CFV - ống Venturi lưu lượng tới hạn

CFV đo toàn dòng khí thải pha loãng bằng cách duy trì dòng ở các điều kiện tiết lưu (lưu lượng tới hạn). Áp lực ngược tĩnh của khí thải được đo khi hệ thống CFV hoạt động phải ở trong phạm vi ± 1,5 kPa của áp lực tĩnh đo được khi không nối với CFV ở tốc độ và tải trọng xác định của động cơ. Nhiệt độ của hỗn hợp khí ở ngay phía trước CFV phải ở trong phạm vi ± 11 K của nhiệt độ làm việc trung bình quan sát được trong quá trình thử khi không dùng phương pháp bù dòng.

SSV đo toàn dòng khí thải pha loãng bằng cách sử dụng dòng khí của venturi dưới âm như là một hàm của áp suất và nhiệt độ tại cửa vào và độ tụt áp giữa cửa vào venturi và họng của nó. Áp suất ngược tĩnh của khí thải đo được khi hệ thống SSV hoạt động phải nằm trong phạm vi ± 1,5 kPa của áp suất tĩnh đo được khi hệ thống không nối với SSV ở áp suất và nhiệt độ xác định của động cơ. Nhiệt độ hỗn hợp khí ngay trước SSV phải nằm trong phạm vi ± 11K của nhiệt độ làm việc trung bình quan sát được trong quá trình thử khi không dùng phương pháp bù dòng.

Bộ trao đổi nhiệt phải có đủ dung lượng để duy trì nhiệt độ trong các giới hạn yêu cầu ở trên.

Nếu nhiệt độ tại lối vào PDP hoặc CFV không giữ được trong các giới hạn đã nêu trên, cần dùng hệ thống bù dòng để đo liên tục lưu lượng và điều chỉnh việc lấy mẫu có tỷ lệ trong hệ thống lấy mẫu hạt. Để đạt được mục đích này, các tín hiệu về lưu lượng được đo liên tục được sử dụng thích hợp để điều chỉnh lưu lượng mẫu qua các bộ lọc hạt của hệ thống lấy mẫu hạt (xem các Hình 20 và Hình 21).

ống pha loãng

- Phải có đường kính đủ nhỏ để tạo ra dòng chảy rối (số Reynolds lớn hơn 4000) và có đủ chiều dài để trộn hoàn toàn khí thải và không khí pha loãng. Có thể dùng một tám lỗ phun hòa trộn;

- Phải có đường kính tối thiểu là 75 mm.

- Có thể được bọc cách nhiệt.

Khí thải động cơ phải được dẫn về phía cuối dòng tại điểm mà khí được đưa vào ống pha loãng và được trộn hoàn toàn.

Khi dùng sự pha loãng đơn, một mẫu từ ống pha loãng được chuyển tới hệ thống lấy mẫu hạt (xem 17.3, Hình 20). Dung lượng dòng của PDP hoặc CFV phải đủ để duy trì khí thải pha loãng ở nhiệt độ giữa 315 K (42 ^oC) và 325 K (52 ^oC) ngay trước bộ lọc bụi.

Khi dùng sự pha loãng kép, một mẫu từ ống pha loãng được truyền vào ống pha loãng thứ hai, ở đây mẫu được pha loãng thêm rồi đi qua các bộ lọc lấy mẫu (17.3, Hình 21). Dung lượng dòng của PDP hoặc CFV phải đủ để duy trì dòng khí thải pha loãng trong DT ở nhiệt độ nhỏ hơn hoặc bằng 464 K (191 ^oC) tại vùng lấy mẫu. Hệ thống pha loãng thứ hai phải cung cấp đủ không khí pha loãng lần thứ hai để duy trì dòng khí thải pha loãng kép ở nhiệt độ giữa 315 K (42 ^oC) và 325 K (52 ^oC) ngay trước bộ lọc hạt.

Không khí pha loãng cần được lọc và lọc bằng than để loại bỏ các hyđro cacbon nền. Không khí pha loãng phải có nhiệt độ 288 K (55 ^oC) và có thể được tách ẩm. Theo yêu cầu của cơ sở chế tạo động cơ, không khí pha loãng có thể được lấy mẫu theo quy trình kỹ thuật tin cậy để xác định các mức bụi nền, các mức này có thể được trừ đi khỏi các giá trị đo được trong khí thải pha loãng (xem 12.4).

Đầu dò lấy mẫu hạt là phần chính của PTT và

- Phải được lắp đặt hướng vào đầu dòng ở điểm mà không khí pha loãng và các khí thải được trộn kỹ lưỡng, nghĩa là trên đường tâm ống pha loãng DT của các hệ thống pha loãng (xem 17.2), điểm mà khí thải đi vào ống pha loãng cách phía cuối dòng khoảng 10 lần đường kính ống pha loãng;

- Đường kính trong nhỏ nhất phải là 12 mm;

- Có thể được nung nóng tới nhiệt độ ở thành đầu dò không lớn hơn 325 K (52 ^oC) bằng nung nóng trực tiếp hoặc nung nóng trước không khí pha loãng với điều kiện là nhiệt độ không khí không quá 325 K (52 ^oC) trước khi dẫn khí thải vào ống pha loãng.

- Có thể được bọc cách nhiệt.

Xem các Hình 20 và Hình 21

Hệ thống lấy mẫu hạt được dùng để thu thập bụi trên bộ lọc bụi. Trong trường hợp lấy mẫu toàn phần sự pha loãng một phần dòng bao gồm việc đưa mẫu khí thải pha loãng hoàn toàn qua các bộ lọc thì các hệ thống pha loãng (xem 17.2.1, các Hình 13 và Hình 17) và lấy mẫu thường tạo thành một thể thống nhất. Trong trường hợp lấy mẫu một phần đối với sự pha loãng một phần dòng hoặc pha loãng toàn dòng, bao gồm việc đưa chỉ một phần khí thải pha loãng qua các bộ lọc thì các hệ thống pha loãng (xem 17.2.1, các Hình 10 đến Hình 12, Hình 14 đến Hình 16 và Hình 18 và 17.2.2, Hình 19) và các hệ thống lấy mẫu thường tạo thành các thiết bị khác nhau. Trong tiêu chuẩn này, hệ thống pha loãng kép (Hình 21) của hệ thống pha loãng toàn lưu lượng được xem là một cải tiến riêng của một hệ thống lấy mẫu bụi điển hình như đã cho trên Hình 20. Hệ thống pha loãng kép bao gồm tất cả các bộ phận quan trọng của hệ thống lấy mẫu bụi như các giá bộ lọc và bơm lấy mẫu, và một vài yếu tố đặc trưng cho pha loãng như nguồn cung cấp không khí pha loãng và một ống pha loãng thứ hai.

Đã tránh sự va đập trong các mạch điều chỉnh, bơm lấy mẫu cần được vận hành trong suốt quá trình thử. Đối với phương pháp lọc đơn phải dùng một hệ thống đường nhánh (bypass) để đưa mẫu qua bộ lọc mẫu tại thời điểm mong muốn. Sự nhiễu của phương pháp chuyển mạch trên các mạch điều chỉnh phải giảm tới mức thấp nhất.

Lấy một mẫu khí thải pha loãng từ ống pha loãng DT của hệ thống pha loãng một phần dòng hoặc toàn dòng qua đầu dò lấy mẫu bụi PSP và ống chuyển bụi PTT bằng bơm lấy mẫu P. Mẫu được chuyển qua giá bộ lọc FH chứa các bộ lọc lấy mẫu bụi. Lưu lượng mẫu được điều chỉnh bởi bộ điều chỉnh dòng FC3. Nếu dùng hệ thống bù dòng điện tử EFC (xem Hình 19) thì dòng khí thải pha loãng được dùng làm tín hiệu điều khiển cho FC3.

Một mẫu khí thải pha loãng được chuyền từ ống pha loãng DT của một hệ thống pha loãng toàn dòng qua đầu dò lấy mẫu hạt PSP và ống chuyển hạt PTT tới ống pha loãng thứ hai, ở đây mẫu được pha loãng lần nữa. Sau đó mẫu được đưa qua giá bộ lọc FH chứa các bộ lọc lấy mẫu hạt. Lưu lượng không khí pha loãng thường không đổi, trong khi lưu lượng mẫu được điều chỉnh bằng bộ điều chỉnh dòng FC3. Nếu sử dụng hệ thống bù dòng điện là EFC (xem Hình 19) thì toàn bộ dòng khí thải pha loãng được dùng làm tín hiệu cho FC3.

Đầu dò lấy mẫu hạt, không được chỉ trên các hình vẽ, là phần chính của ống chuyển hạt PTT.

Đầu dò

- Phải được lắp đặt hướng ngược dòng ở điểm mà không khí pha loãng và khí thải pha loãng được trộn kỹ lưỡng (xem Hình 17.2), có vị trí cách khoảng 10 lần đường kính ống pha loãng ở phía sau điểm mà khí thải đi vào ống pha loãng.

- Có thể được nung nóng tới nhiệt độ thành đầu dò không lớn hơn 325 K (52 ^oC) bằng nung nóng trực tiếp hoặc nung nóng trước không khí pha loãng với điều kiện là nhiệt độ không khí không vượt quá 325 K (52 ^oC) trước khi dẫn khí thải vào ống pha loãng;

- Có thể được bọc cách nhiệt.

PTT - ống chuyển hạt

Ống chuyển hạt phải có chiều dài không vượt quá 1020 mm và phải có chiều dài nhỏ nhất tới mức có thể.

Các kích thước có hiệu lực đối với:

- Sự pha loãng một phần dòng, kiểu lấy mẫu một phần và hệ thống pha loãng đơn toàn dòng, từ đỉnh đầu dò tới giá bộ lọc;

- Sự pha loãng một phần dòng, kiểu lấy mẫu toàn phần, từ đầu cuối của ống pha loãng tới giá bộ lọc;

- Hệ thống pha loãng kép toàn dòng, từ đỉnh đầu dò của ống pha loãng thứ hai.

Ống chuyển bụi

- Có thể được nung nóng tới nhiệt độ thành ống không lớn hơn 325 K (52 ^oC) bằng nung nóng trực tiếp hoặc bằng nung nóng trước không khí pha loãng với điều kiện là nhiệt độ không khí không vượt quá 325 K (52 ^oC) trước khi dẫn khí thải vào ống pha loãng;

- Có thể được bọc cách nhiệt.

SDT - ống pha loãng thứ hai (chỉ Hình 21)

Ống pha loãng thứ hai cần có đường kính tối thiểu là 75 mm và có đủ chiều dài để thời gian lưu trú tối thiểu cho mẫu pha loãng kép là 0,25 s. Giá của bộ lọc sơ cấp FH phải được bố trí cách cửa ra của SDT khoảng 300 mm.

Ống pha loãng thứ hai

- Có thể được nung nóng tới nhiệt độ thành ống không lớn hơn 325 K (52 ^oC) bằng nung nóng trực tiếp hoặc bằng nung nóng trước không khí pha loãng với điều kiện là nhiệt độ không khí không vượt quá 325 K (52 ^oC) trước khi dẫn khí thải vào ống pha loãng;

- Có thể được bọc cách nhiệt.

FH - giá bộ lọc

Các yêu cầu của 7.6.2.3 phải được đáp ứng. Các giá bộ lọc

- Có thể được nung nóng tới nhiệt độ thành giá bộ lọc không lớn hơn 325 K (52 ^oC) bằng nung nóng trực tiếp hoặc bằng nung nóng trước không khí pha loãng với điều kiện là nhiệt độ không khí không vượt quá 325 K (52 ^oC) trước khi dẫn khí thải vào ống pha loãng;

- Có thể được bọc cách nhiệt.

Đối với các lọc sơ cấp và lọc thứ cấp, nếu được sử dụng thì có thể sử dụng giá lọc đơn hoặc giá lọc phân chia.

P - bơm lấy mẫu

Bơm lấy mẫu hạt phải được bố trí cách ống pha loãng đủ xa để nhiệt độ khí vào được duy trì không đổi (± 3 K) nếu không dùng FC3 để điều chỉnh dòng.

Bơm không khí pha loãng phải được bố trí sao cho không khí pha loãng lần thứ 2 được cung cấp ở nhiệt độ 298 K ± 5 K (25 ^oC ± 5 ^oC).

Phải dùng một bộ điều chỉnh dòng để bù lưu lượng mẫu bụi đối với các biến đổi về nhiệt độ và áp lực ngược trong đường lấy mẫu nếu không có các phương tiện khác. Cần có bộ điều chỉnh dòng nếu sử dụng hệ thống bù dòng điện tử EFC (xem Hình 19).

Đồng hồ đo lưu lượng khí hoặc dụng cụ đo dòng đối với dòng mẫu bụi phải được bố trí cách bơm lấy mẫu P đủ xa để nhiệt độ khí vào là không đổi (± 3 K) nếu không dùng FC3 để điều chỉnh dòng.

Đồng hồ đo lưu lượng khí hoặc dụng cụ đo dòng đối với dòng không khí pha loãng phải được bố trí sao cho nhiệt độ khí vào được duy trì ở (± 3 K).

Van bi phải có đường kính trong không nhỏ hơn đường kính trong của ống chuyển hạt PTT và thời gian chuyển mạch nhỏ hơn 0,5 s.

CHÚ THÍCH - Nếu nhiệt độ môi trường trong vùng lân cận PSP, PTT, SDT và FH thấp hơn 293 K (20 ^oC) cần đề phòng để tránh sự tổn thất hạt trên các thành nguội lạnh của các bộ phận này. Do đó, cần nung nóng và / hoặc bọc cách nhiệt các bộ phận này trong các giới hạn đã cho.

Ở các tải cao của động cơ các bộ phận trên có thể được làm mát bằng phương pháp không gây ăn mòn như bơm tuần hoàn miễn là nhiệt độ của môi trường làm mát không thấp hơn 288 K (15 ^oC).

(quy định)

CHÚ THÍCH: Các phương trình trong Phụ lục A không được chuyển sang hệ đơn vị SI.

Các phương trình cho trong Phụ lục A được tính toán trong điều kiện cháy lý thuyết và để tính toán lưu lượng khối lượng khí thải từ các thành phần khí thải và thành phần nhiên liệu.

Tất cả các kích thước liên quan đến thể tích được định nghĩa theo điều kiện chuẩn: 0 ^oC, 101,32 kPa.

Trong Phụ lục A, các ký hiệu được dùng tương tự như trong nội dung của các phần chính.

Các đơn vị nồng độ được dùng là phần trăm thể tích đối với các thành phần CO_2­, O₂, H₂O và N₂, các thành phần khác có đơn vị là ppm.

Các ký hiệu và từ viết tắt (thêm vào so với điều 4) được sử dụng trong Phụ lục A được đưa ra trong Bảng A.1.

Các dữ liệu cơ bản như khối lượng phân tử, khối lượng mol và thể tích phân tử được sử dụng trong các công thức của Phụ lục này. Một số lượng cụ thể các dữ liệu này được dùng trong các công thức cuối cùng. Điều này có lợi ở chỗ biến đổi của các công thức này có thể hiểu được dễ dàng hơn. Thực tế là các dữ liệu này có thể khác nhau một chút tùy thuộc vào sổ tay được sử dụng nhưng chúng có thể tương thích trên phương diện tổng thể chứ không phải các công thức cụ thể. Các con số cụ thể được sử dụng làm dữ liệu cơ sở được cho trong Bảng A.2.

CHÚ THÍCH: Thể tích mol của các khí là hàm của sự tương tác lẫn nhau của các phân tử do va chạm. Sự va chạm của các phân tử khí lý tưởng chỉ có ảnh hưởng vật lý, trong khi các phân tử khí thực còn tương tác với lực Van-der-waals hầu hết va chạm. Hiệu ứng này sẽ làm giảm thể tích mol của khí thực. Trong hỗn hợp cũng xảy ra sự va chạm giữa các khí thực và khí lý tưởng, sự va chạm này mang nhiều đặc tính lý tưởng. Trong trường hợp khí thải tại thời điểm khí nitơ lý tưởng có nồng độ lớn nhất và do đó chỉ xảy ra sự va chạm nhỏ giữa các phân tử khí thực.

a) Nồng độ của khí trơ

w_inert = 76,8 % khối lượng, 79,0 % thể tích.

CHÚ THÍCH 2: Bao hàm trong khí trơ là 0,061 % CO₂ về khối lượng và 0,04 % về thể tích.

b) Nồng độ ôxy

w_ox = 23,2 % về khối lượng, 21,0 % về thể tích.

Việc tính toán nồng độ khối lượng c_mgas [mg/m³] từ nồng độ thể tích c_vgas [ppm] của thành phần:

Mật độ khí _gas [kg/m³] có thể tính toán từ các dữ liệu cơ bản của khối lượng phân tử M_rgas [g/mol] và thể tích phân tử V_mgas [l/mol]: