Kết luận:
Qua phân tích ở trên tôi thấy phương án đặt ống dẫn dung dịch hóa chất trên đường ống xả của bơm hiệu quả hòa trộn không cao, không thể đáp ứng yêu cầu kỹ thuật của thiết bị. Chỉ có phương án đặt ống dẫn dung dịch hóa chất trên đường ống hút có thể đảm bảo yêu cầu kỹ thuật của thiết bị. Do vậy tôi chọn phương án đặt ống dẫn dung dịch hóa chât trên đường ống hút.
II.2.2. Lựa chọn phương án định lượng. II.2.2.1.Các phương án định lượng.
Ở đây ta tính toán, thiết kế thiết bị định lượng cung cấp dung dịch hóa chất để xử lý nước cho ao nuôi tôm thâm canh. Ta có thể sơ lược nguyên lý làm việc như sau: dung dịch hóa chất được đựng trong thùng hóa chất sau đó được đưa xuống ao nhờ có ống dẫn vào ống hút của bơm do có chêch lệch áp suất mà dung dịch hóa chất được đưa xuống ao. Cho nên yêu cầu ta phải thiết kế bộ phận định lượng để dưa dung dịch hóa chất xuống theo yêu cầu từ 0,1 ‰ – 0,5 ‰.
Phương án 1:Định lượng dùng phao
2 4 3 1
Trong đó:
1: Bể định lượng 2: Phao định lượng
3: Ống cao su hoặc ống nhựa mềm 4: Van
Hình 4: Cấu tạo phao dùng đểđịnh lượng
Trong đó:
1: Ống thu dung dịch 2: Ống thông hơi
3: Đầu nối ống cao su hoặc ống nhựa mềm
Nguyên lý làm việc:
Dung dịch cần hòa trộn chảy qua màng chắn có lỗ thu hẹp được lắp ở đầu ống thu dung dịch gắn ở đáy phao và ống cao su (hoặc ống nhựa mềm), qua vòi dẫn dung dịch sang ống hút của bơm. Lỗ thu hẹp của màng chắn phải có đường kính phù hợp với cột nước H, sao cho dung dịch không chảy đầy trong ống nhựa mềm. Để tránh không khí đọng lại ở chỗ cao của ống gây ra hiện tượng có áp, phải bố trí ống thông hơi. Đầu dưới ống thông hơi, nối với ống thu dung dịch, đầu trên phải cao hơn mức dung dịch trong bể định lượng. Như vậy, khi chiều cao H không đổi, đường kính của màng chắn cố định, thì lưu lượng dung dịch chảy vào bể trộn là không đổi, muốn thay đổi lưu lượng dung dịch ta phải thay màng chắn có kích thước đường kính lỗ khác hoặc ta thay đổi chiều cao H.
1
2
0° 10° 15° 20° 30° 40° 20° 30° 40° 50° 60° 80° 90° 100° 110° 120° 130° 140° 150° 160° 170°
Phương án 2:Thay đổi diện tích qua khe hẹp van. Lý thuyết:
Ta có mối quan hệ giữa lưu lượng và diện tích qua khe hẹp của van như sau Q=V.m.S
Trong đó :
V: Là vận tốc qua của nước qua van
S: Diện tích tiết diện khe hẹp của van ứng với độ mở khác nhau của van µ: Hệ số lưu lượng
Hình 5: Sơđồ nguyên lý định lượng bằng cách thay đổi qua tiết diện van và cấu tạo bảng chia
Trong đó:
1. : Van
2. : Bình đựng dung dịch hóa chất 3. : Bảng chia
4. : Tay vặn của van 2
4 1
Nguyên tắc làm việc như sau:
Mở van dung dịch hóa chất qua van chảy ra đường ống. Nếu ta muốn điều chỉnh lưu lượng Q qua van thì ta quay tay vặn của van đến các góc độ đã tính toán ta thu được lưu lượng Q theo yêu cầu. Trên bộ chia độ ta ghi sẵn các góc độ ứng với các liều lượng từ 0,1‰ -0,5‰. Khi cần đưa dung dịch xuống với liều lượng bao nhiêu thì ta mở van các góc độ tương ứng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Phương án 3: Bình định lượng kiểu xi –phông.
Hình 6: Sơ đồ nguyên lý bình định lượng kiểu Xi- Phông.
Trong đó: 1 : Bình đựng hóa chất 2: Ống thông khí 3: Thước vạch 4: Ống xi- phông 3 2 1 4
Nguyên tắc làm việc:
Tốc độ cho dung dịch quyết định bởi độ cao H( chênh lệch độ sâu ống thông khí cắm vào trong dung dịch và đoạn miệng ra của ống xi- phông ). Bình cho thuốc loại này là loạii kín, chỉ có ống thông khí thông với khí quyển và dung dịch chảy ra lỗ miệng ra ống xi – phông. Lượng dung dịch hóa chất cho ra khỏi bình điều tiết bằng cách thay đổi độ sâu cắm vào dung dịch của ống thông khí.
Kết luận:
Phương án định lượng dùng phao không thể đặt trên đường ống hút vì dùng phao và kiểu xi- phông, sự thay đổi lưu lượng dựa vào thay đổi khoảng H nhỏ do đó không thể lắp trực tiếp ống dẫn dung dịch vào ống hút chỉ có thể cho chảy tự nhiên khi đó không khí vào ống hút của bơm nhiều, xảy ra hiện tượng sâm thực phá hủy cánh hơm. Do vậy phương án dùng phao và phương án định lượng kiểu xi-phông không thể dùng được. Nên ta chỉ có thể chọn phương án định lượng bằng cách thay đổi góc mở của van.
II.3.Chọn phương án thiết kế thiết bị xử lý nước cấp.
Để áp dụng cho việc nuôi tôm thâm canh, qui mô trang trại thì tất cả các yếu tố đều rất quan trọng, ta không thể coi nhẹ cho dù vấn đề đó là nhỏ nhất. Ngoài ra, để đạt được những yêu cầu kỹ thuật về ngành nuôi thì ta phải áp dụng những thiết bị cơ khí vào phục vụ cho ngành nuôi.
Qua phân tích trên tôi nhận thấy phương án định lượng bằng cách thay đổi tiết diện qua van liên kết với bơm hỗn lưu, đặt ống dẫn dung dịch sinh hóa trên đường ống hút của bơm là hiệu quả và hợp lý nhất. Nó vừa đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật về ngành nuôi và lại đảm bảo tính kinh tế cho người nuôi, nâng cao hiệu quả trộn các hóa chất, phương án này đảm bảo yêu cầu kỹ thuật ký thuật cơ bản nêu ở trên đó là:
- Hòa trộn dung dịch tốt
Trong đó: 1. Ống hút 2. Bộ định lượng 3. Thùng đựng dung dịch hóa chất 4. Ống xả 5. Động cơ
Hình7 : Bản vẽ tổng thể thiết bị xử lý nước cấp dùng trong nuôi thâm canh
1
2 3
4
II.4 Thiết kế kỹ thuật.
II.4.1. Thông số kỹ thuật của bơm dùng để cấp nước.
Qua khảo sát thực tế ta thấy hầu hết các trại nuôi tôm thường dùng bơm ly tâm để cấp nước cho các đìa nuôi tôm, bơm này do công ty chế tạo bơm Hải Dương sản xuất
Hình 8: Hình dạng bơm
Nguyên lý hoạt động:
Nguyên lý hoạt động của bơm ly tâm dựa vào nguyên lý tác dụng của lực ly tâm. Giả sử lúc đầu chất lỏng chứa đầy trong bơm, khi bơm làm việc, trục bơm quay bánh công tác, do chất lỏng có khối lượng lên chịu tác dụng của lực ly tâm do bánh công tác gây ra, dưới tác dụng của lực ly tâm, chất lỏng chuyển động theo biên dạng cong của bánh công tác đi từ tâm bánh động ra ngoài và tập trung lại theo rãnh xoắn ốc của vỏ rồi đi vào ống đẩy với áp suất cao hơn, đó là quá trình đẩy
Đồng thời tại miệng hút của bánh động tạo nên vùng chân không nếu chất lỏng được hút liên tục vào bơm do sự chênh lệch áp suất tại miệng hút, đó là quá trình hút. Vì vậy chất lỏng được hút và đẩy liên tục, tạo nên dòng chảy liên tục qua bơm.
Các thông số kỹ thuật của bơm như sau: - Ký hiệu bơm HL 290-6 có 4 cực từ
- Công suất động cơ 7,5 (KW) - Lưu lượng bơm: Q= 290 (m3/h) - Hck= 5 m (cột nước)
Do đa số các trung tâm nuôi tôm thường dùng loại bơm này và loại bơm này rất thông dụng do vậy ta chọn bơm này liên kết với thiết bị hòa trộn để xử lý nước cấp cho nuôi tôm thâm canh qui mô trang trại.
II.4.2. Thiết kế thùng định lượng.
II.4.2.1. công dụng của thùng yêu cầu kỹ thuật
Công dụng của thùng: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thùng dùng để đựng dung dịch hóa chất để xử lý nước cho ao nuôi Yêu cầu thùng:
- Không bị các chất hóa học ăn mòn
- Không để các chất hóa học gỉ ra bên ngoài
II.4.2.2. Tính toán thể tích thùng
Từ yêu cầu kỹ thuật thiết bị trộn dung dịch hóa chất đưa xuống xử lý nước tối đa 0,5 ‰, lưu lượng bơm 290 (m3/h) thông thường thiết bị hoạt động 1 giờ sau đó kiểm tra rồi mới cho thiết bị hoạt động tiếp. Để kích thước thùng vừa phải ta đưa ra thể tích bình chứa dung dịch hóa chất là:V= 0,5‰ x290 =0,145 m3 . Vậy chọn thùng chứa 150 lít.
II.4.2.3. Kết cấu thùng đựng và vật liệu chế tạo
Qua khảo sát kết cấu của bơm có một số thông số ta cần quan tâm như sau: - Chiều cao chân đế bơm 15 cm
- Chiều dài đế 100 cm - Chiều rộng đế là 40 cm
- Chân đế bơm làm bằng thép chữ ∩ do vậy ta có thể gắn chân thùng định lượng vào chân đế của bơm bằng bulông
Như ở trên ta đưa ra thể tích bể trộn do vậy ta đưa các kích thước có bản và kết cấu của bể như sau:các kích thước cơ bản của thùng LxBxH = 550 x 400x 700
Hình 9 : Hình dạng thùng và khung thùng đựng hóa chất II.4.2.4. Vật liệu làm thùng và khung thùng
Bể đụng hóa chất gồm có 2 phần khung và thùng đựng, khung được làm từ thép góc 30x30x3 thép CT3 còn thùng đựng dung dịch hóa chất làm bằng thép tấm có bề dày là 1,5 các tầm thép này được hàn với nhau tạo thành thùng sau đó hàn gắn với khung chịu lực phía trên, chân thùng làm bằng thép góc 40x40x3 gắn với thùng nhờ bu lông.
Hình 10: kết cấu chân thùng đựng dung dịch hóa chất II.4.2.5. Kiểm tra bền chân bểđựng dung dịch
Theo kết cấu của thùng đựng dung dịch, ta có 4 chân được bố trí tại 4 góc của thùng đựng, do đó trọng lực G phân bố đều lên 4 cột. Vậy ta kiểm tra bền của 4 cột khi chịu được trọng lượng G của toàn bộ thùng đựng dung dịch khi có dung dịch khối lượng G = 170 Kg.
Theo hình , ta thấy mỗi cột chịu lực nén G/4. Ta kiểm tra cột theo điều kiện kéo nén đúng tâm
Hình 11: Biểu đồ nội lực thanh
Ta có ứng suất sinh ra trong mỗi cột khi chịu nén ) / ( 11 , 2 ) 37 40 .( 3 . 4 1700 4 2 mm N F G F Nz n = + = = = s (1)
Điều kiên bền của cột :
[ ]n
n s
s £ (2)
Ta chọn [ ]s n =160N/mm2 >2,11(N/mm2)
Từ (1) và (2), ta thấy điều kiện bền nén của thanh được đảm bảo.
Như ta đã biết, đối với thanh chịu kéo nén đứng tâm, có nhiều trường hợp mặc dù ứng suất trong thanh chưa vượt quá giới hạn ứng suất cho phép theo độ bền. nhưng thanh vẫn bị phá hủy đột ngột do mất ổn định. Để thanh khỏi mất ổn định, lực nén trên thanh không được vượt quá giới hạn nhất định gọi là lực tới hạn.
Theo Ơ – Le ta có: Lực tới hạn 2 min 2 ) . ( . . l J E Pth m p = Trong đó:
E: mô đuyn đàn hồi của vật liệu
Jmin : Mô đuyn quán tính theo phương có độ cứng nhở nhất L: chiều dài thanh
μ : Hệ số phụ thuộc vào các loại kết cấu Ứng suất tới hạn : 2 2. l p s E F Pth th = = Trong đó: .l m l = : Độ mảnh của thanh
F J i min
min = : Bán kính quán tính của tiết diện (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Những công thức trên chỉ áp dụng khi vật liệu còn làm việc trong miền đàn hồi. Để thỏa mãn điều kiện này thì độ mảnh của thanh phải lớn hơn hoặc bằng một giá trị nhất định ứng với mỗi loại vật liệu.
th E s p l0 = 2. Với sth :
Với sơ đồ trên thì ta có:
Jx = jy = Jx1+a12.F1+Jx2+a22.F2 = 57153,25 ( mm2) F= 3.( 40 + 37) =231 (mm2) ) ( 73 , 15 mm F j i= =
Theo điều kiện liên kết, ta có : μ =2 Ta có : l = mi.l =89,0 Với thanh này: λ0= 100 Như vậy λ < λ0
Do đó ta không thể tính lực tới hạn theo công thức Ơ – Le mà tính theo công thức sau: σth = a- b.λ = 208,54 ( MN/m2)
Pth= σth.F= 48,17 (KN) Điều kiện ổn định là: σ < φ.[ σ]n
φ: Hệ số giảm ứng suất cho phép, chọn theo bảng φ =0,69 ta thấy sn = FP =2,11(N/mm2)<0,69.208,54=143,89
II.4.2.6.Kiểm tra bền mối hàn.
Theo kết cấu như trên thì ta kiểm tra xem mối hàn có đủ bền không ở đây ta chỉ kiểm tra mối hàn đáy thùng với 4 mặt bên của thùng vì mối hàn chịu ứng suất lớn nhất.
Sơ đồ tính tương đương như sau:
Hình 12: Sơ đồ kiểm tra bền mối hàn L: là chiều dài mối hàn
K: chiều cao mối hàn lấy bằng 1,5
Theo kết cấu trên thì mối hàn có thể bị hỏng tại tiết diện phân giác của mối hàn vì tại đây mối hàn chịu ứng suất lớn nhất, mối hàn giáp mí do đó ta kiểm tra bền theo điều kiện bền cắt. ) / ( 75 , 0 ) 550 400 ( 2 . 7 , 0 . 5 , 1 1500 . 7 . 0 . 1500 2 mm N k l F G = + = = = t
Kiểm tra điều kiện bền :
[ ] 96( / ) 6 , 0 k = N mm2 £ s t Vậy mối hàn đủ bền
II.4.3. Thiết kếđường ống dẫn dung dịch. II.4.3.1. Công dụng .
Đường ống dùng để dẫn dung dịch xuống đường ống hút của bơm để hòa trộn do vậy ống dẫn phải kín không bị hóa chất làm hỏng. Giảm ma sát trên đường ống nhằm giảm trở
II.4.3.2. Chọn vật liệu làm ống.
Ta chọn vật liệu làm bằng đồng vì các hóa chất ta sử dụng để đưa xuống xử lý không phải là những chất làm phá hủy đồng. Vật liệu làm ống dẫn là nhựa mềm. Loại ống nhựa này có bán nhiều trên thị trường. Họng dẫn dung dịch phía dưới làm bằng đồng.
II.4.3.3.Xác định tiết diện van và đường kính ống dẫn. Trường hợp 1 (H1 không đổi)
Hình 13: Sơđồ tính toán với H1 không đổi
Thùng chứa dung dịch có các kích thước cơ bản sau: LxBxH = 0,55 x 0,4 x 0,7
Mực nước dung dịch cần hoà trộn có chiều cao H1 = 0,7 m (mực nước dung dịch trong thùng không ảnh hưởng đến liều lượng chất phản ứng đưa vào bể trộn).
Dung dịch cần hoà trộn chảy qua vòi có van K( giả sử S là diện tích khe hẹp của van ứng với các góc mở van khác nhau) gắn ở đáy bình chứa sang ống hút của bơm.
Khi chiều cao H không đổi, với bình chứa có các kích thước nhỏ ta coi như vận tốc, lưu lượng dòng chảy từ bình qua vòi sang ống hút của bơm là không thay đổI trên sốt chiều dai của vòi ( có nghĩa là bỏ qua tổn thất ma sát trên toàn bộ chiều dài của đường dẫn dung dịch - bỏ qua ảnh hưởng của chiều dài vòi) coi tổn thất qua van K là không đáng kể.
Lưu lượng từ bình chứa chảy sang ống hút của bơm chịu ảnh hưởng bởi cột áp do mực nước trong bình H1 và độ cao chân không của bơm.
oáng huùt cuûa bôm
H1
Lý thuyết và các công thức tính toán [ 5 ] (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});