Xem mẫu
- Khí d u mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
ầ
BÁO CÁO CHUYÊN ĐỀ
TÌM HIỂU VỀ NHIÊN LIỆU LPG VÀ CÁC ỨNG DỤNG
THỰC HIỆN NHÓM 2:
THÀNH VIÊN NHÓM :
NGUYỄN NGỌC QUYỀN
Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ LPG
VŨ ÁI LÂN
Chương 2: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG LPG LÊN XE
HOÀNG VĂN HUÂN
Chương 2: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG LPG LÊN XE
TRƯƠNG ĐÌNH MINH TIẾN
Chương 3:VẤN ĐỀ VỀ ÔI NHIỄM MÔI TRƯỜNG , ÚNG DỤNG NHIÊN LIỆU LPG
LÊN Ô TÔ, CÁC CỤM CHI TIẾT CỦA HỆ THỐNG CUNG CẤP LPG
NGUYỄN VĂN VUI
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CUNG CẤP NHIÊN LIỆU LPG CHO DỘNG CƠ
DUAL FUEL
NHÓM 2 1
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Mục lục
Giới thiệu về nhiên liệu LPG.....................................................2
Chương 1: KHÁI QUÁT VỀ LPG..........................................3
1.1. LPG hoặc LP Gas là gì?....................................3
1.2 Thành phần hóa học của LPG ........................3
1.2.1. Propane.............................................................3
1.2.2 .Butane...............................................................3
1.2.3. Các ưu điểm của propane và Butane .............4
1.2.4. Mecaptan..........................................................4
1.3. Lý tính của LPG.................................................4
1.4. Các ứng dụng của LPG....................................5
1.5. Các ưu điểm của nhiên liệu LPG...................6
1.6. An toàn trong sử dụng và tồn trữ LPG..........6
1.7. So sánh tính năng của LPGvới các nhiên liệu
khác ...........................................................................8
Chương 2: KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG LPG TRÊN XE.......10
2.1. Các nhiên liệu khí sử dụng trên xe...................11
2.1.1. Khí thiên nhiên...................................................11
2.1.2. Khí đồng hành từ dầu mỏ................................11
2.1.3. Ưu điểm của việc sử dụng khí LPG so
với các khí khác............................................................14
2.1.4. Kết luận.............................................................15
2.1.5.Các phương pháp sử dụng nhiên liệu
khí để chạy động cơ đốt trong..................................15
2.1.5.1.Phương pháp thứ nhất ...................................15
2.1.5.2. Phương pháp thứ hai......................................15
2.2. Các phương án chuyển đổi động cơ chạy bằng
nhiên liệu truyền thống sang sử dụng nhiên liệu khí dầu
mỏ hóa lỏng LPG.............................................................. 16
NHÓM 2 2
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
2.2.1.Động cơ xăng .....................................................16
2.2.2.Động cơ Diezel...................................................16
2.3.Quá trình cháy của LPG trong động cơ đánh lửa
cưỡng bức............................................................................17
2.4. Các cụm chi tiết chính của hệ thống LPG
trên ôtô.........................................................................17
2.4.1.Bộ trộn khí..........................................................17
2.4.2. Bộ giảm áp hóa hơi...........................................18
2.4.3.Bình chứa LPG...................................................18
2.4.4.Các cụm chi tiết khác trong hệ thống LPG......18
2.4.4.1.Van solenoid / kiểu đơn và đôi.......................18
2.4.2. Van cắt xăng .....................................................19
Chương 3: ỨNG DỤNG LPG TRÊN ĐỘNG CƠ NHIÊN LIỆU
KÉP( DUAL FUEL) DIEZEL-LPG.........................................20
3.1. Các phương pháp cải tạo động cơ diesel thành
động cơ diesel có sử dụng khí thiên nhiên.....................20
3.1.1.Chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ LPG,
CNG đốt cháy cưỡng bức..................................................20
3.1.2.Chuyển đổi động cơ xăng thành động cơ phun LPG
trực tiếp...............................................................................22
3.1.3.chuyển đổi động cơ diesel thành động cơ nhiên liệu
kép diesel –LPG...................................................................25
3.2. Động cơ nhiên liệu kép ( dual fuel)..................26
3.2.1.Nguyên lý hoạt động của động cơ dual fuel ....26
3.2.2 thành phần cơ bản của hệ thống .....................28
3.2.3. Một số kết quả nghiên cứu về tính kinh tế nhiên
liệu và khí thải trên động cơ nhiên liệu kép.....................29
3.2.3.1.thử nghiệm trên xe tải Kenworth...................30
3.2.3.2.Thử nghiệm trên xe Mitsubishi 3.2 L diesel. .31
NHÓM 2 3
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
GIỚI THIỆU VỀ NHIÊN LIỆU (LPG)
Trong những năm gần đây, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học, kỹ thuật, kinh
tế và yêu cầu về môi trường, những ứng dụng của LPG cũng trở nên rộng rã i và
đang trở thành loại nhiên liệu có nhiều ưu điểm nhất hiện nay.
LPG là từ viết tắt của khí dầu mỏ hoá lỏng LPG (Liquefied Petroleum Gas) là hỗn
hợp hydrocarcbone với thành phần chính là Butan, Propan chiếm 99%. LPG được hoá
lỏng dưới áp suất cao để thuận lợi cho tồn chứa và vận chuyển. Với nhiều đặc tính
quý báu, LPG đang được sử dụng và ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành nhiều lĩnh
vực Đã và đang mang lại những hiệu quả thuyết phục. ứng dụng của LPG cú thể
chia theo mục đích sử dụng thành ba nhóm chính:
- Sử dụng LPG là nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp.
- Sử dụng LPG là nguồn nhiên liệu cho các quá trình đốt sinh nhiệt.
- Sử dụng LPG là nguồn nhiờn liệu cho cỏc phương tiện vận tải, các thiết bị
chuyển nhiệt năng thành cơ năng.
Sử dụng LPG là nguồn nguyên liệu cho các ngành công nghiệp:
Với đặc tính không màu, không mùi, không độc hại nên LPG là nguồn nhiên liệu tốt
cho các quá trình chế biến hoá học, làm chất mang, ...:
- Trong công nghiệp hoá chất, LPG đợc sử dụng để chế biến tạo các hợp chất hoá
học các hợp chất cao phân tử, nhựa,...
- Trong nông nghiệp, LPG cũng đợc sử dụng để chế biến phân bón phân đạm, ure,....
Ngoài ra LPG cũng được sử dụng để tổng hợp thuốc trừ sâu...
- Trong công nghiệp mỹ phẩm, LPG được sử dụng để tổng hợp các hợp chất thơm,
khí mang trong nước hoa, kem bôi da...
- Trong công nghiệp thực phẩm LPG cũng đợc sử dụng rộng rãi. LPG đã được sử
dụng tổng hợp hương liệu hương chanh, cam, táo...
LPG sử dụng cho quá trình đốt sinh nhiệt:
Sử dụng LPG cho quá trình đốt sinh nhiệt là ứng dụng phổ biến nhất hiện nay. Do
đòi hỏi về yêu cầu đảm bảo môi trờng sống, sự tiện lợi, giá thành và hiệu quả mà
LPG được sử dụng trong lĩnh vực này trở nên phổ biến.
LPG được phát hiện và sử dụng từ những năm đầu thế kỷ 19, đến những năm 50
của thế kỷ 20 đang được ứng dụng rộng rãi. Ngày nay, LPG đã được sử dụng thay
thế cho các loại nhiên liệu truyền thống : than, củi, điện,... Việc sử dụng LPG này đã
cho thấy nhiều lợi ích quan trọng:
- Không gây ô nhiễm môi trường
- Giá thành thấp hơn so với dùng điện
- Chất lượng sản phẩm đồng đều, ổn định, đảm bảo yêu cầu.
- Tiện lợi và tiết kiệm
Chương 1 : KHÁI QUÁT VỀ LPG
1.1. LPG hoặc LP Gas là gì?
LPG hoặc LP Gas là chữ viết tắt của “Liqueded Petroleum Gas” có nghĩa là
“Khí dầu mỏ hóa lỏng”. Đây là cách diễn tả chung của propan có công thức hóa học
là C3H8 và butan có công thức hóa học là C4H10, cả hai được tồn trữ riêng biệt hoặc
chung với nhau như một hỗn hợp.
LPG có từ hai nguồn: từ các quặng dầu và các mỏ khí và đ ược tách ra t ừ các
thành phần khác trong quá trình chiết xuất từ dầu hoặc khí thiên nhiên. LPG còn là
một sản phẩm phụ của quá trình tinh luyện dầu.
NHÓM 2 4
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
LPG có thể được hóa lỏng ở nhiệt độ bình thường bằng cách gia tăng áp suất
vừa phải, hoặc ở áp suất bình thường bằng cách sử dụng kỹ thuật làm lạnh đ ể làm
giảm nhiệt độ.
1.2. Thành phần hóa học của LPG
LPG là tên chung dùng cho propan và butan thương mại.
1.2.1. Propane
Propane là một alkane thể khí có thể thu được trong quá trình tinh luyện dầu.
Propane thì không màu. Công thức hóa học của propane là CH 3CH2CH3. Propane có
thể được hóa lỏng khi nén và làm lạnh. Propane có công thức cấu tạo như sau :
PROPANE
Công thức hóa học C3H8
Khối lượng phân tử 44.09
Khối lượng riêng ở 15 C
o
0.51 kg/lít
Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển - 43oC
Nhiệt trị thấp 46.1 MJ/kg
Nhiệt độ tự bốc cháy (ở áp suất khí quyển) 460÷ 580 oC
Giới hạn cháy theo % thể tích 2.37% ÷ 9.5%
Vận tốc ngọn lửa ở ngoài không khí 46÷ 85 cm/s
1.2.2. Butane
Butane là một hydrocarbon có trong khí thiên nhiên và có thể thu được từ quá
trình tinh luyện dầu mỏ. Butane là một alkane thể khí, gồm có các hydro cacbon chứa
4 nguyên tử cacbon, chủ yếu là n- butane và iso-butane. Công thức hóa học của butane
là C4H10 và có công thức cấu tạo như sau:
BUTANE
NHÓM 2 5
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Công thức hóa học C4H10
Khối lượng phân tử 58.12
Khối lượng riêng 0.58 kg/lít
Nhiệt độ sôi ở áp suất khí quyển -0.5oC
Nhiệt trị thấp 45.46 MJ/kg
Nhiệt độ tự bốc cháy (ở áp suất khí quyển) 410÷ 550oC
Giới hạn cháy theo % thể tích 1.86% ÷ 8.41%
Vận tốc ngọn lửa ở ngoài không khí 40÷ 87 cm/s
1.2.3. Các ưu điểm của Propane và Butane
Ưu điểm chính của Butane là nó có thể hóa lỏng một cách dễ dàng. Điều này
có nghĩa là Butane có thể được sử dụng ở cả hai dạng lỏng và dạng rắn.
Ưu điểm của Propane cũng giống như Butane, nó có thể được hóa lỏng một
cách dễ dàng. Do đó, Propane cũng được sử dụng ở cả hai dạng lỏng và dạng rắn.
Ngoài ra Propane là khí không màu nên không thể dễ dàng nhìn thấy.
Về mặt lý thuyết, LPG chứa 50% Propane và 50% Butane. Propane và Butane
được dùng như một hỗn hợp là vì cả hai Butane và Propane đều là alkane. Điều này
có nghĩa là chúng không xảy ra phản ứng hóa học với nhau. Do đó, Propane và Butane
được dùng kết hợp trong nhiên liệu nhưng vẫn an toàn. Ngoài ra, Propane và Butane
là sản phẩm phụ thu được từ tinh luyện dầu mỏ. Mặt khc, cả hai Propane và Butane
có thể được hóa lỏng một cách dễ dàng do đó chúng rất lý tưởng trong việc sử dụng
kết hợp như một nhiên liệu.
1.2.4. Mecaptan
Mercaptan là một chất được pha trộn vào LPG với tỉ lệ nhất định làm cho
LPG có mùi đặc trưng, để dễ phát hiện khi bị xì hoặc rò rỉ. Thường LPG là không
màu, không mùi.
1.3. Lý tính của LPG
LPG là một chất lỏng không màu (trong suốt), không mùi (nhưng được tạo
mùi nhằm để dễ phát hiện khi rò rỉ)
Có tỷ trọng nhẹ hơn nước: từ 0.53 ÷ 0.58 kg/lít.
Ap suất tuyệt đối của LPG trong bồn chứa là : + 1.7 bars ở -15oC
+ 4.4 bars ở 15oC
+ 12.5 bars ở 50oC
LPG được bảo quản trong bình chứa như một chất lỏng có áp suất không cao
(dưới 20 bars). Bên trong bình chứa, LPG có hai trạng thái: hơi và lỏng; chất l ỏng
nằm ở phần đáy bình và hơi nằm ở phía trên.
Sự giãn nở của LPG vào khoảng 0,25%, chính vì vậy ta phải luôn luôn chứa
khí LPG ở khoảng 80% thể tích bồn chứa. Phần còn lại của bồn chứa dành cho phần
hơi giãn nở do nhiệt độ môi trường.
Tỷ số bén lửa từ 2,4% ÷ 9.6% trong không khí.
Nhiệt độ tự bốc cháy là 855oF (457oC).
Nhiệt trị thấp: QH = 46 MJ/kg (tương đương 11.000 kcal).
Tỉ số không khí nhiên liệu A/F: 15,5.
Chỉ số Octan: 95 ÷ 105.
LPG không độc hại, tuy nhiên không nên hít vào cơ thể với số lượng lớn vì có
thể làm say hay nghẹt thở và không nên bước vào môi trường có đầy hơi gas vì rất
nguy hiểm do tính dễ bốc cháy của LPG.
NHÓM 2 6
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Một lít LPG ở trạng thái lỏng có thể hóa hơi xấp xỉ 250 lít ở trạng thái hơi.
Một số tính chất của LPG được trình bày ở bảng sau :
Đặc tính Propane Butane
Khối lượng phân tử 40.09 58.12
Khối lượng riêng 15oC,Kg/lít 0.510 0.580
Nhiệt độ tự bốc cháy 460 ÷ 580oC 410÷ 550oC
Nhiệt độ đông đặc -187.8oC -138oC
Nhiệt trị thấp MJ/lít 25.5 28.7
Nhiệt trị thấp Kcal/kg 11070 10920
Nhiệt trị thấp MJ/kg 46.1 45.46
Giới hạn cháy theo % thể tích 2.37%÷ 9.5% 1.86%÷ 8.41%
Số lít trên mỗi tấn (lít/tấn) 1960 1720
Số ốctan động cơ (MON) 101 93
Số ốctan thí nghiệm (RON) 111 103
Vận tốc ngọn lửa ở ngoài không khí 46÷ 85cm/s 40÷ 87cm/s
Một số tính chất của LPG so sánh với xăng và dầu được trình bày ở bảng sau:
Đặc tính Propanes Butane Petrol Diesel
Tỉ trọng ở 15oC 0.508 0.584 0.73÷ 0.78 0.81÷ 0.85
(kg/lit)
Áp suất bay hơi ở 12.1 2.6 0.5÷ 0.9 0.003
37,8oC (bar)
Nhiệt độ sôi -43oC -0.5oC 30÷ 225oC 150÷ 560o
C
RON 111 103 96÷ 98 -
MON 101 93 85÷ 87 -
Nhiệt trị thấp 46.1 45.46 44.03 42.4
(MJ/Kg)
Nhiệt trị thấp (MJ/lít) 23.42 26.55 32.24 35.2
Tỉ số A/F 15.8 15.6 14.7
1.4. Các ứng dụng của LPG
LPG có hơn 1500 ứng dụng được chia làm 5 khu vực thị trường chính:
Dân dụng và thương nghiệp: Nấu ăn, nấu nước nóng, sưởi ấm, đèn gas…
trong các hộ dân, các cửa hàng ăn uống, các khách sạn …
Công nghiệp và nông nghiệp: Sấy thực phẩm, nung gốm sứ, ấp trứng, hàn
cắt, thanh trùng dụng cụ y tế, …
Ô tô: LPG được biết như là loại nhiên liệu thay thế cho diesel và xăng. Vì thế,
hiện nay đã có nhiều xe sử dụng LPG như là nguồn nhiên liệu cung cấp năng l ượng
cho động cơ. Trong thực tế việc sử dụng LPG thường mang lại cảm giác chạy xe êm
hơn, tiếng ồn thấp, đặc biệt trên các xe tải nặng. Tuy nhiên các xe thương mại dùng
LPG như một nguồn nhiên liệu hiện nay vẫn chưa được sản xuất.
NHÓM 2 7
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Phát điện: Chạy máy phát điện, Turbin.
Hoá dầu: Sản xuất ethetylen, propylen, butadiene cho ngành nhựa và đặc biệt
là sản xuất MTBE là chất làm tăng chỉ số Octane.
1.5. Các ưu điểm của nhiên liệu LPG
LPG có các ưu điểm sau :
Các thành phần hóa học của LPG tương đối ít, do đó dễ dàng thực hiện vi ệc
điều chỉnh đúng tỉ lệ hỗn hợp nhiên liệu và không khí để quá trình cháy xảy ra hoàn
toàn. Ưu điểm này đem lại đặc tính cháy sạch cho LPG.
Cả hai Propane và Butane được hóa lỏng một cách dễ dàng và đựng trong các
bình chứa áp suất. Đặc tính này làm cho nhiên liệu có tính cơ động cao, do đó có thể
vận chuyển dễ dàng trong các bình hoặc các thùng chứa đến người sử dụng.
LPG là chất thay thế tốt cho xăng trong các động cơ xăng. Đặc tính cháy sạch
của LPG trong một động cơ thích hợp đã làm giảm bớt lượng khí thải, kéo dài tuổi
thọ của dầu bôi trơn và bugi đánh lửa.
Các đặc tính cháy sạch và dễ vận chuyển của LPG cung cấp một chất thay
thế cho các nhiên liệu bản xứ chẳng hạn như gỗ, than đá và các chất hữu cơ khác.
Đây là giải pháp tốt để hạn chế nạn phá rừng và làm giảm các chất thải rắn (PM)
nguy hiểm vào bầu khí quyển được gây ra bởi việc đốt cháy các nhiên liệu bản xứ.
Thay thế cho chất nổ và chất làm lạnh f (fluorocarbons ), giúp hạn chế nguyên nhân
gây phá hủy tầng ozone của trái đất.
1.6. An toàn trong sử dụng và tồn trữ LPG
Quá trình cháy của LPG sinh ra cacbon dioxide(CO2) và hơi nước, nhưng phải
có đủ không khí. Nhưng nếu hỗn hợp thiếu không khí, trong khi cháy có thể sinh ra
khí độc là cacbon monoxide(CO).
Mỗi người có liên quan đến việc tồn tr ữ và sử dụng LPG nên quan tâm đến
các đặc tính và các mối nguy hiểm tiềm ẩn sau:
(a) LPG được tích trữ ở thể lỏng dưới áp suất nhất định. LPG gần như không
màu và trọng lượng của nó thì xấp xỉ phân nửa một thể tích tương đương của nước.
(b) Hơi LPG thì dày đặc hơn không khí: butan thì nặng vào khoảng hai lần
không khí và propan nặng khoảng 1.5 lần không khí. Vì vậy hơi LPG có thể bay gần
sát mặt đất và đi vào các đường cống rãnh, đầm lầy đến các nơi thấp nh ất c ủa môi
trường xung quanh và bị đốt cháy ở khoảng cách xa từ nơi rò rỉ. Trong không khí yên
tĩnh, hơi LPG sẽ phân tán rất chậm.
(c) LPG có thể tạo thành một hỗn hợp dễ cháy khi đã hòa trộn với không khí.
Phạm vi có khả năng gây cháy ở áp suất và nhiệt độ xung quanh trải rộng từ giới
hạn thấp nhất vào khoảng 2% hơi LPG trong không khí và giới hạn cao nhất là 10%
hơi LPG trong không khí. Trong phạm vi này có nguy hiểm của sự mồi l ửa. Bên
ngoài phạm vi này hỗn hợp là quá nghèo hoặc quá giàu để truyền ngọn l ửa. Tuy
nhiên, các hỗn hợp quá giàu có thể trở nên nguy hiểm khi được làm nghèo đi với
không khí và cũng sẽ cháy tại bề mặt với không khí. Ở áp suất cao hơn áp suất khí
trời, giới hạn trên của khả năng gây cháy được gia tăng, nhưng sự gia tăng này với áp
suất không phải là tuyến tính.
(d) Ngay cả rò rỉ một lượng nhỏ của LPG có thể tạo nên thể tích lớn của hỗn
hợp hơi LPG và không khí và do đó gây nên nguy hiểm đáng kể. Một máy đo hơi nổ
thích hợp có thể được sử dụng để kiểm tra sự tập trung của LPG trong không khí.
NHÓM 2 8
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
(e) Ở mức độ tập trung rất cao trong không khí, hơi LPG gây mê và sau đó
gây ngạt do làm loảng hoặc giảm sự có mặt của oxy.
(f) LPG thương mại thông thường được tạo mùi trước khi phân phối bằng
cách thêm vào một chất tạo mùi, chẳng hạn như ethyl mercaptan hoặc dimethyl
sulphide, để có thể tìm ra bằng mùi của khí ở mức tập trung thấp đến 1/5 giới hạn
thấp hơn có khả năng gây cháy (có nghĩa là khoảng 0,4 % khí LPG trong không khí).
(g) Ngoài cách nhận biết bằng mùi, sự rò rỉ của LPG có thể nhận thấy rỏ
bằng cách khác. Khi chất lỏng bốc hơi, sự làm mát tác động vào môi trường không
khí xung quanh gây nên sự ngưng tụ và đông cứng của hơi nước trong không khí. Tác
động này cho thấy có sự đóng băng tại điểm xảy ra rò rỉ LPG, qua đó ta có thể dễ
dàng phát hiện và xử lý. Ngoài ra, chỉ số khúc xạ của LPG khác so với không khí, đôi
khi sự rò rỉ LPG có thể được nhìn thấy như ánh sáng mờ mờ (shimmering).
(h) Vì sự bay hơi nhanh và liên tục làm giảm nhiệt độ, một phần nhỏ chất
lỏng LPG có thể gây nên vết bỏng lạnh nghiêm trọng nếu để tiếp xúc với da. Trang
thiết bị bảo vệ cá nhân (ví dụ như bảo vệ tay và mắt) nên được mang vào nếu những
nguy hiểm này có thể xảy ra.
Một cái bình rổng, nhưng trước đó đã chứa LPG có thể vẫn còn LPG tồn tại ở
thể hơi và do đó có những nguy hiểm tiềm ẩn. Áp suất bên trong bình này xấp xỉ áp
suất khí trời. Nếu một cái van đang rò rỉ hoặc để ở trạng thái mở, không khí có th ể
khuếch tán vào trong bình chứa tạo thành một hỗn hợp có khả năng gây cháy và nổ
rất nguy hiểm.
Một số đặc tính của Gas có liên quan tới công tác PCCC.
Khí đốt hóa lỏng là sản phẩm thu được từ quá trình chế biến dầu mỏ, thành phần
của nó bao gồm hỗn hợp của nhiều hydrocacbon parafin mà chủ yếu là propan và
butan . Tỷ lệ của propan và butan trong thành phần khí đốt hóa lỏng phụ thuộc vào
mỗi hãng sản xuất (Petrolimex , Sell, Total, Thăng Long ...). Đối với LPG của
Petrolimex tỷ lệ propan và butan là từ 30/70 đến 50/50 về thể tích.
Về trạng thái tồn tại:
LPG ở thể lỏng và hơi đều không màu, không mùi. Vì lý do an toàn nên LPG được
pha thêm chất tạo mùi để dễ phát hiện rò rỉ . Thông thường LPG thương mại đ ược
pha thêm chất tạo mùi EtylMecaptan có mùi đặc trưng , khí này hòa tan tốt trong
LPG , không độc , không ăn mòn kim loại và có tốc độ bay hơi gần LPG nên nồng độ
trong LPG không đổi cho đến khi bình chứa được sử dụng hết . Theo các tiêu chuẩn
an toàn, nồng độ pha chế tạo mùi phải thích hợp để chúng ta có thể phát
hiện được hơi gas rò rỉ khi đạt nồng độ bằng 1/5 lần giới hạn nồng độ bốc cháy
thấp.
Ở điều kiện nhiệt độ và áp suất thường , LGP tồn tại ở trạng thái khí. Tuy nhiên,
do LPG có tỷ số dãn nở thể tích lớn nên để thuận tiện và kinh tế trong quá trình bảo
quản , vận chuyển và sử dụng, LPG thường được hóa lỏng bằng cách nén vào các
bình chứa chịu áp lực ở nhiệt độ thường hoặc làm lạnh để hóa lỏng ở nhiệt độ thấp.
Nhiệt độ sôi: Nhiệt độ sôi của khí đốt hóa lỏng thấp.
Ở áp suất khí quyển : Propan sôi ở -42 độ C và Butan ở -0,5 độ C
Do đó ở nhiệt độ và áp suất thường LPG bay dữ dội dẫn đến nguy cơ tạo thành
cùng NHCN rộng lớn nếu bị thoát ra ngoài môi trường khi thiết bị chứa không kín
hoặc bị rò rỉ.
Tỷ trọng:
- Tỷ trọng ở thể lỏng :
NHÓM 2 9
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Ở điều kiện nhiệt độ 15 độ C và áp suất 760mmHg, tỷ trọng của Propan lỏng
bằng 0,51 còn của Butan lỏng bằng 0,575.
Như vậy, ở thể lỏng LPG nhẹ hơn nước . Mặt khác LPG không tan trong nước
nên nếu thoát ra có thể nổi và cháy trên mặt nước.
- Tỷ trọng ở thể khí :
Ở điều kiện nhiệt độ 15 độ C và áp suất 760mmHg, tỷ trọng của propan khí bằng
1,52 còn của Butan khí bằng 2,01.
Như vậy, ở thể khí LPG nặng hơn không khí gấp 2 lần.
Dẫn đến , khi thoát ra ngoài, hơi gas sẽ tích tụ ở những chỗ trũng,chỗ kín (như rãnh
nước, hố ga...) tạo thành nồng độ NHCN.
Tính dãn nở:
Sự dãn nở nhiệt của LPG lớn (gấp 15-
20 lần của nước, và lớn gấp nhiều lần so
với các sản phẩm dầu mỏ khác).
Dẫn đến bình chứa, bồn chứa LPG chỉ
chứa đến 80-85% dung dịch để LPG cỏ
thể dãn nở mà không phá hủy thiết bị
chứa khi nhiệt độ tăng.
Khi chuyển sang pha hơi thể tích tăng
gần 250 lần so với thể tích lỏng.
1. Van đầu bình
2. Quai tay xách (vòng cổ bình) có dập
chữ nổi “PV GAS-S” hoặc “PV
GAS”
3. Thân bình có dập chữ nổi “PV GAS-
S” hoặc “PV GAS”
4. Chân đế
1.7. So sánh tính năng của LPG với các loại nhiên liệu khác
Sản lượng khí dầu mỏ hóa lỏng trên thế giới đạt 130 triệu tấn trong năm 1995
và trong năm 2000 con số này tăng lên đến trên 200 triệu tấn. Khí dầu mỏ hóa l ỏng
đã được phát triển và thương mại hóa từ những năm 1950. Trước đây, chúng được
dùng chủ yếu cho công nghiệp và sinh nhiệt gia dụng. Việc nghiên cứu sử dụng LPG
trên phương tiện giao thông vận tải mới được tiến hành trong những thập niên gần
đây. Để góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường không khí, một số nước đã áp dụng
chính sách thuế đặc biệt để khuyến khích người dân sử dụng khí LPG chẳng hạn
như Hà lan, Ý, Hàn quốc …Hình bên dưới giới thiệu tỉ lệ ôtô sử dụng LPG tại một
số quốc gia trên thế giới.
NHÓM 2 10
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
10.00%
9.00% 8.70%
8.00% 7.60%
7.00%
6.00%
5.00% 4.40%
4.00%
3.00%
2.00%
1.00% 0.70%
0.40%
0.10%
0.00%
PHÁP M? NH? T Ý HÀN HÀ
QU? C LAN
Quá trình cháy của LPG diễn ra thuận lợi hơn nhiều so với xăng do hỗn hợp
được hòa trộn tốt. Mặt khác LPG ở thể khí trong điều kiện khí trời nên không có lớp
nhiên liệu lỏng ngưng tụ trên thành xy lanh hay thành đường ống nạp do đó giảm
thành phần các chất khí chưa cháy trong khí thải động cơ. Thực nghiệm cho thấy ôtô
chạy bằng LPG dễ dàng thỏa mãn những tiêu chuẩn khắt khe nhất của luật môi
trường hiện nay. Trong điều kiện hoạt động bình thường, ôtô LPG có mức độ phát ô
nhiễm giảm 80% đối với CO, 55% đối với HC và 85% đối với NO x so với động cơ
xăng cùng cỡ. Ngoài ra, sử dụng nhiên liệu LPG cũng góp phần làm đa dạng hóa
nguồn năng lượng sử dụng cho giao thông vận tải.
Do LPG có các đặc tính kỹ thuật như có tính chống kích nổ cao, không có chì
nên sản phẩm cháy không có muội than, không có hiện tượng đóng màng nên động
cơ làm việc với LPG ít gây kích nổ hơn, ít gây mài mòn xy lanh, piston, segment, và
các chi tiết kim loại khác trong động cơ.
So sánh khí thải của các xe chạy bằng xăng, diesel và LPG
NHÓM 2 11
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Qua các nghiên cứu thực nghiệm quá trình cháy của động cơ sử dụng LPG, từ
các kết quả thực nghiệm các nhà nghiên cứu đã rút ra được những kết luận sau:
Tốc độ cháy của hỗn hợp LPG – không khí lớn hơn tốc độ cháy của hỗn hợp xăng –
không khí và phụ thuộc vào tốc độ động cơ. Do đó cần điều chỉnh lại góc đánh l ửa
sớm khi chuyển động cơ xăng sang LPG.
Hỗn hợp LPG – không khí có thể cháy ổn định ở giới hạn dưới của độ đ ậm
đặc. Vì vậy có thể thiết kế động cơ làm việc với hỗn hợp loãng đ ể nâng cao tính
kinh tế và giảm ô nhiễm môi trường.
NHÓM 2 12
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Chương 2 : KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG LPG LÊN XE
2.1. Các loại nhiên liệu khí sử dụng trên xe
Các loại nhiên liệu khi dùng trên xe chủ yếu gồm 2 loại: khí thiên nhiên và khí
đồng hành từ mỏ dầu.
2.1.1. Khí thiên nhiên
Là khí được khai thác từ các mỏ khí có sẵn trong tự nhiên. Thành phần chủ
yếu của khí thiên nhiên là Methane(CH4) 80÷ 90%.Khí thiên nhiên dùng làm nhiên liệu
cho xe cộ dưới 3 dạng sau:
Khí thiên nhiên nén(Compressed Natural Gas/CNG):khí được nén ở thể tích
nhỏ hơn với một áp suất cao 250 bars và chứa trong một bình chứa chắc chắn.Bình
chứa chứa được 40 ÷ 50 lít khí.
Khí thiên nhiên hóa lỏng (Liquefield Natural Gas/LNG): Khí được làm lạnh ở
nhiệt độ âm 1620C, áp suất khoảng 8,9 bars để chuyển sang trạng thái lỏng và chứa
trong các bình cách nhiệt.
Khí thiên nhiên hấp thụ (Adsorbed Natural Gas/ANG): Khí thiên nhiên được
chứa dưới dạng hấp thụ trong các vật liệu đặc biệt (như ống mao dẫn Cacbon hoạt
tính) ở áp suất 30÷ 40 bars.
Ở hai loại sau, do khí được chứa ở áp suất không cao nên các bình chứa không
đòi hỏi khắt khe như đối với khí thiên nhiên nén.
2.1.2. Khí đồng hành từ dầu mỏ
Ơ các mỏ dầu luôn luôn có loại khí này. Khi khai thác dầu mỏ, người ta sẽ thu
được khí này trước do chúng nằm phía trên mỏ. Thành phần chủ yếu của khí đồng
hành là Propane và Butane với tỉ lệ: 50/50, 60/40, 70/30.
Khí đồng hành được dùng làm nhiên liệu dưới dạng khí hoá lỏng(Liquefied
Petrolium Gas/ LPG). Khí đồng hành hóa lỏng được chứa trong các bình có áp suất
thấp(dưới 20 bars).
Khả năng sử dụng khí đồng hành làm nhiên liệu :
Với chiều dài bờ biển trên 3000 km nên nước ta là nước có nhiều trữ lượng
về dầu khí. Các mỏ dầu và mỏ khí tập trung chủ yếu ở Biển Đông. Bên ngoài thềm
lục địa nước ta. Từ các mỏ trên, lượng khí thiên nhiên được lấy ra với trữ lượng rất
cao. Nếu được khai thác và sử dụng tốt sẽ mang lại nhiều lợi nhuận kinh tế.
Khí đốt hoá lỏng gọi tắt là LPG (hay còn gọi là gas) được sử dụng lần đ ầu
tiên vào năm 1930 và sau đó đã phát triển nhanh chóng, rộng rãi trên thế giới với
khoảng hơn 1500 ứng dụng khác nhau (bếp gas, đèn gas, thanh trùng,sấy, đốt, cắt,
hàn, nhiên liệu cho các loại động cơ ,ôtô, …)
Mức tiêu thụ trong thời gian qua trên toàn cầu được ghi nhận vào khoảng 69
triệu tấn (năm 1970), 109 triệu tấn (1980), 130 triệu tấn (1992), và 140 triệu tấn
(1993). Trong đó 4 vùng tiêu thụ chính là Bắc Mỹ (37 triệu tấn), Châu Âu (22 triệu
tấn), Nhật (20 triệu tấn), Châu Mỹ Latinh (18 triệu tấn).
Tại Việt Nam, LPG được đưa vào Miền Nam vào năm 1957 với mức tiêu thụ
ban đầu là 400 tấn, tăng dần lên 1900 tấn (1964), và 1500 tấn (1975), chủ y ếu dùng
trong dân dụng (nấu nướng) và công nghiệp thực phẩm, dược…
Vì ngưng nhập từ năm 1984 và hầu như không cung ứng cho lĩnh vực dân
dụng từ sau năm 1975 nên hầu như toàn bộ khách hàng đã chuyển sang sử dụng các
loại chất đốt khác thay thế như than, củi, dầu lửa…
NHÓM 2 13
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Từ năm 1993 lần lượt các công ty ELF gas Sài Gòn, Sài Gòn Petrol và
Petrolimex đã bước đầu đưa LPG trở lại thị trường.
Hiện nay do nhu cầu sử dụng gas ngày càng nhiều cùng với sự phát triển của
các thiết bị gas nên thị trường khí lỏng vẫn rất cao. Ơ thành phố Hồ Chí Minh, để
đáp ứng thị trường hàng năm, các công ty cung ứng gas tại thành phố phải nhập một
số lượng rất lớn ước tính như sau (số liệu theo Sài Gòn Petrol cung cấp)
Sản lượng gas nhập vào thành phố HCM (tấn/năm) :
300000
300000
250000
220000
200000 180000
150000
150000
100000
100000
50000
0
1997 1998 1999 2000 2005
Dự báo nhu cầu sử dụng LPG tại một số thành phố lớn ở Việt Nam (tấn/năm)
140000 140000
120000 114000
100000 92000
81000
80000 72000
65600 63400
60000 48300 50000
44000
40000 35000
26700
22000 22600
20000 12000 12000
19500
9600 12200
5200 5500 8000
1500 3500
0
1997 2000 2005 2010 2015 2020
ĐÀ NẴNG HẢI PHÒNG
HÀ NỘI TP. HỒ CHÍ MINH
Việc sử dụng khí gas trong dân dụng và sản xuất công nghiệp ngày càng cao.
Do khả năng tiện lợi và an toàn nên gas đã dần thay thế các nhiên liệu khác trong vấn
đề chất đốt trong các hộ dân. Hiện nay có khoảng 55% các hộ dân trong thành phố,
sử dụng gas cho việc nội trợ. Các ngành công nghiệp dần chú ý đ ến loại nhiên li ệu
này vì những ưu điểm của nó, chúng được ứng dụng vào việc: sấy thực phẩm, nung
gốm sứ, ấp trứng, hàn cắt, thanh trùng dụng cụ y tế, ... Trong thành phố, một số nhà
máy, cơ quan, xí nghiệp đã sử dụng gas hoá lỏng để thay thế các loại chất đ ốt khác
như : Nhà máy sành sứ Thiên Thanh, công ty dụng cụ y tế quận 8, xí nghiệp Đồng
Tiến, xí nghiệp liên hiệp xuất khẩu bóng bàn, công ty vệ sinh vv…
NHÓM 2 14
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Tại nước ta hiện nay đã bắt đầu đi vào sản xuất gas. Đầu năm 1999 nhà máy
khí Dinh Cô (Bà Rịa – Vũng Tàu) đã bắt đầu sản xuất gas - một mặt hàng mà hiện
nay cả nước đang còn phải nhập khẩu với thuế suất khá cao (30%).
Theo điều tra khảo sát sơ bộ thì hiện nay nhu cầu sử dụng gas của cả nước ở
vào khoảng 190.000 tấn/năm. Như vậy nếu nhà máy khí Dinh Cố sản xuất đủ công
suất thiết kế 300.000 tấn gas/năm thì lượng gas dư thừa hàng năm lên tới 100.000
tấn. Làm thế nào để giải quyết lượng gas dư thừa này ?
Theo ý kiến các chuyên gia kinh tế ngành dầu khí thì có 2 giải pháp đ ể gi ải
quyết lượng gas thừa. Giải pháp thứ nhất là tìm thị trường xuất khẩu gas, giải pháp
thứ hai là phải tìm cách tiêu thụ gas trên thị trường nội địa. Trong 2 giải pháp vừa nêu
thì giải pháp thứ hai mang tính khả thi và hiệu quả kinh tế cao hơn.
Thực tế cho thấy, hiện nay các nhà máy, xí nghiệp và các đơn vị vận tải …
đều đang sử dụng nguồn nhiên liệu điện, than, củi và đặc biệt nhiều nhất là xăng
dầu. Trong khi đó mặt hàng xăng dầu hầu như ta đang phải nhập 100% tức là
khoảng 6 triệu tấn/năm. Và cho dù sau này, nhà máy lọc dầu số 1 Dung Quất ra đời,
trong nước vẫn chưa thể đáp ứng nhu cầu của xã hội về sử dụng xăng dầu. Do vậy
phải khuyến khích các đơn vị sử dụng gas làm nhiên liệu thay cho xăng dầu. Nếu làm
được điều này chúng ta vừa xuất khẩu tại chỗ mặt hàng gas, vừa hạn chế đ ược
nhập khẩu xăng dầu, tiết kiệm được một nguồn ngoại tệ lớn cho ngân sách của nhà
nước. Ngoài ra việc dùng gas thay cho than củi cũng mang một ý nghĩa xã hội rất lớn,
góp phần cho công tác trồng và bảo vệ rừng, ngăn chặn nạn chặt cây, phá r ừng làm
than củi trong nhân dân.
Dự báo nhu cầu sử dụng LPG cho giao thông ở Việt Nam (tấn/năm)
60000 56700
50000
44400
40000 35000
30000 26440
20000
10000
0
2005 2010 2015 2020
Có thể khẳng định rằng: việc sử dụng chất đốt bằng gas có hiệu quả kinh tế,
xã hội và môi trường rất rõ. Trước hết là giá gas sẽ rẻ hơn giá xăng dầu (khi Việt
Nam chính thức sản xuất được gas. Hiện nay giá gas vẫn còn cao do phải nhập
khẩu), và một ưu thế nữa là dùng gas không gây ô nhiễm như các loại xăng dầu khác,
nhất là loại dầu FO thải ra nhiều khí bẩn và độc hại.
NHÓM 2 15
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Về khía cạnh môi trường, ta thấy rõ nhất qua việc sử dụng khí gas làm nhiên
liệu trên động cơ xe cộ. Khi mà số lượng xe cộ ngày càng tăng cao, các loại nhiên
liệu truyền thống không thể đáp ứng về những yêu cầu về môi trường thì việc sử
dụng nhiên liệu liệu khí là tất yếu. Nhiên liệu khí gas có thể đảm bảo chất lượng
khí thải sạch, không gây ô nhiễm môi trường, không hại đến sức khoẻ con người ….
Trong các năm qua đã có nhiều cố gắng sử dụng nhiên liệu khí làm nhiên liệu trên
động cơ xe, mà điển hình là xe taxi Thu Ngân đã đi tiên phong trong lãnh vực này. Qua
thực tiễn sử dụng, đã có kết quả tốt và hiệu quả kinh tế cao.
Tóm lại chúng ta có thể thấy việc sử dụng gas thay thế cho xăng dầu ngày
càng nhiều. Điều này đã mở ra một hướng giải quyết tốt cho tình trạng thiếu nhiên
liệu trong tương lai khi mà lượng xăng dầu trở nên cạn kiệt. Và cũng là một bi ện
pháp để khắc phục vấn đề nhập khẩu xăng dầu ở nước ta. Do đó đòi hỏi chúng ta
phải đầu tư nhiều vào việc khai thác, sản xuất và sử dụng tốt loại nhiên liệu này.
Nếu làm được như thế chúng ta đã góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành sản
xuất dầu khí và mang lại lợi ích kinh tế rất lớn cho đất nước.
2.1.3. Ưu điểm của việc sử dụng khí LPG so với các loại khí khác
Ta có thể thấy rằng việc sử dụng khí LPG làm nhiên liệu có nhiều ưu điểm
hơn so với các loại khí khác. Các ưu điểm đó như :
NHÓM 2 16
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Nguồn khí LPG có sẵn tại các mỏ dầu Việt Nam với trữ lượng lớn và khả
năng sản suất LPG lớn (nhà máy khí Dinh Cố 300.000 tấn/năm).
Áp suất sử dụng thấp hơn (20 bars). Trong khi các loại khí khác đòi hỏi một
áp suất rất cao, do đó cần phải dùng các thiết bị nén khí đặc biệt, tốn kém
Sản xuất và sử dụng đơn giản và an toàn hơn. Để lưu trữ khí với áp suất cao
đòi hỏi chúng ta phải có bình chứa chắc chắn, dày và có các bộ phận an toàn khác.
Nếu không đảm bảo có thể dẫn đến hậu quả như: khí bắt nhiệt gây cháy hay nổ
bình, lượng khí có thể thoát ra ngoài gây độc hại hay nếu thành bình không đủ dày có
thể gây nổ. Do LPG ở áp suất thấp hơn nên việc sản xuất và sử dụng đơn giản, cấu
tạo bình chứa đơn giản và rẻ tiền hơn.
Các động cơ sử dụng nhiên liệu LPG ở dạng khí nên không làm loãng lớp
màng dầu nhờn bôi trơn trên bề mặt tiếp xúc của các cặp chi tiết làm việc như piston
– xy lanh, trục khuỷu – thanh truyền, làm tăng hiệu quả bôi trơn, tăng thời gian s ử
dụng dầu nhờn đồng thời cũng làm tăng tuổi thọ của động cơ lên gấp 2 – 2,5 lần so
với động cơ sử dụng nhiên liệu lỏng.
2.1.4. Kết luận
Từ các ưu điểm trên ta thấy việc sử dụng LPG sẽ mang lại hiệu quả cao hơn
so với các loại khí thiên nhiên khác. Do đó, trong đề tài này chúng ta sẽ sử dụng LPG
để làm nhiên liệu ứng dụng trên xe.
Đặc điểm công tác của động cơ chạy bằng nhiên liệu khí: Những khái niệm
cơ bản về quá trình công tác của động cơ chạy bằng nhiên liệu khí hoàn toàn giống
như động cơ Diesel và xăng.
2.1.5. Các phương pháp sử dụng nhiên liệu khí để chạy động cơ đốt
trong
2.1.5.1. Phương pháp thứ nhất
Chế tạo hẳn một loại động cơ chuyên chạy bằng nhiên liệu khí, trong đó có
thể lợi dụng với mức cao nhất tất cả những tính chất tốt nhất của nhiên liệu. Những
loại động cơ như vậy, ngay cả trong trường hợp sử dụng loại nhiên liệu khí có số
nhiệt lượng trung bình (nhiệt trị thấp trung bình) vẫn đảm bảo động cơ có áp suất có
ích cao và lượng tiêu hao nhiên liệu thấp.
2.1.5.2. Phương pháp thứ hai
Chuyển từ động cơ đang chạy nhiên liệu lỏng sang động cơ chạy bằng nhiên
liệu khí hoặc bằng hai loại nhiên liệu: nhiên liệu chính là nhiên liệu khí còn nhiên
liệu lỏng dùng làm mồi đốt (động cơ gas diasel). Khi chuyển cách dùng nhiên liệu từ
chỗ đang chạy bằng nhiên liệu lỏng sang chạy bằng nhiên liệu khí, động cơ không
cần thay đổi về mặt cấu tạo nhưng khi đó công suất của động cơ giảm, vì những
tính chất tốt nhất của nhiên liệu không được lợi dụng hết.
Đối với động cơ chạy bằng nhiên liệu khí việc hình thành khí hổn hợp có thể
thực hiện hoặc ở bên trong hoặc ở bên ngoài xy lanh động cơ. Nhưng đại đa số động
cơ chạy bằng nhiên liệu khí thường dùng phương pháp hình thành khí hỗn hợp ở bên
ngoài, vì phương pháp đó cho phép :
Dùng nhiên liệu khí được trong các động cơ chạy bằng nhiên liệu lỏng mà
không cần thay đổi cấu tạo của động cơ, đồng thời vẫn giữ nguyên đ ược khả năng
khi chạy lại bằng nhiên liệu lỏng.
Tạo ra một loại động cơ chuyên chạy bằng nhiên liệu khí trên cơ sơ của động
cơ sẵn có chạy bằng nhiên liệu lỏng (cải tiến)
Việc hòa trộn không khí với nhiên liệu khí được chuẩn bị trong một thiết bị
đặc biệt đó là bộ hỗn hợp khí (bộ mêlăngzơ).
NHÓM 2 17
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Việc đốt cháy khí hỗn hợp công tác của động cơ chạy bằng nhiên liệu khí chủ
yếu được thực hiện bằng hai cách sau đây:
* Bằng tia lửa điện.
* Bằng tia nhiên liệu lỏng làm mồi.
Các động cơ gas được cải tiến từ những động cơ xăng thường dùng phương
pháp đốt cháy bằng tia lửa điện, còn những động cơ được cải tiến trên cơ sở từ
những động cơ diesel thông thường dùng phương pháp đốt cháy bằng bằng tia nhiên
liệu lỏng phun vào xylanh lúc cuối quá trình nén. Tia nhiên liệu mồi là một nguồn
phát hỏa rất lớn, gồm nhiều trung tâm cháy, nó đảm bảo có thể đốt cháy những hỗn
hợp loãng hơn khi đốt cháy bằng tia lửa điện.
Trong động cơ chạy bằng nhiên liệu khí đốt cháy bằng tia nhiên liệu lỏng làm
mồi, nhiệt lượng được lợi dụng một phần do sự cháy của nhiên liệu khí cung cấp,
một phần là do sự cháy của nhiên liệu lỏng cung cấp. Do đó quá trình công tác cuả
những loại động cơ như vậy gọi là chu trình gasodiesel.
Phương pháp hình thành khí hỗn hợp bên trong chỉ cho động cơ bốn kỳ tăng
áp, và ứng dụng cho động cơ hai kỳ (để tránh tổn thất khí gas lúc quét khí trong xy
lanh).
Người ta đã chế tạo động cơ gas tự cháy do nén khi phun khí gas (nhiên liệu
khí) vào xy lanh lúc cuối quá trình nén nhưng không đưa đến kết quả mỹ mãn.
2. 2. Caùc phö ô n g aùn chu y e å n ñoåi ño ä n g cô chaï y ba è n g
nhi e â n lie ä u truy e à n tho á n g sa n g sö û duïn g nhi e â n lieä u khí
da à u mo û hoù a loûn g (LPG)
2. 2. 1 . Ñoä n g cô xa ê n g
Caûi tieán chuyeån sang duøng khí thieân nhieân:
- Thay boä cheá hoaø khí.
- Giöõ nguyeân heä thoáng ñaùnh löûa.
- Taêng tæ soá neùn.
Tyû soá neùn laø moät trong nhöõng thoâng soá ñoäng löïc
hoïc quan troïng, noù aûnh höôûng raát nhieàu ñeán caùc chæ tieâu
kinh teá vaø coâng suaát cuûa ñoäng cô.
Veà maët lyù thuyeát maø noùi khi taêng tæ soá neùn thì
coâng suaát veà kinh teá cuûa ñoäng cô seõ taêng. Nhöng trong
thöïc teá do khoâng traùnh khoûi toån thaát cô giôùi taêng neân
vieäc taêng tæ soá neùn chæ coù lôïi trong moät phaïm vi nhaát
ñònh.
Ñoái vôùi ñoäng cô ñoát chaùy cöôõng böùc, giôùi haïn treân
cuûa tæ soá neùn ñöôïc quy ñònh bôûi hieän töôïng kích noå vaø
noù phuï thuoäc vaøo tính chaát choáng kích noå cuûa nhieân lieäu
maø ñaëc tröng baèng haèng soá Octan. Trong nhöõng ñieàu kieän
nhö nhau nhieân lieäu coù trò soá Octan caøng lôùn thì tæ soá neùn
choïn cho ñoäng cô coù theå caøng cao.
Do ta ñaõ bieát nhö treân, nhieân lieäu LPG coù chæ soá Octan
cao hôn xaêng, do ñoù khi chuyeån ñoäng cô xaêng sang duøng LPG
chuùng ta neân taêng tæ soá neùn cuûa ñoäng cô.
2. 2. 2 . Ñoä n g cô Die s e l
Caûi tieán chuyeån sang duøng khí nhieân lieäu:
NHÓM 2 18
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
- Ñaùnh löûa baèng bugi.
- Thay bôm cao aùp, voøi phun nhieân lieäu baèng boä troän
khí.
- Giaûm tæ soá neùn.
Khoâng khí trong quaù trình neùn cuûa ñoäng cô Diesel ñoøi
hoûi phaûi ñöôïc neùn ôû aùp suaát vaø nhieät ñoä raát cao ñeå
cuoái quaù trình neùn, khi phun nhieân lieäu vaøo thì hoãn hôïp coù
theå töï boác chaùy. Do ñoù ñoäng cô Diesel coù tæ soá neùn cao
hôn caùc ñoäng cô khaùc. Vieäc neùn ñoäng cô gas khoâng neân
ñaït tôùi möùc ñoä coù theå sinh ra hieän töôïng hoãn hôïp khí
coâng taùc töï boác chaùy vì seõ gaây ra chaùy kích noå cuûa
nhieân lieäu. Do ñoù khi caûi tieán ñoäng cô Diesel sang söû duïng
khí nhieân lieäu, chuùng ta neân giaûm tæ soá neùn. Vieäc giaûm
tæ soá neùn coù theå ñöôïc thöïc hieän baèng nhieàu caùch nhö
thay ñoåi piston, xy lanh, thay ñoåi haønh trình baèng caùc thay
ñoåi truïc khuyûu. Nhöng phöông phaùp toát nhaát laø chuùng ta
thay ñoåi hình daïng ñænh piston baèng caùch gia coâng theâm
treân ñænh piston ñoäng cô coù ñoä saâu hôn ban ñaàu hay laøm
theå tích phaàn loõm treân ñænh lôùn hôn.
2. 3 . Quaù trình cha ù y cuû a LPG tron g ño ä n g cô ñaù n h löû a
cö ô õ n g böù c
Ñieåm khaùc bieät cuûa quaù trình chaùy hoãn hôïp LPG laø
LPG hoøa vôùi khoâng khí ôû traïng thaùi khí, coøn ñoäng xaêng laø
hôi xaêng hoøa troän vôùi khoâng khí. Do ñoù, hoån hôïp LPG-
khoâng khí coù tính ñoàng nhaát vaø ñoàng ñeàu cao hôn raát
nhieàu, caûi thieän ñöôïc caùc thoâng soá naïp toát hôn so vôùi
ñoäng cô xaêng.
Caùc phö ô n g trình cha ù y:
a, Phöông trình chaùy hoãn hôïp xaêng (Heptane-C 7H16)/ khoâng
khí
C7H16 + Φ (O2 + 3,78N2) → YCO2 + ZH2O + A(3,78N2) + Q
Caân baèng theo C, H, O2 vaø N2 cho ta Φ = 11 ; Y = 7 ; Z = 8 ; A
= 11
b, Phöông trình chaùy hoãn hôïp LPG (Propane-C3H8)/ khoâng khí
C3H8 + Φ (O2 + 3,78N2) → YCO2 + ZH2O + A(3,78N2) + Q
Caân baèng theo C, H, O2 vaø N2 cho ta Φ = 5 ; Y = 3 ; Z = 4 ; A =
5
c, Phöông trình chaùy hoãn hôïp LPG (Buthane-C 4H10)/ khoâng
khí
C4H10 + Φ (O2 + 3,78N2) → YCO2 + ZH2O + A(3,78N2) + Q
Caân baèng theo C, H, O2 vaø N2 cho ta Φ = 6,5 ; Y = 4 ; Z = 5 ; A
= 6,5
Tyû leä hoãn hôïp (khoái löôïng nhieân lieäu/ khoái löôïng
khoâng khí - A/F -) ñöôïc duøng ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä hoøa
troän hoãn hôïp caàn thieát cho söï chaùy hoaøn toaøn.
NHÓM 2 19
- Khí d ầu mỏ hóa lỏng(LPG) và các ứng dụng
Di Heptan : A/F = 1/15,66
Di Propane : A/F = 1/15,66
Di Butane : A/F = 1/15,45
2. 4 . Caùc cuï m chi tie á t chí nh cuû a he ä tho á n g LPG tre â n
oât o â
2. 4 . 1 . Boä troä n khí:
Chöùc naêng chính
cuûa boä troän laø taïo ra
tyû leä nhieân lieäu LPG
(ñaõ hoùa hơi) vaø
khoâng khí hôïp lyù ñeå
ñöa vaøo buoàng chaùy
ñoäng cô.
Ñoái vôùi ñoäng cô
söû duïng boä cheá hoøa
khí thoâng thöôøng, dung
löôïng khoâng khí naïp caàn thieát choïn theo coâng thöùc sau :
* Ñoái vôùi ñoäng cô 4 kyø :
Vnaïp = Vh * nemax/ 3456*ηv
Trong ñoù :
Vh = Theå tích coâng taùc xy-lanh, inch3
Vnaïp = Löu löôïng khoâng khí naïp yeâu caàu
nemax = Soá voøng quay cöïc ñaïi cuûa ñoäng cô
ηv = Heä soá naïp hay coøn goïi laø hieäu suaát theå tích,
thöôøng ñöôïc choïn ñoái vôùi ñoäng cô 4 kyø giaù trò ηv = 0,80 ÷
0,85.
* Ñoái vôùi ñoäng cô 2 kyø :
Vnaïp = Vh * nemax/ 3456
Ñoái vôùi ñoäng cô phun nhieân lieäu
Vnaïp = Vh * nemax/ 3456
Ñoái vôùi ñoäng cô coù taêng aùp
Vnaïp = Vh * nemax/ 3456 *% pk +1
Trong ñoù : pk - ñoä taêng aùp, tính theo %
Caùc thoâng soá cuûa boä troän IMPCO
50- 42
Model IMPCO 50 100 125 175 200 225
100 5
Vnaïp max. 46
91 108 170 202 210 276 329
(inch) 0
2. 4 . 2 . Boä gia û m aùp hoù a 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.
NHÓM 2 20
nguon tai.lieu . vn
