<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG </b>

L p: K thuớ ỹ ật môi trường K62 SHSV: 20174690

<b>HÀ NỘI - 6/2021 </b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>NHI</b>Ệ<b>M VỤ THI T KẾ </b>Ế ĐỒ<b>ÁN MÔN HỌC </b>

Họ và tên Sinh viên: Vũ Đăng Hiếu Lớp: Kỹ thuật mơi trường Khóa: 62

I. Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống hấp thụ khí H2S

<b>II. Các số liệu ban đầu: </b>

- Hỗn hợp khí cần tách : H2S trong khơng khí- Dung mơi: nước

- Lưu lượng khí vào tháp: 12000 m<small>3</small>/h - Nồng độ H S: y<small>2đ = 0,045 (mol/mol) </small>- Hiệu suất yêu cầ = u: 80%

- Nhiệt độ áp suất và lượng dung môi: mô phỏng theo một số điều kiện - Loại thiêt bị: Tháp đệm

<b>III. Các phần thuyết minh và tính tốn: </b>

1. Mở đầu

2. Tính tốn thiết kế tháp hấp thụ (đường kính, chiều cao, trở lực) 3. Tính tốn thiết bị phụ

- Tính bơm- Tính máy nén khí4. Tính tốn cơ khí 5. Kết luận IV. Các bản vẽ:

Bản vẽ cấu tạo tháp hấp thụ(A0)

V. Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Phạm Hồng Liên VI. Ngày giao nhiệm vụ: Ngày 15 tháng 3 năm 2021 VII. Ngày hoàn thành nhiệm vụ:

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

Chương III. CÁC PHẦ<b>N THUY</b>ẾT MINH VÀ TÍNH TỐN

<b>1. Mở đầu </b>

<b>1.1. </b>Sơ lược về khí H<b><small>2</small>S </b>

Khí sunfuahiđrơ(H2S) là một chất khí độc hại, khơng màu sắc nhưng có mùi trứng thối đặc trưng rất khó chịu. Trong cơng nghiệp khí này xuất hiện trong khí thải của các q trình sử dụng, nhiên liệu hữu cơ chứa sunfua, các quá trình tinh chế dầu mỏ, các quá trình tái sinh lợi hoặc ở khu vực chế biến thực phẩm, rác thải của thành phố do các chất hữu cơ bị thối rữa. Hàng năm có khoảng 3 triệu tấn H2S được sinh ra từ cơng nghiệp. Ngồi ra H2S cịn được sinh ra ở các vết nứt núi lửa, hầm lò khai thác than, cống rãnh, hồ nước cạn, ao tù, bờ biển… nơi mà có các động thực vật thối rửa. Khí H2S tác động tới con người: Với nồng độ thấp (xấp xỉ 5 ppm) H2S gây nhức đầu khó chịu; ở nồng độ cao (>150ppm) có thể gây tổn thương màng nhày của cơ quan hô hấp. ở nồng độ xấp xỉ 500ppm gây ỉa chảy, viêm phổi và khi đạt đến nồng độ 700 900ppm H2S nhanh chóng xuyên qua màng -túi phổi và thâm nhập vào mạch máu, có thể gây tử vong. Đối với thực vật H2S có thể làm tổn thương lá cây, rụng lá và giảm sinh trưởng. Với các đặc điểm như trên thì việc để phát tán khí H2S vào mơi trường là rất nguy hiểm và gây hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy, xử lý H2S trong khí thải là việc rất cần thiết.

<b>1.</b>2. Phương pháp xử lý H<b><small>2</small>S </b>

<b> </b>Khí H2S thường được xử lý bằng phương pháp hấp thụ, tác nhân sử ụng để ấ d h p th ụthường là than hoạt tính hoặc NH ... Trong ph<small>3</small> ạm vi đồ án này, với nhiệm vụ được giao là hấp th ụ khí H2S bằng nước. Đây là phương pháp hấp th vụ ật lý nên hiệu su t h p th ấ ấ ụ khơng cao. Do đó ta phải chọn điều kiện làm việc của tháp hấp thụ nhiở ệt độ thấp và áp suất cao để nâng cao hiệu suất hấp thụ

<b>1.3. Tháp đệm </b>

Tháp đệm được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa chất vì đặc điểm dễ thiết kế, gia công, chế ạo và vận hành đơn giản. Tháp đệm đượ t c sử dụng trong các quá trình hấp thụ, chưng luyện, h p ph ấ ụ và mộ ố q trình khác. Tháp có dạng hìnt s h trụ, trong có chứa đệm, tùy vào mục đích thiết kế mà đệm có thể được xếp hay đổ lộn xộn. Thông thường lớp đệm dưới thường được sắp xếp, khoảng từ l p 3 tr đi, đệm được đổ lộn x n ớ ở ộ

Tháp đệm có những ưu điểm sau: - Cấu tạo đơn giản

- Bề mặt tiếp xúc pha ớn, hi u su t cao l ệ ấ- Trở lực trong tháp không quá lớn - Giới hạn làm việc tương đố ộng i r

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

Tuy nhiên, tháp có nhược điểm là khó thấm ư t đớ ều đệm làm giảm khả năng hấp thụ...

<b>1.4</b>. Phương pháp hấp thụ xử lý <b>H<small>2</small>S c a h </b>

Sơ đồ ủ <b>ệ thống</b>

1. Bể chứa dung môi 2. Bơm chất lỏng 3. Tháp hấp th ụ4. Máy nén khí 5. Van an tồn Thuyết minh dây chuyền:

- Hỗn hợp khí cần x ử lý chứa H2S và khơng khí được máy nén khí đưa vào từ phía dưới đáy tháp. Nước từ bể chứa được bơm li tâm đưa vào tháp hấp thụ, trên đường ống có van điều chỉnh lưu lượng và đồng hồ đo lưu lượng. Nước được bơm vào tháp với lưu lượng thích hợp, tưới từ trên xuống dưới theo chiều cao tháp hấp thụ - Hỗn hợp khí sau khi đi qua lớp đệm xảy ra quá trình hấp th sụ ẽ đi lên đỉnh tháp và

ra ngồi theo đường ống thốt khí. Khí sau khi ra khỏi tháp có nồng độ khí H2S giảm, mức độ ảm tùy thuộc vào hiệ gi u suất hấp th cụ ủa tháp hấp th ụ

- Nước sau khi hấp th H S ụ <small>2</small> đi xuống đáy tháp đi và ra ngồi theo đường ống thốt chất lỏng. Nước sau khi hấp thụ nếu nồng độ H S <small>2</small> cao sẽ được xử lý và tái sửdụng.

2

1

4 5

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

Yđ: nồng độ phần mol tương đối của H S trong <small>2</small> khí đi vào tháp ( kmol H2S /kmol khí trơ)

Yc: nồng độ phần mol tương đối của H2S trong khí đi ra khỏi tháp ( kmol H2S /kmol khí trơ)

Xđ: nồng độ phần mol tương đối của H2S trong nước đi vào tháp( kmol H2S/ kmol dung môi)

Xc: nồng độ phần mol tương đối của H2S trong nước đi ra khỏi tháp( kmol H<small>2S </small>kmol dung môi)

Do H2S là khí khó hịa tan trong nước mà lưu lượng h n hỗ ợp khí vào tháp là 12000Nm<small>3</small>/h.Nên ta tách làm 2 tháp mỗi tháp có lưu lượng 6000 Nm<small>3</small>/h Chọn nhiệt độ làm việc T =25<small>0</small>C→T =298K

<small>1+9,424 10.−3</small> = 9,336.10<small>−3</small>_{(kmol /kmol )}

Lưu lượng hỗn hợp khí: G<small>y</small>= n =^𝑃<small>0.𝑉</small>

<small>𝑅𝑇0</small>=_0,^6000.1₀₈₂_.298= 245 54, (kmol/h) Lưu lượng khí trơ đi vào trong tháp

Gtrơ =<small>Gy</small>

<small>1+𝑌đ</small> = <small>245,54</small>

<small>1+0,04712</small>^{= 234,49(}kmol/h) a. Thiết lập đường cân bằng

Phương trình đường cân bằng có dạng:

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

Ycb= 1 (1 <i>m X</i>)Với m = ^𝜓

<small>𝑃</small>là hằ^{ng s}ố cân bằng pha, trong đó:Ψ: hệ số Henri(mmHg)

P : áp suất hỗn hợp khí đầu vào (mmHg)

Tra bảng IX.1( Sổ tay quá trình thiết bị cơng nghệ hóa chất – tập 2, trang 139), ta có: ψ_𝐻₂_S(25℃) = 0,414.10<small>6</small>_mmHg

1 (1 )

<i>mXm X</i>

Phương trình đường làm việc

Lượng dung môi tối thiểu: G<small>x min</small>= 𝐺<small>𝑡𝑟</small>.<small>𝑌đ−𝑌𝑐</small>

<small>𝑋𝑐𝑏đ−𝑋đ</small>Với giả thiết 𝑋_𝑐=𝑋_𝑐𝑏đ

Tại 𝑋<small>𝑐𝑏đ</small>, Y<small>cb = Yđ </small> = 0,04712(kmol 𝐻<small>2</small>S /kmol khí trơ)Từ phương trình đường cân bằng Y<small>cb= </small>

1 (1 )

<i>mXm X</i>

 ⇒ X<small>cbc= </small>

(1 )

<i>m</i> <i>m Y</i>= 4,13.10<small>−4</small> (kmol 𝐻₂S /kmol nước)

⇒ 𝐺<small>𝑥𝑚𝑖𝑛</small>= 𝐺<small>𝑡𝑟ơ</small>_𝑋^𝑌_𝑐𝑏𝑐^Đ^−𝑌_−𝑋^𝑐_đ=234 49, .^{0.04712−9,424 10}_{4,13 10}_. <small>−4</small>^. ⁻³= 21506 08, (kmol/h) Lượng dung môi cần thiết để hấp thụ : Gx = β. G<small>xmin </small>

Thơng thường β = 1,2÷1,5. Chọn β = 1,2 ⇒ G = 1,2 x 21506,08 = 25807,299(kmol/h) <small>x</small>⇒^𝐺<small>𝑥</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

0.000343 0.047119 0.038747 0.00035 0.047944 0.039629

<small>00.00005 0.0001 0.00015 0.0002 0.00025 0.0003 0.00035 0.0004 0.00045</small>

Đồ thị đường cân bằng và đường làm việc

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

Đường kính thiết bị được tính theo cơng thức: 4

 ^(m)

Với Vtb: Lưu lượng trung bình của pha khí (m<small>3</small>/h) <i><small>tb</small></i>: Vận tốc trung bình pha khí (m/s) Tính Vtb:

Với 𝑉_đ= <small>000</small>. .

<small>2</small> =^{1200 1135}⁺₂ ^,2 = 1167,6 (m<small>3</small>/h)+) Tính khối lượng riêng trung bình: Khối lượng riêng của lỏng và khí:ρ<small>H2O,25℃</small>= 997,08 (kg m⁄ <small>3</small>). ρ_H₂_S,đktc= 1,5392 (kg m⁄ <small>3</small>). Ở điều kiện làm việc: 25℃ at, 5 m ρ_H₂_S,lv= ρ_H₂_S,đktc.^T<small>0.plv</small>

<small>p0.Tlv</small>= 1,5392.^273.3800_760.298 = 7,0504 (kg m⁄ <small>3</small>). ρ<small>kk,lv</small>= ^1,293.p<small>lv</small>

<small>(1+0,00367.tlv).760</small>= _(1+0,^1,293.3800_{00367 25).760}_. = 5,9217 (kg m⁄ <small>3</small>). Suy ra: ρ_y,tb= y . ρ_{tb H}₂_S,lv+ (1 − y_tb). ρ<small>kk,lv</small>.

= 0,0272 0504.7, + (1 − 0,0272). 5,9217= 5,9524 (kg m⁄ <small>3</small>)x_tb

 = ^𝑀^H<small>2S</small>. 𝑥_𝑡𝑏

𝑀<small>H2S</small>. 𝑥<small>𝑡𝑏</small>+ 𝑀<small>𝐻2𝑂</small>. (1 − 𝑥<small>𝑡𝑏</small>) = ^{34 72035 10}^.1, ^.

34 72035 10.1, . <small>−4</small>+ . (1 − 1,18 72035 10. <small>−4</small>)= 3,25 10. <small>−4</small>

ρ<small>x,tb</small>= _xtb<small></small>¹

<small>ρH2S,lv</small>⁺^1−xtb<small>ρH2O</small>^{} = _{3,25 10}_{. −4}¹

<small>7.0504+</small>^{1−3,25 10}_997,08^{. −4}= 953,56 (kg m⁄ <small>3</small>)+)Tính độ nhớt

-Pha l ng: ỏ

Coi độ nh t của nước thay đổi khơng đáng kể ở p=5atmớTra bảng I.102-Sổ tay q trình thiết bị ậ t p 1: 𝜇 =<small>𝑥𝑡𝑏</small> <i><small>H</small></i><small>2</small><i><small>S</small></i>(25<small>0</small>C)=

<i><small>H O</small></i>

 (25<small>0</small>C)= 0,8937.10<small>-3</small>Ns/m<small>2 </small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10">

 (25<small>0</small>C)=0,013. 10<small>-3</small>Ns/m<small>2 </small> Tra bảng I.114 ta có: 𝜇<small>𝑘𝑘</small>(25 C,1at)=1851.<small>0</small> 10<small>−8</small>_Ns/m<small>2 </small>𝜇<small>𝑘𝑘</small>(25<small>0</small>C,20at)=1991. 10<small>−8</small>_Ns/m<small>2 </small>⟹ 𝜇<small> </small> _𝑘𝑘(25<small>0</small>C,4,839at)=1,879. 10<small>−5</small>_Ns/m<small>2 </small>

𝑀_𝑦𝑡𝑏= 𝑦_𝑡𝑏. 𝑀_H₂_S+ (1 − 𝑦_𝑡𝑏). 𝑀<small>𝑘𝑘</small>= 0,0272 34 + (. 1 − 0,0272 29 29 136). = , (_{𝑘𝑚𝑜𝑙)}^𝑘𝑔<small>Áp dụng công thức: 𝑀𝑦𝑡𝑏</small>

<small>𝜇𝑦𝑡𝑏</small>=^𝑦<small>𝑡𝑏.𝑀H S2</small>

 +^(1−𝑦<small>𝑡𝑏).𝑀𝑘𝑘</small>

<small> 𝜇𝑘𝑘 </small>

<small> </small>Trong đó𝜇 , 𝜇<small>𝑦𝑡𝑏 𝐻2𝑆</small>, 𝜇<small>𝑘𝑘</small>: độ nhớt trung bình của pha khí, của 𝐻<small>2</small>𝑆 và của khơng khí ở điều kiện làm việc 25<small>0</small>C, Ns/m<small>2</small>

𝑀_𝑦𝑡𝑏, 𝑀_𝐻₂_𝑆, 𝑀_𝑘𝑘: khối lượng phân tử ủa pha khí, của c 𝐻₂𝑆 và của khơng khí ở điều kiện làm việc 25 C <small>0</small>

⟹ 𝜇<small>𝑦𝑡𝑏</small>= _0,_{0272 34}_. ^29,136

0,013 10. <small>−3</small>+ (1 − 0,0272 29).1,879 10. <small>−5</small>

= 1,853 10. <small>−5</small>(Ns/𝑚<small>2</small>) +Tính vận tốc đảo pha:

Áp dụng công thức:

Y =1,2.e<small>-4X</small> ( II-187 ) Với

<small>3</small>. .. .

<i>Yg V</i>

    _  _ 

 

 : tốc độ đảo pha, m/s Vđ: thể tích tự do của đệm, m<small>3</small>/m<small>3</small>

 : bề mặ riêng của đệm, mt <small>2</small>/m<small>3</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 11</span><div class="page_container" data-page="11">

Tháp hấp thụ 𝐻<small>2</small>𝑆 mang tính axit nên ta chọn đệm vòng Rasig đổ lộn xộn: đệm bằng sứ kích thước 35×35×4.0 có

Cơng thức:𝐷 = √ ^4.V<small>tb</small>

<small>𝜋.3600.𝜔</small>_𝑡𝑏= √_𝜋.₃₆₀₀^4.¹¹⁶⁷_.0,1074^,6 = 1, (𝑚) →96 Quy tròn D=2m a. Tính tốn chiều cao tháp

Chiều cao tháp được xác định theo phương pháp số đơn vị chuyển khối: H = hdv.my (m)

Trong đó: H: chiều cao tháp, m

h : chi u cao m<small>dv</small> ề ột đơn vị chuy n kh i, m ể ố

</div><span class="text_page_counter">Trang 12</span><div class="page_container" data-page="12">

m<small>y: số đơn vị</small> chuy n kh i ể ốXác định chiều cao một đơn vị chuyển khối: h = h <small>dv1</small>+ ^'. <i><small>y</small></i> ₂

<i>m GhG</i> (m)

Trong đó: h1: chiều cao 1 đơn vị chuyển khối ứng với pha khí h<small>2: chiều cao 1 đơn vị</small> chuy n khể ối ứng với pha lỏng

m’: giá trị trung bình của tg góc nghiêng đường cân bằng Y*=f(X) v i mớ ặt phẳng ngang

Tính h1 và h2:

Re ^{0, 4} <i><small>ysy</small></i>

  

→ 𝑅𝑒_𝑦=^0,4.5,_{1,853 10}^{9524 1263}_. ₋₅^.0,_{. 135 = 120 212}, Pry: chuẩn s Pran: ố Pr <i><small>y</small></i>

Dy = <small>0,0043 10.−4 1,5.𝑇𝑃.(𝑉</small>_𝐻2𝑆¹ <small>+𝑉</small>_𝑘𝑘¹<small>)</small>

<small>5×( ,932</small> ¹<small>+29,9</small>¹<small>)</small>². √¹₃₄+₂₉¹ = 2,81 10. <small>−6</small>_(m<small>2</small>/s)Vậy Pry = ^1,^{853 10}^. ⁻⁵

<small>5,9524×2, .81 10−6</small>= 1,1078

 ℎ<small>1</small>=_0,₁₂₃^0,78_×1×₁₃₅× 120 212, <small>0,25</small>× 1,1078² = 0,1665(𝑚)

</div><span class="text_page_counter">Trang 13</span><div class="page_container" data-page="13">

- ℎ₂= 256 × (^𝜇<small>𝑥</small>

<small>𝜌𝑥</small>) × 𝑅𝑒<small>𝑥</small>^0,25× 𝑃𝑟<small>𝑥</small>^0,5 (II-177) Rex là chuẩn số Renoyd đối với pha lỏng:

Rex = <small>0, ×𝐺04𝑥</small>

<small>𝐹𝑡×𝜎𝑑×𝜇𝑥</small>= _3,_{14 135}^{0,04 129 06}_× ^×_×8,937.^, ₁₀₋₄= 13 63, (II-178) Prx là chuẩn số Pran đối với pha lỏng: Prx= <small>𝜇𝑥</small>

<small>𝜌𝑥×𝐷𝑥</small> (II-165) Dx: hệ số khuếch tán của 𝐻<small>2</small>𝑆 vào nước ở nhiệt độ 25<small>o</small>C

B: hệ số, dung môi là nước B=4,7 (II-134)

𝑣_𝑆𝑂₂ : thể tích mol của 𝐻₂𝑆 ở 20<small>o</small>C, 𝑣_𝐻₂_𝑆= 32,9 cm<small>3</small>/mol (II-127) 𝑣<small>𝐻2𝑂</small>: thể tích mol của H2O ở 20<small>o</small>C, 𝑣<small>𝐻2𝑂</small>= 18,9 cm /mol <small>3</small> (II-127) 𝜇<small>𝐻2𝑂</small>: độ nhớt của nước ở 20<small>o</small>C, 𝜇<small>𝐻2𝑂</small> = 1,005×10<small>-3</small> Ns/m <small>2</small>= 1,005 cP (bảng I.102-94)  D <small>20</small>= <small>10−6</small>

<small>1×4,7 1,√ 005.( ,9321/3+18,91/3)</small>². √¹₃₄+₁₈¹= 1,7967 10. <small>−9</small>_(m<small>2</small>/s)b = <small>0,2, 𝜇√</small>_𝐻2𝑂

<small>953, ×1,9763.5610−9</small>= 474 23,  h <small>2</small>= 256 × (^8,937.10_953,56⁻⁴)

× 13 63, <small>0,25</small>× 474 23, <small>0,5</small>= 1,026𝑚 Tính m’: Từ phương trình cân bằng ta có: m’ = 114,2 Vậy ta xác định được chiều cao của một đơn vị chuyển khối: hdv = 0,1665 +^114,2×1,95_129,06 × 1,026= 1,937 m

</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14">

Xác định số đơn vị chuyển khối:

0 0.009424 0 0.009424 106.112054 0.583118 5.092012 0.00005 0.014927 0.005477 0.00945 105.821013 0.583364

0.0001 0.02043 0.011014 0.009416 106.201411 0.587376 0.00015 0.025933 0.016611 0.009321 107.279198 0.595377 0.0002 0.031435 0.02227 0.009165 109.109365 0.607766 0.00025 0.036938 0.027992 0.008946 111.782093 0.625166 0.0003 0.042441 0.033778 0.008663 115.433417 0.549332 0.000343 0.047119 0.038747 0.008371 119.453147 0.098934 0.00035 0.047944 0.039629 0.008315 120.26285 0.679122 0.0004 0.053447 0.045546 0.007901 126.562579 0.182458 0.000413 0.054878 0.047095 0.007783 128.490638

Cơng thức tính số đơn vị chuyển khối: my = ∫^𝑌<small>đ</small>_𝑌−𝑌^𝑑𝑌_𝑐𝑏

<small>𝑌𝑐</small> (II.175) →Số đơn vị chuyển khối là m<small>y = 5,092 </small>

 H = 1,937×5,092 = 9,86m. Quy chuẩn H = 9,9m

Đây thực chất là chiều cao lớp đệm, Chiều cao của tháp ngoài chiều cao của lớp đệm cịn tính đến chiều cao từ mặt trên của đệm đến đỉnh tháp và từ mặt dưới đệm tới đáy tháp và khoảng cách giữa hai lớp đệm.

Áp dụng công thức:

Htháp = H<small>đệm</small> + H<small>đệm-nắp</small> + H<small>đệm-đệm + Hđệm-đáy </small> Hđệm-nắp = 1 m

 Hđệm-đệm = 0,5×2=1 m do tách lớp đệm làm ba  Hđệm-đáy = 1 m

Vậy chiều cao tháp Htháp = 9,9 + 1 + 1 + 1 = 12,9 m b. Trở lực

Áp dụng công thức ΔP = ΔPu + ΔPk Trong đó:

- ΔPk: Tổn thất đệm khơ- ΔPu: Tổn thất đệm ướt

Tháp hấp thụ đạt hiệu suất cao nhất khi vận tốc của khí bằng vận tốc đảo pha

</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15">

 Trở lực của tháp đẹm đối với hệ khí – lỏng dưới điểm đảo pha có thể xác định được bằng công thức sau:

ΔPu = (1 + 𝐾 ∆𝑃) <small>𝐾</small>= ∆𝑃<small>𝐾</small>[1 + 𝐴<small>1</small>. (^𝐺<small>𝑥</small>

<small>𝐺𝑦</small>)^0,405. (^𝜌<small>𝑦</small>

<small>𝜌𝑥</small>)^0,225. (^𝜇<small>𝑥</small>

<small>𝜇𝑦</small>)^0,045] [II-190] (*) Trong đó:

 ΔPu: tổn thất áp suất khi đệm ướt tại điểm đảo pha có tốc độ của khí bằng tốc độ của khí đi qua đệm khơ (N/m<small>2</small>)

 ΔPk: tổn thất của đệm khô (N/m<small>2</small>)

 Gx, Gy: lưu lượng của lỏng và của khí (kg/h)  ρx, ρ : khối lượng riêng của lỏng và của khí (kg/m<small>y 3</small>)  µx, µ : độ nhớt của lỏng và khí (Ns/m<small>y 2</small>)

 A1: hệ số (ứng với điểm tốc độ làm việc bằng 0,85 tốc độ đảo pha)  A1 = 5,1

Tổn thất áp suất của đệm khơ tính theo cơng thức: ΔPk = 𝜆<small>′</small>._𝑑^𝐻_𝑡𝑑.^𝜌<small>𝑦,𝜔</small>_𝑡2

<small>2</small> =^𝜆₄^′.^𝐻,𝜎<small>𝑑</small>

<small>𝑉</small>_𝑑 .^𝜔<small>𝑡𝑏</small>²<small>.𝜌𝑦</small>

Rey = 121,354  ở chế độ xoáy và đệm là đệm vòng đổ lộn xộn 𝜆<small>′</small>=_𝑅𝑒¹⁶

<small>𝑦</small>^0,2=_{120 212}¹⁶_, <small>0,2</small>= 6,14 Tính trở lực đệm khơ: ΔPk = ^𝜆^′

<small>𝑉</small>_𝑑 .^𝜔<small>𝑡𝑏</small>²<small>.𝜌</small>_𝑦

<small>2</small> =^6,14₄ .^9,9×135_0,78<small>3</small> .^0,¹⁰⁷⁴²₂^×5,9524= 148,4 (N/m<small>2</small>)  ΔP<small>u = </small>148,4 1 + 5,1.[ (^129,06_1,95)^0,405. (^5,9524_953,56)^0,225. (^8,937.10_{1, 3.}_{85 10}⁻⁴<small>−5</small>)^0,045]

= 1719,17 (N/m ) <small>2</small>

 ΔP = ΔPu+ ΔPk = 148,4+ 1719,17= 1867,57 (N/m ) <small>2</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 16</span><div class="page_container" data-page="16">

<b>3. Tính tốn thiết bị phụ3.1. Bơm </b>

Trong cơng nghiệp, bơm ly tâm được sử dụng rộng rãi và có nhiều loại khác nhau về cấu tạo cũng như cách vận hành. Bơm ly tâm được phân loại theo nhiều cách khác nhau như theo số bậc, theo cách đặt bơm, theo điều kiện vận chuyển của chất lỏng từ guồng ra thân bơm và theo 1 số đặc trưng khác Theo dây chuyền công nghệ trong bài ta chọn bơm ly tâm 1 cấp nằm ngang.

a. Nguyên tắc làm việc của bơm ly tâm:Nguyên tắc hoạt động:

Bơm ly tâm làm việc theo nguyên tắc ly tâm. Chất lỏng được hút và đẩy cũng như nhận thêm năng lượng là nhờ tác dụng của lực ly tâm khi cánh guồng quay.Bộ phận chính của bơm là cánh guồng trên có gắn những cánh có hình dạng nhất định, bánh guồng được đặt trong thân bơm và quay với tốc độ lớn. Chất lỏng theo ống hút vào tâm guồng theo phương thẳng góc rồi vào rãnh giữa các guồng và cùng chuyển động với guồng. Dưới tác dụng của lực ly tâm, áp suất của chất lỏng tăng lên và văng ra vào thân bơm, vào ống đẩy theo phương tiếp tuyến. Khi đó ở tâm guồng tạo nên áp suất thấp. Nhờ áp lực mặt thoáng bể chứa, chất lỏng dâng lên trong ống hút vào bơm. Khi guồng quay chất lỏng được hút liên tục, do đó chất lỏng được chuyển động đều đặn. Đầu ống hút có lắp lưới lọc để ngăn khơng cho rác và vật rắn theo chất lỏng vào bơm gây tắc bơm và đường ống. Trên ống hút có van một chiều giữ cho chất lỏng trên đường ống hút khi bơm ngừng làm việc. Trong ống đẩy có lắp van một chiều để tránh chất lỏng bất ngờ dồn vào bơm gây ra va đập thủy lực làm hỏng bơm

b. Ưu nhược điểm của bơm ly tâm:

</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">

Trong tất cả các loại bơm ( bơm pitong, bơm ly tâm, bơm xoáy lốc, bơm răng khía, bơm vít xoắn ) thì bơm ly tâm được dung phổ biến hơn chúng có nhiều ưu điểm như:

- Bơm ly tâm khi khởi động cần phải đuổi khơng khí ra khỏi bơm và ra khổi ống hút nên phải mồi nước trước khi vận hành

c. Tính toán để lựa chọn bơm Áp suất mặt thoáng P1 = 9,81.10 N/m <small>42</small>

<b>Áp suất làm việc P = 5atm=4,839.1,013. 10</b><small>5</small> = 490190,7 N/m <small>2</small>Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s <small>2</small>

Ở 25<small>o</small>C: ρnước = 997,08 kg/m <small>3</small> = 0.8973. Ns/m

Áp suất toàn phần của bơm H(m): Áp dụng phương trình becnulli ta có:

Mặt cắt 1-1 và 1’-1’: 𝑃<small>1</small>

𝜌. 𝑔 +2. 𝑔 =^𝜔¹ 𝜌. 𝑔 +^𝑃^𝑣 ^𝜔^𝑣

2. 𝑔 + 𝐻<small>ℎ</small>+ ℎ<small>𝑚ℎ</small>(1) Mặt cắt 2-2 và 2’-2’:

𝜌. 𝑔 +^𝜔^𝑟

2. 𝑔 =𝜌. 𝑔 +^𝑃² 2. 𝑔 + 𝐻^𝜔² <small>𝑑</small>+ ℎ<small>𝑚𝑑</small>(2) Trong đó:

P1: áp suất bề mặt nước không gian hút P2: áp suất không gian đẩy

ρ: khối lượng riêng của nước

</div><span class="text_page_counter">Trang 18</span><div class="page_container" data-page="18">

Pv: áp suất của chất lỏng trong ống hút lúc vào bơm Pr: áp suất của chất lỏng trong ống đẩy lúc ra khỏi bơm Hh, H<small>d: chiều cao ống hút và ống đẩy</small>

hmh, h<small>md: tổn thất áp suất do trở lực gây ra trong ống hút và ống đẩy</small>ℎ_𝑚ℎ+ ℎ_𝑚𝑑=^∆𝑃_𝜌.𝑔= ℎ<small>𝑚</small>

ΔP: áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục sức cản thủy lực trong hệ thống, áp suất toàn phần của bơm là hiệu áp suất giữa 2 đoạn hút và đẩy

ω1: vận tốc nước ở bể chứa, ω1 = 0

ω2: vận tốc nước khi vào tháp hay trong ống đẩy ω1’(hay ω ): vận tốc nước khi vào bơm <small>v</small>ω2’(hay ω ): vận tốc nước khi ra khỏi bơm<small>r</small>Thực tế: ω = ω<small>2 2’ </small>

Trong đó: V là lưu lượng thể tích chất lỏng đi trong ống, m<small>3</small>/s 𝑉 =^𝐺<small>𝑥đ×𝑀𝐻 𝑂</small>₂ =^{25807,299 ×18} = 0,129 (m<small>3</small>/s)

</div>