Nghiên cứu đánh giá công suất và phát thải của động cơ Diesel D229-4 sử dụng nhiên liệu Diesel, Biodiesel B40 và Dimethyl Ether (DME) bằng phần mềm Diesel-RK
và
Abstract
This study simulates and evaluates the performance and emissions of the D229-4 Diesel engine using three different fuels: conventional Diesel (DO), Biodiesel B40 (40% methyl ester from vegetable oil/animal fat and 60% DO), and Dimethyl Ether (DME – a synthetic compound derived from natural gas or biomass) using Diesel-RK software (2023). The simulation results the at rated speed, Biodiesel B40 and DME offer advantages over conventional DO fuel. The total emissions of B40 and DME decreased significantly compared with Diesel fuel, by 12.29% and 38.13%, respectively. In terms of performance, power decreased by about 3.2% with B40 and 0.5% with DME. Similarly, torque also decreased by 3.32% and 0.14%, respectively. However, the particulate matter (PM) concentration of DME is higher than of that DO, whereas B40 shows a noticeable reduction. With advantages in performance and emission reduction, B40 and DME can be considered potential alternative fuels for Diesel engines in the future.
Tóm tắt
Nghiên cứu này nhằm mô phỏng, đánh giá hiệu suất và phát thải của động cơ Diesel D229-4 khi sử dụng ba loại nhiên liệu gồm: Diesel truyền thống (DO), Biodiesel B40 (40% methyl ester từ dầu thực vật/ mỡ động vật và 60% DO) và Dimethyl Ether (DME – hợp chất tổng hợp từ khí tự nhiên, sinh khối) bằng phần mềm Diesel-RK (2023). Kết quả mô phỏng tại vòng tua định mức thì nhiên liệu Biodiesel B40 và DME có ưu điểm hơn so với nhiên liệu DO truyền thống. Tổng mức phát thải của nhiên liệu B40 và DME so với nhiên liệu Diesel truyền thống giảm mạnh lần lượt là 12,29% và 38,13%. Về hiệu suất, công suất giảm khoảng 3,2% với B40 và 0,5% với DME. Tương tự, mô men xoắn cũng giảm lần lượt là 3,32% và 0,14%. Tuy nhiên, diễn biến nồng độ muội than của DME cao hơn DO, trong khi B40 giảm rõ rệt. Với nhiều ưu điểm về hiệu suất và sự giảm phát thải, B40 và DME có thể được xem như là nhiên liệu thay thế tiềm năng cho động cơ Diesel trong tương lai.
Article Details
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Tài liệu tham khảo
Akbari, M., Fatahi, H., Renzi, M., & Bitruzzella, M. (2022). The Effects of Biodiesel on the Performance and Gas Emissions of Farm Tractors’ Engines: A Systematic Review, Meta-Analysis, and Meta-Regression. Energies, 15(17), 6226. https://doi.org/10.3390/en17174226
Al-Dawody, M. F., & Bhatti, S. K. (2011). Effect of soybean oil biofuel blending on the performance and emissions of Diesel engine using Diesel-RK software. International Journal of Engineering Science and Technology (IJEST), 3(6), 4539–4555.
Chiến, N. H., Trường, N. P., & Hiệp, N. H. (2015). Tính toán, so sánh các chỉ tiêu môi trường của động cơ D1146 trên xe Bus khi sử dụng nhiên liệu Diesel truyền thống (DO) và nhiên liệu thay thế Dimethyl ether (DME). Tạp chí Khoa học và Công nghệ Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 34, 49–54.
Đoàn, N. C., & Chinh, B. V. (2018). Nghiên cứu ảnh hưởng của việc bổ sung Dimethyl Ether vào đường nạp đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ Diesel. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội, 44, 75–78.
Hạnh, N. Đ. (2020). Nghiên cứu ảnh hưởng của hỗn hợp nhiên liệu dầu thực vật - Diesel đến phun nhiên liệu, tạo hỗn hợp, cháy và tính năng của động cơ Diesel tàu thủy (Luận án tiến sĩ). Trường Đại học Hàng hải Việt Nam.
Nguyen, V. H., Duong, M. Q., Nguyen, K. T., Pham, T. V. H., & Pham, P. K. (2020). An extensive analysis of Biodiesel blend combustion characteristics under a wide range of thermal conditions of a cooperative fuel research engine. Sustainability, 12(18), 7666. https://doi.org/10.3390/su12187666
Patil, K. R., & Thipse, S. S. (2012). The potential of DME–Diesel blends as an alternative fuel for CI engines. International Journal of Emerging Technology and Advanced Engineering, 2(10), 35–42.
Sezer, I. (2011). Thermodynamic, performance and emission investigation of a Diesel engine running on Dimethyl Ether and Diethyl Ether. International Journal of Thermal Sciences, 50(8), 1594–1603. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2011.03.021
Thomas, G., Feng, B., Veeraragavan, A., Cleary, M. J., & Drinnan, N. (2014). Emissions from DME combustion in Diesel engines and their implications on meeting future emission norms: A review. Fuel Processing Technology, 119, 286–304.
Yến, P. Đ. (2015). Nghiên cứu ảnh hưởng của nhiên liệu Diesel sinh học B10, B20 đến các chỉ tiêu kinh tế, năng lượng và môi trường của động cơ Diesel (Luận án tiến sĩ). Học viện Kỹ thuật Quân sự.
Yoon, S. H., Cha, J. P., & Lee, C. S. (2010). An investigation of the effects of spray angle and injection strategy on Dimethyl Ether (DME) combustion and exhaust emission characteristics in a common-rail Diesel engine. Fuel, 89(1), 422–434 10.1016/j.fuproc.2010.04.017
Zhang, F., Kurjata, M., Sebbar, N., Zirwes, T., Fedoryk, M., Harth, S., Wang, R., Habisreuther, P., Trimis, D., & Bockhorn, H. (2022). Numerical study on flame stabilization and formation in a novel burner system for sulfur combustion. Energy & Fuels, 36(7), 4094–4106. https://doi.org/10.1021/acs.energyfuels.1c04007