Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và chế tạo thiết bị thu gom dầu tràn trên nước sử dụng nhựa ABS

• Tác giả: Chau Nu Diem Kieu
• Người hướng dẫn: TS. Tran Van Tron
• Trường học: Ho Chi Minh City University of Technology and Education
• Chuyên ngành: Machine Manufacturing Technology
• Đề tài: Thiết kế và chế tạo thiết bị thu gom dầu tràn trên nước bằng nhựa ABS
• Loại tài liệu: Graduation thesis
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Ho Chi Minh City

• COMMITMENT
• ACKNOWLEDGEMENTS
• ABSTRACT
• TÓM TẮT
• CONTENTS
• 1. CHƯƠNG 1: OVERVIEW
• 1.1. The urgency of the topic
• 1.2. Scientific and practical significance
• 1.3. Objectives and scope of the rsearch
• 1.4. Scope of the Research
• 2. CHƯƠNG 2: THE ORETICAL BASIS
• 2.1. Specifications of ABS material
• 2.2. Nano ceramic solution Mr.fix Premium Coating 9H
• 2.3. Specifications of various lubricating oils
• 2.4. Overview of 3D Printing Technology
• 2.4.1. Concept of 3D printing and 3D printing technologies
• 2.4.2. Advantages and disadvantages of 3D printing technology
• 2.4.3. Applications of 3D printing
• 2.5. Surface energy calculation of materials. Design of hole shapes
• 3. CHƯƠNG 3: SURFACE PROPERTIES AND MECHANICAL CHARACTERISTICS OF ABS MATERIAL
• 3.1. Surface Properties of ABS Material
• 3.2. Hydrophobic and Hydrophilic properties of ABS surface
• 3.3. Testing the adhesion of the nano ceramic coating
• 3.4. Calculating the surface energy of ABS material
• 3.5. Oil spreading ability on ABS material
• 3.6. Mechanical properties of ABS plastic
• 3.7. Methods for testing plastic materials
• 3.8. Dimensions, types of ASTM D638 specimens
• 3.9. The density of ABS material
• 4. CHƯƠNG 4: CALCULATION, TESTING, AND MANUFACTURING OF OIL SPILL COLLECTION MODEL ON WATER SURFACE
• 4.1. Determine the hole size that prevents water from flowing through in the actual physical model
• 4.2. Holes on the straight wall
• 4.3. Holes on the inclined wall
• 4.4. Calculation and design of an oil collection model
• 4.5. Drawing of the model. The position of the holes
• 4.6. The number of holes on the model
• 4.7. Check the buoyancy of the boat and its maximum oil holding capacity
• 4.8. Boat model design drawing
• 5. CHƯƠNG 5: APPLICATION OF OIL COLLECTING MODEL ON WATER SURFACE
• 5.1. Fabrication of the model
• 5.2. The surface processing of the model
• 5.3. Check the model on the water surface
• 5.4. Evaluation the impact of hole size on the oil spill collection rate of the device
• 5.5. Evaluation of the impact with increasing viscosity
• 5.6. Application of the oil recovery model on the sea water
• 5.6.1. In static water conditions
• 5.6.2. In wavy water conditions
• 6. CHƯƠNG 6: RESULTS AND DEVELOPMENT DIRECTIONS OF THE TOPIC
• 6.1. Future development directions for the research topic
• LIST OF TABLES
• LIST OF FIGURES AND CHARTS
• LIST OF ABBREVIATIONS

I. Giới thiệu

Đề tài 'Thiết kế và chế tạo thiết bị thu gom dầu tràn trên nước bằng nhựa ABS' tập trung vào việc phát triển một mô hình thu gom dầu loang hiệu quả. Dầu loang trên mặt nước không chỉ gây hại cho môi trường mà còn ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Do đó, việc thu gom dầu tràn cần được thực hiện nhanh chóng và hiệu quả. Mô hình được thiết kế với kích thước 130 × 100 × 40 mm3, với 50% thể tích rỗng, giúp nó nổi trên mặt nước. Bề mặt của mô hình được phủ dung dịch hydrophobic để tăng khả năng thu gom dầu. Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình có thể thu gom dầu có độ nhớt từ 2.5 cSt trên cả nước ngọt và nước biển.

1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Tình trạng ô nhiễm do dầu loang đang gia tăng, ảnh hưởng nghiêm trọng đến hệ sinh thái và nguồn nước. Việc phát triển thiết bị thu gom dầu tràn là cần thiết để bảo vệ môi trường và sức khỏe cộng đồng. Mô hình thiết bị thu gom dầu tràn được chế tạo từ nhựa ABS, một vật liệu có tính bền và khả năng chống ăn mòn tốt, giúp tăng cường hiệu quả thu gom dầu trong các tình huống thực tế.

II. Cơ sở lý thuyết

Nghiên cứu này dựa trên các nguyên lý vật lý và hóa học liên quan đến tính chất bề mặt của nhựa ABS và khả năng thu gom dầu. Nhựa ABS có đặc tính bề mặt hydrophobic, giúp tăng cường khả năng thu gom dầu. Việc tính toán năng lượng bề mặt của nhựa ABS cũng được thực hiện để đánh giá khả năng tương tác với dầu. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng việc sử dụng dung dịch nano ceramic có thể cải thiện đáng kể khả năng thu gom dầu của thiết bị.

2.1 Tính chất của nhựa ABS

Nhựa ABS được biết đến với độ bền cao và khả năng chống va đập tốt. Tính chất này rất quan trọng trong việc chế tạo thiết bị thu gom dầu, vì nó cần phải chịu được áp lực và điều kiện môi trường khắc nghiệt. Bên cạnh đó, việc phủ nano ceramic lên bề mặt nhựa ABS giúp tăng cường tính hydrophobic, từ đó cải thiện khả năng thu gom dầu. Các thí nghiệm cho thấy rằng bề mặt nhựa ABS sau khi được xử lý có khả năng chống thấm nước tốt hơn, giúp tăng hiệu quả thu gom dầu.

III. Thiết kế và chế tạo mô hình thu gom dầu

Quá trình thiết kế và chế tạo mô hình thu gom dầu bao gồm nhiều bước quan trọng. Đầu tiên, kích thước và hình dạng của các lỗ trên mô hình được xác định để đảm bảo rằng nước không thể chảy qua trong khi dầu có thể được thu gom hiệu quả. Mô hình được in 3D với các thông số kỹ thuật chính xác, đảm bảo tính chính xác và hiệu suất cao trong quá trình thu gom dầu. Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy mô hình có thể hoạt động hiệu quả trong các điều kiện khác nhau, bao gồm cả trên mặt nước gợn sóng.

3.1 Tính toán và thiết kế lỗ thu gom

Việc xác định kích thước lỗ thu gom là một yếu tố quan trọng trong thiết kế mô hình. Các lỗ được thiết kế với kích thước từ 3 đến 5 mm, cho phép dầu đi qua trong khi ngăn chặn nước. Các thí nghiệm cho thấy rằng kích thước lỗ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất thu gom dầu. Mô hình được thiết kế để tối ưu hóa khả năng thu gom dầu trong các điều kiện thực tế, đảm bảo rằng thiết bị có thể hoạt động hiệu quả trong mọi tình huống.

IV. Kết quả và ứng dụng thực tiễn

Kết quả từ các thí nghiệm cho thấy mô hình thu gom dầu có khả năng hoạt động hiệu quả trên cả nước ngọt và nước biển. Mô hình có thể thu gom dầu với độ nhớt khác nhau, cho thấy tính linh hoạt và khả năng ứng dụng cao trong thực tế. Việc sử dụng nhựa ABS và công nghệ in 3D không chỉ giúp giảm chi phí sản xuất mà còn tăng cường khả năng tái sử dụng và bảo vệ môi trường. Mô hình này có thể được áp dụng trong các tình huống khẩn cấp, giúp giảm thiểu thiệt hại do dầu loang gây ra.

4.1 Tiềm năng ứng dụng

Mô hình thu gom dầu tràn có thể được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, từ bảo vệ môi trường đến ứng phó khẩn cấp. Thiết bị này có thể được triển khai nhanh chóng trong các tình huống tràn dầu, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường và sinh vật sống. Hơn nữa, việc phát triển mô hình này mở ra cơ hội cho các nghiên cứu và cải tiến trong tương lai, nhằm nâng cao hiệu quả thu gom dầu và bảo vệ môi trường.