3. Nội dung và phương phỏp nghiờn cứu
3.2.6Thiết bị phõn tớch khớ thải
Đõy là thiết bị đo và hiển thị nồng độ khớ xả. Nú bao gồm hệ thống lấy mẫu CVS và hệ thống phõn tớch thành phần khớ xả. Nồng độ cỏc chất độc hại trong khi đo gồm CO, HC, NOx, … sẽ được hiển thị trực tiếp trờn màn hỡnh của tủ phõn tớch khớ thải CEB-II (Hỡnh 3.13).
Hỡnh 3.12. Sơ đồ khối thiết bị đo ỏp suất khớ thể trong xi lanh động cơ
1. Buồng chỏy động cơ; 2. Cảm biến ỏp suất; 3. Bộ xử lý tớn hiệu và khuyếch đại; 4. Cảm biến vị trớ gúc quay trục khuỷu (shaft encoder); 5. Card biến đổi tớn hiệu tương tự (analogue) thành tớn hiệu số (digital); 6. mỏy vi tớnh.
2 3 4 1 6 5 A/D
a) Hệ thống đo CO
Thiết bị phõn tớch khớ CO (hỡnh 3.14) là một thiết bị đo bằng tia hồng ngoại, nú bao gồm: 1. Buồng phỏt tia hồng ngoại; 2. Màn chắn; 3. Đĩa khoột cỏc rónh; 4. Buồng chứa khớ mẫu; 5. Buồng chứa khớ CO được ngăn cỏch bằng một tấm màng cao su; 6. Thiết bị đo độ vừng của màng; 7. Buồng chứa khớ CO được ngăn cỏch bằng một tấm màng cao su; 8. Buồng chứa khớ mẫu.
Displayed results
Hỡnh 3.13. Tủ phõn tớch khớ và màn hỡnh hiển thị kết quả phõn tớch
CO hấp thụ bức xạ hồng ngoại ở bước súng cỡ 4,7 m vỡ thế sự cú mặt và số lượng của CO cú thể xỏc định bởi sự gión nở của CO tại buồng đo khi cú tia hồng ngoại đi qua.
Khi cần đo lượng CO cú trong khớ mẫu người ta cho khớ mẫu đi vào buồng (4). Sau đú cho đốt đốn hồng ngoại (1). Tia hồng ngoại đi qua buồng (4) và buồng (8), buồng (4) cú CO nờn một phần tia hồng ngoại bị hấp thụ, cũn buồng (8) chỉ cú khớ N2 vỡ vậy tia hồng ngoại đi qua hoàn toàn. Để lượng hồng ngoại qua hai buồng là như nhau người ta cho đĩa (3) quay, trờn đĩa (3) cú xẻ cỏc rónh sao cho thời gian cho tia hồng ngoại qua rónh trong và ngoài là bằng nhau. Sau khi đi qua hai buồng (4) và (8), tia hồng ngoại tới buồng (5) và buồng (7). Trong hai buồng này chứa toàn CO, lỳc này tia hồng ngoại sẽ bị CO hấp thụ hoàn toàn làm tăng nhiệt độ của khối khớ trong buồng (5) và buồng (7), tương ứng với sự tăng nhiệt độ là sự tăng ỏp suất. Hai buồng (5) và (7) được ngăn cỏch với nhau bằng một màng cao su. Trong hai chựm tia hồng ngoại, chựm tia hồng ngoại đi qua buồng (4) đó bị hấp thụ một phần tại đú vỡ vậy sự hấp thụ tia hồng ngoại tại buồng (5) ớt hơn buồng (7) do đú cú sự chờnh lệch ỏp suất giữa hai buồng. Sự chờnh lệch ỏp suất này làm cho màng cao su bị cong, đo độ cong người ta cú thể tớnh được độ chờnh lệch ỏp suất. Qua tớnh toỏn độ chờnh ỏp suất người sẽ biết được lượng CO đó hấp thụ tia hồng ngoại. Lượng CO đú chớnh là lượng CO cú trong khớ xả.
b) Hệ thống đo NOx và NO
Thiết bị đo NOx và NO trong tủ phõn tớch khớ của phũng thớ nghiệm này là thiết bị hoạt động theo nguyờn lý quang húa. Sơ đồ nguyờn lý được thể hiện trờn Hỡnh 3.15.
Thiết bị bao gồm cỏc bộ phận chớnh theo chỳ thớch trờn sơ đồ như sau: 1. Khớ ụzụn được sinh ra nhờ một thiết bị tạo ụzụn.
2. Bộ phận chuyển đổi NO2 thành NO.
3. Buồng phản ứng đo NOx cú cỏc đường dẫn khớ ụzụn và khớ mẫu 4. Buồng phản ứng đo NO cú cỏc đường dẫn khớ ụzụn và khớ mẫu. 5. Bộ hủy ụzụn trước khi thải ra mụi trường
6. Bộ đo cường độ ỏnh sỏng.
Thiết bị hoạt động dựa vào hiện tượng khớ quang hoỏ để xỏc định hàm lượng NO, NOx . Trước tiờn, khụng khớ được đưa vào lũ tạo ụzụn. Trong lũ O2 của khụng khớ nạp vào được chuyển thành O3 nhờ tia lửa điện và sau đú được đưa đến buồng phản ứng.
Tại buồng phản ứng, NO2* hoạt tớnh được tạo ra qua phản ứng sau: NO + O3 = NO2* + O2
Sau đú NO2* hoạt tớnh nhanh chúng trở lại trạng thỏi ổn định NO2 và phỏt ra anh sỏng hv:
NO2* NO2 + hν
Như vậy, cường độ ỏnh sang phỏt ra tỷ lệ với lượng NO2*, tức là phụ thuộc và hàm lượng NO trong khớ mẫu đưa vào buồng phản ứng với O3. Do đú, để đo lượng NO cú trong khớ xả, người ta đưa trực tiếp khớ xả vào buồng phản ứng. Trong buồng phản ứng cú O3 vỡ vậy một phần NO cú trong khớ xả mẫu sẽ phản ứng với O3 và tạo ra NO2*, NO2 hoạt tớnh tồn tại khụng lõu trong điều kiện bỡnh thường vỡ vậy nú sẽ tự động về NO2 khụng hoạt tớnh bằng cỏch phúng đi một phần năng lượng dưới dạng tia sỏng. Người ta đo cường độ tia sỏng thu được và dựa vào đú để xỏc định lượng NO phản ứng. Từ lượng NO phản ứng người ta cú thể tớnh ra lượng NO cú trong khớ xả mẫu.
Để đo lượng NOx (gồm NO và NO2) cú trong mẫu khớ xả, người ta cho tất cả mẫu khớ xả phải đi qua một bộ chuyển đổi từ NO2 thành NO. Phần lớn NO2 được chuyển đổi thành NO, sau đú tất cả khớ xả đó qua chuyển đổi được đưa tới buồng phản ứng. Tương tự như là với NO, trong buồng phản ứng một lượng NO cú trong khớ xả sẽ phản ứng với O3 và tạo thành NO2 hoạt tớnh. NO2 hoạt tớnh (NO2 năng lượng cao) sẽ lại tự nhảy về mức năng lượng thấp và phỏt ra ỏnh sỏng, từ đú người ta tớnh ra lượng NOx cú trong khớ xả.
Trong tất cả cỏc phản ứng của bộ phõn tớch NO và NOx đều xảy ra với hiệu suất nhất định. Vỡ vậy để biết được chớnh xỏc lượng chất cú trong khớ xả, người ta phải xỏc định được hiệu suất phản ứng. Để xỏc định được hiệu suất phản ứng người ta phải biết được lượng chất tham gia phản ứng. Vỡ vậy trong hệ thống CEBII cú một bộ phận đo hiệu suất phản ứng tạo O3 và hiệu suất phản ứng sinh ra NO.
c) Hệ thống đo HC
Hệ thống đo HC dựa vào hiện tượng khớ CnHm chỏy trong mụi trường đặc biệt sẽ tạo ra cỏc Ion. Đo lượng Ion người ta cú thể xỏc định được lượng HC.
Cấu tạo của hệ thống đo CnHm
Hệ thống đo HC cú sơ đồ nguyờn lý như hỡnh (3.16), bao gồm cỏc thành phần sau:
- Hệ thống cú ba đường dẫn khớ vào. Một là đường dẫn khớ mẫu vào. Hai là đường dẫn khớ chỏy (hỗn hợp H2/He). Ba là đường khớ tạo mụi trường chỏy.
- Buồng phản ứng cú gắn cảm biến nhiệt độ. - Bộ đỏnh lửa để sinh tia lửa mồi.
- Cặp cực điện được nối với một bộ khuyếch đại và một bộ đo điện ỏp. - Bộ cảm biến nhiệt độ PT100.
- Bộ bơm khớ nộn tạo độ chõn khụng để hỳt khớ chỏy ra. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguyờn tắc hoạt động:
Khớ mẫu cần đo được đưa vào hệ thống với ỏp suất 580mbar và lưu lượng 1500 l/h. Nú được hoà trộn với khớ chỏy (hỗn hợp H/He) được đưa vào ở đường ống thứ hai. Khớ chỏy cú ỏp suất là 1050 mbar, cú lưu lượng là 30 l/h. Khớ mẫu và khớ chỏy được trộn với nhau và đưa vào buồng chỏy với ỏp suất là 680 mbar.
Trong buồng phản ứng người ta bơm hỗn hợp khớ (20% O2, 80%N2) vào làm mụi trường chỏy. Khi khớ mẫu và khớ chỏy được đưa vào, bộ đỏnh lửa bật tia lửa đốt chỏy. Trong điều kiện như vậy khớ HC khụng chỏy mà bị bẻ góy thành cỏc Ion. Cỏc Ion sinh ra trong mụi trường cú từ trường của cặp điện cực, nú sẽ bị hỳt về hai bản cực và tạo thành dũng điện ở trong mạch. Dũng điện được khuyếch đại khi đi qua bộ khuyếch đại và được đưa tới bộ đo điện ỏp. Dựa vào cường độ dũng điện người ta sẽ đỏnh giỏ được lượng HC cú trong khớ mẫu. Khi đo lượng HC cú trong khớ xả của động cơ, cỏc điều kiện đo rất được chỳ ý. ỏp suất đầu vào phải đảm bảo chớnh xỏc, lưu lượng phải đầy đủ. Cú như vậy thỡ quỏ trỡnh đo với đỳng.
d) Hiệu chuẩn thiết bị đo.
Thiết bị phõn tớch khớ được hiệu chuẩn trước mỗi ca thớ nghiệm đảm bảo điểm 0 và thang đo theo yờu cầu thớ nghiệm. Để hiệu chuẩn mỗi dụng cụ đo, cần cú khớ mẫu 0% (thường là khớ trơ N2) và khớ mẫu thể hiện giỏ trị thang đo (khớ mẫu này thường cú thành phần khớ cần đo trong khớ trơ. Qui trỡnh hiệu chuẩn được tuõn thủ đỳng theo tài liệu hướng dẫn của nhà chế tạo thiết bị đo.