Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
7
TÍNH TOÁN - MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TẠO HỖN HỢP TRONG HỆ
THỐNG CUNG CẤP BIOGAS CHO ĐỘNG CƠ RV 125-2
CALCULATE – SIMULATION MIXTURE PROCESS IN BIOGAS SUPPLYING
SYSTEM FOR RV 125-2 DIESEL ENGINE

SVTH: Dương Tuấn Việt, Lê Duy Linh
Lớp 05C4B, Khoa Cơ khí Giao thông, Trường Đại học Bách khoa
GVHD: TS. Dương Việt Dũng
Khoa Cơ khí Giao thông, Trường Đại học Bách khoa

TÓM TẮT
Động cơ lưỡng nhiên liệu được chuyển đổi từ động cơ Diesel RV 125-2. Kết cấu của bộ
hòa trộn trong hệ thống cung cấp Biogas của động cơ ảnh hưởng lớn đến hiệu quả sử dụng động
cơ. Báo cáo trình bày quá trình tính toán thiết kế bộ hòa trộn và mô phỏng quá trình tạo hỗn hợp
của Biogas và không khí trên đường ống nạp của động cơ khi sử dụng song song lưỡng nhiên
liệu. Từ tính toán và nghiên cứu phương pháp cấp Biogas để đưa ra các kết cấu của bộ hòa trộn.
Thông qua việc so sánh kết quả mô phỏng quá trình hòa trộn của các phương án dựa trên các chi
tiêu để lựa chọn kết cấu tối ưu của bộ hòa trộn.
ABSTRACT
Dual fuel Biogas – Diesel engine has been tranformed from original RV 125-2 Diesel
engine. The structure of the mixture chamber in Biogas supplying system affect to using effect of
engine. This report presents process calculate, design the mixture chamber and simulation prosess
mixture at charge pipe of Biogas and Diesel dual fuel engine. After calculating anf researching the
way to supply Biogas. The structure of micture chamber depen on that. And compareting the
results of these structure base on policy of best mixture. By simulation we'll have certaintly base for
calculated, and then to design, manufacture the Biogas supplying system.
1. Đặt vấn đề
Nhiên liệu Biogas đã và đang được nghiên cứu sử dụng làm nhiên liệu cho các
động cơ Diesel tĩnh tại ở các vùng nông thôn nước ta bước đầu đã mang lại những hiệu quả

hơn.
Do tính chất của việc tính toán là
cải tạo đường ống nạp nên đường kính
họng của bộ hòa trộn được tính toán kiểm
nghiệm trên cơ sở lượng Biogas và không
khí qua họng đi vào xilanh động cơ đảm bảo cháy hoàn toàn và tạo ra công suất yêu cầu:
Đường kính buồng hỗn hợp d
b
= 44 (mm), đường kính họng
d
h
= 35 (mm).
Sau khi xét đến các tổn thất trên đường ống nạp, và áp suất lưu trữ Biogas ta có:
Vận tốc dòng không khí đi qua họng:
2
23,44( / )
h Bi
Bi
Bi
pp
V m s

Vận tốc Biogas ra khỏi vòi phun:
2.
1
10,446( / )
1
h
h
dt

tiết lưu. 4- Bộ điều tốc. 5- Họng khuếch
tán. 6- Lọc không khí. 7- Đường ống nạp.
8- Vòi phun cao áp. 9- Đường ống thải.
10- Bơm cao áp.

Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
9

a – Cấp Biogas qua 6 lỗ b – Phun Biogas vào họng c – Cấp Biogas qua tiết diện
hình vành khăn
Hình 2. Kết cấu bộ hòa trộn.
2.2. Mô phỏng quá trình hòa trộn Biogas và không khí tại họng
2.2.1. Cơ sở lý thuyết của phương pháp mô phỏng
Xem dòng chảy không khí và Biogas trong đường ống nạp là dòng rối của chất khí
không chịu nén. Để giải bài toán dòng rối ta dùng 2 phương trình cơ bản: phương trình liên
tục
( . ) ( . )
0
uv
xy
và phương trình động lượng
,,
1
. . . ( )
u u dU u
u v U u v
x y dx y y
.
Nhưng 2 phương trình trên không đủ để giải tất cả các ẩn nên ta khép kín hệ
phương trình trên bởi mô hình rối

C
;
09,0C
;
1
k
;
23,1

2.2.2. Các điều kiện biên mô phỏng
Đường kính họng bộ hoà trộn: d
h
= 35mm, không khí
kk
= 1,225 kg/m
3
, thành
phần Biogas (60%Metan và 40% CO
2
) có
biogas
= 0,9 kg/m
3
, đường kính ống nạp: D
h
= 44
(mm), đường kính lỗ phun Biogas: d
0
=7 (mm).Vận tốc Biogas V
biogas

Ø52
Ø44
12
M8
28
Ø7
Ø35
7
28
60
Ø7
84
Ø35
3
28
Ø52
Ø44
12
M8
28
28
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
10
vận tốc trong lớp biên thay đổi từ giá trị 0 tại thành ống đến giá trị xấp xỉ 99% vận tốc
dòng ngoài và vùng chất lỏng chảy gần thành có sự ma sát giửa chất khí và thành ống nên
để công việc tính toán chính xác hơn ta phải chia lưới vùng sát thành ống thật dày và điều,
còn những vùng xa thành lưới được chia thưa hơn là để giảm thời gian tính toán. Lưới
được tạo ra với sự giúp đỡ của phần mềm Gambit 2.4, chỉnh lại khi giải bài toán trong
Fluent.
Sau khi lựa chọn các điều kiện biên của dòng không khí và dòng Biogas tại không

(a) Vectơ vận tốc hỗn hợp
trong đường ốn nạp
(b) Vectơ vận tốc hỗn hợp
trước xupap nạp
(c) Phân bố mật độ trước
xupap nap
Tuyển tập Báo cáo Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học lần thứ 7 Đại học Đà Nẵng năm 2010
11

Hình 5. Kết quả mô phỏng trường hợp cấp Biogas qua tiết diện hình vành khăn.
Vận tốc của hỗn hợp dọc đường ống nạp thay đổi trong khoảng 23 30 (m/s), giá
trị các vectơ vận tốc hỗn hợp trước không gian xupap nạp đồng đều, ít xuất hiện các vùng
xoáy. Khoảng biến thiên của vận tốc hỗn hợp trước xupap nạp tương đối nhỏ 17 20
(m/s). Ít xuất hiện các vùng xoáy, mật độ các thành phần có trong hỗn hợp lớn, phân bố
đều.
3. Kết luận
Động cơ Diesel RV125-2 là động cơ 4 kỳ, 1 xylanh và 1 buồng hỗn hợp, theo [4]
động cơ sẽ đạt được các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật tốt khi vận tốc trung bình của môi chất
qua buồng hỗn hợp là 20 30 ( m/s ), chất lượng hòa trộn còn thể hiện ở mật độ phân bố
các thành phần có trong hỗn hợp.
Theo kết quả mô phỏng, với những ưu điểm có được về sự đồng đều vận tốc trước
xupap nạp, mật độ phân bố các thành phần có trong hỗn hợp phân bố đều. Kết cấu của bộ
hỗn hợp thiết kế theo phương án cấp Biogas qua tiết diện hình vành khăn được lựa chọn để
thiết kế cho hệ thống cung cấp Biogas động cơ RV 125-2.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Http://Biogas.vn/index.
[2] Bùi Văn Ga, Lê Minh Tiến, Nguyễn Văn Đông, Nguyễn Văn Anh, Hệ thống cung cấp
Biogas cho động cơ Dual Biogas/Diesel,(2008), Tạp chí khoa học công nghệ, Đại học