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

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI </b>

<b>VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG </b>

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

<i><b>LỜI MỞ ĐẦU </b></i>

Hiện nay, do sự phát triển của các ngành công nghiệp tạo ra các sản phẩm phục vụ cho con người, đồng thời cũng tạo ra một lượng chất thải vô cùng lớn và làm phá vỡ cân bằng sinh thái gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Trong đó, Sunfu dioxit (SO<small>2</small>) là loại chất ơ nhiễm phổ biến trong sản xuất công nghiệp. Nguồn phát thải khí SO<small>2</small> chủ yếu là các trung tâm nhiệt điện, các loại lò nung, lò hơi khi đốt nguyên liệu than, dầu và khí đốt có chứa lưu huỳnh hoặc các hợp chất có chứa lưu huỳnh. Ngồi ra, một số cơng đoạn sản xuất trong cơng nghiệp hóa dầu, luyện kim, cũng thải ra bầu khí quyển một lượng lớn SO<small>2</small>.

Vấn đề ô nhiễm bầu khí quyển bởi SO<small>2</small> từ lâu đã trở thành mối hiểm họa của nhiều quốc gia ví dụ như hiện tượng khói mù quang hóa ở London khiến hàng ngàn người thiệt mạng, và rất nhiều thảm họa khác đặc biệt ở các quốc gia phát triển trên thế giới. Vì những lý do nêu trên, việc xử lý khí thải nói chung và SO nói riêng đã phát triển thành <small>2</small>một ngành công nghiệp và vẫn đang phát triển một cách mạnh mẽ.

Ngoài tác dụng làm sạch bầu khí quyển, bảo vệ mơi trường, xử lý SO<small>2</small> cịn có ý nghĩa kinh tế to lớn vì SO thu hồi được từ khí thải là nguồn nguyên liệu để sản xuất axit <small>2</small>sunfuaric hay lưu huỳnh nguyên chất.

Trong đồ án này em sẽ thực hiện khảo sát một phương án: xử lý SO<small>2</small>bằng phương pháp hấp thụ với dung môi là nước. Nhằm tình hiểu xem: quá trình xử lý có đạt hiệu quả và phù hợp về kinh tế hay khơng ? Có thể áp dụng để xử lý khí thải trong các ngành sản xuất cơng nghiệp và sinh hoạt ?

Em xin chân thành cảm ơn giáo viên – Tiến sĩ: Nguyễn Phạm Hồng Liên. Cơ đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong q trình hồn thiện đồ án. Qua đồ án em có thêm nhiều kiến thức thực tế, và rèn luyện khả năng tự học, tự nghiên cứu ngày càng hoàn thiện hơn.

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

2.4. Tính tốn đường kính trong của tháp: ... 5

2.5. Tính chiều cao làm việc của tháp đệm: ... 10

5.1. Chiều dày thân tháp ... 25

5.2. Tính chiều dày đáy, nắp ... 27

5.3. Tính ống d n khí, d n l ng ... 28 ẫ ẫ ỏ5.4. Lướ ỡi đ đệ m và h ệ thống phân phối lỏng ... 28

5.5. Tính bích ghép thân tháp ... 30

PHẦN KẾT LUẬN ... 38 TÀI LIỆU THAM KH O ... 39 Ả

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

Hình 2: Nguyên lý chung c a quá trình chuy n kh i ủ ể ố ... 7

Hình 3: C u tấ ạo bơm ly tâm ... 16

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

<i><b>NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC </b></i>

Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Quang Lãm Lớp: Kỹ thuật mơi trường

Khóa: 63

<b>1. </b>Đầu đề thiết kế: Thiết kế hệ thống hấp thụ khí SO<small>2 </small>

<b>2. </b>Các số liệu ban đầu:

- Hỗn hợp khí cần tách: SO<small>2</small>trong khơng khí- Dung mơi: nước

- Lưu lượng khí vào tháp: 9000 Nm<small>3</small>/h - Nồng độ SO<small>2</small>: y<small>đ</small> = 0,1( mol/mol) - Hiệu suất yêu cầu: = 90%

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

<b> 3. </b>Các phần thuyết minh và tính tốnTính tốn thiết kế tháp ( đường kính, chi u cao) ềTính tốn thiết bị phụ

Tính bơm Tính máy nén khí Tính tốn cơ khí Kết luận

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

Khí SO<small>2</small> là chất khí khơng màu, có mùi hăng cay khi nồng độ trong khí quyển là 1 ppm. Khí SO <small>2</small>là khí tương đối nặng nên thường ở gần mặt đất ngang tầm sinh hoạt của con người, nó cịn có khả năng hịa tan trong nước nên dễ gây phản ứng với cơ quan hô hấp của người và động vật. Khi hàm lượng thấp, SO làm sưng <small>2</small>niêm mạc, khi nồng độ cao> 0,5 mg/m<small>3</small>, SO<small>2</small>sẽ gây tức thở, ho, viêm loét đường hô hấp.

SO<small>2</small> làm thiệt hại mùa màng, làm nhiễm độc cây trồng. Mưa axit có nguồn gốc từ khí SO làm thay đổi pH của đất, nước, hủy hoại các cơng trình kiến trúc, ăn <small>2</small>mịn kim loại. Ngồi ra ơ nhiễm SO<small>2</small> cịn liên quan đến hiện tượng mù quang hóa

Chính vì những tác động tiêu cực trên mà việc giảm tải lượng cũng như nồng độ phát thải SO vào môi trường là vấn đề rất được quan tâm<small>2</small>

<i><b>1.2. Phương pháp xử lý SO2 </b></i>

Khí SO<small>2</small> thường được xử lý bằng phương pháp hấp thụ, tác nhân sử dụng để hấp thụ thường là sữa vôi, sữa vôi kết hợp với MgSO hoặc dung dịch kiềm...<small>4</small> Trong phạm vi đồ án này, với nhiệm vụ được giao là hấp thụ khí SO bằng nước. <small>2</small>Đây là phương pháp hấp thụ vật lý nên hiệu suất hấp thụ không cao. Do đó ta phải chọn điều kiện làm việc của tháp hấp thụ ở nhiệt độ thấp và áp suất cao để nâng cao hiệu suất hấp thụ.

❖ Tháp đệm

Tháp đệm được sử dụng rộng rãi trong cơng nghiệp hóa chất vì đặc điểm dễthiết kế, gia công, chế tạo và vận hành đơn giản. Tháp đệm được sử dụng trong các quá trình hấp thụ, chưng luyện, hấp phụ và một số q trình khác. Tháp có dạng hình trụ, trong có chứa đệm, tùy vào mục đích thiết kế mà đệm có thể được xếp hay đổ lộn xộn. Thơng thường lớp đệm dưới thường được sắp xếp, khoảng từ lớp 3 trở đi, đệm được đổ lộn xộn

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

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

- Bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu suất cao - Trở lực trong tháp không quá lớn - Giới hạn làm việc tương đối rộng

Tuy nhiên, tháp có nhược điểm là khó thấm ướt đều đệm làm giảm khả năng hấp thụ.

<i><b>2. Thiết kế đồ án môn học 2.1. Đầu đề thiết kế: </b></i>

Thiết kế hệ thống hấp thụ khí thải áp dụng trong cơng nghiệp.

<i><b>2.2. Các số liệu ban đầu </b></i>

- Hỗn hợp khí cần tách: SO<small>2</small>trong khơng khí- Dung mơi: nước

- Lưu lượng khí vào tháp: 9000 m<small>3</small>/h- Nồng độ SO<small>2</small>: y<small>đ</small> = 0,1( kmol/kmol) - Hiệu suất yêu cầu: = 90%

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

Sơ đồ hệ thống tháp đệm hấp thụ :

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

<small>5 </small>

<i><b>2.3. Phương pháp hấp thụ xử lý SO<small>2</small></b></i>

Sơ đồ của hệ thống bao gồm: 1. Bể chứa dung môi 2. Bơm chất lỏng 3. Tháp hấp thụ 4. Máy nén khí 5. Van an tồn Thuyết minh dây chuyền:

- Hỗn hợp khí cần xử lý chứa SO<small>2</small> 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 thụ sẽ đi lên đỉnh tháp và ra ngoài theo đường ống thốt khí. Khí sau khi ra khỏi tháp có nồng độ khí SO giảm, mức độ giảm tùy thuộc vào hiệu suất hấp thụ của <small>2</small>tháp hấp thụ

- Nước sau khi hấp thụ SO<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 SO<small>2</small> cao sẽ được xử lý và tái sử dụng.

<i><b>2.4. Tính tốn đường kính trong của tháp: 2.4.1. Đổi đơn vị tính tốn sơ bộ:</b></i>

Gọi:

G<small>y</small>: lưu lượng hỗn hợp khí vào tháp ( kmol/h) G<small>x</small>: lưu lượng nước vào tháp ( kmol/h) G<small>trơ</small>: lưu lượng khí trơ ( kmol/h)

Y<small>đ</small>: nồng độ phần mol tương đối của SO<small>2</small> trong khí đi vào tháp (kmol SO<small>2</small>/kmol khí trơ)

Y<small>c</small>: nồng độ phần mol tương đối của SO<small>2</small> trong khí đi ra khỏi tháp (kmol SO<small>2</small>/kmol khí trơ)

Xđ: nồng độ phần mol tương đối của SO<small>2</small>trong nước đi vào tháp (kmol SO /kmol dung môi) <small>2</small>

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

Theo đề bài y<small>đ</small>=0.1 (kmol SO /kmol dung môi), suy ra: <small>2</small>

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

Y = <small>đ</small>yđ1−yđ

= _1−0.1(^0.1 = 0.111 (kmol SO<small>2</small>/kmol khí trơ) (3-T8)❖ Biết hiệu suấ ấp th là 90% t h ụ

Do đó: Y<small>c</small> = Y<small>đ</small>( 1-η) =0,111.( 1-0,90)= 0.0111 (kmol SO2/kmol khí trơ)Suy ra y<small>c</small>= ^Yđ

=_1−0.0111^0.0111= 0.011(kmol SO<small>2</small>/kmol hỗn hợp khí) (3-T8)→ y<small>tb</small>= ^yđ+yc₂ = ^0.1+0.011₂

= 0.0555 (kmol SO<small>2</small>/kmol hỗn hợp khí)

Dung mơi ban đầu là nước → X<small>đ</small> = 0

Giả sử điều kiện làm việc của tháp là T =25 C→T =298K<small>0</small>

P =1atm = 760mmHg Ở điều kiện tiêu chuẩn G<small>y</small>= 9000 Nm<small>3</small>/h → Ở điều kiện giả sử thì G<small>y</small>= ^{𝐺𝑦∗𝑇∗𝑃𝑜}

1+ 1−𝑚 ∗𝑋( ) (kmol SO<small>2</small>/kmol khí trơ) -T140) (2

Ta có m=^𝜓

𝑃

Ở 25 C với khí SO<small>2</small>thì ψ =0,031.10<small>6</small> mmHg → m= ^0.031∗10

760 = 40.79 Ta có phương trình đường cân bằng:

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

<small>7 </small> Y<small>cb</small>= ^{40 79}^{. ∗𝑋}

1− , ∗𝑋39 79 (kmol SO<small>2</small>/kmol khí trơ)❖ Thiết lập phương trình đường làm việc:

Phương trình cân bằng vậ ệt li u cho 1 thiết diện F bất kỳ: G<small>trơ</small>. Y + G . X = G . Y + G . X <small>xđtrơcx</small>→ G<small>trơ</small>( Y- Y<small>c</small>) = G ( X<small>x</small> - X<small>đ</small>)

Do Xđ = 0 nên phương trình trở thành: z G .( Y- Y<small>trơc</small>) = G<small>x</small>.X

Vậy ta có phương trình đường làm việc: Y=

(

^𝐺𝑥

𝐺𝑡𝑟ơ

)

*X<small>*</small>+Y<small>c</small>

<i><b>2.4.3. Tính lượng dung môi cần thiết</b></i>:

❖ Giả thiết X<small>c</small>= X <small>cb</small>ta có lượng dung môi t i thi u c n h p ố ể ầ ấth làụ

G<small>xmin</small>=

Gtrơ ∗

^{( Yđ− Yc)}_Xcbc -T141) (2

➢ Từ phương trình đường cân bằng rút Xcbc ta được: X<small>cbc</small>= ^𝑌đ

→ G<small>trơ</small>= _1+𝑌đ^𝐺𝑦= _1+0.111⁴³⁹ = 395 (kmol/h) ➢ Từ các số liệu trên ta tính được G<small>xmin</small>

G<small>xmin</small>=

395 ∗

^{( 0.111 0.0111)}_{2. ∗}_{46 10}₋₃ = 16057 (kmol H<small>2</small>O/h)

Lượng dung môi thực tế c a quá trình hấp thụ: Gủ <small>x</small> = β. G<small>xmin</small> (kmol/h) -T141) (2Thơng thường β = 1,2÷2. Chọn β = 1,8

→ G<small>x</small> = 1,8.16057 = 28903 (kmol/h) → ^𝐺𝑥

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

= 395*(0.111- 0.0111) = 39.5 (kmol SO<small>2</small>/h)

<i><b>2.4.4. Các thơng số của pha khí và pha lỏng:</b></i>

❖ Các thơng số pha khí:

➢ Các thơng số vật lý của khí SO<small>2</small>: Khối lượng mol của khí SO<small>2</small> M<small>SO2</small>= 64 kg/kmol Khối lương mol của khơng khí M<small>kk</small>= 28.8 kg/kmol Khối lượng mol trung bình của pha khí: M<small>ytb</small>= M<small>SO2</small> *y + M<small>tbkk</small>*(1-y<small>tb</small>) = 64*0.0556+ 28.8*(1-0.0556) = 30.75 (kg/kmol)

➢ Khối lượng riêng của pha khí ρ<small>SO2</small>= ^{𝑀𝑠𝑜2∗}_{22.4∗𝑇∗𝑃𝑜}²⁷³^∗𝑃 = ^{64 ∗273∗1}

22.4∗298∗1= 2.62 (kg/m ) -T11) <small>3</small> (1ρ<small>kk</small>= ^{𝑀𝑘𝑘∗273∗𝑃}

22.4∗𝑇∗𝑃𝑜 = ^{28.8 ∗273∗1}

22.4∗298∗1 = 1.18 (kg/m ) <small>3</small>→ Khối lượng riêng trung bình của pha khí:

ρytb = ^𝑦𝑡𝑏_ρSO2 +^{1−𝑦𝑡𝑏}_ρkk

(2-T183) → ρ<small>ytb </small>= _𝑦𝑡𝑏 ¹

<small>ρSO2 </small> +^{1−𝑦𝑡𝑏}_ρkk= <small>0.0556 </small> ¹

<small>2.62 </small> +^1−0.0556_1.18 = 1.21 (kg/m ) <small>3</small>➢ Lưu lượng khí trung bình (m<small>3</small>/h)

G<small>yđ</small>= 9824 (m<small>3</small>/h) ở điề- u ki n làm việ ệc 25<small>o</small>C, 1atm G<small>yc</small>= G<small>yđ</small> G– <small>SO2</small>= G<small>yđ</small>– ^{𝐺𝑠𝑜2∗𝑀𝑠𝑜2}

= 9824– ³⁹_2.62^.5∗⁶⁴ = 8847 (m<small>3</small>/h)→ G<small>ytb</small>= ^{𝐺𝑦đ +𝐺𝑦𝑐}₂ = ^{9824 +8847}

2 = 9336 (m<small>3</small>/h)➢ Độ ớ nh t của pha khí:

µ<small>SO2</small> = 12.55*10 (N.s/m ) <small>-62</small>µ<small>kk</small> = 1.851*10 (N.s/m ) <small>-52</small> → Độ nh t trung bình cớ ủa pha khí:

𝑀𝑦

µytb = ^𝑀<small>𝑆𝑂2</small> ∗𝑦_𝑡𝑏

µ<small>𝑆𝑂2</small> + ^𝑀<small>𝑘𝑘</small> ∗(1−𝑦_𝑡𝑏)

µ<small>𝑘𝑘</small>

(1-T85) → µ<small>ytb</small> = _{𝑀𝑠𝑜2∗𝑦𝑡𝑏}^{𝑀𝑦𝑡𝑏}

<small>µso2 </small> + ^{𝑀𝑘𝑘∗(1−𝑦𝑡𝑏)}_µkk

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

<small>9 </small> = _64∗0.0556 ^{30 75}^.

<small>1.255 10−5 ∗</small> + ^{28.8∗(1−0.0556)}

<small>1.851 10−5∗</small>

= 1.76*10 <small>-5</small>(N.s/m<small>2</small>) ➢ Lưu lượng pha khí (kg/s)

G<small>ytb</small> = ^{𝐺𝑦𝑡𝑏 ∗ρytb}₃₆₀₀ = ^9336∗1.21₃₆₀₀ = 3.6 (kg/s) ❖ Các thông s c a pha l ng: ố ủ ỏ

➢ Khối lư ng mol cợ ủa nước M<small>H2O</small>= 18 (kg/kmol) ➢ Khối lư ng riêng ợ

Vì lượng SO trong pha l<small>2</small> ỏng rất nhỏ nên ρ<small>x</small> = ρ<small>H2O</small> = 998.07 (kg/m ) <small>3</small>

➢ Lưu lượng lỏng trung bình trong tháp hấp thụ: G<small>xtb</small> = ^{𝐺𝑥đ+𝐺𝑥𝑐}

2 = G<small>xđ</small> + ^{𝐺𝑠𝑜2}₂ = 28908 + ^39.8<small>2</small> = 28928 (kmol/h)

→ G<small>xtb</small> = ^{𝐺𝑥𝑡𝑏 ∗𝑀ℎ2𝑜}_ρx = ^{28903 ∗}_998.07¹⁸ = 522 (m<small>3</small>/h)→ G<small>xtb</small> = ^{𝐺𝑥𝑡𝑏 ∗𝑀ℎ2𝑜}

3600 = ^28903∗18

3600 = 145 (kg/s) ➢ Độ ớ nh t của pha lỏng:

Ở nhiệt độ 25<small>o</small>C: µ<small>x</small> = µ<small>H2O </small>= 8.937*10 (N.s/m ) ^-4 ²Ở nhiệt độ 20<small>o</small>C : µ<small>xn</small> = 1.005*10 ^-3(N.s/m<small>2</small>)

<i><b>2.4.5. Tính vận tốc của pha khí đi trong tháp :</b></i>

Chọn loại đệm vòng Rasiga bằng sứ lộn xộn: 80x80x8 (mm) có: đổ (2-T193)

- Bề m riêng cặt ủa đệm: σ<small>đ</small> = 60 (m<small>2</small>/m<small>3</small>) - Thể tích tự do V = 0.78 <small>đ</small> (m<small>3</small>/m<small>3</small>) ❖ Vận tốc đảo pha:

Áp dụng công thức: (2-T187)

Y=1.2*e<small>-4X</small>Với: Y= ^𝑤²^{∗σđ∗ρy}

<small>đ</small>: bề ặ m t riêng của đệm, m2 /m3

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

𝜎đ∗𝜌𝑦 (∗ ^µx_µ_xn)^0.16

=

√

^(1.2∗𝑒

<small>−4∗(</small>¹⁴⁵_{3.15 )}<small>1</small>

<small>∗(1.21 998 07. )</small>

∗9.81 ∗0.78<small>3</small>∗998.07)

60∗1.21∗(^8._1.^{937 10−4}^∗

<small>∗005 10−3 </small>)^0.16

= 1 (m/s)

→ Vận tốc thực tế của khí đi trong tháp: 𝜔 = <small>s</small>*0.85= 1*0.85= 0.85 (m/s)

<i><b>2.4.6. Đường kính trong c</b></i>ủa tháp đệ<i><b>m: </b></i>

Theo công thức: D =

√

^{4∗𝑉𝑦𝑡𝑏}

𝜋∗3600∗𝜔 =

√

^4∗9336

𝜋∗3600∗0.85 2.0 = (m)

<i><b>2.5. Tính chiều cao làm việc của tháp đệm:</b></i>

❖ Chiều cao làm việc củ tháp được xác định theo phương pháp số đơn vị chuyểa n khối:

H<small>lv</small> = h<small>dv</small>.m<small>y</small> (m) (2-T175) Trong đó:

H<small>lv</small>: chiều cao tháp, m

h<small>dv</small>: chiều cao một đơn vị chuyển khối, m

m<small>y</small>: số đơn vị chuy n khể ối Xác định chi u cao mề ột đơn vị chuyển khối ❖ Xác định chiều cao của 1 đơn vị chuyển khối:

h<small>dv</small> = h + m*<small>1</small>𝐺𝑦

𝐺𝑥*h<small>2</small> (2-T177) Trong đó:

h<small>1</small>: chiều cao 1 đơn vị chuyển khối đối với pha khí (m) h<small>2</small>: chiều cao 1 đơn vị chuyển khối đối với pha lỏng (m) h<small>1</small>= ^𝑉đ

𝑎∗𝜓∗𝜎đ *Re<small>y</small>^0.25*Pr<small>y</small>^0.5 (m) (2-T177)

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

<small>19 </small>Trong đó: Δ: độ nhám tương đối, Δ=

<small>𝑑ℎ</small> (1-T380)

ε= 0.085 (mm), là độ nhám tương đối. Chọn đường ống làm bằng thép tráng kẽm→ Δ= ^𝜀

𝑑ℎ =^0.085∗10<small>−3</small>

0.35 = 2.43*10<small>-4 </small>Thay vào cơng thức ta tính được:

- Trở lực của khúc ngoặt 90<small>o</small>, chọn <small>𝑟𝑜</small>

<small>𝑅</small>= 1→ ζ<small>cong</small>= 1.98

• Tra bảng II.34 trang 441, 1, sự phụ thuộc chiều cao hút của bơm ly tâm vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ 25 C thì chiều cao hút của bơm ở khoảng 4.5 m thì đảm bảo khơng <small>o</small>xảy ra hiện tượng xâm thực. Tuy nhiên để loại trừ khả năng dao đông trong bơm nên giảm chiều cao hút khoảng 1 1.5 m so với giá trị trong bảng. Vậy chọn chiều -cao hút khoảng 3 m và đoạn ống ngang tính từ chỗ ngoặt 90<small>o</small>là 1 m

2 ΔP<small>c</small>: áp suất để khắc phục tổn thất cục bộ đường ống đẩy ΔP<small>c</small>= ζ*^{𝜌∗𝜔đ}₂²→ ΔP<small>đ</small>= ^{𝜌∗𝜔đ}²

2 *(1+ λ*^𝐿

𝑑đ+ ζ)

• Tính đường kính ống hút và vận tốc trong ống đẩy: Ta có: ω<small>đ</small>= 1.5-2.5 m/s (1-370)

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

Chọn vận tốc trong ống đẩy là 2 m/s → d<small>đ</small>=

√

_0.785∗ωđ^𝑄 =

√

^0.145_0.785∗2= 0.3 (m)

Theo tiêu chuẩn về đường kính ống ta chọn ϕ<small>đ</small>= 0.3 m → chuẩn số Reynol của chất lỏng trong ống đẩy: Re= ^{𝜔đ∗𝑑đ∗𝜌}_µ = ^{2∗0.3∗998.07}_8.937∗10₋₄= 6.70*10 <small>5</small>Ta thấy Re >> 4000 → Dòng chảy ở chế độ chảy rối

• Tính hệ số ma sát dọc đường tính theo cơng thức: <small>1</small>

<small>√𝜆</small>= −2 ∗lg ((^6.81

<small>𝑅𝑒</small>)^0.9+ ^𝛥_3.7) (1-T380)Trong đó: Δ: độ nhám tương đối, Δ= _𝑑ℎ^𝜀

ε= 0.085 (mm), là độ nhám tương đối. Chọn đường ống làm bằng thép tráng kẽm→ Δ= ^𝜀

𝑑đ =^0.085∗10⁻³

0.35 = 2.43*10<small>-4 </small>Thay vào công thức ta tính được:

<small>𝑅</small>= 1→ ζ<small>cong</small>= 1.98 • Chọn chiều dài ống đẩy là L= 11.6 + 1= 12.6 (m)

(11.6 : là chiều cao của tháp; 1: là khoảng cách từ bơm đến tháp) • Áp lực cần thiết để khắc phục tổn thất do đường ống đẩy là: ΔP<small>đ</small>= ^{𝜌∗𝜔đ}²

2 *(1+ λ*^𝐿

𝑑đ+ ζ) = ^{998. ∗2}⁰⁷

2 *(1+ 0.0155*^12.6_0.3 +0.5 +2+ 2*1.98) = 16191 (N/m<small>2</small>)

• Ta tính được h<small>mđ</small>= ^ΔPđ

𝜌∗𝑔= _{998. ∗9.}¹⁶¹⁹¹₀₇ ₈₁= 1.65 (m)❖ Ta có áp suất tại mặt 1-1 và 2-2:

P<small>1</small>= P <small>o</small>– ΔP<small>h</small>= 101325 8600= 92725 (N/m ) – <small>2</small> P<small>2</small>= P + ΔP<small>đ </small>= 101325 + 11558= 112883 (N/m ) ²

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

<small>21 </small>❖ Vậy tổn thất cột áp của máy bơm: H<small>b</small>= 3 + 11.6 + ^{(112883−92725)}

998.07∗9.81 + _2∗9.81^1.6² + 0.9 + 1.65= 19 (m)

<i><b>4.1.3.2. Tính hiệu suất của bơm: </b></i>

η= η<small>o</small>*η *η<small>dck</small> (1-T439) Trong đó:

- <small>o</small> : hi u su t th ệ ấ ể tích tính đến s hao hự ụt chấ ỏt l ng ch y t vùng áp suả ừ ất cao đến vùng áp suất th p và do chất lỏấ ng rò từ các ch h cỗ ở ủa bơm.- <small>tl</small>: hiệu suất thủ ựy l c

<i><b>4.1.3.3. Công suất yêu cầu của máy bơm:</b></i>

P= ^{𝑄∗𝑔∗𝐻∗𝜌}

10<small>3</small>∗𝜂 = ^{0.145∗9. ∗}^{81 19∗}₁₀₃ ^{998 07}^.

∗0.7

(1-T439) = 38.5 (kW)

❖ Công suất của động cơ điện: P<small>đc</small>= ^𝑃

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

<i><b>4.2.1. Giới thiệu sơ bộ về quạt ly tâm:</b></i>

❖ Quạt ly tâm là lo i qu t làm vi c theo nguyên tạ ạ ệ ắc bơm ly tâm, khi rơto quay thì áp suất tại tâm quạt nhỏ, khơng khí s ẽ đi vào tâm của quạt và từ đó được cấp thêm năng lượng lực ly tâm. Loại quạt này rất được sử dụng trong công nghiệp bởi nhiều ưu điểm.

❖ Quạt ly tâm g m có: ồ Quạt ly tâm thấp áp, qu t ly tâm cao áp, qu t ly tâm trung ápạ ạ , tùy theo nhu cầu s d ng cử ụ ủa con người và nơi nơi lắp đặt mà sử d ng loụ ại quạt sao cho phù hợp.

❖ Khi bắ ầt đ u làm vi c rơto bệ ắt đầu hút khơng khí dọc theo trục dựa vào lực ly tâm đưa ra quanh vỏ quạt, sau đógió được đẩy ra hướng th ng góc vẳ ới trục c a quủ ạt.❖ Quạt ly tâm có r t nhiấ ều ưu điểm:

• Quạt ly tâm có đặc tính là lực hút mạnh, lực đẩy xa, tạo ra được sức ép lớn nên không khí bên trong có th ể theo ống gió truyền đi rất xa.

• Vì quạt ly tâm có c u trúc và c u tấ ấ ạo đặc biệt đó là đặc tính nén tốt hơn khi so sánh với quạt hướng trục, nên khi sử ụ d ng ta có th dùng quể ạt ly tâm để ạo áp đế t n hơn 100.000 Pa (trường hợp này được dùng trong nồi hơi cột áp 500 đến 100.000 Pa).

• Quạt ly tâm có s ố lượng cánh qu t c t khơng khí l n, motor chuyạ ắ ớ ển động trực tiếp và motor chuyển động gián ti p vế ới dây curoa đặt hồn tồn phía bên ngồi, khơng nằm trên đường đi của luồng hút khơng khí, nên motor tránh được bụi trực tiếp t ừluồng gió khi v n hành. ậ

❖ Khi lắp đặt, để tiện theo yêu c u cầ ủa người sử ụ d ng, nhà s n su t quả ấ ạt ly tâm sẽ ả s n xuất 2 chiều quay với các giá đỡ khác nhau. Chúng ta có loại quạt phả ếu rô to của i nquạt quay theo đúng chiều kim đồng hồ và ngược lại, nếu cánh quạt quay trái hướng kim đồng hồ ta có loại quạt ly tâm quay trái. Quạt ly tâm có ưu điểm là có thể gắn trực tiếp với động cơ điện hoặc là kết nối gián ti p vế ới trục của động cơ điện qua hệ thống bánh đai.

hại, thông gió, hút b i trong h ụ ệ thống xay sát, s n xuả ất tại xưởng g , s n xu t cao su ỗ ả ấvà ch t hóa hấ ọc.

❖ Ngồi những ưu điểm thì quạt ly tâm vướng những nhược điểm như:

• Đối với loại quạt ly tâm cao áp động cơ sẽ bị quá tải khi không thể kế ốt n i qu t ạvào hệ thống, do nhược điểm đó loại quạt này có thiết kế thường ph i có van tiả ết lưu đầu vào hoặc trong hệ thống phụ tải ổn định. Miệng cửa hút và hệ thống ống dẫn, mi ng cệ ửa thổi ít có thay đổi.

<i><b>4.2.2. Tính tốn lựa chọn quạt:</b></i>

Tương tự như máy bơm nước, để lựa chọn quạt ta cần quan tâm đến các thông số: - Năng suất của quạt Q = ₃₆₀₀^𝐺𝑥 = ⁹⁸²⁴

3600 = 2.73 (m<small>3</small>/s)- Công suất của quạt P = ^{𝑄∗𝑔∗}^𝐻𝑞^∗𝜌

10<small>3</small>∗𝜂 (kW) -T463) (1

</div>