TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HỒ CHÍ MINH BỘ MÔN CÔNG NGHỆ HÓA HỌC LỚP DH08HH    MÔN HỌC: ĐỒ ÁN TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ BÀI TẬP: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CYCLONE GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: SINH VIÊN THỰC HIỆN: PGS.TS Trương Vĩnh Đào Tiến Học (08139090) Tháng 10/2011 I Đề bài: Thiết kế Cyclone để thu hồi hạt rắn có kích thước phân bố theo bảng cho Khối lượng riêng hạt ρ = 2011 kg/cm sử dụng khí CO2 200oC Biết dòng lưu lượng khí CO2 Q2 = 7000 m3/h 1atm Chọn hai loại Cyclone để hạt 10µm Tính kích thước cyclone, số lượng cyclone? Tính hiệu suất trung bình cyclone? Tính phần trăm mà hạt 10µm lắng? Vẽ đồ thị hiệu suất? Tính trở lực? II Kích thước hạt (μm) 50 40 35 25 10 % khối lượng 90 75 65 55 30 10 Bài làm: Khi 30% lượng hạt có kích thước nhỏ 10µm, ta chọn kiểu cyclon hiệu suất cao Lưu lượng dòng nhập liệu là: Q = (7000/3600) = 1,9444 ( m3/s) Tiết diện ống vào, vận tốc dòng 15 m/s là: S = (Q/v)= 1,944 /15 = 0,1296 (m2) Theo hình 10.44a diện tích ống vào là: S = 0.5Dc * 0.2Dc = 0,1296 (m2) Vậy đường kính cyclone là: Dc = 1,1384 (m) Thiết bị lớn so với đường kính thiết kế chuẩn Dc = 0,203m nên ta chọn hệ thống gồm cylone mắc song song với Lưu lượng cylone: Q2 = Q/8 = 1,9444/8 = 0,2431 ( m3/s) = 875 ( m3/h) Tiết diện ống vào, vận tốc dòng 15 m/s là: S = (Q/v) = 0,2431/15 = 0,0162 (m2) Theo hình 10.44a diện tích ống vào là: S = 0.5Dc * 0.2Dc = 0,0162 (m2) Suy ra, đường kính cyclone: Dc2 = 0,4025 (m) Khối lượng riêng CO2 200oC: ρ = (44/22.4) * (273/473) = 1,1337 ( kg/m3) Hệ số tỉ lệ: [(Dc2 /Dc1)3 * (Q1/Q2) * (∆ρ1/∆ρ2) * (µ2/µ1)]1/2 = = [(0,4025/0,203)3 * (223/875)*(2000/2011)*(0,0224/0,018)] = 2,4587 Trong đó: Dc1 : đường kính cylone chuẩn, m Dc2 : đường kính cylone đề nghị, m Q1 : lưu lượng chuẩn kiểu hiệu suất cao, m3/h Q2 : lưu lượng dòng đề nghị, m3/h ∆ρ1: khác biệt khối lượng riêng chất rắn khí điều kiện chuẩn, kg/m ∆ρ2: khác biệt khối lượng riêng chất rắn khí điều kiện thiết kế, kg/m µ2= 0,0224 Pa.s : độ nhớt CO2 µ1= 0,018 Pa.s : độ nhớt khí chuẩn 20oC Các tính toán hiệu suất, sử dụng hệ số tỉ lệ hình 10.45a, trình bày bảng đây: Tính toán hiệu suất thiết kế cyclone: Kích (Kích thước Kích thước Tỉ lệ hạt trung thước hạt trung khối bình) ÷ (hệ (µm) bình lượng số tỉ >50 50 - 40 40 - 35 35 - 25 25 - 10 10 - 5-2 2-0 50 45 37,5 30 17,5 7.5 3.5 10 15 10 10 25 20 100 lệ)2.4587 20,34 18,30 15,25 12,20 7,12 3,05 1,442 0,41 Hiệu suất đạt 92,3% > 80% : đạt yêu cầu Đồ thị: Hiệu suất thu hồi kích thước tỉ lệ(%) 100 99 98 97 95 92 80 25 Hiệu suất chung ∑(3*5)/100 10 14,85 9,8 9,7 23,75 18,4 4,8 92,3 Hiệu suất thu hồi hạt 10 µm là: H = 15,931 * ln(10) + 44,181 = 80,86% Tính toán trở lực: - Tiết diện cửa nạp liệu: A1 = 0, 5Dc * 0,2Dc =0,0162 m2 - Diện tích bề mặt cyclon: As = π Dc x (1,5+ 2,5) = 2,0358 m2 Với ƒc lấy 0,005, ta có: - Hệ số ψ = ƒc * (As/A1) = 0,005 * (2,0358/ 0,0162 ) = 0,6283 rt = (Dc - 0,2 Dc)/2= 0,161 m re = (0,5*Dc)/2= 0,1006 m Suy ra, rt/re = 1,6 Từ hình 10.47, ta ø = 0,85 Vận tốc khí vào: u1 = 875/0,0162 = 54012,35 m/h = 15 m/s Diện tích cửa thoát khí: So = (π *( 0,5*Dc)2)/4 = 0,031810 m2 Suy vận tốc dòng khí thoát: u2 =875/0,031810 = 27507 m/h = 7,6 m/s Ta có tổn thất áp suất (trở lực): ∆P = 1,1337 /203[15 2[ + x 0,852(2 x 1,6 -1)] + x 7,6 2] = 7,404 mmbar