Nước từ bể chứa được bơm li tâm đưa vào tháp hấp thụ, trên đường ống có van điều chỉnh lưu lượng và đồng hồ đo lưu lượng.. Nước được bơm vào tháp với lưu lượng thích hợp, tưới từ trên xu
CÁC PHẦ N THUY ẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN
M ở đầ u
2 Tính toán thiết kế tháp hấp thụ (đường kính, chiều cao, trở lực)
3 Tính toán thiết bị phụ
Bản vẽ cấu tạo tháp hấp thụ(A0)
V Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Phạm Hồng Liên
VI Ngày giao nhiệm vụ: Ngày 15 tháng 3 năm 2021
VII Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Chương III CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN 1
1.4 Phương pháp hấp thụ xử lý H2S 2
2 Tính toán thiết bị chính 3
2.1 Tính toán cân bằng vật liệu 3
3 Tính toán thiết bị ph 13 ụ 3.1 Bơm 13
3.3 Công suấ ủa động cơ điệt c n: 23
4.3 Chiều dày nắp và đáy thiết bị 26
4.4 Mặt bích nố ắp và đáy nắi n p 28
Chương III CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN
Khí sunfuahiđrô(H2S) là một chất khí độc hại, không màu sắc nhưng có mùi trứng thối đặc trưng rất khó chịu Trong công nghiệp khí này xuất hiện trong khí thải của các quá trình sử dụng, nhiên liệu hữu cơ chứa sunfua, các quá trình tinh chế dầu mỏ, các quá trình tái sinh lợi hoặc ở khu vực chế biến thực phẩm, rác thải của thành phố do các chất hữu cơ bị thối rữa Hàng năm có khoảng 3 triệu tấn H2S được sinh ra từ công nghiệp Ngoài ra H2S còn được sinh ra ở các vết nứt núi lửa, hầm lò khai thác than, cống rãnh, hồ nước cạn, ao tù, bờ biển… nơi mà có các động thực vật thối rửa Khí H2S tác động tới con người: Với nồng độ thấp (xấp xỉ 5 ppm) H2S gây nhức đầu khó chịu; ở nồng độ cao (>150ppm) có thể gây tổn thương màng nhày của cơ quan hô hấp ở nồng độ xấp xỉ 500ppm gây ỉa chảy, viêm phổi và khi đạt đến nồng độ 700 900ppm H2S nhanh chóng xuyên qua màng - túi phổi và thâm nhập vào mạch máu, có thể gây tử vong Đối với thực vật H2S có thể làm tổn thương lá cây, rụng lá và giảm sinh trưởng Với các đặc điểm như trên thì việc để phát tán khí H2S vào môi trường là rất nguy hiểm và gây hậu quả nghiêm trọng Vì vậy, xử lý H2S trong khí thải là việc rất cần thiết
Khí H2S thường được xử lý bằng phương pháp hấp thụ, tác nhân sử ụng để ấ d h p th ụ thường là than hoạt tính hoặc NH Trong ph3 ạm vi đồ án này, với nhiệm vụ được giao là hấp th ụ khí H2S bằng nước Đây là phương pháp hấp th vụ ật lý nên hiệu su t h p th ấ ấ ụ không cao Do đó ta phải chọn điều kiện làm việc của tháp hấp thụ nhiở ệt độ thấp và áp suất cao để nâng cao hiệu suất hấp thụ
Tháp đệm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất vì đặc điểm dễ thiết kế, gia công, chế ạo và vận hành đơn giản Tháp đệm đượ t c sử dụng trong các quá trình hấp thụ, chưng luyện, h p ph ấ ụ và mộ ố quá trình khác Tháp có dạng hìnt s h trụ, trong có chứa đệm, tùy vào mục đích thiết kế mà đệm có thể được xếp hay đổ lộn xộn Thông thường lớp đệm dưới thường được sắp xếp, khoảng từ l p 3 tr đi, đệm được đổ lộn x n ớ ở ộ
Tháp đệm có những ưu điểm sau:
- Bề mặt tiếp xúc pha ớn, hi u su t cao l ệ ấ
- Trở lực trong tháp không quá lớn
- Giới hạn làm việc tương đố ộng i r
Tuy nhiên, tháp có nhược điểm là khó thấm ư t đớ ều đệm làm giảm khả năng hấp thụ
1.4 Phương pháp hấp thụ xử lý H 2 S c a h
- Hỗn hợp khí cần x ử lý chứa H2S và không khí được máy nén khí đưa vào từ phía dưới đáy tháp Nước từ bể chứa được bơm li tâm đưa vào tháp hấp thụ, trên đường ống có van điều chỉnh lưu lượng và đồng hồ đo lưu lượng Nước được bơm vào tháp với lưu lượng thích hợp, tưới từ trên xuống dưới theo chiều cao tháp hấp thụ
- Hỗn hợp khí sau khi đi qua lớp đệm xảy ra quá trình hấp th sụ ẽ đi lên đỉnh tháp và ra ngoài theo đường ống thoát khí Khí sau khi ra khỏi tháp có nồng độ khí H2S giảm, mức độ ảm tùy thuộc vào hiệ gi u suất hấp th cụ ủa tháp hấp th ụ
- Nước sau khi hấp th H S ụ 2 đi xuống đáy tháp đi và ra ngoài theo đường ống thoát chất lỏng Nước sau khi hấp thụ nếu nồng độ H S 2 cao sẽ được xử lý và tái sử dụng
Tính toán thiết bị ph 13 ụ 1 Bơm
Kết luận
Bản vẽ cấu tạo tháp hấp thụ(A0)
V Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Phạm Hồng Liên
VI Ngày giao nhiệm vụ: Ngày 15 tháng 3 năm 2021
VII Ngày hoàn thành nhiệm vụ:
Chương III CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN 1
1.4 Phương pháp hấp thụ xử lý H2S 2
2 Tính toán thiết bị chính 3
2.1 Tính toán cân bằng vật liệu 3
3 Tính toán thiết bị ph 13 ụ 3.1 Bơm 13
3.3 Công suấ ủa động cơ điệt c n: 23
4.3 Chiều dày nắp và đáy thiết bị 26
4.4 Mặt bích nố ắp và đáy nắi n p 28
Chương III CÁC PHẦN THUYẾT MINH VÀ TÍNH TOÁN
Khí sunfuahiđrô(H2S) là một chất khí độc hại, không màu sắc nhưng có mùi trứng thối đặc trưng rất khó chịu Trong công nghiệp khí này xuất hiện trong khí thải của các quá trình sử dụng, nhiên liệu hữu cơ chứa sunfua, các quá trình tinh chế dầu mỏ, các quá trình tái sinh lợi hoặc ở khu vực chế biến thực phẩm, rác thải của thành phố do các chất hữu cơ bị thối rữa Hàng năm có khoảng 3 triệu tấn H2S được sinh ra từ công nghiệp Ngoài ra H2S còn được sinh ra ở các vết nứt núi lửa, hầm lò khai thác than, cống rãnh, hồ nước cạn, ao tù, bờ biển… nơi mà có các động thực vật thối rửa Khí H2S tác động tới con người: Với nồng độ thấp (xấp xỉ 5 ppm) H2S gây nhức đầu khó chịu; ở nồng độ cao (>150ppm) có thể gây tổn thương màng nhày của cơ quan hô hấp ở nồng độ xấp xỉ 500ppm gây ỉa chảy, viêm phổi và khi đạt đến nồng độ 700 900ppm H2S nhanh chóng xuyên qua màng - túi phổi và thâm nhập vào mạch máu, có thể gây tử vong Đối với thực vật H2S có thể làm tổn thương lá cây, rụng lá và giảm sinh trưởng Với các đặc điểm như trên thì việc để phát tán khí H2S vào môi trường là rất nguy hiểm và gây hậu quả nghiêm trọng Vì vậy, xử lý H2S trong khí thải là việc rất cần thiết
Khí H2S thường được xử lý bằng phương pháp hấp thụ, tác nhân sử ụng để ấ d h p th ụ thường là than hoạt tính hoặc NH Trong ph3 ạm vi đồ án này, với nhiệm vụ được giao là hấp th ụ khí H2S bằng nước Đây là phương pháp hấp th vụ ật lý nên hiệu su t h p th ấ ấ ụ không cao Do đó ta phải chọn điều kiện làm việc của tháp hấp thụ nhiở ệt độ thấp và áp suất cao để nâng cao hiệu suất hấp thụ
Tháp đệm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất vì đặc điểm dễ thiết kế, gia công, chế ạo và vận hành đơn giản Tháp đệm đượ t c sử dụng trong các quá trình hấp thụ, chưng luyện, h p ph ấ ụ và mộ ố quá trình khác Tháp có dạng hìnt s h trụ, trong có chứa đệm, tùy vào mục đích thiết kế mà đệm có thể được xếp hay đổ lộn xộn Thông thường lớp đệm dưới thường được sắp xếp, khoảng từ l p 3 tr đi, đệm được đổ lộn x n ớ ở ộ
Tháp đệm có những ưu điểm sau:
- Bề mặt tiếp xúc pha ớn, hi u su t cao l ệ ấ
- Trở lực trong tháp không quá lớn
- Giới hạn làm việc tương đố ộng i r
Tuy nhiên, tháp có nhược điểm là khó thấm ư t đớ ều đệm làm giảm khả năng hấp thụ
1.4 Phương pháp hấp thụ xử lý H 2 S c a h
- Hỗn hợp khí cần x ử lý chứa H2S và không khí được máy nén khí đưa vào từ phía dưới đáy tháp Nước từ bể chứa được bơm li tâm đưa vào tháp hấp thụ, trên đường ống có van điều chỉnh lưu lượng và đồng hồ đo lưu lượng Nước được bơm vào tháp với lưu lượng thích hợp, tưới từ trên xuống dưới theo chiều cao tháp hấp thụ
- Hỗn hợp khí sau khi đi qua lớp đệm xảy ra quá trình hấp th sụ ẽ đi lên đỉnh tháp và ra ngoài theo đường ống thoát khí Khí sau khi ra khỏi tháp có nồng độ khí H2S giảm, mức độ ảm tùy thuộc vào hiệ gi u suất hấp th cụ ủa tháp hấp th ụ
Nước sau khi hấp phụ H2S lắng xuống đáy tháp và được thải ra ngoài qua đường ống thoát chất lỏng Nếu nước sau hấp phụ có nồng độ H2S cao thì sẽ được xử lý và tái sử dụng.
2 Tính toán thiết bị chính
2.1 Tính toán cân bằng vật liệu
Gy: lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp( kmol/h)
Gx: lưu lượng nước vào tháp( kmol/h)
Gtrơ: lưu lượng khí trơ( kmol/h)
Yđ: nồng độ phần mol tương đối của H S trong 2 khí đi vào tháp ( kmol H2S /kmol khí trơ)
Yc: nồng độ phần mol tương đối của H2S trong khí đi ra khỏi tháp ( kmol H2S /kmol khí trơ)
Xđ: nồng độ phần mol tương đối của H2S trong nước đi vào tháp( kmol H2S/ kmol dung môi)
Xc: nồng độ phần mol tương đối của H2S trong nước đi ra khỏi tháp( kmol H2S kmol dung môi)
Do H2S là khí khó hòa tan trong nước mà lưu lượng h n hỗ ợp khí vào tháp là
12000Nm 3 /h.Nên ta tách làm 2 tháp mỗi tháp có lưu lượng 6000 Nm 3 /h
Chọn nhiệt độ làm việc T % 0 C→T )8K
Theo đề bài ta có: yđ = 0,045 (kmol/kmol)
⇒Nồng độ phần mol tương đối:
Yđ = 1−𝑦đ 𝑦đ = 1−0.045 0,045 = 0,04712(kmol 𝐻 2 S /kmol khí trơ)
Hiệu suất quá trình hấp thụ là 80%
⇒ 𝑌đ − 𝑌𝑐 𝑌đ = 0.8 Y⇒ c = (1-0.8)Yđ = 9,424.10 −3 (kmol 𝐻2S/kmol khí trơ) yc = 1+𝑌𝑐 𝑌𝑐 = 9,424 10 −3
1+9,424 10 −3 = 9,336.10 −3 (kmol /kmol ) Lưu lượng hỗn hợp khí:
0= 0, 6000.1 082 298 = 245 54, (kmol/h) Lưu lượng khí trơ đi vào trong tháp
1+𝑌 đ = 1+0,04712 245,54 = 234,49(kmol/h) a Thiết lập đường cân bằng
Phương trình đường cân bằng có dạng:
𝑃là hằng s ố cân bằng pha, trong đó: Ψ: hệ số Henri(mmHg)
P : áp suất hỗn hợp khí đầu vào (mmHg)
Tra bảng IX.1( Sổ tay quá trình thiết bị công nghệ hóa chất – tập 2, trang 139), ta có: ψ 𝐻 2 S (25℃) = 0,414.10 6 mmHg
Phương trình đường làm việc
Lượng dung môi tối thiểu: Gx min= 𝐺𝑡𝑟 𝑌 đ −𝑌 𝑐
Tại 𝑋𝑐𝑏đ, Ycb = Yđ = 0,04712(kmol 𝐻2S /kmol khí trơ)
Từ phương trình đường cân bằng Ycb 1 (1 ) mX
Lượng dung môi cần thiết để hấp thụ : Gx= β Gxmin
Phương trình đường làm việc là X+ 9,424.10 −3
Tính toán đường kính tháp y = 110.06x + 0.0094 y = 114.2x - 0.0003
0 0.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025 0.0003 0.00035 0.0004 0.00045 Đồ thị đường cân bằng và đường làm việc
Y Ycb Linear (Y) Linear (Ycb) Đường kính thiết bị được tính theo công thức:
(m) Với Vtb: Lưu lượng trung bình của pha khí (m 3 /h)
tb : Vận tốc trung bình pha khí (m/s)
+) Tính khối lượng riêng trung bình:
Khối lượng riêng củ ỏng và khí:a l ρH 2 O,25℃= 997,08 (kg m⁄ 3 ) ρ H 2 S,đktc = 1,5392 (kg m⁄ 3 ) Ở điều kiện làm việc: 25℃, 5 m at ρ H 2 S,lv = ρ H 2 S,đktc T p 0 p lv
0 T lv= 1,5392 273.3800 760.298 = 7,0504 (kg m⁄ 3 ) ρkk,lv= (1+0, 1,293.p 00367 t lv lv ).760= (1+0, 1,293.3800 00367 25).760 = 5,9217 (kg m⁄ 3 )
Suy ra: ρ y,tb = y ρ tb H 2 S,lv + (1 − y tb ) ρkk,lv
Coi độ nh t của nước thay đổi không đáng kể ở pZtmớ
Tra bảng I.102-Sổ tay quá trình thiết bị ậ t p 1:
Tra đồ thị I.35 ta có:
Tra bảng I.114 ta có: 𝜇𝑘𝑘(25 C,1at)51 0 10 −8 Ns/m 2
Trong đó𝜇 , 𝜇𝑦𝑡𝑏 𝐻 2 𝑆, 𝜇𝑘𝑘: độ nhớt trung bình của pha khí, của 𝐻2𝑆 và của không khí ở điều kiện làm việc 25 0 C, Ns/m 2
𝑀 𝑦𝑡𝑏 , 𝑀 𝐻 2 𝑆 , 𝑀 𝑘𝑘 : khối lượng phân tử ủa pha khí, của c 𝐻 2 𝑆 và của không khí ở điều kiện làm việc 25 C 0
+Tính vận tốc đảo pha: Áp dụng công thức:
Vđ: thể tích tự do của đệm, m 3 /m 3
d : bề mặ riêng của đệm, mt 2 /m 3
Tháp hấp thụ 𝐻2𝑆 mang tính axit nên ta chọn đệm vòng Rasig đổ lộn xộn: đệm bằng sứ kích thước 35×35×4.0 có
Gx, G ylà lượng lỏng và lượng hơi trung bình( kg/s)
→ Gy 241,12 kmol/h →Gy$1,12 ×29,136p25,27 kg/h→ Gy= 7025,27 3600 = 1,95kg/s
Từ phương trình của Y ta có:
Công thức:𝐷 = √ 𝜋 3600 4.V tb 𝜔 𝑡𝑏 = √ 𝜋 3600 4 1167 0,1074 ,6 = 1, (𝑚) →96 Quy tròn D=2m a Tính toán chiều cao tháp
Chiều cao tháp được xác định theo phương pháp số đơn vị chuyển khối:
Trong đó: H: chiều cao tháp, m h : chi u cao mdv ề ột đơn vị chuy n kh i, m ể ố my: số đơn vị chuy n kh i ể ố
Xác định chiều cao một đơn vị chuyển khối: h = h dv 1+ ' y 2 x m G h
Trong đó: h1: chiều cao 1 đơn vị chuyển khối ứng với pha khí h2: chiều cao 1 đơn vị chuy n khể ối ứng với pha lỏng m’: giá trị trung bình của tg góc nghiêng đường cân bằng Y*=f(X) v i mớ ặt phẳng ngang
Trong đó: a : hệ số phụ thuộc vào dạng đệm, với đệm vòng a=0,123
: hệ số thấm ướ ủa đệm, do t c 1 th
Rey: chu n sẩ ố Renoyd đối với pha khí
Trong đó: T: nhiệt độ làm việc tuyệt đối T = 298K
P: áp suất làm việc P = 5atm
𝑣 𝐻 2 𝑆 : thể tích mol của 𝐻 2 𝑆 , 𝑣 𝐻 2 𝑆 = 32,9 (cm 3 /mol)
𝑣𝑘𝑘 : thể tích mol của không khí, 𝑣 𝑘𝑘 = 29,9 (cm /mol) 3
Rexlà chuẩn số Renoyd đối với pha lỏng:
Prxlà chuẩn số Pran đối với pha lỏng: Prx= 𝜇 𝑥
Dx: hệ số khuếch tán của 𝐻2𝑆vào nước ở nhiệt độ 25 o C
Trong đó: D20: hệ số khuếch tán của 𝐻2𝑆 vào nước ở nhiệt độ 20 o C
𝐻2𝑂(m 2 /s) (II-133) A: hệ số, đối với chất khí tan trong nước A=1
B: hệ số, dung môi là nước B=4,7 (II-134)
𝑣 𝑆𝑂 2 : thể tích mol của 𝐻 2 𝑆 ở 20 o C, 𝑣 𝐻 2 𝑆 = 32,9 cm 3 /mol (II-127)
𝑣𝐻 2 𝑂: thể tích mol của H2O ở 20 o C, 𝑣𝐻 2 𝑂= 18,9 cm /mol 3 (II-127)
𝜇𝐻 2 𝑂: độ nhớt của nước ở 20 o C, 𝜇𝐻 2 𝑂= 1,005×10 -3 Ns/m 2 = 1,005 cP (bảng I.102-94)
𝜌𝐻 2 𝑂: khối lượng riêng của nước ở 20 o C, 𝜌𝐻 2 𝑂= 998,23 kg/m 3 (bảng I.5-11)
2 3× 13 63, 0,25 × 474 23, 0,5 = 1,026𝑚 Tính m’: Từ phương trình cân bằng ta có: m’ = 114,2
Vậy ta xác định được chiều cao của một đơn vị chuyển khối: hdv = 0,1665 + 114,2×1,95 129,06 × 1,026= 1,937 m
Xác định số đơn vị chuyển khối:
Công thức tính số đơn vị chuyển khối: my = ∫ 𝑌 𝑌 𝑐 đ 𝑌−𝑌 𝑑𝑌 𝑐𝑏 (II.175)
→Số đơn vị chuyển khối là my = 5,092
H = 1,937×5,092 = 9,86m Quy chuẩn H = 9,9m Đây thực chất là chiều cao lớp đệm, Chiều cao của tháp ngoài chiều cao của lớp đệm còn tính đến chiều cao từ mặt trên của đệm đến đỉnh tháp và từ mặt dưới đệm tới đáy tháp và khoảng cách giữa hai lớp đệm Áp dụng công thức:
Htháp = Hđệm + Hđệm- nắp + Hđệm - đệm + Hđệm-đáy
Hđệm-đệm = 0,5×2=1 m do tách lớp đệm làm ba
Vậy chiều cao tháp Htháp = 9,9 + 1 + 1 + 1 = 12,9 m b Trở lực Áp dụng công thức ΔP = ΔPu + ΔPk
- ΔPk: Tổn thất đệm khô
- ΔPu: Tổn thất đệm ướt
Tháp hấp thụ đạt hiệu suất cao nhất khi vận tốc của khí bằng vận tốc đảo pha
Trở lực của tháp đẹm đối với hệ khí – lỏng dưới điểm đảo pha có thể xác định được bằng công thức sau: ΔPu = (1 + 𝐾 ∆𝑃) 𝐾= ∆𝑃𝐾[1 + 𝐴1 ( 𝐺 𝐺 𝑥
ΔPu: tổn thất áp suất khi đệm ướt tại điểm đảo pha có tốc độ của khí bằng tốc độ của khí đi qua đệm khô (N/m 2 )
ΔPk: tổn thất của đệm khô (N/m 2 )
Gx, Gy: lưu lượng của lỏng và của khí (kg/h)
ρx, ρ : khối lượng riêng của lỏng và của khí (kg/my 3)
àx, à : độ nhớt của lỏng và khớ (Ns/my 2)
A1: hệ số (ứng với điểm tốc độ làm việc bằng 0,85 tốc độ đảo pha)
Tổn thất áp suất của đệm khô tính theo công thức: ΔPk = 𝜆 ′ 𝑑 𝐻 𝑡𝑑 𝜌 𝑦 ,𝜔 2 𝑡2 = 𝜆 4 ′ 𝐻,𝜎 𝑉 𝑑
Rey = 121,354 ở chế độ xoáy và đệm là đệm vòng đổ lộn xộn
Tính trở lực đệm khô: ΔPk = 𝜆 ′
Trong công nghiệp, bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi và có nhiều loại khác nhau về cấu tạo cũng như cách vận hành Bơm ly tâm được phân loại theo nhiều cách khác nhau như theo số bậc, theo cách đặt bơm, theo điều kiện vận chuyển của chất lỏng từ guồng ra thân bơm và theo 1 số đặc trưng khác Theo dây chuyền công nghệ trong bài ta chọn bơm ly tâm 1 cấp nằm ngang a Nguyên tắc làm việc của bơm ly tâm:
Bơm ly tâm hoạt động nhờ lực ly tâm sinh ra từ cánh bơm quay với tốc độ cao Các cánh bơm được gắn trên guồng bơm, nằm bên trong thân bơm Khi guồng bơm quay, chất lỏng được hút vào tâm guồng, chạy theo rãnh giữa các cánh bơm và bị lực ly tâm đẩy văng ra ngoài vào thân bơm Áp suất chất lỏng tăng lên, chảy vào ống đẩy và tạo áp suất thấp ở tâm guồng Nhờ áp suất mặt thoáng bể chứa, chất lỏng liên tục chảy vào ống hút Lưới lọc giúp ngăn rác và vật rắn gây tắc nghẽn, van một chiều trên ống hút giữ chất lỏng khi dừng bơm và van một chiều trên ống đẩy giúp ngăn chất lỏng đột ngột chảy ngược vào bơm làm hỏng máy.
Trong tất cả các loại bơm ( bơm pitong, bơm ly tâm, bơm xoáy lốc, bơm răng khía, bơm vít xoắn ) thì bơm ly tâm được dung phổ biến hơn chúng có nhiều ưu điểm như:
- Quay nhanh ( có thể nối trực tiếp với động cơ );
- Có thể bơm các chất lỏng không sạch;
- Không có supap nên ít bị tắc và hư hỏng (supap giống như thanh đẩy trong pitong) nên tuổi thọ cao hơn và cường độ bảo dưỡng ít hơn so với bơm pitong
Tuy nhiên bơm ly tâm cũng có những nhược điểm như:
- Hiệu suất thấp hơn bơm pitong từ 10% đến 15%
- Năng suất giảm khi áp suất tăng
Trước khi vận hành bơm ly tâm, cần mồi nước để đuổi không khí ra khỏi bơm và ống hút Để lựa chọn bơm phù hợp, cần tính toán các giá trị áp suất như áp suất mặt thoáng P1 và áp suất làm việc P Áp suất mặt thoáng P1 được xác định bằng công thức P1 = 9,81.10^4 N/m^2 Áp suất làm việc P bằng 5 atm, tương ứng với giá trị 490190,7 N/m^2.
Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s 2 Ở 25 o C: ρnước = 997,08 kg/m 3
= 0.8973 Ns/m ànước 10 −5 2 Áp suất toàn phần của bơm H(m): Áp dụng phương trình becnulli ta có:
P1: áp suất bề mặt nước không gian hút
P2: áp suất không gian đẩy ρ: khối lượng riêng của nước
Pv: áp suất của chất lỏng trong ống hút lúc vào bơm
Pr: áp suất của chất lỏng trong ống đẩy lúc ra khỏi bơm
Hh, Hd: chiều cao ống hút và ống đẩy hmh, hmd: tổn thất áp suất do trở lực gây ra trong ống hút và ống đẩy
ℎ 𝑚ℎ + ℎ 𝑚𝑑 = ∆𝑃 𝜌.𝑔 = ℎ𝑚 ΔP: áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục sức cản thủy lực trong hệ thống, áp suất toàn phần của bơm là hiệu áp suất giữa 2 đoạn hút và đẩy ω1: vận tốc nước ở bể chứa, ω1 = 0 ω2: vận tốc nước khi vào tháp hay trong ống đẩy ω1’(hay ω ): vận tốc nước khi vào bơm v ω2’(hay ω ): vận tốc nước khi ra khỏi bơmr
Xác định tổn thất áp suất do trở lực gây ra trên đường ống hút của bơm
Trong đó: ∆𝑃ℎ= ∆𝑃𝑑+ ∆𝑃𝑚+ ∆𝑃𝑐 ΔPd: áp suất động lực học cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy ra khỏi ống
∆𝑃 𝑑 = 𝜌.𝜔 2 𝑣2 ΔPm: áp suất để khắc phục trở lực ma sát khi chảy ổn định trong ống thẳng
2 ΔPc: áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ
Trong đó: V là lưu lượng thể tích chất lỏng đi trong ống, m 3 /s
Theo bảng II.2 (I-370) chất lỏng trong ống hút của bơm có ωv = 0,8-2,0 (m/s)
Chuẩn số Re của chất lỏng trong ống hút
Dòng ở chế độ chảy xoáy nên hệ số ma sát được tính như sau
Trong đó: Δ: độ nhám tương đối, được xác định theo công thức: ∆= 𝑑 𝜀
𝑣 ε: độ nhám tuyệt đối Chọn vật liệu làm ống thép mới không hàn ε = 0,07.10 -3
-Hệ só trở lực cục bộ:
Chất lỏng vào ống thẳng, đầu ống hút có lắp lưới chắn đan bằng kim loại
trở lực của ống có lắp lưới chắn đan bằng kim loại là
Trên ống hút còn lắp 1 van 1 chiều Theo (I-399) 𝜉 𝑣𝑎𝑛 = 1,9 ÷ 2,1
Để tránh hiện tượng xâm thực, chiều cao hút của bơm ly tâm nên đảm bảo khoảng 4,5m ở nhiệt độ làm việc Tuy nhiên, để loại trừ khả năng dao động, chiều cao hút cần giảm so với giá trị trong bảng từ 1÷1,5m Do đó, chiều cao hút phù hợp được chọn là 3,5m.
Áp lực toàn phần cần thiết để khắc phục sức cản thủy lực là:
Theo bảng II.2 (I-370) vận tốc chất lỏng trong ống đẩy của bơm là: ωr = 1,5 – 2,5 m/s Chọn ωr = 2,0 m/s
Quy chuẩn dr 0,3m Vận tốc của ống đẩy là: 𝜔 𝑟 = 0,3 ×0, 0,129 2 785 = 1,83 (m/s)
Chuẩn số Re của chất lỏng trong ống đẩy:
Dòng ở chế độ chảy xoáy nên hệ số ma sát được tính như sau:
Trong đó: Δ: độ nhám tương đối, được xác định theo công thức: ∆= 𝑑 𝜀 ε: độ nhám tuyệt đối Chọn vật liệu làm ống thép mới không hàn 𝑟 ε = 0,07.10 -3
Theo bảng II.16 (I-393), đối với thành nhẵn Re>2.10 5 thì bỏ qua tổn thất ma sát
Hệ số trở lực cục bộ của toàn ống đẩy:
Chọn chiều dài ổng đẩy là hr = 12m
Áp lực toàn phần cần thiết để khắc phục sức cản thủy lực là:
Vậy áp suất toàn phần của bơm:
Công suất của máy bơm:
Công suất yêu cầu trên trục bơm: Áp dụng công thức: 𝑁 = 𝑄.𝑔.𝐻.𝜌 10 3 𝜂 (kW) (I-439)
Trong đó: ρ: khối lượng riêng của nước, kg/m 3
N: hiệu suất của bơm, kW
H: áp suất toàn phần của bơm tính bằng mặt cắt cột chất lỏng bơm η: hiệu suất của bơm; η = η.η.η (I-439)
