Mai le khiem 5677 1051

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HCM
--------- oOo --------

MAI LÊ KHIÊM

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ
ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NƯỚC/DẦU TRONG
HỖN HỢP ĐỒNG THỂ HÓA NHIÊN LIỆU NHŨ
TƯƠNG ĐẾN ĐẶC TÍNH PHÁT THẢI CỦA
ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP.HCM 01.2021


BỘ DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HCM
--------- oOo --------

MAI LÊ KHIÊM

NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG ĐÁNH GIÁ
ẢNH HƯỞNG CỦA TỶ LỆ NƯỚC/DẦU TRONG

HỖN HỢP ĐỒNG THỂ HÓA NHIÊN LIỆU NHŨ
TƯƠNG ĐẾN ĐẶC TÍNH PHÁT THẢI CỦA
ĐỘNG CƠ DIESEL TÀU THỦY
CHUYÊN NGÀNH

: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Mã số

: 8520116

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. LÊ VĂN VANG

TP. HCM 1- 2021


i
LỜI CAM ĐOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng
dẫn khoa học của TS Lê Văn Vang. Ngoài các nội dung tham khảo trong tài liệu đã
được liệt kê trong phần “Tài liệu tham khảo”, các số liệu, kết quả nêu trong luận văn
là trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ cơng trình nào khác.
Tác giả luận văn

Mai Lê Khiêm

ii
LỜI CẢM ƠN

Tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến thầy hướng dẫn TS. LÊ VĂN
VANG, người đã tận tình hướng dẫn về phương pháp và nội dung nghiên cứu trong
quá trình thực hiện luận văn. Nhân dịp này, tác giả xin bày tỏ lòng biết ơn đến các
thầy cơ Viện Hàng hải đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập
tại trường Đại học Giao thơng Vận tải Tp. Hồ Chí Minh cũng như trong quá trình làm
luận văn.
Tác giả xin gửi lời cảm ơn đến tất cả người thân, bạn bè và đồng nghiệp đã
động viên, giúp đỡ tác giả trong quá trình học tập cũng như trong quá trình làm luận
văn.
Do thời gian có hạn, kiến thức và kinh nghiệm cịn hạn chế nên luận văn
khơng tránh khỏi có những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô,
chuyên gia, bạn bè và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn.
Tác giả luận văn

Mai Lê Khiêm


iii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................i
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................... ii
DANH MỤC HÌNH ............................................................................................ vi
DANH MỤC BẢNG .........................................................................................viii
DANH MỤC VIẾT TẮT ....................................................................................ix
MỞ ĐẦU ..............................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài.............................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài ................................................................ 1

3. Phạm vi nghiên cứu ....................................................................................2
4. Phương pháp nghiên cứu ...........................................................................2
5. Cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn ..................................2
6. Bố cục đề tài ................................................................................................ 2
CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ..................................................................................3
1.1 Tổng quan về nhiên liệu nhũ tương nước-dầu....................................3
1.2 Tổng quan về giải pháp công nghệ để tạo hỗn hợp đồng thể hóa
nhiên liệu nhũ tương..................................................................................................5
1.2.1

Phương pháp tạo hỗn hợp đồng thể hóa nhiên liệu nhũ tương ........5

1.2.2

Các cơng nghệ tạo nhũ tương dầu-nước ..........................................6

1.2.2.1 Thiết bị tạo nhũ tương kiểu khuấy ...............................................8
1.2.2.2 Thiết bị dạng micro bong bóng tạo nhiên liệu nhũ tương ............8
1.2.2.3 Thiết bị đồng thể hóa loại ống ứng suất cắt cao hay Turrax ......10
1.3 Tổng quan về tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về
sử dụng nhiên liệu nhũ tương cho động cơ diesel tàu thủy .................................11
1.4 Kết luận chương 1 ...............................................................................16
CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ....................................................................17
2.1 Cơ sở lý thuyết tạo hỗn hợp đồng thể hóa từ dầu và nước ..............17


iv
2.2 Cơ sở lý thuyết về hình thành phát thải trong động cơ diesel khi
sử dụng nhiên liệu nhũ tương .................................................................................20
2.2.1

Mơ phỏng số của q trình đốt nhiên liệu nhũ tương....................20

2.2.2

Mơ phỏng số các quy trình phun nhiên liệu nhũ tương .................23

2.3 Xây dựng mơ hình mơ phỏng phần mềm Diesel-RK .......................25
2.3.1

Giới thiệu phần mềm Diesel-RK ...................................................25

2.3.2

Các phần tử của mơ hình động cơ khảo sát ...................................28

2.3.2.1 Phần tử xy lanh (EngCylinder):..................................................28
2.3.2.2 Phần tử cơ cấu phân phối khí (ValveCamconn): .......................30
2.3.2.3 Phần tử vòi phun (InjProfileConn): ............................................31
2.3.2.4 Phần tử các thông số chung của động cơ (Engine CrankTrain): 32
2.3.2.5 Phần tử EndEnvironment (các biến môi trường): ......................33
2.3.2.6 Phần tử đường ống (Pipe):.......................................................... 33
2.3.2.7 Phần tử liên kết dòng (OrificeConn Connection): .....................33
2.3.2.8 Phần tử dòng phân chia (Fsplit): ................................................33
2.3.2.9 Phần tử chặn dòng (EndFlowCap): ............................................34
2.4 Kết luận chương 2 ...............................................................................34
CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG .......................................................35
3.1 Đặt vấn đề ............................................................................................. 35
3.2 Động cơ và nhiên liệu ..........................................................................35
3.2.1

Động cơ sử dụng trong mô phỏng .................................................35

3.2.2

Nhiên liệu nhũ tương dầu nước .....................................................36

3.2.3

Điều kiện mơ phỏng ......................................................................36

3.3 Quy trình xây dựng mơ hình mơ phỏng Diesel Rk ........................... 37
3.3.1
cơ:

Khai báo các thông số kết cấu, điều chỉnh và vận hành của động
37

3.3.2

Khai báo các thông số chung và kết cấu buồng cháy, ...................38

3.4 Kết quả mô phỏng bằng phần mềm ...................................................43
3.4.1

Áp suất cháy và tốc độ tỏa nhiệt trong xilanh ............................... 49

3.4.2

Thời gian cháy ...............................................................................54

v
3.4.3

Suất tiêu hao nhiên liệu .................................................................57

3.4.4

Đặc tính phát thải...........................................................................59

3.5 Kết luận chương 3 ...............................................................................62
3.5 Kết luận chương 3 ..................................................................................62
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................65


vi

DANH MỤC HÌNH
Hình 1-1 Q trình hình thành nhũ tương bằng phương pháp nghiền ............................ 7
Hình 1-2 Thiết bị tạo nhũ tương khiểu cánh khuấy.........................................................8
Hình 1-3 Nguyên lý hoạt động của T/B tạo nhiên liệu nhũ tương ..................................9
Hình 1-4 Thiết bị tạo nhiên liệu nhũ tương dạng van micro bong bóng .......................10
Hình 1-5 Thiết bị tạo nhiên liệu nhũ tương loại Turrax ................................................11
Hình 2-1 Biểu diễn giản đồ của nhũ W/O và O/ ........................................................... 18
Hình 2-2 Biểu diễn giản đồ của nhũ tương O/W/O và W/O/W ....................................19
Hình 2-3 Mơ hình tính cho một lị phản ứng của WMR ...............................................21
Hình 2-4 Chuỗi các lị phản ứng của WMRs ................................................................ 22
Hình 2-5 Hình ảnh khái niệm về các vị trí điển hình của các lị phản ứng ...................23

Hình 2-6 Giao diện phần tử xy lanh trong phần mềm Diesel Rk ..................................28
Hình 2-7 Lựa chọn thơng số Piston theo thực tế ........................................................... 29
Hình 2-8 Lựa chọn phần tử phân phối khí trên hệ thống động cơ ................................ 30
Hình 2-9 Lựa chọn cài đặt các thơng số vịi phun trên phần mềm Diesel Rk ...............31
Hình 2-10 Cái đặt các biến chung cho động cơ Trên phần mềm Diesel Rk .................32
Hình 3-1 Kiểu dáng thiết kế .......................................................................................... 37
Hình 3-2 Các thơng số chung của động cơ ....................................................................38
Hình 3-3 Các thơng số kết cấu buồng cháy ...................................................................39
Hình 3-4 Quy luật cung cấp nhiên liệu ..........................................................................39
Hình 3-5 Các thơng số của hệ thống nạp thải................................................................ 40
Hình 3-6 Hệ thống tuần hồn khí thải ...........................................................................41
Hình 3-7 Chế độ tính tốnLưu dự án cần khởi chạy và chạy dự án .............................. 42
Hình 3-8 Sơ đồ thuật tốn của mơ hình mơ phỏng........................................................43


vii
Hình 3-9 lựa chọn chạy bằng chế dộ ICE simulation ...................................................43
Hình 3-10 Kết quả chạy mơ phỏng................................................................................44
Hình 3-11 Kết quả chạy mơ phỏng................................................................................45
Hình 3-12 Kết quả chạy mơ phỏng................................................................................46
Hình 3-13 Kết quả chạy mơ phỏng................................................................................47
Hình 3-14 Kết quả chạy mơ phỏng................................................................................48
Hình 3-15 Diễn biến áp suất trong xilanh và tốc độ tỏa nhiệt khi sử dụng nhiên liệu ..49
Hình 3-16 Diễn biến áp suất trong xilanh và tốc độ tỏa nhiệt khi sử dụng nhiên liệu
10%EMDO với các mức tải khác nhau .........................................................................50
Hình 3-17 Diễn biến áp suất trong xilanh và tốc độ tỏa nhiệt khi .................................50
Hình 3-18 Diễn biến áp suất trong xilanh và tốc độ tỏa nhiệt khi sử dụng nhiên liệu
16%EMDO với các mức tải khác nhau .........................................................................51
Hình 3-19 Diễn biến áp suất trong xilanh và tốc độ tỏa nhiệt ở 25% tải khi sử dụng
nhiên liệu 4 loại nhiên liệu khác nhau ...........................................................................51

Hình 3-20 Diễn biến áp suất trong xilanh và tốc độ tỏa nhiệt ở 50% tải khi sử dụng
nhiên liệu 4 loại nhiên liệu khác nhau ...........................................................................52
Hình 3-21 Diễn biến áp suất trong xilanh và tốc độ tỏa nhiệt ở 75% tải khi sử dụng
nhiên liệu 4 loại nhiên liệu khác nhau ...........................................................................53
Hình 3-22 Thời gian bắt đầu cháy và thời gian cháy biểu thị lịch sử ........................... 55
Hình 3-23 Thời gian cháy của các loại nhiên liệu khác nhau khi tải thay đổi ..............56
Hình 3-24 Tỷ lệ thời gian cháy của nhiên liệu MDO so với EMDO theo tải ...............56
Hình 3-25 Tiêu hao nhiên liệu của động cơ khi sử dụng các nhiên liệu .......................58
Hình 3-26 Tiêu hao nhiên liệu của động cơ sử dụng các nhiên liệu ............................. 58
Hình 3-27 Tiêu hao nhiên liệu của động cơ sử dụng các nhiên liệu ............................. 59
Hình 3-28 Phát thải NOx và mức độ giảm phát thải này theo điều kiện tải của các
nhiên liệu khác nhau ......................................................................................................60
Hình 3-29 Đặc tính giảm phát thải khói theo tải và hàm lượng nước trong MDO .......61


viii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1-1 So sánh khả năng tạo nhũ tương của các loại thiết bị ......................................7
Bảng 3-1 Thông số kỹ thuật của động cơ phục vụ mô phỏng ......................................35
Bảng 3-2 Tính chất của các nhiên liệu thử nghiệm .......................................................36
Bảng 3-3 Điều kiện thử nghiệm mô phỏng ...................................................................37


ix
DANH MỤC VIẾT TẮT

Chữ viết tắt

Nghĩa tiếng anh

BMF

BROMOMETHY FURFURAL

CI

COMPRESSION - IGNITION

CMF

CHLOROMETHYFURFUAL

DO
DMF

Nghĩa tiếng việt

DIESEL OIL
DIMETHYLFURAN
ĐỘNG CƠ CÓ ĐÁNH LỬA

DISI

PHUN NHIÊN LIỆU TRỰC
TIẾP
HỆ THỐNG TÁI TUẦN

EGR

EMF
RON
SI

HỒN KHÍ THẢI
ETHOXYMETHYFURFUAL
RESEARCH OCTANE
NUMBER
SPARK - IGNITION


1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Vấn đề ngăn ngừa ơ nhiễm khí thải từ tàu ln được các nhà khoa học, công ty
khai thác tàu biển quan tâm đặc biệt. Hiện nay trên thế giới, một số nghiên cứu đang
được áp dụng và thử nghiệm trên tàu có hiệu quả cao như hãng Man B&W đã phát
triển hệ thống dầu bôi trơn điều khiển bằng điện tử, lượng dầu bôi trơn được phun vào
với áp suất cao và được điều khiển do đó có thể giảm được lượng dầu bơi trơn sẽ giảm
được lượng muội phát thải.
Ngồi ra phương pháp giảm nồng độ NOx bằng sử dụng bộ xúc tác SCR trên
đường xả của động cơ diesel cũng giảm được từ 90-98% NOx trong khí xả. Biện pháp
sử dụng hồi lưu khí xả cũng đang được nghiên cứu và áp dụng cho các động cơ 2 kỳ
cỡ lớn có thể giảm NOx xuống 70% và kết hợp với tháp phun nước đồng thời sẽ giảm
được muội 20 - 25%. Tuy nhiên, các phương pháp trên hiện đang từng bước được
nghiên cứu áp dụng trên các tàu biển, hơn nữa giá thành các hệ thống thiết bị đó tương
đối cao làm tăng chi phí vận tải.
Do đó, tìm kiếm một giải pháp sử dụng nhiên liệu hiệu quả và giảm phát thải
trên tàu thủy luôn là một vấn đề cấp thiết đối với ngành vận tải biển khi mà đang sở
hữu số lượng lớn tàu biển được trang bị các động cơ diesel thế hệ cũ. Giải pháp sử

dụng nhiên liệu nhũ tương đã được các hãng động cơ diesel lớn nghiên cứu từ những
năm 1980 và cho thấy có thể giảm nồng độ các khí thải CO2, NOx đồng thời cải thiện
chất lượng cháy của động cơ. Tuy nhiên, các nghiên cứu về sử dụng nhiên liệu nhũ
tương trên tàu thủy cịn khá mới mẻ ở Việt Nam.
Vì vây, trong luận văn này học viên sẽ tập trung đi sâu vào nghiên cứu các giải
pháp công nghệ nhằm sử dụng nhiên liệu nhũ tương trên động cơ diesel tàu thủy.
Đồng thời, thực hiện các thử nghiệm mô phỏng trên động cơ diesel tàu thủy với mục
tiêu đánh giá ảnh hưởng của tỷ lệ nước/dầu trong nhiên liệu nhũ tương đến khả năng
cải thiện đặc tính giảm phát thải của động cơ.
2. Mục đích nghiên cứu của đề tài
- Nghiên cứu tổng quan về nhiên liệu nhũ tương và các giải pháp công nghệ
để tạo hỗn hợp đồng thể hóa nhiên liệu nhũ tương;
- Xây dựng quy trình mơ phỏng trên động cơ diesel tàu thủy sử dụng nhiên
liệu nhũ tương với các tỷ lệ nước/dầu khác nhau bằng phần mềm Diesel-Rk;


2
- Đánh giá các đặc tính cháy và phát thải của động cơ diesel khi sử dụng hỗn
hợp nhiên liệu nhũ tương.
3. Phạm vi nghiên cứu
- Động cơ diesel tàu thủy 4 kỳ lai máy phát điện;
- Nhiên liệu được sử dụng là nhiên liệu diesel dầu nặng thương phẩm MGO và
nhiên liệu MGO được phối trộn đồng thể hóa với nước theo các tỉ lệ 10%, 13% và
16% về thể tích.
4. Phương pháp nghiên cứu
- Nghiên cứu tổng quan nhằm đánh giá tiềm năng sử dụng nhiên liệu nhũ
tương nước-dầu cho động cơ diesel;
- Nghiên cứu mô phỏng trên động cơ diesel tàu thủy nhằm điều chỉnh các
tham số đầu vào và lựa chọn xử lý dữ liệu đầu ra;
- Phân tích và so sánh các dữ liệu đầu ra nhằm đánh giá đặc tính cháy và phát

thải của động cơ trong trường hợp được nghiên cứu.
5. Cơ sở khoa học và ý nghĩa thực tiễn của luận văn
- Bước đầu xây dựng cơ sở khoa học minh chứng cho tiềm năng sử dụng
nhiên liệu nhũ tương trên động cơ diesel tàu thủy;
- Kết quả nghiên cứu là giải pháp hữu hiệu trong việc nâng cao hiệu quả đốt
cháy nhiên liệu và giảm phát thải khí nhà kính và NOx vào môi trường, đáp ứng các
yêu cầu nghiêm ngặt của IMO.
6. Bố cục đề tài
Đề tài ngoài phần mở đầu và kết luận thì bao gồm có bố cục như sau:
Chương 1 Tổng quan
Chương 2 Cơ sở lý thuyết
Chương 3 Nghiên cứu Mô phỏng


3
CHƯƠNG 1
1.1

TỔNG QUAN

Tổng quan về nhiên liệu nhũ tương nước-dầu
Việc đưa nước vào buồng cháy của động cơ diesel ban đầu được đề xuất bởi

Giáo sư B. Hopkinson để cải thiện hiệu suất nhiệt, giảm lượng khí thải và làm mát tốt
hơn giữa các động cơ khí [3]. Nói chung, có ba cách tiếp cận chính sau đây để đưa
nước vào động cơ diesel : (i) phun trực tiếp vào buồng đốt thông qua một kim phun
thông thường [4], (ii) hút nước vào khí nạp của động cơ [5] và (iii) vào dạng nhũ
tương [6]. Việc khảo sát thực nghiệm tất cả các phương pháp trên đã xác định được
ưu điểm của nước trong nhiên liệu diesel và chỉ ra việc giảm đồng thời lượng khí thải
NOx và PM. Trong số các phương pháp trên, nhiên liệu nhũ tương diesel-nước

dường như là thích hợp nhất vì có thể đạt được các đặc tính phát thải mong muốn mà
khơng cần động cơ hồi phục [7].
Bên cạnh đó, sự nổ vi mơ của các hạt nước trong quá trình đốt cháy giúp cải
thiện q trình ngun tử hóa và hịa trộn hỗn hợp khơng khí-nhiên liệu [8].
Việc sử dụng nhũ tương nước- nhiên liệu giúp cải thiện chất lượng của q
trình hồ trộn. Nước trong nhũ tương nước - nhiên liệu tồn tại ở trạng thái quá nhiệt.
Nước có nhiệt độ bay hơi thấp hơn nhiên liệu nên nước bay hơi trước và đạt đến
trạng thái quá nhiệt trong khi nhiên liệu vẫn chưa bay hơi nên hơi nước phá vỡ hạt
nhũ tương, xé nhỏ hạt nhiên liệu.
Khi các hạt nước ở gần biên đạt trạng thái quá nhiệt và bay hơi thì tồn bộ các
hạt nước q nhiệt cũng bốc hơi và giãn nở nhanh chóng cùng một lúc, phá vỡ hạt
nhiên liệu gây hiệu ứng vi nổ. Nếu một hạt nổ, sóng áp lực sẽ làm cho các hạt trong
cùng khu vực xoáy lốc nổ đồng thời và xảy ra hiệu ứng vi nổ dồn dập của nhóm hạt.
Như vậy, hiệu ứng vi nổ cải thiện rất nhiều chất lượng hoà trộn hỗn hợp, đặc biệt là
khi áp suất phun thấp do giảm tải động cơ hoặc do chất lượng vòi phun, bơm cao áp
giảm. Khi dùng hỗn hợp nhũ tương, thời kỳ cháy trì hỗn tăng lên nhưng thời kỳ
cháy chính rút ngắn lại, chất lượng cháy tốt hơn.
Thời gian ổn định của nhiên liệu nhũ tương và các đặc tính lý hóa của nó là
những yếu tố quan trọng để đảm bảo rằng động cơ diesel có thể chạy với nhiên liệu
nhũ tương mà không gặp phải bất kỳ sự cố nào. Nếu nhũ tương bị mất ổn định trong
điều kiện động cơ hoạt động, nó sẽ làm hỏng hệ thống đốt cháy và hoạt động của nó


4
sẽ bị lỗi. Bên cạnh đó, sự thay đổi các đặc tính lý-hóa của nhiên liệu nhũ tương phải
nằm trong giới hạn để giảm bớt các biến đổi trong hệ thống phun và đốt.
Độ ổn định của nhiên liệu nhũ tương phụ thuộc vào kỹ thuật tạo nhũ tương,
thời gian xử lý, nồng độ nước, tốc độ máy khuấy và nồng độ chất hoạt động bề mặt.
Chen và Tao [24] báo cáo rằng việc tăng thời gian quá trình, tốc độ máy khuấy và tỷ
lệ dầu diesel trên nước sẽ làm tăng độ ổn định của nhũ tương. Mặt khác, nhiệt độ quá

trình tăng làm giảm độ ổn định của nhũ tương. Watanabe và cộng sự. [25] báo cáo
rằng việc lựa chọn chất hoạt động bề mặt thích hợp, tần suất khuấy thích hợp và thời
gian xử lý có tầm quan trọng ngang nhau để tạo thành nhũ tương ổn định. Ghannam
và selim [26] cũng chỉ ra rằng cần tăng nồng độ chất hoạt động bề mặt, tốc độ máy
khuấy và thời gian xử lý để nồng độ nước trong dầu diesel cao hơn.
Lin và Wang [27] đã đo độ ổn định của nhũ tương dựa trên sự tách lớp trong
ống nghiệm chia độ trong điều kiện tĩnh. Basha và Anand [28] cũng tuân theo quy
trình tương tự để đo độ ổn định của nhũ tương trong các nghiên cứu của họ. Khơng
có nhiều cơng trình được ghi nhận để đo độ ổn định của nhũ tương. Do đó, cần phải
phát triển hệ thống đo độ ổn định chính xác vì độ ổn định của nhũ tương ảnh hưởng
trực tiếp đến hệ thống đánh lửa nhiên liệu.
Thời gian chậm cháy ngắn hơn, số cetan cao, độ bay hơi phù hợp trong phạm
vi nhiệt độ hoạt động, khói và mùi hạn chế, khơng bị ăn mịn và mài mịn là những
đặc điểm cần có của nhiên liệu sử dụng trong động cơ CI. Các đặc tính này chủ yếu
phụ thuộc vào các tính chất lý hóa như tỷ trọng, độ nhớt, độ đàn hồi và khả năng chịu
nén. Siegmund và cộng sự. [29] và Park và cộng sự. [30] báo cáo rằng sự gia tăng
nồng độ nước làm tăng tỷ trọng và độ nhớt của nhiên liệu nhũ tương do tỷ trọng nước
cao hơn BD [29]. Armas và cộng sự đã ghi nhận sự gia tăng mô đun đàn hồi và khả
năng chịu nén cùng với sự gia tăng nồng độ nước. [30]. Khan và cộng sự. [31] chỉ ra
rằng điểm tro tăng lên và giảm giá trị gia nhiệt khi nồng độ nước tăng lên. Sự thay
đổi về các đặc tính hóa lý gợi ý các nghiên cứu sâu hơn để có được nồng độ nước tối
ưu với dầu diesel.
Tính chất vật lý của nhũ tương được xác định bởi độ phân tán, độ đồng đều
phân bố nước trong khối lượng nhiên liệu và tính ổn định của nhũ tương. Theo các
kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học, kích thước trung bình của hạt nước trong
nhũ tương nằm trong khoảng 1 - 50 µm, để động cơ diesel làm việc có hiệu quả thì


5
kích thước hạt nước trong nhũ tương nằm trong khoảng từ 1 - 10 µm, nhưng số lượng

hạt nước có kích thước đến 5 µm chiếm ưu thế. Vì kích thước các hạt nước 5 µm thì
hiện tượng vi nổ sẽ xảy ra mạnh nhất, điều này sẽ làm ảnh hưởng đến các thông số
kinh tế kỹ thuật của động cơ.
Độ nhớt của nhũ tương được xác định là độ nhớt của nhiên liệu gốc, lượng
nước chứa trong nhũ tương và nhiệt độ nhũ tương. Độ nhớt của nhũ tương cao hơn
độ nhớt của nhiên liệu gốc. Tăng hàm lượng nước độ nhớt của nhũ tương sẽ tăng lên.
1.2

Tổng quan về giải pháp công nghệ để tạo hỗn hợp đồng thể hóa nhiên liệu
nhũ tương

1.2.1

Phương pháp tạo hỗn hợp đồng thể hóa nhiên liệu nhũ tương
Có hai phương pháp để chế tạo nhũ tương hoàn toàn khác nhau, một là

phương pháp ngưng tụ, và hai là phương pháp phân tán.
- Phương pháp ngưng tụ : Khi chất lỏng A được hoà tan vào chất lỏng B trong
trạng thái phân tử quá bão hoà, nhũ tương sẽ đạt được nếu trạng thái quá bão hoà này
bị phá vỡ. Trạng thái quá bão hoà sẽ bị phá vỡ nếu nhiệt độ của dung dịch chứa chất
tan A và dung môi B giảm xuống, khi đó độ tan của chất A cũng giảm theo, nghĩa là
chất tan A sẽ kết tụ trong dung môi B ở dạng hạt phân tán rất nhỏ, và do đó một nhũ
tương mờ đục sẽ hình thành. Nhũ tương cũng được hình thành tương tự như vậy bằng
việc hạ độ tan của chất A bởi sự ngưng tụ của dung mơi B hoặc bằng sự hồ tan của
một thành phần thứ 3 vào dung môi B. Phương pháp này không được sử dụng rộng
rãi trong công nghiệp như phương pháp phân tán.
- Phương pháp phân tán: Trong thực tế thường tạo nhũ tương bằng phương
pháp phân tán, như sử dụng các máy khuấy, trộn, cối xay keo, sóng siêu âm. Phương
pháp phân tán để chế tạo nhũ tương được chia thành hai loại. Một là sự nhũ hoá tự
nhiên, xảy ra đối vói dầu có khả năng tự nhũ hố hoặc hồ tan, và phương pháp thứ

hai là sự nhũ hố bắt buộc, trong đó nhũ tương hình thành nhờ các phương tiện cơ
học. Trong sự phân tán tự nhiên, các hệ phân tán rất cao thu được rất khác biệt ở tính
bền vững nhiệt động của nó so với các nhũ tương thơng thường mà tính bền vững tập
hợp chỉ có tính chất tạm thời. Tuy nhiên, các hệ nhũ tương phân tán tự nhiên ít được
sử dụng với số lượng lớn như các nhũ tương được điều chế theo phương pháp phân
tán bắt buộc. Trong phương pháp phân tán bắt buộc, có 3 loại thiết bị cơng nghệ
chính được sử dụng như máy khuấy trộn, máy nghiền keo và thiết bị đồng thể hoá.


6
Tuỳ theo mỗi loại thiết bị mà có những đặc tính phù hợp với mục đích sử
dụng để chế tạo các loại nhũ tương khác nhau. Trong đó, máy khuấy trộn phù hợp
cho công tác chế tạo các loại nhũ tương có độ nhớt thấp. Ở loại máy này lại có hai
kiểu cánh khuấy, đó là cánh khuấy dạng cánh quạt và cánh khuấy dạng tuốcbin.
Trong máy nghiền keo, tốc độ dịch chuyển của chất lỏng rất lớn, vì được cho đi qua
khe hẹp giữa roto và stato.
Vì vậy, loại thiết bị này phù hợp cho việc chế tạo các loại nhũ tương lỗng,
do sự phân tán tuyệt vịi của thiết bị. Với thiết bị đồng nhất, chất lỏng buộc phải đi
qua những lỗ rất nhỏ dưới áp suất cao, do đó sẽ tạo ra những nhũ tương có kích thước
hạt rất mịn. Loại thiết bị này phù hợp cho mục đích chế tạo những nhũ tương có kích
thước giọt phân tán nhỏ và đồng đều. Trong thực tế người ta thường chế tạo nhũ
tương theo hai bước, đầu tiên nhũ tương sẽ được chế tạo sơ bộ bằng máy khuấy trộn,
sau đó tuỳ theo yêu cầu của từng loại nhũ tương sản phẩm mà tiếp tục cho đi qua
máy nghiền keo hoặc thiết bị đồng thể hố.
1.2.2

Các cơng nghệ tạo nhũ tương dầu-nước
Nghiền để tạo nhũ tương chính là quá trình phá vỡ liên kết bề mặt của các hạt

chất lỏng bằng năng lượng cơ học hoặc thông qua tạo áp suất cao.

Trong tính tốn thiết kế thiết bị tạo nhũ tương kiểu nghiền, năng lượng cơ học
đầu vào tạo bởi cánh khuấy là vô cùng quan trọng. Bởi vì chính cánh khuấy này sẽ
tạo nên các xốy vĩ mô hoặc hiện tượng chảy rối vĩ mô với chiều dài đặc trưng của
đường kính cánh khuấy. Các xốy vĩ mơ sau đó tách thành các xốy vi mơ (microeddy) với chiều dài (length) đặc trưng được gọi là “chiều dài Kolmogorov”. Cuối
cùng, các xoáy micro sẽ chịu trách nhiệm truyền năng lượng và sẽ phá vỡ pha vĩ mô.
Chiều dài Kolmogorov được xác định bằng công thức:
1/ 4

 3 
   
 

(1.1)

Trong đó : λ - chiều dài đặc trưng ; ν - độ nhớt động học của chất lỏng và ε-là
tốc độ tiêu hao; chính ε là tỷ số giữa công tạo bởi cánh khuấy trên khối lượng. Trên
hình 1-1 biểu thị quá trình hình thành nhũ tương theo phương pháp nghiền.
Khi cánh khuấy tạo ra các xốy vĩ mơ và vi mơ, các xốy này sẽ tạo ra ứng
suất cắt và một khi ứng suất cắt lớn hơn lực dính của chất lỏng trong các hạt, sau đó
các hạt này sẽ bị cắt thành các hạt nhỏ hơn. Quá trình cắt nêu trên xảy ra cho đến khi
ứng suất ngoài và ứng suất trong cân bằng nhau.


7
Trên cơ sở lý thuyết về phương pháp nghiền tạo nhũ tương, các hãng đã chế
tạo 3 loại thiết bị nghiền cơ bản như sau:
Két nghiền với cánh nghiền ;
Thiết bị nghiền kiểu trục vít (screw loop);
Thiết bị ultra-turrax.
Các kết quả thực nghiệm cho thấy khả năng tạo nhũ tương của 3 loại này như

trên bảng 1.1.

Hình 1-1 Quá trình hình thành nhũ tương bằng phương pháp nghiền

Trên nguyên tắc nghiền chất lỏng (comminutation), các hãng chế tạo đã chế
tạo ra nhiều loại thiết bị tạo nhũ tương hay tạo nhiên liệu nhũ tương khác nhau. Các
loại thiết bị này đều dùng năng lượng cơ học từ bên ngoài tác động vào các pha chất
lỏng và làm giảm đi lực căng bề mặt của hạt chất lỏng và qua đó tạo được các hạt
nhỏ hơn phân bố đồng đều trong một khối nhất định.
Bảng 1-1 So sánh khả năng tạo nhũ tương của các loại thiết bị
Loại thiết bị

Điều kiện với W = 5.106Jm-3

Kích thước hạt

Cánh khuấy

N = 500v/p, t = 60 phút

60 - 70μm

Trục vít

N = 4000v/p, v = 350l/h

10 - 11μm và 2μm

Loại Ultra Turrax

N = 10000v/p, t = 2 phút

10 - 11μm và 2μm


8
Thiết bị tạo nhũ tương kiểu khuấy

1.2.2.1

Thiết bị tạo nhũ tương kiểu cánh khuấy được thiết kế trên nguyên lý nghiền
chất lỏng. Thiết bị bao gồm: cánh khuấy với nhiều hình dạng khác nhau (chân vịt, tua
bin chéo, tua bin thẳng) với đường kính và chiều ngang thích hợp, cánh khuấy được
đặt trong két khuấy hình trụ với đường kính lớn hơn cánh khấy theo tỷ lệ nhất định.
Bên trong két khuấy được trang bị từ 2 đến 4 vách cản trở với tác dụng cùng với cánh
khuấy phá vỡ các hạt chất lỏng. Cánh khuấy được lai bằng mô tơ điện với vận tốc từ
vài trăm đến hàng nghìn vòng trên phút. Cấu tạo của thiết bị này được thể hiện trên
hình 1-2.

Hình 1-2 Thiết bị tạo nhũ tương khiểu cánh khuấy

Thiết bị tạo nhũ tương kiểu cánh khuấy có thể làm việc liên tục hoặc theo mẻ
để tạo nhiên liệu nhũ tương. Khả năng tạo được nhiên liệu nhũ tương với kích thước
hạt nhỏ nhất từ 60μm đến 70μm. Ưu điểm cơ bản của thiết bị này là có cấu tạo đơn
giản, hoạt động với độ tin cậy cao và không tốn nhiều năng lượng. Thiết bị cũng có
thể tạo nhiên liệu nhũ tương theo mẻ hoặc liên tục phù hợp với mục đích cấp nhiên
liệu cho động cơ diesel thủy.
1.2.2.2

Thiết bị dạng micro bong bóng tạo nhiên liệu nhũ tương

Nguyên tắc của thiết bị tạo nhũ tương dạng micro bong bóng là kết hợp của

nguyên lý nghiền với những bong bóng khí được tạo siêu nhỏ. Sau đó các bong bóng
này tự vỡ do vào vùng áp suất thấp, qua đó nhờ hiệu ứng vỡ bong bóng sẽ xé các hạt


9
chất lỏng thành các hạt siêu nhỏ để tạo nhiên liệu nhũ tương với chất lượng cao. Sơ
đồ nguyên lý cấu tạo và hoạt động của thiết bị dạng này được thể hiện trên hình 1-3.

Hình 1-3 Nguyên lý hoạt động của T/B tạo nhiên liệu nhũ tương

Nguyên lý tạo nhũ tương ở đây dựa trên nguyên tắc cộng hưởng xâm thực
(cavitation resonance) khi bơm ly tâm cấp khơng khí qua van tạo micro bong bóng.
Chính hiện tượng cộng hưởng xâm thực sẽ tạo kết hợp các hiện tượng như ứng suất
cắt, lực tác động tương tự cánh khuấy, nén và ly tâm. Nhiên liệu nhũ tương được tuần
hoàn nhiều lần qua thiết bị tạo nhũ tương, nên chất lượng nhiên liệu nhũ tương rất
cao. Trên hình 1-4 cho thấy hình ảnh thật của hệ thống tạo nhiên liệu nhũ tương dạng
này.


10

Hình 1-4 Thiết bị tạo nhiên liệu nhũ tương dạng van micro bong bóng

Thiết bị tạo nhiên liệu nhũ tương như nêu trên có thể tạo nhiên liệu nhũ tương
với chất lượng khá cao ứng dụng cho động cơ diesel nói chung và động cơ diesel
thủy nói riêng. Tuy nhiên, ở phương pháp này cần đến nguồn cung cấp không khí với
áp suất lớn hơn áp suất mơi trường, nên tiêu tốn thêm năng lượng và kinh phí đầu tư
ban đầu.

1.2.2.3

Thiết bị đồng thể hóa loại ống ứng suất cắt cao hay Turrax
Thiết bị có cấu tạo bao gồm hai phần rotor và stator giống như loại cối xay.

Rotor và stator là những vịng với các răng chéo có bán kính mở. Khi làm việc, chất
lỏng được cấp ở vị trí trung tâm và sau đó được tăng tốc bởi rotor. Khi chất lỏng đi
qua thiết bị, nó được nhiều lần tăng tốc rồi giảm tốc dưới sự tác động của lực tiếp
tuyến với giá trị rất cao. Trên thực tế, thiết bị tạo nhũ tương loại ống ứng suất cắt cao
(Turrax) có thể có vận tốc lên đến 20.000v/p.
Trên hình 1-7 là nguyên lý hoạt động của thiết bị tạo nhiên liệu nhũ tương
loại Turrax được áp dụng khá rộng rãi hiện nay.


11

Hình 1-5 Thiết bị tạo nhiên liệu nhũ tương loại Turrax

Trong quá trình làm việc, loại tiền nhũ tương được chuyển qua các cửa hướng
tâm của các rotor và trộn với chất lỏng đang tồn tại trong khe hở giữa rotor và stator.
Dưới sự tác động của lực cắt với giá trị cao và dòng chảy rối, sẽ làm cho các hạt của
chất lỏng bị phá vỡ thành các hạt có đường kính nhỏ hơn rất nhiều.
1.3

Tổng quan về tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam về sử dụng
nhiên liệu nhũ tương cho động cơ diesel tàu thủy
Động cơ diesel đang chiếm ưu thế trong lĩnh vực sản xuất điện và giao thông

vận tải do hiệu suất và độ bền tốt hơn động cơ xăng. Tuy nhiên, động cơ diesel được
ghi nhận là nguồn phát thải lớn ra môi trường, gây nguy hiểm cho sức khỏe con

người. Do đó, các quy định nghiêm ngặt cần được tuân thủ để kiểm soát mức phát
thải từ động cơ diesel.
Các quy định về vận tải đường bộ, chẳng hạn như ô tô chở khách, xe tải, xe
tải lớn và xe buýt, đã được tái thực thi dưới các hình thức EURO 4 vào năm 2006 và
EURO 5 vào năm 2011. Tuy nhiên, tiêu chuẩn khí thải hợp pháp đối với tàu thủy
thấp hơn tiêu chuẩn đối với ô tô . Tổ chức Hàng hải Quốc tế (IMO) đã quyết định áp
dụng các quy định về khí thải Bậc 3 từ năm 2016 để tăng cường tiêu chuẩn cho phép
phát thải đối với tàu biển lên mức tiêu chuẩn đối với ô tô. Đối với tàu đóng sau ngày


12
01 tháng 01 năm 2016, phải giảm 80% tiêu chuẩn khí thải cho phép so với tàu đóng
trước ngày 31 tháng 12 năm 2010 [1,2].
IMO đã ban hành và thông qua phụ lục MARPOL (các quy định về ngăn
ngừa ô nhiễm khơng khí từ tàu thuyền) tại hội nghị lần thứ 37 của Ủy ban Bảo vệ
Môi trường Biển (MEPC) được tổ chức tại trụ sở IMO ở London, Vương quốc Anh
vào ngày 26 tháng 9 năm 1997 để điều chỉnh các chất làm suy giảm tầng ôzôn, oxit
nitơ ( NOx), ơxít lưu huỳnh (SOx), các hợp chất hữu cơ dễ bay hơi, khí thải từ lị đốt
tàu và chất lượng của dầu nhiên liệu. Ngoài ra, các điều kiện thực thi của Phụ lục VI
bao gồm sự chấp nhận của 15 quốc gia trở lên và quy định rằng đáy của các tàu buôn
của các quốc gia chấp nhận phải lớn hơn 50% thể tích của đáy tàu bn tồn cầu.
Ngày có hiệu lực được xác định là một năm kể từ ngày các điều kiện thực thi được
thỏa mãn. Do các điều kiện đã được thỏa mãn vào ngày 18 tháng 5 năm 2004 khi
Samoa chấp nhận phụ lục là quốc gia thứ 15, MARPOL Phụ lục VI (các quy định về
ngăn ngừa ơ nhiễm khơng khí từ tàu thuyền) có hiệu lực vào ngày 19 tháng 5 năm
2005, tức là một năm sau đó.
Khí thải có thể được loại bỏ phần lớn theo hai cách. Phương pháp đầu tiên là
phương pháp tiền xử lý [5–14], sử dụng các phương pháp xử lý cụ thể trước khi sử
dụng nhiên liệu, bao gồm loại bỏ lưu huỳnh hoặc bột kim loại thải ra khí thải độc hại,
cải tiến thiết bị đốt, trì hỗn thời gian phun nhiên liệu, modi hình dạng buồng đốt, và

cải tiến hệ thống phun nhiên liệu, ngồi việc sử dụng nhiên liệu tuần hồn khí thải,
phun nước và nhũ tương sử dụng nhũ tương dầu diesel.
Thứ hai là phương pháp sau xử lý, chẳng hạn như phân hủy xúc tác, khử xúc
tác, hoặc hấp thụ, để loại bỏ NOx có trong khí thải. Trong trường hợp dầu tàu biển,
ngay cả khi các thiết bị sau xử lý [15–17], chẳng hạn như khử xúc tác chọn lọc
(SCR), được sử dụng phổ biến nhất trong các phương pháp sau xử lý, được sử dụng
để giảm NOx, một lượng lớn khói, SOx và NOx được thải ra trong khí thải do hàm
lượng các hợp chất lưu huỳnh cao. Vì điều này thực sự làm giảm độ bền của SCR,
nên việc xử lý trước nhiên liệu là cần thiết.
Vì NOx nhiệt đại diện cho hầu hết NOx phát ra từ động cơ diesel tàu thủy,
nên các công nghệ để kiểm soát lượng NOx nhiệt này là rất quan trọng. Các phương
pháp giảm NOx chính bao gồm nhiên liệu nhũ tương nước [7], điều chỉnh động cơ
[12–14], và tuần hoàn khí thải (EGR) [7–9], là cơng nghệ khử NOx tiền xử lý có khả


13
năng giảm NOx bằng cách thay đổi các đặc tính của động cơ đốt trong và buồng đốt,
bao gồm cả thời gian và nhiệt độ cháy. Các phương pháp thứ cấp bao gồm công nghệ
SCR NH3 và urê, là công nghệ xử lý sau động cơ để giảm và tách NOx có trong khí
thải thành N2 và H2O.
Trong số đó, nhiên liệu nhũ tương là công nghệ giảm NOx thực tế và kinh tế
so với các cơ sở denitri cation quy mô lớn đắt tiền (như SCR). Đặc biệt, do việc tạo
ra NOx và muội than (các hạt cacbon không cháy) từ động cơ nhiệt sử dụng nhiên
liệu lỏng chất lượng thấp chiếm tỷ lệ ơ nhiễm khơng khí cao, việc sử dụng nhiên liệu
nhũ tương, là một trong những phương pháp để ngăn chặn sự phát sinh, làm giảm
nhiệt độ đốt cháy bằng cách sử dụng nhiệt tiềm ẩn của nước và thực hiện q trình
đốt cháy hồn tồn bằng cách sử dụng hiện tượng nổ vi mô, một đặc điểm riêng của
nhiên liệu nhũ tương, do đó cải thiện hiệu suất của động cơ nhiệt và khử NOx hiệu
quả. Ngoài ra, việc sử dụng nhiên liệu phát thải không cần thiết bị bổ sung, không
giống như các công nghệ tiền và sau xử lý hiện có, và do đó, các nghiên cứu để

thương mại hóa cơng nghệ nhiên liệu nhũ tương đã được tiến hành tích cực [18–20].
Ơ nhiễm động cơ thấp đã được thúc đẩy bằng cách áp dụng các kỹ thuật kiểm
sốt khí thải trước khi hình thành hoặc sau khi hình thành như giới thiệu dầu diesel
sinh học, bộ lọc hạt, bộ chuyển đổi xúc tác và nhiên liệu nhũ tương W/D. Trong số
đó, nhũ tương W/D được coi là giải pháp kinh tế nhất có thể được sử dụng trong
động cơ diesel khơng có thay đổi cấu trúc động cơ. Đốt cháy nhanh và tiết kiệm
nhiên liệu tốt hơn là những lợi thế bổ sung của nhiên liệu nhũ tương W/D [1]. Sự
giảm nhiệt độ của các sản phẩm cháy dẫn đến giảm sự hình thành NOx trong động cơ
diesel do phản ứng thu nhiệt của các phần tử nước trong nhiên liệu dạng nhũ tương
W/D trong q trình cháy. Sự có mặt của nước cũng làm giảm tốc độ hình thành các
hạt bồ hóng và tăng cường đặc tính cháy của chúng bằng cách tăng nồng độ của các
loại ơxy hóa [2].
Việc sử dụng nhiên liệu nhũ tương W/D trong các động cơ diesel hiện có là
lĩnh vực nghiên cứu tích cực trong hai thập kỷ qua. Việc kết hợp các hạt nano trong
nhiên liệu nhũ tương W/D đã tăng cường đặc tính đốt cháy và phát thải. Tuy nhiên,
sự phức tạp của việc phân tích hành vi cháy liên quan đến vi nổ, con đường vật lý của
nhũ tương và sự hình thành muội than dẫn đến các báo cáo không nhất quán về phát
thải SFC, BTE, CO và HC. Ngoài ra, các biến số vận hành của động cơ và điều kiện


14
mơi trường xung quanh cũng ảnh hưởng đến q trình ngun tử hóa và q trình đốt
cháy chung và hạn chế đưa ra kết luận chung với nhiên liệu nhũ tương W / D. Do đó,
cần nghiên cứu thêm để xem xét các đặc tính cháy của nhiên liệu dạng nhũ tương
W/D trong các điều kiện vận hành.
Abu-Zaid [4] và Alahmer et al. [37] đã báo cáo sự gia tăng mô-men xoắn và
công suất động cơ khi nồng độ nước của nhũ tương tăng lên. Họ cũng báo cáo rằng
lực bổ sung tác động lên đỉnh pít-tơng do áp suất hơi nước tác động và dẫn đến công
suất và mô-men xoắn của động cơ lớn hơn. Đồng thời, nhiều nhà nghiên cứu kết luận
rằng có sự sụt giảm nhẹ cơng suất và mô-men xoắn với nhiên liệu nhũ tương do giá

trị cấp nhiệt thấp hơn của chúng [38,39]. Họ cũng báo cáo rằng thời gian trễ đánh lửa
lâu hơn và sự gia tăng áp suất tối đa với nhiên liệu dạng nhũ tương làm tăng công
việc nén và giảm sản lượng mạng của chu trình. Tuy nhiên, sự khác biệt về công suất
và mô-men xoắn của động cơ là tương đối thấp và có thể chịu đựng được so với mức
giảm phát thải đáng kể.
Abu-Zaid [4] và Tsukahara et al. [40] báo cáo sự sụt giảm BSFC cùng với sự
gia tăng nồng độ nước do các lý do sau : (i) cường độ của hành vi nổ vi mô, (ii) cải
thiện khả năng hút khơng khí trong vịi phun, (iii) quá trình đốt trộn trước cao hơn,
(iv) nhiệt độ cháy thấp hơn và (v) nhiều sản phẩm của khí cháy hơn do có nước trong
nhũ tương. Kết quả thí nghiệm của Suresh và Amirthagadeswaran [1] cũng hỗ trợ
việc cải thiện BSFC trong nhiên liệu nhũ tương. Mặt khác, sự gia tăng BSFC khi tăng
nồng độ nước đã được nhiều nghiên cứu ghi nhận. Ghojel và cộng sự. [7] quan sát
thấy không thể tăng (22-26%) ở BSFC với 13% nồng độ nước trong dầu diesel. Hồ
sơ thí nghiệm của Armas [30], Alahmer et al. [37] và Barnes và cộng sự. [41] ủng hộ
báo cáo của Ghojel. Họ kết luận rằng sự gia tăng BSFC là do lượng nước tăng lên.
Hầu hết các nghiên cứu báo cáo rằng BTE tăng lên khi nồng độ nước tăng
lên. Basha và Anand [28] ghi nhận BTE tăng 3,5% với 20% nước trong nhiên liệu
nhũ tương. Alahmer và cộng sự. [37], Wang và Chen [42] cũng báo cáo sự cải thiện
trong BTE. Họ kết luận rằng sự cải thiện trong BTE là do thời gian đánh lửa chậm
hơn và hiện tượng nổ vi mô của nhiên liệu nhũ tương. Hơn nữa, họ chỉ ra rằng sự gia
tăng độ trễ đánh lửa dẫn đến tích tụ nhiều nhiên liệu hơn, dẫn đến tốc độ tỏa nhiệt
cao hơn, đốt cháy nhiên liệu cao hơn ở giai đoạn trộn trước và BTE tốt hơn. Tăng tốc