Luận văn thạc sĩ nghiên cứu thực nghiệm và mô hình hóa quá trình làm việc của thiết bị lắng răng cào

LÊ HẢI KIÊN BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ HẢI KIÊN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ MƠ HÌNH HĨA Q TRÌNH LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ LẮNG RĂNG CÀO TRONG CƠNG NGHIỆP TUYỂN KHỐNG LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT HÓA HỌC KHOÁ 2015A Hà Nội – Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - LÊ HẢI KIÊN NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM VÀ MƠ HÌNH HĨA Q TRÌNH LÀM VIỆC CỦA THIẾT BỊ LẮNG RĂNG CÀO TRONG CƠNG NGHIỆP TUYỂN KHỐNG Chun ngành : Kỹ thuật Hóa học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Đặng Bình Thành TS Nguyễn Trung Dũng Hà Nội – Năm 2017 Nghiên cứu thực nghiệm mô hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH SÁCH CÁC BẢNG .3 DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ .4 LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan thiết bị lắng cào .7 1.1.1 Giới thiệu 1.1.2 Các vùng làm việc thiết bị lắng kiểu cào 1.1.3 Các biến điều khiển trình lắng thiết bị lắng cào 11 1.2 Các phương pháp thiết kế thiết bị lắng cào 12 1.2.1 Phương pháp Mishler .12 1.2.2 Phương pháp Coe Clevenger .13 1.2.3 Phương pháp thiết kế dựa vào lý thuyết lắng Kynch .16 1.2.4 Phương pháp Talmage Fitch .18 1.2.5 Phương pháp Oltmann .19 1.2.6 Phương pháp Wilhelm Naide 20 1.3 Mơ hình hóa q trình thiết bị lắng 22 1.3.1 Cơ sở lý thuyết 22 1.3.2 Các phương trình trình lắng 24 1.3.3 Mơ hình tốn học q trình lắng gián đoạn 27 1.3.4 Mô hình tốn học q trình lắng liên tục 28 LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng 1.3.5 Mơ hình tốn học q trình lắng liên tục ổn định 29 1.4 Lựa chọn đối tượng 31 1.4.1 Công nghiệp tuyển than 31 1.4.2 Công nghiệp tuyển đồng 32 1.5 Kết luận 33 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM – KẾT QUẢ .34 2.1 Mục tiêu nghiên cứu thực nghiệm 34 2.2 Kết thực nghiệm mẫu nước thải nhà máy tuyển than I 37 2.2.1 Xác định thông số đặc trưng hàm vận tốc lắng Vesilind 38 2.2.2 Xác định thông số đặc trưng hàm mật độ thông lượng rắn .41 2.2.3 Xác định thông số đặc trưng hàm ứng suất nén ép pha rắn .44 2.2.4 Kết luận 46 2.3 Kết thực nghiệm mẫu nước thải tuyển than II 46 2.3.1 Xác định thông số đặc trưng hàm vận tốc lắng Vesilind 48 2.3.2 Xác định thông số đặc trưng hàm mật độ thông lượng rắn .51 2.3.3 Xác định thông số đặc trưng hàm ứng suất nén ép pha rắn .54 2.3.4 Kết luận 55 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ MƠ HÌNH HĨA THIẾT BỊ LẮNG 56 3.1 Cơ sở lý thuyết .56 3.1.1 Quá trình lắng gián đoạn 57 3.1.2 Quá trình lắng làm việc liên tục, ổn định .57 LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mô hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng 3.2 Mơ hình hóa thiết bị lắng nhà máy tuyển than I – Cơng ty tuyển than Cửa Ơng 58 3.2.1 Các thông số thiết bị lắng nhà máy tuyển than I 58 3.2.2 Mơ hình hóa q trình lắng gián đoạn 59 3.2.3 Mơ hình hóa q trình thiết bị lắng làm việc liên tục, ổn định 61 3.2 Mơ hình hóa thiết bị lắng nhà máy tuyển than II – Công ty tuyển than Cửa Ông 65 3.3 Mô hình hóa thiết bị lắng tuyển đồng 69 3.4 Phương pháp thiết kế thiết bị lắng cào 72 3.4.1 Sơ đồ thuật toán thiết kế thiết bị lắng cào 72 3.4.2 Thiết kể thiết bị lắng tuyển than I – Công ty tuyển than Cửa Ông 73 3.5 Kết luận 74 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 PHỤ LỤC 79 LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực nội dung chưa công bố cơng trình nghiên cứu trước Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học viên Lê Hải Kiên LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn thạc sĩ mình, bên cạnh nỗ lực thân quan tâm thầy cô giáo; động viên ủng hộ gia đình, bạn bè suốt thời gian học tập nghiên cứu thực đề tài Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Nguyễn Đặng Bình Thành TS Nguyễn Trung Dũng, người dạy dỗ, hướng dẫn tận tình sâu sắc qua buổi thí nghiệm buổi thảo luận nội dung, phương pháp nghiên cứu khoa học thực luận văn Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Bộ môn Máy Thiết Bị Công Nghiệp Hóa Chất – Dầu Khí, Viện Kỹ Thuật Hóa Học, Đại Học Bách Khoa Hà Nội cán Cơng ty tuyển than Cửa Ơng dạy dỗ giúp đỡ suốt thời gian học tập làm luận văn Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình bạn bè, người không ngừng động viên, hỗ trợ tạo điều kiện tốt cho suốt thời gian học tập thực luận văn Cuối cùng, xin chân thành cảm ơn bạn sinh viên Phịng thí nghiệm Máy thiết bị cơng nghiệp hóa chất hỗ trợ cho tơi nhiều suốt trình học tập, nghiên cứu thực đề tài luận văn thạc sĩ Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Học viên Lê Hải Kiên LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 1.1: Các thông số thiết bị lắng cào nhà máy tuyển than I 32 Bảng 2.1: Thời gian tương ứng chiều cao lắng nước thải tuyển than I 37 Bảng 2.2: Hàm lượng pha rắn k vận tốc lắng vs tuyển than I .39 Bảng 2.3: Các thông số đặc trưng k n mẫu nước thải tuyển than I 41 Bảng 2.4: Mật độ thông lượng pha rắn mẫu nước thải tuyển than I 42 Bảng 2.5: Các thông số đặc trưng u∞ c mẫu nước thải tuyển than I 43 Bảng 2.6: Các thông số đặc trưng α β mẫu nước thải tuyển than I 45 Bảng 2.7: Thời gian tương ứng chiều cao lắng nước thải tuyển than II 47 Bảng 2.8: Hàm lượng pha rắn k vận tốc lắng vs tuyển than II .49 Bảng 2.9: Các thông số đặc trưng k n mẫu nước thải tuyển than II 51 Bảng 2.10: Mật độ thông lượng pha rắn mẫu nước thải tuyển than II 52 Bảng 2.11: Các thông số đặc trưng u∞ c mẫu nước thải tuyển than II .54 Bảng 2.12: Các thông số đặc trưng α β mẫu nước thải tuyển than II .55 Bảng 3.1: Thông số thực tế thiết bị lắng nhà máy tuyển than I .59 Bảng 3.2: Thơng số kích thước hạt rắn vào thiết bị .59 Bảng 3.3: Số liệu đầu cho thí nghiệm lắng gián đoạn tuyển than I 59 Bảng 3.4: Số liệu tính chất nước thải thiết bị lắng tuyển than I 63 Bảng 3.5: Các thông số cho hàm fbk hàm σe nước thải tuyển than I 63 Bảng 3.6: Số liệu đầu cho thí nghiệm lắng gián đoạn tuyển than II .66 Bảng 3.7: Các thông số cho hàm fbk hàm σe nước thải tuyển than II .68 Bảng 3.8: Số liệu tính chất nước thải công nghiệp tuyển đồng 69 Bảng 3.9: Các thông số cho hàm fbk hàm σe mẫu nước thải tuyển đồng 70 Bảng 3.10: Số liệu thiết kế thiết bị lắng nhà máy tuyển than Cửa Ông II .73 Bảng 3.11: So sánh kết thiết kế với thiết kế thực tế Công ty 73 LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mô hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1: Cấu tạo thiết bị lắng kiểu cào Hình 1.2: Sơ đồ vùng làm việc thiết bị lắng cào .9 Hình 1.3: Hàm lượng pha rắn theo vùng làm việc Hình 1.4: Các tham số thiết bị lắng cào .11 Hình 1.5: Cân vật chất theo phương pháp Mishler 12 Hình 1.6: Cân vật chất theo phương pháp Coe Clevenger 14 Hình 1.7: Phân tích đường cong lắng gián đoạn 16 Hình 1.8: Phương pháp thiết kế dựa lý thuyết gián đoạn Kynch 18 Hình 1.9: Phương pháp thiết kế Talmage Fitch 18 Hình 1.10: Sự phụ thuộc vận tốc lắng vào nồng độ mẫu nước thải nhà máy tuyển than, theo Wilheim Naide (1979) 21 Hình 1.11: Dự đốn đường cong UA cho thiết bị lắng cào lý tưởng xử lý nước thải nhà máy tuyển than, theo Wilhelm Naide 21 Hình 1.12: Hình minh họa giản đồ thiết bị lắng cào: .24 Hình 1.13: Hàm mật độ thông lượng pha rắn fbk   , Becker (1982) 27 Hình 1.14: Hàm ứng suất rắn hiệu dụng  e   , Becker (1982) 27 Hình 1.15: Hàm mật độ thơng lượng liên tục cho giá trị q ba giá trị fF 30 Hình 1.16: Biên dạng nồng độ đối cho giá trị q ba giá trị fF 30 Hình 1.17: Sơ cơng nghệ xử lý nước thải cơng nghiệp tuyển đồng 33 Hình 2.1: Quá trình thực nghiệm lắng gián đoạn 36 Hình 2.2: Đồ thị lắng gián đoạn 36 Hình 2.3: Đồ thị lắng gián đoạn mẫu nước thải nhà máy tuyển than I 38 Hình 2.4: Đồ thị mơ tả quan hệ vs k nước thải tuyển than I 40 Hình 2.5: Đồ thị xác định hai thơng số đặc trưng hàm fbk tuyển than I 43 LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng Hình 2.6: Mối quan hệ  e  mẫu nước thải tuyển than I 45 Hình 2.7: Đồ thị lắng gián đoạn mẫu nước thải nhà máy Tuyển than II 48 Hình 2.8: Đồ thị mô tả quan hệ vs k nước thải tuyển than II 50 Hình 2.9: Đồ thị xác định hai thông số đặc trưng hàm fbk tuyển than II .53 Hình 2.10: Mối quan hệ  e  mẫu nước thải tuyển than II 54 Hình 3.1: Sự thay đổi hàm lượng pha rắn theo t z tuyển than I .60 Hình 3.2: Sự thay đổi hàm lượng pha rắn mẫu nước thải nhà máy tuyển than I thời điểm khác 61 Hình 3.3: Đồ thị mô tả chiều cao lắng nén ép zc mẫu nước thải nhà máy tuyển than I suất lắng thay đổi .64 Hình 3.4: Đồ thị mơ tả chiều cao lắng nén ép zc mẫu nước thải nhà máy tuyển than I với suất Q = 200 m3/h CD thay đổi 65 Hình 3.5: Sự thay đổi hàm lượng pha rắn mẫu nước thải nhà máy tuyển than II theo thời gian t chiều cao z 66 Hình 3.6: Sự thay đổi hàm lượng pha rắn mẫu nước thải nhà máy tuyển than II thời điểm khác .67 Hình 3.7: Chiều cao zc nước thải tuyển than II suất 150 m3/h 68 Hình 3.8: Chiều cao lắng nén ép zc mẫu nước thải nhà máy tuyển than II suất 200 m3/h 69 Hình 3.9: Đồ thị mơ tả chiều cao lắng nén ép zc mẫu nước thải nhà máy tuyển đồng suất lắng thay đổi 70 Hình 3.10: Chiều cao lắng nén ép lưu lượng Q = 40000 m3/h với hàm lượng pha rắn cuối thay đổi .71 LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng chiều cao zc yêu cầu tương ứng zc = 4,5 m zc = m Khi suất Q  10000 m /h độ cao zc  1,5 m Trong trường hợp suất thiết bị khơng đổi để làm việc hàm lượng pha rắn phải thay đổi Hình 3.10 mô tả thay đổi chiều cao lắng zc với hàm lượng pha rắn lưu lượng vào Q = 40000 m3/h Hình 3.10: Chiều cao lắng nén ép lưu lượng Q = 40000 m3/h với hàm lượng pha rắn cuối thay đổi Hình 3.10 cho thấy hàm lượng pha rắn khỏi thiết bị lắng giảm chiều cao phần lắng nén ép giảm tương ứng Khi hàm lượng pha rắn D = 57,3 % chiều cao zc = m Khi hàm lượng pha rắn giảm dần xuống D = 50 % chiều cao phần lắng nén ép giảm xuống tới 1,3 m Rõ dàng, với lưu lượng đầu vào lớn để thiết bị làm việc hàm lượng pha rắn đáy phải giảm LÊ HẢI KIÊN 71 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng 3.4 Phƣơng pháp thiết kế thiết bị lắng cào Trong phần này, luận văn đề xuất sơ đồ thuật tốn để tính tốn thiết kế thiết bị lắng kiểu cào dựa số liệu thực nghiệm lắng gián đoạn Phương pháp thiết kế đề xuất so sánh với thiết kế thực tế 3.4.1 Sơ đồ thuật toán thiết kế thiết bị lắng cào Bƣớc 1: Nhập số liệu đầu L – Chiều cao thiết bị (m) L – Hàm lượng pha rắn trình lắng tự (%) zc / L – Tỷ lệ chiều cao lắng nén ép so với chiều cao thiết bị (-) Q – Năng suất lắng thiết bị (m /h) F – Hàm lượng pha rắn ban đầu (%) D – Hàm lượng pha rắn đáy (%) c – Hàm lượng pha rắn tới hạn (%)  s – Khối lượng riêng pha rắn (kg/m3)  f – Khối lượng riêng pha lỏng (kg/m )    u (m/s) c : Hệ số hàm fbk    u 1    max  c   Pa   – Hệ số hàm ứng suất nén ép hiệu dụng pha rắn  e     e Bƣớc 2: Xác định UA Xác định ma trận G ( L ) với c    D G  , D  :     1  s fbk    D  Từ ta có: AU  max G  , D  L  D Bƣớc 3: Xác định diện tích thiết bị S  UAQ LÊ HẢI KIÊN 72 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng Bƣớc 4: Xác định đường kính thiết bị D 4S   AU Q  Bƣớc 5: Xác định chiều cao lắng nén ép zc dz . .g  '  q.  D   fbk    d  e   fbk   Với c    D Bƣớc 6: Xác định chiều cao thiết bị L L zc 0, 3.4.2 Thiết kể thiết bị lắng tuyển than I – Công ty tuyển than Cửa Ơng Các số liệu đầu cho tính tốn thiết bị lắng tuyển than Công ty tuyển than Cửa Ông cho bảng 3.10 Bảng 3.10: Số liệu thiết kế thiết bị lắng nhà máy tuyển than Cửa Ông II Q (m3/h) F c D 150 0,09 0,12 0,32 s f (kg/m3) (kg/m3) 1300 1000 u (m/s) c   Pa   -0,00008 4,32 2,05 14,69 Phần lập trình theo sơ đồ thuật tốn phần 3.4.1 viết phần mềm Matlab Kết sau: - Đường kính thiết bị lắng D = 9,44 m - Chiều cao phần lắng nén ép: zc = 0,69 m - Chiều cao thiết bị lắng: L = 3,45 m Bảng 3.11: So sánh kết thiết kế với thiết kế thực tế Công ty D (m) L (m) zc (m) Thiết kế kiểm tra 9,44 3,45 0,69 Thiết kế thực tế 10,69 4,47 0,89 LÊ HẢI KIÊN 73 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng Kết tính toán thiết kế kiểm tra nhỏ so với thiết kế thực tế Điều hoàn toàn phù hợp với phân tích nêu Thiết bị lắng thực tế làm việc với suất lớn 180 m3/h so với suất chạy thực tế 150 m3/h 3.5 Kết luận Trên sở số liệu thực nghiệm xác định từ chương 2, chương mơ hình hóa q trình lắng gián đoạn mơ hình hóa q trình lắng liên tục, ổn định cho hỗn hợp nước thải nhà máy tuyển I, II – Cơng ty tuyển than Cửa Ơng nước thải công nghiệp tuyển đồng Luận văn xem xét chế độ làm việc thiết bị lắng công nghiệp tuyển than Cụ thể sau: - Với suất 150 m3/h thiết bị lắng tuyển I với đường kính D chiều cao H làm việc ổn định cịn tăng suất lên tới 180 m3/h - Với suất 150 m3/h thiết bị lắng tuyển II làm việc ổn định suất làm việc tối đa Luận văn xem xét chế độ làm việc cho nhà máy tuyển đồng với kích thước thiết bị lắng cho Ngồi ra, chương luận văn xây dựng thuật toán thiết kế thiết bị lắng cho nhà máy tuyển I Kết cho thấy hợp lý với thực tế kết mô LÊ HẢI KIÊN 74 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa trình làm việc thiết bị lắng KẾT LUẬN Sau thực đề tài nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình thiết bị lắng, kết đạt bao gồm: Đã thực nghiên cứu tổng quan trình thiết bị lắng tác dụng trọng lực công nghiệp Đã thực nghiên cứu tổng quan, ảnh hưởng thông số công nghệ đến hiệu suất trình lắng Đã phân tích đánh giá phương pháp tính tốn cơng nghệ cho thiết bị lắng phương pháp Mishler, phương pháp Coe Clevenger, phương pháp dựa vào lý thuyết lắng Kynch, phương pháp Talmage Fitch, phương pháp Oltmann, phương pháp Wilhelm Naide Đã thực nghiên cứu tổng quan mơ hình hóa q trình thiết bị lắng tác dụng trọng lực, qua đưa mơ hình tốn học mơ tả q trình lắng chế độ công nghệ khác như: trình lắng gián đoạn, trình lắng liên tục trình lắng liên tục, ổn định Đã lựa chọn dây chuyền cơng nghệ mà q trình lắng tác dụng trọng lực áp dụng công nghiệp tuyển than công nghiệp tuyển đồng để phục vụ cho nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa Đã thực nghiên cứu thực nghiệm xác định thông số đặc trưng q trình lắng cơng đoạn xử lý nước thải nhà máy tuyển than - Đối với nhà máy tuyển than I – Công ty tuyển than Cửa Ông: k 1,9 n 22,2 u∞ -5 -9.10 c α β 4,461 2,048 14,69 c α β 2,944 3,928 20,25 - Đối với nhà máy tuyển than II – tuyển than Cửa Ông: k 2,91 LÊ HẢI KIÊN n 21,98 u∞ -5,25.10 -5 75 Nghiên cứu thực nghiệm mô hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng Đã mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng kiểu cào cho dây chuyền cơng nghệ nhà máy tuyển than Cửa Ơng nhà máy tuyển đồng cho trình lắng gián đoạn trình làm việc liên tục, ổn định - Đối với nhà máy tuyển than I – Công ty tuyển than Cửa Ông: Tại suất 150 m3/h thiết bị lắng nhà máy tuyển I có đường kính D = 10,69 m chiều cao H = 4,47 m làm việc ổn định tăng suất lên tới 180 m3/h - Đối với nhà máy tuyển than II – Công ty tuyển than Cửa Ơng: Tại suất 150 m3/h thiết bị lắng nhà máy tuyển II hoạt động hiệu ổn định Tuy nhiên suất thiết bị đạt mức tối đa cho phép, muốn tăng suất lên phải giảm hàm lượng pha rắn xuống Luận văn đưa sơ đồ thuật toán sử dụng phần mềm Matlab để tính tốn thiết kế thiết bị lắng kiểu cào Cụ thể, tính tốn thiết kế cho thiết bị lắng cào nhà máy tuyển than I – Cơng ty tuyển than Cửa Ơng: D (m) L (m) zc (m) 9,44 3,45 0,69 Kết tính tốn thiết kế kiểm tra nhỏ so với thiết kế thực tế Điều phù hợp với phân tích nêu luận văn Thiết bị lắng thực tế làm việc với suất lớn so với suất thực tế LÊ HẢI KIÊN 76 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Hà Thị An (1976), Giáo trình trình thiết bị thủy cơng nghiệp hóa chất, Khoa đại học chức, Đại học Bách khoa Hà Nội [2] Hồ Hữu Phương (1976), Giáo trình sở tính tốn thiết bị hố chất, Khoa Đại học chức, Đại học Bách khoa Hà Nội [3] Hồ Lê Viên, Nguyễn Minh Tuyển, Nguyễn Như Thung Đoàn Dụ (1971), Máy Thiết bị Hóa chất, Nhà xuất Khoa học Kỹ Thuật [3] Nguyễn Minh Tuyền, Nguyễn Đình Phán Hà Thị An, Các máy Lắng Lọc Li Tâm, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội [5] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông KS Hồ Lê Viên (1999), Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hố chất, Tập 1, NXB khoa học kỹ thuật [6] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông KS Hồ Lê Viên (1999), Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hố chất, Tập 2, NXB khoa học kỹ thuật Tiếng Anh [7] Ben Li, M.K Stenstrom, Research advances and challenges in one – dimensional modeling of secondary settling Tanks – A critical review, Water Research 65 (2014) 40 – 63 [8] Coe, H.S and Clevenger, G.H., 1916, Methods for determining the capacity of slime settling tanks, Trans AIME, 55, 356 – 385 [9] Dahlstrom, D.A and Fitch, E.B 1985 Thickening, SME Mineral Processing Handbook, N.C.Weiss, Ed., Vol 1, – [10] Dixon, D.C., 1979 Momentum balance aspects of free – settling theory, part II, continuous steady state thickening, Sep Science, 12 (2), 193 – 203 LÊ HẢI KIÊN 77 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng [11] F Concha and A Barrientos, A critical review of thickener design methods, Department of Metallurgical Engineering University of Concepción [12] Fitch, E.B and Stevenson, D.G., 1977, Gravity separation equipment, In “Solid – liquid separation equipment scale – up, Ed D B Purchas, Uplands Press Ltd., Croydon England, 1977 [13] Kynch, G.J., 1952, Theory of sedimentation, Trans Faraday Soc., 48, 166 – 175 [14] Mishler, R.T., 1912 Settling slimes at the Tigre Mill, Eng Mining J, 94 (14), 643 – 646 [15] P Garrido, R Burgos, F Concha, R Burger, Software for the design and simulation of gravity thicken, Minerals Engineering 16 (2003) 85 – 92 [16] R David, J.-L Vasel, A Vande Wouwer, Settler dynamic modeling and MATLAB simulation of the activated sludge process, Chemical Engineering Journal 146 (2009) 174–183 [17] Shannon, P.T., Stroupe, E., Tory, E.M., 1963, Batch and continuous thickening – basic theory – solids flux for rigid spheres Indust Eng Chem Fundam (3), 203 [18] Shouxin Wang, Yabing Guo, Yuxian Hu (2010), Mathematics Model of Sedimentation and Application in Industrial Sedimentation, School of environment and security, Taiyuan University of Science & Technology [19] Taggart A.F., 1927 Handbook of ore dressing, John Wiley, New York, 15, 22 LÊ HẢI KIÊN 78 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng PHỤ LỤC Phụ lục 1: Sơ đồ công nghệ nhà máy tuyển than I – Cơng ty tuyển than Cửa Ơng LÊ HẢI KIÊN 79 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa trình làm việc thiết bị lắng Phụ lục 2: Hàm lượng pha rắn ban đầu mẫu nước thải nhà máy Tuyển than I Thí nghiệm m0 (g) m1 (g) m2 (g) mhp (g) mr (g) 0 (%) 13.59 31.22 15.34 17.63 1.75 9.94 12.13 27.96 13.58 15.84 1.46 9.19 Trung bình 12.86 29.59 14.46 16.74 1.60 9.56 Trong đó: m0 khối lượng cốc đựng mẫu nước thải m1 khối lượng cốc đựng mẫu + huyền phù ban đầu m2 khối lượng cốc đựng mẫu + pha rắn sau sấy đến khối lượng không đổi mhp khối lượng huyền phù ban đầu mhp = m1 – m0 mr khối lượng pha rắn sau sấy đến khối lượng không đổi mr = m2 – m0 0 hàm lượng pha rắn ban đầu 0 = LÊ HẢI KIÊN mr 100% mhp 80 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng Phụ lục 3: Hàm lượng pha rắn ban đầu mẫu nước thải nhà máy Tuyển than II Thí nghiệm m0 (g) m1 (g) m2 (g) mhp (g) mr (g) 0 (%) 16.09 31.57 17.99 15.47 1.89 12.24 12.37 28.10 14.45 15.74 2.09 13.26 Trung bình 14.23 29.83 16.22 15.61 1.99 12.75 Trong đó: m0 khối lượng cốc đựng mẫu nước thải m1 khối lượng cốc đựng mẫu + huyền phù ban đầu m2 khối lượng cốc đựng mẫu + pha rắn sau sấy đến khối lượng không đổi mhp khối lượng huyền phù ban đầu mhp = m1 – m0 mr khối lượng pha rắn sau sấy đến khối lượng không đổi mr = m2 – m0 0 hàm lượng pha rắn ban đầu 0 = LÊ HẢI KIÊN mr 100% mhp 81 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa trình làm việc thiết bị lắng Phụ lục 4: Mơ hình hóa q trình lắng gián đoạn function pdex1 clc; clear; m = 0; x = linspace(0,4.7,20); t = linspace(0,15,20); sol = pdepe(m,@pdex1pde,@pdex1ic,@pdex1bc,x,t); % Extract the first solution component as u u = sol(:,:,1); % A surface plot is often a good way to study a solution surf(x,t,u) title('MO PHONG HAM LUONG PHA RAN THEO THOI GIAN t VA CHIEU CAO z') xlabel('Chieu cao z (m)') ylabel('Thoi gian t (h)') colorbar; % A solution profile can also be illuminating figure subplot(2,2,1) plot(x,u(1,:)) title('Thoi diem t = h') xlabel('Chieu cao z (m)') ylabel('Ham luong pha ran u(z,0)') % A solution profile can also be illuminating subplot(2,2,2) plot(x,u(5,:)) title('Thoi diem t = h') xlabel('Chieu cao z (m)') ylabel('Ham luong pha ran u(z,5)') % A solution profile can also be illuminating subplot(2,2,3) plot(x,u(10,:)) title('Thoi diem t = 10 h') xlabel('Chieu cao z (m)') ylabel('Ham luong pha ran u(z,10)') % A solution profile can also be illuminating subplot(2,2,4) plot(x,u(end,:)) title('Thoi diem t = 15 h') xlabel('Chieu cao z (m)') ylabel('Ham luong pha ran u(z,15)') % -function [c,f,s] = pdex1pde(x,t,u,DuDx) c = 1; f = 0.01*DuDx; s = 2.905*exp(-21.943*u)*(21.943*u-1)*DuDx; % -function u0 = pdex1ic(x) u0 = 0.01; % -function [pl,ql,pr,qr] = pdex1bc(xl,ul,xr,ur,u) LÊ HẢI KIÊN 82 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng pl ql pr qr = = = = 0; -1; 0.35*2.905*exp(-21.943*u); -1; LÊ HẢI KIÊN 83 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng Phụ lục 5: Mơ hình hóa q trình lắng liên tục, ổn định function concentration_profile_classifer % Gia tri ban dau roh_l = 1000; % Khoi luong roh_s = 1300; % Khoi luong g = 9.81; cf = 0.09; % Ham luong pha cc = 0.12; % Ham luong pha cd = 0.32; % Ham luong pha q = - 0.000181; rieng pha long (kg/m3) rieng pha ran (kg/m3) ran ban dau ran toi han ran cuoi %HE SO HAM fbk u_inf = -0.00008; % He so ham fbk (m/s) cbk = 4.32; % He so ham fbk c_max = 0.3; % He so ham fbk %COMPRESSION PARAMETERS alfa_1 = 2.05; % He so ham sigma (Pa) alfa_2 = 14.69; % He so ham sigma % Giai phuong trinh vi phan c =[cc:0.005:cd]; z0 = 0; [c,z] = ode45(@(c,z) -((roh_s-roh_l)*g.*c.*(q*(c-cd)+(u_inf.*c.*(1c).^cbk))./((alfa_1*alfa_2*exp(alfa_2*c)).*(u_inf.*c.*(1-c).^cbk))), c, z0); c; z; n = length(c); ZZ=zeros(n,1); for i=1:n ZZ(i) = z(n+1-i); end %Ket qua plot(c,ZZ, '- s'); title('CHIEU CAO Zc VOI NANG SUAT THAY DOI') xlabel('Ham luong pha ran (-)') ylabel('Chieu cao zc (m)') legend ('cd = 0.27') zc = max(z) LÊ HẢI KIÊN 84 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng Phụ lục 6: Thiết kế thiết bị lắng cào function design_classifier %STEP - INPUT Q = 150; % Nang suat lang cua be (m3/h) zc_L = 0.2; % Ty le giua chieu cao be voi chieu cao phan lang nen ep cf = 0.09; % Ham luong pha ran vao cd = 0.32; % Ham luong pha ran cc = 0.12; % Ham luong pha toi han roh_s = 1300; % Khoi luong rieng pha ran (kg/m3) roh_l = 1000; % Khoi luong rieng pha long (kg/m3) %HE SO HAM fbk u_inf = -0.00008; cbk = 4.32; %HE SO HAM SIGMA alfa_1 = 2.05; % He so ham sigma (Pa) alfa_2 = 14.69; % He so ham sigma c_max = 0.38; %STEP - XAC DINH AU c = [cc:0.001:cd]; G = (1./(roh_s.*u_inf.*c.*(1-c/c_max).^cbk)).*(c./cd-1); AU = max(G) % XAC DINH D S = AU*Q/3600 D = (4*S/3.14)^0.5 LÊ HẢI KIÊN 85 ... 3: Thiết kế mơ hình hóa thiết bị lắng Chương 4: Kết luận LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng CHƢƠNG TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan thiết bị lắng cào. .. kinh nghiệm, chi phí cao LÊ HẢI KIÊN Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng - Thời gian bảo trì máy móc thiết bị phức tạp 1.1.2 Các vùng làm việc thiết bị lắng kiểu cào. .. dụng phổ biến mơ hình chiều cải tiến thiết kế hình học thiết bị lắng tối ưu hóa hiệu hoạt động LÊ HẢI KIÊN 22 Nghiên cứu thực nghiệm mơ hình hóa q trình làm việc thiết bị lắng  Mơ hình thủy lực