Luận văn thạc sĩ Cơ khí động lực: Nghiên cứu thiết kế định hình mẫu phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu

TÓM TẮT Công việc xúc rửa bồn nhiên liệu bằng phương pháp thủ công rất có hại cho sức khỏe người lao động khi phải trực tiếp tiếp xúc với các chất thải nguy hại như xăng dầu thải, tiềm ẩ

TỔNG QUAN

Đối tƣợng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu di động và các hệ thống thiết bị chính bố trí trên mẫu phương tiện này.

Phạm vi nghiên cứu

Đề tài nghiên cứu một cách tổng quát và tính toán sơ bộ để lựa chọn ra các thiết bị chính bố trí trên xe chuyên dùng Nghiên cứu tính đồng bộ của các thiết bị trên cơ sở tính toán lý thuyết về truyền động Trên cơ sở các thiết bị đã lựa chọn thiết kế quy trình hoạt động cho các thiết bị đó Tính toán thiết kế một số bộ phận chức năng dựa trên cơ sở tính toán lý thuyết kết hợp với phần mềm thiết kế Đánh giá đƣợc đầu ra của đề tài so với yêu cầu thực tế để sản xuất đƣợc một xe chuyên dùng xịt rửa bồn nhiên liệu lưu động

- Tổng quan của đề tài nghiên cứu - Tình hình thực tiễn trong việc vệ sinh bồn xăng dầu tại Việt Nam

- Thiết kế bố trí chung mẫu phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu trên xe cơ sở đã chọn

- Sử dụng các công thức tính toán lý thuyết kết hợp với phần mềm thiết kế, mô phỏng để thiết kế một số bộ phận chức năng trên xe

- Nghiên cứu khả năng xúc rửa của hệ thống xịt rửa áp lực cao trang bị trên phương tiện mẫu

- Kết luận và phát triển đề tài

1.5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Ý nghĩa khoa học

Do chưa có đề tài nào trước đây nghiên cứu về phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu nên đề tài này mang tính chất mở đầu cho việc thiết kế xe xúc rửa bồn nhiên liệu ở Việt Nam Xây dựng đƣợc mô hình tính toán thiết kết xe xúc rửa bồn nhiên liệu di động Kết quả của đề tài là hướng gợi mở cho các đề tài phát triển kế tiếp để hoàn thiện sản phẩm.

Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài có tính ứng dụng cao trong thực tế sản xuất do được xây dựng theo hướng nghiên cứu ứng dụng Thiết kế với dữ liệu đầu vào là các thông số đặc trƣng của thiết bị đang sử dụng tại Việt Nam nên kết quả cung cấp tiệm cận hơn với các yêu cầu cho xe chuyên dùng xịt rửa bồn nhiên liệu lưu động tại Việt Nam Nếu được phát triển tiếp tục, dựa trên tiềm lực hiện có của các đơn vị sản xuất trong nước thì việc sản xuất lắp ráp chiếc xe chuyên dùng này tại Việt Nam với giá thành cạnh tranh hơn là hoàn toàn có thể thực hiện

- Phương pháp nghiên cứu của đề tài này là phương pháp tính toán lý thuyết kết hợp với thiết kế bằng phần mềm thiết kế

- Phương pháp tổng hợp tài liệu và phân tích số liệu

- Tham khảo ý kiến chuyên gia.

HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XÚC RỬA BỒN NHIÊN LIỆU

2.1 Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại một số nước trên thế giới

Công nghệ xúc rửa bồn tự động đã xuất hiện từ lâu và ngày càng phổ biến tại một số nước phát triển trên thế giới Một số công ty chuyên sản xuất các thiết bị này cho thị trường toàn cầu như:

* Công ty: Sugino Machine Limited

Trụ sở chính: Address: 2410 Hongo, Uozu City, Toyama Prefecture 937-8511, Japan

Hoạt động sản xuất kinh doanh: Cung cấp các hệ thống bơm và vòi phun các loại dùng trong việc xúc rửa áp lực cao

Hình 2 1: Thiết bị xúc rửa bồn tự động công ty Sugino.[21]

Trụ sở chính: Lejrvej 25 DK 3500 Vaerloese, Denmark E-mail:info@oreco.com

Xe xúc rửa bồn chứa nhiên liệu tự động loại lớn Oreco’s Mooclean của hãng Oreco có thể xúc rửa bồn chứa nhiên liệu có đường kính lên tới 35m

Hình 2 2: Xe xúc rửa bồn tự động Oreco’s MoClean [13]

*Công ty Gapvax Trụ sở chính: 575 Central Avenue, Johnstown, PA15902

Website: www.gapvax.com Thành lập năm 1977, chuyên sản xuất các xe sử dụng hệ thống chân không để vệ sinh, đặc biệt là xe tích hợp cả hệ thống hút chân không và xịt rửa áp lực cao

Hình 2 3: Dòng sản phẩm MC của công ty Gapvax.[14]

*Công ty Bais Địa chỉ: ASO 1 OSB, Dağıstan Cad., No: 8, Sincan, Ankara, Turkey

Website: www.baismakina.com Công ty chuyên thiết kế, chế tạo các xe chuyên dụng trong đó có dòng sản phẩm Canal có thể xúc rửa bằng nước áp lực cao đồng thời tích hợp hệ thống thu gom và hệ thống lọc trên xe

Hình 2 4: Xe xúc rửa tự động Canal của hãng Bais.[15]

*Công ty: TDI Engineering and Machinery Ltd Địa chỉ: ASO 1 OSB Tataristan Cad No: 5 Sincan – Ankara, Turkey

Website: www.tdimuhendislik.com.tr

Hình 2 5: Dòng sản phẩm CB của công ty CDI Engineering.[16]

*Công ty: Dobrowolski Đia chỉ: 67-400 Wschowa, province lubuskie, Poland Website: dobrowolski.com

Hoạt động sản xuất kinh doanh: Thành lập năm 1998 tại Phần Lan, chuyên sản xuất và phân phối các xe chuyên dụng đặc biệt cho ngành vệ sinh môi trường

Hình 2 6: Dòng sản phẩm SSC của công ty Dobrowolski [17]

*Công ty: Sytech Engineers Pte Ltd

Trụ sở chính: 8 Link Road, Singapore 619030

Website: www.sytech.com.sg Thành lập năm 1987 và là công ty đầu tiên sản xuất xúc rửa bồn tự động tại Singapore (1993) Sản phẩm của công ty có thể phun với áp lực 300 bar

Hình 2 7: Xe xúc rửa bồn tự động Syntech MSC11.[18]

2.2 Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại Việt Nam

Theo tìm hiểu của tác giả, hiện nay tại Việt Nam vẫn sử dụng phương pháp thủ công để vệ sinh các bồn chứa nhiên liệu lưu động và cố định Chỉ một đơn vị là công ty Petrolimex Hà Nội sử dụng thiết bị hút vét tự động theo công nghệ của Tatsuno Nhật Bản để làm sạch bồn chứa xăng dầu tại các cửa hang bán lẻ thuộc hệ thống phân phối của công ty Thiết bị này sẽ hút vét xăng dầu từ đáy bể đẩy qua hệ thống lọc và tuần hoàn nhiều lần để làm sạch nhiên liệu, các cặc bẩn, nước được giữ lại ở hệ thống lọc Hiệu quả làm sạch của phương pháp này chỉ ở mức trung bình, bồn chứa vẫn chƣa đƣợc xúc rửa theo đúng yêu cầu

Hình 2 8: Thiết bị thu gom làm sạch bồn xăng dầu của công ty

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG

Lựa chọn xe cơ sở

Yêu cầu đối với xe cơ sở:

- Động cơ của xe cơ sở phải có công suất lớn hơn công suất cần cung cấp cho các thiết bị phụ trợ dẫn động bằng động cơ

- Tải trọng của xe cơ sở phải đảm bảo có thể chuyên chở đƣợc hết các thiết bị bố trí trên xe, lượng nước sạch cũng như nước thải mang theo theo quy định

- Kích thước thùng hàng cho phép của xe cơ sở phải đảm bảo đủ diện tích mặt bằng để bố trí các thiết bị

- Có kích thước phù hợp, dễ di chuyển trong khu vực đông dân cư

Các phương án lựa chọn xe cơ sở:

- Xe tải hai trục: tải trọng nhỏ chủ yếu để vận chuyển hàng hóa nhẹ, thùng tải có kích thước nhỏ, công suất động cơ trung bình Dễ di chuyển trong khu vực đông người

- Xe tải ba trục: tải trọng trung bình, thùng tải có kích thước tương đối lớn, công suất động cơ tương đối lớn Di chuyển trong khu vực đông người khá khó khăn

- Xe tải bốn trục: tải trọng lớn, thùng tải có kích thước lớn, công suất động cơ lớn Khó khăn khi di chuyển trong khu vực đông người

*Đánh giá: Lựa chọn xe cơ sở trên tiêu chí đáp ứng đƣợc các yêu cầu trên với giá thành và hiệu quả tối ƣu nhất nên ở đề tài này tác giả chọn xe cơ sở là tải hai trục để làm xe cơ sở cho đề tài nghiên cứu.

Các phương án bố trí chung

*Phương án 1: Bố trí cụm lọc tách dầu bên ngoài xitec, bơm cao áp và bơm chân không dẫn động bằng động cơ xe cơ sở thông qua hộp trích công suất

Hình 3 1: Hệ thống lọc bố trí trên xe Bias Canal.[15]

Hình 3 2: Hệ thống dẫn động bơm cao áp và bơm chân không trên xe Bias

- Đánh giá: Hệ thống lọc bố trí bên ngoài chiếm diện tích mặt sàn chuyên chở dẫn đến xe chở được ít nước sạch và nước thải hơn Hệ thống lọc dễ dàng thay thế và vệ sinh Bơm cao áp và bơm chân không đƣợc dẫn động bằng động cơ xe cơ sở thông qua hộp trích công suất được bố trí gọn gàng bên dưới dầm chính của xe Xe không phải trang bị thêm các thiết bị phát lực khác (motor điện, động cơ đốt trong) Tuy nhiên động cơ xe cơ sở đòi hỏi phải có công suất lớn, hộp trích công suất phức tạp, tốn kém trong việc trang bị xe cơ sở

*Phương án 2: Bố trí lọc dầu bên trong xitec, bơm cao áp và bơm chân không dẫn động bằng động cơ xe cơ sở

Hình 3 3: Bố trí cụm lọc và bơm trên xe xúc rửa Oreco’s MoClean [13]

- Đánh giá: Cụm lọc và bơm đƣợc bố trí gọn gàng trên xe, tăng khả năng chuyên chở hàng hóa (nước sạch, nước thải) Thay thế và vệ sinh lọc tương đối khó khăn

Xe xúc rửa không phải trang bị thêm các máy công tác phụ trợ Tuy nhiên phải sử dụng xe cơ sở có động cơ có công suất lớn đủ để dẫn động thường trang bị trên các xe tải hạng trung đến nặng, dẫn đến kích thước cồng kềnh khó xoay chuyển trong phạm vi chật hẹp, đông đúc Vốn đầu tƣ xe cơ sở và hộp trích công suất cao

*Phương án 3: Bố trí cụm lọc tách dầu bên trong xitec, bơm chân không dẫn động bằng xe cơ sở, bơm cao áp dẫn động bằng động cơ riêng

Hình 3 4: Bố trí lọc và bơm trên xe Hino FC

- Đánh giá: Hệ thống lọc đƣợc bố trí gọn trong bồn chứa và đƣợc lấy ra thay thế hay vệ sinh dễ dàng qua các nắp đậy phía trên Bơm cao áp đƣợc dẫn động bằng động cơ riêng biệt bố trí bên ngoài gây tốn diện tích mặt sàn và phát sinh thêm chi phí cho động cơ này Tuy nhiên động cơ xe cơ sở không cần lớn do chỉ cần dẫn động bơm chân không thông qua hộp trích công suất đơn giản nhỏ gọn

*Nhận xét: Qua các phương án bố trí chung trình bày ở trên, em chọn phương án thiết kế số 3 để áp dụng cho đề tài của mình Tuy phải trang bị thêm động cơ dẫn động riêng cho bơm cao áp nhưng phương án này có thể bố trí trên các xe tải nhỏ, phù hợp với tình hình giao thông tại các khu vực đông dân cƣ ở Việt Nam Các thiết bị dễ tìm và lắp đặt, đa phần đều có thể tìm mua dễ dàng ở trong nước Chi phí đầu tư tiết kiệm, phù hợp với tiêu chí chọn xe cơ sở đã nêu ở phần trước

3.2 Bố trí chung khối lƣợng của các thành phần trên ô tô

Sau khi chọn được phương án thiết kế và tìm hiểu các dòng xe đang phân phối tại thị trường Việt Nam em đã lựa chọn xe tải HINO FC9JJSW để làm xe cơ sở cho phần tính toán bố trí chung

Các thiết bị chính trang bị trên xe cơ sở

Driven Engine High pressure jetting Pump

Bảng 3 1: Thông số các thiết bị chính trang bị trên xe cơ sở

Tên thiết bị Công suất

Kích thước (mm) Áp suất làm việc

Bơm áp suất cao 55 540 1000 x 750 x 455 26-30 (MPa) Động cơ diesel 55 325 889 x 581x 851 -

Với sự phân bố nhiều lần ta có các khối lƣợng tính toán nhƣ sau:

Bảng 3 2: Bảng tổng hợp khối lƣợng trên xe cơ sở

STT Các thành phần khối lƣợng Ký hiệu Khối lƣợng

1 Khối lƣợng ô tô sát xi G ch 2980

650 Mặt đầu (02) và vách ngăn, chắn sóng

Van xả đáy và co nối 70

Hệ thống lọc tinh và lọc thô 160

Tổng khối lƣợng xi téc 1860

4 Bơm nước áp lực cao G bn 540

5 Khối lƣợng không tải G 0 5705 6 Số người cho phép chở kể cả người lái (03 CN) G n 195 7 Khối lƣợng hàng chuyên chở theo thiết kế G hh 3000

STT Các thông số kích thước Ký hiệu

1 Chiều dài cơ sở L cs 4350

2 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm sát xi L sx 2845

3 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm xi téc và hàng hóa L h 245

4 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm động cơ Lđc 2865 5 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm bơm nước L bn 3430

3.3 Tính toán bố trí chung

Ta có sơ đồ tính toán và bảng phân bố khối lƣợng nhƣ sau:

Hình 3 5: Sơ đồ tính toán bố trí chung.

Bảng 3 3: Bảng phân bố khối lƣợng trên xe cơ sở

STT Thành phần khối lƣợng Trị số Trục 1 Trục 2

1 Khối lƣợng ô tô sát xi (kg) 2980 1950 1030

2 Khối lƣợng xi téc đóng mới (kg) 1860 105 1755

4 Bơm nước áp lực cao 540 425 115

5 Số người cho phép chở kể cả người lái (03

6 Khối lƣợng bản thân ô tô thiết kế (kg) 5705 2695 3010

8 Khối lƣợng toàn bộ ô tô thiết kế (kg) 8900 3060 5840

9 Khối lƣợng cho phép trên từng trục xe cơ sở

3.4 Tính toán, kiểm tra động học, động lực học ô tô thiết kế

Bảng 3 4: Bảng thông số tính toán trọng tâm

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TRỌNG TÂM

Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Chiều dài cơ sở L 0 mm 4350

Khối lƣợng bản thân G 0 kG 5705

Khối lƣợng toàn bộ G kG 8900

Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc

Trong đó: a 0 , b 0 (mm): Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước và đường tâm trục bánh xe sau

Thay vào công thức trên ta tính đƣợc: a 0 = 2295 mm b 0 = 2055 mm

Trong đó: a, b (mm): Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước và đường tâm trục bánh xe sau

Thay vào công thức trên ta tính đƣợc: a = 2855 mm b = 1495 mm

Trọng tâm ô tô theo phương thẳng đứng

Bảng 3 5: Bảng thông số tính toán chiều cao trọng tâm

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHIỀU CAO TRỌNG TÂM

Thành phần khối lƣợng G i (KG) H i (mm) Ô tô sát xi 2980 850

Xi téc đóng mới 1860 1950 Động cơ Diesel 325 1580

Bơm nước áp lực cao 540 1310 Ô tô thiết kế khi không tải 5705 H G0

Hàng hóa 3000 2140 Ô tô thiết kế khi đầy tải 8900 H G

Tọa độ trọng tâm đƣợc tính bằng công thức:

Trong đó: H G , (mm): Chiều cao trọng tâm ô tô thiết kế

H Gi (mm): Chiều cao tâm các thành phần trọng lƣợng

G i (mm): Trọng lƣợng các thành phần G (mm): Trọng lƣợng toàn bộ ô tô Thay các thông số vào công thức trên ta tính đƣợc:

Kiểm tra tính ổn định của ô tô

Bảng 3 6: Bảng thông số tính toán ổn định

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH

Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước/sau a 0 / b 0 mm 2295/2055

Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước/sau a/b mm 2855/1495 Chiều cao trọng tâm ô tô khi không tải H G0 mm 1155 Chiều cao trọng tâm ô tô khi đầy tải H G mm 1495

Vết bánh xe sau B 02 mm 1930

Bán kính quay vòng nhỏ nhất của trọng tâm ô tô khi không tải R 0min m 5

Bán kính quay vòng nhỏ nhất của trọng tâm ô tô khi đầy tải R min m 4,6

Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu lên dốc

Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu xuống dốc

Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang

Vận tốc chuyển động giới hạn của ô tô khi quay vòng với bán kính R min

Bảng 3 7: Bảng kết quả tính toán ổn định

Nhận xét: Các giá trị giới hạn về ổn định của ôtô thiết kế phù hợp với Quy chuẩn

QCVN 09 : 2015/BGTVT và điều kiện đường sá thực tế, đảm bảo ôtô hoạt động ổn định trong các điều kiện chuyển động

3.5 Tính toán động lực học kéo:

Bảng 3 8: Bảng thông số tính toán động lực học kéo ô tô

THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO Ô TÔ Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Khối lƣợng toàn bộ ô tô G kG 8900

Phân bố lên cầu chủ động G z2 kG 5840

Khối lƣợng bản thân G 0 kG 5705

Hệ số biến dạng lốp  0,935

Bán kính bánh xe (đã tính biến dạng) r bx m 0,386

Hệ số cản không khí K Ns 2 /m 4 0,6

Hệ số sử dụng bám m  1,2

Hệ số bám  0,7 Động cơ

Công suất lớn nhất N emax kW 118

Số vòng quay cực đại n N v/ph 2500

Mô men xoắn cực đại M e N.m 515

Tỷ số truyền hộp số

Tỷ số truyền cầu chủ động i 0 4,333

Thời gian trễ khi chuyển số t s 1

Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ

Công thức SR.Lay Decman:

- N e max (kW): Công suất cực đại của động cơ

- n N (v/ph): Số vòng quay trên trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất cực đại

- n e (v/ph): Số vòng quay trên trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất Ne

- a, b, c : các hệ số thực nghiệm có kể đến sự ảnh hưởng của buồng đốt và loại động cơ

Momen xoắn M e trên trục khuỷu động cơ

- N e (kW): Công suất của động cơ

- M e (N.m): Momen xoắn trên trục động cơ

- n e (v/ph): Số vòng quay trên trục động cơ tương ứng với công suất N e Vận tốc di chuyển của ô tô

- R bx (m): Bán kính làm việc của bánh xe

- i h : Tỷ số truyền hộp số

- i o : Tỷ số truyền cầu chủ động

Xác định đồ thị lực kéo ô tô Lực kéo tiếp tuyến P K trên bánh xe chủ động

Lực cản không khí P W khi ô tô di chuyển

Trong đó: K (Ns 2 /m 4 ): Hệ số cản không khí

F (m 2 ): Diện tích cản chính diện của ô tô

V (m/s): Vận tốc tương đối giữa ô tô và không khí

(N) Trong đó: f = 0,02: Hệ số cản lăn e e e

Xác định nhân tố động lực học D của ô tô Độ dốc tối đa ô tô vƣợt đƣợc: i max = D max – f Gia tốc J di chuyển của ô tô

Trong đó: g = 9,81 (m/s 2 ): Gia tốc trọng trường

 i : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay,  i = 1 + 0,05(1+i hi 2 ) i hi : Tỷ số truyền ở các tay số

Xác định thời gian tăng tốc Thời gian t (s) để ô tô tăng tốc V 1 đến V 2 xác định theo công thức:

Sử dụng phương pháp đồ thị để giải tích phân này Chia đường cong gia tốc ra nhiều đoạn nhỏ và cho rằng mỗi khoảng tốc độ ứng với đoạn đường cong đó thì ô tô tăng tốc với một gia tốc không đổi

Thời gian tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ từ V i1 đến V i2 :

Trong đó: J itb = 0,5(J i1 + J i2 ): Gia tốc trung bình giữa hai điểm Ji1 và J i2 ứng với vận tốc ô tô đạt giá trị V 1 và V 2

Thời gian tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu V min đến tốc độ V:

Xác định quãng đường S (m) tăng tốc Quãng đường để ô tô tăng tốc từ vận tốc V 1 đến V 2 xác định theo công thức:

Sử dụng phương pháp đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc vừa lập để giải tích phân này Chia đường cong thời gian tăng tốc ra làm nhiều đoạn nhỏ và thừa nhận rằng trong mỗi khoảng thay đổi tốc độ ứng với từng đoạn này ô tô di chuyển đều với tốc độ trung bình:

V itb = 0,5(V i1 +V i2 ) Quãng đường tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến V i2 :

Quãng đường tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu Vmin đến tốc độ V:

Bảng 3 9: Bảng kết quả giá trị tính toán các hệ số

Bảng 3 10: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và lực kéo (N)

Bảng 3 11: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và nhân tố động lực học

Bảng 3 12: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và gia tốc (m/s 2 )

Bảng 3 13: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và thời gian tăng tốc (s):

Bảng 3 14: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và quãng đường tăng tốc (m):

2,4 3,9 6,6 10,6 14,6 19,6 4,10 6,90 23,37 91,86 272,13 889,91 2,6 4,2 7,2 11,6 16,0 21,4 4,83 8,60 29,18 115,58 349,91 1370,42 2,8 4,6 7,8 12,6 17,4 23,3 5,67 10,55 35,88 143,58 448,12 2646,96 Đồ thị kết quả tính toán

Hình 3 6: Đồ thị đặc tính ngoài động cơ

Hình 3 7: Đồ thị đặc tính lực kéo

 Vận tốc di chuyển lớn nhất: V max = 23,3 m/s = 83,9 km/h

Hình 3 8: Đồ thị nhân tố động lực học

 Độ dốc lớn nhất ôtô vượt được: i max = D max – f = 0,394 - 0,02 = 37,4 %

Hình 3 9: Đồ thị gia tốc

 Gia tốc lớn nhất ở các tay số:

Hình 3 10: Đồ thị thời gian gia tốc

Hình 3 11: Đồ thị quãng đường gia tốc

Từ kết quả trên có được thời gian tăng tốc (toàn tải) hết quãng đường 200 m là 24,1 s, nhỏ hơn yêu cầu t  20 + 0,4G = 20 + 0,4.10,4 = 24,16 s Đảm bảo thỏa mãn yêu cầu của Quy chuẩn QCVN 09 : 2011/BGTVT

Tính kiểm tra khả năng vƣợt dốc theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường

Khả năng leo dốc cực đại của ôtô trên các loại đường tính theo khả năng bám của bánh xe chủ động đƣợc tính toán nhƣ sau: max

Trong đó:  = 0,7: Hệ số bám dọc f = 0,02: Hệ số cản lăn m  - hệ số sử dụng trọng lƣợng bám, m  = 1,2 Z φ = 5840 (kG): Tải trọng tác dụng lên cầu chủ động

G = 8900 (kG): Trọng lƣợng toàn bộ ôtô

Bảng 3 15: Bảng kết quả tính toán động lực học kéo

Thông số Giá trị Giới hạn áp dụng

Nhân tố động lực học lớn nhất D max 0,394

Vận tốc V max theo cân bằng lực kéo (km/h) 83,9  60

Khả năng vƣợt dốc lớn nhất i max (%) 37,4  20

Khả năng vƣợt dốc lớn nhất cho phép theo điều kiện bám (%) 53,1

Thời gian tăng tốc (toàn tải) hết quãng đường 200m 24,1  24,16

Kết luận: Từ các kết quả tính toán trên cho thấy ôtô thiết kế có tính năng động lực học cao Ôtô có thể hoạt động tốt với các tuyến đường ở nước ta.

BỐ TRÍ PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC TÍCH HỢP TRÊN XE XÚC RỬA

Phương án có thu hồi nhưng không xử lý nước tại chỗ

-Nước sạch qua hệ thống phun cao áp tác dụng vào thành bồn mang theo cặn xăng dầu, rỉ sét sẽ được hút ngược trở lại Nước này không được xử lý mà tiếp tục được sử dụng để cấp cho bơm nước cao áp Sau khi kết thúc công việc nước thải sẽ đƣợc chở về xử lý tại nơi tập kết quy định Đánh giá: Phương án này dễ dàng thực hiện, tiết kiệm nước nhưng nước sau khi xịt rửa không đƣợc xử lý nên rất dơ Khi đƣợc tái sử dụng dễ gây ra hƣ hỏng cho bơm nước cao áp, vòi phun là những thiết bị đắt tiền Việc vệ sinh sẽ không sạch sẽ khi sử dụng lại nước chưa qua xử lý Hiệu suất làm sạch kém Không phù hợp với yêu cầu đề tài.

Phương án thu gom và xử lý bằng máy tách ly tâm

Hình 4 1: Phương án xử lý nước bằng máy tách ly tâm.[13]

- Quy trình xử lý: Nước thải trước khi được gia nhiệt bằng thiết bị gia nhiệt được bơm hóa chất để làm kết tủa các cặn bẩn Sau đó đƣợc đƣa vào máy tách ly tâm để tách chất thải rắn và chất thải lỏng Chất thải rắn đƣợc vận chuyển xửa lý riêng, chât thải lỏng đƣợc tiếp tục gia nhiệt và dẫn vào một máy tách ly tâm tốc độ cao Ở máy tách tốc độ cao thứ hai, dầu và nước được tách ra và được thu hồi để xử lý riêng biệt

- Đánh giá: Phương án này cho hiệu quả xử lý nước tương đối cao Nước thải qua hệ thống tách ly tâm có thể sử dụng để làm nước tuần hoàn cho hệ thống xúc rửa

Nhƣng do có nhiều thiết bị đi kèm cồng kềnh, đòi hỏi phải có không gian bố trí, hệ dẫn động công suất lớn nên không thể tích hợp lên một xe cơ sở Giá thành đầu tƣ thiết bị ban đầu cao, sử dụng nhiều năng lượng trong quá trình xử lý nước nên phương án này có hiệu quả kinh tế không cao.

Đặt vấn đề

Trong những năm qua, đất nước Việt Nam ngày càng hội nhập và phát triển, các dịch vụ về vận tải hành khách và hàng hóa ngày càng nở rộ kéo theo sự gia tăng nhanh chóng về số lượng phương tiện vận tải Bên cạnh đó mức sống người dân được nâng cao cũng làm số lượng phương tiện giao thông cá nhân tăng lên không ngừng Trong các loại hình giao thông, có thể nói giao thông đường bộ đóng vai trò quan trọng nhất của một quốc gia, là xương sống của quốc gia và động lực phát triển của nền kinh tế Để đáp ứng số lượng phương tiện giao thông ngày càng tăng các trạm cung cấp nhiên liệu cũng gia tăng nhanh chóng, kéo theo đó là các phương tiện chuyên chở nhiên liêu cho các trạm này cũng gia tăng nhanh Qua quá trình sử dụng lâu dài, các cáu cặn, bùn đất tích tụ và bám vào thành bồn cũng nhƣ lắng ở đáy bồn xe chuyên chở, bồn chứa ở trạm xăng dầu làm ảnh hưởng đến chất lượng nhiên liệu cung cấp cho các phương tiện Do đó, sau khoảng thời gian sử dụng nhất định bắt buộc các bồn chứa nhiên liệu này phải đƣợc vệ sinh sạch sẽ

Hiện nay ở nước ta, do điều kiện kinh tế kỹ thuật còn hạn hẹp nên đa phần các bồn chứa này đều được vệ sinh theo phương pháp thủ công Nhân viên vệ sinh dùng súng áp lực cao trực tiếp xịt rửa các cặn bẩn Cho dù có áp dụng triệt để các biện pháp an toàn lao động trong lúc thao tác nhƣ: đeo đầy đủ bảo hộ lao động thích hợp, thông khí, cũng không hoàn toàn tránh khỏi tình trạng nhân viên vệ sinh hít phải hơi xăng dầu, hóa chất, tiếp xúc với dung môi độc hại, và các yếu tố mất an toàn tiềm ẩn khác Điều này rất nguy hiểm, ảnh hưởng trực tiếp đến sức khỏe người lao động, dễ dẫn đến các bệnh nghề nghiệp khi làm công việc này thường xuyên và lâu dài

Tại các nước phát triển trên thế giới (Mỹ, Đức, Nhật, Hàn Quốc, ), người ta đã chế tạo ra các máy móc, thiết bị thay thế con người để thực hiện công việc vệ sinh cho các bồn bể chứa nhiên liệu Một trong những thiết bị nổi bật để thực hiện công việc vệ sinh trên đang đƣợc áp dụng rộng rãi ở các quốc gia này đó chính là máy vệ sinh bồn chứa di động (mobile tank cleaner) Máy vệ sinh bồn chứa di động hoàn toàn có thể thay thế con người vệ sinh một cách sạch sẽ, nhanh chóng các bồn chứa, giảm thiểu triệt để nguy cơ gây hại sức khỏe cho nhân viên vệ sinh do quy trình tự động khép kín

Với những ƣu điểm ấn tƣợng nhƣ vậy nhƣng theo nhƣ tác giả tìm hiểu thì tại Việt Nam hiện nay chƣa có đơn vị nào sử dụng thiết bị này để vệ sinh các bồn chứa nhiên liệu Lý do là giá bán của thiết bị này tại nước ngoài rất đắt đỏ, cộng thêm các khoản thuế phí khiến giá thành vƣợt quá khả năng của đại đa số doanh nghiệp Phụ tùng thay thế, sửa chữa không có sẵn và cũng rất đắt Phương pháp xịt rửa thủ công vẫn mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn cho các đơn vị làm dịch vụ vệ sinh so với nhập thiết bị về để thay thế con người

Mong muốn một công nghệ hiện đại bảo vệ được sức khỏe người lao động nhƣng vẫn có lợi về kinh tế đƣợc áp dụng rộng rãi tại Việt Nam nên tác giả chọn đề tài: "NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ ĐỊNH HÌNH MẪU PHƯƠNG TIỆN XÚC RỬA BỒN NHIÊN LIỆU" để từng bước xây dựng được một bản thiết kế chi tiết và đầy đủ Hướng tới tương lai xa hơn là có thể lắp ráp và sản xuất tại Việt Nam, nâng cao tỷ lệ nội địa hóa giúp giảm giá thành, gia tăng lợi ích cho cộng đồng.

Mục tiêu nghiên cứu

- Nghiên cứu thiết kế định hình phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu và nghiên cứu thiết kế một số thiết bị chính trên phương tiện

- Phân tích, đánh giá các thiết bị chính trên xe Từ đó lựa chọn các thiết bị phù hợp để lắp trên xe

- Nghiên cứu thiết kế bố trí chung xe xúc rửa bồn nhiên liệu

- Nghiên cứu thiết kế hệ thống thu gom và xử lý thô nước thải trang bị trên xe

- Nghiên cứu thiết kế hệ thống phun áp lực cao trên xe xúc rửa bồn nhiên liệu

Nghiên cứu dòng nước áp lực cao qua kim phun bằng phần mềm mô phỏng Ansys Fluent

- Nghiên cứu hiệu quả tẩy rỉ sét bề mặt bằng tia nước áp lực cao bằng phương pháp thực nghiệm.

Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu

1.3.1 Đối tƣợng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu của đề tài là phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu di động và các hệ thống thiết bị chính bố trí trên mẫu phương tiện này

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu Đề tài nghiên cứu một cách tổng quát và tính toán sơ bộ để lựa chọn ra các thiết bị chính bố trí trên xe chuyên dùng Nghiên cứu tính đồng bộ của các thiết bị trên cơ sở tính toán lý thuyết về truyền động Trên cơ sở các thiết bị đã lựa chọn thiết kế quy trình hoạt động cho các thiết bị đó Tính toán thiết kế một số bộ phận chức năng dựa trên cơ sở tính toán lý thuyết kết hợp với phần mềm thiết kế Đánh giá đƣợc đầu ra của đề tài so với yêu cầu thực tế để sản xuất đƣợc một xe chuyên dùng xịt rửa bồn nhiên liệu lưu động.

Nội dung nghiên cứu

- Tổng quan của đề tài nghiên cứu - Tình hình thực tiễn trong việc vệ sinh bồn xăng dầu tại Việt Nam

- Thiết kế bố trí chung mẫu phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu trên xe cơ sở đã chọn

- Sử dụng các công thức tính toán lý thuyết kết hợp với phần mềm thiết kế, mô phỏng để thiết kế một số bộ phận chức năng trên xe

- Nghiên cứu khả năng xúc rửa của hệ thống xịt rửa áp lực cao trang bị trên phương tiện mẫu

- Kết luận và phát triển đề tài.

Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Do chưa có đề tài nào trước đây nghiên cứu về phương tiện xúc rửa bồn nhiên liệu nên đề tài này mang tính chất mở đầu cho việc thiết kế xe xúc rửa bồn nhiên liệu ở Việt Nam Xây dựng đƣợc mô hình tính toán thiết kết xe xúc rửa bồn nhiên liệu di động Kết quả của đề tài là hướng gợi mở cho các đề tài phát triển kế tiếp để hoàn thiện sản phẩm

1.5.2 Ý nghĩa thực tiễn Đề tài có tính ứng dụng cao trong thực tế sản xuất do được xây dựng theo hướng nghiên cứu ứng dụng Thiết kế với dữ liệu đầu vào là các thông số đặc trƣng của thiết bị đang sử dụng tại Việt Nam nên kết quả cung cấp tiệm cận hơn với các yêu cầu cho xe chuyên dùng xịt rửa bồn nhiên liệu lưu động tại Việt Nam Nếu được phát triển tiếp tục, dựa trên tiềm lực hiện có của các đơn vị sản xuất trong nước thì việc sản xuất lắp ráp chiếc xe chuyên dùng này tại Việt Nam với giá thành cạnh tranh hơn là hoàn toàn có thể thực hiện.

Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu của đề tài này là phương pháp tính toán lý thuyết kết hợp với thiết kế bằng phần mềm thiết kế

- Phương pháp tổng hợp tài liệu và phân tích số liệu

- Tham khảo ý kiến chuyên gia

CHƯƠNG 2: HIỆN TRẠNG CÔNG NGHỆ XÚC RỬA BỒN

Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại một số nước trên thế giới

Công nghệ xúc rửa bồn tự động đã xuất hiện từ lâu và ngày càng phổ biến tại một số nước phát triển trên thế giới Một số công ty chuyên sản xuất các thiết bị này cho thị trường toàn cầu như:

* Công ty: Sugino Machine Limited

Trụ sở chính: Address: 2410 Hongo, Uozu City, Toyama Prefecture 937-8511, Japan

Hoạt động sản xuất kinh doanh: Cung cấp các hệ thống bơm và vòi phun các loại dùng trong việc xúc rửa áp lực cao

Hình 2 1: Thiết bị xúc rửa bồn tự động công ty Sugino.[21]

Trụ sở chính: Lejrvej 25 DK 3500 Vaerloese, Denmark E-mail:info@oreco.com

Xe xúc rửa bồn chứa nhiên liệu tự động loại lớn Oreco’s Mooclean của hãng Oreco có thể xúc rửa bồn chứa nhiên liệu có đường kính lên tới 35m

Hình 2 2: Xe xúc rửa bồn tự động Oreco’s MoClean [13]

*Công ty Gapvax Trụ sở chính: 575 Central Avenue, Johnstown, PA15902

Website: www.gapvax.com Thành lập năm 1977, chuyên sản xuất các xe sử dụng hệ thống chân không để vệ sinh, đặc biệt là xe tích hợp cả hệ thống hút chân không và xịt rửa áp lực cao

Hình 2 3: Dòng sản phẩm MC của công ty Gapvax.[14]

*Công ty Bais Địa chỉ: ASO 1 OSB, Dağıstan Cad., No: 8, Sincan, Ankara, Turkey

Website: www.baismakina.com Công ty chuyên thiết kế, chế tạo các xe chuyên dụng trong đó có dòng sản phẩm Canal có thể xúc rửa bằng nước áp lực cao đồng thời tích hợp hệ thống thu gom và hệ thống lọc trên xe

Hình 2 4: Xe xúc rửa tự động Canal của hãng Bais.[15]

*Công ty: TDI Engineering and Machinery Ltd Địa chỉ: ASO 1 OSB Tataristan Cad No: 5 Sincan – Ankara, Turkey

Website: www.tdimuhendislik.com.tr

Hình 2 5: Dòng sản phẩm CB của công ty CDI Engineering.[16]

*Công ty: Dobrowolski Đia chỉ: 67-400 Wschowa, province lubuskie, Poland Website: dobrowolski.com

Hoạt động sản xuất kinh doanh: Thành lập năm 1998 tại Phần Lan, chuyên sản xuất và phân phối các xe chuyên dụng đặc biệt cho ngành vệ sinh môi trường

Hình 2 6: Dòng sản phẩm SSC của công ty Dobrowolski [17]

*Công ty: Sytech Engineers Pte Ltd

Trụ sở chính: 8 Link Road, Singapore 619030

Website: www.sytech.com.sg Thành lập năm 1987 và là công ty đầu tiên sản xuất xúc rửa bồn tự động tại Singapore (1993) Sản phẩm của công ty có thể phun với áp lực 300 bar

Hình 2 7: Xe xúc rửa bồn tự động Syntech MSC11.[18]

Công nghệ xúc rửa bồn nhiên liệu tại Việt Nam

Theo tìm hiểu của tác giả, hiện nay tại Việt Nam vẫn sử dụng phương pháp thủ công để vệ sinh các bồn chứa nhiên liệu lưu động và cố định Chỉ một đơn vị là công ty Petrolimex Hà Nội sử dụng thiết bị hút vét tự động theo công nghệ của Tatsuno Nhật Bản để làm sạch bồn chứa xăng dầu tại các cửa hang bán lẻ thuộc hệ thống phân phối của công ty Thiết bị này sẽ hút vét xăng dầu từ đáy bể đẩy qua hệ thống lọc và tuần hoàn nhiều lần để làm sạch nhiên liệu, các cặc bẩn, nước được giữ lại ở hệ thống lọc Hiệu quả làm sạch của phương pháp này chỉ ở mức trung bình, bồn chứa vẫn chƣa đƣợc xúc rửa theo đúng yêu cầu

Hình 2 8: Thiết bị thu gom làm sạch bồn xăng dầu của công ty

CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ BỐ TRÍ CHUNG.

Các phương án bố trí chung

3.1.1 Lựa chọn xe cơ sở

Yêu cầu đối với xe cơ sở:

- Động cơ của xe cơ sở phải có công suất lớn hơn công suất cần cung cấp cho các thiết bị phụ trợ dẫn động bằng động cơ

- Tải trọng của xe cơ sở phải đảm bảo có thể chuyên chở đƣợc hết các thiết bị bố trí trên xe, lượng nước sạch cũng như nước thải mang theo theo quy định

- Kích thước thùng hàng cho phép của xe cơ sở phải đảm bảo đủ diện tích mặt bằng để bố trí các thiết bị

- Có kích thước phù hợp, dễ di chuyển trong khu vực đông dân cư

Các phương án lựa chọn xe cơ sở:

- Xe tải hai trục: tải trọng nhỏ chủ yếu để vận chuyển hàng hóa nhẹ, thùng tải có kích thước nhỏ, công suất động cơ trung bình Dễ di chuyển trong khu vực đông người

- Xe tải ba trục: tải trọng trung bình, thùng tải có kích thước tương đối lớn, công suất động cơ tương đối lớn Di chuyển trong khu vực đông người khá khó khăn

- Xe tải bốn trục: tải trọng lớn, thùng tải có kích thước lớn, công suất động cơ lớn Khó khăn khi di chuyển trong khu vực đông người

*Đánh giá: Lựa chọn xe cơ sở trên tiêu chí đáp ứng đƣợc các yêu cầu trên với giá thành và hiệu quả tối ƣu nhất nên ở đề tài này tác giả chọn xe cơ sở là tải hai trục để làm xe cơ sở cho đề tài nghiên cứu

3.1.2 Các phương án bố trí chung

*Phương án 1: Bố trí cụm lọc tách dầu bên ngoài xitec, bơm cao áp và bơm chân không dẫn động bằng động cơ xe cơ sở thông qua hộp trích công suất

Hình 3 1: Hệ thống lọc bố trí trên xe Bias Canal.[15]

Hình 3 2: Hệ thống dẫn động bơm cao áp và bơm chân không trên xe Bias

- Đánh giá: Hệ thống lọc bố trí bên ngoài chiếm diện tích mặt sàn chuyên chở dẫn đến xe chở được ít nước sạch và nước thải hơn Hệ thống lọc dễ dàng thay thế và vệ sinh Bơm cao áp và bơm chân không đƣợc dẫn động bằng động cơ xe cơ sở thông qua hộp trích công suất được bố trí gọn gàng bên dưới dầm chính của xe Xe không phải trang bị thêm các thiết bị phát lực khác (motor điện, động cơ đốt trong) Tuy nhiên động cơ xe cơ sở đòi hỏi phải có công suất lớn, hộp trích công suất phức tạp, tốn kém trong việc trang bị xe cơ sở

*Phương án 2: Bố trí lọc dầu bên trong xitec, bơm cao áp và bơm chân không dẫn động bằng động cơ xe cơ sở

Hình 3 3: Bố trí cụm lọc và bơm trên xe xúc rửa Oreco’s MoClean [13]

- Đánh giá: Cụm lọc và bơm đƣợc bố trí gọn gàng trên xe, tăng khả năng chuyên chở hàng hóa (nước sạch, nước thải) Thay thế và vệ sinh lọc tương đối khó khăn

Xe xúc rửa không phải trang bị thêm các máy công tác phụ trợ Tuy nhiên phải sử dụng xe cơ sở có động cơ có công suất lớn đủ để dẫn động thường trang bị trên các xe tải hạng trung đến nặng, dẫn đến kích thước cồng kềnh khó xoay chuyển trong phạm vi chật hẹp, đông đúc Vốn đầu tƣ xe cơ sở và hộp trích công suất cao

*Phương án 3: Bố trí cụm lọc tách dầu bên trong xitec, bơm chân không dẫn động bằng xe cơ sở, bơm cao áp dẫn động bằng động cơ riêng

Hình 3 4: Bố trí lọc và bơm trên xe Hino FC

- Đánh giá: Hệ thống lọc đƣợc bố trí gọn trong bồn chứa và đƣợc lấy ra thay thế hay vệ sinh dễ dàng qua các nắp đậy phía trên Bơm cao áp đƣợc dẫn động bằng động cơ riêng biệt bố trí bên ngoài gây tốn diện tích mặt sàn và phát sinh thêm chi phí cho động cơ này Tuy nhiên động cơ xe cơ sở không cần lớn do chỉ cần dẫn động bơm chân không thông qua hộp trích công suất đơn giản nhỏ gọn

*Nhận xét: Qua các phương án bố trí chung trình bày ở trên, em chọn phương án thiết kế số 3 để áp dụng cho đề tài của mình Tuy phải trang bị thêm động cơ dẫn động riêng cho bơm cao áp nhưng phương án này có thể bố trí trên các xe tải nhỏ, phù hợp với tình hình giao thông tại các khu vực đông dân cƣ ở Việt Nam Các thiết bị dễ tìm và lắp đặt, đa phần đều có thể tìm mua dễ dàng ở trong nước Chi phí đầu tư tiết kiệm, phù hợp với tiêu chí chọn xe cơ sở đã nêu ở phần trước.

Bố trí chung khối lƣợng của các thành phần trên ô tô

Sau khi chọn được phương án thiết kế và tìm hiểu các dòng xe đang phân phối tại thị trường Việt Nam em đã lựa chọn xe tải HINO FC9JJSW để làm xe cơ sở cho phần tính toán bố trí chung

Các thiết bị chính trang bị trên xe cơ sở

Driven Engine High pressure jetting Pump

Bảng 3 1: Thông số các thiết bị chính trang bị trên xe cơ sở

Tên thiết bị Công suất

Kích thước (mm) Áp suất làm việc

Bơm áp suất cao 55 540 1000 x 750 x 455 26-30 (MPa) Động cơ diesel 55 325 889 x 581x 851 -

Với sự phân bố nhiều lần ta có các khối lƣợng tính toán nhƣ sau:

Bảng 3 2: Bảng tổng hợp khối lƣợng trên xe cơ sở

STT Các thành phần khối lƣợng Ký hiệu Khối lƣợng

1 Khối lƣợng ô tô sát xi G ch 2980

650 Mặt đầu (02) và vách ngăn, chắn sóng

Van xả đáy và co nối 70

Hệ thống lọc tinh và lọc thô 160

Tổng khối lƣợng xi téc 1860

4 Bơm nước áp lực cao G bn 540

5 Khối lƣợng không tải G 0 5705 6 Số người cho phép chở kể cả người lái (03 CN) G n 195 7 Khối lƣợng hàng chuyên chở theo thiết kế G hh 3000

STT Các thông số kích thước Ký hiệu

1 Chiều dài cơ sở L cs 4350

2 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm sát xi L sx 2845

3 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm xi téc và hàng hóa L h 245

4 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm động cơ Lđc 2865 5 Khoảng cách từ tâm trục 2 đến trọng tâm bơm nước L bn 3430

Tính toán bố trí chung

Ta có sơ đồ tính toán và bảng phân bố khối lƣợng nhƣ sau:

Hình 3 5: Sơ đồ tính toán bố trí chung.

Bảng 3 3: Bảng phân bố khối lƣợng trên xe cơ sở

STT Thành phần khối lƣợng Trị số Trục 1 Trục 2

1 Khối lƣợng ô tô sát xi (kg) 2980 1950 1030

2 Khối lƣợng xi téc đóng mới (kg) 1860 105 1755

4 Bơm nước áp lực cao 540 425 115

5 Số người cho phép chở kể cả người lái (03

6 Khối lƣợng bản thân ô tô thiết kế (kg) 5705 2695 3010

8 Khối lƣợng toàn bộ ô tô thiết kế (kg) 8900 3060 5840

9 Khối lƣợng cho phép trên từng trục xe cơ sở

Tính toán, kiểm tra động học, động lực học ô tô thiết kế

Bảng 3 4: Bảng thông số tính toán trọng tâm

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN TRỌNG TÂM

Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Chiều dài cơ sở L 0 mm 4350

Khối lƣợng bản thân G 0 kG 5705

Khối lƣợng toàn bộ G kG 8900

Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc

Trong đó: a 0 , b 0 (mm): Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước và đường tâm trục bánh xe sau

Thay vào công thức trên ta tính đƣợc: a 0 = 2295 mm b 0 = 2055 mm

Trong đó: a, b (mm): Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước và đường tâm trục bánh xe sau

Thay vào công thức trên ta tính đƣợc: a = 2855 mm b = 1495 mm

Trọng tâm ô tô theo phương thẳng đứng

Bảng 3 5: Bảng thông số tính toán chiều cao trọng tâm

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN CHIỀU CAO TRỌNG TÂM

Thành phần khối lƣợng G i (KG) H i (mm) Ô tô sát xi 2980 850

Xi téc đóng mới 1860 1950 Động cơ Diesel 325 1580

Bơm nước áp lực cao 540 1310 Ô tô thiết kế khi không tải 5705 H G0

Hàng hóa 3000 2140 Ô tô thiết kế khi đầy tải 8900 H G

Tọa độ trọng tâm đƣợc tính bằng công thức:

Trong đó: H G , (mm): Chiều cao trọng tâm ô tô thiết kế

H Gi (mm): Chiều cao tâm các thành phần trọng lƣợng

G i (mm): Trọng lƣợng các thành phần G (mm): Trọng lƣợng toàn bộ ô tô Thay các thông số vào công thức trên ta tính đƣợc:

Kiểm tra tính ổn định của ô tô

Bảng 3 6: Bảng thông số tính toán ổn định

BẢNG THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH

Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi không tải đến đường tâm trục bánh xe trước/sau a 0 / b 0 mm 2295/2055

Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm ô tô khi đầy tải đến đường tâm trục bánh xe trước/sau a/b mm 2855/1495 Chiều cao trọng tâm ô tô khi không tải H G0 mm 1155 Chiều cao trọng tâm ô tô khi đầy tải H G mm 1495

Vết bánh xe sau B 02 mm 1930

Bán kính quay vòng nhỏ nhất của trọng tâm ô tô khi không tải R 0min m 5

Bán kính quay vòng nhỏ nhất của trọng tâm ô tô khi đầy tải R min m 4,6

Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu lên dốc

Góc giới hạn lật khi ô tô quay đầu xuống dốc

Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang

Vận tốc chuyển động giới hạn của ô tô khi quay vòng với bán kính R min

Bảng 3 7: Bảng kết quả tính toán ổn định

Nhận xét: Các giá trị giới hạn về ổn định của ôtô thiết kế phù hợp với Quy chuẩn

QCVN 09 : 2015/BGTVT và điều kiện đường sá thực tế, đảm bảo ôtô hoạt động ổn định trong các điều kiện chuyển động.

Tính toán động lực học kéo

Bảng 3 8: Bảng thông số tính toán động lực học kéo ô tô

THÔNG SỐ TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC KÉO Ô TÔ Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị

Khối lƣợng toàn bộ ô tô G kG 8900

Phân bố lên cầu chủ động G z2 kG 5840

Khối lƣợng bản thân G 0 kG 5705

Hệ số biến dạng lốp  0,935

Bán kính bánh xe (đã tính biến dạng) r bx m 0,386

Hệ số cản không khí K Ns 2 /m 4 0,6

Hệ số sử dụng bám m  1,2

Hệ số bám  0,7 Động cơ

Công suất lớn nhất N emax kW 118

Số vòng quay cực đại n N v/ph 2500

Mô men xoắn cực đại M e N.m 515

Tỷ số truyền hộp số

Tỷ số truyền cầu chủ động i 0 4,333

Thời gian trễ khi chuyển số t s 1

Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ

Công thức SR.Lay Decman:

- N e max (kW): Công suất cực đại của động cơ

- n N (v/ph): Số vòng quay trên trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất cực đại

- n e (v/ph): Số vòng quay trên trục khuỷu động cơ tương ứng với công suất Ne

- a, b, c : các hệ số thực nghiệm có kể đến sự ảnh hưởng của buồng đốt và loại động cơ

Momen xoắn M e trên trục khuỷu động cơ

- N e (kW): Công suất của động cơ

- M e (N.m): Momen xoắn trên trục động cơ

- n e (v/ph): Số vòng quay trên trục động cơ tương ứng với công suất N e Vận tốc di chuyển của ô tô

- R bx (m): Bán kính làm việc của bánh xe

- i h : Tỷ số truyền hộp số

- i o : Tỷ số truyền cầu chủ động

Xác định đồ thị lực kéo ô tô Lực kéo tiếp tuyến P K trên bánh xe chủ động

Lực cản không khí P W khi ô tô di chuyển

Trong đó: K (Ns 2 /m 4 ): Hệ số cản không khí

F (m 2 ): Diện tích cản chính diện của ô tô

V (m/s): Vận tốc tương đối giữa ô tô và không khí

(N) Trong đó: f = 0,02: Hệ số cản lăn e e e

Xác định nhân tố động lực học D của ô tô Độ dốc tối đa ô tô vƣợt đƣợc: i max = D max – f Gia tốc J di chuyển của ô tô

Trong đó: g = 9,81 (m/s 2 ): Gia tốc trọng trường

 i : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các khối lượng quay,  i = 1 + 0,05(1+i hi 2 ) i hi : Tỷ số truyền ở các tay số

Xác định thời gian tăng tốc Thời gian t (s) để ô tô tăng tốc V 1 đến V 2 xác định theo công thức:

Sử dụng phương pháp đồ thị để giải tích phân này Chia đường cong gia tốc ra nhiều đoạn nhỏ và cho rằng mỗi khoảng tốc độ ứng với đoạn đường cong đó thì ô tô tăng tốc với một gia tốc không đổi

Thời gian tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ từ V i1 đến V i2 :

Trong đó: J itb = 0,5(J i1 + J i2 ): Gia tốc trung bình giữa hai điểm Ji1 và J i2 ứng với vận tốc ô tô đạt giá trị V 1 và V 2

Thời gian tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu V min đến tốc độ V:

Xác định quãng đường S (m) tăng tốc Quãng đường để ô tô tăng tốc từ vận tốc V 1 đến V 2 xác định theo công thức:

Sử dụng phương pháp đồ thị trên cơ sở đồ thị thời gian tăng tốc vừa lập để giải tích phân này Chia đường cong thời gian tăng tốc ra làm nhiều đoạn nhỏ và thừa nhận rằng trong mỗi khoảng thay đổi tốc độ ứng với từng đoạn này ô tô di chuyển đều với tốc độ trung bình:

V itb = 0,5(V i1 +V i2 ) Quãng đường tăng tốc của ô tô trong khoảng tốc độ từ Vi1 đến V i2 :

Quãng đường tăng tốc tổng cộng từ tốc độ ổn định cực tiểu Vmin đến tốc độ V:

Bảng 3 9: Bảng kết quả giá trị tính toán các hệ số

Bảng 3 10: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và lực kéo (N)

Bảng 3 11: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và nhân tố động lực học

Bảng 3 12: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và gia tốc (m/s 2 )

Bảng 3 13: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và thời gian tăng tốc (s):

Bảng 3 14: Bảng giá trị tính toán vận tốc (m/s) và quãng đường tăng tốc (m):

2,4 3,9 6,6 10,6 14,6 19,6 4,10 6,90 23,37 91,86 272,13 889,91 2,6 4,2 7,2 11,6 16,0 21,4 4,83 8,60 29,18 115,58 349,91 1370,42 2,8 4,6 7,8 12,6 17,4 23,3 5,67 10,55 35,88 143,58 448,12 2646,96 Đồ thị kết quả tính toán

Hình 3 6: Đồ thị đặc tính ngoài động cơ

Hình 3 7: Đồ thị đặc tính lực kéo

 Vận tốc di chuyển lớn nhất: V max = 23,3 m/s = 83,9 km/h

Hình 3 8: Đồ thị nhân tố động lực học

 Độ dốc lớn nhất ôtô vượt được: i max = D max – f = 0,394 - 0,02 = 37,4 %

Hình 3 9: Đồ thị gia tốc

 Gia tốc lớn nhất ở các tay số:

Hình 3 10: Đồ thị thời gian gia tốc

Hình 3 11: Đồ thị quãng đường gia tốc

Từ kết quả trên có được thời gian tăng tốc (toàn tải) hết quãng đường 200 m là 24,1 s, nhỏ hơn yêu cầu t  20 + 0,4G = 20 + 0,4.10,4 = 24,16 s Đảm bảo thỏa mãn yêu cầu của Quy chuẩn QCVN 09 : 2011/BGTVT

Tính kiểm tra khả năng vƣợt dốc theo điều kiện bám của bánh xe chủ động với mặt đường

Khả năng leo dốc cực đại của ôtô trên các loại đường tính theo khả năng bám của bánh xe chủ động đƣợc tính toán nhƣ sau: max

Trong đó:  = 0,7: Hệ số bám dọc f = 0,02: Hệ số cản lăn m  - hệ số sử dụng trọng lƣợng bám, m  = 1,2 Z φ = 5840 (kG): Tải trọng tác dụng lên cầu chủ động

G = 8900 (kG): Trọng lƣợng toàn bộ ôtô

Bảng 3 15: Bảng kết quả tính toán động lực học kéo

Thông số Giá trị Giới hạn áp dụng

Nhân tố động lực học lớn nhất D max 0,394

Vận tốc V max theo cân bằng lực kéo (km/h) 83,9  60

Khả năng vƣợt dốc lớn nhất i max (%) 37,4  20

Khả năng vƣợt dốc lớn nhất cho phép theo điều kiện bám (%) 53,1

Thời gian tăng tốc (toàn tải) hết quãng đường 200m 24,1  24,16

Kết luận: Từ các kết quả tính toán trên cho thấy ôtô thiết kế có tính năng động lực học cao Ôtô có thể hoạt động tốt với các tuyến đường ở nước ta

CHƯƠNG 4: BỐ TRÍ PHƯƠNG ÁN HỆ THỐNG THU GOM VÀ XỬ LÝ NƯỚC TÍCH HỢP TRÊN XE XÚC RỬA.

Các phương án thu gom và xử lý nước

Nước thải sau quá trình xúc rửa bồn nhiên liệu bao gồm các thành phần chủ yếu nhƣ sau: chất thải gốc hydrocacbon (xăng, dầu diesel ), các oxit sắt nếu bồn chứa làm bằng thép (Fe 2 O 3 , Fe 3 O 4 ), hợp chất FeS do trong xăng thường có lưu huỳnh và các cặn bẩn khác Do các thành phần trong chất thải đều gây hại rất lớn đến môi trường nên chất thải này phải được thu gom và xử lý triệt để, tuyệt đối không xả thải ra môi trường khi chưa qua xử lý

Yêu cầu đối với hệ thống thu gom và xử lý nước tích hợp trên xe xúc rửa:

- Nước được tuần hoàn đảm bảo tính liên tục cho hệ thống

- Nước được xử lý đến một độ sạch tương đối đảm bảo không gây tổn hại cho hệ thống phun áp lực, đáp ứng yêu cầu về độ sạch đối với bồn chứa nhiên liệu

- An toàn, thân thiện với môi trường

- Chi phí vận hành thấp

- Cơ động, dễ vận hành, sửa chữa, bảo dƣỡng

4.1.1 Phương án có thu hồi nhưng không xử lý nước tại chỗ:

-Nước sạch qua hệ thống phun cao áp tác dụng vào thành bồn mang theo cặn xăng dầu, rỉ sét sẽ được hút ngược trở lại Nước này không được xử lý mà tiếp tục được sử dụng để cấp cho bơm nước cao áp Sau khi kết thúc công việc nước thải sẽ đƣợc chở về xử lý tại nơi tập kết quy định Đánh giá: Phương án này dễ dàng thực hiện, tiết kiệm nước nhưng nước sau khi xịt rửa không đƣợc xử lý nên rất dơ Khi đƣợc tái sử dụng dễ gây ra hƣ hỏng cho bơm nước cao áp, vòi phun là những thiết bị đắt tiền Việc vệ sinh sẽ không sạch sẽ khi sử dụng lại nước chưa qua xử lý Hiệu suất làm sạch kém Không phù hợp với yêu cầu đề tài

4.1.2 Phương án thu gom và xử lý bằng máy tách ly tâm

Hình 4 1: Phương án xử lý nước bằng máy tách ly tâm.[13]

- Quy trình xử lý: Nước thải trước khi được gia nhiệt bằng thiết bị gia nhiệt được bơm hóa chất để làm kết tủa các cặn bẩn Sau đó đƣợc đƣa vào máy tách ly tâm để tách chất thải rắn và chất thải lỏng Chất thải rắn đƣợc vận chuyển xửa lý riêng, chât thải lỏng đƣợc tiếp tục gia nhiệt và dẫn vào một máy tách ly tâm tốc độ cao Ở máy tách tốc độ cao thứ hai, dầu và nước được tách ra và được thu hồi để xử lý riêng biệt

- Đánh giá: Phương án này cho hiệu quả xử lý nước tương đối cao Nước thải qua hệ thống tách ly tâm có thể sử dụng để làm nước tuần hoàn cho hệ thống xúc rửa

Nhƣng do có nhiều thiết bị đi kèm cồng kềnh, đòi hỏi phải có không gian bố trí, hệ dẫn động công suất lớn nên không thể tích hợp lên một xe cơ sở Giá thành đầu tƣ thiết bị ban đầu cao, sử dụng nhiều năng lượng trong quá trình xử lý nước nên phương án này có hiệu quả kinh tế không cao

4.1.3 Phương án thu gom và xử lý bằng hóa học:

Hình 4 2 Phương pháp xử lý nước bằng hóa chất [25]

- Quy trình vận hành: Nước thải được xử lý bằng hóa chất thông qua các hệ thống bồn bể lắng tụ và cuối cùng đƣợc đƣợc xử lý bằng vi sinh

- Đánh giá: Nước sau quá trình xử lý có độ sạch cao nhưng đòi hỏi nhiều bồn bể lắng tụ xử lý Thời gian xử lý lâu không đáp ứng được tính nhanh chóng Phương án này phù hợp với quy mô xử lý trong công nghiệp không phù hợp với phạm vi đề tài

4.1.4 Phương án thu gom và xử lý bằng màng lọc

Hệ thống lọc thẩm thấu hai ngăn

Hình 4 3: Quy trình lọc của hệ thống lọc thẩm thấu 2 ngăn.[13]

-Nguyên lý vận hành: Nước thải được bơm chân không hút vào ngăn thứ nhất của hệ thống, trước khi đi vào ngăn thứ nhất nước thải đi qua một bộ lọc thô được gắn phía ngoài để giữ cát đất lại Bùn trong nước thải được lắng ở ngăn thứ nhất và một phần lớn được giữ lại khi đi qua lưới lọc ở giữa ngăn thứ nhất và ngăn thứ hai Dầu lẫn trong nước thải do nhẹ hơn nước sẽ nổi lên trên mặt của cả hai ngăn, khi về đến nơi xử lý sẽ được bơm hút ra ngoài Ống dẫn nước đầu vào của bơm cao áp được đặt ở vị trí lưng chừng để đảm bảo hút được phần nước sạch nhất, ít lẫn bùn và dầu thải ở ngăn thứ hai Dòng nước trước khi phun ra được đưa qua giàn trao đổi nhiệt làm nóng để nhiệt độ nước xịt rửa tăng lên cho hiệu quả xịt rửa cao hơn

-Đánh giá: Ưu điểm: Hệ thống tương đối đơn giản, có thể bố trí trên phương tiện lưu động Chi phí sản xuất chế tạo không quá mắc Nước lẫn tạp chất được xử lý nhanh đáp ứng nhu cầu tái sử dụng tại chỗ trong việc xúc rửa Có hệ thống trao đổi nhiệt cung cấp nhiệt cho nước xịt rửa tăng hiệu quả làm sạch

Khuyết điểm: Do cơ cấu lọc đơn giản nên chất lƣợng sau khi tái sinh tại chỗ chưa đạt mức độ cao Nước xịt rửa vẫn có khả năng lẫn bùn và dầu thải Khoang chứa bùn thải của lọc ngoài nhỏ nên chỉ hợp để vệ sinh bồn bể chứa ít bùn đất

Hệ thống lọc thẩm thấu ba ngăn

Quy trình lọc của hệ thống lọc thẩm thấu ba ngăn

Hình 4 4: Quy trình lọc của hệ thống lọc thẩm thấu ba ngăn.[22]

- Nguyên lý vận hành : Đất cát và bùn thải sau khi bơm vào sẽ đƣợc lắng ở ngăn lọc thứ nhất trước khi đi màng ngưng tụ đến ngăn lọc thứ hai Màng ngưng tụ này sẽ giữ lại phần lớn các phần tử dầu lơ lửng trong nước Ở ngăn lọc thứ hai được bố trí thêm một thanh màng lọc polyproylene để hấp thụ dầu thải và ngăn không cho dầu thải đi đến ngăn thứ ba Bùn thải còn lẫn trong nước cũng được lắng tụ lại ở ngăn lọc thứ hai Nước ở ngăn thứ ba đã sạch bùn và dầu thải được bơm đi để xúc rửa bồn nhiên liệu Hệ thống còn đƣợc bố trí cảm biến mực dầu nổi bên trên ngăn thứ nhất và thứ hai kết nối với bơm để hút lƣợng dầu nổi lên này theo mức thiết lập trước đó

- Đánh giá: Ƣu điểm: Quá trình lọc trải qua nhiều giai đoạn giúp loại bỏ bùn đất, nhiên liệu thải lẫn trong nước Mang lại hiệu quả lọc tốt nhất cung cấp nước có độ sạch cao để tiếp tục quy trình xúc rửa, tăng tuổi thọ cho hệ thông xúc rửa áp lực cao Có khả năng xúc rửa các loại bồn bể có lƣợng bùn đất lớn Dễ vệ sinh thay thế các tấm màng lọc thông qua các nắp phía trên

Nhƣợc điểm: Hệ thống trang bị lọc kép nên thể tích chiếm chỗ trong khoang chứa lớn Sức cản dòng chảy cũng đồng thời tăng lên nên phải có cơ cấu bơm hút tạo áp cho dòng lưu chất di chuyển

4.2 Hệ thống thu gom và xử lý bằng màng lọc tích hợp trên xe

Qua các phương án thu gom và xử lý nước thải đã trình bày ở trên, em chọn phương án sử dụng hệ thống màng lọc ba ngăn để tích hợp lên xe xúc rửa nhiên liệu di dộng Phương án này cho phép xử lý nước tại chỗ một cách nhanh chóng nhưng vẫn đảm bảo độ sạch của nước sau xử lý ở mức cao Dễ bố trí trên trên xe cơ sở, không đòi hỏi nhiều thiết bị đi kèm Vận hành dễ dàng với chi phí thấp, an toàn với môi trường

Hình 4 5: Cấu tạo hệ thống lọc tích hợp trên xe cơ sở [20]

Hình 4 6: Nguyên lý vận hành hệ thống thu gom và xử lý nước thải trên xe xúc rửa bồn nhiên liệu lưu động

1 Ống dẫn đầu vào; 2 Màng ngưng tụ; 3 Lưới lọc tinh; 4 Đường ống chân không;

5 Bơm chân không; 6 Bộ trích công suất; 7 Động cơ diesel; 8 Bơm cao áp; 9 Đường ống xịt áp lực cao; 10 Van xả đáy

CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỊT RỬA ÁP LỰC CAO .44

Bơm áp lực cao

Để quá trình tẩy rửa được sạch đòi hỏi tia nước phải được phun vào phải có một áp suất đủ lớn để phá vỡ liên kết của các chất bẩn bám dính trên thành và đáy bồn nhiên liệu

Qua khảo sát và phân tích em chọn phương án sử dụng bơm piston để nghiên cứu ứng dụng vào đề tài Loại bơm này tạo ra áp suất rất lớn nhưng lưu lượng không cao, phù hợp với mục đích của đề tài

Các đặc tính của loại bơm này:

- Trị số cột áp của bơm không phụ thuộc và lưu lượng mà chỉ phụ thuộc vào công suất của động cơ lai dắt cho bơm

- Chuyển động của chất lỏng qua bơm không đều, lưu lượng của bơm bị dao động

Hình 5 1: Sơ đồ cấu tạo của bơm piston hang Sugino [21]

1.Vỏ bơm, 2 Trục khuỷu, 3 Thanh truyền, 4 Đầu trượt, 5 Plunger, 6 Vòng làm kín, 7 Hộp van, 8 Đệm van, 9 Van hình côn.

Kim phun

Do yêu cầu hệ thống xúc rửa phải tự động nên yêu cầu kim phun phải phun tới tất cả các vị trí trong bồn chứa nhiên liệu mà không cần sự điều khiển của con người Sau quá trình khảo sát em chọn phương án sử dụng kim phun 3D để ứng dụng trong đề tài của mình Kim phun này có thể tự xoay theo phương ngang và dọc nên có khả năng làm sạch trong không gian ba chiều, cơ cấu điều khiển chuyển động đơn giản

Hình 5 2: Kim phun 3D hãng Sugino [21]

Hình 5 3: Quá trình hình thành tia phun của kim phun 3D [24]

Nguyên lý làm việc của hệ thống xịt rửa áp lực cao

Trong phạm vi đề tài, em chọn các trang thiết bị chính đƣợc trang bị trên xe xúc rửa là bơm và vòi phun 3D có các thông số kỹ thuật nhƣ sau:

* Bơm piston của hãng Sugino Nhật Bản, số hiệu JPAM29110 [21]:

- Áp suất làm việc: 26 ~29 (MPa)

* Kim phun 3D của hãng Sugino Nhật Bản, số hiệu JRN-200 PG [21]:

- Áp suất làm việc: 10 – 45 (MPa)

Hình 5 4: Sơ đồ nguyên lý làm việc của hệ thống xịt rủa áp lực cao trên xe xúc rửa tự động

01 Bồn chứa nước sạch; 02 Van cấp nước đầu vào; 03 Lọc đầu vào; 04 Bơm piston dẫn động bằng động cơ; 05 Van điều áp; 06 Đồng hồ áp suất; 07 Van một chiều; 08 Bình tích áp; 09 Van cấp nước đầu ra; 10 Ru-lô; 11 Ống dẫn cao áp;

Bồn chứa nước sạch, nước đã qua xử lý 01 cấp nước cho hệ thống thông qua van 02 Trước khi vào bơm cao áp 04, nước được dẫn qua lọc 03 để giữ lại cặn bẩn nếu có tránh gây hƣ hại cho bơm Bơm cao áp 04 đƣợc dẫn động bằng động cơ tĩnh tại tạo ra dòng nước áp lực cao chảy trong hệ thống Để điều tiết áp lực của dòng nước ta sử dụng van điều tiết áp suất 05, điều chỉnh đến áp lực mong muốn khi quan sát đồng hồ chị thị áp suất 06 Van một chiều 07 đƣợc trang bị trên hệ thống cho phép dòng chảy di chuyển theo một chiều, tránh hiện tƣợc dội áp khi đầu ra bị tắc hay đóng lại đột ngột Bình tích áp 08 giữ cao áp suất dòng chảy đƣợc ổn định đƣợc đấu nối với hệ thống qua một van tiết lưu Để bắt đầu quá trình xúc rửa sau khi hệ thống khởi động, ta mở van cấp đầu ra 09 Dòng nước với áp lực cao theo ống dẫn cao áp 11 đến vòi phun 3D 12 bắt đầu quá trình xịt rửa tự động Dây dẫn cao áp 11 có thể đƣợc kéo dài tùy nhu cầu và đƣợc cuốn gọn gàng trong ru-lô 10 Quá trình xúc rửa lặp lại liên tục đến khi xác định đƣợc độ sạch của bồn nhiên liệu đƣợc xúc rửa thông qua các thiết bị quan sát phụ trợ

5.2 Cơ sở lý thuyết mô phỏng tia phun áp lực cao

Khi tiến hành xây dựng mô hình mô phỏng, ta phải khảo sát đối tƣợng mô phỏng để tìm ra mô hình mô phỏng phù hợp với đối tƣợng từ đó kết quả tìm đƣợc có độ tin cậy cao hơn.

Xác định tính chất dòng chảy qua vòi phun

Hệ số Reynolds sẽ giúp xác định là dòng chảy tầng (Laminar flow) hay là chảy rối (Turbulent flow), khi Re vƣợt quá giá trị 2320 thì dòng sẽ bắt đầu chuyển từ chảy tầng sang chảy rối [3], hoặc theo Thomas (1982) [4] số Re lớn hơn 2000 thì dòng đã bắt đầu chuyển sang chảy rối Công thức tính số Reynolds dùng cho dòng qua ống theo tài liệu [3]:

Hệ số Mach cho thấy sự ảnh hưởng của sự nén lên chất lỏng, khi M 1 vật chuyển động ở vận tốc siêu âm [3]

V: vận tốc đặc trƣng của dòng (Chacracteristic velocity) (m/s) d: đường kính của ống có dòng chảy đi qua (m)

Hình 5 5 : Biên dạng của dòng nước khi đi qua vòi phun [09]

Mô hình bài toán

Phương trình Navi-Stock Áp dụng phương trình Navi-Stoke cho lưu chất trong bài toán được giả sử là lưu chất không nén đƣợc (và vận tốc dòng V so với vận tốc âm thanh cho số Mach thấp- Low Mach, M Re !5176) nên rất khó dự đoán được tia phun nước phun ra, các giá trị vận tốc và áp suất của tia phun cũng từ đó bị ảnh hưởng dẫn đến việc phân bố không ổn định Điều này đúng với tia phun áp lực cao trong thực tế

- Khi góc tác dụng  = 90 o , áp suất trung bình của vòi phun tác động lên mặt phẳng tác dụng là bé nhất Do tia phun tới sau khi tác dụng lên mặt phẳng sẽ dội ngƣợc trở lại tác động vào tia phun tới làm cản trở chuyển động của tia phun tới Do đó khi mô phỏng ta xây dựng mô hình mô phỏng với giá trị  15 kW)

- Dựa trên kết quả phân bố áp suất và phân bố vận tốc so sánh với kết quả mô hình thực nghiệm (Bảng 5.1) ta có thể kết luận mô hình hệ thống phun áp lực cao xây dựng trong đề tài có khả năng đánh đƣợc rỉ sét trong trong phạm vi < 2000 (mm) Với khoảng cách từ 2000 (mm) trở đi, áp suất tia phun tác dụng lên mặt đáy nhỏ hơn so với kết quả mô phỏng từ mô hình thực nghiệm nên với khoảng cách này tia phun không có khả năng đánh đƣợc rỉ sét trên bề mặt

- Muốn tia phun càng đi xa và lực tác dụng càng mạnh thì phải tăng áp suất, lưu lượng qua vòi phun hay nói cách khác là tăng công suất của bơm và lựa chọn vòi phun phù hợp Do đó tùy vào mục đích sử dụng mà ta lựa chọn hệ thống xịt rửa có thông số thích hợp.