MÔ PHỎNG SỐ HIỆU SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH PHÁT THẢI CỦA HỖN HỢP NHIÊN LIỆU H2/NH3 TRONG ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC

Nguyễn Hưng Tâm; Bùi Văn Hùng; Lê Anh Vân; Lâm Đạo Nhơn

doi:10.34238/tnu-jst.13479

MÔ PHỎNG SỐ HIỆU SUẤT VÀ ĐẶC TÍNH PHÁT THẢI CỦA HỖN HỢP NHIÊN LIỆU H2/NH3 TRONG ĐỘNG CƠ ĐÁNH LỬA CƯỠNG BỨC

Thông tin bài báo

Ngày nhận bài: 24/08/25 Ngày hoàn thiện: 13/04/26 Ngày đăng: 14/04/26

Các tác giả

1. Nguyễn Hưng Tâm, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng
2. Bùi Văn Hùng , Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng
3. Lê Anh Vân, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng
4. Lâm Đạo Nhơn, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật - Đại học Đà Nẵng

Tóm tắt

Nghiên cứu này sử dụng phần mềm ANSYS Forte để phân tích ảnh hưởng của tỷ lệ H₂ (30–50%) trong hỗn hợp H₂/NH₃ đến đặc tính cháy và phát thải trên động cơ đánh lửa cưỡng bức (SI). Kết quả cho thấy hỗn hợp 50% H₂–50% NH₃ đạt áp suất cháy cực đại 5,83 MPa (cao hơn 53,7% so với hỗn hợp 30% H₂) và nhiệt độ cháy 2764 K, nhờ đặc tính khuếch tán và tốc độ phản ứng vượt trội của hydro. Công suất chỉ thị giảm 21,4% so với i-C₈H₁₈ do mật độ năng lượng thấp hơn. Trong điều kiện cháy hoàn toàn (ϕ = 1), tất cả hỗn hợp H₂–NH₃ không phát thải CO và giảm 28,7–33% NO_x so với nhiên liệu hydrocarbon truyền thống. Hỗn hợp 30% H₂ đạt mức NO_x thấp nhất (2420 ppm), nhưng mức giảm công suất 16,7% nhấn mạnh trade-off giữa kiểm soát phát thải và duy trì hiệu suất động cơ. Hỗn hợp 40% H₂–60% NH₃ thể hiện điểm cân bằng với áp suất cháy 4,21 MPa, hỗ trợ chuyển đổi nhiên liệu từ động cơ truyền thống bằng cách giảm đáng kể khí thải trong bối cảnh hiệu suất bị ảnh hưởng.

Từ khóa

Mô phỏng số; Nhiên liệu thay thế; Hỗn hợp hydro–amoniac; Động cơ nhiên liệu khí; Hiệu suất

Toàn văn:

PDF (English)

Tài liệu tham khảo

[1] European Commission, European Green Deal: Commission proposes transformation of EU economy and society to meet climate ambitions, Pershoek: Europese Commissie, 2021, p. 14.

[2] G. Santos, “Road transport and CO₂ emissions: What are the challenges?,” Transport Policy, vol. 59, pp. 71-74, 2017, doi: 10.1016/j.tranpol.2017.06.007.

[3] T. V. Johnson, “Review of CO₂ emissions and technologies in the road transportation sector,” SAE Int. J. Engines, vol. 3, no. 1, pp. 1079-1098, 2010.

[4] J. D. Pagliuso, “Biofuels for spark-ignition engines,” in Advanced Direct Injection Combustion Engine Technologies and Development, Woodhead Publishing, 2010, pp. 229-259, doi: 10.1533/9781845697327.229.

[5] M. A. H. Khan et al., “Investigation of biofuel as a potential renewable energy source,” Atmosphere, vol. 12, no. 10, Art. no. 1289, 2021, doi: 10.3390/atmos12101289.

[6] A. Janssen et al., “The impact of different biofuel components in diesel blends on engine efficiency and emission performance,” SAE Tech. Paper, 2010, doi: 10.4271/2010-01-2119.

[7] A. Garcia et al., “Electric vehicles vs e-fuelled ICE vehicles: Comparison of potentials for life cycle CO₂ emission reduction,” SAE Tech. Paper, 2022, doi: 10.4271/2022-01-0745.

[8] M. Rothbart, “E-fuel production via renewables and the impact on the in-use CO₂ performance,” SAE Tech. Paper, 2020, doi: 10.4271/2020-01-2139.

[9] H. Ababneh and B. H. Hameed, “Electrofuels as emerging new green alternative fuel: A review of recent literature,” Energy Convers. Manage., vol. 254, 2022, doi: 10.1016/j.enconman.2022.115213.

[10] P. Kumar and T. R. Meyer, “Experimental and modeling study of chemical-kinetics mechanisms for H2–NH3–air mixtures in laminar premixed jet flames,” Fuel, vol. 108, pp. 166-176, 2013, doi: 10.1016/j.fuel.2012.06.103.

[11] B. Wang et al., “Effect of diesel-ignited ammonia/hydrogen mixture fuel combustion on engine combustion and emission performance,” Fuel, vol. 331, 2023, Art. no. 125865, doi: 10.1016/j.fuel.2022.125865.

[12] G. P. Smith, D. M. Golden, M. Frenklach, N. W. Moriarty, B. Eiteneer, M. Goldenberg, et al., “Gri-Mech 3.0 Mechanism,” 2021. [Online]. Available: http://combustion.berkeley.edu/gri-mech/ version30/text30.html. [Accessed June 2, 2021].

[13] ANSYS, Forte. Theory Manual. R1, 2021.

[14] Z. Han and R. D. Reitz, “Turbulence Modeling of Internal Combustion Engines Using RNG κ-ε Models,” Combust. Sci. Technol., vol. 106, no. 4-6, pp. 267-295, 1995, doi: 10.1080/0010220950890778.

[15] C. Lhuillier et al., "Performance and emissions of an ammonia-fueled SI engine with hydrogen enrichment," SAE Technical Paper 2020-01-XXXX, 2020, doi: 10.4271/2019-24-0137.

[16] S. Verhelst et al., "Hydrogen engine-specific properties," International Journal of Hydrogen Energy, vol. 26, no. 9, pp. 987-990, 2001, doi: 10.1016/S0360-3199(01)00026-X.

[17] C. Ji et al., "Performance of a hydrogen-blended gasoline direct injection engine under various second thermodynamic law efficiencies," Applied Energy, vol. 102, pp. 746-758, 2013, doi: 10.1016/j.enconman.2018.06.112.

[18] J. Sun et al., “Pollutant formation mechanisms in hydrogen–ammonia–methanol ternary carbon-neutral fuel blend combustion,” International Journal of Hydrogen Energy, vol. 48, no. 12, pp. 4567-4578, 2023, doi: 10.3390/molecules28248140.

[19] S. Mashruk et al., “Evolution of N₂O production at lean combustion condition in NH₃/H₂/air premixed swirling flames,” Combustion and Flame, vol. 244, 2022, doi: 10.1016/j.combustflame.2022.112299.

DOI: https://doi.org/10.34238/tnu-jst.13479

Các bài báo tham chiếu

Hiện tại không có bài báo tham chiếu



Ghi nhớ