- - Đồ án tốt Nghiệp Nghiên cứu khả sử dụng nhiên liệu thay cho đội xe buýt thành phố Nha Trang Trang i MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1.Nhiên liệu thay 1.1.1 Các tiêu kỹ thuật nhiên liệu Diesel .3 1.1.1.1 Nhiệt trị 1.1.1.2 Độ nhớt 1.1.1.3 Tính tự bốc cháy .5 1.1.1.4 Hàm lượng tạp chất 1.1.2 Nhiên liệu biodiesel .9 1.1.2.1 Khái niệm 1.1.2.2 Tình hình sản xuất sử dụng Diesel sinh học từ dầu thực vật 10 1.1.2.3 Đặc tính biodiesel .12 ESTER 12 Metyl dầu cải 12 1.1.2.4 Quá trình điều chế biodiesel .13 1.1.3 Nhiên liệu LPG (Liquefied Petroleum Gases) 15 1.1.3.1 Khái niệm LPG .15 1.1.3.2 Trữ lượng LPG thị trường tiêu thụ 16 1.1.3.3 Đặc tính nhiên liệu khí hóa lỏng 17 1.2.Ứng dụng nhiên liệu thay cho động diesel xe buýt Thành Phố Nha Trang 22 1.2.1 Giới thiệu chung xe buýt Thành Phố Nha Trang 22 1.2.1.1 Sơ lược xe buýt Thành Phố Nha Trang 22 1.2.1.2 Thông số kỹ thuật xe buýt Thành Phố Nha Trang 23 1.2.2 Đặc điểm kỹ thuật cấu tạo động D6BR sử dụng xe buýt Thành Phố Nha Trang 29 1.2.2.1 Giới thiệu chung vị trí động xe buýt 29 1.2.2.2 Đặc điểm kỹ thuật động .29 1.2.2.3 Nhóm piston, xylanh, nắp xylanh 31 1.2.2.4 Hệ thống nhiên liệu 36 1.2.2.5 Hệ thống nạp - xả 48 Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp Trang ii CHƯƠNG KHẢ NĂNG SỬ DỤNG NHIÊN LIỆU THAY THẾ CHO ĐỘI XE BUÝT THÀNH PHỐ NHA TRANG 53 2.1 Phương án lắp đặt hệ thống sử dụng nhiên liệu thay cho động diesel D6BR xe buýt thành phố Nha Trang 53 2.1.1 Hệ thống sử dụng nhiên liệu thay đơn .53 2.1.2 Hệ thống sử dụng nhiên liệu thay diesel song song 53 2.1.3 Lựa chọn giải pháp 54 2.2 Giải pháp kỹ thuật để động sử dụng nhiên liệu Biodiesel 54 2.2.1 Bình sấy sử dụng nước làm mát để làm nóng nhiên liệu 56 2.2.2 Bình sấy sử dụng nguồn điện chiều .58 2.2.3 Bình sấy tận dụng nguồn nhiệt khí xả 59 2.2.4 Lựa chọn 60 2.2.5 Sơ đồ tổng thể hệ thống nhiên liệu sử dụng Biodiesel Diesel song song (H 2-6 ) 60 2.3 Giải pháp kỹ thuật để động sử dụng nhiên liệu LPG 61 2.3.1 Giải pháp kỹ thuật để động sử dụng LPG diesel song song 61 2.3.1.1 Giải pháp kỹ thuật để hệ thống nhiên liệu diesel có khả phun mồi .61 2.3.1.2 Giải pháp kỹ thuật lắp đặt hệ thống cung cấp LPG động 72 2.3.1.3 Giải pháp kỹ thuật lắp đặt cấu hạn chế tốc độ động 88 2.3.2 Sơ đồ tổng thể hệ thống nhiên liệu LPG Diesel song song .93 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 95 3.1 Kết luận 95 3.2 Đề xuất ý kiến 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 98 Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp -1- LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển mạnh mẽ kinh tế, đời sống nhân dân ngày nâng cao vật chất lẫn tinh thần Song bên cạnh đất nước ta phải đối mặt với nhiều khó khăn kinh tế phát triển khác, đặc biệt vấn đề ô nhiễm mơi trường Nhiều nhà máy, xí nghiệp mọc lên phục vụ địi hỏi q trình phát triển, đồng thời xả vào bầu khí lượng khí thải không nhỏ Đời sống người dân cải thiện, khả mua sắm vật dụng đắt tiền ô tơ, xe máy…nằm tầm tay nhiều gia đình Mật độ phương tiện tham gia giao thông ngày cao, bên cạnh thiếu đồng q trình quy hoạch giao thơng, việc quản lý chất lượng phương tiện tham gia giao thơng cịn bng lỏng Những vấn đề làm cho lượng khí thải nghành giao thông vận tải, đặc biệt lĩnh vực giao thơng đường xả vào khí ngày tăng nhanh Để giải vấn đề cần phải có chiến lược dài hạn phát triển phương tiện giao thông công cộng đường sắt, tàu điện ngầm, mạng lưới xe buýt…,tìm kiếm giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao trình cháy nhiên liệu sử lý khí thải, sử dụng phương tiện dùng nhiên liệu thay cho loại xe dùng nhiên liệu truyền thống xăng, dầu Đi tìm nguồn nhiên liệu thay cho nhiên liệu truyền thống sử dụng không góp phần làm giảm nồng độ chất độc hại khí thải, bên cạnh cịn góp phần đa dạng hoá nguồn nhiên liệu, đẩy lùi nguy cạn kiệt nguồn nhiên liệu truyền thống Thành Phố Nha Trang thành phố khác nước, vấn đề gia tăng phương tiện giao thông cá nhân ôtô, xe máy, ô nhiễm môi trường làm đau đầu nhà quản lý Đặc biệt với hướng phát triển thành phố trở thành thành phố du lịch việc kiểm sốt chất độc hại khí để có bầu khơng khí lành vấn đề sống cịn Mở rộng mạng lưới giao thông công cộng đặc biệt đội ngũ xe buýt, khuyến khích người dân giảm bớt phương tiện cá nhân, sử dụng loại xe dùng nhiên liệu Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp -2- Hiện giới kỹ thuật chuyển đổi xe dùng nhiên liệu truyền thống (xăng, diesel) sang dùng nhiên liệu thay (LPG, Biodiesel, NGV, LNG…) đạt nhiều thành tựu, đặc biệt kỹ thuật chuyển đổi động diesel sang dùng nhiên liệu LPG có bước đột phá Động sau chuyển đổi thay đổi kết cấu ban đầu, giá thành chuyển đổi rẻ đáp ứng tốt yêu cầu kỹ thuật Với suy nghĩ tìm kiếm nguồn nhiên liệu thay nhiên liệu truyền thống, nhằm làm cho môi trường thành phố Nha Trang Khuyến khích, tuyên truyền người dân thành phố ủng hộ việc sử dụng nhiên liệu cho phương tiện cá nhân Từ mở rộng mơ hình phát triển rộng rãi nước Được hướng dẫn thầy Phùng Minh Lộc, em xin đóng góp phần nhỏ để ý tưởng sớm thành thực với đề tài: “Nghiên cứu khả sử dụng nhiên liệu thay cho đội xe buýt thành phố Nha Trang” Nội dung đề tài gồm chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Khả sử dụng nhiên liệu thay cho đội xe buýt thành phố Nha Trang Chương 3: Kết luận đề suất ý kiến Sau tháng nỗ lực cố gắng, hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy Phùng Minh Lộc, Công ty cổ phần ô tô điện máy Nha Trang, q thầy Khoa Cơ Khí, bạn bè q trình tìm kiếm tài liệu, đóng góp ý kiến Em hoàn thành nội dung trình bầy luận văn Do trình độ thời gian có hạn, mặt khác lần thực độc lập cơng trình mang tính chất nghiên cứu khoa học nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận thơng cảm, dạy, góp ý q thầy cô bạn bè để bổ sung cho đề tài hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Nha Trang, ngày 20 tháng 11 năm 2007 SVTH: Ngô Quang Tuấn Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp -3- CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1.Nhiên liệu thay 1.1.1 Các tiêu kỹ thuật nhiên liệu Diesel Các tiêu kỹ thuật quan trọng nhiên liệu diesel bao gồm: nhiệt trị, tính tự bốc cháy,hàm lượng tạp chất độ nhớt 1.1.1.1 Nhiệt trị Nhiệt trị (H) lượng nhiệt toả đốt cháy hoàn toàn đơn vị khối lượng đơn vị thể tích nhiên liệu nhiệt trị nhiên liệu lỏng rắn thường tính kJ/kg, nhiên liệu khí-kJ/m3 kJ/kmol Ở Anh Mỹ, nhiệt trị tính đơn vị Btu/lb ( British thermal unit/pound ) Btu/ft3 ( British thermal unit/foot3 ) Nhiệt trị tiêu chất lượng tất loại nhiên liệu nhiệt trị xác định nhiệt lượng kế đẳng tích (nhiệt lượng kế kiểu bom) nhiệt lượng kế đẳng áp cách đốt cháy lượng xác định mẫu thử đo nhiệt lượng toả tính tốn nhiệt trị Khi tính tốn, thường lấy nhiệt trị từ bảng số liệu có sẵn để tránh nhầm lẫn, cần phân biệt khái niệm nhiệt trị đây: Nhiệt trị đẳng áp (Hp)- Nhiệt lượng thu đốt cháy hoàn toàn đơn vị số lượng nhiên liệu sau làm lạnh sản phẩm cháy đến nhiệt độ nhiệt độ hỗn hợp trước lúc đốt cháy điều kiện áp suất sản phẩm cháy làm lạnh áp suất khí hỗn hợp trước lúc đốt cháy Phương trình cân lượng nhiệt lượng kế đẳng áp: Ec + Uf + p.Vf + Ua + p.Va = Up + p.Vp + Hp Ec + Um + p.Vm = Up + p.Vp +Hp Ec = (Hp + Ip – Im)T Nhiệt trị đẳng tích (HV)- nhiệt lượng thu đốt cháy hoàn toàn đơn vị số lượng nhiên liệu sau làm lạnh sản phẩm cháy đến nhiệt độ nhiệt độ hỗn hợp trước lúc đốt cháy điều kiện khơng thay đổi thể tích sản phẩm cháy hỗn hợp khí trước lúc đốt cháy Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp -4- Phương trình cân lượng nhiệt kế đẳng tích : Ec + Um = Up + HV Ec =(HV + Up – Um)T Ec- hoá nhiên liệu Uf, Ua, Um, Up - nội nhiên liệu, khơng khí, hỗn hợp cháy sản phẩm cháy, tương ứng, Im, Ip – enthalpy hỗn hợp cháy sản phẩm cháy, Hp, HV- nhiệt trị đẳng áp nhiệt trị đẳng tích Nhiệt trị đẳng áp có ý nghĩa thực tế tính tốn thiết bị động lực, sản phẩm cháy thường thải khí có áp suất nhiệt độ áp suất nhiệt độ nhiên liệu khơng khí trước lúc vào thiết bị Vì vậy, bang số liệu cho nhiệt trị đẳng tích xác định nhiệt trị nhiệt lượng kế đẳng tích phải đổi sang nhiệt trị đẳng áp Có thể sử dụng cơng thức sau đây: Hp = Hv + 10-3 pm(Vm – Vp) Trong đó: Hp, Hv - nhiệt trị đẳng áp nhiệt đẳng tích, [kJ/kg], Pm- áp suất hỗn hợp trước đốt cháy, [N/m2 ] Vm, Vp- thể tích hỗn hợp trước lúc đốt cháy sản phẩm cháy làm lạnh áp suất pm ứng với đơn vị số lượng nhiên liệu Đối với nhiên liệu lỏng gốc dầu mỏ: Hv  1,02 H Nhiệt trị cao (Hc)- nhiệt lượng thu đốt cháy hoàn toàn đơn vị số lượng nhiên liệu, bao gồm lượng nhiệt toả ngưng tụ nước có sản phẩm cháy ta làm lạnh đến nhiệt độ nhiệt độ ban đầu Nhiêt trị thấp(HT)- nhiệt lượng thu trường hơp nước có sản phẩm cháy trạng thái Như nhiệt trị thấp nhỏ nhiệt trị cao lượng nhiệt ẩn hoá nước có sản phẩm cháy -Đối với nhiên liệu lỏng: HT = HC – r.(9h + w) Trong đó: HT, HC - nhiệt trị thấp nhiệt trị cao, [kJ/kg], r- nhiệt ẩn hoá kg nước, r =2.512 kJ/kg Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp -5- 9h- lượng nước hình thành đốt cháy h kg hydrogen có kg nhiên liệu, w- lượng nước có kg nhiên liệu 1.1.1.2 Độ nhớt Độ nhớt- gọi ma sát nội, tính chất chất lỏng đặc trưng cho lực ma sát chống lại chuyển dịch tương đối lớp chất lỏng cạnh tác dụng ngoại lực Độ nhớt nhiên liệu diesel có ảnh hưởng chủ yếu đến chất lượng q trình phun nhiên liệu Độ nhớt cao làm cho tia nhiên liệu khó phân tán thành hạt nhỏ bám thành xylanh Ngược lại, độ nhớt thấp lại làm cho tia nhiên liệu ngăn, không bao trùm hết không gian buồng đốt Cả hai trường hợp dẫn đến chất lượng q trình tạo hỗn hợp cháy khơng cao, làm tăng lượng nhiên liệu cháy rớt cháy khơng hồn toàn Ngoài ra, độ nhớt nhiên liệu thấp ảnh hưởng xấu đến chất lượng định lượng hệ thống phun làm tăng mức độ rò rỉ cặp siêu xác bơm cao áp vòi phun, đồng thời tăng mức độ mài mòn chi tiết chuyển động thuộc hệ thống nhiên liệu Mặc dù tiêu kỹ thuật có ảnh hưởng định đến chất lượng hoạt động động cơ, người ta thường vào độ nhớt để phân loại dầu diesel nặng.Sở dĩ vì: -Độ nhớt lớn đại lượng dễ xác định -Độ nhớt có liên quan đến nhiều tính chất khác dầu diesel Ví dụ: nhiên liệu nặng có độ nhớt 3500 sec Redwood, số cetane thường cao 25 lượng tạp chất thường thấp mức quy định 1.1.1.3 Tính tự bốc cháy Tính tự bốc cháy nhiên liệu tính chất liên quan đến khả tự phát hoả hỗn hợp nhiên liệu – không khí chịu tác dụng áp suất nhiệt độ đủ lớn Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp -6- Để định lượng tính tự bốc cháy nhiên liệu, sử dụng đại lượng đây:  Thời gian chậm cháy(ti)- Nhiên liệu có tính tự bốc cháy cao thời gian chậm cháy ngắn, ngược lại Thời gian chậm cháy đại lượng phản ánh tính tự bốc cháy nhiên liệu diesel theo cách mà mong muốn nhất, có ảnh hưởng mạnh trực tiếp đến tồn diễn biến chất lượng q trình cháy động diesel Tuy nhiên, thời gian chậm cháy nhiên liệu diesel động thực tế kéo dài từ vài phần vạn đến vài phần ngàn giây Đo trực tiếp khoảng thời gian ngắn việc khó, người ta sử dụng số đại lượng khác để đánh giá tính tự bốc cháy sở số tính chất lý-hố nhiên liệu có liên quan mật thiết với thời gian chậm cháy, so sánh tính tự bốc cháy mẫu thử nhiên liệu chuẩn  Hằng số độ nhớt-tỷ trọng ( Viscosity Gravity Number – VG ) thông số tính tốn sở độ nhớt tỷ trọng dầu diesel Tuỳ thuộc vào đơn vị độ nhớt, đơn vị tỷ trọng quan điểm tác giả, cơng thức tính có dạng khác  Chỉ số diesel ( Diesel Index – DI ) thơng số tính tốn sở tỷ trọng điểm aniline nhiên liệu Bởi độ nhớt, tỷ trọng điểm aniline đại lượng có quan hệ chặt chẽ với thành phần hố học dầu diesel xét từ hàm lượng nhóm hydrocarbon, nên số độ nhớt-tỷ trọng số diesel phản ánh tính tự bốc cháy nhiên liệu Hằng số độ nhớt-tỷ trọng nhỏ thời gian chậm cháy ngăn, tính tự bốc cháy cao; cịn số diesel nhỏ thời gian chậm cháy dài  Số cetane- ( Cetane Number – CN ) đại lượng đánh giá tính tự bốc cháy nhiên liệu cách so sánh với nhiên liệu chuẩn Về trị số, số phần trăm thể tích chất n-cetane (C6H34) có hỗn hợp với chất   methy ln aphthalen (C10H7CH3) hỗn hợp tương đương với nhiên liệu thí nghiệm tính tự bốc cháy Ngơ Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp -7- Phương pháp xác định số cetane áp dụng phổ biến so sánh tỷ số nén tới hạn ( tỉ số nén tới hạn tỉ số nén, nhiên liệu phát hoả) nhiên liệu thí nghiệm nhiên liệu chuẩn loại động tiêu chuẩn hoá hoạt động chế độ quy ước Nhiên liệu chuẩn hỗn hợp với tỷ lệ thể tích khác n-C16H34   C10 H 7CH n-C16H34là hydrocarbon loại parafin thường có tính tự bốc cháy cao, người ta quy ước số cetane 100; cịn   C10 H 7CH hydrocarbon thơm, chứa nhóm methyl trộn lẫn vớ i nguyên tử hydrogen  , khó tự bốc cháy, có số cetane quy ước 1.1.1.4 Hàm lượng tạp chất Dầu diesel, đặc biệt dầu cặn, thường chứa lượng đáng kể tạp chất có nguồn gốc từ dầu mỏ(ví dụ:S, V, Na, P, …) t môi trường thâm nhập vào trình chế biến,vận chuyển, bảo quản phân phối (ví dụ: nước, đất, cát,…)  Tạp chất học- Tạp chất học nhiên liệu có ảnh hưởng đến hệ thống phun nhiên liệu động diesel cách trực tiếp nghiêm trọng so với trường hợp động xăng.Trong hệ thống phun nhiên liệu động diesel có chi tiết chế tạo với độ xác cao, cặp pistonxylanh bơm cao áp đầu phun vòi phun Khe hở cặp chi tiết nói có trị số trung bình khoảng 0,003 mm có mặt vật cứng với kích thước vài phần ngàn mm làm hệ thống phun nhiên liệu bị hư hỏng nhanh Chính vậy, hệ thống lọc nhiên liệu động diesel thường phức tạp đồng thời việc bảo trì chúng có yêu cầu khắt khe Đối với dầu cặn có độ nhớt hàm lượng tạp chất học cao, động phải trang bị hệ thống xử lý nhiên liệu có chức sấy nóng loại bỏ tạp chất có kích thước lớn trước nhiên liệu đưa đến lọc thông dụng  Lưu huỳnh(S)- S có nhiên liệu tồn dạng tự hợp chất, mercaptan, sulffide,vv Dù tồn dạng nào, S có tác động ăn mòn mức độ khác Ngô Quang Tuấn 44DLOT Đồ án tốt nghiệp ... thành thực với đề tài: ? ?Nghiên cứu khả sử dụng nhiên liệu thay cho đội xe buýt thành phố Nha Trang? ?? Nội dung đề tài gồm chương: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Khả sử dụng nhiên liệu thay cho đội. .. Phương án lắp đặt hệ thống sử dụng nhiên liệu thay cho động diesel D6BR xe buýt thành phố Nha Trang 53 2.1.1 Hệ thống sử dụng nhiên liệu thay đơn .53 2.1.2 Hệ thống sử dụng nhiên liệu thay. .. 1.2.Ứng dụng nhiên liệu thay cho động diesel xe buýt Thành Phố Nha Trang 22 1.2.1 Giới thiệu chung xe buýt Thành Phố Nha Trang 22 1.2.1.1 Sơ lược xe buýt Thành Phố Nha Trang