Ảnh hưởng của nhiên liệu hydro tới quá trình cháy và hình thành phát thải của động cơ Diesel

Bài viết này trình bày kết quả nghiên cứu mô phỏng đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu hydro đến áp suất cực đại trong buồng đốt và sự hình thành phát thải của động cơ diesel sử dụng phần mềm AVL Boost. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng của nhiên liệu hydro tới quá trình cháy và hình thành phát thải của động cơ Diesel BÀI BÁO KHOA HỌC ẢNH HƯỞNG CỦA NHIÊN LIỆU HYDRO TỚI QUÁ TRÌNH CHÁY VÀ HÌNH THÀNH PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL Trịnh Xuân Phong1,2, Hoàng Đình Long1 , Nguyễn Đức Khánh1 Tóm tắt: Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu mô phỏng đánh giá ảnh hưởng của nhiên liệu hydro đến áp suất cực đại trong buồng đốt và sự hình thành phát thải của động cơ diesel sử dụng phần mềm AVL Boost. Đối tượng nghiên cứu là động cơ diesel máy nông nghiệp R180. Quá trình mô phỏng được thực hiện bằng cách thay thế diesel bằng hydro với tỉ lệ tăng dần từ 5%, 10%, 20% và 30% tổng năng lượng cung cấp. Kết quả cho thấy rằng khi bổ sung hydro trên đường ống nạp với tỉ lệ nhỏ hơn 20%, áp suất quá trình cháy tăng lên, phát thải Soot giảm mạnh nhưng phát thải NOx tăng. Tuy nhiên, nếu bổ sung hydro lớn hơn 30%, áp suất quá trình cháy giảm, tốc độ hình thành NOx giảm, phát thải Soot tăng. Từ khóa: Động cơ lưỡng nhiên liệu, bổ sung hydro, giảm phát thải, phát thải NOx, phát thải Soot, đặc tính cháy và phát thải 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * đầy tiềm năng vì phát thải không ô nhiễm, vô hạn Hiện nay, động cơ diesel là loại động cơ không trong tự nhiên. Tuy nhiên việc sử dụng nhiên liệu thể thay thế trên các phương tiện giao thông vận tải hydro như một loại nhiên liệu chính còn nhiều bất đặc chủng, máy phát điện... do tính tiết kiệm nhiên cập vì thế việc sử dụng nhiên liệu hydro như là một liệu, độ tin cậy và độ bền bỉ, tuy nhiên động cơ loại nhiên liệu bổ sung hỗ trợ cho nhiên liệu chính diesel lại phát thải nhiều các chất độc hại như NOx là một cách tiếp cận thực tế nhất đối với nhiều nhà và khói bụi (PM) (Agrawal, June 2004). Theo một khoa học (Sharma & Dhar, 2018). Đặc tính của 2 thống kê thì lượng khí thải độc hại của động cơ loại nhiên liệu này bổ sung cho nhau khắc phục diesel chiếm tỉ trọng lớn của phát thải trên thế giới, nhược điểm của nhau. Hydro được phun vào đường cụ thể là NOx 60%, PM 10% và CO 30% (OECD ống nạp và hòa trộn với không khí sạch làm cho (2016)). Với sự gia tăng ngày càng lớn của động cơ hỗn hợp không khí đồng nhất nhờ sự khuếch tán diesel, đây là sự đe dọa với môi trường bởi vì sự của nó, diesel phun vào buồng đốt sẽ tự cháy và trở phát thải độc hại của của nó và nguy cơ cạn kiện thành nguồn lửa để đốt cháy hỗn hợp hòa khí nguồn nhiên liệu hóa thạch toàn cầu. Điều này dẫn diesel-hydro giúp quá trình cháy của nhiên liệu đến thúc đẩy việc phải tìm ra các nguồn nhiên liệu diesel triệt để hơn. thay thế để đảm bảo phát triển bền vững. Các nhà Cung cấp hydro trên đường ống nạp cho động khoa học đã và đang nghiên cứu rộng rãi về các cơ diesel sẽ ảnh hưởng đến công suất động cơ. Dễ lĩnh vực như: khí tự nhiên, hydro, nhiên liệu sinh dàng nhận thấy rằng thể tích khí nạp sẽ bị giảm do học, điện, thu hồi nhiệt khí thải... để hạn chế phát hydro chiếm chỗ của không khí nạp. Sharma thải. Việc ứng dụng hydro cho động cơ diesel được (Sharma & Dhar, 2018) và Edwin (Edwin Geo, nghiên cứu nhiều trong những năm gần đây. Hydro Nagarajan, & Nagalingam, 2008) cho thấy có sự được xem như là một nguồn nhiên nhiệu thay thế sụt giảm 6% lượng không khí nạp ở trường hợp 13,4% nhiên liệu hydro thay thế. Nhiều nhà 1 nghiên cứu khác cũng khẳng định sự giảm không Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội 2 Khoa Cơ khí, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Nam Định khí nạp khi thay thế hydro cho diesel (Haragopala 78 KHOA HỌC KỸ THUẬT THỦY LỢI VÀ MÔI TRƯỜNG - SỐ 73 (3/2021) Rao, Shrivastava, & Bhakta, 1983; Liew et al., 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2012; Masood, Mehdi, & Ram Reddy, 2007). Tỉ lệ 2.1. Trình tự nghiên cứu phần trăm sụt giảm phụ thuộc vào loại động cơ và 1. Tiến hành thực nghiệm xây dựng đặc tính các thông số làm việc. Tuy nhiên đối với hiệu quả của động cơ (đặc tính ngoài và đặc tính bộ phận nhiệt, có sự không đồng nhất trong các kết quả tại 1500 v/p) nghiên cứu. Lata cho biết hiệu suất giảm 2,2% với 2. Xây dựng mô hình mô phỏng trên AVL sự thay thế hydro 9% ở tải thấp của động cơ diesel Boost 62,5 HP ở 1500 v/p (Lata & Misra, 2010). Sharma 3. Đánh giá độ tin cậy của mô hình cũng nhận thấy sự giảm hiệu suất ở tất cả các công 4. Mô phỏng động cơ sử dụng lưỡng nhiên liệu trình nghiên cứu của mình (Sharma & Dhar, ...