BÁO cáo tốt NGHIỆP

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài “Chế Tạo Hộp Cộng Hưởng Cho Đuốc Plasma Ở Áp Suất Khí Quyển” Giảng viên hướng dẫn TS CAO MINH QUYỀN Sinh viên thực hiện Nguyễn Xuân Duy Mã sinh viên 18A17010043 Ngày sinh 23 07 2000 Lớp K21 TĐH Khóa 2018 2022 Hệ Đại Học Chính Quy Hà Nội, tháng 52022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CN ĐIỆN TỬ THÔNG TIN ĐỘC LẬP TỰ DO HẠNH PHÚC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên Ngu.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: “Chế Tạo Hộp Đuốc Plasma Ở Áp Cộng Hưởng Cho Suất Khí Quyển” Giảng viên hướng dẫn: TS CAO MINH QUYỀN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Xuân Duy Mã sinh viên: 18A17010043 Ngày sinh: 23-07-2000 Lớp: K21-TĐH Khóa: 2018-2022 Hệ: Đại Học Chính Quy Hà Nội, tháng 5/2022 1 BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CN ĐIỆN TỬ - THƠNG TIN CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Xuân Duy Lớp: K21-TĐH Khóa: 21 (2018 – 2022) Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật điều khiển Tự Động Hóa Hệ đào tạo: ĐHCQ 11/ Tên đề tài TTTN: Chế tạo hộp cộng hưởng cho đuốc Plasma áp suất khí 2/ Nội dung chính: 1/ CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ RÁC THẢI Ở VIỆT NAM 2/ CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ XỬ LÝ RÁC VÀ PHƯƠNG ÁN ĐUỐC PLASMA 3/ CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT ĐỘNG ĐUỐC PLASMA 4/ CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ TÍNH KHẢ THI 5/ CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN 3/ Cơ sở liệu ban đầu “Cơ sở liệu” lấy từ sách mạng intenet, thống kê danh mục tài liệu tham khảo, trình tham gia chế tạo, thiết kế ……… .……… ………………………………………………………… …………………… ……….…………………………………………………………… …………………… ……….…………………………………………………………… 4/ Ngày giao : 27/02/2022 5/ Ngày nộp: 09/05/2022 TRƯỞNG KHOA (Ký, ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) BÁO CÁO THỰC TẬP MỤC LỤC BÁO CÁO THỰC TẬP DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU Siêu cao tần lĩnh vực đặc thù ngành Điện Tử Trong xu hướng bùng nổ kỹ thuật viễn thông giới, kỹ thuật thông tin vệ tinh, vi bạ, quang học, thiết nghĩ vấn đề kỹ thuật Siêu cao tần lại trở thành vấn đề sở quan trọng nhà nghiên cứu, thiết kế phát triển kỹ thuật Cùng với phát triển xã hội ngày này, thời kỳ đổi mới, công nghiệp hóa, đại hóa, sóng Siêu cao tần ngày ứng dụng phổ biến sản xuất, công nghiệp, đời sống, Song song với phát triển thời đại mới, cộng nghệ vấn đề rác thải vấn đề nhức nhói mà từ trước đến chưa giải Hàng ngày có hàng ngàn rác thải thải ra, đặc biệt khu quy mô nhỏ khu dân cư lại chưa xử lý kịp Nhận vấn đề đó, nhóm em có ý tưởng thiết kế thiết bị xử lý rác quy mô nhỏ “ Đuốc Plasma áp suất khí quyển” Em thiết kế chế tạo nguồn plasma vi sóng đơn giản áp suất khí quy mơ phịng thí nghiệm Được thầy khoa Công Nghệ Điện Tử Thông Tin trường đại học Mở Hà Nội giao cho đề tài, với hỗ trợ thầy hướng dẫn Tiến Sĩ Cao Minh Quyền, vận dụng thêm kiến thức học tìm hiểu thêm, báo cáo em xin gửi đến thầy cơ, bạn nhìn rõ ràng thiết bị bọn em Đồ án tốt nghiêp điều bắt buộc sinh viên trước trường, thành quả, hãnh diện qua năm học trường Nhờ giúp đỡ thầy Cao Minh Quyền em hoàn thành sản phẩm Đây cố gắng em tâm huyết thầy, mong thầy đón nhận Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo TS.Cao Minh Quyền, người tạo điều kiện sở vật chất, phương tiện làm việc truyền đạt kinh nghiệm quý báu cho thời gian làm việc nghiên cứu, việc làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy cô giáo, Khoa Công Nghệ Điện Tử - Thông Tin, trường Đại học Mở Hà Nội nhiệt tình giúp đỡ để em hồn thành tốt q trình hồn thành đồ án viết báo cáo hoàn chỉnh Qua đồ án bọn em học nhiều điều, kỹ phát triển thân Bài báo cáo đồ án thực khoảng thời gian gần tháng trải nghiệm tham gia làm việc Bước đầu vào thực tế em hạn chế cịn nhiều bỡ ngỡ nên khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp q báu q Thầy Cơ để kiến thức em lĩnh vực hoàn thiện đồng thời có điều kiện bổ sung, nâng cao ý thức Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN NHẬN XÉT …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ RÁC THẢI Ở VIỆT NAM CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ RÁC THẢI Ở VIỆT NAM 1.1 Vấn đề rác thải Việt Nam Hiện nay, sống phát triển ngày đại, đời sống vật chất tinh thần người dân ngày cải thiện, nhiên, đối lập với nó, tình trạng nhiễm mơi trường lại có diễn biến phức tạp Ơ nhiễm mơi trường vấn đề không riêng vùng nào, mà khắp nơi, nông thôn, thành thị, miền núi, miền biển, nguồn nước khơng khí… Theo nghiên cứu tổ chức bảo vệ môi trường, nước ta, 70% dịng sơng, 45% vùng ngập nước, 40% bãi biển bị ô nhiễm, hủy hoại môi trường; 70% làng nghề nông thôn đứng trước nguy ô nhiễm nghiêm trọng Theo báo cáo Bộ Tài Nguyên Môi Trường, ước tính năm nước ta, số 1,8 triệu rác thải nhựa có 27% số tái chế Việt Nam đối mặt với nguy trở thành bãi tập kết rác toàn cầu với lượng rác thải nhựa tăng đến 200% năm qua Cùng với đó, tình trạng nước biển xâm nhập vào đất liền; đất trống, đồi núi trọc suy thoái nguồn gien động thực vật có chiều hướng gia tăng hệ việc hủy hoại môi trường Bảo vệ môi trường hết trở thành nhiệm vụ cấp bách tồn xã hội Hình : Chất thải sinh hoạt khu xử lý Hiện nhu cầu xử lý chất thải rắn Việt Nam lớn Chất thải rắn sinh hoạt phát sinh nước khoảng 61.000 tấn/ngày ước tính chất thải rắn sinh hoạt SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ RÁC THẢI Ở VIỆT NAM đô thị phát sinh tồn quốc tăng trung bình 10-16% / năm, chất thải rắn công nghiệp thông thường phát sinh hàng năm khoảng 25 triệu tấn, đặc biệt, khu vực có hoạt động cơng nghiệp phát triển mạnh Bắc Ninh, Đồng Nai, Bình Dương, chất thải rắn nguy hại phát sinh toàn quốc ước khoảng 800.000 tấn/năm Tổng lượng chất thải rắn y tế phát sinh bệnh viện, sở y tế vào khoảng 450 tấn/ngày, có khoảng 47 tấn/ngày chất thải rắn y tế nguy hại Khối lượng chất thải rắn từ hoạt động nông nghiệp phát sinh năm ước tính khoảng 14.000 bao bì hóa chất bảo vệ thực vật, phân bón loại khoảng 47 triệu chất thải chăn ni Ngồi cịn lượng lớn chất thải rắn công nghiệp, chất thải rắn y tế… Hiện giá bán điện từ xử lý chất thải rắn sinh hoạt Việt Nam 10.5 Cent USD/kWh Chất thải rắn vấn đề nóng, mang tính cấp bách cần ưu tiên đầu tư giải Việt Nam nay, với hàng chục triệu rác thải sinh hoạt, chất thải rắn cơng nghiệp, hàng trăm nghìn chất thải nguy hại, rác thải nhựa phát sinh năm Trong đó, hầu hết chất thải rắn chưa phân loại nguồn, lực thu gom nhiều hạn chế, phần lớn chất thải rắn xử lý theo hình thức chôn lấp, nhiều bãi chôn lấp không hợp vệ sinh gây phát tán mùi khu dân cư, gây xúc nhân dân Ơ nhiễm biển Đơng diễn biến phức tạp chưa có biện pháp ứng phó hiệu quả, có vấn đề rác thải nhựa, nạo vét nhận chìm vật liệu nạo vét Các cố mơi trường biển có xu hướng gia tăng, lên ô nhiễm dầu từ hoạt động hợp tác khai thác dầu khí, giao thơng vận tải biển; cố tràn dầu biển Đông ảnh hưởng lớn đến vùng ven biển nước ta Các chất có nguồn gốc từ đất liền thải gây ảnh hưởng tới chất lượng nước biển ven bờ Hiện nay, túi nilon rác thải nhựa trở thành vấn đề đáng lo ngại quản lý chất thải rắn Lượng sản xuất tiêu thụ sản phẩm nhựa nước ta tăng lên nhanh chóng, năm 2015 khoảng triệu (trong 80% nguyên liệu sản xuất nhựa nhập khẩu) Lượng nhựa tiêu thụ bình quân năm 2019 41 kg/người, cao 10 lần so với lượng tiêu thụ năm 1990 (3,8 kg/người) Lượng nhựa thải biển ước tính khoảng 0,28-0,73 triệu tấn/năm (chiếm 6% tổng lượng nhựa thải biển giới), xếp thứ số nước có lượng nhựa thải biển nhiều nhất.Hàm lượng chất thải nhựa lớn tới ~ 10 %; tỷ trọng rác nhà bếp cao ~ 40 – 45 %, độ ẩm lớn ~ 40 – 50 % tùy theo mùa, nhiệt lượng thấp ~ 5000 – 5500 kJ/kg, giá thành xử lý thấp ~20$/tấn, khơng có hệ thống phân loại rác nguồn tạp chất nhiều nhiễm rác thải độc hại rác thải y tế, rác thải điện tử rác thải công nghiệp SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 1: VẤN ĐỀ RÁC THẢI Ở VIỆT NAM Bà Phạm Thu Hằng, Phó Tổng cục trưởng Tổng cục Biển Hải đảo Việt Nam cho hay 50% tổng lượng rác nhựa thải đại dương từ nước nằm khu vực biển Đông Á Đặc điểm chất thải rắn sinh hoạt Việt Nam (do lý khách quan) khơng thể phân loại được, có nhiều hợp chất hữu cơ, lẫn với chai lọ nhựa, túi nilon có nguyên tố C F Hàm lượng C F cao rác sinh hoạt Việt Nam thường góp phần tạo Dioxin Furan lò đốt rác thường dựa phản ứng oxy hóa Cũng dựa phản ứng oxy hóa nên lị đốt có nhiệt độ thường khơng q 1200 0C phải cung cấp đủ oxy cho trình đốt, mà tạo nhiều Dioxin Furan (là phân tử mạch vịng gốc Cl có liên kết bền vững mặt hóa nhiệt với nguyên tử O, dễ dàng tổng hợp nhiệt độ cao) Tất lò đốt rác Việt Nam dựa phản ứng oxy hóa tạo lượng lớn khí thải cực độc Dioxin Furan vào môi trường 1.2 Xử lý rác thải nhu cầu cấp bách Qua thống kê trên, qua báo thực hàng ngày, thấy là: rác thải giới nói chung Việt Nam nói riêng, vấn đề mà quốc gia đau đầu xử lý, ngồi việc nhiễm mơi trường chúng làm tổn thất nhiều thứ tài nguyên quốc gia Chính việc xử lý rác thải vấn đề cấp bách cần xử lý thời đại mới, cơng nghệ tồn cầu Có nhiều giải pháp, phương án xử lý rác thải đưa sử dụng tất không khả quan, vấn đề em giới thiệu phần sau đề tài Ở em muốn có phương pháp xử lý rác tối ưu nhất, nhiễm nhất, có lợi nhất, em phát triển hướng nghiên cứu việc vận dụng Plasma Ngày Plasma tên, đề tài ngày gần gũi với chúng ta, khơng cịn xa lạ, có nhiều ứng dụng liên quan đến chúng nhiều lĩnh vực quân đội, y tế, sản xuất, máy hàn, máy cắt… Đã có đề tài, nghiên cứu khoa học xung quanh Plasma, điển hình hệ thống xử lý rác thải dùng Magnetron 400kW giáo sư Nguyễn Quốc Sĩ, hay vào năm 2014 nhóm học sinh Trường Trung Học Phổ Thông Hà Nội – AMSTERDAM có dự thi nghiên cứu khoa học dùng lị vi sóng tạo Plasma khử khuẩn, qua ta thấy Plasma để ý nước ta từ lâu cấp độ 10 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT CỦA ĐUỐC PLASMA trường phóng điện tức điểm phần tư bước sóng cắt từ phần thu gọn ống dẫn sóng Hình 26: Mơ HFSS ống dẫn sóng hình Cuối dựa vào bảng số liệu ống dẫn sóng mục tiêu mà em hướng đến em chọn loại ống dẫn sóng loại WR-340 phù hợp với điều kiện cần dùng, đáp ứng đầy đủ tiêu chí mà đề tài hướng đến 52 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT CỦA ĐUỐC PLASMA Hình 27: Một số loại ống dẫn sóng 53 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT CỦA ĐUỐC PLASMA Hình 28: Cách chọn kích thước ống dẫn sóng Ống dẫn sóng WR-340 có nghĩa ống dẫn sóng hình chữ nhật độ rộng 340% inch (2.54cm) Vậy nhìn từ mặt cắt chiều dài 8,63cm lớn nửa bước sóng sóng lan truyền ống (12.24/2=6,12 cm) Theo bảng ta tính chiều rộng ống dẫn sóng WR-340 1,7 inch tức khoảng 4,3cm Ống sóng WR-340 làm nhơm, bên tráng lớp bạc mỏng, có chiều dài kích thước chọn theo phần, khối lượng nặng từ 0,47kg-0,7kg Những thiết kế nhà sản xuất tính tốn để tránh tổn hao, tránh cho sóng tán xạ 54 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT CỦA ĐUỐC PLASMA Hình 29: Ống dẫn sóng WR-340 • Hộp cộng hưởng Ở dải tần số siêu cao, ta dùng mạch LC cho tượng cộng hưởng nguyên nhân sau: Để nhận tần số cộng hưởng f lớn, ta phải giảm nhỏ giá trị L C cuộn cảm hay tụ điện Do kích thước chế tạo, ta khơng thể có giá trị L C nhỏ yêu cầu Ở dải sóng siêu cao, kích thước cuộn cảm hay tụ điện so sánh với bước sóng nên tần số này, thân mạch dao động đóng vai trò phần tử xạ lượng điện từ làm tăng tiêu hao lượng đáng kể mạch dao động mạch khơng trì dao động dải Khi tần số tăng, tiêu hao hiệu ứng bề mặt tiêu hao điện môi cuộn cảm tụ điện tăng đáng kể làm giảm phẩm chất mạch dao động LC, làm cho tính chọn lọc cộng hưởng Vì vậy, dải sóng siêu cao, người ta sử dụng mạch dao động có tham số phân bố, thường gọi mạch cộng hưởng Hộp cộng hưởng vùng khơng gian hữu hạn mà sau khoảng thời gian lớn nhiều chu kỳ dao động siêu cao tần có tích lũy lượng điện từ Hộp cộng hưởng thường có dạng kín, tức bao bọc thành kim loại Tuy nhiên có hộp cộng hưởng dạng khơng kín hộp cộng hưởng điện môi, hộp cộng hưởng hở dải mm hay dải quang học bao gồm hai phản xạ đặt song song cách khoảng định Các hộp cộng hưởng kín lại chia làm hai loại: 55 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT CỦA ĐUỐC PLASMA Các hộp cộng hưởng có cấu trúc tương đối đơn giản tạo nên từ đoạn ống dẫn sóng đồng rỗng như: hộp cộng hưởng chữ nhật, hộp cộng hưởng trụ tròn, hộp cộng hưởng đồng trục, hộp cộng hưởng xuyên tâm … Các hộp cộng hưởng có cấu trúc phưc tạp như: hộp cộng hưởng hình xuyến, hộp cộng hưởng dạng khâu đèn Magnetron, hộp cộng hưởng đồng trục có khe hở Đối với hộp cộng hưởng từ đoạn ống dẫn sóng rỗng, cấu trúc đơn giản nên ta tìm trường điện từ dạng tồn bên chúng cách tìm nghiệm phương trình Maxwell với điều kiện bờ cho từ tìm đại lượng đặc trưng bước sóng cộng hưởng riêng hay tần số cộng hưởng riêng độ phẩm chất hộp cộng hưởng ứng với dạng dao động khác hộp Đối với hộp cộng hưởng phức tạp cấu trúc điều kiện bờ phức tạp, ta xét cấu trúc trường điện từ dao động hay sóng chúng, kết hợp với tìm biểu thức cho bước sóng hay tần số cộng hưởng riêng dạng dao động sử dụng Khác với mạch cộng hưởng LC có tần số cộng hưởng riêng f0 cho giá trị L C, hộp cộng hưởng với kích thước cho tồn vơ số dao động riêng có cấu trúc trường khác tương ứng cho bước sóng cộng hưởng hay tần số cộng hưởng độ phẩm chất khác Với đề tài em chọn cách thiết kế hộp cộng hưởng theo ống dẫn sóng hình chữ nhật loại WR-340 Hộp cộng hưởng gồm có ống dẫn sóng loại WR-340 ghép tạo nên, chúng tính tốn theo kích thước sau - Ống dẫn sóng thứ ống loại WR-340: Chiều dài: = 6,61cm Chiều rộng: 8,63cm Chiều cao: 4,3cm - Ống dẫn sóng thứ loại ống WR-340, phần giữa, nối tiếp với ống thứ làm thuôn gọn theo chiều cao: Chiều dài: = 8,82 cm Chiều rộng: 8,63cm Chiều cao giảm dần từ: 4.3cm xuống 2cm Độ dốc tính bằng: = 14,65◦ - Ống dẫn sóng thứ 3, ống loại WR-340 thiết kế dẹt, giảm chiều cao xuống 2cm Chiều dài: : = 8,82 cm 56 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT CỦA ĐUỐC PLASMA Chiều rộng: 8,63cm Chiều cao: 2cm Ta có: Ví trí lỗ mở ống dẫn sóng phần là: cách điểm bắt đầu thu hẹp 4,4 cm Ví trí lỗ mở ống dẫn sóng phần là: cách điểm thu hẹp 4,4 cm Hình 30: Ống dẫn sóng cho đuốc Plasma Những thơng số tính tốn chế tạo, hiệu chỉnh cho truyền sóng đạt giá trị tốt nhất, bị tổn hao hấp thụ, đạt mục tiêu cho sóng phản xạ tạo đuốc Plasma với lửa tốt Sóng điện từ phát từ Magnetron ăng-ten đặt vào lỗ mở phần ống dẫn sóng thứ nhất, truyền theo chế độ chiếm ưu T E10 (chế độ điện ngang), sóng truyền vng góc với phương phương truyền sóng, sóng điện truyền đến cuối phần hộp cộng hưởng tức phần ống dẫn sóng thứ 3, sóng phản xạ lại giao thoa với sóng tới tạo thành sóng dừng, phần ống dẫn sóng thứ thiết kế hình để đạt cơng suất vi sóng tốt đầu vào, ta tính điểm đặt lỗ mở phần ống dẫn sóng thứ 3, ta đặt vòi phun thạch anh nơi có cường độ điện trường mạnh kết hợp với khí cơng tác, cường độ điện trường cực mạnh vịi phun làm khí cơng tác bị ion hóa tạo lên đuốc Plasma trì 3.2.3 Thiết kế tính tốn mồi, vịi phun Ta tổng quát đuốc Plasma siêu cao tần cấu phát điện Plasma điều khiển máy phát siêu cao tần áp suất khí quyển, ta sử dụng 57 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT CỦA ĐUỐC PLASMA số phương pháp mồi, hay cịn gọi khí công tác Đuốc Plasma siêu cao tần tạo phóng điện ổn định so với tốc độ phân ly ion hóa cao khí cơng tác, ta kể đến vài cách mồi cho lửa Plasma - Đặt sợi dây vonfram trung tâm, dây tập trung điện trường tạo plasma tiếp tục trì cột dài Chiều dài cột plasma thu khoảng feet ( khoảng 60cm ) kỹ thuật - Phủ lớp cacbon trượt thành ống thạch anh Vì cacbon chất hấp thụ tốt vi sóng nên nóng lên hoạt động nguồn điện tử để khởi động plasma trì - Kỹ thuật phóng điện sóng bề mặt: Một khe hở nhỏ hai bề mặt kim loại theo hướng điện trường sử dụng cho tương tác điện trường với chất khí làm cho chất khí bị ion hóa Ống thạch anh bao phủ nhôm vùng ứng dụng cho độ ống dẫn sóng có khoảng cách 1-2mm Khe hở nhỏ khởi tạo sóng bề mặt để ion hóa khí bên ống thạch anh - Ta khơng cần dùng đến khí tác động, nghiên cứu đến từ Viện Kỹ thuật Quy trình Interfacial Công nghệ Plasma, Đại học Stuttgart qua “Làm để đốt cháy đuốc Plasma vi sóng áp suất khí mà khơng cần thứ bổ sung” Ở nghiên cứu nhóm tác giả chế tạo đuốc Plasma vi sóng dựa kết hợp hai cộng hưởng: đồng trục hình trụ Bộ cộng hưởng hình trụ có chất lượng thấp vận hành chế độ E010 tiếng với điện trường cao trung tâm Bộ cộng hưởng đồng trục nằm bên cộng hưởng hình trụ bao gồm vịi phun kim loại di chuyển kết hợp với nguồn cung cấp khí tiếp tuyến Chất lượng cao cộng hưởng đồng trục thể đường cong cộng hưởng hẹp sâu Do chất lượng cao cộng hưởng đồng trục, đạt trường điện cao cần thiết cho đánh lửa Plasma - Trước đuốc Plasma nước sử dụng loại khí trơ, argon trộn với nước, hiệu phân tách nước thấp nhiều Ta nghĩ đến phương pháp dùng nước tính khiết giải pháp tốt, nước nhiệt độ cao cấp vào cấu tạo vòng xốy than chì khối thép, để tạo luồng xả Đầu tiên nước tạo thiết bị tạo nước, ta mua thị trường, nước đầu máy 100 ℃, ống thạch anh có đường kính 3cm Trước xả vào đuốc Plasma nhiệt phải cung cấp thêm cho nước để tránh cho nước bị nguội mức đánh lửa Khi Plasma bốc cháy khối xốy làm nóng siêu tốc, đóng vai trị sấy nước, giúp tăng cường hiệu cho lửa Plasma 58 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT CỦA ĐUỐC PLASMA Q trình khí hóa q trình hợp chất tạo thành từ phân tử hydrocarbon phức tạp bị phân hủy thành phân tử khí đơn giản cách xử lý nhiệt nhiệt độ cao Ở mức tối đa hai sản phẩm khí , bị đốt cháy mơi trường oxy , lưu trữ để sử dụng tiếp đốt cháy, tạo chất gây ô nhiễm nặng Các chất gây ô nhiễm không chứa carbonhydrate, chẳng hạn thủy tinh, gốm sứ, bị phân rã thành hỗn hợp tan chảy đổ vào khn để chế biến thêm Bước trình khí hóa hydrocarbon nhiệt phân, phân hủy vật liệu dự trữ thành sản phẩm dạng khí lỏng, để lại carbon rắn Nếu nước đưa vào carbon rắn, khí phản ứng nhiệt, tạo thành carbon monoxide hydro, hỗn hợp khí sản phẩm gọi producergas, mặt khác carbon rắn tạo cách hạn chế việc cung cấp oxy cho phản ứng, tạo carbon monoxide () Nếu CO sản phẩm gas bị cháy mơi trường oxy, phần lượng cịn lại giải phóng Để tăng thêm lượng hydro, nước nhiệt độ cao đưa vào trình, phán ứng với carbon monoxide, khí tạp nước nhiệt độ cực cao làm tăng tỷ lệ hydrocarbon nhẹ Q trình di chuyển thành hydro hóa khí carbon, hydro hóa gốc tự do, trước trình tái trùng hợp xảy Đây lý Plasma nước phù hợp hơn, nước bị phân hủy thành gốc H OH nhiệt độ 5000℃ Nếu nhiệt độ đủ cao đủ lượng sản phẩm Qua trình nghiên cứu phần khí q trình khí hóa tạo phụ thuộc vào nhiệt độ nước • Thiết kế vịi phun Trong q trình tìm hiểu em thầy có nhiều tài liệu, nhiều sản phẩm thiết kế vịi phun nhiều nguyên liệu khác như: thủy tinh, kim loại, Việc tính tốn, thiết kế vịi phun xem tham khảo tài liệu “Chế độ lan truyền sóng truyền đuốc plasma vi sóng có vỏ kim loại” nhà nghiên cứu người Trung Quốc Wencong Zhang, nghiên cứu tác giả thiết kế vòi phun bao bọc vỏ kim loại bên thủy tinh Tuy nhiên ta muốn thiết kế vịi phun tối ưu phải dựa vào việc thực nghiệm loại để thấy cần chỉnh sửa Ở đề tài hướng đến hướng thiết kế vòi phun thạch anh (vì thạch anh chịu nhiệt tốt, độ bền cao), Plasma khởi tạo trì ống thạch anh, phù hợp trở kháng đạt nhờ điều chỉnh sơ khai Ngồi ra, cách kiểm sốt tốc độ dịng khí, kết đạt tốt chiều dài cột Plasma thay đổi, mật độ Plasma đạt đến mức Tại nơi điện trường đạt mức mạnh ta đặt vòi phun cung cấp khí tác động, điện trường cực mạnh làm khí bị ion hóa trì lửa vịi phun Khí tác động 59 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỘNG CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ, HOẠT CỦA ĐUỐC PLASMA truyền vào ống theo vịng xốy để tạo hiệu tốt Xốy khí cịn giúp làm mát Các ngun tử khơng bị ion hóa khí nặng mát nguyên tử bị ion hóa bị buộc phải xốy, phân bố lớp ngồi cột khí xốy Lớp nhiệt độ thấp bảo vệ đầu phun hợp kim đồng Ta sử dụng ống đường kính khoảng 3cm, chiều dài thiết kế, hiệu chỉnh cho phù hợp, nằm khối than chì thép, với van thiết kế làm xoáy nước trước vào ống, sử dụng cải thiện khả điều chỉnh chiều dài (sự hiệu chỉnh tùy thuộc vào nhiều yếu tố, điều chỉnh qua trình thực nghiệm) cột Plasma lớn Lưu lượng khí khơng thể giảm thiểu giá trị định để ngăn chặn nóng chảy ống thạch anh Dịng xốy khí làm mát sử dụng để ngăn chặn tan chảy ống thạch anh Vùng Plasma bên đuốc lớn kích thước tăng lên gần tuyến tính với điện cấp vào, nhiệt độ đuốc cao, 1500 ℃ Ngọn đuốc có lửa cao tới 10-15cm Hình 31: Hình ảnh vịi phun trước sau hiệu chỉnh 60 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢ THI CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ TÍNH CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ TÍNH KHẢ THI Việc thực thiết kế, chế tạo sản phẩm em thầy hướng dẫn thực thử nghiệm phịng thí nghiệm thầy, chế tạo nhiều mẫu đuốc Plasma chạy sử dụng tốt Sản phẩm trình thử nghiệm nên chưa mức tối ưu Sau em xin trình bày số hình ảnh quy trình chế tạo Cơng việc đọc báo, tài liệu liên quan đến vấn đề liên quan xoay quanh đề tài Sau việc tìm hướng thiết kế, chọn giải pháp phù hơp Đặt mua linh kiện, gia cơng chế tạo khí, đặt th khí nén, khí cơng tác, Sau q trình em thầy có thành định 61 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢ THI CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ TÍNH Hình 32: Một số hình ảnh xưởng chế tạo Trên hình ảnh quy trình thực thầy trị phịng thí nghiệm, sản phẩm tạo trải qua nhiều lần hiệu chỉnh để tạo sản phẩm tối ưu Trên thực tế trình hoạt động, có nhiều sai số cố phát sinh sản phẩm cần hiệu chỉnh mà phải thực nghiệm phát ra, ví dụ nhưnbộ phận phát sóng Magnetron tạo nhiệt lượng lớn, gây nóng dễ làm hỏng thiết bị, cần phải thêm cánh quạt tản nhiệt giúp làm mát cho Magnetron, hay vói phun ống thạch anh , không chịu nhiệt mà bị nứt vỡ… Sản phẩm chế tạo không dừng việc đốt rác mà cịn dùng để diệt nấm mốc, khử khuẩn, Ngồi ứng dụng để tài xử lý rác đuốc Plasma cịn có số ứng dụng tiêu biểu sau đây: Đèn thủy ngân áp suất thấp đặt vị trí với vịi phun đặt ống dẫn sóng hình công suất thay đổi 10-30 watt máy phát điện chuyển mạch nam châm thương mại SM1050, thể hình 62 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢ THI CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ TÍNH Hình 33: Đèn thủy ngân từ Plasma Tia cực tím tạo có cường độ điều chỉnh công suất tác dụng Bằng cách sử dụng lọc quang học, thu ánh sáng UV tần số cụ thể UV sử dụng cho ứng dụng lọc nước ozone Sử dụng đuốc Plasma để khử khuẩn nghiên cứu nhóm nhà khoa học người Hàn Quốc "Sterilization using microwave-induced argon plasma system at atmospheric pressure” thử nghiệm khử khuận loại vi khuẩn nấm độc: Bốn chủng vi khuẩn sử dụng nghiên cứu này, Bacillus subtilis ATCC 6633, Escherichia coli ATCC 11775, Pseudomonas aeruginosa ATCC 9027 Salmonella typh imurium ATCC 14028 Kết thu sau 15s tế bào nấm độc hoàn toàn bị tiêu diệt Quay lại với vấn đề đề tài này, giới có số thành cơng việc ứng dụng đuốc Plasma để xử lý rác, chất thải đô thị kể biết đến tiêu biểu như: - Một sở chắn, lị phản ứng khí đốt cập nhật thời điểm 1520 chất thải rắn đô thị ngày xây dựng miền Bắc Israel, gắn bên buồng để xả xỉ Đuốc Plasma đặt lị, Carbon dư khí gas, xỉ đưa xuống khoang cuối lực hấp dẫn - 63 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KHẢ THI CHƯƠNG 4: CHẾ TẠO THỬ NGHIỆM VÀ TÍNH Hình 34: Quy trình xử lý rác Bắc Isarel - Thêm sở khí hóa Plasma vi sóng nước tinh khiết phát triển L.Ricketts A.Shaw Stopford – vùng nơng thơn Anh Một trình diễn thành cơng cho lị 2kg/giờ xây dựng, tảng cho quy mô lớn - Vào năm 2012, nhà máy thí điểm xây dựng Monterey Mexico Gasification Corp, sử dụng Plasma khí hóa nước để xử lý chất thải sinh khối chất thải đô thị, thức ăn thừa trồng Nhà máy tạo Carbon monoxide hydro chiếm 52% tổng sản lượng Hydrogen sau sử dụng dây chuyền sản xuất nguyên liệu, quy trình hóa học khác Nhà máy hoạt động mức 10 tấn/ngày, mang lại sản lượng lượng gấp lần so với nhà máy đốt rác thơng thường, khí thải xỉ mức tối hiểu - Hay Việt Nam nói có nhóm kỹ sư viện công nghệ VinIT giáo sư Nguyễn Quốc Sỹ quản lý, chế tạo ngon đuốc Plasma quy mô lớn, đưa vào thử nghiệm cho tín hiệu tốt 64 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Bài báo cáo tồn q trình nghiên cứu, học tập, chế tạo đuốc Plasma công suất nhỏ quy mơ phịng thí nghiệm Đây cố gắng em, bảo tận tình thầy Cao Minh Quyền, hướng công nghệ xử lý rác, tâm huyết thầy hào hứng em Trong trình học hỏi, chế tạo em biết thêm nhiều kiến thức mới, chế tạo sản phẩm hoàn chỉnh, hoạt động tốt nhiên chưa tối ưu nhất, cần phải học hỏi nghiên cứu thêm Qua em xin khằng định dự án, hướng có tính khoa học cao, có ích cho xã hội Em cố gắng phát triển đề tài này, em mong đề tài nhận quan tâm đầu tư người Và em mong tương lại thấy phổ biến trở thành hướng cho công nghệ nước nhà Em xin cảm ơn người lắng nghe 65 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Pi, "VIỆN CÔNG NGHỆ VINIT," 22 october 2017 [Online] Available: https://vinit.com.vn/congnghe-plasma-va-quan-ly-chat-thai/ "Tạp Chí Tuyên Giáo Trung Ương," 27 11 2021 [Online] Available: https://tuyengiao.vn/khoagiao/moi-truong/nhung-van-de-moi-truong-cap-bach-cua-viet-nam-thuc-trang-xu-the-thach-thuc-vagiai-phap-137173 Lesics, Director, Magnetron, How does it work? [Film] Ấn Độ.2020 H T T Phạm Quỳnh Nhi, "DÙNG LỊ VI SĨNG TẠO RA PLASMA ĐỂ KHỬ TRÙNG," Hà Nội, 2014 P N N B C Chaichumporn *, "Thiết kế xây dựng nguồn Plasma vi sóng 2,45 GHz áp suất khí," Thái Lan, 2010 K.-Y Lee, "ResearchGate," November 2003 [Online] Available: https://www.researchgate.net/publication/200621330_Sterilization_using_microwaveinduced_argon_plasma_system_at_atmospheric_pressure K H Wencong Zhang, "ResearchGate," April 2019 [Online] Available: https://www.researchgate.net/publication/332160545_Propagating_modes_of_the_travelling_wave_i n_a_microwave_plasma_torch_with_metallic_enclosure N G A B Waqas Toor, "ResearchGate," June 2018 [Online] Available: https://www.researchgate.net/publication/261759398_ATMOSPHERIC_PRESSURE_MICROWAVE _PLASMA_SYSTEM_AND_ITS_APPLICATIONS M L d S Júlio Paulo Henriques, "ResearchGate," November 2012 [Online] Available: https://www.researchgate.net/publication/255796757_Microwave_plasma_source_operating_with_at mospheric_pressure_air-water_mixtures R E Spencer P Kuo, "PORTABLE ARC-SEEDED MICROWAVE," US, 2004 T Đ T T THẢO, TỔ CHỨC MẠNG VIỄN THÔNG, Thái Nguyên, 2004 Klemen, "MICROWAVE STEAM PLASMA GASIFICATION," 2015 P c nhiệm, Director, Magnetron - Cấu tạo Nguyên lý phát dao động cao tần [Film] Việt Nam: Youtube, 2021 66 SVTH: NGUYỄN XUÂN DUY K21TĐH GVHD: CAO MINH QUYỀN ... Nội nhiệt tình giúp đỡ để em hồn thành tốt q trình hồn thành đồ án viết báo cáo hoàn chỉnh Qua đồ án bọn em học nhiều điều, kỹ phát triển thân Bài báo cáo đồ án thực khoảng thời gian gần tháng... 09/05/2022 TRƯỞNG KHOA (Ký, ghi rõ họ tên) GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) BÁO CÁO THỰC TẬP MỤC LỤC BÁO CÁO THỰC TẬP DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU Siêu cao tần lĩnh vực đặc thù ngành Điện Tử...BÁO CÁO THỰC TẬP TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI KHOA CN ĐIỆN TỬ - THƠNG TIN CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: