Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 1

Trang 1

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 2

Trang 2

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 3

Trang 3

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 4

Trang 4

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 5

Trang 5

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 6

Trang 6

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 7

Trang 7

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 8

Trang 8

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 9

Trang 9

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 145 trang nguyenduy 28/02/2024 250
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.

Tóm tắt nội dung tài liệu: Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ

Luận án Nghiên cứu sử dụng khí tổng hợp từ sinh khối cho động cơ diesel phát điện cỡ nhỏ
hiên vận tốc trung bình. Để giải phương trình này, người ta khép kín nó với các phương 
trình có liên quan tới k (năng lượng rối động học) và hệ số tổn thất ε như sau: 
[( 
)
] (2.8) 
[( 
)
] 
 (2.9) 
Trong đó: 
- Gk là hằng số thể hiện sự phụ thuộc của sự hình thành năng lượng rối động học (k) 
vào sự biến thiên của vận tốc trung bình như sau: 
 ̅̅ ̅̅ ̅̅
 (2.10) 
- Gb xác định như sau: 
 (2.11) 
Trong đó: 
- Prt: hằng số Prandtl 
- Gi: thành phần gia tốc trọng trường theo phương i 
- β: hệ số giãn nở nhiệt của môi trường 
- YM: hệ số thể hiện sự biến thiên của quá trình giãn nở so với giá trị trung bình 
22 tM MY  
Trong đó: 
- Mt: số Mach của rối: 2a
k
M t với a: vận tốc âm thanh 
- t : hệ số nhớt rối: 

  
2k
Ct 
- Các hệ số còn lại là các hằng số, có giá trị mặc định như sau: 
3.1;0.1;09.0;92,1;44.1 21   kCCC 
Kết hợp các phương trình trên, với hai phương trình cơ bản là phương trình liên tục và 
phương trình động lượng, ta sẽ được một hệ phương trình khép kín đủ để giải ra trường 
phân bố vận tốc. 
Mô hình k-ε là mô hình đơn giản có thể áp dụng với hầu hết các bài toán thông thường 
với độ chính xác khá cao. 
-42- 
2.4. Cơ sở lý thuyết tính toán quá trình cháy lƣỡng nhiên liệu 
diesel/syngas cho động cơ diesel 
2.4.1. Cơ sở lý thuyết mô phỏng quá trình cháy 
2.4.1.1. iới thiệu chung 
Hiện nay, có rất nhiều các phần mềm được ứng dụng để nghiên cứu, đánh giá tính 
năng và phát thải ĐCĐT. Trên cơ sở đó để ứng dụng vào thiết kế, chế tạo và thực nghiệm 
nhằm kiểm nghiệm lại động cơ mới cũng như động cơ đã qua sử dụng... Đó là những cơ sở 
khoa học để vận dụng vào cải tiến và nâng cấp cho ĐCĐT. Trong những thành quả đã nêu 
trên thì nghiên cứu mô phỏng sử dụng phần mềm AVL-Boost được ứng dụng rộng rãi 
trong các nghiên cứu, phát triển ĐCĐT. 
Trong lĩnh vực ĐCĐT, phương pháp mô hình hoá và mô phỏng đã và đang được ứng 
dụng rộng rãi hơn. Đồng thời các phần mềm ngày càng được cải tiến để phù hợp với xu 
hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực ĐCĐT. Việc ứng dụng phần mềm mô phỏng trong 
quá trình nghiên cứu có tác dụng rút ngắn thời gian nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và chạy 
thực nghiệm... 
Theo xu hướng đó, hãng AVL của Áo đã xây dựng gói phần mềm mô phỏng cho 
ĐCĐT bao gồm: AVL-Boost, AVL-Excite, AVL-Fire... để tính toán và mô phỏng các quá 
trình xảy ra trong ĐCĐT. Trong đó phần mềm AVL-Boost là phần mềm một chiều cho 
phép mô phỏng các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất cho động cơ từ đó có thể tối ưu 
quá trình làm việc của động cơ. 
Gói phần mềm AVL-Boost gồm một bộ tiền xử lý tương tác sẽ hỗ trợ với phần chuẩn 
bị dữ liệu đầu vào cho các chương trình tính toán chính. Việc phân tích kết quả được hỗ trợ 
bởi một hệ thống vi xử lý tương thích với phầm mềm. Hệ thống vi xử lý với phiên bản 5.0 
(AVL Workspace Graphical User Interface) gồm một mô hình sắp xếp và chỉ dẫn các dữ 
liệu đầu vào cần thiết. Mô hình tính toán của động cơ được thiết kế bằng cách chọn các 
phần tử (element) từ cây thư mục phần tử bằng cách kích chuột và liên kết lại bằng phần tử 
đường ống (pipe). Theo cách này thì ngay cả các động cơ rất phức tạp cũng có thể được 
mô hình hoá một cách đơn giản. 
Chương trình chính gồm các thuật toán mô phỏng được tối ưu hoá cho tất các phần tử. 
Dòng khí trong ống được coi như chuyển động theo một phương. Điều đó có nghĩa là áp 
suất, nhiệt độ, tốc độ dòng khí thu được từ những phương trình khí động học là giá trị 
trung bình tại mỗi tiết diện đường ống. Tổn thất dòng khí do hiệu ứng ba chiều, tại những 
vị trí cụ thể của động cơ được thể hiện bằng hệ số cản. Trong trường hợp hiệu ứng ba chiều 
cần được xem xét chi tiết hơn thì AVL-Boost sẽ được liên kết với phần mềm AVL-Fire. 
AVL-Fire giúp ta có thể mô phỏng đa chiều dòng khí tại những chi tiết quan trọng, có thể 
kết hợp với mô phỏng một chiều các chi tiết khác. Phần mềm còn có thể mô phỏng động 
học của xy lanh, quá trình quét khí của động cơ 2 kỳ cũng như mô phỏng chuyển động 
phức tạp của dòng khí trong các phần tử giảm thanh. Công cụ phân tích, xuất kết quả mô 
phỏng theo nhiều dạng khác nhau thì tất cả các kết quả đều có thể được so sánh với các kết 
quả đo cũng như kết quả tính toán trước đó. Hơn nữa, phần mềm có thể trình diễn kết quả 
-43- 
dạng động, điều đó cho phép phát triển những giải pháp tối ưu những vấn đề của người sử 
dụng. 
Trong tính toán và nghiên cứu mô phỏng động cơ diesel sử dụng syngas, sử dụng 
phần mềm AVL-Boost để đánh giá khả năng làm việc của động cơ cũng như đánh giá các 
đặc tính kinh tế, kỹ thuật và phát thải của động cơ khi sử dụng lưỡng nhiên liệu. Kết quả 
mô phỏng cho phép xác định được các t lệ thay thế của nhiên liệu diesel bởi syngas, ứng 
với các t lệ thay thế đó để đánh giá mức độ phát thải của động cơ. Thực hiện mô phỏng 
trên AVL-Boost cho phép rút ngắn thời gian và chi phí của quá trình thực nghiệm. Cơ sở lý 
thuyết của phần mềm AVL-Boost được trình bày tóm tắt dưới đây. 
2.4.1.2. Phương trình nhiệt động học thứ nhất 
Trong ĐCĐT quá trình cháy là quá trình không thuận nghịch biến hóa năng thành 
nhiệt năng. Việc xác định trạng thái của môi chất tại từng thời điểm của quá trình cần phải 
biết cụ thể các phản ứng trung gian biến đổi từ hỗn hợp ban đầu thành sản phẩm cháy cuối 
cùng. Cho tới nay, các phản ứng đó chỉ mới được xác định đối với những nhiên liệu đơn 
giản như hydro và mêtan... Tuy nhiên trong tất cả các trường hợp, chúng ta đều có thể 
dùng định luật nhiệt động học thứ nhất để xác định mối tương quan giữa trạng thái đầu và 
cuối của quá trình cháy. 
Việc áp dụng định luật này không đòi hỏi phải biết diễn biến các giai đoạn trung gian 
của quá trình. Định luật nhiệt động học thứ nhất thể hiện mối quan hệ giữa sự biến thiên 
của nội năng (hay enthalpy) với sự biến thiên của nhiệt và công. Khi áp dụng định luật này 
đối với hệ thống mà thành phần hoá học của nó thay đổi chúng ta cần phải xác định trạng 
thái chuẩn ban đầu của nội năng hay enthalpy của tất cả các chất trong hệ thống. 
Với mô hình cân bằng năng lượng bên trong xy lanh như thể hiện trên hình 2.5, khi đó 
việc tính toán quá trình cháy trong ĐCĐT được dựa trên phương trình nhiệt động học thứ 
nhất [32]: 
(2.12) 
Trong đó: 
 d
umd c )( : Biến đổi nội năng bên trong xy lanh pc : Áp suất bên trong xy lanh 
 d
dV
pc 
 : Công chu trình thực hiện V : Thể tích xy lanh 
 d
dQF : Nhiệt lượng cấp vào QF 
: Nhiệt lượng của nhiên liệu 
cung cấp 

 d
dQw : Tổn thất nhiệt qua vách Qw 
: Nhiệt lượng tổn thất cho 
thành 
 d
dm
h BBBB
 : Tổn thất enthalpy do lọt khí : Góc quay trục khu u 
mc : Khối lượng môi chất bên trong XL hBB : Trị số enthalpy khí lọt 
 d
dm
h
d
dQ
d
dQ
d
dV
p
d
umd
BB
BB
wF
c
c ..
.
  
-44- 
u : Nội năng 
 d
dmBB : Biến thiên khối lượng 
dòng chảy khí lọt. 
Phương trình 2.12 có thể áp dụng tính 
cho cả động cơ hình thành hỗn hợp bên 
trong và hỗn hợp bên ngoài. Tuy nhiên sự 
thay đổi thành phần hỗn hợp của hai trường 
hợp trên là khác nhau. Khi áp dụng cho 
trường hợp quá trình hình thành hỗn hợp 
bên trong xy lanh thì cần có giả thiết sau: 
Nhiên liệu cấp vào trong xy lanh được 
đốt cháy tức thì. 
Hỗn hợp cháy được hoà trộn tức thì 
với lượng khí sót trong xy lanh. 
T lệ A/F giảm liên tục từ giá trị cao ở 
điểm bắt đầu tới giá trị thấp ở điểm kết thúc 
quá trình cháy. 
Như vậy với các giả thiết trên phương trình 2.12 sau khi biến đổi sẽ trở thành: 














c
cc
ccccBB
BBw
u
cc
F
c
c
c
c
V
m
p
u
d
dV
p
u
m
p
u
puh
d
dm
d
dQ
H
p
p
u
u
d
dQ
T
p
p
u
T
u
m
d
dT
1.
1
..
1


(2.13) 
Trong đó: 
- Tc : nhiệt độ trong xy lanh 
- uc : nội năng riêng của khối lượng môi chất bên trong xy lanh 
- Hu: nhiệt trị thấp 
-  : hệ số dư lượng không khí (1/) 
Việc giải phương trình trên phụ thuộc vào mô hình quá trình cháy, quy luật toả nhiệt 
và quá trình truyền nhiệt qua thành xy lanh, cũng như áp suất, nhiệt độ và thành phần hỗn 
hợp khí. Cùng với phương trình trạng thái thiết lập quan hệ giữa áp suất, nhiệt độ và t 
trọng. 
(2.14) 
Từ phương trình 2.13, sử dụng phương pháp Runge-Kutta để xác định nhiệt độ trong 
xy lanh, từ đó sẽ xác định được áp suất thông qua phương trình trạng thái 2.14. 
cccc
TRm
V
p ...
1
Hình 2.5. Mô hình cân bằng năng lượng trong xy 
lanh 
-45- 
2.4.1.3. Trao đổi nhiệt và trao đổi chất 
a) Truyền nhiệt trong xy lanh 
Quá trình truyền nhiệt từ trong buồng cháy qua thành buồng cháy cũng như nắp xy 
lanh, piston và lót xy lanh được tính dựa vào phương trình truyền nhiệt 2.15: 
 (2.15) 
Trong đó: 
- Qwi: nhiệt lượng truyền cho thành (nắp xy lanh, piston, lót xy lanh) 
- Ai: diện tích truyền nhiệt (nắp xy lanh, piston, lót xy lanh) 
- w: hệ số truyền nhiệt 
- Twi: nhiệt độ thành (nắp xy lanh, piston, lót xy lanh) 
- Tc: nhiệt độ trong xy lanh 
Hệ số truyền nhiệt được xác định theo một trong 4 mô hình sau: Woschni 1978; 
Woschni 1990; Hohenberg; Lorenz (chỉ dùng cho động cơ có buồng cháy ngăn cách). 
Qua phân tích các mô hình tính toán hệ số truyền nhiệt, thấy rằng mô hình Woschni 
1978 phù hợp cho động cơ diesel sử dụng buồng cháy thống nhất. Vì vậy mô hình này 
được lựa chọn cho việc tính toán hệ số truyền nhiệt trong bài toán mô phỏng chu trình công 
tác của động cơ. 
Hệ số truyền nhiệt theo mô hình Woschni 1978 được xác định theo phương trình 2.16 
[63]: 
(2.16) 
Trong đó: 
- C1 = 2,28 + 0,308 .cu/cm 
- C2 = 0,00324 đối với động cơ phun trực tiếp 
- D: đường kính xy lanh 
- cm: tốc độ trung bình của piston 
- cu: tốc độ tiếp tuyến; (cu = .D.nd/60, với nd - tốc độ xoáy của môi chất, nd = 8,5.n) 
- VD: thể tích công tác của 1 xy lanh 
- pc: áp suất môi chất trong xy lanh 
- pc,o: áp suất môi chất bên trong xi lanh khi không có cháy 
- Tc,1: nhiệt độ môi chất trong xy lanh tại thời điểm đóng xupáp nạp 
- pc,1: áp suất môi chất trong xy lanh tại thời điểm đóng xupáp nạp 
wicwiwi
TTAQ .. 
8,0
0,
1,1,
1,
21
53,08,02,0 .
.
.
......130 
cc
cc
cD
mccW
pp
Vp
TV
CcCTpD 
-46- 
b) Trao đổi nhiệt trên thành xy lanh 
Trong quá trình làm việc của động cơ luôn có sự trao đổi nhiệt giữa môi chất trong xy 
lanh và thành vách các chi tiết. Có thể coi trong quá trình nạp, lượng nhiệt trao đổi giữa 
thành vách xy lanh và khí nạp mới làm giảm thể tích hiệu dụng của động cơ. Từ lượng 
nhiệt truyền cho môi chất làm mát có thể xác định được lượng nhiệt truyền từ sản vật cháy 
tới thành xy lanh. 
Để mô phỏng được quá trình trao đổi nhiệt tức thời thì phương trình cân bằng năng 
lượng có thể được xác định cho nắp máy, lót xy lanh và piston. Ngoài ra, còn phải kể tới 
trao đổi nhiệt ở đế xupáp. Để giải phương trình truyền nhiệt 1 chiều, cần sử dụng lượng 
nhiệt trao đổi trung bình trong 1 chu kỳ làm điều kiện biên ở thành buồng cháy và là lượng 
nhiệt truyền cho môi chất làm mát ở bên ngoài. Với những giả thiết như vậy, có thể giải 
được phương trình truyền nhiệt 2.17. 
2
2
dx
td
cdt
dT

 (2.17) 
Trong đó: 
- T: nhiệt độ thành xy lanh 
- λ: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu thành xy lanh 
- ρ: khối lượng riêng của vật liệu 
- c: nhiệt dung riêng của vật liệu 
Với điều kiện biên có dạng sau: 
dx
dT
qin  (2.18) 
- qin: nhiệt lượng trung bình truyền cho thành buồng cháy 
Nhiệt lượng truyền cho môi chất làm mát được xác định theo biểu thức sau: 
 )( CMWOCMout TTq (2.19) 
Trong đó: 
- qout: nhiệt truyền cho môi chất làm mát 
- αCM: hệ số truyền nhiệt ra bên ngoài 
- TWO: nhiệt độ bên ngoài thành buồng cháy 
- TCM: nhiệt độ của môi chất làm mát 
c) Trao đổi nhiệt tại cửa nạp, thải 
Trong quá trình quét khí, việc lưu tâm đến quá trình trao đổi nhiệt tại cửa nạp và thải 
là hết sức quan trọng. Quá trình này có thể lớn hơn rất nhiều so với dòng chảy trong đường 
ống đơn giản do hệ số truyền nhiệt cao và nhiệt độ trong vùng giữa xupáp và đế xupáp. 
Trong AVL-Boost mô hình Zapf [16] được sử dụng để tính toán cho quá trình này. 
-47- 
w
cm
A
wud TeTTT
p
p
w
.
.

(2.20) 
Trong đó hệ số trao đổi nhiệt p phụ thuộc vào hướng của dòng chảy và được tính 
theo phương trình 2.21 đối với dòng chảy vào và phương trình 2.22 tính cho dòng chảy ra 
  
vi
v
viuuup
d
h
dmTTCTCC .765.01...... 68.168.033.02987  
(2.21) 
  
vi
v
viuuup
d
h
dmTTCTCC .797.01...... 5.15.044.02654  
(2.22) 
Trong đó: 
- p : hệ số trao đổi nhiệt tại cửa 
nạp và thải 
- m : lưu lượng khối lượng 
- Td : nhiệt độ sau cửa - cp : nhiệt dung riêng đẳng áp 
- Tu : nhiệt độ trước cửa - hv : độ nâng xupáp 
- Tw : nhiệt độ thành cửa - dvi : đường kính trong của đế xupáp. 
- Aw : diện tích bề mặt cửa 
Các hệ số sử dụng trong các phương trình trên được tra theo bảng 2.2. 
Bảng 2.2. Các hệ số của phương trình trao đổi nhiệt tại cửa nạp và thải 
Xupáp thải Xupáp nạp 
C4 1.2809 C7 1.5132 
C5 7.0451.10
-4 
C8 7.1625.10
-4 
C6 4.8035.10
-7 
C9 5.3719.10
-7 
2.4.2. Quy luật cháy và mô hình cháy 
a) Quy luật cháy 
Quá trình cháy chịu ảnh hưởng của rất nhiều thông số, mô tả quá trình cháy thông qua 
đặc tính tỏa nhiệt, chu trình cháy lý thuyết, quá trình cháy do người sử dụng định nghĩa 
hoặc đặc tính tỏa nhiệt dự tính. Trong đó cách thức tiếp cận tiện lợi và phổ biến nhất là sử 
dụng phương trình cháy Vibe. 
Quy luật Vibe được xác định thông qua các tham số như: điểm bắt đầu cháy, thời gian 
cháy, tham số đặc trưng cháy “m”. Các thông số trên có thể là không đổi hoặc thay đổi phụ 
thuộc vào từng chế độ làm việc của động cơ thông qua phương trình sau: 
 (2.23) 
 1.908.6..1.
908.6 
mym
c
eym
d
dx
-48- 
ở đây: (2.24) 
 (2.25) 
Trong đó: 
- Q: Nhiệt lượng do nhiên liệu sinh ra 
- : Góc quay trục khu u 
- 0: Điểm bắt đầu cháy 
- c: Khoảng thời gian cháy 
- m: Tham số đặc trưng cháy 
Tích phân phương trình 2.23 ta có: 
 (2.26) 
- x: Phần trăm khối lượng môi chất đốt cháy 
Hình 2.6 là đồ thị mô tả quan hệ tốc độ toả nhiệt và phần trăm khối lượng môi chất 
cháy theo góc quay trục khu u. 
Hình 2.6. Tốc độ toả nhiệt [49] 
b) Mô hình cháy 
Mô hình cháy được lựa chọn là mô hình Vibe 2 vùng (Two Zone Vibe) vì mô hình 
động cơ diesel sử dụng lưỡng nhiên liệu vừa có đặc điểm của động cơ cháy cưỡng bức 
(hình thành hỗn hợp từ bên ngoài) vừa có đặc điểm của động cơ cháy do nén (hình thành 
hỗn hợp bên trong). Quá trình cháy, tỏa nhiệt của nhiên liệu diesel phun mồi và hỗn hợp 
đồng nhất của nhiên liệu syngas-không khí được tính toán dựa trên đặc điểm tạo hỗn hợp 
và các đặc tính lý hóa của nhiên liệu thay thế. 
Mô hình cháy Vibe 2 vùng là mô hình cháy dự đoán được tốc độ giải phóng nhiệt cho 
động cơ khí nạp đồng nhất có xét đến các yếu tố ảnh hưởng của hình dạng buồng cháy, 
thời điểm phun, thành phần của khí nạp và mức độ chuyển động xoáy lốc. Quá trình cháy 
được giả thiết là xảy ra trước tiên trong vùng hỗn hợp đã được chuẩn bị tốt mà ở đó nhiên 
liệu diesel đã bay hơi hòa trộn đồng nhất với hỗn hợp nhiên liệu syngas-không khí với hệ 
Q
dQ
dx 
c
oy
 1.908.61.
myed
d
dx
x 
T
ố
c
đ
ộ
tỏ
a
n
h
iệ
t
M
ô
i
ch
ất
c
h
á
y
Góc quay TK(o)
Khảo sát
Tính theo Vibe
-49- 
số dư lượng không khí lý tưởng. Sau đó quá trình cháy diễn ra ở hai vùng cháy theo hai 
hướng là cháy khuếch tán của nhiên liệu diesel cùng hỗn hợp nhiên liệu syngas-không khí 
theo hướng đi vào lõi tia phun và quá trình cháy lan tràn màng lửa của hỗn hợp đồng nhất 
nhiên liệu syngas-không khí theo hướng về phía thành buồng cháy. 
Hình 2.7. Ảnh hưởng của tham số đặc trưng cháy [49] 
Hình 2.7 là đồ thị mô tả ảnh hưởng của tham số đặc trưng cháy “m” đến hình dạng của 
hàm Vibe. 
Đặc điểm quá trình cháy nhiên liệu diesel phụ thuộc nhiều vào đặc điểm quá trình 
phun nhiên liệu và chuyển động rối của môi chất trong xy lanh trong khi đặc điểm quá 
trình cháy lan tràn màng lửa của hỗn hợp syngas-không khí phụ thuộc nhiều vào áp suất, 
nhiệt độ, t lệ syngas-không khí và chuyển động rối của môi chất [47, 29]. 
Tốc độ cháy và tỏa nhiệt của nhiên liệu diesel và syngas: Quá trình cháy của nhiên 
liệu diesel được coi là xảy ra theo 2 pha chồng lấn. Đó là sự bốc cháy và cháy phần nhiên 
liệu diesel đã bay hơi và hòa trộn trước đó với không khí trong vùng hỗn hợp đã được 
chuẩn bị và sự cháy khuếch tán phần nhiên liệu chưa được chuẩn bị của phần lõi tia phun. 
Các quá trình cháy này diễn ra rất phức tạp, tuy nhiên để đơn giản hóa quá trình tính toán, 
có thể biểu diễn tốc độ cháy bằng các hàm thực nghiệm. Mô hình hai hàm Vibe chồng lấn 
được sử dụng để mô tả đồng thời tốc độ tỏa nhiệt của quá trình cháy hỗn hợp tạo trước và 
quá trình cháy khuếch tán của nhiên liệu trong tia phun như chỉ ra dưới đây: 
 (
)
 [ (
)
] 
 (
)
 [ (
)
] 
 (2.27) 
Trong đó, các chỉ số p và d lần lượt chỉ các phần cháy hỗn hợp chuẩn bị trước và cháy 
khuếch tán; a1, a2, Mp và Md là các hệ số; Qp và Qd lần lượt là tổng nhiệt cháy của phần 
nhiên liệu chuẩn bị trước và tổng nhiệt cháy của phần nhiên liệu cháy khuếch tán; là góc 
quay trục khu u tính từ thời điểm cháy; p, d lần lượt là khoảng thời gian cháy tính theo 
góc quay trục khu u của phần hỗn hợp chuẩn bị trước và phần nhiên liệu cháy khuếch tán. 
Các thành phần trên được xác định theo Miyamoto [49] như sau: 
- a1 = a2 = 6,908 
- Qp = hf mp hf là nhiệt trị thấp của nhiên liệu diesel; 
 mp là khối lượng nhiên liệu đã được chuẩn bị; 
Góc quay TK(o)
T
ố
c
đ
ộ
tỏ
a
n
h
iệ
t
-50- 
- mp = 0,5 mfi, mfi là lượng diesel phun trong thời gian cháy trễ; 
- Qd = hf md md là phần diesel cháy khuếch tán 
- md = mf – mfi, mf là tổng lượng diesel phun trong một chu trình; 
- Q = hf mf 
- Mp = 3; Md = 0,5 
- p =7; d =0,93 Qd/Na +24,5 
Syngas được hòa trộn đồng nhất với không khí trong xy lanh và phân bố ở cả các 
vùng nhiên liệu diesel đã bay hơi và chưa bay hơi của tia phun và ở vùng ngoài tia phun. 
Ở vùng nhiên liệu diesel đã được chuẩn bị, hơi diesel được hòa trộn đều với hỗn hợp 
syngas-không khí với hệ số dư lượng không khí lamda chung được coi là gần 1. Do đó sự 
cháy syngas trong vùng này, mpsyngas cũng sẽ diễn ra đồng thời với nhiên liệu diesel nên tốc 
độ cháy của nó cũng được biểu diễn theo hàm Vibe như của nhiên liệu diesel ở vùng này. 
Đối với vùng cháy khuếch tán của nhiên liệu diesel, với giả thiết hỗn hợp syngas-
không khí khuếch tán vào vùng cháy và đảm bảo quá trình cháy diễn ra với hệ số dư lượng 
không khí chung gần với 1 nên sự cháy syngas ở vùng này cũng diễn ra đồng thời với 
nhiên liệu diesel và tốc độ cháy của nó cũng được biểu diễn bằng hàm Vibe như của nhiên 
liệu diesel trong vùng cháy khuếch tán này. Tổng lượng syngas cháy trong vùng này, 
mdsyngas chính bằng lượng syngas khuếch tán cùng không khí vào để đốt cháy hết phần 
nhiên liệu diesel của lõi tia phun. 
Như vậy, hàm Vibe biểu diễn quá trình cháy của nhiên liệu diesel cùng syngas vẫn có 
dạng hàm (2.27) nêu trên nhưng khối lượng nhiên liệu tham gia cháy sẽ gồm cả nhiên liệu 
diesel và syngas cuốn vào cùng không khí để đảm bảo cháy hết nhiên liệu diesel (với hệ số 
dư lượng không khí chung gần với 1). Nghĩa là trong hàm Vibe (2.27) nói trên, ta có: 
Qp = hf mp + hsyngas mpsyngas 
Qd = hf md + hsyngas mdsyngas 
Trong đó: hsyngas là nhiệt trị của syngas. 
Đối với phần syngas trong vùng hỗn hợp nhạt đồng nhất với không khí ở xung quanh 
tia phun, quá trình cháy diễn ra theo kiểu lan tràn màng lửa. Vùng hỗn hợp này lớn hay 
nhỏ phụ thuộc vào lượng nhiên liệu diesel. Ở chế độ toàn tải, lượng nhiên liệu diesel lớn 
nên các tia phun có thể bao trùm gần hết thể tích buồng cháy nên vùng hỗn hợp này có thể 
tích rất nhỏ. Ngược lại, ở chế độ tải nhỏ, lượng diesel ít hơn nên vùng hỗn hợp syngas-
không khí có thể tích lớn hơn. Tổng lượng nhiên liệu cháy trong vùng này bằng tổng lượng 
syngas cấp trừ đi phần syngas cháy cùng nhiên liệu diesel trong tia phun như đã nói ở trên. 
2.4.3. Mô hình tính toán các thành phần phát thải 
2.4.3.1. Mô hình tính phát thải CO 
CO là sản phẩm cháy của quá trình cháy thiếu O2, tức là CO chủ yếu 

File đính kèm:

  • pdfluan_an_nghien_cuu_su_dung_khi_tong_hop_tu_sinh_khoi_cho_don.pdf
  • pdfBia Tomtat gửi BGD.pdf
  • pdfTom tat.Luanan.thang12.pdf
  • pdfwebsite.Tienganh.7.12.16.pdf
  • pdfwebsite.Tiengviet.7.12.16.pdf