Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ diesel sử dụng Dimethyl Ether (DME)

Bài báo này thực hiện thử nghiệm và đánh giá tính năng kỹ thuật, chất lượng khí thải của động cơ diesel khi sử dụng nhiên liệu DME. Thử nghiệm được tiến hành với động cơ Kubota RT140 trên băng thử động cơ ở các chế độ ổn định. Kết quả đối chứng trong trường hợp giữ nguyên thể tích cung cấp cho một chu trình cho thấy khi chạy với DME, mô men của động cơ và độ khói giảm tương ứng 51,81% và 89,25%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng 44,78%.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thực nghiệm đánh giá tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ diesel sử dụng Dimethyl Ether (DME) CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 [5]. Vineet Srivastava, Pulak M. Pandey. “Effect of process parameters on the performance of EDM process with ultrasonic assisted cryogenically cooled electrode”[J]. Journal of Manufacturing Processes, 2012, 393–402 . [6]. VASUDEVAMURTHY G, KNIGHT T W. “Effect of system parameters on size distribution of 304 stainless steel particles produced by Electrical Discharge Mechanism” [J]. Materials Letters, 2007, 61：4872-4874. [7]. Shervani-Tabar, M. T., & Mobadersany, N. (2013). “Numerical study of the dielectric liquid around an electrical discharge generated vapor bubble in ultrasonic assisted EDM” [J]. Ultrasonic, 53,943–955. [8]. Yifan Liu, Xianglong Li, Fushi Bai, Jian Chen, Yantao Wang, Nan Liu. “Effect of system parameters on the size distributions of hollow nickel microspheres produced by an ultrasound- aided electrical discharge machining process” [J]. Journal of Particuology,2014. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ TÍNH NĂNG KỸ THUẬT VÀ PHÁT THẢI CỦA ĐỘNG CƠ DIESEL SỬ DỤNG DIMETHYL ETHER (DME) EXPERIMETAL STUDY ON PERFORMANCE AND EMISSIONS OF A DIESEL ENGINE FUELED BY DIMETHYL ETHER (DME) (1) (1) (2) NGUYỄN LAN HƢƠNG , LƢƠNG CÔNG NHỚ , KANIT WATTANAVICHIEN (1) Trường Đại học Hàng Hải Việt Nam (2) Trường Đại học Chulalongkorn- Thái Lan Tóm tắt: Việc nghiên cứu phát triển và ứng dụng các loại nhiên liệu thay thế đang là xu hướng chung của nhiều nước trên thế giới nhằm đảm bảo an ninh năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường. Trong đó, Dimethyl Ether (DME) với công thức ph n tử CH3-O-CH3 được xem là nhiên liệu tiềm năng sử dụng cho đông cơ diesel. Bài báo này thực hiện thử nghiệm và đánh giá tính năng kỹ thuật, chất lượng khí thải của động cơ diesel khi sử dụng nhiên liệu DME. Thử nghiệm được tiến hành với động cơ Kubota RT140 trên băng thử động cơ ở các chế độ ổn định. Kết quả đối chứng trong trường hợp giữ nguyên thể tích cung cấp cho một chu trình cho thấy khi chạy với DME, mô men của động cơ và độ khói giảm tương ứng 51,81% và 89,25%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng 44,78%. Từ khóa: Nhiên liệu thay thế, Dimethyl Ether, động cơ diesel, khí thải động cơ. Abstract: Recently, finding and utilizing alternative fuels have been general trend of many countries in the world in order to meet the requirements of energy security and of emission reduction. Among them, Dimethyl Ether has beenconsideredas a potential alternative fuel for diesel engine. This paper presents the experimental results of performance and emissions of a diesel engine fueled by DME. The test was carried out on engine test bed with a Kubota RT140 diesel engine at steady state conditions. In case of keeping the same volume of fuel deliveried per cycle, result shows that with DME, the engine torque and smoke in exhaust gas decrease by 51.81% and 89.25%, respectively, whereas the specific fuel consumption increases by 44.78%. Keywords: Alternative fuels, Dimethyl Ether, ,diesel engine, exhaust gas emissions. 1. Giới thiệu Động cơ diesel là nguồn động lực có hiệu suất cao, phát thải CO và HC thấp nên được sử dụng nhiều trong giao thông vận tải, đặc biệt là trên các phương tiện vận tải hạng nặng. Tuy nhiên, hiện nay nguồn nhiên liệu dầu mỏ sử dụng cho động cơ diesel đang dần cạn kiệt, đồng thời trong khí thải động cơ diesel có chứa hàm lượng khá lớn NOx và chất thải hạt (Particulate Matter-PM) gây ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng tới sức khỏe con người. Vì thế, việc tìm kiếm nguồn nhiên Nội san khoa học Viện Cơ khí Số 01 – 11/2015 21 CHÀO MỪNG NGÀY NHÀ GIÁO VIỆT NAM 20/11/2015 liệu sạch, có khả năng tái tạo để thay thế dầu mỏ là vấn đề cấp thiết, đã và đang được quan tâm trên toàn thế giới cũng như ở Việt Nam. Dimethyl Ether (DME) là loại nhiên liệu có thể đáp ứng một phần các yêu cầu trên. DME được chế biến và sản xuất từ nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau như sinh khối, than, khí thiên nhiên…Đây cũng là những nguồn nguyên liệu sẵn có với trữ lượng lớn ở Việt Nam. Một số nghiên cứu trên thế giới [2,3,4,5,6] đã cho thấy khả năng sử dụng cũng như những khó khăn khi sử dụng DME cho động cơ diesel. Ở Việt Nam, việc chế biến sản xuất DME cũng đã được quan tâm. Cùng với đề án phát triển nhiên liệu sinh học đã được Chính phủ phê duyệt, nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế nói chung, DME nói riêng cho động cơ diesel để thay thế cho nhiên liệu truyền thống là cần thiết, góp phần bảo đảm an ninh năng lượng và bảo vệ môi trường. Do vậy, việc đánh giá ảnh hưởng của DME tới tính năng kỹ thuật và phát thải của động cơ diesel thông thường trở nên cấp thiết. Bài báo này thực hiện thử nghiệm và đánh giá tính năng kỹ thuật, chất lượng khí thải của động cơ diesel khi sử dụng nhiên liệu DME. Thử nghiệm được tiến hành với động cơ Kubota RT140 trên băng thử động cơ ở các chế độ ổn định. 2. Thiết lập thử nghiệm 2.1. Xây dựng hệ thống cung cấp nhiên liệu DME cho động cơ diesel Hệ thống cung cấp nhiên liệu DME được xây dựng dựa trên hệ thống nhiên liệu diesel của động cơ nguyên bản. Để cung cấp DME dạng lỏng cho động cơ, ở nhiệt độ môi trường, DME cần được nén với áp suất lớn hơn 7bar. Trong nghiên cứu này DME được nén tới áp suất 30bar bởi bình N2 nén khi đi vào đường nhiên liệu thấp áp (Hình 1). Khí N2 được sử dụng do có độ tan thấp trong DME. Hình 1. Hệ t ...