Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min Tiểu luận ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LỌC BỤI KẾT HỢP GIỮA XYCLON VÀ TÚI VẢI CÔNG SUẤT 10M 3 /PHÚT Nhóm 4-DHMT2 Page 1 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min Mục lục 1. MỞ ĐẦU 4 1.1. Nhiệm vụ - mục tiêu đề tài 4 1.1.1. Nhiệm vụ đề tài 4 1.1.2. Mục tiêu đề tài 4 2. NỘI DUNG 5 2.1. CHỤP HÚT 5 2.1.1. Lý thuyết 5 2.2. QUẠT HÚT 7 2.2.1. Trở lực trên đường ống dẫn 7 2.2.2.Trở lực xyclone 8 2.2.3.Trở lực túi vải.(tính trong phần túi vải) 8 2.2.7. Công suất quạt 8 2.2.8. Công suất thiết lập động cơ điện 9 2.3.3. Ưu điểm-nhược điểm 9 Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (có thể đến 500oC). Thu hồi bụi ở dạng khô. Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 ÷ 1500 N/m²). Làm việc tốt ở áp suất cao. Năng suất cao. Hiệu quả không phụ thuộc nồng độ bụi. - Nhược điểm : Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 Không thể thu hồi bụi kết dính. 2.3.4. Các kích thước cơ bản của xyclon 10 2.3.5. Tính toán xyclon 12 2.4.3. Các phương pháp tái sinh túi vải: 17 3. KẾT LUẬN 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 Nhóm 4-DHMT2 Page 2 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LỌC BỤI KẾT HỢP GIỮA XYCLON VÀ TÚI VẢI CÔNG SUẤT 10M 3 /PHÚT SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ Nhóm 4-DHMT2 Page 3 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min 1. MỞ ĐẦU. 1.1. Nhiệm vụ - mục tiêu đề tài. 1.1.1. Nhiệm vụ đề tài. - Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải. - Chọn lựa phướng án thiết kế, bố trí phù hợp để xây dựng mô hình thực tế. 1.1.2. Mục tiêu đề tài. - Tim hiểu và nắm bắt các công nghệ xử lý bụi hiện nay. - Xử lý khói thải có hàm lượng bụi 20g/m 3 từ mô hình lọc bụi xyclon và túi vải để tham khảo và học hỏi, ứng dụng cho các hệ thống xử lý bụi lớn sau này. Nhóm 4-DHMT2 Page 4 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min 2. NỘI DUNG. Phần này trình bày kỹ cơ sở lý thuyết và tính toán các thông số cho từng thiết bị trong hệ thồng xử lý bụi để xây dựng mô hình. Thông số đầu vào: Thông số đầu vào Giá trị Đơn vị Lưu lượng khí vào Q 10 m 3 /min Nồng độ bụi vào C 20 g/m 3 Khối lượng riêng của bụi ρ b 1600 kg/m 3 Khối lượng riêng của không khí ρ kk 1.01 kg/m 3 Vận tốc duy trì trong đường ống dẫn bụi ω 15 m/s Nhiệt độ dòng khí vào t 80 0 C 2.1. CHỤP HÚT. 2.1.1. Lý thuyết Chụp hút có nhiệm vụ thu gom khí ở trong nhà xưởng dẫn đến xyclon. Chụp hút làm việc được là nhờ vào áp suất âm mà quạt hút tạo ra trong đường ống. Lưu lượng chụp hút cưỡng bức phụ thuộc vào lưu lượng quạt. Luồng không khí trước chụp hút cưỡng bức có các đặc điểm sau: - Sự thay đổi tốc độ trên trục của chụp hút phụ thuộc vào góc mở α của chụp. Góc mở càng lớn thì vận tốc tại tâm chụp v max càng lớn so với v tb .  Đối với chụp có góc mở 90 o : v max = 1,65.v tb  Đối với chụp có góc mở 60 o : v max ≈ v tb - Vận tốc trung bình được xác định: Nhóm 4-DHMT2 Page 5 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min F L v tb = , m/s - Vận tốc tại 1 điểm bất kỳ trong phần kéo dài của chụp như sau:  Đối với chụp tròn hoặc vuông: sm yx r vv o xy /, 22 2 max + ×=  Đối với chụp hình chữ nhật có cạnh a > b : sm ya b a h h vv xy /, .5,0 2 2 max             −+ ×= 2.1.2. Tính toán Góc mở của chụp chọn φ = 60 o , khoảng cách từ chụp đến chụp hút h s = 0,1 ÷ 0,3 m → chọn h s = 0,3 m Q vào = 10m 3 /phút = 0,17 m 3 /s v vào = 15 m/s Đường kính ống hút: 0,17 0,12 15 4 4 vào vao Q D m v π π = = = × × Vì nguồn tỏa chủ yếu tập trung các loại bụi có kích thước tương đối nên chọn chụp hút có tiết diện hình chữ nhật, làm bằng inox để chống rỉ,… Nhóm 4-DHMT2 Page 6 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min Chọn nguồn tỏa có kích thước hình chữ nhật và với diện tích 0,16 × 0,06 m Kích thước miệng chụp hút: Chiều dài : A = 0,16 + 0,8 × 0,3 = 0,4 m Chiều rộng : B = 0,06 + 0,8 × 0,3 = 0,3 m Diện tích tiết diện vào của chụp: F = A × B = 0,4 × 0,3 = 0.12 m 2 Vận tốc trung bình vào chụp: sm F Q v vao tb /42,1 12,0 17,0 2 === Chụp hút làm việc được là nhờ vào áp suất âm mà quạt hút tạo ra trong đường ống Trong dòng khí hút vào có thể lẫn các loại bụi như: bụi, mẫu gỗ, mẫu kim loại,… nên chọn loại quạt ly tâm có cánh tỏa tròn. Loại quạt này có thể hoạt động ở lưu lượng thấp mà không bị rung động lớn, độ bền cao. 2.2. QUẠT HÚT. Có nhiệm vụ hút khí chứa bụi và duy trì vận tốc trong đường ống Để tính được các thông số chụp hút, ta phải tính được các thông số trở lực sau: 2.2.1. Trở lực trên đường ống dẫn. - Trở lực từ chụp hút tới xyclon. d m C P P P P∆ = ∆ + ∆ + ∆ d P∆ :trở lực động lực học, tức là áp suất cần thiết tạo tốc độ dòng chảy ra khỏi ống dẫn m P∆ :trở lực để khắc phục trở lực ma sát trong đường ống c P∆ :trở lực cần thiết để khắc phục trở lục cục bộ Lưu lượng khí trong ống: 600m/h Vận tốc khí trong ống ω : 15m/s Độ nhớt của khí μ = 249,493.10-7 N.s/m2 Khối lượng riêng của khí ρ kk = 1.01kg/m3 Đường kính ống D = 0,12 m Chọn chiều dài ống dẫn là l = 2m 4 Re 7.3 10 4000 × × = = × > kk D ω ρ µ ,ứng vói chế độ chảy xoáy. 0.022 λ ⇒ = Nhóm 4-DHMT2 Page 7 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min 2 2 113.625( / ) 2 × ∆ = = kk d P N m ρ ω 2 2 41.67( / ) 2 × ∆ = × × = kk m l P N m D ρ ω λ Chọn 3 khủy 90 0 do 2 khủy 45 0 tạo thành 3 2 0.38 2.28 ξ ⇒ = × × = 2 2 259.065( / ) 2 × ∆ = × = kk c P N m ρ ω ξ 2 445.59( / )P N m⇒ ∆ = 2.2.2.Trở lực xyclone. 2 2 909( / ) 2 × ∆ = × = kk xyclon P k N m ρ ω k: hệ số sức cản cục bộ,k =8 2.2.3.Trở lực túi vải.(tính trong phần túi vải) 2 1990.5( / ) n tuivai P A v N m∆ = × = 2.2.4.Trở lực ống khói.(tương tự coi như tính đường ống dẫn) 2 0 280.275( / ) k d m c P P P P N m∆ = ∆ + ∆ + ∆ = 2.2.5. Trở lực hệ thống 2 úi vai 2992.235( / ) p xyclon t ok H P P P P N m= ∆ + ∆ + ∆ + ∆ = 2.2.6. Áp suất toàn phần do quạt hút tạo ra. 2 273 760 2822.5( / ) 293 + = × × × = kk P b t H H N m B ρ ρ H : Trở lực trên hệ thống ρ b : Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn,Chọn 1.29kg/m 3 ρ kk : Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện làm việc,chọn 1.01kg/m 3 B : Áp suất tại chỗ đặt quạt 2.2.7. Công suất quạt. 0.6 1000 q tr Q H N kW η η × = = × × Chọn lắp trực tiếp với trục động cơ điện 1 tr η = Lưu lượng Q=0.17(m 3 /s), tra đặc tuyến bơm ly tâm 0.8 q η = Nhóm 4-DHMT2 Page 8 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min 2.2.8. Công suất thiết lập động cơ điện. N dc =k x N=1.20 x 0.6=0.72(kW) Với hệ số thiết lập động cơ điện k =1.2 2.3. XYCLON 2.3.1. Giới thiệu Bộ lọc bụi xiclon là thiết bị lọc bụi được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên lý làm việc thiết bị lọc bụi kiểu xyclon là lợi dụng lực ly tâm khi dòng không khí chuyển động để tách bụi ra khỏi không khí 2.3.2. Nguyên tắc hoạt động Không khí có lẫn bụi đi qua ống 1 theo phương tiếp tuyến với ống trụ 2 và chuyển động xoáy tròn đi xuống phía dưới, khi gặp phễu 3 dòng không khí bị đẩy ngược lên chuyển động xoáy trong ống 4 và thoát ra ngoài. Trong quá trình chuyển động xoáy ốc lên và xuống trong các ống các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly tâm va vào thành,mất quán tính và rơi xuống dưới. Ở đáy xyclon người ta có lắp them van xả để xả bụi, van xả 5 là van xả kép 2 cửa 5a và 5b không mở đồng thời nhằm đảm bảo luôn cách ly bên trong xyclon và thùng chứa bụi không cho không khí lọt ra ngoài 2.3.3. Ưu điểm-nhược điểm - Ưu điểm: Không có phần chuyển động. Nhóm 4-DHMT2 Page 9 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (có thể đến 500 o C). Thu hồi bụi ở dạng khô. Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 ÷ 1500 N/m²). Làm việc tốt ở áp suất cao. Năng suất cao. Hiệu quả không phụ thuộc nồng độ bụi. - Nhược điểm : Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 m µ Không thể thu hồi bụi kết dính. 2.3.4. Các kích thước cơ bản của xyclon Nhóm 4-DHMT2 Page 10 [...]... độ lọc bụi, do yêu cầu của loại vải và khả năng xử lý mà chọn v khác nhau, v = 15 – 200 m3/m2.h, chọn v = 100 m3/m2.h Nhóm 4-DHMT2 Page 20 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m3/min  Số túi vải lọc: n= S 7,1 = = 57 (túi ) S t 0,125 Do vấn đề chế tạo mô hình nên chọn số túi vải cho phù hợp Chọn số túi thiết kế gồm cả nhũng túi hoàn lưu là 9 (túi)  Trở lực. .. C3: hệ số bổ sung do dung sai âm Dt: đường kính qui đổi P : áp suất tính toán trong thiết bị Nhóm 4-DHMT2 Page 19 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m3/min δ k :giới hạn bền ϕ h : hệ số bền mối hàn  Trở lực của thiết bị: ∆p = A × v n ( N / m 2 ) Trong đó: A = 0,25 – 25: – Hệ số thực nghiệm đối với từng loại vải, kể đến độ bào mòn, bẩn… n = 1,25 – 1,3: - hệ. .. ống thu bụi Dd/D 0.375 0.4 Nhóm 4-DHMT2 1 2 Page 11 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m3/min Nguồn: cột (1) và (5) theo Stairmand,1951, cột (2),(4),(6) theo Swift,1969, cột (3) theo Lapple,1951 2.3.5 Tính toán xyclon Xử lý bụi xi măng có lưu lượng bụi vào xyclon là 10m 3/phút, nồng độ bụi là 20g/m3, nhiệt độ khí vào là 800C, khối lượng riêng của bụi là 1600kg/m... lượng vải lọc:  Hiệu suất làm việc của bề mặt lọc: η= Cv − Cr Cv  Diện tích một túi vải: Nhóm 4-DHMT2 Page 18 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m3/min S t = π × Dt × l + π × Dt2 4  Diện tích bề mặt lọc: S= Q v ×η  Số lượng túi vải: n= S St  Diện tích bề mặt thiết bị: S = B.L Với: B = Dt n1 + (n1-1) d1+2 d2 L = Dt n2 + (n2-1) d1+2 d2 n1 – số túi phân... quả lọc bụi được thể hiện qua bảng sau 20.10-6 Đường kính 25.10-6 30.10-6 35.10-6 40.10-6 >40.10-6 hạt bụi δ (m) Nhóm 4-DHMT2 Page 14 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m3/min Α.δ2 2 r  1−  1 ÷  r2  η (%) -0.2634 0.64 -0.4116 -0.5927 -0.8067 -1.0536 - 36.2 52.7 69.9 86.5 100 100 2.4 THIẾT BỊ LỌC TÚI VẢI 2.4.1 Các loại vải lọc: Bộ phận chủ yếu của thiết. .. trục lên khoảng 7-10cm, sau đó thả tự do xuống ,bụi bám vào các túi vải sẽ rơi vào buồng thu bụi, đảm Nhóm 4-DHMT2 Page 22 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m3/min bảo hệ thống an toàn (Theo “Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – tập 2” – Gs.Ts Trần Ngọc Chấn) 2.5 ỐNG KHÓI Vì lý do làm mô hình, nên để cho phù hợp ta có thể chọn các thông số của ống khói như... đa số các trương2 hợp thì giá của chúng rẻ hơn vải len.ví dụ :vải nitơ được ứng dụng khi nhiêt độ khí từ 120-130 oC trong công nghệ hóa chất và luyện kim màu Nhóm 4-DHMT2 Page 15 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m3/min  Vải thủy tinh: bền ở 150-250oC, thường sử dụng ở các nhà máy xi măng, luyện kim Khi nồng độ bụi thấp thường sử dụng các vải nặng (600-800g/m... thu bụi - Sau khi rũ xong, van thu hồi liệu mở ra, hạt bụi được thu hồi - Sau đó mở van gió chính và động cơ hút làm việc - Quá trình hoạt động tương tự cho các chu trình tiếp theo Nhóm 4-DHMT2 Page 16 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m3/min 2.4.3 Các phương pháp tái sinh túi vải: Có hai phương pháp chính để tái sinh vải lọc: - Sự rung lắc các đơn nguyên lọc. .. độ bụi cao sử dụng các loại vải nhẹ hơn (400-500g/m2) 2.4.2 Thiết bị lọc bụi túi vải: a Cấu tạo: Thiết bị lọc bụi túi vải thường có hình trụ: được giữ chặt trên lưới ống và được trang bị cơ cấu giũ bụi, gồm các phần chính sau: - Buồng lọc bụi gồm: buồng làm sạch và buồng khí sạch; - Túi lọc bụi: làm bằng các loại vải lọc đường kính từ 125 – 300mm, chiều cao từ 2,5 – 3,5m (hoặc hơn), đầu liên kết vào... 12 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m3/min Số vòng xoáy trong xyclon: L  1 1  0.6   Lb + c  =  0.6 +  = 6vòng H 2  0.15  2  Ne = Vận tốc dòng khí vào xyclon: Q 10m 3 / phút = = 889m / phut = 14.82m / s W × H 0.075m × 0.15m Vi = Với Q: lưu lượng khí vào, m3/s W: Chiều rộng ống dẫn khí vào H: Chiều cao ống dẫn khí vào Vận tốc dòng khí trong xyclon: . Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min Tiểu luận ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LỌC BỤI KẾT HỢP GIỮA XYCLON VÀ TÚI VẢI CÔNG SUẤT. 2 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất 10m 3 /min TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LỌC BỤI KẾT HỢP GIỮA XYCLON VÀ TÚI VẢI CÔNG SUẤT 10M 3 /PHÚT SƠ ĐỒ CÔNG. lượng vải lọc:  Hiệu suất làm việc của bề mặt lọc: v rv C CC − = η  Diện tích một túi vải: Nhóm 4-DHMT2 Page 18 Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công suất