Luận văn Ứng dụng cồn làm nhiên liệu cho động cơ xăng 1 xy lanh - UP200 (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Ứng dụng cồn làm nhiên liệu cho động cơ xăng 1 xy lanh - UP200 (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN XUÂN HÀ ỨNG DỤNG CỒN LÀM NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ XĂNG 1 XY LANH - UP200 NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246 S KC 0 0 0 4 2 5 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005
2. BOÄ GIAÙO DUÏC VAØ ÑAØO TAÏO TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC SÖ PHAÏM KYÕ THUAÄT TP.HOÀ CHÍ MINH  LUAÄN VAÊN THAÏC SÓ NGUYEÃN XUAÂN HAØ ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG 1 XY LANH-UP200 Chuyeân ngaønh : Khai thaùc vaø Baûo trì OÂtoâ. Maõ soá ngaønh: 60 52 46 Tp Hoà Chí Minh, thaùng 9 naêm 2005
3. LÔØI CAÙM ÔN  Tröôùc heát, em xin traân troïng gôûi lôøi caùm ôn chaân thaønh ñeán thaày höôùng daãn - PGS.TS. Nguyeãn Leâ Ninh - ñaõ höôùng daãn vaø luoân luoân taän tình vaø chæ ñaïo saâu saéc veà maët khoa hoïc trong vieäc thöïc hieän coâng trình nghieân cöùu naøy. Xin chaân thaønh caùm ôn Ban laõnh ñaïo coâng ty Vinappro cuøng caùc anh Leâ Quang Laâm – Quaûn ñoác vaø anh Leâ Vaên Hai phoù quaûn ñoác - phaân xöôûng raùp thöû ñoäng cô - coâng ty Vinappro ñaõ taïo moïi ñieàu kieän thuaän lôïi giuùp ñôõ trong quaù trình nghieân cöùu. Xin caùm ôn caùc quyù Thaày coâ, baïn beø vaø ñoàng nghieäp ñaõ taän tình giuùp ñôõ trong quaù trình nghieân cöùu vaø hoaøn thaønh luaän vaên naøy. Tp Hoà Chí Minh, thaùng 9 naêm 2005 Nguyeãn Xuaân Haø
4. TOÙM TAÉT LYÙ LÒCH TRÍCH NGANG Hoï vaø teân : Nguyeãn Xuaân Haø Ngaøy thaùng naêm sinh: 08-09-1973 Ñòa chæ lieân laïc :18/8J – cö xaù Thanh Ña- phöôøng 27 quaän Bình Thaïnh- TP. HCM. Quaù trình ñaøo taïo ( baét ñaàu töø baäc ñaïi hoïc ñeán nay) : Töø naêm 1993 ñeán naêm 1998 hoïc taïi khoa Cô khí Ñoäng löïc tröôøng Ñaïi hoïc Sö phaïm Kyõ thuaät TP.HCM. Quaù trình coâng taùc ( baét ñaàu töø khi ñi laøm ñeán nay) : Töø naêm 1999 – 2001 : coâng taùc taïi tröôøng Kyõ thuaät Nghieäp vuï GTVT 3. Töø naêm 2001 ñeán nay : coâng taùc taïi tröôøng Cao ñaúng Kyõ thuaät Cao Thaéng.
5. MUÏC LUÏC Chöông môû ñaàu 1 I. Ñaët vaán ñeà 1 II. Muïc tieâu nghieân cöùu cuûa ñeà taøi. 1 III .Ñoái töôïng vaø phaïm vi nghieân cöùu 2 IV. Phöông phaùp nghieân cöùu 2 Chöông I: Nghieân cöùu ñaùnh giaù khaû naêng duøng coàn laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô xaêng. 3 I.1 Ñaùnh giaù khaû naêng coù theå thay theá xaêng cuûa coàn 3 I.1.1 Caùc tính chaát cô baûn cuûa nhieân lieäu duøng cho ñoäng cô ñaùnh löûa cöôõng böùc: 3 I.1.2 . Nhieân lieäu coàn 5 I.2 Tình hình söû duïng coàn laøm nhieân lieäu ôû caùc nöôùc treân theá giôùi 8 I.3. Caùc chæ tieâu kyõ thuaät cuûa nhieân lieäu coàn 11 I.3.1 Tính chaát cuûa nhieân lieäu coàn 11 I.3.2. So saùnh nhieân lieäu coàn vôùi caùc loïai nhieân lieäu khaùc 14 I.3.3 Ethanol laø moät loïai nhieân lieäu taùi sinh 15 I.4 . Tieàm naêng tröõ löôïng vaø khaû naêng phaùt trieån cuûa ethanol ôû Vieät Nam 16 I.4.1- Tieàm naêng , Tröõ löôïng vaø khaû naêng saûn xuaát ethanol töø mía 16 I.4.2- Tieàm naêng , Tröõ löôïng vaø khaû naêng saûn xuaát ethanol töø ngoâ (baép) 22 I.4.3- Tieàm naêng , Tröõ löôïng vaø khaû naêng saûn xuaát ethanol töø khoai 25 I.4.4- Tieàm naêng , Tröõ löôïng vaø khaû naêng saûn xuaát ethanol töø saén (khoai mì) 28 Chöông II: nhöõng thay ñoåi kyõ thuaät cuûa ñoäng cô khi söû duïng nhieân lieäu coàn 32 II.1 Nhöõng yeâu caàu ñoái vôùi ñoäng cô söû duïng nhieät lieäu coàn 32 II.2 Phöông aùn caûi taïo ñoäng cô 32 II.2.2 Caûi tieán heä thoáng nhieân lieäu 33 II.2.3 Phöông phaùp phun coàn vaøo trong ñoäng cô 36 Chöông III : chuaån hoaù hoãn hôïp nhieân lieäu xaêng - coàn 37 III.1 Caùc chæ tieâu cô baûn cuûa nhieân lieäu xaêng- coàn 37 III.1.1 Caùc tieâu chuaån qui ñònh cho nhieân lieäu xaêng-coàn 37 III.1.2 Tính chaát cuûa caùc nguyeân lieäu duøng pha cheá hoãn hôïp nhieân lieäu xaêng –coàn 39 III.1.3 Xaùc ñònh caùc chæ tieâu cô baûn cuûa nhieân lieäu xaêng- coàn 40 III.1.3.1 Hoãn hôïp nhieän lieäu xaêng – coàn (10%ethanol) 40 III.1.3.2 Hoãn hôïp nhieän lieäu xaêng – coàn (20%ethanol) 41 III.2 Caùc yeáu toá coâng ngheä ñieàu cheá coàn 42 III.2.1 Söû duïng maät ræ ñeå saûn xuaát coàn 42 III.2 1.1 Yeâu caàu nguyeân lieäu saûn phaåm 42 III.2.1.2.Qui trình coâng ngheä 43 Chöông IV: thöïc nghieäm treân ñoäng cô 48
6. IV.1 Thieát bò thí nghieäm 48 IV.1.1 Caùc tính naêng cô baûn cuûa ñoäng cô thöïc nghieäm 48 IV.1.2 Baêng thöû ñoäng cô 48 IV.2 Chöông trình thöû nghieäm 49 IV.2.1 Söû duïng nhieân lieäu laø 100% xaêng 49 IV.2.2 Söû duïng nhieân lieäu laø 100% ethanol 50 IV.2.3 Söû duïng hoãn hôïp xaêng pha coàn 51 IV.2.3.1 Nhieân lieäu xaêng- ethanol (10% ethanol) 51 IV.2.3.2 Nhieân lieäu xaêng- ethanol (20% ethanol) 53 IV.3. Thay ñoåi tyû soá neùn vaø goùc ñaùnh löûa sôùm cho ñoäng cô ñeå khaûo saùt coâng suaát ñoäng cô 54 IV.3.1 Thay ñoåi goùc ñaùnh löûa sôùm: 54 IV .3.2 Thay ñoåi tyû soá neùn. 57 IV.3.3 Khaûo saùt coâng suaát khi tyû soá neùn baèng 8.1014 vaø thay ñoåi goùc ñaùnh löûa sôùm: 60 VI.4 . Xaùc ñònh löôïng tieâu hao daàu boâi trôn öùng vôùi caùc loaïi hoãn hôïp nhieân lieäu 100% xaêng, xaêng – ethanol vaø 100% ethanol 63 VI.5 . Xaùc ñònh ñoä oâ nhieãm öùng vôùi caùc loaïi hoãn hôïp nhieân lieäu xaêng coàn vaø coàn so vôùi xaêng 65 VI.5.1.1 Ño oâ nhieãm khi ñoäng cô söû duïng nhieân lieäu xaêng(100%) 65 VI.5.2 Ño oâ nhieãm khi ñoäng cô söû duïng nhieân lieäu ethanol(100%) 66 VI.5.2.1 Ño oâ nhieãm khi ñoäng cô söû duïng nhieân lieäu xaêng- ethanol(10%) 67 VI.5.2.2 Ño oâ nhieãm khi ñoäng cô söû duïng nhieân lieäu xaêng- ethanol(20%) 68 VI.5.3 So saùnh oâ nhieãm khi ñoäng cô söû duïng nhieân lieäu xaêng –ethanol so vôùi xaêng 69 Chöông V: So saùnh caùc chæ tieâu kyõ thuaät , kinh teá vaän haønh vôùi ñoäng cô chaïy baèng xaêng 72 V.1 Caùc chæ tieâu kyõ thuaät 72 V.1.1 So saùnh coâng suaát cuûa ñoäng cô khi vaän haønh vôùi caùc maãu nhieân lieäu 68 V.1.2 So saùnh tieâu hao nhieân lieäu cuûa ñoäng cô khi vaän haønh vôùi caùc maãu nhieân lieäu 69 V.2 Chæ tieâu kinh teá vaän haønh 76 Chöông VI: Keát luaän veà khaû naêng öùng duïng vaø höôùng phaùt trieån 79 VI.1 Khaû naêng öùng duïng 79 VI.2 Xaây döïng caùc maïng löôùi traïm cung caáp 79 VI.3 Höôùng phaùt trieån 80 VI.3.1 Chuû tröông thay theá 80 VI.3.2 Phaùt trieån vuøng cung caáp nguyeân lieäu ñeå saûn xuaát coàn 80 VI.3.3 Höôùng phaùt trieån cuûa ñeà taøi. 80
7. DANH SAÙCH BAÛNG Baûng 1.1 So saùnh nhieân lieäu coàn vôùi caùc loïai nhieân lieäu khaùc 14 Baûng 1.2 Ñieåm phaùt löûa cuûa moät soá Hydrocacbo 15 Baûng 1.3 Dieän tích troàng mía ôû caùc ñòa phöông 19 Baûng 1.4 Saûn löôïng mía 20 Baûng 1.5 Coâng suaát cuûa caùc nhaø maùy ñöôøng 21 Baûng 1.7 Dieän tích troàng ngoâ 23 Baûng 1.8 Naêng suaát troàng ngoâ 23 Baûng 1.9 Saûn löôïng ngoâ tính theo ñòa phöông 24 Baûng 1.10 Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa caùc loaïi khoai 25 Baûng 1.11 Dieän tích troàng khoai ôû caùc ñòa phöông 26 Baûng 1.12 Naêng suaát khoai lang ôû caùc ñòa phöông 26 Baûng 1.13 Saûn löôïng khoai lang ôû caùc ñòa phöông 27 Baûng 1.14 Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa saén 28 Baûng 1.15 Dieän tích troàng saén 28 Baûng 1.16 Naêng suaát troàng saén 29 Baûng 1.17 Saûn löôïng saén 30 Baûng 3.1 Caùc chæ tieâu caûm quan cuûa ethanol 37 Baûng 3.2 Caùc chæ tieâu hoaù cuûa ethanol 37 Baûng 3.3 Tieâu chuaån ASTM D 4806 duøng cho coàn pha vaøo xaêng 38 Baûng 3.4 Tieâu chuaån ASTM D 5798-99 qui ñònh cho hoãn hôïp nhieân lieäu xaêng – coàn . 38 Baûng 3.5 Keát quaû thöû nghieäm maãu 1 40 Baûng 3.6 Keát quaû thöû nghieäm maãu 2 41 Baûng 3.7 Thaønh phaàn hoaù hoïc cuûa maät ræ 42 Baûng 3.8 Ñònh möùc tieâu hao nguyeân vaät lieäu ñeå saûn xuaát coàn 42 Baûng 4.1 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi söû duïng xaêng 48 Baûng 4.2 Keát quaû ño suaát tieâu hao nhieân lieäu khi söû duïng xaêng 48 Baûng4.3 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi söû duïng ethanol 49 Baûng 4.4 Keát quaû ño suaát tieâu hao nhieân lieäu söû duïng ethanol 49 Baûng4.5 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô söû duïng xaêng –ethanol(10%) 50 Baûng 4.6 Keát quaû ño suaát tieâu hao nhieân lieäu söû duïng xaêng –ethanol(10%) 51 Baûng 4.7 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô söû duïng xaêng – ethanol(20%) 52 Baûng 4.8 Keát quaû ño suaát tieâu hao nhieân lieäu söû duïng xaêng – ethanol(20%) 52 Baûng4.9 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi taêng goùc ñaùnh löûa 30 53 Baûng4.10 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi taêng goùc ñaùnh löûa 30 54 Baûng 4.11 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi taêng goùc ñaùnh löûa sôùm leân 50 54 Baûng4.12 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi taêng goùc ñaùnh löûa sôùm leân 50 54
8. Baûng 4.13 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi taêng tyû soá neùn leân giaù trò 8,073 56 Baûng4.14 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi taêng tyû soá neùn leân giaù trò 8,073 56 Baûng4.15 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi taêng tyû soá neùn leân giaù trò 8.1014 57 Baûng4.16 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi taêng tyû soá neùn leân giaù trò 8.1014 57 Baûng 4.17 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi thay ñoåi goùc ñaùnh löûa sôùm leân 23 ñoä 59 Baûng4.18 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi thay ñoåi goùc ñaùnh löûa sôùm leân 23 ñoä 59 Baûng 4.19 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi thay ñoåi goùc ñaùnh löûa sôùm leân 25 ñoä 60 Baûng4.20 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi thay ñoåi goùc ñaùnh löûa sôùm leân 25 ñoä 60 Baûng4.21 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi thay ñoåi goùc ñaùnh löûa sôùm leân 27 ñoä 60 Baûng4.22 Keát quaû ño coâng suaát ñoäng cô khi thay ñoåi goùc ñaùnh löûa sôùm leân 27 ñoä 61 Baûng 4.23 Keát quaû ño suaát tieâu hao nhieân lieäu E10 62 Baûng 4.24 Keát quaû ño suaát tieâu hao nhieân lieäu E20 63 Baûng 4.25 Ño tieâu hao daàu boâi trôn 66 Baûng 4.26 Ño oâ nhieãm ôû vò trí caàm chöøng 67 Baûng 4.27 Ño oâ nhieãm ôû vò trí 50% ga 68 Baûng 4.28 Ño oâ nhieãm ôû vò trí 90% ga 69 Baûng 5.1 So saùnh Ne,ge cuûa ñoäng cô khi söû duïng ethanol so vôi khi söû duïng (100%) xaêng 71 Baûng 5.2 So saùnh Ne,ge cuûa ñoäng cô khi söû duïng xaêng pha (10%) ethanol so vôùi khi söû duïng (100%) xaêng 72 Baûng 5.3 So saùnh Ne,ge cuûa ñoäng cô khi söû duïng xaêng pha (20%) ethanol so vôùi khi söû duïng (100%) xaêng 73 Baûng 5.4 So saùnh coâng suaát cuûa ñoäng cô khi söû duïng caùc maãu nhieân lieäu 74 Baûng 5.5 So saùnh tieâu hao nhieân lieäu cuûa ñoäng cô khi vaän haønh vôùi caùc maãu nhieân lieäu 75
9. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG CHÖÔNG MÔÛ ÑAÀU I. Ñaët vaán ñeà: Hieän nay, nhu caàu tieâu thuï naêng löôïng ôû töøng quoác gia treân toaøn theá giôùi ngaøy moät gia taêng . Moät trong nhöõng nguoàn naêng löôïng quan troïng ñeå ñaùp öùng nhu caàu tieâu thuï ñoù laø daàu moû . Tuy nhieân daàu moû laø moät nguoàn naêng löôïng coù giôùi haïn vaø gaây oâ nhieãm raát lôùn ñeán moâi tröôøng soáng cuûa con ngöôøi qua chieác ñoäng cô ñoát trong.Vì vaäy, vieäc tìm ra caùc nguoàn nhieân lieäu khaùc ñeå thay theá laø raát caàn thieát .Vaán ñeà naøy, hieän nay ñaõ ñöôïc nhieàu quoác gia treân theá giôùi quan taâm nghieân cöùu vaø öùng duïng coù hieäu quaû. ÔÛ Vieät Nam, nhu caàu tieâu thuï xaêng cuõng raát lôùn vaø nguoàn cung caáp chuû yeáu laø löôïng xaêng daàu nhaäp khaåu töø nöôùc ngoaøi. Do hieän traïng chöa coù nhaø maùy loïc daàu neân löôïng xaêng söû duïng cho nhu caàu noäi ñòa chuû yeáu laø ñeán töø nguoàn nhaäp khaåu töø nöôùc ngoaøi. Ñieàu naøy khieán cho nguoàn xaêng nöôùc ta phuï thuoäc hoaøn toaøn vaøo thò tröôøng xaêng daàu theá giôùi. Trong thôøi gian gaàn ñaây, giaù daàu thoâ treân thò tröôøng theá giôùi luoân coù nhöõng bieán ñoäng thaát thöôøng theo chieàu höôùng ngaøy moät gia taêng cuõng gaây aûnh höôûng ñeán neàn kinh teá nöôùc ta. Maët khaùc, khi söû duïng xaêng laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô ñoát trong laïi gaây oâ nhieãm moâi tröôøng raát nghieâm troïng do löôïng khí thaûi coù chöùa ñoäc toá maø noù xaû ra. Vaán ñeà oâ nhieãm moâi tröôøng do khí xaû ñoäng cô ñoát trong gaây ra ñaõ ñöôïc caùc nhaø khoa hoïc quan taâm töø raát laâu. Caùc chuyeân gia trong ngaønh ñaõ ñöa ra nhieàu giaûi phaùp nhaèm hoaøn thieän ñoäng cô ñoát trong ñeå giaûm bôùt oâ nhieãm . Moät trong nhöõng giaûi phaùp ñoù laø tìm caùch cung caáp naêng löôïng saïch cho ñoäng cô ñoát trong. Nhö vaäy, vaán ñeà tìm moät nguoàn nhieân lieäu khaùc ñeå söû duïng cho ñoäng cô xaêng nhaèm giaûm söï leä thuoäc vaøo löôïng xaêng nhaäp khaåu vaø giaûm oâ nhieãm moâi tröôøng laø raát caàn thieát vaø caáp baùch. Ñoái vôùi ñieàu kieän nöôùc ta, coù theå söû duïng coàn ethanol hoaëc coàn ethanol pha vaøo xaêng ñeå laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô xaêng. Coàn ethanol laø moät nguoàn nhieân lieäu ñöôïc saûn xuaát töø phuï phaåm cuûa ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng hoaëc phuï phaåm cuûa noâng nghieäp. Coàn ethanol duøng laøm nhieân lieäu coù theå saûn xuaát trong nöôùc. Vôùi nguoàn nhieân lieäu naøy, ñoäng cô xaêng seõ coù moät nguoàn nhieân lieäu thay theá vaø giuùp chuû ñoäng hôn trong vieäc saûn xuaát cung caáp nhieân lieäu cho ñoäng cô. II. Muïc tieâu nghieân cöùu cuûa ñeà taøi: Töø yeâu caàu treân muïc tieâu cuûa ñeà taøi laø : - Ñaùnh giaù khaû naêng söû duïng coàn laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô xaêng. - Ñaùnh giaù tieàm naêng tröõ löôïng vaø khaû naêng phaùt trieån cuûa ethanol ôû Vieät Nam. - Trieån khai thöïc nghieäm treân ñoäng cô vôùi nhieân lieäu coàn vaø hoãn hôïp nhieân lieäu xaêng pha coàn . Töø ñoù so saùnh caùc chi tieâu kinh teá kyõ thuaät khi ñoäng cô söû duïng xaêng. HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 1
10. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG III .Ñoái töôïng vaø phaïm vi nghieân cöùu : III.1 Ñoái töôïng nghieân cöùu: Söû duïng nhieân lieäu coàn vaø hoãn hôïp xaêng pha coàn töø nguoàn coàn saûn xuaát trong nöôùc töø mía ñöôøng vaø phuï phaåm cuûa noâng nghieäp. III.2 Phaïm vi nghieân cöùu: Ñoái töôïng nghieân cöùu cuûa ñeà taøi laø ñoäng cô xaêng 01 xylanh coâng suaát 6,5Hp. IV. Phöông phaùp nghieân cöùu: Döïa vaøo caùc taøi lieäu thoáng keâ, caùc nguoàn taøi lieäu , Internet ñeå khaûo saùt tình hình söû duïng coàn laøm nhieân lieäu ôû caùc nöôùc treân theá giôùi. Ñaùnh giaù khaû naêng söû duïng coàn cho ñoäng cô xaêng töø mía ñöôøng vaø phuï phaåm noâng nghieäp. Ñaùnh giaù tieàm naêng vaø tröõ löôïng cuûa nguoàn nhieân lieäu naøy ôû nöôùc ta noùi chung vaø ñoàng baèng soâng Cöûu Long noùi rieâng. Phaàn thöïc nghieäm treân ñoäng cô, ñeà taøi thöïc hieän treân ñoäng cô xaêng moät xylanh, coâng suaát 6,5 Hp , kyù hieäu UP200, ñöôïc laép raùp taïi coâng ty Vinappro. HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 2
11. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG CHÖÔNG I: NGHIEÂN CÖÙU ÑAÙNH GIAÙ KHAÛ NAÊNG DUØNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG. I.1. Ñaùnh giaù khaû naêng coù theå thay theá xaêng cuûa coàn: I.1.1 Caùc tính chaát cô baûn cuûa nhieân lieäu duøng cho ñoäng cô ñaùnh löûa cöôõng böùc: a. Nhöõng yeâu caàu cô baûn ñoái vôùi nhieân lieäu:[1][2] - Ñaûm baûo khôûi ñoäng ñoäng cô nhanh choùng vaø thuaän tieän trong baát kyø tröôøng hôïp naøo. - Coù ñoä bay hôi thích hôïp ñeå ñaûm baûo deã khôûi ñoäng ñoäng cô trong ñieàu kieän nhieät ñoä moâi tröôøng thaáp vaø ñoäng cô nguoäi. - Thaønh phaàn phaûi ñoàng nhaát, baét chaùy nhanh. - Coù tính choáng kích noå cao, ñaûm baûo cho ñoäng cô laøm vieäc ôû phuï taûi lôùn maø khoâng bò kích noå. - Khoâng gaây aên moøn vaø aên moøn quaù möùc beà maët xy lanh , seùc maêng, píttoâng vaù caùc chi tieát khaùc trong ñoäng cô. - Chaùy hoaøn toaøn vaø ñuùng luùc, khoâng taïo ra caùc saûn phaåm chaùy coù haïi. - Coù tính oån ñònh nhieät vaø hoaù hoïc toát. Nhieân lieäu khoâng taïo ra caùc hôïp chaát keo nhöïa khi toàn chöùa, khi chaùy khoâng ñeå laïi nhieàu muoäi than trong buoàng ñoát . - Khoâng laãn caùc taïp chaát cô hoïc, nöôùc, kieàm hoaëc acid. - Khoâng bò ñoâng ñaëc khi nhieät doä haï thaáp. b. Caùc tính chaát cô baûn cuûa nhieân lieäu: Laø caùc chæ tieâu quan troïng aûnh höôûng ñeán chaát löôïng hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô. b.1 Tính bay hôi:Tính bay hôi laø moät khuynh höôùng cuûa nhieân lieäu chuyeåûn töø traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi ôû nhieät ñoä baát kyø. Tính bay hôi cuûa nhieân lieäu aûnh höôûng quyeát ñònh ñeán quaù trình pha troän vaø phaân phoái hoãn hôïp nhieân lieäu – khoâng khí vaøo buoàng ñoát ñoäng cô, aûnh höôûng tôùi caùc quaù trình khôûi ñoäng, haâm noùng vaø ñieàu khieån maùy, möùc ñoä tieâu thuï nhieân lieäu, söï maøi moøn caùc chi tieát maùy . Tính bay hôi cuûa nhieân lieäu ñöôïc ñaùnh giaù baèng caùc chæ tieâu : Ñöôøng cong boác hôi. Thaønh phaàn chöng caát. Nhieät aån hoaù hôi. Aùp suaát hôi baûo hoaø. Khoái löôïng rieâng vaø tyû troïng. Ñöôøng cong boác hôi: ( khoang nhieät ñoä boác hôi cuûa nhieân lieäu): Ñöôøng cong boác hôi ñöôïc bieåu thò baèng ñöôøng cong % löôïng nhieân lieäu boác hôi theo nhieät ñoä tính töø nhieät ñoä baét ñaàu bay hôi( khoaûng 35 ñeán 400C ) ñeán nhieät ñoä boác hôi heát hoaøn toaøn (khoaûng 195 ñeán 2200C). HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 3
12. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG Thaønh phaàn chöng caát : thaønh phaàn chöng caát ñöôïc bieåu thò qua nhieät ñoä chöng caát (T10 , T50 ,T90) . T10 , T50 ,T90 laø caùc moác nhieät ñoä bay hôi cuûa nhieân lieäu aûnh höôûng ñeán tính naêng hoaït ñoäng cuûa ñoäng cô, coøn goïi laø ñieåm soâi 10%V, 50%V, 90%V. - T10 : Nhieät ñoä nhieân lieäu boác hôi ñöôïc 10% löôïng nhieân lieäu tham gia boác hôi . T10: aûnh höôûng quyeát ñònh ñeán tính naêng khôûi ñoäng cuûa ñoäng cô. - T50 : Nhieät ñoä nhieân lieäu boác hôi ñöôïc 50% löôïng nhieân lieäu tham gia boác hôi . T50:ñaùnh giaù khaû naêng gia toác cuûa ñoäng cô. - T90 : Nhieät ñoä nhieân lieäu boác hôi ñöôïc 90% löôïng nhieân lieäu tham gia boác hôi. T90:chæ khaû naêng keùo taûi 100% cuûa ñoäng cô. Nhieät aån hoaù hôi: Nhieät aån hoaù hôi aûnh höôûng khaû naêng bay hôi vaø taïo thaønh hoãn hôïp toát hay xaáu. Nhieät aån hoaù hôi cao: nhieân lieäu khoù bay hôi, hình thaønh hoãn hôïp khoâng toát vaø khoâng ñoàng ñeàu laøm giaûm naêng löôïng chaùy cuûa hoãn hôïp. Ñoái vôùi nhieân lieäu coù nhieät aån hoaù hôi cao caàn haâm noùng khoâng khí tröôùc khi ñöa vaøo ñoäng cô. Aùp suaát hôi baûo hoaø cuûa xaêng: (Reid) : laø aùp suaát cuûa hôi ôû traïng thaùi caân baèng vôùi theå loûng trong moät thieát bò chuyeân duøng( bôm Reid) ñöôïc ño taïi nhieät ñoä xaùc ñònh laø 37,80C (hay 1000F). Aùp suaát hôi baûo hoaø coù theå ñöôïc bieåu dieãn baèng nhieàu ñôn vò ño aùp suaát khaùc nhau nhö Psi, Bar, kPa ,mmHg, Kg/ cm2 Aùp suaát hôi baûo hoaø Reid laø moät trong caùc chæ tieâu veà tính bay hôi cuûa caùc loaïi nhieân lieäu . Döïa vaøo aùùp suaát hôi baûo hoaø Reid coù theå ñaùnh giaù nhieân lieäu veà tính deå khôùi ñoäng, khaû naêng taïo nuùt hôi, hao huït do bay hôi trong baûo quaûn vaø möùc ñoä nguy hieåm do chaùy . Aùp suaát hôi baûo hoaø Reid caøng cao thì khaû naêng bay hôi caøng maïnh Khoái löôïng rieâng vaø tyû troïng: Khoái löôïng rieâng ño baèng g/cm3 hay kg/dm3 laø khoái löôïng rieâng cuûa moät ñôn vò theå tích. Tyû troïng laø tyû soá khoái löôïng rieâng cuûa moät chaát ôû nhieät ñoä naøo ñoù so vôùi khoái 0 0 löôïng rieäng cuûa nöôùc ôû 4 C . Kyù hieäu laø dt/4 .Trong ñoù t C laø nhieät ñoä taïi ñoù xaùc ñònh 0 tyû troïng . Thoâng thöôøng duøng tyû troïng tieâu chuaån ôû 20 C kyù hieäu d20/4 hoaëc tyû troïng 0 tieâu chuaån ôû 15 C kyù hieäu d15/4 . Ôû Myõ , Anh vaø moät soá nöôùc laïi duøng tyû troïng ôû 600F (töông ñöông 15,60C) kyù hieäu d60/60. Caùc tieâu chuaån xaùc ñònh tyû troïng: - TCVN 3893-84, ASTM D 1298 xaùc ñònh tyû troïng baèng phuø keá . - TCVN 2691-78, ASTM D 941, ASTM D 1217 xaùc ñònh tyû troïng baèng bình ño tyû troïng mao quaûn, vôùi caùc daïng mao quaûn khaùc nhau. - ASTM D 1480 xaùc ñònh tyû troïng baèng bình ño tyû troïng mao quaûn, duøng cho chaát loõng nhôùt. - ASTM D 4052 xaùc ñònh tyû troïng chaát loõng baèng maùy ño tyû troïng hieän soá. b.2 Khaû naêng choáng kích noå : Tính choáng kích noå cuûa nhieân lieäu ñöôïc ñaùnh giaù baèng trò soá octan . HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 4
13. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG Bieän phaùp kyõ thuaät ñeå naâng cao hieäu suaát ñoäng cô vaø coâng suaát ñoäng cô laø taêng tyû soá neùn , ñieàu naøy ñoøi hoûi phaûi naâng cao trò soá octan cuûa nhieân lieäu . Caùc giaûi phaùp ñeå taêng trò soá octan : - Taêng haøm löôïng caùc hydrocacbon coù tính choáng kích noå cao nhö hydrocacbon thom, iso-parafin baèng caùc phöông phaùp cheá bieán saâu (platforming, cracking xuùc taùc, isome hoaù vaø ankyl hoaù ). - Troän xaêng vôùi caùc loaïi coàn (Metanol, Ethanol), este vaø moät soá hôïp chaát ngaäm oxy nhö metyl-tetiary-butanol-este(MTBE). - Haøm löôïng nhöïa thöïc teá (mg/100 ml xaêng):Laø löôïng caën raén coøn laïi sau khi laøm bay hôi moät theå tích nhieân lieäu nhaát ñònh troïng nhöõng ñieàu kieän xaùc ñònh. Tieâu chuaån xaùc ñònh laø ASTM D 381. b.3 Nhieät trò cuûa nhieân lieäu: Nhieät trò cuûa nhieân lieäu laø thoâng soá cô baûn ñaùnh giaù khaû naêng söû duïng nhieân lieäu treân ñoäng cô, noù laø thoâng soá ñeå tính toaùn nhieät cuûa ñoäng cô. b.4 Nhieät trò cuûa hoãn hôïp: Nhieân lieäu khaùc nhau caàn moät löôïng khoâng khí khaùc nhau ñeå chaùy hoaøn toaøn neân thöïc teá nhieät trò cuûa nhieân lieäu khoâng quan troïng baèng nhieät trò cuûa hoãn hôïp. Nhieät trò cuûa hoãn hôïp ñöôïc xaùc ñònh baèng coâng thöùc (1.3) Qnl Qhh (1.3) 1 Gkk Gkk:löôïng khoâng khí caàn thieát ñeå ñoát chaùy moät kg nhieân lieäu. I.1.2 . Nhieân lieäu coàn:[10] I.1.2.1 Coàn methanol: a. Giôùi thieäu veà Coàn methanol : Laø nhieân lieäu loûng coù trò soá octan cao thích hôïp cho ñoäng cô duøng boä cheá hoaø khí. Khoaûng theá kyû 19, coàn methanol duøng ôû Phaùp nhö moät loaïi nhieân lieäu saïch duøng ñeå naáu aên vaø söôûi aám . Naêm 1937, nöôùc Ñöùc ñaõ tieâu thuï 70.000 taán metylic toång hôïp. Naêm 1971 Vieän nghieân cöùu daàu moû Myõ tieáp tuïc xem xeùt vaán ñeà söû duïng methanol, nhöõng naêm tieáp theo cô quan baûo veä moâi tröôøng ñaõ giôùi thieäu caùc coâng trình nghieân cöùu cuûa haõng ESSO ( nay laø haõng EXXON CORP) veà nhieân lieäu thay theá . Muøa heø 1974 Toå chöùc kyõ thuaät Myõ ñaõ toå chöùc moät hoäi nghò chuyeân ñeà veà vaán ñeà söû duïng methanol laøm nhieân lieäu thay theá. Cuøng naêm 1974, Boä nghieân cöùu vaø coâng ngheä cuûa Ñöùc giôùi thieäu coâng trình nghieân cöùu veà saûn xuaát, phaân phoái, söû duïng , tính kinh teá vaø söï nguy hieåm cuûa methanol vaø Hydroâ khi duøng laøm nhieân lieäu. Naêm 1981 BP REDDY (Aán Ñoä ) ñaõ nghieân cöùu öùng duïng methanol baèng caùch boå sung theâm vaøo nhieân lieäu diesel. HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 5
14. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG b. Öu nhöôïc ñieåm cuûa methanol: Öu ñieåm: - Methanol coù nhieät aån hoaù hôi cao neân ñoäâng cô laøm vieäc maùt hôn. - Methanol laø nhieân lieäu linh hoaït vôùi ñoäng cô ñaùnh löûa cöôõng böùc coù trò soá octan cao (>100). Do ñoù cho pheùp laøm vieäc vôùi tyû soá neùn cao hôn maø khoâng bò kích noå neân hieäu suaát nhieät cao hôn. - Methanol laø loaïi nhieân lieäu coù nhöõng ñaëc tính chaùy vôùi hoãn hôïp chaùy ngheøo toát, giôùi haïn chaùy roäng vaø toác ñoä lan traøn maøng löûa cao hôn xaêng trong ñieàu kieän chaùy ngheøo. - Methanol laø moät chaát phuï gia taêng tyû soá octan coù hieäu quaû . Theâm 10% vaøo xaêng khoâng pha chì taêng tyû soá octan leân 2-3 ñôn vò . Nhöôïc ñieåm: - Nhieät aån hoaù hôi cao( gaàn gaáp 4 laàn xaêng) neân heä thoáng hoaø khí ñoái vôùi nhieân lieäu Methanol phöùc taïp hôn . Maët khaùc caàn hieäu chænh heä thoáng ñònh löôïng vì phaûi caáp moät löôïng nhieân lieäu lôùn hôn. - Deã tan trong nöôùc. - Vieäc löu tröõ treân oâtoâ phaûi ñöôïc baûo veä traùnh söï haáp thuï nöôùc cuûa methanol. - Khi khôûi ñoäng ñoäng cô laïnh baèng methanol raát khoù do ñoù ñoøi hoûi phaûi coù giaûi phaùp töông öùng ñeå khaéc phuïc. c. Keát luaän: Methanol coù theå duøng laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô ñoát trong nhaát laø ñoäng cô xaêng do khaû naêng choáng kích noå toát . Song methanol coù nhöôïc ñieåm laø nhieät aån hoaù hôi cao, nhieät trò thaáp , gaây aên moøn kim loaïi, phaù hoûng chaát deûo cao su khi tieáp xuùc . Vì vaäy khi chuyeån nhieân lieäu söû duïng cho ñoäng cô töø xaêng sang methanol phaûi caàn coù nhöõng caûi taïo caàn thieát: taêng tyû soá neùn ñeå lôïi duïng trò soá octan, caûi taïo heä thoáng naïp ñeå caûi thieän vieäc hình thaønh hoãn hôïp cho ñoäng cô deå khôûi ñoäng vaø laøm vieäc toát vaø chuù yù khaû naêng aên moøn vaø phaù huyû heä thoáng nhieân lieäu . I.1.2.2 Coàn ethanol: a Giôùi thieäu veà ethanol: Ethanol ñöôïc saûn suaát töø caùc loaïi nguyeân lieäu chöùa ñöôøng leân men ñöôïc hoaëc nguyeân lieäu chöùa gluxit coù theå chuyeån hoaù thaønh ñöôøng leân men ñöôïc. Nguyeân lieäu chöùa nhieàu tinh boät nhö: ngoâ, khoai, saén, luùa mì, ñaïi maïch vaø mía ñöôøng. Ngaøy nay caùc coâng ngheä môùi coù theå saûn suaát ethanol töø giaáy pheá thaûi, muøn cöa hoaëc moät soá nguyeân lieäu coù giaù trò thaáp khaùc nhö voû, caønh caây xanh, pheá thaûi noâng nghieäp. HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 6
15. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG b. Öu nhöôïc ñieåm cuûa ethanol:[10][16] Öu ñieåm: - Ethanol coù trò soá octan cao hôn xaêng , Trò soá octan cuûa ethanol (töø 98 – 111). Vì vaäy ethanol coù khaû naêng choáng kích noå cao hôn xaêng vaø coù theå duøng cho ñoäng cô coù tyû soá neùn cao. - Ethanol khi ñöôïc pha vaøo trong xaêng seõ laøm taêng trò soá octan . Theo keát quaû nghieân cöùu taïi Myõ khi theâm 10% vaøo xaêng thì trò soá octan taêng leân xaáp xæ 2- 3 ñôn vò . Ôû möùc 7,7% theå tích thì trò soá octan taêng xaáp xæ 1,0 ñeán 1,5 ñôn vò. Coøn ôû Ôû möùc 5,7% theå tích thì trò soá octan taêng xaáp xæ 1,5 ñeán 2,5 ñôn vò. - Trong ethanol coù chöùa oâxy, löôïng oâxy naøy tham gia vaøo quaù trình chaùy trong buoàng ñoát ñoäng cô neân quaù trình chaùy seõ trieät ñeå hôn. Vì vaäy seõ giaûm bôùt ñöôïc löôïng khí thaûi CO, NOx vaø caùc hydrocacbon (HC ) . - Ethanol ñöôïc saûn xuaát töø thöïc vaät coù chöùa tinh boät , ñöôøng hoaëc caùc phuï phaåm noâng nghieäp . Caùc nguoàn nguyeân lieäu naøy coù phoå bieán ôû Vieät Nam. - Löôïng khoâng khí caàn thieát ñeå ñoát chaùy 1 kg ethanol (ethanol:8.6kg/kgnl) ít hôn xaêng (xaêng:15kg/kgnl) neân coù theå duøng ôû mieàn nuùi cao , maät ñoä khoâng khí loaõng. Nhöôïc ñieåm: - Trong ethanol coù chöùa acid axeâtíc seõ gaây aên moøn caùc chi tieát maùy cuûa doäng cô. Vì vaäy khi söû duïng ethanol laøm nhieân lieäu phaûi kieåm tra noàng ñoä acid trong ethanol. Cuï theå laø ño löôïng xaâm thöïc vaø caùc chæ tieâu acid trong coàn. Söû duïng coàn tinh khieát hoaëc söû duïng KOH ñeå trung hoaø acid. - Do nhieät aån hoaù hôi cuûa ethanol (201kcal/kg) cao hôn xaêng gaây ra hieän töôïng ñoïng nöôùc ôû beân ngoaøi coå huùt laøm giaûm nhieät ñoä hoãn hôïp naïp vaøo ñoäng cô. Do nhieät aån hoaù hôi cuûa ethanol cao cho neân ethanol caàn moät löôïng nhieät lôùn ñeå hoaù hôi . Vì vaäy heä thoáng naïp treân ñoäng cô söû duïng nhieân lieäu ethanol phaûi ñöôïc thay ñoåi cho phuø hôïp . - Ethanol khi chaùy coù ngoïn löûa raát khoù phaùt hieän döôùi aùnh saùng maët trôøi gaây khoù khaên cho baûo quaûn vaø chuyeân chôû. Vì vaäy, khi söû duïng ethanol laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô caàn phaûi coù giaûi phaùp ñeå ñeà phoøng chaùy noå. - Khaû naêng bay hôi cuûa ethanol keùm hôn xaêng neân gaây ra nhöôïc ñieåm khi söû duïng treân ñoäng cô nhö: khoù khôûi ñoäng vaø hình thaønh hoãn hôïp khoâng ñeàu neân hieäu suaát thöïc teá giaûm. Khi khôûi ñoäng laïnh ñoäng cô raát khoù do ñoù ñoøi hoûi phaûi coù nhieân lieäu khôûi ñoäng taùch bieät hoaëc xoâng noùng nhieân lieäu. - Nhieät trò cuûa ethanol(6440 kcal/kgnl) baèng 0.585 laàn nhieät trò cuûa xaêng (10492.5 kcal/kgnl). Nhöôïc ñieåm naøy laøm cho suaát tieâu hao nhieân lieäu cuûa coàn (0.563 kg/kwh) lôùn hôn 1.743 laàn xaêng(0.323 kg/kwh) HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 7
16. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG c. Keát luaän: Ethanol coù theå duøng laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô ñoát trong nhaát laø ñoäng cô xaêng do khaû naêng choáng kích noå toát . Song ethanol coù nhöôïc ñieåm laø nhieät aån hoaù hôi cao aûnh höôûng ñeán khaû naêng khôûi ñoäng ñoäng cô . Nhieät trò thaáp tieâu hao nhieân lieäu nhieàu hôn xaêng. Khi chuyeån nhieân lieäu söû duïng cho ñoäng cô töø xaêng sang ethanol phaûi caàn coù nhöõng caûi taïo caàn thieát: taêng tyû soá neùn ñeå lôïi duïng trò soá octan, caûi taïo heä thoáng naïp ñeå caûi thieän vieäc hình thaønh hoãn hôïp cho ñoäng cô vaø chuù yù khaû naêng aên moøn vaø phaù huyû heä thoáng nhieân lieäu . Ethanol thoâng duïng hôn methanol laø do caùc yeáu toá chính sau ñaây: - Ethanol deã saûn xuaát hôn methanol , do ñoù giaù thaønh reû hôn. - Nhieät trò cuûa ethanol (6440 kcal/kg) cao hôn cuûa methanol(4787kcal/kg). - Ñieåm phaùt löûa cuûa ethanol cao hôn cuûa methanol neân noù gaàn vôùi ñieåm phaùt löûa cuûa nhieân lieäu thoâng duïng hieän nay laø diesel vaø xaêng hôn. - Khoâng ñoäc haïi vôùi söùc khoeû con ngöôøi vaø khoâng gaây aên moøn, phaù hoûng chi tieát baèng kim loaïi, chaát deûo ( so vôùi methanol). - Deå daøng döï tröõ treân caùc phöông tieän vaän taûi. I.2 Tình hình söû duïng coàn laøm nhieân lieäu ôû caùc nöôùc treân theá giôùi :[15][10][13] Tröôùc trình traïng khan hieám xaêng daàu ngaøy caøng taêng , giaù caû ngaøy caøng leo thang, nhieàu quoác gia nhaäp khaåu xaêng daàu treân theá giôùi ñaõ nghieân cöùu tìm kieám nhöõng nguoàn nhieân lieäu thay theá cho xaêng daàu. Moät trong nhöõng nguoàn nhieân lieäu thay theá ñoù laø ethanol. Theo xu höôùng naøy, moät soá quoác gia treân theá giôùi nhö: Myõ, Brazil, Ñöùc , Phaùp, Thuïy Ñieån, Nhaät, Thaùi lan, Philippin ñaõ nghieân cöùu thaønh coâng nguoàn nhieân lieäu thay theá cho xaêng daàu vaø ñöôïc öùng duïng ngaøy caøng roäng raõi. Theo caùc nhaø kinh teá hoïc, neáu giaù daàu thoâ theá giôùi tieáp tuïc duy trì ôû möùc cao trong moät thôøi gian tôùi, thì caøng coù nhieàu quoác gia seõ quan taâm ñaàu tö vaøo ethanol. Nhu caàu veà ethanol seõ taêng leân , nhieàu quoác gia seõ môû roäng caùc chöông trình thuùc ñaåy saûn xuaát ethanol . Theo öôùc tính, nhu caàu vaø nguoàn cung caáp ethanol nhieân lieäu cuûa theá giôùi taêng hôn gaáp ñoâi töø 7,3 tyû gallon naêm 2003 leân 15,9 tyû gallon naêm 2010. Tyû leä taêng tröôûng haøng naêm trong saûn löôïng ethanol seõ dao ñoäng töø 5 ñeán 10% cho tôùi naêm 2012 . I.2.1 Brasil: Brazil laø nöôùc coù böôùc ñi ñaàu tieân vôùi chöông trình Ethanol quoác gia töø naêm 1973, söû duïng ethanol ñöôïc saûn xuaát töø maät gæ ñeå pha vaøo xaêng ñeå duøng trong giao thoâng vaän taûi. Chöông trình naøy ñöôïc phaùt ñoäng nhaèm öùng phoù vôùi cuoäc khuûng hoaûng daàu moû vaøo thaäp nieân 70, ñeán nhöõng naêm 80 ethanol chuû yeáu ñöôïc duøng chuû yeáu cho oâtoâ. Ngaøy nay, theo moät keá hoaïch linh hoaït hôn, gaàn 1/3 soá xe hôi baùn ra treân thò tröôøng Brazil coù theå söû duïng caû xaêng vaø ethanol thoâng thöôøng. Theo caùc nhaø saûn xuaát vaø phaân tích, ngaønh xuaát khaåu ñöôøng vaø ethanol Brazil seõ tieáp tuïc taêng tröôûng khi coù söï quan taâm cuûa caùc nhaø ñaàu tö nöôùc ngoaøi. Hieän nay Brasil laø nöôùc saûn xuaát ñöôøng HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 8
17. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG vaø ethanol lôùn nhaát theá giôùi. Brasil ñoùng goùp khoaûng 50% nguoàn cung caáp ethanol cuûa theá giôùi. Trong naêm 2004, Brazil ñaõ xuaát khaåu moät löôïng lôùn ethanol ra thò tröôøng theá giôùi . Rieâng khu vöïc Nam Trung Brazil ñaõ xuaát khaåu tôùi 1 tyû lít trong thôøi gian töø thaùng 1/2004 ñeán ngaøy 16/7/2004 cao hôn gaáp ñoâi so vôùi möùc 460 trieäu lít caû naêm 2003. Brazin laø nöôùc coù soá löôïng oâ toâ söû duïng nhieân lieäu coàn nhieàn nhaát treân theá giôùi. Traûi qua gaàn 30 naêm noã löïc, Brazil ñaõ nghieân cöùu thaønh coâng nhieân lieäu coàn cung caáp cho ñoäng cô oâtoâ . Soá xe cuûa caû nöôùc söû duïng nhieân lieäu xaêng pha coàn (pha theo tæ leä nhaát ñònh) laø 15.5 trieäu chieác , xe oâtoâ söû duïng hoaøn toaøn nhieân lieäu baèng coàn coù 2,2 trieäu chieác. Moät soá nhaø saûn xuaát xe hôi taïi Barsil, ñaëc bieät laø GM vaø Volkswagen raát töï tin khi cho raèng chæ maát vaøi naêm tôùi khi toaøn boä heä thoáng xe coä ôû Brasil ñöôïc söû duïng nhieân lieäu nheï . Hieän nay, Brazil ñaõ nghieân cöùu thaønh coâng loaïi maùy bay chaïy baèng coàn. Thaùng 3 naêm 2005 haõng Neiva Aronautic ñaõ cheá taïo chieác EMB 202 Ipanema moät choã ngoài, chieác maùy bay naøy ñöôïc cung caáp cho moät coâng ty phun thuoác tröø saâu. Maùy bay EMB 202 Ipanema moät choã ngoài laø moâ hình thöông maïi ñaàu tieân ñöôïc caùc quan chöùc Brazil chaáp thuaän cho chaïy baèng ethanol. Ñaõ coù khoaûng 300 ñeán 400 maùy bay nhoû ôû Brazil söû duïng ethanol nhöng haàu heát chuùng ñöôïc caûi tieán töø maùy bay söû duïng xaêng. Haõng Neiva Aronautic hy voïng seõ coù moät söï buøng noå nhu caàu maùy bay chaïy baèng ethanol trong töông lai. Hieän haõng Neiva Aronautic ñaõ coù ñöôïc 70 ñôn ñaët haøng chieác maùy bay moät ñoäng cô naøy trong naêm 2005.Vôùi giaù khoaûng 247.000 ñoâla , theá heä maùy bay EMB 202 Ipanema söû duïng ethanol ñaét hôn khoaûng 14.000 ñoâla so vôùi nhöõng maùy bay söû duïng xaêng thoâng thöôøng , nhöng vieäc tieát kieäm nhieân lieäu seõ buø ñaép vaøo söï cheânh leäch ñoù. Giaù 1 lít ethanol ôû Brazil coù giaù 0.44 ñoâla, trong khi moät lít xaêng coù giaù 1.85 ñoâla. I.2.2. Myõ : ÔÛ Myõ baét ñaàu thöû nghieäm ethanol töø naêm 1976, sau cuoäc khuûng hoaûng naêng löôïng vaøo naêm 1973. Töø naêm 1980 phaàn lôùn xe cuûa nhaân vieân Bank off American ñaõ duøng xaêng pha ethanol vaø ñaây ñöôïc coi laø nhieân lieäu ñöôïc öa chuoäng trong caùc thaønh phoá bò oâ nhieãm khoùi xaêng daàu. Keå töø naêm 1978, Chính phuû Myõ ñaõ coâng nhaän nhöõng lôïi ích cuûa ethanol duøng laøm nhieân lieäu, Hoï ñaõ giaûm thueá ñoái vôùi xaêng pha ethanol saûn xuaát töø ngoâ ñeå khuyeán khích phaùt trieån thò tröôøng nhieân lieäu naøy. Myõ laø nöôùc haøng naêm coù löôïng xaêng daàu nhaäp khaåu raát lôùn. Trong tình hình giaù daàu ñang leân cao nhö hieän nay, Chính phuû Myõ thoáng nhaát cho pheùp caùc coâng ty kinh doanh daàu ñöôïc pha theâm ethanol vaøo xaêng ñeå baùn treân thò tröôøng, vôùi möùc pha ñeán 10%. Ñieàu naøy giuùp cho Myõ moãi naêm giaûm ñöôïc löôïng xaêng nhaäp khaåu raát lôùn, tieát kieäm cho ngöôøi söû duïng moät khoaûn chi phí khoâng nhoû. Vì vaäy Myõ cuõng laø moät trong nhöõng nöôùc coù löôïng oâ toâ söû duïng nhieân lieäu coàn hoaëc xaêng pha coàn raát nhieàu. Caùc bang California, New Yord,Connecticut laø nhöõng nôi söû duïng roäng raõi xaêng pha coàn. Hieän nay, Myõ tieâu thuï khoaûng 20 trieäu thuøng daàu moãi ngaøy, cho neân 10 % laø con soá khoâng nhoû . Moãi naêm, nöôùc Myõ ñaõ tieát kieäm ñöôïc vieäc nhaäp khaåu xaêng daàu HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 9
18. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG thoâng qua bieän phaùp cho söû duïng coàn pha vaøo xaêng. Ñeå phaùt trieån ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát ethanol trong nöôùc, chính phuû Myõ ñaõ ban haønh döï luaät naêng löôïng nhaèm taêng saûn löôïng ethanol oån ñònh trong voøng 10 naêm tôùi , vôùi öôùc tính khoaûng 500.000 thuøng ethanol/ngaøy. Vôùi keá hoaïch naøy, vaøo naêm 2025, ethanol seõ thay theá 33.5 tæ thuøng daàu thoâ nhaäp khaåu. I.2.3. Australia: Ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát ethanol cho ñeán nay vaãn laø nhöõng ngaønh ñang phaùt trieån taïi Australia. Hieän nay chính phuû Australia ñang hoã trôï 24,6 trieäu ñoâla cho caùc döï aùn veà ethanol vaø diesel sinh hoïc seõ giuùp ngaønh mía ñöôøng ña daïng hoaù vaø giaûm bôùt söï phuï thuoäc vaøo thò tröôøng ñöôøng theá giôùi . Ngaønh ñöôøng Australia xem vieäc saûn xuaát ethanol laø moät trong nhöõng muïc tieâu chính trong vieäc xaây döïng caùc ngaønh môùi . Song noù ñang ñöôïc thuùc ñaåy baèng caùch mieãn thueá vaø ñöôïc nhaän nhöõng khoaûn hoã trôï tröïc tieáp cuûa chính phuû. Khoaûn hoã trôï naøy bao goàm caùc döï aùn ethanol taïi caùc bang New South Wales, Queensland, Nam Australia vaø bang Victoria. Trong ñoù 6,5 trieäu ñoâla UÙc cho caùc nhaø maùy chöng caát ethanol ôû khu vöïc Sarina vaø Beenleigh thuoäc bang Queensland. Döï aùn naøy seõ cho pheùp ethanol nhieân lieäu ñöôïc saûn xuaát ngay taïi Sarina vaø Beenleigh maø khoâng phaûi vaän chuyeån moät ñoaïn ñöôøng xa tôùi Meibourne ñeå cheá bieán. Coâng ty tinh luyeän ñöôøng CSR Ltd vaø coâng ty Australia Renewable Fuels Pty laø 2 trong 5 coâng ty ñöôïc höôûng hoã trôï voán ñeå trieån khai döï aùn nhieân lieäu sinh hoïc. Coâng ty CRS Ethanol ñaõ nhaän ñöôïc 4,16 trieäu ñoâla UÙc ñeå laép ñaët theâm thieát bò saûn xuaát ethanol taïi Sarina. Ngoaøi ra chính phuû cuõng hoã trôï 2,4 trieäu ñoâla UÙc cho nhaø maùy ethanol Schumer taïi Woongoolba, Queensland. I.2.4 Thaùi Lan: Thaùi lan cuõng ñaõ söû duïng nhieân lieäu xaêng pha ethanol. Haøng naêm, Thaùi lan nhaäp khaåu khoaûng 90% trong nhu caàu söû duïng daàu, khieán neàn kinh teá chòu nhieàu toån thaát do giaù daàu thoâ bieán ñoäng thaát thöôøng . Chính phuû Thaùi Lan ñang ñònh höôùng tìm kieám caùc nguoàn nhieân lieäu thay theá ñeå giaûm nhaäp khaåu naêng löôïng. Vaøo thaùng 6 / 2004 ñaïi dieän cuûa ngaønh naêng löôïng vaø chính phuû Thaùi Lan ñaõ ñeán Brasil ñeå thaûo luaän vieäc nhaäp khaåu ethanol vaø coâng ngheä saûn xuaát ethanol töø Brasil. Theo boä tröôûng naêng löôïng Thaùi Lan , oâng Prommin Lertsuridej , Thaùi Lan mong muoán ñeán naêm 2006, saûn löôïng ethanol phaûi chieám tôùi 10% nhieân lieäu sinh hoïc ñeå thay theá cho chaát phuï gia methyl tertiary butyl ether (MTBE). Thaùi Lan muoán ñöôïc hoïc hoûi coâng ngheä ethanol töø Brasil, ñeå khu vöïc tö nhaân coù theå ñaåy maïnh saûn xuaát ethanol trong nöôùc. Ôû Thaùi Lan, ethanol coù theå ñöôïc saûn xuaát töø caùc loaïi caây nhö mía vaø baép. I.2.5 Phillippin: Phillippin cuõng laø nöôùc ñang coù keá hoaïch saûn xuaát ethanol laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô , Philippin döï kieán chuyeån 267.000 taán maät gæ ñeå saûn xuaát ethanol vaøo naêm 2007. Keá hoaïch naøy seõ taïo cho Philippin tính linh hoaït vaø moät thò tröôøng saün saøng cho HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 10
19. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG löôïng ñöôøng dö thöøa maø khoâng lo ngaïi veà vieäc xuaát khaåu ôû möùc thua loã nhö hieän nay . Khi thöïc hieän chöông trình ethanol, caùc nhaø saûn xuaát seõ coù quyeàn löïa choïn chuyeån ñöôøng thaønh ethanol hoaëc baùn ra thò tröôøng theá giôùi. Theo keá hoaïch naøy, chính phuû vaø caùc nhaø laõnh ñaïo cuûa ngaønh ñöôøng Philippin ñaõ kyù baûn ghi nhôù vaøo naêm 2004 veà vieäc thaønh laäp moät Uyû ban kyõ thuaät xem xeùt nhöõng lôïi ích vaø voán ñaàu tö caàn thieát trong vieäc saûn xuaát ethanol. Döï aùn naøy khoâng chæ giuùp ngaønh ñöôøng noäi ñòa phaùt trieån coøn haïn cheá söï phuï vaøo nguoàn xaêng daàu nhaäp khaåu, nhaát laø khi giaù caû maët haøng naøy ñang ôû möùc kyû luïc nhö hieän nay. Philippin laø moät nöôùc nhaäp khaåu daàu gaàn nhö toaøn boä ñeå ñaùng öùng nhu caàu xaêng daàu trong nöôùc. Moãi naêm, Phillippin söû duïng 5 tyû lít xaêng daàu cho muïc ñích chuyeân chôû. Hieäp hoäi ñöôøng phillipin ñang ñeà xuaát vôùi Chính phuû ban haønh boä luaät yeâu caàu tyû leä ethanol coù trong xaêng phaûi ñaït ít nhaát laø 5%vaøo naêm 2007. I.2.6 Vieät Nam: Nhöõng naêm ñaàu thaäp nieân 80, ôû Thaønh phoá Hoà Chí Minh vaø moät soá tænh phía nam coù roä leân ñôït duøng coàn ñeå chaïy xe gaén maùy do vieäc cung caáp xaêng cho xe gaén maùy thôøi ñoù raát haïn cheá baèng phieáu mua xaêng. Tuy nhieân sau moät thôøi gian söõ duïng do vieäc nghieân cöùu duøng coàn thay theá xaêng hoaøn toaøn mang tính töï phaùt neân caùc nghieân cöùu öùng duïng coàn raát sô ñaúng, khoâng mang laïi hieäu quaû nhö mong ñôïi. Caùc cô quan quaûn lyù nhaø nöôùc khoâng vaøo cuoäc . Do vaäy vieäc söõ duïng coàn thay xaêng ôû Vieät Nam ñaõ sôùm caùo chung. I.3. Caùc chæ tieâu kyõ thuaät cuûa nhieân lieäu coàn : I.3.1 Tính chaát cuûa nhieân lieäu coàn: Hieän nay nhieân lieäu coàn söû duïng trong ñoäng cô ñoát trong laø coàn tinh cheá hoaëc hoãn hôïp xaêng pha coàn. Coàn tinh cheá thöôøng ñöôïc söû duïng laøm nhieân lieäu treân ñoäng cô ñoát trong laø: methanol vaø ethanol I.3.1.1. Nguoàn goác, tính chaát cuûa methanol:[11][12] a. Nguoàn goác : Methanol ñöôïc saûn xuaát chuû yeáu töø khí töï nhieân hoaëc than ñaù. Methanol ôû daïng chaát loûng coù theå ñöôïc söû duïng cho ñoäng cô ñoát trong hoaëc teá baøo nhieân lieäu. b. tính chaát cuûa methanol: . Coâng thöùc hoùa hoïc : CH3OH . Coâng thöùc caáu taïo : H H C OH H HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 11
20. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG . Caáu truùc khoâng gian cuûa methanol: . Caùc thoâng soá cuûa methanol: - Nhieät ñoä soâi : 337,514 0K 64,5140C. - Nhieät ñoä noùng chaûy: 1760 K -97,560C 0,02. - Nhieät ñoä tôùi haïn: 512,580K 239,430C. - Nhieät ñoä chôùp löûa: 110 C - Aùp suaát tôùi haïn : 8069kPa 79,9atm. - Nhieät löôïng noùng chaûy(kJ/mol) : 32,13 0,05. . Nhieät aån hoaù hôi :nhoùm OH laøm cho noù phaân cöïc maïnh neân nhieät aån hoaù hôi cao (280kcal/kg taïi 250C) so vôùi xaêng (78kcal/kg). Vì vaäy vaán ñeà cung caáp ñuû nhieät ñeå bay hôi methanol laø moät vaán ñeà caàn ñöôïc giaûi quyeát khi söû duïng treân ñoäng cô. . Aùp suaát hôi baûo hoaø : baûn chaát phaân cöïc maïnh cuûa methanol laøm cho aùp suaát hôi baûo hoaø thaáp vaø nhieät ñoä soâi cao khi so saùnh vôùi caùc chaát khoâng phaân cöïc treân cuøng moät phaân töû gam. Izoâ-octan coù troïng löôïng phaân töû lôùn hôn 3,57 laàn troïng löôïng phaân töû cuûa methanol neân nhieät ñoä soâi cao hôn 34,80C vaø aùp suaát hôi baûo hoaø thaáp hôn 21,5 kPa. Aùp suaát hôi baûo hoaø cuûa methanol laø: 37 kPa coøn cuûa Izoâ-octan laø:15,5 kPa. Aùp suùaât hôi baûo hoaø cuûa methanol thaáp neân gaây khoù khaên khi khôûi ñoäng ñoäng cô laïnh vaø khoâng theå khôûi ñoäng khi nhieät ñoä moâi tröôøng<100C. . Khaû naêng hoaø tan: Baûn chaát phaân cöïc cuûa methanol laøm noù hoaø tan khoâng haïn cheá trong nöôùc, trong khi noù vaån coøn ñuû tính chaát cuûa moät hydrocacbon ñeå hoaø tan trong xaêng. . Söï aên moøn vaø bieán daïng: nhoùm Hydroâcaùc bon phaân cöïc maïnh vaø hoaït ñoäng trong methanol laø söï khaùc bieät ñaùng chuù yù so vôùi nhieân lieäu laáy töø daàu moû vôùi vieäc maøi moøn kim loaïi. methanol aên moøn nghieâm troïng vôùi keõm , chì vaø Manggan (Mg). methanol laø moät chaát hoaø tan maïnh neân deå laøm bieán daïng vaø laøm meàm chaát deõo vaø cao su duøng laøm taám ñeäm, phao trong heä thoáng nhieân lieäu. . Khaû naêng choáng kích noå:methanol coù trò soá octan cao hôn izo-octan neân ñöôïc duøng cho ñoäng cô coù tyû soá neùn lôùn. Trong thöïc teá methanol ñaõ ñöôïc duøng treân xe ñua coù tyû soá neùn cao neân coù hieäu suaát vaø coâng suaát cao hôn so vôi khi duøng xaêng. Khi troän methanol vôùi xaêng seõ taêng trò soá octan. HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 12
21. LUAÄN VAÊN CAO HOÏC ÑEÀ TAØI: ÖÙNG DUÏNG COÀN LAØM NHIEÂN LIEÄU CHO ÑOÄNG CÔ XAÊNG . Khaû naêng töï boác chaùy:methanol coù trò soá Cetan <10 vaø khoâng theå ño tröïc tieáp ñöôïc. methanol nguyeân chaát coù Cetan =3, hoãn hôïp methanol (10% nöôùc) coù cetan = 2. vaây methanol nguyeân chaát khoâng thích hôïp laøm nhieân lieäu cho ñoäng cô diesel. . Söï phaân ly: Khi nhieät ñoä taêng methanol seõ phaân ly thaønh CO vaø Hydroâ . Söï phaân ly coù aûnh höôûng ñeán quaù trình chaùy laøm giaûm aùp suaát vaø nhieät ñoä cöïc ñaïi trong ñoäng cô. I.3.1.2 Nguoàn goác, tính chaát cuûa ethanol:[11][12][13] a. Nguoàn goác : Ethanol ñöôïc saûn suaát töø phuï phaåm noâng nghieäp nhö : baép vaø mía ñöôøng. Ngaøy nay caùc coâng ngheä môùi coù theå saûn suaát ethanol töø giaáy pheá thaûi, muøn cöa hoaëc moät soá nguyeân lieäu coù giaù trò thaáp khaùc nhö voû, caønh caây xanh, pheá thaûi noâng nghieäp Ethanol ôû daïng chaát loûng coù theå ñöôïc söû duïng cho ñoäng cô ñoát trong b. Tính chaát cuûa ethanol: . Coâng thöùc hoùa hoïc : C2H5OH. . Coâng thöùc caáu taïo : H H H C C OH H H . Caáu truùc khoâng gian cuûa ethanol: . Caùc thoâng soá cuûa ethanol: - Nhieät ñoä chôùp löûa: 17 0C. - Nhieät ñoä soâi : 351,5 0K 78,40C. - Nhieät ñoä noùng chaûy 158,8 0K -114,30C. HVTH: Nguyeãn Xuaân Haø Trang 13