Lý do ch ọn đề tài
Toàn cầu hoá hiện nay là xu thế tất yếu, tạo ra mối liên kết giữa các tổ chức kinh tế và xã hội, hướng tới cộng đồng kinh tế chung Tuy nhiên, nó cũng mang lại những thách thức như dịch bệnh, khủng bố, di cư và ô nhiễm môi trường Một trong những vấn đề nghiêm trọng nhất hiện nay là ô nhiễm từ các khu công nghiệp và nhà máy, với mức thải vượt quá quy định, dẫn đến suy giảm chất lượng không khí.
Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã làm gia tăng tình trạng ô nhiễm môi trường, không chỉ trong một quốc gia mà còn mang tính toàn cầu Vấn đề này ngày càng nghiêm trọng, đe dọa sự phát triển kinh tế - xã hội bền vững và sự tồn tại của các thế hệ hiện tại và tương lai.
Giải quyết ô nhiễm môi trường trong bối cảnh công nghiệp hóa – hiện đại hóa hiện nay là trách nhiệm không chỉ của các cấp quản lý và doanh nghiệp, mà còn của mỗi cá nhân Do đó, nghiên cứu và thiết kế hệ thống lấy mẫu bụi trong ngành công nghiệp tại Việt Nam là một nhiệm vụ thiết thực và cần thiết.
Với những lý do nêu trên, tôi đã quyết định chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế hệ lấy mẫu bụi trong công nghiệp” Mục tiêu của nghiên cứu này là nhằm làm chủ công nghệ hệ thống lấy mẫu bụi, từ đó nâng cao hiệu quả quản lý ô nhiễm bụi trong môi trường công nghiệp.
M ục đích nghiên cứ u c ủ a lu ận văn, đối tượ ng, ph ạ m vi nghiên c ứ u
- Mục đích nghiên cứu của luận văn là nghiên cứu thiết kế hệ lấy mẫu bụi trong công nghiệp
- Phạm vi nghiên cứu: trong luận văn này sẽ trình bày về hệ lấy mẫu bụi trong công nghiệp
+ Nghiên cứu và tổng quan về hệ lấy mẫu bụi trong công nghiệp
+ Thiết kế cấu hình điều khiển, các mạch điện điều khiển và giám sát của hệ lấy mẫu bụi trong công nghiệp
+ Xây dựng phần mềm điều khiển tựđộng và giám sát hệ thống
- Đối tượng nghiên cứu là hệ lấy mẫu bụi trong công nghiệp.
B ố c ụ c lu ận văn
Nội dung của luận văn gồm có 3 chương cơ bản:
Chương 1: Tổng quan về bụi
Chương 2: Thiết kế hệ lấy mẫu bụi trong công nghiệp
Chương 3: Kết quả thực nghiệm và đánh giá
Phương pháp nghiên cứ u
Nghiên cứu kết hợp lý thuyết và thực nghiệm tại các thành phố và khu công nghiệp nhằm tìm hiểu hệ thống lấy mẫu bụi trong môi trường công nghiệp thực tế Đồng thời, nghiên cứu cũng tập trung vào việc xây dựng mô hình thiết kế phần cứng và phần mềm cho vi điều khiển, giúp cải thiện hiệu quả trong việc giám sát và quản lý ô nhiễm bụi.
K ế t lu ậ n
Trong luận văn tác giảđã tìm hiểu được những vấn đềnhư sau:
Tìm hiểu công nghệ xử lý bụi và hệ thống lấy mẫu bụi trong ngành công nghiệp là rất quan trọng Bài viết này trình bày việc xây dựng chương trình điều khiển cho hệ thống lấy mẫu bụi dựa trên phần mềm vi điều khiển STM32F103 nhằm kiểm chứng hiệu quả của hệ thống điều khiển.
Hướng nghiên cứu tiếp của luận văn là tiếp tục phát triển nâng cao chất lượng hệ thống
TỔ NG QUAN V Ề B Ụ I
Gi ớ i thi ệ u chung v ề b ụ i
Bụi là một tập hợp các hạt có kích thước đa dạng, từ kích thước phân tử đến kích thước có thể nhìn thấy, và tồn tại lâu trong không khí Nó xuất hiện dưới nhiều hình thức như bụi bay, bụi lắng, cùng với các hệ khí khác nhau như hơi, khói và mù.
Bụi được xác định là một hệ thống hai pha, bao gồm pha khí và pha rắn rời rạc, với kích thước hạt khoảng một phân tử và thời gian tồn tại khác nhau tùy thuộc vào kích thước hạt Ngoài ra, bụi còn có khả năng nổ và tự bốc cháy, đặc biệt là bụi từ sơn, hữu cơ và nhựa Do đó, việc hiểu rõ nồng độ an toàn của các loại hạt bụi này là rất quan trọng.
Tình hình b ụ i công nghi ệ p hi ệ n nay
Hầu hết các khu, cụm, điểm công nghiệp trên cả nước chưa đáp ứng tiêu chuẩn môi trường, dẫn đến ô nhiễm nghiêm trọng và cộng đồng dân cư phải đối mặt với thảm họa môi trường Người dân sống chung với khói bụi và nước ô nhiễm từ chất thải công nghiệp, trong khi các đô thị đều có lượng bụi vượt quá ngưỡng an toàn cho sức khỏe Tình trạng này gây bất bình và dẫn đến phản ứng quyết liệt của người dân, thậm chí bùng phát thành xung đột xã hội.
Các tiêu chu ẩn đánh giá bụ i trong công nghi ệ p
Để đánh giá sự ô nhiễm không khí do bụi ta thường đánh giá thông qua 2 thông sốchính là PM10 và PM2.5 trong đó:
PM10: là bụi có đường kính động học từ 2,5 10 m
PM2.5: là bụi có đường kính động học nhỏhơn 2,5 m
Tiêu chuẩn đánh giá bụi xác định ngưỡng an toàn cho sức khỏe con người, dựa trên lượng bụi trung bình hàng năm và lượng bụi trung bình trong 24 giờ.
Ô nhiễm không khí tại Hà Nội đang ở mức báo động, với các giá trị quan trắc cho thấy chất lượng không khí đã bị suy giảm nghiêm trọng Tình trạng ô nhiễm đặc biệt gia tăng trong những thời điểm có mật độ không khí cao.
13 phương tiện giao thông cao Theo số liệu của Trung tâm quan trắc môi trường
Từ ngày 27/2/2016 đến 2/3/2016, giá trị bụi PM10 và PM2.5 đã tăng cao, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ hô hấp Cụ thể, giá trị PM10 trung bình ngày đạt mức cao nhất 160 µg/m³ vào ngày 29/2/2016, vượt quá quy chuẩn cho phép 150 µg/m³ Đồng thời, giá trị PM2.5 cũng vượt giới hạn cho phép trong tất cả các ngày, với mức cao nhất vào ngày 29/2/2016 là 89 µg/m³, gấp gần 2 lần quy chuẩn cho phép.
Hình 1 1 Diễn biến nồng độ PM10 và PM2.5 trung bình 24h từ ngày 27/2 đến ngày
Theo Trung tâm Quan trắc Môi trường, ô nhiễm bụi PM2.5 tại Hà Nội thường gia tăng vào giờ cao điểm do mật độ phương tiện giao thông lớn và các hoạt động sản xuất công nghiệp xung quanh Thời tiết hanh khô với độ ẩm trung bình khoảng 74% cũng góp phần làm tăng nồng độ bụi Chỉ số chất lượng không khí (AQI) dao động từ 122 đến 178 trong tuần, cho thấy mức độ ô nhiễm cao Theo thang đánh giá sức khỏe, AQI từ 51-200 khuyến cáo nhóm nhạy cảm hạn chế ra ngoài, trong khi AQI trên 300 nên ở nhà AQI phản ánh nồng độ của các chất ô nhiễm như CO, NOx, SO2, O3 và bụi, giúp đánh giá tình trạng chất lượng không khí và ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
Hình 1 2 Giá trị AQI thông số PM2.5 từ 27/2 đến ngày 2/3/2016
Bụi PM2.5, loại bụi nhỏ nhất trong khí quyển, được các nhà khoa học cảnh báo có khả năng gây viêm nhiễm đường hô hấp Loại bụi này làm tăng nguy cơ tử vong cho những người mắc bệnh ung thư phổi và bệnh tim.
Các phương pháp tính chỉ s ố AQI
- Sử dụng bảng đối chiếu ( Hoa kỳ, Anh, Pháp, Canada):
+ Các thông sốdùng để tính AQI: NO2, SO2, O3, CO, PM10, PM2.5
Để xác định giá trị chỉ số AQI, không cần công thức toán học phức tạp mà chỉ cần sử dụng bảng đối chiếu Khi giá trị thông số ô nhiễm nằm trong một khoảng nhất định, ta có thể dễ dàng xác định chỉ số AQI tương ứng.
Hoa Kỳ sở hữu một hệ thống quan trắc môi trường và không khí hoàn chỉnh, đồng bộ, giúp xây dựng các chỉ số và chỉ thị về chất lượng môi trường Hệ thống này cho phép đưa ra cảnh báo kịp thời về tình trạng và diễn biến của các yếu tố môi trường Chất lượng không khí tại Hoa Kỳ được công bố theo thời gian thực trên hầu hết các khu vực, với chỉ số AQI được tính toán từ các thông số như CO.
O3, NO2, SO2, PM-10, PM-2.5 và có thang đo từ 0 – 500 Cụ thể các mức AQI và ý nghĩa của các mức được cho trong bảng sau:
Bảng 1 1 Bảng đối chiếu kết quả AQI theo Hoa kỳ
* Ưu điểm: đơn giản, dễxác định
* Nhược điểm: chỉ phân hạng được các mức AQI mà không thể so sánh hai giá trị AQI ở cùng một hạng
- Sử dụng công thức đơn giản (Australia, Thành phố Hồ Chí Minh)
- Trước hết mỗi trạm, AQI sẽđược tính cho từng chất theo 2 loại là AQI theo giờ và theo ngày
Công thức AQI theo giờ của chất I là:
Ci h : nồng độ trung bình của chất i
Si h: tiêu chuẩn môi trường cho phép của chất i
Chỉ số AQI tối đa từ tất cả các thông số trong trạm sẽ được so sánh, và giá trị AQI cao nhất sẽ đại diện cho chất lượng không khí của trạm quan trắc trong ngày.
+ AQI theo từng loại sẽ có giá trị bằng trung bình cộng các giá trị AQI của các trạm thuộc cùng 1 loại
Bảng 1 2 Mức cảnh báo bụi theo chỉ số AQI
Nhóm điểm Chất lượng không khí Ảnh hưởng sức khỏe
51 ÷ 100 Trung bình Nhóm nhạy cảm, đôi khi nên giới hạn ở ngoài nhà
101 ÷ 200 Kém Nhóm nhạy cảm, hạn chế đi ra ngoài
201 ÷ 300 Xấu Nhóm nhạy cảm, tránh ra ngoài
Trên 300 Nguy hại Mọi người nênở trong nhà
* Ưu điểm: công thức tính toán đơn giản, chỉ cần sử dụng tiêu chuẩn không khí quốc gia là có thể xác định được giá trị AQI
* Nhược điểm: các khoảng phân hạng giá trị AQI ứng với các ảnh hưởng khác nhau đến sức khỏe không được phù hợp bằngphương pháp 3
- Sử dụng công thức phức tạp (Braxin, Hồng Kong, Hàn Quốc, Thái Lan, Bồ Đào Nha)
: chỉ số chất lượng môi trường không khí của chất ô nhiễm p
: nồng độ của chất ô nhiễm p
: chỉ số AQI ứng với nồng độ
: chỉ số AQI ứng với nồng độ
Bảng các chỉ số trên và chỉ sốdưới như sau:
Bảng 1 trình bày ba chỉ số được sử dụng để tính chỉ số chất lượng không khí (AQI) cho Hong Kong Mỗi quốc gia áp dụng các tham số khác nhau trong công thức tính toán này, được xây dựng dựa trên tiêu chuẩn chất lượng không khí và các nghiên cứu về tác động của ô nhiễm đến sức khỏe con người.
Chỉ số AQI được xác định dựa trên các tiêu chuẩn môi trường không khí quốc gia và nghiên cứu về tác động của ô nhiễm không khí đến sức khỏe, đảm bảo rằng các mức AQI phản ánh chính xác ảnh hưởng đến sức khỏe con người.
* Nhược điểm: công thức tính toán khá phức tạp và việc xây dựng các bảng chỉ số trên và chỉ số dưới khó khăn
Tính toán th ử nghi ệ m AQI
Việt Nam hiện chưa phát triển một mạng lưới trạm quan trắc không khí tự động đồng bộ, chỉ có một số trạm hoạt động tại các thành phố lớn như Hà Nội và Đà Nẵng Trong thời gian tới, việc thử nghiệm sẽ được thực hiện dựa trên số liệu thu thập trong vòng 1 tháng.
1.5.1 Tính toán thử nghiệm AQI cho số liệu tại Hà Nội
Số liệu để tính toán chỉ số AQI được thu thập từ trạm quan trắc không khí tự động tại 556 Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà Nội, trong tháng 7/2010 Trạm này thuộc Trung tâm Quan trắc Môi trường - Tổng cục Môi trường, có khả năng quan trắc các thông số môi trường cơ bản.
Trạm quan trắc tự động được lắp đặt cách đường giao thông Nguyễn Văn Cừ 30m, trong khuôn viên toà nhà 5 tầng của Tổng cục Môi trường, nhằm theo dõi các chỉ số ô nhiễm không khí như bụi (PM-10, PM-2.5, PM-1), NOx, SO2, CO, O3 và các thông số vi khí hậu như hướng gió, tốc độ gió, nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, bức xạ mặt trời Trạm cũng được trang bị hệ thống tự chuẩn khí và các thiết bị thu nhận, truyền số liệu, phục vụ cho việc giám sát chất lượng không khí tại khu vực có mật độ giao thông lớn, là cửa ngõ phía Đông và Đông Bắc của Hà Nội.
Nội, mật độ xe cộ trung bình khoảng 8000 chiếc/giờ và có xu thếngày càng tăng.
1.5.1.1 Tính toán AQI theo giờ
Chỉ số chất lượng không khí AQI theo giờ được tính toán hàng ngày trong tháng 7/2010 dựa trên số liệu trung bình 1 giờ từ trạm quan trắc của Tổng cục Môi trường tại địa chỉ 556 Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà Nội Cụ thể, AQI theo giờ cho ngày 15/7/2010 đã được đánh giá và phân tích.
Chất lượng không khí qua từng thông số:
Hình 1 3 Chất lượng không khí của các chất NO x , SO 2 , CO, O 3 , PM10
Vào ngày 15/7, nồng độ các thông số ô nhiễm không khí biến động mạnh giữa các giờ trong ngày Các chỉ số O3, NOx, CO và SO2 vẫn nằm trong giới hạn cho phép, tuy nhiên, nồng độ PM-10 đã vượt qua quy chuẩn của TSP trong nhiều giờ.
Kết quả tính toán AQI:
Hình 1 4 Kết quả tính toán AQI ngày 15/7/2010
Vào ngày 15/7, kết quả chỉ số AQI cho thấy chất lượng không khí có nhiều giờ trong khoảng 100 – 200, dẫn đến cảnh báo "nhóm nhạy cảm hạn chế thời gian ra ngoài trời".
1.5.1.2 Tính toán AQI theo ngày
Dữ liệu từ tháng 7/2010 được sử dụng để tính toán chỉ số chất lượng không khí (AQI) tại trạm quan trắc của Tổng cục Môi trường ở 556 Nguyễn Văn Cừ, Long Biên, Hà Nội Bài viết này sẽ nhận xét về kết quả tính toán trong khoảng thời gian từ ngày 11/7 đến 17/7 Đồ thị thể hiện giá trị trung bình 24 giờ của các thông số sẽ được trình bày dưới đây.
Hình 1 5 Chất lượng không khí của các chất NO x , SO 2 , CO, O 3 , PM10
Chất lượng không khí tại khu vực trạm được đánh giá dựa trên các chỉ số như CO, SO2, O3, NOx và PM-10 Các loại trung bình được sử dụng để phân tích là trung bình theo giờ và trung bình trong 24 giờ.
Theo số liệu quan trắc của trạm Nguyễn Văn Cừ thì các thông số CO, SO2,
O3 chưa bị ô nhiễm, thông số NOx đã có dấu hiệu ô nhiễm, thông số PM-10 bị ô nhiễm rất cao
1.5.2 Tính toán thử nghiệm AQI cho số liệu tại Đà Nẵng
1.5.2.1 Tính toán AQI theo giờ
Chỉ số chất lượng không khí AQI theo giờ được tính toán cho từng ngày trong tháng 9/2010 dựa trên số liệu trung bình 1 giờ Dưới đây là đánh giá AQI theo giờ cho dữ liệu ngày 15/9/2010 từ trạm quan trắc của Tổng cục Môi trường.
Vào ngày 15/9, nồng độ các thông số ô nhiễm như O3, NOx, CO và SO2 có sự biến động đáng kể giữa các giờ trong ngày, tuy nhiên, tất cả các chỉ số này đều nằm trong giới hạn cho phép theo quy chuẩn.
Hình 1 6 Chất lượng không khí của các chất NO x , SO 2 , CO, O 3 , PM10
Kết quả tính toán AQI
Hình 1 7 Kết quả tính toán AQI ngày 15/9/2010 tại trạm Đà Nẵng
Vào ngày 15/9, chỉ số AQI chủ yếu dao động trong khoảng 0 – 50, cho thấy chất lượng không khí ở mức tốt Tuy nhiên, có 2 giờ trong ngày mà chất lượng không khí ghi nhận ở mức trung bình, với chỉ số AQI từ 50 – 100.
1.5.2.2 Tính toán AQI theo ngày
Dữ liệu từ trạm Đà Nẵng trong tháng 9/2010 đã được sử dụng để thử nghiệm tính toán chỉ số chất lượng không khí (AQI) từ ngày 11/9 đến 17/9 Kết quả quan trắc được đánh giá dựa trên giá trị trung bình 24 giờ, với đồ thị thể hiện các thông số trung bình 24 giờ như dưới đây.
Hình 1 8 Chất lượng không khí của các chất NO x , SO 2 , CO, O 3 , PM-10
Chất lượng không khí tại khu vực trạm được đánh giá dựa trên các chỉ số CO, SO2, O3, NOx và PM-10 Các loại trung bình được áp dụng để đo lường là trung bình theo giờ và trung bình theo 24 giờ.
Theo dữ liệu từ trạm quan trắc Nguyễn Văn Cừ, các chỉ số ô nhiễm như CO, SO2, O3, NOx, và PM-10 đều nằm dưới mức giới hạn quy định Điều này cho thấy chất lượng môi trường tại khu vực này được đánh giá ở mức tốt và trung bình.
THIẾ T K Ế H Ệ L Ấ Y M Ẫ U B Ụ I TRONG CÔNG NGHI Ệ P
Thi ế t k ế ph ầ n c ứ ng
Hình 2 1 Mô hình hệ lấy mẫu bụi trong công nghiệp
1 Bộ lọc, tách nước và van điều áp
6 Cảm biến đo lưu lượng
11 Đường khí thoát ra môi trường
2.1.1 Bộ lọc, tách nước và van điều áp
Hình 2 2 Van điều áp RL
Van điều áp RL giữ cho áp suất làm việc rất ổn định, ngay cả khi có sự biến động do áp suất và tiêu thụ khí nén Trong trường hợp không có tiêu thụ khí nén, khí thải tự động từ van điều áp cũng giúp duy trì sự ổn định cho hệ thống áp suất.
2.1.2 Đường ống Đường ống được chọn là loại ống dẫn khí STNC PU kích thước 10x6.5mm
Van điện từ có nhiều loại và cấu tạo khác nhau, hoạt động dựa trên nguyên lý điện cơ Chúng được điều khiển bởi dòng điện thông qua lực điện từ Đối với van 2 cửa, cửa vào và cửa ra hoạt động theo cơ chế đóng-mở thay phiên, trong khi van 3 cửa cho phép hai cửa ra đóng mở luân phiên Trong các hệ thống máy phức tạp, có thể sử dụng nhiều van điện từ kết hợp với nhau để thực hiện các chức năng điều khiển.
Hình 2 3 Van điện từ STNC TG22 – 08
Trong khối lấy mẫu bụi này sử dụng van điện từ STNC TG22 – 08 với các thông sốnhư bảng sau:
Bảng 2 1 Thông số của van điện từ STNC TG22 – 08
Khí được bơm qua ống chứa chất rắn hấp thụ, sau khi khí cần lấy mẫu được hấp thụ, chất rắn trong ống sẽ tách ra và đưa vào thiết bị chứa mẫu khí Các khí còn lại tiếp tục được thổi ra ngoài nhờ lực đẩy của máy bơm.
Trong hệ lấy mẫu bụi, máy bơm được chọn là bơm hút chân không TOPSFLO với các thông sốnhư sau:
+ Tên: Micro Diaphragm Gas Pump
+ Lưu lượng tối đa: 4.5L/min
+ Kiểu bơm: bơm không khí, bơm hút chân không
Chức năng 2 Vị trí/ 2 Cổng
Kích thước ống G1/4 Đường kính(mm) 2.5
Giá trị áp dụng Air
Phạm vi áp lực 0 ~ 0.8Mpa
Phương pháp khởi động Khởi động trong
Tần số hoạt động tối đa 5 vòng/s
Dầu bôi trơn Không cần
Van điều khiển dòng chảy một chiều cho phép điều chỉnh lưu lượng khí nén, kiểm soát dòng chảy theo hướng đi tới mà không kiểm soát dòng chảy ngược Điều này giúp thay đổi tốc độ di chuyển của các thành phần điều hành như xi lanh khí.
2.1.6 Cảm biến đo lưu lượng
Yêu cầu của bài toán này là đo và điều khiển được lưu lượng với các thông sốnhư sau:
+ Lưu lượng tối đa >= 4,5 L/min
+ Khoảng áp suất tác dụng >= 60kpa
Từ 2 điều kiện ở trên ta chọn cảm biến đo lưu lượng khí Argon do Kenyence sản xuất:
+ Khoảng áp suất tác dụng: -0.07 ~ 0.7 Mpa
+ Đường kớnh kết nối: Rc (PT) ẳ
Hình 2 5 Cảm biến lưu lượng Argon
2.1.7.1 Phương pháp lấy mẫu bụi
Nguyên tắc lấy mẫu khí bao gồm việc sử dụng một đầu dò để thu thập mẫu khí từ bên trong đường ống, sau đó chuyển đến bộ phận thu mẫu qua hệ thống ổn định khí và đường ống dẫn mẫu Trong quá trình này, các khí được ổn định nhằm loại bỏ bụi và các chất cản trở khác Hệ thống thu mẫu có thể sử dụng các phương pháp như hấp phụ, hấp thụ, ngưng tụ hoặc đưa mẫu khí vào dụng cụ chứa.
Kỹ thuật đơn giản nhất để lấy mẫu khí chứa bụi là bơm không khí vào dụng cụ có thể tích xác định hoặc hút không khí qua dụng cụ thu giữ như phin lọc hoặc ống hấp thụ Các thiết bị hút thường có tốc độ bơm từ 0,25 đến 2,50 lít/phút.
Trong hệ thống lấy mẫu bụi, không khí được hút bởi máy bơm, đi qua màng lọc và các van trước khi vào bình lấy mẫu Từ bình này, không khí sẽ được phân chia thành hai hướng: một phần đi vào cảm biến và phần còn lại thoát ra ngoài môi trường.
Bình hấp thụ thường có hình trụ và được làm từ các chất liệu như thủy tinh, PS, PP hoặc PTFE tùy vào yêu cầu của phương pháp Bình cần có nắp kín, ống dẫn khí vào với đầu phân phối khí gần đáy và ống dẫn khí ra ở phía trên Trong quá trình lấy mẫu, có thể sử dụng một hoặc hai bình hấp thụ nối tiếp Bình bảo vệ giúp ngăn chặn dung dịch hấp thụ xâm nhập, bảo vệ máy bơm và thiết bị đo Hiện nay, các máy bơm chuyên dụng thường được tích hợp với bình bảo vệ và thiết bị đo lưu lượng.
Bình lấy mẫu được chọn trong hệ thống là bình thủy tinh, có dung tích 1500ml, có nắp đậy kín và 3 đường ống dẫn khí
Hình 2 6 Mô phỏng dòng khí trong bình lấy mẫu
2.1.7.3 Tính toán bình lấy mẫu
* Tính toán vận tốc và dạng dòng chảy:
+ Vận tốc dòng chảy trong ống 1:
+ Giả sử lưu lượng khí đi vào ống 2 và 3 là như nhau khi không khí trong bình đã ổn định.
Vận tốc dòng chảy trong ống 2 và 3:
Để xác định loại dòng chảy, chúng ta sử dụng số Reynolds làm tiêu chí phân loại Số Reynolds được tính theo công thức dành cho ống có mặt cắt hình tròn.
Mật độ vật chất trong môi trường, cụ thể là bụi, được biểu thị bằng p (kg/m³) Vận tốc dòng chảy được ký hiệu là v (m/s), trong khi độ dài dòng chảy, trong trường hợp hệ lấy mẫu là 50m, được ký hiệu là l (m) Độ nhớt của môi trường, không khí tại 0°C là 0.000171 và tại 99°C là 0.0022, được ký hiệu là à.
Vậy số Reynolds tối đa của dòng chảy (ứng với mật độ cho phép của PM10 là 150àg/m 3 ) nằm trong khoảng:
=> Đây là dòng chảy tầng, có dạng như hình vẽdưới đây:
Hình 2 7 Hình dạng dòng chảy tầng của không khí trong đường ống
* Tính toán nồng độ bụi trong bình:
Nếu nồng độ PM10 và PM2.5 dưới mức tối đa cho phép, không khí được coi là an toàn Thiết bị lấy mẫu được sử dụng trong các ngành công nghiệp với nồng độ bụi cao sẽ đảm bảo hiệu suất hoạt động của cảm biến.
+ Nếu nồng độ PM10 và PM2.5 lớn hơn giá trị tối đa cho phép:
Nồng độ PM10 và PM2.5 tối đa cho phộp lần lượt là 150àg/m 3 và 40àg/m 3
=> Nồng độ tối thiểu của PM10 và PM2.5 có trong bình chứa là (tính theo PM2.5):
31 vẫn nằm trong dải đo được của cảm biến Vậy cảm biến hoàn toàn hoạt động tốt.
- Cảm biến SDS011 sử dụng nguyên lý tán xạ laser trong không khí:
Khi chùm tia laser chiếu qua, vị trí các hạt sẽ phân tán ánh sáng yếu và tán xạ sóng theo một hướng cụ thể, liên quan đến đường kính và sự tập trung của số lượng hạt Từ hiện tượng này, chúng ta có thể xác định nồng độ của các hạt với đường kính khác nhau.
- Một sốưu điểm nổi bật:
+ Dữ liệu chính xác: phát hiện laser, ổn định, nhất quán tốt
+ Phản ứng nhanh: thay đổi thời gian phản ứng ít hơn 10 giây.
Tích hợp thuận tiện với đầu ra nối tiếp hoặc IO đầu ra có thể tùy chỉnh, mang lại sự linh hoạt cho người dùng Sản phẩm có độ phân giải cao, đạt tới 0.3 micron, cho phép phát hiện hạt với đường kính tối thiểu chính xác.
Bảng 2 2 Thông số kĩ thuật
1 Các thông sốđo lường PM2.5, PM10
2 Khoảng cách 0-999,9 Micrograms / mét khối
4 Trạng thái làm việc tốiđa 220mA
8 Tầnsốđầu ra nốitiếpdữ liệu 1 lần / giây
9 Độ phân giảiđường kính hạt =4;i )
// gửi 4 bit thap cua lệnh for(i=3;i>=0;i )
// tạo trễđể ST7920 thực hiện lệnh if(Ins==0x01)
} void GLCD_Send_Data(unsigned char Data) // gửi dữ liệu đến GLCD { int i=0;
// viết dữ liệu RS=1, RW=0
// gửi 4 bit cao cua dữ liệu for(i=7;i>=4;i )
// gửi 4 bit thap cua dữ liệu for(i=3;i>=0;i )
// tạo trễđể ST7920 thực hiện lệnh
} void GLCD_Init(void) // khởi tạo GLCD
// chọn hướng dữ liệu : CS->Output, SID->Output, SCLK->Output // Step 1:tạo clock
RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOD,ENABLE); // Step2: cấu hình GPIO
GPIO_GLCD.GPIO_Mode=GPIO_Mode_Out_PP;
GPIO_GLCD.GPIO_Speed=GPIO_Speed_2MHz;
GPIO_GLCD.GPIO_Pin=GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14; GPIO_Init(GPIOD,&GPIO_GLCD);
GLCD_Send_Instruction(0x0C);//Display ON, No Cur, No Blink GLCD_Send_Instruction(0x01);//Display clear
GLCD_Send_Instruction(0x06);//Entry mode set
} void GLCD_Gotoxy(unsigned char x, unsigned char y)
// con trỏđến vịtrí cho trước
{ case 1:x|=0X80;break; case 2:x|=0X90;break; case 3:x|=0X88;break; case 4:x|=0X98;break;
} void GLCD_Putchar(unsigned char c)
// viết một ký tự lên GLCD
} void GLCD_Puts(unsigned char *s)
// viết một xâu lên GLCD
Hàm t ạ o tr ễ th ờ i gian th ự c
void delay_init(u8 SYSCLK) //tạo clock cho đồng hồ thời gian thực {
SysTick->CTRL&=0xfffffffb; fac_us=SYSCLK/8; fac_ms=(u16)fac_us*1000;
} void delay_us(u32 nus) //tạo trễ microgiây
SysTick->LOAD=nus*fac_us;
} void delay_ms(u16 nms) //tạo trễ miligiây
SysTick->LOAD=(u32)nms*fac_ms;
