Tại Bộ môn Công nghệ Cơ khí, Khoa Cơ - Điện, tr−ờng Đại học Nông
nghiệp I - Hà nội, tôi đã thiết kế, chế tạo lò thấm nitơ thể khí phục vụ cho việc nghiên cứu đề tài dựa trên một số thiết bị có sẵn tại Bộ môn.
ảnh 4.7. Hệ thống thấm nitơ thể khí đ−ợc lắp tại Bộ môn CNCK
4.1.2.1. Hệ thống điều khiển nhiệt độ
Điện áp đầu vào: 220 (V). Điện áp đầu ra: 220 (V).
Công suất lớn nhất: 6 (kW).
Dải nhiệt độ điều chỉnh đ−ợc: 100 ữ 1200oC. Thang chia độ: 1oC
Sai số: ± 2oC.
Hệ thống hoàn toàn đóng ngắt điện tự động thông qua các chế độ đã định.
4.1.2.2. Bình khí và van điều chỉnh áp suất khí
ảnh 4.9. Bình chứa khí NH3 và van giảm áp
Bình chứa khí amoniăc (NH3) có áp lớn nhất: 50 at. Thông qua van
giảm áp, áp suất để điều chỉnh phù hợp cho quá trình sử dụng.
4.1.2.3. Lò giếng – thiết bị tạo nhiệt
Ký hiệu lò: BH∏
Không gian làm việc: Đ−ờng kính: φ = 120 (mm) Chiều cao: h = 250 (mm) Điện áp đầu vào: 220 (V)
Công suất tiêu thụ: 2,5 (kW) Nhiệt độ có thể đạt đ−ợc: 1100oC
ảnh 4.10. Lò BH∏ đ−ợc sử dụng làm thí nghiệm
4.1.2.4. Hộp thấm và phụ kiện
- Hộp thấm: Đ−ờng kính ngoài: φ = 110 (mm), Chiều cao: h = 250 (mm)
Đ−ờng kính trong: φ = 120 (mm) Chiều cao làm việc: h = 180 (mm)
Hộp thấm đ−ợc làm bằng thép ống chiều dầy 5 mm, nắp d−ới đ−ợc hàn kín, nắp trên đ−ợc bắt chặt bằng 6 bulông M8 có vòng đệm kín bằng amiăng.
- Quạt đối l−u:
Do lò của ta thiết kế dựa vào không gian làm việc có sẵn nên kích th−ớc nhỏ, không gian làm việc nhỏ chỉ có tác dụng cho việc nghiên cứu.
Chọn động cơ có đặc tính kỹ thuật: Công suất: 25 W
Điện áp: 220 V
Vận tốc: 2500 vòng/phút
Động cơ đ−ợc lắp trục có cánh quạt đ−ờng kính 50 mm tạo khí đối l−u trong lò. Góc nghiêng của cánh quạt là 15o.
ảnh 4.11. Hộp thấm, quạt và phụ kiện
Nguyên lý hoạt động của hệ thống:
Điện áp 220V/50Hz và công suất đủ lớn đ−ợc đ−a đến hệ thống điều khiển, thông qua đây điện áp đ−ợc đua đến thiết bị tạo nhiệt. Thiết bị tạo nhiệt đ−ợc gắn một can nhiệt, can nhiệt này có nhiệm vụ đ−a tin hiệu nhiệt độ từ thiết bị tao nhiệt về hệ thống điều khiển. Tuỳ thuộc vào các chế độ nhiệt độ ta đã định mà hệ thống ngắt hay đóng điện khi nhiệt độ của thiết bị tạo nhiệt tăng hay giảm.
Tuỳ thuộc vào từng chế độ ta đặt nhiệt độ khác nhau mà hệ thống duy tri nhiệt độ của lò khác nhau.
Khí NH3 từ bình chứa qua van giảm áp và hệ thống an toàn đ−ợc đ−a đến van điều chỉnh qua đ−ờng ống dẫn đi vào hộp thấm và đ−ợc quạt khuấy đều. Trong hộp thấm, NH3 đ−ợc phân ly thành:
2NH3 → 3H2 + 2N
Nitơ nguyên tử (N) khuếch tán vào bề mặt mẫu. Còn l−ợng NH3 ch−a phân ly hết và khí H2 theo đ−ờng dẫn khí thải đi ra ngoài. Để đảm bảo môi tr−ờng, ống dẫn khí thải đ−ợc sục vào n−ớc sau đó mới chẩy xuống đ−ờng n−ớc thải.
Tuỳ thuộc vào các chế độ nh− thời gian, áp suất khí, nhiệt độ thấm mà ta có các mẻ thấm khác nhau.