Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật Việt Nam làm nhiên liệu cho động cơ diesel cỡ nhỏ

Chia sẻ: Danh Tuong Vi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

0
4
lượt xem
0
download

Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật Việt Nam làm nhiên liệu cho động cơ diesel cỡ nhỏ

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày việc chọn và xử lý loại dầu thực vật Việt Nam thích hợp làm nhiên liệu thay thế cho động cơ diesel cỡ nhỏ. Dẫn liệu khoa học về kết quả chạy thử nghiệm thành công nhiên liệu từ hỗn hợp dầu thực vật + chất pha và gia nhiệt, Xây dựng các đặc tính không tải trên động cơ D12 dùng nhiên liệu thay thế và đối chứng với nhiên liệu diesel truyền thống.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật Việt Nam làm nhiên liệu cho động cơ diesel cỡ nhỏ

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br /> <br /> Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> VẤN ĐỀ TRAO ĐỔI<br /> <br /> NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG DẦU THỰC VẬT VIỆT NAM LÀM NHIÊN LIỆU<br /> CHO ĐỘNG CƠ DIESEL CỠ NHỎ<br /> ThS. Phùng Minh Lộc, KS. Hồ Đức Tuấn<br /> Khoa Kỹ thuật Tàu thuỷ - Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> Bài báo trình bày việc chọn và xử lý loại dầu thực vật Việt Nam thích hợp làm nhiên liệu thay thế<br /> cho động cơ diesel cỡ nhỏ. Dẫn liệu khoa học về kết quả chạy thử nghiệm thành công nhiên liệu từ<br /> hỗn hợp dầu thực vật + chất pha và gia nhiệt; Xây dựng các đặc tính không tải trên động cơ D12 dùng<br /> nhiên liệu thay thế và đối chứng với nhiên liệu diesel truyền thống. Lập qui trình sử dụng nhiên liệu<br /> thay thế cho động cơ diesel cỡ nhỏ bằng dầu thực vật.<br /> I. MỞ ĐẦU<br /> <br /> chuyển đổi, bao gồm ô tô, xe tải công suất lớn,<br /> <br /> 1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới<br /> 1.1. Nghiên cứu sử dụng dầu thực vật<br /> <br /> xe buýt, thuyền và các máy phát [6].<br /> 1.2. Nghiên cứu sử dụng dầu diesel sinh<br /> <br /> tinh khiết<br /> <br /> học (Biodiesel)<br /> <br /> Dầu thực vật tinh khiết (PVO) là dầu được<br /> <br /> Nhiên liệu có tiềm năng lớn nhất sẽ được<br /> <br /> lấy ra từ quá trình chiết xuất dầu thực vật từ<br /> các hạt có dầu. Quá trình này giống như quá<br /> <br /> sử dụng làm nhiên liệu tái tạo trong các động<br /> cơ diesel là dầu diesel sinh học. Công nghệ<br /> <br /> trình sản xuất dầu thực vật trong ngành công<br /> <br /> sản suất bắt đầu từ các cây có dầu, hiện nay<br /> <br /> nghiệp thực phẩm đã có công nghệ tốt. Dầu<br /> thực vật tinh khiết có thể được sử dụng trực<br /> <br /> đang được sử dụng rộng rãi ở châu Âu. Điều<br /> này thực hiện được chủ yếu do các đặc tính<br /> <br /> tiếp trong các động cơ đã được cải tiến mà<br /> không cần sử dụng phụ gia hoặc thay đổi cấu<br /> <br /> thuận lợi của dầu diesel sinh học về khả năng<br /> pha trộn với nhiên liệu diesel truyền thống và<br /> <br /> trúc. Các cây có dầu để sản xuất dầu thực vật<br /> tinh khiết sử dụng trong các động cơ diesel là<br /> <br /> chỉ cần điều chỉnh nhỏ hệ thống nhiên liệu<br /> động cơ .<br /> <br /> hạt cải dầu, hoa hướng dương, đậu tương, cọ,<br /> <br /> a. Sn xut nhiên liu sinh hc t du thc<br /> <br /> dừa, lạc, jatropha ….<br /> Từ những năm 1970 nhiều công trình<br /> <br /> vt tinh khi t<br /> Quá trình sản xuất nhiên liệu sinh học bắt<br /> <br /> nghiên cứu đã được thực hiện về cải tiến động<br /> cơ diesel để làm cho chúng hoạt động phù<br /> <br /> đầu từ dầu thực vật tinh khiết (Hình 1).<br /> Các cấu trúc mol phân nhánh lớn của dầu<br /> <br /> hợp với dầu thực vật không chế biến hay dầu<br /> thực vật tinh khiết. Việc giới thiệu động cơ<br /> <br /> thực vật được chuyển sang các cấu trúc mol<br /> hình chuỗi thẳng nhỏ hơn gọi là các este<br /> <br /> "Elsbett" - là động cơ ô tô diesel đầu tiên trên<br /> <br /> methyl- hoặc ethyl giống như các thành phần<br /> <br /> thế giới phun trực tiếp, công ty Elsbett của<br /> Đức đã đi tiên phong về công nghệ PVO trong<br /> <br /> của dầu diesel sản xuất từ dầu mỏ. Quá trình<br /> biến đổi este hoá này cần có cồn (thường là<br /> <br /> những năm 1970. Cho đến nay, động cơ trên<br /> một nghìn phương tiện đã được Công ty<br /> <br /> mêtanol hoặc êtanol) để loại bỏ glycerol ra<br /> khỏi dầu thực vật.<br /> .<br /> <br /> 51<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br /> <br /> Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ phản ứng biến đổi este hoá của triglycerides với mêtanol<br /> <br /> béo đã qua s d ng<br /> Con đường biến đổi đối với dầu diesel<br /> <br /> Âu đã đặt giới hạn pha trộn phải được chú ý<br /> nếu muốn có bảo hành về xe và động cơ. Kết<br /> quả là, tỷ lệ pha trộn đến 5% đã được phép<br /> <br /> sinh học sản xuất từ các chất béo đã qua sử<br /> dụng tương tự như sản xuất dầu diesel sinh<br /> <br /> theo một đạo luật về chất lượng nhiên liệu ở<br /> châu Âu (2003/17/EC) và được chấp nhận cho<br /> <br /> học từ dầu thực vật tinh khiết. Tuy nhiên,<br /> trước khi biến đổi este hoá xảy ra, các chất<br /> <br /> tất cả các loại ô tô, động cơ và các nhà chế<br /> tạo hệ thống bơm phun nhiên liệu.<br /> <br /> béo đã qua sử dụng phải được lọc .<br /> <br /> 1.2. Tình hình nghiên cứu trong nước<br /> <br /> Mẻ nhiên liệu RME- dầu hạt cải methyl<br /> ester, được sản xuất đầu tiên vào năm 1988.<br /> <br /> Đi sau các nước trong việc phát triển<br /> nhiên liêu sạch nhưng Việt Nam cũng đã đạt<br /> <br /> Đến 1991 tiêu chuẩn đầu tiên về nhiên liệu<br /> diesel sinh học được ban hành ở Áo đối với<br /> <br /> được những thành tựu bước đầu trong việc<br /> nghiên cứu chế biến dầu thực vật, mỡ động<br /> <br /> RME. Năm 1997, tiếp theo tiêu chuẩn này, tiêu<br /> chuẩn cho FAME (Axít béo Methyl Ester) đã ra<br /> <br /> vật thành diesel sinh học. Chúng ta đã nghiên<br /> cứu chiết xuất thành công dầu diesel từ dầu<br /> <br /> đời. Các tiêu chuẩn quốc gia đã được lập ở<br /> <br /> mè, dầu hạt cao su, dầu ăn phế thải, từ mỡ cá<br /> <br /> Đức, SNG, Pháp, Ý, Thụy Điển và Hoa Kỳ.<br /> Vào năm 2003, tiêu chuẩn CEN đã được chấp<br /> <br /> basa, cá tra, nó đã mở ra một hướng mới cho<br /> việc nghiên cứu sử dụng nhiên liệu thay thế.<br /> <br /> nhận đối với dầu diesel sinh học hoặc FAME<br /> và tiêu chuẩn này đến nay đã có hiệu lực trong<br /> <br /> Đó là công trình nghiên cứu của Phân viện<br /> khoa học vật liệu Thành phố Hồ Chí Minh,<br /> <br /> nhiều nước thành viên của cộng đồng châu<br /> Âu.<br /> <br /> Trung tâm Hoá dầu Đại học Bách khoa<br /> (TP.HCM)...Tuy nhiên, đa số sản phẩm đều<br /> <br /> Ưu điểm chính của dầu diesel sinh học là<br /> <br /> trong quá trình thử nghiệm, các thông số nhiệt<br /> <br /> nó có thể sử dụng trong các động cơ diesel<br /> bình thường mà không cần cải tạo lớn. Diesel<br /> <br /> động chưa được công bố, sản lượng không<br /> đáng kể.<br /> <br /> sinh học hoà trộn tốt với nhiên liệu diesel và<br /> sự trộn này giữ được lâu. Các hỗn hợp có<br /> <br /> Tới thời điểm này chưa có công trình nào<br /> nghiên cứu toàn diện về sử dụng dầu thực vật<br /> <br /> hàm lượng diesel sinh học dưới 20% có thể<br /> dùng thay thế trực tiếp nhiên liệu diesel trong<br /> <br /> Việt Nam làm nhiên liệu cho động cơ diesel. Vì<br /> <br /> hầu hết các động cơ mà không cần điều chỉnh<br /> <br /> một phần nhỏ vào hướng nghiên cứu mang<br /> <br /> động cơ hoặc hệ thống nhiên liệu [6]. Tuy<br /> nhiên, vì một số vấn đề về sự không tương<br /> <br /> tính thời sự: Sử dụng nhiên liệu “sạch” cho<br /> động cơ đốt trong.<br /> <br /> b. Sn xut du diesel sinh hc t các cht<br /> <br /> thích của vật liệu, nhiều nhà chế tạo của châu<br /> 52<br /> <br /> vậy, đề tài của chúng tôi mong muốn đóng góp<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br /> <br /> Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> II. ĐỐI TƯỢNG, VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG<br /> <br /> 39.320 tấn, đậu nành 29.170 tấn và lạc 17.800<br /> <br /> PHÁP NGHIÊN CỨU<br /> 1. Nhiên liệu, vật liệu và thiết bị<br /> <br /> tấn- số liệu năm 2005 [3].<br /> Thành phần chủ yếu của các lọai dầu này<br /> <br /> 1.1. Dầu thực vật Việt Nam và các dung môi<br /> Dầu thực vật Việt Nam được chế biến từ<br /> <br /> là Ester của axit béo và glycêrin. Đặc điểm của<br /> dầu thực vật nguyên chất là có độ nhớt cao,<br /> <br /> các nguyên liệu có nguồn gốc thực vật gồm:<br /> Đậu nành, đậu tương, lạc, vừng, dừa, cám<br /> <br /> tan tốt trong các dung môi hữu cơ không phân<br /> cực như Ete, Ester, acêton…<br /> <br /> gạo…trong đó phổ biến nhất là dầu dừa:<br /> Bảng 1. So sánh thông số nhiệt động của dầu thực vật Việt Nam [2]<br /> Loại<br /> <br /> Khối lượng<br /> <br /> dầu<br /> <br /> 3<br /> <br /> riêng (g/cm )<br /> <br /> Độ nhớt<br /> 0<br /> <br /> Chỉ số<br /> <br /> ở 20 C<br /> <br /> Cêtan<br /> <br /> (Cst)<br /> <br /> (CN)<br /> <br /> Điểm đục<br /> 0<br /> <br /> ( C)<br /> <br /> Điểm<br /> chớp lửa<br /> 0<br /> <br /> ( C)<br /> <br /> Nhiệt trị<br /> (Mj/kg)/Kcal/kg)<br /> <br /> Lạc<br /> <br /> 0.914<br /> <br /> 85<br /> <br /> 39-41<br /> <br /> 9<br /> <br /> 258<br /> <br /> 39,33/9410<br /> <br /> Dừa<br /> <br /> 0.915<br /> <br /> 30-37<br /> <br /> 40-42<br /> <br /> 20-28<br /> <br /> 110<br /> <br /> 37,10/8875<br /> <br /> Nành<br /> <br /> 0.920<br /> <br /> 58-63<br /> <br /> 36-38<br /> <br /> -4<br /> <br /> 330<br /> <br /> 37,30/8925<br /> <br /> Diesel<br /> <br /> 0.836<br /> <br /> 3-6<br /> <br /> 45-50<br /> <br /> -2<br /> <br /> 60<br /> <br /> 43,80/10478<br /> <br /> 1.2. Thiết bị (hình 2): Động cơ D12 (12 Hp; 2.000 Rpm); Hệ thống van, ống, lọc và thiết bị sấy dầu<br /> cùng các bộ chỉ báo.<br /> <br /> Hình 2. Thiết bị nghiên cứu<br /> 2. Phương pháp nghiên cứu: Thực nghiệm<br /> <br /> nhất. Đây là lợi điểm đáng kể khi sử dụng làm<br /> <br /> 2.1. Phương pháp xử lý dầu thực vật làm<br /> <br /> nhiên liệu thay thế, hơn nữa sản lượng dầu<br /> <br /> nhiên liệu cho động cơ diesel.<br /> Muốn sử dụng dầu thực vật làm nhiên liệu<br /> <br /> dừa đứng đầu trong 3 loại dầu thực vật phổ<br /> biến ở Việt Nam. Dựa vào các luận cứ trên<br /> <br /> cần áp dụng những phương pháp xử lý dầu để<br /> tính chất của nó gần giống với nhiên liệu diesel .<br /> <br /> chúng tôi quyết định chọn dầu dừa dùng làm<br /> nhiên liệu cho động cơ diesel.<br /> <br /> Bảng 1 cho thấy: dầu dừa có độ nhớt,<br /> điểm chớp lửa thấp nhất, chỉ số cêtan cao<br /> <br /> Để sử dụng dầu dừa làm nhiên liệu, cần<br /> áp dụng những phương pháp xử lý dầu để tính<br /> <br /> 53<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br /> <br /> Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> chất của nó gần giống với nhiên liệu diesel<br /> truyền thống, đặc biệt là độ nhớt và khả năng<br /> tự bốc cháy (chỉ số cêtan). Tuy nhiên, theo tiêu<br /> <br /> Để giảm độ nhớt của dầu thực vật ta có<br /> thể sử dụng các biện pháp xử lý sau:<br /> • Phương pháp sấy nóng<br /> <br /> chuẩn của Petrolimex, chỉ số cetan của dầu<br /> diesel CNmin = 45, theo ASTM CNmin = 40,<br /> <br /> • Phương pháp pha loãng<br /> • Phương pháp craking<br /> <br /> thì việc cải thiện khả năng tự bốc cháy của<br /> dầu dừa(CN = 40-42) trở thành thứ yếu.<br /> <br /> • Phương pháp nhũ tương hoá<br /> • Phương pháp ester hóa<br /> Chủ yếu là:<br /> <br /> Vấn đề trọng tâm là xử lý giảm độ nhớt.<br /> <br /> a. Điu ch thành Biodiesel (hình1)<br /> Bảng 3. Các thông số hóa lý của Biodiesel dầu dừa [6]:<br /> Chỉ tiêu kỹ thuật<br /> <br /> Giá trị<br /> <br /> 0<br /> <br /> Khối lượng riêng (20 C):<br /> <br /> 0.886 g/cm<br /> <br /> 0<br /> <br /> Độ nhớt (20 C)<br /> <br /> 3<br /> <br /> 5.3 cSt<br /> <br /> Chỉ số Cetan<br /> <br /> 43<br /> 0<br /> <br /> Điểm đục<br /> <br /> -2C<br /> <br /> Điểm chớp lửa<br /> <br /> 93 C<br /> <br /> 0<br /> <br /> Nhiệt trị<br /> <br /> 37.830 kJ/kg<br /> <br /> Hiện tại giá thành thiết bị và công nghệ<br /> <br /> Lý do chọn êtanol và dầu hoả là: Thứ<br /> <br /> còn quá cao: Khoảng 30.000 Euro cho thiết bị<br /> có công suất 50 lít/giờ.<br /> <br /> nhất chúng cũng là nhiên liệu; Thứ hai, có độ<br /> nhớt thấp, độ nhớt của hỗn hợp sẽ giảm khi<br /> <br /> b. Pha dung môi vào du da và gia nhit<br /> Chúng tôi chọn giải pháp pha dung môi<br /> êtanol (TCVN 5689- 1997), dầu hoả (TCVN<br /> <br /> tăng tỉ lệ pha vào dầu thực vật; Thứ ba, có giá<br /> thành chấp nhận được: (7.000 - 8.500đ). Kết<br /> quả cho ở bảng 5. Hỗn hợp có thể làm nhiên<br /> <br /> 6204 – 1997) vào dầu dừa và gia nhiệt hỗn<br /> hợp đến khoảng độ nhớt tương đương với dầu<br /> <br /> liệu để chạy thử nghiệm khi pha 15% dung môi<br /> (có nhiệt trị kèm theo) và gia nhiệt từ (60-<br /> <br /> diesel.<br /> <br /> 70 C).<br /> <br /> o<br /> <br /> Bảng 4. Thông số độ nhớt của hỗn hợp nhiên liệu<br /> dầu dừa + 15% dầu hỏa, dầu dừa + 15% etanol<br /> o<br /> <br /> Nhiệt độ,<br /> o<br /> ( C)<br /> <br /> Chỉ số độ nhớt , ( E)<br /> Dầu dừa + 15%<br /> Êtanol<br /> 2,97<br /> <br /> 30<br /> <br /> Dầu dừa + 15%<br /> Dầu hỏa<br /> 2,73<br /> <br /> 40<br /> <br /> 2,27<br /> <br /> 2,07<br /> <br /> 3,98<br /> <br /> 50<br /> <br /> 2,01<br /> <br /> 1,67<br /> <br /> 3,31<br /> <br /> 60<br /> <br /> 1,72<br /> <br /> 1,55<br /> <br /> 2,20<br /> <br /> 70<br /> <br /> 1,58<br /> <br /> 1,41<br /> <br /> 2,16<br /> <br /> * Nhiệt trị hỗn hợp dầu dừa + 15% Dầu hoả: 38.520 kJ/kg<br /> * Nhiệt trị hỗn hợp dầu dừa + 15% Êtanol: 36.260 kJ/kg<br /> * Nhiệt trị Biodiesel từ dầu ăn phế thải: 39.730 kJ/kg<br /> <br /> 54<br /> <br /> 100%<br /> Dầu dừa<br /> 4,95<br /> <br /> Dầu Diesel<br /> <br /> 1,2-1,67<br /> TCVN<br /> <br /> Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản - số 01/2008<br /> <br /> Trường Đại học Nha Trang<br /> <br /> 2.3. Thu nhận và xử lý số liệu<br /> <br /> Ở mỗi mức tốc độ thực nghiệm đo 4 lần (r<br /> <br /> Tiến hành chạy thử nghiệm và lấy đặc<br /> tính không tải: Ge= f(n)- n: tốc độ động cơ<br /> <br /> = 4, độ tin cậy 95%), lấy kết quả giá trị trung<br /> bình. Từ bảng số liệu giá trị thực nghiệm, ứng<br /> <br /> Cho động cơ khởi động bằng nhiên liệu<br /> 0<br /> Diesel. Khi nước làm mát 70 C, nhiệt độ hỗn<br /> <br /> dụng phần mềm SPSS 15.0 for Windows [5],<br /> xây dựng hàm hồi qui (bảng 6). Số liệu tính từ<br /> <br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> hợp đạt 60 C với êtanol và 70 C với dầu hoả,<br /> tiến hành đo.<br /> <br /> các phương trình hồi qui cho phép vẽ tự động<br /> đồ thị đặc tính không tải của động cơ D12 khi<br /> <br /> • Điều khiển cho động cơ chạy ở các tốc<br /> độ: n = 800, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800,<br /> <br /> sử dụng nhiên liệu là dầu diesel, bio-diesel và<br /> <br /> 2000 (vòng/phút)<br /> • Với mức độ giảm của nhiên liệu 50 ml<br /> trong thời gian t phút thì ta tính được lượng<br /> nhiên liệu giờ theo công thức :<br /> Ge =<br /> <br /> 3<br /> t<br /> <br /> các hỗn hợp nhiên liệu dầu dừa + 15% êtanol,<br /> dầu dừa +15% dầu hỏa ở nhiệt độ gia nhiệt<br /> 0<br /> <br /> 0<br /> <br /> hỗn hợp 60 C, 70 C .<br /> III- KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN<br /> 1. Kết quả nghiên cứu<br /> Đồ thị đặc tính không tải thu được thể<br /> <br /> , (l/h)<br /> <br /> hiện trên hình 3.<br /> <br /> Trong đó: t - Thời gian chạy hết 50 ml<br /> nhiên liệu<br /> Ge[l/h]<br /> <br /> 1.1<br /> 1.0<br /> 0.9<br /> 0.8<br /> 0.7<br /> 0.6<br /> 0.5<br /> 0.4<br /> 0.3<br /> 0.2<br /> 800<br /> <br /> 1000<br /> Diesel<br /> <br /> 1200<br /> 15%E<br /> <br /> 1400<br /> <br /> 1600<br /> <br /> 15%DH<br /> <br /> 1800<br /> Biodiesel<br /> <br /> Hình 3. Đồ thị đặc tính không tải<br /> 2. Thảo luận<br /> <br /> 2000<br /> <br /> n [v/ph]<br /> <br /> Kết quả thực nghiệm (hình 3) cho thấy,<br /> <br /> nhiệt là khả thi hơn cả trong việc thay thế<br /> nhiên liệu cho động cơ diesel cỡ nhỏ. Nó phù<br /> <br /> tiêu hao nhiên liệu giờ của hỗn hợp dầu dừa +<br /> 15% êtanol cao hơn của hỗn hợp dầu dừa<br /> <br /> hợp với trình độ của đa số người dân thuộc<br /> lĩnh vực Nông- Lâm- Ngư, giá thành chuyển<br /> <br /> +15% dầu hỏa khoảng (12 -15)%.<br /> Nguyên nhân chính là do chênh lệch nhiệt<br /> <br /> đổi thấp, có thể áp dụng dễ dàng ở mọi địa<br /> bàn. Vấn đề đáng lưu tâm là nguồn nguyên<br /> <br /> trị, ngoài ra hỗn hợp với êtanol không đồng<br /> <br /> liệu để chiết xuất dầu thực vật, các cây có dầu<br /> <br /> nhất dẫn đến chất lượng hỗn hợp cháy xấu,<br /> hiệu suất nhiệt thấp hơn.<br /> <br /> thường có vòng sinh trưởng dài, năng suất<br /> không cao.<br /> <br /> Với điều kiện nước ta hiện nay, chọn giải<br /> pháp pha dầu thực vật bằng dung môi và gia<br /> 55<br /> <br />

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản