6.2.2  Vận tốc đặc thù đi qua mặt cắt ngang

Khi xác định vận tốc hoặc lưu lượng thể tích dòng thải (nhưng không phải tạp chất dạng hạt), thì sử dụng quy trình tương tự như đối với hạt theo phương nằm ngang (6.2.1), trừ trường hợp sử dụng Hình 2 thay cho Hình 1.

Hình 2 - Số tối thiểu các điểm theo phương ngang khi xác định vận tốc thể tích hoặc lưu lượng dòng thải

6.3  Sơ đồ mặt cắt ngang và vị trí điểm theo phương ngang

6.3.1  Ống khói có mặt cắt tròn

6.3.1.1  Định vị các điểm theo phương ngang trên hai đường kính vuông góc theo Bảng 2 và ví dụ thể hiện trong Hình 3. Bất kỳ công thức nào (xem các ví dụ trong Tài liệu tham khảo [2] và [3]) cho các giá trị giống như trong Bảng 2 thì đều có thể sử dụng thay cho Bảng 2.

Hình 3  Ví dụ cho thấy phần hình tròn được chia thành 12 phần bằng nhau, với vị trí của các điểm theo phương ngang

...

...

...

2

4

6

8

10

12

...

...

...

16

28

20

22

24

1

14,6

6,7

4,4

...

...

...

2,6

2,1

1,8

1,6

1,4

1,3

1,1

1,1

2

...

...

...

25,0

14,6

10,5

8,2

6,7

5,7

4,9

4,4

3,9

...

...

...

3,2

3

75,0

29,6

19,4

14,6

11,8

9,9

...

...

...

7,5

6,7

6,0

5,5

4

93,3

70,4

32,3

...

...

...

17,7

14,6

12,5

10,9

9,7

8,7

7,9

5

...

...

...

85,4

67,7

34,2

25,0

20,1

16,9

14,6

12,9

11,6

...

...

...

6

95,6

80,6

65,8

35,6

26,9

22,0

...

...

...

16,5

14,6

13,2

7

89,5

77,4

...

...

...

36,6

28,3

23,6

20,4

18,0

16,1

8

...

...

...

96,8

85,4

75,0

63,4

37,5

29,6

25,0

21,8

19,4

...

...

...

91,8

82,3

73,1

62,5

38,2

...

...

...

26,2

23,0

10

97,4

88,2

...

...

...

71,7

61,8

38,8

31,5

27,2

11

...

...

...

93,3

85,4

78,0

70,4

61,2

39,3

32,3

12

...

...

...

97,9

90,1

83,1

76,4

69,4

...

...

...

39,8

13

94,3

...

...

...

81,2

75,0

68,5

60,2

14

...

...

...

98,2

91,5

85,4

79,6

73,8

67,7

15

...

...

...

95,1

89,1

83,5

78,2

...

...

...

16

98,4

...

...

...

87,1

82,0

77,0

17

...

...

...

95,6

90,3

85,4

80,6

18

...

...

...

98,6

93,3

88,4

83,9

...

...

...

...

...

...

91,3

86,8

20

...

...

...

98,7

94,0

89,5

21

...

...

...

96,5

92,1

22

...

...

...

...

...

...

94,5

23

...

...

...

96,8

24

...

...

...

99,9

6.3.1.2  Đối với các đường ngang đặc thù, một trong các đường kính phải trùng với mặt phẳng có sự biến đổi tập trung dự kiến lớn nhất (ví dụ: phía sau các vị trí uốn lượn); một đường kính phải đồng dư với hướng uốn cong. Yêu cầu này trở thành thứ yếu khi khoảng cách từ vị trí xáo trộn tăng lên; vì vậy, có thể sử dụng các vị trí đường kính khác, tùy thuộc vào sự phê duyệt của cơ quan quản lý.

6.3.1.3  Ngoài ra, đối với các ống khói hình elip có các đường kính vuông góc không bằng nhau, phải tính toán các điểm theo phương ngang riêng biệt và định vị theo từng đường kính. Để xác tính diện tích mặt cắt ngang của ống khói mặt cắt hình elip, sử dụng công thức sau:

...

...

...

Trong đó:

D₁ là đường kính 1 của ống khói

D₂ là đường kính 2 của ống khói

6.3.1.4.  Ngoài ra, đối với ống khói có đường kính lớn hơn 0,61 m, độ dày của thành ống khói 2,5 cm; và đối với các đường kính ống khói bằng hoặc nhỏ hơn 0,61 m, độ dày thành ống khói 1,3 cm sẽ không có các điểm theo phương ngang qua. Để đáp ứng được các tiêu chí này, cần tuân thủ các quy trình dưới đây.

6.3.2  Ống khói có đường kính lớn hơn 0,61 m

6.3.2.1  Khi bất kỳ điểm theo phương ngang nào được định vị theo 6.3.1 mà độ dày của thành ống khói 2,5 cm, thì chuyển chúng ra khỏi thành ống khói đến giá trị lớn hơn trong hai giá trị sau: (1) một khoảng cách bằng 2,5 cm; (2) một khoảng cách bằng đường kính trong vòi phun, trong hai giá trị trên chọn giá trị lớn hơn. Các điểm nằm ngang đã di dời này (trên mỗi điểm cuối của đường kính) sẽ là điểm theo phương ngang "điều chỉnh".

6.3.2.2  Với hai điểm theo phương ngang liên tiếp được kết hợp lại để tạo thành điểm theo phương ngang “điều chỉnh” thi coi điểm điều chỉnh như hai điểm theo phương ngang riêng biệt, kể cả trong qui trình lấy mẫu và/hoặc qui trình đo vận tốc, và cả trong quá trình ghi chép các dữ liệu.

6.3.3  Ống khói có đường kính bằng hoặc nhỏ hơn 0,61 m

Thực hiện theo quy trình nêu tại 5.3.1.1, chỉ lưu ý rằng bất cứ điểm “điều chỉnh" nào phải được di dời khỏi thành ống khói đến khoảng cách lớn hơn trong hai khoảng cách sau đây: (1) một khoảng cách bằng 1,3 cm; hoặc (2) một khoảng cách bằng đường kính trong vòi phun.

...

...

...

6.3.4.1  Xác định số lượng các điểm theo phương ngang như nêu tại 5.1 và 5.2 của phương pháp này. Từ Bảng 1, xác định cấu hình dạng lưới. Chia mặt cắt ngang ống khói thành nhiều diện tích đơn vị hình chữ nhật theo các điểm theo phương ngang, và sau đó định vi một điểm theo phương ngang tại trọng tâm của từng diện tích như ví dụ nêu tại Hình 4.

Hình 4 - Ví dụ cho thấy phần chồng chéo hình chữ nhật được chia thành 12 phần bằng nhau, với các điểm đi qua tại tâm của mỗi khu vực

6.3.4.2  Để sử dụng nhiều hơn số lượng tối thiểu các điểm theo phương ngang, mở rộng ma trận “số lượng tối thiểu các điểm theo phương ngang” (xem Bảng 1) bằng cách cộng thêm các điểm theo phương ngang dọc theo một hoặc cả hai cạnh của ma trận; ma trận cuối cùng không cần phải cân bằng. Ví dụ: ma trận “số lượng tối thiểu các điểm theo phương ngang 4x3 được mở rộng thành 36 điểm, thì ma trận cuối phải là 9 x 4 hoặc 12 x 3, không nhất thiết phải là 6 x 6. Sau khi xây dựng ma trận cuối cùng, chia mặt cắt ngang ống khói thành các hình chữ nhật bằng nhau, các diện tích đơn vị theo các điểm theo phương ngang, và định vi một điểm theo phương ngang tại trọng tâm của từng diện tích bằng nhau.

6.3.4.3  Trường hợp các điểm theo phương ngang quá gần thành ống, mà trường hợp này dự kiến sẽ không xảy ra đối với các ống khói có mặt cắt hình chữ nhật. Nhưng nếu vấn đề này xảy ra, phải liên lạc với cơ quan chủ quản để tìm ra giải pháp.

6.4  Kiểm tra xác nhận không có dòng xoáy

6.4.1 Trong hầu hết các nguồn tĩnh, hướng của dòng khi trong ống khói chủ yếu là song song với thành ống khói. Tuy nhiên, dòng xoáy có thể tồn tại (1) sau các thiết bị như cyclone hay sau máy lọc có ống khuếch tán, hoặc (2) trong các ống khói có cửa hút tiếp tuyến hoặc hình dạng ống khác có xu hướng gây dòng xoáy; trong trường hợp này, phải xác định xem có hay không có dòng thải xoáy tại vị trí lấy mẫu.

6.4.2  Xác định mức và xác định điểm không của áp kế. Nối ống Pitot loại S với áp kế và hệ thống kiểm tra rò rỉ. Định vị các ống Pitot loại S tại mỗi điểm theo phương ngang, sao cho các mặt phẳng của các lỗ trên ống Pitot vuông góc với tiết diện (mặt phẳng cắt ngang) của ống thải; khi ống Pitot loại S ở vị trí này, thì đó là “mốc chuẩn 0°”. Ghi lại số đọc áp suất chênh lệch (∆p) tại mỗi điểm theo phương ngang. Nếu thu được số đọc Pitot bằng không (zero) tại mốc chuẩn 0° tại một điểm theo phương ngang cho trước, thì tại điểm đó tồn tại điều kiện dòng thải có thể chấp nhận. Nếu số đọc Pitot là khác không tại mốc chuẩn 0°, thì xoay ống Pitot (đến ± 90° góc trượt), cho đến khi thu được số đọc bằng không. Xác định và ghi lại cẩn thận giá trị gốc quay (d) đến giá trị (độ) gần nhất. Sau khi đã áp dụng kỹ thuật điểm không cho từng điểm theo phương ngang, tính giá trị trung bình của các giá trị tuyệt đối của a, giả định rằng các giá trị a của góc bằng 0° đến những điểm mà không cần xoay, và bao gồm cả những giá trị này trong các giá trị trung bình tổng. Nếu giá trị trung bình của a lớn hơn 20°, điều kiện dòng thải tổng thể trong ống khói không được chấp nhận, thì cần có phương pháp thay thế và phương pháp này phải được cơ quan chủ quản phê duyệt, phải áp dụng phương pháp này để thực hiện việc lấy mẫu và đo vận tốc theo phương ngang chính xác.

6.5  Quy trình lựa chọn vị trí thay thế có thể được sử dụng để xác định các góc xoay thay cho các quy trình nêu tại 6.4.

...

...

...

Phương pháp thay thế này áp dụng đối với các nguồn mà tại đó vị trí đo là nhỏ hơn 2 lần đường kính tương đương phía cuối nguồn, hoặc nhỏ hơn một nửa đường kính ống phía đầu nguồn kể từ vị trí xáo trộn dòng. Có thể hạn chế sự thay thế này đối với các ống có đường kính lớn hơn 0,61 m (24 in.) nơi mà các ảnh hưởng của sự tắc nghẽn và của thành ống là tối thiểu. Sử dụng đầu lấy mẫu định hướng dòng để đo các góc trượt và góc dốc của dòng khí tại 40 điểm theo phương ngang trở lên; góc tổng được tính toán và so sánh với các tiêu chí chấp nhận đối với độ lệch chuẩn và trung bình.

CHÚ THÍCH: Cả hai góc dốc và góc trượt được đo từ đường thẳng qua điểm theo phương ngang và song song với trục ống khói. Góc dốc là góc của thành phần dòng khi trong mặt phẳng bao gồm đường đi qua và là song song với trục ống khói. Góc trượt là góc của thành phần dòng khí trong mặt phẳng vuông góc với đường đi qua tại các điểm theo phương ngang và được tính từ đường thẳng qua điểm theo phương ngang và song song với trục ống khói.

6.5.2  Điểm theo phương ngang, sử dụng tối thiểu 40 điểm theo phương ngang đối với ống thải có mặt cắt hình tròn và 42 điểm theo phương ngang đối với ống thải có mặt cắt hình chữ nhật đối với các phép xác định góc dòng khí thải. Thực hiện theo quy trình nêu tại 5.3 và Bảng 1 hoặc Bảng 2 để định vị và bố trí các điểm theo phương ngang. Nếu vị trí phép đo được xác định là chấp nhận được theo tiêu chí trong quy trình thay thế này, thì sử dụng cùng số lượng điểm theo phương ngang và các vị trí cho việc lấy mẫu và các phép đo vận tốc.

6.5.3  Quy trình đo

6.5.3.1  Chuẩn bị đầu lấy mẫu định hướng và áp kế vi sai theo khuyến cáo của nhà sản xuất. Có thể sử dụng ống mao dẫn hoặc bộ điều áp để giảm sự dao động áp suất. Khuyến cáo, nhưng không bắt buộc, nên tiến hành kiểm tra rò rỉ trước. Để thực hiện kiểm tra rò rỉ, cần tạo áp suất hoặc sử dụng lực hút lên lỗ kiểm tra cho đến khi số đọc bằng ít nhất 7,6 cm cột nước (H₂O) hiển thị trên áp kế vi sai, sau đó đóng lỗ kiểm tra. Áp suất của hệ thống không có rò rỉ sẽ ổn định trong ít nhất 15 giây.

6.5.3.2  Xác định mức và xác định điểm không của áp kế. Mức và điểm không của áp kế có thể bị chệch do rung và nhiệt độ thay đổi, vì vậy cần kiểm tra định kỳ mức và điểm không trong thời gian đi qua.

6.5.3.3  Đặt đầu lấy mẫu tại các vị trí thích hợp trong dòng khí, và xoay cho đến khi xác định được độ chệch của điểm không cho đồng hồ áp suất góc. Xác định và ghi lại góc xoay. Ghi lại số đọc trên đồng hồ áp suất đối với góc dốc, và xác định góc dốc từ đường cong hiệu chuẩn. Lặp lại quy trình này cho từng điểm theo phương ngang. Thực hiện qui trình xả ngược cho các đường ống áp lực và các lỗ kiểm tra trước khi tiến hành các phép đo cho từng điểm theo phương ngang.

6.5.3.4  Phép kiểm tra sau thử như mô tả tại 5.5.3.1 là bắt buộc. Nếu không thỏa mãn tiêu chí đối với hệ thống không rò rỉ, thì phải tiến hành sửa chữa thiết bị, và lặp lại các phép đo góc dòng thải.

6.5.4  Hiệu chuẩn. Sử dụng hệ thống dòng như mô tả tại EPA Method 2. Ngoài ra, hệ thống dòng thải cần phải có khả năng tạo ra hai vận tốc của mặt cắt thử: một là từ 365 m/min đến 730 m/min và một là từ 730 m/min đến 1100 m/min.

...

...

...

6.5.4.2  Để đảm bảo rằng dòng khí ga là song song với trục trung tâm của mặt cắt thử, tiến hành theo quy trình nêu tại 5.4 đối với phép xác định dòng xoáy để đo góc dòng khí ga tại trọng tâm của mặt cắt thử từ hai cửa thử nghiệm được đặt góc 90°. Góc dòng khí ga đo được trong từng cửa phải nằm trong khoảng 0° đến 2°. Nếu cần thiết có thể lắp ống nắn dòng để đáp ứng tiêu chí này.

6.5.4.3  Hiệu chuẩn góc dốc. Thực hiện hiệu chuẩn đi qua theo khuyến nghị của nhà sản xuất trong từng khoảng 5° đối với các góc từ -60° đến +60° tại một vận tốc trong từng dải của hai dải xác định trên. Tính trung bình các giá trị tỉ số áp suất thu được cho mỗi góc trong hai phạm vi dòng thải và vẽ đồ thị đường cong hiệu chuẩn theo các giá trị trung bình của tỉ số áp suất (hoặc hệ số đo lường phù hợp khác theo khuyến cáo của nhà sản xuất) so với góc dốc. Vẽ một đường cong (không gấp khúc) đi qua các điểm dữ liệu. Đồng thời vẽ đồ thị cho các giá trị dữ liệu đối với từng điểm theo phương ngang. Xác định độ chênh lệch giữa giá trị đo được và góc từ đường cong hiệu chuẩn tại cùng một tỉ số áp suất. Độ chênh lệch tại từng điểm so sánh phải nằm trong khoảng 2° đối với các góc từ 0° đến 40° và nằm trong khoảng 3° đối với các góc từ 40° đến 60°.

6.5.4.4  Hiệu chuẩn góc trượt. Đánh dấu đầu lấy mẫu ba chiều để xác định vị trí trượt của đầu lấy mẫu. Đây thường là một đường kéo dài độ dài của đầu lấy mẫu và nối với lỗ kiểm tra. Để xác định độ chính xác của các phép đo góc trượt, chỉ cần hiệu chuẩn vị trí zero hoặc vị trí không theo cách sau: Đặt đầu lấy mẫu định hướng vào mặt cắt thử, và quay đầu lấy mẫu đến vị trí zero đã tìm thấy. Dùng thước đo hoặc thiết bị đo góc khác, đo góc được hiển thị bởi chỉ số góc trượt trên đầu lấy mẫu ba chiều. Kết quả phải nằm trong khoảng 0° đến 2°. Lặp lại phép đo này cho các điểm khác dọc theo chiều dài của Pitot nơi có thể đọc được các số đo góc trượt để tính toán các thay đổi so với các vị trí đã đánh dấu Pitot sử dụng để chỉ các vị trí đầu Pitot.

7  Phân tích và tính toán dữ liệu

7.1  Kí hiệu

L là chiều dài.

n là tổng số các điểm theo phương ngang.

P_l là góc dốc tại điểm theo phương ngang i, độ.

R_avg là góc tổng trung bình, độ.

...

...

...

S_d là độ lệch chuẩn, độ.

W là chiều rộng.

Y_ị là góc trượt tại điểm theo phương ngang i, độ.

7.2  Đối với mặt cắt ngang hình chữ nhật, đường kính tương đương (D_e) để xác định các khoảng cách phía cuối nguồn và đầu nguồn, được tính theo công thức sau:

             (1)

7.3  Nếu cần phải sử dụng quy trình lựa chọn vị trí thay thế (xem 5.5), thì thực hiện các phép tính toán sau bằng cách sử dụng các công thức dưới đây: góc tổng của từng điểm theo phương ngang, góc tổng trung bình, độ lệch chuẩn. Hoàn thành các phép tính, ngoài các dữ liệu thu được giữ lại ít nhất một con số đáng kể. Làm tròn các giá trị sau khi thực hiện xong phép tính cuối cùng.

7.3.1  Tính góc tổng của từng điểm theo phương ngang:

R₁ = arccos ine[(cosine Y_i)(cosine P_i)]               (2)

7.3.2  Tính trung bình tổng của các phép đo:

...

...

...

7.3.3  Tính độ lệch chuẩn

               (4)

7.3.4   Tiêu chí chấp nhận. Vị trí phép đo được chấp nhận nếu R_avg ≤ 20 và S_d ≤ 10.

Thư mục tài liệu tham khảo

[1] Determining Dust Concentration in a Gas Stream, ASME Performance Test Code No.27. New York. 1957

[2] DeVorkin, Howard, et al. Air Pollution Source Testing Manual. Air Pollution Control District. Los Angeles, CA. November 1963.

[3] Methods for Determining of velocity, volume, dust and mist contents of gases. Western Precipitation Division of Joy Manufacturing Co. Los Angeles, CA. Bulletin WP-50.1968.

Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 11303:2016 về Phát thải nguồn tĩnh - Lấy mẫu và đo vận tốc