Download Đồ án Thiết kế xe ba bánh chạy bằng Biogas phục vụ vận chuyển ở nông thôn miễn phí
LỜI NÓI ĐẦU 4
1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 6
1.1. Những vấn đề môi trường của Việt Nam và thế giới hiện nay 6
1.2. Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế 8
1.3. Mục đích ý nghĩa của đề tài 9
1.3.1. Mục đích của đề tài 9
1.3.2. Ý nghĩa của đề tài 9
2. TỔNG QUAN VỀ BIOGAS 10
2.1. Vấn đề năng lượng hiện nay 10
2.2. Tình hình phát triển Biogas 10
2.2.1. Trên thế giới 10
2.2.2. Ở Việt Nam 11
2.2.3. Kết luận 13
3. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ, SẢN XUẤT VÀ CÁC ỨNG DỤNG CỦA BIOGAS 13
3.1. Tính chất của Biogas 13
3.2. Yêu cầu của Biogas sử dụng làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong 15
3.3. Phương pháp tách lọc H2S và CO2 16
3.3.1. Lý thuyết về hấp phụ và hấp thụ 16
3.3.2. Sự cần thiết phải tách lọc, tinh luyện Biogas 17
3.3.3. Sơ đồ hệ thống tách H2S và CO2 18
3.3.4. Công nghệ tách lọc H2S 19
3.3.5. Công nghệ tách lọc CO2 21
3.4. Sản xuất Biogas 23
3.5. Ứng dụng của Biogas 24
4. HỆ THỐNG NÉN KHÍ BIOGAS VÀO BÌNH LƯU TRỮ 25
4.1 Sơ đồ quá trình nén khí biogas: 25
4.2. Ống nối cao áp, đầu nối giữa máy nén, bình lưu trữ 29
4.2.1. Ống nối cao áp và bình lưu trữ biogas nén 29
4.3.2. Thiết kế các loại đầu nối sử dụng trong quá trình nén 30
5. TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH NÉN KHÍ BIOGAS VÀO BÌNH LƯU TRỮ 31
5.1. Thông số tính toán quá trình nén khí Biogas vào bình lưu trữ và thành phần khí Biogas trong các trường hợp nén khác nhau 31
5.2. Tính toán quá trình nén khí Biogas vào bình lưu trữ 32
6. ỨNG DỤNG BIOGAS TRÊN ĐỘNG CƠ XE GẮN MÁY 33
6.1. Giới thiệu đặc tính kỹ thuật động cơ xe Honda Wave α thí nghiệm 33
6.2. Tính toán chu trình nhiệt của động cơ 34
6.2.1. Tính toán chu trình nhiệt cho động cơ dùng Xăng 34
6.2.2. Tính toán chu trình nhiệt cho động cơ dùng Biogas 43
6.2.3. So sánh kết quả tính toán chu trình nhiệt của động cơ 62
6.3. Tính toán thiết kế hệ thống cung cấp nhiên liệu Biogas 65
6.3.1. Sơ đồ hệ thống lưỡng nhiên liệu Xăng-Biogas 65
6.3.2. Tính toán bộ hỗn hợp Biogas – Không khí 66
6.3.3.Xác định đường kính lỗ phun của van cung cấp Biogas 70
6.3.4. Cải tạo bộ chế hòa khí để dùng lưỡng nhiên liệu Xăng-Biogas 71
7. MỘT SỐ LOẠI XE BA BÁNH THAM KHẢO . 72
8. PHƯƠNG ÁN CẢI TẠO, LẮP ĐẶT. 74
8.1. Xe máy cải tạo. 74
8.2. Thùng xe. 74
8.3. Lắp đặt thùng xe với nửa thân xe máy. 75
9. THIẾT KẾ HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ 77
9.1. Chọn phương án truyền động. 77
9.2. Chọn loại xích và tính toán bộ truyền xích 79
9.3. Bộ vi sai 85
10. HỆ THỐNG PHANH. 89
10.1. Chọn loại dẫn động phanh và cơ cấu phanh. 89
10.2. Xác định tọa độ trọng tâm xe khi có tải 90
10.3. Xác định tọa độ trọng tâm xe khi không tải 92
10.4. Tính momen cần sinh ra ở các cơ cấu phanh 92
11.HỆ THỐNG TREO. 96
11.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại hệ thống treo 96
11.2. Hệ thống treo thiết kế. 97
12. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
1. GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
1.1. Những vấn đề môi trường của Việt Nam và thế giới hiện nay
Tài nguyên và môi trường có vị trí đặc biệt quan trọng đối với con người và phát triển. Tạo hóa đã sinh ra chúng ta và hành tinh bé nhỏ để nuôi dưỡng chúng ta từ bao đời nay. Hàng ngày chúng ta sử dụng không khí, nước, thực phẩm để tồn tại và sử dụng các nguồn tài nguyên thiên nhiên và môi trường để đáp ứng các nhu cầu thiết yếu của mình. Mỗi sự biến đổi của tự nhiên, của môi trường đều liên hệ mật thiết đến chúng ta, sự đe dọa nào đối với thiên nhiên, môi trường cũng chính là đe dọa đối với chúng ta.
Thế nhưng, việc mở rộng quy mô hoạt động của con người trong những thập niên gần đây, đặc biệt là cùng với những tiến bộ của khoa học và kỹ thuật, con người đã gây nên những vấn đề hết sức nghiêm trọng. Đó chính là vấn đề ô nhiễm môi trường và sự cạn kiệt nguồn tài nguyên thiên nhiên của hành tinh chúng ta. Điều đó làm cho con người phải thừa nhận rằng sự phát triển kinh tế nhằm làm cho cuộc sống trở nên thịnh vượng hơn, nếu không được quản lý tốt có thể sẽ hủy hoại sự sống của loài người chúng ta. Tuy nhiên, chúng ta cũng phải thừa nhận rằng, sự tồn tại của con người cũng không thể tránh khỏi những tác động lên môi trường. Bản thân tự nhiên không phải luôn ở trạng thái tĩnh mà trái lại nó luôn vận động. Chúng ta coi trọng công tác bảo tồn không có nghĩa là chúng ta xác định tình trạng lý tưởng mà tại đó con người không tác động gì đến môi trường. Điều tốt nhất chúng ta có thể làm là giảm thiểu những ảnh hưởng tiêu cực do các hoạt động của chúng ta lên môi trường hiện nay cũng như trong tương lai.
Đất là nguồn tài nguyên vô giá đang bị xâm hại nặng nề. Số liệu của Liên hợp quốc cho thấy cứ mỗi phút trên phạm vi toàn cầu có khoảng 10 ha đất trở thành sa mạc. Diện tích đất canh tác trên đầu người giảm nhanh từ 0,5 ha/người xuống còn 0,2 ha/đầu người và dự báo trong vòng 50 năm tới chỉ còn khoảng 0,14 ha/đầu người. Ở Việt Nam, số liệu thống kê cho thấy sự suy giảm đất canh tác, sự suy thoái chất lượng đất và sa mạc hóa cũng đang diễn ra với tốc độ nhanh. Xói mòn, rửa trôi, khô hạn, sạt lở, mặn hóa, phèn hóa..v.v. đang xảy ra phổ biến ở nhiều nơi đã làm cho khoảng 50% trong số 33 triệu ha đất tự nhiên được coi là “có vấn đề suy thoái”.
Nước là nguồn tài nguyên không thể thay thế cũng đang đứng trước nguy cơ bị suy thoái mạnh trên phạm vi toàn cầu, trong đó nước thải là nguyên nhân chính. Theo số liệu thống kê, hàng năm có khoảng hơn 500 tỷ m3 nước thải (trong đó phần lớn là nước thải công nghiệp) thải vào nguồn nước tự nhiên và sau 10 năm thì số lượng này tăng gấp đôi. Khối lượng nước thải này làm ô nhiễm hơn 40% lưu lượng nước ổn định của các dòng sông trên trái đất. Ở nước ta, hàng năm có hơn một tỷ m3 nước thải, mà hầu hết là chưa qua sử lý được thải ra môi trường. Dự báo nước thải sẽ tăng hàng chục lần trong quá trình đẩy mạnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước. Khối lượng nước thải này đã, đang và sẽ làm nhiều nguồn nước trên phạm vi cả nước ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt là các sông hồ tại các đô thị lớn.
Rừng là chiếc nôi sinh ra và che chở cho loài người cũng đang phải đối mặt với sự suy giảm nhanh về số lượng và chất lượng. Vào thời kỳ tiền sử, diện tích rừng đạt tới 8 tỷ ha (che phủ 2/3 diện tích lục địa), đến thế kỷ 19 còn khoảng 5,5 tỷ ha và hiện nay chi còn khoảng 2,6 tỷ ha. Số liệu thống kê cho thấy diện tích rừng đang suy giảm với tốc độ chóng mặt (mỗi phút mất đi khoảng 30 ha rừng) và theo dự báo với tốc độ này chỉ khoảng 160 năm nữa toàn bộ rừng trên trái đất sẽ biến mất.
Cùng với rừng, đa dạng sinh học cũng đóng vai trò quan trọng đối với con người và thiên nhiên. Từ nhiều thập kỷ nay, hoạt động của con người đã tác động mạnh tới thế giới sinh vật, được xem là tương đương hay thậm chí lớn hơn nhiều so với các đợt tuyệt chủng lớn nhất trong thời tiền sử. Việt Nam là nước có mức độ đa dạng sinh học đứng thứ 10 thế giới, nhưng tốc độ suy giảm được xếp vào loại nhanh nhất. Nhiều hệ sinh thái tự nhiên bị xâm phạm, suy giảm diện tích. Trong gần không đầy 50 năm, diện tích rừng ngập mặn suy giảm gần 3/4.
Những con số thống kê cho ta thấy bức tranh ảm đạm về tình trạng suy thoái tài nguyên và môi trường ở quy mô toàn cầu và ở nước ta. Có rất nhiều vấn đề được đề cập đến, nhưng trong đó đáng lưu tâm nhất đó là hiện tượng trái đất đang ấm dần lên.
Hành tinh của chúng ta là một thể thống nhất, do đó khi có bất kì một yếu tố nào thay đổi thì nó sẽ gây nên những phản ứng dây chuyền đến các yếu tố khác. Sự ấm dần lên của trái đất sẽ kéo theo sự thay đổi về khí hậu theo chiều hướng bất lợi, mà cụ thể là sẽ làm cho thiên tai thường xuyên xảy ra với tần suất cao và diễn biến phức tạp hơn, những đợt hạn hán và lũ lụt sẽ càng thêm dữ dội. Riêng ở Việt Nam vào năm 1998, hiện tượng Enino đã gây nên những đợt hạn hán nghiêm trọng, ở nhiều vùng mà đặc biệt là ở Nam trung bộ và Tây nguyên, người dân không có đủ nước để sinh hoạt chứ chưa dám nói đến nước sạch và nước để sản xuất, gia súc không có đủ nước để uống, hàng trăm hecta rừng bị thiêu rụi vì khô hạn. Sang năm 1999, đến lượt hiện tượng Lalina hoành hành, nó đã gây nên những trận đại hồng thủy dự dội ở miền trung mà đến nay nhiều người vẫn chưa quên được sự khủng khiếp của nó. Là một hiện tượng tự nhiên có tính quy luật là cứ 8 năm một lần, nhưng chưa có bao giờ Eninô lại gây nên những ảnh hưởng nghiêm trọng như vậy. Đó chỉ là những điều mà chúng ta nhìn thấy được ở Việt Nam, sự ấm dần lên của trái đất còn làm cho băng ở các cực sẽ tan ra. Theo dự báo của các chuyên gia ở đại học Oxford (Anh) thì trong vòng 100 năm nữa nhiệt độ trái đất sẽ tăng lên từ 2 đến 11 độ (oC) so với hiện tại. Như vậy thì hàng tỷ mét khối nước đổ vào đại dương do sự tan của băng sẽ nhấn chìm các đảo nhỏ, các quốc gia vốn có địa hình thấp như Hà Lan và phần lớn các vùng duyên hải trên thế giới, nơi cư trú của hàng trăm triệu người cũng sẽ bị nhấn chìm. Tệ hại hơn nữa, sự tan chảy của băng sẽ hình thành những dòng hải lưu lạnh bất thường trong lòng đại dương, các dòng hải lưu này sẽ làm ảnh hưởng đến các dòng hải lưu ấm. Sự thay đổi không theo quy luật của các dòng hải lưu sẽ làm cho khí hậu của trái đất sẽ thay đổi một cách bất thường, đó chính là cách nói khác của một thảm họa thiên tai.
1.2. Sự cần thiết phải có nguồn nhiên liệu thay thế
Từ những năm 1849 - 1850, con người đã biết chưng cất dầu mỏ để lấy ra dầu hỏa, còn Xăng là thành phần chưng cất nhẹ hơn dầu hỏa thì chưa hề được sử dụng đến và phải đem đổ đi một nơi thật xa. Lúc đó con người tạo ra dầu hỏa với mục đích thắp sáng hay đun nấu đơn thuần. Nhưng với sự tiến bộ của khoa học và kỹ thuật, từ việc sử dụng những động cơ hơi nước cồng kềnh và hiệu quả thấp, con người đã tìm cách để sử dụng Xăng và dầu Diesel cho động cơ đốt trong, là loại động cơ nhỏ gọn hơn nhưng có hiệu quả cao hơn hẳn. Cùng với những khám phá khoa học vĩ đại khác, sự phát minh ra động cơ đốt trong sử dụng Xăng và dầu Diesel đã thúc đẩy xã hội loài người đạt những bước phát triển vượt bậc, đem đến cuộc sống ấm no, hạnh phúc và văn minh cho hàng tỷ người trên thế giới.
Những hiệu quả và giá trị của dầu mỏ và động cơ đốt trong mang lại thật sự không ai có thể phủ nhận được. Nguồn năng lượng chúng mang lại hầu như là chiếm ưu thế hoàn toàn. Do vậy, mà hầu hết các quốc gia trên thế giới đều muốn chiếm ưu thế và chủ động về nguồn dầu mỏ. Cuộc khủng hoảng năng lượng vào thập kỷ 70 của thế kỷ 20 đã một lần nữa khẳng định tầm quan trọng chiến lược của dầu mỏ đối với mỗi quốc gia và cho toàn thế giới.
Nhưng theo đoán của các nhà khoa học thì với tốc độ khai thác hiện nay, trữ lượng dầu mỏ còn lại của trái đất cũng chỉ đủ cho con người khai thác trong vòng không quá 40 năm nữa.
Bên cạnh đó những hậu quả mà khi chúng ta sử dụng dầu mỏ và động cơ đốt trong đem lại từ các chất thải khí làm ô nhiễm không khí, làm thủng tầng ôzôn, gây hiệu ứng nhà kính. Trong các chất độc hại thì CO, NOx, HC…do các loại động cơ thải ra, là nguyên nhân chính gây ô nhiễm bầu không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, con người phải đứng trước một thách thức lớn là phải có nguồn nhiên liệu thay thế.
Một xu hướng hiện nay, là nghiên cứu thay thế sử dụng nhiên liệu truyền thống: Xăng, dầu Diesel,… bằng các loại nhiên liệu mới “sạch”, nhiên liệu tái sinh cho các loại động cơ như năng lượng mặt trời, khí thiên nhiên, khí dầu mỏ hóa lỏng, năng lượng điện, khí sinh vật Biogas, năng lượng thủy điện…Việc chuyển dần sang sử dụng các loại nhiên liệu không truyền thống đã trở thành chiến lược trong chính sách năng lượng của nhiều quốc gia phát triển.
1.3. Mục đích ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Mục đích của đề tài
Nghiên cứu chế tạo xe ba bánh chạy bằng biogas phục vụ vận chuyển hàng hóa ở nông thôn Việt Nam
Nghiên cứu cải tạo bộ chế hòa khí nguyên thủy của xe gắn máy dùng Xăng sang dùng lưỡng nhiên liệu Xăng – Biogas.
1.3.2. Ý nghĩa của đề tài
Sử dụng Biogas để làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong nói chung và các phương tiện giao thông vận tải nói riêng sẽ làm giảm mức độ phát thải khí CO2, NOx, HC, CO … góp phần thực hiện các công ước quốc tế về môi trường mà Việt Nam đã cam kết tham gia.
Tìm ra một giải pháp cho vấn đề sử dụng nguồn nhiên liệu Biogas mà hiện nay chúng ta đang lãng phí.
2. TỔNG QUAN VỀ BIOGAS
2.1. Vấn đề năng lượng hiện nay
Trong thời đại khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão như ngày nay thì nhu cầu về năng lượng là rất cần thiết, trong khi các nguồn năng lượng dự trữ như than đá, dầu mỏ, khí đốt thiên nhiên và ngay cả thủy điện là có hạn khiến cho nhân loại có nguy cơ đứng trước việc thiếu năng lượng. Việc tìm kiếm và khai thác các nguồn năng lượng mới như năng lượng hạt nhân, năng lượng địa nhiệt, năng lượng gió, năng lượng mặt trời … là một trong những hướng quan trọng trong kế hoạch phát triển năng lượng. Dân số thế giới ngày càng tăng khiến cho nhu cầu tiêu thụ năng lượng phục vụ sinh hoạt cũng tăng lên. Do đó, việc nghiên cứu sử dụng các nguồn khí sinh học (Biogas) đã được triển khai và đạt được một số thành tựu đáng kể ở nhiều nước nhất là các nước đang phát triển Châu Á.
2.2. Tình hình phát triển Biogas
2..2.1. Trên thế giới
Hiện nay ở quy mô toàn cầu, Biogas là nguồn năng lượng lớn. Tổng sản lượng ứng dụng chiếm 9% đến 10 % tổng năng lượng trên thế giới.
Theo tính toán, nếu tận dụng xử lý được hết nguồn phế thải toàn cầu thì hàng năm người ta có thể tạo 200 tỷ m3 khí sinh học, tương đương 150 đến 200 triệu tấn nhiên liệu và kèm theo nó là khoảng 20 triệu tấn phân bón hữu cơ chất lượng cao.
Có thể nói rằng, Ấn Độ và Trung Quốc là hai quốc gia có sự phát triển nhanh chóng về công nghệ xây dựng các bể lên men mêtan.
- Ấn Độ
Công nghệ khí sinh học bắt đầu ở Ấn Độ bắt đầu từ năm 1897. Ban đầu, các trạm Biogas chỉ có quy mô hộ gia đình. Hàng năm có khoảng 200.000 hộ gia đình Ấn Độ chuyển từ sử dụng năng lượng củi đốt sang sử dụng Biogas. Năm 1985, Ấn Độ có khoảng 1 triệu bể với chi phí xây dựng khoảng 55 triệu đô la. Tính tới năm 1999 đã có tới 2,9 triệu công trình hầm khí sinh học gia đình và 2700 công trình hầm khí tập thể xử lý phân người được xây dựng. Ước tính số công trình này hàng năm tiết kiệm 3 triệu tấn củi và 0,7 triệu tấn Urê. Tháng 3 năm 2000, Ấn Độ có 3 triệu công trình hầm khí sinh học.
- Trung Quốc
5a57gtZpsogu2x1
