Bài viết trình bày ảnh hưởng của đường kính xiclon, loại xiclon vận tốc đưa khí vào và đường kính hạt bụi lên hiệu xuất xử lý. Kết quả của nghiên cứu là đưa ra khuyến cáo sử dụng xiclon sao cho hiệu quả nhất và có một mô hình trực quan sử dụng trong giảng dạy môn Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí.
Trang 1MÔ PH NG QUÁ TRÌNH TÁCH B I V I MÔ HÌNH CYCLONE B NG PH N Ỏ Ụ Ớ Ằ Ầ
SIMULATION ABOUT PROCESS DUST COLLECTION WITH THE CYCLONE MODEL DESIGNED BY SOLIDWORKS SIMULATION SOFTWARE AND CHECK WITH REAL
EXPERIMENTAL MODEL
SVTH: Nguy n Huy S n ễ ơ * , Nguy n Văn Thanh Hà ễ **
L p *16MT, **17QLMT, Khoa Môi tr ớ ườ ng, Tr ườ ng đ i h c Bách khoa Đà N ng; Email: ạ ọ ẵ
nguyenhuy.son0502@gmail.com, trachthienky560@gmail.com
GVHD: TS. Lê Hoàng S n ơ
Khoa Môi tr ườ ng, Tr ườ ng đ i h c Bách khoa Đà N ng; Email: lhson@dut.udn.vn ạ ọ ẵ
Tóm tắt – Xiclon là một thiết bị dùng để xử lý bụi giúp giảm
thiểu ô nhiểm môi trường không khí ở các khu công nghiệp
Nghiên cứu sử dụng phần mềm Solidworks Simulation để mô
phỏng quá trình tách bụi xảy ra trong xiclon và sử dụng một mô
hình thực nghiệm để kiểm chứng Ngoài ra nghiên cứu còn trình
bày ảnh hưởng của đường kính xiclon, loại xiclon vận tốc đưa khí
vào và đường kính hạt bụi lên hiệu xuất xử lý Kết quả của
nghiên cứu là đưa ra khuyến cáo sử dụng xiclon sao cho hiệu
quả nhất và có một mô hình trực quan sử dụng trong giảng dạy
môn Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí.
Từ khóa – Xiclon; thiết bị lọc bụi ly tâm; xiclon LIOT; mô
phỏng xiclon; Solidworks simulation, phân bố vận tốc, hiệu suất
xử lý, tối ưu hoá.
Abstract - Cyclone is a device used to treat dust to help
reduce air pollution in industrial zones This study uses
“Solidworks Simulation” software to simulate the dust collection process that takes place inside xiclon and uses experimental models to verify In addition, the study also presents the effects of cyclone diameter, intake flow velocity and particle diameter on treatment efficiency The results of the study are to recommend the most effective use of cyclone and have a visual model used in teaching Air pollution control.
Key words - Cyclone; centrifugal dust collector; cyclone
LIOT; cyclone simulation; Solidworks simulation; velocity distribution; collection efficiency; optimization.
1 Đ t v n đặ ấ ề
1.1.Hi n tr ng ệ ạ
M t trong nh ng v n đ đ t ra cho Vi t Nam khiộ ữ ấ ề ặ ệ
bước vào th i k công nghi p hoá là c i thi n ô nhi mờ ỳ ệ ả ệ ễ
môi trường do các ch t phát sinh t n n công nghi p vàấ ừ ề ệ
ho t đ ng s n xu t. Ch t lạ ộ ả ấ ấ ượng môi trường không khí
đang là v n đ đấ ề ược quan tâm hi n nay, m i ngàyệ ỗ
lượng khí th i kh ng l đả ổ ồ ược th i ra t các ho t đ ngả ừ ạ ộ
giao thông v n t i và công nghi p nh ng h u h t cácậ ả ệ ư ầ ế
nhà máy xí nghi p ch a x lý ho c x lý ch a đ t yêuệ ư ử ặ ử ư ạ
c u Đ c bi t là v n đ ô nhi m b i đ i v i môiầ ặ ệ ấ ề ễ ụ ố ớ
trường không khí đã làm nh hả ưởng r t l n đ n s cấ ớ ế ứ
kh e c a con ngỏ ủ ười và môi trường xung quanh. Đi nể
hình nh các ngành công nghi p luy n kim xi m , v tư ệ ệ ạ ậ
li u xây d ng, s n xu t phân bón, ch bi n g , và cácệ ự ả ấ ế ế ỗ
quá trình s n xu t phát sinh ra b i thô nh đ p, nghi n,ả ấ ụ ư ậ ề
sàng,…
Gi i pháp l p đ t thi t b x lý t i các nhà máy làả ắ ặ ế ị ử ạ
m t công vi c c n thi t đ gi m thi u ô nhi m môiộ ệ ầ ế ể ả ể ễ
trường không khí. Xiclon la môt thiêt bi loc bui ly tâm̀ ̣ ́ ̣ ̣ ̣
hiên nay đ̣ ượ ửc s dung kha phô biên Viêt Nam và trêṇ ́ ̉ ́ ở ̣
th gi i vì giá thành r , c u trúc đ n gi n, v n hành dế ớ ẻ ấ ơ ả ậ ễ
dàng và có công su t khá l n. ấ ớ
Tuy nhiên, trong quá trình h c t p sinh viên khó hìnhọ ậ
dung v c u trúc và qu đ o chuy n đ ng c a dòng khíề ấ ỹ ạ ể ộ ủ
cũng nh các h t b i trong xiclon, cũng nh khó khănư ạ ụ ư
trong tìm ki m các lo i tài li u liên quan. Thêm vào đóế ạ ệ
h n ch l n nh t khi ng d ng là các khó khăn trongạ ế ớ ấ ứ ụ
vi c xác đ nh hi u su t x lý.ệ ị ệ ấ ử
1.2 M c tiêu ụ
Đ gi i quy t các v n đ trên, nghiên c u t p trungể ả ế ấ ề ứ ậ vào hoàn thành 3 m c tiêu là xây d ng mô hình 3D v iụ ự ớ các lo i xiclon khác nhau và mô ph ng quá trình tách b iạ ỏ ụ
x y ra trong xiclon; xác đ nh hi u su t x lý c a m t sả ị ệ ấ ử ủ ộ ố xiclon nh m đ a ra khuy n cáo s d ng xiclon sao choằ ư ế ử ụ
có hi u qu l c b i cao và kinh t nh t; sau đó ki m traệ ả ọ ụ ế ấ ể
b ng m t mô hình th c nghi m.ằ ộ ự ệ
2 Đ i tố ượng nghiên c uứ
Xiclon LIOT, Xiclon Stairmand, xiclon SN15
Thông s : V n t c vào, đố ậ ố ường kính h t b i,ạ ụ
đường kính thi t b , lo i xiclon.ế ị ạ
Các lo i b i: mùn c a, xi măng, b t m , v nạ ụ ư ộ ỳ ụ
s t.ắ
Trang 2Hình 1: Tiêu chu n xiclon LIOT ẩ
Ngu n: GS. Tr n Ng c Ch n, K thu t thông gió (2011) ồ ầ ọ ấ ỹ ậ
Hình 2: Tiêu chu n xiclon Stairmand ẩ
Ngu n: GS. Tr n Ng c Ch n, Ô nhi m không khí và ồ ầ ọ ấ ễ
x lý khí th i – T p 2 (2001) ử ả ậ
Hình 3: Tiêu chu n xiclon SN ẩ
Ngu n: PGS.TS Hoàng Kim C , K thu t môi ồ ơ ỹ ậ
tr ườ ng (2001)
3 N i d ng và phộ ụ ương pháp nghiên c uứ
3.1 Xây d ng mô hình 3D các lo i xiclon ự ạ và mô
ph ng quá trình tách b i ỏ ụ b ng ph n m m Solidworks ằ ầ ề Simulation
Sau khi kh o sát các nghiên c u và các bài báo đãả ứ
xu t b n, nhóm nghiên c u nh n th y nhi u nghiên c uấ ả ứ ậ ấ ề ứ
đã s d ng các ph n m m mô ph ng CFD đ d đoánử ụ ầ ề ỏ ể ự chuy n đ ng c a dòng khí và qu đ o c a h t b i bênể ộ ủ ỹ ạ ủ ạ ụ trong xiclon. Và h u h t các nghiên c u đ u đ c p đ nầ ế ứ ề ề ậ ế
chương trình mô ph ng 3D – Solidworks Simulation.ỏ
Trước h t ph n m m có giao di n d s d ng, có thế ầ ề ệ ễ ử ụ ể thay đ i nhi u bi n s đ u vào, ra. Th hai, nó cho phépổ ề ế ố ầ ứ làm các th c nghi m và cho các k t qu mà không c nự ệ ế ả ầ tính toán b sung. Cu i cùng, Solidworks Simulation choổ ố phép x lý nhanh chóng cho t t c nhu c u c a các nhàử ấ ả ầ ủ nghiên c u, đ ng th i cũng cung c p m t cách hi u quứ ồ ờ ấ ộ ệ ả
đ các nhà nghiên c u phân tích k t qu cho th cể ứ ế ả ự nghi m c a mình. ệ ủ
Th c hi n v 3D các lo i xiclon khác nhau; cài đ tự ệ ẽ ạ ặ
mô ph ng chuy n đ ng c a dòng khí và b i trongỏ ể ộ ủ ụ xiclon; xu t m t c t phân b v n t c, áp su t, nhi t đấ ặ ắ ố ậ ố ấ ệ ộ trong xiclon. Sau đó quay video hướng d n và làm tàiẫ
li u hệ ướng d n d ng Word.ẫ ạ Thi t l p đi u ki n đ u vào v i xiclon LIOT,ế ậ ề ệ ầ ớ xiclon Stairmand, xiclon SN15 đường kính D = 1600 mm: v nậ
t c khí vào xiclon V = 15 m/s, đố ường kính h t b i d =ạ ụ 10.106 mm, t tr ng b i = 1200 kg/m3; đi u ki n môiỷ ọ ụ ρ ề ệ
trường áp su t P = 101325 Pa, nhi t đ t = 30 °C.ấ ệ ộ
3.2 Đánh giá hi u su t x lý c a m t s xiclon ệ ấ ử ủ ộ ố
Thi t l p đi u ki n đ u vào v i các thông s thayế ậ ề ệ ầ ớ ố
đ i nh b ng 1:ổ ư ả
B ng 1: ả Thi t l p thông s đ u vào c a th c ế ấ ố ầ ủ ự nghi m đánh giá hi u su t x lý ệ ệ ấ ử
Thông số nghi m 1Th cệ ự nghi m 2Th cệ ự nghi m 3Th cệ ự
Lo i xiclonạ LIOT LIOT Stairmand, LIOT,
SN1
Đườ ng kính xiclon
D (mm) 1600
Thay đ iổ 5501765 1600
V n t cậ ố khí vào V( m/s)
Thay đ iổ
12 24 18 18
Đườ ng kính b i δụ (μm) 1 25 1 25 1 25
Kh iố
lượng riêng
b i ụ ρ (kg/m3)
1200 1200 1200
Áp su tấ môi trườ ng
P (Pa) 101325 101325 101325 Nhi t đệ ộ
môi trườ ng
Trang 3Đường kính bé nh t mà toàn b c h t l n h n ho cấ ộ ỡ ạ ớ ơ ặ
b ng đằ ường kính này s b gi l i hoàn toàn trong thi tẽ ị ữ ạ ế
b l c và do đó ngị ọ ười ta còn g i là “đọ ường kính gi iớ
h n” c a h t b i. Ký hi u δạ ủ ạ ụ ệ min
δmin =
Trong công th c trên:ứ
L l u lư ượng, m3/s;
kh i l ng đ n v c a b i, kg/m
ρ ố ượ ơ ị ủ ụ 3;
μ h s nh đ ng l c c a không khí, Pa.s;ệ ố ớ ộ ự ủ
n s vòng quay, g/s;ố υ
r1 , r2 và l l n lầ ượt là bán kính lõi, v và chi u dàiỏ ề
c a thi t b l c, m.ủ ế ị ọ
Hi u qu l c b i theo c h t c a thi t b đệ ả ọ ụ ỡ ạ δ ủ ế ị ượ c
tính theo công th c:ứ
η( )δ =
V i: ớ
3.3 Ki m ch ng v i mô hình th c nghi n ể ứ ớ ự ệ
3.3.1 Thi t l p mô hình ế ậ
Mô hình th c nghi m đự ệ ược thi t k b ng chai nh aế ế ằ ự
lo i nạ ướ ọc l c Aquafina 1,5L và ng xylanh có các thôngố
s thi t k sau:ố ế ế
Đường kính ng d n khí và b i vào: dố ẫ ụ v = 2 cm
Đường kính ng tâm: dố t = 3,5 cm
Đường kính c a b i ra: dử ụ r = 2 cm
Đường kính thân hình tr : Dụ t = 8 cm
Chi u dài ng d n khí và b i vào: lề ố ẫ ụ v = 6 cm
Chi u cao thân hình tr : Lề ụ t = 19 cm
Chi u cao thân hình nón: Lề n = 5 cm
Mô hình s d ng đ ng c DC 380 12V / motor DCử ụ ộ ơ
RS380PH C1H20 có thông s :ố
Đi n áp ho t đ ng: 12 Vệ ạ ộ
T c đ quay ( khi không t i) đi n áp 12 V:ố ộ ả ở ệ
25000 vòng/ phút
Dòng không t i: 1 Aả
Hình 4: B n v mô hình ả ẽ Hình 5: B n v 3D ả ẽ
1.1.1 Th c nghi m: S nh h ự ệ ự ả ưở ng c a kích th ủ ướ c h t ạ
b i đ n hi u su t làm vi c c a xiclon ụ ế ệ ấ ệ ủ
Đ kh o sát nh hể ả ả ưởng c a kích thủ ước h t đ nạ ế
hi u su t x lý b i c a mô hình, đ tài đã s d ng lo iệ ấ ử ụ ủ ề ử ụ ạ
b i là b i g , có kích thụ ụ ỗ ước khác nhau
B ng 2: ả Các thông s c a b i g đ th c nghi m ố ủ ụ ỗ ể ự ệ
M u b iẫ ụ
Kích
thước (µm)
Kh iố
lượ ng
b i thụ ử nghi mệ (g)
V nậ
t c khíố
đi vào (m/s)
Kh iố
lượ ng riêng
c a b iủ ụ kg/m3
1 450280 44,31 13 210
2 28071 43,57 13 210
3 <71 45,83 13 210
Hình 6 : Rây xác đ nh kích ị
th ướ c Hình 7: Th c nghi m v i ự ệ ớ
mô hình
3.3.2 Th c nghi m: S nh h ự ệ ự ả ưở ng c a lo i b i đ n ủ ạ ụ ế
hi u su t làm vi c c a xiclon ệ ấ ệ ủ
Đ kh o sát nh hể ả ả ưởng c a kích thủ ước h t đ nạ ế
hi u su t x lý b i c a mô hình, đ tài đã s d ng 4ệ ấ ử ụ ủ ề ử ụ
lo i b i có khác nhau là b i g , b i xi măng, v n s t,ạ ụ ụ ỗ ụ ụ ắ
b i b t m ụ ộ ỳ
B ng 3: ả Các thông s c b n c a các lo i b i ố ơ ả ủ ạ ụ
Lo iạ Kh i lố ượ ng V n t cậ ố Kích thướ c
Trang 4b iụ riêng
(kg/m3)
khí đi vào (m/s)
h tạ µm Mùn
c aư 210 13 <450
Xi
măng 1506
13 <71
B t mộ ỳ 593 13 <71
V nụ
s tắ 6850 13 28071
4 K t qu và th o lu nế ả ả ậ
4.1 Xây d ng mô hình 3D các lo i xiclon và mô ự ạ
ph ng quá trình tách b i b ng ph n m m Solidworks ỏ ụ ằ ầ ề
Simulation
1.1.2 Xây d ng mô hình 3D các lo i xiclon ự ạ
Hình 8: Mô hình 3D xiclon
LIOT
Hình 8: Mô hình 3D trong
su t xiclon LIOT ố
Hình 10: Mô hình 3D xiclon
su t xiclon Stairmand ố
Hình 12: Mô hình 3D xiclon SN15 Hình 13: Mô hình 3D trong
su t xiclon SN15 ố
Xiclon g m 5 ph n c b n: ng d n khí vào, thânồ ầ ơ ả Ố ẫ hình tr , đáy hình ph u, ng thoát khí s ch và ph n thuụ ễ ố ạ ầ
b i. Nguyên lý làm vi c c a thi t b là d a vào l c quánụ ệ ủ ế ị ự ự tính c a h t b i khi thay đ i chuy n đ ng m t cách đ tủ ạ ụ ổ ể ộ ộ ộ
ng t. ộ
Trang 51.1.3 Chuy n đ ng c a dòng khí và b i trong xiclon ể ộ ủ ụ
K t qu mô ph ng chuy n đ ng c a dòng khí và b iế ả ỏ ể ộ ủ ụ
được bi u di n hình 2 và 3:ể ễ ở
Hình 14: Qu đ o ỹ ạ
chuy n đ ng c a dòng ể ộ ủ
khí trong xiclon
Stairmand
Hình 15: Qu đ o chuy n ỹ ạ ể
đ ng c a dòng khí xiclon ộ ủ
LIOT
Ho t đ ng c a xiclon d a trên s d ng l c ly tâmạ ộ ủ ự ử ụ ự
khi dòng khí chuy n đ ng xoáy trong thân thi t b doể ộ ế ị
đ a dòng khí vào thân xiclon theo phư ương ti p tuy n.ế ế
Do tác d ng c a l c ly tâm các h t b i có trong dòngụ ủ ự ạ ụ
khí b văng v phía thành xiclon và tách kh i dòng khí.ị ề ỏ
Khí s ch ti p t c chuy n đ ng quay và đi ra kh i xiclonạ ế ụ ể ộ ỏ
qua ng th i đ t theo tr c xiclon.ố ả ặ ụ
Hình 16: Qu đ o chuy n ỹ ạ ể
đ ng c a các h t b i ộ ủ ạ ụ
xiclon Stairmand
Hình 17: Qu đ o chuy n ỹ ạ ể
đ ng c a các h t b i xiclon ộ ủ ạ ụ
LIOT
Các qu đ o chính c a h t b i là g n thànhỹ ạ ủ ạ ụ ở ầ
xiclon. Các h t b i có kích thạ ụ ước l n khi đ n thànhớ ế xiclon, dưới tác d ng c a dòng chuy n đ ng hụ ủ ể ộ ướ ng
tr c và c a tr ng l c s chuy n đ ng v phía ng thuụ ủ ọ ự ẽ ể ộ ề ố
b i và đụ ượ ấc l y ra ngoài, còn các h t b i có kh i kíchạ ụ ố
thước nh h n kích thỏ ơ ước gi i h n s thoát ra ngoàiớ ạ ẽ cùng không khí
Có th nh n th y xiclon LIOT có s xáo tr n nhi uể ậ ấ ự ộ ề
h n d n đ n tr l c c a thi t b s l n h n xiclonơ ẫ ế ở ự ủ ế ị ẽ ớ ơ Stairmand
1.1.4 Phân b v n t c, áp su t và nhi t đ ố ậ ố ấ ệ ộ
1.4.a Phân b v n t cố ậ ố
Trường phân b v n t c trong xiclon có ba chi u t iố ậ ố ề ạ các tr c x, y và z là các v n t c hụ ậ ố ướng tâm, hướng tr cụ
và ti p tuy n đế ế ược th hi n hình 2,3 và 4. Trong cácể ệ ở
v n t c đậ ố ược đ c p, v n t c ti p tuy n có giá tr caoề ậ ậ ố ế ế ị
nh t và là thành ph n quan tr ng nh t. V n t c ti pấ ầ ọ ấ ậ ố ế tuy n gi m khi bán kính quay gi m, giá tr v n t c nàyế ả ả ị ậ ố
b ng 0 t i tâm. Đ l n c a v n t c dòng khí phía trongằ ạ ộ ớ ủ ậ ố
d c theo đọ ường tâm xoáy tăng t dừ ưới lên trên
Hình 18: M t c t phân b ặ ắ ố
v n t c ậ ố xiclon Stairmand
Hình 19: M t c t phân b ặ ắ ố
v n t c xiclon LIOT ậ ố
1.4.b Phân b áp su tố ấ
S phân b áp su t trong xiclon đự ố ấ ược trình bày trong hình 4 cho th y áp su t có giá tr cao nh t t i thànhấ ấ ị ấ ạ xiclon và gi m d n t thành thi t b đ n tâm và xu tả ầ ừ ế ị ế ấ
hi n áp su t âm vùng ng trung tâm, d nh n th yệ ấ ở ố ễ ậ ấ vùng áp su t âm ng thoát khí đ t tâm xiclon; vùngấ ở ố ặ ở
áp su t cao xung quanh thân xiclon do có s tác d ngấ ở ự ụ
c a dòng khí lên thân xiclon. đáy ph u có áp su t âmủ Ở ễ ấ (áp su t tấ ương đ i), do đó khi m van đ thu b i khôngố ở ể ụ khí bên ngoài s b hút vào xiclon t dẽ ị ừ ưới lên trên và có
th làm cho b i đã l ng đ ng đáy ph u bay ngể ụ ắ ọ ở ễ ược lên
và theo không khí thoát ra ngoài qua ng thoát khí làmố
m t tác d ng c a vi c l c b i, vì v y c n thi t k vanấ ụ ủ ệ ọ ụ ậ ầ ế ế kép đ tránh tình tr ng này. ể ạ
M c dù xiclon có c u t o đ n gi n nh ng d ngặ ấ ạ ơ ả ư ạ chuy n đ ng c a dòng khí trong xiclon r t ph c t p vàể ộ ủ ấ ứ ạ
do đó vi c tính toán t n th t áp su t b ng lý thuy t g pệ ổ ấ ấ ằ ế ặ nhi u khó khăn. Tuy nhiên ph n m m có th cho raề ầ ề ể
m t c t phân b áp su t trong xiclon, t đó ta có thặ ắ ố ấ ừ ể
Trang 6tính toán t n th t áp su t m t cách d dàng.ổ ấ ấ ộ ễ
Hình 20: M t c t phân b ặ ắ ố
áp su t ấ xiclon Stairmand Hình 21: M t c t phân b áp
su t xiclon LIOT ấ
Có th nh n th y s khác bi t v phân b áp su tể ậ ấ ự ệ ề ố ấ
và áp su t t i đa trong 2 lo i xiclon. K t qu t n th t ápấ ố ạ ế ả ổ ấ
su t trong xiclon Stairmand b ng 330, trong xiclon LIOTấ ằ
b ng 410, đi u này cho th y khi s d ng xiclonằ ề ấ ử ụ
Stairmand s ti t ki m năng lẽ ế ệ ượng h n xiclon LIOT.ơ
Áp l c lên thành thi t b c a xiclon LIOT cao h nự ế ị ủ ơ
d n đ n s ma sát lên thành thi t b cũng cao h n khi nẫ ế ự ế ị ơ ế
xiclon LIOT không phù h p khi s d ng đ x lý cácợ ử ụ ể ử
lo i v t li u có tính mài mòn cao ho c bám dính cao.ạ ậ ệ ặ
1.4.c Phân b nhi t đố ệ ộ
S phân b nhi t đ trong xiclon đự ố ệ ộ ược trình bày
trong hình 6 nó ch ng minh r ng phân b nhi t đ trongứ ằ ố ệ ộ
xiclon c b n ph thu c vào s ma sát khi va ch m gi aơ ả ụ ộ ự ạ ữ
các h t b i. Các h t b i nh di chuy n lên phía trênạ ụ ạ ụ ỏ ể
trong các h t l n h n di chuy n và t p trung xu ngạ ớ ơ ể ậ ố
dưới đáy, do đó đa ph n các h t t p trung dầ ạ ậ ở ưới dáy
c a xiclon khi n cho vùng phía đáy có nhi t đ cao h n.ủ ế ệ ộ ơ
Hình 22: M t c t phân b ặ ắ ố
nhi t đ ệ ộ xiclon Stairmand
Hình 23: M t c t phân b ặ ắ ố nhi t đ xiclon LIOT ệ ộ
4.2 Đánh giá hi u su t x lý c a m t s xiclon ệ ấ ử ủ ộ ố
4.2.1 Ả nh h ưở ng c a v n t c đ a khí vào đ n hi u ủ ậ ố ư ế ệ
su t x lý ấ ử
nh h ng c a kích th c h t đ n hi u su t x lý
Ả ưở ủ ướ ạ ế ệ ấ ử
được th hi n trong hình 7.ể ệ
Hình 24: Bi u đ nh h ng c a v n t c đ a khí vào đ n ể ồ ả ưở ủ ậ ố ư ế
hi u su t x lý ệ ấ ử
Nh đư ược bi u th trên bi u đ khi kích thể ị ể ồ ước h tạ
b i tăng lên thì hi u su t x lý tăng cũng tăng, đ nụ ệ ấ ử ế
đường kính h t gi i h n c a h t b i thì khi tăng đạ ớ ạ ủ ạ ụ ườ ng kính h t b i hi u su t đ t 100%. V n t c đ a khí vàoạ ụ ệ ấ ạ ậ ố ư càng l n thì hi u su t thu b i càng cao, tuy nhiên n uớ ệ ấ ụ ế
v n t c l n thì gây hao t n năng lậ ố ớ ổ ượng
4.2.2 Ả nh h ưở ng c a đ ủ ườ ng kính xiclon đ n hi u su t ế ệ ấ
x lý ử
Hình 25: Bi u đ nh h ng c a đ ng kính xiclon đ n ể ồ ả ưở ủ ườ ế
hi u su t x lý ệ ấ ử
V i cùng m t lo i b i và cùng m t v n t c đ a khíớ ộ ạ ụ ộ ậ ố ư vào khi tăng đường kính xiclon thì hi u su t càng gi m.ệ ấ ả
Vì v y không nên s d ng các lo i xiclon có đậ ử ụ ạ ườ ng kính l n h n 2000mm, b i n u v n t c c a dòng ti pớ ơ ở ế ậ ố ủ ế tuy n không đ i khi tăng đế ổ ường kính c a xiclon thì l củ ự
li tâm tác đ ng lên các h t b i s gi m đi và hi u su tộ ạ ụ ẽ ả ệ ấ thui b i s gi m. nh hụ ẽ ả Ả ưởng c a lo i xiclon đ n hi uủ ạ ế ệ
su t x lýấ ử
Hình 26: Bi u đ nh h ng c a lo i xiclon đ n hi u su t ể ồ ả ưở ủ ạ ế ệ ấ
x lý ử
Trang 7V i cùng đớ ường kính thi t b , cùng v n t c đ a khíế ị ậ ố ư
vào, cùng lo i và kích thạ ước h t b i, xiclon Staimand vàạ ụ
SN15 có hi u su t x lý cao h n xiclon LIOT tuy nhiênệ ấ ử ơ
nhược đi m là chi u cao thi t b c a 2 lo i này l i r tể ề ế ị ủ ạ ạ ấ
l n. D nh n th y các lo i xiclon đ u có hi u su t xớ ễ ậ ấ ạ ề ệ ấ ử
lý th p v i các lo i b i có đấ ớ ạ ụ ường kính nh h n 5 ỏ ơ μm
4.3 Ki m ch ng v i mô hình th c nghi ể ứ ớ ự ệ m
4.3.1 K t qu thi t l p mô hình ế ả ế ậ
Hình 27: Mô hình th c nghi m ự ệ
1.1.5 Th c nghi m: S nh h ự ệ ự ả ưở ng c a kích th ủ ướ c h t ạ
b i đ n hi u su t làm vi c c a xiclon ụ ế ệ ấ ệ ủ
K t qu v nh hế ả ề ả ưởng c a kích thủ ước h t đ n hi uạ ế ệ
su t x lý đấ ử ược th hi n trong b ng sau:ể ệ ả
B ng 4 : ả Hi u su t x lí c a b i g có các kích ệ ấ ử ủ ụ ỗ
th ướ c khác nhau
M u b iẫ ụ
Kh iố
lượng b iụ (g)
Hi u su tệ ấ (%)
Trước x líử Thu h iồ
1 44,31 44,28 99
3 45,83 42,16 92
Hình 28:Bi u đ th hi n s nh h ng c a kích th c ể ồ ể ệ ự ả ưở ủ ướ
h t b i đ n hi u su t làm vi c c a xiclon ạ ụ ế ệ ấ ệ ủ
K t qu thu đế ả ược cho th y khi x lý b i b ng môấ ử ụ ằ hình xiclon đ i v i 3 kích thố ớ ước c a cùng lo i mùn c aủ ạ ư
nh trên thì hi u su t đ t đư ệ ấ ạ ược là tương đ i cao. K tố ế
qu x lý đ t t t nh t là m u b i 1 và m u b i 2 cóả ử ạ ố ấ ở ẫ ụ ẫ ụ kích thướ ầc l n lượt là 420280 μm và 28971 μm g nầ
nh đ t 100%. Còn m u b i 3 có kích thư ạ ẫ ụ ước là <71 μm thì đ t đạ ược hi u su t th p h n là 92%.ệ ấ ấ ơ
Qua k t qu th c nghi m, ta nh n th y kích thế ả ự ệ ậ ấ ướ c
h t càng nh thì hi u su t x lý càng th p và ngạ ỏ ệ ấ ử ấ ượ ạ c l i
Đi u này đề ược gi i thích là do kích thả ước h t càng béạ thì l c li tâm tác d ng lên h t b i càng nh nên khự ụ ạ ụ ỏ ả năng va đ p vào thành c a thi t b xiclon th p, do đóậ ủ ế ị ấ
d n đ n kh năng thu h i b i đáy thi t b s kém.ẫ ế ả ồ ụ ở ế ị ẽ
Tương t nh ng ngự ư ượ ạ ớc l i v i quá trình trên s x y raẽ ả
v i h t b i có kích thớ ạ ụ ướ ớc l n
4.3.2 Th c nghi m: S nh h ự ệ ự ả ưở ng c a lo i b i đ n ủ ạ ụ ế
hi u su t làm vi c c a xiclon ệ ấ ệ ủ
K t qu v nh hế ả ề ả ưởng c a kích thủ ước h t đ n hi uạ ế ệ
su t x lý đấ ử ược th hi n trong b ng sau:ể ệ ả
B ng 5: ả Hi u su t x lí c a b i g có các kích ệ ấ ử ủ ụ ỗ
th ướ c khác nhau
Lo i b iạ ụ
Kh iố
lượng b iụ (g)
Hi u su tệ ấ (%)
Trước xử
lí Thu h iồ
B i gụ ỗ 47,83 45,91 96
B i xiụ măng 50,22 47,71 95
B i b tụ ộ
mỳ 52,18 48,52 93
M t s tạ ắ 65,45 65,42 99
Hình 29:Bi u đ th hi n s nh h ng c a kích th c ể ồ ể ệ ự ả ưở ủ ướ
h t b i đ n hi u su t làm vi c c a xiclon ạ ụ ế ệ ấ ệ ủ
K t qu thu đế ả ược cho th y khi x lý b i b ng môấ ử ụ ằ hình xiclon đ i v i 4 lo i b i khác nhau thì hi u su tố ớ ạ ụ ệ ấ
v n s t thì đ t hi u su t 99% và các lo i còn l i thìụ ắ ạ ệ ấ ạ ạ
hi u su t đ t đệ ấ ạ ược là khá cao.
B i b t m có hi u su t th p h n so v i các lo iụ ộ ỳ ệ ấ ấ ơ ớ ạ
b i còn l i là do kh i lụ ạ ố ượng riêng c a b t m nh h nủ ộ ỳ ỏ ơ các lo i b i khác, d n đ n b i b t m nh do đó trongạ ụ ẫ ế ụ ộ ỳ ẹ quá trình v n hành thì b i b t m cũng s có m t ít bậ ụ ộ ỳ ẽ ộ ị
Trang 8hút lên cùng v i không khí ng tâm và m t s s bớ ở ố ộ ố ẽ ị
m c k t l i bên trong thân xyclon.ắ ẹ ạ
5 K t lu nế ậ
Vi c s d ng ph n m m Solidworks Simulation đãệ ử ụ ầ ề
cho phép hi u chính xác h n v các hi n tể ơ ề ệ ượng ph cứ
t p x y ra trong quá trình tách b i c a xiclon cũng nhạ ả ụ ủ ư
xác đ nh đị ược các y u t và đi u ki n làm tăng hi uế ố ề ệ ệ
su t su t x lý c a xiclon góp ph n làm gi m thi u ôấ ấ ử ủ ầ ả ể
nhi m và ti t ki m năng lễ ế ệ ượng.
Gi a xiclon Stairmand và xiclon LIOT thì xiclonữ
Stairmand cho k t qu thu b i t t h n và t n th t ápế ả ụ ố ơ ổ ấ
su t ít h n tuy nhiên kích thấ ơ ước thi t b l i l n (n uế ị ạ ớ ế
cùng đường kính chi u dài thi t b cao h n kho ng 2,5ề ế ị ơ ả
l n). Nên l a ch n xiclon có đầ ự ọ ường kính nh đ đ tỏ ể ạ
hi u qu thu b i l n nh t n u l u lệ ả ụ ớ ấ ế ư ượng l n thì nên sớ ử
d ng xiclon chùm ho c ghép song song các xiclon v iụ ặ ớ
nhau. V n t c dòng khí vào t 1822 m/s đ v a ti tậ ố ừ ể ừ ế
ki m v kinh t mà v n đ m b o hi u su t thu b i. ệ ề ế ẫ ả ả ệ ấ ụ
Tài li u tham kh oệ ả
5.1.1.a.1.1.1.1.1 Tr n Ng c Ch n (2001), Ô nhiêm không khi & x ly ầ ọ ấ ̃ ́ ử ́
khi thai. Tâp 2, c hoc vê bui va ph ́ ̉ ̣ ơ ̣ ̀ ̣ ̀ ươ ng phap x ly bui, Nha xuât ́ ử ́ ̣ ̀ ́
ban khoa hoc va ky thuât, Ha Nôi ̉ ̣ ̀ ̃ ̣ ̀ ̣
5.1.1.a.1.1.1.1.2 Hoàng Kim C (2001), Ky thuât môi tr ơ ̃ ̣ ườ ng, Nha ̀
xuât ban khoa h c và k thu t, Ha nôi ́ ̉ ọ ỹ ậ ̀ ̣
5.1.1.a.1.1.1.1.3 Ph m Ng c Đăng (1997), Môi tr ạ ọ ườ ng không khí, Nhà
xuât ban khoa h c và k thu t, Ha nôi ́ ̉ ọ ỹ ậ ̀ ̣
5.1.1.a.1.1.1.1.4 Tr n Ng c Ch n (2011), K thu t thông gió, Nhà ầ ọ ấ ỹ ậ
xu t b n xây d ng ấ ả ự
5.1.1.a.1.1.1.1.5 Trân Huy Toan va công s (2015), Nghiên c u th c ̀ ̀ ̀ ̣ ự ứ ự
nghi m nâng cao hi u qu l c b i c a xiclon, http://vnniosh.vn/ ệ ệ ả ọ ụ ủ
5.1.1.a.1.1.1.1.6 Nguy n Ph ễ ướ c Quý An (2008), Đánh giá hi u su t ệ ấ
x lý 1 s lo i xiclon và xác đ nh hi u su t x lý ô nhi m không ử ố ạ ị ệ ấ ử ễ
khí cho các nhà máy đ t tiêu chu n môi tr ạ ẩ ườ ng Vi t Nam, Tuy n ệ ể
t p Báo cáo “H i ngh Sinh viên Nghiên c u Khoa h c” l n th 6 ậ ộ ị ứ ọ ầ ứ
Đ i h c Đà N ng ạ ọ ẵ
5.1.1.a.1.1.1.1.7 Rahul Panchal, Zheng (Jeremy) Li, Design and
Development of Tangential Cyclone Dust Collector. International
Journal Of Engineering Research And Development, Volume 14,
Issue 9 (September Ver. II 2018)
5.1.1.a.1.1.1.1.8 Masoumeh Mofarrah, Shuran Li, Fu Hui, Zhen Liu
and Keping Yan, Micro Gas Cyclone Design and Performance
Evaluation to Collect Dust Particles, ATINER’s Conference Paper
Proceedings Series, 15 October 2018
5.1.1.a.1.1.1.1.9 W. B. Faulkner, M. D. Buser, D. P. Whitelock, B. W.
Shaw, Effects of cyclone diameter on performance of 1d3d cyclones: collection efficiency, Transactions of the ASABE (American Society of Agricultural and Biological Engineers) ∙ May 2007
5.1.1.a.1.1.1.1.10 Vekteris et al., Numerical Simulation of Air Flow inside Acoustic Cyclone Separator, Aerosol and Air Quality Research, 15: 625–633, (2015)
5.1.1.a.1.1.1.1.11 D. I. Misyulya, D. I. Misyulya, V. А. Markov (2012), Comparative analysis of technical characteristics of cyclone dust collectors, Chemical Engineering, Heat Engineering and Energy Saving
5.1.1.a.1.1.1.1.12 Gabriel Valentin Gheorghe, Marinela Mateescu, Catalin Persu, Iuliana Gageanu, Theoretical simulation of air circulation inside cyclone mounted at exhaust outlet of pneumatic seed drill to optimize it, Engineering for rural development, Jelgava, 23.25.05.2018.
5.1.1.a.1.1.1.1.13 1 Gimbun, J., Chuah, T.G., Fakhru’lRazi, A., Choong, T. 2005. The influence of temperature and inlet velocity on cyclone pressure drop: a CFD study. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 44 (1): 7–12.
5.1.1.a.1.1.1.1.14 Gimbun, J., Chuah, T., Choong, T., Fakhru'lRazi, A.
2005 A CFD study on the prediction of cyclone collection efficiency International Journal for Computational Methods in Engineering Science and Mechanics 6 (3): 161 – 168.
5.1.1.a.1.1.1.1.15 P., Midoux, N., Rode, S., Leclerc, J 2004. Comparison of different models of cyclone prediction performance for various operating conditions using a general software. Chemical Engineering and Processing: Process Intensification 43 (4): 511– 522.
5.1.1.a.1.1.1.1.16 Ali Alahmer 1 , Mohammed AlDabbas, Modeling and simulation study to predict the cement portland cyclone separator performance, Emirates Journal for Engineering Research, 19 (1), 1925 (2014)
5.1.1.a.1.1.1.1.17 Dirgo, J.Leith, D. 2007. Cyclone collection efficiency: comparison of experimental results with theoretical predictions. Aerosol Science and Technology 4 (4): 401 – 415
5.1.1.a.1.1.1.1.18 SolidWorks (2019) User’s guide SolidWorks Corporation.
