C5A-Lang.pdf

CHƯƠNG 5A PHÂN RIÊNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LẮNG 1 KHÁI QUÁT - Bụi: hệ có pha phân tán rắn (hạt bụi), pha liên tục khí - Nhũ tương: hệ có pha phân tán lỏng khơng tan lẫn cịn pha liên tục lỏng - Huyền phù: hệ có pha phân tán rắn, pha liên tục lỏng - Lắng: phương pháp phân riêng dựa vào khác khối lượng riêng kích thước hai pha tác dụng trường lực Trong sản xuất người ta thường áp dụng trường lực sau: - Trường trọng lực - Trường lực ly tâm - Trường tĩnh điện Ứng dụng: - Nâng cao chất lượng sản phẩm - Chuẩn bị cho trình - Khai thác, thu sản phẩm dạng rắn - Vệ sinh cơng nghiệp: làm khí trước thải LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC Nguyên tắc dựa vào khác khối lượng riêng kích thước hai pha tác dụng trường trọng lực 2.1 Xác định tốc độ lắng - Xét trình lắng tự tập hợp hạt đồng nhất, ổn định Nghĩa trình lắng hạt cặn khơng thay đổi hình dạng, kích thước khơng va chạm vào nhau, vào thành bình - Để đặc trưng cho lắng hạt cặn trạng thái này, ta nghiên cứu trình rơi hạt cặn hình cầu FA F2 F1 P Dưới tác dụng trọng lực P hạt rơi xuống với tốc độ tăng dần, đồng thời lúc bắt đầu xuất lực cản F2 môi trường với bề mặt hạt Xét hạt hình cầu có khối lượng m, đường kính hạt d Các lực tác dụng lên hạt: - Trọng lực: P = h.Vh.g - Lực đẩy Arsimet: FA = .Vh.g - Lực cản: F2   S  2 : hệ số trở lực, phụ thuộc vào chế độ chảy hình dáng hạt Tại thời điểm ban đầu, hạt chưa chuyển động trở lực khơng F2 = Lúc đó: F1 = P – FA = Vh(h - )g Với hạt cặn có kích thước khơng đổi, tốc độ rơi hạt biến đổi theo thời gian tính từ thời điểm hạt bắt đầu rơi Khi hạt chuyển động, F2 tăng dần đến F2 = F1 hạt đạt trạng thái cân bằng:  = w0 = const Lúc hạt lắng xuống với tốc độ không đổi w0 gọi vận tốc lắng Giai đoạn từ lúc hạt bắt đầu rơi đến lúc có vận tốc lắng khơng đổi xảy nhanh (0,2  0,5 s) coi không đáng kể so với tổng thời gian lắng Với hạt hình cầu thì: Suy ra: Vh  d d S  F2    d 2 d  h   g F1  Thay F1 = F2  = w0 suy   gd  h   Tốc độ lắng hạt: w0  ,m/ s  tốc độ lắng w0 tốc độ cân vc = ??? - Tốc độ lắng: tốc độ rơi hạt môi trường lưu chất đứng yên - Tốc độ cân bằng: tốc độ chuyển động dòng lưu chất để đưa hạt vào trạng thái lơ lửng Tốc độ lắng phụ thuộc vào kích thước đặc tính lưu chất phụ thuộc vào chế độ chảy Chế độ chảy đặc trưng chuẩn số Reynolds: .w0 d w0 d Re     10 29 LẮNG TRONG TRƯỜNG LỰC LY TÂM 3.1 Trường lực ly tâm tốc độ lắng Một vật khối lượng m, quay quanh tâm với tốc độ góc  cách khoảng r sinh lực ly tâm: C = m.2.r 30 ☻Có phương pháp để tạo trường lực ly tâm: ◙ Cho dòng hỗn hợp quay xung quanh đường tâm cố định  Theo phương pháp người ta tạo thiết bị gọi cyclone ◙ Cho thùng hình trụ quay xung quanh đường tâm  Theo phương pháp thiết bị lắng gọi máy ly tâm 31 Quá trình lắng (phân riêng) định độ lớn tốc độ lắng Để đánh giá độ lớn trường lực ly tâm người ta so sánh lực ly tâm với lực trọng trường Tỉ số gọi chuẩn số Frude: C m r  r Fr     G mg g G = mg : trọng lực  : yếu tố phân ly  = 2n : vận tốc góc, rad/s vt = .r : vận tốc tiếp tuyến, m/s n : số vòng quay, vòng/giây 32 Tốc độ lắng trường lực ly tâm tốc độ lắng trường trọng lực nhân với yếu tố phân ly d  h   g  r 18 g w = w0. = 33 3.2 Thiết bị lắng nhờ trường lực ly tâm a Cyclone lắng: 34 Hệ bụi theo ống dẫn vào cyclone theo phương tiếp tuyến với vận tốc từ 2025m/s ◙ Dòng hỗn hợp quay tròn rãnh ống tâm vỏ trụ ◙ Dưới tác dụng lực ly tâm, hạt rắn văng thành lắng xuống đáy ◙ Khí theo ống tâm ◙ Cặn lắng xuống nhờ van gió đưa ngồi ◙ 35 b Máy ly tâm: Thùng hình trụ quay xung quanh đường tâm với tốc độ góc  ◙ Thùng quay đặt thẳng đứng gọi máy ly tâm đứng ◙ Thùng nằm ngang gọi máy ly tâm ngang 36 ◙ Khi thùng quay với tốc độ   bề mặt thống có dạng parapoloid Khi  đủ lớn xem bề mặt thoáng chất lỏng song song với thành thùng ◙ Mỗi phân tố chất lỏng thùng chịu tác dụng áp suất thủy tĩnh trọng lực lực ly tâm gây ◙ Lực ly tâm lớn so với trọng lực  bỏ qua lực trọng trường 37 ◙ Ban đầu,  chưa đủ lớn chất lỏng có dạng hình phễu ◙ Hiện tượng tạo phễu làm giảm phần chứa chất lỏng thùng làm trào chất lỏng ◙ Để tránh tượng này, máy ly tâm thường có gờ chống tràn ◙ Tuy nhiên biện pháp chủ yếu định mức chất lỏng cho vừa ◙ Thực tế, nhập liệu không lớn nửa thể tích thùng 38 a Máy ly tâm đứng Máy ly tâm nhũ tương 39 Máy ly tâm huyền phù 40 Máy ly tâm đứng dùng để phân riêng chất lỏng có khối lượng riêng khác huyền phù Việc phân tách hai chất lỏng dựa vào nguyên tắc chất lỏng có khối lượng riêng nhỏ di chuyển lên ứng với lực ly tâm Việc phân tách huyền phù tương tự phân tách hai chất lỏng Ly tâm huyền phù có chất lỏng cịn chất rắn chứa khoảng phần cuối hai đĩa, khoảng trống roto đĩa 41 ◙ Máy ly tâm ngang: ♦ Cấu tạo: : Máng nhập liệu : Phễu hình nón : Roto : Piston : Đĩa đẩy : Vòi rửa phun 42 THANKS !!! 43