9.3. TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LỌC BỤI DẠNG TÚI VẢI
9.3.2.1. Tính toán công nghệ
- Lưu lượng khí thải: L11 6L0 6936 = 5616 (m3/h).
- Diện tích bề mặt lọc cần thiết được xác định theo công thức:
104
60 0,9
5616 q
S L
(m2)
Trong đó :
q : Khả năng thoát khí hay vận tốc lọc , phụ thuộc dạng vải lọc (m3/m2.s). Chọn vải lọc là vải bằng sợi thuỷ tinh thì q = 0,3 ÷ 0,9 (m3/m2.ph),
Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.
SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 67 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê
q = 0,9 (m3/m2.ph).
- Thiết bị gồm nhiều túi vải đường kính 160mm, chiều cao 3m có khung lồng vào và cố định đầu trên vào bản đục lỗ (hình vẽ????). (S0 = 1,5072 m2).
- Số túi vải cần thiết là: n 69 5072 , 1
104
0
S
S ; Lấy n = 70 (túi).
- Các túi này được bố trí thành 7 hàng, mỗi hàng 10 túi. Ngoài ra, cần thiết kế thêm một hàng 10 túi vải làm các túi hoàn lưu. Vậy, số túi vải thực tế là n’= 80 túi, diện tích bề mặt lọc thực tế là St = n’S0 = 80 1,5072 = 120,576 (m2).
Chọn máy nén khí:
Thời gian rũ bụi τ (s) rất ngắn, thường chỉ vài giây đối với thiết bị rủ bụi bằng khí nén, chọn τ = 2s.
Ở đây quá trình rủ bụi được điều khiển tự động bằng các vale điện tử được gắn trực tiếp trên mỗi hàng ống dẫn khí nén thổi thẳng vào túi vải (gồm có 8 hàng ống, mỗi hàng có 10 miệng thổi).
- Lượng khí nén rủ bụi cho mỗi túi vải vào khoảng 4 l/s, áp suất 5 atm.
- Lưu lượng khí cho mỗi lần rủ bụi:
Q = 10 4 = 40 (l/s) = 144 (m3/h).
Nguyên tắc rủ bụi:
- Chọn máy nén với các thông số sau:
+ Áp suất : 5 atm.
+ Lưu lượng khí nén: 144 m3/h.
- Lượng hệ khí đi vào thiết bị làm sạch:
Gv = L ρk = 5616 1,1502 = 6459,5 (kg/h).
Trong đó: ρk là khối lượng riêng của không khí khô khi P=760mmHg, ρk = 1,1502 kg/h (tại 34oC).
- Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo phần trăm khối lượng đi vào thiết bị lọc:
100% 0,13
1,1502 10 1,5 ρ
γ C
3
k v
v (%)
- Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo phần trăm khối lượng đi ra thiết bi lọc:
γr γv(1η)0,13(197,04%)= 0,004 (%) - Lượng hệ khí đi ra khỏi thiết bị:
6451,36
0,004 100
0,13 6459,5 100
y 100
y G 100
Gr v v
(kg/h)
- Lưu lượng khí sạch hoàn toàn:
6451,1
100 0,13 6459,5 100
100 y G 100
Gs v v
(kg/h)
- Lượng bụi thu được:
Gb GvGr 6459,56451,368,14 (kg/h) 9.3.2.2. Tính cấu tạo thiết bị:
- Phân bố túi vải làm 8 hàng, mỗi hang gồm 10 túi.
- Chọn khoảng cách giữa các túi là 200 mm, giữa các hang là 200 mm.
- Sử dụng thép CT3 6mm làm khung túi.
- Đầu phụt khí làm bằng:….
Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.
SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 68 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê
- Tính bề dày thân:
+ Chọn vật liệu:
Điều kiện làm việc của thiết bị:
- Thiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn ít nếu có chỉ do các yếu tố xâm thực, ma sát.
- Nhiệt độ làm việc toC = 45oC.
- Thiết bị làm việc chịu áp suất trong với áp suất làm việc Plv= 1at = 9,81.104 (N/m2) = 0,0981 (N/mm2).
Chọn vật liệu là thép cacbon thường để chế tạo thiết bị:
- Ký hiệu thép: CT3.
- Giới hạn bền: k = 380.106 (N/m2).
- Giới hạn chảy: c = 240.106 (N/m2).
- Chiều dày tấm thép: b = 4 – 20 (mm).
- Độ dãn tương đối: = 25%.
- Hệ số dẫn nhiệt: = 50 (W/m.oC).
- Khối lượng riêng: = 7850 (kg/m3).
- Áp suất thử thuỷ lực: Pth = 1,5Plv.
Chọn công nghệ gia công là hàn tay bằng hồ quang điện, bằng cách hàn giáp mối 2 bên.
Hệ số hiệu chỉnh: = 1.
9.3.2.3. Tính toán đường ống dẫn khí thải:
- Bất kì hệ thống thông gió hút bụi nào cũng mang tính chất vận chuyển bụi trên đường ống từ nguồn phát sinh đến thiết bị xử lí.
- Quá trình vận chuyển những hạt rắn lẫn trong dòng không khí gọi là vận chuyển bằng đường ống hoặc còn gọi là vận chuyển bằng khí ép.
- Điều kiện cơ bản để các phần tử hạt rắn có thể lơ lửng trong không khí là:
lực tác dụng lên phần tử hạt rắn do dòng không khí chuyển động từ dưới lên trên gây ra phải bằng hoặc lớn hơn trọng lượng bản thân của hạt.
- Theo công thức (10-5)[]:
h
3 2
2
o γ
6 G πd 2gγS
λv 2gγF K v
P
Trong đó:
P : lực tác dụng do ma sát giữa không khí và bề mặt xung quanh của hạt, kg.
Ko : hệ số tỉ lệ đến ảnh hưởng của sự chảy bọc quanh hạt của dòng không khí.
S : bề mặt xung quanh của hạt, m2.
γ : Trọng lượng đơn vị của không khí, kg/m3. λ : Hệ số ma sát.
v : vận tốc của dòng không khí trong ống dẫn, m/s.
F: tiết diện trực đối lớn nhất của hạt theo phương trục đối xứng, m2.
- Thành phần của lực ma sát trong phương trính (10-5) không đáng kể, có thể bỏ qua, từ đó:
Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.
SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 69 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê
o h
treo K
3,3 dγ
v (m/s)
- Thông thường, đối với hệ thống vận chuyển bằng khí ép ta có Ko = 0,5. Khi đó:
vtreo 4,7 dh 4,7 0,00012000 2,1 (m/s)
- Đối với bụi than hoạt tính nói riêng và chất độn nói chung, đường kính hạt d
= 5 ÷ 100μkm( chọn d = 0,0001m), γh = 1900 ÷ 2000 kg/m3 ( chọn γh = 2000 kg/m3).
- Vận tốc làm việc của hệ thống phụ thuộc vào hàm lượng μ của vật liệu rời được vận chuyển theo dòng không khí:
0,0013
1 , 6451
4 , 8 L
μG
Trong đó:
G: Lượng vật liệu, kg/s; G = 8,4 kg/h.
L: Lưu lượng không khí sạch trên đương ống, kg/h; L = 6451,1 kg/h.
Khi μ ≤ 1 : vận tốc làm việc vlv = (1,25 ÷ 1,3) vtreo. vvl1,3vtreo 1,32,12,73 (m/s)
a. Đối với nhánh thứ nhất
- Chọn nhánh từ thiết bị lọc bụi đến máy ML – 6 là nhánh dài nhất làm nhánh chính. Còn nhánh phụ là nhánh rẽ xuống Máy ML – 5.
1a. Tính tổn thất cho nhánh chính
- Lưu lượng không khí hút tại mỗi máy là L = 936 m3/h, tại mỗi máy có 2 miệng hút được dẫn từ đường ống dẫn chính vào thân thiết bị với lưu lượng hút là L1 = 468 m3/h.
* Đoạn 1 – 2: có lưu lượng L = 468 m3/h, l = 3,7 m.
- Chọn vận tốc không khí là v = 6,5 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:
L = 468 m3/h; D = 160 mm; R = 3,55 pa/m; v =6,5 m/s; Pđ = 25,8 pa;
R.l = 13,1 pa.
- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 1- 2, ξ:
+ Trở lực miệng hút, = 10o: ξ = 0,05.
+ Cút 900 có R = 2D: ξ = 0,2.
+ Chạc ba nhánh thẵng: ξ = 0,29.
Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,54.
- Tổn thất áp suất:
P = R×l + ΔPđ ×ξ = 3,77 × 3,7 + 25,8 × 0,54 = 27 (pa)
Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.
SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 70 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê
* Đoạn 2 – 3: có lưu lượng L = 936 m3/h, l = 12,7 m.
- Chọn vận tốc không khí là v = 8,3 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:
L = 936 m3/h; D = 200 mm; R = 4,22 pa/m; v =8,3 m/s; Pđ = 42,1 pa;
R.l = 53,6 pa.
- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 2- 3, ξ:
+ Van điều chỉnh: ξ = 0,05.
+ Chạc ba nhánh thẵng:ξ = 0,28.
Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,33.
- Tổn thất áp suất:
P = R×l + ΔPđ ×ξ = 4,22 × 12,7 + 42,1 × 0,33 = 67,5 (pa)
* Đoạn 3 – 4: có lưu lượng L = 1404 m3/h, l = 1,5 m.
- Chọn vận tốc không khí là v = 9,8 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:
L = 1404 m3/h; D = 225 mm; R = 4,98 pa/m; v =9,8 m/s; Pđ = 58,7 pa;
R.l = 7,47 pa.
- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 3 - 4, ξ:
+ Chạc ba nhánh thẵng: ξ = 0,27.
Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,27.
- Tổn thất áp suất:
P = R×l + ΔPđ ×ξ = 4,98 × 1,5 + 58,7 × 0,27 = 23,32 (pa) * Đoạn 4 – 5: có lưu lượng L = 1872 m3/h, l = 32,5 m.
- Chọn vận tốc không khí là v = 14,7 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:
L = 1872 m3/h; D = 250 mm; R = 7,5 pa/m; v =16,6 m/s; Pđ = 132,2 pa;
R.l = 243,75 pa.
Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.
SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 71 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê
- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 4 - 5, ξ:
+ Cút 900 có R = 2D: ξ = 0,2.
+ Cút 600 có R = 2D: ξ = 0,12.
+ Chạc ba ống quần: ξ = 0,1.
Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,62.
- Tổn thất áp suất:
P = R×l + ΔPđ ×ξ = 7,5 × 32,5 + 168,5 × 0,62 = 124,18 (pa) * Đoạn 7 – 8: có lưu lượng L = 15000 m3/h, l = 6,5 m.
- Chọn vận tốc không khí là v = 17,6 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:
L = 15000 m3/h; D = 550 mm; R = 4,8 pa/m; v =17,6 m/s; Pđ = 189,4 pa;
R.l = 31,2 pa.
- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 7- 8, ξ:
+ Con vịt chuyển: ξ = 0,4.
+ Ngoặt vuông sắc cạnh: ξ = 0,4.
+ Cút 90o có R = 2D: ξ = 0,2.
Tổng hệ số tổn thất: ξ= 1,4.
- Tổn thất áp suất:
P = R×l + ΔPđ ×ξ = 4,8 × 6,5 + 189,4 × 1,4 = 296,4 (pa) * Đoạn 8 – 5: có lưu lượng L = 15000 m3/h, l = 2 m.
- Chọn vận tốc không khí là v = 17,6 m/s. Theo phụ lục 9 – Thông gió và xử lý khí thải. Ta tìm được đường kính ống dẫn D mm, tổn thất áp suất đơn vị R (pa/m), áp suất động Pđ (pa). Như sau:
L = 15000 m3/h; D = 550 mm; R = 4,8 pa/m; v =17,6 m/s; Pđ = 189,4 pa;
R.l = 9,6 pa.
- Tìm tổng trở cục bộ trên đoạn 8 - 5, ξ:
+ Van điều khiển : ξ = 0,05.
Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.
SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 72 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê
+ Côn mở rộng trước quạt, α = 10o: ξ = 0,05.
Tổng hệ số tổn thất: ξ= 0,1.
- Tổn thất áp suất:
P = R×l + ΔPđ ×ξ = 4,8 × 2 + 189,4 × 0,1= 28,54 (pa) Bảng 8.1. Tính toán tổn thất của hệ thống xử lý
Đoạn
Lưu lượng hút D (mm)
l (m)
v (m/s)
R
(pa/m) ΔPđ
(pa)
PΣ (pa) L
(m3/h) L (m3/s)
1 - 2 7488 2,08 400 7 16,6 6,57 168,5 150,46
2 - 3 15000 4,168 550 2,25 17,6 4,8 189,4 39,21 4 -5 15000 4,168 550 5,5 17,6 6,57 189,4 124,44
6 - 2 15000 2,08 400 3 16,6 4,8 168,5 124,18
7 - 8 15000 4,168 550 6,5 17,6 4,8 189,4 296,4
8 - 5 15000 4,168 550 2 17,6 4,8 189,4 28,54
Hiện trạng môi trường và thiết kế hệ thống xử lý môi trường không khí tại công ty cổ phần cao su Đà Nẵng.
SVTH : Đinh Thị Việt Hà - Lớp 01MT Trang 73 GVHD: GVC - ThS. Nguyễn Thị Lê
Chương 10