ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ THÁP HẤP THU XỬ LÝ KHÍ.DOC

Đồ án môn học
phần 1:

Mở đầu
Nền công nghiệp phát triển đã làm cho vấn đề ô nhiễm môi trờng
ngày càng trở nên nghiêm trọng hơn.
Các chất gây ô nhiễm đợc phát sinh từ rất nhiều nguồn khác nhau,
đặc biệt từ các nguồn ô nhiễm công nghiệp. Hoạt động công nghiệp đã thải
ra môi trờng nhiều dạng chất ô nhiễm mà một trong số đó là ô nhiễm
không khí. Chất gây ô nhiễm không khí mà chúng ta xét là SO
2
.
Sunfu đioxit (SO
2
) sinh ra trong quá trình đốt cháy nhiên liệu hoá
thạch, sự phân huỷ và đốt cháy các hợp chất hữu cơ, các hoạt động của núi
lửa hoặc từ các xí nghiệp hóa chất, nhà máy luyện kim, nhà máy vật liệu
xây dựng
Khí SO
2
là loại khí tơng đối nặng nên thờng ở gần mặt đất ngang tầm
sinh hoạt của con ngời. Khí SO
2
không màu có mùi hăng cay khi nồng độ
trong khí quyển là 1 ppm, dễ hoà tan trong nớc Trong các chất ô nhiễm
không khí thờng gặp thì SO
2
là chất gây tác hại đã từng xảy ra ở nhiều nơi
nhất trên thế giới
Khí SO2 gây tổn thơng lớp mô trên cùng của bộ máy hô hấp, gây
bệnh khí thũng và suy tim. Đối với thực vật, khí SO2 thâm nhập vào các

mô của cây và kết hợp với nớc tạo thành axit sunfurơ H
2
SO
3
gây tổn thơng
màng tế bào và làm suy giảm khả năng quang hợp. Ngoài ra khí SO2 còn là
tác nhân gây han gỉ mạnh đối với kim loại, gây tác hại mạnh đối với giấy
và gia thuộc, làm cho độ bền , độ dai của chúng bị giảm sút Chính vì vậy
mà trớc khi thải ra môi trờng dòng khí thải cần phải đợc xử lý để làm giảm
nồng độ khí thải tới giới hạn cho phép để không gây hại cho ngời động vật
và thực vật. Một trong những phớng pháp để xử lý là phơng pháp hấp thụ.
Nguyễn Thị Yến Liên
1
Đồ án môn học
Hấp thụ là quá trình dùng một chất lỏng để hút một hoặc nhiều cấu tử trong
khí.
Trong đồ án môn học nàythiết bị hấp thụ đợc chọn là loại tháp đệm
để tách riêng hỗn hợp khí SO2- không khí, sử dụng dung môi là H
2
O với số
liệu nh sau:
Lu lợng khí thải vào tháp (m
3
/h): 10000 (ở 1atm, 30
o
C )
Nồng độ khí thải vào tháp (% thể tích): 3.5
Nồng độ cuối của dung môi (% trọng lợng ): 0.28
Hiệu suất hấp thụ (%): 78
Tháp làm việc ở điều kiện áp suất 5atm và nhiệt độ 30

0
C.
Tháp đệm đợc sử dụng rộng rãi trong kỹ nghệ hoá học.Trong tháp
đệm, chất lỏng chảy từ trên xuống theo bề mặt đệm và khí đi từ dới lên
phân tán đều trong chất lỏng.Giới hạn làm việc của tháp đệm tơng đối rộng
nhng khó làm ớt đều đệm.Tuỳ theo vận tốc khí mà tháp có thể làm việc ở
các chế độ khác nhau.
Nguyên tắc làm việc của tháp hấp thụ
Chất lỏng từ bể chứa 1 nhờ bơm 2 bơm thẳng lên tháp 4. Trong tháp
chất lỏng đợc tới từ trên xuống đều trên bề mặt đệm nhờ thiết bị phân phối
chất lỏng 3. Dòng khí cần xử lý đợc hút vào máy nén 5,tại đây áp suất của
dòng khí đợc nâng lên tới áp suất làm việc. Sau đó dòng khí đợc đẩy vào
tháp. dòng khí đi từ dới lên tiếp xúc với chất lỏng chảy từ trên xuống trên
bề mặt đệm. Khí sau khi xử lý đi ra khỏi tháp qua cửa 6, chất lỏng sau hấp
thụ ra khỏi tháp theo cửa 7 xuống bể chứa hoặc mơng dẫn 8.
Sơ đồ nh hình vẽ 1
Nguyễn Thị Yến Liên
2
§å ¸n m«n häc
NguyÔn ThÞ YÕn Liªn
3
Đồ án môn học
Phần II: Tính toán thiết kế hệ thống tháp
hấp thụ
I. Cân bằng vật liệu của quá trình hấp thụ:
Nồng độ của SO
2
trong khí thải là 3,5% thể tích.
y
đ

= 0,035 (Kmol SO
2
/ Kmol hỗn hợp)
Y
đ
=
d
d
y
y
1
=
035,01
035,0

= 0,03627 (Kmol SO
2
/ Kmol khí trơ)
Hiệu suất: =
d
cd
Y
YY
Suy ra Y
c
= Y
d
(1-) = 0,03727(1-0,78)
= 0,007979 (Kmol SO
2

/ Kmol khí trơ)
Suy ra y
c
=
c
c
Y
Y
+1
= 0,007916 (Kmol SO
2
/ Kmol hỗn hợp)
Điều kiện làm việc: t
o
= 30
0C
, p = 5atm
áp dụng phơng trình khí lý tởng để tính dòng khí thải ở điều kiện làm
việc
P
1
V
1
=P
2
V
2
trong đó: P
1
, V

1
là áp suất và thể tích khí thải ở điều kiện đầu
vào
P
2
, V
2
là áp suất và thể tích khí thải ở điều kiện làm
việc
Suy ra V
2
=
2
11
P
VP
=
5
100001ì
= 2000 (m
3
/h)
Ta có: PV=G
y
RT
trong đó: G
y
: số Kmol khí
R: hằng số khí lý tởng có giá trị R= 8314(KJ/
Kmol

0
K)
T: nhiệt độ làm việc
Nguyễn Thị Yến Liên
4
Đồ án môn học
Suy ra G
y
=
3038314
200010013.15
5
x
xxx
RT
PV
=
= 42,121 (Kmol/
h)
*Phơng trình cân bằng:
Y=
Xm
mX
)1(1 +
[II-140]
m=
P
He
trong đó: P: áp suất làm việc (atm)
He: hằng số Henry tra ở nhiệt độ làm việc

tra bảng ta có:
He = 3640mmHg
M =
7605
36400
ì
= 9,5789
Phơng trình đờng cân bằng: Y =
X
X
5789,81
5789,9

Suy ra X
cb
=
Y
Y
5789,85789,9 +

Thay Y
đ
= 0,03627 tacó X
cbc
=
d
d
Y
Y
5789,85789,9 +

=
03627,05789,85789,9
03627,0
ì+

= 0,003667 (Kmol SO
2
/ Kmol dung môi)
Cho X một số giá trị nằm trong khoảng [ X
đ
; X
c
] ta có bảng giá trị
cho đờng cân bằng:
X 0 0
.0001
0
.0002
0
.0003
0.
0004
0
.0005
0.
0006
Y
cb
0 0
.00095

9
0
.00191
9
0
.00288
1
0.
003845
0
.00481
0.
005777
Nguyễn Thị Yến Liên
5
Đồ án môn học
X 0
.0007
0
.0008
0
.0009
0
.001
0.
002
0
.003
0.
003056

Y
cb
0
.00675
0
.00771
6
0
.00868
8
0
.00966
2
0.
01959
0
.0295
0.
030061
*Tính lợng dung môi tối thiểu: G
Xmin
= G
trơ
dcbc
cd
XX
YY

[II-141]
G
trơ
= G
Y
d
Y+1
1
[II-
141]
= 402,121
03627,01
1
+
= 388,046
(Kmol/h)
G
Xmin
= 388,0466
003667,0
007979,003627,0
=
2993,7896 (Kmol/h)
*Lợng dung môi thích hợp:
G
X
= G
Xmin
,
thờng chọn = 1,2

suy ra G
X
= 1,2 x 2993,7896 = 3592,5475
(Kmol/h)
= 64665,855 (Kg/h)
Cân bằng vật liệu cho toàn tháp:
G
trơ
(Y
đ
-Y
c
) = G
X
(X
c
-X
đ
)
X
c
=
)(
cd
x
tr
YY
G
G

=
)007979,003627,0(
5475,3592
0466,388

= 0,003056 (Kmol SO
2
/ Kmol dung môi)
suy ra x
c
=
c
c
X
X
+1
= 0,003047 (Kmol/ Kmol hỗn hợp)
Nguyễn Thị Yến Liên
6
Đồ án môn học
Cân bằng vật liệu cho phần thể tích thiết bị giới hạn bởi một tiết diện
bất kỳ của tháp với phần trên của tháp:
G
trơ
(Y-Y
c
) = G
x
(X- X
đ

)
Suy ra phơng trình đờng làm việc:
Y =
c
YX
Gtr
Gx
+
=
007979,0
0466,388
5475,3592
+X
= 9,258X + 0,007979
Cho X một vài giá trị trong khoảng [X
đ
; X
c
] ta có bảng giá trị sau:
X 0 0
.0001
0
.0002
0
.0003
0
.0004
0
.0005
0.

0006
Y
lv
0
.00797
9
0
.00891
0
.00983
0
.01076
0
.01168
0
.01261
0.
01353
X 0
.0007
0
.0008
0
.0009
0
.001
0
.002
0
.003

0.
003056
Y
lv
0
.01446
0
.01539
0
.01631
0
.01724
0
.0265
0
.03575
0.
03627
II. Xác định đờng kính tháp:
D =
tb
tb
V

ìì 3600
4
[II-181]
trong đó: V
tb
: lợng khí trung bình đi trong tháp (m

3
/h)

tb
: tốc độ khí trung bình đi trong tháp (m/s)
1.Tính V
tb:
V
tb
=
2
cd
VV +
V
đ
= 2000 (m
3
/h)
V
c
= V
trơ
(1+Y
c
) [II-183]
V
trơ
=
P
TRG

tr
ì
Nguyễn Thị Yến Liên
7
Đồ án môn học
=
5
10.013,15
30383140466,388
ì
ìì
= 1929,999 (m
3
/ h)
V
c
= 1929,999(1+ 0,007979) = 1945,3985 (m
3
/h)
V
tb
=
2
3985,19452000 +
= 1972,6993 (m
3
/h)
2. Tính
tb
:

Y= 1,2
ì
e
-4X
[II-187]
Y=
16,0
3
2
)(
n
x
xtbd
ytbd
s
Vg
à
à


ìì
ìì
X =
8/14/1
)()(
xtb
ytb
y
x
G

G


ì
trong đó:
G
x
, G
y
: lợng lỏng và lợng hơi trung bình (kg/s)

xtb
,
ytb
: khối lợng riêng trung bình pha lỏng và pha
lỏng (kg/m
3
)
à
x
, à
y
: độ nhớt của pha lỏng theo t
0
trung bình và độ nhớt
của nớc ở 20
0C
(Ns/m
2
)

g: gia tốc trọng trờng
V
đ
: Thể tích tự do của đệm (m
3
/ m
3
)

đ
: tiết diện tự do đệm (m
2
/m
3
)
* Tính
X
G
:
2
XcuoiXdau
X
GG
G
+
=
G
X đầu
= 64665,855 (Kg/h)
G

Xcuối
= G
X đầu
+ G
hấp thụ
G
hấp thụ
= G
trơ
(Y
đ
- Y
c
)
= 388,0466(0,03627-0,007979)
=10,9782(Kmol SO
2
/h)
= 702,6065 (Kg SO
2
/h)
Nguyễn Thị Yến Liên
8
Đồ án môn học
G
X cuối
= 64665,855 + 702,6065 =
5368,4615 (Kg/h)
G
X cuối

=
2
4615,5368855,64665 +
=
65017,1583 (Kg/h)
*Tính
y
G

2
ycyd
y
GG
G
+
=
M
hỗn hợp đầu
= M
SO2
x Y
đ
+ M
kk
(1- Y
đ
)
= 64 x 0,035 + 29(1 - 0,035)
= 30,225 (Kg/Kmol hỗn hợp)
G

Yđầu
= 402,121 x M
hhđầu

= 402,121 x 30,225 =
12154,1072 (kg/h)
G
Xcuối
= G
Yđầu
- G
Yhấpthụ

= 12154,1072 702,605 =
11451,5007 (kg/h)

2
1072,121545007,11454 +
=
Y
G
=
11802,804 (kg/h)
* Tính
Yth
:
y
tb
=
2

cd
yy +
=
2
007916,0035,0 +
= 0,02146
(Kmol/Kmol hỗn hợp)

khí
=
1
273
4,22 ì
ì
ì
T
P
M
khi

SO2
=
303
5273
4,22
64 ì
ì
= 12,8713(kg/m
3
)

kk
=
303
5273
4,22
29 ì
ì
= 5,8323 (kg/m
3
)

Yhh

=
SO2
x y
tb
+
kk
(1-y
tb
)
Nguyễn Thị Yến Liên
9
Đồ án môn học
= 12,8713 x 0,02146 + 5,8323(1-
0,02146) = 5,9834 (kg/m
3
)

* Tính
Xtb
OH
tb
SO
tb
Xtb
aa
22
1
1


+=
trong đó: a
tb
: phần khối lợng trung bình của hỗn
hợp
a
tb
=
2
cd
aa +
a
đ
=
)1(
2@
2

dOHdSO
dSO
xMxM
xM
ì+ì
ì
= 0 (do x
d
= 0)
a
c
=
)1(
22
2
cOHcSO
cSO
xMxM
xM
ì+ì
ì
=
)003047,01(18003047,064
003047,064
+ì
ì

=0,01075 (kg/kg hỗn hợp)
suy ra a
tb

=
2
01075,0
= 0,005375 (Kg/ Kg hỗn hợp)
tra bảng ta có: (H
2
O, 30
0C
) = 995,8 (kg/m
3
)
Nhiệt độ 20
0
C
40
0C
Khối lợng riêng
của SO
2
138
3
13
27
nội suy (SO
2
lỏng, 30
0C
) = 1355 (kg/m
3
)

68,995
005375,01
1355
005375,01
+=
xtb

suy ra
Xtb
= 997,1012 (kg/m
3
)
*Tính à
X
:
lg
X
à
=
OHtbSOtb
xx
22
lg)1(lg
àà
+
[I-84]
tra à(SO
2
, 30

0C
) = 0,279.10
-3
(Ns/m
2
)
à(H
2
O

, 20
0C
) = 1,005.10
-3
(Ns/m
2
)
Nguyễn Thị Yến Liên
10
Đồ án môn học
à(H
2
O, 30
0C
) = 0,8007.10
-3
(Ns/m
2
)
x

tb
=
2
cd
xx +
=
2
003047,0
= 0,001524 (Kmol/ Kmol
hỗn hợp)
thay số vào ta có:
lg
X
à
= 0,001524lg0,279.10
-3
+ (1-
0,001524)lg0,8007.10
-3
suy ra à
X
= 0,7994.10
-3
(Ns/m
2
)
* Tính à
y
:
kk

kktb
SO
SOtb
hh
hh
My
My
M
ààà
)1(
2
2

+
ì
=
[ I-85]
à(không khí, 30
0C
) = 183.10
-7
(Ns/m
2
)
à(SO
2
, 0
0C
) = 116.10
-7

(Ns/m
2
; C= 306
áp dụng công thức:
2/3
0
)
273
(
273 T
CT
C
t
+
+
=
àà
[I-86]
trong đó: à
0
: độ nhớt động lực của không khí ở O
0C
C: hằng số
suy ra à(SO
2
, 30
0C
) = 116.10
-7
2/3

)
273
303
(
306303
360273
+
+
= 129.10
-7
(Ns/m
2
)
y
tb
= 0,02146 (Kmol/ Kmol hỗn hợp)
M
hh
= y
tb
.M
SO2
+ (1- y
tb
)M
kk
= 0,02146 x64 +
(1+0,2146)29
= 29,7511 (Kg/ Kmol hỗn hợp)
Ta có:

77
10.183
29)02146,01(
10.129
6402146,01


+
ì
=
hh
M
suy ra M
hh
= 179,531.10
-7
(Ns/m
2
)
X=
125,025,0
1012,997
9834,5
804,11802
1583,65017

ì






= 0,8082
Nguyễn Thị Yến Liên
11
Đồ án môn học
suy ra Y = 0,04734
16,0
3
1








ì
ì
ììì
=
n
x

ytbd
xtbd
s
VgY
à
à



chọn một số đệm ta có bảng mô tả sau (chọn
lv
= 0,9
s
)
Loạ
i đệm
d

V
đ

sặc

lv
D D
quy chuẩn

tính lại
5x5
x1,0

1
000
0
,62
0
,138
0
,12
2
,41
2
,4
0
,12
8x8
x1,5
5
50
0
,65
0
,2
0
,18
1
,969
2 0
,17
15x
15x2

3
10
0
,71
0
,3
0
,27
1
,607
1
,6
0
,27
25x
25x3,0
1
95
0
,75
0
,42
0
,38
1
,355
1
,3
0
,41

35x
35x4,0
1
35
0
,78
0
,53
0
,49
1
,193
1
,2
0
,48
Chọn đệm vòng đổ lộn xộn kích thớc 15x15x2, suy ra
D= 1,6 (m)
= 0,27 (m/s)
III. Tính chiều cao làm việc của tháp:

Sử dụng công thức: H = m
y
. h
y
[II-177]
trong đó: m
y
: số dơn vị chuyển khối pha khí
h

y
: chiều cao một dơn vị chuyển khối pha khí.
h
y
= h
1
+
2
h
G
G
m
x
y
[II- 177]
trong đó: h
1
: chiều cao của một đơn vị chuyển khối đối với pha hơi
h
2
: chiều cao của một đơn vị chuyển khối đối với pha lỏng.
Nguyễn Thị Yến Liên
12
Đồ án môn học
h
1
=
3
2
25.0

PrRe
yy
d
d
a
V
ìì

(m) [II-177]
h
2
=
5,025,0
3/2
PrRe256
xx
x
x
ìì









à
(m)

R
ex
=
xdt
x
F
G
à
ìì
4
R
ey
=
dy
sy
à

ì
ì
4
P
rx
=
xx
x
Dì

à
P
ry

=
yy
y
Dì

à
trong đó: à
x,
à
y
: độ nhớt của pha lỏng và pha khí (Ns/m
2
)
P
x
, P
y
: hệ số khuyếch tán pha lỏng, khí (m
2
/s)
: hệ số thấm ớt của đệm
a: hệ số phụ thuộc hình dạng của đệm
đệm vòng: a=0,123
Nếu U
tt
> 5 m
3
/m
2
h thì hệ số thấm uớt của đệm: = 1 [III- 90]

*Tính hệ số khuyếch tán pha khí:
D
Y
=
kkSO
kkSO
MM
vvP
T 11
)(
10.0043,0
2
2
23/13/1
5,14
+
+
ì

(m
2
/s) [II- 127]
trong đó: T: nhiệt độ tuyệt đối ở diều kiện làm việc (
0
K)
v
SO2
, v
kk
: thể tích mol của khí SO

2
và không khí (cm
3
/mol)
P: áp suất làm việc (at)
tra bảng ta có: v
SO2
= 44,8 (cm
3
/mol)
v
kk
= 29,9 (cm
3
/mol)
chuyển P = 5 atm sang P(at)
P =
5
760
5,735
ì
= 4,839 (at)
suy ra P
Y
=
29
1
64
1
)9,298,44(839,4

30310.0043,0
23/13/1
5,14
+
+
ì

= 0,2369.10
-5
(m
2
/s)
Nguyễn Thị Yến Liên
13
Đồ án môn học
*Tính hệ số khuyếch tán pha lỏng:
D
20
=
23/13/1
6
)(
11
10.1
22
2
22
OHSO
OH
OHSO

vvBA
MM
+ìì
+

à
[II_133]
trong đó: A,B: hệ số liên hợp
đối với khí hoà tan trong nớc: A=1, B= 4,7
v
SO2
, v
H2O:
thể tích mol SO
2
và nớc
v
H2O
= 18,9 (cm
3
/mol)
à
H2O
: độ nhớt của nớc ở 20
0C
(CP)
D
20
=
23/13/1

6
)8,449,18(005,17,4
18
1
64
1
10.1
+
+

= 0,1466.10
-8
(m
2
/s)
D
X
= D
20
[1+ b(t-20)] [II-134]
b=
3
2,0

à
=
3
23,998
005,12,0
= 0,02006

D
X
= 0,1466.10
-8
[1+ 0,02006(30-20)]= 0,176.10
-8
(m
2
/s)
Thay số vào ta có:
Re
x
=145,061; Re
y
=1309,24
Pr
x
=455,525; Pr
y
=1,2666
h
1
= 0,1311; h
2
= 1,6362;h
y
= 3,0282
*Tính m
y
:

cho x các gía trị trong khoảng [x
đ
, x
c
], ta có bảng giá trị sau:
Y 0
,00797
9
0
,00870
5
0
,00983
1
0
,01076
0
,01168
0
,01261
0,
01353
1
/(Y-
Y
cb
)
1
25,329
1

25,848
1
1
26,397
8
1
26,979
1
27,592
6
1
28,239
4
1
28,920
4
Y 0 0 0 0 0 0
Nguyễn Thị Yến Liên
14
Đồ án môn học
,01446 ,01539 ,01631 ,01724 ,0265 ,03627
1
/(Y-
Y
cb
)
1
29,636
8
1

30,389
6
1
31,180
1
1
32,009
5
1
42,800
9
1
61,03
Từ đồ thị h.3 suy ra m
y
= 3,9365
H = m
y
h
y
= 3,9365x3,0282 = 11,9 (m)
Quy chuẩn: H = 12 (m)
Chọn loại đệm vòng đổ lộn xộn có kích thớc 15x15x2 thì:
D
tháp
= 1,6 (m)
H=12 (m)
IV.Tính trở lực của tháp:
P = P + P
k

Do R
ey
= 485,288 > 400 nên sử dụng công thức:
P =
3
2,02,18,08,1
56,1
d
ydyy
V
H
à
ììììì
[II- 189]
Thay số vào ta có:
P
k
=
3
4,12,02,18,08,1
71,0
10.635,1793109834,527,01256,1

ììììì
= 2275,1285
(N/m
2
)
P = P
k

ì








ì

+
045,0
225,0
405,0
1
1
y
x
c
y
y
x
G
G
A
à
à


[II- 190]
. Xác định A
1
:
9,0
3,0
27,0

==
x
y


tra đồ thị hình IX.26 [II-190] ta có A
1
= 6,25
Thay số và ta có:
Nguyễn Thị Yến Liên
15
§å ¸n m«n häc
∆P

= 2275,125














×







×






+
045,0225,0405,0
0179534,0
7994,0
1012,997
9834,5
804,11802
1583,65017
25,61
= 12923,75 (N/m
2
)
suy ra ∆P = 12923,75 + 2275,1285 = 15198,88 (n/m
2
)
NguyÔn ThÞ YÕn Liªn
16

Đồ án môn học
Phần III.
Tính toán thiết kế hệ thống bơm dung môi
lên tháp
I. Tính toán áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục sức cản
thuỷ lợi của hệ thống kể cả ống dẫn:
Tháp làm việc ở áp suất 5atm nên ta sử dụng bơm để bơm dung môi
trực tiếp lên tháp. Chọn loại bơm bơm ly tâm.
* Ưu điểm của bơm ly tâm
-Loại bơm này tạo đợc năng suất cao, cung cấp chất lỏng đều đặn,
liên tục.
-Bơm có cấu tạo gọn, vận hành dễ dàng.
-Có thể điều chỉnh đợc năng suất của bơm bằng cách thay đổi tiết lu
ống đẩy hoặc thay đổi số vòng quay của bơm.
*Nhợc điểm
-áp suất tạo ra thấp
-Hiện tợng xâm thực dễ xảy ra làm mòn thân bơm
Khi khởi động bơm ly tâm không có khả năng hút chất lỏng từ bể
chứa lên bơm nên cần phải mồi bơm trớc khi mở máy. Để khắc phục nhợc
điểm điểm này ta bố trí bơm trên cùng mặt bằng với bể chứa chất lỏng. Bố
trí hệ thống bơm nh sau:
Nguyễn Thị Yến Liên
17
Đồ án môn học
Ta có:
P = P
đ
+ P
m
+ P

c
+ P
H
[I- 376]
* Tính áp suất động lực học: P
đ
=
2
2

[I- 376]
chọn
hút
=
đảy
= 2 (m/s), dựa vào bảng II.2 [I-369]
d
ống
=
360068,9952785,0
855,64665
785,0 ììì
=

V
= 0,107 (m)
Quy chuẩn: d = 11 (cm)

hút
=

đảy
= 1,9 (m/s)
suy ra P
đ
=
2
9,168,995
2
ì
= 1797,2 (N/m
2
)
* Tính P
m
:
P
m
=
2
2


td
d
L
(N/m
2
) [I-377]
trong đó: L: chiều dài ống dẫn (m)
d

tđ
: đờng kính tơng đơng của ống (m)
: hệ số ma sát
chuẩn số R
e
của lu thể: R
e
=
à

td
dìì
[I-377]
trong đó: d
td
: điều kiện tơng đơng của ống dẫn (m)
Nguyễn Thị Yến Liên
18
Đồ án môn học
: khối lợng riêng của nớc (kg/m
3
)
à: độ nhớt của nớc ở 30
0C
. à = 0,8007.10
-3
(Ns/m
2
)
R

e
=
3
10.8007,0
11,068,9959,1

ìì
= 259894 >>10
4
suy ra, dòng chảy trong ống ở chế dộ chảy xoáy.
Ta có thể sử dụng công thức sau để tính (chung cho mọi chế độ
dòng chảy)









+

=
7,3
81,6
lg2
1
9,0
e
R

[I-380] (2)
=
t
d

trong đó: : độ nhám tuyệt đối (m)
d
td
: điều kiện tơbng đơng của ống dẫn (m)
: độ nhám tơng đối.
Nếu chọn đờng ống bằng ống nguyên và ống hàn trong điều kiện ăn
mòn ít, tra bảng I-381 sổ tay hoá công tập I có:
= 0,2.10
-3
=
11,0
10.2,0
3
= 1,82.10
-3
(m)

Thay số vào (2) ta có:








+






=

7,3
10.82,1
259894
81,6
lg2
1
3
9,0

suy ra = 0,0237
Chọn L= 14 (m)
P

m
= 0,0237
2
9,1
68,995
11,0
14
2
ì
= 5421,016 (N/m
2
)
*Tính P
c
:
P
c
=
2
2


Nguyễn Thị Yến Liên
19
Đồ án môn học
trong đó: : hệ số trở lực cục bộ
: vận tốc nớc tối đa trong ống (m/s)
- Tính hệ số trở lực cục bộ:
Chọn: đờng ống đẩy có 3 khuỷu, 1 van tiêu chuẩn và có 1 cửa ra.
đờng ống hút có 1 van có lới chắn rác và 1 cửa ra.

= 3
1
+
2
+ 2
3
+
4
trong đó:
1
: hệ số trở lực của trục khuỷu.

2
: hệ số trở lực của van tiêu chuẩn.

3
: hệ số trở lực của cửa ra, cửa vào.

4
: hệ số trở lực của van có lới chắn rác.
Chọn:
+ khuỷu 90
0
do 2 khuỷu 45
0
tạo thành
chọn a/b = 1 suy ra
1
= 0,38
+ van tiêu chuẩn:

2
= 4,16
+ cửa vào, cửa ra sắc cạnh đầu ống không cắm sâu vào thành
bể

3
= 0,5
+ van hút có lới chắn rác:
4
= 6,77
suy ra = 3x0,38 + 4,16 + 2x0,5 + 6,77 = 13,07.
suy ra: P
c
=
2
1968,995
07,13
2
ì
= 23489,4 (N/m
2
)
*Tính P
H
: P
H
= xgxH
trong đó: H: chiều cao để nâng chất lỏng (m)
g: gia tốc trọng trờng(m/s
2

)
Đặt bơm ở cùng mặt đất với bể chứa nớc, nh vậy nớc sẽ tự động đi
vào guồng bơm.
Vậy H=0 suy ra P
H
= 0.
Tổng trở lực của hệ thống ống dẫn:
Nguyễn Thị Yến Liên
20
Đồ án môn học
P= P
đ
+ P
m
+ P
H
= 1797,2 + 5421,010 + 23489,4 + 0 =
30707,616
Tổn thất áp suất để khắc phục trở lực trong hệ thống ống:
h
m
=
g
P
ì


=
68,99581,9
616,30707

ì
= 3,144 (m)
I. Tính toán bơm:
Chọn bơm ly tâm
( Ưu điểm,nhợc điểm của bơm đã nói ở phần trên)
áp suất toàn phần do bơm tạo ra:
H=
g
PP
ì


12
+ H
h
+ H
đẩy
h
m
trong đó: P
1
, P
2
: áp suất trên bề mặt chất lỏng trong không gian hút và
đẩy (N/m
2
)
H
h
: chiều cao hình học để hút chất lỏng (m)

H
đẩy
: chiều cao hình học để nâng chất lỏng (m)
g: gia tốc trọng trờng (m/s
2
)
: khối lợng riêng chất lỏng cần bơm (Kg/m
3
)
ở đây: P
1
= 1,013.10
5
(n/m
2
)
P
2
= 5x1,013.10
5
= 1,065.10
5
(N/m
2
)
H
hút
= 0
H
đẩy

= 13 (m)
suy ra H =
144,3130
81,968,995
10).1065,5(
5
+++
ì

= 57,761 (m)
Công suất yêu cầu của bơm là:
N=


1000
HgQ ììì
(kw) [I-439]
trong đó: Q: năng suất của bơm (m/s)
: hiệu suất chung của bơm
=
0
x
tl
x
ck
Chọn hiệu suất thể tích
0
= 0,96
Nguyễn Thị Yến Liên
21

Đồ án môn học
hiệu suất thuỷ lực:
tl
= 0,85
hiệu suất cơ khí tính đến ma sát ở ổ bi, ổ lót trục:
ck
= 0,96
suy ra = 0,96 x 0,85x0,96 = 0,783
Q = V =
68,9953600
855,64665
ì
= 0,018 (m
3
/s)
N =
783,01000
61,55781,968,995018,0
ì
ììì
= 12,97 (kw)
Công suất động cơ điện:
N
đc
=
dctr
N

ì
trong đó: N

đc
: Công suất trên trục của bơm (kw)

tr
: hiệu suất truyền động. chọn
tr
= 1

đc
: hiệu suất động cơ điện , chọn
đc
= 0,8
suy ra N
đc
=
8,01
97,12
ì
= 16,2125 (kw)
Thờng chọn đờng cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính
toán
N
đc
c
= x N
đc

trong đó: : hệ số dự trữ công suất
chọn = 1,2 (Theo bảng II.33 [II-439])
suy ra N

đc
= 1,2 x 16,2125 = 19,455 (kw)
Nguyễn Thị Yến Liên
22
§å ¸n m«n häc
NguyÔn ThÞ YÕn Liªn
23
Đồ án môn học
Phần IV: Tính toán máy nén khí
Do
dau
cuoi
P
P
= 5 > 3 nên để vận chuyển khí vào tháp ta phảidùng máy nén.
Chọn loại máy nén ly tâm [II-446]
I. Tính đờng ống dẫn khí:
áp suất của không khí ở đầu đẩy và đầu hút khác nhau nên điều kiện
ống đẩy và ống hút khác nhau.
d=

ìì 785,03600
V
trong đó: V là lu lợng khí thải (m
3
/h)
: vận tốc khí trong đờng ống
* Đờng kính ống hút: V
hút
= V

vào
= 10000 (m
3
/h)
chọn
hút
= 40 (theo bảngII.10
[ ]
377I
)
d
hút
=
40785,03600
10000
ìì
= 29,7 (cm)
quy chuẩn: d
h
= 30 (cm)
Nguyễn Thị Yến Liên
24
Đồ án môn học
= 39,3 (m/s)
Đờng kính ống đẩy: V
đẩy
= 2000 (m
3
/h)
chọn

đẩy
= 20 (m/s) (theo bảngII.10
[ ]
377I
)
suy ra d
đẩy
=
20785,03600
2000
ìì
= 18,8 (cm)
quy chuẩn d
đẩy
= 19 (cm)

đẩy
= 19,6 (m/s)
II.Tính máy nén
Chọn máy nén ly tâm
*Ưu điểm:
-Năng suất của máy nén lớn, dòng khí lấy ra một cách liên tục.
-Thết bị cấu tạo gọn.
*Nhợc điểm:
-áp suất tạo ra không lớn
Do độ nén cần đạt

=5 mà độ nén của một cấp chỉ đạt khoảng từ 1,2
1,5 nên ta phải sử dụng nhiều cấp ghép nối tiếp.
1. Tính công của máy nén

Chọn chế độ làm việc của máy nén là chế độ đa biến nhiêt khi đó
công để nén 1 kg khí từ áp suất p
1
đến áp suất p
2
tính theo công thức:
L
mn
=

1
1
1
1
2
1
n
n
P
P
RT
n
n
[III-59]
Trong đó: P
1
, P
2
là áp suất khí vào và ra khỏi máy nén
n : số mũ đa biến (n= 1,2 1,62) [I-465]
T
1
: nhiệt độ khí vào máy nén
R: hằng số khí lý tởng
Chọn n = 1,3
Thay số vào ta có:
Nguyễn Thị Yến Liên
25