CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN, THẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG LÒ UV TRONG HỆ THỐNG XỬ LÝ NƯỚC BALLAST
3.3. Kết quả mô phỏng và thực nghiệm
3.3.1 Kết quả mô phỏng trong trường hợp lò sử dụng một đèn UV
Trong trường hợp này tác giả mô phỏng lò UV sử dụng 1 đèn UV công suất 480W, vị trí đèn được đặt tại tâm lò. Hình 3.2 là kết quả mô phỏng sự phân bố cường độ tia UV theo mặt cắt ngang của lò và hình 3.3 là kết quả mô phỏng sự phân bố cường độ tia UV dọc theo trục của lò
Hình 3.2 kết quả mô phỏng sự phân bố cường độ tia UV theo mặt cắt ngang của lò
Hình 3.3 kết quả mô phỏng sự phân bố cường độ tia UV dọc theo lò
Từ đồ thị sự phân bố cường độ UV dọc theo đèn và lò ta thấy cường độ UV giảm dần khi bán kính R tăng. Tại các điểm khác nhau dọc theo lò nhưng cách đều đèn thì cường độ UV sấp xỉ bằng nhau (trừ các điểm gần 2 đầu đèn). Như vậy các trường hợp mô phỏng sau tác giả chỉ mô phỏng sự phân bố cường độ UV tại mặt cắt ngang tại điểm giữa lò phản ứng ( trong tất cả các trường hợp mật độ phân bố cường độ tia UV dọc theo lò là như nhau ).
3.3.2. Kết quả mô phỏng khi lò sử dụng nhiều đèn UV
Như đã trình bày ở trên chúng ta cần phải thiết kế được lò UV lưu lượng xử lý tối đa là 200 m3/h thì lò phải bức xạ ra cường độ tia UV trung bình trong lò là 142 mW /cm2. Để có thể thiết kế được lò UV có cường độ như vậy ta có thể lựa chọn các giải pháp khác nhau như sử dụng ít đèn nhưng công suất lớn hoặc nhiều đèn công suất nhỏ. Qua việc mô phỏng với số lượng và công suất đèn uv khác nhau. Tác giả đã lựa chọn việc thiết kế lò UV với 8 đèn UV công suất mỗi đèn là 800W là hợp lý nhất.
Cũng qua việc mô phỏng cho các trường hợp bán kính phân bố đèn khác nhau, tác giả đã tìm ra bán kính phân bố đèn R=6.5cm cho cường độ trung bình tia UV trong lò là lớn nhất. Kết quả mô phỏng cho ta giá trị cường độ trung bình của lò khi sử dụng 7 đèn UV là 147 mW /cm2 (hình 3.4), khi sử dụng 8 đèn UV là 168 mW /cm2 (hình 3.5).
Kết quả mô phỏng cho ta thấy khi sử dụng 7 đèn UV cũng cho ta mức cường độ tia UV mà đáp ứng được công suất xử lý tối đa của lò UV là 200 m3/h. Như vậy với tính toán thiết kế ở trên ta đã có độ dư công suất, điều này phù hợp với quá trình khai thác thực tế là hệ thống vẫn đáp ứng được công suất định mức khi một đèn bị hỏng hoặc tất cả các đèn bị già hóa mất đi một phần công suất theo thời gian đối với những năm đầu khai thác.
Hình 3.4 Kết quả mô phỏng lò UV sử dụng 7 đèn UV
Hình 3.5 Kết quả mô phỏng lò UV sử dụng 8 đèn UV 3.3.3 Kết quả thực nghiệm
Hình 3.6 một số hình ảnh lò UV sau khi chế tạo
Sau khi tính toán thiết kế và mô phỏng nhóm ngiên cứu đã tiến hành thực hiện chế tạo lò ( Hình 3.6) với các thông số dựa vào những kết quả trên cụ thể là:
- Bán kình lò là 13.7cm;
- Chiều dài lò là 147 cm;
- Số lượng đèn UV trong lò là 8 đèn , mỗi đèn có công suất là 800W;
- Bán kính phân bố đèn R=6.5cm;
Sau khi có được lò UV nhóm nghiên cứu thực hiện các công việc như lắp đèn UV vào lò UV. Đổ đầy nước vào lò UV sau đó điều chỉnh độ đục nhằm mục đích thay đổi hệ
số hấp thụ của nước cho tới khi giống hệ số hấp thụ trong trường hợp mô phỏng thì dừng lại. Tiếp theo thực hiện đo cường độ UV với các số lượng đèn khác nhau bằng thiết bị đo chuyên dụng ( hình 3.7 )
Hình 3.7 Đo cường độ tia UV thực tế bằng thiết bị đo chuyên dụng
Kết quả cường độ tia UV trong lò đo được cho các trường hợp số lượng đèn khác nhau được chỉ ra ở bảng 3.1
Bảng 3.1 Số liệu cường độ tia UV thực tế khi số đèn UV khác nhau
STT Số lượng đèn Cường độ UV trung bình (mW/cm2)
1 8 171.366
2 7 149.976
3 6 128.478
4 5 106.945
5 4 85.804
6 3 64.629
7 2 43.149
8 1 21.798
Như vậy qua kết quả đo đượng thực tế ta thấy:
Giá trị cường độ tia UV trung bình đo được thực tế trong lò có kết quả gần giống trong trường hợp mô phỏng. Giống như trường hợp mô phỏng sự thay đổi cường độ trung bình tia UV trong lò tuyến tính với việc thay đổi số lượng đèn.