Báo cáo thiết bị cơ lưu chất và vật liệu rời đề tài lọc dung dịch muối nacl bão hòa 25 0 c

Báo cáo thiết bị cơ lưu chất và vật liệu rời đề tài lọc dung dịch muối nacl bão hòa 25 0 c

BÁO CÁO THIẾT BỊ CƠ LƯU CHẤT VÀ VẬT LIỆU RỜI

Đề Tài Lọc dung dịch muối NaCl bão hòa 25 0 C

Nhóm 4

 _

I Lý thuyết máy lọc chân không thùng quay

- Máy lọc chân không thùng quay được ra đời rất sớm và hiện đang được sử dụng rất phổ biến trong các nhà máy Loại máy này được sử dụng khi yêu cầu

có năng suất lớn nhưng nó có nhược điểm là thiết bị cồng kềnh, cấu trúc phức tạp

- Là loại máy làm việc liên tục, nó được sử dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp hoá chất, thực phẩm, gốm sứ, luyện kim,

- Máy lọc chân không thùng quay gồm 2 loại: Loại có bề mặt lọc bên ngoài và loại có bề mặt lọc bên trong

- Trong phạm vi bài báo cáo này này chỉ đề cập đến loại máy có bề mặt lọc bên ngoài, gồm có các bộ phận:

1 Thùng rỗng,bên trong chia thành các hốc hướng tâm

2 Bể chứa huyền phù, trong bể có khuấy trộn bằng cánh khuấy để ngăn cho huyền phù không lắng cặn lại

3 Nắp phân phối (hay còn gọi là đầu phân phối)

4 Cơ cấu tháo bã và bộ phận miết các khe nứt trong bã

5 Lưới kim loại và vải lọc phủ xung quanh thùng

6 Bộ phận phun nước rửa bã

7 Hệ thống truyền động

8 Các cổ trục của thùng nằm trong 2 ổ đỡ, một đầu cổ trục nối với bộ phận truyền động, một đầu còn lại kề sát với nắp phân phối, Thùng quay chậm với tốc độ 0,1 tới 2,6 vòng/phút

- Huyền phù liên tục chảy vào bể và để giữ cho mức huyền phù không đổi, trên

bể có ống chảy về Thường 1/3 chiều cao thùng ngập vào trong bể chứa

huyền phù

Nguyên lý hoạt động:

- Thùng quay một nhúng vào bể chứa huyền phù, trong bể có cánh khuấy để giữ không cho huyền phù phân lớp Thùng quay có đục lỗ, trên bề mặt thùng được phủ lưới kim loại và vải lọc Bên trong thùng rỗng được hút chân không Nước lọc chui qua lớp vải lọc, lưới kim loại , qua các lỗ của thùng rồi vào các ngăn hướng kính, rồi vào các rãnh của trục rỗng, qua đầu phân phối rồi vào thùng chứa Tuỳ theo tính chất huyền phù và yêu cầu của quá trình lọc mà độ nhúng chìm của thùng vào khoảng 0,3m đến 2m (tương ứng với góc ở tâm 120˚ đến 140˚) Bã bám vào mặt ngoài của vải lọc và được tách ra nhờ dao cạo bã

- Bộ phận phức tạp nhất của máy lọc này là đầu phân phối Đầu phân phối dùng để nối liền thùng quay với các đường ống hút chân không và không khí nén Nó gồm một đĩa cố định và môt đĩa di động Các lỗ trên đĩa di động ăn thông với một ngăn của thùng quay, còn các lỗ trên đĩa cố định nối với các đường ống dẫn nước lọc, nước rửa và không khí nén Khi thùng quay (đĩa di động quay), mỗi một lỗ của đĩa di dộng lần lượt thông với các đĩa của đĩa cố định.Do đó cứ một vòng quay thì một ngăn của thùng đều được thực hiện tất

cả các giai đoạn của quá trình lọc là : lọc, sấy khô lần 1, sấy khô lần 2, cạo bã

và hoàn nguyên vải lọc

- Khu vực lọc, tất cả các ngăn của khu vực này đều được hút chân không, nhờ vậy nước lọc đi qua lớp vải, qua các lỗ của thùng rồi vào các ngăn của thùng,

đi lên trục rỗng, qua đầu phân phối và đi đến thùng chứa, bã bám trên bề mặt ngoài của vải lọc

- Khu vực sấy bã lần 1, tiếp tục hút chân không để tách nốt phần nước lọc còn nằm trong bã, bã vẫn bám chặt trên bề mặt vải lọc

- Khu vực rửa bã, ở khu vực này vẫn tiếp tục hút chân không bên trong thùng , nước rửa được tưới lên bề mặt bã nhờ vòi phun, chui qua lớp bã và lớp vải lọc rồi vào các ngăn, lên trục rỗng qua đầu phân phối rồi đi ra ngoài bằng một đường khác với đường dẫn nước lọc

- Khu vực sấy bã lần 2, tiếp tục hút chân không để tách phần nước rửa còn lại trong bã đồng thời ép bã, tránh nứt lớp bã

- Khu vực cạo bã, thổi không khí vào các ngăn thuộc khu vực này để bã bong ra,dễ cạo bã hơn

- Khu vực hoàn nguyên vải lọc, không khí nén thổi vào các hốc làm cho vải phồng lên, các hạt bã còn bít lỗ vải lọc sẽ được thổi bung ra Để giữ cho vải lọc không bị giãn dài khi thổi khí nén vào, người ta dùng sợi dây mỏng quấn theo đường xoắn toàn bộ bề mặt thùng, hai đầu dây buộc chặt vào thành bên của thùng

- Với máy lọc lớn thì số đầu phân phối là 2, với máy lọc nhỏ thì chỉ cần 1 đầu phân phối là đủ

- Trên đây là phần trình bày về cấu tạo chung của máy lọc chân không thùng quay một cách đầy đủ, nhưng trên thực tế do đặc điềm yêu cầu của việc lọc khác nhau tuỳ từng trường hợp mà người ta có thể bỏ bớt các giai đoạn không cần thiết nhằm rút ngắn quá trình lọc, giảm tiêu tốn năng lượng và các thiết bị phụ trợ

II Tính toán thiết kế máy lọc chân không thùng quay

Đề: Lọc dung dịch muối ăn NaCl bão hòa ở 25oC, cặn không tan 0,02 tới 0,001

mm, KLR 1800 kg/m3, 1000 kg/h

Để tính toán thiết kế được máy lọc cần có các thông số công nghệ sau đây:

 Chọn các thông số sau:

 Áp suất lọc: P = 450 mmHg

 Trở lực bã: rb =0,56.1011 m/N

 Độ nhớt của nước lọc và nước rửa:

l

µ

3 5

r

µ

 Khối lượng riêng của pha lỏng ρl , pha rắn ρr, kg/m3

3

3

 Hàm lượng pha rắn trong huyền phù: C1 = 0,02

 Hàm lượng pha rắn trong bã ẩm: C2 = 0,9

 Bề dày lớp bã ẩm, chọn h = 0,006 m

 Trở lực riêng của vãi lọc:

10

1, 06.10

v

l r

m



 G – năng suất lọc tính theo lượng bã khô:

G

 Năng suất lọc tính theo lượng bã ẩm

â

2

16, 67

18,52 0,9

k

G

 Năng suất lọc theo lượng huyền phù:

â

1

18,52

926

0, 02

G

 Tính toán các quá trình công nghệ

 Tính thời gian thực hiện của một chu trình:

Trong đó:

l

 : Thời gian cho quá trình lọc

r

 : Thời gian cho quá trình rửa

p

 : Thời gian cho các quá trình phụ khác

 Tính thời gian lọc:

0

2 ( 2 )

l l

b h

h uv u

Trong đó:

 b1 : hằng số lọc (phút/m2)

C r

b l b

l  2 



 µl: Độ nhớt nước lọc

l

µ

 rb: Trở lực bã

11

0, 65.10

b

m r

N



 C: Khối lượng bã khô ứng với 1m3 nước lọc (kg/m3)

2

1 2

1145, 75

23, 44

C

m



 P: chênh lệch áp suất của quá trình lọc.

2

ck

N

P P P

m

2

254,89

2 59995, 08

l

ph t b

m





 U: thể tích bã ẩm ứng với một đơn vị thể tích nước lọc (m3/m3)

3 2

2

1145, 75

1800

0, 084 0,9

1 1

1 0,9 1

l

r

C

m U

C













 V0 : Thể tích nước lọc tương ứng với một đơn vị bề mặt lọc (m3/m2)

3

1, 06 10

8, 08 10 0,56 10 23, 44

v b

v





1

0

254,89 0, 006

0, 084

l

b h

u

 Tính thời gian rữa:

2

0

2

r

b h

h uv u

2

b : hệ số lọc (phút/m2)

0 2

2

b r br C b

P

  





α0: hệ số kinh nghiệm cho biết lượng nước rửa cần thiết cho 1kg bã

α0 = 0,007

b

 : khối lượng riêng bã ẩm (kg/m3)

3

1702, 77

1800 1145, 75

b

kg





rb: Trở lực bã

rb =0,56.1011 m/N

r

 : độ nhớt của nước rữa (Nph/m2)

r

 = 10-3 (Ns/m2) = 1,67×10-5 (Nph/m2) C: khối lượng bã khô ứng với 1m3 nước lọc (kg/m3)

C = 23,44 (kg/m3)

P

 : chênh lệch áp suất của quá trình lọc

2

59995, 08 0 59995, 08

ck

N

P P P

m

2

0, 007 1702, 77 1, 67 10 0,56 10 23, 44

2177,56

2 59995, 08

b





(phút/m2)

2

0

2177,56 0,006

0,084

r

b h

u

 Tính thời gian phụ

Ta có:

 Góc lọc:

 CTr thời gian của một chu trình

 Chọn l  1200

0

4, 785 120

l CTr

l

ph







 Vậy thời gian để thực hiện quá trình phụ (sấy, tách bã, ):

4, 785 1,595 2, 08 1,11

          

 Tính các góc làm việc:

0

120



l



Góc làm việc của quá trình rữa

0

360 2, 08 360

156

4, 785

r r

CTr







Góc làm việc của quá trình phụ (sấy, tách bã, )

0

360 156 120 84

 Tính số vòng quay của thùng lọc:

0, 21

4, 785

CTr

n



 Tính các thông số của thùng lọc

Diện tích bề mặt lọc của thùng:

DL V

V



 

Trong đó:

 Vs : năng suất của máy lọc tính theo thể tích huyền phù

s

l

M V



 G : năng suất huyền phù tính theo khối lượng (kg/ph)

G = 926 (kg/ph)

 l: Khối lượng riêng của huyền phù (kg/m3)

926

0,81

1145, 75

s

 CTr : thời gian một chu trình,

CTr

 = 10 phút

 V : lượng nước lọc ứng với một đơn vị diện tích bề mặt lọc

2

2 0, 006

7,14.10

0, 084

h V

U



   (m3/m2)

 η : hệ số kể đến sự bít kín các lỗ mao quản làm giảm vận tốc lọc:

η = 0,85

0,81.4, 785

63,9 7,14.10 0,85

Ta chọn thùng có:

 Đường kính: D = 6 (m)

 Chiều dài: L = 3,5 (m)

Vậy diện tích thực tế của máy lọc là:

F = DL= 3,14×6×3,5 = 65,94 (m2)

 Độ nhứng sâu của thùng quay trong huyền phù

Độ nhúng sâu của thùng:











 



2 cos 1 2

n

D

D là đường kính, D = 3,35 m

n

 : là góc hình quạt của thùng ngập trong huyền phù

Chọn

 Thể tích hữu ích của bể chứa:

CTr hb

hb

Q : thể tích huyền phù cho vào

0,81

hb s

Q V  m3/phút

0,81 4,785 3,876

b hb CTr

V Q 

      (m3) Xem bể chứa như hình trụ tròn thì

2

b

V   R L

Vậy ta chọn R = 0,75 m

L = 2,5 m

Thể tích thực của bể chứa: V b R L2   0, 7522,54, 42

 Thiết bị phụ trợ (máy bơm chân không)

- Bơm chân không sử dụng trong quá trình lọc thu hồi lưu huỳnh có tác dụng hút chân không, tạo động lực lọc cho máy lọc chân không thùng quay Đây là loại bơm chân không kiểu vòng nước SZ dùng để hút không khí bên trong trục rỗng máy lọc chân không thùng quay

- Bơm chân không kiểu SZ có 4 loại SZ-1, SZ-2, SZ-3, SZ-2, độ chân không hình thành lớn nhất của bơm lần lượt ở giữa 86 – 95 %, áp lực lớn nhất có thể hình thành của SZ-3 và SZ-4 ở trong phạm vi của công suất động cơ là 1,5 kg/cm2 , nếu tăng thêm công suất động cơ áp lực lớn nhất là 2,1 kg/cm2 Ý nghĩa của bơm SZ-1 là: S- kiểu vòng nước, Z- bơm chân không, 1- thứ tự của bơm

a Nguyên lý làm việc:

- Trong bơm chân không bánh guồng lắp lệch tâm, trước tiên mở bơm, đổ nước vào trong bơm, khi bánh guồng chuyển động nước chịu tác dụng của lực ly tâm và trên vách thân bơm vòng nước chuyển động, bề mặt trong phần trên vòng nước cắt nhau với may-ơ, chuyển động theo hướng mũi tên, trong quá trình chuyển động nửa trước, bề mặt vòng nước từ từ tách ra khỏi

may-ơ, bởi vậy ở giữ bánh guồng cánh guồng hình thành không gian và từ từ mở rộng, như vậy sẽ hút vào không khí ở cửa hút khí; bề mặt trong của vòng nước từ từ dựa sát vào may-ơ, dung tích không gian của gian cánh guồng theo đó thu nhỏ, không khí gian cánh guồng bởi vậy bị nén và thải ra

1 Bơm chân không vòng nước 2 Van 3 Ống dẫn 4 Van

5 Phân ly nước khí 6 Van 7 Ống dẫn nước

Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý bơm chân không vòng nước

1.Chân đế 3.Cánh guồng 5.Vòng nước

2.Vỏ bơm 4.Lỗ thông hơi 6.Vùng chân không

Hình 4.3: Sơ đồ cấu tạo bơm chân không vòng nước

- Như vậy bánh guồng mỗi 1 chu kì chuyển động, dung tích không gian của gian cánh guồng thay đổi 1 lần Nước mỗi 1 gian cánh guồng giống như piston lặp lại 1 lần, bơm sẽ hút khí liên tục

- Do trong quá trình làm việc, nước sẽ sinh ra nhiệt, đồng thời 1 bộ phận sẽ cùng với khí bị thải ra ngoài, bởi vậy trong quá trình bơm làm việc, trong bơm phải liên tục cấp nước lạnh, để làm lạnh và bổ sung nước tiêu hao trong bơm Nước lạnh cấp có nhiệt độ 15˚C là hợp lý

- Khi khí của bơm thải ra là khí thải, tại một đầu thải khí nối 1 thùng có nước, khí thải và một phần nước mang theo sau khi thải vào thùng nước, khí lại thải

đi từ ống ra của thùng nước và nước sẽ rơi vào phần đáy của thùng nước qua ống hồi nước lại về đến bơm sử dụng, nếu thời gian tuần hoàn nước dài đã gây ra phát nhiệt, lúc này cần cung cấp nước lạnh nhất định từ chỗ cấp nước của thùng nước

- Khi dùng máy nén thì cần nối 1 bộ phân ly nước khí ở một đầu thải khí, khi khí mang nước vào bộ phân ly sẽ tự động chia tách, khí đưa đến nơi cần thiết

từ cửa ra của bộ phân ly mà nước nóng thì qua đóng mở tự động thải ra (khi khí nén dễ phát nhiệt, nước sau khi ra từ bơm đã tạo thành nước nóng) ở phần đáy của bộ phân ly cũng cần cấp nước lạnh liên tục bổ sung nước nóng

bị thải đi, đồng thời có tác dụng làm lạnh

b Thuyết minh kết cấu

- Bơm được tạo thành bởi thân bơm và hai nắp bên, phần dưới nắp bên có giá

đỡ chân đáy, ở phần trên là 2 ống đó là ống có khí và khí vào ống thải khí, hai ống này thông qua ống hút khí và thải trên nắp bên nối thông với khoang bơm, ống vào khí với khoang bơm, ống vào khí với ống thải khí bên trên thân bơm, cánh guồng dùng chốt định vị trên trục Khe hở giữa bánh guồng và nắp bên, dùng lồng trục đẩy động bánh guồng, từ đó điều chỉnh khe hở hai đầu cánh guồng, khe hở này quyết định tổn thất nhiều hay ít của thể khí trong bơm di chuyển từ cửa vào khí đến cửa thải khí

1 Đế 2 Đĩa xả 3 Nắp thân 4 Bạc 5 Nắp 6 Trục 7 Ống đỡ trục 8 Bạc 9 Ống đỡ trục sau 10 Đệm 11 Vai trục 12 Then 13 Cánh guồng

14 Vỏ bơm 15 Đĩa hút 16 Ống đỡ trục trước 17 Bạc 18 Mũ chụp 19 Then 20 Nối trục 21 Cửa nước vào

Hình 4.4: Cấu tạo bơm

- Như hình vẽ hệ thống nắp đặt bơm thể hiện khí do đường ống qua van đưa vào bơm vòng nước, sau đó qua ống cong dẫn khí đưa vào trong bộ phân ly hoặc thùng nước, khí mang nước sau khi phân ly tách ra ở trong thùn nước,

để làm cho thùng nước trong thùng duy trì ở mức nhất định mà đặt phao dao động mở tự động, khi mức nước tăng cao phao nổi lên làm van thải nước bị

mở ra, nước sẽ từ ống chảy ra ngoài, khi mức nước hạ xuống phao hạ xuống, van thải nước bị đóng lại, như vậy nước trong thùng có thể duy trì ở mức cần thiết Nước dùng của vòng nước trong bơm là do thùng nước cung cấp,

lượng nước cung cấp ít hay nhiều thông qua điều chỉnh van trên ống liên thông Nước do bơm đưa ra chảy vào thùng nước, nước hồi vào trong bơm

do thùng nước, số tuần hoàn sẽ nhiều lần gây ra phát nhiệt, nhất là khí nén phát nhiệt càng nhanh, như vậy sẽ cần phải đỗ nước lạnh vào từ ống vào trong thùng Có lúc khi lượng khí thải ra vượt quá yêu cầu có thể mở van ra

để điều chỉnh

- Sự khác biệt của thiết bị hút khí và thiết bị nén khí chỉ ở cấu tạo của bộ phân

ly

c Lắp đặt thiết bị:

- Lắp đặt bơm và động cơ: Trước tiên đưa bơm lên bệ bơm, trước khi lắp dùng tay quay trước khớp nối trục, để chứng thực bơm có sự hỏng hóc hay không ( khi toàn bộ thiết bị của bơm vận chuyển đến địa điểm lắp đặt, bao bì đã hỏng hoặc khi cất giữ chịu ẩm ước và khi suất xưởng 8 tháng mới lắp đặt, phải tháo

ra toàn bộ kiểm tra làm sạch trước khi nắp đặt)

- Sau khi động cơ cố định trên bệ bơm, phải hiệu chỉnh trục độ đồng tâm của trục động cơ và trục bơm, dùng thước thẳng đặt trên bộ nối trục, yêu cầu ở bất kì vị trí của toàn bộ vòng tròn đều không có khe hở ghép chăt với bộ nối trục, khi khe hở hướng trục của bộ nối trục đều tương đương, thì đã đạt được độ đồng tâm yêu cầu

- Động cơ và trục bơm, cho dù nghiêng lệch cực nhỏ cũng có thể gây phát nhiệt ổ trục và linh kiện sớm bị mài mòn gây hiệu quả nghiêm trọng, nếu khi lắp đặt được chính xác, sau khi lới lỏng hộp đệm lại dùng tay quay cho trục bơm chuyển động nhẹ nhàng

d Khởi động và ngừng máy

- Bơm để lâu ngày không sử dụng đến, khi cần sử dụng lại thì trước khi khởi động chạy bơm cần phải quay khớp nối trục bằng tay vài vòng để kiểm tra xem xó vướng kẹt và hỏng hóc gì không

- Chạy máy theo các trình tự sau:

+ Đóng van chặn trên đương dẫn khí vào

+ Nếu trên đường khí thải cũng lắp van chặn thì cũng phải đóng chúng lại

+ Đổ nước vào trong hộp vật liệu đệm và bộ phân ly khí nước

+ Khi trong bộ phân ly khí nước có nước chảy tràn ra ngoài thì cho chạy động cơ

+ Mở từ bộ phân ly khí nước đến đường ống cấp nước của bơm và van cầu

+ Mở van chạn trên đường khí thải

+ Mở van chặn trên đường khí vào

+ Dùng van cầu điều chỉnh lượng nước cấp cho bơm từ bộ phân ly khí nước đảm bảo vận hành đạt được theo yêu cầu kỹ thuật và tiêu hao công suất đạt được là nhỏ nhất

+ Điều chỉnh lượng cấp nước từ ống vào về bộ phân ly khí nước để đạt được lupngwj tiêu hao nước ít nhất theo đúng yêu câu quy phạm kỹ thuật của bơm + Điều chỉnh lượng nước cấp cho hộp vật liệu đệm để lượng nước tiêu hao được

ít nhất mà vẫn đảm bảo được độ kín của hộp chất đệm Bơm chân không làm việc dưới độ chân không cực hạn, do tác dụng vật lý sinh ra trong bơm nên gây

ra tiếng nổ nhưng lượng tiêu hao công suất thì không tăng Khi tiếng nổ sinh ra cùng với sự tiêu hao công suất tăng lên tức biểu thị bơm đã có sự cố, lúc này phải ngừng bơm ngay để kiểm tra