Embed Size (px)
DESCRIPTION
thiết kế lọc bụi túi và cyclone
Citation preview
1
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LỌC BỤI 3.1. Bụi và tác hại của chúng 3.1.1. Khái niệm bụi và phân loại bụi. *.Khái niệm: Bụi là tập hợp nhiều hạt vật chất vô cơ hoặc hữu cơ, có kích thước nhỏ bé tồn tại trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung gồm hơi, khói, mù.
- Bụi bay có kích thước từ 0,1 - 10m gồm: tro, muội, khói và những hạt chất rắn đã nghiễn nhỏ, chuyển động Brao hoặc rơi xuống mặt đất với tốc độ đều. Loại bụi này thường gây tổn thương cho cơ quan hô hấp.
- Bụi lắng có kích thước lớn hơn 10m, thường rơi có gia tốc. Loại bụi này thường gây tác hại cho mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng ... * Phân loại bụi - Theo nguồn gốc: + Bụi hữu cơ: Bụi thực vật, động vật + Bụi vô cơ: Khoáng chất thạch anh, bụi kim loại, bụi hỗn hợp - Phân theo nguyên nhân: + Bụi tự nhiên + Bụi nhân tạo - Theo kích thước :
+ Hạt có kích thước > 10m : bụi lắng
10 - 0,1 m: bụi lơ lửng
< 0,1m : khói mù - Phân loại theo tính xâm nhập vào đường hô hấp
Bụi < 0,1m không ở lại trong phế nang
0,1 - 5m: ở lại phổi từ 50 - 90%
5 - 10m Vào phổi nhưng được phổi đào thải ra
> 10m: Thường đọng lại ở mũi 3.1.2. Tác hại của bụi tới sức khoẻ con người.
Bệnh phổi nhiễm bụi: là do trong không khí có lẫn bụi khoáng, bụi amiăng, bụi than, kim loại mà con người hít phải. Khi hít thở phải những bụi trên, con người bị xơ phổi, suy giảm chức năng hô hấp.
2
Ở Mỹ từ năm 1950 đến 1955 phát hiện được gần 13.000 người nhiễm bụi đá (Silicose).
Ở Nam Phi có khoảng 30 đến 40 % thợ mỏ hàng năm bị chế do phổi nhiễm bụi đá.
Năm 1963 - 1964 tại 6 mỏ vàng ở Gana trong số 4300 thợ 7% bị mắc bệnh Silicose.
Tây âu, trong số 973.000 thợ mỏ có tới 120.000 người mắc bệnh Silicose. Bệnh đường hô hấp: khi con người hít thở phải bụi hữu cơ như bông, gai, đay
gây ra bệnh viêm mũi, họng, phế quản. Về lâu dài bụi gai, lanh có thể gây viêm loét lòng khí phế quản, bụi len, bột thuốc kháng sinh gây dị ứng, viêm mũi, viêm phế quản, hen.
Bụi vô cơ rắn có cạnh góc sắc nhọn, lúc đầu thường gây viêm mũi làm cho niêm mạc đầy lên, tiết nhiều niêm dịch, thở khó. Lâu dần chuyển thành viêm mũi teo, giảm chức năng lọc bụi của mũi, gây bệnh phổi nhiễm bụi.
Bụi len, bột thuốc kháng sinh gây dị ứng, viêm mũi, viêm phế quản, v.v. Bụi crom, asen gây loét thủng vách mũi. Bệnh ngoài da: bụi đồng gây ra bệnh nhiễm trùng da rất khó chữa. Các loại bụi
tác động các tuyến nhờn làm cho da bị khô, gây viêm da, sinh mụn nhọt, lở loét như bụi vôi, bụi đường, dược phẩm, thuốc trừ sâu.
Bụi nhựa, than dưới tác dụng của ánh nắng mặt trời làm cho da sưng tấy, ngứa, mắt sưng đỏ, chẩy nước mắt.
Bụi kiềm, bụi axit có thể gây ra bỏng giác mạc, giảm thị lực và có thể bị mù. Bệnh đường tiêu hoá: bụi đường, các loại bột có thể gây sâu răng, làm hỏng
men răng. Bụi chì gây ra bệnh thiếu máu, làm giảm hồng cầu, và gây ra rối loạn thận.
Bụi có hại không những đối với con người mà còn tác hại đối với cây trồng và vật nuôi. 3.2. Kỹ thuật lọc bụi. 3.2. 1. Khái niệm chung Làm sạch bụi trong không khí là một trong những vấn đề phức tạp và quan trọng của kỹ thuật thông gió
3
Trong các hệ thống thông gió lọc bụi. Bụi ở trạng thái lơ lửng của phòng sản xuất hay trong các chụp hút ở những thiết bị sản xuất toả bụi được tập trung lại và thải ra ngoài. Rất nhiều những vật liệu sử dụng trong các quá trình công nghệ có trạng thái bột như xi măng, sơn, than nghiền, đất sét nghiền dùng trong công nghệ đúc... là nguồn gốc sản sinh ra bụi. Bụi còn được toả ra bởi nhiều quá trình sản xuất khác nhau như đập vụn, nghiền và sàng những vật liệu cứng, tẩy sạch sản phẩm bằng phun cát, dỡ khuân đúc, gia công sản phẩm bằng bàn mái... Không khí ở chỗ miệng thu của các hệ thống thông hơi thổi vào đôi khi có lẫn rất nhiều bụi cũng đòi hỏi phải lọc sạch. Bụi ở trạng thái lơ lửng trong không khí của bụi được đặc trưng bởi tốc độ lắng chìm của nó trong không khí tĩnh và phụ thuộc vào kích thước hình dáng tiết diện ngang và trọng lượng riêng của các hạt Những hạt bụi đặc có dạng hình cầu với trọng lượng đơn vị là 1g/cm3 trong không khí tĩnh sẽ lắng chìm với tốc độ là
- 1080 m/h nếu hạt bụi có đường kính 100
- 10,8 m/h nếu hạt bụi có đường kính 10
- 0,108 m/h nếu hạt bụi có đường kính 1
- 0,00108 m/h nếu hạt bụi có đường kính 0,2 Dĩ nhiên là đối với các hạt có hai kích thước cuối cùng tốc độ lắng chìm rất bé đến nỗi với tốc độ chuyển động của không khí thường có trong các phòng sản xuất chúng không thể lắng xuống được và giữ trạng thái lơ lửng trong thời gian rất lâu. Tốc độ lắng chìm tỷ lệ thuận với trọng lượng đơn vị của các hạt do đó bụi nhẹ rơi chậm hơn so với hạt nặng. Mức độ vẩn bụi của không khí theo tiêu chuẩn vệ sinh được đánh giá bằng trọng lượng bụi tính bằng mg trong 1m3 không khí. Trong các hệ thống thông gió thì đa số trường hợp cần thiết phải lọc sạch bụi trong không khí từ các bộ phận hút tại chỗ trước khi thải ra ngoài khí quyển Không khí tuần hoàn và không khí bên ngoài trước khi thổi vào phòng đôi khi cũng cần lọc sạch bụi Trường hợp nào cần phải lọc sạch bụi, mức độ lọc sạch như thế bào đều có quy định rõ trong các bảng tiêu chuẩn vệ sinh tương ứng.
4
Theo các bảng tiêu chuẩn ấy thì không khí từ các hệ thống hút tại chỗ đối với loại bụi khoáng chất trung tính trước khi thải ra ngoài cần phải lọc sạch để nồng độ bụi còn lại không quá 150mg/m3 Không khí thổi vào phòng nếu trong đó có thành phần bụi thạch anh, ô xít, si lích cát, a mi ang, chiếm trên 50% tổng số bụi nói chung cần phải được lọc sạch cho đến nồng độ bé hơn 0,6 mg/m3. Nếu không khí thổi vào chỉ chứa bụi trung tính thì cần lọc sạch đến nồng độ bé hơn 2 mg/m3 Tính toán đến các yêu cầu nói trên và những số liệu về độ vẩn bụi trong không khí trời ở các trung tâm kỹ nghệ và thành phố lớn, việc lọc sạch bụi trong không khí cần được tiến hành trong các trường hợp sau:
a. Không khí thổi vào đối với các phòng sản xuất và nhà công cộng (câu lạc bộ, rạp chiếu bóng, nhà hát, trường học...) thì cần lọc sạch đến nồng độ đó bé hơn 2mg/m3
b. Không khí thổi vào đối với các phòng có công dụng quan trọng (viện bảo tàng, bệnh viện, phòng trưng bày tranh ảnh, phòng sản xuất dụng cụ đo lường chính xác). Cần phải lọc sạch bụi không kể nồng độ bụi trong không khí trời là bao nhiêu. Nồng độ bụi trong không khí tại các miệng hút mà các hệ thống hút tại chỗ rất lớn ví dụ như: Nồng độ bụi trong không khí hút ra từ máy mài, làm sạch bằng phun cát có thể chênh lệch trong khoảng 25 2 g/m3 phụ thuộc vào kích thước của máy, lưu lượng cát và không khí áp suất làm việc của không khí trong máy, chỗ hút và khối lượng không khí từ máy thải ra ngoài. Tuỳ theo nồng độ bụi trong không khí hút từ máy phun cát ra lớn hay nhỏ mà độ nhỏ của nó có thể khác nhau. Ví dụ:
- Khi nồng độ là 25 g/m3 thì loại hạt bé hơn 10 chiếm 5 13%, và loại hạt lớn hơn 100 chiếm 30 65%
- Khi nồng độ là 2 g/m3 thì loại hạt bé hơn 10 chiếm 27 35%, và loại hạt lớn hơn 100 chiếm dưới 16% - Trong quá trình dỡ khuân đúc trên sàn dỡ, có hút bên hông phía trên nồng độ bụi trong không khí hút là 0,6 0,8 g/m3 và hạt < 10 chiếm 14% theo trọng lượng, còn trường hợp hút phía dưới nồng độ bụi trong không khí hút là 13g/m3 và hạt bé hơn 10 chỉ chiếm 3% theo trọng lượng Bụi trong không khí trời ở những trung tâm công nghiệp và thành phố lớn phần lớn là do các bếp, lò nung, ống khói và không khí thải ra ngoài của hệ thống thông hơi gây nên. Bụi từ mặt đất bốc lên trong các thành phố hiện đại chiếm vị trí thứ yếu.
5
Theo thành phần hóa lọc, bụi ở thành phố hiện đại căn bản gồm những bụi khoáng chất (tro ) và chỉ có 25 30% là chất hữu cơ, trong khi đó những bụi có kích thước < 1 chiếm đa số (97 100%) Những nhà làm công tác kỹ thuật vệ sinh cho rằng nồng độ trung bình cho phép trong ngày của không khí trời phải bé hơn 0,15mg/m3. Trong khi ấy nồng độ bụi lớn nhất trong ngày có thể cho phép tăng lên đến 0,5mg/m3 Sự phân bổ các hạt theo kích thước và theo trọng lượng trong bụi nói chung chúng ta có thể thấy được trong ví dụ sau đây:
a. Nếu như trong một loại bụi nào đó số lượng các hạt có kích thước khác nhau tính theo % phân bổ như sau:
Loại hạt 1 5 10 50 Chiếm 95% 3% 1% 1% về số lượng thì về trọng lượng tính theo % các hạt ấy sẽ chiếm 0,1% 0,3% 0,8% 98,8% Bụi có kích thước bé nhất ở các khu công nghiệp có khi thường xẩy ra do các quá trình nghiền tán vật liệu vụn (như thạch anh, than, cát, đất sét...) hoặc do các quá trình mài nhẫn bằng phun cát.... 3.2. 2. Các phương pháp lọc sạch bụi và phân loại mức độ lọc sạch bụi trong không khí 3.2.2.1. Phân loại mức độ lọc sạch bụi trong không khí - Mức độ lọc sạch bụi trong không khí phân thành các mức sau: Thô, vừa và Tinh (nhỏ)
a. Khi lọc thô thì nhiệm vụ độc nhất là giữ một phần đáng kể (tính theo %) các hạt bụi cứng trong không khí phần còn lại của không khí sau khi được lọc thô không đặt thành yêu cầu giới hạn. Dĩ nhiên mức độ lọc sạch như vậy không thoả mãn được yêu cầu vệ sinh và thông thường chỉ áp dụng để làm bậc thứ nhất trước khi lọc vừa. Thông thường nồng độ ban đầu của bụi trước khi vào lọc thô không lớn quá 100 g/m3.
b. Khi lọc vữa thì các hạt lơn hơn 100 hầu như bị giữ lại hoàn toàn. Còn mức độ giữ các hạt có kích thước bé hơn phải đủ bảo đảm để nồng độ bụi còn lại trong không khí sau khi ra khỏi lần lọc vừa này bé hơn 150 mg/m3. Và nếu cần có thể đến 50 - 30 mg/m3
6
Nồng độ ban đầu của bụi trong không khí trước khi đi vào lần lọc vữa không được lớn quá 15 g/m3.
c. Khi lọc nhỏ (tinh) thành phần các hạt có kích thước bé hơn 10 trong bụi bị giữ lại chiếm 60 100%. Và nồng độ bụi còn lại có thể đạt tới 3 1 mg/m3 hoặc bé hơn. Nồng độ ban đầu của bụi trong không khí trước khi vào lần lọc nhỏ không được quá 0,3g/m3. Nếu là bụi khoáng chất trung tính và 0,05g/m3 nếu bụi thạch anh và thạch cao. Để đưa nồng độ ban đầu đến giới hạn cho phép trước khi vào lần lọc vừa (trung bình) có thể dùng lọc thô và trước khi vào lọc nhỏ dùng lọc vừa. 3.2.2.2. Đánh giá hiệu quả lọc bụi của thiết bị Hiệu quả lọc bụi của những dụng cụ lọc có thể đánh giá bằng các phương pháp sau:
1. Theo nồng độ những hạt bụi lơ lửng trong không khí đi ra khỏi bộ phận lọc. Đây là phương pháp đánh giá chất lượng lọc theo mức độ thoả mãn yêu cần vệ sinh
2. Theo trọng lượng bụi bị giữ lại trong bộ phận lọc tính theo % so với trọng lượng bụi có trong không khí lúc đầu đó là phương pháp đánh giá có tính cách kinh tế lượng hao hụt % đối với những vật liệu giá trị.
3. Theo trọng lượng bụi của mỗi loại kích thước hạt, thông thường người ta lấy các loại kích thước hạt như sau:
0 5, 5 10, 10 20, 20 40, 40 60, và > 60 Ví dụ:
Đối với nhóm hạt thứ 1 (có kích thước 0 5). Các loại lưới lọc dùng cho lọc vữa có thể đánh giá theo cách sau:
Lọc lá sách BTU đối với nhóm < 5 6 26 % Xiclon hình chóp D = 3 - 7 m “ “ “ “ 40% Lưới lọc quán tính “ “ “ “ 74% Lọc bằng điện “ “ “ “ 90% Xiclon có máng nước..( D = 450mm) 93% Lưới lọc tay áo tự rửa 93 - 99%
7
4. Theo mức độ giảm số lượng hạt trong một đơn vị thể tích không khí đi qua bộ phận lọc (tính theo % so với số lượng hạt có trong một đơn vị thể tích không khí trước lúc lọc) Phương pháp này ít được sử dụng vì nó không đánh giá một cách chính xác chất lượng của bộ phận lọc 3.2. 3. Đặc trưng kỹ thuật của các bộ phận lọc bụi 3.2.3.1. Đặc trưng kỹ thuật của thiết bị lọc bụi. Đặc trưng kỹ thuật của các bộ phận lọc bụi và mức độ lọc sạch trong không khí. Khả năng làm sạch không khí tuỳ với những nồng độ ban đầu khác nhau của bụi trong không khí, kích thước của tiết diện làm việc, dung tích bụi, công suất tiêu thụ và cuối cùng là giá thành lọc sạch toàn phần cho một đơn vị thể tích không khí. Để thu được không khí sau khi lọc bụi có nồng độ bụi cho phép phù hợp với tiêu chuẩn thì bộ phận lọc bụi phải có mức độ lọc sạch tương ứng. - Mức độ lọc sạch hay hiệu quả lọc sạch của bộ phận lọc biểu diễn bằng tỷ số của trọng lượng bụi bị giữ lại và trọng lượng bụi trước khi lọc. Tỷ số ấy biểu diễn theo %. Ví dụ: Nếu lượng bụi đi vào bộ phận lọc trong 1 giờ là G1 = 100kg bị giữ lại là 90Kg thì có nghĩa là đối với bụi có kích thước các loại hạt, trọng lượng riêng, nhiệt độ như vậy mức độ lọc sạch của bộ phận lọc sẽ là
%90100100
90100
G
G
1
20
Hiệu quả lọc sạch cũng có thể biểu diễn bằng hiệu số giữa nồng độ ban đầu của bụi trong không khí trước khi vào bộ phận lọc là S1 và nồng độ bụi sau khi ra khỏi bộ phận lọc là S2 quy về cho nồng độ ban đầu S1. Khi không có không khí bên ngoài bị hút vào ở giữa các chỗ đo nồng độ bụi thì mức độ lọc sạch sẽ thể hiện bằng công thức
%100s
ss
1
210
[s: g/m3 hay mg/m3]
- Nếu như giữa các chỗ đo nồng độ không khí bên ngoài có bị lọt vào làm cho lưu lượng không khí tăng lên từ L1 (ở tiết diện đo nồng độ trước bộ phận lọc) đến L2 (ở tiết diện do nồng độ sau bộ phận lọc) thì hiệu quả lọc sạch sẽ là
8
%100Ls
LsLs'
11
22110
L1 và L2 tính theo [m3/h] trong đó L2 > L1 - Đôi khi chỉ cho các số liệu ban đầu là lượng bụi bị giữ lại G2 kg và nồng độ bụi trong không khí đi ra khỏi bộ phận lọc bụi s2 [g/m3] lúc đó
%100Ls1000G
1000G"
222
20
- Nếu biết nồng độ ban đầu s1 [g/m3] và lượng bụi bị giữ lại G2 Kg thì
%100Ls
1000G"
11
20
Trong công thức trên thì công thức đầu tiên (khi biết lượng bụi ban đầu G1 và lượng bụi giữ lại G2) là cho ta kết quả chính đáng hơn cả Cần phải biết rằng theo quan điểm vệ sinh thì quan trọng không phải là phần bụi giữ lại được (lọc ra được khỏi không khí) mà là phân bụi sót lại trong không khí tức là 1 .
Vì thế cho nên khi so sánh hai hệ thống lọc bụi, hệ thống thứ nhất giữ lại được 90%, hệ thống thứ hai giữ được 95% thì không nên xem rằng hệ thống thứ 2 có hiệu quả hơn so với hệ thống thứ nhất là 5% mà phải xem rằng hệ thống thứ 2 để lọt bụi 2 lần ít hơn so với hệ thống 1 bởi vậy nó có hiệu quả lọc sạch 2 lần tốt hơn. Để đánh giá được một cách toàn diện chất lượng của một bộ phận lọc bụi nào đó và đồng thời để có thể so sánh với những loại lọc bụi khác cần phải có những số liệu về mức độ giữ lại những hạt bụi có kích thước khác nhau gọi là “ mức độ lọc sạch theo độ lớn của hạt” Dưới đây ta đưa ra mức độ hoặc hiệu quả lọc theo độ lớn của hạt của một vài loại thiết bị lọc khác nhau: Bảng 3-1
Loại, dụng cụ lọc bụi
Mức độ lọc sạch theo độ lớn %
Kích thước các loại hạt
5 10 20 30 40 50 60
- Xiclon Hình chóp đường kính 3,7m - Dụng cụ lọc tro lá sách
- Xiclon có màn nước UOT
40
25
68
47
90
76
98
93
99
94,8
100
96,8
-
97,7
9
và BTU 78 87 89 93 95 95 97
Từ các số liệu cho trên ta thấy rằng mức độ lọc sạch theo độ lớn của hạt những bộ phận lọc ứng dụng sức ly tâm (Xiclon) cao nhất đối với loại hạt lớn. Nghĩa là nó có khả năng trước hết là giữ lại được các loại hạt kích thước lớn. Còn trong Xiclon có màn nước thì ngoài sức ly tâm màn nước có sức dính có khả năng giữ lại được các hạt bé cho nên kết hợp lại ta có mức độ lọc sạch đối với tất cả các loại hạt, hầu như bằng nhau Tốt nhất là dụng cụ lọc bụi ống tay áo. Loại này có mức độ lọc sạch theo độ lớn hạt như sau:
1 - 99,97% qua những con số này ta thấy mức độ lọc sạch
3,5 - 99,96% của thiết bị lọc bụi ống tay áo hầu như cố định
7,5 - 99,96% với tất cả các hạt
17,5 - 99,54% Trong kỹ thuật lọc sạch bụi khỏi không khí người ta sử dụng các loại bộ phận (dụng cụ) lọc sau: 1. Dụng cụ tách bụi cơ học a: khô b: ướt (thấm ướt) 2. Bình lọc điện a: khô b: ướt 3. Lưới lọc lỗ hổng a: khô b: lưới nước 3.2.3.2. Đặc điểm của các loại dụng cụ lọc.
1. Đặc điểm của những dụng cụ tách bụi cơ học là người ta lợi dụng hoặc là sức hút trọng trường (tức sức nặng của các hạt bụi) để làm lắng chìm chúng xuống hoặc là sức ly tâm xuất hiện trong dòng không khí chuyển động xoắn ốc. Vì sức ly tâm tỷ lệ với khối lượng cho nên hạt bụi bị tác dụng bởi lực ly tâm có cường độ lớn làm cho chúng bắn ra xa và tách rời khỏi không khí, hoặc là lực quán tính giữ nguyên chiều chuyển động của các hạt bụi cứng khi dòng không khí đột ngột thay đổi chiều. Tương ứng với một trong những đặc điểm kể trên ta có các loại dụng cụ tách bụi cơ học sau:
10
+ Buồng lắng bụi, Xiclon (bộ phận tách bụi dùng sức ly tâm), bộ phận tách bụi có chuyển động quay, bộ phận tách bụi với lực quán tính. Để tăng cao hiệu suất lọc bụi của các loại dụng cụ tách bụi kể trên người ta áp dụng phương pháp phun nước vào bộ phận lọc bụi làm ướt các hạt bụi cứng, nhờ thế trọng lượng và thể tích của chúng tăng và chúng dễ ràng bị tách ra khỏi không khí.
2. Đặc điểm của bình lọc bụi bằng điện là trong các bình này việc tách rời bụi ra khỏi không khí sẩy ra dưới tác dụng của một điện trường. Trong trường hợp này không khí vẩn bụi được dẫn qua một bộ phận phân phối đi vào những ống hoặc mương trong đó dọc theo trục của các ống có đặt những điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều điện thế cao. Dưới tác dụng của điện trường trên bề mặt của các điện cực sẽ tạo thành những i ôn và electron Các i on và elếctron này truyền cho bụi điện tích nhờ thế bụi thu được điện tích âm và bị hút vào thành ống (ống nối với đất và được lợi dụng làm nơi thu bụi). Sau khi bị hút vào thành ống các hạt bụi sẽ mất điện tích, không khí sạch từ các ống hoặc mương thoát ra ngoài còn bụi đã bị hút vào thành ống, bám vào đó thành lớp, khi lớp bụi đã có bề dày nhất định thì người ta dùng những bộ phận đặc biệt để rũ bụi xuống thùng chứa bụi. Mức độ lọc sạch càng lớn khi điện thế của điện trường càng lớn, thời gian tiếp xúc của không khí lẫn bụi với không gian điện trường càng kéo dài, tức là khi các ống hoặc mương có chiều dài càng lớn, tốc độ chuyển động của không khí càng bé và khoảng cách giữa thành ống và điện cực càng bé
3. Trong các dụng cụ lọc bụi có lỗ hổng, không khí vẩn bụi tuần tự đi qua vô số những khe, lỗ hổng sắp xếp lộn xộn không theo một trật tự nào cả của bộ phận lọc. Trong trường hợp này sự tách bụi khỏi không khí sảy ra do những nguyên nhân sau đây:
a. Do động năng của các hạt bụi bị mất khi chuyển động qua các khe, rãnh ngoằn nghèo. Đồng thời khi đi qua những khe khúc khửu như vậy một số lớn các hạt bị mắc lại trên thành của các khe.
b. Do kết quả sự va chạm của các hạt cứng với thành khe ở phía trước của lớp lọc lỗ hổng. Trong khi ấy các hạt bị giữ lại không lọt vào trong bề sâu của khe
c. Do kích thước của một số hạt bụi lớn hơn kích thước của các khe rỗng, nhờ thế chúng bị mắc lại. Sau một thời gian sử dụng trên bề mặt của bộ phận lọc hình thành một lớp bụi dày, lớp bụi này lại trở thành một lớp màn lọc mới và trong đó cũng lặp lại 3 hiệu quả giữ bụi vừa nói trên Trong kỹ thuật người ta sử dụng những dụng cụ lọc làm bằng những lớp hạt. Lớp đá cục hoặc than cốc, hoặc bằng lớp vụn sắt, vụn dâm gỗ hoặc bằng lớp khâu
11
sứ kim loại hoặc là bằng những vật liệu sợi như sợi thuỷ tinh, len sợi nhỏ. Những lưới lọc loại này là lưới lọc từ những tấm thép có đục lỗ hoặc rãnh theo những hình thức khác nhau, từ những lưới thép sợi hoặc lưới sợi Cuối cùng lưới lọc ống tay áo hoặc lưới lọc bằng giấy cũng thuộc về nhóm dụng cụ lọc có lỗ rỗng. Trong nhóm dụng cụ lọc có lỗ rỗng rất thông dụng phương pháp làm ướt bề mặt các dụng cụ lọc bằng các loại dầu khác nhau ( bông thủy tinh, len, khâu ngắn, lưới lọc mắc lưới ) bằng nước (đối với dụng cụ lọc các lớp vật liệu hạt, lớp lưới thép). Sắc xuất bị giữ lại của bụi trong khe rãnh càng tăng khi giảm kích thước của tiết diện các khe rãnh, đồng thời tăng bề dài của chúng (cụ thể là tăng số lỗ rỗng và bề dày của chúng) 3.2. 4. Cấu tạo của các loại dụng cụ lọc bụi 3.2.4.1. Dụng cụ lọc bụi cơ học 1. Buồng lắng bụi. Nguyên tắc của bể lắng bụi là dựa trên cơ sở tạo ra trong vùng làm việc một vận tốc chuyển động của dòng không khí rất bé thế nào để cho những hạt bụi, vừa chuyển động ngang vừa chuyển động thẳng đứng tức rơi xuống dưới tác dụng của sức nặng bản thân kịp rơi xuống đáy của buồng lắng bụi và đọng lại ở đó
m
v
u
nl
h
Hình 3-1
Giả sử ta có luồng lắng bụi với kích thước của tiết diện ngang là b x h [m] và chiều dài là l m. Nếu vận tốc chuyển động ngang của dòng không khí vẩn bụi đều đặn trên toàn tiết diện của buồng là vng và tốc độ rơi của các hạt bụi ứng với kích thước và
12
trọng lượng đơn vị của nó là vđứng thì điều kiện để cho các hạt bụi ấy kịp rơi xuống đáy trước khi ra khỏi luồng là:
ngd v
l
v
h (đẳng thức này có nghĩa là thời gian rơi phải bằng thời gian đi qua buồng
) Hay là
L
bh3600l
v
h
d
Trong đó: L: Lưu lượng không khí vẩn bụi đi qua buồng lắng bụi m3/h. Thông thường kích thước theo 1 hoặc 2 chiều của buồng lắng bụi được xác định bởi điều kiện tại chỗ. Nếu đặt vào công thức trên các kích thước đã biết bao giờ cũng tìm được kích thước thứ 3, thông thường kích thước thứ 3 cần tìm ấy là chiều dài của buồng l. Từ các công thức trên ta thấy nếu bề cao của buồng giảm đi thì bề dài l của nó cũng có thể rút ngắn được. Lợi dụng tính chất này trong điều kiện tại chỗ không cho phép đòi hỏi buồng lắng bụi phải có bề dài ngắn, lúc đó người ta chia theo chiều đứng của buồng thành nhiều tầng bằng những mặt phẳng nằm ngang. Ví dụ nếu chia thành 5 tầng thì bề dài sẽ có thể rút ngắn đi 5 lần so với trường hợp không chia tầng. Bề rộng b của buồng lắng bụi trong khi ấy vẫn giữ cố định không tăng Một hình thức khác của loại nhiều tầng là buồng được ngăn bằng những tấm kim loại rất gần nhau có thể quay được xung quanh bản lề. Khi làm việc các bản kim loại được quay ở vị trí nằm ngang nhờ dây móc qua ròng dọc. Khi muốn trút bụi người ta tháo dẫy để các bản kim loại quay nghiêng xuống trút bụi vào.... và từ đó nhờ các bộ phận đặc biệt đẩy bụi ra ngoài ta gọi buồng lắng bụi kiều này là buồng lắng tấm bản .
13
Buång l¾ng bôi nhiÒu tÇng Rßng räc
B¶n lÒ
Hình 3-2
Tốc độ rơi của hạt bụi có kích thước khác nhau
- Hạt có đường kính > 7000 rơi với gia tốc. Hạt có kích thước bé hơn thì rơi với vận tốc cố định v, vận tốc này phụ thuộc vào kích thước của hạt
- Đường kính từ 7000 - 200 có tốc độ rơi tính theo công thức
2
1
2
1
.K3
.d.g.2
.K.3
dg.2v
Trong đó K = 0,4 0,43
Khi đường kính của hạt là 250 - 1
21
221
2
222,0222,0
gg
v
Khi hạt có đường kính từ 1 đến 0,1
r
K21g
222,0v 212
- Những hạt có kích thước bé hơn 0,1 nói chung có thể xem như không rơi Trong các công thức trên v: Tộc độ rơi của hạt bụi [cm/s]
14
d: Đường kính của hạt bụi [cm] r: Bán kính của hạt bụi [“ ] g: Gia tốc trọng trường [cm/s2]
1, 2: Mật độ của hạt bụi và của không khí
1, 2: Trọng lượng riêng của hạt bụi và không khí [g/cm3][gs2/cm4]
(2: rất bé so với 1)
: Hệ số nhớt của không khí = 1,83.10-4[g/cms] khi t = 200 c
: Bước chuyển động tự do trung bình của phân tử chất khí [10-3 cm] Ví dụ: Tính buồng lắng bụi có tấm ngăn Xác định kích thước của buồng lắng bụi có tấm bản để lọc 400m3/h không khí vẩn đục. Thành phần chính của bụi là những hạt có d = 100. Trọng lượng đơn vị của bụi là = 2,7 g/cm3. Kích thước lớn nhất có thể của buồng lắng bụi trên mặt bằng là 2,5 x 1 m2 Giải:
Sử dụng công thức ta xác định tốc độ rơi của hạt có đường kính 100
s/m102,8]s/m[082,0
1083,1
0012,07,2981
1000
5222,0v 4
4
2
Giả thiết tôc độ chuyển động của dòng không khí trong buồng lắng là v = 0,15m/s Nếu bề dài của buồng lắng là 2,5m ta tìm được chiều cao giữa các tầng là:
cm37,1m0137,015,0
00082,05,2h 0
Chiều cao toàn phần của buồng (quy về tiết diện rỗng)
mh 74,0115,03600
400
Số tăng cần phải ngăn
540137,0
74,0n tầng
Tức là 54 - 1 = 53 tấm bản không kêt đáy và nắp buồng Để tăng hiệu quả lắng bụi Baturin đã đưa ra đề nghị làm buồng lắng bụi kiểu ngóc ngách (quanh co) xem hình 3-3
15
Hình 3-3
Trong buồng bụi kiểu này tốc độ không khí vẩn bụi có thể làm tắt đi bởi những vách ngăn đứng đặt theo chiều ngang của luồng. Những luồng gió soáy hình thành ở giữa các vách ngăn có khả năng làm cho các hạt bụi va chạm lẫn nhau dưới tác dụng của sức li tâm, nhờ thế chúng rơi xuống nhanh chóng hơn. 2. Xiclon. a- Cấu tạo và nguyên lý làm việc Xiclon khô . Một dạng đặc biệt của dụng cụ lọc bụi là Xiclon dụng cụ lọc bụi có thân là 1 hình trụ bằng thép và ở phía đáy là hình chóp.
Không khí lẫn bụi dẫn đến Xiclon ở phần trên theo phương tiếp tuyến. Nhờ thế dòng không khí sẽ chuyển động trong phần hình trụ theo hình xoáy ốc và hạ dần xuống dưới đáy.
Lực ly tâm xuất hiện trong chuyển động xoáy ốc như vậy sẽ đè sát các hạt bụi vào thành Xiclon. Nếu hạt bụi nặng thì khi va chạm vào thành nó sẽ rơi ngay. Nếu nhẹ nó sẽ đọng lại tích luỹ làm thành lớp rồi cuối cùng cũng bị rơi xuống đáy. Từ đáy đó người ta lấy bụi đưa ra ngoài. Như vậy một phần lớn bụi bị tách ra khỏi không khí. Còn không khí tiếp tục chuyển động xoáy của mình bị phần hình chóp ở dưới chặn lại thẩm thấu trở lại và theo ống lõi cũng có hình trụ đặt trong ruột mà bốc ra ngoài theo chiều thẳng đứng từ dưới lên trên. Hình dáng bên ngoài chi tiết cấu tạo và kích thước của Xiclon có thể nhiều loại khác nhau.
16
Hình 3-4: Sơ đồ cấu tạo của Xiclon. Ghi chú: 1- ống dẫn không khí bẩn vào; 2- vỏ Xiclon (ống trụ ngoài); 3- Phễu chứa bụi; 4- ống trụ ở giữa; 5- Van chặn
Hiệu quả lọc sạch của Xiclon trước hết là phụ thuộc vào lực ly tâm, r
2mvS
Từ đó ta có thể suy ra được hiệu quả lọc sạch sẽ tăng khi: a. Khối lượng m tăng tức là trọng lượng đơn vị của bụi (bụi nặng rẽ tách khỏi
không khí hơn bụi nhẹ) b. Khi vận tốc v tăng (v là vận tốc chuyển động xoáy của dòng trên thành
trong của Xiclon, khi chọn Xiclon. người ta nhận tốc độ ấy là tốc độ ở lỗ vào) c. Khi bán kính quay của hạt bụi giảm tức là khi đường kính của Xiclon bé.
Do những yếu tố đó nên chọn tốc độ vào của không khí khoảng v = 12 25[m/s] Tổn thất áp suất trong Xiclon
H = g
vvao
2
2
[mm H2O]; = 13
*. Các loại Xiclon phổ biến. - Xiclon Liot.
2
4
5a
2
vk
4
5b
1
17
11,6
7d1,
62d
0,67dd
1,62d
0,5d
d
1,54d
1,37d
1,03d
1,20d
1,62dd
0,4d
d4d
0,3d0,
2d
1,17
d
D
3,24d
1,9d
5d
1,17
d
d
Hình 3-5- Xiclon Liot
Trong kỹ thuật lọc bụi sử dụng rộng rãi hơn cả là loại Xiclon Liot do viện bảo hộ lao động leningrat chế tạo.
Ở hình vẽ trên ghi rõ kích thước của loại Xiclon Liot theo tỷ lệ với đường kính lỗ vào d và bảng dưới đây là các số liệu kỹ thuật củaXiclon Liot.
- Xiclon có lõi xoắn
18
Hình 3-6- Kích thước tiêu chuẩn Xiclon lõi xoắn
- Xiclon Stairmand
D
0,5D
2,5D
0,5D
0,2D
0,375D
0,75
D
2,5D
0,87
5D
0,75
D
D
0,75D
1,5D 1,
5D
Thïng chøa bôi Hình 3-7- Kích thước tiêu chuẩn Xiclon Stairmand
1,35
d
1,1d
0,8d
1,15
d
0,1d
1,6d
3,1
d
0,12
5d
0,23
d
d/2
1,15
d
d
0,2d
2
1
3
4
5
6
19
Bảng 3-2: Thông số kỹ thuật của xiclon Liot
N0 Đường
kính ống trụ D[mm]
Đường kính ống
vào d[mm]
Lưu lượng [m3/h]
Vận tốc vào
v [m/s]
Tổn thất áp lực P
[Kg/m2]
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
325 456 570 655 730 780 845 940
1035 1110
170 245 300 345 385 410 445 495 545 585
1000 - 1500 2000 - 3000 3000 - 4500 4000 - 6000 5000 - 7500 5670 - 8500
6670 - 10.000 8830 - 12.500 10000 - 15000 12000 - 17500
12 18
12 18
12 18
12 18
12 18
12 18
12 18
12 18
12 18
20 – 50 - v - - v - - v - - v - - v - - v - - v - - v - - v -
b. Xiclon Liot có màng nước Năm 1938 . A. Koezob đã đưa ra một kiểu Xiclon mới có màng nước với mực đích làm tăng hiệu quả lọc bụi. Theo cấu tạo của loại Xiclon này thì không khí được dẫn vào Xiclon ở phần bên dưới và thoát ra ngoài ở phần trên qua nắp vỏ ốc. ở phần trên của Xiclon có lắp những vòi phun nước, nước do những vòi phun này phun ra tạo thành một màng nước trên thành trong của Xiclon. Màng nước này sẽ cuốn theo những hạt bụi va vào thành Xiclon và thải ra ngoài. Điều kiện cần thiết cho Xiclon làm việc tốt là tạo cho được trên thành trong của Xiclon một màng nước đều đặn và tránh hiện tượng nước chảy thành vòi tách khỏi thành Xiclon. Muốn thế cần đặt các vòi nước (số vòi từ 3 6 đặt cách nhau 300 400 mm theo chu vi trong của thân Xiclon) Thế nào để vòi nước phun ra theo phương tiếp tuyến với mặt trong của thân hình trụ và không cho phép có những mối hàn hoặc u bướu nham nhở trên mặt trong của thân hình trụ trong phạm vi ít nhất là một đường kính của Xiclon về phía dưới các vòi nước.
20
Các kích thước tỷ lệ theo đường kính ống dẫn vào của Xiclon có màng nước cho ở hình vẽ hình 3-6. Để tránh tình trạng làm tắc cống rãnh nước thải ra từ xiclon, nước thải được chứa trong một bể lắng kích thước không nên bé hơn 1000 x 1000 x 1200 [mm]. từ bể lắng có một ống xả cách đáy độ 600mm dùng để xả nước trong trước khi tháo cặn bể lắng ra ngoài. Ngoài ra còn có một ống tràn nối vào ống xả ở sau van xả.
d
1,9d
1,9d
0,5d
10d
d2,
11d
1,17
d
níc
vµo1,17d
kh«ng khÝ
ra
kh«ng khÝ
vµo
60015
0
1000
1260
100
500
300
150
van x¶ èng trµn
lç l¾p kÝnh ®Ó nh×n
Hình 3-8: Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ lắp đặt Xiclon Liot có màng nước.
Bể lắng thường làm bằng bê tông cốt thép. ống tháo từ Xiclon cần phải đặt
dưới mực nước trong bể lắng 100mm (để không khí khỏi bị hút vào). Sau đây là các số liệu kỹ thuật của Xiclon Liot có màng nước. Khi cần thiết người ta sử dụng những số liệu này để chọn thiết bị cho phù hợp với yêu cầu Kỹ thuật. Số liệu kỹ thuật của Xiclon có màng nướcthể hiện trongbảng bảng 3-3.
21
Bảng 3-3 N0 Lưu lượng không
khí Lưu lượng nước phun
l/m3
Số vòi phun
Tốc độ vào của dòng k2
Tổn thất áp lực mmH2O
Diện tích tiết diện lỗ
vào m2
Đường kính ống dẫn vào [mm] m3/h m3/s
1 1250 1500 1750
0,35 0,42 0,49
0,30
3
15 18 21
42 60 81
0,028
170
2 2500 3000 3500
0,69 0,71 0,90
0,22
4
15 18 21
42 60 81
0,046
245
3 3750 4500 5250
1,04 1,25 1,46
0,18
5
15 18 21
42 60 81
0,093
300
4 5000 6000 7000
1,39 1,67 1,95
0,15
5
15 18 21
42 60 81
0,098
345
5 6250 7500 8750
1,74 2,08 2,43
0,14
6
15 18 21
42 60 81
0,116
385
6 7100 8500
10.000
1,98 2,57 2,78
0,13
6
15 18 21
42 60 81
0,132
410
22
*. BTU có màng nước Nguyên tắc làm việc không có gì khác so với loại Xiclon Liot có màng nước. Về cấu tạo có khác đôi chút ở kích thước của thiết bị.
0,5d
>350
0,8d
1,25d
2000,8d
4d
0,9d
d
vßi níc
èng dÉnníc
0,25d
èng dÉn níc
0,75d
d
0,43d
Hình 3-9: Xiclon BTU có màng nước.
Ở hình vẽ trên cho kích thước tương đối theo đường kính thân trục của
Xiclon BTU có màng nướcKhông khí thoát ra có thể theo đầu trên để trống của thân hình trụ hoặc là thoát ra ngoài qua 1 cái nắp hình vỏ ốc.
23
Số liệu kỹ thuật của Xiclon BTU có màng nước xem ở bảng dưới đây
Bảng 3-4: Chỉ số kỹ thuật của Xiclon BTU có màng nước N0 Đường
kính d[mm]
Lưu lượng k2 [m3/h]
Lưu lượng nước [l/m3]
Số vòi nước
d=5mm
Tốc độ trong
lòng.........
Tốc độ ở đường dẫn
vào
Tổn thất áp lực Kg/m2
4 5 6 7 8 9
10
400 500 600 700 800 900
1000
2250 3500 5100 7000 9100
11500 14100
0,27 0,21 0,15
0,145 0,130 0,12
0,115
3 4 4 5 5 6 7
5 - - - - - -
19,5 19,5 19,7 19,7 19,7 19,7 19,5
58 58 59 59 59 59 58
Xiclon có màn nước có thể làm việc trên đường ống hút cũng như ống đẩy
(nhưng thường người ta đặt nó trên đường ống hút). Xiclon có màng nước được sử dụng trong các hệ thống hút bụi với mục đích làm sạch bụi trong không khí theo mức độ lọc vừa và lọc nhỏ trong các trường hợp gia công và vận chuyển cát thạch anh, than cốc, than đá, vôi, vụn kim loại ở các bàn mài, dũa v.v. Các loại Xiclon và Scrrubber cho phép:
a. Làm bậc lọc bụi thứ nhất trong các hệ thống hút bụi ở máy đập nhỏ và phân loại, máy nhà nghiền đất và máy dỡ khuân trong các phân xưởng đúc.
b. Làm bậc lọc bụi lần thứ 2 trong các hệ thống lọc bụi có nồng độ ban đầu lớn.
Vận tốc không khí ở ống dẫn vào (lỗ vào) cho phép trong khoảng 1725 [m/s] Hệ số tổn thất áp lực cục bộ đối với loại Xiclon nói trên ứng với vận tốc ở lỗ vào đối với trường hợp miệng thoát để trống là = 2,5 và trường hợp có nấp hình vở ốc là s = 3,0 Để cho Xiclon làm việc được tốt, tốc độ trung bình của dòng không khí quy về cho diện tích hình trụ của chúng cho phép trong khoảng 5 6 [m/s]. Nếu tốc độ lớn hơn nước sẽ bị tống ra ngoài do tác dụng của sức ép.
24
Áp lực nước ở các vòi phun cần được giữ trong phạm vi 3 -4 m cột nước. Để giữ cho áp lực nước được cố định người ta thường làm những thùng chứa nước gây áp lực đặt ở bên trên các Xiclon. Hiệu quả lọc sạch tổng quát của Xiclon có màng nước có thể xác định theo công thức: Đối với loại Xiclon có đường kính là 1000mm.
%100
A.....AA nn22110
Trong đó: A1: Hàm lượng bụi từng loại độ lớn tính theo % trọng lượng bụi toàn bộ
i: Hiệu quả lọc sạch theo độ lớn từng loại hạt của Xiclon (xem bảng 3-1) Đối với loại Xiclon có đường kính bé hơn 1000mm thì cần tính đổi theo công thức kinh nghiệm sau:
d)1(1 0 [ %]
Trong đó d: Đường kính của Xiclon [m] c. Xiclon ghép.( Xiclon tổ hợp).
25
260
h =4
20-1
020
140-
375Kh«ng khÝ bôi vµo
h =4
20-1
020
h1
1100
B
A
MH
B
2000
500
1
K
A
K
55 - 60 00
E
E
2d
1
2
375
d
h217
50
700
Kh«ng khÝ s¹ch ra
E
100-260220-
500
d
1d
E
490
d
1d
Hình 3-10 : Xiclon tổ hợp
a) cấu tạo chung; b) Cấu tạo của Xiclon con Để tăng cao hiệu quả lọc sạch bụi của Xiclon. người ta có su hướng chọn những Xiclon có đường kính bé, nhưng mặt khác cần đảm bảo năng suất lọc nên người ta ghép nhiều Xiclon nhỏ (gọi là phần tử) lại thành một hệ thống. Số phần tử trong hệ thống Xiclon ghép có thể lên đến 120 cái. Đường kính của các phần tử có thể có nhiều loại 250, 150, 100 và 60, 40 mm
Hệ thống Xiclon ghép thường dùng để lọc bụi tro có kích thước > 10. (Thường sử dụng trong các trạm nhiệt để lọc tro trong khói hút từ trong khoang đốt thải ra ngoài)
26
3. Dụng cụ lọc bụi quán tính.
5 - 6mm
L m /h3
6
1
3L m /h2
(5 - 10)%l
5
4
3
Hình 3-11: Thiết bị lọc bụi quán tính kết hợp với Xiclon
1- ống dẫn không khí bẩn vào; 2- Thùng lọc quán tính; 3- ống thải khí sạch ra ngoài; 4- Xiclon; 5- Thùng chứa bụi; 6- Máy quạt hút bụi phụ
Loại lọc bụi quán tính có hiệu suất lọc sạch bụi rất cao, thuận tiện, gọn gàng so với Xiclon và bể lắng bụi. Dụng cụ lọc bụi quán tính cấu tạo từ rất nhiều khâu hình chóp cụt có đường kính tuần tự bé dần. Khâu này lồng vào khâu nọ và được giữ rời nhau bằng những khoảng cách nhất định (khoảng cách ấy không quá 6mm) Không khí vẩn bụi được dẫn vào từ phía đáy lớn nhất của tháp hình chóp và một phần lớn lượng không khí ấy sẽ chui qua các khe hở ở giữa các khâu mà thoát ra ngoài. Do lực quán tính tác dụng trên các hạt bụi khi dòng không khí thay đổi chiều một cách đột ngột làm cho chúng đập vào thành các khâu hình chóp rồi bị giữ trở lại mà không bị mang lọt qua khe. Nhờ thế bụi sẽ ở lại với một lượng không khí rất ít trong lòng tháp hình chóp. Lượng không khí chứa đầy bụi trong lòng tháp hình chóp này (thường không quá 5 -7% lượng không khí ban đầu khi vào tháp) được hút vào 1Xiclon và tại đó bụi sẽ được chứa vào một thùng chứa.
27
Hiệu quả lọc sạch của loại dụng cụ lọc bụi quán tính này khi làm việc theo sơ đồ vẽ (ở tờ 6) ứng với tốc độ vào của không khí là v = 18[m/s] với 68% lượng không khí hút qua Xiclon để thải bụi có thể đạt đến = 94%. 3.2.4.2. Dụng cụ lọc bụi bằng điện.
Hình 3-12:Sơ đồ nguyênlý của thiết bị lọc bụi bằng điện 1- Dây kim loại nối với cực âm 2- ống kim loại 3- Đối trọng 4- Vật cách điện 5- Dây nối đất
Nguyên tắc làm việc : không khí vẩn bụi được dẫn qua một bộ phận phân phối đi vào những ống hoặc mương trong đó dọc theo trục của các ống có đặt những điện cực nối với cực âm của nguồn điện một chiều điện thế cao. Dưới tác dụng của điện trường trên bề mặt của các điện cực sẽ tạo thành những i ôn và electron Các i on và elếctron này truyền cho bụi điện tích nhờ thế bụi thu được điện tích âm và bị hút vào thành ống (ống nối với đất và được lợi dụng làm nơi thu bụi). Sau khi bị hút vào thành ống các hạt bụi sẽ mất điện tích, không khí sạch từ các ống hoặc mương thoát ra ngoài còn bụi đã bị hút vào thành ống, bám vào đó thành lớp, khi lớp bụi đã có bề dày nhất định thì người ta dùng những bộ phận đặc biệt để rũ bụi xuống thùng chứa bụi. Mức độ lọc sạch càng lớn khi điện thế của điện trường càng lớn, thời gian tiếp xúc của không khí lẫn bụi với không gian điện trường càng kéo dài, tức là khi các ống hoặc mương có chiều dài càng lớn, tốc độ chuyển động của không khí càng bé và khoảng cách giữa thành ống và điện cực càng bé
3
1
2
5
4
+
_
kh«ng khÝs¹ch ra
kh«ng khÝ
bôi vµo
28
Dụng cụ lọc bụi bằng điện có hiệu quả rất cao (98 - 99%), kể cả đến những oại bụi có kích thước rất bé. Vì thế có thể xem dụng cụ lọc bằng điện là loại dụng cụ lọc rất tinh vi (thuộc mức độ lọc loại bụi rất nhỏ)
Giá thành lọc bụi bằng dụng cụ lọc bụi bằng điện rất đắt cho nên ít được sử dụng rộng rãi mà chỉ thỉnh thoảng mới gặp trong các hệ thống khử bụi dùng cho những trạm sản xuất thuỷ ngân, trạm máy phát điện tần số cao hoặc trong các nhà máy sản xuất dụng cụ chính xác.
Ngoài ra nó còn được sử dụng để giữ lại các loại bụi quý bị không khí mang theo như bụi xi măng, bụi ôxyt kẽmv.v.
Điện thế của dòng điện một chiều nạp vào dụng cụ lọc bụi bằng điện phân đến 40.000 - 100.000 V. Cấu tạo của nó có thể tham khảo ở Rưxin trang 150 - 151 hoặc Kamenhev trang 234- 236 (250 - 251). 3.2.4.3. Dụng cụ lọc bụi có lỗ rỗng (kiểu rây).
a. Dụng cụ lọc bụi kiểu lưới quay Loại này thường dùng trong các nhà máy dệt để lọc bụi bông, sợi lẫn trong không khí Theo kết quả thí nghiệm cho biết: Nếu năng xuất của máy lọc là 7000[m3/h] nồng độ bụi ban đầu trong không khí là 50 - 55 mg/m3 thì các chỉ số kỹ thuật của loại máy lọc này như sau: Bảng 3-5
Thời gian 1 vòng quay tính theo
phút
Năng suất [m3/h]
Nồng độ bụi ban
đầu [mg/m3]
Nồng độ bụi cuối
cùng [mg/m3]
Hiệu quả lọc bụi %
Tổn thất áp lực
[Kg/m3]
Năng suất riêng của lưới lọc gbụi/m2
54 108 216
7000 - -
50 55 - -
12 10,1
6
76-78 80-82 88-89
4 6 12
158-144 316-288 632-576
Cấu tạo dụng cụ lọc bụi kiểu lưới quay được thể hiện trong hình 3-11
29
kh«ng khÝ bôi
4405151
2700
120
360
B
45
6
2
A3
8
=16
0
A-B
1350
=
750
7
13752000
Hình 3-13: Cấu tạo dụng cụ lọc bụi kiểu lưới quay
Không khí vẩn bụi theo ống dẫn (1) đi vào vỏ (3). Vỏ này bao bọc lấy lưới hình trụ quay (2). Như vậy lưới lọc hình trụ luôn luôn được bao bọc 1 lớp bụi, lớp này ngày càng dày và nhờ có con quay (4) gạt bụi ra, bụi rơi vào túi (5) nối liền với bunke chúa bụi (6) Lưới hình trống quay được là nhờ một động cơ đặt bên ngoài truyền vào bánh xe chuyển động (8). Không khí sạch sẽ theo 2 đầu trống của hình trụ lọt vào ống dẫn (7) mà thoát ra ngoài b. Dụng cụ lọc bụi có ống vải (ống tay áo): Cấu tạo như sau:
30
9 5
4
3
2
6
47
1
8
Hình 3-14: Cấu tạo thiết bị lọc bụi ống tay áo.
Dụng cụ lọc bằng ống tay áo (ống vải) có 2 loại:
- Loại có thời gian giữa 2 quá trình ngược và xuôi ngắn (5 10 phút) - Và có loại có thời gian giữa 2 quá trình ngược và xuôi kéo dài trong vài giờ. Loại này người ta thường chế tạo thành từng khối (Secxi) mỗi Secxi có 8 ống vải. Một hệ thống người ta ghép lại từ 4 6 Secxi) Nguyên tắc làm việc: Không khí vẩn bụi theo ống (1) vào thùng (2) rồi lọt vào các ống vải số (3). Các ống vải từ trong ra ngoài (khoảng không gian xung quanh các ông vải ) mà theo ống (4) mà thoát ra khỏi bộ phận lọc. Chuyển động của không khí theo chiều này là do sức hút của máy quạt nối vào ống (4) (nghĩa là bộ phận lọc bụi làm việc trên đường ống hút) Khi đi qua lần vải của các ống vải (3) thì bụi trong không khí bị giữ lại bên trong các ống vải. Trong quá trình này lá chắn (3) mở và lá chắn 8 đóng kín Các ống thoát gió số (4) của từng Secxi được nối liền vào ống hút chung số (5)
31
Quá trình này kéo dài trong khoảng 8 10 phút. Sau đó đến quá trình rũ bụi lần luợt tiến hành trong từng Secxi một bắt đầu từ Secxi thứ nhất. Lúc đó lá chắn (6) nhờ có hệ thống máy (7) sẽ đóng lại ngăn không cho không khí sạch trong Secxi của mình lọt vào ống dẫn chung đồng thời lúc đó van (8) mở. Bởi vì những ống vải (3) trong tất cả các Secxi đều có đầu dưới thông với thùng (2) cho nên có độ chân không (độ thiếu áp lực) trong thùng (2) do máy quạt tạo ra. Không khí trong phòng sẽ bị hút qua lỗ (8) với tốc độ khá lớn rồi không khí bị hút qua lượt vải của các ống vải thuộc... này theo chiều ngược với chiều đi của không khí trong quá trình ban đầu vải vào bên trong ống vaỉ rồi vào thùng Đồng thời hệ thống máy (7) rũ mạnh các ống vải bằng những cú đập nhấc lên cao 70 80mm. Nhờ vậy lớp bụi đọng bên trong các ống vải sẽ bị rũ vào thùng bị thải ra ngoài bằng các gạt (9) Sau khhi rũ xong hệ thống máy sẽ mở van (6) đồng thời đóng van (8) lại và Secxi này lại làm việc theo quá trình đầu Sau đó độ 1 vài phút Secxi tiếp theo bắt đầu làm việc theo quá trình thứ (2). Cứ như vậy làm lượt các Secxi đều được rũ sạch bụi sau 1 quá trình lọc bụi Dựa trên nguyên tắc này người ta chế tạo nhiều loại máy lọc ống vải có cấu tạo khác nhau như M1Y; P, U -1 CT... 3.2.4.4. Bộ phận lọc bụi bằng vật liệu hạt (cục) Loại này làm từ lớp vật liệu cục có tưới nước, là loại khá thông dụng trong kỹ thuật lọc bụi. Chúng được thể hiện trong hình 3-13
32
500
730
Níc
430
730700
600
600
Hình 3-15
Lớp vật liệu cục ấy có thể là lớp đá cuội, lớp vụn sắt vụn nhôm, than cốc, than xỉ... hoặc là từ những khâu bằng sứ, bằng gốm (d = 25mm, h = 25mm d= 13mm, h = 15mm hoặc là những viên bi bằng sứ ( = 15 25mm)) Bề dày của lớp lọc:
- Lớp lọc bằng đá cuội, than cốc, than xỉ, viên bi = 150 250 mm
- Lớp lọc bằng khâu hình trụ ngắn = 100 150 mm Tuỳ theo nồng độ ban đầu của bụi trong không khí cần lấy năng suất của bộ phận lọc trên mỗi một m2 bề mặt lớp lọc như sau: a. Khi nồng độ ban đầu là 500mg/m3 năng xuất lọc là 1500 m3/ giờ m2 b. Khi nồng độ ban đầu là 300 mg/m3 năng xuất lọc là 2500m3/hm2 c. Khi nồng độ ban đầu là 100 mg/m3 thì năng suất của bộ phận lọc là 3500m3/hm2 d. Khi nồng độ ban đầu 50 và ít hơn thì năng suất 5000m3/hm2
Lượng nước phun: 0,4 0,75 l/m3 không khí (Tuỳ thuộc vào nồng độ ban đầu của bụi trong không khí) lượng nước không được bé hơn 1500 l/Kg bụi
33
Sức cản của lớp lọc như sau: a. Đối với lớp lọc bằng đá cuội, cốc, bi v.v với kích thước bề ngang 2030mm
P = 200.v1,9 [Kg/m2]
: bề dày của lớp lọc [m] v: Vận tốc không khí trên diện tích lớp lọc [m/s] b. Đối với lớp lọc bằng khâu sứ d = 13, h = 15mm và bằng vụn sắt lớn
P = 190.u1,9 [Kg/m2] Trường hợp nếu năng suất của bộ phận lọc lớn, lúc đó nước có khả năng bị mang theo. Trường hợp đó người ta không tưới nước mà tăng độ dày của lớp lọc lên (độ dày = 100mm là đủ) lúc đó tổn thất áp suất sẽ là (Theo các mục a, b, c như trên )
a. P = 10.v1,85 [Kg/m2]
b. P = 12,5.v1,9 [Kg/m2]
c. P = 15.v1,77 [Kg/m2]
Hiệu quả lọc của loại này đạt 85 95%. Thường dùng trong các nhà máy cơ khí đúc rèn để lọc bụi trong không khí hút ra từ các máy phay, bào, mài bằng sắt phun... 3.2.4.5. Bộ phận lọc bằng lưới thép tẩm dầu Lưới lọc bụi là thiết bị lọc được chế tạo dưới dạng tấm từ một loại vật liệu hoặc nhiều loại vật liệu khác nhau để tạo ra lỗ rỗng và lối đi dích dắc trong bề dày thiết bị. loại tấm lọc gồm có khung bằng kim loại, hai mặt được căng lưới thép. Giữa hai lưới thép là vật liệu đệm. Vật liệu đệm có thể là khâu kim loại, khâu sứ, khâu nhựa, sợi lim loại như phoi bào, sợi nhựa v.v. kích thứơc vật liệu đệm càng bé thì lỗ rỗng càng nhỏ và lọc được bụi có kích thước càng nhỏ, nhưng khi đó sức cản của tấm lọc sẽ cao. Trên hìmh 2.14 là tấm lưới lọc với vật liệu đệm là khâu kim loại hoặc khâu sứ. Kích thước thông thường của tấm lọc là 500x500x80 mm, khâu đệm kim loại hoặc khâu sứ có kích thước là 13x13x1 mm. Tuỳ theo lưu lượng không khí cần lọc lớn hay bé mà ta chọn số lượng tấm lọc nhiều hay ít. Các tấm lọc được ghép với nhau trên khung phẳng để đảm bảo diện tích lọc cần thiết.
34
Để nâng cao hiệu quả lọc bụi, người ta dùng dầu công nghiệp để tẩm các tấm lưới lọc trước khi sử dụng. Khi không khí mang bụi đi qua tấm lưới lọc, chiều hướng chuyển động của không khí thay đổi liên tục do đi qua các lỗ rỗng dích dắc bên trong bề dày tấm lọc. Nhờ đó các hạt bụi được giữ lại trên thành của của các khâu đệm. Sau một thời gian sử dụng, do bụi bám nhiều trên bề mặt lưới thép cũng như các khâu đệm làm trở lực thiết bị tăng và năng suất lọc giảm lúc đó ta cần thau rửa tấm lọc. Hiệu quả lọc bụi của tấm lọc nêu trên với khâu đệm kim loại đạt 99%, năng suất lọc 4000 5000 m3/h.m2 và sức cản tương ứng là 8 10 kG/m2.. Nếu dùng khâu sứ kích thước 13x13x2,5 mm thì sức cản lên tới 20 25 kG/m2.
35
500
75
510
A
550
A
112
560
13
13KÝch thíc kh©u Raschig
b»ng sø hoÆc kim lo¹i
Hình 3-16- cấu tạo của bộ phận lọc bằng lưới thép tẩm dầu
36
3.3. Lý thuyết tính toán xiclon 3.3.1. Một số kiểu xiclon và kích thước đặc trưng
d
Hc
H
Ht
S
d1
h
b
dx
Hình 3.17. Các kích thước cơ bản của xiclon
Bảng 3.6 Một số kiểu xiclon và kích thước đặc trưng
Kích thước Xiclon hiệu quả cao Xiclon hiệu quả trung bình Stairman
d Swift Lapple Swift Peterson
&Whitby Đường kính xiclon D 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 Chiều cao miệng vào h 0.5 0.44 0.50 0.5 0.583 Chiều rộng miệng vào b 0.2 0.21 0.25 0.25 0.208 Chiều cao ống thoát S 0.5 0.5 0.625 0,6 0.583 Đường kính ống thoát D1 0.5 0.4 0.5 0.5 0.5 Chiều cao phần trụ Ht 1.5 1.4 2,0 1.75 1.333 Chiều cao xiclon H 4.0 3.9 4.0 3.75 3.17 Đường kính xả bụi Dx 0.375 0.4 0.25 0.4 0.5
37
3.3.2. Hiệu quả lọc bụi 3.3.2.1. Kích thước tới hạn của hạt bụi Đã có nhiều công trình nghiên cứu lý thuyết về xiclon, tiêu biểu là ter Linden, Stairmand C (1939), Bath W(1950), Kouzov P.A, Pirumov A.I (1971) Mothes(1982), Ogawa (1986), Muschelknautz U (1996) [4,5,7,13] và nhiều tác giả khác. Gs Ts Trần Ngọc Chấn cũng đã tổng quan khá đầy đủ các phương pháp tiếp cận lý thuết về xiclon [1]. Dưới đây giới thiệu một phương pháp tiếp cận kinh điển. Hạt bụi chuyển động xoắn trong xiclon chịu tác động của nhiều lực như lực ly tâm, lực quán tính, lực trọng trường, lực Kaliolis, lực khuyếch tán rối và khuếch tán phân tử, lực cản của môi trường… Nhưng lực tác động chủ yếu vẫn là lực ly tâm, các lực khác chỉ là thứ yếu. Ví dụ lực trọng trường chỉ bằng 1/100 thậm chí 1/1000 lực ly tâm [strauss]. Cho đến nay, mọi tính toán đều dựa trên điều kiện cân bằng lực ly tâm với lực cản môi trường với giả thuyết là chuyển động của hạt bụi tuân theo định luật Stocks [4,6,7,8,13] và một số giả thiết khác như:
- Các hạt bụi có kích thước hình cầu - Quá trình tách bụi xảy ra với chuẩn số Re 0,1 - Vận tốc dòng không khí là không đổi
vr
flt
r1
r
r2
fc
vt
Hình 3.18. Sơ đồ lực tác dụng lên hạt bụi Phương trình cân bằng lực được viết như sau : Flt =Fc (3.1) Trong đó: Flt = Lực ly tâm, N Fc = Lực cản, N
38
Lực cản không khí lên hạt bụi phụ thuộc vào tính chất của không khí: độ nhớt, chế độ chảy dòng, kích thước hạt bụi và vận tốc chuyển động của nó và được biểu diễn bằng công thức [1]:
Fc = C.A. 2
2 rk V (3.2)
Trong đó: C = Hệ số sức cản là hàm của chuẩn số Re A = tiết diện trực đối của hạt bụi, m2 k = khối lượng riêng của không khí, kg/m3 Vr = vận tốc theo phương hướng tâm của hạt bụi, m/s. Trong công thức này, hệ số “C” biến đổi tuỳ thuộc vào chế độ chảy của dòng khí, được đặc trưng bởi chuẩn số Re. Sự phụ thuộc của “C” của hạt bụi hình cầu vào chuẩn số Re được thể hiện ở hình 3.19
10-1 010 101 210 103 410 105 610Re p [ - ]
-110
100
110
102
[ -
]D
C
Sè liÖu thùc nghiÖm
Stockes
Quan hÖ chuÈn
Niut¬n
relation
t
Hình 3.19 Quan hệ giữa lực cản và chuẩn số Re Tuy nhiên, hầu hết các tác giả đều giả thuyết Re 0,1. ở chế độ chảy này, C =24/Re. Thay Re = k.Vr./ vào (3.2)ta có : Fc=3....Vr (3.3)
Với giả thuyết là hạt bụi hình cầu, triển khai theo phương trình (3.1) ta có phương trình sau [12]:
(Flt= R
VR
m tkb
tV 232
)(6
.
; và vì lực ly tâm cân bằng với lực cản nên Flt = Fc).
39
Do vậy rt
kb VR
V 3)(
6
23
(3.4)
Trong đó: = đường kính hạt bụi, m b = khối lượng riêng của hạt bụi, kg/m3
k = khối lượng riêng của không khí, Kg/m3
Vt = vận tốc thành phần tiếp tuyếp tuyến của hạt bụi, m/s Vr= vận tốc hướng tâm của dòng khí, m/s = độ nhớt động lực của không khí, Pa.s Từ đó xác định được vận tốc Vr như sau:
Vr = RVtkb
22
18)(
(3.5)
Để đi được quãng đường dR, hạt bụi đã mất thời gian dt: dt = 22 )(
18
tkbr VdRR
VdR
(3.6)
Như vậy để đi quãng đương từ R1, điểm bất lợi nhất, đến R2 thì mất thời gian là:
t =
1
1
2
1
2
122
2
122 )(
18)(
18 R
R tkb
R
R tkb VRdR
VRdR
(3.7)
Giả thiết rằng Vt = const thì thời gian cần thiết để hạt bụi đến được vỏ ngoài của xiclon là:
t1 = tkb VRR
21
22
2
2 2)(18
(3.8)
Trong thời gian đó hạt bụi thực hiện quãng đường theo hình xoắn là:
ls = zRR2
)(2 21 (3.9)
Trong đó:
2
21 RR = bán kính trung bình của xiclon
40
z = số vòng quay mà hạt bụi thực hiện trong phần hình trụ. Để đơn giản, người ta xác định “z” bằng cách chia chiều cao hình trụ cho chiều cao miệng vào, nghĩa là:
z = h
H T (3.10)
Lapple đề xuất công thức [8]:
z =
2
1 cT
HHH
h (3.11)
Công thức sau chính xác hơn vì có tính đến quá trình xoáy ở phần côn. Như vậy thời gian để hạt bụi đi theo đường xoắn là:
ts tV
zRR2
2 21 (3.12)
Nếu t1 ts thì hạt bụi có kích thước sẽ được tách trong xiclon kể cả khi nó nằm ở vị trí bất lợi nhất, tức ở khoảng cách R1. Khi t1 = ts ta có thể tìm được kích thước tới hạn của hạt bụi mà xiclon có thể tách được:
ttkb V
zRR
VRR 2
2
2)(18
21
2
212
2
2
(3.13)
Từ đó ta tìm được kích thước tới hạn của hạt bụi là:
t.h = tkb Vz
RR..)(
)(3 12
(3.14)
Nếu coi rằng vận tốc tiếp tuyến bằng vận tốc vào của dòng khí Vt = Vv =
hbL.
Thay vào (3.14), ta có:
t.h = 3LzhbRR
kb ..)(..)( 12
(3.15)
Từ biểu thức (3.15) cho thấy nếu hạt bụi có kích thước x < gh khi vào xiclon, nằm cách tâm quay khoảng R1 thì nó sẽ không tách ra khỏi xiclon. Nhưng nếu hạt bụi đó nằm ở khoảng cách Rx > R1 thì nó có thể được tách ra với điều kiện:
41
12
2
. RRRR x
ht
x
hay
12
22.
2
RRRR x
ht
x
(3.16)
Mặc dù xuất phát từ 1 nguyên lý tính toán nhưng với các sơ đồ tính khác nhau nhiều tác giả đã xây dựng được các công thức tính đường kính tới hạn của hạt bụi khác nhau [1]: a. Phương trình của Rosin, Rammler và Intelmamn
t.h = 21
)(....9
kbvVz
b
(3.17)
b. Phương trình của Lapple Trên cơ sở nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm, Lapple đã đề xuất công rhức tính đường kính hạt bụi và hiệu quả lọc của nó đạt 50% mà thực chất là thêm số 2 vào biểu thức mẫu số của công thức (3.17), nghĩa là:
50 = 21
)(...2..9
kbvVz
b
(3.18)
c. Phương trình của Gardiner
t.h = 2/1
12
)(..)(.9
kbvVzRR
(3.19)
d. Phương trình của Davies(1952)
t.h = R2
2/14
2
11)(..8
.9
RR
Hz kb (3.20)
e. Phương trình của Muchrald(1954)
t.h = 2/1
2
4
1 11
.....9.
23
2
ff
fRVz
gRbv
(3.21)
f = R1/R2 - tỷ số bán kính ống trong và ống ngoài của xiclon f. Phương trình của Kamennhep(1959)
t.h = 2/1
1
2ln...
.9
R
Rz b
k
(3.22)
= 2z - vận tốc góc của dòng không khí trong xiclon, s-1; - hệ số nhớt động học của không khí, m2/s (ở nhiệt độ 300C,áp suất khí quyển 760mmHg thì = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s)
42
j. Phương trình của Baturin V.V
t.h = 2/1
12
...).(.9
bvVzRR
(3.23)
k. Phương trình củaWalas S.M
t.h = 2/1
)(..4..9
kbvVz
D
(3.24)
G.S TS Trần ngọc Chấn đã tính thử cho các công thức từ 3.17 đến 3.23 cho thấy các kết quả tương đối ngần nhau trừ công thức 3.21 cho kết quả khá khác biệt (>200%). 3.3.2.2. Hiệu quả lọc bụi của xiclon Có nhiều phương pháp tính hiệu quả lọc bụi của xiclon, nhưng phổ biến hơn là tính theo phương pháp của Lapple.
b
h
d2
S
H
t
H
H
c
d
h
'
o
o
o'
o'
c - c
Hình 3.21 - sơ đồ tính hiệu quả lọc bụi theo phương pháp của Lapple
a. phương pháp của Lapple Trình tự tính toán như sau:
1. Số vòng quay của dòng khí trong xiclon
2
1 cT
HHHh
z , vòng (3.25)
2. Thời gian lưu của hạt bụi trong xiclon
43
vV
zDt .. , s (3.26)
3. Vận tóc tới hạn của hạt bụi
D
V
tb vkb
thV .9
. 22
(3.27)
4. Kích thước hạt bụi nhỏ nhất có thể lọc được
2/1
min )(....9
kbvVz
b
; (Vv=L/b.h ; m/s) (3.28)
5. Đường kính hạt bụi 50 có thể lọc được
2/1
50 )(...2..9
kbvVz
b
(3.29)
6. Hiệu quả thu bắt theo kích thước hạt bụi 250 /1
1
ii , (3.30)
7. Hiệu quả chung = i.fi (3.31) trong đó fi tỷ lệ chiếm của mỗi kích thước hạt %.
b. phương pháp của Gardiner. Trình tự tính toán như sau:
8. Số vòng quay của dòng khí trong xiclon
h
z H T , vòng (3.25)b
9. Thời gian lưu của hạt bụi trong xiclon
vVzDt ..
, s (3.26)
10. Vận tóc tới hạn của hạt bụi
D
V
tb vkb
thV .9
. 22
(3.27)
11. Kích thước hạt bụi nhỏ nhất có thể lọc được
2/1
12min )(..
)(.9
kbvVz
RR
(3.28)b
12. Đường kính hạt bụi 50 có thể lọc được
2/1
1250 )(...2
)(.9
kbvVzRR
(3.29)b
13. Hiệu quả thu bắt theo kích thước hạt bụi
44
250 /11
ii , (3.30)
14. Hiệu quả chung = i.fi (3.31) trong đó fi tỷ lệ chiếm của mỗi kích thước hạt %. Ví dụ kích thước hạt bụi cần lọc trong bảng 3.7 là 1 trong những loại bụi có kích thước lọc như trên Bảng 3.7 i, m 1 5 10 20 20 fi,% 11 42 20 18 19
3.3.3. Tổn thất áp suất 3.3.3.1. Lý thuyết của Barth về tổn thất áp suất Cho đến nay, lý thuyết của Barth về tính tổn thất áp suất vẫn được coi là hoàn chỉnh nhất [11]
b
h
d2
S
H
t
H
H
c
d
h
'
o
o
o'
o'
c - c
Hình 3.22 Tổn thất áp suất của xiclon được tính thông qua hệ số cản trở cục bộ tại miệng vào. v=
2
2v
kVP
(3.32)
45
P - Tổn thất áp suất bình toàn phần trong xiclon, Pa k - Khối lượng riêng của không khí, kg/m3 Vv - Vận tốc không khí vào xiclon, m/s Vv= hb
L.
(3.33)
L - Lưu lượng không khí vào xiclon, m3/s b,h - Chiều rộng và chiều cao của miệng vào, m Hệ số cản trở cục bộ v bị ảnh hưởng nhiều bởi các yếu tố hình học của
xiclon. Mặc dù v Về cơ bản là hàm số của chuẩn Re, nhưng đối với một loại xiclon nào đó có thể coi là hằng số bởi vì ảnh hưởng tới tổn thất áp suất của lực quán tính lớn hơn nhiều so với lực nhớt. Barth đã coi hệ số v là hàm số của vận tốc vào để tính toán tổn thất áp suất toàn phần vì Vv dễ đo. Tuy vậy, vận tốc vào không thể dùng làm cơ sở để so sánh giữa các xiclon với nhau vì nó không phản ảnh trực tiếp phân bố vận tốc tiếp tuyến trong xiclon. Barth chia tổn thất áp suất toàn phần ra làm 3 phần: Tổn thất áp suất tại miệng vào
Tổn thất áp suất trong xiclon do ma sát và các cản trở khác Tổn thất áp suất ở ống thoát Tổn thất áp suất được biểu diễn bằng công thức:
P =
22
22ra
rav
vV
PV
P (3.34)
Pv = áp suất tĩnh tại miệng vào Pra = áp suất tĩnh tại miệng ra Vv = vận tốc trung bình tại miệng vào Vra = vận tốc trung bình tại miệng ra Tương ứng ta có hệ số cản trở cục bộ là: v=
2
2vV
P
ra=
2
2raV
P
(3.35)
Từ đó công thức tính tổn thất áp suất toàn phần là: P = Pv+P0 (3.36) Pv = Tổn thất áp suất tính từ miệng vào đến mặt kiểm soát 0-0 có bán kính R1;tổn thất áp suất này gồm tổn thất áp suất tại miệng vào + ma sát với vỏ xiclon + các cản trở cục bộ khác.
46
P0 = Tổn thất áp suất từ miệng kiểm soát o - o đến miệng ra.
Pv =
22
20
0
2tv
vV
PV
P (3.37)
P0 =
22
220
0ra
rat V
PV
P (3.38)
trong đó: Vt,0 = Vận tốc tiếp tuyến tại mặt cắt 0 - 0, m/s Biểu thức cuối cùng đẻ tính áp suất theo lý thuyết của Barth là:
P =
11
1
12
3/2
02
1
'
0
1
23
VV
C
Rh
VVR
RV t
t
t
(3.39)
3.3.3.2 Phương trình Shepherd và Lapple Shephrd và Lapple 8 đề suất công thức tính tổn thất áp suất thông qua hệ số miệng vào và vận tốc miệng vào vì vận tốc miệng vào có thể đo được. Biểu thức có dạng như sau: P =
21
vvk HV .. 2 (3.40)
Trong đó: Hv = k.
Dhb
22
. (3.41)
K = hệ số, tuỳ thuộc kiểu miệng vào K =12 18 (thông thường là 16) D2- đường kính ống hình trụ ra
Ghép các công thức (3.40) và (3.41) vào, ta được công thức sau:
P = 22
2
..2....
DgVhbk vaok , kG/m2 (3.42)
Hay gọn hơn:
P =2
. 2vao
vaoV
(3.43)
Trong đó: P = tổn thất áp suất, Pa vao = hệ số cản trở cục bộ tại miệng vào
47
Vvao = vận tốc tại miệng vào, m/s Người ta còn tính tổn thất áp suất qua hệ số cản trở cục bộ trong xiclon
P =2
. 2xiclon
vaoV
(3.44)
BÀI TẬP Hãy tính hiệu quả lọc bụi của một số loại thiết bị lọc bụi, ứng với từng vận
tốc vào xiclon thay đổi từ V=15m/s; V=15m/s; V=17m/s; V=19m/s; V=21m/s; V=23m/s; V=25m/s. Mỗi loại xiclon thay đổi đường kính ống trụ ngoài từ D = 250mm; D = 400mm; D = 500mm; D = 600mm; D = 700mm; D= 800mm; D = 900mm; D = 1000mm; đưa ra ý kiến nhận xét. Với các thông số sau: Nhóm 1: - Trịnh Xuân Dương tính theo Lapple - Nguyễn Hữu Định tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, ở nhiệt độ 300C,áp suất khí quyển 760mmHg thì = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s. Tính cho xiclon Stairmand, Swift hiệu quả cao và xiclon có lõi xoắn. Thành phần cỡ hạt như sau: TT , m 1 5 10 20 76 1 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 2 f2 5,6 18,4 36 22 18 3 f3 8,2 20,8 25 39 7 Nhóm 2: - Nguyễn Đình Huấn tính theo Lapple - Trần Hoàng Hiếu tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, ở nhiệt độ 300C,áp suất khí quyển 760mmHg thì = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s. Tính cho xiclon Stairmand, Swift hiệu quả trung bình và xiclon Peterson & Whitby. Thành phần cỡ hạt như sau: TT , m 1 5 10 20 76 1 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 2 f2 5,6 18,4 36 22 18 3 f3 8,2 20,8 25 39 7
Nhóm 3: - Nguyễn Thành Trung tính theo Lapple - Nguyễn Tiến Sỹ tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, ở nhiệt độ 300C,áp suất khí quyển 760mmHg thì = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s. Tính cho xiclon 1D3D; 2D2D và xiclon có lõi Xoắn. Thành phần cỡ hạt như sau: TT , m 1 5 10 20 76 1 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 2 f2 5,6 18,4 36 22 18 3 f3 8,2 20,8 25 39 7
48
Nhóm 4: - Ngiêm Văn Khanh tính theo Lapple - Phạm Văn Lương tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, ở nhiệt độ 300C,áp suất khí quyển 760mmHg thì = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s. Tính cho xiclon Stairmand hiệu quả cao nhưng HT và Hc lấy theo 1D3D; 2D2D (giữ nguyên kích thước còn lại) và xiclon LIOT. Thành phần cỡ hạt như sau: TT , m 1 5 10 20 76 1 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 2 f2 5,6 18,4 36 22 18 3 f3 8,2 20,8 25 39 7
Nhóm 5: - Đoàn Văn Minh tính theo Lapple - Lê Thị Minh Nga tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, ở nhiệt độ 300C,áp suất khí quyển 760mmHg thì = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s. Tính cho xiclon Stairmand hiệu quả trung bình HT và HC lấy theo 1D3D; 2D2D (giữ nguyên kích thước còn lại) và xiclon LIOT có HT và HC lấy theo 1D3D (giữ nguyên kích thước còn lại). Thành phần cỡ hạt như sau: TT , m 1 5 10 20 76 1 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 2 f2 5,6 18,4 36 22 18 3 f3 8,2 20,8 25 39 7
Nhóm 6: - Phùng Mạnh Phú tính theo Lapple - Chu Mạnh Quang tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, ở nhiệt độ 300C,áp suất khí quyển 760mmHg thì = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s. Tính cho xiclon lõi xoắn nhưng HT và HC lấy theo 1D3D; 2D2D (giữ nguyên kích thước còn lại) và xiclon LIOT có HT và HC lấy theo 2D3D (giữ nguyên kích thước còn lại). Thành phần cỡ hạt như sau: TT , m 1 5 10 20 76 1 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 2 f2 5,6 18,4 36 22 18 3 f3 8,2 20,8 25 39 7
49
Nhóm 7: - Nguyễn Đình Hải tính theo Lapple b = 2000kg/m3, ở nhiệt độ 300C,áp suất khí quyển 760mmHg thì = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s. Tính cho xiclon lõi xoắn nhưng HT và HC lấy theo 1D3D; 2D2D (giữ nguyên kích thước còn lại) và xiclon LIOT có HT và HC lấy theo 2D3D (giữ nguyên kích thước còn lại). Thành phần cỡ hạt như sau: TT , m 1 5 10 20 50 1 f1 11 20 42 18 9 2 f2 5,6 18,4 22 43 11 3 f3 8,2 10,8 19 22 40
