Đang tải... (xem toàn văn)
.Khái niệm: Bụi là tập hợp nhiều hạt vật chất vô cơ hoặc hữu cơ, có kích thướcnhỏ bé tồn tại trong không khí dưới dạng bụi bay, bụi lắng và các hệ khí dung gồmhơi, khói, mù. Bụi bay có kích thước từ 0,1 10m gồm: tro, muội, khói và những hạtchất rắn đã nghiễn nhỏ, chuyển động Brao hoặc rơi xuống mặt đất với tốc độ đều.Loại bụi này thường gây tổn thương cho cơ quan hô hấp. Bụi lắng có kích thước lớn hơn 10m, thường rơi có gia tốc.Loại bụi này thường gây tác hại cho mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng ... Phân loại bụi Theo nguồn gốc:+ Bụi hữu cơ: Bụi thực vật, động vật+ Bụi vô cơ: Khoáng chất thạch anh, bụi kim loại, bụi hỗn hợp Phân theo nguyên nhân:+ Bụi tự nhiên+ Bụi nhân tạo Theo kích thước :+ Hạt có kích thước > 10m : bụi lắng10 0,1 m: bụi lơ lửng< 0,1m : khói mù Phân loại theo tính xâm nhập vào đường hô hấpBụi < 0,1m không ở lại trong phế nang0,1 5m: ở lại phổi từ 50 90%5 10m Vào phổi nhưng được phổi đào thải ra> 10m: Thường đọng lại ở mũi
CHƯƠNG 3: KỸ THUẬT LỌC BỤI 3.1 Bụi tác hại chúng 3.1.1 Khái niệm bụi phân loại bụi *.Khái niệm: Bụi tập hợp nhiều hạt vật chất vơ hữu cơ, có kích thước nhỏ bé tồn khơng khí dạng bụi bay, bụi lắng hệ khí dung gồm hơi, khói, mù - Bụi bay có kích thước từ 0,1 - 10m gồm: tro, muội, khói hạt chất rắn nghiễn nhỏ, chuyển động Brao rơi xuống mặt đất với tốc độ Loại bụi thường gây tổn thương cho quan hô hấp - Bụi lắng có kích thước lớn 10m, thường rơi có gia tốc Loại bụi thường gây tác hại cho mắt, gây nhiễm trùng, gây dị ứng * Phân loại bụi - Theo nguồn gốc: + Bụi hữu cơ: Bụi thực vật, động vật + Bụi vơ cơ: Khống chất thạch anh, bụi kim loại, bụi hỗn hợp - Phân theo nguyên nhân: + Bụi tự nhiên + Bụi nhân tạo - Theo kích thước : + Hạt có kích thước > 10m : bụi lắng 10 - 0,1 m: bụi lơ lửng < 0,1m : khói mù - Phân loại theo tính xâm nhập vào đường hơ hấp Bụi < 0,1m không lại phế nang 0,1 - 5m: lại phổi từ 50 - 90% - 10m Vào phổi phổi đào thải > 10m: Thường đọng lại mũi 3.1.2 Tác hại bụi tới sức khoẻ người Bệnh phổi nhiễm bụi: khơng khí có lẫn bụi khống, bụi amiăng, bụi than, kim loại mà người hít phải Khi hít thở phải bụi trên, người bị xơ phổi, suy giảm chức hô hấp Ở Mỹ từ năm 1950 đến 1955 phát gần 13.000 người nhiễm bụi đá (Silicose) Ở Nam Phi có khoảng 30 đến 40 % thợ mỏ hàng năm bị chế phổi nhiễm bụi đá Năm 1963 - 1964 mỏ vàng Gana số 4300 thợ 7% bị mắc bệnh Silicose Tây âu, số 973.000 thợ mỏ có tới 120.000 người mắc bệnh Silicose Bệnh đường hơ hấp: người hít thở phải bụi hữu bông, gai, đay gây bệnh viêm mũi, họng, phế quản Về lâu dài bụi gai, lanh gây viêm lt lòng khí phế quản, bụi len, bột thuốc kháng sinh gây dị ứng, viêm mũi, viêm phế quản, hen Bụi vơ rắn có cạnh góc sắc nhọn, lúc đầu thường gây viêm mũi làm cho niêm mạc đầy lên, tiết nhiều niêm dịch, thở khó Lâu dần chuyển thành viêm mũi teo, giảm chức lọc bụi mũi, gây bệnh phổi nhiễm bụi Bụi len, bột thuốc kháng sinh gây dị ứng, viêm mũi, viêm phế quản, v.v Bụi crom, asen gây loét thủng vách mũi Bệnh da: bụi đồng gây bệnh nhiễm trùng da khó chữa Các loại bụi tác động tuyến nhờn làm cho da bị khô, gây viêm da, sinh mụn nhọt, lở loét bụi vôi, bụi đường, dược phẩm, thuốc trừ sâu Bụi nhựa, than tác dụng ánh nắng mặt trời làm cho da sưng tấy, ngứa, mắt sưng đỏ, chẩy nước mắt Bụi kiềm, bụi axit gây bỏng giác mạc, giảm thị lực bị mù Bệnh đường tiêu hố: bụi đường, loại bột gây sâu răng, làm hỏng men Bụi chì gây bệnh thiếu máu, làm giảm hồng cầu, gây rối loạn thận Bụi có hại khơng người mà tác hại trồng vật nuôi 3.2 Kỹ thuật lọc bụi 3.2 Khái niệm chung Làm bụi không khí vấn đề phức tạp quan trọng kỹ thuật thơng gió Trong hệ thống thơng gió lọc bụi Bụi trạng thái lơ lửng phòng sản xuất hay chụp hút thiết bị sản xuất toả bụi tập trung lại thải Rất nhiều vật liệu sử dụng q trình cơng nghệ có trạng thái bột xi măng, sơn, than nghiền, đất sét nghiền dùng công nghệ đúc nguồn gốc sản sinh bụi Bụi toả nhiều trình sản xuất khác đập vụn, nghiền sàng vật liệu cứng, tẩy sản phẩm phun cát, dỡ khuân đúc, gia cơng sản phẩm bàn mái Khơng khí chỗ miệng thu hệ thống thông thổi vào đơi có lẫn nhiều bụi đòi hỏi phải lọc Bụi trạng thái lơ lửng khơng khí bụi đặc trưng tốc độ lắng chìm khơng khí tĩnh phụ thuộc vào kích thước hình dáng tiết diện ngang trọng lượng riêng hạt Những hạt bụi đặc có dạng hình cầu với trọng lượng đơn vị 1g/cm3 khơng khí tĩnh lắng chìm với tốc độ - 1080 m/h hạt bụi có đường kính 100 - 10,8 m/h hạt bụi có đường kính 10 - 0,108 m/h hạt bụi có đường kính 1 - 0,00108 m/h hạt bụi có đường kính 0,2 Dĩ nhiên hạt có hai kích thước cuối tốc độ lắng chìm bé với tốc độ chuyển động khơng khí thường có phòng sản xuất chúng lắng xuống giữ trạng thái lơ lửng thời gian lâu Tốc độ lắng chìm tỷ lệ thuận với trọng lượng đơn vị hạt bụi nhẹ rơi chậm so với hạt nặng Mức độ vẩn bụi khơng khí theo tiêu chuẩn vệ sinh đánh giá trọng lượng bụi tính mg 1m3 khơng khí Trong hệ thống thơng gió đa số trường hợp cần thiết phải lọc bụi khơng khí từ phận hút chỗ trước thải khí Khơng khí tuần hồn khơng khí bên ngồi trước thổi vào phòng đơi cần lọc bụi Trường hợp cần phải lọc bụi, mức độ lọc bào có quy định rõ bảng tiêu chuẩn vệ sinh tương ứng Theo bảng tiêu chuẩn khơng khí từ hệ thống hút chỗ loại bụi khống chất trung tính trước thải cần phải lọc để nồng độ bụi lại khơng q 150mg/m3 Khơng khí thổi vào phòng có thành phần bụi thạch anh, xít, si lích cát, a mi ang, chiếm 50% tổng số bụi nói chung cần phải lọc nồng độ bé 0,6 mg/m3 Nếu không khí thổi vào chứa bụi trung tính cần lọc đến nồng độ bé mg/m3 Tính tốn đến u cầu nói số liệu độ vẩn bụi khơng khí trời trung tâm kỹ nghệ thành phố lớn, việc lọc bụi khơng khí cần tiến hành trường hợp sau: a Khơng khí thổi vào phòng sản xuất nhà cơng cộng (câu lạc bộ, rạp chiếu bóng, nhà hát, trường học ) cần lọc đến nồng độ bé 2mg/m3 b Khơng khí thổi vào phòng có cơng dụng quan trọng (viện bảo tàng, bệnh viện, phòng trưng bày tranh ảnh, phòng sản xuất dụng cụ đo lường xác) Cần phải lọc bụi khơng kể nồng độ bụi khơng khí trời Nồng độ bụi khơng khí miệng hút mà hệ thống hút chỗ lớn ví dụ như: Nồng độ bụi khơng khí hút từ máy mài, làm phun cát chênh lệch khoảng 25 g/m3 phụ thuộc vào kích thước máy, lưu lượng cát khơng khí áp suất làm việc khơng khí máy, chỗ hút khối lượng khơng khí từ máy thải Tuỳ theo nồng độ bụi khơng khí hút từ máy phun cát lớn hay nhỏ mà độ nhỏ khác Ví dụ: - Khi nồng độ 25 g/m3 loại hạt bé 10 chiếm 13%, loại hạt lớn 100 chiếm 30 65% - Khi nồng độ g/m3 loại hạt bé 10 chiếm 27 35%, loại hạt lớn 100 chiếm 16% - Trong trình dỡ khn đúc sàn dỡ, có hút bên hơng phía nồng độ bụi khơng khí hút 0,6 0,8 g/m3 hạt < 10 chiếm 14% theo trọng lượng, trường hợp hút phía nồng độ bụi khơng khí hút 13g/m3 hạt bé 10 chiếm 3% theo trọng lượng Bụi khơng khí trời trung tâm cơng nghiệp thành phố lớn phần lớn bếp, lò nung, ống khói khơng khí thải ngồi hệ thống thông gây nên Bụi từ mặt đất bốc lên thành phố đại chiếm vị trí thứ yếu Theo thành phần hóa lọc, bụi thành phố đại gồm bụi khống chất (tro ) có 25 30% chất hữu cơ, bụi có kích thước < 1 chiếm đa số (97 100%) Những nhà làm công tác kỹ thuật vệ sinh cho nồng độ trung bình cho phép ngày khơng khí trời phải bé 0,15mg/m3 Trong nồng độ bụi lớn ngày cho phép tăng lên đến 0,5mg/m3 Sự phân bổ hạt theo kích thước theo trọng lượng bụi nói chung thấy ví dụ sau đây: a Nếu loại bụi số lượng hạt có kích thước khác tính theo % phân bổ sau: Loại hạt 1 5 10 Chiếm 95% 3% trọng lượng tính theo % hạt chiếm 1% 0,1% 0,8% 0,3% 50 1% số lượng 98,8% Bụi có kích thước bé khu cơng nghiệp có thường xẩy trình nghiền tán vật liệu vụn (như thạch anh, than, cát, đất sét ) trình mài nhẫn phun cát 3.2 Các phương pháp lọc bụi phân loại mức độ lọc bụi khơng khí 3.2.2.1 Phân loại mức độ lọc bụi khơng khí - Mức độ lọc bụi khơng khí phân thành mức sau: Thô, vừa Tinh (nhỏ) a Khi lọc thơ nhiệm vụ độc giữ phần đáng kể (tính theo %) hạt bụi cứng khơng khí phần lại khơng khí sau lọc thô không đặt thành yêu cầu giới hạn Dĩ nhiên mức độ lọc không thoả mãn yêu cầu vệ sinh thông thường áp dụng để làm bậc thứ trước lọc vừa Thông thường nồng độ ban đầu bụi trước vào lọc thô không lớn 100 g/m3 b Khi lọc vữa hạt lơn 100 bị giữ lại hồn tồn Còn mức độ giữ hạt có kích thước bé phải đủ bảo đảm để nồng độ bụi lại khơng khí sau khỏi lần lọc vừa bé 150 mg/m3 Và cần đến 50 - 30 mg/m3 Nồng độ ban đầu bụi khơng khí trước vào lần lọc vữa không lớn 15 g/m3 c Khi lọc nhỏ (tinh) thành phần hạt có kích thước bé 10 bụi bị giữ lại chiếm 60 100% Và nồng độ bụi lại đạt tới mg/m3 bé Nồng độ ban đầu bụi khơng khí trước vào lần lọc nhỏ không 0,3g/m3 Nếu bụi khống chất trung tính 0,05g/m3 bụi thạch anh thạch cao Để đưa nồng độ ban đầu đến giới hạn cho phép trước vào lần lọc vừa (trung bình) dùng lọc thơ trước vào lọc nhỏ dùng lọc vừa 3.2.2.2 Đánh giá hiệu lọc bụi thiết bị Hiệu lọc bụi dụng cụ lọc đánh giá phương pháp sau: Theo nồng độ hạt bụi lơ lửng khơng khí khỏi phận lọc Đây phương pháp đánh giá chất lượng lọc theo mức độ thoả mãn yêu cần vệ sinh Theo trọng lượng bụi bị giữ lại phận lọc tính theo % so với trọng lượng bụi có khơng khí lúc đầu phương pháp đánh giá có tính cách kinh tế lượng hao hụt % vật liệu giá trị Theo trọng lượng bụi loại kích thước hạt, thơng thường người ta lấy loại kích thước hạt sau: 5, 10, 10 20, 20 40, 40 60, > 60 Ví dụ: Đối với nhóm hạt thứ (có kích thước 5) Các loại lưới lọc dùng cho lọc vữa đánh giá theo cách sau: Lọc sách BTU nhóm < 6 26 % Xiclon hình chóp D=3-7m ““““ 40% Lưới lọc qn tính “ “ ““ Lọc điện “ “ “ “ 90% Xiclon có máng nước ( D = 450mm) Lưới lọc tay áo tự rửa 74% 93% 93 - 99% Theo mức độ giảm số lượng hạt đơn vị thể tích khơng khí qua phận lọc (tính theo % so với số lượng hạt có đơn vị thể tích khơng khí trước lúc lọc) Phương pháp sử dụng khơng đánh giá cách xác chất lượng phận lọc 3.2 Đặc trưng kỹ thuật phận lọc bụi 3.2.3.1 Đặc trưng kỹ thuật thiết bị lọc bụi Đặc trưng kỹ thuật phận lọc bụi mức độ lọc khơng khí Khả làm khơng khí tuỳ với nồng độ ban đầu khác bụi khơng khí, kích thước tiết diện làm việc, dung tích bụi, cơng suất tiêu thụ cuối giá thành lọc toàn phần cho đơn vị thể tích khơng khí Để thu khơng khí sau lọc bụi có nồng độ bụi cho phép phù hợp với tiêu chuẩn phận lọc bụi phải có mức độ lọc tương ứng - Mức độ lọc hay hiệu lọc phận lọc biểu diễn tỷ số trọng lượng bụi bị giữ lại trọng lượng bụi trước lọc Tỷ số biểu diễn theo % Ví dụ: Nếu lượng bụi vào phận lọc G1 = 100kg bị giữ lại 90Kg có nghĩa bụi có kích thước loại hạt, trọng lượng riêng, nhiệt độ mức độ lọc phận lọc 0 G2 90 100 100 90% G1 100 Hiệu lọc biểu diễn hiệu số nồng độ ban đầu bụi khơng khí trước vào phận lọc S1 nồng độ bụi sau khỏi phận lọc S2 quy cho nồng độ ban đầu S1 Khi khơng có khơng khí bên ngồi bị hút vào chỗ đo nồng độ bụi mức độ lọc thể công thức 0 s1 s 100% s1 [s: g/m3 hay mg/m3] - Nếu chỗ đo nồng độ khơng khí bên ngồi có bị lọt vào làm cho lưu lượng khơng khí tăng lên từ L1 (ở tiết diện đo nồng độ trước phận lọc) đến L2 (ở tiết diện nồng độ sau phận lọc) hiệu lọc ' s1 L s L 100% s1 L L1 L2 tính theo [m3/h] L2 > L1 - Đôi cho số liệu ban đầu lượng bụi bị giữ lại G2 kg nồng độ bụi khơng khí khỏi phận lọc bụi s2 [g/m3] lúc " G 1000 100% G 1000 s L - Nếu biết nồng độ ban đầu s1 [g/m3] lượng bụi bị giữ lại G2 Kg " G 1000 100% s1 L Trong công thức cơng thức (khi biết lượng bụi ban đầu G1 lượng bụi giữ lại G2) cho ta kết đáng Cần phải biết theo quan điểm vệ sinh quan trọng khơng phải phần bụi giữ lại (lọc khỏi khơng khí) mà phân bụi sót lại khơng khí tức Vì so sánh hai hệ thống lọc bụi, hệ thống thứ giữ lại 90%, hệ thống thứ hai giữ 95% khơng nên xem hệ thống thứ có hiệu so với hệ thống thứ 5% mà phải xem hệ thống thứ để lọt bụi lần so với hệ thống có hiệu lọc lần tốt Để đánh giá cách toàn diện chất lượng phận lọc bụi đồng thời để so sánh với loại lọc bụi khác cần phải có số liệu mức độ giữ lại hạt bụi có kích thước khác gọi “ mức độ lọc theo độ lớn hạt” Dưới ta đưa mức độ hiệu lọc theo độ lớn hạt vài loại thiết bị lọc khác nhau: Bảng 3-1 Mức độ lọc theo độ lớn % Loại, dụng cụ lọc bụi Kích thước loại hạt 10 20 30 40 50 60 - Xiclon Hình chóp đường kính 3,7m 40 68 90 98 99 100 - - Dụng cụ lọc tro sách 25 47 76 93 94,8 96,8 97,7 - Xiclon có nước UOT BTU 78 87 89 93 95 95 97 Từ số liệu cho ta thấy mức độ lọc theo độ lớn hạt phận lọc ứng dụng sức ly tâm (Xiclon) cao loại hạt lớn Nghĩa có khả trước hết giữ lại loại hạt kích thước lớn Còn Xiclon có nước ngồi sức ly tâm nước có sức dính có khả giữ lại hạt bé kết hợp lại ta có mức độ lọc tất loại hạt, Tốt dụng cụ lọc bụi ống tay áo Loại có mức độ lọc theo độ lớn hạt sau: - 99,97% qua số ta thấy mức độ lọc 3,5 - 99,96% thiết bị lọc bụi ống tay áo cố định 7,5 - 99,96% với tất hạt 17,5 - 99,54% Trong kỹ thuật lọc bụi khỏi khơng khí người ta sử dụng loại phận (dụng cụ) lọc sau: Dụng cụ tách bụi học a: khô b: ướt (thấm ướt) Bình lọc điện a: khơ b: ướt Lưới lọc lỗ hổng a: khô b: lưới nước 3.2.3.2 Đặc điểm loại dụng cụ lọc Đặc điểm dụng cụ tách bụi học người ta lợi dụng sức hút trọng trường (tức sức nặng hạt bụi) để làm lắng chìm chúng xuống sức ly tâm xuất dòng khơng khí chuyển động xoắn ốc Vì sức ly tâm tỷ lệ với khối lượng hạt bụi bị tác dụng lực ly tâm có cường độ lớn làm cho chúng bắn xa tách rời khỏi khơng khí, lực qn tính giữ nguyên chiều chuyển động hạt bụi cứng dòng khơng khí đột ngột thay đổi chiều Tương ứng với đặc điểm kể ta có loại dụng cụ tách bụi học sau: + Buồng lắng bụi, Xiclon (bộ phận tách bụi dùng sức ly tâm), phận tách bụi có chuyển động quay, phận tách bụi với lực quán tính Để tăng cao hiệu suất lọc bụi loại dụng cụ tách bụi kể người ta áp dụng phương pháp phun nước vào phận lọc bụi làm ướt hạt bụi cứng, nhờ trọng lượng thể tích chúng tăng chúng dễ ràng bị tách khỏi khơng khí Đặc điểm bình lọc bụi điện bình việc tách rời bụi khỏi khơng khí sẩy tác dụng điện trường Trong trường hợp khơng khí vẩn bụi dẫn qua phận phân phối vào ống mương dọc theo trục ống có đặt điện cực nối với cực âm nguồn điện chiều điện cao Dưới tác dụng điện trường bề mặt điện cực tạo thành i ôn electron Các i on elếctron truyền cho bụi điện tích nhờ bụi thu điện tích âm bị hút vào thành ống (ống nối với đất lợi dụng làm nơi thu bụi) Sau bị hút vào thành ống hạt bụi điện tích, khơng khí từ ống mương ngồi bụi bị hút vào thành ống, bám vào thành lớp, lớp bụi có bề dày định người ta dùng phận đặc biệt để rũ bụi xuống thùng chứa bụi Mức độ lọc lớn điện điện trường lớn, thời gian tiếp xúc khơng khí lẫn bụi với khơng gian điện trường kéo dài, tức ống mương có chiều dài lớn, tốc độ chuyển động khơng khí bé khoảng cách thành ống điện cực bé Trong dụng cụ lọc bụi có lỗ hổng, khơng khí vẩn bụi qua vô số khe, lỗ hổng xếp lộn xộn không theo trật tự phận lọc Trong trường hợp tách bụi khỏi khơng khí sảy nguyên nhân sau đây: a Do động hạt bụi bị chuyển động qua khe, rãnh ngoằn nghèo Đồng thời qua khe khúc khửu số lớn hạt bị mắc lại thành khe b Do kết va chạm hạt cứng với thành khe phía trước lớp lọc lỗ hổng Trong hạt bị giữ lại không lọt vào bề sâu khe c Do kích thước số hạt bụi lớn kích thước khe rỗng, nhờ chúng bị mắc lại Sau thời gian sử dụng bề mặt phận lọc hình thành lớp bụi dày, lớp bụi lại trở thành lớp lọc lặp lại hiệu giữ bụi vừa nói Trong kỹ thuật người ta sử dụng dụng cụ lọc làm lớp hạt Lớp đá cục than cốc, lớp vụn sắt, vụn dâm gỗ lớp khâu 10 550 560 A A 112 510 75 13 500 13 KÝch thước khâu Raschig sứ kim loại Hỡnh 3-16- cấu tạo phận lọc lưới thép tẩm dầu 35 3.3 Lý thuyết tính tốn xiclon 3.3.1 Một số kiểu xiclon kích thước đặc trưng d d1 h S b Ht H Hc dx Hình 3.17 Các kích thước xiclon Bảng 3.6 Một số kiểu xiclon kích thước đặc trưng Kích thước Đường kính xiclon Chiều cao miệng vào Chiều rộng miệng vào Chiều cao ống Đường kính ống Chiều cao phần trụ Chiều cao xiclon Đường kính xả bụi D h b S D1 Ht H Dx Xiclon hiệu cao Stairman Swift d 1.0 1.0 0.5 0.44 0.2 0.21 0.5 0.5 0.5 0.4 1.5 1.4 4.0 3.9 0.375 0.4 Xiclon hiệu trung bình Lapple Swift Peterson &Whitby 1.0 1.0 1.0 0.50 0.5 0.583 0.25 0.25 0.208 0.625 0,6 0.583 0.5 0.5 0.5 2,0 1.75 1.333 4.0 3.75 3.17 0.25 0.4 0.5 36 3.3.2 Hiệu lọc bụi 3.3.2.1 Kích thước tới hạn hạt bụi Đã có nhiều cơng trình nghiên cứu lý thuyết xiclon, tiêu biểu ter Linden, Stairmand C (1939), Bath W(1950), Kouzov P.A, Pirumov A.I (1971) Mothes(1982), Ogawa (1986), Muschelknautz U (1996) [4,5,7,13] nhiều tác giả khác Gs Ts Trần Ngọc Chấn tổng quan đầy đủ phương pháp tiếp cận lý thuết xiclon [1] Dưới giới thiệu phương pháp tiếp cận kinh điển Hạt bụi chuyển động xoắn xiclon chịu tác động nhiều lực lực ly tâm, lực quán tính, lực trọng trường, lực Kaliolis, lực khuyếch tán rối khuếch tán phân tử, lực cản môi trường… Nhưng lực tác động chủ yếu lực ly tâm, lực khác thứ yếu Ví dụ lực trọng trường 1/100 chí 1/1000 lực ly tâm [strauss] Cho đến nay, tính tốn dựa điều kiện cân lực ly tâm với lực cản môi trường với giả thuyết chuyển động hạt bụi tuân theo định luật Stocks [4,6,7,8,13] số giả thiết khác như: - Các hạt bụi có kích thước hình cầu - Quá trình tách bụi xảy với chuẩn số Re 0,1 - Vận tốc dòng khơng khí khơng đổi r2 f lt fc vr vt r1 r Hình 3.18 Sơ đồ lực tác dụng lên hạt bụi Phương trình cân lực viết sau : Flt =Fc (3.1) Trong đó: Flt = Lực ly tâm, N Fc = Lực cản, N 37 Lực cản khơng khí lên hạt bụi phụ thuộc vào tính chất khơng khí: độ nhớt, chế độ chảy dòng, kích thước hạt bụi vận tốc chuyển động biểu diễn cơng thức [1]: Fc = C.A k Vr (3.2) Trong đó: C = Hệ số sức cản hàm chuẩn số Re A = tiết diện trực đối hạt bụi, m2 k = khối lượng riêng khơng khí, kg/m3 Vr = vận tốc theo phương hướng tâm hạt bụi, m/s Trong công thức này, hệ số “C” biến đổi tuỳ thuộc vào chế độ chảy dòng khí, đặc trưng chuẩn số Re Sự phụ thuộc “C” hạt bụi hình cầu vào chuẩn số Re thể hình 3.19 Sè liƯu thùc nghiƯm Stockes Quan hƯ chn Niut¬n 10 CD [ - ] 10 t relation 10 -1 10 -1 10 10 10 10 10 Re p [ - ] 10 10 10 Hình 3.19 Quan hệ lực cản chuẩn số Re Tuy nhiên, hầu hết tác giả giả thuyết Re 0,1 chế độ chảy này, C =24/Re Thay Re = k.Vr./ vào (3.2)ta có : Fc=3....Vr (3.3) Với giả thuyết hạt bụi hình cầu, triển khai theo phương trình (3.1) ta có phương trình sau [12]: (Flt= m.V t R ( b k ) Vt ; lực ly tâm cân với lực cản nên Flt = Fc) R 38 Do V ( b k ) t 3V r R (3.4) Trong đó: = đường kính hạt bụi, m b = khối lượng riêng hạt bụi, kg/m3 k = khối lượng riêng khơng khí, Kg/m3 Vt = vận tốc thành phần tiếp tuyếp tuyến hạt bụi, m/s Vr= vận tốc hướng tâm dòng khí, m/s = độ nhớt động lực khơng khí, Pa.s Từ xác định vận tốc Vr sau: ( b k ) Vt 18 R Vr = (3.5) Để quãng đường dR, hạt bụi thời gian dt: dt = dR 18RdR Vr ( b k )Vt (3.6) Như để quãng đương từ R1, điểm bất lợi nhất, đến R2 thời gian là: R 22 18RdR 18 t= 2 (b k ) R11 ( b k )V t R 21 R11 RdR Vt (3.7) Giả thiết Vt = const thời gian cần thiết để hạt bụi đến vỏ xiclon là: t1 = 18 R 2 R 21 ( b k ) 2V t (3.8) Trong thời gian hạt bụi thực quãng đường theo hình xoắn là: ls = 2 ( R1 R2 ) z (3.9) Trong đó: R1 R2 = bán kính trung bình xiclon 39 z = số vòng quay mà hạt bụi thực phần hình trụ Để đơn giản, người ta xác định “z” cách chia chiều cao hình trụ cho chiều cao miệng vào, nghĩa là: z= HT h (3.10) H Hc 1 HT h (3.11) Lapple đề xuất công thức [8]: z= Cơng thức sau xác có tính đến q trình xốy phần Như thời gian để hạt bụi theo đường xoắn là: R1 R2 z Vt 2 ts (3.12) Nếu t1 ts hạt bụi có kích thước tách xiclon kể nằm vị trí bất lợi nhất, tức khoảng cách R1 Khi t1 = ts ta tìm kích thước tới hạn hạt bụi mà xiclon tách được: 2 R R1 18 ( b k ) 2Vt 2 2 R1 R2 z Vt (3.13) Từ ta tìm kích thước tới hạn hạt bụi là: t.h = ( R2 R1 ) ( b k ) z.Vt (3.14) Nếu coi vận tốc tiếp tuyến vận tốc vào dòng khí Vt = Vv = L b.h Thay vào (3.14), ta có: t.h = ( R2 R1 ) .b.h ( b k ) z.L (3.15) Từ biểu thức (3.15) cho thấy hạt bụi có kích thước x < gh vào xiclon, nằm cách tâm quay khoảng R1 khơng tách khỏi xiclon Nhưng hạt bụi nằm khoảng cách Rx > R1 tách với điều kiện: 40 x t h R2 R x R2 R1 hay x2 R2 R x t2.h R2 R1 (3.16) Mặc dù xuất phát từ ngun lý tính tốn với sơ đồ tính khác nhiều tác giả xây dựng cơng thức tính đường kính tới hạn hạt bụi khác [1]: a Phương trình Rosin, Rammler Intelmamn 2 9. b t.h = z.Vv ( b k ) (3.17) b Phương trình Lapple Trên sở nghiên cứu lý thuyết thực nghiệm, Lapple đề xuất cơng rhức tính đường kính hạt bụi hiệu lọc đạt 50% mà thực chất thêm số vào biểu thức mẫu số công thức (3.17), nghĩa là: 50 2 9. b = z V ( ) v b k (3.18) c Phương trình Gardiner t.h 9. ( R2 R1 ) = z V ( ) v b k 1/ (3.19) d Phương trình Davies(1952) t.h R 9. 1 = R2 8.z.H ( b k ) R2 1/ (3.20) e Phương trình Muchrald(1954) t.h = R 9.g. z.Vv R1 b f f f 1/ (3.21) f = R1/R2 - tỷ số bán kính ống ống ngồi xiclon f Phương trình Kamennhep(1959) t.h 9. k R = ln z.. b R1 1/ (3.22) = 2z - vận tốc góc dòng khơng khí xiclon, s-1; - hệ số nhớt động học khơng khí, m2/s (ở nhiệt độ 300C,áp suất khí 760mmHg = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s) 41 j Phương trình Baturin V.V t.h 9. ( R2 R1 ) = z.Vv b 1/ (3.23) k Phương trình củaWalas S.M 1/ t.h 9..D = 4 z.Vv ( b k ) (3.24) G.S TS Trần ngọc Chấn tính thử cho cơng thức từ 3.17 đến 3.23 cho thấy kết tương đối ngần trừ công thức 3.21 cho kết khác biệt (>200%) 3.3.2.2 Hiệu lọc bụi xiclon Có nhiều phương pháp tính hiệu lọc bụi xiclon, phổ biến tính theo phương pháp Lapple d2 o b Ht S h o o' o' H d Hc h' c-c Hình 3.21 - sơ đồ tính hiệu lọc bụi theo phương pháp Lapple a phương pháp Lapple Trình tự tính tốn sau: Số vòng quay dòng khí xiclon z 1 H Hc HT , vòng h (3.25) Thời gian lưu hạt bụi xiclon 42 t D.z ,s Vv Vận tóc tới hạn hạt bụi V th (3.26) b b k Vv t D (3.27) Kích thước hạt bụi nhỏ lọc 1/ 9. b z.Vv ( b k ) ; (Vv=L/b.h ; m/s) (3.28) Đường kính hạt bụi 50 lọc 1/ 9..b z V ( ) v b k 50 (3.29) Hiệu thu bắt theo kích thước hạt bụi i 1 50 / i , (3.30) Hiệu chung = i.fi fi tỷ lệ chiếm kích thước hạt % (3.31) b phương pháp Gardiner Trình tự tính tốn sau: Số vòng quay dòng khí xiclon z H h T , vòng (3.25)b Thời gian lưu hạt bụi xiclon t D.z ,s Vv 10.Vận tóc tới hạn hạt bụi V th (3.26) b b k Vv t D (3.27) 11.Kích thước hạt bụi nhỏ lọc 1/ 9. ( R2 R1 ) z.Vv ( b k ) (3.28)b 12.Đường kính hạt bụi 50 lọc 1/ 50 9. ( R2 R1 ) z V ( ) v b k (3.29)b 13.Hiệu thu bắt theo kích thước hạt bụi 43 i 1 50 / i , (3.30) 14.Hiệu chung = i.fi (3.31) fi tỷ lệ chiếm kích thước hạt % Ví dụ kích thước hạt bụi cần lọc bảng 3.7 loại bụi có kích thước lọc Bảng 3.7 i, m fi,% 11 42 10 20 20 18 20 19 3.3.3 Tổn thất áp suất 3.3.3.1 Lý thuyết Barth tổn thất áp suất Cho đến nay, lý thuyết Barth tính tổn thất áp suất coi hoàn chỉnh [11] d2 o b Ht S h o o' o' H d Hc h' c-c Hình 3.22 Tổn thất áp suất xiclon tính thơng qua hệ số cản trở cục miệng vào v= P V k v (3.32) 44 P - Tổn thất áp suất bình tồn phần xiclon, Pa k - Khối lượng riêng khơng khí, kg/m3 Vv - Vận tốc khơng khí vào xiclon, m/s Vv= L b.h (3.33) L - Lưu lượng khơng khí vào xiclon, m3/s b,h - Chiều rộng chiều cao miệng vào, m Hệ số cản trở cục v bị ảnh hưởng nhiều yếu tố hình học xiclon Mặc dù v Về hàm số chuẩn Re, loại xiclon coi số ảnh hưởng tới tổn thất áp suất lực quán tính lớn nhiều so với lực nhớt Barth coi hệ số v hàm số vận tốc vào để tính tốn tổn thất áp suất tồn phần Vv dễ đo Tuy vậy, vận tốc vào dùng làm sở để so sánh xiclon với khơng phản ảnh trực tiếp phân bố vận tốc tiếp tuyến xiclon Barth chia tổn thất áp suất toàn phần làm phần: Tổn thất áp suất miệng vào Tổn thất áp suất xiclon ma sát cản trở khác Tổn thất áp suất ống thoát Tổn thất áp suất biểu diễn công thức: V V P = Pv v Pra 2 (3.34) Pv = áp suất tĩnh miệng vào Pra = áp suất tĩnh miệng Vv = vận tốc trung bình miệng vào Vra = vận tốc trung bình miệng Tương ứng ta có hệ số cản trở cục là: v= ra= P Vv2 P V2 (3.35) Từ cơng thức tính tổn thất áp suất toàn phần là: P = Pv+P0 (3.36) Pv = Tổn thất áp suất tính từ miệng vào đến mặt kiểm sốt 0-0 có bán kính R1;tổn thất áp suất gồm tổn thất áp suất miệng vào + ma sát với vỏ xiclon + cản trở cục khác 45 P0 = Tổn thất áp suất từ miệng kiểm soát o - o đến miệng Pv = Pv P0 = P0 Vv2 V2 P0 t Vt 20 V2 Pra (3.37) (3.38) đó: Vt,0 = Vận tốc tiếp tuyến mặt cắt - 0, m/s Biểu thức cuối đẻ tính áp suất theo lý thuyết Barth là: Vt R2 P = R1 V 1 C t ' V0 1 Vt h V0 R1 2 / 1 (3.39) 3.3.3.2 Phương trình Shepherd Lapple Shephrd Lapple 8 đề suất cơng thức tính tổn thất áp suất thơng qua hệ số miệng vào vận tốc miệng vào vận tốc miệng vào đo Biểu thức có dạng sau: P = k Vv2 H v (3.40) Trong đó: Hv = k b.h D (3.41) 2 K = hệ số, tuỳ thuộc kiểu miệng vào K =12 18 (thông thường 16) D2- đường kính ống hình trụ Ghép cơng thức (3.40) (3.41) vào, ta công thức sau: P = k b.h. k Vvao , kG/m2 2.g D2 (3.42) Hay gọn hơn: P = vao Trong đó: Vvao (3.43) P = tổn thất áp suất, Pa vao = hệ số cản trở cục miệng vào 46 Vvao = vận tốc miệng vào, m/s Người ta tính tổn thất áp suất qua hệ số cản trở cục xiclon P = vao V xiclon (3.44) BÀI TẬP Hãy tính hiệu lọc bụi số loại thiết bị lọc bụi, ứng với vận tốc vào xiclon thay đổi từ V=15m/s; V=15m/s; V=17m/s; V=19m/s; V=21m/s; V=23m/s; V=25m/s Mỗi loại xiclon thay đổi đường kính ống trụ ngồi từ D = 250mm; D = 400mm; D = 500mm; D = 600mm; D = 700mm; D= 800mm; D = 900mm; D = 1000mm; đưa ý kiến nhận xét Với thông số sau: Nhóm 1: - Trịnh Xn Dương tính theo Lapple - Nguyễn Hữu Định tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, nhiệt độ 300C,áp suất khí 760mmHg = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s Tính cho xiclon Stairmand, Swift hiệu cao xiclon có lõi xoắn Thành phần cỡ hạt sau: TT 10 20 , m 76 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 f2 5,6 18,4 36 22 18 f3 8,2 20,8 25 39 Nhóm 2: - Nguyễn Đình Huấn tính theo Lapple - Trần Hồng Hiếu tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, nhiệt độ 300C,áp suất khí 760mmHg = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s Tính cho xiclon Stairmand, Swift hiệu trung bình xiclon Peterson & Whitby Thành phần cỡ hạt sau: TT 10 20 , m 76 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 f2 5,6 18,4 36 22 18 f3 8,2 20,8 25 39 Nhóm 3: - Nguyễn Thành Trung tính theo Lapple - Nguyễn Tiến Sỹ tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, nhiệt độ 300C,áp suất khí 760mmHg = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s Tính cho xiclon 1D3D; 2D2D xiclon có lõi Xoắn Thành phần cỡ hạt sau: TT 10 20 , m 76 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 f2 5,6 18,4 36 22 18 f3 8,2 20,8 25 39 47 Nhóm 4: - Ngiêm Văn Khanh tính theo Lapple - Phạm Văn Lương tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, nhiệt độ 300C,áp suất khí 760mmHg = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s Tính cho xiclon Stairmand hiệu cao HT Hc lấy theo 1D3D; 2D2D (giữ ngun kích thước lại) xiclon LIOT Thành phần cỡ hạt sau: TT 10 20 , m 76 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 f2 5,6 18,4 36 22 18 f3 8,2 20,8 25 39 Nhóm 5: - Đồn Văn Minh tính theo Lapple - Lê Thị Minh Nga tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, nhiệt độ 300C,áp suất khí 760mmHg = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s Tính cho xiclon Stairmand hiệu trung bình HT HC lấy theo 1D3D; 2D2D (giữ nguyên kích thước lại) xiclon LIOT có HT HC lấy theo 1D3D (giữ ngun kích thước lại) Thành phần cỡ hạt sau: TT 10 20 , m 76 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 f2 5,6 18,4 36 22 18 f3 8,2 20,8 25 39 Nhóm 6: - Phùng Mạnh Phú tính theo Lapple - Chu Mạnh Quang tính theo Gardiner b = 2000kg/m3, nhiệt độ 300C,áp suất khí 760mmHg = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s Tính cho xiclon lõi xoắn HT HC lấy theo 1D3D; 2D2D (giữ nguyên kích thước lại) xiclon LIOT có HT HC lấy theo 2D3D (giữ ngun kích thước lại) Thành phần cỡ hạt sau: TT 10 20 , m 76 f1 11,77 42 19,59 18,04 8,6 f2 5,6 18,4 36 22 18 f3 8,2 20,8 25 39 48 Nhóm 7: - Nguyễn Đình Hải tính theo Lapple b = 2000kg/m3, nhiệt độ 300C,áp suất khí 760mmHg = 15,95.10 -6 m2/s; = 18,63.10 -6 Pa.s Tính cho xiclon lõi xoắn HT HC lấy theo 1D3D; 2D2D (giữ nguyên kích thước lại) xiclon LIOT có HT HC lấy theo 2D3D (giữ ngun kích thước lại) Thành phần cỡ hạt sau: TT 10 20 , m 50 f1 11 20 42 18 f2 5,6 18,4 22 43 11 f3 8,2 10,8 19 22 40 49 ... trưng kỹ thuật thiết bị lọc bụi Đặc trưng kỹ thuật phận lọc bụi mức độ lọc khơng khí Khả làm khơng khí tuỳ với nồng độ ban đầu khác bụi khơng khí, kích thước tiết diện làm việc, dung tích bụi, ... mà tác hại trồng vật nuôi 3.2 Kỹ thuật lọc bụi 3.2 Khái niệm chung Làm bụi khơng khí vấn đề phức tạp quan trọng kỹ thuật thơng gió Trong hệ thống thơng gió lọc bụi Bụi trạng thái lơ lửng phòng... bình) dùng lọc thơ trước vào lọc nhỏ dùng lọc vừa 3.2.2.2 Đánh giá hiệu lọc bụi thiết bị Hiệu lọc bụi dụng cụ lọc đánh giá phương pháp sau: Theo nồng độ hạt bụi lơ lửng khơng khí khỏi phận lọc Đây