Nghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt NamNghiên cứu xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bê tông nhựa cỡ nhỏ khi sửa chữa đường ô tô ở Việt Nam
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀNGHIÊNCỨU
Tổng quan về những hư hỏng của mặt đường bêtôngnhựa
1.1.1 Cácbiến dạng nứt mặt đường bê tông nhựa
Đường nứt dọc là những vết nứt song song với đường tim của mặt đường hoặc theo hướng nền đường Nguyên nhân hình thành có thể do mặt đường bị mỏi hoặc liên kết kém Khe nối thường là vùng có độ dày mặt đường mỏng nhất, nên các vết nứt dọc thường xuất hiện tại các vị trí tiếp giáp các vế trải khi thi công BTN (cụ thể là tại các vị trí tiếp giáp bị bẩn hoặc bị ẩm khi rải hoặc tiếp giáp với lề gia cố) Ngoài ra, các vết nứt dọc gần mép phần xe chạy còn có thể xuất hiện các nhánh nứt ngang ăn lan ra phía lề mặt đường.
- Vếtnứtnganglàcácvếtnứtđơnvuônggócvớiđườngtâmcủamặtđườnghoặc hướng nằm của mặt đường Các vết nứt ngang có thể do các vết nứt phản xạ từ lớp bên dưới, chu kỳ nhiệt độ hàng ngày và kết cấu liên kết kém do máy rải hoạt động không đúng cách hoặc thảm phủ trên lớp bê tông có khe co giãn Nứt phản ánh do nứt lan truyềntừlớpmónggiacốximăngkhibềdàylớpmặtBTNphíatrênkhôngđủ.Nứtloại này thường là các vết nứt ngang phần xe chạy và với khoảng cách nhất định giữa các vết nứt Hình dạng hư hỏng của các vết nứt được mô tả trong hình1.1.
Hình 1.1 Các vết nứt dọc và ngang tuyến đường
*) Chỉ số nứt dọc LC Đối với dạng nứt chạy dọc theo trục của tuyến đường LC (Longitudinal Cracking), mức độ hư hỏng mặt đường được đánh giá theo bề rộng vết nứt t (mm) Hư hỏng dạng LC được đánh giá là loại L nếu t < 6 mm, loại M nếu 6 mm < t < 19 mm, và loại H nếu t > 19 mm Theo [30] các kích thước hư hỏng được mô tả trong bảng 1.1.
Bảng 1.1 Bảng thống kê các dạng số liệu vết nứt dọc mặt đường
TT Thông số Loại L Loại M Loại H
Vết nứt mới hình thành
Vết nứt mai rùa Vết nứt mai rùa bắt đầu hình
*) Chỉ số nứt ngang TC:Đối với dạng nứt ngang đường cấp độ hư hỏng mặt đường đượcđánhgiátheobềrộngvếtnứtt(mm).Theokếtquảtínhtoántừ[30]tacóbảng1.2
Bảng 1.2 Bảng thống kê các dạng số liệu vết nứt ngang mặt đường
TT Thông số Loại L Loại M Loại H
1.1.1.2 Hư hỏng nứt dạng lưới
Hình 1.2 Biến dạng nứt dạng mai rùa
Nứt mai rùa (hay nứt cá sấu) xuất hiện khi bề mặt lớp nền móng quá mỏng, không đủ cường độ, bão hòa nước hoặc nền mặt đường không đủ chịu tải trọng xe Nhựa đường lão hóa cũng gây ra loại nứt này Loại hư hỏng này thường bắt đầu như nứt dọc và kết thúc là nứt cá sấu khi gặp tải trọng nặng, hình dạng được minh họa trong sơ đồ 1.2.
Nứt khối không liên quan đến tải trọng, mà thường do sự co ngót của mặt đường nhựa do chất kết dính nhựa đường không có khả năng giãn nở và co lại theo chu kỳ nhiệtđộ
Hình 1.3 Biến dạng nứt bẻ khóa khối
- Nứt phản ánh: Các vết nứt xuất hiện khi lớp kết cấu bên dưới mặt đường bịnứt (lớpmóngdướibịnứthoặcthảmchồnglênlớpBTNcũđãbịnứtkhôngđượcxửlý),
Theo Cơ sở phân chia cấp độ hư hỏng trong trường hợp thảm mặt đường BTN, khi thảm BTN chịu tác động của bánh xe lớn ở phía trên, mặt đường sẽ chịu các ứng suất kéo và có xu hướng sao chép vết nứt đã hình thành ở các lớp bên dưới, bao gồm các vị trí cống, trên mặt cầu hoặc đoạn đường BTN thảm trên tấm bê tông xi măng.
- Phân tích kích thước hư hỏng nứt dạng lưới theo [30], biến dạng lưới có kích thước theo bề rộng cạch trung bình d, mm và độ sâu vết nứt trung bình t,mm.
Hình 1.4 Xác định các kích thước phổ biến của vết nứt dạng lưới
Theo [30], Ta có bảng tổng hợp giá trị phần trăm các loại hư hỏng dạng mắt lưới như bảng 1.3 sau:
Bảng 1.3 Bảng thống kê các dạng số liệu vết nứt dạng lưới mặt đường
TT Thông số Loại L Loại M Loại H
1.1.2 Cáchư hỏng bề mặt lớp bê tôngnhựa 1.1.2.1 Bong tróc và bong bật mặtđường
Hình 1.5 Bong tróc lớp bề mặt BTN trên mặt đường
BongtrócvậtliệulớpmặtdotínhdínhkếtcủachấtkếtdínhtronghỗnhợpBTN khôngđảmbảo,thườngxảyrakhicónướcgiữabềmặthạtcốtliệuvàmàngnhựađường xung quanh.
Khả năng dính bám giữa bề mặt hạt cốt liệu và nhựa đường phụ thuộcvào Độsâu củaổ gà Độsâu của ổ gà
Các vết ổ gà trên mặt đường 10 cm
Vỉa hè tính chất của nhựa đường, tính chất của cốt liệu, điều kiện môi trường, điều kiện giao thông, công nghệ thi công, công nghệ chế tạo hỗn hợp BTN và phụ gia dính bám sử dụng khi chế tạo hỗn hợp BTN.
1.1.2.2 Hư hỏng dạng ổ gà dạngnhỏ
Hiện tượng mặt đường bị bong lớp BTN dưới tác dụng của nước dẫn đến tình trạng rời rạc bề mặt đường do nhựa đường bị tách khỏi cốt liệu hình thành các vệtbong tróc và tạo thành các ổ gà, gây ra các vết lõm trên mặt đường được mô tả trên hình1.6.
Hình 1.6 Hư hỏng mặt đường dạng ổ gà
Theo TCCS 07: 2013/TCĐBVN, các công việc bảo dưỡng, sửa chữa thường xuyên bao gồm các công việc:
1 Chống chảy nhựa mặt đường; 2 Vá ổ gà và các chỗ vỡ mép mặt đường; 3.
Sửachữacácvếtnứtdọc,nứtngangvàcácdạngnứtkhácnhưngphạmviphânbốkhông lớn;4.Sửachữacácchỗlún,lõmcụcbộvàlúntrồicụcbộ;5.Sửachữachỗmặtđường bị bong tróc, bong bật và mài mòn cục bộ; 6 Sửa chữa chỗ mặt đường bị lún, nứt dạng khối, nứt hình parabol; 7 Sửa chữa các chỗ bị đẩy trồi nhựa, dồn nhựa quy mônhỏ. Để thực hiện quá trình sửa chữa nhỏ mặt đường có thể áp dụng công nghệ sửa chữa nóng bằng phương pháp đốt nóng hóa mềm mặt đường.
Giới thiệu về công nghệ và máy sửa chữamặtđường
1.2.1 Công nghệ sửa chữa mặt đườngBTN
Sửachữanhỏmặtđườnglàquátrìnhkhắcphụccáchưhỏngnhỏtrênmặtđường như vá các ổ gà, bong tróc, mất vật liệu trên mặt đường nhằm trả lại độ bằng phẳng và ổn định cho mặt đường, công nghệ sử dụng để sửa chữa nhỏ mặt đườngnhư:
1.2.1.1 Công nghệ sửa chữa nguội mặt đườngBTN
Tại vị trí mặt đường bị hỏng, sẽ được dùng thiết bị chuyên dụng để cắt và cào bóclớpBTNhỏng,làmsạchmặtđườngcũ,sauđórảilớpBTNmới,thựchiệnđầmlèn a b a b để hoàn thiện lớp BTN nhựa mới Công nghệ này gồm 4 bước thi công được mô tả như hình 1.7
Hình 1.7 Công nghệ vá nguội mặt đường BTN
Theo TCCS 07: 2013/TCĐBVN của Tổng cục đường bộ về bảo dưỡng thường xuyên đường bộ thì các hư hỏng nhỏ mặt đường thường được xử lý như sau: a) Khiváổgà,vácácvếtvỡmépmặtđườngcóchiềusâu≤8cmtrênmặtđường BTN sử dụng hỗn hợp đá trộn nhựa pha dầu hoặc BTNN theo trình tựsau:
- Dùng máy cắt bê tông cắt vuông góc, sắc nét và đào sâu tới đáy chỗ hưhỏng.
- Lấy hết vật liệu rời rạc trong khu vực vừa cắt, quét và chải sạch bụi đảm bảo chỗ vá phải sạch,khô.
- Tưới nhựa dính bám (lượng nhựa từ 0,5÷0,8 kg/m 2 ) lên chỗ vá sửa, lưu ý tưới cảdướiđáyvàxungquanhthànhchỗvá.Trườnghợpsửdụngnhựalỏng(TCVN13567-
- Rải hỗn hợp BTNN hay hỗn hợp nguội sử dụng nhựa pha dầu, nhũ tương hay mộtloạihỗnhợpnguộiđượcchấpthuận,sanphẳngkínchỗhỏng.Chiềudàylớprảiphụ thuộc vào chiều sâu hốđào.
- Đầm lèn phần vật liệu rải bằng thiết bị thích hợp đạt độ chặt quy định, hệ số lèn ép1,3. b) Khi vá ổ gà, vá các vết vỡ mép mặt đường với chiều sâu ổ gà, vết vỡ > 8 cm trên mặt đường đá dăm láng nhựa hoặc thấm nhập nhựa, theo trình tựsau:
- Dùngcuốcchim,xàbengcuốcsửachovuôngthànhsắccạnhvàđàosâutớiđáy vị trí hưhỏng;
1 2 a 3 Bức xạ nhiệt xuống mặt đường 4 Duy trì 5-10 phút đốt nóng
5 Mặt đường được mềm hóa 6 Bổ sung BTN,đầm lèn và hoàn thiện
- Rải đá 40/60 hoặc đá 20/40, san phẳng và căn cứ hệ số lèn ép 1,3 để khi đầm chặt lớp đá dăm thì mặt lớp đá thấp hơn mặt đường cũ khoảng 3cm;
- Dùng đầm cóc đầm chặt lớp đádăm;
- Rải hỗn hợp đá trộn nhựa pha dầu hoặc BTNN và san phẳng, chiều dày san rải phụ thuộc vào chiều sâu còn lại của hố và theo hệ số lèn ép1,3;
- Rắc đá mạt kích cỡ 2÷5 mm hoặc cát sạn, cát vàng phủ đều kín lớp hỗn hợp đá nhựa để chống dính, lượng đá 4÷5lít/m 2 ;
- Đầm bằng thiết bị thích hợp để đạt độ chặt cầnthiết.
1.2.1.2 Công nghệ sửa chữa nóng mặt đường bê tôngnhựa
Theo [46] Công nghệ này được mô tả trong hình 1.8 như sau:
Hình 1.8 Các công đoạn gia nhiệt và xới trộn mặt đường BTN đã mềm hóa
Công nghệ này gồm các bước sau:
- Bước 1: Vệ sinh khu vực mặt đường cần sửachữa
Quét sạch bụi đất, bùn lỏng hoặc hút nước đọng, sử dụng thiết bị vệ sinh và hút nước làm khô tại các vị trí ổ gá vết nứt cần sửa chữa.
- Bước 2: Gia nhiệt mặt đườngBTN
Di chuyển máy đến vị trí cần sửa chữa, đặt tấm đốt nóng hồng ngoại, gia nhiệt mặt đường đạt 150-170 o C, trong quá trình gia nhiệt phải đảm bảo nhiệt độ không làm cháy lớp BTN đồng thời hóa mềm nhựa đường để có thể cào bóc lên bằng dụng cụ thủ công đồng thời đảm bảo sự dính kết với hỗn hợp BTN bổ sung.
- Bước 3: Xới trộn mặt đường BTN cũ tại vị trí gianhiệt
Saukhigianhiệtmặtđường,tiếnhànhcàobóc,xớiđềumặtđườngcũbằngcách sử dụng cào thủ công, hoặc sử dụng máy xớitrộn.
- Bước 4: Bổ sung vật liệu BTNmới
Bổ sung BTN cho vùng mặt đường cần sửa chữa nhằm đảm bảo chiều dày của lớp mặt sửa chữa so với mặt đường hiện hữu, tiến hành san gạt phẳng và đầm lèn.
1.2.2 Giới thiệu về các máy đốt nóng cỡ nhỏ trên thế giới và ViệtNam 1.2.2.1 Các máy đốt nóng cỡ nhỏ trên thếgiới
Hiện nay trên thế giới rất nhiều nước sử dụng công nghệ đốt nóng để sửa chữa nhỏ mặt đường như: sửa chữa hư hỏng bong tróc mất vật liệu, sửa chữa vết nứt dọc, ngang,vếttrồilún.Quátrìnhsửachữa,táichếnóngmặtđườngđượcthựchiệnđồngbộ bao gồm: máy đốt nóng, trạm trộn BTN cơ động, máy đầm mini Các thông số kỹ thuật cơ bản của một số dòng máy trên thế giới được trình bày trong bảng1.4
Bảng 1.4 Thông số kỹ thuật của một số dòng máy đốt nóng điển hình trên thế giới
TT Hãng chế tạo Thông số kỹ thuật Ghi chú
- LxWxH: 208 x 165 x 99cm - Diện tích vùng nhiệt: 122 x 92cm - Nhiệt độ làm việc: 150-170 o C - Thời gian gia nhiệt: 5phút - Nhiên liệu: propane –butane - Năng lượng: 250,000BTU
- LxWxH = 1000 x 1000 x 300 mm - Nguồn nhiệt: Bức xạ hồng ngoại,
KMInternational (Mỹ) lớp gốm cách nhiệt 2,54 cm - Nhiên liệu: diesel, khí đốt propan
- Điều khiển tự động quá trình đốt nóng
- Năng lượng: 200,000BTU- LxWx H: 157 x 113 x 87cm
- Diện tích vùng nhiệt: 122 x 92cm - Nhiệt độ làm việc: 140-170 o C - Thời gian gia nhiệt: 5-10phút - Nhiên liệu: propane –butane - Khối lượng: 300lbs
- Năng suất: 30-70 m 2 /ca - Vùng làm việc: 1005x1200 mm - Tấm đốt nóng: 2105x600 mm
- Nhiệt độ: 140-170 o C - Thời gian gia nhiệt: 8-10phút - Nhiên liệu: Propane,
- Tiêu thụ: 4,5 - 5,5 kg/m 2 - Khối lượng: 96 kg - LxWx H: 166 x 116 x 120 cm
- Diện tích vùng nhiệt: 116x116cm - Nhiệt độ làm việc: 140-170 o C - Thời gian gia nhiệt: 8-10phút - Nhiên liệu:Gas
1.2.2.2 Tình hình khai thác máy đốt nóng ở ViệtNam
Năm2017côngtyCổphầnđầutưHSBđãnhậpthiếtbịmáyđốtnóngmặtđường mã hiệu LJ80 của hãng Guangdong (Trung Quốc), hình1.9
Hình 1.9 Thi công thử nghiệm máy LJ-80 (Trung Quốc)
Máy đốt nóng có các thông số:
+ Nhiệt độ đốt nóng 120 o C ÷140 o C+ Kích thước máy: 800x550x300 mm+ Thời gian truyền nhiệt: 5÷7 phút
Nhiên liệu sử dụng khí gas (propan) với mức tiêu thụ 6-7 kg/h Thiết bị được thử nghiệm tại Nghệ An theo đúng quy trình của nhà cung cấp, áp dụng cho mặt đường BTN sử dụng nhựa 60/70 Sau 7 phút gia nhiệt, nhiệt độ mặt đường đạt 120 độ C ở độ sâu 3 cm Tuy nhiên, thời gian gia nhiệt kéo dài khiến lớp bề mặt có dấu hiệu bị quá nhiệt.
Sau khi thi công thử nghiệm và đánh giá chất lượng mặt đường cùng thực tế thi công thiết bị này có những hạn chế như sau:
- Diện tích đốt nóng nhỏ, chưa phù hợp với những hư hỏng có diện tích rộng, hoặc vết nứt kéo dài, không thay đổi được kích thước tấm đốt nóng nên phạm vị làm việc của máy bị ảnh hưởng.
- Trong quá trình vận hành sự tổn hao nhiệt lớn dẫn tới mức tiêu hao nhiên liệu lớn khoảng 7,5 kg/h so với thông số mà hãng công bố khoảng 6-7kg/h.
- Sựcáchnhiệtkém,máyhoạtđộngmộtthờigiantrungbìnhkhoảng30phútthì nhiệt độ bình gas và bộ điều khiển khá nóng mất an toàn và giảm tuổi thọ củamáy.
Sản phẩm chế tạo máy đốt nóng của đề tài NCKH cấp bộ GTVT năm 2020 [8].
Máy đã thực nghiệm và bước đầu đã đáp ứng được việc gia nhiệt mặt đường BTN theo yêu cầu đề ra Tuy nhiên, kích thước tấm đốt nóng của máy quá nhỏ và chưa được đề cập đến việc xác định các thông số làm việc hợp lý của máy trên cơ sở nghiên cứu về quá trình truyền nhiệt để mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật.
- Với việc thử nghiệm máy chưa mang lại kết quả như kỳ vọng, đòi hỏi để sử dụng máy thành công tại Việt Nam, cần có quá trình nghiên cứu quá trình truyền nhiệt trong điều kiện môi trường Việt Nam, tương ứng với kết cấu mặt đường từ đó xác định được thông số làm việc hợp lý của máy như: nhiệt độ đầu vào; thời gian truyền nhiệt; khoảng cánh gia nhiệt…nhằm đảm bảo chất lượng mặt đường và tiết kiệm nhiênliệu.
1.2.3 Giới thiệu về máy đốt nóng MĐN.01 chế tạo tại ViệtNam 1.2.3.1 Đặc điểm cấu tạo của máy đốtnóng
Điều kiện biên về môi trường ảnh hưởng đến quá trìnhtruyềnnhiệt
1.4.1.Xácđịnh nhiệt độ trong lớp bê tông nhựa mặt đường trước khi đốtnóng
Trong quá trình giải bài toán truyền nhiệt, yếu tố nhiệt lượng tồn tại hiện hữu trong mặt đường có ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt từ MĐN, vì vậy khi xét điều kiện biên của bài toán truyền nhiệt, luận án cần xác định nhiệt độ hiện hữu của mặt đường Nhiệt độ các lớp BTN mặt đường phụ thuộc nhiều vào điều kiện khí hậu khu vực.TạikhuvựcTpHồChíMinh(phạmvicủaluậnán)mặtđườngBTNchịunhiệtđộ caotừ6giờđến7giờ(chiếunắng)mỗingàyvànhiệtđộmặtđườngcóthểlênđến65 o C. ĐểkhảosátnhiệtđộhiệntrạngtrongcáclớpBTNmặtđườngNCSđãtiếnhànhlắpđầu đo nhiệt độ mặt đường trên đường Lê Văn Việt khu vực trước cổng trường Phân hiệu Trường Đại học Giao thông Vận tải tại thành phố Hồ Chí Minh, 450 Lê Văn Việt, Tp Thủ Đức, Tp Hồ Chí Minh theo sơ đồ hình 1.14 nhưsau:
Hình 1.14 Vị trí đặt đầu đo nhiệt độ theo chiều sâu mặt đường
Xét đường ô tô có kết cấu lớp mặt đường BTN dày 12 cm, lớp cấp phối đá dăm dày 30 ÷ 40 cm, nền đường đối tượng sửa chữa có BTN cũ đã xuống cấp Đặt các đầu đo theo sơ đồ hình 1.14 với đầu đo T 0 đo nhiệt độ không khí trên mặt đường; Tw1 đo nhiệt độ ở độ sâu 2 cm; Tw2 đo nhiệt độ ở độ sâu 4 cm; Tw3 đo ở độ sâu 5 cm; Tw4 đo ở độ sâu 6 cm; Tw5 đo ở độ sâu 8 cm; Tw6 đo ở độ sâu 10 cm; Tw7 đo ở độ sâu 12 cm.
Dữliệuđượctruyềnvềthiếtbịđọcdữliệuvàgửidữliệukhôngdâyvềmáytính.Kết quả khảo sát cho thấy nhiệt độ phân bố theo chiều sâu của mặt đường thay đổitheo thời gian chiếu sáng của mặt trời cao điểm từ thời gian 11h đến 17h; để đảm bảo nhiệt độ tính toán nhiệt lượng trong các lớp BTN ta lấy giá trị trung bình nhiệt độ tại các lớpBTN như sau: trên bề mặtT 0 = 35oC; độ sâu 2 cm nhiệt độT w1 @oC; độ sâu 3 cm nhiệt độT w2 = 39oC; độ sâu 5 cmT w3 = 37oC.
1.4.2 Điều kiện biên về độ ẩm vàgió Độ ẩm của lớp mặt đường BTN chịu ảnh hưởng của độ ẩm tương đối khí hậu thành phố Hồ Chí Minh (theo tài liệu khí tượng thủy văn khu vực thành phố Hồ ChíMinhlấytừcáctrạmquantrắcvàtổnghợpcácđiềukiệnkhítượngthủyvăn)cócácgiá trịsau:
- Độ ẩm không khí tương đối trung bình năm:79.4%
- Độ ẩm không khí tương đối cao nhất:85%
- Độ ẩm không khí tương đối thấp nhất:66%
- Độ ẩm không khí tương đối cao nhất vào các tháng mùa mưa (từ 82%-85%) và thấp nhất vào các tháng mùa khô (từ 71%-76%) Lượng mưa trung bình năm 1949mm.
Số ngày mưa trung bình/năm là 159ngày.
- Độ ẩm của lớp BTN mặt đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: đặc tính kháng nướccủavậtliệuBTN,điềukiệnvềthờitiếtcủakhuvựcmặtđường(nhiệtđộvàlượng mưa) Trong quá trình khảo sát đánh giá, giá trị độ ẩm thường lấy giá trị trung bìnhvới mặt đường BTN ở độ sâu từ 2cm đến 7cm được xác định [19] giá trị độ ẩm trung bình của mặt đường BTN là 60 %.
Số liệu về vận tốc gió trung bình tháng được trích ra từ bảng 1.11 theo [5] vận tốcgiótrungbìnhthángnóngnhấtcủa12trạm/địaphươngđềucógiátrịnhỏhơn5m/s, dữ liệu này là cơ sở để xác định hệ số trao đổi nhiệt đối lưu tại bề mặt đường khi đốt nóng Khu vực Tp Hồ Chí Minh có 2 hướng gió chính (gió Đông-Nam, Tây-Tây Nam) lần lượt xen kẽ nhau từ tháng 5-tháng 10, không có hướng gió nào chiếm ưu thế, tốcđộ gió trung bình năm 2,4m/s.
Bảng 1.11 Vận tốc gió trung bình tháng nóng nhất V tb và hệ số trao đổi nhiệt đối lưutại bề mặt ngoài α đl
TT Địa phương V tb , m/s α đl w/(m2độ)
NGHIÊN CỨU CƠ SỞ KHOA HỌC CỦA QUÁ TRÌNH TRUYỀNNHIỆT VÀ ĐẶC TRƯNG NGỌN LỬA TRONGKHOANGCHÁY
Các giả thiết khoa học và phạm vi xây dựng mô hìnhbàitoán
Mô hình toán về truyền nhiệt trong lớp vật liệu BTN được xây dựng với các giả thiết sau:
- LớpBTNcóđộđồngnhấttuyệtđốivềvậtliệutạimỗilớpnêncácthôngsốvật lýtruyềnnhiệtđặctrưngtrênmỗilớplànhưnhau.Trongmôhìnhbàitoánchỉxétđánh giá sự truyền nhiệt trong phạm vi mặt đường ứng với diện tích tấm đốtnóng.
- Giả thiết nhiệt độ, áp lực ngọn lửa và năng lượng bức xạ trên bề mặt tấm đốt nóng là đồngnhất.
- Số liệu các thông số nhiệt vật lý của lớp BTN mặt đường khi đưa vào quátrình giải bài toán truyền nhiệt là giá trị trung bình trong quá trình đốtnóng.
- Bỏquasựảnhhưởngcủanhữngbiếndạngmặtđườngnhưvếtnứt,vếtlún,bong tróc vật liệu mặtđường.
- Bềmặtngọnlửađượcxétlàbềmặthìnhhọcngăncáchphầnnhiênliệuvàphần sản phẩm cháy, được phân bố đều trên bề mặt của tấm gốm và trong khoangcháy.
- Giảthiếtngọnlửađốtnhiênliệulàmôhìnhngọnlửavòiphun(ốngphun)trong không gian hữu hạn, ngọn lửa sẽ tác động trực tiếp vào các tấm gốmnhiệt.
- Giả thiết cấu tạo của tấm gốm nhiệt có thể ngăn được ngọn lửa khí gas không đốt trực tiếp xuống mặtđường.
Mô hình vật lý của bài toántruyềnnhiệt
Để sửa chữa hư hỏng mặt đường, Cục Máy động nhiệt (MĐN) sẽ sử dụng phương pháp gia nhiệt làm mềm phần mặt đường bị hư hỏng Mô hình truyền nhiệt bao gồm hai phần chính: MĐN và mặt đường được đặt cách nhau một khoảng cách xác định MĐN được trang bị hệ thống tấm đốt nóng cấu tạo từ nhiều tấm gốm nhiệt Mô hình truyền nhiệt hoạt động theo cơ chế như hình 2.1 minh họa.
Nền đường T (z,t) Bê tông nhựa
Hình 2.1 Sơ đồ truyền nhiệt từ máy đốt móng
Quá trình truyền nhiệt nhiệt từ máy đốt nóng xuống mặt đường là quá trình bức xạ nhiệt (bức xạ hồng ngoại), kèm theo quá trình truyền nhiệt đối lưu ra môi trường xung quanh Các quá trình và giai đoạn truyền nhiệt được mô tả theo hình 2.2.
Hình 2.2 Các giai đoạn quá trình truyền nhiệt từ máy đốt nóng xuống mặt đường
Theo sơ đồ hình 2.2 truyền nhiệt xuống mặt đường sẽ diễn ra 2 giai đoạn như sau:
- Giai đoạn I:Truyền nhiệt bức xạ từ tấm đốt nóng ra môi trường không khí có ảnh hưởng của nhiệt đối lưu của môi trường xung quanh và bức xạ xuống mặt đường Tấm đốtnóngđượcđốtbằngnhiênliệugassauđótạorabứcxạxuốngmặtđường,mộtphần bức xạ ra lớp vỏ, tỏa ra môitrường.
- Giai đoạn II:truyền nhiệt bên trong môi trường BTN xét cho 2 lớp BTN bề mặt có chiềudày12cm,nhưvậydòngnhiệttácđộngvàolớpBTNmặtđườnglàqbaogồm: q = qbx+ qđl(W/m2) (2.1) với qbxlà dòng nhiệt bức xạ, W/m2; qđllà dòng nhiệt đối lưu trong không gian hẹp.
Mô hình toán các giai đoạntruyềnnhiệt
2.3.1 Truyền nhiệt bức xạ từ tấm đốt nóng xuống mặtđường
Nguoànnhieọt q = q bx +q ủl Đốilưu Bứcxạ
2 T2 MẶT ĐƯỜNG BTN KHU VỰC
Năng lượng truyền đi bằng bức xạ từ bề mặt vật đen tuân theo định luật Stefan
- E0là năng suất bức xạ của vật đen, (W/m2); σ0là hằng số Stefan Boltzomann với σ0= 5,669.108(W/m2C4); T là nhiệt độ tuyệt đối,oC.
Năng lượng bức xạ từ bề mặt các vật xám nhỏ hơn năng lượng bức xạ từ bề mặt vật đen, xác định theo công thức [25]:
Năng suất bức xạ của vật xám (E, W/m²) chỉ ra khả năng bức xạ nhiệt của vật Hằng số phát xạ (ε) hoặc độ đen càng lớn, khả năng bức xạ nhiệt của vật càng cao Công thức [25] mô tả lượng nhiệt được trao đổi giữa hai bề mặt (1 và 2) thông qua bức xạ.
Trong đó: Ftlà yếu tố kể đến bản chất của hai bề mặt; FGlà yếu tố kể đến địnhhướng hình học của hai bề mặt bức xạ.
Với mô hình bức xạ là 2 bề mặt truyền nhiệt bức xạ: 1 là tấm gốm nhiệt; 2 là mặt đường và giữa là môi trường không khí 3.
Ta có mô hình truyền nhiệt bức xạ từ MĐN:
Hình 2.3 Mô hình bức xạ truyền nhiệt từ máy đốt nóng xuống mặt đường
+XácđịnhhệsốgócbứcxạgiữagốmgianhiệtvàbềmặtBTN:vớigiátrịY/D600/a;X/D00/a;vớigiátrịcủa,a÷100,trađồthịtacóhệsốgócbứcxạ[25]tađược F 1-2 = 1, tra đồ thị ta có hệ số góc bức xạ TL [25] ta được F1-2=1
Khảo sát hệ thống hai mặt trao đổi nhiệt với mặt thứ ba được cách nhiệt hoàn toàn.Mặtthứbakhôngcótácđộngtớiquátrìnhtraođổinhiệtvìnóhấpthụvàphảnxạ trởlạinănglượngtừhaimặtkiachiếutới.Tuynhiệttrởbềmặt 1 − 𝜀 tồntạinhưngdo
𝜀.𝐴 không có dòng nhiệt qua nên Eb3= J3.
- Giữa tấm 1 và 2, tra trên hình 2.3, ta có 𝑌 = 0.6 = 20; 𝑋 = 1
= 1- F12= 0;Ta có nhiệt lượng bức xạ truyền xuống mặt đường theo [14]
Theo [14] Độ phát xạ của các vật liệu được xác định sau:
Bảng 2.1 Hệ số bức xạ của các loại vật liệu khác nhau
Chất liệu bề mặt Độ phát xạ, ε
Chọn ε1= 0,92; ε2= 0,94 Ta có mật độ dòng nhiệt bức xạ:
1,15 = 4,93.10 -8 (T 4 ÷ 35 4 ),W/m 2 (2.6) vớiTmlànhiệtđộcủatấmđốtnóngtrênmáy.Phươngtrình(2.6)làphươngtrìnhmô tả giá trị của nhiệt lượng bức xạ của tấm đốt nóng theo nhiệtđộ.
Tỏanhiệtđốilưulàquátrìnhđốilưutựnhiêngiữabềmặttấmđốtnóngvớimôi trường không khí giữa MĐN và mặt đường Mật độ dòng nhiệt truyền đi bằng toảnhiệtđối lưu tuân theo định luật Newton - Richman: q = h (T1–T0) (2.7) với,q(W/m2),làmậtđộdòngnhiệt,hlàhệsốtoảnhiệtđốilưu(W/m2C);T1vàT0tươngứng là nhiệt độ bề mặt tấm đốt nóng và nhiệt độ môi trường, o C
Do khoảng cách giữa tấm đốt nóng và mặt đường nhỏ so với diện tích truyền nhiệt nên có thể xem quá trình truyền nhiệt trong không gian hẹp, hình 2.4.
Hình 2.4 Truyền nhiệt đối lưu trong không gian hẹp
Tính nhiệt lượng truyền qua hai mặt vật thể, [26]: qđl= 𝜆 𝑡độ tuyệt (T −T) (2.8)
Với q là nhiệt lượng giữa 2 bề mặt (W/m2); λtdlà hệ số dẫn nhiệt tương đương, m Đối lưuBức xạ
Truyền nhiệt Lớp BTN thô
Lớp nền λtd= λ.εtđ,tđ- hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng,tđ- hệ số hiệu chỉnh ,tđ= f (Gr.Pr)
- Xác định nhiệt độ trung bình của không khí: T f =0,5.(Tm+Tv)
Tmlà nhiệt độ lớn nhất của tấm đốt nóng (phụ thuộc vào MĐN); T0là nhiệt độ mặt đường trong điều kiện môi trường Tp Hồ Chí Minh, theo [31], T0= 35 ÷ 55oC,Ta có: Lấy Tm= 650oC, Tf= 0,5.(650+35) = 342.5oC
𝑎 (2.10) trabảngcácthôngsốvậtlýcủakhôngkhíởnhiệtTf=342.5oCtađược=0.05W/m.K, độ nhớt động học Pr = 0,665 , Gr = 43,53 *104, theo [26]tđ= 0,18*(Gr.Pr)0.25= 4,17 λtd= 4,17* 0,05 0,208 Thay số vào(2.8) q= 0,208.(𝑇 −308)= 0,208 𝑇 + 64.3 (W/m 2 ) (2.11) đl 𝑎 𝑚 𝑎 𝑚 𝑎
Ta có tổng nhiệt lượng hữu ích truyền đến mặt đường: q =q + q = 4,93.10 -8 (T 4 - 308 4 ) +0,208 T
+ T +64.3 +443.65 (2.12) m 𝑎 m 𝑎 phương trình (2.12) mô tả giá trị nhiệt lượng theo nhiệt độ của tấm đốt nóng Tm,oC
2.3.3 Truyền nhiệt trong các lớp bê tôngnhựa 2.3.3.1 Xét mô hình truyềnnhiệt
Mô hình truyền nhiệt trong các lớp BTN được mô tả theo hình 2.5 Đây là quá trình truyền nhiệt không ổn định (thay đổi theo không gian và thời gian) qua các lớp BTN mặt đường có chiều dày khác nhau. q =q bx +q ủl Tm
Hình 2.5 Mô hình truyền nhiệt xuống mặt đường
Tấm đốt nóng đặt cách mặt đường khoảng cách a cm, truyền nhiệt xuống mặt
Tấm đốt nóng bức xạ Môi trường không khí
1 , 2 3 4 đường, khảo sát nhiệt độ mặt đường trong phạm vi A (m 2 ), chiều sâu truyền nhiệt xét cholớpBTNNmịndày5cm.Theo[3]nhiệtđộmặtđườngtrongđiềukiệnkhíhậumiền Nam dưới độ sâu 12 cm lấy giá trị trung bình T= 40 o C có giá trị không đổi Đây là cơ sở cho việc giải phương trình truyền nhiệt ở chương3.
2.3.3.2 Rời rạc hóa miềnnghiệm Để thực hiện xây dựng mô hình bài toán truyền nhiệt bằng phương pháp PTHH, với đặc thù là quá trình truyền nhiệt không ổn định, các giá trị nhiệt độ phụ thuộc vào không gian và thời gian truyền nhiệt, đồng thời với giả thiết giá trị nhiệt lượng đều như nhau trên mỗi điểm của tấm đống nóng và sự đồng nhất của vật liệu theo chiều ngang của mặt đường BTN.
Giả định nhiệt độ trên mọi điểm bề mặt của tấm nóng là như nhau, nên quá trình truyền nhiệt trong không gian từ tấm đốt nóng chỉ theo phương vuông góc Trong quá trình sửa chữa mặt đường, chỉ tập trung sửa chữa lớp bê tông nhựa (BTN) bề mặt có chiều dày 5 cm Do quá trình truyền nhiệt chủ yếu theo phương vuông góc với mặt đường nên luận án lựa chọn phần tử dạng thanh dạng thanh để mô tả sơ đồ các phần tử truyền nhiệt (Hình 2.6).
Hình 2.6 Rời rạc hóa tổng thể môi trường truyền nhiệt
Luận án đã lựa chọn phần tử truyền nhiệt là phần tử thanh với 2 điểm nút, với chiều dày của lớp BTN bề mặt là 5 cm để thuận lợi cho việc giải bài toán tác giả chọn phần tử cho chiều dài 1 cm, theo sơ đồ rời rạc miền nghiệm sau:
- Khônggiantừtấmđốtnóngđếnmặtđườnglàmôitrườngkhôngkhíđượcchia thành các điểm A1, A2… mỗi phần tử có độ dài 1cm
- Xét quá trình truyền nhiệt qua 1 lớp BTN dày 5 cm, đây là lớp BTN cần được sấynóngtrongquátrìnhsửachữamặtđường,bềdàymặtđườngđượcrờirạcthành5 phần tử (PT)kỷhiệu: , , ….,mỗiPTdàilà1cmvàcó6nútkýhiệu1,2,3, 4…., như vậy lớp BTN mịn có 5 PT được mô tả theo sơ đồ hình 2.7
Phân bố nhiệt độ trong lớp BTN (5 cm) được mô tả như sau: Phần tử bậc nhất có nhiệt độ là hàm bậc nhất của tọa độ, nghĩa là nhiệt độ thay đổi tuyến tính theo tọa độ.
T = α1+α2.x Gọi hai nút của một phần tử là i và j tương ứng với hai toạ độ xivà xj,nhiệt độ tại hai nút đó sẽlà:
- Hàm nội suy nhiệt độ: Nhiệt độ tại các điểm bên trong phần tử được nội suytheo nhiệt độ hai nút như sau: T = N i Ti+ Nj.Tj, trong đó Nivà Njlà các hàm nộisuy, hay hàm hình dạng Viết ở dạng ma trận:𝑇=[𝑁 𝑁 ]{𝑇 𝑖
Từ đó suy ra hàm nội suy [N] là:[𝑁]=[𝑁 𝑁 ]=[( )( )] (2.13)
𝑥 𝑗 −𝑥 𝑖 Để tính cho mọi phần tử, thường chọn xi= 0; và xi- xj= l, thì𝑁 = [(1 − 𝑥
- Đạo hàm của hàm nội suy nhiệt độ, lấy đạo hàm của [N] theo x, với xi= 0, xj= l thì:
- Gradient nhiệt độ, tuy Ti, Tjlà ẩn số chưa biết phải tìm, nhưng trong một phần tử thì Ti,Tjcógiátrịkhôngđổi,nênnhiệtđộTtrongphầntửchỉphụthuộcvàoxvậygradientnhiệt độ sẽlà:
Vì T, Tjlà có giá trị không đổi nên gradient nhiệt độ là hằng số trong nhiệtphần tửkhiđộthayđổituyếntính.Kýhiệu 𝑑𝑇
𝑑𝑥 trường biến thiên nhiệt độ; [B] là ma trận đạo hàm của hàm nội suy; {T} là véc tơ nhiệt độ Rời rạc miền thời gian bằng phương pháp sai phân hữu hạn (SPHH).
Nhiệt độ tại các nút và véc tơ phụ tải có thể viết tại thời điểm p hoặc p+1, tức là có thể lấy sai khác nhau một bước thời gian Δτ ta có phương trình truyền nhệt:
Ta có:{[𝐶]+ ∆𝜏 [𝐾]}{𝑇}𝑝+1=[𝐶]{𝑇}𝑝+∆𝜏{𝑓} 𝑝+1 (2.16) Giải phương trình đặc trưng để xác định thông số nhiệt độ ở thời điểm p+1
Phương trình (2.17) là phương trình ma trận truyền nhiệt của bài toán, tiếp tục xác định các giá trị ma trận hệ số.
Với A là diện tích truyền nhiệt vuông góc với mặt đường, m 2 , trong đó A là một ẩn của bài toán cần xác định.
Lớp BTN mịn có 5 phần tử thay số ta có:
Ghép các phần tử nhiệt dung ta có:
- Ma trậnđộcứng: [𝐾]∫ ⬚ [𝐵] 𝑟 [𝐷] [𝐵]𝑑𝑉 + ∫ ⬚ ℎ[𝑁]𝑡[𝑁]𝑑𝑆 (2.20) Ma trận độ cứng của các phần tử có giá trị như nhau, không có đối lưu, k=1,04; l = 0,01
−1 1] −10400 10400 Ghép các phần tử ma trận độ cứng ta có ma trận độ cứng toàn cục:
- Tính ma trận phụ tải nhiệt
+ Tính nhiệt lượng bên trong của mặt đường BTN trong điều kiện khí hậu Tp.
Hồ Chí Minh theo [31] nhiệt lượng trung bình trong lớp BTN mặt đường ở khu vựcthành phố Hồ Chí Minh, Lớp BTN mịn q v1 = 700 W/m2; Lớp BTN thô qv2= 600 W/ m2
+ Khi nhận dòng nhiệt bức xạ q từ trên xuống, giá trị nhiệt đối lưu gần như rấtnhỏnênh b= 0,giátrịcủadòngnhiệtbứcxạthayđổitheothờigiantừMĐNxuốngmặtđường Giá trị của q được xác định theo(2.20): q = 4,93.10 -8 T 4 0,208
Từ phương trình (2.17), giải với bước thời gian Δτ = 30s Để đạt nhiệt độ cần xét, cần xác định giá trị số bước n; giải phương trình bằng phương pháp ma trận nghịch đảo.
(2.26)Gọi phụ tải tại thời điểm P = 0 là {f}0ứng với T k = 35oC, q = 0 ta có giá trị phụtải:
} thay vào ta có phương trình ma trận như sau (2.34): với Tmlà nhiệt độ của MĐN, ta có:
- Ghép các phần tử ta đươc véc tơ phụ tải toàn cục: {f} = 7
Ta có tại tời điểm ban đầu: {T T } p=0 = [K] -1 *{f} 0 suy ra {T T } p=0 = [35; 42,5; 50; 47,5;
Ta có phương trình (2.27) như sau:
Giải phương trình ma trận với nhiệt độ,𝑇 0 = 50
XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ LÀM VIỆC CỦA MÁY ĐỐT NÓNGMẶT ĐƯỜNG THÔNG QUA NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT VÀLÝTHUYẾTCHÁY
Xác định kích thước tấmđốtnóng
3.1.1.Cơsở xác định kích thước của tấm đốtnóng
- Với giả thiết quá trình truyền nhiệt trên bề mặt tấm đốt nóng là như nhau mật độdòngnhiệttrêntấmđốtnónglàđồngnhấtnêngiátrịnhiệtđộphânbốtheochiềusâu của các lớp BTN không phụ thuộc vào kích thước của tấm đốt nóng Vậy, cơ sở để xác định kích thước tấm đốt nóng được xác định thông qua đối tượng đốt nóng đó là diện tích hư hỏng của mặtđường.
- Vớimụcđíchsửdụngcủathiếtbịlàphụcvụcôngtácsửachữanhỏmặtđường, chủ yếu sửa chữa vá những ổ gà và vết nứt trên bề mặt đường, do vậy kích thước tấm đốt nóng phải đảm bảo phù hợp với hình dạng và kích thước của những hư hỏng mặt đường (bong tróc,nứt…).
- Đểxácđịnhcáckíchthướccủatấmđốtnóng,NCSđãkhảosátcáchưhỏngcủa mặt đường từ đó có cơ sở để lựa chọn kích thước phù hợp tránh lãng phí nhiệtlượng.
- Kích thước tấm đốt nóng với chiều dài L p và bề rộng Wpđược mô tả trênhình 3.1 cần phải phù hợp với dung tích của khoang cháy để đảm bảo nhiệt lượng cần thiết cho quá trình đốt nóng mặt đường BTN.
Hình 3.1 Không gian khoang cháy của máy đốt nóng
3.1.2.Xácđịnh kích thước tấm đốt nóng mặt đường
Vớicáckíchthướchưhỏngchủyếucủamặtđườngđượckhảosáttheo[30],tấm đốtnóngđượcxácđịnhcóthểbaotrùmtốiđacácvếtnứthưhỏngphổbiếnnhất.Đồng thời có tính linh động có thể lắp ghép khi sửa chữa các hư hỏng có kích thước lớnhơn.
Vết nứt đa giác (ổ gà) Vết nứt ngang Kích thước tấm đốt nóng
Hình 3.2 Xác định kích thước tấm đốt nóng mặt đường
Từ những kích thước hư hỏng phổ biến của mặt đường lập bảng lựa chọn giá trị kích thước của MĐN như sau:
Bảng 3.1 Xác định kích thước của tấm đốt nóng theo kích thước hư hỏng mặt đường
TT Dạng hỏng mặt đường Kích thước hư hỏng Kích thước tấm đốt nóng
Như vậy, với các kích thước đã lựa chọn trên tấm đốt nóng có kích thước:
LxB=1x0,6(mét)làphùhợp,tuynhiênđểlinhhoạttrongquátrìnhđốtnóngcóthể đốt nóng các vết nứt nhỏ và các vết nứt dài đồng thời thuận tiện cho quá trình vận chuyển,khithicôngcóthểkếthợpsửdụngđồngthời2máycókíchthướcLxB=1x0,6 (mét) và ghép nối vớinhau.
Ảnh hưởng nhiệt độ của tấm đốt nóng và thời giantruyềnnhiệt
Với yêu cầu về nhiệt độ các lớp BTN cần được đốt nóng xác định từ chương 1, mục (1.3) là 104 o C ÷ 177 o C đạt được với độ sâu truyền nhiệt cần thiết là 5 cm (lớpBTN bề mặt), như vậy cần xác định bộ nghiệm nhiệt độ (T 1 , T2, T3, T4, T5) từ phươngtrình ma trận truyền nhiệt (2.27) đạt được giá trị trong khoảng trường nhiệt độ 104 o C ÷ 177 o C Khảo sát quá trình truyền nhiệt (2.27) với khoảng thời gian gia nhiệt Δτ = 30 s, chạykếtquảnhiệtlượngvànhiệtđộtấmđốtnóngtheothờigiangianhiệtbằngchương trình giải trực tuyếnhttps://matrixcalc.org/vi[49].Ta có bảng giá trị nhiệt độ tấm đốt nóng ứng với mật độ dòng nhiệt, bảng3.2.
Bảng 3.2 Giá trị nhiệt độ và mật độ dòng nhiệt theo các thời điểm đốt nóng
Nhiệt độ tấm đốt nóng, o C
Nhiệt độ tấm đốt nóng, o C
Giá trị của q được thể hiện trên đồ thị hình 3.3 như sau:
Hình 3.3 Đồ thị mô tả giá trị dòng nhiệt bức xạ xuống mặt đường
Nhiệt độ lớp BTN đốt nóng cần đạt được nhiệt độ 104 o C ÷ 177 o C Như vậy,khảo sát giá trị nhiệt độ bề mặt T 1 ≤ 177oC và nhiệt độ lớp dưới cùng T5≥ 104oC.
- Xác định khoảng nhiệt của lớp BTN bề mặt T 1 ,oC
Sau khi giải phương trình ma trận đặc trưng (2.27) ta được bảng giá trị nhiệt độ tại các thời điểm và các nút ứng với các độ sâu (các nút) khác nhau (bảng 2.2), thay giá trị nhiệt lượng q ta tính được giá trị nhiệt độ ứng với các thời điểm truyền nhiệt khácnhau Giá trị nhiệt độ T 1 được mô tả theo bảng 3.3 sau:
Bảng 3.3 Giá trị nhiệt độ lớp BTN bề mặt và dòng nhiệt theo thời gian gia nhiệt
Nghiệm (bảng 2.2) T 1 ,oC Giá trị T 1 ,oC
Thay giá trị dòng nhiệt vào phương trình ma trận đặc trưng (2.22) ta có nhiệt độ mặt đường theo chiều sâu ứng với các thời gian gia nhiệt Xác định khoảng giá trịnhiệt độ phùhợp.
Hình 3.4 Nhiệt độ bề mặt và dòng nhiệt bức xạ theo thời gian gia nhiệt
Nhận xét:Từ đồ thị hình 3.3 ta thấy bắt đầu từ thời gian gia nhiệt P=3 (t =3*30)
B0s)=7phút,lúcnàynhiệtđộbềmặtcủamặtđườngtừ104,3 o Cđến175.25 o Cđây là khoảng nhiệt độ thỏa mãn khoảng nhiệt độ yêu cầu của quá trình đốt nóngBTN.
- Xác định khoảng nhiệt độ của lớp BTN dưới cùng T5,oC Thực hiện tương tự như giá trị T1ta được bảng giá trị T5 tại các thời điểm P= 1÷15, mô tả trong bảng 3.4 sau:
Bảng 3.4 Giá trị nhiệt độ lớp BTN T 5 và dòng nhiệt bức xạ, theo thời gian gia nhiệt
Thời điểm Dòng nhiệt bức xạ q (w/m 2 ) Nghiệm (bảng 2.2) T 5 ,oC Giátrị
Xác định khoảng giá trị nhiệt độ phù hợp
Hình 3.5 Nhiệt độ lớp BTN dưới cùng và dòng nhiệt bức xạ theo thời gian gia nhiệt
Nhận xét: Từ đồ thị hình 3.5 ta thấy bắt đầu từ thời gian gia nhiệt P=9 (t =9 * 3 0
= 4,5 phút) nhiệt lượng 39176 W/m 2 đến thời điểm P15 (t = 15*30 = 7,5) phút, nhiệt lượng51827W/m 2 Thờiđiểmnàynhiệtđộbềmặtcủamặtđườngtừ106,8 o Cđến113,6 o C đây là khoảng nhiệt độ thỏa mãn khoảng nhiệt yêu cầu của quá trình đốt nóngBTN.
- Từ bảng 3.3 và 3.4 ta xác định được thời gian gia nhiệt là4,5÷7 phúttương ứng vớinhiệt lượng của tấm đốt nóng là39176 ÷ 50904 (W/m2)tại nhiệt độT m = 600 ÷800oC.
Ảnh hưởng của nhiệt lượng và khoảng cách truyền nhiệtcủamáy
Thay giá trị về mật độ dòng nhiệt ta có bảng giá trị phương trình truyền nhiệt sau:
Bảng 3.5 Giá trị mật độ dòng nhiệt theo nhiệt độ tấm đốt và khoảng cách
Dòng nhiệt, W/m 2 Giá trị mật độ dòng nhiệt theo Tm, a
Giá trị Tm và a phải thỏa mãn điều kiện (*) Nhiệt độ gia nhiệt của máy thay đổi từ Tm = 600÷800oC tương đương 873 ÷1073 K Xây dựng đồ thị để khảo sát giá trị khoảng cách a, để thỏa mãn giá trị dòng nhiệt từ bảng 3.5 Đồ thị hình 3.6 mô tả mối quan hệ giữa khoảng cách truyền nhiệt a, cm; Nhiệt độ đốt nóng của máy Tm,oC; và mật độ dòng nhiệt q,W/m2.
Dựa trên số liệu tính theo phương trình dòng nhiệt (bảng 3.5), với khoảng giá trịnhiệt độ T m = 600 ÷800oC yêu cầu nhiệt lượng của tấm đốt nóng là 39176 ÷ 50904 (W/m2) tại Xét giá trị a = 2 cm = 0,02 m, ứng với Tm min= 600oC, thời gian gia nhiệt 5phút thì nhiệt lượng cung cấp q = 58562, W/m 2 ≥ 50904, W/m 2 , a = 5 cm = 0,05 m ứngvới T m max = 800oC nhiệt lượng cung cấp 32856 (W/m2) ≤ 39176 W/m2 Do vậy, khảosátkhoảnggiátrịkhoảngcáchtruyềnnhiệtalà2÷5cm.Giátrịnhiệtlượngcủatấmđốt nóng được tính theo bảng3.6
Bảng 3.6 Giá trị nhiệt lượng, theo khoảng cách truyền nhiệt được xác định a
Giá trị truyền nhiệt phụ thuộc vào khoảng cách truyền nhiệt và nhiệt độ của tấm đốt nóng từ 600÷800 o C Khoảng cách a = 4÷4,5 cm cho nhiệt lượng theo yêu cầu từ 42449÷47830W/m2 Lượng nhiệt sinh ra thực tế của máy là qtt = qlt/, với hiệu suất nhiệt lượn = 77,5% Từ đó, qtt = 54773 ÷ 61716(W/m2).
Theo bảng 3.5 và bảng 3.6, xác định được đồ thị mô tả giá trị nhiệt độ của mặt đường theo chiều sâu 5 cm ứng với các nhiệt độ đạt được của tấm đốt nóng là: Tm = 600oC, Tm = 650oC, Tm = 700oC, Tm = 750oC.
= 800oC, thời gian gia nhiệt 360s Đồ thị nhiệt độ giới hạn của mặt đường có giá trịT0
= 177 o C Giá trị của nhiệt độ theo chiều sâu mặt đường được mô tả trong hình 3.7.
Hình 3.7 Đồ thị phân bố nhiệt độ theo chiều sâu ứng với các nhiệt độ ban đầu củathiết bị T m = 800oC; T m = 700oC; T m = 650oC; T m = 600oC Nhận xét:Từ giá trị trên đồ thì hình 3.7 ta thấy rằng: Khi gia nhiệt tấm đốt nóngđạt nhiệt độ T m = 600oC và Tm= 650oC, khoảng nhiệt độ mặt đường theo chiều sâu 12 mm đến 50 mm có nhiệt độ dưới 100oC Gia nhiệt với nhiệt độ tấm đốt nóng Tm= 800 oC khi đó trên lớp bề mặt sẽ có hiện tượng quá nhiệt >177 o C.
Với khi gia nhiệt ban đầu của tấm đốt nóng Tm= 700oC, thời gian gia nhiệt 7phút,khoảngcáchtruyềnnhiệta=4÷4,5cmgiátrịnhiệtlượngđạtq=(42449÷47830)/
/77,5% = 54773÷61716 W/m 2 khi đó khoảng nhiệt của các lớp BTN theo chiều sâu đạtgiá trị: T 1 = 177oC, T5= 104oC.
Mô phỏng sự phân bố nhiệt độ trong lớp bêtôngnhựa
Để đánh giá mức độ chính xác của các kết quả tính toán thông qua lý thuyết mô hình của bài toán truyền nhiệt và lý thuyết cháy của ngọn lửa, luận án đã tiến hành mô phỏng các thông số truyền nhiệt của máy đốt nóng thông qua phần mềm mô phỏng số.
- Mô hình hình truyền nhiệt được xác định thông qua phần mềm Ansys baogồm các bước cơ bảnsau:
+ Thiết kế mô hình kết cấu 3D của máy đốt nóng và mặt đường BTN theo kích thước yêu cầu, tiến hành chia lưới PTHH cho mô hình như hình 3.8;
+ Cài đặt các thông số vật liệu của các chi tiết trên mô hình: vật liệu BTN, vật liệu gốm nhiệt, vật liệu bông thủy tinh cách nhiệt, vật liệu inox vỏ tấm đốt nóng (trong phạm vi mô phỏng giá trị nhiệt độ của tấm đốt nóng và mặt đường);
+Chialướimôhìnhtruyềnnhiệt(tấmđốtnóngvàmặtđường)trongphạmvibài toán truyền nhiệt, luận án chia lưới ở chế độ mặc định của phầnmềm;
+ Cài đặt khoảng cách từ tấm đốt nóng đến mặt đường là a = 3 cm và a = 4,5 cm;
+Khaibáocácđiềukiệntruyềnnhiệt:truyềnnhiệtbứcxạ,đốilưuvàhệsốtruyền nhiệt trong BTN, các nhiệt độ bề mặt của tấm đốt nóng và nhiệt độ mặtđường;
+ Xuất kết quả của chương trình phần mềm về nhiệt độ, nhiệt lượng trên tấm đốt nóng và mặt đường BTN (xét với chiều sâu 5 cm).
Hình 3.8 Sơ đồ phân lưới phần tử hữu hạn của mô hình truyền nhiệt
- Cài đặt các điều kiện biên như bức xạ, nhiệt độ, đốilưu.
Nhập thông số đầu vào phần mềm workbench-Ansys, mô phỏng truyền nhiệt như sau:
- Khai báo nhiệt độ bề mặt tấm đốt nóng, T m 700oC.Kết quả nhiệt độ của mô hình được thể hiện trên hình3.9.
Hình 3.9 Kết quả mô phỏng nhiệt độ mặt đường
Kết quả nhiệt độ trong lớp BTN mịn (sâu 5 cm) đạt giá trị nhiệt độ thấp nhất là 80.68 o C, cao nhất 175.30 o C và giá trị trung bình 127.39 o C, Xét trong khu vực MĐN có kích thước 1 x 0.6 mét thì giá trị nhiệt độ phân bố, nhiệt độ lớp bề mặt có nhiệt lớnnhất:T 1= 175.30oC,nhiệtđộlớpdưới(sâu5cm)cónhiệtđộT55.96oC,phổnhiệtđộ được thể hiện trên hình3.10.
Hình 3.10 Nhiệt độ của các lớp BTN mịn có chiều dày 5 cm
Từ kết quả chương trình phần mềm Ansys ta xuất giá trị đồ thị mô tả nhiệt độ theo độ sâu mặt đường được mô tả trong hình 3.11 như sau:
Giá trị nhiệt độ phân bố theo chiều sâu của mặt đường theo phần mềm Ansys cho thấy, khi gia nhiệt với Tm = 800oC, nhiệt độ mặt đường đạt 130oC ở độ sâu 5cm và 267oC trên bề mặt; gia nhiệt với Tm = 700oC, nhiệt độ mặt đường đạt 92oC ở độ sâu 5cm và 175oC trên bề mặt; gia nhiệt với Tm = 650oC, nhiệt độ mặt đường đạt giá trị từ 63oC ở độ sâu 5cm và 130oC trên bề mặt.
6 a) b) từ47oCởđộsâu5cmvà150oCtrênbềmặt;gianhiệtvớiTm=600oCthìnhiệtđộmặtđường đạt giá trị từ 41 o C ở độ sâu 5 cm và 135 o C trên bề mặt Như vậy, kết quả môphỏng bằng phần mềm cho thấy nhiệt độ tấm đốt nóngT m = 700oClà phù hợp, điềunày cũng thỏa mãn với kết quả khảo sát bằng mô hình toán lý thuyết truyền nhiệt theo đồ thị hình3.7.
Xác định các thông số kết cấu củakhoangcháy
3.5.1 Đặc điểm cấu tạo khoangcháy
Khoangcháycócấutạonhưhình3.12làkhuvựckhônggiangiữatấmgốmhồng ngoại và vách cách nhiệt, tại đây khí gas nhiên liệu sẽ được đốt cháy và nung đỏ tấm gốm.
Hình 3.12 Cấu tạo máy đốt nóng (a) và mặt cắt dọc khoang cháy nhiên liệu (b) 1 Bình nhiên liệu, 2 Giá đỡ, 3,12 Vỏ cách nhiệt, 4,7 Bánh xe dichuyển,
5 Khoang cháy,6 Quật gió, 8 Bộ van điện từ, 9 Tủ điều khiển, 10 Lớp cáchnhiệt, 11 Ống dẫn khí, 13 Vách cách nhiệt, 14 Mặt gốm hồng ngoại, 15 Bộ đánh lửa
Nhiên liệu từ bình gas (3) được di chuyển qua van điện từ và van điều áp được hoà trộn với không khí thông qua hệ thống quạt gió (2) sau đó được thổi vào khoang cháythôngquaốngphun(11).Hệthốngđánhlửa(11)sẽmồilửavàtạorangọnlửakhí gas đốt nóng tấm gốm và truyền bức xạ hồng ngoại xuống mặt đườngBTN. Để đảm bảo chất lượng mặt đường BTN, theo kết quả từ mục (3.3) ta có khi sửa chữathìlớpBTNmặtđườngcầnđượcđốtnónglênkhoảngnhiệtđộ104÷177 o C,đồng thời nhiệt độ không được vượt quá nhiệt độ chớp cháy của nhựa đường là 177 o C Để đạt được khoảng nhiệt theo yêu cầu trên với khoảng cách truyền nhiệt bức xạ từ máy xuống mặt đường là 3 ÷ 4,5 cm (3.3) thì tấm đốt nóng của máy cần đạt được nhiệt độ 700 o C, giá trị nhiệt lượng là 50550 ÷ 66109 (W/m 2 ) Do vậy, vấn đề đặt ra là cần thiết kếkhoangcháyvàxácđịnháplựckhícháyđểtạorangọnlửacócácthôngsốđặctrưng thỏa mãn các điều kiện nhiệttrên.
3.5.2 Tính toán thông số nhiệt của ngọnlửa
Xác định chế độ chuyển động của dòng khí cháy khi hình thành ngọn lửa với tham số đặc trưng là trị số tiêu chuẩn Ređược xác định theo [7].
Trong đó: W là tốc độ trung bình của dòng khí, đối với vận tốc dòng khí của đầu đốt khí gas theo [1], chọn W = 12 m/s; d là đường kính ống phun khí cháy, m với d = 3 0,03 m = 3 cm ;ʋlà độ nhớt động học, m 2 /s.
Theo [7] khí gas có độ nhớt υ1= 0,3.10-6(m2/s), độ nhớt không khí υ2= 15,7.10- 6(m2/s); nên υ = 8.10-6m2/s từ đó tra bảng [7] ta được hệ số Re= 12 0,03/8.10-645000
> 10000, vậy hỗn hợp khí cháy chuyển động dưới dạng chảy rối Ngọn lửa ở mặt trên và trong lỗ của tấm gốm sẽ nung đỏ toàn bộ bề mặt của các tấm gốmnhiệt. Ápdụngmôhìnhngọnlửachảyrốivớimáyđốtnóngmặtđườngsửdụngtấmgốm chịu nhiệt làm nguồn nhiệt bức xạ, có thể xác lập sơ đồ mô hình ngọn lửa tại tấm gốm chịu nhiệt của máy đốt nóng như hình 3.13sau:
Hình 3.13 Sơ đồ mô hình ngọn lửa hỗn lưu tại tấm gốm bức xạ nhiệt Để đạt hiệu quả đốt nóng tấm gốm, chiều dài ngọn lửa phải xuyên qua chiềudày tấm gốm đồng thời không được thổi trực tiếp xuống mặt đường Như vậy, cần xác định áp suất và lưu lượng khí cháy trong 2 giai đoạn: 1.
Ngọn lửa trong môi trường khoang cháy; 2 Ngọn lửa trong lỗ gốmnhiệt.
Quá trình truyền nhiệt trên bề mặt của tấm gốm và trong lỗ gốm, tấm gốm saukhi được nung lên nhiệt độ cao T m = 700oC sẽ truyền bức xạ nhiệt xuống mặt đường Xác định giá trị nhiệt lượng của tấm gốm tại nhiệt độ Tm= 700oC
Theo [26] giá trị Q được xác định:
Trong đó mplà khối lương của tấm gốm, với gốm có tỷ trọng, δg= 1,45 g/cm3, ta có mp= δg V = 1,45*100*60*1,2 = 10,44 kg;
Với cplà nhiệt dung riêng của tấm gốm, theo [26] cp= 1150, J/kg.K; Tmlà nhiệt độ đốt nóng của tấm gốm,oC; T0là nhiệt độ ban đầu,oC.
Ta có giá trị nhiệt lượng:
Theo tiêu chuẩn 1.5.2 [35], độ dày của tấm gốm tỉ lệ thuận với nhiệt độ đạt được của tấm gốm Từ đồ thị Hình 3.14 và bảng giá trị chiều dày và nhiệt độ tấm gốm, để đạt được nhiệt độ T m p0oC, cần chọn tấm gốm có độ dày δg = 1,2 cm = 12 mm.
Thay giá trị Q vào phương trình (2.48), (2.49) ta có đồ thị mô tả giữa vận tốc dòng khí và chiều dài ngọn lửa hình 3.15.
Hình 3.15 Sự phụ thuộc tốc độ dòng nhiên liệu và nhiệt độ của ngọn lửa
Kích thước tấm đốt nóng (LxW = 100 x 60 cm) và chiêu cao H < L và H 0,18 nên độ tăng nhiệt độ của ngọn lửa tính theo công thức (2.52) Giá trị nhiệtlượngQ=3,13kW.h,tacóđồthịmôtảgiátrịnhiệtđôtheothờigiangianhiệtvà vận tốc dòng khí được mô tả theo hình 3.16 nhưsau:
Hình 3.16 Nhiệt độ của ngọn lửa khí cháy thay đổi theo tốc độ dòng khí
Không gian hòa trộn khí Hỗn hợp khí
Nhiệt độ thực tế của ngọn lửa tại tấm gốm nhiệt [7]: t tt
= t lt (3.4) với tttlà nhiệt độ thực tế,oC; tltlà nhiệt độ lý thuyết ;là hiệu suất truyền nhiệt,
=0,775,vớitlt=700oCtacógiátrịnhiệtđộttt=1000oC.Từđồthịtrên,ứngvớinhiệt độ ttt= 1000oC ta xác định vận tốc khí cháy là υ = 8,0(m/s).
Nhiệt độ ngọn lửa (t) và chiều dài tự do của ngọn lửa (Lf0) phụ thuộc vào vận tốc dòng khí nhiên liệu (υ) tại vòi phun Với nhiệt độ t = 1000 độ C và vận tốc khí cháy υ = 8 m/s, chiều dài tự do của ngọn lửa Lf0 = 300 mm Xác định vận tốc dòng khí cháy và chiều dài tự do của ngọn lửa là cơ sở để xác định không gian buồng cháy và áp suất khí cháy, đảm bảo nhiệt lượng bức xạ theo yêu cầu.
3.5.3.Xácđịnh áp suất và lưu lượng khí cháy hợplý
- Với đặc điểm hoạt động của MĐN mặt đường có sử dụng hệ thống quạt gió để đẩy khí cháy xuống khoang cháy do vậy luận án lựa chọn mô hình mỏ đốt lồng ống áp suất thấp, hình3.17.
Hình 3.17 Sơ đồ mỏ đốt lồng ống của MĐN
MĐN mặt đường hoạt động trên áp suất khí thấp, do đó bất kỳ tổn thất áp suất nào cũng gây khó khăn cho việc thu được hỗn hợp khí cháy-không khí có thành phần cần thiết Tổng tổn thất áp suất trong ống đốt là tổng tổn thất năng lượng trong buồng hút Tổn thất áp suất khi cháy được tính [55]:
Trong đó: ΔРvtổng tổn thất năng lượng trong buồng hút; ΔРetổn thất trong ống phun; ΔРitổn thất trên bề mặt bức xạ; ΔРstổn thất do màn chắn kim loại (bảo vệgốm)
Trong bốn thành phần của tổn thất nhiệt, phần lớn là do khắc phục sức cản thủy lực của lưới kim loại nằm trong vùng nhiệt độ cao Vì thể tích sản phẩm cháy gấp 4 lần thể tích hỗn hợp khí lạnh nên lực cản thủy lực của lưới kim loại có thể tăng lên khoảng 16 lần.
Lực cản thủy lực của lưới được xác định theo công thức:ΔРs = s =Рs = 𝜉 𝜐 2 𝜌
Trong đó: ξ là hệ số cản thủy lực của lưới; υSlà tốc độ thoát ra của hỗn hợp khí- khôngkhí,m/s;ρ-mậtđộhỗnhợpkhí-khôngkhí,kg/m 3 ,đượcxácđịnhtheocôngthức:
𝑚 +1 (3.7) trong đó ρGlà khối lượng riêng của khí cháy, kg/m3; ρB- mật độ không khí; kg/ m3; m là tỷ lệ thực tế của dòng không khí và dòng khí bằng α V0; với α = 1,02 khi đó ρG= 0,625 kg/m3;ρ = 0,33 kg/m3,ξ = 0,5, tra bảng phần tính toán quạt thổi [14] ΔРs = sРs = = 0,5.10 2 0,33/2 = 8,25 (N/𝑚 2 ) - ΔР v : tổng tổn thất năng lượng trong buồng hút theo[13]:
(3.8) v 𝑑 ℎ 2 𝑇 𝑣 với: d2= 15mm, đường kính tương đương của ống hútl
= 400 mm, chiều dài của ống hút ω = 10 m/s, vận tốc trung bình của dòng khí hút ρ = 0,33 kg/m 3 , khối lượng riêng của hỗn hợp khí cháy ở nhiệt độ trung bình.
Tk– Nhiệt độ trung bình của dòng khí theo [13] ta có Tk= (380+60).0,5 220℃Tv= 146℃, nhiệt độ vách ống hút tra bảng [13] λ = 0,04, hệ số trở lực.Thay số: ΔРv= 0,04.400/15.102/2.0,33 (220/146)0,583= 22,3 (N/m 2 )
- ΔРetổn thất trong ống phun theo [13]: ΔРe=𝜆 𝑙
Với l = Lod= 200 mm; d1= 30 mm; Ttb= (Ta+ Tk) = (800 + 220)/2 = 510℃
Tra bảng thông số vật lý của hỗn hợp khí tại nhiệt độ 510 o C [13]: ρ = 0,2 kg/ m 3 ;λ = 0,042, Thay số: ΔР e = 0,042.200/30.102/2.0,2 = 2,8 (N/m2) ΔРitổn thất trên bề mặt bức xạ: ΔРi= (ΔРv+ ΔРe+ ΔРs.) 𝜌 0
Với: ρo: khối lượng riêng của khí ở 760 mmHg và 0℃, ρo= 0,12 (kg/m3), Thay số:ΔРi
8,25 + 30,3 = 63,65 (N/m 2 ) Vậy, áp suất dòng khí tại đầu phun nhiên liệu: Pnl=ΔPG+ P0 vớiP0là áp suất khí cần thiết để tạo ra chiều dài ngọn lửa theo yêu cầu.
- Cần xác định vận tốc hỗn hợp khí cháy và áp suất tại đầu phun để chiều dài ngọn lửaphùhợp.Chiềudàingọnlửa:L B =h+δg,trongđóhlàchiềucaocủakhoangcháy;δglà
� � g 3.5 Chiều dài ngọn lửa, m Tiêu hao nhiên liệu, kg/h
Thời gian gia nhiệt, giây chiều dày của tấm gốm nhiệtLf= h + δg= 40 + 15 = 55 (mm)
Mặt khác chiều dài ngọn lửa theo CT tính chiều dài ngọn lửa khí gas của Heskestad:
Trong đó: Q là nhiệt lượng tỏa ra của ngọn lửa kW; d là đường kính đầu phun, m; với Q=0,085kWd=(0,23*161,259 2/5 –0,055)/1,02=0,03m0mm.Theo[39],ứng với đường kính d = 30 mm, chiều dài ngọn lửa Lf= 300 mm, áp suất ngọn lửa P06,7 N/ m2.Ta có áp suất dòng khí tại đầu phun nhiên liệu: Pnl= 36,7+63,65 = 100,35(N/m2)
3.5.4 Xác định suất tiêu hao nhiên liệu của máy đốt nóng mặtđường.
Theo [39] chiều dài ngọn lửa được tính theo công thức:
Chiều dài ngọn lửa nhiên liệu (Lf) được xác định bằng công thức: Lf = 20,3εQ0,53 Trong đó, ε là hệ số kế sự tổn thất nhiệt năng (có thể tra bảng [7] với ngọn lửa nhiên liệu LPG trong buồng kín) Công thức này giúp mô tả sự thay đổi chiều dài ngọn lửa và mức tiêu hao nhiên liệu theo thời gian, như được minh họa trong hình 3.18.
Hình 3.18 Đồ thị giá trị lượng tiêu hao nhiên liệu và chiều dài ngọn lửa lý thuyết
NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸTHUẬT HỢP LÝ CỦA MÁY ĐỐT NÓNGMẶTĐƯỜNG
Mục đích của nghiên cứuthựcnghiệm
- Việc xác định các thông số làm việc của máy đốt nóng mặt đường bằngnghiên cứu các lý thuyết truyền nhiệt không ổn định trong vật liệu BTN và lý thuyết cháy của ngọn lửa trong khoang cháy đã tìm được khoảng giá trị của các thông số làm việc dựa trênđiềukiệnbiênđầuvàolàkhoảngnhiệtđộcầnthiếtkhiđốtnóngmặtđườngvàđược kiểmchứngbằngphầnmềmtínhtoánmôphỏng.Tuynhiên,khoảnggiátrịnàychịuảnh hưởng của các điều kiện biên đã được giả thiết trong quá trình tính toán lý thuyết nên cần có quá trình thực nghiệm để đánh giá độ chính xác và tin cậy của các giá trị tính toán Mặt khác một số thông số liên quan đến hiệu quả sử dụng máy như: Mức tiêuhao nhiên liệu việc tính toán bằng lý thuyết không thể xác địnhđược.
- Việcchếtạomáyđốtnóngmặtđườngđểthựcnghiệmcầncócácthôngsốtính toán từ lý thuyết làm cơ sở khoa học như: Thông số về kích thước và cấu tạo của tấm đốt, thiết kế các thông số của vòi phun, khoang cháy và bộ điềukhiển.
- Giátrịcácthôngsốvậnhànhmáyđốtnóngđượcápdụngtừkếtquảnghiêncứu lý thuyết, giúp giới hạn được vùng giá trị thực nghiệm từ đó giảm số lần thực nghiệm và chi phí thựcnghiệm.
- Nghiên cứu thực nghiệm bằng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưuhóa đamụctiêuđểxácđịnhđầyđủ,chínhxácvàtincậyđượcbộthôngsốkỹthuậtcủamáy đốt nóng đáp ứng được các mục tiêu đềra.
Vật liệu nghiên cứuthựcnghiệm
Cần tiến hành thực nghiệm đốt nóng BTN cũ trên các tuyến đường đã hư hỏng yêucầucầnđượcsửachữa(válạilớpBTNbềmặt).Luậnántiếnhànhkhảosátvàthực nghiệmtrêntuyếnđườngsố448-LêVănViệt-ThànhPhốThủĐức-ThànhPhốHồChí Minh.
- Mặt đường đường thiết kế ban đầu sử dụng nhựa đường 60/70 thành phần cấp phối BTN19 đã có thời gian khai thác là 12năm.
Nghiên cứu về gia nhiệt cho BTN cần quan tâm đến đặc tính nhiệt của BTN để xácđịnhnhiệtđộgianhiệtphùhợp,nếugianhiệtquálớngâycháyBTNhoặcchảylỏng quákhôngphùhợpvớiquátrìnhtrộnnhựa,nếugianhiệtchưađủlớnBTNsẽkhôngđủ độ mềm để sửa chữa Có 2 thông số quan trọng biểu thị đặc tính nhiệt của BTNlà:
- Nhiệtđộchảymềmbiểuthịkhảnăngchịunhiệtcủanhựađường,lànhiệtđộtại đó mẫu nhựa đường tiêu chuẩn sẽ biến dạng và chảy đây là điều kiện cần thiết cho quá trình phay trộn với hỗn hợp BTN mới trong quá trình sửa chữa mặtđường Đo đạc thông số thực nghiệm
- Nhiệt chớp cháy của nhựa đường biểu thị mức độ cháy của hỗn hợp BTN.
Khoảng nhiệt cần đạt được của lớp BTN bề mặt dày 5 cm là 104 o C ÷177 o C.
Quy trình tiến hànhthựcnghiệm
4.3.1 Các bước tiến hành thực nghiệm
Các bước thực nghiệm được mô tả trên sơ đồ khối hình 4.1 như sau:
Hình 4.1 Quy trình thực nghiệm máy đốt nóng mặt đườngBước 1: Xác định các thông số nghiên cứu của quá trình thực nghiệm
Từ các nghiên cứu lý thuyết ở chương 2 và chương 3, luận văn đã xác định được các thông số đầu vào của máy đốt nóng liên quan đến quá trình làm việc và ảnh hưởng đến hiệu quả làm việc của máy, bao gồm: nhiệt độ của máy đốt nóng (tấm đốt); khoảng cách truyền nhiệt (khoảng cách từ tấm đốt nóng xuống mặt đường); tốc độ gió của không gian thực nghiệm (môi trường giữa máy và mặt đường).
- Xác định các thống số đánh giá hiệu quả làm việc của máy đốt nóng bao gồm: nhiệt độ bề mặt của lớp BTN; nhiệt độ ở sâu 5 cm của lớp BTN mặt đường; thời gian đốt nóng của máy; mức tiêu hao nhiênliệu.
Bước 2: Đo đạc, xác định các thông số thực nghiệm
Thông số đầu vào thực nghiệm máy đốt nóng được đo đạc như sau:
- Nhiệt độ máy đốt nóng được xác định thông qua đồ hộ nhiệt độ trên máy và được cài đặt từ ban đầu của quá trình vậnhành.
- Khoảng cách truyền nhiệt được xác định thông qua việc điều khiển nâng hạ bằng kích vít(mô tả chi tiết trong phần sử dụng các dụng cụ và thiết bị thựcnghiệm)
-Tốcđộgiócủakhônggiantruyềnnhiệtcóthểmôphỏngbằngquạtcôngnghiệp có thể thay đổi vô cấp và được đo bằng máy đo cấp gió(mô tả chi tiết thông số tại mụcdụng cụ, máy móc thínghiệm)
Thông số đầu ra (hàm mục tiêu) thực nghiệm máy đốt nóng được đo đạc như sau:
-Nhiệtđộmặtđườngđượcđobằngcácđầuđocảmbiếnthôngquabộđiềukhiển bằngphầnmềmcàiđặttrênmáytính(sơđồlắpđặtvàthôngsốchitiếtđượcmôtảtrongphần trang thiết bị đo thựcnghiệm)
Thời gian truyền nhiệt được xác định thông qua biểu đồ nhiệt độ của phần mềm đo nhiệt độ cài đặt trên máy tính Phần mềm này lưu trữ thông số thời gian tại các thời điểm truyền nhiệt trong dữ liệu Ngoài ra, bảng giá trị tại các thời điểm truyền nhiệt cũng được lưu trong dữ liệu phần mềm, giúp xác định chính xác thời gian truyền nhiệt.
-Mức tiêu hao nhiên liệu: Đo mức nhiên liệu ban đầu tại bình gas bằng đồng hồ treođiệntử(ghinhậnsốliệu),sauđóđomứcnhiênliệusaukhithựcnghiệmtaxácđịnh được lượng nhiên liệu tiêu hao(mô tả chi tiết trong nội dung đo đạc thựcnghiệm)
Bước 3: Thực nghiệm đơn yếu tố
Từ kết quả ban đầu của nghiên cứu lý thuyết, NCS tiến hành thay đổi một trong ba thông số đầu vào và đo đạc các giá trị đầu ra ứng với từng trường hợp thực nghiệm như sau:
- Thay đổi nhiệt độ máy đốt nóng ở các giá trị 600 o C, 650 o C, 700 o C, 750 o C, 800 o C,đođạcxácđinhgiátrịvềnhiệtđộmặtđường,thờigiantruyềnnhiệtvàmứctiệu hao nhiênliệu
- Tương tự thay đổi các thông số về khoảng cách truyền nhiệt ở các giá trị 30 mm, 35 mm, 40mm, 45mm, 50 mm Thay đổi thông số về cấp gió ở các giá trị vận tốc gió: 2 m/s; 4 m/s; 6 m/s Sau đó cũng tiến hành đo đạc xác đinh giá trị về nhiệt độ mặt đường, thời gian truyền nhiệt và mức tiệu hao nhiênliệu.
- Đođạcthựcnghiệm3lầnđểđảmbảođộtincậycủasốliệuthựcnghiệm.Đánh giá ảnh hưởng của các thông số đầu vào đến kết quả của các thông số đầu ra là cơ sở cho việc thực nghiệm đa yếutố.
Bước 4: Thực nghiệm đa yếu tố
- Xác định số thí nghiệm thực nghiệm dựa trên yêu cầu về các yếu tố ảnhhưởng Đo nhiệt độ mặt đường theo chiều sâu 5 cm Xác định thời gian gia nhiệt gián đoạn Xác định lượng nhiên liệu tiêu thụ Xác định lượng nhiên liệu tiêu thụ Xác định thời gian gia nhiệt liên tục Đo nhiệt độ mặt đường theo chiều sâu 5 cm
- Xácđịnhsốlầnlặplạithínghiệmđểđảmbảođộchínhxácvàtincậytheođiều kiệnvềsốthínghiệmvàcácyếutốảnhhưởng,vớimứcảnhhưởngcủa3yếutốđầuvào NCS lựa chọn số thí nghiệm lặp lại là 3lần.
Tiến hành thiết lập ma trận thực nghiệm theo phương pháp Taguchi, bao gồm cả bảng thông số các giá trị đầu vào thực tế và dạng mã hóa Tiếp theo, đo đạc các giá trị đầu ra và cập nhật thông tin này vào ma trận thực nghiệm.
- Tìm các giá trị đầu vào bằng quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa đa mục tiệu theo phương pháp chỉ tiêu bê mặt (Response Surface Methods –RSM).
4.3.2 Sơ đồ khối tiến hành đo đạc thực nghiệm
2.Gia nhiệt gián đoạn đoạn Số lượng các bài thí nghiệm và các thống số đầu vào các giá trị cần đo đạc được thiết lập thành ma trận thực nghiệm theo phương phápTaguchi.
Quy trình đo đạc thực nghiệm được thể hiện trên sơ đồ hình4.2
Hình 4.2 Quy trình thực nghiệm máy đốt nóng mặt đường
Máy và thiết bị phục vụthựcnghiệm
4.4.1 Máy đốt nóng mặt đường bằng bức xạ hồngngoại
Máy đốt nóng được chế tạo trong nước với các thông số cơ bản sau:
- Kích thước tấm đốt nóng: rộng x dài x cao = 600 x 1000 x 200(mm) - Công suất nhiệt của máy: 73 kW.h = 250000BTU
- Nguồn nhiệt: Bức xạ hồngngoại - Nhiên liệu: khí gas (propan:butan=1:1) - Mức tiêu hao nhiên liệu: 1-3kg/h - Khoảng thời gian gia nhiệt: 5-15phút - Khoảng cách truyền nhiệt: 3-7cm
4.4.2 Thiết bị đo nhiệt độ mặtđường Đểđonhiệtđộtrongquátrìnhthựcnghiệm,luậnánsửdụngcácđầuđocảmbiết nhiệt độ cao, tín hiệu nhiệt độ được được xử lý bởi thiết bị chuyển đổi sau đó hiển thị bằng phần mềm trên máy tính Sử dụng đầu đo cảm biến công nghiệp Cảm biến nhiệt độ Pt100 WZP-291 với các thông số cơ bản nhưsau:
- Chiều dài đầu dò:50mm.
Hình 4.3 Đầu đo cảm biến nhiệt
Bộ phận cảm biến: đây được xem là bộ phận quan trọng nhất, quyết định đến độ chính xác của toàn bộ thiết bị cảm biến Bộ phận này được đặt bên trong vỏ bảo vệ sau khi đã kết nối với đầu nối.
Dây kết nối: các bộ phận cảm biến có thể được kết nối bằng 2,3 hoặc 4 dây kết nối Trong đó, vật liệu dây sẽ phụ thuộc hoàn toàn vào điều kiện sử dụng đầu đo.
Chất cách điện gốm: bộ phận này với nhiệm vụ chủ yếu là làm chất cách điện ngừa đoản mạch và thực hiện cách điện giữa các dây kết nối với vỏ bảo vệ.
Phụchấtlàmđầy:gồmbộtaluminamịn,đượcsấykhôvàrung.Phụchấtnàyvới chức năng chính là lắp đầy tất cả khoảng trống để bảo vệ cảm biến khỏi các rungđộng.
Vỏ bảo vệ: giống như tên gọi, bộ phận này được dùng để bảo vệ bộ phận cảm biến và dây kết nối Bộ phận này phải được làm bằng vật liệu phù hợp với kích thước phù hợp và khi cần thiết có thể bọc thêm vỏ bọc bằng vỏ bổ sung. Đầukếtnối:Bộphậnnàyđượclàmbằngvậtliệucáchđiện(gốm),chứacácbảng mạch, cho phép kết nối của điện trở Trong đó, bộ chuyển đổi 4-20mA khi cần thiếtc ó thể được cài đặt thay cho bảng đầu cuối Thông số kỹ thuật của mạch chuyển đổi tín hiệu cảm biến:
- Điện áp hoạt động: DC8-25V - Dòng điện hoạt động:8-13mA - Chuẩn giao tiếp: RS485 Modbus RTU (3 read command, 6 writecommand).
- Tốc độ giao tiếp Serial: 9600 baud rate (mặc định), N, 8,1.
- Hỗ trợ cảm biến PT100 3 dây hoặc 2dây.
- Dải nhiệt độ đo: -20℃đến+400℃
Bộ đọc nhiệt độ gồm các thông số như sau:
Bảng 4.1 Thông số thiết bị đo nhiệt độ mặt đường
TT Thông số Giá trị
2 Loại cặp nhiệt Loại PT100
6 Đường kính đầu dò 5 mm
9 Tốc độ truyền 9600bps ; 1200, 2400, 4800,19200, 38400, 115200pbs
- Để kiểm tra nhiệt độ mặt đường sử dụng thiết bị đo nhiệt độ hồng ngoại công nghiệp Máy đo nhiệt độ cao cấp dùng trong công nghiệp là một thiết bị đo nhiệt độ từ xa Nó hoạt động dựa trên chức năng cảm ứng bức xạ tia hồng ngoại từ các bề mặt vật chất.Bộcảmbiếnbêntrongmáysẽxửlýđưarakếtquảmộtcáchnhanhchóng.Không mất thời gian chờ đợi như các thiết bị đo bằng phương pháp tiếp xúc trựctiếp.
Hình 4.4 Hình ảnh và phạm vị hoạt động của nhiệt kế hồng ngoại
Bảng 4.2 Thông số nhiệt kế hồng ngoại
Thông số Giá trị Thông số Giá trị
Sai số 0.1 độ C Khoảng đo nhiệt độ -50 ÷1000 o C
Loại Pin 9V DC Kích thước 175 x 100 x 49 mm
Màn hình hiển thị LCD Khoảng cách đo 600÷700 mm
4.4.3 Cácmáy và dụng cụ lấy mẫuBTN
Hình 4.5 Máy cắt mẫu BTN trên mặt đườngBảng 4.3 Thông số máy cắt mặt đường BTN
TT Thông số Giá trị
2 Đường kính lưỡi cắt 500mm
3 Chiều cắt lớn nhất 180mm
4 Kích thước DxRxC 1330x620x1050 5 Vật liệu lưỡi cắt Thép hợp kim
6 Vận tốc quay 2000 vòng/phút
7 Dung tích thùng nước 35 lít 8 Đ/kính trục lắp lưỡi cắt 27 mm
- Các dụng cụ hỗ trợ: Máy khoan, xè beng đào lấy mẫu, xe rùa chở BTN nhựamới…
4.4.4 Thiết bị mô phỏng và đo tốc độ gió môitrường
Máy đo vận tốc gió
Hình 4.6 Quạt gió mô phỏng cấp gió và đồng hồ đo gió
Cân điển tử Để mô phỏng các điều kiện cấp gió của môi trường khí hậu thành phố Hồ Chí Minh.NCSđãsửdụngquạtgiócóthểđiềukhiểnvôcấptốcđộsauđósửdụngđồnghồ đo cấp gió để xác định khoảng cách phù hợp của quạt tạo ra cấp gió phù hợp với điều kiện hiện trường (giả lập theo điều kiện gió của Tp Hồ ChíMinh).
Thông số của quạt gió công nghiệp dùng để mô phỏng gió môi trường được mô tả trong bảng 4.4
Bảng 4.4 Thông số quạt gió công nghiệp
Thông số Giá trị Thông số Giá trị
Lưu lượng gió 3200 m 3 /h Công suất 350W
Tốc độ vòng quay 1420 vòng/phút Nguồn điện áp 220V/50Hz
- Sải cánh 95 cm Kích thước 60 cm x 60 cm x 35 cm
4.4.5 Phương pháp xác định tiêu hao nhiênliệu
Vì nhiên liệu là khí gas hóa lỏng nên khi sử dụng nhiên liệu một phần gas trong bình sẽ tồn tại ở thể bão hòa nên nếu dùng đồng hồ áp lực và lưu lượng để đánh giá lượng gas tiêu thụ hoặc lượng gas còn lại trong bình là không chính xác Luận án lựa chọn các xác định lượng gas tiêu thụ bằng phương pháp cân điện tử.
Trước khi vận hành đợt thực nghiệm tiến hành cân bình gas bao gồm vỏ bình và lượng gas trong bình, luận án sử bình gas tiêu chuẩn 12 kg cho MĐN có vỏ bình nặng 13.9 kg, cân bình gas: 13,9 kg + trọng lượng nhiêu liệu trong bình.
Hình 4.7 Sử dụng thiết bị cân định lượng để xác định lượng gas
4.4.6 Phương pháp thay đổi khoảng cách truyềnnhiệt
Sơ đồ, hình ảnh kích vit sử dụng nâng hạ máy đốt nóng, hình 4.8
Hình 4.8 Kích vít thay đổi chiều cao tấm đốt nóng Để thay đổi thông số khoảng cách truyền nhiệt a (cm) luận án đã sử dụng các kíchvíttăngđơcóthểthayđổiliêntụckhoảngcáchchiềucaocủatấmđốtnóngvàduy trìtrạngtháicânbằngcủamáy.Bộkíchgồm4chiếcđặttại4góccủatấmđốtnóng.Vít nângcóthểthayđổichiềucaotừ1,6cmđến8,4cmphùhợpvớikhoảngcáctừtấmđốt nóng xuống mặt đường, phù hợp với các giá trị thay đổi về khoảng cách truyền nhiệt trong quá trình thực nghiệm, hình4.9.
Hình 4.9 Cơ cấu kích vít nâng chiều cao của tấm đốt nóng từ 3÷7 cm 4.4.7 Phương án đặt thiết bị đo nhiệtđộ
Công tác chuẩn bị mặt bằng là bước quan trọng trước khi tiến hành sửa chữa mặt đường Đầu tiên, vị trí hư hỏng được xác định và đánh dấu trên mặt đường, sau đó đặt biển báo và phân luồng giao thông theo quy định Những biện pháp này đảm bảo an toàn cho cả người thi công và các phương tiện tham gia giao thông, giúp công tác sửa chữa diễn ra thuận lợi và an toàn.
Hình 4.10 Chuẩn bị mặt bằng thực nghiệm MĐN tại mặt đường
Để tiến hành lắp đặt các đầu đo cảm biến nhiệt, cần tiến hành cắt bỏ một phần mặt đường hiện trạng bằng máy cắt mặt đường BTN với kích thước 30 cm x 30 cm và độ sâu khoảng 12 cm Sau đó, dùng búa phá bê tông hình 4.11 để đục bỏ phần BTN vừa cắt, đồng thời làm sạch phần mặt đường được cắt bỏ Tiếp theo, khoan các lỗ có chiều sâu 10 cm theo chiều ngang của mặt đường để đặt các đầu đo cảm biến nhiệt.
Mẫu BTN đặt đầu đo nhiệt độ
Hình 4.11 Sơ đồ cắt đường BTN được cắt bỏ và khoan lỗ để đặt đầu đo
Kết nối phần mềm máy tính
Với phương án bố trí các đầu đo nhiệt độ bên trong mẫu BTN, sử dụng máy khoan mẫu để khoan ngang đặt đầu đo Máy khoan có đường kính mũi khoan 6 mm, khoan ngang mẫu với chiều sâu 10 cm, sau đó đặt đầu đo nhiệt Theo phương mặt bằng, 5 đầu đo được đặt sole nhau với khoảng cách 3 cm như minh họa trong sơ đồ hình 4.12.
Hình 4.12 Sơ đồ đặt đầu đo cảm biến nhiệt độ 4.4.8 Phương án kết nối đầu đo nhiệt độ với máy tính có cài đặt phần mềmđo
Sau khi khoan lỗ đặt đầu đo nhiệt độ, hệ thống dây dẫn được kết nối với bộ chuyển đổi tín hiệu bao gồm 5 kênh để đọc tín hiệu từ các đầu đo và được kết nối với máytínhthôngquacáp USB,trênmáytínhNCSthiếtkếphầnmềmhiểnthịkếtquảđo nhiệt độ 5 kênh hiển thị giá trị trực quan thông qua đồ thị hình4.13.
Vị trí đầu đo theo phương đứng
Hình 4.13 Bề mặt đặt 5 đầu đo vào các lỗ khoan và hình ảnh kết nối máy tính
Các giá trị nhiệt tại các đầu đo được đọc thông qua giao diện phần mềm được
Giá trị nhiệt độ 5 kênh đo nhiệt độ Đồ thị mô tả giá trị nhiệt
Nhiệt độ tấm đốt nóng Tm Đo mức nhiên liệu ban đầu Đo cấp gió bề mặt truyền nhiệt Khoảng cách truyền nhiệt viết bằng ngôn ngữ LabVEIW hiển thị giá trị nhiệt ở từng thời điểm và mô tả trên đồ thị, đồng thời được lưu vào bộ nhớ máy tính dưới dạng file.lvm.
Hình 4.14 Giao diện phần mềm đo nhiệt độ mặt đường
Thựcnghiệmđánhgiáảnhhưởngcủacácthôngsốkỹthuậtcủamáyđếnquátrìnhđốt nóngmặtđường
4.5.1 Thựcnghiệm đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ tấm đốt nóng T m o C
4.5.1.1 Thực nghiệm ở nhiệt độ tấm đốt nóng T m = 600o C 1 Thực nghiệm gia nhiệt liêntục
Thực nghiệm được lặp lại kết quả 3 lần: điều chỉnh MĐN mặt đường ở khoảngcáchkhôngđổivớimặtđườngaLmvớicácnhiệtđộcủatấmđốtnóngT m= 600oC, Tm 650oC, Tm= 700oC, Tm= 750oC, Tm= 800oC Thực hiện cài đặt máy gia nhiệt lên nhiệt độ tấm đốt nóng Tm= 600oC, điều chỉnh van điều áp và mô phỏng quạt gióvới giá trị tốc độ 3.7 ÷ 4m/s
Hình 4.15 Cài đặt các dữ liệu nhiệt độ và kiểm tra nhiên liệu ban đầu Để tiến hành thực nghiệm gia nhiệt ta điều chỉnh khoảng cách từ tấm đốt nóng xuống mặtđườngchọngiáaLm.Saukhiđiềuchỉnhổnđịnhvanđiềuápvàlưulượngdòng khí gas, hệ thống quạt gió khí cháy và quạt gió mô phỏng gió môi trường, ta đo được biểu đồ giá trị nhiệt độ tại các lớp vật liệu BTN nhưsau:
Dựa trên dữ liệu thu được từ phần mềm đo nhiệt độ trong thời gian gia nhiệt là 350 giây, giá trị nhiệt độ của các lớp BTN được phân tích và mô tả bằng đồ thị ở Hình 4.16 Kết quả đo lần 1 được trình bày cụ thể trong Bảng theo mục 2.1 Phụ lục 2.
Hình 4.16 Đồ thị mô tả giá trị nhiệt độ tại các lớp BTN theo thời gian gia nhiệt
Khi gia nhiệt liên tục 350 giây (≈6 phút) lớp BTN trên cùng sẽ có nhiệt độ cao hơn 230 o C và nhận thấy lớp BTN bắt đầu bắt cháy (khói đen đã tỏa ra dưới máy gia nhiệt và có mùi khét khi BTN cháy) trong khi đó nhiệt độ lớp BTN phía dưới mới đạt
≈40 o C, tại đo lần 2 và 3 cùng cho kết quả tương tự (phụ lục 2) Hiện tượng này được diễn ra do quá trình truyền nhiệt giữa các lớp BTN diễn ra chậm hơn nhiều so với sự tăng lên của lớp BTN bề mặt (ảnh hưởng do điều kiện về độ ẩm, thành phần vật liệu và mức độ hư hỏng của mặt đường) nên không đủ thời gian cho quá trình truyền nhiệt xuống các lớp BTN dưới Do vậy, để tạo khoảng thời gian truyền nhiệt hợp lý cho các lớp BTN nhiều tác giả đã nghiên cứu phương pháp gia nhiệt gián đoạn như [48]; [37].
- Trong quá trình gia nhiệt nhiệt độ tấm đốt nóng tăng lên rất nhanh, dẫn đến nhiệt độ lớp bề mặt BTN trong thời gian đầu tăng nhanh, để đảm bảo nhiệt độ không tăng nhanh đến nhiệt độ gây cháy lớp BTN theo [48] cần tiến hành gia nhiệt gián đoạn,nghĩalàthựchiệnxenkẽvừagianhiệtvàtạmdừnggianhiệt(tạmdừng)đểnhiệtđộcó thời gian truyền trong các lớp BTN Quá trình gia nhiệt được thực hiện theo từngb ư ớ c
(bật máy và dừng máy theo các khoảng thời gian được thể hiện theo sơ đồ hình 4.17
Hình 4.17 Sơ đồ gia nhiệt gián đoạn từ MĐN xuống mặtđường
Trong khi đó quá trình truyền nhiệt trong các lớp BTN vẫn diễn ra liên tục, tuân theo lý thuyết truyền nhiệt không ổn định từ máy đốt nóng xuống mặtđường.
Thực hiện quá trình gia nhiệt gián đoạn 3 chu kỳ:
Giai đoạn khởi động máy đốt nhiên liệu bao gồm 300 giây, trong đó thời gian tấm đốt nóng đạt đến nhiệt độ T m = 600oC là 200 giây, sau đó máy sẽ tắt trong 60 giây (tắt bộ đánh lửa và van nhiên liệu).
- Chu kỳ 2: Tiếp tục gia nhiệt trong thời gian 60 s và sau đó tạm dừng 90giây
- Chu kỳ 3: Tiếp tục gia nhiệt 60 giây và tạm dừng 120 giây, sau đó gia nhiệt tiếp 30 giây rồi tắt máy Tổng thời gian gia nhiệt 720giây.
Nhiệt độ các lớp BTN mặt đường đã thay đổi theo phần mềm đọc và lưu các giá trịnhiệtđộ(5kênh)từtínhiệucủa5đầuđocảmbiến,cácgiátrịnhiệtđộđượchiểnthị trực tiếp bằng đồ thị hình 4.18 và lưu thành dữ liệumục 3.1 phụ lục3
Hình 4.18 Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với nhiệt độ duy trì T m = 600oC
Sự thay đổi nhiệt độ của tấm đốt nóng và các lớp BTN được thể hiện trong hình 4.18.TừđồthịtathấykhitạmdừnggianhiệtlớpbềmặtquátrìnhtruyềnnhiệtgiữacáclớpBTNphía dướivẫndiễnra(nhiệtđộT2,T3,T4,T5vẫntănglên),trongkhiđókhống chế được nhiệt độ T1không tăng lên quá nhiệt độ cho phép 177oC Vì vậy, quá trình thực nghiệm của luận án áp dụng chế độ gia nhiệt gián đoạn , có thể đáp ứng được yêu cầu về trường nhiệt độ của các lớp BTN mặtđường.
Kếtquảđo:Khisửdụngbiệnphápgianhiệtgiánđoạntheobiểuđồthờigiannhư hình4.21vớithờigian720giây:đolần1tađượccácgiátrịnhiệtđộtạicáclớpBTNtừ khoảng106÷164 o C,tiêuhaonhiênliệu:0,424kgứngvớimứctiêuthụnhiênliệu2,21 kg/h; đo lần 2 nhiệt độ từ 104÷167 o C, tiêu hao nhiên liệu 2,6 kg/h; đo lần 3 nhiệt độ 109 ÷165 o C, tiêu hao nhiên liệu 2,75kg/h.
4.6.1.2 Thực nghiệm ở nhiệt độ tấm đốt nóng T m = 650oC
Thực hiện quá trình gia nhiệt gián đoạn 3 chu kỳ hình 4.16:
- Chu kỳ 1: Khởi động MĐN gia nhiệt 300 giây, trong đó thời gian nhiệt độ tấm đốtnóng đạt T m = 600oC trong thời gian 120 giây, sau đó tắt máy (ngắt bộ đánh lửa và vannhiên liệu) trong thời gian 60giây
- Chu kỳ 2: Tiếp tục gia nhiệt trong thời gian 60 giây và sau đó tạm dừng 90giây
- Chukỳ3:Tiếptụcgianhiệt60giâyvàtạmdừng120giây.Sautổngthờigiangianhiệt 690 giây nhiệt độ các lớp BTN mặt đường đã thay đổi theo kết quả từ phần mềm máy tính được mô tả bằng đồ thị hình 4.19, bảng giá trị tạimục 3.1 phụ lục 3nhưsau:
Hình 4.19 Chế độ gia nhiệt trên máy ứng với nhiệt độ duy trì T m = 650oC
Kếtquảđo:Khisửdụngbiệnphápgianhiệtgiánđoạntheobiểuđồthờigiannhư hình4.18vớithờigian690giây:đolần1tađượccácgiátrịnhiệtđộtạicáclớpBTNtừ khoảng 109 ÷174 o C, ứng với mức tiêu thụ nhiên liệu 2,52 kg/h; đo lần 2 nhiệt độ từ 107÷169 o C, tiêu hao nhiên liệu 2,3 kg/h; đo lần 3 nhiệt độ 105 ÷175 o C, tiêu haonhiên liệu 2,8kg/h.
4.6.1.3 Thực nghiệm ở nhiệt độ tấm đốt nóng T m = 700o C
Thực hiện quá trình gia nhiệt gián đoạn 3 chu kỳ như hình 4.16:
- Chu kỳ 1: Khởi động MĐN gia nhiệt 250 giây, trong đó thời gian nhiệt độ tấm đốtnóng đạt T m = 700oC trong thời gian 120 giây, sau đó tắt máy (ngắt bộ đánh lửa và vannhiên liệu) trong thời gian 60giây
- Chu kỳ 2: Tiếp tục gia nhiệt trong thời gian 60 s và sau đó tạm dừng 90giây - Chu kỳ 3: Tiếp tục gia nhiệt 60 s và tạm dừng 110giây
Xác định các thông số kỹ thuật hợp lý của máy đốt nóng mặt đường bằng quyhoạchthựcnghiệm
4.6.1 Phương pháp quy hoạch thực nghiệm tốiưu 4.6.1.1 Lý do sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tốiưu
Mục tiêu của luận án là xác định được các thông số làm việc của MĐN mặt đường:nhiệtđộđốtnóng,thờigianđốtnóng,khoảngcáchđốtnóngvàcácthôngsốkết cấu nhằm đảm bảo chất lượng mặt đường sửa chữa và tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất Do đó cần tìm giá trị cực trị hay vùng giá trị yêu cầu của thông số kỹ thuật Vì vậy, có thể sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu để giải quyết mục tiêu nghiêncứu củaluậnán.Bàitoánnghiêncứuthựcnghiệmvềvấnđềtốiưuthườngđượcbiếtđếnvới tên gọi
“phương pháp bề mặt chỉ tiêu” (Response Surface Methods – RSM) Phương pháp bề mặt chỉ tiêu rất hữu ích trong việc xác định các giá trị tối ưu của sản phẩm nghiên cứu, cũng có các ứng dụng quan trọng trong việc thiết kế và phát triển các sản phẩm mới cũng như cải thiện các sản phẩm hiệncó.
4.6.1.2 Sơ đồ khối phương pháp quy hoạch thực nghiệm tối ưu Để thực hiện tối ưu hóa các giá trị của hàm mục tiêu, NCS đã tiến hành thực hiện theo sơ đồ khối sau:
Hình 4.27 Sơ đồ khối thực hiện quy hoạch tối ưu hóa đa mục tiêu
Trong quá trình thực hiện tối ưu hóa các thông số đầu ra (hàm mục tiêu) khó đạt được giá trị cực trị đồng thời ở mức độ trọng số quan trọng một mà có thể phải gán các mức độ trọng số mức 2 và mức 3 theo thứ tự ưu tiên khác nhau của thông số làm việc Vì vây, xét tổng thể tất cả các thông số kỹ thuật của máy đốt nóng đạt được ở mức độhợp lý 4.61.3 Xác định các thông số nghiên cứu
1 Xác định thông số đầu ra (hàm mụctiêu)
Các thông số đầu ra là các chỉ tiêu kinh tế và kỹ thuật của đối tượng nghiên cứu (tức là thông số đảm bảo chất lượng mặt đường tái chế và hiệu quả kinh tế là tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất) Các thông số đầu ra của vật liệu BTN nghiên cứu bao gồm: nhiệt độ lớp BTN bề mặt; nhiệt độ lớp BTN sâu 5 cm; thời gian đốt nóng; chi phí nhiêu liệu.
Với các phân tích trên, để đánh giá các thông số kỹ thuật của MĐN phù hợp với điều kiện đốt nóng mặt đường BTN ở Việt Nam Luận án chọn các thông số đầu ra để đưa vào ma trận thực nghiệm nghiên cứu như sau:
- Nhiệt độ lớp BTN bề mặt,oC, được mã hóa Y 1 Giá trị thực được xác định thông quađầu đo nhiệt độ đặt trên bềmặt;
- NhiệtđộlớpBTNsâu5cm,oC,đượcmãhóaY 2 Giátrịthựcđượcxácđịnhthôngquađầu đo nhiệt độ đặt dưới độ sâu 5cm;
- Thời gian đốt nóng được, phút, mã hóa Y 3 Giá trị thực được xác định thông quaphầnmềm đo nhiệt độ cài đặt trên máytính;
- Mức tiêu thụ nhiên liệu, kg/h, được mã hóa Y 4 Giá trị thực được xác định thông quaviệc đo khối lượng của bình gas trước và sau 1 lần thí nghiệm bằng cân điệntử.
2 Xác định thông số đầuvào
Theo Phương pháp quy hoạch thực nghiệm, xác định các thông số đầu vào thực sự ảnh hưởng đến thông số đầu ra là điều quan trọng Do đó, trong quá trình nghiên cứu, để giảm thiểu số lượng thí nghiệm cần thiết trong khi vẫn đảm bảo độ chính xác, các thông số có mức độ ảnh hưởng không đáng kể đến thông số đầu ra có thể được loại bỏ Việc lựa chọn các thông số đầu vào và giá trị nghiên cứu được thực hiện dựa trên nền tảng khoa học về truyền nhiệt, như được trình bày trong Chương 3.
Các thông số đầu vào nghiên cứu bao gồm:
- Nhiệt độ tấm đốt nóng T m (oC), ký hiệu Z1được mã hóaX1; - Vận tốc gió của môi trường v (m/s), ký hiệu Z 2 được mã hóaX2; - Khoảng cánh truyền nhiệt a (cm), ký hiệu Z 2 được mã hóaX3.
*) Nhiệt độ của tấm đốt nóng T m (oC).
Nhiệt độ của tấm đốt nóng vừa đóng vai trò là gia nhiệt cho lớp mặt đường BTN vàlàmmềmhóalớpBTN.Nhiệtđộtấmđốtcàngcaothìquátrìnhđốtnóngcàngnhanh.
Tuynhiên,khinhiệtđộđốtnóngcàngcaothìlớpmặtđườngBTNsẽbịcháyảnhhưởng đến chất lượng mặt đường BTN tái chế Do đó, nhiệt độ của tấm đốt nóng là thông số ảnh hưởng nhiều đến thời gian đốt nóng và chất lượng sản phẩm BTN táichế.
Xác định giá trị nhiệt độ tấm đốt nóng thông qua đồng hồ đo nhiệt độ hiển thịtrên máy đốt nóng, trong quá trình thực nghiệm theo dõi nhiệt độ T m ,oC
*) Vận tốc gió môi trường v (m/s).
Vận tốc gió của môi trường là yếu tố đặc trưng cho khả năng trao đổi nhiệt giữa tấm đốt nóng và lớp mặt đường BTN Do đó, tốc độ gió ảnh hưởng lớn đến khả năng làm việc cũng như hiệu quả truyền nhiệt của MĐN, nhất là thời gian đốt nóng.
Giá trị vận tốc gió tại các cấp gió được giả lập bằng quạt thổi công nghiệp và đo bằng máy đo điện tử hiển thị tốc độ gió trên màn hình.
*) Khoảng cách truyền nhiệt a (cm).
Khoảng cách giữa tấm đốt nóng và mặt đường có ảnh hưởng trực tiếp đến năng lượngbứcxạcủaMĐNxuốnglớpmặtđườngBTN,khoảngcáchcànghẹpthìquátrình bức xạ nhiệt lớn, nhiệt độ bề mặt tăng cao dẫn đến quá trình truyền nhiệt nhanh Tuy nhiên, khoảng cách gần quá sẽ làm ngọn lửa khí gas đốt trực tiếp và mặt đường gây cháy, đồng thời ảnh hưởng đến năng suất đốt nhiên liệu củamáy.
Xác định giá trị khoảng cách (a) thước đo độ dài trên bộ kích ren có thể thay đổi chiều cao khi đốt nóng
Thiết kế thí nghiệm theo phương pháp quy hoạch thực nghiệm của Taguchi Phương pháp quy hoạch thực nghiệm được tiến hành từ bậc I đến bậc II Trong trường hợp phương án quy hoạch không phù hợp cần thiết kế lại thí nghiệm trên cơ sở định lại vùng nghiên cứu và bổ sung yếu tố nghiên cứu.
Xác định số mẫu thí nghiệm, đối với phương pháp quy hoạch thực nghiệm đayếu tố bậc,theo[3] N = 2k+ 2k+n0
(4.1)Trong đó: k - số yếu tố nghiên cứu, 2 k - số lượng thí nghiệm ở mức trên và mức dưới,2k-sốlượngthínghiệmởmứcđiểmsao±α,n 0- sốlượngthínghiệmlặpởmứccơsở.
Đánh giá sản phẩm máy MĐN.01 được chế tạo theo kết quả nghiên cứu của luậnán
Kếtquảnghiêncứulýthuyếtđãtạocơsởkhoahọcchoviệctínhtoánthiếtkếcác thôngsốvềkếtcấucủamáy.NCSđãtiếnhànhchếtạomáyđốtnóngvớicáccảitiếnvề mặtkếtcấucủamáyđồngthờixácđịnhđượcbộthôngsốlàmviệchợplýcủamáythông qua quá trình thực nghiệm đảm bảo máy đạt được chỉ tiêu kinh tế kỹthuật.
4.7.1 Giới thiệu cấu tạo của máyMĐN.01
Máy MNĐ.01 có kết cấu nhỏ gọn di chuyển dễ dàng bằng cách đẩy tay trong quá trình vận hành, kết cấu bánh di chuyển bằng kim loại có thể chịu được nhiệt độ cao,phần thân máy có thể lắp lép 2 modul để tăng diện tích đốt nóng Bộ phận nhiên liệu bình gas được cách nhiệt tốt đảm bảo an toàn Vật liệu chế tạo vỏ tấm đốt nóng là inox
304cókhảnăngchịunhiệttốtvàlớpcáchnhiệtcủatấmđốtnóngđượctăngcườngthêm các lớp sợi thủy tinh, cấu tạo tổng thể của máy được mô tả trên hình 4.50sau:
Hình 4.50 Cấu tạo tổng thể của máy đốt nóng MĐN.01
1 Bánh xe di chuyển, 2 Khoang cháy, 3 Đầu phun nhiên liệu, 4 Phớt chắn, 5 Giá đỡbình gas, 6 Bình gas, 7 Tủ điều khiển, 8 Van điện từ, 9 Tay đẩy, 10 Van nhiên liêu,
11 Ống dẫn nhiên liệu, 12 Đồng hồ áp lực, 13 Tấm pin, 14 Quạt gió
Hình 4.51 Cấu tạo khoang cháy của máy đốt nóng
- Tấm đốt nóng (2) được cấu tạo bao gồm mặt gốm nhiệt phía dưới đáy (các tấm gốm đượcliênkếtlạivớinhau),phíatrênlàkhoangcháybềmặttrênđượccấulàcáclớpsợi thủy tinh cách nhiệt, bao bên ngoài là lớp vỏ làm bằng kim loạiinox.
- Hệ thống bình gas nhiên liệu và tủ điều khiển được đặt trên khung cách tấm đốt nóng khoảng cách 30 cm để cáchnhiệt.
Hình 4.52 Cấu tạo bề mặt các tấm gốm nhiệt của máy MĐN.01
1 Bộ phận đánh lửa, 2 thanh liên kết, 3 Vỏ tấm đốt, 4 Tấm gốm, 5 Van điều chỉnh,
6Đường ống gas, 7 Quạt gió, 8 Cửa gió, 9 Ống phun
Hình 4.53 Các bộ phận máy đốt nóng mặt đường của máy MĐN.01 4.7.2 Thông số vận hành máy đốtnóng
Thôngquaviệcnghiêncứutừcơsởlýthuyếtkếthợpvớiphươngphápquyhoạch thựcnghiệmđamụctiêu,luậnánđãxácđịnhđượcthôngsốvậnhànhmanglạihiệuquả kinh tế kỹ thuật đó là đảm bảo chất lượng mặt đường tái chế đồng tiết kiệm nhiên liệu sử dụng, hạn chế sự tổn hao nhiệt NCS tiến hành so sánh các bảng thông số vận hành của các máy đã được thử nghiệm tại Việt Nam để đánh giá tính hiệu quả của máy MĐN.01 sau khi đã hoàn thiện bộ thông số vận hành qua quá trình thực nghiệm Bảng thông số vận hành của máy LJ-80 của công ty cổ phần HSB khi thực nghiệm năm2017 tại NghệAn:
TT Thông số Đơn vị Giá trị Ghi chú
3 Thời gian đốt nóng phút 12 Gián đoạn
4 Chiều sâu ảnh hưởng cm 3
5 Chi phí tiêu hao nhiên liệu kg/h 3,5-4
- Bảng thông số vận hành máy đốt nóng mini là sản phẩm của công trình[8]
TT Thông số Đơn vị Giá trị Ghi chú
2 Kích thước tấm đốt nóng m 0,6x0,6
3 Nhiên liệu sử dụng Khí Gas
5 Thời gian 1 lần gia nhiệt phút 5-10
6 Chiều sâu ảnh hưởng nhiệt cm 0-2,5
- Bảng thông số vận hành máy đốt nóng MĐN.01 do NCS thựchiện
TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị Ghi chú
1 Diện tích tấm đốt nóng m 2 1 x 0,6
2 Thể tích khoang cháy lít 24
3 Đường kính ống phun cm d = 4
4 Khoảng cách truyền nhiệt a cm 4,8
6 Thời gian gia nhiệt phút 10,7 Gián đoạn
7 Chiều sâu ảnh hưởng nhiệt cm 5
8 Tiêu hao nhiên liệu kg/h 2,9
Nhận xét:Từ việc so sánh đặc điểm cấu tạo và thống vận hành của các máy đã được thử nghiệm tại Việt Nam cho thấy máy MĐN.01 được vận hành theo thông số đã được xác định từ kết quả nghiên cứu của luận án có tính hiệu quả hơn những máy đã nhập về Việt Nam và máy được chế tạo trước đó.
So sánh với các máy đã từng thử nghiệm ở Việt Nam là máy LJ80 (Trung Quốc) và máy chế tạo từ công trình [8] thì MĐN.01 có những cải tiến về cấu tạo và thông số vận hành, hình ảnh của các máy đốt nóng được mô tả như hình 4.53
Máy LJ80(Trung Quốc) Máy là sản phầmcủa[8] Máy MĐN.01 (1modul)
Hình 4.54 Các máy đốt nóng đã sử dụng ở Việt Nam
-Máy có kích thước tấm đốt nóng 1000x600 mm phù hợp với những hư hỏng phổ biến của mặt đường, đồng thời lớn hơn máy LJ80 của hãng Guangdong (Trung Quốc) với kích thước: 800x550x300 mm và so với máy là sản phầm của công trình [8] có kích thước tấm đốt nóng 600x600 mm.
Không gian khoang cháy của máy NCS được thiết kế đặc biệt để tối ưu hóa hiệu quả bức xạ, đảm bảo ngọn lửa phân bố ổn định và đồng đều Để đạt được điều này, NCS đã tiến hành cải tiến vật liệu tấm gốm, khắc phục nhược điểm của máy LJ08 (hiệu quả tạo bề mặt bức xạ kém do ngọn lửa khó thâm nhập sâu vào lớp sợi thủy tinh) Ngoài ra, không gian khoang cháy của NCS được thiết kế liên mạch hơn so với máy từ công trình [8], giúp mở rộng diện tích bức xạ hữu ích.
Sợi thủy tinh của máy LJ80 Lắp ghép các đầu đốt của [8] Các tấm gốm gia nhiệt của MĐN.01
Hình 4.55 Cấu tạo bề mặt bức xạ của tấm đốt nóng của một số máyđốt nóng mặt đường
Luận án đã tiến hành thực nghiệm để xác định các thông số làm việc hợp lý của máy đốt nóng, luận án đã đạt được một số kết quả như sau:
1 Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của các yếu tố vận hành đến kết quả gia nhiệt của máy đốt nóngnhư:
- Thực nghiệm ảnh hưởng của nhiệt độ tấm đốt nóng T m ,oC với các giá trị Tm 600oC, Tm= 650oC, Tm= 700oC, Tm= 750oC, Tm= 800oC Thực nghiệm ảnh hưởngcủa tốc độ gió môi trường đến quá trình đốt nóng mặt đường, các giá trị vận tốc gió:v
= 2 m/s; v = 4 m/s; v = 6 m/s Thực nghiệm ảnh hưởng của khoảng cách gia nhiệt đến quá trình đốt nóng mặt đường, với các giá trị khoảng cách: a = 30 mm; a = 40 mm; a 50 mm.Từ kết quả phân tích đơn yếu tố ta nhận thấy mức tiêu thụ nhiên liệu tăng khi tăngcácthôngsố:nhiệtđộtấmđốtnóng,tốcđộgió,khoảngcáchtruyềnnhiệt,mứctiêu thụ nhiên liệu cũng tăng từ2,21 ÷ 2,72 kg/h, vận tốc gió tăng2 ÷ 6 m/s, mức tiêu thụ nhiênliệutăngtừ2,43÷2,68kg/h,khoảngcáchtruyềnnhiệttăng30÷50mm,mứctiêu thụ nhiên liệu tăng từ2,60÷ 2,65kg.
2 Luận án sử dụng phương pháp quy hoạch thực nghiệm với mô hình bài toán theo lý thuyết quy hoạch thực nghiệm tối ưu hóa đa mục tiêu bằng phương pháp đáp ứng bề mặt với các kết quả nhưsau:
- Thiết kế thực nghiệm đa yếu tố với mô hình thực nghiệm trực giao tâm xoay bậcIIvớisốthínghiệmNthínghiệm,bánkínhtâmxoay|∝|=1,353,xácđịnhgiá trị các thông số đầu vào (thông số vận hành) theo ma trận thực nghiệm và đo đạc được các thông số đầu ra (Hàm mục tiêu) Từ đó xây dựng được bảng ma trận thực nghiệm và kết quả thực nghiệm ở dạng mãhóa.
Từ bảng ma trận thực nghiệm, các phương trình hồi quy của hàm mục tiêu theo các biến đầu vào được xây dựng Sử dụng phần mềm Minitab 21, các hàm mục tiêu được thiết lập bao gồm: Y1 (hàm nhiệt độ T1), Y2 (hàm nhiệt độ T5), Y3 (hàm thời gian gia nhiệt), Y4 (hàm giá trị tiêu hao nhiên liệu) Mức độ phù hợp của hệ số hồi quy được đánh giá thông qua chỉ số (P-value < 0,05), trong khi độ tin cậy của phương trình hồi quy được xác định dựa trên hệ số Lack-of-fit với P-value > 0,05.
-Đánhgiátốiưuhóađamụctiêutheophươngphápbềmặtchỉtiêu(RSM)đểcáchàm đồng thời đạt được các giá trị cực trị như: Hàm Y1, Y2đạt giá trị nhiệt độ lớnnhất, hàm Y3đạt giá trị thời gian gia nhiệt bé nhất, hàm Y4đạt mức tiêu hao nhiên liệu nhỏnhất Từ đó xác định được các giá trị thông số đầu vào và các thôngsốđầu ra như sau:nhiệtđộT 1 2oC,nhiệtđộT5=106oC,thờigianđốtnóngt.05phút,chiphítiêuthụ nhiên liệu, W = 2.92kg/h.
Kếtluận
Luậnánđãhoànthànhcơbảncácnhiệmvụnghiêncứuvàmụctiêuđãđềra.Các kết quả thu được có ý nghĩa khoa học và ý nghĩa thực tiễn với các đóng góp mới cụ thể nhưsau:
1 Luận án đã xây dựng được mô hình vật lý của bài toán truyền nhiệt không ổn định từ máy đốt nóng xuống mặt đường BTN, đánh giá được những tổn thất nhiệt và hiệusuấttruyềnnhiệttừmáyxuốngmặtđường,nghiêncứucơsởlýthuyếtđểtínhtoán cho các giai đoạn truyền nhiệt như: truyền nhiệt bức xạ; truyền nhiệt đối lưu Luận án đã xây dựng được phương trình vi phân truyền nhiệt không ổn định dạng ma trận, trên cơ sở vận dụng phương pháp PTHH để rời rạc hóa miền không gian và thời giantruyền nhiệt Rời rạc theo không gian là lớp BTN bề mặt dày 5 cm được chia 5 phần tử thanh.
RờirạctheothờigianlàphântáchcácthờiđiểmgianhiệtvớibướcthờigianΔτ0s Phương trình ma trận truyền nhiệt với bộ nghiệm nhiệt độ theo chiều sâu của lớp BTNphụ thuộc vào nhiệt độ Tmcủa máy đốt nóng Luận án đã nghiên cứu cơ sở khoa họcđểtínhtoáncácthôngsốkếtcấukhoangcháycủamáyđốtnóng,vớicácnộidung:Nghiên cứu lý thuyết cháy để xác định đặc trưng của ngọn lửa của nhiên liệu khí gas, nghiêncứu mối quan hệ giữa chiều dài ngọn lửa tự nhiên Lf, với áp suất khí cháy P, và lưulượng khí cháy𝑚̇ 𝑓
2 Khảosátphươngtrìnhtruyềnnhiệtvớicácđiềukiệnbiêntửđóxácđịnhđược cácthôngsốlàmviệchợplýcủamáyđốtnóngnhư:XácđịnhnhiệtđộbềmặtlớpBTNđạt được T 1 104,3oC ÷ 175.2oC trong thời gian đốt nóng t = 1,5÷7 phút, nhiệt độ ở lớpdướiBTNđạtđượcT55,4oC÷170,7oCtrongthờigianđốtnóngtừt=6÷7,5phút Từ đó xác định được thời gian gia nhiệt là7 phút,khoảng cách truyền nhiệt a 4÷4,5cmtươngứngvớinhiệtlượngcủatấmđốtnónglà54773÷61716(W/m 2 )tạinhiệtđộT m = 700oC.Mô phỏng quá trình truyền nhiệt từ máy đốt nóng xuống mặt đườngbằng phần mềm Ansys So sánh với kết quá khảo sát bằng lý thuyết mô hình toán để đánh giá độ chính xác và tin cậy.
3 Thông qua khảo sát lý thuyết cháy và mối liên hệ giữa các thông số ngọn lửaluận án xác định được chiều dày của tấm gốm δ g = 12 mm và điều kiện cân bằng ngọn lửa tại khe hở của tấm gốm, chiều cao khoang cháy hc= 40 mm, đường kính ống phunkhí nhiên liệu d = 30 mm,tiêu hao nhiên liệu: 3,11 (kg/h)ứng với vận tốc dòng khítronglỗgốmlàw g =0,183m/s.MôphỏngcácthôngsốcháycủangọnlửakhígasbằngphầnmềmAnsysflunetđ ể khẳngđịnhđộchínhxácvàtincậycủakếtquảtínhtoáncủa thông số kết cấu của khoangcháy.
4 Từcácthôngsốđãtínhtoánđượctrongquátrìnhnghiêncứulýthuyết,làmcó sơ sở để luận án chế tạo máy đốt nóng có thể vận hành ở nhiều chế độ, thay đổi đượccác thông số vận hành như: Nhiệt độ tấm đốt nóng Tm,oC, khoảng cách truyền nhiệt a,cm, điều kiện gió của môi trường Sử dụng các đầu đo cảm biến nhiệt độ cao đặt ở các độ sâu khác nhau (sử dụng 5 đầu đo đặt trong lớp mặt đường BTN) Xây dựng phần mềm lưu dữ liệu nhiệt độ theo thời gian gia nhiệt bằng công cụ phần mềmLabview.
5 Luận án đã thiết lập được ma trận thực nghiệm trực giao tâm xoay từ đó tính toánđượccáchệsốcủaphươngtrìnhhồiquybậcIImôtảgiátrịhàmmụctiêutheocác biếnđầuvào.ThôngquaviệcthiếtlậptừphầnmềmMinitab21,đồngthờiđánhgiáđược độtincậyvàmứcđộphùhợpcủaphươngtrìnhhồiquyluậnánđãthiếtlậpđược4hàmhồi quy Y 1 , Y2, Y3, Y4mô tả 4 hàm hồi quy về nhiệt độ lớp BTN bề mặt, nhiệt độ lớpBTN sâu 5 cm, thời gian gia nhiệt, mức tiêu hao nhiên liệu Sử dụng mô hình bài toán tốiưuhóađamụctiêutheophươngphápbềmặtđápứng(RSM),vớihàmmụctiêuđồng thời đạt được các giá trị cực trị nhưsau:
- Khoảng nhiệt ở các lớp BTN mặt đường phù hợp với nhiệt độ cần thiết tái chếBTN (theo tiêu chuẩn): Y 1 , Y2đạt giá trí lớn nhất trong khoảng chophép
- Thời gian đốt nóng nhỏ nhất(giây) - Tiêu hao nhiên liệu đốt ít nhất W min (kg/h)
Luận án đã đạt được các kết quả theo đúng mục tiêu của đề tàilà:
1 Xác định được bộ thông số hợp lý của máy thỏa mãn các mục tiêu của luận ángồm: a Xác đinh được các thông số kích thước củamáy
TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị
1 Kích thước tấm đốt nóng m 1 x 0,6
2 Thể tích khoang cháy lít 24
3 Đường kính ống phun cm d = 3 b Xác đinh được các thông số vận hànhmáy
TT Thông số kỹ thuật Đơn vị Giá trị
1 Khoảng cách truyền nhiệt a cm 4,8
3 Thời gian gia nhiệt giây 642,42
4 Tiêu hao nhiên liệu kg/h 2,92
2 Xâydựngđượccơsởkhoahọcchoviệcvậnhànhmáycóhiệuquảtheoquytrìnhđốt nóng gián đoạn và thiết kế chế tạo được máy MĐN.01 thử nghiệm và hoàn thiện bộ thông số kỹ thuật cho máy theo kết quả nghiên cứu của luậnán.
Kiếnnghị
Từ kết quả nghiên cứu, luận án có những kiến nghị sau:
1 Đề nghị Tổng cục Đường Bộ-Bộ GTVT ban hành Tiêu chuẩn sửa chữa nhỏ mặt đường BTN bằng máy đốt nóng để các đơn vị duy tu, sửa chữa đường bộ có cơ sở để áp dụng công nghệ sửa chữa nhỏ mặt đường bằng máy đốtnóng.
2 Đề nghị các cơ quan quản lý khoa học công nghệ tạo điều kiện để NCS tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện thêm các tính năng của máy đốt nóngnhư:
Nghiên cứu thêm về vật liệu cách nhiệt, trang bị thêm hệ thống nâng hạ tấm đốt nóng và bộ cảm biến nhiệt độ
III Định hướng nghiên cứu tiếptheo a) Trêncơsởkếtquảnghiêncứucủaluậnán,tiếptụcpháttriểnmôhìnhbàitoán truyền nhiệt dạng không gian, có thể mô tả truyền nhiệt theo hai phương xuống mặt đường từ đó cho kết quả tính toán chính xáchơn. b) Tiếp tục nghiên cứu phương pháp gia nhiệt gián đoạn để đề xuất phương quy trình gia nhiệt phù hợp với từng loại hình mặt đường hư hỏng khácnhau. c) Nghiên cứu hệ điều khiển tự động các bước thời gian gia nhiệt giánđoạn. d) Nghiên cứu khả năng cơ giới cho máy đốt nóng bằng cách lắp bộ đốt nóng có kích thước phù hợp lên máy cơ sở tự hành như: Máy đào, xe nâng, máy kéo…để nâng cao tính năng phục vụ của máynày
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ TỪ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN
1 Th.S Nguyễn Văn Dũng, PGS.TS Nguyễn Bính (2022),Nghiên cứu chế độ truyềnnhiệt của máy đốt nóng phục vụ sửa chữa mặt đường bê tông nhựa,Tạp chí
Cơ khí Việt Nam (ISSN 2615 - 9910) số đặc biệt tháng 11 năm 2022, tr.374-381.
2 Th.S Nguyễn Văn Dũng, PGS.TS Nguyễn Bính (2023),Nghiên cứu đặc trưng ngọnlửavàxácđịnhápsuấtkhítrongkhoangcháycủamáyđốtnóngmặtđường,Tạpchí
KHGTVT số 74.5 tháng 06 năm 2023, tr671-681, DOI:https://doi.org/10.47869/tcsj.74.5.9
3 Th.S Nguyễn Văn Dũng, PGS.TS Nguyễn Bính (2023),Nghiên cứu tối ưu hóa đamục tiêu để xác định chế độ nhiệt tối ưu của máy đốt nóng khi sửa chữa mặt đường, Tạp chí Giao thông Vận tải, số 732 tháng 9 năm 2023, tr119-123.
4 ThS.NguyễnVănDũng(2020),Nghiêncứuquátrìnhtruyềnnhiệtcủamáyđốtnóngkhisửachữ amặtđườngbêtôngnhựa.KỷyếuhộinghịkhoahọccôngnghệlầnXXII, trường Đại họcGTVT
TÀI LIỆU THAM KHẢO A Các tài liệu tiếngViệt
[1] Cục quản lý đường bộ (2014),Sổ tay kỹ thuật bảo dưỡng đường bộ.
[2] PGS.TS Nguyễn Bính, TS Nguyễn Hữu Chí, TS Nguyễn Quang Phúc (2016),Kỹthuật khai thác đội máy thi công mặt đường bê tông nhựa, NXB Xây dựng Hà nội.
[3].NguyễnVănDự,NguyênĐăngBình(2011),Quyhoạchthựcnghiệmtrongkỹthuật, NXB Khoa học kỹthuật.
[4] Bộ Khoa học và Công nghệ (2011), TCVN 13567-1-2-3:2022:Mặt đường
BTNnóng-Yêu cầu thi công và nghiệm thu.
[6] Cao Phú Cường (2013),Nghiên cứu các tính năng kỹ thuật của mặt đường nhựa, luận án tiến sĩ kỹ thuật tại Đại học Đồng Tế, Thượng Hải, Trung Quốc.
[7].HoàngKimCơ,NguyễnCôngCẩn,ĐỗNgânThanh(1985),Giáotrìnhtínhtoánkỹthuật nhiệt lò công nghiệp, NXB Khoa học kỹthuật.
[8].LêHồngChương,TốngĐứcNăng,ĐỗVănNhất,NgôThanhLong,NguyễnQuốc Dũng(2021),Tínhnhiệtcủađầuđốtthiếtbịgianhiệthồngngoạisửdụngtrongsửachữađườngbê tôngAsphalt,TạpchíKhoahọcCôngnghệXâydựng,NUCE2021 15 (3V): Tr165-176.
[9].TrầnThịKimĐăng,NguyễnThốngNhất,TrầnVănThiện(2017),Đềxuấtnhiệtđộtínhtoánlớp mặtBTNtrongkếtcấuáođườngmềmkhuvựcNamBộ,TạpchíGTVT số 04/2017 Tr50-52.
Khoa học Giao thông Vận tải- Số tháng 11/2008, Tr70-76.
Trong quá trình thi công hỗn hợp bê tông asphalt nóng (HBBT nóng), nhiệt độ hỗn hợp asphalt đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng thi công Nhiệt độ hỗn hợp quá cao hoặc quá thấp đều gây nhiều hệ lụy bất lợi cho quá trình thi công và chất lượng mặt đường thành phẩm Vì vậy, việc kiểm soát nhiệt độ hỗn hợp asphalt trong quá trình thi công rất quan trọng để tạo ra mặt đường có tuổi thọ dài, đảm bảo giao thông êm thuận và an toàn.
[12] Nguyễn Hồng Hải và cộng sự (2022),Phân bố nhiệt trong mặt đường bê tôngnhựa: Thực nghiệm và mô phỏng số, Tạp chí ĐH Đà Nẵng số 5/2022, Tr 50-
[14] Nguyễn Xuân Hòa (2009), Giáo trình Bơm Quạt Máy nén, NXB Đại học SPKT.
[15] Nguyễn Mạnh Hùng (2019),Nghiên cứu xác định điều kiện biên cho bài toántruyềnnhiệtquacáclớpmặtđườngnhựakhuvựcđồngbằngBắcBộ,TạpchíKhoa học
Giao thông Vận tải số 2/ 2019, Tr 132-142,DOI:10.25073/tcsj.70.2.36.
[16] Nguyễn Mạnh Hùng (2019),Nghiên cứu đánh giá khả năng hư hỏng do mỏinhiệtcủalớpBTNmặtcầubêtôngximăng,TạpchíKHGTVT,số69,4/2019,Tr29-34.
[17] Nguyễn Mạnh Hùng, Trần Văn Bẩy, Trần Thị Thu Hà (2017),Nghiên cứu ảnhhưởngcủahệsốhấpthụđếnphânbốnhiệtđộlớpBTNasphalttrênmặtcầubêtông ximăngdạngdầmhộpbằngphươngphápgiảitích.TạpchíKHGTVT,số60/2017, Tr85-92.
[18].PhạmDuyHữu,VũĐứcChính,ĐàoVănĐông,NguyễnThanhSang(2008),Giáotrình bê tông asphalt, NXB Giao thông Vậntải.
- Luận văn thạc sĩ của Nguyễn Lâm Khánh năm 1999 tại Đại học Giao thông vận tải đã xác định các thông số làm việc chính hợp lý cho thiết bị sửa chữa đường bằng bê tông nhựa nóng đốt nóng trong điều kiện Việt Nam.
[20] Nguyễn Đăng Khoát, Trịnh Văn Quang (2010),Khảo sát trạng thái nhiệt mặtđườngbêtôngximăngbằngPhươngphápPTHH,TạpchíKHGTVTsố08-2010, Tr13-
[21] Nguyễn Sĩ Mão (2002),Giáo trình Lý thuyết Cháy và Thiết bị cháy, NXB Khoa học kỹ thuật.
[22] Nguyễn Thống Nhất, Trần Văn Thiện (2014),Một số nguyên nhân hư hỏng mặtđường BTN phổ biến ở Nam Bộ và hướng giải quyết, Tạp chí GTVT 7/2014,
[23] Nguyễn Thống Nhất, Trần Văn Thiện (2016),Phân bố nhiệt trong BTN khu vựcNam bộ, tạp chí Giao thông vận tải số 01/2016, Tr 30-34.
[24] Nguyễn Thống Nhất, Trần Văn Thiện (2016),Nhiệt độ tính toán lớp mặt đườngBTN trong kết cấu áo đường mềm khu vực Nam Bộ và một số kiến nghị,
Tạp chí Giao thông vận tải số 08/2016, Tr 20-25.
[25] Trịnh Văn Quang, Trần Văn Bảy (2013),Khảo sát trạng thái nhiệt lớp BTN mặtcầu dưới tác động của thay đổi thời tiết bằng phương pháp phần tử hữu hạn,
Tạp chí Cầu Đường số 15/201, Tr 17-22.
[26] Trịnh Văn Quang (2016),Giáo trình Cơ sở truyền nhiệt, NXB Khoa học kỹ thuật.
[27].TrịnhVănQuang(2013),Cơsởphươngphápphầntửhữuhạntrongtruyềnnhiệt, NXB Thế giới.
[28] Trịnh Văn Quang (2002),Đánh giá trạng thái nhiệt áo đường bê tông nhựa bằngphương pháp sốTạp chí Cầu đường Việt nam số 10-2002, Tr 30-33.
[29].TrịnhVănQuang,NguyễnMạnhHùng(2004),NghiêncứuảnhhưởngcủabềdàylớpBTNđến cácđặctínhnhiệtbêntrongcáclớpmặtcầubêtông,TạpchíKhoa học Giao thông Vận tải, số 09 (12) 2004, Tr20-27.
[30].TS.LêAnhThắng,ThS.PhanVănSơn(2016),Nghiêncứuápdụngđánhgiámứcđộ hư hỏng của một tuyến đường căn cứ vào chỉ số, Tạp chí Giao thông vận tải số
[31] Trung tâm KTTV,Số liệu nhiệt độ không khí của đài Khí tượng thủy văn Nam
[32] Nguyễn Huỳnh Tấn Tài, Trần Thiện Nhân (2017),Tính toán dự báo nhiệt độ mặtđường bằng phương pháp số và ứng dụngKỷ yếu hội thảo khoa học ĐH BK
[33] Phạm Cao Thắng, Phạm Trung Hiếu, Nguyễn Quang Phúc,Nghiên cứu xác địnhhệ số nhớt của bê tông nhựa, Tạp chí KHGTVT số 04/2021, Tr 42-45.
[34] Phạm Đức Việt, Phạm Xuân Vượng, Nguyễn Văn Muốn, Phạm Đính Phám,Ứngdụng công nghệ gốm bức xạ hồng ngoại dải tần hẹp, Tạp chí NN&PTNN số 05/2002, Tr 411-413.
B Các tài liệu tiếng nướcngoài 1 Tiếng Anh
[35] Valery A Afanasyev, Alexander N Ostrikov, Igor S Bogomolov, Dmitriy А.
Nesterov, Pavel V Filiptsov,Calculation of infrared heating burners of amicronizer using biomethane, Proceedings of VSUET ISSN 2226-910X
[36] Mohammadreza Baigmohammadi,Experimental study on propane/oxygen andnaturalgas/oxygenlaminardiffusionflamesindilutingandpreheatingconditions,
Thermal Science, January 2012,DOI: 10.2298/TSCI110524122K
[37] Juliana Byzyka, Mujib Rahman, Denis Albert Chamberlain (2018),An innovativeasphaltpatchrepairpre–heatingmethodusingdynamicheating,Constructionand
Building Materials 188 178–197,doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2018.08.086
[38] Juliana Byzyka, Mujib Rahman and Denis Albert Chamberlain (2020),ThermalAnalysisofHotMixAsphaltPotholeRepairbyFinite-
ElementMethod.Journalof Transportation Engineering, Part B: Pavements,
[39] H Dagdougui; E Garbolino; O Paladino and R Sacile.Hazard and risk evalua- tion in hydrogen pipelines, Management of environmental quality: An Interna- tional Journal, Vol 21 No 5, 2010,https://doi.org/10.1108/14777831011067971.
[40] Mirosław Graczyk, Adam Zofka (2014),Analytical solution for the heatpropagation with Infinite speed in the multilayer pavement system,26th
ARRB Conference – Research driving efficiency, Sydney, New South Wales 2014,doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.118250.
[41] Wei Gao, Naian Liu, Yan Jiao, Xiaodong Xie, Ying Pan, Zilong Li, Xisheng Lu, Linhe Zhang , Ran Tu (2018),Flame length of non-buoyant turbulent slot flame, Proceedings of the Combustion Institute (2018), https://doi.org/10.1016/j.proci.
[42] Dongdong Han, Yongli Zhao, Yuanyuan Pan, Guoqiang Liu, Tao Yang.Heatingprocess monitoring and evaluation of hot in-place recycling of asphalt pavement using infrared thermal imaging, journal Automation in
[43] Gunnar Heskestad (2016)Fire Plumes, Flame Height, and Air,In book: SFPE HandbookofFireProtectionEngineering(pp.396-428),SocietyofFireProtection
[44] Morgan J Hurley, Editor-in-Chief (2016),SFPE Handbook of Fire
ProtectionEngineering,Society of Fire Protection Engineers 2016, DOI
[45] Khaled Ksaibati (2005),Assessment of temperature fluctuations in asphaltpavements due to thermal environmental conditions using a Two- Dimensional, Transient finite difference approach,Journal of Materials in Civil
[46].ChristopherWilliamLeininger(2015),Optimizationoftheinfraredasphaltrepairprocess, Thesis submitted to the Faculty of the Graduate School of the University of Maryland 2015,https://doi.org/10.13016/M24M03
[47] Manuel J C.Minhoto, Jorge C.Pais, Paulo A.A Pereira,Predicting
AsphaltPavement Temperature with a Three-Dimensional Finite Element Method, Transportation Research Record Journal of the Transportation Research
[48] J B Martinkauppi, A Mọkiranta, J Kiijọrvi, and E Hiltunen,Thermal
Behaviorof an Asphalt Pavement in the Laboratory and in the Parking Lot,The
Scientific World Journal Volume 2015, Article ID 540934, 7 pages,doi.org/10.1155/2015/540934
[49] Philip Petrov, Software Matrix calculator,https://matrixcalc.org/vi.
[50] Tongsheng Sun and Hanqian Sheng (2020), Multi-physical field study of asphalt mixtures containing moisture based on microwave heating, Journal of Microwave PowerandElectromagnetic,No10/2020,DOI: 10.1080/08327823.2020.1714105
[51] Cedric Vuye, Gert Guldentops, Nima Rahbar, Alireza Mahdavi Nejad, Wim Van den bergh (2016),Analysis of a heat exchanging asphalt layer using a finiteelement approach,6th Eurasphalt & Congress, 1-3 June 2016, Prague,
[52] Zhongya Xi, Zhongguang Fu, Xiaotian Hu, Syed Waqas Sabir ID and YiboJiang,An Investigation on Flame Shape and Size for a High-Pressure
Turbulent Non-Premixed Swirl Combustion.Energies 2018, 11,
[53] Ru Xiao, Leiming Hou, Hairong Gu, Xiaoyu Lu, Shengjie Jiao (2021).Study ontheInteractionofHotAirHeatingParametersforAsphaltPavementBasedonthe Response Surface Method 2014 Arabian Journal for Science and Engineering
[54] Yanjing Zhao, Jiwang Jiang, Yiqing Dai, Lan Zhou.Thermal Property
Evaluationof Porous Asphalt Concrete Based on Heterogeneous Meso-Structure Finite Element Simulation.Appl Sci 2020, 10, 1671
[55] В.Н Пелипенко, Д.Ю Слесарев (2012), Газовые горелки инфракрасного излучения, Тольятти Издательство ТГУ 2012.
[56] Г.Л.Антипенко, Е.В.Кашевская, К.К.Костенко и др (1998), Новые техноло- гии и машины при строительстве, содержании и ремонте автомобильных- дорог, Мн Выш школа, 1998.
[57] А фонина Александра Вячеславовна (2016), Ямочный ремонт асфальтобето- нных дорог методом инфракрасного прогрева в условиях НПР, Городская научно-практическая конференция школьников 2016
[58] Сычёв Ярослав Сергеевич, магистрант (2017), Степанец ВикторГеоргиевич, кандидаттехническихнаук,доцент,Горячаярегенерацияасфальтобетонных покрытий, Технические науки № 18 (152) Май2017.
[59] ОДМ 218.3.004 (2011), Методические рекомендации по термопрофилирова- нию асфальтобетонных покрытий Федеральное дорожное агентств, 2011.
[60].А.Ф.Зубков,В.Г.Однолько(2013),Технологияремонтадорожныхпокрытий автомобильных дорог с применением горячих асфальтобетонных смесей, Москва,2013.
[61].福田萬代(1997),夏季自然状態での各種舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的での各種舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的各種舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的の各種舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的熱環 境緩和特性に関する実験的 境緩和特性に関する実験的に関する実験的関する実験的する実験的実験的 研究,土木学会論文集, 1997.
[62].博士 坪川幸友 坪川幸友(2011),空港アスファルト舗装施工時の 舗装温度解析ログラムのアスファルト舗装施工時の 舗装温度解析ログラムの舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的施工時の 舗装温度解析ログラムのの各種舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的 舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的温度解析ログラムのログラムのの各種舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的 開発,土木技術資料53-1-2011.
[63].君島 武行 武行,大石 英夫 英夫,西岡 正敏 正敏,森山 正和 正和(2006),コンクリート舗装施工時の 舗装温度解析ログラムの舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的の各種舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的ヒート舗装施工時の 舗装温度解析ログラムのアイラ ンド緩和効果緩和効果,セメント舗装施工時の 舗装温度解析ログラムの科学とコンクリート技術コンクリート舗装施工時の 舗装温度解析ログラムの技術,No.60, 2006.
[64].椎名貴快,松井邦人(1997),地上気象観測データを用いたアスファルト舗装の内部データを用いたアスファルト舗装の内部を用いたアスファルト舗装の内部用いたアスファルト舗装の内部いたアスファルト舗装の内部アスファルト舗装施工時の 舗装温度解析ログラムの舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的の各種舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的内部 温度推定、土木学会舗装の熱環 境緩和特性に関する実験的工学論文集,第2巻,ページ105～112, 1997．
LI Xuan, MA Dengcheng, and YANG Shimin investigated different heating methods for in-place hot recycling of asphalt pavement in their research paper published in the Journal of Central South University (Natural Science Edition).
[66].ZHANG Qingping,沥青路面现场热再生技术研究[D].长沙:长沙理工大学交通运输
[67].马登成,任化杰,马尉倘.沥青路面就地热再生混合料级配优化设计[J].公路交通科技,
[68].叶 操 操.沥青路面就地热再生技术和温度及老化试验研究[D].广州:华南理工大学土木
与交通学院, 2012: 7−16.
[69].陈嘉祺,罗苏平,李 亮 亮,等.沥青路面温度场分布规律与理论经验预估模型[J].中南大学学报(自然科学版),2013.
