (B0) 64 3.

Với hỗn hợp diesel-biodiesel 67 3. Xây dựng công thức dự báo thời gian cháy trễ với điều kiện nhiệt động trong 70 động cơ diesel 3. Đánh giá công thức xác định thời gian cháy trễ do NCS xây dựng ứng với bộ 75 dữ liệu thực nghiệm thu được trên động cơ diesel CFR-F5 3. Kết luận Chương 3 76 CHƯƠNG 4.

ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ PHA TRỘN ĐẾN ĐẶC TÍNH 77 CHÁY CỦA NHIÊN LIỆU TRONG XI LANH ĐỘNG CƠ DIESEL CFR-F5 4. Xây dựng mô hình mô phỏng chu trình công tác của động cơ CFR-F5 77 bằng phương pháp cân bằng năng lượng 4. Mô hình hóa các quá trình công tác của động cơ 77 4. Xác định thời gian cháy trễ, mô hình cháy 80 4.

Xác định thời gian cháy trễ của nhiên liệu 80 4. Xác định mô hình cháy 80 4. Xác định hệ số tỏa nhiệt và tốc độ trao đổi nhiệt đối lưu giữa môi chất công 82 tác với các bề mặt trao đổi nhiệt 4. Xác định nhiệt lượng trao đổi giữa môi chất công tác với các bề mặt trao 82 đổi nhiệt 4.

Xác định hệ số trao đổi nhiệt 84 4. Xác định lượng khí vào/ra qua họng xu páp nạp/thải trong quá trình trao đổi khí 84 4. Xác định khối lượng không khí và sản vật cháy trong xi lanh 86 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Hệ phương trình vi phân mô phỏng các quá trình công tác của động cơ 87 4.

Lựa chọn phần mềm nền mô phỏng 87 4. Các thông số tại thời điểm bắt đầu mô phỏng 88 4. Chế độ, trình tự tính toán mô phỏng 89 4. Đánh giá, hiệu chỉnh mô hình mô phỏng chu trình công tác 92 4.

Ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn đến đặc tính cháy của nhiên liệu trong xi 95 lanh động cơ diesel CFR-F5 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn đến thời gian cháy trễ 95 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn đến quy luật cháy, tốc độ cháy 96 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn đến quy luật tỏa nhiệt và tốc độ tỏa nhiệt 99 4.

Ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn đến các thời điểm đặc biệt trong quá trình cháy 101 4. Ảnh hưởng của tỷ lệ pha trộn đến diễn biến và tốc độ gia tăng áp suất trong 103 xi lanh. Ảnh hưởng của việc dự báo TGCT đến đặc tính cháy của nhiên liệu trong 106 xi lanh động cơ diesel CFR-F5 4. Thời gian cháy trễ 106 4.

Ảnh hưởng của việc dự báo thời gian cháy trễ đến quy luật cháy, tốc độ cháy 107 4. Ảnh hưởng của việc dự báo thời gian cháy trễ đến quy luật tỏa nhiệt, tốc độ 109 tỏa nhiệt 4. Ảnh hưởng của việc dự báo thời gian cháy trễ đến các thời điểm đặc biệt 111 trong quá trình cháy 4. Ảnh hưởng của việc dự báo thời gian cháy trễ đến diễn biến và tốc độ gia 113 tăng áp suất trong xi lanh.

Kết luận Chương 4 116 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 118 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 CÁC PHỤ LỤC 128 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.