Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ định lượng cho xe phun tưới nhựa đường phục vụ cho công trình giao thông

Bài viết trình bày phương pháp thiết kế chế tạo bộ đo lường lượng chất lỏng rơi xuống mặt đường cho xe phun tưới nhựa đường phục vụ việc thi công công trình giao thông đường bộ. Bộ định lượng được xây dựng trên định luật Bernoulli về lưu lượng dòng chảy của chất lỏng, trên cơ sở tính toán được lưu lượng của chất lỏng kết hợp với vận tốc di chuyển hiện tại của xe sẽ tính toán ra được lượng rơi của chất lỏng trên một đơn vị diện tích.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ định lượng cho xe phun tưới nhựa đường phục vụ cho công trình giao thôngNghiên cứu khoa học công nghệ NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ CHẾ TẠO BỘ ĐỊNH LƯỢNG CHO XE PHUN TƯỚI NHỰA ĐƯỜNG PHỤC VỤ CHO CÔNG TRÌNH GIAO THÔNG Lê Văn Phúc* Tóm tắt: Bài báo trình bày phương pháp thiết kế chế tạo bộ đo lường lượng chất lỏng rơi xuống mặt đường cho xe phun tưới nhựa đường phục vụ việc thi công công trình giao thông đường bộ. Bộ định lượng được xây dựng trên định luật Bernoulli về lưu lượng dòng chảy của chất lỏng, trên cơ sở tính toán được lưu lượng của chất lỏng kết hợp với vận tốc di chuyển hiện tại của xe sẽ tính toán ra được lượng rơi của chất lỏng trên một đơn vị diện tích.Từ khóa: Công trình giao thông; Bộ định lượng; Xe phun tưới nhựa đường. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Xe tưới nhựa đường là loại xe đặc dụng cho việc thi công công trình cầu đường,nó được sử dụng để phun tưới nhựa đường, nhũ tương, chất phụ gia phun lên mặtđường để tạo nên liên kết giữa các đá cát sỏi tạo trên bề mặt thi công. Xe phun tướinhựa đường dùng áp suất cao và nhiệt độ cao để làm lỏng hỗn hợp nhựa đường cầnphun xuống bề mặt cần liên kết, tạo liên kết cho các lớp đá sỏi trải trên đường. Hình 1. Xe tưới nhựa đường phục vụ thi công đường bộ. Để trải thảm đều nhũ tương trên mặt đường sao cho các vị trí trên mặt đườngcần phải có lượng nhũ tương rơi đều nhau ngoài việc đầu phun của xe phải phun ranhựa đường dạng sương mù thì cần phải phối hợp giữa vận tốc di chuyển của xe vàlượng nhựa đường thoát ra trên các đầu phun. Do trong quá trình phun nhựa đườngthường được gia nhiệt ở nhiệt độ 80∘C đến 110∘C và áp suất trong bồn chứa nhựađường thường được nén từ 2 đến 5 bar. Nên để đo được lưu lượng nhựa đườngTạp chí Nghiên cứu KH&CN quân sự, Số Đặc san TĐH, 04 - 2019 227 Đo lường & Tin họcchảy qua các đầu phun thì yêu cầu các cảm biến đo lưu lượng phải làm việc ở nhiệtđộ và áp suất như vậy. Các cảm biến đo lưu lượng thường được sử dụng trên thịtrường thường là các loại sau: Các cảm biến đo lưu lượng dạng cánh quạt có đặc điểm là chịu nhiệt kém, chịuáp suất cao kém. Cánh của cảm biến không quay được ở các lần sử dụng tiếp theodo khi sử dụng xong, nhựa đường sẽ nguội và biến thành keo bán vào trục quaycủa cảm biến. Cảm biến siêu âm và cảm biến bằng laze là những cảm biến có thể hoạt động ởmôi trường nhiệt độ cao, và áp suất lớn. Nhưng khi sử dụng xong có thể nhựađường đông đặc sẽ bám vào phần đầu đo laze, hoặc siêu âm làm cho phép đo mấtchính xác ở các lần đo tiếp theo. Mặt khác các cảm biến này có giá thành rất cao,do vậy khó có thể triển khai trong thực tiễn khi đưa vào lắp đặt cho xe. Do các vấn đề như vậy, tác giả đề xuất xây dựng một bộ đo lưu lượng nhựađường có thể giải quyết các vấn đề đặt ra như làm việc được ở nhiệt độ và áp suấtcao và có thể sử dụng được nhiều lần, có giá thành phù hợp khi đưa vào sản xuất. 2. XÂY DỰNG NGUYÊN LÝ BỘ ĐỊNH LƯỢNG Chúng ta đã biết theo định luật Becnuli lưu lượng chất lỏng được định nghĩabằng biểu thức: A = V*S (1) 3A: Là lưu lượng chất lỏng (m /s)V: tốc độ dòng chảy của chất lỏng (m/s).S: Tiết diện dòng chảy (m2) Hình 2. Mô hình bình chứa chất lỏng của xe tưới nhũ tương. Và theo định luật Becnuli [1] [2] chúng ta sẽ biết rằng trong một dòng chảy ổnđịnh mọi dạng năng lượng dọc theo đường dòng là như nhau tại mọi điểm trênđường dòng đó. Tổng áp suất tĩnh và áp suất động tại một điểm bất kỳ là khôngđổi: 1 1 V12  gh1  P1  V22  gh2  P2 (2) 2 2228 Lê Văn Phúc, “Nghiên cứu thiết kế chế tạo bộ định lượng … cho công trình giao thông.”Nghiên cứu khoa học công nghệV1, V2: vận tốc của dòng chất lỏng trong bồn chứa và ở miệng thoát chất lỏng.ρ: khối lượng riêng của chất lỏng.h1, h2: độ cao chất lỏng trong bồn chứa và độ cao của miệng thoát chất lỏng.P1, P2: áp suất chất lỏng trong bồn chứa và tại miệng thoát (bằng áp suất khíquyển).Thực tế chúng ta thấy rằng vận tốc dòng chảy chất lỏng trong bồn chứa là rất nhỏcó thể coi xấp xỉ bằng 0. Do vậy công thức (2) có thể viết lại được bằng: 1 V22  ( P1  P2 )  g (h1  h2 ) (3) 2 1 V22  P  g (h1  h2 ) (4) 2Do áp suất trong bồn được nén rất cao so với áp suất gây ra bởi cột chất lỏng tĩnhΔP >> ρg(h1 – h2). Như vậy tốc độ dòng chảy V2 thoát ra ở diện tích S2 có thể đượcxác định bằng công thức: ...