Hình 1 - Sơ đồ của thiết bị thử điển hình trong phép thử dung lượng của phin lọc khí dòng không đổi

7.5  Thiết bị, dụng cụ để thử dòng động

Sơ đồ cách bố trí phép thử phù hợp được thể hiện trên Hình 2. Các thiết bị, dụng cụ chính bao gồm:

a) Máy tạo nhịp thở có van điều khiển;

b) Bộ làm ẩm;

c) Lưu lượng kế để đo không khí và khí thử;

d) Buồng thử có lỗ hút và xả mẫu;

e) Các bộ phân tích khí thử;

f) Thiết bị đo áp suất, nhiệt độ bầu ướt, nhiệt độ bầu khô, và hàm lượng ẩm;

...

...

...

h) Bộ cấp khí thử;

i) Bộ chuyển cho van hút/xả có thể thay thế, nếu có thể.

CHÚ DẪN

1 Máy tạo nhịp thở

8 Lưu lượng kế cacbon monoxit

14 Mẫu thử, đầu giả hoặc bộ chuyển phù hợp

2 Van điều khiển

9 Bộ làm ẩm

...

...

...

3 Bộ gia nhiệt và làm ẩm (đối với phương pháp hai chiều)

10 Buồng thử

16 Detector: cảm biến nhiệt độ

4 Bộ làm mát khí

11 Điểm lấy mẫu hàm lượng CO trong không khí thử

17 Detector: cảm biến ẩm

5 Điểm lấy mẫu để phân tích CO

12 Detector: bộ phân tích CO

18 Khí xả

...

...

...

13 Detector: cảm biến ẩm

7 Lưu lượng kế không khí thử

Hình 2 - Sơ đồ của thiết bị thử điển hình trong phép thử dung lượng của phin lọc khí CO tuần hoàn có sử dụng bộ chuyển phin lọc

8  Phương pháp thử

8.1  Qui định chung

Trước phép thử, mẫu thử phải được lưu giữ trong bao gói thông thường nhỏ nhất trong tối thiểu 4 h ở (21 ± 3) °C, trừ khi có qui định khác trong tiêu chuẩn tính năng. Mẫu thử phải được gắn trong buồng thử và phơi nhiễm khí thử thích hợp ở dòng qui định.

...

...

...

Các điều kiện trên có thể dễ dàng đạt được nếu mẫu thử được lắp một bộ phận nối đã chuẩn hóa. Nếu mẫu thử được lắp bằng một bộ nối không chuẩn hóa, có thể yêu cầu nhà sản xuất cung cấp bộ nối phù hợp hoặc tháo bộ nối của một phương tiện phù hợp. Nếu (các) phin lọc khí là một phần không thể thiếu của PTBVCQHH, thì toàn bộ phương tiện phải được gắn chắc chắn với một giá trong buồng thử.

Có thể sử dụng bất kỳ phương pháp thử nghiệm nào để đạt được nồng độ khí vào qui định và đo nồng độ khí ra, miễn là tuân theo các giới hạn sau:

a) Nồng độ khí vào: ± 10 % giá trị thử qui định;

b) Nồng độ khí ra: ± 20 % giá trị lọt qua qui định;

8.2  Điều kiện dòng thử

8.2.1  Qui định chung

Tất cả các phép thử phải được thực hiện sao cho khí thử thổi theo phương ngang và thẳng với chiều dày lớp lọc tối thiểu của phin lọc. Cẩn thận để khí thử không tập trung vào một phần của phin lọc hoặc hệ thống lọc.

Nồng độ của khí thử phải ổn định trước khi bắt đầu phép thử.

8.2.2  Bộ lọc nhiều phin

...

...

...

Nếu trở lực của phin lọc tính theo công thức (1) thì có thể thử phin lọc như một phin lọc đơn với một dòng đã được chia đều. Nếu trở lực hô hấp của phin lọc không theo công thức (1) thì các phin lọc phải được thử theo một bộ hoàn chỉnh ở tốc độ dòng tổng cộng.

(1)

Trong đó

R_max trở lực tối đa;

R_min trở lực tối thiểu;

 trở lực trung bình.

Khi thử một phin lọc của bộ lọc nhiều phin lọc với dòng khí thử được chia đều thì phải đáp ứng yêu cầu tính năng phù hợp của tiêu chuẩn tính năng.

8.3  Phép thử dung lượng của phin lọc khí

...

...

...

Nếu không có qui định khác, phép thử dung lượng của phin lọc khí phải được thực hiện bằng dòng không đổi. Phép thử CO phải được thực hiện bằng dòng động lực.

8.3.2  Phép thử dòng không đổi

Khí để thử phải theo qui định trong các tiêu chuẩn tính năng.

Khí thử phải đi qua phin lọc ở dạng dòng liên tục ở (các) tốc độ dòng, độ ẩm và nhiệt độ đã qui định trong tiêu chuẩn tính năng.

Nồng độ của khí thử và các sản phẩm phản ứng cụ thể, nếu có thể, trong không khí thoát ra phải được ghi lại trong khi thử cho đến khi xuất hiện sự lọt qua, hoặc cho đến khi đạt đến thời gian để lọt qua (bao gồm sự hiệu chỉnh các thay đổi so với giá trị danh nghĩa của nồng độ khí vào), tùy theo trường hợp nào xảy ra trước.

Thời gian để lọt qua đo được, t_{br(đo được)}. phải được điều chỉnh đến thời gian để lọt qua được hiệu chỉnh, t_{br(hiệu chỉnh)}, bằng tỷ lệ thức tuyến tính đơn giản của nồng độ thực tế, C_{(thực tế)}, và nồng độ dòng qui định C_{(qui định)}, theo công thức (2):

t_{br(hiệu chỉnh)} = t_{br(đo được)} x C_{(thực tế)}/C_{(qui định)}

(2)

VÍ DỤ

...

...

...

C_{(thực tế)} = 4 773 ml/m³

t_{br(đo được)} = 44 min

t_{br(hiệu chỉnh)} = 44 min x 4 773 ml/m³/ 5 000 ml/m³= 42 min

8.3.3  Phép thử dòng động lực

8.3.3.1  Qui định chung

Mẫu thử phải được lắp lên một đầu giả hoặc một bộ chuyển thích hợp khi thử như một bộ phận riêng. Nếu thử như một bộ phận riêng, phép thử phải được thực hiện với các van mô phỏng các điều kiện dòng không khí có liên quan.

Chi tiết về cơ cấu giữ đầu giả và các miệng dẫn khí sẽ được đưa trong phần tiếp theo của bộ tiêu chuẩn này.

CHÚ THÍCH  Có thể sử dụng chất làm kín để làm kín mối liên kết giữa phương tiện bảo vệ cơ quan hô hấp và cơ cấu giữ đầu giả hoặc bộ chuyển.

Sự cung cấp khí thử vào buồng thử phải lớn hơn dòng trung bình qua phương tiện, sao cho sự chênh lệch áp suất tối đa của buồng thử trong môi trường khi thử phải không vượt quá ± 50 Pa.

...

...

...

- Độ ẩm (hàm lượng ẩm của không khí thử): (50 ± 30) % RH;

- Nhiệt độ không khí thử: 16 °C đến 32 °C;

- Nhiệt độ không khí thở ra: (37 ± 1) °C;

- Độ ẩm không khí thở ra: 95 % đến 100 %.

Nhiệt độ và độ ẩm của không khí thử và không khí thở ra phải được kiểm soát bằng bộ xử lý phù hợp.

Nồng độ khí thử và nồng độ hơi nước, cũng như áp suất chênh lệch trong buồng thử, phải được kiểm soát và ghi lại liên tục trong khi thử. Phải tính đến tác động của độ ẩm không khí thử do không khí thở ra quay trở lại buồng thử bằng cách đặt điểm đo độ ẩm phù hợp.

Phải tính đến tác động của áp suất chênh lệch và tác động của sự pha loãng không khí thử do không khí thở ra quay trở lại buồng thử và phải điều chỉnh nồng độ của khí thử và độ ẩm.

Cẩn thận để giảm thiểu ảnh hưởng của không khí thở ra đối với nồng độ khí thử tại điểm nạp không khí vào mẫu thử. Nhiệt độ bầu khô và nồng độ của khí thử phải đo từ 10 mm đến 20 mm ở phía trước cửa nạp không khí của mẫu thử.

Nhiệt độ bầu khô của không khí hít vào phải được đo bằng cặp nhiệt điện hiển thị nhanh (ví dụ: NiCr-Ni đường kính 0,2 mm).

...

...

...

Trong phương pháp hai chiều, khí thử thổi qua phin lọc trong pha hít vào và thở ra. Phương pháp này yêu cầu một bộ thử như thể hiện trên Hình 2 khi sử dụng bộ làm ẩm (chú dẫn 3) và bộ làm mát (chú dẫn 4).

8.3.3.3  Phương pháp một chiều

Trong phương pháp một chiều, khí thử thổi qua phin lọc chỉ trong pha hít vào. Phương pháp này yêu cầu một bộ thử như thể hiện trên Hình 2 khi không sử dụng bộ làm ẩm (chú dẫn 3) và bộ làm mát (chú dẫn 4).

8.4  Phép thử xác nhận phin lọc khí ở tốc độ dòng qui định

Các khí thử phải theo qui định trong các tiêu chuẩn tính năng.

Khí thử phải đi qua phin lọc theo dạng dòng liên tục ở (các) tốc độ dòng, độ ẩm và nhiệt độ qui định trong tiêu chuẩn tính năng.

Nồng độ khí thử và sản phẩm phản ứng cụ thể, nếu có thể, trong không khí thoát ra phải được ghi lại trong khi thử cho đến khi xuất hiện sự lọt qua, hoặc cho đến khi đạt đến thời gian qui định tối thiểu, (bao gồm sự hiệu chỉnh các sai lệch so với giá trị danh nghĩa của nồng độ khí vào), tùy theo trường hợp nào xảy ra trước.

Một phương pháp khác để thực hiện phép thử xác nhận ở tốc độ dòng qui định lớn hơn 110 l/min để thử phin lọc không xúc tác loại OV, AC, BC và OG, hoặc (các) kết hợp của chúng, được cho trong Phụ lục B.

8.5  Phép thử di trú A và phép thử di trú B

...

...

...

Phin lọc phải được phơi nhiễm với khí thử theo quy định trong tiêu chuẩn tính năng.

Sau khi phơi nhiễm, phin lọc phải được lưu giữ trong (66 ± 6) h theo thông tin do nhà sản xuất cung cấp đối với việc lưu giữ giữa thời gian sử dụng. Sau khi lưu giữ, cho không khí sạch đi qua phin lọc ở tốc độ dòng, độ ẩm và nhiệt độ theo tiêu chuẩn tính năng.

Khoảng thời gian thử di trú và các điều kiện để kết thúc phép thử phải được qui định trong tiêu chuẩn tính năng. Nồng độ khí thử và các sản phẩm phản ứng cụ thể, nếu có thể, trong không khí thử thoát ra phải được ghi lại liên tục trong phép thử này.

8.5.2  Phép thử di trú B

Phin lọc phải được phơi nhiễm với khí thử theo qui định trong tiêu chuẩn tính năng.

Sau khi phơi nhiễm, phin lọc phải được lưu giữ trong (66 ± 6) h theo thông tin do nhà sản xuất cung cấp đối với việc lưu giữ giữa thời gian sử dụng. Sau khi lưu giữ, cho khí thử đi qua phin lọc ở tốc độ dòng, độ ẩm và nhiệt độ theo tiêu chuẩn tính năng.

Khoảng thời gian thử di trú và các điều kiện để kết thúc phép thử phải được qui định trong tiêu chuẩn tính năng. Nồng độ của khí thử và các sản phẩm phản ứng cụ thể, nếu có thể, trong không khí thử thoát ra phải được ghi lại liên tục trong phép thử này.

8.6  Phép thử giải hấp

Phin lọc phải được phơi nhiễm với khí thử theo qui định trong tiêu chuẩn tính năng.

...

...

...

9  Báo cáo thử nghiệm

9.1  Qui định chung

Báo cáo thử nghiệm phải bao gồm thông tin về các thông số được qui định trong Điều 4 cùng với thông tin được cho từ 9.2 đến 9.6.

9.2  Phép thử dung lượng của phin lọc khí

Ghi lại thời gian để lọt qua đã được hiệu chỉnh hoặc thời gian thử, hoặc thực tế là không xuất hiện lọt qua.

9.3  Phép thử xác nhận phin lọc khí ở tốc độ dòng qui định

Ghi lại liệu có xuất hiện sự lọt qua hay không trước thời gian quy định tối thiểu và ghi lại thời gian để lọt qua thực tế trong các trường hợp áp dụng phương pháp thử khác (Phụ lục B).

9.4  Phép thử di trú

Ghi lại nồng độ tối đa của khí thử và (các) sản phẩm phản ứng, nếu có thể, trong không khí thoát ra và thời gian tương ứng.

...

...

...

Ghi lại nồng độ tối đa của khí thử và (các) sản phẩm phản ứng, nếu có thể, trong không khí thoát ra và thời gian tương ứng.

9.6  Phép thử động lực CO

Ghi lại nồng độ khí CO thoát ra theo thời gian và liều phân tích.

10  Độ không đảm bảo đo

Ước lượng độ không đảm bảo đo kết hợp với phương pháp thử này phải được thiết lập theo TCVN 10861 (ISO 21748). Giá trị ước lượng này phải không vượt quá ± 10 %.

CHÚ THÍCH  Việc sử dụng chuẩn truyền có thể hỗ trợ cho việc thiết lập độ không đảm bảo đo chung giữa các phòng thử nghiệm.

Phụ lục A

(qui định)

...

...

...

A.1  Xác định sự phù hợp

Để xác định sự phù hợp hoặc các khía cạnh khác của phép đo theo phương pháp thử này, khi so sánh với các giới hạn yêu cầu kỹ thuật đã cho trong tiêu chuẩn phương tiện bảo vệ, phải áp dụng như sau:

Nếu kết quả thử ± độ không đảm bảo đo, U, nằm hoàn toàn vào bên trong hoặc bên ngoài vùng yêu cầu kỹ thuật đối với phép thử cụ thể được cho trong tiêu chuẩn phương tiện bảo vệ thì kết quả phải là đạt hoặc không đạt (xem Hình A.1 và A.2)

CHÚ DẪN

1  Giới hạn dưới của yêu cầu kỹ thuật

2  Phạm vi của yêu cầu kỹ thuật

3  Giới hạn trên của yêu cầu kỹ thuật

4  Độ không đảm bảo đo, U

...

...

...

Hình A.1 - Kết quả đạt

CHÚ DẪN

1  Giới hạn dưới của yêu cầu kỹ thuật

2  Phạm vi của yêu cầu kỹ thuật

3  Giới hạn trên của yêu cầu kỹ thuật

4  Độ không đảm bảo đo, U

5  Giá trị đo được

Hình A.2 - Kết quả không đạt

...

...

...

CHÚ DẪN

1  Giới hạn dưới của yêu cầu kỹ thuật

2  Phạm vi của yêu cầu kỹ thuật

3  Giới hạn trên của yêu cầu kỹ thuật

4  Độ không đảm bảo đo, U

5  Giá trị đo được

Hình A.3 - Kết quả không đạt

...

...

...

(tham khảo)

Phương pháp thay thế cho phép thử xác nhận phin lọc khí ở tốc độ dòng qui định

B.1  Nguyên tắc

Sử dụng phương pháp ngoại suy toán học để dự đoán thời gian để lọt qua ở tốc độ dòng qui định từ các phương pháp đo thực hiện ở tốc độ dòng thấp hơn.

B.2  Thời gian để lọt qua theo lý thuyết

B.2.1  Công thức Wheeler-Jonas

Thời gian để lọt qua theo lý thuyết có thể được tính bằng công thức dự đoán Wheeler-Jonas^[1][2].

(B.1)

...

...

...

t_b thời gian để lọt qua;

W_e khối lượng tối đa của chất bị hấp thụ trên gam chất hấp thụ mà có thể được hấp thụ ở nồng độ áp dụng (“sự hút cân bằng”);

C₀ nồng độ khí áp dụng;

C_x nồng độ khí ra tại thời gian để lọt qua được ghi lại;

Q lưu lượng thể tích;

W khối lượng chất hấp thụ đã được hấp thụ ở thời gian để lọt qua, t_b;

ρ_B mật độ khối của chất hấp thụ;

k_v hằng số tốc độ giả bậc nhất đối với quá trình hấp phụ;

l_n logarit tự nhiên.

...

...

...

A =W_eW

Và

(B.2)

Thời gian để lọt qua ở tốc độ dòng qui định được lấy từ đồ thị của tb so với  hoặc bằng cách dùng công thức (B.2).

B.3  Tính ứng dụng

Giới hạn cho phin lọc không xúc tác loại OV, AC, BC và OG, hoặc sự kết hợp của các loại này.

B.4  Cách tiến hành

...

...

...

Hai tốc độ dòng phải là tốc độ dòng thử dung lượng khí và tốc độ dòng thấp hơn được lấy cho phép thử xác nhận. Tốc độ dòng thứ ba phải là (40 ± 5) % tốc độ dòng qui định.

Đối với từng tốc độ dòng, phải thử ít nhất ba mẫu.

Để có độ chính xác lớn hơn, có thể thực hiện phép thử ở tốc độ dòng bổ sung.

CHÚ DẪN

X  Dòng hai chiều (min/l)

Y  thời gian để lọt qua (min)

Phương trình để phân tích hồi qui: Y = 3 442,9 X - 7,272 6 ; R² = 0,997 7

♦ thời gian để lọt qua đo được

...

...

...

khoảng tin cậy 95 %

mức tin cậy thấp hơn của thời gian để lọt qua được dự đoán ở 180 l/min

Hình B.1 - Ví dụ về phân tích hồi qui và dự đoán thời gian để lọt qua

B.5  Phân tích dữ liệu

Thực hiện phân tích hồi qui tuyến tính của thời gian để lọt qua như một hàm số của dòng hai chiều theo minh họa trong Hình B.1. Độ dốc của đường phân tích hồi qui được tính bằng với số hạng  trong công thức (B.2). Giao điểm theo phân tích hồi qui được tính bằng với số hạng thứ hai trong công thức (B.2).

B.6  Xác định thời gian để lọt qua

Thời gian để lọt qua phải được tính theo giới hạn tin cậy thấp hơn 95 % của thời gian để lọt qua dự đoán cho dòng 180 l/min. Các công thức để tính là:

...

...

...

Trong đó

 thời gian để lọt qua dự đoán bằng công thức (B.2) ở dòng 180 l/min;

 thống kê t.student đối với khoảng tin cậy (1 - α) dưa trên n-2 bậc tự do;

n số các điểm dữ liệu được sử dụng trong phân tích hồi qui (số tối thiểu là 9);

 giá trị trung bình của dòng hai chiều trong bộ dữ liệu.

Số hạng MS_Res là phương sai được ước tính theo thời gian để lọt qua dự đoán:

(B.4)

Trong đó

...

...

...

 thời gian để lọt qua được dự đoán bằng công thức (B.2) ở dòng tương tự;

Số hạng MS_Res cũng được biết là sai số chuẩn của ước lượng y, được kí hiệu là SE[y].

Phần mềm phân tích thống kê có thể đơn giản hóa cách tính các giá trị được mô tả trong Phụ lục này.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] Wheeler, A., Performance of Fixed-Bed Catalytic Reactors with poison in the feed, J. Catal. 1969; 13: 299

[2] Jonas, L.A. and Rehrmann, J.A., Predictive Equations in Gas Adsorption Kinetics, Carbon 1973; 11: 59

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11953-4:2017 (ISO 16900-4:2011) về Phương tiện bảo vệ cơ quan hô hấp - Phương pháp thử và thiết bị thử - Phần 4: Xác định dung lượng của phin lọc khí và phép thử di trú, giải hấp và thử động cacbon monoxit