LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,
kết quả nêu trong luận án là trung thực và chưa được công bố trong bất kỳ công
trình nào khác.
Tác giả luận án
Trần Thế Nam
LỜI CẢM ƠN
Tác giả luận án xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đối với các Thầy hướng
dẫn khoa học: PGS. TSKH. Đặng Văn Uy và PGS. TS. Nguyễn Đại An, Trường
Đại học Hàng hải Việt Nam, đã tận tình hướng dẫn về phương hướng, nội dung
và phương pháp nghiên cứu trong quá trình thực hiện luận án.
Tác giả xin trân trọng cảm ơn các Thầy cô, các nhà khoa học trong Khoa
Máy tàu biển, Viện Cơ khí, Viện Khoa học và Công nghệ Hàng hải, Viện
Nghiên cứu Phát triển, Trung tâm đào tạo và Tư vấn KHCN bảo vệ môi trường
thủy thuộc Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã tạo điều kiện, giúp đỡ và hợp
tác trong quá trình nghiên cứu.
Tác giả chân thành cảm ơn các chuyên gia thuộc lĩnh vực Cơ khí – Động
lực trong và ngoài Trường Đại học Hàng hải Việt Nam đã đọc và đóng góp
nhiều ý kiến quý báu cho luận án.
Cuối cùng, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến tất cả bạn bè, đồng nghiệp,
người thân trong gia đình đã động viên và giúp đỡ cả về vật chất lẫn tinh thần để
tác giả có thể hoàn thành được luận án.
-i-
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ i
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. i
MỤC LỤC ........................................................................................................................ i
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ..................................................... v
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ............................................................................... viii
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ ............................................................................ x
MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1
Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài .................................................. 1
Phương pháp nghiên cứu ................................................................................................ 2
Ý nghĩa khoa học và thực tiễn ........................................................................................ 2
Các nội dung chính trong đề tài ...................................................................................... 2
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ........................................................................................... 4
1.1. Đặc điểm công tác của động cơ diesel thủy và những yêu cầu đối với nhiên liệu
dùng trên tàu .................................................................................................................... 4
1.1.1. Những đặc điểm riêng biệt của động cơ diesel thủy ..................................... 4
1.1.2. Nhiên liệu dùng cho động cơ diesel tàu thủy ................................................ 6
1.1.3. Những yêu cầu về sử dụng nhiên liệu tiết kiệm và ngăn ngừa ô nhiễm do
khí thải từ tàu .......................................................................................................... 8
1.2. Nhiên liệu sinh học và xu thế ứng dụng trên tàu thủy .......................................... 11
1.2.1. Khái niệm chung về nhiên liệu sinh học ..................................................... 11
1.2.2. Diesel sinh học ............................................................................................ 11
1.2.3. Dầu thực vật nguyên gốc ............................................................................ 16
1.3. Tổng quan về nghiên cứu sử dụng nhiên liệu sinh học cho tàu thủy ..................... 17
1.3.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ............................................................. 17
1.3.2. Các nghiên cứu tại Việt Nam ...................................................................... 21
1.3.3. Nhận xét, đánh giá ...................................................................................... 22
1.4. Cơ sở nghiên cứu của luận án ................................................................................ 23
1.5. Kết luận chương ..................................................................................................... 27
-ii-
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HÒA TRỘN VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG
CỦA NHIÊN LIỆU TỚI QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CỦA ĐỘNG CƠ ...................... 29
2.1. Tổng quan về hòa trộn chất lỏng ............................................................................ 29
2.1.1. Một số nguyên lý hòa trộn tiêu biểu ........................................................... 29
2.1.2. Một số thiết bị hòa trộn điển hình ............................................................... 30
2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị hòa trộn bằng phương pháp khuấy .................... 33
2.2.1. Tính vận tốc tiếp tuyến của chất lỏng trong thiết bị hòa trộn ..................... 33
2.2.2. Tính toán công suất dẫn động cánh khuấy .................................................. 35
2.2.3. Thời gian hòa trộn ....................................................................................... 37
2.3. Xây dựng cơ sở lý thuyết thiết kế thiết bị hòa trộn liên tục.................................. 39
2.3.1. Những căn cứ thiết kế ................................................................................. 39
2.3.2. Xây dựng phương pháp tính kích thước của thiết bị hòa trộn liên tục ....... 40
2.4. Cơ sở lý thuyết các phương pháp đánh giá và hiệu chỉnh thiết bị hòa trộn.......... 45
2.4.1. Phương pháp mô phỏng số CFD ................................................................. 45
2.4.2. Phương pháp mô phỏng đồng dạng ............................................................ 47
2.5. Cơ sở lý thuyết đánh giá ảnh hưởng của loại nhiên liệu đến hệ thống cấp nhiên
liệu cho động cơ diesel .................................................................................................. 49
2.5.1. Ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ - dầu diesel đến áp suất phun .................. 49
2.5.2. Ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ - dầu diesel đến lưu lượng phun ............. 50
2.5.3. Ảnh hưởng của hỗn hợp dầu cọ - dầu diesel đến thời điểm cấp và cháy của
nhiên liệu ............................................................................................................... 51
2.6. Mô phỏng quá trình cháy trong động cơ diesel khi sử dụng hỗn hợp dầu cọ - dầu
diesel [11, 35] ................................................................................................................ 52
2.6.1. Cơ sở lý thuyết ............................................................................................ 52
2.6.2. Mô phỏng quá trình cháy bằng phần mềm GT-Power ............................... 58
2.7. Kết luận chương .................................................................................................... 61
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO THIẾT BỊ HÒA TRỘN LIÊN TỤC DẦU CỌ -
DẦU DO VÀ ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THÔNG QUA MÔ PHỎNG.................. 62
3.1. Đặt vấn đề .............................................................................................................. 62
3.1.1. Thiết bị cơ khí ............................................................................................. 62
3.1.2. Hệ thống tự động điều khiển ....................................................................... 64
-iii-
3.2. Thiết kế thiết bị hòa trộn liên tục ........................................................................... 65
3.2.1. Thực hiện các bước thiết kế ........................................................................ 66
3.2.2. Vật liệu chế tạo và bản vẽ thiết bị hòa trộn ................................................ 72
3.3. Đánh giá chất lượng hòa trộn của thiết bị bằng mô phỏng số CFD ....................... 72
3.4. Đánh giá chất lượng hòa trộn của thiết bị bằng thử nghiệm mô hình đồng dạng 75
3.4.1. Tính toán hệ số đồng dạng và chế tạo thiết bị mô hình .............................. 76
3.4.2. Thực hiện thí nghiệm đánh giá và phân tích ............................................... 77
3.5. Kết quả mô phỏng quá trình cháy khi sử dụng với các loại hỗn hợp nhiên liệu
khác nhau. ..................................................................................................................... 79
3.6. Kết luận chương ..................................................................................................... 88
CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỬ NGHIỆM ............................................................. 89
4.1. Mục đích, chế độ và đối tượng thử nghiệm ........................................................... 89
4.1.1. Mục đích ..................................................................................................... 89
4.1.2. Chế độ thử nghiệm ...................................................................................... 89
4.1.3. Đối tượng thử nghiệm ................................................................................. 89
4.2. Xây dựng tiêu chí thử nghiệm thiết bị hòa trộn liên tục ........................................ 89
4.2.1. Cơ sở kĩ thuật và pháp lý để xây dựng tiêu chí đánh giá ............................ 89
4.2.2. Các tiêu chí đánh giá phục vụ thử nghiệm .................................................. 90
4.3. Cơ sở vật chất phục vụ thử nghiệm tại phòng thí nghiệm ..................................... 91
4.3.1. Sơ đồ nguyên lý hệ thống thử nghiệm ........................................................ 91
4.3.2. Các thiết bị đo phục vụ thử nghiệm ............................................................ 92
4.3.3. Nhiên liệu thử nghiệm ................................................................................ 95
4.4. Các kết quả thực nghiệm ........................................................................................ 95
4.4.1. Kết quả thử nghiệm đánh giá chất lượng trộn ............................................ 95
4.4.2. Kết quả thử nghiệm và đánh giá sự hoạt động của động cơ 6LU32 sử dụng
nhiên liệu hỗn hợp do thiết bị hòa trộn liên tục tạo ra .......................................... 97
4.4.3. Các kết quả thử nghiệm trên tàu Sao Biển ................................................ 107
4.4. Kết luận chương ................................................................................................... 111
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................................................... 112
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN
ĐẾN LUẬN ÁN .......................................................................................................... 114