XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY LẠNH VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ SẤY GỖ

Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Trần Văn Vang 2010
DANH SÁCH HÌNH VẼ
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Page 5
ĐẶT VẤN ĐỀ
Sấy gỗ là bước đầu tiên và là bước quan trọng nhất trước khi gỗ được sử dụng cho các
quá trình chế biến tiếp theo. Gỗ ở trạng thái tự nhiên luôn chứa một lượng nước lớn, lượng
nước tồn tại trong gỗ ảnh hưởng lớn tới tính chất của gỗ . Chính vì vậy gỗ cần phải được
sấy vì nhiều lý do: sấy gỗ làm tăng chất lượng gỗ , tăng độ bền cơ lý , tránh hiện tượng co
rút nứt nẻ ở mối ghép ; giảm trọng lượng gỗ nên giảm chi phí vận chuyển và bảo quản, hạn
chế sự phát sinh của nấm và côn trùng phá hoại gỗ , nâng cao tuổi thọ gỗ . Do đó các
doanh nghiệp luôn tìm ra nhiều phương pháp sấy khác nhau để mang lại hiệu quả cao nhất.
Hiện nay ở nước ta chủ yếu sử dụng loại lò sấy đối lưu cưỡng bức với TNS được gia
nhiệt bằng hơi nước hoặc khói nóng. Loại lò sấy này có ưu điểm là: vốn đầu tư ban đầu
nhỏ, vận hành dễ không cần công nhân có trình độ tay nghề cao.
Tuy nhiên các hầm sấy này hầu như chưa mang lại hiệu quả cao nhất cho doanh
nghiệp, thời gian sấy còn nhiều do cần phải phun ẩm bổ sung khi nung gỗ và giai đoạn điều
hòa để tránh nứt nẻ gỗ nên không thể cung cấp cho các nơi tiêu thụ trong một thời gian
ngắn được.
Qua nhiều năm nghiên cứu và triển khai ứng dụng thấy rằng dụng sấy lạnh nhiệt độ
thấp để hút ẩm và sấy lạnh có nhiều ưu điểm và rất có khả năng ứng dụng rộng rãi trong
điều kiện khí hậu nóng ẩm, phù hợp với thực tế Việt Nam, mang lại hiệu quả kinh tế-kĩ
thuật đáng kể. Sấy lạnh đặc biệt phù hợp với những sản phẩm cần giữ trạng thái, không
cho phép sấy nhiệt độ cao và tốc độ gió lớn.
Đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu và ứng dụng sấy lạnh dùng bơm nhiệt và đã
có hiệu quả thực tiển cao. Tuy nhiên chưa có tài liệu nói rõ việc tính toán thiết kế một hệ
thống sấy lạnh dùng bơm nhiệt để sấy gổ, cũng như chưa có một đề tài nào tiến hành chế
tạo mô hình thiết bị và tiến hành thí nghiệm nhằm đánh giá chính xác hơn khả năng
ứng dụng và hiệu quả kinh tế của thiết bị sấy dùng bơm nhiệt để sấy gổ. Trong đề tài này
chúng tôi đã tiến hành “ Xây dựng mô hình thực nghiệm sấy lạnh và ứng dụng để sấy
gỗ”. Các kết quả thực nghiệm cũng được trình bày trong báo cáo này.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 6
Mục tiêu đề tài
- Tính toán thiết kế mô hình thực nghiệm sấy lạnh để sấy thực nghiệm gỗ
- Xây dựng chế độ sấy phù hợp và tối ưu đảm bảo thời gian sấy ngắn nhất nhưng chất
lượng gỗ vẫn đảm bảo.
Chương I
TỔNG QUAN VỀ SẤY LẠNH
1.1 Sấy lạnh
Trong phương pháp sấy lạnh, người ta tạo độ chênh áp suất hơi nước giữa vật liệu sấy
và tác nhân sấy bằng cách giảm phân áp suất hơi nước p
h
trong tác nhân sấy nhờ giảm độ
chứa ẩm d. Mối quan hệ đó được thực hiện theo công thức:
p
h
=
B.d
0,621+d
Trong đó: B: áp suất khí quyển
Khi đó ẩm trong vật liệu dịch chuyển ra bề mặt và từ bề mặt vào môi trường có thể trên
dưới nhiệt độ môi trường (t> 0
o
C) và cũng có thể nhỏ hơn 0
o
C
1.2 Các phương pháp sấy lạnh:
1.2.1 Hệ thống sấy lạnh ở nhiệt độ t > 0
o
C
Với hệ thống sấy này,nhiệt độ vật liệu sấy cũng như nhiệt độ tác nhân sấy xấp xỉ bằng
nhiệt độ môi trường.Tác nhân sấy thường là không khí.Trước hết,không khí được khử ẩm
bằng phương pháp làm lạnh hoặc bằng các máy khử ẩm hấp phụ.Sau đó được đốt nóng
hoặc làm lạnh đến nhiệt độ yêu cầu rồi cho đi qua vật liệu sấy.Khi đó,phân áp suất hơi
nước trong tác nhân sấy bé hơn phân sáp suất hơi nước trên bè mặt vật liệu sấy nên ẩm từ
dạng lỏng sẽ bay hơi và đi vào tác nhân sấy.Như vậy,quy luật dịch chuyển ẩm trong lòng
vật liệu sấy và từ bề mặt vật vào môi trường trong các hệ thống sấy lạnh giống như các hệ
thống sấy nóng.Điều kiện khác nhau ở đây là cách giảm phân áp hơi nước P
h
trong tác nhân
sấy.Trong các hệ thống sấy nóng đối lưu người ta giảm P
h
bằng các đốt nóng ác tác nhân
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 7
sấy (d = const) để tăng áp suất bão hòa dẫn đến giảm độ ẩm tương đối φ .Còn các hệ thống
sấy lạnh có nhiệt độ tác nhân sấy bằng nhiệt độ môi trường chẳng hạn,người ta tìm cách
giảm phân áp suất hơi nước của tác nhân sấy bằng cách giảm lượng chưa ẩm d kết hợp với
qua trình lạnh (sau khi khử bằng hấp phụ) hoặc đốt nóng (sau khi khử ẩm bằng làm lạnh).
1.2.2 Hệ thống sây thăng hoa
Hệ thống sấy thăng hoa là hệ thống sấy lạnh mà trong đó ẩm của vật liệu sấy ở dạng rắn
trực tiếp biến thành hơi đi vào tác nhân sấy.Trong hệ thống sấy này người ta tạo môi trường
trong đó nước trong vật liệu sấy ở dưới điểm 3 thể,nghĩa là nhiệt độ của vật liệu T<273
o
K
và áp suất tác nhân sấy bao quanh vật P<610Pa.Khi đó nếu vật liệu sấy nhận được nhiệt
lượng thì nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn sẽ chuyển trực tiếp sang dạng hơi và đi váo tác
nhân sấy.Như vậy trong hệ thống sấy thăng hoa,một mặt ta làm lạnh vật xuống dưới 0
o
C và
tạo chân không xung quanh vật liệu sấy.
1.2.3 Hệ thống sấy chân không
Nếu nhiệt độ vật liệu sấy vẫn nhỏ hơn 273
o
K nhưng áp suất tác nhân sấy bao quanh
vật P>610Pa thì vật liệu sấy nhận nhiệt lượng,nước trong vật liệu sấy ở dạng rắn không thể
chuyển trực tiếp thành hơi để đi vào tác nhân sấy mà trước khi biến thành hơi,nước phải
chuyển từ thể rắn qua thể lỏng.
1.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp sấy lạnh
1.3.1 Ưu điểm
+ Các chỉ tiêu về chất lượng như màu cảm quan,mùi vị,khả năng bảo toàn vitamin C
cao.
+ Thích hợp để sấy các loại vật liệu yêu cầu chất lượng cao,đòi hỏi phải sấy ở nhiệt
độ thấp.
+ Hiệu suất năng lượng cao hơn cùng với sự thu hồi nhiệt được cải thiện dẫn đến tiêu
thụ năng lượng ít hơn cho mỗi đơn vị nước bay hơi ( tiết kiệm được năng lượng do tận
dụng được năng lượng tại dàn nóng và dàn lạnh ).
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 8
+ Có thể phát ra một khoảng rộng các chế độ sấy,tiêu biểu là nhiệt độ từ 20
o
C đến
100
o
C (với nhiệt phụ trợ),và ẩm độ tương đối không khí từ 15% đến 80%(với hệ thống tạo
ẩm).
+ Quá trình sấy kín nên không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.
+ Chất lượng gỗ sau khi sấy tốt hơn nhiều so với sấy nóng do nhiệt độ thấp
+ Thời gian sấy gỗ nhanh thích hợp khi cung cấp gỗ bổ sung cho nhà máy
1.3.2 Nhược điểm
+ Giá thành thiết bị cao,tiêu hao điện năng lớn.
+ Vận hành phức tạp,người vận hành có trình độ kỷ thuật cao.
+ Cấu tạo thiết bị phức tạp,thời gian sấy lâu.
+ Nhiệt độ sấy thường gần nhiệt độ môi trường nên chỉ thích hợp với một số loại vật
liệu,không sấy được các vật liệu dễ bị vi khuẩn làm hư hỏng ở nhiệt môi trường như bị
ôi,thiu,mốc…
+ Rò rỉ môi chất lạnh ra môi trường có thể làm ảnh hương đến môi trường xung
quanh cũng như ảnh hưởng đến chât lượng của thực phẩm.
+ Do cuốn bụi nên có thể gây tắc tại thiết bị làm lạnh.
1.4 Ứng dụng sấy gỗ sử dụng phương pháp sấy lạnh
Trên thực tế, sấy gỗ bằng phương pháp sấy lạnh đã được các nhà khoa học nghiên cứu
nhiều và đã đạt được những thành công nhất định. Tuy nhiên do những hạn chế còn chưa
khắc phục được nên phương pháp này vẫn chưa được áp dụng rộng rãi lắm. Dựa vào 1 số
kết quả nghiên cứu người ta đưa ra chế độ sấy tối ưu với các loại gỗ:
- Nhiệt độ sấy ban đầu thấp và độ ẩm cao.
- Một giai đoạn dốc trong đó nhiệt độ không khí tăng và độ ẩm giảm
- Giai đoạn kết thúc ở nhiệt độ sấy vừa phải và độ ẩm tương đối thấp
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 9
8
9
10
2 3 4 5 6
1
7
Hình 1.1 Mô hình thiết bị sấy lạnh ứng dụng để sấy gỗ
1.Tấm chắn bụi 2.Dàn lạnh
3.Ống xi phông thoát nước ngưng
4.Tấm chắn nước 5.Dàn nóng
6.Điện trở 7.Quạt hút 8.Quạt tuần hoàn
9.Tấm hướng dòng 10.Cửa buồng sấy
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 10
Chương II
KHẢO SÁT, NGHIÊN CỨU VỀ GỖ
2.1 Gỗ và công dụng của gỗ
Gỗ là một dạng tồn tại vật chất có cấu tạo chủ yếu từ các thành phần cơ bản như:
xenluloza (40-50%), hemixenluloza (15-25%), lignin (15-30%) và một số chất khác. Nó
được khai thác chủ yếu từ các loài cây thân gỗ.
Công dụng
- Sơ bộ thống kê hiện nay trên thế giới có khoảng trên 100 ngành dùng gỗ làm nguyên,
vật liệu với trên 22.000 công việc khác nhau và sản xuất ra hơn 20.000 loại sản phẩm.
- Gỗ là nguyên, vật liệu được con người sử dụng lâu đời và rộng rãi, là một trong những
vật tư chủ yếu của nền kinh tế quốc dân.
- Trong các văn kiện chính thức từ trước tới nay, chính phủ Việt Nam vẫn xếp gỗ đứng
hàng thứ ba sau điện và than.
- Gỗ được sử dụng rất rộng rãi trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải, kiến
trúc, xây dựng, khai khoáng.
- Ngoài ra gỗ còn được dùng làm văn phòng phẩm, nhạc cụ, dụng cụ thể dục thể thao,
đóng toa tầu, thùng xe, thuyền, phà, cầu cống, bàn ghế và dụng cụ học sinh, đồ dùng trong
gia đình, công sở và chuyên dùng như bệnh viện, thư viện .
2.2 Một số tính chất của gỗ
2.2.1 Cấu trúc gỗ
Gỗ có cấu tạo từ những tế bào khác nhau về hình dáng và chức năng. Cấu tạo hoá học
của màng tế bào là phức tạp, thành phần của nó gồm: 50%cenllulose, 25% hemi cenllulose
và phần còn lại là ligin và một số chất vô cơ ở dạng tinh thể chứa trong ruột tế bào. Phần tử
cơ bản của màng tế bào là colocidmixen cấu tạo từ chuổi phân tử cenllulose có hướng chủ
yếu dọc theo thân cây: đường kính mixen từ 5÷20µm, chiều dài có thể khác nhau. Trong
những mô gỗ bị ngập nước những lớp nước mỏng và cấu tạo như trên gọi là chuổi mixen.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 11
Khi giảm nước giữa các phần tử mixencenllulose thì màng tế bào bị co lại. Về mặt hoá học
thì xem gỗ là tổ chức mixen háo nước.
Gỗ là một loại vật liệu không đồng nhất về cấu tạo, tính chất và loại vật liệu không đẳng
hướng. Có một lượng nước nhất định bên trong gỗ nước này tồn tại dưới hai dạng: nước tự
do có trong bó mạch xoang bào và nước dính ở giữa các bó mạch làm cầu nối giữa các
mixencellulose trong vách tế bào.
Trên mặt cắt ngang của gỗ ta thấy những vòng năm đồng tâm. Khi xem xét cấu trúc của gỗ
người ta phân biệt ba hướng vuông góc sau đây:
Hình 2.1 Cấu trúc gỗ
+ Hướng bán kính : hướng dọc theo bán kinh vòng năm .
+ Hướng tiếp tuyến : hướng tiếp xúc với vòng năm.
+ Hướng trục : hướng dọc theo trục của cây
Tương ứng với các hướng trên người ta có các mặt cắt sau:
+ Mặt cắt ngang
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 12
+ Mặt cắt tiếp tuyến
+ Mặt cắt xuyên tâm
Ngoài ra còn có những mắt cây, tại những mắt cây này sự sắp xếp gỗ là không giống nhau
do đó làm cho cấu trúc gỗ cũng khác đi. Mặt khác do thành phần cấu tạo của gỗ chủ yếu là
cenlulo (C
6
H
10
O
5
)
n
(n > 2000) và được cấu tạo thành từng lớp gọi là lớp mixen. Những lớp
này tạo ra mao dẫn, theo các mao dẫn này mà nước sẽ xâm nhập vào gỗ rất nhanh
Khi quan sát bằng mắt thường ở các loại gỗ dẻ, sồi và khi quan sát bằng kính hiển vi ở
các loại thông dương … Người ta thấy những dãy ánh sáng hoặc hơi tối bị đứt quảng và
nằm theo thân cây và được gọi là tia gỗ.
Giữa các thớ cũng xuất hiện lực liên kết , lực liên kết giữa các thớ gỗ và tia gỗ yếu hơn
giữa các thớ gỗ với nhau. Tia gỗ liên hệ với vòng năm theo hướng bán kính của cây hơn
các hướng khác.
Ở gỗ sồi, thông, bá dương, du, thông rụng phần giữa cây gọi là lõi, có màu đậm hơn, lõi
cây đậm và chắc hơn, khó thoát nước và chậm khô, phần bìa vỏ cây có phần sáng hơn gọi
là giác.
Do quá trình sinh trưởng, lõi dịch khỏi tâm hình học của cây khi đó gỗ trở thành đặc
hơn. Vòng trong đen hơn và có khuyết tật, loại gỗ này khi sấy sẽ bị cong vênh dọc theo cây.
Nếu gỗ có thớ xiên hoặc thớ vặn gọi là gỗ vặn thớ, khi sấy gỗ loại này thường xảy ra hiện
tượng xoắn vặn dọc theo thớ.
• Tóm lại
Cấu trúc của gỗ rất phức tạp, đa dạng và không đồng nhất về mặt cấu trúc, biến động khá lớn do
ảnh hưởng của các điều kiện sinh trưởng tự nhiên.Tuy nhiên trong từng loại gỗ vẫn
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 13
biểu hiện được những đặc thù có tính chất đặc trưng và qua đó có được những tính chất cơ lý đặc
thù cho từng loại gỗ có tính chất quy luật đến quá trình khô của gỗ. Tuy nhiên, trong lĩnh vực sấy
ta chỉ quan tâm đến các tính chất cấu trúc ảnh hưởng đến quá trình dẫn ẩm liên quan đến quá trình
khô của gỗ và một phần có ảnh hưởng đến quá trình co rút làm nảy sinh những khuyết tật trong gỗ
trong quá trình sấy, ảnh hưởng đến chất lượng sấy.
• Thông thường cần lưu ý các đặc điểm cấu trúc sau:
+ Hình thức phân bố tế bào gỗ: gỗ lá kim sấy nhanh hơn gỗ lá rộng. Gỗ lá rộng mạch xếp vòng dễ
sinh ra khuyết tật hơn gỗ mạch phân tán. Do đó đối với loại gỗ này tuy có khối lượng riêng như
nhau nhưng sẽ sấy với chế độ sấy mềm hơn một cấp.
+ Tia gỗ: đây cũng là một đặc điểm cấu tạo có khả năng gây nên khuyết tật trong gỗ trong quá trình
sấy, ảnh hưởng đến chất lượng sấy, do đó cũng ảnh hưởng đến việc lựa chọn các thông số chế độ
sấy và ảnh hưởng đến thời gian sấy. Tuy nhiên sự khác biệt về tia gỗ giữa các loại gỗ cũng không
lớn lắm (chỉ ở một vài loài, đặc biệt là gỗ dẻ).
+ Giác và lõi: Phần gỗ giác bao giờ cũng khô nhanh và ít sinh khuyết tật hơn phần gỗ lõi, nhưng
trong thực tế sản xuất phần gỗ giác coi như bỏ đi, trừ giác của gỗ cẩm lai. Nếu tận dụng và sấy thì
cũng dễ dàng sấy khô.
+ Thê bít: trong ngâm tẩm và sấy gỗ. Trong sấy gỗ, thê bít sẽ hạn chế rất nhanh đến quá trình di
chuyển ẩm trong gỗ và làm cho gỗ khô rất chậm, gây nên chênh lệch ẩm độ giữa những lớp bên
trong gỗ và lớp gỗ bề mặt và dễ hình thành nứt nẻ bề mặt gỗ trong quá trình sấy, nhất là ở giai
đoạn đầu của quá trình sấy.
2.2.2 Độ ẩm của gỗ
2.2.2.1 Độ ẩm của gỗ
Ở điều kiện bình thường tất cả các loại gỗ đều chứa một lượng nước, lượng nước chứa trong gỗ
tại một thời điểm bất kỳ gọi là độ ẩm của gỗ.
SVTH: Nguyễn Văn Minh - Lớp : 05N1Trang 14

Xem chi tiết: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SẤY LẠNH VÀ ỨNG DỤNG ĐỂ SẤY GỖ

Nghiên cứu bộ lọc hấp thụ cho nguồn điện trên máy bay

3
Đề tài ứng dụng các phương pháp điều khiển mới nhằm nâng
cao chất lượng điện sẽ góp phần giải quyết bài toán điều khiển cho
bộ biến đổi AC/DC nâng cao chất lượng điện trong khi cấu hình bộ
chuyển đổi cũ cổ điển vẫn đang được sử dụng và tồn tại nhiều khuyết
điểm.
5. Cấu trúc của luận văn
Ngoài phần mở đầu, kết luận, tài liệu tham khảo trong luận
văn gồm có các chương như sau :
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN
MÁY BAY
Chương 2: BỘ LỌC HẤP THỤ CHO BỘ CHUYỂN ĐỔI
AC/DC TRÊN MÁY BAY
Chương 3: TÍNH TOÁN THAM SỐ ĐIỀU KHIỂN BỘ LỌC
HẤP THỤ SÓNG SIN CHO MÁY BAY.
Chương 4: MÔ PHỎNG VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ



4
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN TRÊN MÁY BAY

1.1. TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỆN MÁY BAY:
1.1.1. Khái quát chung:
Hệ thống nguồn điện trong máy một cách tổng quát có thể
chia thành ba hình thức chính.
- Hệ thống cung cấp điện máy bay với nguồn điện một chiều
điện áp thấp;
- Hệ thống cung cấp điện máy bay với nguồn điện xoay chiều
tần số ổn định
- Hệ thống cung cấp điện máy bay hỗn hợp.
1.1.2. Các yêu cầu kỹ thuật trong hệ thống điện máy bay
- Độ bền kết cấu và độ tin cậy cao
- Khối lượng và kích thước nhỏ
- Tiện lợi và an toàn trong khai thác
- Yêu cầu về chất lượng nguồn điện
1.1.3 Phân loại hệ thống cung cấp điện máy bay
- Hệ thống cung cấp điện một chiều
- Hệ thống cung cấp điện xoay chiều
- Hệ thống cung cấp điện hỗn hợp
1.1.4 Hệ thống nguồn điện xoay chiều trong máy bay
Máy phát điện IDG

5

Hình 1.5 -Sơ đồ máy phát điện xoay chiều trên máy bay Boeing
767
1.1.5 Hệ thống nguồn điện một chiều trong máy bay A330
Trong máy bay dân dụng ngày nay, thay thế cho máy phát
điện một chiều, người ta sử dụng các bộ chỉnh lưu biến thế để biến
đổi nguồn điện xoay chiều từ máy phát IDG thành nguồn điện một
chiều cung cấp cho các hộ tiêu thụ.
Hệ thống nguồn điện một chiều trong máy bay bao gồm các hệ
thống sau:
- Hệ thống điện một chiều chính
- Hệ thống điện một chiều dự phòng
+ Máy bay với nguồn cấp dự phòng 30 phút.
+ Máy bay với nguồn cấp dự phòng 90 phút.
- Hệ thống khởi động động cơ phụ APU từ TRU
- Hệ thống điện một chiều nguồn acquy và hệ thống sạc
1.1.6 Chỉnh lưu biến áp (Transformer Rectifier Unit:
TRU)

6
- Mục đích và chức năng
- Hệ thống biến áp chỉnh lưu cung cấp nguồn điện một chiều
được chuyển đổi từ nguồn xoay chiều chính. Các thành phần của hệ
thống bao gồm các khối chỉnh lưu biến áp TRU's, khối điều khiển
kết nối một chiều DC, và rơ le kết nối một một chiều.
- Máy bay với động cơ phụ APU được khởi động từ TRU:
Động cơ phụ một chiều APU khởi động cho động cơ APU, nhận
nguồn một chiều từ TRU.
- Sơ đồ lắp đặt và các thành phần trong TRU
- Bộ chỉnh lưu biến áp:
- Nguồn điện một chiều cung cấp bởi chỉnh lưu biến áp chính
(mains TRU):
- Nguồn chỉnh lưu biến áp TRU khởi động động cơ phụ APU
- Hoạt động chỉnh lưu TRU

Hình 1.10 Chỉnh lưu biến áp TRU
Đáp ứng điện áp:

7

Hình 1.11 - Đồ thị điện áp bộ chỉnh lưu biến thế 12 xung
1.2. SÓNG ĐIỀU HÒA TẠI PHỤ TẢI MÁY BAY
1.2.1. Giới thiệu chung
1.2.2. Các nguồn tạo sóng điều hòa tại phụ tải máy bay:
- Máy biến áp
- Động cơ
- Các bộ chuyển đổi điện tử công suất
1.2.3. Ảnh hưởng của sóng hài bậc cao:
- Với các thiết bị đo: ảnh hưởng đến sai số của các thiết bị đo,
làm cho kết quả đo bị sai lệch. Đây là tác hại cực kỳ nguy hiểm trên
máy bay.
- Với tụ điện: làm cho tụ bị quá nhiệt và trong nhiều trường
hợp có thể dẫn tới phá hủy chất điện môi.
- Các sóng điều hòa bậc cao còn làm các thiết bị sử dụng điện
và đèn chiếu sáng bị chập chờn ảnh hưởng đến con người.
- Gây ảnh hưởng tới các thiết bị viễn thông

8
1.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Chương một đã trình bày cơ bản về phụ tải điện máy bay,
nguồn cung cấp, các máy phát điện, các bộ chuyển đổi AC/DC. Để
giảm lượng sóng hài này phương pháp đang được dùng phổ biến là
bộ chỉnh lưu 12 xung, tuy nhiên phương pháp này có một nhược
điểm là sử dụng máy biến áp, gây cồng kềnh, tăng khối lượng bay
đồng thời chất lượng lọc sóng hài thấp và không thể điều khiển điện
áp DC.


9
CHƯƠNG 2 :
BỘ LỌC HẤP THỤ CHO BỘ CHUYỂN ĐỔI AC/DC
TRÊN MÁY
2.1 BỘ LỌC THỤ ĐỘNG
2.1.1 Cấu trúc bộ lọc thụ động
- Bộ lọc RC
- Bộ lọc LC
- Các dạng bộ lọc:
 Bộ lọc thông dãi (band pass filter):
 Bộ lọc thông cao (high-pass filter):

a) b) c) d)
Hình 2.3 - Các hình thức bộ lọc thụ động
2.1.2 Những tồn tại của bộ lọc thụ động
Bộ lọc thụ động với các cuộn kháng và tụ điện có kích thước
lớn cùng với nhược điểm không thích nghi được trong điều kiện tần
số nguồn điện thay đổi.Với lý do này, nên bộ lọc thụ động hạn chế
dùng trên máy bay.

10
2.2 BỘ CHUYỂN ĐỔI AC/DC VỚI LỌC HẤP THỤ CHO HỆ
THỐNG ĐIỆN MÁY BAY
2.2.1 Cấu trúc trạm chuyển đổi AC/DC với bộ đệm hấp
thụ:

Hình 2.11 – Cấu trúc bộ chuyển đổi AC/DC với bộ lọc hấp thụ
2.2.2 Sơ đồ thay thế bô chuyển đổi AC/DC với bộ lọc hấp
thụ:

Hình 2.19 – Sơ đồ thay thế bộ chuyển đổi AC/DC với bộ lọc hấp
thụ.
Trong đó trạng thái các thành phần hình 1.19 được thể hiện
trong bảng 2.2, 2.3
Bảng 2.2 – Chu kỳ đóng cắt van và điện áp V
p
, V
n

Thời gian T
a
+
T
b
+
T
c
+
T
a
-
T
b
-
T
c
-
V
p
V
n
0-T/6 0 0 0 1 0 1 V
ab
V
cb
T/6-T/3 0 1 1 0 0 0 V
ab
V
ac

T/3-T/2 0 0 0 1 1 0 V
bc
V
ac

11
T/2-2T/3 1 0 1 0 0 0 V
bc
V
ba
2T/3-5T/6 0 0 0 0 1 1 V
ca
V
ba

5T/6-T 1 1 0 0 0 0 V
ca
V
cb


Bảng 2.3- Trạng thái i
p
, i
n
, khóa chuyển mạch và diode ngược
Thời gian T
p
T
n
D
p
D
n
D
t
D
k
L
p
L
n
L
t
i
p
i
n
0-T/6 T
a-
T
c-
D
ap
D
cp
D
bn
D
b-
L
a
L
c
L
b
i
a
i
c
T/6-T/3 T
b+
T
c+
D
bn
D
cn
D
ap
D
a+
L
b
L
c
L
a
-i
b
-i
c
T/3-T/2 T
b-
T
a-
D
bp
D
ap
D
cn
D
c-
L
b
L
a
L
c
i
b
i
a
T/2-2T/3 T
c+
T
a+
D
cn
D
an
D
bp
D
b+
L
c
L
a
L
b
-i
c
-i
a
2T/3-
5T/6
T
c-
T
b-
D
cp
D
bp
D
an
D
a-
L
c
L
b
L
a
i
c
i
b
5T/6-T T
a+
T
b+
D
an
D
bn
D
cp
D
c+
L
a
L
b
L
c
-i
a
-i
b

2.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC BỘ CHUYỂN ĐỔI
AC/DC VỚI BỘ CHUYỂN MẠCH PHÂN CHIA ĐIỆN ÁP HẤP
THỤ SÓNG ĐIỀU HÒA DÒNG SIN
Để đơn giản hóa được mô hình điện tử công suất bộ chuyển đổi
AC/DC với bộ lọc hấp thụ có cấu trúc như hình 2.11 , luận văn đưa
ra một số giả thuyết sau:
 Các thiết bị chuyển mạch được xem là lý tưởng: tức là khi có tín
hiệu chuyển đổi trạng thái nó sẽ chuyển đổi tức thời, khả năng
dẫn dòng là vô hạn khi nó mở và dòng ngược bằng không khi
khóa chuyển mạch đóng.
 Nguồn điện được coi là lý tưởng: điện trở nguồn bằng 0.
 Tất cả thiết bị thụ động xem như bất biến, tuyến tính.
Hệ phương trình vật lý hình 2.19

12
 
 
 
12
12
12
1
(2 2 ) 2.15
3
1
( 2 2 ) 2.16
3
1
( . . ) 2.17
p
p n s s s
n
p n s s s
ss
p n p n
di
V V V uV u V
dt L
di
V V V uV u V
dt L
dV V
i i u i u i
dt C R

    



     





    





Trong đó:

u
1
, u
2
là hai trạng thái điều khiển van chuyển mạch hấp thụ. Nếu van
đóng sẽ có trạng thái bằng 1, và van khóa sẽ có trạng thái bằng 0.
2.3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH TOÁN HỌC BỘ CHUYỂN ĐỔI
AC/DC VỚI BỘ LỌC HẤP THỤ
Để đơn giản hóa được mô hình điện tử công suất bộ chuyển đổi
AC/DC với bộ lọc hấp thụ có cấu trúc như hình 2.11 , luận văn đưa
ra một số giả thuyết sau:
 Các thiết bị chuyển mạch được xem là lý tưởng: tức là khi có tín
hiệu chuyển đổi trạng thái nó sẽ chuyển đổi tức thời, khả năng
dẫn dòng là vô hạn khi nó mở và dòng ngược bằng không khi
khóa chuyển mạch khóa dòng.
 Nguồn điện được coi là lý tưởng: điện trở nguồn bằng 0.
 Tất cả thiết bị thụ động xem như bất biến, tuyến tính.
Theo sơ đồ thay thế hình 2.11, ta có các phương trình vật lý sau:
Thế phương trình (2.7) vào hai phương trình (2.4) và (2.5) ta
được:
1
2
p
n
p
di
di
V L L V
dt dt
  
(2.8)
2
2
p
n
n
di
di
V L L V
dt dt
  
(2.9)

Xem chi tiết: Nghiên cứu bộ lọc hấp thụ cho nguồn điện trên máy bay

Động cơ thiết kế là động cơ 4 kì,4 xy lanh được bố trí thẳng hàng

ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
1.3.1/Cơng dụng:
Cơ cấu phối khí có nhiệm vụ nạp đầy hòa khí vào các xy lanh và thải sạch khí cháy
ra khỏi các xy lanh sau khi bị đốt cháy
1.3.2/u cầu:
-Nạp đầy và thải sạch muốn vậy xuppap phải mởi sớm và đóng muộn
-Đảm bảo kín buồn đốt trong thì nén và nổ
-Đóng mở đúng thời gian quy định
-Độ mở để dòng khí dễ lưu thơng
-Ít mòn tiếng kêu bé
-Dễ điều chỉnh và sữa chữa giá thành chế tạo rẻ
1.3.3/Cơ cấu phối khí sử dụng:
Sử dụng cơ cấu phối khí dạng trực tiếp cam đội xuppap ( hai trục cam rời)
-Ưu điểm: đơn giản,làm việc êm khơng gây tiếng ồn vì lúc này khơng còn tiếng ồn
gây ra bởi cò mổ,đũa đẩy,con đội.
-Nhược điểm: khó chế tạo
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 5
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
Cơ cấu phân phối khí có xupáp treo, trục cam đặt trên nắp xupáp.
1–xupáp xả; 2–lò xo xupáp; 3–trục cam; 4–đĩa tựa; 5–bulơng điều chỉnh;
6–thân xupáp rỗng; 7–vành tựa; 8–mặt trụ; 9–đĩa tựa lò xo
Cơ cấu phân phối khí có trục cam truyền động trực tiếp cho xupáp thể hiện trên
hình vẽ trên. Khi trục cam đặt trên nắp xylanh và cam trực tiếp điều khiển việc đóng, mở
xupáp, khơng thơng qua con đội, đũa đẩy, đòn gánh . Loại này có xupáp rỗng, ghép.
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 6
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
1.3.4/Phương pháp dẫn động:
Phương pháp dẫn động trục cam là phương pháp dẫn động gián tiếp sử dụng dây
curoa để truyền chuyển động từ trục khuỷu tới hai cốt cam.
Vì những ưu điểm sau:
-Truyền động êm khơng gây tiếng ồn
-Dễ tháo lắp
-Gía thành rẽ
1.3.5/Phương pháp điều chỉnh khe hở nhiệt:
Bulơng 5 đằng sau đi xuppap giúp ta điều chỉnh chiều dài xupáp, sẽ cho phép
điều chỉnh khe hở nhiệt (giữ mặt tựa của cam và đi xupáp). Tuy nhiên, đối với xupáp xả
thường làm việc ở nhiệt độ tới (300 – 400)
0
C. vì vậy các đường ren dễ bị kẹt do han rỉ và
điều kiện áp lực lớn điều chỉnh bu lơng 5 rất khó. Lò xo xupáp ở đây có hai chiếc có độ
cứng khác nhau, chiều quấn nguợc nhau và có chiều dài bằng nhau. Nhờ vậy tránh được sự
cộng hưởng nên bền lâu hơn. Với máy nhỏ đơi khi người ta đúc liền một khối, như vậy
khơng điều chỉnh được khe hở nhiệt. Trong trường hợp này, nhà chế tạo để khe hở nhiệt
lớn một chút, khi mòn càng lớn hơn, nên có thể có tiếng gõ khi máy làm việc, nhưng cấu
tạo đơn giản, làm việc an tồn.
1.4/HỆ THỐNG LÀM MÁT:
1.4.1/Lý do phải làm mát động cơ:
Trong q trình làm việc tại thì nổ thì nhiệt độ của buồng đốt khoảng 2500
0
C.Nhiệt
đó sẽ được truyền đến các chi tiết tiếp xúc với khí cháy như (pittơng,xec
măng,xuppap,thành xy lanh,nắp xy lanh) khoảng 25-35% nhiệt do buồng đốt tạo ra.Vì vậy
các chi tiết này bị đốt nóng mãnh liệt: nhiệt độ của đỉnh pittơng khoảng 600
0
C,nhiệt độ
nấm xuppap 900
0
C. Nhiệt độ các chi tiết cao sẽ gây ra các hậu quả như:
-Phụ tải nhiệt các chi tiết lớn làm giảm sức bền ,giảm độ cứng vững và tuổi thọ của chúng
-Nhiệt độ cao dẫn đến nhiệt độ dầu bơi trơn cũng cao do đó dẫn tới độ nhớt giảm khả năng
nơi trơn kém làm tăng ma sát.
-Có thê gây bó kẹt pittơng do hiện tượng giản nỡ
-Giảm hệ số nạp
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 7
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
-Có thể gây hiện tượng kích nổ
Vì vậy để khắc phục hiên tượng trên cần thiết phải làm mát động cơ giữ cho động cơ làm
việc ở một mức độ nhiệt ổn định.
1.4.2/Phân tích chọn hệ thống làm mát:
a/Hệ thống làm mát kiểu bốc hơi:
Hệ thống làm mát kiểu này là đơn giản nhất khơng cần bơm,quạt,phương pháp làm mát là
khi động cơ làm việc nước bao bọc xung quanh sẽ sơi và bốc hơi thốt ra ngồi và một
lượng nước khác phải được bổ sung kịp thời.Nhưng vấn đề ở đây là nếu khơng có nguồn
nước bổ sung kịp thời thì lượng nước làm mát sẽ giảm dữ dội vì vậy phương pháp này
khơng phù hợp với ơ tơ,máy kéo.
Động cơ nằm ngang làm mát kiểu bốc hơi tự nhiên
b/Hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên:
-Với hệ thống làm mát loại này nước lưu động tuần hồn được hồn tồn là do sự chênh áp
giữa 2 cột nước nóng và lạnh.
-Sự chênh áp giữa 2 cột nước nóng và lạnh thì phụ thuộc vào
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 8
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
+Nhiệt độ của 2 cột nước nóng và lạnh (khi mới khởi động
∆
t bé,khi tốc độ tăng
∆
t tăng)
+Độ chênh lệch chiều cao giữa 2 cột nước
Vì vậy mà trên động cơ ln phải đảm bảo rằng bình chứa nước phải cao hơn đầu nước ra
của động cơ.
Nhưng vấn đề ở đây là khi tốc độ động cơ tăng dẫn tới sự chênh lệch nhiệt độ của đầu vào
và đầu ra lớn ,trong khi đó vì kết cấu của động cơ mà chiều cao đặt bình chứa nước bị hạn
chế nên vận tốc tuần hồn bé dẫn tới chỉ một lượng ít nước đi qua quạt để tản nhiệt,vì vậy
tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ ở đầu vào và đầu ra lớn làm thành xy lanh làm mát khơng đều
.Nếu muốn tăng chiều cao đặt bình chứa nước thì kết cấu lại lớn khơng phù hợp với ơ tơ,
máy kéo.
Sơ đồ hệ thống làm mát bằng nước kiểu đối lưu tự nhiên
c/Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức:
Nước lưu động trong hệ thống khơng phải do đối lưu mà là do sức đẩy của bơm nước tạo
ra vì vậy ta dung hệ thống tuần hồn cưỡng bức kiểu kín là phương pháp làm mát cho ơ tơ
máy kéo.
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 9
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
1.4.3/Hệ thống làm mát tuần hồn cưỡng bức kiểu kín:
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 10
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
Ngun lý hoạt động như sau:
-Nước làm mát từ các áo nước trong thân động cơ ,lên nắp xy lanh qua các ống đến van
điều nhiệt tại đây nước chia làm 2 dòng một ra két nước làm mát qua bơm ly tâm về động
cơ,một tuần hồn trở lại động cơ.Sự phân chia lưu lượng nước này phụ thuộc vào nhiệt độ
của nước làm mát và do van hằng nhiệt tự động điều chỉnh.
-Hệ thống này được gọi là hệ thống làm mát kiểu kín vì sau khi đi qua két nước làm mát
nước lại trở về động cơ thành một chu trình khép kín
1.4.4/Dung dịch làm mát:
Chọn dung dịch làm mát là dung dịch abro (Mỹ) 129.000đ/1can 3,8 lít
1.4.5/Làm mát pittơng,làm mát vòi phun:
-Pittơng được làm mát bằng cách phun dầu bơi trơn lên phía trong của pittơng
-Vòi phun được làm mát bằng nhiên liệu.
1.5/HỆ THỐNG BƠI TRƠN:
1.5.1/Lý do phải bơi trơn động cơ:
Hệ thống bơi trơn của động cơ có nhiều nhiệm vụ
-Bơi trơn bề mặt ma sát,làm giảm ma sát giữa các chi tiết chuyển động lẫn nhau.
-Tẩy rữa các bề mặt ma sát:vì trong q trình hoạt động sự ma sát giữa các chi tiết làm phát
sinh các mạt sắt nên dầu bơi trơn sẽ rửa các bề mặt này và sẽ được lọc sạch tại bầu lọc thơ
và lọc tinh.
-Làm mát cho động cơ: ngồi nước làm mát dầu nhờn cung có chức năng làm mát nó sẽ
chuyển một phần nhiệt lượng sinh ra ở pittơng ,ở các ổ trục ra khỏi nó.
-Bao kín khe hở:vì dầu bơi trơn có độ nhớt cao nên sẽ bao kín khe hở giữa pittơng và
xylanh;xec măng và pittơng khiến cho khả năng lọt khí sẽ giảm.
1.5.2/Chọn hệ thống bơi trơn:
a/Bơi trơn bằng phương pháp vung té dầu:
-Đối với phương pháp này dầu nhờn được đưa lên bơi trơn nhờ thìa múc dầu từ các te và
vung té để bơi trơn,mỗi một vòng quay trục khuỷu là 1 lần vung té
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 11
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
-Phương pháp bơi trơn này rất lạc hậu:
+Nó khơng đảm bảo đủ lượng dầu bơi trơn
+Nó chỉ ở động cơ có cơng suất nhỏ ,tốc độ thấp ,cho động cơ có 1 xy lanh kiểu nằm
ngang.Nên hiện nay ít được sử dụng.

Bơi trơn Phương pháp vung té dầu
b/Bơi trơn cưỡng bức:
Phương pháp này dầu bơi trơn sẽ được hút và đẩy đi đến các nơi cần bơi trơn bởi một bơm
dầu nên đảm bảo được lượng dầu ,áp lực ổn định đến các chi tiết
Có 2 loại:
+Bơi trơn cưỡng bức các te ướt: tức là dầu được hút từ cac te trong động cơ sau đó đi bơi
trơn và trở lại cac te ,đối với loại này ưu điểm là đơn giản,thiết kế gọn nhưng nhược điểm
là nếu xe làm việc ở địa hình có đọ dốc nghiêng lớn sẽ làm thiếu hụt dầu vì vậy người ta
dùng loại này trên ơ tơ,du lịch và để giảm lượng dầu thiếu hụt cũng như khơng bị dao
động mạnh trong q trình hoạt động người ta dùng các tấm ngăn phía dưới cac te.
+Bơi trơn cưỡng bức cac te khơ:loại này khác loại cac te ướt ở chỗ bình đựng dầu đặt bên
ngồi đới với kiểu thiết kế này có ưu điểm là dầu khơng bị thiếu hụt dù dộ nghiêng lớn vì
vậy thích hợp cho máy ủi,tàu thủy,máy kéo…Nhược điểm là kết cấu phức tạp chiếm
khơng gian lớn
Vì vậy ta chọn hệ thống bơi trơn cưỡng bức cac te ướt
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 12
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
Bơi trơn cưỡng bức cac te khơ
1.5.3/Cấu tạo ,sơ đồ ,Ngun lý hoạt đơng:
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 13
ĐỒ ÁN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG GVHD:HỒNG NGỌC DƯƠNG
Hệ thống bơi trơn cưỡng bức cac te ướt
-Dầu nhờn sẽ được bơm hút từ cac te qua lọc thơ ở đây dầu sẽ được làm sạch các
tạp chất cỡ lớn sau đó đi đến bầu lọc tinh tại bầu lọc tinh sẽ lọc sạch cặn bẩn cỡ
nhỏ và nước sau đó dầu đi đến các đường dầu chính đi đến bơi trơn các cổ và chốt
khuỷu và được vòi phun lên để bơi trơn đầu nhỏ thanh truyền ,chốt pittơng và có
các đường dầu đưa lên bơi trơn cơ cấu phối khí
-Khi nhiệt độ của dầu lên cao q 80
0
C vì độ nhớt giảm nên van điều khiển sẽ mở
và cho dầu đi qua đi qua két làm mát.Nếu lọc tinh bị tắc thì van an tồn mở ra và
dầu khơng đi qua lọc tinh mà lên trực tiếp đường dầu chính.Van an tồn sẽ đảm
bảo áp suất dầu trong hệ thống giữ ở một mức ổn định.
1.6/HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG:
1.6.1/Nhiệm vụ:
SVTH:LÊ DUY 07702471 Page 14

Xem chi tiết: Động cơ thiết kế là động cơ 4 kì,4 xy lanh được bố trí thẳng hàng