Tài liệu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel ds 60r

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ AO HÙNG LINH ỨNG DỤNG DẦU DỪA LÀM NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL DS-60R NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ô TÔ, MÁY KÉO - 605246 S KC 0 0 0 4 2 7 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09 năm 2005 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ ỨNG DỤNG DẦU DỪA LÀM NHIÊN LIỆU CHO ĐỘNG CƠ DIESEL DS-60R Chuyên ngành: Khai thác và bảo trì Ôtô Mã số ngành: 60 52 46 HVTH: KS Ao Hùng Linh GVHD: PGS.TS Nguyễn Lê Ninh TP.Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2005 CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán bộ hướng dẫn khoa học:…………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Cán bộ chấm nhận xét 1:……………………………………………………………….... ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Cán bộ chấm nh ận xét 2:……………………………………………………………….... ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT ngày tháng năm LỜI CẢM ƠN Được thực hiện luận văn Thạc sĩ là niềm hãnh diện cho mỗi kỹ sư. Với sự dẫn dắt tận tình của Thầy PGS.TS Nguyễn Lê Ninh tôi đã hòan thành luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn Thầy là người đã tận tình hướng dẫn giúp đỡ tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp này. Tôi xin chân thành cảm ơn tập thể kỹ sư phân xưởng lắp ráp động cơ Công ty Vinappro, các kỹ thuật viên Trung tâm đăng kiểm 50-07 V đã tạo mọi điều kiện kỹ thuật giúp tôi hoàn thành luận văn. Tôi cũng xin gởi lời cám ơn đến thầy cô trong khoa Cơ khí Động lực đã tạo mọi điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn. Xin cảm ơn các học viên Cao học khóa 2003 đã cho những lời góp ý, động viên tôi trong quá trình học cũng như hoàn luận văn. Xin chân thành cảm ơn. Ao Hùng Linh Abstract Fossil fuel will run out in 20 or 50 years ? Nobody is sure of it. Diesel fuel has an essential function in the industrial economy of a country. It is used in city buses, locomotives, electric generator, etc… We have studied the suitability of coconut oil for diesel engines, as well as evaluted with regard to combustion conditions and specification defined in fuel standard of Viet Nam. We mix coconut oil and ethanol in variable rate and give the solutions to crude coconut oil. This result enables to develop new uses for crude coconut oil and the mixture of coconut oil and ethanol. MỤC LỤC Trang CHƯƠNG I : ĐẶT VẤN ĐỀ 1 Lý do chọn đề tài Đối tượng nghiên cứu - phương pháp nghiên cứu Giới hạn đề tài Tiềm năng dầu thực vật ở nước ta Tiềm năng dầu thực vật Nguyên liệu dầu dừa 4.2.1 Cây dừa 4.2.2 Dầu dừa 5. Tổng quan về tình hình sử dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ Diesel ở các nước 5.1 Ở Châu Mỹ 5.2 Ở Châu Âu 5.3 Ở Châu Á 5.4 Ở Châu Phi 6. Các vùng nhiên liệu ở nước ta 11 11 11 11 12 13 CHƯƠNG II: ĐÁNH GIÁ TÍNH NHIÊN LIỆU CỦA DẦU DỪA 14 1. 2. 3. 4. 1. Các chỉ tiêu nhiên liệu đối với dầu dừa tự nhiên trên thị trường 2. Hướng cải thiện các chỉ tiêu cho phù hợp yêu cầu đối với nhiên liệu của động cơ Diesel 2.1 Phương pháp sấy nóng nhiên liệu 2.3 Phương pháp pha loãng 2.3 Phương pháp cracking 2.4 Phương pháp nhũ tương hóa 2.5 Phương pháp ester hóa 3. Chuẩn hóa hỗn hợp dầu dừa - cồn thành nhiên liệu Diesel 3.1 Pha loãng dầu dừa 3.2 Sấy nóng dầu dừa CHƯƠNG III: 1 1 2 2 2 3 3 8 14 15 15 16 16 16 17 17 17 23 THỬ NGHIỆM TRÊN ĐỘNG CƠ 1. Xác định động cơ mẫu 2. Xác định các thông số kiểm tra cơ bản của động cơ khi dùng nhiên liệu Diesel ở các chế độ chọn trước 3. Xác định các thông số kiểm tra cơ bản của động cơ ứng với các mẫu dầu dừa Diesel - tỷ lệ cồn pha với dầu dừa ở các chế độ chọn trước 25 25 25 27 CHƯƠNG IV: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG THAY THẾ VỀ CÁC MẶT 1. Công suất 2. Suất tiêu hao nhiên liệu 3. Tiêu hao dầu bôi trơn 4. Chất lượng khí thải 5. Thời gian và nhiệt độ lưu trữ 6.Khả năng tạo bọt 7. Tính kinh tế của nhiên liệu 34 34 40 52 53 55 55 56 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VỀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 57 CHƯƠNG VI: KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT 1. Khả năng thay thế hệ thống cung cấp nhiên liệu 2. Về chính sách nhà nước 3. Vùng cung cấp nguyên liệu để sản xuất dầu dừa 4. Hướng tiếp tục nghiên cứu 58 58 58 58 58 PHỤ LỤC A: THIẾT KẾ BỘ PHẬN SẤY NÓNG VÀ KIỂM TRA LƯU LƯỢNG QUA LỌC 1. Tính lưu lượng nước làm mát 1.1 Tính nhiệt lượng làm mát 1.2 Lưu lượng nước làm mát 2. Lưu lượng nhiên liệu cung cấp cho bơm cao áp Gnl PHỤ LỤC B CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TÓM TẮT LÝ LỊCH TRÍCH NGANG 60 60 60 60 60 DANH SÁCH BẢNG Trang Bảng 1 - Thống kê sản lượng dầu thực vật ………………………………………………2 Bảng 2 - Thống kê diện tích trồng dừa trên thế giới năm 2001……………………………..3 Bảng 3 - Tính chất của đất trồng theo độ sâu mực thủy cấp………………………...............7 Bảng 4 - Thành phần hóa học của copra…………………………………………….............9 Bảng 5 - Tính chất của dầu dừa…………………………………………………………….10 Bảng 6 - Hàm lượng axít béo có trong dầu dừa……………………………………………10 Bảng 7 - Tình hình sản xuất và tiêu thụ dầu dừa trên thế giới………………….................. 12 Bảng 8 - Tình hình sản xuất và xuất khẩu dầu dừa ở Châu Á…………………...................12 Bảng 9 - Sản lượng hạt có dầu trên thế giới………………………………………..............12 Bảng 10 - Các vùng trồng dừa ở Việt Nam………………………………..........................13 Bảng 11 - Đánh giá thu nhập từ 1 hecta dừa ở vùng đồng bằng sông Mêkông………… 13 Bảng 12 - Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu nhiên liệu của mẫu DD1……………............14 Bảng 13 - Các tính chất của Ethanol và Methanol ………………………………………...17 Bảng 14 - Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu nhiên liệu của mẫu LN 1 …………………..18 Bảng 15 - Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu nhiên liệu của mẫu LN 2……………………19 Bảng 16 - Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu nhiên liệu của mẫu LN 3……………………20 Bảng 17 - Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu nhiên liệu của mẫu LN 4……………………21 Bảng 18 - Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu nhiên liệu của mẫu LN 5…………............... .21 Bảng 19 - Kết quả kiểm nghiệm các chỉ tiêu nhiên liệu của mẫu LN 6……………………22 Bảng 20 - So sánh độ nhớt của các mẫu LN ………………………………………………23 Bảng 21 - Công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu DO…………………………………25 Bảng 22 - Công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 1………………………..............27 Bảng 23 - Công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 2 ……………………….............28 Bảng 24 - Công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 3………………………..............29 Bảng 25 - Công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 4………………………..............30 Bảng 26 - Công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 5 ……………………….............31 Bảng 27 - Công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 6………………………..............32 Bảng 28 - Công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu DD 1……………………………….33 Bảng 29 - Kết quả thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu mẫu DO ……………………………….40 Bảng 30 - Kết quả thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu mẫu LN 1……………………………...41 Bảng 31 - Kết quả thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu mẫu LN 2……………………………...42 Bảng 32 - Kết quả thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu mẫu LN 3……………………………...43 Bảng 33 - Kết quả thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu mẫu LN 4……………………………...44 Bảng 34 - Kết quả thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu mẫu LN 5……………………………...45 Bảng 35 - Kết quả thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu mẫu LN 6……………………………...46 Bảng 36 - Kết quả thí nghiệm tiêu hao nhiên liệu mẫu DD 1……………………………...47 Bảng 37 - Kết quả kiểm tra tiêu hao dầu bôi trơn…………………………………………52 Bảng 38 - Kết quả kiểm tra khí thải ………………………………………………………53 Bảng 39 - Kết quả kiểm tra độ mờ khói ở chế độ gia tốc………………………………….54 Bảng 40 - Kết quả kiểm tra thời hạn lưu trữ và nhiệt độ lưu trữ…………………………...55 Bảng 41 - So sánh thời gian hết bọt của các loại nhiên liệu………………………………55 Bảng 42 - Tính toán giá thành của các loại nhiên liệu tính cho một lít……………………56 DANH SÁCH HÌNH Trang Hình 1 - Cây dừa…………………………………………………………………………….4 Hình 2 - Quày dừa…………………………………………………………………………..5 Hình 3 - Trái dừa……………………………………………………………………………5 Hình 4 - Xơ dừa……………………………………………………………………………...5 Hình 5 - Cơm dừa……………………………………………………………………………5 Hình 6 - Phôi mầm nằm trong cơm dừa, dưới một trong ba lỗ ở vỏ………………………...6 Hình 7 – Quan hệ giữa độ nhớt và nhiệt độ của dầu dừa…………………………………..15 Hình 8 - Biểu đồ so sánh độ nhớt của các mẫu nhiên liệu…………………………………23 Hình 9 - Nguyên lý kết cấu bộ sấy nóng dầu dừa bằng nước làm mát của động cơ……….24 Hình 10 - Đường đặc tính công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu DO………………...26 Hình 11 - Đường đặc tính công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 1……………….27 Hình 12 - Đường đặc tính công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 2……………….28 Hình 13 - Đường đặc tính công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 3……………….29 Hình 14 - Đường đặc tính công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 4……………….30 Hình 15 - Đường đặc tính công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 5……………….31 Hình 16 - Đường đặc tính công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu LN 6……………….32 Hình 17 - Đường đặc tính công suất của động cơ sử dụng nhiên liệu DD 1………………33 Hình 18 – Đồ thị so sánh Ne của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 1……………….34 Hình 19 – Đồ thị so sánh Ne của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 2……………….35 Hình 20 – Đồ thị so sánh Ne của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 3……………….35 Hình 21 – Đồ thị so sánh Ne của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 4……………….36 Hình 22 – Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 5…………… 36 Hình 23 –Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 6…………….37 Hình 24 – Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và DD1…………….37 Hình 25 – Biểu đồ so sánh thay đổi Ne của mẫu DO với các mẫu nhiên liệu…………….38 Hình 26 – Đồ thị Ne,ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO……………………………...40 Hình 27 – Đồ thị so sánh ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 1………………..41 Hình 28 – Đồ thị so sánh ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 2………………..42 Hình 29 – Đồ thị so sánh ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 3………………..43 Hình 30 – Đồ thị so sánh ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 4………………..44 Hình 31 – Đồ thị so sánh ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 5………………..45 Hình 32 – Đồ thị so sánh ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 6………………..46 Hình 33 – Đồ thị so sánh ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO v à DD1………………47 Hình 34 – Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN1…………… .48 Hình 35 – Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng DO và LN2……………………….. 48 Hình 36 – Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng DO và LN 3……………………… .49 Hình 37 – Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN4……………. 50 Hình 38 – Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN5…………… .50 Hình 39 – Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng nhiên liệu DO và LN 6…………… 51 Hình 40 – Đồ thị so sánh Ne,ge của động cơ sử dụng các lọai nhiên liệu DO và DD1…… 51 Hình 41– Biểu đồ so sánh suất tiêu hao dầu bôi trơn khi sử dụng các lọai nhiên liệu……..52 Hình 42 – Biểu đồ hàm lượng khí thải CO của các lọai nhiên liệu………………………...53 Hình 43 – Biểu đồ hàm lượng khí thải HC của các lọai nhiên liệu………………………...54 Hình 44 – Biểu đồ so sánh độ mờ khói…………………………………………………….54 Hình 45 – Biểu đồ so sánh thời gian hết bọt của các loại nhiên liệu………………………56 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R CHƢƠNG I : ĐẶT VẤN ĐỀ 1. Lý do chọn đề tài: Cuối thế kỷ trước, các nhà khoa học đã dự báo nguồn năng lượng có nguồn gốc hóa thạch đang cạn dần. Không ai có thể biết chính xác chu kỳ tái tạo của nguồn năng lượng này và trữ lượng của nó. Trong quá trình sử dụng lọai nhiên liệu này có nhược điểm là cháy không hòan tòan, tạo ra các sản phẩm cháy: CO, CO2, HC, NOx, SOx , PM...gây ô nhiễm môi trường. Nhiên liệu sử dụng tạo ra khí thải nhưng các khí thải không tạo ra lại nhiên liệu nên nhiên liệu truyền thống còn gọi là nhiên liệu không tái tạo được.Do vậy việc tìm kiếm nguồn năng lượng thay thế hiện nay đang là nhu cầu bức thiết. Các nước trên thế giới đã nghiên cứu về vần đề này từ lâu như Brasil đã nghiên cứu sử dụng cồn thay cho xăng từ năm 1973. Riêng ở nước ta việc nghiên cứu tìm nguồn năng lượng mới còn bỏ ngỏ.Chủ yếu là tự phát của các trường Đại học, các Viện nghiên cứu. Luận văn này nhằm đóng góp vào việc tìm ra nguồn năng lượng mới với các yêu cầu :  Tiềm năng lớn có thể đáp ứng nhu cầu nhiên liệu.  Năng lượng có thể tái tạo  Hiệu suất chuyển đổi nhiệt cao  Công nghệ sản xuất đơn giản, phù hợp với trình độ khoa học kỹ thuật và đặc điểm lãnh thổ của nước ta.  Quá trình điều chế nguyên liệu càng đơn giản càng tốt sao cho có thể chuyển giao công nghệ sản xuất cho người sử dụng.  Giá thành phù hợp khả năng tài chính của Việt Nam.  Ít ô nhiễm.  Dễ tồn trữ và bảo quản.  Không thay đổi hoặc ít phải thay đổi kết cấu của động cơ. Các nguồn năng lượng hiện nay có thể thay thế dầu diesel:  DME DiMethyl Ether  CNG : khí thiên nhiên  Nhiên liệu sinh khối(biofuel): dầu thực vật, cồn Trong các dạng năng lượng này năng lượng sinh khối được nhiều nước nghiên cứu vì khả năng tái tạo của nó.Ngoài ra dầu dừa là sản phẩm mang tính đặc điểm lãnh thổ của nước ta. Đó là lý do dầu dừa được chọn để nghiên cứu. 2. Đối tƣợng nghiên cứu – phƣơng pháp nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu là dầu dừa, nguyên liệu từ nông nghiệp do nước ta ở trong vùng nhiệt đới ẩm rất thuận tiện cho việc phát triển nguồn cung cấp. Các nguyên liệu có nguồn gốc hóa thạch nếu có phải sử dụng phối hợp thì liều dùng với lượng càng ít càng tốt . Phương pháp nghiên cứu là thực nghiệm với điều kiện thí nghiệm đơn giản, phù hợp điều kiện cho phép. Các chỉ tiêu nhiên liệu được kiểm nghiệm bởi Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng 3. Kiểm nghiệm công suất động cơ được thực hiện bởi cán bộ kỹ thuật Phân xưởng lắp ráp động cơ Công ty Vinappro. Phần kiểm tra khí thải được thực hiện bởi Trung tâm đăng kiểm phương tiện cơ giới 50-07 V. HVTH KS Ao Hùng Linh 1 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R 3. Giới hạn đề tài: Các vấn đề cần nghiên cứu:  Tính chất khi dùng làm nhiên liệu của dầu dừa.  Các thông số sử dụng của động cơ khi sử dụng dầu dừa: công suất, suất tiêu hao nhiên liệu, tiêu hao dầu bôi trơn, độ ô nhiễm không khí.  Thời hạn lưu trữ.  Tính kinh tế sử dụng làm nhiên liệu của dầu dừa Các vấn đề còn hạn chế:  Sự ăn mòn chi tiết Do thời gian thực hiện có hạn nên trong luận văn không thể nghiên cứu sự mài mòn của các chi tiết. Tuy nhiên trong luận văn cũng xem xét các yếu tố gây ăn mòn chi tiết máy. 4. Tiềm năng dầu thực vật ở nƣớc ta : 4.1 Tiềm năng dầu thực vật:  Nước ta là nước nhiệt đới, độ ẩm cao nhất có thể đạt (80-90%).Cây có dầu có nhiều lọai nên nguồn dầu thực vật rất đa dạng: dầu dừa, dầu cọ, dầu đậu nành, dầu mè, dầu phụng, dầu thầu dầu, dầu mù u…  Sản lượng dầu thực vật được thống kê ở bảng 1:[10] Bảng thống kê sản lượng dầu thực vật Lọai dầu Năng suất (tấn / ha) Dầu dừa Dầu phụng Dầu đậu nành 0 .85 1,67 1,35 Sản lượng Năng suất dầu nguyên liệu (nghìn tấn) (2003) 920 600-700 (kg/ha) 404,3 300 lít /ha 225,3 Bảng 1 Diện tích trồng (nghìn ha)-năm 2003 135,8 242,8 166,5  ĐBSCL có khoảng 120.000 ha trồng dừa, hơn 9.000 ha trồng mè, 18.000 ha trồng đậu nành và trên 1.500 ha đậu phộng cho thấy sản lượng dầu thực vật rất đáng kể.  Theo dự kiến Việt Nam sẽ đầu tư để nâng sản lượng dầu thực vật lên 450.000 tấn năm 2005 và 660.000 tấn năm 2010.[6]  Theo [10] diện tích trồng dừa ở Việt Nam là 250 000 hécta, chủ yếu tập trung ở đồng bằng sông Cửu long và các tỉnh duyên hải miền Trung. Nhiều nhất là ở Bến Tre, Nghĩa Bình, Minh Hải, Thuận Hải, và một số huyện ở Thanh Hóa…[7] Với năng suất 600-700 kg/ha /năm sản lượng dầu dừa ở nước ta khoảng 150 000 -175 000 tấn. Như vậy dầu dừa là lọai có tiềm năng lớn so với các lọai dầu thực vật khác. Ðậu nành thời gian sinh trưởng 85-90 ngày, cho năng suất 3 tấn/ha trở lên. Dừa thời gian sinh trưởng 3-4 năm, cho năng suất 5760 trái /ha Sản lượng dầu 600-700 kg/ha. Thời gian cho trái từ 40-60 năm. Như vậy theo thời gian diện tích trồng dừa ngày càng tăng.[13] HVTH KS Ao Hùng Linh 2 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R 4.2 Nguyên liệu dầu dừa: 4.2.1 Cây dừa: a. Nguồn gốc và sự phân bố: Dừa thuộc ngành Hiển hoa bí tử, nhóm đơn tử diệp, bộ Spacidiflorales, họ Cau-Areacaceae(Palme), chi Cocos, lòai nucifera: Cocos nucifer L. Cây dừa là một trong năm cây có dầu quan trọng nhất trên thế giới.[7] Theo [18] về nguồn gốc của cây dừa thì không ai biết rõ là ở đâu và có thể là từ Indonesia hoặc Philippine. Dừa được trồng ( hoặc mọc tự nhiên ) ở các nước nhiệt đới Châu Á và các đảo Thái Bình Dương, châu Đại Dương, Châu Phi,Trung Nam Mỹ. Vào năm 2000 trên thế giới đã có 90 quốc gia trồng dừa với diện tích 11,6 triệu ha và cho đến nay gần 12 triệu ha.[12] Các nước có diện tích trồng dừa lớn nhất trên thế giới là Indonesia, Philippine, Ấn độ, Papua New Guinea. Theo [13] thống kê diện tích trồng dừa trên thế giới năm 2001 Bảng 2 Nước Diện tích trồng (ha) Indonesia 3,7 triệu Philippine 3,112 triệu Ấn độ 632 ngàn Papua New Guinea 260 ngàn Tazania 282 ngàn Mexico 150 ngàn b. Mô tả cây dừa:[7]  Thân: Thân hình trụ, suông nhẵn, màu xám không phân nhánh, càng lên cao đường kính thân càng nhỏ dần. Thân dừa có nhiều vết sẹo do lá rụng để lại. Dừa là lọai đơn tử diệp nên không có tầng sinh mô thứ cấp, thân chỉ phát triển khi cây còn nhỏ do phát sinh của tế bào sinh mô chính. Dáng thân và chu vi cũng là điều kiện để đánh giá sức mạnh của cây. Đường kính thân cây quá lớn cũng không cho trái. Kinh nghiệm dân gian thường khóet 1 lỗ trên thân cây lúc này cây sẽ cho trái. Ở ngọn có đỉnh sinh trưởng, nếu đỉnh sinh trưởng chết là cây chết. Thân dừa có cơ cấu chung của thân đơn tử diệp, bao gồm: lớp ngoài là tế bào tẩm lignin, không có sinh mô thứ cấp, có nhiều bó libe mộc, có nhiều sợi tạo tính dỏe dai cho cây dừa.  Lá: Cây dừa thường mang khoảng 30 tàu lá. Lá rất to, mỗi tàu dài 5-6m, nặng 10-15 kg khi trưởng thành. Tàu lá ở cây trưởng thành gồm bẹ ôm lấy thân cây và phần sống mang hai dãy lá xếp đều ở hai bên. Dừa con có 4 lọai lá phát triển tuần tự: lá vẩy( 4 lá ), lá đơn( 5 lá ), lá chuyển tiếp ( 6-10 lá ) lá kép hình lông chim.  Rễ: Rễ dừa không có rễ trụ (rễ cái), có hệ thống rễ chằng chịt. Rễ mọc từ phần thấp nhất của cây gọi là bầu rễ. Bầu rễ phía trên ( sát gốc ) phình to dưới thon lại hình chóp ngược. Rễ chính phát sinh từ bầu rễ, phát triển theo chiều ngang trong vòng bán kính 2 mét. Rễ chính tạo ra rễ con cấp hai, rễ HVTH KS Ao Hùng Linh 3 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R này lại phân nhánh cho ra rễ cấp ba. Các rễ con mới thật sự là bộ phận hấp thụ chất dinh dưỡng chứ không phải rễ chính. Hình 1 Cây dừa  Hoa tự: Hoa tự dừa thuộc lọai lưỡng tính đồng chu. Mỗi cây hàng năm trung bình ra 12-15 hoa tự. Hoa tự có 2 lớp vỏ gọi là mo ngòai và mo trong. Bông mo ở nách lá, lúc đầu ở trong một mo dày, phân nhánh thành nhiều bông, mỗi bông mang hai hoa đực ở trên và hoa cái ở dưới. Hoa đực: dài khoảng 8 mm, có ba đài, ba cánh, sáu nhụy đực xếp thành hai vòng và một nhụy kép. Nhụy đực mang bao phấn. Bao phấn sẽ nứt dọc để phóng thích phấn hoa. Phấn hoa có màu vàng, nếu thụ phấn chéo giữa các cây sẽ tạo ra dừa đặc ruột là một đặc sản. Tuy nhiên tỷ lệ thụ phấn chéo rất nhỏ.[5] Hoa cái: Lớn hơn hoa đực, có ba đài, ba cánh, ba noãn nhưng có chỉ một noãn thụ phấn và phát triển thành quả hạch mang một hạt, một đầu nhụy và một tuyến mật.  Trái: Trái dừa là một quả nhân cứng đơn mầm, chỉ gồm một hột duy nhất bao quanh bởi một nội quả bì cứng( gọi là gáo ) và một trung quả bì mềm (gọi là xơ).Trái dừa gồm các phần sau: HVTH KS Ao Hùng Linh 4 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R -Vỏ: Vỏ ngoài bóng láng. Phía trong là xơ màu nâu.(Hình 4) Nội quả bì tẩm lignin đen rất cứng gọi là gáo có ba khía sọc ở phía đáy. -Hạt: Tâm bì màu nâu đỏ, vị chát, dính chặt vào gáo khi cơm bắt đầu hình thành. Cơm dừa màu trắng, dày 1- 2cm chứa protein và nước.(Hình 5) Dung dịch lỏng nhạt gọi là nước dừa, chiếm ¾ thể tích. Trái dừa càng già thì nước càng ngọt nhưng nếu để quá lâu (lúc trái rụng tự nhiên) thì nước sẽ có vị chua. Phôi mầm nằm trong cơm dừa, dưới một trong ba lỗ ở vỏ.(Hình 6) Hình 2 Quày dừa Hình 3 Trái dừa Hình 4 Xơ dừa Hình 5 Cơm dừa HVTH KS Ao Hùng Linh 5 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R Hình 6 Phôi mầm nằm trong cơm dừa, dưới một trong ba lỗ ở vỏ c. Phân lọai: Các giống dừa ở Việt Nam gồm 20 giống dừa địa phương và 14 giống từ nước ngòai gồm: Ta, Dâu xanh , Dâu vàng, Dâu lửa, Nhím, Bị, Ẻo(dâu chùm), Xiêm, Xiêm lai, Tam quan(nếp lùn), Lùn vàng, Lùn xanh, Ta lùn, Mawa,... Bốn giống lai PB từ Bờ biển Ngà, hai giống lai JVA từ Philippines, một giống lai CRC từ Sri Lanka cùng với một số giống dừa lai từ nguồn thực liệu trong nước. Giống lai JVA1 (tên thương mại ĐG1) được lai tạo từ dừa Lùn vàng Mã Lai (mẹ) x Cao Tây Phi (cha). Giống lai JVA2 (tên thương mại ĐG1) từ Lùn đỏ Mã Lai (mẹ) x Cao Tây Phi (cha). Giống JVA 1, 2 có năng suất cao nhất. Phân lọai theo công dụng giống dừa ở Việt Nam rất phong phú, về nhóm dừa cao để lấy dầu có dừa Ta, Dâu, Lửa, Bung, Giấy…; nhóm dừa lùn để uống nước có dừa Xiêm xanh, Xiêm đỏ, Tam Quan, Ẻo, Núm, Sọc…; một số giống dừa có giá trị kinh tế cao như dừa Sáp (đặc ruột), Dứa.[4] d Đặc điểm sinh thái: d.1 Khí hậu: Cây dừa có nguồn gốc nhiệt đới thích hợp điều kiện nóng ẩm, tập trung từ độ cao 300 m trở xuống so với mặt nước biển. Do vậy cây dừa phát triển mạnh ở miền đồng bằng và các tỉnh ven biển. Ở vùng có độ cao trên 300 m cây sinh trưởng kém lâu cho trái, trái ít và tỷ lệ đậu trái thấp.  Nhiệt độ : Nhiệt độ trung bình hàng tháng thích hợp nhất là 27-29 0C nhiệt độ tối đa là 34 0C, biên độ nhiệt 7 0C.  Lượng mưa: Lượng mưa trung bình hàng năm thích hợp là 1300-2300 mm bình quân 130 mm/tháng. Giới hạn của lượng nước tối thiểu hàng năm thích hợp là 400mm. Do vậy dừa vẫn có thể trồng ở vùng đất khô hạn.  Ẩm độ không khí: Thích hợp nhất cho dừa là 80-90% . Nếu ẩm độ không khí dưới 60% thì trái dừa non bị rụng nhiều.  Ánh sáng: Số giờ chiếu sáng thích hợp hàng năm là 2000-2700 giờ. Tối thiểu hàng tháng là 120 giờ chiếu sáng. Nếu số giờ chiếu sáng không đủ cây sẽ bị cằn cõi. HVTH KS Ao Hùng Linh 6 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R d.2 Đất đai:  Lý tính : Đất thoáng khí, thóat nước rất thích hợp để trồng dừa. Nên vùng đất cát miền Trung dừa mọc rất dễ.Dừa cũng phát triển được trên đất sét.  Mực thủy cấp: Tính chất của đất trồng thay đổi tùy theo độ sâu mực thủy cấp.Do vậy mực thủy cấp quyết định năng suất của dừa. Bảng 3 Chiều sâu mực thủy cấp Tính chất trồng dừa Trên 1,2 – 4 mét Tốt Trên 0,9 mét Tương đối tốt Trên 0,6 mét Xấu Dưới 0,6 mét Rất xấu Những vùng đất phèn mặn nơi ven biển có mực thủy cấp rất gần mặt đất nhưng phải rửa mặn xổ phèn.  Hóa tính: Dừa có thể trồng trên nhiều lọai đất kể cả đất phèn. PH đất: 5-8 Mùn: 2% Đạm: C/N=10-12 Lân: 1,75-3mg/100 giữa đất Độ mặn của nước < 10 ‰ Hàm luợng sunphát < 500mg/lít Kỹ thuật trồng giống dừa lai JAV1, JAV2: Theo KS Phạm Thị Lan (Viện Nghiên cứu Dầu thực vật), nên chọn những vùng đất có tầng canh tác cao hơn 50cm, độ mặn không vượt quá 0,60,7% trong các tháng cuối mùa khô. Khi đào mương lên liếp, phải đảm bảo đủ tầng đất cho bộ rễ dừa phát triển: tối thiểu là 0,8-1m. Với đất có phèn, khi đào mương lên liếp phải gom đất mặt lên tầng trên, tránh bốc phèn lên mặt liếp. Liếp trồng dừa không được ngập úng, không quá khô hạn. Đặc biệt, những nơi đất có phèn phải chú ý cho hệ thống kênh mương thông thoáng, giúp cho việc rửa phèn tốt hơn. Dừa phải trồng ở mật độ thưa: cao nhất là 160 cây/ha (8mx8m, tam giác đều); nếu trồng xen các loại cây ăn trái thì mật độ có thể thưa hơn (100-120 cây/ha). Bón lót cho mỗi hố: 15kg phân hữu cơ + 2kg phân Super lân. Ở vùng ĐBSCL, nên bồi bùn hàng năm vào cuối mùa khô, tối thiểu cũng phải hai năm bồi một lần, đồng thời cung cấp thêm Urê, Kali và Super Lân. e Năng suất: Năng suất dừa ở Việt Nam còn thấp, bình quân 36–40 trái/cây/năm, tương đương khoảng 1.000kg cơm dừa khô/ha/năm. Trong khi đó, dừa lai JVA1 và JVA2 cho năng suất trên 80 trái/cây/năm, cơm dừa khô đạt 1.691kg/ha/năm. [4] f Ứng dụng của cây dừa: Cây dừa có nhiều ứng dụng . Có thể tận dụng mọi bộ phận trong cây. Chủ yếu người ta khai thác trái dừa vì nó là sản phẩm quan trọng nhất của cây. HVTH KS Ao Hùng Linh 7 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R  Nước dừa: dùng để giải khát, dùng làm nguyên liệu để nấu ăn. Trong y khoa nước dừa dùng để truyền tĩnh mạch, trị bệnh tiêu chảy, sởi, sán xơ mít.  Cơm dừa: dùng làm thực phẩm dưới dạng tươi hoặc chế biến ra các lọai kem, sữa, phomát, bánh kẹo.Phần lớn cơm dừa được sấy khô ép để lấy dầu.  Xơ dừa: được sử dụng trong công nghiệp như chất cách điện, lót ghế nệm, thảm, dây thừng, tấm lợp ván ép, võng,. 1000 vỏ xơ dừa cung cấp 80-90 kg sơị dừa. Sơ dừa làm mặt hàng thủ công mỹ nghệ có giá trị xuất khẩu. Ngoài ra xơ dừa được dùng làm “ đất sạch “ để trồng cây.  Sọ dừa ( gáo dừa ): dùng làm hàng thủ công mỹ nghệ, nhiên liệu đốt. Than họat tính từ gáo dừa dùng làm chất hấp thụ trong xử lý môi trường và y học. Nó đã được các nhà khoa học Liên xô dùng trong chữa trị bệnh nhân của thảm họa Trécnobưn.  Rễ dừa: thay thế cho thuốc lợi tiểu, dùng trị bệnh lậu, ho gió, các chứng bệnh về gan.  Thân dừa và lá dừa dùng làm chất đốt, lợp nhà. Bông dừa dùng để nuôi ong. Thân dừa nếu qua chế biến ( sấy) dùng làm gỗ rất tốt. Tuy nhiên công nghệ chế biến đòi hỏi đầu tư kỹ thuật cao. Ở nước ta các tỉnh đồng bằng sông Cửu long, các tỉnh ven biển miền Trung và các tỉnh miền Bắc đều có thể trồng dừa Việc đầu tư trồng dừa để lấy dầu làm nhiên liệu ngoài sản phẩm từ dầu dừa còn có thể thu được nhiều sản phẩm khác mang lại lợi ích kinh t ế cao. 4.2.2 Dầu dừa: a. Giới thiệu về dầu dừa: Dầu dừa là sản phẩm quan trọng nhất của cây dừa. Việc sản xuất dầu dừa có thể tiến hành ở qui mô gia đình hoặc qui mô lớn. Qui trình sản xuất dầu dừa: Dừa trái --> Bóc vỏ --> tách gáo --> Nghiền --> Xử lý Enzym --> Ly tâm tách dầu trong --> Lọc --> Vô bao --> Thành phẩm Số liệu thống kê về tình hình sản xuất dầu dừa trên thế giới: -Diện tích canh tác: 11,9 triệu hécta -Sản lượng 10 triệu tấn cùi dừa tương đương 6 triệu tấn dầu -Những nước sản xuất chính: Ấn độ: 1,11 triệu tấn dầu Indonesia: 1,55 triệu tấn dầu Philippine: 1,57 triệu tấn dầu -96% sản phẩm được sản xuất theo dạng tiểu chủ( diện tích canh tác trong khoảng 0,5-4 ha) -Năng suất trung bình 850 kg cùi dừa /ha/năm. -Khoảng 1/3 sản lượng dừa sản xuất được tiêu thụ ngay khi còn tươi. -70% sản lượng dừa sản xuất được tiêu thụ tại chỗ. - Nước xuất khẩu chính: +Philippine: 1,08 triệu tấn dầu ; 0,08 triệu tấn dừa sấy khô. -Nước nhập khẩu chính: +Europe: 0,7 triệu tấn dầu + USA: 0,6 triệu tấn dầu HVTH KS Ao Hùng Linh 8 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R Giá dầu dừa trên thế giới thay đổi liên tục tùy vào nhu cầu của thị trường. Tuy nhiên với tình hình nhiên liệu hóa thạch cạn dần cùng với dự án sử dụng dầu dừa làm nhiên liệu diesel sẽ đẩy giá dầu dừa lên cao. Tại thời điểm cuối năm 2003, giá FOB (giá giao hàng tại cảng) của cơm dừa sấy khô: 600-700 USD/tấn. Dầu dừa ở Việt Nam chủ yếu là xuất khẩu sang Trung Quốc, Malaysia, Hồng Kông, còn lại là sử dụng trong nước khoảng 15-20%. b. Tính chất vật lý và hóa học của dầu dừa : b.1 Cùi dừa khô: (copra) Thành phần hóa học của copra Bảng 4 Thành phần Ẩm Hàm lượng dầu Protein Hydracabon Xơ Tro P2O5 Hàm lượng 4-7 63-68 7,2-8,2 14,4-17,5 5,9-6,58 1,7-2,3 0,3-0,5 b.2 Dầu dừa: -Dầu dừa có màu vàng nâu, đặc như mỡ khi hạ nhiệt độ xuống thấp. -Không thể chưng cất vì chúng bị thủy phân ngay cả dưới áp suất thấp. Chỉ có các glycerid của acid thấp như butyrin, trilaurine có thể cất được dưới áp suất thấp trong phòng thí nghiệm. -Dầu dừa là một hỗn hợp phức tạp các glycerid nên chúng không nóng chảy ở một nhiệt độ xác định mà trong một giới hạn nhiệt độ rộng. Nhiệt độ nóng chảy không trùng với nhiệt độ đông đặc mà cao hơn. Dầu chứa nhiều axit béo no nóng chảy ở nhiệt độ cao hơn dầu chứa nhiều axít béo không no. Nhiều glycerid có điểm nóng chảy kép như: tristearin, tripanmintin, triolefin. Nguyên nhân là do có mặt của các dạng kết tinh đa hình α, β , mỗi dạng ứng với một điểm nóng chảy nhất định. -Dầu dừa không tan trong nước, rượu 95%. Tan có giới hạn trong rượu tuyệt đối . Tan rất nhiều trong polyhalogen (chloroform), erther, sunfua cácbon( cácbon disunfid) etxăng, aren (benzen, toluen..).Tuy không tan trong nước nhưng dầu có thể tạo dung dịnh keo hoặc nhủ tương bền khi có thêm chất họat động bề mặt. HVTH KS Ao Hùng Linh 9 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R Tính chất của dầu dừa: Tính chất Nhiệt độ nóng chảy ( 0C ) Chỉ số Iốt ở 20 0C Tỷ trọng g/cm3 Chỉ số xà phòng hóa Chỉ số axít % không xà phòng hóa Sức căng bề mặt ở 20 0C Sức căng bề mặt ở 80 0C Bảng 5 Chỉ số 21-25 8-9,5 0,924 255-258 2,5-11,7 0,2-0,5 33,4 dyn/cm 28,4 dyn/cm Thành phần hóa học của dầu dừa: Gồm các triglycerid của các axit béo, một số rất nhỏ monoglycerid và diglycerid saturated. Hàm lượng các axit béo có trong dầu dừa[20] Bảng 6 Axit béo Hàm lượng ( % khối lượng ) Axit có mạch cácbon no Caproic C 6: 0 0,8 Caprylic C8 : 0 5-9 Capric C10 : 0 6-10 Lauric C12 : 0 44-52 Mytristic C14 : 0 13-19 Palmitic C16 : 0 8-11 Stearic C18 : 0 1-3,7 Arachidic C20 : 0 0,1 Axit có mạch cácbon không no Palmioleic C16 : 1 0-1,3 Oleic C18 : 1 5-8 Linoleic C18 : 2 2 c. Ứng dụng của dầu dừa: -Dầu dừa được dùng trong thực phẩm, chế biến bánh kẹo. -Trong y khoa dùng để chế tạo ra thuốc chữa HIV. [21] -Trong công nghệ hóa dùng làm chất tẩy rửa cation, anion, các chất thấm ướt, chất tạo nhủ, … Các sản phẩm quan trọng như xà bông, diethanol amid (DEA). - Chất họat điện trong chăn nuôi. -Là nguyên liệu để tổng hợp methyl ester ( biodiesel) HVTH KS Ao Hùng Linh 10 Nghiên cứu ứng dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel DS - 60R 5. Tổng quan về tình hình sử dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel ở các nƣớc: 5.1 Ở Châu Mỹ: Dầu thực vật đã được nghiên cứu từ lâu. Dừa là cây phát triển ở vùng nhiệt đới nên ở Mỹ không thông dụng để làm nhiên liệu.Thay vào là sử dụng dầu đậu nành, dầu hướng dương, ôlive… Tuy nhiên Mỹ là nước nhập khẩu dầu dừa lớn nhất. Việc nghiên cứu dầu thực vật được các viện, các trường đại học nghiên cứu. Với sự khuyến khích của chính phủ Mỹ cùng với tiềm lực kinh tế họ đã đạt được các kết quả khả quan. Từ dầu thực vật đã sản xuất được biodiesel( ester của acid béo và cồn ). Hiện nay biodiesel được sử dụng rộng rãi tại Mỹ được sản xuất từ dầu đậu nành có các tên gọi soydiesel, methyl soyate, hoặc soy methyl esters (SME).[17] Tổ chức ASTM quy định tiêu chuẩn 7651-03 đối với các biodiesel không quan tâm đến nguyên liệu thô hoặc quá trình sản xuất. [18] Các hãng xe hơi BMW, FORD, TOYOTA… đã sản xuất xe sử dụng biodiesel. 5.2 Ở Châu Âu: Nghiên cứu và sử dụng dầu hạt cải (rapeseed). Biodiesel sản xuất từ dầu hạt cải và methanol có tên gọi là RMS (rapeseed methyl ester) chiếm khoảng 1015 % sản lượng dầu thực vật. Hãng Opel sản xuất xe sử dụng dầu dừa đã qua tinh chế.[13]  5.3 Ở Châu Á:  Dầu cọ và dầu dừa được sử dụng rộng rãi ở Thái lan. Các nông dân đã pha dầu dừa với dầu lửa theo tỷ lệ 1: 20. Nước này cũng đã thử nghiệm dầu cọ trên động cơ diesel. Thí nghiệm được tiến hành bởi giáo sư Michael Allen của đại học Songkla Thái lan. Ông đã sử dụng dầu cọ, dầu thực vật và có được kết quả: động cơ chỉ họat động tốt với dầu đã qua tinh chế, tức là lọai dầu đã được tách lọc chất keo và acid béo. Với dầu thực vật thô chưa qua tinh chế sau khi chạy liên tục 300 giờ động cơ bị kẹt cứng. Lý giải cho hiện tượng này là do acid béo có trong dầu như acid stearic làm biến tính dầu nhớt gây hao mòn động cơ. Thí nghiệm này là một khuyến cáo với những ai sử dụng trực tiếp dầu thực vật hoặc dầu cọ chưa qua xử lý.[13]  Dự án của chính phủ Thái lan về dầu dừa khởi động từ đầu năm 2001.Hãng Toyota Thái lan đã tham gia. Đến giữa năm 2004 dự án đã bị thất bại. Nguyên nhân cũng chưa được nêu ra.  Ở Vanuatu - một quần đảo gồm 80 đảo ở Thái Bình Dương cách Sydney, Australia 2100 km các lái xe đã trộn lẫn dầu dừa với DO để chạy xe bus. Một dự án sử dụng dầu dừa làm nhiên liệu cho động cơ diesel- mà không có một sự cải tiến động cơ – đang được tiến hành bởi công ty Renereltech.[23]  Chính phủ Philipine đã hòan tất các thủ tục thử nghiệm động cơ diesel chạy bằng dầu dừa.Các hãng Toyota, BMW, Isuzu cũng tham gia chương trình thử nghiệm này. Nếu chương trình này tiến hành xong sẽ có 30000 xe của Nhà nước chạy bằng dầu dừa. Trước tiên là pha 50 ml CME ( Coco - Methyl Ester ) cho mỗi 5 lít DO. Một tỷ lệ rất nhỏ vì CME có các khuyết điểm nhất định. Hãng Toyota đã chuẩn bị động cơ chạy bằng dầu dừa cho cuộc kiểm nghiệm này. Toyota cũng rất quan tâm đến hiệu quả lâu dài trên động cơ khi sử dụng nhiên liệu này. Điều này chứng tỏ nhiên liệu này chưa được nghiên cứu sâu. Tháng 9-2003 Giám đốc Ủy ban về dừa của Philippines (PCA), Tiến sĩ L. Orillaneda thông báo nước này đã sản xuất được diesel từ dầu dừa với giá 6 peso/lít trong khi các phụ gia nhiên liệu khác có giá cao hơn.[4] HVTH KS Ao Hùng Linh 11