Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi NGuyÔn ®×nh c¬ng ------------------------------------------- LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc c«ng nghÖ c¬ khÝ Ngµnh: C«ng nghÖ c¬ khÝ Nghiªn cøu, vËn hµnh thiÕt bÞ ph©n tÝch khÝ th¶i TRO - 8040 ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt th¶i g©y « nhiÔm tõ «t« - xe m¸y NguyÔn §×nh C¬ng 2007 - 2009 Hµ néi 2009 Hµ néi 2009 17051113889871000000 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi ------------------------------------------- LuËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Nghiªn cøu, vËn hµnh thiÕt bÞ ph©n tÝch khÝ th¶i TRO - 8040 ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt th¶i g©y « nhiÔm tõ «t« - xe m¸y Ngµnh: C«ng nghÖ c¬ khÝ M sè: NguyÔn §×nh c¬ng Ngêi híng dÉn khoa häc: PGS. nguyÔn viÕt tiÕp Hµ néi 2009 LuËn v¨n th¹c sü Häc viªn: NguyÔn §×nh C¬ng Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan r»ng, sè liÖu vµ nh÷ng kÕt qu¶ thùc nghiÖm ®îc nghiªn cøu trong luËn v¨n lµ hoµn toµn thùc tÕ kh¸ch quan. Nh÷ng kÕt qu¶ t¬ng tù cha tõng ®îc sö dông ®Ó b¶o vÖ mét häc vÞ nµo. T¸c gi¶ luËn v¨n NguyÔn §×nh C¬ng Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y LuËn v¨n th¹c sü Häc viªn: NguyÔn §×nh C¬ng Lêi c¶m ¬n T«i xin tr©n träng c¶m ¬n thµy PGS-TS NguyÔn ViÕt TiÕp ®· t¹o ®iÒu kiÖn, híng dÉn vµ gióp ®ì rÊt tËn t×nh trong suèt qu¸ tr×nh nghiªn cøu vµ viÕt luËn v¨n cña m×nh.
§Æc biÖt thÇy ®· giµnh thêi gian nghØ hÌ quý b¸u ®Ó vÒ Sao §á – ChÝ Linh – H¶i D¬ng trùc tiÕp híng dÉn, lµm thùc nghiÖm cïng häc viªn. T«i xin c¶m ¬n c¸c thµy c« trong Khoa C¬ KhÝ Trêng §HBK Hµ Néi cung cÊp cho t«i nh÷ng kiÕn thøc cÇn thiÕt trong suèt thêi gian t«i ®îc häc vµ qu¸ tr×nh thùc hiÖn luËn v¨n. T«i xin c¶m ¬n c¸c thµy c« trêng Cao §¼ng C«ng NghiÖp Sao §á vµ c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®· t¹o ®iÒu kiÖn gióp ®ì, ®ãng gãp ý kiÕn ®Ó hoµn thµnh phÇn thùc nghiÖm. T¸c gi¶ luËn v¨n NguyÔn §×nh C¬ng Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y LuËn v¨n th¹c sü Häc viªn: NguyÔn §×nh C¬ng Môc lôc Lêi cam ®oan Lêi c¶m ¬n Trang Lêi nãi ®Çu…………………………………………….
Tæng quan vÒ tiªu chuÈn khÝ th¶i………………. Giíi thiÖu chung vÒ khÝ th¶i ®éng c¬………………………………………. « nhiÔm kh«ng khÝ lµ g×?. ¶nh hëng cña chÊt th¶i ®éng c¬ ®èt trong ®èi víi con ngêi………….
§èi víi søc khoÎ con ngêi…………………………………………………. §èi víi m«i trêng. C¸c tiªu chuÈn cña ViÖt Nam vµ thÕ giíi vÒ nång ®é cho phÐp cña c¸c chÊt « nhiÔm trong khÝ x¶……………………………………………………. Tiªu chuÈn cña thÕ giíi……………………………………………………….
Tiªu chuÈn cña ViÖt Nam ………………………………………………………. Quy tr×nh thö cña mét sè níc……………………………………………13 1. Quy tr×nh thö cña Mü………………………………………………. Quy tr×nh thö cña NhËt B¶n…………………………………………………….
C¸c yÕu tè ¶nh hëng ®Õn nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm trong khÝ x¶ ®éng c¬ «t«…………………………………………………………. Trêng hîp ®éng c¬ ®¸nh löa cìng bøc………………………………………14 1. Trêng hîp ®éng c¬ Diesel. ¶nh hëng cña nhiªn liÖu ®Õn møc ®é ph¸t « nhiÔm ®éng c¬.
C¸c biÖn ph¸p kÜ thuËt lµm gi¶m møc ®é g©y « nhiÔm cña ®éng c¬ «t«………………………………………………………………………………. Gi¶m møc ®é ph¸t sinh « nhiÔm ngay tõ nguån………………. Xö lÝ khÝ x¶ b»ng bé xóc t¸c.30 Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y LuËn v¨n th¹c sü Häc viªn: NguyÔn §×nh C¬ng 1. Ph¬ng ph¸p ®o vµ thiÕt bÞ ®o chÊt th¶i g©y « nhiÔm tõ «t«, xe m¸y.
Ph¬ng ph¸p ®o. §Þnh nghÜa ®o lêng. Quy tr×nh ®o c¸c chØ tiªu « nhiÔm. C¬ së x©y dùng c¸c quy tr×nh ®o « nhiÔm………………………………….
C¸c ph¬ng ph¸p ®o…………………………………………………………. C¸c thiÕt bÞ ®o thµnh phÇn khÝ th¶i………………………………………45 2. Bé ph©n tÝch hång ngo¹i kh«ng t¸n s¾c (NDIR). Bé dß quang ho¸ (CLD).
Bé dß ion ho¸ ngän löa (FID)…………………………………………………. M¸y kiÓm tra ®é khãi. ThiÕt bÞ ph©n tÝch khÝ x¶ Trolley TRO-8040. Ph¬ng ph¸p thùc nghiÖm ®o khÝ th¶i……………….
L¾p ®Æt thiÕt bÞ ph©n tÝch khÝ x¶ ®éng c¬ x¨ng AGS - 8020 lªn tro 8040………. L¾p ®Æt thiÕt bÞ ®o ®é khãi OPA- 8030 vµo TRO- 8040. L¾p ¾cquy cho TRO- 8040……………………………………………………. Quy tr×nh sö dông thiÕt bÞ……………………………………………….
KÕt qu¶ thùc nghiÖm ………………………………………………………75 3. Bảng tiêu chuẩn……………………………………………………………….77 Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y LuËn v¨n th¹c sü Häc viªn: NguyÔn §×nh C¬ng 3. Đồ thị mối quan hệ giữa chất gây ô nhiễm với quãng đường xe chạy. NhËn xÐt, ®¸nh gi¸ kÕt qu¶ ®o……………………………………………….
BiÖn ph¸p ®Ó gi¶m chÊt th¶i g©y « nhiÔm ……………………………. Gi¸o dôc vµ tuyªn truyÒn. KiÓm tra vµ b¶o dìng xe ®óng ®Þnh k×.81 KÕt luËn vµ khuyÕn nghÞ .82 Tµi liÖu tham kh¶o.84 Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y LuËn v¨n th¹c sü 1 Häc viªn: NguyÔn §×nh C¬ng Lêi nãi ®Çu Ngµy nay, nhu cÇu ®i l¹i vµ vËn chuyÓn hµng ho¸ trªn ®êng bé lµ rÊt quan träng ®èi víi sù ph¸t triÓn cña mçi quèc gia. Do ®ã, ngµnh c«ng nghiÖp «t« ngµy cµng ph¸t triÓn ®Ó ®¸p øng ®îc tÇm quan träng ®ã.
Cïng víi sù ph¸t triÓn cña ngµnh c«ng nghiÖp «t« th× sù « nhiÔm m«i trêng do ngµnh nµy g©y nªn rÊt ®¸ng lo ng¹i - ¶nh hëng lín tíi ®êi sèng con ngêi vµ hÖ sinh th¸i. V× vËy c¸c tiªu chuÈn vÒ tØ lÖ khÝ th¶i c¸c chÊt « nhiÔm cña «t« - xe m¸y ë c¸c quèc gia ngµy cµng kh¾t khe h¬n nh»m h¹n chÕ tíi møc thÊp nhÊt sù « nhiÔm m«i trêng do «t« - xe m¸y g©y ra. §Ó ®¸nh gi¸ ®îc møc ®é g©y « nhiÔm tõ «t« - xe m¸y th× kh«ng thÓ thiÕu ®îc c¸c thiÕt bÞ ph©n tÝch khÝ th¶i. Sè lîng «t«, xe m¸y t¹i c¸c thµnh phè lín níc ta hiÖn nay cã kho¶ng 19 triÖu chiÕc.
Trong ®ã, TPHCM cã kho¶ng 3,8 triÖu chiÕc vµ Hµ Néi lµ trªn díi 1,7 triÖu chiÕc. Theo b¸o c¸o hiÖn tr¹ng m«i trêng gÇn ®©y, kho¶ng 70 ÷ 90% tæng lîng khÝ th¶i ®« thÞ t¹i c¸c thµnh phè lín cña níc ta nh carbon, benzªn, «xÝt lu huúnh vµ bôi lµ nh÷ng t¸c nh©n g©y ra c¸c bÖnh vÒ ®êng h« hÊp, b¹ch cÇu vµ ung th, trong ®ã lîng khÝ th¶i do «t«, xe m¸y chiÕm tû lÖ cao nhÊt. ¦íc tÝnh thiÖt h¹i vÒ kinh tÕ do khÝ th¶i cña xe m¸y t¹i 5 thµnh phè lín cña níc ta hµng n¨m chiÕm kho¶ng 0,3 ÷ 0,6% tæng thu nhËp b×nh qu©n ®Çu ngêi (GDP). Riªng Hµ Néi, mçi ngµy møc thiÖt h¹i do « nhiÔm kh«ng khÝ g©y ra kho¶ng 1 tØ ®ång.
Theo tæ chøc Y tÕ thÕ giíi, hµng n¨m cã 4 ÷ 8 % c¸c trêng hîp tö vong liªn quan ®Õn « nhiÔm kh«ng khÝ. ë ViÖt Nam, theo GS. NguyÔn Trêng S¬n thuéc viÖn Y tÕ lao ®éng cø 4 triÖu d©n sèng trong khu vùc néi thµnh th× mçi n¨m cã kho¶ng 630 ngêi chÕt vµ 1500 ngêi m¾c bÖnh vÒ ®êng h« hÊp do « nhiÔm kh«ng khÝ. XuÊt ph¸t tõ vÊn ®Ò trªn, ®îc sù híng dÉn cña ThÇy: PGS.
TS NguyÔn ViÕt TiÕp – Bé m«n c«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y – Khoa C¬ KhÝ Trêng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi. T«i m¹nh d¹n nghiªn cøu ®Ò tµi:“Nghiªn cøu, vËn hµnh thiÕt bÞ ph©n tÝch khÝ th¶i TRO - 8040 ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt th¶i g©y « nhiÔm tõ «t« - xe m¸y” Ch¬ng 1. Tæng quan vÒ tiªu chuÈn khÝ th¶i 1. Giíi thiÖu chung vÒ khÝ th¶i ®éng c¬ Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y LuËn v¨n th¹c sü 2 Häc viªn: NguyÔn §×nh C¬ng Qu¸ tr×nh ch¸y lÝ tëng cña hçn hîp hydrocarbure víi kh«ng khÝ chØ sinh ra CO2, H2O vµ N2.
Tuy nhiªn do sù kh«ng ®ång nhÊt cña hçn hîp mét c¸ch lÝ tëng còng nh do tÝnh chÊt phøc t¹p cña c¸c hiÖn tîng lÝ ho¸ diÔn ra trong qu¸ tr×nh ch¸y nªn trong khÝ x¶ ®éng c¬ lu«n chøa mét hµm lîng ®¸ng kÓ c¸c chÊt ®éc h¹i nh oxyde nit¬ (NO, NO2, N2O, gäi chung lµ NOx), monoxyde carbon (CO), c¸c hydrocarbua cha ch¸y (HC) vµ c¸c h¹t r¾n, ®Æc biÖt lµ bå hãng. Nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm trong khÝ x¶ phô thuéc vµo lo¹i ®éng c¬ vµ chÕ ®é vËn hµnh. ë ®éng c¬ Diesel, nång ®é CO rÊt bÐ, chiÕm tØ lÖ kh«ng ®¸ng kÓ; nång ®é HC chØ b»ng 20% nång ®é HC cña ®éng c¬ x¨ng cßn nång ®é NOx cña hai lo¹i ®éng c¬ nµy cã gi¸ trÞ t¬ng ®¬ng nhau. Tr¸i l¹i, bå hãng lµ chÊt « nhiÔm quan träng trong khÝ x¶ ®éng c¬ Diesel, nhng trong ®éng c¬ x¨ng hµm lîng cña nã kh«ng ®¸ng kÓ.
BiÕn thiªn nång ®é c¸c chÊt « nhiÔm theo hÖ sè d lîng kh«ng khÝ Nh÷ng t¹p chÊt ®Æc biÖt lµ lu huúnh vµ c¸c chÊt phô gia trong nhiªn liÖu còng cã ¶nh hëng ®Õn thµnh phÇn c¸c chÊt « nhiÔm trong s¶n phÈm ch¸y. Th«ng thêng x¨ng th¬ng m¹i cã chøa kho¶ng 600ppm lu huúnh. Thµnh phÇn lu huúnh cã thÓ lªn tíi 0,5% ®èi víi dÇu Diesel. Trong qu¸ tr×nh ch¸y, lu huúnh bÞ «xy ho¸ thµnh SO2, sau ®ã mét bé phËn SO2 tiÕp tôc bÞ «xy ho¸ thµnh SO 3, chÊt cã thÓ kÕt hîp víi H2O ®Ó t¹o ra H2SO4.
MÆt kh¸c, ®Ó t¨ng tÝnh chèng kÝch næ cña nhiªn liÖu, ngêi ta pha thªm Thetraetyle ch× Pb(C2H 5)4 vµo trong x¨ng. Sau khi ch¸y, nh÷ng h¹t ch× cã kÝch thíc cùc bÐ tho¸t ra theo khÝ x¶, bay l¬ löng trong kh«ng khÝ vµ trë thµnh chÊt g©y « nhiÔm ®èi víi bÇu khÝ quyÓn, nhÊt lµ ë khu vùc thµnh phè cã mËt ®é giao th«ng cao. Chuyªn ngµnh C«ng nghÖ chÕ t¹o m¸y LuËn v¨n th¹c sü 3 Häc viªn: NguyÔn §×nh C¬ng Mét trong nh÷ng th«ng sè cã tÝnh tæng qu¸t ¶nh hëng ®Õn møc ®é ph¸t sinh « nhiÔm cña ®éng c¬ lµ hÖ sè d lîng kh«ng khÝ λ. Thµnh phÇn hoµ khÝ thÓ hiÖn tØ lÖ hoµ trén gi÷a x¨ng vµ kh«ng khÝ, trong hoµ khÝ ®îc ®Æc trng b»ng hÖ sè λ (hoÆc α ) hoÆc b»ng sè tØ lÖ kh«ng khÝ – nhiªn liÖu: lµ tØ sè gi÷a kh«ng khÝ Gk vµ lîng x¨ng Gx chøa trong hoµ khÝ (m = Gk/Gx) m = 14,7 : 1 ®ñ kh«ng khÝ ta cã λ = 1, ®©y lµ hoµ khÝ chuÈn (lý tëng) m > 14,7 : 1 d kh«ng khÝ ta cã λ > 1, hoµ khÝ nh¹t (nghÌo x¨ng) m < 14,7 : 1 thiÕu kh«ng khÝ ta cã λ < 1, hoµ khÝ ®Ëm (giÇu x¨ng) Mçi chÕ ®é ho¹t ®éng cña xe ®ßi hái cã mét thµnh phÇn nhÊt ®Þnh.
Lóc khëi ®éng l¹nh yªu cÇu hoµ khÝ ®Ëm m ≈ 9 : 1, ë tèc ®é trung b×nh (bím ga më mét phÇn) m ≈ 15 : 1. Khi t¨ng tèc, bím ga më ®ét ngét, còng ph¶i lµm ®Ëm t¹m thêi cho hoµ khÝ nÕu kh«ng xe sÏ chÕt m¸y. Hoµ khÝ còng ®îc lµm ®Ëm m ≈ 13 : 1 khi më réng hoÆc më hÕt bím ga.1 tr×nh bµy mét c¸ch ®Þnh tÝnh sù phô thuéc cña nång ®é NO, CO, vµ HC trong khÝ x¶ theo λ. §éng c¬ ®¸nh löa cìng bøc thêng lµm viÖc víi hÖ sè d lîng kh«ng khÝ λ ≈1.
Theo ®å thÞ nµy th× ®éng c¬ lµm viÖc víi hçn hîp nghÌo th× cã møc ®é ph¸t sinh « nhiÔm thÊp h¬n.