Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ của bộ gõ tới hiệu suất rũ bụi trong mô hình thí nghiệm thiết bị lọc bụi tĩnh điện

Nghiên cứu này đề cập đến sự ảnh hưởng một số thông số công nghệ của búa gõ tới khả năng rũ bụi của tấm điện cực lắng trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện. Các kết quả thu được trong trong nghiên cứu sẽ được sử dụng làm tài liệu tham khảo khi thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện có các công suất lọc bụi khác nhau.

HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 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 Study on influence of technological parameters of percussion on the performance of dust extraction in experimental model of electrostatic precipitator Nguyễn Tiến Sỹ1,*, Hoàng Văn Gợt2, Dương Văn Long2 Trường Đại học Công nghiệp Hà nội Viện Nghiên cứu Cơ khí Email: tiensyhaui.edu@gmail.com Mobile: 0904938056 Tóm tắt Từ khóa: Lực gõ, Gia tốc, Hiệu suất rũ bụi, Thông số công nghệ búa gõ Nghiên cứu đề cập đến ảnh hưởng số thông số công nghệ búa gõ tới khả rũ bụi điện cực lắng thiết bị lọc bụi tĩnh điện Các kết thu trong nghiên cứu sử dụng làm tài liệu tham khảo thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện có cơng suất lọc bụi khác Phương pháp phân tích hồi quy thực ngiệm công cụ để xác định mối tương quan thông số công nghệ gõ tới hiệu suất rũ bụi Abstract Keywords: Force, Acceleration, Efficiency Rapping, Parameters hammer type This study refers to the influence of some technological parameters of the hammer type on the ability of dust settling of the deposition electrodes in electrostatic precipitators The results obtained in the study will be used as reference material when designing electrostatic precipitators with different dust filtration capacities The method of regression analysis is a tool to determine the correlation between the technological parameters of percussion and the performance of dusting Ngày nhận bài: 05/8/2018 Ngày nhận sửa: 14/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 GIỚI THIỆU Khi cực lắng thiết bị lọc bụi tĩnh điện chịu tác dụng lực từ búa gõ tạo dao động làm phát sinh gia tốc chuyển động lực qn tính [6] Để tách bụi giá trị gia tốc chuyển động phải thắng lực hút tĩnh điện hạt bụi [3] Việc nghiên cứu nhằm tìm mối quan hệ ảnh hưởng thông số búa gõ tới gia tốc chuyển động lọc bụi tuổi thọ thiết bị hợp lý, qua xác định thông số công nghệ phù hợp búa gõ, tạo gia tốc bề mặt cực lắng có khả rung rũ bụi HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hiệu suất rũ bụi Hiệu suất rũ bụi độ bụi bám bề mặt lọc có ngoại lực tác động, độ bề mặt lọc có ảnh hưởng tới khả hút tĩnh điện hạt bụi Để đánh giá khả rũ bụi người ta sử dụng đại lượng gia tốc trượt (a) lọc, có quan hệ với lực gõ rũ bụi (Ft) mô tả hàm quan hệ tốn học có dạng tổng quát sau: a = f(Ft) (1) Trong lực gõ búa (Ft) lại phụ thuộc vào thông số khối lượng búa m1 , chiều dài cánh tay địn búa gõ R, góc rơi búa φ1 tỷ lệ tương quan khối lượng búa gõ m1 với khối lượng cực lắng m2 hình Hình Sơ đồ nguyên lý va chạm búa gõ Quan hệ thông số công nghệ búa với lực gõ mô tả hàm tốn học có dạng tổng qt sau Ft = f(φ1, m1, H) Trong đó: φ1 - Góc rơi búa (độ) m1 - Khối lượng búa gõ (kg) H - Chiều cao rơi búa(m) 2.2 Mơ hình thí nghiệm Hình Sơ đồ nguyên lý va chạm búa gõ (2) HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Thí nghiệm xác định lực gõ búa cách thay đổi khối lượng búa gõ m1, chiều cao rơi búa gõ H thay đổi góc rơi tự búa φ1 Cơ chế va chạm búa gõ mơ tả hình 2[2] Khi vị trí cực đại, búa tiếp tục di chuyển đến vị trí hợp với phương thẳng đứng góc α (khoảng 100) thực chuyển động rơi tự quay quanh trục cố định có bán kính Ri đến va chạm vào đầu khung lọc (đe), chiều cao rơi tự Hi tính công thức sau Hi = Ri(1 - cosφ1) (3) Góc φ1 tạo vị trí búa rơi tự với điểm va chạm, người ta thay đổi góc φ1 cách khống chế chiều cao rơi búa lực ma sát búa thực chuyển động quay tròn quanh trục chúng, thí nghiệm gõ rũ bụi bán kính quay búa lấy khoảng từ 250 đến 290 mm, áp dụng cơng thức (3) ta tính chiều cao rơi búa ghi bảng Bảng Thông số chiều cao rơi búa STT R (mm) H (mm) 250 496 max 290 576 Mơmen qn tính búa gõ tính cơng thức: I = 1/3m1R2 (4) Cơng thức (4) cho thấy momen qn tính tăng tỉ lệ thuận với khối lượng búa m1 bình phương khoảng cách bán kính quay R, momen quán tính thay đổi ảnh hưởng tới lực tác động búa gõ Lực gõ trước va chạm búa lọc xác định công thức : (5) Căn vào điều kiện giới hạn toán, tiến hành xây dựng bảng kế hoạch thực nghiệm ma trận thí nghiệm bảng bảng trực giao thơng số thí nghiệm bảng Bảng Bảng kế hoạch thực nghiệm STT Các mức Yếu tố Bước nhảy Mức Mức sở Mức Góc rơi búa φ1(độ) 170 130 90 40 Khối lượng búa gõ m1(kG) 90 70 50 20 Chiều cao rơi búa Hrơi (mm) 576 536 496 40 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Bảng Bảng trực giao thơng số thí nghiệm STT X1 X2 X3 φ1 (độ) m1 (kG) H (m) φ1.m1 φ1.H m1.H F (N/m) -1 -1 -1 90 50 0.496 4500 44.64 24.8 155.90 -1 -1 170 50 0.496 8500 84.32 24.8 219.63 -1 -1 90 90 0.496 8100 44.64 44.64 280.62 1 -1 170 90 0.496 15300 84.32 44.64 395.34 -1 -1 90 50 0.576 4500 51.84 28.8 168.00 -1 170 50 0.576 8500 97.92 28.8 236.68 -1 1 90 90 0.576 8100 51.84 51.84 302.40 1 170 90 0.576 15300 97.92 51.84 426.03 Trong đó: + X1: Góc rơi búa φ1(độ) + X2: Khối lượng búa gõ m1 (kg) + X3: Chiều cao rơi búa gõ Hrơi (mm) 2.3 Phân tích ảnh hưởng yếu tố thí nghiệm tới lực gõ búa Từ thơng số thí nghiệm bảng 3, sử dụng phần mềm MINITAB để xác định xem có ảnh hưởng yếu tố đầu vào thông số công nghệ gõ với yếu tố đầu lực gõ búa hay khơng Q trình chạy cho kết phân tích hình Hình Biểu đồ ảnh hưởng yếu tố công nghệ tới lực gõ búa Kết phân tích biểu đồ Pareto với độ tin 85% cho thấy yếu tố A,B,C có ảnh hưởng tới giá trị lực gõ, ảnh hưởng lớn B ứng với khối lượng búa gõ m1 góc rơi búa φ bán kính tay búa R, ngồi cịn có ảnh hưởng biến tương tác AB Đây sở để tiến hành trực giao với thơng số thí nghiệm gõ rũ bụi 2.4 Ma trận trực giao Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng thông số đầu vào: (φ1), (m1) (R) đến thông số đầu lực gõ (Ft), sử dụng phương pháp ma trận trực giao với số nghiệm 23 = thêm thí HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 nghiệm dự đoán vùng trung tâm với thông số vận hành (φ), (m1) (R) có giá trị khơng thay đổi bảng Bảng Ma trận trực giao STT X1 X2 X3 φ1 (độ) m1 (kG) H (m) φ1.m1 φ1.H m1.H F (N/m) -1 -1 -1 90 50 0.496 4500 44.64 24.8 155.90 -1 -1 170 50 0.496 8500 84.32 24.8 219.63 -1 -1 90 90 0.496 8100 44.64 44.64 280.62 1 -1 170 90 0.496 15300 84.32 44.64 395.34 -1 -1 90 50 0.576 4500 51.84 28.8 168.00 -1 170 50 0.576 8500 97.92 28.8 236.68 -1 1 90 90 0.576 8100 51.84 51.84 302.40 1 170 90 0.576 15300 97.92 51.84 426.03 0 120 70 0.53 8400 63.6 37.1 276.32 10 0 120 70 0.53 8400 63.6 37.1 276.32 11 0 120 70 0.53 8400 63.6 37.1 276.32 Hàm mục tiêu lựa chọn có dạng hàm hồi quy toàn phương sau [5]: (6) KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Từ bảng trực giao thông số thí nghiệm bảng 4, giải hệ phương trình theo phương pháp phân tích thống kê SPSS thu hệ số hàm hồi quy (6) phương trình (7): (7) F = -3671,24 +15,54φ +149,37m1 +13,81R - 0,44φ.m1 - 0,05φ.R + 0,159m1.R Từ tham số phương trình hồi quy (6) xây dựng biểu đồ hệ số hồi quy với yếu tố gõ rũ bụi biến tương tác hình Hình Hệ số hiệu ứng yếu tố tương tác Mặt khác từ kết thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng lực gõ tới gia tốc chuyển động phần tử điện cực lắng mơ hình thí nghiệm gõ rũ bụi, thiết bị lọc bụi tĩnh điện [3] thu số liệu bảng HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Bảng Tương quan lực gõ với gia tốc trung bình TT Lực Ft (N) Gia tốc trung bình a (m/s2) 219,135 1658 234,787 2092 250,44 2278 Từ số liệu thí ngiệm bảng xây dựng mối quan hệ lực gõ gia tốc hình Hình Đồ thị mơ tả quan hệ lực gõ với gia tốc Phương trình hồi quy (8) thể mối quan hệ toán học yếu tố đầu vào lực gõ tương ứng với biến (x) yếu tố đầu gia tốc ứng với biến (y) y = 9,545x + 174,99 (7) Từ phương trình(7) (8) nhận xét sau: - Phương trình (8) cho phép ứng dụng để tìm giá trị lực gõ ban đầu búa gõ cần tác động vào đầu đe cực lắng biết vùng giới hạn gia tốc cực lắng tương ứng với dạng bụi cơng suất lọc bụi cụ thể - Từ phương trình (7) biết lực gõ ban đầu xây dựng thông số kỹ thuật công nghệ gõ khối lượng búa gõ m1 , kích thước bán kính quay búa R góc rơi búa φ1, phù hợp với hệ thống lọc bụi tĩnh điện có cơng suất lọc bụi khác KẾT LUẬN Từ thí nghiệm phân tích ảnh hưởng thơng số cơng nghệ búa gõ tới giá trị lực gõ thí nghiệm phân tích ảnh hưởng lực gõ tới gia tốc trượt, xây dựng phương trình hồi quy(6),(7) cho phép ứng dụng để xác định thông số kỹ thuật búa gõ phù hợp với khả rung rũ bụi cực lắng trường tĩnh điện thiết bị lọc bụi tĩnh điện Kết nghiên cứu sử dụng làm tài liệu tham khảo thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện mới, cho phép hướng tới lập trình điều khiển thích nghi thơng số kỹ thuật công nghệ gõ nồng độ bụi dạng bụi thay đổi HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Tiến Sỹ, Hoàng Văn Gợt , Dương Văn Long (2017) Nghiên cứu trình va chạm búa cực lắng gõ rũ bụi, thiết bị lọc bụi điện" Tạp chí khoa học cơng nghệ - Trường Đại học Công nghiệp Hà nội, Số 42 tháng 10/2017 trang 46-49 [2] Nguyễn Tiến Sỹ, Hoàng Văn Gợt , Dương Văn Long (2017) Đánh giá ảnh hưởng lực kích động tuần hồn tới dao động biến dạng cực lắng buồng lọc, thiết bị lọc bụi tĩnh điện" Tạp chí khoa học cơng nghệ - Trường Đại học Công nghiêp Hà nội, Số 84 trang 21-28 [3] Nguyễn Tiến Sỹ, Hoàng Văn Gợt , Dương Văn Long (2017) Đánh giá ảnh hưởng lực gõ tới gia tốc chuyển động phần tử điện cực lắng mơ hình thí nghiệm thiết bị lọc bụi điện" Tạp chí khí Việt nam - Số Phạm Văn Đồng – Hà nội [4] GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển (2005) Quy hoạch thực nghiệm, Nhà XB Khoa học Kỹ thuật [5] F Miloua1.Research unit “Electrostatics and High-Voltage Engineering”, IRECOM Laboratory University of Sidi-Bel-Abbes, Algeria IUT of Angoulˆ eme, Univ of Poitiers, France.Accepted: 17 October 2007 [6] S p r o u l l ( 1965), Fundamentals of electrode rapping in industrial electrical precipitators, Journal of the Air Pollution Control Association, N 2, p 50-55  ... búa gõ phù hợp với khả rung rũ bụi cực lắng trường tĩnh điện thiết bị lọc bụi tĩnh điện Kết nghiên cứu sử dụng làm tài liệu tham khảo thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện mới, cho phép hướng tới. .. số thí nghiệm gõ rũ bụi 2.4 Ma trận trực giao Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng thông số đầu vào: (φ1), (m1) (R) đến thông số đầu lực gõ (Ft), sử dụng phương pháp ma trận trực giao với số nghiệm. .. CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Hiệu suất rũ bụi Hiệu suất rũ bụi độ bụi bám bề mặt lọc có ngoại lực tác động, độ bề mặt lọc có ảnh hưởng tới khả hút tĩnh điện