Đồ án quá trình và thiết bị môi trường

Đồ án trình thiết bị môi trường LỜI MỞ ĐẦU Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm xây dựng sở khoa học tự nhiên kĩ thuật Đặc biệt lĩnh vực nghiên cứu quy luật hoạt động cuả trình để định cấu thiết bị, nhằm thích ứng với trình sản xuất Vì vậy, hiểu sâu trình thiết bị giúp cho kĩ sư có khả tính toán, thiết kế thiết bị, khả vận hành cải tiến đề xuất thiết bị thích ứng cho công nghệ cụ thể, với suất hiệu cao Qua nghiên cứu trình thực thiết bị công nghệ sản xuất sản phẩm hóa học tạo điều kiện cải tiến trình cũ, cải tiến thiết bị nhằm đổi công nghệ để tăng nhanh sản lượng, nâng cao chất lượng sản phẩm Mặc khác, nghiên cứu trình công nghệ nhằm tiến hành giới hóa tự động hóa trình, áp dụng kĩ thuật sản xuất mới, nhằm giảm mức sử dụng nguyên vật liệu, lượng để đạt hiệu kinh tế cao Nhờ vào trình thiết bị ta thực tính toán để chế tạo, cải tiến máy bơm để tạo suất, hiệu cao phù hợp với ngành nghề để bơm có hiệu tiết kiệm nguồn nước Vì vậy, cần phải nắm vững kiến thức để đáp ứng phục vụ cho trình học thực hành Đồ án trình thiết bị môi trường PHẦN I: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT Bơm thiết bị dùng để chuyển chất lỏng khí từ nơi áp suất thấp tới nơi áp suất cao Bơm khí thông thường gọi máy nén khí, ngoại trừ thiết bị áp suất thấp, thông gió điều hòa không khí,thiết bị gọi quạt A CÁC THÔNG SỐ ĐẶC TRƯNG CỦA BƠM Năng suất bơm (Q m3/s m3/h) - Năng suất tính thể tích chất lỏng bơm đơn vị time Q = v/t Chú thích Q: suất bơm V: thể tích t: thời gian Công suất bơm 2.1 Công suất hữu ích: suất mà bơm tiêu tốn để tăng áp suất cho chất lỏng tích số áp suất toàn phần ∆p lưu lượng dòng chất lỏng qua bơm Nhi = p.g.Q.H Chú thích p: áp suất g: gia tốc Q: suất H: hiệu suất 2.2 Công suất trục bơm: phần nằng lượng tiêu tốn cho ma sát trục gây Ntr = Nhi/nb = p.g.H.Q/nb Chú thích Nhi: công suất hữu ích nb: 2.3 Công suất động cơ: Nđc = Ntr/Ntr.nđc = Nhi/ntr.nđc.nb = Nhi/n Chú thích Ntr: công suất trục nđc: ntr: n: số vòng quay bơm Áp suất toàn phần H(m): đặc trưng cho lượng riêng bơm truyền cho đơn vị trọng lượng chất lỏng Đồ án trình thiết bị môi trường + Phụ E vào độ nhớt khối lượng riêng chất lỏng H = P/p.g = Pđ- Ph/p.g + h +W22-W12/ᵪg Chú thích Pđ: Ph: h: chiều cao W2: W1: Chiều cao hút bơm h h = 0,019.(Q.n2)213/H (m) với: Q: suất bơm n: số vòng quay bơm H: áp suất toàn phần bơm B MỘT SỐ LOẠI BƠM I Bơm pittông (piston) Khái niệm Bơm piston số loại bơm thể tích, chuyển dịch chất lỏng thực cách đẩy chất lỏng khỏi khoang công tác phận nén ép Khoang công tác máy bơm thể tích không gian giới hạn nối thông với cửa vào tới cửa máy bơm Bộ phận nén ép cấu làm việc máy bơm, thực đẩy chất lỏng từ khoang công tác khỏi máy bơm (piston trụ, piston, màng rung) Cấu tạo nguyên tắc làm việc 2.1 Sơ đồ cấu tạo bơm pittông Khoảng không gian piston van gọi khoang (buồng) làm việc máy bơm Thể tích buồng làm việc thay đổi tùy theo vị trí piston trình chuyển động Trong trình làm việc, piston chuyển động tịnh tiến qua lại xi lanh Những điểm tận bên phải tận bên trái piston gọi điểm chết phải điểm chết trái piston Đồ án trình thiết bị môi trường 2.2 Nguyên lý làm việc bơm piston Xét hình vẽ 1.1, piston di chuyển từ vị trí B2 đến vị trí B1, thể tích buồng làm việc tăng dần, áp suất P giảm nhỏ áp suất mặt thoáng bình chứa chất lỏng Pa (P < Pa) Do chất lỏng từ bể chứa dâng lên vào ống hút, qua van hút vào khoang làm việc bơm, lúc van đẩy bơm trạng thái đóng Khi piston chuyển động từ vị trí B2 đến B1 máy bơm thực trình hút lúc piston dừng lại vị trí B1 trình hút kết thúc Sau pison đổi chuyển động ngược từ B1 đến B2 Thể tích buồng làm việc giảm dần, áp suất chất lỏng tăng lên, van hút đóng lại van đẩy mở Chất lỏng ép lên van đẩy theo ống đẩy Quá trình gọi trình đẩy Quá trình hút đẩy bơm xen kẽ Một trình hút đẩy gọi chu kỳ làm việc máy bơm piston Phân loại 3.1 Bơm nhúng chìm Các van đẩy bố trí pittông Khi pittông chuyển động lên phía trên, chất lỏng từ bể chứa qua van hút vào xi lanh, đồng thời khối chất lỏng nằm pittông đẩy vào ống đẩy Khi pittông chuyển động xuống phía dưới, van hút đóng van đẩy mở, chất lỏng từ lên 3.2 Bơm màng Trong bơm xilanh tách rời màng đàn hồi, bơm loại mạnh, xúc rời môi hộp van màng, pittông khỏi van bơm dùng để bơm dung dịch ăn mòn pittông xilanh không tiếp trường ăn mòn, van, màng bảo vệ lớp vật Hình 1.3 Bơm màng Hình 1.2 Bơm nhúng chìm liệu chống ăn mòn 3.3 Bơm tác dụng kép Có tác dụng hai loại bơm đơn kết hợp lại với nhau, có xilanh bồn van Trong bơm tác dụng kép, sau vòng quay trục pittông chuyển động tới lui lần, bơm hút đẩy hai lần Khi pittông chuyển động phía phải, chất lỏng hút vào luồng xilanh bên trái qua van hút 1, đồng thời đẩy chất lỏng chứa xilanh bên phải qua van đẩy vào ống đẩy Khi pittông chuyển động trái, chất lỏng hút vào buồng xilanh Đồ án trình thiết bị môi trường qua van hút đồng thời đẩy chất lỏng chứa xilanh bên trái qua van đẩy vào ống đẩy Hình 1.4 Bơm tác dụng kép 3.4 Bơm vi sai Được cấu tạo gồm buồng A B nối với xilanh Buồng A có chứa van gồm van hút van đẩy buồng B van Khi pittông chuyển động sang phải chất lỏng hút vào buồng A qua van chất lỏng buồng B đẩy vào ống đẩy, pittông chuyển bên trái van hút đóng lại van đẩy mở ra, chất lỏng chuyển từ buồng A sang buồng B lượng chất lỏng Hình 1.5 Bơm vi sai vào ống đẩy thể tích buồng A lớn buồng B Như vậy, sau vòng quay trục bơm hút vào lần đẩy lần 3.5 Bơm tác dụng ba: gồm bơm tác dụng đơn ghép lại với tạo thành có chung ống đẩy ống hút Tay quay ba bơm lắp trục lệch 1200 Nhờ cách lắp nên chất lỏng đưa vào ống đẩy đặn nhờ phân bố lực bề mặt vòng quay trục đặn nên bánh đà bơm không cần kích thước lớn Năng suất bơm pittông ● Bơm tác dụng đơn: Qt = n0.Q = n0.60.F.S.n , m3/h ● Bơm tác dụng kép: Qt = n0.60.n(2t-F).s , m3/h ● Bơm vi sai: Qt = F = 2.f II Bơm ly tâm Bơm ly tâm loại máy thủy lực cánh dẫn, nhờ bánh công tác (cánh quạt) máy chuyển sang lượng thủy động dòng ra, cụ thể tích số thông số: lưu lượng (Q), cột áp (H), trọng lượng riêng chất lỏng (ρ) gia tốc trọng lực nơi đặt máy (g) Cấu tạo Hình 1.6 Bơm ly tâm Đồ án trình thiết bị môi trường Bánh công tác có cánh dẫn, trục cánh quạt liên kết với động Buồng xoắn ốc 2, ống hút có gắn van chiều ống lọc 6, van tiết lưu cuối ống đẩy Nguyên lý hoạt động Bánh guồng đặt thân bơm quay với vận tốc lớn Chất lỏng theo ống hút vào tâm guồng theo phương thẳng đứng vào rãnh guồng chuyển động với guồng Dưới tác dụng lực ly tâm, áp suất chất lỏng tăng lên văng khỏi guồng vào thân bơm vào ống đẩy theo phương tiếp tuyến Khi bánh guồng tạo nên áp suất thấp nhờ áp lực mặt khoáng bể chứa chất lỏng dẫn lên ống hút vào bơm Khi guồng quay chất lỏng hút đẩy liên tục, chất lỏng chuyển động đặn đầu ống hút có lưới lọc ngăn không cho rác vật rắn vào Trên ống hút có van chiều để tránh chất lỏng khỏi bất ngờ đổ dồn bơm gây va đập thủy lực làm hỏng cánh guồng động điện bơm bất ngờ dừng lại Trên ống đẩy lắp thêm van chắn để điều chỉnh lưu lượng Các loại bơm khác 3.1 Bơm hướng trục: loại bơm này sử dụng rộng rãi, thủy lợi có suất tương đối cao áp suất nhỏ Trong thân bơm chất lỏng chuyển động dọc theo trục nhờ chong chóng quay, khỏi chong chóng, phận hương chất lỏng chuyển từ chuyển động quay sang chuyển động thẳng theo trục Bơm hướng trục có ưu điểm trở lực nhỏ cần tạo đơn giản, nên sử dụng rộng rãi công nghiệp để bơm tuần hoàn dung dịch hệ thống cô đặc Hình 1.7 Bơm hướng trục Năng suất: 0,10 - 2,5 m3/s Áp suất: - m, H = 90% 3.2 Bơm sục khí Khi nén qua ống đẩy vào ống làm cho chất lỏng ống sục khí tạo thành hỗn hợp lỏng khí, khí có Phh < P1, nên hỗn hợp dâng lên qua nắp đổ vào bể chứa Bơm hỗn hợp khí, lỏng Hình 1.8 Bơm sục khí Đồ án trình thiết bị môi trường phải đặt cao hút chất lỏng ống khoảng - 1,5m để giữ cho khí nén không bị 3.3 Bơm xoáy lốc Nó làm việc giống bơm ly tâm, tức nhờ lực ly tâm mà chất lỏng hút vào hóc cánh guồng đưa ống đẩy 3.4 Bơm tia Hình 1.10 Bơm tia III CÁC LOẠI BƠM THỂ TÍCH KHÁC Hình 1.9 Bơm xoáy lốc Bơm cánh trượt: Không có van, bầu khí, làm việc ổn định hư hỏng, vận chuyển chất lỏng nhớt; loại quay dùng bơm dầu chất lỏng có áp suất cao Bơm khía: Hút bơm chất lỏng nhờ bánh xe khía ngược Hình 1.11 Bơm cánh trượt chiều đặt vỏ bơm, bánh dẫn động nhờ có động nối qua hộp dẫn động Khi bánh tách rời gốc α phía ống hút có độ chân không chất lỏng tràn vào khép kín áp suất tăng chất lỏng đẩy hóc b theo ống đẩy Hình 1.12 Bơm khía Đồ án trình thiết bị môi trường PHẦN II: TÍNH TOÁN SỐ LIỆU Tính toán lựa chọn bơm để đưa nước mưa lên độ cao 4m với lưu lượng 9m3/h Lưu lượng : 9m3/h Đường kính ống hút : 100 mm Đường kính ống đẩy: 86 mm Chiều cao: 4m Áp suất khí quyển: 760 mm Hg Chân không kế : 7,75 mm Hg Áp kế ống đẩy bơm : 0,0237 bar Khối lượng riêng nước : 998 kg/m3 Độ nhớt động lực học : = 1.005 x 10-3 VH2O 1.5m/s ống hút có khúc cong 900, van ống hút có khúc cong 900, van BÀI LÀM Vận tốc nước ống đẩy: Vh= = 0.43m / s 3600(π / 4)( 0.086) Vận tốc nước ông hút: Vđ= = 0.3m / s 3600(π / 4)(0.1) 2 Tính tổn thất ma sát ống đẩy: xác định chế độ chảy: Red = Vdp 0.43* 0.086 * 998 = = 36722 µ 1.005 *10 −3 Do 104 < Re = 36722