Chương 2 CƠ SỞ Lí THUYẾT 2.1 Sự hỡnh thành cỏc thành phần khớ thải chớnh.
2.4.2Nguyờn lý một số thiết bị phõn tớch thành phần khớ thả
Hỡnh 2.10 Nguyờn lý của mỏy phõn tớch NDIR
1- Mụ tơ tạo dao ủộng 2- Bộ tạo dao ủộng 3- Buồng so sỏnh 4- Bộ phận ghi
5- Cảm biến 6- Khuếch ủại chớnh 7- Khuếch ủại sơ bộ 8- Màng
9- Buồng ủo 10- Buồng sỏng Tia hồng ngoại từ nguồn phỏt xuyờn qua buồng ủo và buồng so sỏnh.
Khi nồng ủộ của khớ ủo trong buồng ủo thay ủổi, một phần cỏc tia hồng ngoại bị hấp thụ và năng lượng của cỏc tia tỏc dụng lờn cảm biến cũng thay ủổi tỷ
lệ. Do buồng so sỏnh chứa khớ khụng hấp thụ tia hồng ngoại nờn nú luụn gửi
ủến cảm biến một năng lượng khụng ủổi. điều này gõy ra sự khỏc nhau về
trong mỗi buồng bị chặn ngắt quóng bởi bộ tạo dao ủộng quay, năng lượng tia hồng ngoại bị hấp thụ bởi cảm biến ủược chuyển thành ỏp suất và gõy ra sự
dao ủộng trờn màng mỏng của ủầu thu số tụ ủiện ủược gắn trong cảm biến. Dao ủộng này ủược biến ủổi thành tớn hiệu ủiện xoay chiều và gửi ủến bộ
phận ghi của mỏy phõn tớch.
Hỡnh 2.11 Sơủồ mỏy phõn tớch khớ xả hồng ngoại cảm biến ủiện dung
Trờn hỡnh 2.11 giới thiệu sơ ủồ mỏy phõn tớch khớ xả hồng ngoại với cảm biến ủiện dung. Nguồn bức xạ hồng ngoại là hai sợi ủốt bằng hợp kim Nicrom. Dũng bức xạủược phản xạ bởi cỏc gương cầu ủi ủến hai kờnh quang, bị ngắt sỏu lần trong một giõy bởi ủĩa quay ủược truyền ủộng bởi một ủộng cơ ủồng bộ. Ở kờnh dẫn quang trờn bố trớ buồng làm việc 5, qua ủú khớ xả cần phõn tớch ủược dẫn liờn tục tuần hoàn qua cửu 4, ở kờnh dưới buồng số 5 nạp
ủầy nito hoặc khụng khớ sạch. Sau ủũ dũng bức xạủi qua bộ lọc 6, bộ lọc này hấp thụ cỏc thành phần bức xạ hồng ngoại khụng cần ủo và ủi ủến buồng hấp thụ visai 7. Buồng 7 ủược ngăn cỏch cõn bằng nhờ cảm biến dõn dụng 8. Thành phần bức xạ hấp thụ làm núng khớ trong buồng hấp thụ và làm tăng ỏp suất khớ. Khi tăng nồng ủộ của thành phần cần ủo trong khớ xả, dũng bức xạủi vào buồng hấp thụ nờn bị yếu ủi, do vậy nhiệt ủộ và ỏp suất ở ủú giảm và thay
ủổi theo tần số ngắt của ủĩa quay. Tớn hiệu thay ủổi ủiện dung từ cảm biến 8
ủi qua bộ khuếch ủại và mỏy dũ pha ủến bộ phận hiển thị. Mỏy phõn tớch khớ xả hồng ngoại nhạy cảm với nhiệt ủộ do ủú nhiệt ủộ của khớ xảủược ổn ủịnh nhờ bộ phận làm mỏt. Trước ủú khớ xả cần ủược lọc và tỏch nước ngưng tụ.
đểủảm bảo nồng ủộ khớ ủi qua buồng làm việc, người ta sử dụng bơm ủể giữ ỏp suất khụng ủổi. Hỡnh 2.12 Buồng ủo hồng ngoại với cảm biến dũng khớ 1- Buồng ủún cú V1 và V2 2- đầu ủo dũng khớ 3- Buồng ủo 4- đĩa quay nhờủộng cơ ủiện 5- Bộ phỏt hồng ngoại
Cũng sử dụng phương phỏp hấp thụ hồng ngoại, người ta cũn dựng loại buồng ủo với cảm biến dũng khớ (Hỡnh 2.12)
Thiết bị gồm một bộ phỏt tia hồng ngoại ủược ủốt núng ủến 7000C. Tia hồng ngoại ủược phỏt ra từ thiết bị ủi qua buồng ủo 3 ủến buồng ủún 1. Khi
ủo CO, khớ xả trong buồng ủún ủó cú hàm lượng CO xỏc ủịnh. Trong buồng
ủún, một phần bức xạ hồng ngoại bị hấp thụ. Sự hấp thụ bức xạ hồng ngoại là nguyờn nhõn gõy ra sự tăng nhiệt ủộ khớ, tạo nờn một dũng khớ ủi từ khụng gian V1 qua cầu ủo dũng sang khụng gian V2. Do bức xạ hồng ngoại từ bộ
ra dũng khớ cơ sở ủổi chiều giữa hai khụng gian V1 và V2. đầu ủo dũng khớ biến ủổi tớn hiệu dũng khớ thành tớn hiệu ủiện ủổi chiều. Phần khớ cần ủo cú hàm lượng CO thay ủổi ủi qua buồng hấp thụ một phần năng lượng bức xạ, do
ủú phần năng lượng này giảm dũng khớ cơ sở trong buồng ủún qua ủầu ủo, nhờ ủú ủộ lệch tớn hiệu nhận ủược so với tớn hiệu ủổi chiều cơ sở sẽ là số ủo hàm lượng CO trong khớ xả cần ủo. đối với cỏc thành phần khớ xả khỏc như
CH, CO2, NOx cũng cú nguyờn lý ủo tương tự.
Hỡnh 2.13 Nguyờn lý của FID
1- Buồng chỏy 2- Vũi phun 3- điện trở cao 4- Cảm biến 5- Cực gúp
Người ta cũng cú thể thực hiện việc ủo nồng ủộ HC theo nguyờn lý của FID. đõy là một thiết bị phỏt hiện sự ion húa của ngọn lửa. Nguyờn lý của phộp ủo là: Nếu cú một lượng nhỏ cỏc hydrocacbon trong ngọn lửa hydro, nhiệt ủộ trong ngọn lửa sẽ làm cỏc hydrocacbon này phõn chia, tạo ra ion. Những ion này ủược sinh ra tỷ lệ với nồng ủộ hydrocacbon. Hỡnh 2.13 giới thiệu nguyờn lý kết cấu và hoạt ủộng của FID.
Một khớ mẫu và nhiờn liệu ủược trộn ở phần A của vũi phun. Hỗn hợp sau ủú hũa trộn với khụng khớ trong buồng chỏy. Một ủiện ỏp õm cao ủược
ủặt vào vũi phun và một ủiện ỏp dương ủặt vào cực gúp. Cảm biến xỏc ủịnh cường ủộ dũng ủiện (dũng ion) ủi giữa hai cực (vũi phun và cực gúp) bằng cỏch ủếm sự thay ủổi số lượng ion ủược sinh ra trong ngọn lửa hydro. Nồng (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
ủộ HC ủược tớnh theo ủú, kết quảủược gửi về bộ phận ghi.
Hỡnh 2.14 Nguyờn lý của CLD 1- Ống phản ứng 2- Chất phỏt sỏng 3- Khuếch ủại 4- Chỉ thị 5- Nguồn ủiện cao ỏp 6- Cảm biến 7- Lọc
Trong phộp ủo nồng ủộ NOx, một NDIR hay CLD (bộ phỏt hiện quang húa) ủược sử dụng. Ởủõy chỳng ta sẽ miờu tả nguyờn lý của một CLD, khi NO tỏc dụng với O3, sẽ cú một phản ứng húa học xảy ra, ủồng thời ỏnh sỏng của một bước súng ủặc biệt cũng ủược phỏt ra, cường ủộ ỏnh sỏng phỏt ra tỷ lệ với nồng
ủộ NO. Hơn nữa ở nhiệt ủộ cao, NOx biến thành NO tạo ra một phản ứng húa học giống như trờn, cường ủộ ỏnh sỏng sinh ra tại thời ủiểm này ủược ủo lại.
Hỡnh 2.14 mụ tả nguyờn lý của CLD. Khớ NO và O3ủược ủưa vào ống phản ứng và một phản ứng húa học xảy ra. ỏnh sỏng ủi xuyờn qua một thiết bị
lọc và ủược ủo bằng một mỏy khuếch ủại quang học (PM), tại ủõy nú ủược khuếch ủại và ủo ủể tớnh ra nồng ủộ NO trong khớ xả.
Hỡnh 2.15 Cảm biến Lambda
1- Ống xả 2- điện cực 3- Tiếp ủiểm 4- Tiếp xỳc với vỏ
5- Lớp gốm bảo vệ Us- điện ỏp cảm biến
Hàm lượng O2 cũn lại trong khớ xả ủược ủo nhờ cảm biến Lambda
ủược lấy tớn hiệu vào ủể hệ thống ủịnh lượng nhiờn liệu ủiều chỉnh hỗn hợp nhiờn liệu ủiều chỉnh hỗn hợp nhiờn liệu - khụng khớ trong quỏ trỡnh chỏy rất chớnh xỏc ủến giỏ trị a = 1. Một phần của ủầu ủo Creramic nằm trong dũng khớ xả cũn một phần khỏc tiếp xỳc với khụng khớ mụi trường. Bề mặt của ủầu
ủo Creramic nối với cỏc ủiện cực ủược phủ một lớp mỏng Platin cú thể cho khớ ủi qua vật liệu Creramic của ủầu ủo cú thể dẫn ủiện (cỏc ion ụxy), khi nhiệt ủộ vượt quỏ 3000 C. Nếu thành phần O2ở hai phớa khỏc nhau thỡ sẽ xuất hiện giữa hai bề mặt giới hạn một ủiện ỏp. điện ỏp này chớnh là sốủo sai lệch hàm lượng O2ở hai phớa của ủầu ủo.
Trong khớ xả của ủộng cơ, cả khi chỏy trong trạng thỏi thừa nhiờn liệu vẫn cũn dư hàm lượng O2 . Hàm lượng O2 trong khớ xả phụ thuộc với mức ủộ
mạnh vào thành phần hỗn hợp nhiờn liệu - khụng khớ ủưa vào trong ủộng cơ. Quan hệ này cho phộp lấy hàm lượng O2 trong khớ xả làm số ủo hệ số thừa khụng khớ.
Phương phỏp phõn tớch khớ xả hồng ngoại ủược cỏc hóng CAN (Mỹ), Hofman và Infralit (đức), Jahagimoto (Nhật), Tecnotest (Italy)Ầứng dụng.