1 KHOA MÔI TRƯỜNG BẢO HỘ LAO ĐỘNG XỬ LÝ NƯỚC CẤP Chuyên đề BỂ TRỘN CƠ KHÍ 2 Giới thiệu bể trộn cơ khí Cấu tạo Nguyên lý hoạt động Bài tập tính toán thiết kế bể trộn cơ khí NỘI DUNG TRÌNH BÀY Khái niệm Khuấy trộn cơ khí là sử dụng năng lượng cánh khuấy để tạo ra dòng chảy rối Cánh khuấy trộn được chế tạo dưới nhiều hình dạng khác nhau như cánh quạt hoặc mái chèo, phụ thuộc vào mục đích sử dụng Mục đích làm tăng năng suất của quá trình khuấy tiết kiệm thời gian trong quá trình trộn Việc khuấy t.
Trang 1KHOA MÔI TRƯỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG
XỬ LÝ NƯỚC CẤP
Chuyên đề
BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Trang 2Giới thiệu bể trộn cơ khí
Cấu tạo
Nguyên lý hoạt động
Bài tập tính toán thiết kế
NỘI DUNG TRÌNH BÀY
Trang 3Khái niệm: Khuấy trộn cơ khí là sử dụng năng lượng cánh khuấy để tạo ra
dòng chảy rối
Cánh khuấy trộn được chế tạo dưới nhiều hình dạng khác nhau như cánh quạt
hoặc mái chèo,… phụ thuộc vào mục đích sử dụng
Mục đích: làm tăng năng suất của quá trình khuấy tiết kiệm thời gian trong quá
trình trộn
Việc khuấy trộn được tiến hành trong bể trộn hình vuông hoặc hình tròn với tỷ
lệ chiều cao và chiều rộng là 2:1
1 GIỚI THIỆU VỀ BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Trang 41 GIỚI THIỆU VỀ BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Trong quá trình xử lý nước, để cho các quá trình xử lý diễn ra nhanh hơn, người ta thường cho thêm hóa chất, dung dịch vào nước thải để các quá trình diễn ra nhanh hơn Phản ứng của chúng lại xảy ra rất nhanh ngay sau khi tiếp xúc với nước Vì vậy cần phải khuấy trộn để phân phối nhanh và đều hóa chất ngay sau khi cho
Bể trộn cơ khí bằng cánh khuấy được đặt trước quá trình xảy ra keo tụ -
tạo bông
Trang 52.1 Mô hình bể trộn cơ khí
2 CẤU TẠO
Trang 62.2 Các kiểu cánh khuấy
2.2.1 Cánh khuấy turbine
Cánh khuấy turbine và sơ đồ tạo ra dòng chảy trong thiết bị khuấy turbine
Mỗi turbine thường có 4 đến 16 cánh Tùy theo tính chất của hỗn hợp lỏng (chủ yếu
là độ nhớt) và mục đích khuấy trộn mà turbine ở dạng hở hay dạng kín và cánh
2 CẤU TẠO
Trang 72 Cấu tạo
2.1) Các kiểu cánh khuấy
a) cánh khuấy tua-bin
Các dạng cánh khuấy turbine a) Turbine cánh thẳng
b) Turbine cánh nghiêng c) Turbine cánh cong hở d) Turbine cánh cong kín
Trang 8b) Cánh khuấy chân vịt
Sơ đồ tạo ra dòng chảy trong thiết bị khuấy chân vịt và các loại cánh khuấy chân vịt
Trang 93 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Sơ đồ bể trộn dùng cánh khuấy cơ khí
Nguyên tắc: Nước và hóa chất đi vào phía đáy bể, sau khi hòa trộn đều sẽ thu dung dịch trên mặt bể để đưa sang bể phản ứng Cánh khuấy có thể là cánh turbine hoặc cánh phẳng gắn trên trục quay
Trang 10Ưu điểm:
• Thời gian khuấy trộn ngắn (30-60s) nên dung tích bể lớn
• Điều chỉnh được cường độ khuấy trộn.
Nhược điểm:
• Thiết bị phức tạp, yêu cầu trình độ quản lý cao.
• Tốn điện năng, thường khoảng 0,8 ÷ 1,5 kW/h/1000 m3 nước
3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
Trang 114 TÍNH TOÁN TRONG BỂ TRỘN CƠ KHÍ
4.1 Các bước tính toán
ØB1: Tính thể tích của bể � = Qmax × �
• Qmax là lưu lượng nước lớn nhất chảy vào bể,
bao gồm cả lưu lượng của nước và hoá chất
Đơn vị ( m3/s )
• t là thời gian lưu nước, chọn 45 – 90 (s) theo
(TCXDVN 33:2006)
• V là thể tích bể trộn m3
Ø B2: Tính chiều cao và diện tích đáy bể
v Chiều cao của bể : H = h 0 + h bv
ho Chiều cao lớp nước
hbv Chiều cao bảo vệ ( chọn 0.3 – 0,5m)
v Diện tích đáy bể:
Nếu bể hình vuông F = �� =� ×�
Trang 12Ø B3: Tính chiều cao và chiều rộng của tấm chắn
Tấm chắn có tác dụng ngăn cản dòng xoay của nước
Chiều cao H tc = H
Chiều rộng B tc = ���
4 TÍNH TOÁN TRONG BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Ø B4: Tính toán thiết bị khuấy
Đường kính cánh khuấy: D ≤ �� a
Chiều rộng cánh khuấy: D’= �� D
Chiều dài cánh khuấy: L’ = �� �
Trang 13Ø B5: Năng lượng cần truyền vào nước
Năng lượng cần truyền vào nước : P = µ G 2 V (�)
V: thể tích bể trộn ( m3 )
µ: độ nhớt động lực của nước (N.s/� 2 )
G: gradient vận tốc (� -1)
Các giá trị G cho trộn nhanh:
Thời gian trộn t (s) Gradien G (s -1 )
4 TÍNH TOÁN TRONG BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Ø B6: Tính công suất và chọn máy khuấy phù hợp
Công suất của máy: � ′= �� ( Với n là hệ số truyền động hay hiệu suất khuấy)
Công suất (kw) Tốc độ quay (vòng/ phút)
Trang 14Ø Bước 1: Tính thể tích, chiều cao và diện tích đáy bể
Chọn thời gian lưu theo (TCXDVN 33:2006) : từ 45 – 90 (s) Chọn t = 90 (s)
o Thể tích bể trộn: � = � ×� = 0,3 x 90 =27 � 3
o Chọn thể tích bể trộn V = 27m3
o Chiều cao lớp nước trong bể trộn là h0 = 1,2 m
o Với hbv = 0,3m H = h0 + hbv = 1,5 m
o Chọn bể trộn hình vuông với diện tích :
F = ℎ�
0 = � ×� = 0.31.2 = 0,25 � 2 = 0,5� ×0,5�
4 TÍNH TOÁN TRONG BỂ TRỘN CƠ KHÍ
4.2 Tính toán trong bể trộn cơ khí
Tính toán thiết kế bể trộn cơ khí cho trạm xử lý có công suất
26000m3/ngđ = 0,3 m3/s
Trang 15Ø Bước 2: Tính chiều cao và chiều rộng tấm chắn
Chiều cao tấm chắn: Htc= 1,5 m
Chiều rộng tấm chắn: Btc= 101 � = 0.510 = 0,05�
Bề dày tấm chắn: 5mm
Ø Bước 3: Tính toán thiết bị khuấy trộn
Chọn cánh khuấy turbine làm bằng thép không gỉ, 4 cánh nghiêng hướng xuống để
đưa nước từ trên xuống dưới Bên trong thiết kế 4 tấm chắn xung quanh 4 mặt trong
của bể để ngăn chuyển động xoay của nước
4 TÍNH TOÁN TRONG BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Trang 16Ø Bước 3: Tính toán thiết bị khuấy trộn
Đường kính cánh khuấy: D ≤ 12 � = 21.0,5 = 0,25�
Cánh khuấy đặt cách đáy :h = 0,25m
Chiều rộng cánh khuấy: D’= 51 � = 0.255 = 0,05m
Chiều dài cánh khuấy: L = 12 � = 0.252 = 0,125�
Chiều dày bản cánh khuấy là 0,01m
4 TÍNH TOÁN TRONG BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Trang 17Ø Bước 4: Tính năng lượng cần truyền vào nước:
Ta có:
Thể tích bể trộn: V = 27m3
Độ nhớt động lực của nước: ở 250C � = 0,89 10-3 � � /� 2
G: gradient vận tốc (s-1), theo bảng chọn G =700 (� −1) , do thời gian trộn là 120
> 40s Thời gian trộn t (s) Gradien G (s -1 )
0,5 (trộn đường ống) 3500
4 TÍNH TOÁN TRONG BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Trang 18Ø Bước 5: Tính công suất và chọn máy khuấy phù hợp
Công suất của máy: � ′ = �� = 0.1310.8 = 0,164 (� � )
Hệ số truyền động (hiệu suất khuấy): n = 80%
Công suất (kw) Tốc độ quay (vòng/ phút)
Chọn máy có công suất 0,37 kw với số vòng quay
là 110 vòng/phút
Vậy chọn 2 máy: 1 máy hoạt động 1 máy dự phòng
Công suất motor có sẵn trên thị trường và
4 TÍNH TOÁN TRONG BỂ TRỘN CƠ KHÍ
Trang 19Bảng thống kê thông số thiết yếu tính toán bể trộn cơ khí
4 TÍNH TOÁN TRONG BỂ TRỘN CƠ KHÍ
