CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ VẬN CHUYỂN VẬT LIỆU RỜI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1. Cơ sở lý thuyết về vận chuyển vật liệu rời
2.1.2. Các phương pháp vận chuyển vật liệu rời
2.1.2.2. Vận chuyển bằng khí nén
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị vận chuyển bằng khí nén dựa trên sự vận chuyển vật liệu rời hoặc vật liệu dạng kiện nhỏ dưới tác dụng của dòng khí trong đường ống vận chuyển. Các vật liệu rời, bột được di chuyển trong đường ống ở trạng thái lơ lửng nhờ dòng không khí chuyển động. Nguyên tắc chuyển động cơ bản là nhờ sự chênh lệch áp lực ở đầu và cuối đường ống chuyển. Áp lực được tạo thành bằng cách giảm áp suất của không khí hút hoặc tăng áp suất của không khí đẩy. Vận tốc của dòng khí thường bằng hoặc lớn hơn vận tốc thăng bằng của hạt rắn.
Thiết bị vận chuyển bằng khí nén được sử dụng rộng rãi ở các công trình xây dựng lớn, trong các xí nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng như cát, đá răm nhỏ, đặc biệt là để vận chuyển xi măng. Ở các cảng sông, cảng biển chúng được dùng vận chuyển hàng dạng hạt, dạng bột từ tàu lên bờ, từ bờ xuống tàu.
a. Ưu điểm
- Quá trình chất, dỡ và vận chuyển có thể được cơ giới hoàn toàn
- Có khả năng phối hợp sự vận chuyển với một vài nguyên công công nghệ khác nhau (như hút các phần nhỏ ra, sấy,…)
- Chiều dài vận chuyển lớn tới 1800m, năng suất tới 300tấn/giờ b. Nhược điểm
SVTH: Nguyễn Đình Linh 13 - Tiêu tốn năng lượng cao
- Thiết bị không thể dùng để vận chuyển các laoị vật liệu dẻo và dính ướt.
2.1.2.2.2 Phân loại
Theo tổn thất áp suất được tạo thành có thể chia hệ thống vận chuyển khí động làm 3 loại:
Các hệ thống áp suất thấp, trong đó tổn thất áp suất thấp không vượt quá 5.103 N/m2.
Các hệ thống áp suất trung bình, trong đó tổn thất áp suất thấp lớn nhất không vượt quá 104 N/m2.
Các hệ thống áp suất cao, trong đó tổn thất áp suất lớn hơn 104 N/m2. a) Hệ thống vận chuyển bằng khí động ở áp suất thấp và trung bình
Nguyên lý: Vật liệu được cấp vào và vận chuyển trong đường ống nhờ có độ loãng (độ chân không của không khí trong ống dẫn), hệ thống này còn được gọi là hệ thống chân không.
Hình 2.4 – Thiết bị vận chuyển khí nén kiểu hút với áp suất thấp và trung bình Vật liệu (1) được hút từ đống vật liệu qua một hoặc nhiều vòi hút (2), ở tại đầu hút không khí và vật liệu được hòa trộn tạo thành hỗn hợp (bao gồm không khí và vật
SVTH: Nguyễn Đình Linh 14 liệu) gọi là hỗn hợp khí. Hỗn hợp khí chuyển động thành một dòng liên tục trong ống mềm (3). Hỗn hợp từ đường ống dẫn đi vào bộ phận dỡ liệu (4), tại đây do diện tích mặt cắt lớn nên tốc độ chuyển động của dòng hỗn hợp khí giảm xuống đột ngột, cùng với tác dụng của trọng lượng bản thân của các phần tử mà vật liệu được lắng xuống, đi qua van (6), còn không khí lẫn bụi tiếp tục đi vào bộ phận lọc bụi (7), không khí được lọc sạch bụi, không khí sạch đi qua quạt gió (8) ra ngoài môi trường.
Đặc điểm: Các thiết bị kiểu hút có kết cấu đơn giản, trọng lượng không lớn, kích thước nhỏ, nhược điểm của chúng là năng suất không lớn, khoảng cách và độ cao vận chuyển nhỏ do hạn chế trị số chân không trong hệ thống.
b) Hệ thống vận chuyển bằng khí động với áp suất cao
Hình 2.5 – Thiết bị vận chuyển bằng khí với áp suất cao
Nguyên lý: Trong hệ thống này cấp vật liệu và vận chuyển vật liệu nhờ lực đẩy của dòng không khí chuyển động trong đường ống dẫn.
Vật liệu đi từ phễu cấp liệu qua van quay vào ống dẫn nhờ vào áp lực không khí do máy nén tạo ra, vật liệu được di chuyển theo đường ống dẫn đi vào bộ phận dỡ liệu, ở đây có tiết diện lớn nên tốc độ chuyển động của dòng khí giảm xuống đột ngột cùng với tác dụng của trọng lực bản thân các phần tử vật liệu lắng xuống rồi qua van
SVTH: Nguyễn Đình Linh 15 chuyển hướng rồi xuống phiễu chứa, không khí chứa bụi vào bộ lọc bụi và đưa khí sạch ra môi trường bên ngoài.
Đặc điểm: So với hệ thống vận chuyển theo kiểu hút thì vận chuyển theo kiểu đẩy có những ưu điểm như: có khả năng vận chuyển vật liệu đi xa hơn và vận chuyển vật liệu với nồng độ hỗn hợp cao hơn. Nhưng nó không thể hút được tại các vị trí nạp liệu.
Để đảm bảo cho các hệ thống vận chuyển bằng không khí làm việc không bị ngưng trệ và đáng tin cậy, cần chọn tốc độ không khí như sau:
Trường hợp vận chuyển hạt trong các ống dẫn thẳng đứng lấy v = 22 m/s khi nồng độ là à ≤ 4 kg/kg và v = 25 m/s khi à > 4 kg/kg.
Trường hợp vận chuyển hạt trong cỏc ống dẫn nằm ngang khi à = 1 ữ 4 kg/kg v ≥ 18 ÷ 22 m/s.