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

Đồ án tốt nghiệp thiết kế và chế tạo thiết bị thu gom dầu tràn trên nước bằng nhựa ABS, ứng dụng công nghệ chế tạo máy hiện đại, hiệu quả.

• 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

Mục lục chi tiết

• 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

Tóm tắt

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.

Trích đoạn nội dung tài liệu

MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION GRADUATION THESIS MAJOR: MACHINE MANUFACTURING TECHNOLOGY DESIGN AND FABRICATION OF A DEVICE FOR COLLECTING OIL SPILLS ON WATER USING ABS PLASTIC INSTRUCTOR: TRAN VAN TRON STUDENT: CHAU NU DIEM KIEU NGUYEN VIET HOANG BUI VIET HOANG Ho Chi Minh city, July 2024 MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING GRADUATION PROJECT DESIGN AND FABRICATION OF A DEVICE FOR COLLECTING OIL SPILLS ON WATER USING ABS PLASTIC Advisor TRAN VAN TRON Ph.D Student ID Class Course CHAU NU DIEM KIEU 19143272 191433A 2019 - 2023 NGUYEN VIET HOANG 20144397 201442B 2020 - 2024 BUI VIET HOANG 20144394 201442B 2020 - 2024 Mechanical Engineering & Major Manufacturing Engineering Ho Chi Minh City, July 2024 HO CHI MINH CITY UNIVERSITY OF TECHNOLOGY AND EDUCATION FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT OF MANUFACTURING ENGINEERING TECHNOLOGY GRADUATION PROJECT DESIGN AND FABRICATION OF A DEVICE FOR COLLECTING OIL SPILLS ON WATER USING ABS PLASTIC Advisor TRAN VAN TRON Ph.D Student ID Class Course CHAU NU DIEM KIEU 19143272 191433A 2019 - 2023 NGUYEN VIET HOANG 20144397 201442B 2020 - 2024 BUI VIET HOANG 20144394 201442B 2020 - 2024 Mechanical Engineering & Major Manufacturing Engineering Ho Chi Minh City, July 2024 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Học kỳ II / năm học 2023 – 2024 Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Văn Trọn Sinh viên thực hiện: Châu Nữ Diễm Kiều MSSV: 19143272 Điện thoại: [phone] Sinh viên thực hiện: Nguyễn Viết Hoàng MSSV: 20144397 Điện thoại: [phone] Sinh viên thực hiện: Bùi Việt Hoàng MSSV: 20144394 Điện thoại: [phone]. Đề tài tốt nghiệp: - Mã số đề tài: CKM – 163 - Tên đề tài: Design and fabrication of a device for collecting oil spills on water using ABS plastic.

Các số liệu, tài liệu ban đầu: - Technical data of ABS plastic; - Viscosity of commercial oils used for experiments; - Published materials about the design of the spilled-oil collecting device via macroscopic openings; 3. Nội dung chính của đồ án: - Evaluate the effect of the ABS-plastic surface properties on the oil wettability rate; - Calculate the surface free energy of the models; - Determine the opening sizes which can block the water flow and allow the oils to pass through; - Calculate, design, and fabricate the devices for collecting spilled oils on water; - Determine the effect of the spilled oil viscosity on the collecting rate of the devices; - Evaluate the collecting rate of the devices for cleaning spilled oil on seawater; - Evaluate the performance of the devices on wavy water surface. Các sản phẩm dự kiến - The models for collecting spilled-oil on water; - Report of capstone project. Ngôn ngữ trình bày: Bản báo cáo: Tiếng Anh ☑ Tiếng Việt  Trình bày bảo vệ: Tiếng Anh ☑ Tiếng Việt  TRƯỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên)  Được phép bảo vệ …………………………………………… (GVHD ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.

HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ và tên sinh viên: Châu Nữ Diễm Kiều MSSV: 19143272 Hội đồng: 06 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Viết Hoàng MSSV: 20144397 Hội đồng: 06 Họ và tên sinh viên: Bùi Việt Hoàng MSSV: 20144394 Hội đồng: 06 Tên đề tài: Design and fabrication of a device for collecting oil spills on water using ABS plastic. Ngành đào tạo: CNKT Cơ Khí Họ và tên GV hướng dẫn: TS. Trần Văn Trọn Ý KIẾN NHẬN XÉT 1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên.

Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN 2.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: .Kết quả đạt được:. Những tồn tại (nếu có):. Đánh giá: Điểm Điểm đạt TT Mục đánh giá tối đa được 1. Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2.

Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội… Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4. Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100 4.

Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2024 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY Độc lập - Tự do – Hạnh phúc PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ và tên sinh viên: Châu Nữ Diễm Kiều MSSV: 19143272 Hội đồng: 06 STT: 04 Họ và tên sinh viên: Nguyễn Viết Hoàng MSSV: 20144397 Hội đồng: 06 STT: 04 Họ và tên sinh viên: Bùi Việt Hoàng MSSV: 20144397 Hội đồng: 06 STT: 04 Tên đề tài: Design and fabrication of a device for collecting oil spills on water using ABS plastic. Ngành đào tạo: CNKT Cơ Khí Họ và tên GV phản biện: TS. Thái Văn Phước Ý KIẾN NHẬN XÉT 1.

Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:. Kết quả đạt được:. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:. Đánh giá: Điểm Điểm đạt TT Mục đánh giá tối đa được 1.

Hình thức và kết cấu ĐATN 30 Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10 Tính cấp thiết của đề tài 10 2. Nội dung ĐATN 50 Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa 5 học xã hội… Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình 15 đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế. Khả năng cải tiến và phát triển 15 Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… 5 3. Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài 10 4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN 10 Tổng điểm 100 7. Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không được phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2024 Giảng viên phản biện (Ký, ghi rõ họ tên) COMMITMENT - Title of thesis: Design and fabrication of a device for collecting oil spills on water using ABS plastic. - Advisor: Tran Van Tron .D - Name of student: Nguyen Viet Hoang - ID number of student: 20144397 Class: 201442B - Address of student: 4A Viet Thang residential area, Linh Trung ward, Thu Duc city, HCM city - Phone number of student: 0783 437 349 - Email of student: [e-mail] - Name of student: Bui Viet Hoang - ID number of student: 20144394 Class: 201442B - Address of student: 77/6 Tan Lap 2, Hiep Phu Ward, Thu Duc city, Ho Chi Minh city - Phone number of student: 0356 457 676 - Email of student: [e-mail] - Name of student: Chau Nu Diem Kieu - ID number of student: 19143272 Class: 191433A - Address of student: 99/1E Dang Van Bi, Truong Tho, Thu Duc city, Ho Chi Minh city - Phone number of student: 0332 260 471 - Email of student: [e-mail] - The deadline for submitting the graduation thesis: 10/07/2024 - Commitment: "We hereby declare that this graduation thesis is the result of our own research and work. We did not copy from any published article without citing the source.

If there is any violation, We take full responsibility." HCMC, / 07 /2024 (Signature and name) i ACKNOWLEDGEMENTS The project "Design and fabrication of a device for collecting oil spills on water using ABS plastic" was conducted and completed by our team at Ho Chi Minh City University of Technology and Education with enthusiastic guidance and support from our teachers and the university. We utilized the available equipment and materials in the laboratory. Although the team encountered several difficulties during the 3D printing of the prototype for experimentation, we managed to overcome these challenges, make repairs, and gain valuable experience for future experiments. This effort ensured that our project was completed and tested as best as possible, yielding results that closely aligned with practical applications.

We sincerely thank and extend our best wishes to the teachers at the university, especially: Dr. Tran Van Tron, our project advisor, diligently guided our team throughout the project. He provided unwavering support and created the best possible conditions, both materially and spiritually, to mentor us. This guidance enabled our team to achieve our work objectives.

Tron meticulously planned and optimized all stages, including experiment times and 3D printing, ensuring that we could complete our project as smoothly as possible. We would like to extend our sincere thanks to the faculty members of the Welding and Metal Technology Department for their enthusiastic support and for answering our questions throughout our research and study of materials. We also thank the Board of Directors of Ho Chi Minh City University of Technology and Education for providing the conditions necessary for our team to conduct our project in the university's laboratory, as well as for allowing us to use the essential machines, tools, and equipment needed to complete our project. Additionally, we express our deep gratitude to our predecessors, who supported us and shared valuable knowledge, helping us accelerate the progress of our research and development in alignment with the university's evaluation criteria.

Once again, we sincerely thank everyone who has supported and followed us. We wish the university, our teachers, seniors, and friends abundant health and success in their endeavors. Ho Chi Minh City, …, 07, 2024 Project Team Members Nguyen Viet Hoang Bui Viet Hoang Chau Nu Diem Kieu ii ABSTRACT Oil spills on water surfaces dramatically impact the living environment of many organisms, waste valuable resources, and directly threaten human life. Therefore, oil spill collection needs to be performed quickly and effectively whenever a spill occurs.

In the research project " Design and fabrication of a device for collecting oil spills on water using ABS plastic", our team developed a model for collecting oil spills on water surfaces made from ABS plastic through 3D printing. The model is designed with dimensions of 130 × 100 × 40 mm3, with 50% of its volume being hollow, enabling it to easily float on the water surface. To efficiently collect oil spills, the surface of the model is coated with a hydrophobic solution and oil. The model collects oil through millimeter-sized holes on the side walls, with dimensions of l (3, 4, and 5 mm) and R (0.

Experimental results show that the model can collect oil spills with viscosities ranging from 2.5 cSt on both freshwater and seawater surfaces with high efficiency, even on wavy water surfaces. These results demonstrate that the model has significant potential for practical applications.