Bài giảng các quá trình và thiết bị môi trường 1

BÀI GIẢNG CÁC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ MƠI TRƯỜNG GV: Hồng Ngọc Anh Bộ mơn CNKT Mơi Trường-Viện CNSH&MT VẤN ĐỀ Vận chuyển chất lỏng nén khí I BƠM Khái niệm phân loại bơm 1.1.Khái niệm: Bơm thiết bị cung cấp lượng cho chất lỏng để:  Tạo lưu lượng chảy thiết bị  Nâng chất lỏng lên độ cao  Thắng trở lực đường ống 1.2 Phân loại: • Bơm thể tích • Bơm li tâm • Bơm khơng có phận truyền động: bơm tia, bơm sục khí, xiphơng… 2.Bơm thể tích: Ngun lý làm việc: Dựa vào phận thay đổi thể tích bơm mà chất lỏng hút vào đẩy Nếu phận thay đổi thể tích bơm dao động tịnh tiến gọi bơm piston Nếu chuyển động quay gọi bơm roto, bơm bánh răng, bơm trục vít 2.1 Bơm piston Phân loại: •Dựa vào chất lỏng cần vận chuyển: Bơm loại dung dịch hố học, xút, phèn, clo, axit, xăng… •Dựa vào số lần tác dụng: bơm tác dụng đơn, bơm tác dụng kép •Dựa vào suất, áp suất bơm tạo ra: suất thấp,vừa; cao 2.2 Cấu tạo, ngun lý làm việc bơm piston: a Bơm tác dụng đơn: 1.Bầu khí hút 2.Phin lọc hút 3.Clape hút 4.Clape đẩy 5.Van chặn đẩy 6.Bầu khí đẩy Gọi F tiết diện piston Khi piston di chuyển từ T đến P: thể tích xi lanh tăng, áp suất giảm Lượng chất lỏng đựơc hút vào F*S (m3) Lúc (3) mở, (4)đóng Khi piston di chuyển từ P đến T: thể tích xilanh giảm, áp suất tăng Lượng chất lỏng đựơc đẩy lên (6) F*S (m3) Lúc (4) mở, (3) đóng Sau vòng quay,bơm lượng chất lỏng F*S (m3)  Năng suất bơm: Q = 60*F*S*n ,( m3/h)  Do piston chuyển động khơng Sau vòng quay, chất lỏng đẩy có lần Lượng chất lỏng cung cấp vào đương ống đẩy khơng liên tục đặn  Để hạn chế nhược điểm trên, người ta lắp bầu khí trước sau bơm Các bầu có nhiệm vụ điều hồ lượng chất lỏng đường ống hút đường ống đẩy  Đối với chất lỏng gây cháy nổ khơng dùng bầu khí b)Bơm vi sai: Vòng đệm kín trục A B Vào ống đẩy Cán piston  Khi piston chuyển động từ T sang P :  Xy lanh A : VXL A tăng, áp suất giảm Lượng chất lỏng đựơc hút vào xy lanh A F*S (m3) Lúc (1) mở, (2) đóng  Xy lanh B : VXLB giảm, áp suất tăng Chất lỏng đẩy vào đường ống đẩy lượng: ( F – f)*S (m3)  F f tiết diện piston cán piston.Khi piston chuyển động từ P sang T :  Xy lanh A: (1) đóng, (2) mở, chất lỏng đẩy lượng F*S (m3)  Lượng chất lỏng nạp vào xy lanh B lượng ( F – f)*S  Lượng lại đẩy vào đường ống đẩy: F*S –(F-f)*S = f*S  Sau vòng quay, lượng chất lỏng đẩy đi: (F- f)*S + f*S = F*S, ( m3/vòng)  Năng suất bơm: Q = 60*F*S *n ,(m3/h) Nhận xét: Năng suất bơm vi sai bơm piston Bơm vi sai có ưu điểm sau vòng quay bơm, chất lỏng đẩy lần Do đó,lượng lỏng đưa vào ống đẩy đặn so với bơm piston đơn Bơm vi sai ứng dụng để bơm nhiên liệu Để cho chất lỏng cung cấp vào đường ống đẩy bơm dịch chuyển từ trái qua phải với lượng chất lỏng bơm từ phải qua trái, thì: (F-f)*S =f*S 2f = F  d = D2 D, d: đường kính piston cán pitson 10 So sánh hai trường hợp khuấy bình chứa có ngăn khơng 161 CÁC THƠNG SỚ ĐẶC TRƯNG Cường độ khuấy: thể chế độ thủy động lực thiết bị (chảy tầng, q độ, xốy), đặc trưng đại lượng Chuẩn số Reynols khuấy  h n.d Rek   k 162  Tính cơng suất khuấy Có hai phương pháp tính cơng suất khuấy là: Theo ma sát Theo cường đợ kh́y E (N/m2) • Tính cơng suất khuấy theo ma sát N  K N  h n 3d 5k ; W Trong KN: chuẩn số cơng suất, tìm thực nghiệm KN  N  h n d 5k p  A Re m Fr k A, m, p: số số mũ tìm thực nghiệm dựa 163 vào giản đồ Ruston Giải đồ Ruston 164 •Xét trường hợp cụ thể sau đây: 165 Tính chuẩn số cơng suất (KN) theo pt chuẩn số Dạng tổng qt: K N  A Re m k Với A, m: số, số mũ tra bảng 166  Hiệu chỉnh cơng suất khuấy D Hh Nếu đồng dạng hình học d ≈ d ≠3 phải nhân thêm k k hệ số hiệu chỉnh f vào cơng thức (13 – 5) nghĩa N = K N ρh.n3.d5k f ; W 167 Hệ số f phụ thuộc vào cấu trúc cánh khuấy sau: •Loại bản, tấm, mái chèo Khi D   2,5    dk  1,1 0,6 0,3  h 1 1       H D h h     f        dk     3d k   d k   d k   Hh  0,6  1,6  D  •Loại mỏ neo, chữ U, khung  D f   1,11d  k 1,1      Hh  d  k     0,6  15.h    d    k  0,3 168 •Loại chong chóng, turbin kín, hở  D   f    3.d k  0,93 H   h   D  0,6 Sau tính cơng suất khuấy tính cơng suất động N dc N  K d ; W  Kd = (1,1  1,4): hệ số dự phòng  = (0,6  0,7): hiệu suất khuấy 169 Xác định số vòng quay cánh khuấy Thường số vòng quay xác định thực nghiệm theo: 20.v th v Với v : vận tốc tới hạn cánh khuấy, bảng sau: n ; th s dk 170 Bài tập • Bài Thiết bị tạo huyền phù hình trụ đường kính D = 1,2m, chiều cao Ht = 1,1m, chứa đầy ¾ huyền phù Biết h = 1000kg/m3,  = 1cP Dùng cánh khuấy chong chóng cánh dk = 0,4m với số vòng quay n = 400v/phút, hệ số Kd = 1,4; hiệu suất  = 0,8, bình khơng ngăn Tính cơng suất động ? 171 Bài 2: Khuấy trộn hỗn hợp acid, KLR 1600kg/m3, độ nhớt 2.10-2 Pa.s, thiết bị đường kính 1200mm, chiều cao 1500mm, đổ đầy 0,75 thể tích Thiết bị cánh khuấy chong chóng, có số vòng quay 210 vòng/phút Xác định cơng suất cần thiết động ? Bài 3(8.2.40/315) Bài 4(8.2.44/316) Bài 5: thùng hình trụ đường kính 900mm chiều cao 1100mm, chứa dầu tới 3/4 thùng (khối lượng riêng 930kg/m3 ), độ nhớt 18Pa.s Hỏi phải đặt động điện có cơng suất bao nhiêu, để dùng cho cánh khuấy chong chóng cánh làm việc 180 vòng/phút 172 Câu 3: bơm piston đơn giản có đường kính 180mm, khoảng chạy 200mm dùng để bơm chất lỏng có KLR 950kg/m3 suất bơm 450l/phút Chất lỏng từ bể chứa có áp suất khí bơm vào thiết bị có áp suất 3,2at chiều cao 19,5m Tổng tổn thất áp suất ống hút 1,9m, ống đẩy 8,5m Cần xác định số vòng quay bơm cơng suất động lấy hiệu suất bơm 0,8, hiệu suất truyền động 0,95 hiệu suất động 0,9 Biết hiệu suất suất bơm 0,8 Câu 4: Trình bày cấu tạo,ngun lý làm việc ưu nhược điểm thiết bị lọc bụi túi vải, cấu rũ bụi bợ phận tách bụi Câu : Cần có chiều cao ngăn phòng lắng hạt bụi có đường kính d = μm đọng lại được, cho biết lưu lượng khí lò 0,6m3/s Chiều dài phòng 4,3m; chiều rộng 3m; chiều cao chung 4,1m Nhiệt độ trung bình khí phòng 4100C Độ nhớt khơng khí tương ứng với nhiệt độ 0,036cP, khối lượng riêng bụi 4500kg/m3, khối lượng riêng khí 0,5kg/m3 Biết vận tốc lắng thực tế 50% vận tốc lắng lý thuyết Câu : trình bày cấu tạo ngun lý làm việc bơm vi sai, so sánh ưu nhược điểm bơm piston với bơm ly tâm 173 Câu 7: Cần lấy khơng khí nén áp suất 6,5at với lưu lượng 70kg/h Với u cầu dùng máy nén piston cấp tác dụng đơn có đường kính xilanh 180mm, chiều dài qng đường pittơng 200mm chạy 240 vòng/phút khơng? Biết khoảng hại gồm 3% thể tích theo pittơng, số giản nở đa biến 1,25, khối lượng riêng khơng khí 1,2kg/m3, hệ số điều chỉnh a= 0,9 174 Bài Hạt có kích thước từ 20 - 50 μm chuyển động vào bể lắng theo phương nằm ngang với vận tốc dòng 0,01 m/s Biết chiều dài bể lắng L =25m, chiều cao H= 3m hạt có khối lượng riêng 2710kg/m3 , biết khối lượng riêng nước 1000kg/m3 μ= 1cP Hỏi: Với chiều dài chiều cao bể lắng lắng hạt Muốn lắng hết hạt lại bề dài bể lắng phải mét 175 ... bơm 1- 2: P1 + W 12 * PBom H= *g +PBom = P2 + W 22 * + *g*h P  P1 W 2  W 12 = + +h * g *g P1 =Pa – PCK = Pa – Ph P2 =Pa + Pđ Q Q W1 = , W2 = f f1 26 PD  PH H= + *g Q f 22 2 Q  f 12 ... 11 C Một số bơm thể tích khác • Bơm cánh trượt 12 * Bơm bánh 13 Bơm ly tâm 3 .1 Phân loại • Dựa vào số bậc (cấp): cấp, hai cấp, ba cấp hay nhiều cấp (mục đích làm tăng áp suất bơm lên) • Dựa vào...  Giảm PS : cách hạ nhiệt độ chất lỏng xuống T, 0C 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0 Ps, mH2O 0,09 0 ,12 0,24 0,43 0,75 1, 25 2,02 3 ,17 4,82 7 ,14 10 ,33 23 b) Hiện tượng xâm thực • Nếu vị trí đường