Một sáng chế có thể thay đổi quan niệm về ống xả

Hiện nay, xu hướng phát triển công nghiệp ngày càng gia tăng ở tất cả quốc gia. Cùng với xu hướng đó là sự phát triển mạnh mẽ của mạng lưới giao thông và phương tiện vận tải. Sự phát triển của các tập đoàn sản xuất ôtô, xe máy khổng lồ làm gia tăng một lượng lớn ôtô, xe máy mà động cơ sử dụng chủ yếu hiện nay là xăng dầu. Vì vậy, lượng khí thải được tăng lên nhất là ở các đô thị lớn. Đô thị càng lớn, phương tiện càng nhiều, kéo theo đó là lượng khói bụi khổng lồ sinh ra làm ô nhiễm không khí.

Một trong những nguyên nhân làm cho lượng khói bụi này gia tăng là hàng nghìn, hàng vạn, hàng triệu loại ống xả sử dụng lâu ngày tích lũy đầy bụi than. Những chiếc ống xả này rất ít khi được rửa và vệ sinh. Muốn môi trường không còn hoặc giảm thiểu khói bụi, người ta cần rửa và vệ sinh cho tất cả ống xả của mọi loại động cơ đốt trong sử dụng nhiên liệu hóa thạch là xăng dầu.

Nếu vô tình đi sau những chiếc xe tải, xe buýt, xe container khi tài xế nhấn ga tăng tốc độ, chúng ta sẽ gặp ngay một luồng khói bụi đen xì tung vào môi trường, thậm chí tạt vào mặt của những người đi ngay sau nó.

Để bảo vệ môi trường, ứng phó và hạn chế tác động của biến đổi khí hậu mà Việt Nam là một trong những quốc gia chịu ảnh hưởng nặng nề nhất, tác giả Phan Đăng Đạo - một thợ cơ khí đã nghiên cứu sáng chế một loại ống xả sử dụng cho xe máy và ôtô có động cơ đốt trong.

Tiêu chuẩn khí thải hiện nay được một số quốc gia châu Âu áp dụng là tiêu chuẩn Euro. Tiêu chuẩn này đòi hỏi các phương tiện sản xuất ra phải có khí thải ít gây ô nhiễm môi trường, không chứa các chất độc hại, không có các khí có khả năng gây hiệu ứng nhà kính làm gia tăng nhiệt độ khí quyển.

Một loại động cơ tốt nhất là loại động cơ có quá trình đốt cháy nhiên liệu tối ưu nhất. Nhưng khi đốt cháy, nhiên liệu khí thải sẽ thải ra ngoài qua ống xả. Hiện nay chưa có quốc gia, tổ chức nào sử dụng việc xử lý khí thải đó, khí thải vẫn được xả thẳng ra môi trường. Ngay với một số động cơ đạt chuẩn, sau một thời gian sử dụng, chúng vẫn thải ra nhiều loại bụi và khí khác nhau. Nói chung, tất cả các loại động cơ đốt trong khi hoạt động đều gây ô nhiễm môi trường. Động cơ mới gây ô nhiễm ít, động cơ cũ gây ô nhiễm nhiều và chúng đều thải khí gây hiệu ứng nhà kính, là một tác nhân làm biến đổi khí hậu.

Chính vì những suy nghĩ trên và được sự cho phép của tác giả sáng kiến này, bài viết này sẽ giới thiệu một giải pháp xử lý khí thải cho các động cơ đốt trong và cả cho khí thải của các khu công nghiệp:

Ống xả thân thiện với môi trường, phù hợp với phát triển bền vững

Chiếc ống xả này có khả năng tích bụi than, giảm ồn, giảm nhiệt. Nó có khả năng tích bụi than nên sau một thời gian sử dụng, các khoang ống xả sẽ đầy bụi than, chúng ta phải rửa và lấy ra để xử lý. Khi ống xả sạch sẽ không còn bụi than thổi ra, điều này có thể xem là một biện pháp bảo vệ môi trường.

Mặt khác, chiếc ống xả này có khả năng làm giảm thiểu các khí độc hại, khí gây hiệu ứng nhà kính, nên nó vừa góp phần bảo vệ môi trường, dẫn tới một nền kinh tế phát triển bền vững.

Do kết cấu, trên ống xả được gắn một két nước chứa dung môi Ca(OH) (còn gọi là nước vôi trong). Khi khi thải hạ nhiệt đọ xuống 405 độC thì két nước bơm phun dung môi vào khoang số 4, tại đây hơi nước hấp thụ toàn bộ khí thải. Trong hơi nước có dung môi Ca(OH) tác dụng với các loại khí CO, SO, NO chuyển hóa thành các chất rắn đọng lại trong các khoang cuối của ống xả.

Một số phương trình như sau:

4NO+ 2HO+O = 4HNO

2HNO+ Ca(OH) = Ca(NO)+ 2HO

SO+ Ca(OH) = CaSO+ HO

CO+ Ca(OH) =CaCO+ HO

Bụi than cũng được nhào luyện với dung môi tạo thành các loại chất rắn không còn ở dạng bụi. Sau một thời gian sử dụng trong ống xả tích nhiều chất kết tủa, chúng ta tiến hành rửa ống xả bằng cách bơm nước vào ống xả thông qua két nước, khi ống xả đầy nước ta kéo ga mạnh, tất cả chất cặn vỡ vụn và bay ra ngoài.

Đây là biện pháp bảo vệ môi trường và góp phần hạn chế biến đổi khí hậu một cách hiệu quả, tốn ít chi phí, đơn giản ai cũng thực hiện được.

Ống xả này có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu bằng cách đi trong nước lụt, triều cường.

Biến đổi khí hậu là một vấn đề toàn cầu, khiến nhiều chính phủ và các nhà khoa học phải đau đầu tìm cách nghiên cứu, giảm thiểu nguy cơ và thích ứng với nó. Nhiệt độ toàn cầu tăng lên, băng tan, nước biển dâng, các thảm họa tự nhiên và hiện tượng thời tiết cực đoan xuất hiện ngày càng nhiều... Tất cả hiện tượng trên đã, đang và sẽ tác động tới toàn thế giới. Việt Nam hiện có 2 thành phố nằm trên trong top 10 các thành phố ven biển chịu tác động của lũ lụt trong tương lai, theo một nghiên cứu về biến đổi khí hậu của OECD.

Trong đó, báo cáo này dự đoán 9,2 triệu cư dân TP HCM (đứng thứ 5) và 4,7 triệu cư dân thành phố Hải Phòng bị ảnh hưởng bởi lũ lụt vào năm 2070. Thực vậy, nếu cứ mỗi qua nhưng mùa bão lũ, hiện tượng ngập lụt thường xuyên diễn ra trên 2 địa bàn này. Hiện nay có 794 nghìn cư dân Hải Phòng bị ảnh hưởng bởi lũ lụt và con số này ở TP HCM là 1,9 triệu người.

Chính vì vậy, sản phẩm ống xả thông minh sẽ có khả năng thích ứng với biến đổi khí hậu. Sản phẩm có thiết kế chia làm nhiều khoang riêng biệt, được thiết kế kín, đầu ống xả chúc xuống 15 độ, ống xả này có khả năng đi trong nước lụt triều cường. Khi xe tắt máy, 2 van xú páp được đóng kín. Lúc này, ống xả giống như 1 chai nhựa rỗng hướng xuống nước ngập, nước không thể tràn vào. Khi xe nổ máy, áp lực của khí thải đẩy ra ngoài tiếp tục đóng vai trò ngăn cản nước ngập tràn vào trong ống xả. Theo thử nghiệm mới nhất, chiếc xe máy 110cc của Honda đã nổ máy, chạy tốt khi được ngâm xuống hồ với độ sâu 1 mét.

Ống xả còn một số tính năng thân thiện với người dùng

Thiết kế bên trong của ống xả này còn thân thiên với người dùng khi không gây bỏng bô, dễ dàng bảo dưỡng và sửa chữa. Dự kiến, giá thành của ống xả sẽ rất hợp lý nếu so sánh với ống xả thông thường. Nhiệt độ sau khi hoạt động chỉ khoảng 40-50 độ C.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ống xả

Ống xả này được thiết kế sáu khoang, một két nước nằm trên cũng giống như một khoang nằm bên ngoài. Tất cả khoang được nối với nhau theo kiểu zic-zắc bằng một đường ống, đường ống này là ống dẫn khí, có cấu tạo bằng thép và có đường kính tương ứng với cổ xả của động cơ.

Đường khí phải đi zic-zắc bên trong ống xả là nguyên lý bắt buộc của nghiên cứu sang chế này.

Nguyên lý làm việc của ống xả được thể hiên qua các sơ đồ và hình vẽ sau:

Cấu trúc và đồ thị khí thải của ống xả mới

Thiết kế 2D của ống xả

Cấu tạo ống xả đi zic-zắc: X0 là biểu thị trục tung là biểu tượng khí thải đầu vào. Y0 là biểu thị trục hoành là biểu tượng khí thải đầu ra môi trường.

Thiết kế 3D của ống xả

Khí thải từ cổ xả thổi vào vách ngăn của các khoang (xem đồ thị)

Tại vách ngăn này nhiệt bị hút vào vách ngăn, toả ra ngoài. Ttại đây một phần nhiệt độ từ khí thải sẽ truyền ra ngoài vỏ ống xả, gặp gió trên đường sẽ tản vào môi trường.

Bụi than một phần va vào các vách ngăn bị cản lại nằm phía dưới các khoang và tích tụ lại.

Âm thanh đập trực diện vào các vách ngăn sẽ phản ngược lại.

Các quá trình này này lặp đi lặp lại ở vách ngăn của ống xả. Chúng ta có các ông thức sau.

Trong đó, tổng nhiệt độ khí thải sản sinh ra sau buồng đốt, nhiệt độ khí thải còn theo khí thải (đo thử nghiệm xe 110cc hon da). Tác giả đo được nhiệt độ khí thải theo khí thải ra môi trường là 42 độ C (thử nghiệm trên xe Honda 110 phân khối). Tương tự, với bụi than cũng có công thức như sau: bT= b1 + b2 +b3 + b4 + b5 +b6 +b7 +b8

Trong đó bT là bụi than tổng sinh ra; b1 , b2, b3, b4, b5, b6, b7 là bụi than đọng lại sau từng vách ngăn; b8 là bụi than còn theo khí thải ra ngoài.

Âm thanh cũng thế, mỗi lần va vào vách ngăn là một lần âm thanh nhỏ dần.

- db = db1+db1+db2 + db3+db4+db5+db6+db7+db8

- db = db1+db1+db2 + db3+db4+db5+db6+db7+db8

Trong đó db là tổng âm thanh thoát ra từ của xả; db1, db1, db2, db3, db4, db5, db6, db7 là âm thanh từ được giảm dần từ vách ngăn 1 đến vách ngăn 7; db8 là lượng âm thanh thoát ra ngoài.

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của két nước

Chỉ là một hộp hình trụ mỏng nằm sát trên và ôm lấy thân ống xả, làm bằng thép không gỉ, bên trong có đặt một miếng thép mỏng để ngăn cách nước trong két với đường khí thải chạy ở trên. Khí thải từ khoang số 1 và thổi hơi nước vào khoang số 4 để rửa.

Đây là lần đầu tiên nguyên lý sử dụng khí thải để rửa khí thải được sử dụng. Khí thải từ khoang 1 thổi vào két nước, trong két nước có chứa nước lập tức tạo ra áp suất nén nước và bơm vào khoang số 4 của ống xả để rửa khí thải.

Miếng thép lưỡi gà trong két nước là để hứng hơi nước bốc hơi từ két nước và khống chế lượng nước bơm phun vào rửa khí thải tại khoang số 4.

Một chiếc ống xả thông minh với 3 tính năng gồm thân thiện với người dùng, ứng phó với biến đổi khí hậu và đặc biệt là bảo vệ môi trường, góp phần tạo nên một nền kinh tế xanh, phát triển bền vững.

* Độc giả gửi bài dự thi tại đây hoặc về email media@vnexpress.net.

Cuộc thi "Năng Lượng xanh cho cuộc sống" do Báo điện tử VnExpress phối hợp với Công ty Schneider Electric tổ chức. Trung tâm Sống và Học tập vì Môi trường và Cộng đồng (Live and Learn) là đơn vị đồng hành. Cuộc thi dành cho mọi công dân sinh sống trên lãnh thổ Việt Nam, diễn ra từ ngày 13/9 đến ngày 23/10. Cuộc thi nhằm khuyến khích mọi công dân Việt Nam có những suy nghĩ và hành động thiết thực để tiết kiệm năng lượng. Tác phẩm dự thi có thể là những ý tưởng sáng tạo hay giải pháp mang tính thực tiễn liên quan đến điện năng trong sinh hoạt, sản xuất…

Nguyễn Minh Hoàng