Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số kỹ thuật của bộ gõ hệ thống cực lắng lọc bụi tĩnh điện tới khả năng rũ bụi

i LỜI CAM ĐOAN Luận án tơi hồn thành thời gian nghiên cứu sinh Trung tâm Đào tạo, Viện Nghiên cứu Cơ khí, Bộ Cơng Thƣơng Tôi xin cam đoan nội dung khoa học Luận án thân thực dƣới hƣớng dẫn Kết khoa học, liệu tham khảo có nguồn gốc rõ ràng trung thực Kết nghiên cứu luận án chƣa đƣợc tác giả cơng bố ngồi nƣớc Hà Nội, ngày 25 tháng 02 năm 2020 Ngƣời cam đoan Nguyễn Tiến Sỹ ii LỜI CẢM ƠN Trong trình học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án viện nghiên cứu khí NARIME Em xin chân thành cảm ơn Quý thầy cô Trung tâm đào tạo, Trung tâm môi trƣờng, Lãnh đạo Viện Nghiên cứu Cơ khí tạo điều kiện thuận lợi, tận tình góp ý chun mơn suốt khố học Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc tới…ngƣời tận tình hƣớng dẫn, động viên để hoàn thành luận án Em xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo đồng nghiệp trƣờng…đã hỗ trợ, tạo điều kiện thời gian, sở vật chất để em hồn thành luận án Cuối cùng, em chân thành cảm ơn hỗ trợ vật chất động viên tinh thần ngƣời thân gia đình, bạn bè, đồng nghiệp suốt trình thực luận án Hà Nội, ngày 25 tháng 02 năm 2020 Nghiên cứu sinh Nguyễn Tiến Sỹ iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii DANH MỤC BẢNG BIỂU ix DANH MỤC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ x PHỤ LỤC xii MỞ ĐẦU 1 Cơ sở để lựa chọn đề tài Mục tiêu đề tài luận án Đối tƣợng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 6.1 Ý nghĩa khoa học: 6.2 Ý nghĩa thực tiễn: Những đóng góp luận án Chƣơng 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ BỘ GÕ RŨ BỤI TRONG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN 1.1 Nguyên lý thu bụi điện 1.2 Phân loại lọc bụi tĩnh điện 1.3 Cấu tạo chung thiết bị lọc bụi điện nằm ngang 1.3.1 Sơ đồ nguyên lý lọc bụi tĩnh điện 1.3.2 Cấu tạo hệ thống LBTĐ 1.3.2.1 Nguyên lý cấu tạo LBTĐ 1.3.2.2 Các phận thiết bị LBTĐ 1.4 Cơ chế lắng bụi buồng lọc bụi tĩnh điện 10 1.4.1 Lực tĩnh điện hạt bụi 10 1.4.2 Lực hút tĩnh điện cực lắng 12 1.4.3 Hiệu suất lọc bụi tĩnh điện 13 1.5 Một số phƣơng pháp rũ bụi thiết bị LBTĐ 14 iv 1.5.1 Rung đập cấu lệch tâm 14 1.5.2 Rung đập xung 14 1.5.3 Rung rũ búa gõ 15 1.6 Cấu tạo gõ rũ bụi búa gõ 16 1.7 Các yếu tố ảnh hƣởng tới hiệu suất LBTĐ 17 1.8 Tình hình nghiên cứu phƣơng pháp rũ bụi nƣớc giới 20 1.8.1 Tình hình nghiên cứu ngồi nƣớc 20 1.8.2 Tình hình nghiên cứu nƣớc 24 1.9 Những vấn đề cần nghiên cứu gõ rũ bụi khí 25 1.10 Nội dung nghiên cứu luận án 27 KẾT LUẬN CHƢƠNG 27 Chƣơng 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LAN TRUYỀN SÓNG ỨNG SUẤT TRONG TẤM THÉP MỎNG PHẲNG 28 2.1 Các khái niệm va chạm vật rắn 28 2.1.1 Lý thuyết va chạm Newton 28 2.1.2 Lý thuyết va chạm Hec (lý thuyết chuẩn tĩnh) 30 2.1.3 Lý thuyết sóng va chạm 31 2.1.3.1 Phƣơng trình sóng mơi trƣờng đàn hồi vơ hạn 32 2.1.3.2 Sự lan truyền sóng ứng suất không gian hai chiều 36 2.2 Phân tích q trình va chạm phƣơng pháp phần tử hữu hạn 40 2.2.1 Lực, chuyển vị, biến dạng ứng suất 40 2.2.2 Phân tích CAE trình va chạm búa cực lắng 41 2.2.3 Quan hệ ứng suất với tuổi bền cƣc lắng 41 2.3 Mối quan hệ thông số trình va chạm 42 2.3.1 Quan hệ thông số búa với lực gõ gia tốc 42 2.3.2 Năng lƣợng trình va chạm [27] 43 2.3.3 Phƣơng pháp xác định vận tốc sau va chạm 44 2.3.4 Tính tốn điều kiện bền cực lắng 45 2.4 Phƣơng pháp đo sóng ứng suất 47 2.4.1 Tốc độ lan truyền sóng 47 2.4.2 Đo cƣờng độ sóng ứng suất 48 v 2.4.2.1 Phƣơng pháp phản xạ học 49 2.4.2.2 Phƣơng pháp điện 49 2.5 Yếu tố ảnh hƣởng tới khả rũ bụi cực lắng 51 KẾT LUẬN CHƢƠNG 53 Chƣơng 3: TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ 54 PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 54 3.1 Mơ hình thí nghiệm 54 3.1.1 Cơ sở lựa chọn mơ hình thí nghiệm 54 3.1.2 Cấu tạo mơ hình thí nghiệm 55 3.1.3 Mơ hình hóa mơ hình thí nghiệm 57 3.1.4 Một số giả thiết cực lắng mơ hình thí nghiệm 57 3.2 Trang thiết bị đo sử dụng thí nghiệm 58 3.2.1 Thiết bị đo gia tốc 58 3.2.1.1 Thiết bị đo gia tốc sử dụng máy tính 58 3.2.1.2 Thiết bị đo gia tốc cầm tay RION-VA12 60 3.2.2 Cảm biến đo gia tốc 61 3.2.3 Lƣới đo gia tốc cực lắng mơ hình thí nghiệm 63 3.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 64 3.3.1 Lựa chọn tham số thí nghiệm 64 3.3.2 Xác định miền gia tốc lan truyền ứng suất thực nghiệm 65 3.3.3 Xác định lực tác dụng từ búa gõ 65 3.3.4 Lựa chọn trọng lƣợng búa gõ để khảo sát thực nghiệm 66 3.3.5 Xác định số chu kỳ gõ tuổi bền mỏi 67 3.4 Phƣơng pháp thực nghiệm xử lý số liệu 68 3.4.1 Phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ 68 3.4.2 Xác định dạng hàm hồi quy quan hệ lực thông số búa gõ 70 3.4.3 Phƣơng pháp lựa chọn dạng hàm hồi quy quan hệ lực gõ với gia tốc 70 3.5 Phƣơng pháp tối ƣu hóa đa mục tiêu với thông số gõ rũ bụi 72 3.5.1 Cơ sở lựa chọn phƣơng pháp giải toán tối ƣu 72 vi 3.5.2 Giới thiệu giải thuật di truyền GA (Genetic Algorithm) giải toán tối ƣu (nguồn: [17]) 73 3.5.2.1 Quá trình lai ghép (phép lai) 74 3.5.2.2 Quá trình đột biến (phép đột biến) 74 3.5.2.3 Quá trình sinh sản chọn lọc (phép tái sinh phép chọn) 75 3.5.2.4 Cấu trúc giải thuật di truyền tổng quát 75 3.5.2.5 Các tham số GA 76 3.5.2.6 Mã hoá NST 77 3.5.2.7 Các toán tử di truyền 78 3.5.3 Khái niệm tối ƣu đa mục tiêu 80 3.6 Các bƣớc thực nghiệm xác định ảnh hƣởng lực gõ đến gia tốc rũ bụi 80 KẾT LUẬN CHƢƠNG 81 Chƣơng 4: THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ ÁP DỤNG VÀO THỰC TIỄN………………………………………………………………………………82 4.1 Thực nghiệm lựa chọn giá trị thơng số thí nghiệm búa gõ 82 4.1.1 Xác định hàm hồi quy thực nghiệm 82 4.1.2 Ma trận thí nghiệm 83 4.2 Phân tích mối quan hệ lực gõ với biến dạng lắng để lựa chọn thơng số thí nghiệm 85 4.2.1 Phân tích biến dạng cực lắng Ansys 85 4.2.2 Lựa chọn thông số thực nghiệm búa thí nghiệm đo gia tốc 87 4.3 Mô ảnh hƣởng lực gõ (F) tới gia tốc (a) cực lắng 87 4.3.1 Phân tích đặc tính lan truyền sóng ứng suất 88 4.3.2 Phân tích mơ gia tốc lan truyền sóng ứng suất 88 4.4 Chuẩn bị thực nghiệm 91 4.4.1 Sơ đồ quy trình thực nghiệm 91 4.4.2 Vật tƣ mơ hình thực nghiệm 91 4.4.3 Thực thí nghiệm 93 4.5 Bảng số liệu thực nghiệm đo gia tốc rũ bụi 94 4.6 Quy hoạch thực nghiệm 98 4.6.1 Xây dựng ma trận số liệu thí nghiệm 98 vii 4.6.2 Đánh giá ảnh hƣởng lực gõ tới gia tốc phƣơng pháp ANOVA 99 4.6.3 Sử lý số liệu thực nghiệm 100 4.6.3.1 Đồ thị hàm hồi quy lan truyền gia tốc 100 4.6.3.2 Đồ thị quan hệ lực gõ với gia tốc sóng ứng suất trung bình 104 4.7 Ứng dụng giải thuật di truyền kết hợp phƣơng pháp trọng số giải toán tối ƣu đa mục tiêu thông số kỹ thuật gõ rũ bụi 106 4.7.1 Hàm đa mục tiêu ràng buộc 106 4.7.2 Các ứng dụng giải thuật di truyền 108 4.7.3 Chƣơng trình kết 108 Bàn luận khoa học kết thí nghiệm 110 4.9 Ứng dụng kết để tính tốn số thơng số cho gõ 111 KẾT LUẬN CHƢƠNG 113 KẾT LUẬN CHUNG 114 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 115 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 119 PHỤ LỤC 120 viii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu, viết tắt Diễn giải nội dung Đơn vị H Chiều cao cực lắng B Bề rộng cực lắng (m) (m) τ Chiều dầy cực lắng (m) W Bề rộng buồng LBTĐ (m)  Hiệu suất LBTĐ (%) m1 Trọng lƣợng búa gõ (N) m2 Trọng lƣợng cực lắng (N) (m/s2) g Gia tốc trọng trƣờng R Bán kính quay búa gõ (m) Ft Lực gõ búa (N) ρ Trọng lƣợng riêng cực lắng (N/cm3) E Modul đàn hồi cực lắng (N/mm2) G Modul đàn hồi trƣợt (N/mm2) υ Hệ số poisson D Độ cứng cực lắng a Gia tốc lan truyền sóng ứng suất ϭ Ứng suất cực lắng ε Biến dạng cực lắng n Số chu kỳ gõ búa LBTĐ Lọc bụi tĩnh điện MODAL Phần mềm phân tích dao động ANSYS Phần mềm thiết kế phân tích CAE Computer Aided Engineering (Mơ phân tích) FEM Finite Element Method (Phƣơng pháp phần tử hữu hạn) Phƣơng pháp phầ ử(Phân ữ tích phƣơng sai) Analysis of Variance ANOVA ESP Electrostatic Precipitator System (Hệ thống lọc bụi tĩnh điện) OLS (Hệ thốngLeast lọc bụi tĩnh điện) Ordinary Square (Phƣơng pháp bình phƣơng nhỏ nhất) GA Genetic Algorithm (Giải thuật di truyền) (Phƣơng thống (N/mm2) (m/s2) (kN/cm2) (Lần/phút ) ix DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thành phần hóa học cực lắng 55 Bảng Đặc tính kỹ thuật vật liệu búa cực lắng 55 Bảng 3 Thông số kỹ thuật búa gõ cực lắng 56 Bảng Lƣới đo gia tốc 63 Bảng Kết tính tốn giá trị lực gõ theo phƣơng pháp giải tích 66 Bảng Thời gian làm việc theo trƣờng tĩnh điện 67 Bảng Giá trị đối số kết thí nghiệm đo gia tốc thực nghiệm 72 Bảng Điều kiện thí nghiệm 83 Bảng Ma trận thực nghiệm với yếu tố ảnh hƣởng 83 Bảng Bảng kết thực nghiệm 84 Bảng 4 Phân tích ảnh hƣởng yếu tố cơng nghệ với lực gõ 84 Bảng Giá trị ứng suất lớn với lực kích động tƣơng ứng 86 Bảng Giá trị thông số búa gõ theo chọn theo điều kiện bền 87 Bảng Bảng kết phân tích gia tốc Ansys 90 Bảng Kết đo gia tốc với trọng lƣợng búa 60(N) 95 Bảng Kết đo gia tốc với trọng lƣợng búa 70(N) 96 Bảng 10 Kết đo gia tốc với trọng lƣợng búa 80(N) 97 Bảng 11 Ma trận kết đo gia tốc với trọng lƣợng búa 60N 98 Bảng 12 Ma trận kết đo gia tốc với trọng lƣợng búa 70N 98 Bảng 13 Ma trận kết đo gia tốc với trọng lƣợng búa 80N 98 Bảng 14 Bảng tính giá trị phƣơng sai thí nghiệm 99 Bảng 15 Tính giá trị F thực nghiệm 99 Bảng 16 Tỉ số giá trị đối số kết thí nghiệm 100 Bảng 17 Quan hệ lực gõ với gia tốc trung bình 104 Bảng 18 Bảng tính giá trị đối số hàm số 105 Bảng 19 Giá trị thông số tối ƣu 107 Bảng 20 Miền giá trị hữu dụng thông số sau tối ƣu hóa 109 Bảng 21 Giá trị thông số gõ tối ƣu 110 x DANH MỤC HÌNH ẢNH, HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ Hình 1 Sơ đồ nguyên lý lực hút tĩnh điện Hình Sơ đồ lọc bụi điện cực lắng dạng ống Hình Sơ đồ lọc bụi điện cực lắng dạng Hình Sơ đồ nguyên lý cấu hình thiết bị lọc bụi tĩnh điện nằm ngang Hình Hình ảnh thiết bị lọc bụi tĩnh điện nằm ngang Hình Sơ đồ kết cấu buồng lọc bụi tĩnh điện ngang Hình Sơ đồ nguyên lý hệ thống điện LBTĐ Hình Các loại dây điện cực phóng Hình Mơ hình treo cực lắng cƣc phóng Hình 10 Mơ hình ngun lý lọc bụi trƣờng tĩnh điện Hình 11 Mơ hình bụi bám điện cực lắng Hình 12 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo gõ rũ bụi điện cực lắng Hình 13 Hình ảnh máng thu bụi LBTĐ 10 Hình 14 Hình ảnh bên ngồi thiết bị LBTĐ 10 Hình 15 Mơ hình di chuyển phần tử bụi chịu lực hút tĩnh điện 11 Hình 16 Mơ hình lực tác động lên phần tử bụi trƣờng điện cực lắng 11 Hình 17 Mơ hình tốn hiệu suất lọc bụi 13 Hình 18 Kết cấu búa gõ rung đập xung 15 Hình 19 Kết cấu búa gõ điện cực lắng 15 Hình 20 Mơ hình kết cấu gõ rũ bụi 16 Hình 21 Sơ đồ vị trí búa gõ rũ bụi cực lắng 17 Hình 22 Đồ thị mối quan hệ điện áp với hiệu suất LBTĐ 18 Hình 23 Đồ thị mối quan hệ vận tốc với hiệu suất LBTĐ 19 Hình 24 Mơ hình động lực học gõ điện cực lắng 20 Hình 25 Ảnh hƣởng đƣờng kính dây khoảng cách hai điện cực 20 Hình 26 Ảnh hƣởng lực điện trƣờng tới hiệu suất lọc bụi tĩnh điện 21 Hình 27 Ảnh hƣởng đƣờng kính hạt bụi tới hiệu suất lọc bụi tĩnh điện 21 Hình 28 Ảnh hƣởng chiều cao rơi búatới hiệu suất 22 Hình 29 Hình ảnh phân tích miền phân bố ứng suất biến dạng 22 Hình 30 Hình ảnh phân tích biến dạng theo kết cấu búa gõ 22 Hình 31 Hình ảnh phân tích lan truyền sóng có 23 Hình 32 Mối quan hệ ảnh hƣởng hiệu suất với chiều dày lớp bụi 23 Hình 33 Mối quan hệ ảnh hƣởng lần búa gõ với chiều dày lớp 23 Hình 34 Búa gõ bị gãy mỏi 25 Hình 35 Tấm cực lắng bị rách mỏi 25 Hình Mơ hình va chạm hai vật rắn 31 Hình 2 Phân tố thành phần ứng suất 32 Hình Tấm có bề dày 2h khơng đổi 37 Hình Đƣờng cong tán sắc sóng ngang (uốn)trong vô hạn 39 111  Ứng dụng thuật giải di truyền viết Excel Turkkan[50] xác định đƣợc miền giá trị tối ƣu (m1, H, a) bảng 4.20, đồ thị hình 4.17 Kết cho thấy giá trị (m1, H, a) có độ hội tụ cao, sử dụng kết nghiên cứu bảng 4.20 để tính tốn thiết kế gõ rũ bụi cho hệ thống LBTĐ cụ thể Ví dụ kết hàng số (bảng 4.20) cho thông số: - Gia tốc tối thiểu rũ bụi: a= 639,9974(m/s2) - Trọng lƣợng búa gõ m1 = 70,77531(N) - Chiều cao rơi búa H= 53,4042(cm) Kết nghiên cứu mục tiêu mà đề tài luận án đặt 4.9 Ứng dụng kết để tính tốn số thơng số cho gõ Các thơng số cần xác định cho gõ rũ bụi trọng lƣợng búa gõ (m1) chiều cao rơi búa (H) đƣợc xác định sở lực búa gõ tạo (F) để gây gia tốc lan truyền sóng ứng suất (a) phù hợp để có khả tách đƣợc bụi khỏi bề mặt cực lắng, đáp ứng độ bền Do để xác định thông số trọng lƣợng búa gõ (m1) chiều cao rơi (H) giải tốn ngƣợc đƣợc tính tốn từ kết luận án xác định dải giá trị gia tốc (a) tƣơng ứng cho dải giá trị lực gõ (F) tìm đƣợc giá trị (m1) (H) hợp lý từ (bảng 4.20) Sau bƣớc tính tốn xác định thơng số cực lắng LBTĐ a) Các thông số tìm đƣợc luận án Là thơng số gõ rũ bụi đƣợc lựa chọn sau xác định đƣợc miền thông số tối ƣu tổng hợp nhƣ bảng 20, cụ thể chọn thơng số hàng số ta có: m1 = 70,77531 (N) H = 0,534042 (m) a = 636,9974 (m/s2) b) Các thông số ban đầu thiết bị LBTĐ cơng suất triệu (m3/giờ) Lƣu lƣợng khí bụi : Q = 1.000.000 (m3/ phút) Nhiệt độ khí: t0 = 1000 C Nồng độ bụi vào: 50(g/ m3) Nồng độ bụi ra: ≤ 50 (mg/m3) Độ ẩm: 61 % Kích thƣớc hạt bụi bé nhất: 0,1 (𝜇m)… c) Kích thƣớc buồng LBTĐ Chiều cao cực lắng: L (m) Chiều dài cực lắng: B (m) Bề rộng buồng lọc bụi: W (m) Chiều dầy cƣc lắng: τ (m) Khối lƣợng riêng: ρ (N/cm3) 112 Trọng lƣợng búa gõ m1 (N) Trọng lƣợng cực lắng m2 (N) d) Tính tốn kích thƣớc cực lắng[1] Thể tích thực tế thiết bị: Vlv = Vs.t1 = LxBxW (m3) Năng suất thiết bị LBTĐ: Vs = Q t1 (m3/s) (4 11) (4 12) Trong đó: Q - lƣu lƣợng khí bụi (m3/phút) t1 - thời gian lƣu hạt bụi thiết bị (giây) Diện tích bề mặt lắng bụi thiết bị LBTĐ fΣ (m2) 𝑓𝛴 = 𝑄 (m2) 𝑣 (4 13) Trong đó: v - vận tốc dòng khí bụi (m/s2) Diện tích bề mặt lắng trƣờng tĩnh điện (f) (m2) f= 𝑓𝛴 𝑖 = 𝑓𝛴 = nt L B (m2) (4 14) Trong đó: nt - số điện cực lắng trƣờng tĩnh điện: nt= const, với công suất LBTĐ triệu (m3/giờ) nt = 13 (dãy) i - số trƣờng tĩnh điện: i = (trƣờng) Khi diện tích bề mặt dãy cực lắng (f1) (m2) 𝑓1 = 𝑓 𝑛𝑡 (m2) Trọng lƣợng cực lắng m2 đƣợc tính cơng thức sau: 𝑚2 = 𝑓1 𝜏.ρ = L.B 𝜏.ρ = 𝑓.𝐿.𝐵.𝜏.ρ 𝑛𝑡 (4 15) Trong đó: τ - chiều đày cực lắng (m) ρ - khối lƣợng riêng cực lắng (N/cm3) Từ công thức (4.15) ngƣời thiết kế, vận hành thiết bị LBTĐ hồn tồn cân đối hai thông số (B, L) cho phù hợp để tính tốn kích thƣớc cực lắng tùy theo công suất LBTĐ, lựa chọn đƣợc thông số vận hành điều khiển trình gõ búa theo dạng điều khiển thích nghi, đảm bảo điều kiện rũ bụi tuổi bền búa gõ cực lắng khoảng (K) cho phép: [K] = [𝑚1 ] = 𝑚2 (0,0066 – 0,0088) Nhận xét: Từ kết ứng dụng kết luận thơng số tối ƣu luận án hoàn toàn áp dụng cho thiết kế gõ rũ bụi, có nội dung quan trọng tính tốn diện tích cực lắng 113 KẾT LUẬN CHƢƠNG Từ nội dung chƣơng kết luận nhƣ sau : 1) Đã lựa chọn thơng số thí nghiệm búa gõ sở tạo đƣợc gia tốc (a) có khả rũ bụi tính đến độ bền mỏi cực lắng tác động lực gõ (F) có chu kỳ Từ phân tích miền thơng số tối ƣu búa gõ (m1, H) để xác định gia tốc lan truyền sóng ứng suất 2) Đã sử dụng phƣơng pháp phân tích phƣơng sai ANOVA, xây dựng phƣơng trình hồi quy (F = -2,607+2,334m+0,093H + 4,266mH), biểu đồ PARETO để đánh giá ảnh hƣởng thông số búa gõ tới lực gõ búa (F) từ xác định trọng lƣợng búa gõ (m1) có ảnh hƣởng lớn 3) Phân tích kết đo gia tốc lựa chọn dạng hàm hồi quy, xây dựng đồ thị 3D 2D mô tả quy luật lan truyền sóng ứng suất cực lắng (hình 4.13 đến 4.15) Từ kết phân tích đồ thị cho thấy, điểm gần vùng lực gõ tác động giá trị gia tốc lớn giảm dần theo phƣơng truyền sóng đến giá trị ổn định, nhƣng không tuân theo quy luật tắt dần 4) Phân tích mơ Ansys để xác định ứng suất biến dạng cực lắng tác động lực gõ (F) tƣơng ứng Từ xác định đƣợc miền giá trị lực gõ (F) giới hạn bền chảy cho phép cực lắng; σch = 18,076 20 (kN/cm²) ≤ [σch] Thực thí nghiệm đo gia tốc (Bảng 4.11 đến 4.13), xây dựng đƣợc phƣơng trình hồi quy (4.5) quan hệ gia tốc với lực gõ búa: (a = 539 + 3,26 F) 5) Ứng dụng thuật giải di truyền viết Excel Turkkan[50], xác định đƣợc miền giá trị tối ƣu (m1, H, a) bảng 4.20, thỏa mãn điều kiện bền cực lắng 6) Ứng dụng kết nghiên cứu luận án, từ giá trị thông số; trọng lƣợng búa gõ (m1), tỷ lệ trọng lƣợng búa gõ (m1) trọng lƣợng cực lắng (m2) để tính tốn đƣợc thơng số cực lắng việc thiết kế vận hành gõ rũ bụi 114 KẾT LUẬN CHUNG 1) Đã tổng quan tình hình nghiên cứu hiệu suất LBTĐ giới Việt nam, dạng kết cấu gõ rũ bụi cực lắng thiết bị lọc bụi tĩnh điện Qua chƣa thấy cơng trình nghiên cứu đề cập tới mối quan hệ lực gõ (F) với gia tốc lan truyền ứng suất (a) cực lắng đại lƣợng ảnh hƣởng trực tiếp tới khả rũ bụi 2) Từ sở lý thuyết lan truyền sóng ứng suất kim loại mỏng, luận giải đƣợc q trình lƣợng sóng lan truyền cực lắng lọc bụi tĩnh điện 3) Đã xây dựng đƣợc mơ hình thí nghiệm lựa chọn trang thiết bị đo (Modal analysis Rion VA-12) đo gia tốc (a) cực lắng Lựa chọn điều kiện giới hạn thí nghiệm nhƣ {50g ≤ a ≤ 200g (m/s2); [σch]≤ 20(kN/cm2); 60 ≤ m1 ≤ 80 (N); với tỉ lệ K = m1/m2= 0,0066÷0,0088; 0,49 ≤ H ≤0,57 (m)} 4) Đã xây dựng đƣợc phƣơng trình hàm hồi quy thực nghiệm trọng lƣợng búa gõ (m1), chiều cao rơi búa (H) với lực gõ (Ft) hàm hồi quy thực nghiệm mô tả quan hệ lực gõ (F) với giá trị gia tốc (a) đảm bảo điều kiện bền cực lắng F = -2,607+2,334m+0,093H + 4,266mH (4.2) a = 539 + 3,26 F (4.5) 5) Ứng dụng thuật giải di truyền viết Excel Turkkan[50], xác định đƣợc miền giá trị tối ƣu (m1, H, a) bảng 4.20, thỏa mãn điều kiện bền cực lắng [σch] 6) Đã ứng dụng kết nghiên cứu luận án để tính tốn thơng số kỹ thuật búa gõ (m1, H) thơng số cực lắng (B, L, m2) cho thiết bị LBTĐ công suất triệu (m3/ giờ), sử dụng nhà máy nhiệt điện Vũng Áng thành công 115 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt: [1] Hoàng Kim Cơ (2002) Tính tốn kỹ thuật lọc bụi làm khí Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [2] Trần Ngọc Chấn (2001) Ơ nhiễm khơng khí xử lý khí thải tập – NXB KHKT Hà nội [3] Nguyễn Văn Khang (2005) Dao động kỹ thuật, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội [4] Nguyễn Trọng Giảng, Nguyễn Việt Hùng, (2003) ANSYS Mô số công nghiệp phẩn tử hữu hạn, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [5] Nguyễn Thanh Bình (2009) Giáo trình tính tốn kết cấu phƣơng pháp phần tử hữu hạn, Học viện Kỹ thuật Quân , Hà Nội [6] Nguyễn Văn Vƣợng, (2008) Sự lan truyền sóng ứng suất vật thể Nhà xuất Bách khoa – Hà nội [7] TS Nguyễn Doãn Ý (2003) Quy hoạch thực nghiệm, Nhà XB Khoa học Kỹ thuật [8] Nguyễn Phú Thái, Nguyễn Văn Vƣợng (2006) Tính tốn cơng trình chịu tải trọng xung va chạm Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật [9] V.PKOPGAEP (2006) Sổ tay tính tốn độ bền tuổi thọ chi tiết máy kết cấu Nhà xuất Hải phòng [10] Nguyễn Quốc Trung (2008) Xử lý tín hiệu lọc số Tập Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội [11] Trần Quang Dũng, Vũ Công Hàm (1983) Dao động học Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội [12] Hoàng Trọng, Chu Nguyễn Mộng Ngọc (2008) Phân tích liệu nghiên cứu với SPS, NXB Hồng Đức [13] Phạm Ngọc Phúc, Ngô Văn Quyết Tính tốn độ bền mỏi chi tiết máy có kể tới xác suất phá hủy Tuyển tập công trình khoa học Hội nghị Cơ học vật rắn biến dạng toàn quốc lần thứ VI Hà Nội 11- 1999 [14] Ngô Văn Quyết Cơ sở lý thuyết mỏi Nhà xuất Giáo dục 2000 [15] UJOV V.M VANDERBERG A.I (1981) Làm bụi khí thải cơng nghiệp [16] RUSANOV A.A (1983) Sổ tay lọc bụi tro bay M.ENERGIA [17] Nguyễn Đình Thúc.(2008) Trí tuệ nhân tạo lập trình tiến hóa NXB Giáo dục [18] Phạm Lê Tiến LATS kỹ thuật, (2011) “Nghiên cứu đánh giá độ bền mỏi tuổi thọ mỏi khung giá chuyển hƣớng trục bánh xe trục bánh xe D19E vận dụng đƣờng sắt Việt nam” [19] Nguyễn Văn Tuấn, “Phân tích số liệu biểu đồ R” Garvan Institute of Medical Research Sydney, Australia 116 Tài liệu tiếng anh [20] Brian J Schwarz, Mark H Richardson (1999).Experimental modal analysis, CSI Reliability Week, Orlando [21] Randall J Allemang (1998), “Vibration, Analytical and experiment modal analysis”, University of Cincinati, Ohio [22] Ali Akbar Lotfi Neyestanak, (2014) “Fatigue Durability Analysis of Collecting Rapping System in Electrostatic Precipitators under Impact Loading” Cyrus Advances in Materials Science and Engineering [23] S.H Kim, K.W Lee (1999) “Experimental study of electrostatic precipitator performance and comparison with existing theoretical prediction models” Kwangju Institute of Science and Technology, Department of Environmental Science and Engineering.South Korea [24] M Koralun, A Soltys, A Babs Instytut Energetyki, Gdansk, Poland (1996) “DIAGNOSTICS AND CONTROL OF ELECTRODE RAPPING SYSTEM” [25] F Miloua, A Tilmatine (2007)“Optimization of the rapping process of an intermittent electrostatic precipitator”, Univ of Poitiers, France [26] Heinz L Engelbrecht (1981) ”RAPPING SYSTEMS FOR COLLECTING SURFACES IN AN ELECTROSTATIC PRECIPITATOR” [27] “Fatigue Durability Analysis of Collecting Rapping System in Electrostatic Precipitators under Impact Loading”.Department of Mechanical and Aerospace Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University,Tehran 14778 93855, Iran [28] Yasutoshi Ueda, Kazutaka Tomimatsu(2004) “Electrohydrodynamics of spiked electrodeelectrostatic precipitators” Accepted 25 May [29] Andrzej Nowak (2012) “Vibration of collecting electrodes in electrostatic recipitators Modelling, measurements and simulation tests” University of BielskoBiała, ul Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland [30] Naerum, (1983) “Vibration Testing” Bruel & Kjaer, Denmark [31] Jae-Keun Lee, Jae-Hyun Ku, (1998) “An Experimental Study Of Electrostatic Preciptator Plate Rapping And Reentrainment” Pusan National University, Sep 25 [32] Jea-Keun Lee, Jea-Hyun Ku(1998) “An experimental study of Electrostatic recipitator plate rapping and reentrainment” School of Mechanical Engineering, Pusan National University, Pusan Korea [33] K R Parker, Ed, (1998) “Applied Electrostatic Precipitation” BlackieA&P [34] H.L.Clack(2009)“Mercury capture within coal-fired power plant electrostatic precipitators: model evaluation,” Environmental Science and Technology, pp.1460– 1466 [35] Roderick Manuzon (2014) “An Optimized Electrostatic recipitatorfor Air Cleaning of Particulate Emissions from Poultry Facilities”, in the Depart- ment of Food, Agricultural, and Biological Engineering at Ohio State University, Columbus, OH 117 [36] Adamiec-Wójcik,J Awrejcewicz,A Nowak,and S Wojciech (2014)“Vibration Analysis of Collecting Electrodes by means ofthe Hybrid Finite Element Method” University of Bielsko-Biała, Willowa 2, 43-309 Bielsko-Biała, Poland [37] A Nowak and S Wojciech (2004.) “Optimisation and experimental verification of a dust-removal beater for the electrodes of electrostatic precipitators” Computers and Structures, pp.1785–1792 [38] Chayasak Ruttanachot,Yutthana Tirawanichakul, Perapong tekasakul “Application of Electrostatic Precipitator in Collection of Smoke Aerosol Particles from Wood Combustion” Energy Technology Research Center and Department of Mechanical Engineering, Faculty of Engineering, Prince of Songkla University, Hat Yai, Songkhla 90112, Thailand [39] E.Wittbrodt,I.Adamiec-W´ ojcik, and S Wojciech (2006) “Dynamicsof Flexible Multibody Systems: Rigid Finite Element Method”,Springer, Berlin, Germany [40] S Wojciech and I Adamiec-W´ ojcik (1993) “Nonlinear vibrations ofspatial viscoelastic beams,”Acta Mechanica, pp.15–25 [41] S.Wojciechand I Adamiec-W´ojcik(1994) “Experimental and computational analysis of large amplitude vibrations of spatial viscoelastic beams,”Acta Mechanica,pp.127–136 [42] James H Turner, Phil A Lawless, Toshiaki Yamamoto, (1995) ELECTROSTATIC PRECIPITATORS) U.S Environmental Protection Agency Research Triangle Park, NC 27711 [43] LEWIS B SCHWARTZ and MELVIN LIEBERSTEIN (1974) “EFFECT OF RAPPING FREQUENCY ON THE EFFICIENCY OF AN ELECTROSTATIC PRECIPITATOR” Bureau of Technical Services, The City of New York, Dept ofAir Resources, New York, N Y 10003, USA [44] A Nowak (2011) “Modelling and Measurements of Vibrations of Collecting Electrodes in Dry Electrostatic Precipitators”,Research Monograph, Bielsko-Biała, Poland [45] I Adamiec-W´ ojcik (2011) “Modelling of systems of collecting electrodes of electrostatic precipitators by means of the rigid finiteelement method,” Archive of Mechanical Engineering, pp 27–47 [46] INSTRUCTION MANUAL VIBRATION ANALYZER RION VA-12 3-2041 Higashimotomachi, Kokubunji, Tokyo 185-8533, Japan [47] LMS (2009) “Basic of Modal Analysis” LMS International [ ] S p r o u l l T Fundamentals of electrode rapping in industrial electrical precipitators, Journal of the Air Pollution Control Association, 1965,15, N 2, p 50-55 [49] Saravanan R and Sachithanandam M (2001), “Genetic Algorithm (GA) for Multivariable Surface Grinding Process Optimisation Using a Multi – objective function model”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, pp 330-338 118 [50] Turkkan N (2001), Floating Point Genetic Algorithm - Genetik V2.02, http://www.umoncton.ca/turk/logic.htm, ngày 8/6/2019 Tài liệu tiếng Nga [51] S a r n a M Badanie przyspieszen elektrod osadczych w elektrofiltrach Energetyka, 1968,172, N4, s 124-127 [52] М о лч а н о в В Н , Бе ло ус о в B B , Бо р и с е н к о Н А Очистка вэлектрофильтрах газов, содержащих пыли с повышенной слипаемостью/в НТРС: Пром и сан очистка газов - м.: ЦИНТИхимнефтемаш, 1984, N 3, с 910 [ ] М о лч а н о в В Н , Бо р и с е н к о H А Очистка в электрофильтрах отходящих газов электролизеров алюминия - Тр Всес конф "Очистка газовых выбросов на предприятиях различных отраслей промышленности" Тез докл., ЦИНТИхимнефтемаш, 1983, с 50-51 [54] Ужов В Н Химия,1967 Очистка промышленных газов электрофильтрами [55] А ли е в Г М А , Г о н и к А Е Электрооборудование и режимы питания электрофильтров - м.: Энергия, 1971, -264 с [56] Верещагин И.П и др Основы электрогазодинамики дисперсных систем М.: Энергия, 1974, -329 с [ ] Г о л ьд с м и тВ Удар Теория и физические свойства соударяющихся тел - М.: Стройиздат, 1965 - 447 с [ ] Д е й в и с P M Волны напряжений в твердых телах Пер с англ Под ред Г С Шапиро М., Изд иностр лит., 1961 - 103 с [ ] З е г ж д а C А Соударение упругих тел - Спб: Издательство С.Петербургского университета, 1997 - 316 с [ ] К и л ьч е в с к и й Н А Теория соударения твердых тел Киев: Наукова думка, 1969 [ ] К о л ьс к и й Г Волны напряжений в твердых телах Пер с англ M., Изд иностр лит., 1955 - 192 с Trang Web tham khảo [62] Google 2014, cập nhật ngày 13/4, http://www.air-control.in/products/esp.html [63] Google 2014, cập nhật ngày 20/3, http://www.ppcesp.com/ppcart.html [64] Google 2013, cập nhật ngày http://www.qrbiz.com/product/1472881/Electrostatic-recipitator.html [65] Google 2017, cập nhật ngày 17/5, http://www.rion.co.jp/english 10/11, 119 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN [1] ( 2014)Nghiên cứu tổng quan lựa chọn gõ rũ bụi lọc bụi tĩnh điện sử lý khí thải nhà máy cơng nghiệp” Tạp chí khoa học công nghệ - Trƣờng Đại học Công nghiêp Hà nội, Số 23 trang 28-31 [2] (2017)Nghiên cứu trình va chạm búa cực lắng gõ rũ bụi, thiết bị lọc bụi điện" Tạp chí khoa học cơng nghệ - Trƣờng Đại học Công nghiêp Hà nội, Số 42 trang 21-28 [3] (2018) Nghiên cứu ảnh hưởng thông số công nghệ gõ tới hiệu suất rũ bụi mơ hình thí nghiệm thiết bị lọc bụi tĩnh điện " Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc khí lần thứ V, ISBN 978-604-67-1103-2 trang 57 [4](2019) Ứng dụng giải thuật di truyền để xác định miền thông số kỹ thuật tối ưu gõ với gia tốc có khả rũ bụi, thỏa mãn điều kiện bền cực" Tạp chí Journal of Multidisciplinary Engineering Science and Technology, https://www.jmest.org/ Published Volume 6, Issue 11 November -2019 120 PHỤ LỤC Bảng P.0 Phân tích ảnh hưởng yếu tố cơng nghệ với lực gõ SUMMARY OUTPUT Regression Statistics 0.999999387 Multiple R R Square 0.999998775 Observations ANOVA df SS Regression 33246.0589 Coefficients Standard Error -2.60781 0.09025276 Intercept m 2.33472 0.100905653 0.09375 0.100905653 H m*H 4.26563 0.100905653 MS 11082.01963 t Stat 3502.992414 895.0641289 118.3848371 33.82423917 F Significance F 272099.615 0.001409241 P-value Lower 95% 0.00018174 315.0079638 0.00071126 89.03490282 0.00537742 10.66357144 0.01881593 2.130929062 121 Giao diện chƣơng trình thuật giải di truyền Hình P Thơng tin GS Turkkan Hình P Nhập thơng số thuật tốn 122 Hình P Nhập hàm mục tiêu cần tối ƣu Bảng P Giá trị thông số sau tối ƣu phƣơng pháp GA EVOLUTION GENERATION BEST Variables 100 Pop No Fitness 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 623.82386 539.95112 539.95112 539.95112 641.03687 539.95112 539.95112 539.95112 624.15265 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 1(N) 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.4370854 1.1688429 1.1688429 1.1688429 7.1130935 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.0647067 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 2(m) 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.4944192 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5693739 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5619351 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 123 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 634.87703 539.95112 621.9132 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 636.99742 539.95112 539.95112 539.95112 632.39422 539.95112 631.68845 539.95112 539.95112 539.95112 629.76018 539.95112 626.84068 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 630.54842 539.95112 539.95112 539.95112 639.84019 539.95112 621.77909 539.95112 621.27938 539.95112 629.01126 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 624.19156 539.95112 624.98873 539.95112 635.47431 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 6.9086751 1.1688429 6.1910833 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 7.0775311 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.7742414 1.1688429 6.6653727 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.5810534 1.1688429 6.3191805 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.8504239 1.1688429 1.1688429 1.1688429 7.1664857 1.1688429 6.1912133 1.1688429 6.0376358 1.1688429 6.7448125 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.4666533 1.1688429 6.3863319 1.1688429 6.7843238 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 0.5383419 0.0337473 0.5134854 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5340421 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5335102 0.0337473 0.5434874 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5363942 0.0337473 0.5479695 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5022347 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5491224 0.0337473 0.5119111 0.0337473 0.5327853 0.0337473 0.5022517 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.4937551 0.0337473 0.515728 0.0337473 0.5644543 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 124 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 624.18374 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 625.96186 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 632.50381 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 639.12993 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 632.70704 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 623.12173 539.95112 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.0706291 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.3019866 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.7765138 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 7.4078006 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.8153341 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 6.2232788 1.1688429 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5612254 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5409496 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5343087 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5066989 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.5303153 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.521941 0.0337473 125 142 143 144 145 146 147 148 149 150 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 539.95112 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 1.1688429 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 0.0337473 Hình P Đồ thị gia tốc sau tối ƣu hóa đa mục tiêu ... thiết Để góp phần làm chủ công nghệ LBTĐ tác giả lựa chọn hƣớng nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng số thông số kỹ thuật gõ hệ thống cực lắng lọc bụi tĩnh điện tới khả rũ bụi ” làm đề tài luận án tiến... tốn thơng số kỹ thuật búa gõ (m1, H) thơng số cực lắng (B, L, m2) cho thiết bị LBTĐ công suất triệu (m3/ Đối tƣợng nghiên cứu Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hƣởng số thông số kỹ thuật gõ rũ bụi nhƣ... 1: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ BỘ GÕ RŨ BỤI TRONG LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN 1.1 Nguyên lý thu bụi điện 1.2 Phân loại lọc bụi tĩnh điện 1.3 Cấu tạo chung thiết bị lọc bụi điện