NGHIEN CUU - TRAO 001
Nghien ciJu may dong the tao nhu tufofng
nhien lieu dau thi/c vat- n\idc cho dong cof diesel
(*) NGUYEN THACH
Tom tat; Nhom nghien cuTu da che tao thanh cong may dong the (homogenizator) vdi cong nghe trong nifdc. Thdr nghiem may dong the xui ly dau diTa va nhien lieu diesel co chuTa 15% nirdc (theo the tich), ket qua nhan dUOc cac hat nUdc phan tan crdang nhu tUOng co kich thUdc trung binh dudi 5 \im. Thuf nghiem nhien lieu nhu tuong tren cum dong cO diesel-may phat dien RV-125N vdi dac tinh tai, cho thay dong cd hoat dong on djnh, giam lUdng chat phat thai 6 nhiem CO, NO^ HC va muoi than trong khi'xa.
TU khoa: Nhien lieu ddu thdc vgt, mdy dong the, nhien lieu thay the, nhu tuang nhien lieu - nddc, giam thieu 6 nhiem.
I. M d DAU
Viec sir dung dau thuc vat nguyen chat (Straight Vegetable Oil - SVO) lam nhien lieu cho dpng ca diesel nha mpt bp chuyen d6i, ma kh6ng chuyen thanh bio-diesel, dong gop khong nho vao cac chuang trinh sir dung nhien lieu sinh hpc co kha nang tai tao 6 nhieu nuac the gio'i. Dau dira la dau thuc vat chinh dupc diing lam nhien lieu true tiep cho dpng ea diesel - may phat dien, may nong nghiep, va 6 to tai mpt so nuoe chau A va cac dao Thai Binh Duong [1].
0 Viet Nam, nghien cim ve sir dung SVO duge bat dau tir 2008. Nhien lieu nghien cim ehinh la dau dua, co ngu6n goc tir Ben Tre. Vai each thiie san xuat dau dira thu cong nhu hien nay thi ham lugng nuac trong dau kha 16m. Trong nhirng mau thir cho thay, ham lugng nuoe trong dku co khoang 0,09% d6n 0,15% thi tich, vugt 1,3 den 2 lan so vai tieu chuSn EDIN V51605 ve ham lugng nuac frong SVO ciia chau Au. Them vao do, trong qua trinh bao quan, van chuyen va su dung lam lugng nuoe trong dau con co the tang len vi nhieu ly do khac nhau.
Nuac la tac nhan gay ra nhieu sy eo cho he th6ng nhien lieu dpng eo. Tuy nhien, viee lpe nuac ra khdi dau thuc vat kha t6n kem, dac biet la nuac khong a
(*) Khoa Ky thuat Giao thong, Dai hpc Bach khoa TP. H6 Chi Minh
dang tu do, dieu nay day gia thanh ciia nhien lieu SVO len cao den muc kho chap nhan. M6t trong giai phap ciia nh6m nghien cuu SVO la sir dung may d6ng the (MDT) pha vo cac hat nuac ion thanh cac hat co kich thuoc rat nh6 va phan tan trong dau o dang nhii tuong.
Cac hat nuac nay se co tac dung cai thien qua trinh chay va giam lugng dpc to trong khi thai ciia dpng co diesel theo co ehe cua nhien lieu nhQ tuong.
Trong bai bao nay trinh bay ket qua nghien cim ehe tao va thir nghiem MDT de xu ly nuac trong dau dua (DD) va d4u diesel (DO), sau do, chay thir nghiem tren dpng co de danh gia cac chi tieu kinh te - ky thuat cua n6 khi hoat dpng voi nhien lieu co ham lugng nuac cao da dugc xir ly qua MDT thanh dang nhu tuang.
II. PHlTOfNG PHAP NGHIEN ClTU
May d6ng the (homogenizator) tao nhu tuong bang each pha vo thanh phan nuoe co trong nhien lieu thanh cac hat nuac co kich thuac duoi 10 fjm. Cac hat nuoe li ti trong nhien lieu khi phun vao buong dot dpng co se xay ra hien tugng "vi n6" tao hoa trpn thir cap hon hgp chay. Nho vay ma cai thien qua trinh chay, dac biel la cac thanh phan hydrocacbon nang kho chay, giam dugc thanh phan HC trong khi xa. Su boc hai cac hat nuac lam giam nhiet dp ciia h6n hgp khi chay va nhiet dp khi xa ciia dpng co nen lam giam ham lugng NO . '-^
TAP CHi c a KHi VIET NAM V So 08 - Thang 8 nam 2010
NGHIEN CUU - TRAO DOI
7
Y////////////////y////^^^^^
Hinh 1: So do may dong the
I. Bonn thiiy luc; 2. Dong ca dien; 3. Dieu khien dong ca: 4. Ap ki; 5. Van dong the; 6,8, Binh chua: 7. Van thdo.
Mat khac, a nhiet dp cao, muoi than hinh thanh trong qua trinh chay tac dung voi hai nuac xay ra qua trinh khi hoa cacbon de hinh thanh CO va H^ la khi chay dugc. Ket qua la, giam dang ke lugng mupi than (PM), nong dp CO trong khi xa, giam hao mon cae ehi tiet trong buong d6t. Nhii tuang "nhien lieu-nuac" da dugc irng dung nhu la mpt giai phap cai thien qua trinh chay khi dpng CO chuyen sang sir dung nhien lieu co chat lugng xau hem tir giQa the ky truoc, va hien nay van dang dugc the giai tiep tue nghien curu nhu la mot trong nhirng giai phap giam thieu 6 nhiem m6i truong do khi xa dpng CO diesel va tiet kiem nhien lieu [2, 3]. Trong nghien cim nay, dong the nhien lieu dugc ung dung nhu mgt giai phap xu ly nuoe co trong SVO de dot chay trong dpng co ma khong can loai bo chung.
Nghien ciru thuc nghiem gom 2 phan: (1) Nghien cuu che tao MDT kieu thuy dpng-sieu am co so d6 cho tren Hinh 1, ket eau van dong the duge giai thieu a tai lieu [4]. Sau do, danh gia kha nang phan tan nuae cua MDT; va (2) thir nghiem nhien lieu nhu tuang so vai nhien lieu g6c theo dac tinh tai tren dgng ea diesel-may phat dien RV125-2N, eong suit 10,5HP 6 2200 v/p, co buong dot thong nhat cua cong ty Vikyno Viet Nam.
Nghien cim kha nang phan tan cac hat nuac duge thue hien b5ng hai loai: (1) nhien lieu DO vai 15% the tich nuac (NDO-15) va nhien lieu DD voi 15% the tich nuac (NDD-15). Ham lugng nuac trong nhien lieu dugc lua chgn de thir nghiem la 15% the tich, day la gia tri trung binh cua ham lugng nuae thuang duge sir dung cho eac dgng ea diesel 4 ky (10% + 20%). Cac mau nhien lieu nhu tuong dugc tao qua MDT vai ap
suat truac van d6ng the p^^ = (\3 ^ \5) KG/cm^. So lan mau thir dugc xir ly qua MDT trung binh la 3 lan.
Nhien lieu nhu tuong tao ra dugc dem do kich thuoc hat nuac, quan sat phan b6 cua chung trong dau sau 1 gia va sau 48 gia de trong phong thi nghiem bang kinh hi^n VI NIKON E200F.
Nghien cim kha nang lam viee cua dpng co khi chay voi nhien lieu nhQ tuong NDO-15 va NDD-15 tren dpng co diesel-may phat dien RV125-2N voi dac tinh tai, bang each so sanh cac chi tieu kinh te-ky thuat va moi trudng cua nhien lieu nhu tuong vai hai loai nhien lieu g6c DO va DD nguyen chat. Phu tai thir nghiem la cac dien tra dieu ehinh cong suat theo cac bac. CM dp thir theo ISO 8178-D2. Ham lugng cac chat dgc trong khi xa dugc do bang thiet bi AVL DiTest 5400 va do do mo khi xa bSng AVL DiSmoke 4000.
III. KET QUA VA THAO LUAN
Ket qua tao nhu tuong NDO-15 va NDD-15 bang MDT da che tao eho trong Bang 1.
Bang 1: Ket qua tao nhu tuong 15% the tieh nuoe vai nhien lieu diesel va dau dua
Loai nhii tuong
NDO-15 NDD-15
So lugng hat CO kich
thuac < 5 pm, %
77 80
Duong kinh tmng
binh hat nuofc Dg,
pm
3,44 2,66
Sai so chuan
0,60 0,44
Dp lech chuan S,
pm
3,08 2,25
Khoang tin cay (95%) tS[,, /^w
± 1,25
±0,91
TAP CHi C a KHI VIET NAM V So 0 8 - T h a n g 8 nam 2010
NGHIEN CUU - TRAO DO!
Hinh 2: Do thi thuc nghiem g^ ciia dong co RV125-2N voi nhien lieuNDO-15 vaNDD-15
Khac vai nhQ tuong NDO-15 la mpt the d6ng nhat CO mau trang due trong suot thai gian 48 gio, nhu tuong NDD-15, sau khi tao khoang 30 phut, quan sat thay hinh thanh 3 lap ro ret: lop bpt 6 tren, lop can a ben duoi va lop nhu tuong a giua. Nguyen nhan la do 6 che dp xam thue bpt khi trong van dong the, nuoe phan ung vai DD de tao thanh xa phong. De mau trong phong 8 gia eho thay lop bpt a tren bien mat va can con lai rat it. Tiep tuc theo doi nhQ tuong trong vong 48 gia cho thay ket qua khong thay d6i. Voi ly do nay, neu sir dung nhu tuong dau dua - nuoe lam nhien lieu can phai co thai gian de tan bpt va Ipc tap chat. Hien tugng nay khong thay xuat hien khi xu ly DD khong co pha nuac bang MDT.
Qua 2 thi nghiem xir ly nuac trong dau diesel va dau dira cho thav ket aua xir Iv nuoe thanh cac hat co
kich thuac hat nuoe o trong khoang (1-5) pm. dat tir 77% den 80%, kh6ng co kich thuoc lon hon \0 urn nen hoan toan co the sir dung de chay dpng co.
Hai loai nhQ tuong NDO-15 va NDD-15 dugc chay thir nghiem voi dac tinh tai tren dpng eo diesel-may phat dien RV125-2N. K6t qua thu nghiem nhu sau:
Tieu hao nhien lieu rieng g cua NDO-15 va NDD-15 so voi nhien Heu g6c dugc cho tren Hinh 2.
Qua do, thay rang g^ cua NDO-15 trong toan bp che dp tai, giam trung binh 7%. Tuy nhien, khi tai trpng nho hon 65% thi lugng tieu hao nhien lieu cua N D O -
15 eao hon DO mpt it. Dieu nay, dugc giai thich la a che dp tai cao, nhiet dp m6i chat lon nen xay ra qua trinh khi hoa cacbon cua mu6i than trong khi chay, gop phan chay toa nhiet cho dpng co. 0 che dp tai thap, nuac chi dong vai tro "vi n6" va do 15% the tich nuoe chiem ch6 trong nhien lieu lam cho nhiet tri ciia nhien lieu nhu tuong thap son so voi nhien lieu g6c, vi vay, g tang len so vai DO. Nhu tuong NDD-15 co cung qui luat tuong tu voi NDO-15, g, giam so voi DD nguyen chat trung binh 3 % va su khac biet nay trong toan bp che dp tai khong lon. Dieu nay, nhu da giai thich a tren, ham lugng nuoe trong NDD-15 hi hao hut mpt phan do bi xa phong hoa trong qua trinh d6ng the. Phan nuoe con lai cai thien cho NDD-15 chay t6t hon va nho vay g ciia no giam so voi DD nguyen chat v6n kho chay hon DO.
500
4 5 0 - 400 1-
350 300
250 200
150 100
50
0 - 0
Hinh
••--. liiirLT':! P - » - -
4: D6 thi thuc nghiem HC ciia dong co RV125-2N voi nhien lieu NDO-15 va NDD-15.
Hinh 3: D6 thi thuc nghiem CO cua dpng co RV125-2N vol nhien lieu NDO-15 va NDD-15.
Nhiet do khi xd T^ cua nhu tuong NDO-15 giam trung binh so voi nhien lieu DO la 30 dp. Trong khi do, T cua NDD-15 giam so voi DD it hon (13 dp), c;^
TAP CHi c a KHi VIET NAM *l* 56 08 - Thang 8 nam 2010
NGHIEN CUU - TRAO DOI
1000
900 800 700 600 500 400 300 200 100
/ X
A
CO
y^ji
/ ' /
•y
•/
"/
^ * ffl
* \
h
Hinh 5: Do thi thuc nghiem NO^ cua dong co RV125-2N vai nhien lieu NDO-'lSva NDD-15.
Hinh 6: Do thi thirc nghiem K ciia dpng co RV125-2N voi nhien lieu NDO-15 va NDD-15.
Va ea hai truo'ng hgp the hien r5 a che dp tai lan hon 50%.
Do thj thuc nghiem hdm lugng CO trong khi xa cua dpng CO RV125-2N eho tren Hinh 3. Qua do thay rang, lugng CO trong khi xa eua 2 nhien lieu nhu tuong deu giam so vai nhien lieu nguyen chat. O che do tai nho hon 65%, ham lupng CO kha on dinh, vai DO giam trung binh 2 1 % con DD la 9%. Khi tai tang lon lam lupng CO tang dot bien, do hon hgp qua giau, vi vay qua trinh chay xau hon.
Hdm luong HC trong khi xa cho tren Hinh 4.
Tuong ty nhu CO, HC trong khi xa eua hai nhien lieu nhu tuong dieu giam so voi nhien lieu nguyen chat.
Mire dp giam trung binh vai NDO-15 la 2 3 % va vai NDD-15 la 25%.
Hdm lugng NO^ cho tren Hinh 5. Voi nhien lieu NDO-15 giam 14% va NDD-15 giam 6%.
Ham lugng muoi than trong khi xd dugc danh gia gian tiep qua he so hap thu anh sang K (Hinh 6). So lieu thuc nghiem cho thay nhu tuong lam t6t qua trinh chay.
Vai nhien lieu DO, he so K giam trung binh 48%, con vai DD giam trung binh la 53%, vi DD kho chay hon DO, nen tac dung lam tot qua trinh chay cua nhQ tuong nhieu hon. Quan sat thue nghiem cho thay vai nhien lieu DO khi tai vugt 80% khi xa bat dau xuat hien khoi den, nhung vai nhien lieu nhu tuong NDO-15 a che dp nay khoi den van chua co, dieu nay eo nghia la nhien lieu nhu tuong da cai thien qua trinh chay. Vai nhien lieu DD nguyen chat thi khoi den xuat hien khi tai dat 70%, trong khi do vai nhu tuang NDD-15 muc tai xuat
hien khoi den la 73% (Bang 2). Nhu vay, ca hai truong hgp nhien lieu nhu tuong deu co tac dung tot den qua trinh chay cua dgng co.
I. K E T LUAN
Co the ehe tao may dong the kieu thuy dpng-sieu am bang c6ng nghe trong nuac de xir ly nuac lan trong nhien lieu SVO va tao nhQ tuong nhien lieu SVO hoae nhien lieu diesel vai nuac de chay dpng co diesel. Nhien lieu nhQ tuong NDD-15 va NDO-15 eo tae dung lam tot qua trinh chay cua dpng co diesel RV-125N, la loai dpng CO phun nhien lieu true tiep the hien a ch6 giam nhiet do khi xa T, giam ham luong CO, NO , HC va mupi than trong khi xa. •
Tai lieu tham khao:
[1]. Straight vegetable oil as diesel fiiel. http://joumeytoforever.
org/
[2]. Heinrich Schmid. Marine Engines Technologies for Reduced Emissions Waste Heat Recovery. Sulzer RT-flex 18.04.2005.
[3]. Wartsila Switzerland Ltd. Sandra Aufdenblatten, Project manager Emissions. Status of Emission Control on Wartsila 2-stroke Sulzer RTA engines. Maritime Air Quality Technical Working Group. 26.07.2002, Port of Oakland, CA.
[4]. Nguyen Thach. Homogenization - A solution for Straight Vegetable Oils (SVO) as diesel fiiel replacements in Vietnam.
Intemational Workshop on Automotive Technology, Engine and Alternative Fuels, December 2008, p.83-86.
Thanh pho Ho Chi Minh.
TAP CHI c a KHI VIET NAM