TR
ƯỜ
B QU C PHÒNG Ạ
Ố Ộ Ạ Ọ
NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA Ầ KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
Báo cáo chuyên đ :ề
Ứ
Ụ
Ủ
Ệ
NHIÊN LI U LPG VÀ NG D NG C A LPG
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ộ Ố Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
Ứ
Ụ
Ủ
NHIÊN LI U LPG VÀ NG D NG C A Ệ NHIÊN LI U LPG
Ệ
TH C HI N NHÓM 2: Ệ
Ự
Ễ Ề Ọ
Ế
NGUY N NG C QUY N HOÀNG VĂN HUÂN VŨ ÁI LÂN TR ƯƠ NGUY N VĂN VUI NG ĐÌNH MINH TI N Ễ
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ộ Ố Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
LPXXLPG LÀ GÌ
KHAÛ NAÊNG ÖÙNG DUÏNG LPG LEÂN XE
N I Ộ DUN G
Ế
Ế Ệ Ố
Ấ
Ệ
THI T K H TH NG CUNG C P NHIÊN LI U LPG CHO ĐC DUAL FUEL
1 LP G LAØ GÌ ?
C Ñ IEÅM
ƯỢ
Ễ
2 THAØNH PHAÀN HOAÙ HOÏC CUÛA LPG 3 LYÙ TÍNH CUÛA LPG 4 SO SAÙNH TÍNH NAÊNG CUÛA LPG VÔÙI CAÙC NHIEÂN LIEÄU KHAÙC 5 CAÙC ÖÙN G D UÏN G CUÛA LP G 6 N HÖÕN G ÖU N H CUÛA LP G 7 VAÁN Ñ EÀ OÂ N HI M MOÂI TRÖÔØN G
1 LPG LAØ GÌ
LPG - Liqueded Petroleum Gas (khí daàu moû hoaù loûng), laø saûn phaåm trung gian giöõa khí thieân nhieân vaø daàu thoâ, LPG coù theå thu ñöôïc töø coâng ñoaïn loïc daàu hoaëc laøm tinh khieát khí thieân nhieân. Chuùng thöôøng coù trong quaù trình chöng caát daàu hoaû, ñöôïc hoaù loûng ôû aùp suaát lôùn hôn aùp suaát khí quyeån vaø ôû nhieät ñoä moâi tröôøng chuùng thöôøng ôû traïng
thaùi khí.
1 LPG LAØ GÌ
l ỷ ệ
LPG coù töø hai nguoàn: töø caùc quaëng daàu vaø caùc moû khí. LPG coøn ñược gọi laø gas, laø hỗn hợp khí chủ yếu gồm Propane (C3H8) vaø Butan (C4H10) ñaõ ñược hoùa lỏng. Thaønh phần hỗn hợp Propane/Butane laø 50/50 LPG coù t ± 10% theo theå tích.
2. THAØNH PHAÀN HOAÙ HOÏC CUÛA LPG
1- PROPANE (C3H8 )
Propane naëng hôn khoâng khí khoaûng 1.55 laàn, nheï hôn nöôùc 0.50 - 0.53 laàn.
Propane laø moät hydro carbon hoï ankan, coù coâng thöùc phaân töû laø C3H8 vaø coâng thöùc caáu taïo
nhö sau:
2. THAØNH PHAÀN HOAÙ HOÏC CUÛA LPG
2- BUTANE (C4H10 )
Butane laø moät hydrocarbon coù trong khí thieân nhieân vaø coù theå thu ñöôïc töø quaù trình tinh luyeän daàu moû. Butane laø moät alkane theå khí, goàm coù caùc hydro cacbon chöùa 4 nguyeân töû cacbon, chuû yeáu laø n- butane vaø iso-butane
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
2. THAØNH PHAÀN HOAÙ HOÏC CUÛA LPG
Butane naëng hôn khoâng khí khoaûng 2.07 laàn, nheï hôn nöôùc 0.55 - 0.58 laàn. Butane laø moät hydro carbon hoï ankan, coù coâng thöùc phaân töû laø C4H10 vaø
coâng thöùc
caáu taïo nhö
sau:
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ạ Ầ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
3- ISO BUTAN (C4H10)
H
C H H H H
C H C C H
Iso Butan laø ñoàng moät cuûa phaân noù Butan, coâng coù thöùc caáu taïo nhö sau:
H H H
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
5- BUTEN (C4H8 )
H H H
H H C C C C
H H H
Buten laø moät hydro Carbon hoï Anken, coù caáu taïo nhö sau:
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
2 . THAØNH P HAÀN HOAÙ HOÏC CUÛA LP G
Mercaptan laø moät chaát ñöôïc pha troän vaøo LPG vôùi tæ leä nhaát ñònh laøm cho LPG coù muøi ñaëc tröng, ñeå deã phaùt hieän khi bò xì hoaëc roø ræ. Thöôøng LPG laø khoâng maøu, khoâng muøi.
6- MERCAPTAN
3. LYÙ TÍNH CUÛA LPG
LPG laø moät chaát loûng
2 traïng thaùi
ngaït.
qKhoâng maøu qÑöôïc hoùa loûng ôû nhieät ñoä qKhoâng muøi -300C. qDeã chaùy qÑöôïc baûo quaûn trong bình chöùa coù aùp suaát khoâng cao qNheï hôn nöôùc, coù tæ troïng töø 0.53 ~ (döôùi 20 bars) vaø ở 0.58 kg/lít. loûng vaø hôi. qKhoâng ñoäc nhöng coù theå gaây qGiaûn nôû vaøo khoaûng 25% theå tích, do ñoù chæ neân chöùa qMoät lít LPG ôû traïng thaùi loûng coù khoaûng 80% theå tích LPG trong theå hoùa hôi xaáp xæ 250 lít ôû traïng bình chöùa thaùi hôi.
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
4. SO SAÙNH ÑAËC TÍNH LPG VÔÙI XAÊNG VAØ DIESEL
Ñaëc tính Petrol Diesel
n Tæ troïng ôû
Propan e Butan e
0.508 0.584 0.73 0.78
150C 0.81 0.85
n Aùp suaát bay hôi ôû 37.80C (bar)
n Nhieät ñoä soâi
12.1 2.6 0.5 0.9 0.003
-43 -0.5 30 225
n Soá oáctan
0C 150 560
111 103 96 98 -
n Soá oáctan
RON
101 93 85 87 -
MON
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
5. CAÙC ÖÙNG DUÏNG CUÛA LPG:
qPhaùt ñieän: Chaïy maùy phaùt ñieän, Turbin
qDaân duïng vaø thöông nghieäp : Naáu nöôùng, söôûi aám, ñeøn gas … trong caùc hoä daân, caùc cöûa haøng aên uoáng, caùc khaùch saïn … Coâng nghieäp vaø noâng nghieäp: Saáy qHoaù daàu: Saûn xuaát ethetylen, thöïc phaåm, nung goám söù, aáp tröùng, propylen, butadiene cho ngaønh haøn caét, thanh truøng duïng cuï y teá nhöïa vaø ñaëc bieät laø saûn xuaát MTBE laø chaát laøm taêng chæ soá OÂ toâ: Nhieân lieäu cho caùc loaïi xe Octane.
NHU C U S D NG LPG Ầ Ử Ụ
T I M T S QU C GIA TRÊN TH GI
Ạ Ộ Ố
I Ế Ớ
Ố
HÀ LAN
8.70%
HÀN QU CỐ
7.60%
Ý
4.40%
NH TẬ
0.70%
M Ỹ
0.40%
PHÁP
0.10%
0.00%
2.00%
4.00%
6.00%
8.00%
10.00%
NHU C U S D
VI T NAM
Ầ Ử ỤNG LPG Ở Ệ
T IẠ CÁC THÀNH PH L N
Ố Ớ
10
5
0
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
6. NHÖÕNG ÖU ÑIEÅM CUÛA LPG
qPropane vaø butane deã hoùa loûng vaø chöùa trong caùc bình chöùa aùp suaát neân laøm cho nhieân lieäu coù tính cô ñoäng cao, do ñoù coù theå vaän chuyeån deã daøng ñeán ngöôøi söû duïng. q LP G thay theá toát cho caùc loaïi nhieân lieäu baûn xöù nhö: goã, than ñaù vaø caùc chaát höõu cô khaùc. q Thay theá chaát noå vaø chaát laøm laïnh (fluorocarbons) giuùp haïn cheá nguyeân nhaân gaây phaù huûy taàng ozone.
6. NHÖÕNG ÖU ÑIEÅM CUÛA LPG
qÑaëc tính chaùy saïch, ít caùu than.
q Ít haïi maùy moùc vaø heä thoáng thaûi khí.
q LPG laø nhieân lieäu thay theá toát cho xaêng, do ñaëc tính chaùy toát cuûa LPG neân g ia û m ñ a ù n g ke å lö ô ïn g k h í t h a û i g a â y o â n h ie ã m m o â i t rö ô ø n g .
q Keùo daøi thôøi gian söû duïng daàu boâi trôn vaø tuoåi thoï cuûa bugi.
q Vaän haønh töông ñoái oån ñònh.
NHÖÕNG NHÖÔÏC ÑIEÅM CUÛA LPG
q Toån thaát toàn tröõ cao ( khoaûng 15%) q Caàn thay theá bình chöùa lôùn, ñaëc bieät veà keát caáu. qChöa söû duïng phoå bieán, ñaëc bieät khoâng ñöôïc söû duïng ôû caùc haàm chöùa döôùi maët ñaát vì lyù do deã chaùy noå.
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
Ễ
7 . VAÁN Ñ EÀ OÂ N HI M MOÂI TRÖÔØN G
So saùnh cuûa LPG
Ñoái vôùi xaêng
Ñoái vôùi diesel
n Löôïng NOx hôn 90%
n Löôïng CO ít hôn 70% n Löôïng CO hôn 60% n Löôïng NOx ít hôn 40% n Löôïng HC ít hôn 85% n Löôïng HC hôn 90% n Khaû naêng gaây ra hieäu öùng nhaø kính ít hôn 87%
n Khaû naêng gaây ra hieäu öùng nhaø kính ít hôn 70%
n Löôïng CO2 ít hôn
n Löôïng haït raén ít
10%
hôn 90%
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
KHAÛ N AÊN G ÖÙN G D UÏN G LP G LEÂN OÂTOÂ
Ơ
Ộ
CAÙC PHÖÔNG AÙN CHUYEÅN ÑOÅI Đ NG C S ANG S ÖÛ DUÏNG LPG
CAÙC CUÏM CHI TIEÁT CUÛA HEÄ THOÁNG CUNG CAÁP LPG
NG ÁN CHUY N Đ I Đ NG C CH Y B NG Ể Ổ Ộ Ơ Ạ Ằ
qTaêng tæ soá neùn
qGiöõ nguyeân heä thoáng ñaùnh löûa
qLaép boä troän khí, boä giaûm aùp bay hôi…
CÁC PH NHIÊN LI U TRUY N TH NG SANG S D NG LPG Ố ƯƠ Ệ Ử Ụ Ề
2-Ñoäng cô diesel:
qGiaûm tæ soá neùn
qLaép theâm heä thoáng ñaùnh löûa
qThay theá heä thoáng nhieân lieäu diesel baèng vieäc
laép boä troän khí, boä giaûm aùp bay hôi…
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ạ Ầ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
CAÙC CUÏM CHI TIEÁT CUÛA HEÄ THOÁNG CUNG C P LPG Ấ
1.THUØNG CHÖÙA 2.BOÄ GIAÛM AÙP BAY HÔI 3.BOÄ TROÄN 4.CAÙC BOÄ PHAÄN KHAÙC TRONG HEÄ
THOÁNG
BOÄ TROÄN
Chöùc naêng chính cuûa boä troän laø taïo ra tyû leä nhieân lieäu LPG (ñaõ hoùa h i) ơ vaø khoâng khí hôïp lyù ñeå ñöa vaøo buoàng chaùy ñoäng cô.
BOÄ GIAÛM AÙP BAY HÔI
Boä giaûm aùp hoùa hôi coù chöùc naêng chuyeån ñoåi LPG ôû traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi tröôùc khi vaøo boä troän. Thöôøng ñöôïc choïn ñi keøm vôùi boä troän.
THUØNG CHÖÙA
Chöùc naêng chính cuûa bình chöùa laø döï tröõ LPG ôû traïng thaùi loûng ôû caùc möùc aùp suaát cho pheùp. Thoâng soá quan troïng cuûa bình chöùa laø dung tích laøm vieäc VB, dung tích naøy ñöôïc löïa choïn töông öùng theo dung tích thuøng nhieân lieäu cuûa xe nguyeân thuûy .
¶CAÙC BOÄ PHAÄN KHAÙC TRONG HEÄ THOÁNG:
Caùc van an toaøn cuûa bình chöùa, van an toaøn cuûa ñöôøng oáng vaø ñöôøng oáng
Van solenoid
Van caét xaêng
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
Ế
Ế Ệ Ố
Ấ NHIÊN
THI T K H TH NG CUNG C P LI U LPG CHO Đ NG C DUAL FUEL Ộ
Ơ
Ệ
S Đ CHUNG C A H TH NG Ệ Ố Ơ Ồ Ủ
NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC CUÛA HEÄ THOÁNG
ÑAÙNH GIAÙ TÍNH NAÊNG KINH TEÁ - KYÕ THUAÄT CUÛA HEÄ THOÁNG LPG-DIESEL
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ạ Ầ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
S Đ CHUNG C A H TH NG Ủ Ệ Ố Ơ Ồ
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ầ Ạ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC CUÛA HEÄ
THOÁNG
NGUYEÂN LYÙ LAØM VIEÄC CUÛA HEÄ THOÁNG
3-Kỳ nổ: 1-Kỳ n p:ạ
ượ ạ c phun vào trong dòng khí n p ệ
ố c n p vào trong lòng xy lanh ượ ạ ỗ t đ trong lòng xy lanh tăng lên nhanh chóng
qGa đ qNhiên li u diesel phát cháy, đ t cháy ga qH n h p không khí và ga đ ợ qÁp su t và nhi ấ
ệ ộ
i ị ẩ ố ướ
qPiston b đ y xu ng phía d 2-Kỳ nén:
ộ
qKhông khí và ga hòa tr n trong lòng xy lanh 4-Kỳ th iả : qH n h p đ
c nén ợ ượ ỗ
t đ h n h p tăng lên , áp su t tăng lên ng x ấ ườ ả
qNhi ệ ộ ỗ ợ qS n v t cháy đi ra ngoài qua đ ả ậ c phun vào qNhiên li u diesel đ ệ
ượ
2-Chuy n đ i đ ng c Diesel thaønh đ ng c ơ
ộ
ơ
ổ ộ ể phun LPG tr c ti p:
ự ế
ộ
Hình 3.4 S đ h th ng nhieân li u đ ng c ơ Diesel chuy n đ i sang phun tr c ti p LPG ơ ồ ệ ố ổ ể ệ ự ế
Nguyeân lyù ho t đ ng:
ạ ộ
động cơ diesel thường. Để đốt chaùy ga, một bề mặt tiếp xuùc nhiệt Động cơ phun ga trực tiếp hoạt động dựa treân việc phun trễ một độ cao, như bugi xoâng laøm bằng gốm, được sử dụng trong buồng lượng nhieân liệu khí aùp suất cao vaøo trong buồng chaùy động đốt. Đầu bằng gốm coù nhiệt độ 1200 – 13000C, được caùch nhiệt cơ đốt trong giống như động cơ diesel. Cũng giống như động cơ để đốt chaùy nhieân liệu tốt hơn. Hệ thống nung noùng được kiểm diesel, ga được phun vaøo cuối kỳ neùn. Ga coù nhiệt độ tự bốc soaùt để duy trì nhiệt độ của đầu bugi xoâng ổn định, đốt chaùy tối chaùy lớn hơn diesel (10000C so với 5000C) vì vậy, sẽ khoâng dễ ưu. Kim phun với lượng nhieân liệu được ấn định bằng độ rộng daøng bốc chaùy trong một buồng đốt coù nhiệt độ vaø aùp suất xung cung cấp ga trực tiếp vaøo buồng đốt giống như
Ộ Ố Ế Ả Ế
M T S K T QU NGHIÊN C U V TÍNH KINH T NHIÊN LI U VÀ KHÍ TH I TRÊN Đ NG C DUAL FUEL Ả Ứ Ề Ộ Ơ Ệ
i Kenworth
Th nghi m trên xe t ệ
ử
ả
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ạ Ầ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
i Kenworth
Th nghi m trên xe t ả ệ 1. Th nghi m chi phí nhiên li u ệ ệ
ử ử
Gi m 29.5% (0.108 $usd
trên
ả
1km) Diesel 100% = 36.6 cents/km Diesel/Gas = 25.8 cents/km
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ạ Ầ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
ử
i Kenworth
Th nghi m trên xe t ả ệ 2. Th nghi m tiêu hao nhiên li u ệ
ệ
ả
Tiêu hao nhiên li u: gi m 5.5% Diesel 100% = 57.8 Lít/100 km Diesel/Gas = 54.6 Lít/100 km
ử ệ
Ộ Ố Ế Ả Ế
M T S K T QU NGHIÊN C U V TÍNH KINH T NHIÊN LI U VÀ KHÍ TH I TRÊN Đ NG C DUAL FUEL Ả Ứ Ề Ộ Ơ Ệ
ử
ệ
Th nghi m trên xe Mitsubishi 3.2L Diesel
Th nghi m trên xe Mitsubishi 3.2L Diesel
ử
ệ
1. Thử nghiệm chi phí nhieân liệu
ả
Gi m 26% (0.0253 $AUD trên km)
Th n g h i m t re â n x e Mit s u b is h i
ử
ệ
3 . 2 L Die s e l 2. Th nghi m tiêu hao nhiên li u ệ
ử
ệ
Ti t ki m 7.9% trên đ ng c dual ế ệ ơ ộ
fuel Diesel 100% = 11.05 Lít / 100 km Diesel/LPG = 10.17 Lít / 100 km
Th n g h i m t re â n x e Mit s u b is h i
ử
ệ
3 . 2 L Die s e l 4 . Th n g h i m k h í t h i ả ệ
ử
ả
ộ ờ
ả
- CO2: Gi m 12.6% ả - Đ m khói: gi m 74.9% - NOx: gi m 18.1% trên đ ng c dual fuel ơ ộ
B QU C PHÒNG
TR NG Đ I H C TR N Đ I NGHĨA ƯỜ Ạ Ầ Ố Ộ Ạ Ọ
KHOA CÔNG NGH ÔTÔ
Ệ
ạ
ệ
ạ
Tr m n p n h ie â n li u d a ø n h c h o x e h i c h y g a s ạ
ơ
thời
Những loại khí naøy rẻ hơn so với xăng vaø diesel, laø đồng nhieân liệu sạch vì khoâng chứa benzene vaø caùc hydrocarbon thơm Ñaây laø sản phẩm đột phaù của Viện Dầu khaùc. khí, giới thiệu tại Triển laõm quốc tế về phương tiện giao thoâng vaø nhieân liệu năm 2003, diễn ra tại TP HCM.
KEÁT LUAÄN
ớ
ớ
ề
ể
ổ ậ
ầ ư
ụ
ệ ng vaø giaøu ti m
ề
• V i nhi u u đi m n i b t so v i nhi u lo i ề ư ạ nhieân li u noùi chung vaø caùc lo i nhieân ệ ạ Vi li u khí noùi rieâng, t Nam c n ph i ti p ầ ả ế ệ ở ệ nghieân c u đ coù th t c coâng taùc đ u t ể ứ ể ụ ng d ng r ng raõi h n n a lo i nhieân li u ạ ơ ữ ộ ứ thaân thi n v i moâi tr ườ ệ ớ năng naøy.
