Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ của bộ gõ tới hiệu suất rũ bụi trong mô hình thí nghiệm thiết bị lọc bụi tĩnh điện

 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 
Nghiên cứu ảnh hưởng các thông số công nghệ của bộ gõ tới 
hiệu suất rũ bụi trong mô hình thí nghiệm thiết bị lọc bụi tĩnh điện 
Study on influence of technological parameters of percussion 
on the performance of dust extraction in experimental model 
of electrostatic precipitator 
 Nguyễn Tiến Sỹ1,*, Hoàng Văn Gợt2, Dương Văn Long2 
 1Trường Đại học Công nghiệp Hà nội 
 2 Viện Nghiên cứu Cơ khí 
 Email: tiensyhaui.edu@gmail.com 
 Mobile: 0904938056 
 Tóm tắt 
 Từ khóa: Nghiên cứu này đề cập đến sự ảnh hưởng một số thông số công nghệ 
 của búa gõ tới khả năng rũ bụi của tấm điện cực lắng trong thiết bị lọc 
 Lực gõ, Gia tốc, Hiệu suất rũ bụi, 
 bụi tĩnh điện. Các kết quả thu được trong trong nghiên cứu sẽ được sử 
 Thông số công nghệ búa gõ. 
 dụng làm tài liệu tham khảo khi thiết kế hệ thống lọc bụi tĩnh điện có 
 các công suất lọc bụi khác nhau. Phương pháp phân tích hồi quy thực 
 ngiệm là công cụ để xác định mối tương quan giữa các thông số công 
 nghệ của bộ gõ tới hiệu suất rũ bụi. 
 Abstract 
 Keywords: This study refers to the influence of some technological parameters of 
 the hammer type on the ability of dust settling of the deposition 
 Force, Acceleration, Efficiency 
 electrodes in electrostatic precipitators. The results obtained in the 
 Rapping, Parameters hammer type. 
 study will be used as reference material when designing electrostatic 
 precipitators with different dust filtration capacities. The method of 
 regression analysis is a tool to determine the correlation between the 
 technological parameters of percussion and the performance of 
 dusting. 
 Ngày nhận bài: 05/8/2018 
 Ngày nhận bài sửa: 14/9/2018 
 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 
1. GIỚI THIỆU 
 Khi các tấm cực lắng trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện chịu tác dụng lực từ búa gõ sẽ tạo ra 
dao động làm phát sinh gia tốc chuyển động và lực quán tính [6]. Để tách được bụi thì giá trị gia 
tốc chuyển động của tấm phải thắng được lực hút tĩnh điện của các hạt bụi [3]. Việc nghiên cứu 
nhằm tìm ra mối quan hệ ảnh hưởng giữa các thông số của búa gõ tới gia tốc chuyển động của 
tấm lọc bụi và tuổi thọ của thiết bị hợp lý, qua đó xác định được bộ thông số công nghệ phù hợp 
của búa gõ, tạo ra được gia tốc trên bề mặt của tấm cực lắng có khả năng rung rũ bụi. 
 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 
2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 
2.1. Hiệu suất rũ bụi 
 Hiệu suất rũ bụi là độ sạch của bụi bám trên bề mặt tấm lọc khi có ngoại lực tác động, độ 
sạch bề mặt của tấm lọc có ảnh hưởng tới khả năng hút tĩnh điện giữa các hạt bụi. Để đánh giá 
khả năng rũ bụi người ta sử dụng đại lượng gia tốc trượt (a) của tấm lọc, nó có quan hệ với lực 
gõ rũ bụi (Ft) và được mô tả bởi hàm quan hệ toán học có dạng tổng quát sau: 
 a = f(Ft) (1) 
 Trong khi đó lực gõ búa (Ft) lại phụ thuộc vào các thông số khối lượng quả búa m1 , chiều 
dài cánh tay đòn của búa gõ R, góc rơi của búa φ1 và tỷ lệ tương quan giữa khối lượng búa gõ m1 
với khối lượng của tấm cực lắng m2 như hình 1. 
 Hình 1. Sơ đồ nguyên lý va chạm của búa gõ 
 Quan hệ giữa các thông số công nghệ của búa với lực gõ được mô tả bởi hàm toán học có 
dạng tổng quát sau 
 Ft = f(φ1, m1, H) (2) 
Trong đó: φ1 - Góc rơi búa (độ) 
 m1 - Khối lượng của búa gõ (kg) 
 H - Chiều cao rơi búa(m) 
2.2. Mô hình thí nghiệm 
 Hình 2. Sơ đồ nguyên lý va chạm của búa gõ 
 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 
 Thí nghiệm xác định lực gõ búa bằng cách thay đổi khối lượng của búa gõ m1, chiều cao 
rơi của búa gõ H hoặc thay đổi góc rơi tự do của quả búa φ1. Cơ chế va chạm của búa gõ được 
mô tả như hình 2[2]. 
 Khi ở vị trí thế năng cực đại, búa sẽ tiếp tục di chuyển đến vị trí hợp với phương thẳng 
đứng một góc α (khoảng 100) thì nó thực hiện chuyển động rơi tự do quay quanh trục cố định có 
bán kính Ri đến va chạm vào đầu khung tấm lọc (đe), chiều cao rơi tự do Hi được tính bởi công 
thức sau. 
 Hi = Ri(1 - cosφ1) (3) 
 Góc φ1 được tạo bởi vị trí của búa rơi tự do với điểm va chạm, người ta cũng có thể thay 
đổi góc φ1 bằng cách khống chế chiều cao rơi búa bằng lực ma sát khi búa thực hiện chuyển 
động quay tròn quanh trục của chúng, trong thí nghiệm bộ gõ rũ bụi thì bán kính quay của búa 
lấy trong khoảng từ 250 đến 290 mm, áp dụng công thức (3) ta tính được chiều cao rơi của búa 
ghi trong bảng 1. 
 Bảng 1. Thông số chiều cao rơi của búa 
 STT min max 
 R (mm) 250 290 
 H (mm) 496 576 
 Mômen quán tính của búa gõ được tính bởi công thức: 
 2
 I = 1/3m1R (4) 
 Công thức (4) cho thấy momen quán tính tăng tỉ lệ thuận với khối lượng quả búa m1 và 
bình phương khoảng cách bán kính quay R, momen quán tính thay đổi sẽ ảnh hưởng tới lực tác 
động của búa gõ. 
 Lực gõ trước khi va chạm giữa búa và tấm lọc được xác định bởi công thức : 
 (5) 
Căn cứ vào các điều kiện giới hạn của bài toán, tiến hành xây dựng bảng kế hoạch thực nghiệm 
và ma trận thí nghiệm như bảng 2 và bảng trực giao các thông số thí nghiệm bảng 3. 
 Bảng 2. Bảng kế hoạch thực nghiệm 
 Các mức 
 STT Yếu tố Bước nhảy 
 Mức trên Mức cơ sở Mức dưới 
 1 Góc rơi búa φ1(độ) 170 130 90 40 
 2 Khối lượng búa gõ m1(kG) 90 70 50 20 
 3 Chiều cao rơi búa Hrơi (mm) 576 536 496 40 
 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 
 Bảng 3. Bảng trực giao các thông số thí nghiệm 
 φ1 m1 H F
 STT X1 X2 X3 φ1.m1 φ1.H m1.H
 (độ) (kG) (m) (N/m)
 1 -1 -1 -1 90 50 0.496 4500 44.64 24.8 155.90
 2 1 -1 -1 170 50 0.496 8500 84.32 24.8 219.63
 3 -1 1 -1 90 90 0.496 8100 44.64 44.64 280.62
 4 1 1 -1 170 90 0.496 15300 84.32 44.64 395.34
 5 -1 -1 1 90 50 0.576 4500 51.84 28.8 168.00
 6 1 -1 1 170 50 0.576 8500 97.92 28.8 236.68
 7 -1 1 1 90 90 0.576 8100 51.84 51.84 302.40
 8 1 1 1 170 90 0.576 15300 97.92 51.84 426.03 
Trong đó: 
 + X1: Góc rơi búa φ1(độ) 
 + X2: Khối lượng của búa gõ m1 (kg) 
 + X3: Chiều cao rơi của búa gõ Hrơi (mm) 
2.3. Phân tích ảnh hưởng các yếu tố thí nghiệm tới lực gõ búa 
 Từ thông số thí nghiệm trong bảng 3, sử dụng phần mềm MINITAB để xác định xem có sự 
ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào là các thông số công nghệ của bộ gõ với yếu tố đầu ra là lực 
gõ búa hay không. Quá trình chạy và cho kết quả phân tích như hình 3. 
 Hình 3. Biểu đồ ảnh hưởng của các yếu tố công nghệ tới lực gõ búa 
 Kết quả phân tích trên biểu đồ Pareto với độ tin cây 85% cho thấy các yếu tố A,B,C đều 
có sự ảnh hưởng tới giá trị lực gõ, trong đó ảnh hưởng lớn nhất là B ứng với khối lượng búa gõ 
m1 tiếp theo là góc rơi búa φ và bán kính tay búa R, ngoài ra còn có sự ảnh hưởng bởi biến tương 
tác AB. Đây là cơ sở để tiến hành trực giao với các thông số thí nghiệm trong bộ gõ rũ bụi. 
2.4 .Ma trận trực giao 
 Nghiên cứu thực nghiệm ảnh hưởng của 3 thông số đầu vào: (φ1), (m1) và (R) đến thông 
 3 
số đầu ra lực gõ (Ft), sử dụng phương pháp ma trận trực giao với số nghiệm 2 = 8 và thêm 3 thí 
 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 
nghiệm dự đoán là vùng trung tâm với 3 thông số vận hành (φ), (m1) và (R) có giá trị không thay 
đổi như bảng 4. 
 Bảng 4. Ma trận trực giao 
 φ1 m1 H F
 STT X1 X2 X3 φ1.m1 φ1.H m1.H
 (độ) (kG) (m) (N/m)
 1 -1 -1 -1 90 50 0.496 4500 44.64 24.8 155.90
 2 1 -1 -1 170 50 0.496 8500 84.32 24.8 219.63
 3 -1 1 -1 90 90 0.496 8100 44.64 44.64 280.62
 4 1 1 -1 170 90 0.496 15300 84.32 44.64 395.34
 5 -1 -1 1 90 50 0.576 4500 51.84 28.8 168.00
 6 1 -1 1 170 50 0.576 8500 97.92 28.8 236.68
 7 -1 1 1 90 90 0.576 8100 51.84 51.84 302.40
 8 1 1 1 170 90 0.576 15300 97.92 51.84 426.03
 9 0 0 0 120 70 0.53 8400 63.6 37.1 276.32
 10 0 0 0 120 70 0.53 8400 63.6 37.1 276.32
 11 0 0 0 120 70 0.53 8400 63.6 37.1 276.32 
 Hàm mục tiêu lựa chọn có dạng hàm hồi quy toàn phương như sau [5]: 
 (6) 
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 
 Từ bảng trực giao các thông số thí nghiệm trong bảng 4, giải hệ phương trình theo phương 
pháp phân tích thống kê SPSS thu được các hệ số của hàm hồi quy (6) như phương trình (7): 
 F = -3671,24 +15,54φ +149,37m1 +13,81R - 0,44φ.m1 - 0,05φ.R + 0,159m1.R (7) 
 Từ các tham số trong phương trình hồi quy (6) xây dựng được biểu đồ hệ số hồi quy với 
các yếu tố của bộ gõ rũ bụi và các biến tương tác như hình 4. 
 Hình 4. Hệ số hiệu ứng và các yếu tố tương tác 
 Mặt khác từ kết quả thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của lực gõ tới gia tốc chuyển động 
của các phần tử tấm điện cực lắng trong mô hình thí nghiệm bộ gõ rũ bụi, thiết bị lọc bụi tĩnh 
điện [3] thu được số liệu như bảng 5. 
 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 
 Bảng 5. Tương quan lực gõ với gia tốc trung bình 
 2
 TT Lực Ft (N) Gia tốc trung bình a (m/s ) 
 1 219,135 1658 
 2 234,787 2092 
 3 250,44 2278 
 Từ số liệu thí ngiệm trong bảng 5 xây dựng được mối quan hệ giữa lực gõ và gia tốc như 
hình 5. 
 Hình 5. Đồ thị mô tả quan hệ lực gõ với gia tốc 
 Phương trình hồi quy (8) thể hiện mối quan hệ toán học giữa yếu tố đầu vào là lực gõ 
tương ứng với biến (x) và yếu tố đầu ra là gia tốc ứng với biến (y) 
 y = 9,545x + 174,99 (7) 
 Từ phương trình(7) và (8) có thể nhận xét như sau: 
 - Phương trình (8) cho phép ứng dụng để tìm giá trị lực gõ ban đầu của búa gõ cần tác động 
vào đầu đe của tấm cực lắng khi đã biết vùng giới hạn về gia tốc của tấm cực lắng tương ứng với 
mỗi dạng bụi và công suất lọc bụi cụ thể. 
 - Từ phương trình (7) khi biết được lực gõ ban đầu sẽ xây dựng được bộ các thông số kỹ 
thuật và công nghệ của bộ gõ như khối lượng của búa gõ m1, kích thước bán kính quay của 
búa R và góc rơi của búa φ1, phù hợp với từng hệ thống lọc bụi tĩnh điện có công suất lọc bụi 
khác nhau. 
4. KẾT LUẬN 
 Từ các thí nghiệm về phân tích ảnh hưởng các thông số công nghệ của búa gõ tới giá trị 
lực gõ và thí nghiệm phân tích ảnh hưởng của lực gõ tới gia tốc trượt, đã xây dựng được các 
phương trình hồi quy(6),(7) cho phép ứng dụng để xác định các thông số kỹ thuật của búa gõ phù 
hợp với khả năng rung rũ bụi của các tấm cực lắng trong các trường tĩnh điện của thiết bị lọc bụi 
tĩnh điện. Kết quả nghiên cứu này được sử dụng làm tài liệu tham khảo trong thiết kế các hệ 
thống lọc bụi tĩnh điện mới, hoặc cho phép hướng tới lập trình điều khiển thích nghi các thông số 
kỹ thuật và công nghệ của bộ gõ khi nồng độ bụi và dạng bụi thay đổi. 
 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 
 TÀI LIỆU THAM KHẢO 
 [1] Nguyễn Tiến Sỹ, Hoàng Văn Gợt , Dương Văn Long (2017) Nghiên cứu quá trình va 
chạm búa và tấm cực lắng của bộ gõ rũ bụi, trong thiết bị lọc bụi bằng điện". Tạp chí khoa học 
và công nghệ - Trường Đại học Công nghiệp Hà nội, Số 42 tháng 10/2017 trang 46-49. 
 [2] Nguyễn Tiến Sỹ, Hoàng Văn Gợt , Dương Văn Long (2017) Đánh giá ảnh hưởng của 
lực kích động tuần hoàn tới dao động và biến dạng của tấm cực lắng buồng lọc, thiết bị lọc bụi 
tĩnh điện". Tạp chí khoa học và công nghệ - Trường Đại học Công nghiêp Hà nội, Số 84 trang 
21-28. 
 [3] Nguyễn Tiến Sỹ, Hoàng Văn Gợt , Dương Văn Long (2017) Đánh giá ảnh hưởng của 
lực gõ tới gia tốc chuyển động của các phần tử tấm điện cực lắng trong mô hình thí nghiệm thiết 
bị lọc bụi bằng điện". Tạp chí cơ khí Việt nam - Số 4 Phạm Văn Đồng – Hà nội 
 [4] GS.TSKH Nguyễn Minh Tuyển (2005) Quy hoạch thực nghiệm, Nhà XB Khoa học và 
Kỹ thuật. 
 [5] F. Miloua1.Research unit “Electrostatics and High-Voltage Engineering”, IRECOM 
Laboratory University of Sidi-Bel-Abbes, Algeria IUT of Angoulˆ eme, Univ. of Poitiers, 
France.Accepted: 17 October 2007. 
 [6] Spro ull (1965), Fundamentals of electrode rapping in industrial electrical precipita-
tors, Journal of the Air Pollution Control Association, N 2, p. 50-55.