M C L C

M C L C

DANH M C CÁC Kụ HI U VÀ CH VI T T T

DANH M C CÁC B NG

DANH M C CÁC HÌNH

M Đ U ............................................................................................................................... 1

CH NG 1. T NG QUAN V TÌNH HÌNH NGHIÊN C U NG D NG BIOGAS

LÀM NHIÊN LI U CHO Đ NG C Đ T TRONG .......................................................... 3

1.1. V n đ năng l ng vƠ môi tr ng ....................................................................... 3

1.1.1. Vi n c nh d u m .............................................................................................. 3

1.1.2. V n đ môi tr ng do s d ng nhiên li u hóa th ch ........................................ 6

1.2. Các tiêu chuẩn s d ng nhiên li u khí cho đ ng c đ t trong vƠ tính ch t lý hóa

c a nhiên li u biogas ................................................................................................... 8

1.2.1. Nhiên li u khí thiên nhiên vƠ biogas lƠm nhiên li u cho đ ng c đ t trong ... 8

1.2.2. Đặc điểm khí sinh học biogas ......................................................................... 11

1.3. Công ngh x lý t p ch t trong biogas ...................................................................... 14

1.3.1. K t qu nghiên c u th c nghi m lo i b H2S ................................................. 14

1.3.2. K t qu nghiên c u th c nghi m lo i b CO2 ................................................ 15

1.4. Các nghiên c u trong vƠ ngoƠi n ớc v s d ng biogas lƠm nhiên li u cho đ ng

c đ t trong .............................................................................................................. 17

1.4.1. Tình hình nghiên c u vƠ ng d ng biogas lƠm nhiên li u cho đ ng c đ t

trong trên th giới ..................................................................................................... 17

1.4.2. Tình hình nghiên c u vƠ ng d ng biogas lƠm nhiên li u cho đ ng c đ t

trong Vi t Nam ....................................................................................................... 19

1.5. K t lu n .............................................................................................................. 20

CH NG 2. C S Lụ THUY T V S D NG BIOGAS CHO Đ NG C Đ T

TRONG ĐÁNH L A C NG B C ............................................................................... 22

2.1. Tính toán lý thuy t quá trình nén l u tr khí biogas s ch ................................. 22

2.2. Tính toán hi u qu l u tr khí biogas bằng ph ng pháp nén .......................... 23

2.3. Mô ph ng quá trình nén biogas vƠ tách khí CO2 ............................................. 24

2.4. C s lý thuy t đ ng c đ t trong đánh l a c ng b c s d ng biogas ........... 27

2.4.1. Đặc điểm quá trình cung c p vƠ cháy c a h n h p biogas ậ không khí ......... 27

2.4.2. Lý thuy t quá trình cháy hòa tr n tr ớc biogas ậ không khí .......................... 30

2.5. H th ng cung c p nhiên li u biogas nén cho xe g n máy hai bánh ................. 31

2.5.1. Các ch ng lo i xe g n máy ch y xăng có thể chuyển sang ch y bằng biogas 31

2.5.2. B n ch t kỹ thu t c a gi i pháp cung c p biogas cho xe g n máy ................. 32

2.5.2.1. Van công su t kiểu chơn không ................................................................... 34

2.5.2.2. Van không t i kiểu chơn không .................................................................... 34

2.5.2.3. Van gia t c kiểu chơn không ........................................................................ 35

2.5.3. L p đặt h th ng cung c p biogas trên xe g n máy hai bánh ......................... 36

2.6. Xơy d ng mô hình tính toán cho h th ng cung c p biogas nén kiểu van ba

ch c năng cho xe g n máy Honda Wave α 110cc .................................................... 37

2.6.1. Thi t l p các ph ng trình cơn bằng l u l ng cho các dung tích ................. 41

2.6.2. Thi t l p các ph ng trình l u l ng cho các ph n t ti t l u ....................... 43

2.6.3. Thi t l p các đi u ki n biên c a h th ng cung c p biogas kiểu van ba ch c

năng cho xe g n máy Honda Wave α 110cc ............................................................. 46

2.6.4. H ph ng trình vi phơn t ng quát c a h th ng cung c p biogas nén kiểu van

ba ch c năng cho xe g n máy Honda Wave 110cc...............................................51

2.7. Mô ph ng quá trình cung c p nhiên li u biogas cho xe g n máy Honda Wave α

110cc ......................................................................................................................... 52

2.7.1. Xác định các thông s ban đ u ........................................................................ 52

2.7.2. K t qu mô ph ng quá trình cung c p nhiên li u biogas nén kiểu van ba ch c

năng cho đ ng c xe g n máy Honda Wave α 110cc .............................................. 53

2.8. K t lu n .............................................................................................................. 55

CH NG 3. NGHIÊN C U TH C NGHI M XE G N MÁY S D NG NHIÊN LI U

BIOGAS NÉN ................................................................................................................................ 56

3.1. S đ b trí th c nghi m vƠ các trang thi t bị ........................................................... 56

3.1.1. Xe g n máy th nghi m ........................................................................................... 56

3.1.2. Băng th Chassis Dynamometer 20” ...................................................................... 58

3.1.3. H th ng đo áp su t chỉ thị trong bu ng cháy c a đ ng c xe g n máy .............. 59

3.2. Quy trình th nghi m xe g n máy trên băng th ............................................... 60

3.3. K t qu th c nghi m đo áp su t bu ng cháy trong xylanh ................................ 60

3.4. Ch y th nghi m xe g n máy s d ng biogas nén trên đ ng .......................... 91

CH NG 4. PHÂN TệCH ĐÁNH GIÁ K T QU ................................................ 92

4.1. So sánh áp su t chỉ thị trong bu ng cháy đ ng c xe g n máy Honda Wave α

110cc s d ng xăng RON92 vƠ biogas 85% CH4 với cùng đi u ki n v n hƠnh ...... 92

4.2. Di n bi n áp su t chỉ thị trong bu ng cháy đ ng c xe g n máy Honda Wave α

110cc s d ng biogas 85% CH4 các t c đ khác nhau ......................................... 93

4.3. K t lu n .............................................................................................................. 95

K t lu n vƠ h ớng phát triển c a đ tƠi....................................................................96

DANH M C CÁC Kụ HI U VÀ CH VI T T T

1. Các ký hi u mẫu t La Tinh :

dh [m] Đ ng kính họng khu ch tán venturi

Dxl [m] Đ ng kính xy lanh đ ng c .

Ne [kW] Công su t đ ng c .

p [N/m2] Áp su t môi ch t công tác.

pxl [N/m2] Áp su t trong xy lanh đ ng c .

Qi [m3/s] L u l ng thể tích l u l i trong dung tích Vi.

Qij [m3/s] L u l ng thể tích qua ti t l u (S)j.

R [J/kg.oK] Hằng s khí.

Re [-] Chuẩn s Reynolds.

Rf [J/kg.oK] Hằng s khí c a nhiên li u.

Si [m2] Di n tích hi u d ng c a ph n t th i.

Sj [m2] Di n tích hi u d ng c a ph n t th j.

T [oK] Nhi t đ h n h p.

2. Các ký hi u mẫu t Hy L p:

[-] Tỷ s nén đ ng c .

[-] Tỷ l t ng đ ng. α [đ ] Góc quay tr c khuỷu. ηv [-] H s n p. µ [-] H s l u l ng. Δ [-] Đ nhám đ ng ng

λi,j [-] H s t n th t dọc đ ng.

λl [-] Tỉ s gi a bán kính quay tr c khuỷu vƠ chi u dƠi thanh truy n.

[m2/s] H s nhớt đ ng học. ω [rad/s] T c đ góc tr c khuỷu đ ng c .

[kg/m3] Kh i l ng riêng.

a [kg/m3] Kh i l ng riêng c a không khí.

f [kg/m3] Kh i l ng riêng c a nhiên li u.

g [kg/m3] Kh i l ng riêng c a khí.

+ [-] H s t n th t c c b t i c a vƠo c a ti t l u.

- [-] H s t n th t c c b t i c a ra c a ti t l u.

[-] H s t n th t t ng c ng c a ti t l u.

3. Các ch vi t t t :

A/F Vi t t t ch Air/Fuel (Tỷ s h n h p không khí/nhiên li u)

CNG Compressed Natural Gas (Khí thiên nhiên nén)

DVGW Deutsche Vereinigung des Gas-und Wasserfaches (Hi p h i khí

vƠ n ớc c a Đ c)

HV Heating Value (Nhi t trị cháy)

LPG Liquefied Petroleum Gas (Khí d u m hóa l ng)

MON Motor Octane Number (Chỉ s octan đ ng c )

NG Natural Gas (Khí thiên nhiên)

DANH M C CÁC B NG

Kí hi u Tiêu đ b ng Trang

1.1. Phơn b tr l ng nhiên li u hóa th ch trên th giới năm 2006 5

1.2. Công ngh ng d ng biogas vƠ yêu c u x lý 9

1.3. Giá trị các thông s v t lý c b n c a khí thiên nhiên vƠ biogas 10

1.4. ThƠnh ph n các ch t khí có trong biogas 12

1.5. Tính ch t c a biogas theo thƠnh ph n 13

2.1. ThƠnh ph n vƠ đi u ki n c a khí biogas sau khi đ c tách H2S 25

2.2. ThƠnh ph n (% V) s n phẩm biogas vƠ CO2 sau quá trình nén tách 26

2.3. L u l ng s n phẩm biogas vƠ CO2 sau quá trình nén tách 27

2.4. Giá trị tỉ l (F/A)lt theo thƠnh ph n CH4 28

2.5. Bi n thiên h s tỷ l t ng đ ng c a h n h p theo t i đ ng c 53

3.1. Thông s kỹ thu t xe Honda wave α 110cc 57

3.2. Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c

khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: 85% CH4, 100% ga, n

= 3000 vòng/phút).

61

3.3. Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c

khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: 85% CH4 100% ga, n

= 3620 vòng/phút).

67

3.4 Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c

khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: 85% CH4 100% ga, n

= 4070 vòng/phút).

73

3.5 Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c

khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: 85% CH4 100% ga, n

= 5360 vòng/phút).

79

3.6 Quan h gi a áp su t chỉ thị pi trong xy lanh theo t c đ góc tr c

khuỷu c a đ ng c (Đi u ki n thí nghi m: Xăng RON92 100%

ga, n = 3000 vòng/phút).

85

DANH M C CÁC HÌNH

Kí hi u Tiêu đ hình Trang

1.1. Tr l ng d u m còn l i trên th giới (Gigaton) 3

1.2. Bi n thiên l ng d u vƠ khí khám phá vƠ tiêu th 4

1.3. S phơn b tr l ng ga theo khu v c trên th giới 4

1.4. Các khu v c đang khai thác d u khí Vi t Nam vƠ Đông Nam Á 5

1.5. Minh họa v khai thác tƠi nguyên vƠ ô nhi m môi tr ng 7

1.6. Nguy c bị ng p do m c n ớc biển dơng cao khu v c Đông Nam Á 7

1.7. S đ trung hòa carbon c a nhiên li u biogas 11

1.8. S đ mô hình x lý H2S trong biogas b i các v t li u lọc khác nhau 14

1.9. Hi u qu lọc H2S trong biogas bằng nh ng v t li u khác nhau 15

1.10. S đ h th ng lọc biogas bằng tháp n ớc có v t li u đ m 16

1.11. nh h ng c a thƠnh ph n CH4 trong biogas đ n tính năng đ ng c 18

2.1. Bi n thiên công su t nén theo áp su t biogas đ u ra

c a khí có thƠnh ph n 60% CH4, 40% CO2

22

2.2. Bi n thiên năng l ng tích lũy trong biogas theo áp su t nén 24

2.3. Hi u qu năng l ng s d ng biogas nén 24

2.4. S đ mô ph ng quá trình nén tách CO2 c a khí biogas 25

2.5. Đ ng c có bu ng cháy phù h p với vi c s d ng nhiên li u khí 32

2.6. C m van chơn không ba ch c năng cung c p nhiên li u biogas nén cho xe g n máy

33

2.7. S đ nguyên lý van công su t kiểu chơn không 34

2.8. S đ nguyên lý van không t i kiểu chơn không 35

2.9. S đ nguyên lý van gia t c kiểu chơn không 36

2.10. Hình nh l p đặt h th ng cung c p biogas nén trên xe g n máy Wave 110cc

37

2.11. S đ t ng thể h th ng cung c p biogas kiểu van chơn không ba ch c năng cho xe g n máy Honda wave α 110cc

38

2.12. Mô hình tính toán t ng đ ng c a h th ng cung c p biogas kiểu van ba ch c năng trên xe g n máy.

40

2.13. S đ tính toán cơn bằng l u l ng t i các dung tích Vi 42

2.14. Đ nh c van cung c p biogas theo góc quay tr c khuỷu c a đ ng c 53

2.15. Quan h gi a tỷ l t ng đ ng h n h p vƠ t i đ ng c c a c m van chơn không ba ch c năng cung c p biogas nén cho xe g n máy Honda wave 110cc

54

3.1. S đ t ng quát các trang thi t bị trong phòng th nghi m xe máy 56

3.2. Xe g n máy Honda wave α 110cc sau khi l p đặt h th ng cung c p nhiên li u biogas nén vƠ đ a lên băng th Chassis Dynamometer 20’’

57

3.3. Đ a xe g n máy lên băng th Chassis Dynamometer 20’’ 58

3.4. S đ b trí thi t bị thí nghi m đo áp su t bu ng cháy c a đ ng c 59

3.5. Ch y th nghi m trên đ ng 91

4.1. Di n bi n áp su t theo góc quay tr c khuỷu c a đ ng c xe g n máy Honda wave α 110cc

92

4.2. Đ thị công chỉ thị chu trình c a đ ng c xe g n máy Honda wave α 110cc ng với nhiên li u xăng RON 92 vƠ biogas 85%CH4

92

4.3. Di n bi n áp su t theo góc quay c a tr c khuỷu c a đ ng c xe g n máy Honda wave α 110cc ng với các t c đ góc c a tr c khuỷu khác nhau

94

4.4. Đ thị công chỉ thị chu trình c a đ ng c xe g n máy Honda wave α 110cc th c nghi m

94