Nghiên cứu nâng cao hiệu quả lọc bụi của xyclon

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

TRẦN HUY TOÀN

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ LỌC BỤI CỦA
XYCLON

LUẬN VĂN THẠC SỸ
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – Năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------

TRẦN HUY TOÀN

NGHIÊN CỨU NÂNG CAO HIỆU QUẢ LỌC BỤI CỦA
XYCLON

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SỸ
KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS. NGUYÊN THẮNG LỢI
Hà Nội – Năm 2014


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đơy lƠ công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, k t qu
nêu trong lu n văn lƠ trung thực vƠ ch a từng đ

c ai công bố trong b t kỳ công

trình nào khác.

Học viên

Tr̀n Huy ToƠn

Lớp KTMT 2012B

i

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

LỜI CẢM
Tr

c h t tôi xin đ

N

c bày tỏ lòng bi t n sơu s c của mình đối v i TS.

Nguỹn Th ng L i, Ph́ Gím đốc Tṛm Quan tr c & Phơn t́ch môi tr ̀ng lao
đ̣ng ậ Viện nghiên cứu Khoa học k̃ thu t B o ḥ lao đ̣ng đư t n tình h

ng dẫn,

ǵp ý vƠ đ̣ng viên tôi trong suốt quá trình thực hiện lu n văn tốt nghiệp này.
Tôi cũng xin chơn thƠnh c m n lưnh đ̣o Viện nghiên cứu KHKT B o ḥ
lao đ̣ng đư giúp đỡ, ṭo mọi điều kiện thu n l i về ṃt th̀i gian vƠ công việc đ̉
hoƠn thƠnh tốt khó học nƠy.
Tôi cũng xin chơn thƠnh c m n GS.TS. Lê Vơn Trình ậ Tr ̉ng ban, Ban
Qu n lý Dự ́n NCUD KHCN ATVSLĐ đư giúp đỡ, ṭo mọi điều kiện thu n l i về
c s̉ v t ch t đ̉ tôi ć th̉ nghiên cứu, hoƠn thƠnh lu n văn tốt nghiệp nƠy.
Tôi cũng xin chơn thƠnh c m n t p th̉ các th y cô trong Viện Khoa học
Công nghệ vƠ Môi tr ̀ng ậ tr ̀ng Đ̣i học Bách khoa Hà Ṇi đư giúp đỡ, ṭo mọi
điều kiện thu n l i cho tôi đ

c học t p và nghiên cứu.

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng bi t n đ n gia đình, ng ̀i thân và ḅn bè đư
nhiệt tình giúp đỡ, đ̣ng viên tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng

năm 2014

Học viên

Tr̀n Huy ToƠn

Lớp KTMT 2012B

ii

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

DANH MỤC CÁC Ḱ HỊU, CHỮ VI T T T
Từ vi t t t

Từ đ̀y đủ

DTH

Dòng tu n hoàn

BTHDR

Ḅ tu n hoƠn d̀ng ra

Xiclon TH

Xiclon truyền thống

Xiclon CT

Xiclon c i ti n

PoC

Post Cyclone

vvƠo

V n tốc kh́ vào xiclon

vTH

V n tốc d̀ng tu n hoàn

vống

V n tốc kh́ trong ống

A

Ti t diện trực đối của ḥt b i, m2

D, H

Đ ̀ng ḱnh vƠ chiều cao của xiclon, m

Htr , Hcôn

Chiều cao ph n tr vƠ ph n côn của xiclon, m

De

Đ ̀ng ḱnh ống ra của xiclon, m

b, h

Chiều ṛng vƠ chiều cao của miệng vƠo xiclon, m

Dr

Đ ̀ng ḱnh ḅ tu n hoƠn, m

Der

Đ ̀ng ḱnh ống trong của ḅ tu n hoƠn, m

Hr

Chiều cao của ḅ tu n hoƠn, m

br, hr

Chiều ṛng vƠ chiều cao của miệng ra của ḅ tu n hoƠn, m



Hiệu su t t́ch b i, %



Đ ̀ng ḱnh ḥt b i, m

P

T̉n th t ́p su t, mmH2O

lống ch́nh

Chiều dƠi c̣t ch t lỏng của Manometer đo trên ống ch́nh, mm

Lớp KTMT 2012B

iii

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

lTH

Chiều dƠi c̣t ch t lỏng của Manometer đo trên ống tu n hoƠn,
mm



Đ̣ nh t đ̣ng lực của không kh́ Pa.s

L

L ul

b

Khối l

k

Trọng l

vt

V n tốc ti p tuy n của ḥt b i, m/s

vr

V n tốc h

vx

V n tốc dọc tr c xiclon của d̀ng kh́, m/s

vra

V n tốc trung bình miệng ra xiclon, m/s

z

Số v̀ng quay mƠ ḥt b i thực hiện đ
v̀ng

rTH

T̉ lệ d̀ng tu n hoƠn, %

Lớp KTMT 2012B

ng không kh́ vƠo xiclon, m3/h
ng riêng của b i, kg/m3
ng riêng đ n ṿ không kh́, kG/m3

ng tơm của d̀ng kh́, m/s

iv

c bên trong xiclon,

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường

Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

MỤC LỤC
L I CAM ĐOAN ........................................................................................................ i
L I C M N .............................................................................................................ii
DANH M C CÁC Kụ HỊU, CHỮ VI T T T ..................................................... iii
DANH M C CÁC B NG........................................................................................vii
DANH M C CÁC HÌNH ....................................................................................... viii
L I MỞ Đ U ............................................................................................................. 1
CH NG I. T̉NG QUAN Lụ THUY T, CÁC NGHIÊN ĆU NÂNG CAO
HỊU SÚT TÁCH B I C̉A XICLON V̀ Đ̀ XÚT C I TI N ...................... 3

1.1. Lý thuy t t́nh tón Xiclon ..................................................................... 3
1.1.1. T́nh hiệu su t t́ch b i .................................................................... 3
1.1.2. T̉n th t ́p su t ............................................................................... 5
1.2. T̉ng quan ćc nghiên cứu nơng cao hiệu su t t́ch b i của Xiclon ...... 8
1.2.1. Xiclon ć c u ṭo hai miệng vƠo xo n ốc đối xứng ([6]) ............... 8
1.2.2. Xiclon ć ắc m lọc sau xiclon” ([7]) ............................................ 10
1.2.3. Xiclon hai miệng vƠo [8] .............................................................. 13
1.2.4. Xiclon l̃i xo n LX2D [4] ............................................................. 15
1.2.5. K t h p nguyên lý t́ch b i t̃nh điện trong xiclon [5] .................. 18
1.2.6. Nh n x́t u/nh

c đỉm của ćc gi i ph́p c i ti n ..................... 20

1.3. Đề xu t gi i ph́p c i ti n nh̀m nơng cao hiệu su t t́ch b i của

Xiclon .......................................................................................................... 21
1.3.1. C s̉ khoa học đ̉ đề xu t gi i ph́p c i ti n Xiclon .................... 21
1.3.2. S đ̀ c u ṭo của Xiclon ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra ....................... 24
CH

NG II. NGHIÊN ĆU TH́ NGHỊM .......................................................... 29

Lớp KTMT 2012B

v

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

2.1. M c tiêu................................................................................................ 29
2.2. Hệ thống th́ nghiệm ............................................................................. 29
2.2.1. Mô t th́ nghiệm ........................................................................... 29
2.2.2. Xơy dựng b ng t́nh l u l

ng hệ thống ....................................... 31

2.2.3. Lựa chọn vƠ phơn t́ch lọi b i th́ nghiệm ................................... 35
2.3. Quy họch thực nghiệm ....................................................................... 38
2.4. Công thức t́nh tón s̉ d ng trong th́ nghiệm .................................... 40
CH

NG III. K T QU NGHIÊN ĆU ............................................................... 41

3.1. K t qu nghiên cứu trên xiclon 1D3D ................................................. 41
3.1.1. T̉n th t ́p su t: ............................................................................ 41
3.1.2. Hiệu su t t́ch b i: ......................................................................... 42
3.2. K t qu thực nghiệm trên xiclon 1D3D ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra ....... 43
3.2.1. Tr ̀ng h p Der1 = 90mm .............................................................. 43
3.2.2. Tr ̀ng h p Der2 = 110mm ............................................................ 46
3.2.3. So śnh Xiclon 1D3D v i Xiclon 1D3D ć ḅ tu n hoƠn d̀ng
ra .............................................................................................................. 49
K T LỤN V̀ KHUY N NGḤ ........................................................................... 55
T̀I LỊU THAM KH O ......................................................................................... 56
PH L C .................................................................................................................. 58

Lớp KTMT 2012B

vi

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

DANH MỤC CÁC BẢNG

B ng 1.1. Ḱch th

c c u ṭo của Xiclon ḍng 1D3D .................................... 24

B ng 1.2. Ḱch th

c của ắḄ tu n hoƠn d̀ng ra”......................................... 26

B ng 2.1. Ćc thông số c b n của gí th́ nghiệm t́ch b i ........................... 30
B ng 2.2. B ng tra l u l

ng vƠ v n tốc vƠo xiclon....................................... 33

B ng 2.3. B ng tra l u l

ng ống tu n hoƠn theo ḅ đo l u l

ng ............... 34

B ng 2.4. B ng t́nh l u l ng d̀ng vƠo xiclon vƠ l u l ng d̀ng tu n hoƠn
theo ćc ch đ̣ v n tốc th́ nghiệm ................................................................. 35
B ng 2.5. ThƠnh ph n phơn t́n của b i .......................................................... 36
B ng 3.1. T̉n th t ́p su t qua xiclon 1D3D .................................................. 41
B ng 3.2. Hiệu su t t́ch b i của Xiclon 1D3D .............................................. 42
B ng 3.3. T̉n th t ́p su t của xiclon 1D3D ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra .......... 44
(Der1 = 90mm).................................................................................................. 44
B ng 3.4. Hiệu su t t́ch b i của xiclon 1D3D ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra ....... 45
(Der1 = 90 mm) ................................................................................................. 45
B ng 3.5. T̉n th t ́p su t của xiclon 1D3D ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra .......... 47
(tr ̀ng h p Der2 = 110m) ................................................................................ 47
B ng 3.6. Hiệu su t t́ch b i của xiclon 1D3D ć ḅ tu n hoƠn, D er2 = 110 mm48
B ng 3.7. So śnh t̉n th t ́p su t gĩa xiclon1D3D v i xiclon 1D3D ć ḅ
tu n hoƠn d̀ng ra ............................................................................................ 50

B ng 3.8. So śnh hiệu su t t́ch b i gĩa xiclon 1D3D vƠ xiclon 1D3D ć ḅ
tu n hoƠn d̀ng ra ............................................................................................ 52

Lớp KTMT 2012B

vii

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 S đ̀ xiclon t́nh theo ph

ng ph́p Lapple ...................................... 3

Hình 1.2. S đ̀ c u ṭo của Xiclon truyền thống vƠ Xiclon c i ti n (ngùn:
[6]) ..................................................................................................................... 8
Hình 1.3. Đ̀ tḥ so śnh hiệu su t t́ch b i của xiclon truyền thống vƠ xiclon
c i ti n vƠ theo lý thuy t của ćc t́c gi kh́c (Ngùn: [6]) ............................. 9
Hình 1.4. C u ṭo của ắC m lọc sau xiclon” ậ Post Cyclone (PoC) (Ngùn:
[7]) ................................................................................................................... 10
Hình 1.5. Hiệu su t t́ch b i của PoC v i 2 t̉ lệ d̀ng thu h̀i ắbleed flow”
kh́c nhau 5% vƠ 25% (v i vvƠo =14,8 m/s) (Ngùn: [7]) ............................... 12
Hình 1.6. So śnh hiệu su t t́ch b i của xiclon ch a c i ti n, PoC vƠ xiclon
c i ti n theo v n tốc vƠo xiclon (v i t̉ lệ d̀ng thu h̀i lƠ 25%) (Ngùn: [7]) 12

Hình 1.7. (a) xiclon ḍng truyền thống; (b) xiclon hai miệng vƠo (Ngùn: [8])14
Hình 1.8. So śnh hiệu su t t́ch b i gĩa mô phỏng số, lý thuy t vƠ thực
nghiệm (Ngùn: [8]) ....................................................................................... 15
Hình 1.9a. S đ̀ xiclon l̃i xo n (ngùn: [4]) ................................................ 16
Hình 1.9b. L̃i xo n (ngùn: [4]) .................................................................... 16
Hình 1.10. S đ̀ xiclon l̃i xo n c i ti n (ngùn [4]) .................................... 17
Hình 1.11. C u ṭo xiclon điện (ngùn [5]) .................................................... 19
Hình 1.12. Đ̣c t́nh thƠnh ph n v n tốc trong xiclon (Ngùn: [9])................ 22
Hình 1.13. S đ̀ c u ṭo của Xiclon ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra ....................... 25
Hình 1.14. C u ṭo của ắḄ tu n hoƠn d̀ng ra của Xiclon” .......................... 26
Hình 1.15. C u ṭo của ống trong của ḅ tu n hoƠn d̀ng ra: ......................... 27
Hình 1.16. C u ṭo của ống trong của ḅ tu n hoƠn d̀ng ra ......................... 27
Lớp KTMT 2012B

viii

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

Hình 2.1. S đ̀ gí th́ nghiệm t́ch b i ......................................................... 29
Hình 2.2. Quan hệ gĩa l u l ng kh́ vƠo xiclon v i chiều dƠi c̣t ch t lỏng
của ḅ đo l u l ng......................................................................................... 33
Hình 2.3. Quan hệ gĩa l u l

ng d̀ng tu n hoƠn v i vi ́p k ..................... 34

Hình 3.1. Quan hệ gĩa t̉n th t ́p su t vƠ v n tốc vƠo của xiclon 1D3D ..... 42
Hình 3.2. Đ̀ tḥ quan hệ gĩa hiệu su t t́ch b i vƠ v n tốc vƠo của xiclon
1D3D ............................................................................................................... 43
Hình 3.3. Quan hệ gĩa t̉ lệ d̀ng tu n hoƠn vƠ t̉n th t ́p su t của Xiclon
1D3D ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra, Der1 = 90mm................................................. 44
Hình 3.4. Quan hệ gĩa t̉ lệ d̀ng tu n hoƠn vƠ hiệu su t t́ch b i của xiclon
1D3D ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra (Der1 = 90 mm) .............................................. 46
Hình 3.5. Quan hệ gĩa t̉ lệ d̀ng tu n hoƠn vƠ t̉n th t ́p su t của xiclon
1D3D (Der2 = 110mm) ..................................................................................... 47
Hình 3.6. Quan hệ gĩa t̉ lệ d̀ng tu n hoƠn rTH vƠ hiệu su t t́ch b i của
xiclon 1D3D ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra (Der2 = 110mm) ................................. 49
Hình 3.7. Đ̀ tḥ so śnh t̉n th t ́p su t gĩa xiclon 1D3D vƠ xiclon 1D3D
ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra (Der1=90mm) ............................................................ 50
Hình 3.8. Đ̀ tḥ so śnh t̉n th t ́p su t gĩa xiclon 1D3D vƠ xiclon 1D3D
ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra (Der2=110mm) .......................................................... 51
Hình 3.9. Đ̀ tḥ so śnh hiệu su t t́ch b i gĩa xiclon 1D3D vƠ xiclon 1D3D
ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra, Der1=90mm ............................................................. 52
Hình 3.10. Đ̀ tḥ so śnh hiệu su t t́ch b i gĩa xiclon 1D3D vƠ xiclon
1D3D ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra Der2=110mm.................................................. 53

Lớp KTMT 2012B

ix

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

LỜI MỞ ĐẦU
Ô nhĩm b i lƠ ṃt trong nh̃ng ḍng ô nhĩm không kh́ ph̉ bi n nh t c
trong s n xu t công nghiệp cũng nh trong đ̀i sống sinh họt. T t c ćc qú trình
g n v i việc c t, gọt, nghiền, sƠng, đ p ph́, mƠi giũa ćc v t r n học v n chuỷn,
th́o dỡ, trút, đ̉ v t liệu ḥt r̀i học ḍng ḅt thì đều ph́t sinh ra b i.
Môi tr ̀ng ḅ ô nhĩm b i s̃ gơy nh h ̉ng r t x u t i sức khỏe của ng ̀i
lao đ̣ng, đ̣c biệt lƠ gơy nên ćc bệnh liên quan t i đ ̀ng hô h p. Vì v y yêu c u
x̉ lý b i ṭi ćc doanh nghiệp lƠ vô c̀ng c p thi t.
Xiclon lƠ lọi thi t ḅ t́ch b i đ

c s̉ d ng r t ph̉ bi n trong công nghiệp.

Tuy nhiên, ḥn ch l n nh t của xiclon đ́ là hiệu qu lọc b i t

ng đối th p, đ̣c

biệt lƠ đối v i ćc ḥt b i nhỏ (<5 µm). Nhiều nghiên cứu ̉ n

c ngoƠi vƠ trong

n

c đư đề c p t i việc c i ti n xiclon đ̉ nơng cao hiệu su t t́ch b i nh thay đ̉i

c u ṭo miệng vƠo của xiclon, k t h p nguyên lý t́ch b i ly tơm vƠ lực t̃nh điện
trong xiclon hay l p đ̣t thêm c m lọc phía trên ống thoát của xiclonầ
Đề tƠi ắNghiên ću nâng cao hiệu sút t́ch ḅi c̉a Xiclon” ti n hƠnh nghiên
cứu, c i ti n xiclon theo h

ng: l i d ng d̀ng xóy của kh́ b i ṭi ống thót của

xiclon đ̉ thu gom, d́nh k t ćc ḥt b i l̃ ra thót ra ngoƠi thƠnh nh̃ng ḥt l n h n,
vƠ tu n hoƠn chúng c̀ng v i ṃt ph n d̀ng kh́ ra quay tr̉ ḷi miệng vƠo xiclon đ̉
x̉ lý ḷi.

Lớp KTMT 2012B

1

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

ṆI DUNG NGHIÊN ĆU:
-

T̉ng quan ćc nghiên cứu nh̀m nơng cao hiệu su t t́ch b i của Xiclon.

-

Nghiên cứu thực nghiệm trên Xiclon ć ḅ tu n hoƠn d̀ng ra.

PH

NG PHÁP NGHIÊN ĆU:
H̀i ću t̀i lịu:

-

H̀i cứu ćc tƠi liệu liên quan đ n thi t ḅ t́ch b i Xiclon qua śch, ćc đề

tƠi nghiên cứu trong vƠ ngoƠi n

c, qua ṃng internet.

Nghiên ću tḥc nghịm trên xiclon c̉i tín bao g̀m:
-

Xơy dựng gí th́ nghiệm đ́nh gí thi t ḅ t́ch b i.

-

Quy họch thực nghiệm

-

Lựa chọn mô hình th́ nghiệm

-

Ti n hƠnh đo đ̣c ćc thông số kh́ đ̣ng: v n tốc, ́p su t, l u l

-

L y mẫu, phơn t́ch vƠ t́nh tón ǹng đ̣ b i, hiệu su t t́ch b i chung

Lớp KTMT 2012B

2

ng

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

CH

Tr̀n Huy Tòn

NG I. T̉NG QUAN Ĺ THUY T, CÁC NGHIÊN ĆU NÂNG CAO
HỊU SÚT TÁCH BỤI C̉A XICLON V̀ Đ̀ XÚT CẢI TI N

1.1. Ĺ thuy t t́nh tón Xiclon
1.1.1. T́nh hịu sút t́ch ḅi
Ć nhiều ph

ng ph́p t́nh hiệu su t t́ch b i của xiclon, v́ d ph

t́nh theo bỉu đ̀, ph
ph

ng ph́p

ng ph́p t́nh theo công thứcầ nh ng ph̉ bi n lƠ t́nh theo

ng ph́p của Lapple [9].

H̀nh 1.1 Sơ đ̀ xiclon t́nh theo phương ph́p Lapple
Quy tr̀nh t́nh hịu sút t́ch ḅi:
1. T́nh số v̀ng quay của d̀ng kh́ trong xiclon
z

H  hTR 
1
h

TR
h 
2  , v̀ng

Trong đ́:
h: chiều cao miệng vƠo xiclon, m
Lớp KTMT 2012B

3

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

hTR: Chiều cao ph n tr của xiclon, m
H: Chiều cao của xiclon, m

2. Th̀i gian l u của ḥt b i trong xiclon
t 

D.z
Vv , s

Trong đ́:
D: đ ̀ng ḱnh của xiclon, m
z: số v̀ng quay của d̀ng kh́ trong xiclon, v̀ng
vv: v n tốc kh́ vƠo xiclon, m/s
3. Ḱch th

c ḥt b i nhỏ nh t thu b t đ

 min 

c
9 μb

 .z.Vv  b   k 

Trong đ́:
µ: đ̣ nh t đ̣ng lực học của d̀ng kh́, kg/m.s
b: chiều ṛng của miệng vƠo xiclon, m
b, k: khối l

ng riêng của b i vƠ kh́, kg/m3

4. Đ ̀ng ḱnh ḥt b i  50 thu b t đ

c:

9b
2 .z.Vv  b   k 

 50 
5. Hiệu su t thu b t theo ḱch th
Lớp KTMT 2012B

c ḥt b i

4

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

i 

1

1   50 /  i 

2

6. Hiệu su t chung

  i f i , %
1.1.2. T̉n th́t ́p sút
* Ĺ thuy t của Barth v̀ t́nh t̉n th́t ́p sút [10]
T̉n th t ́p su t của xiclon đ

c t́nh thông qua hệ số c n tr̉ c c ḅ ṭi

miệng vƠo.

v 

P
vv2
k
2

Trong đ́:
- P = t̉n th t ́p su t toƠn ph n trong xiclon, Pa
- k = khối l

ng riêng của không kh́, kg/m3

- vv = V n tốc không kh́ vƠo xiclon, m/s

Vv 

L
b .h

Trong đ́:

- L=l ul

ng không kh́ vƠo xiclon, m3/s

- b, h = chiều ṛng vƠ chiều cao của miệng vƠo, m

Barth chia t̉n th t ́p su t toƠn ph n ra lƠm 3 ph n:

Lớp KTMT 2012B

5

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

 T̉n th t ́p su t ṭi miệng vƠo
 T̉n th t ́p su t trong xiclon do ma śt vƠ ćc c n tr̉ kh́c
 T̉n th t ́p su t ̉ ống thót
T̉n th t ́p su t đ

c bỉu dĩn b̀ng công thức:

v2  
v2 
P   Pv   v    Pra   ra 
2  

2 


Trong đ́:
- Pv = ́p su t t̃nh ṭi miệng vƠo
- Pra = ́p su t t̃nh ṭi miệng ra
- vv = v n tốc trung bình ṭi miệng vƠo
- vra = v n tốc trung bình ṭi miệng ra

* Ph

ng tr̀nh Shepherd vƠ Lapple [10]

Shepherd vƠ Lapple đề xu t bỉu thức đ n gi n đ̉ t́nh t̉n th t ́p su t:

P 

k .b.h. k .vv2
, kG 2 / m 2
2
2.g.D

Trong đ́:
Hv  k

b.h
D2

k = 12  18 ( thông th ̀ng lƠ 16), tuỳ thục kỉu miệng vƠo
Nh v y t̉n th t ́p su t ch̉ ph thục vƠo:

1. V n tốc vƠo xiclon vv, m/s
Lớp KTMT 2012B

6

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

2. Ḱch th

c miệng vƠo b.h, m2

3. Ḱch th

c ống thót D1, m

4. Kỉu miệng vƠo, hệ số k.
Thông th ̀ng, ng ̀i ta th ̀ng d̀ng hệ số c n tr̉ c c ḅ miệng vƠo đ̉ t́nh t̉n
th t ́p su t:
P   vao

2
vvao

2

Trong đ́:
P = t̉n th t ́p su t, Pa
vao = hệ số c n tr̉ c c ḅ ṭi miệng vƠo
vvao = v n tốc ṭi miệng vƠo, m/s

Ng ̀i ta c̀n t́nh t̉n th t ́p su t qua hệ số c n tr̉ c c ḅ trong xiclon:
P   xiclon

Trong đ́:

2
v xiclon

2

-  xiclon = hệ số c n tr̉ c c ḅ trong xiclon
- vxiclon = V n tốc trung bình ṭi ṃt c t ngang của xiclon

Lớp KTMT 2012B

7

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

1.2. T̉ng quan ćc nghiên ću nơng cao hịu sút t́ch ḅi của Xiclon

1.2.1. Xiclon ć ću ṭo hai mịng v̀o xón ́c đ́i x́ng ([6])
Nghiên cứu đư c i ti n theo h

ng thay đ̉i c u ṭo hình học đ u vƠo của

xiclon ḍng truyền thống b̀ng xiclon hai miệng vƠo xo n ốc đối xứng. Miệng vƠo
c u ṭo hình xo n ốc, ć v́ch ngăn ̉ gĩa chia d̀ng vƠo theo chiều đứng, ṭo thƠnh
2 d̀ng vƠo đối xứng (xem hình 1.2b).

H̀nh 1.2. Sơ đ̀ ću ṭo c̉a Xiclon truỳn th́ng v̀ Xiclon c̉i tín (ngùn: [6])
Nghiên cứu nƠy đư ti n hƠnh th́ nghiệm đối v i c hai ḍng xiclon đ̉ chứng
minh kh năng nơng cao hiệu su t t́ch b i của xiclon c i ti n.
Thực nghiệm v i ćc d i l u l

ng d̀ng vƠo xiclon lƠ 388,34; 519,80;

653,67 vƠ 772,62 m3/h v i v n tốc vƠo xiclon t

ng ứng lƠ 11,99; 16,04; 20,18;

23,85 m/s.

Lớp KTMT 2012B

8

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

Đ̀ tḥ so śnh kh năng t́ch b i của hai lọi xiclon ̉ c̀ng v n tốc d̀ng vƠo
xiclon 20 m/s:

H̀nh 1.3. Đ̀ tḥ so śnh hịu sút t́ch ḅi c̉a xiclon truỳn th́ng v̀ xiclon c̉i
tín v̀ theo ĺ thuýt c̉a ćc t́c gỉ kh́c (Ngùn: [6])
R̃ rƠng, hiệu su t lọc đối v i từng d i b i của xiclon c i ti n cao h n 5%20% so v i xiclon ḍng truyền thống. Điều nƠy ch̉ ra r̀ng c u ṭo hình học miệng
vƠo của xiclon lƠ y u tố quan trọng nh h ̉ng t i hiệu su t t́ch b i. Theo nghiên
cứu, b i đ

c đ a vƠo xiclon c i ti n d̃ dƠng ḅ thu b t ̉ vỏ của xiclon, do ćc ḥt

b i ch̉ ph i di chuỷn v i kho ng ćch ng n.
Đ̉ số liệu d̃ dƠng h n trong s̉ d ng, ćc k t qu thực nghiệm ć đ
trong nghiên cứu nƠy cũng đ
d

c

c so śnh v i ćc mô hình lý thuy t kh́c đư t̀n ṭi

i ćc điều kiện thực nghiệm t

ng tự nhau. Ćc mô hình lý thuy t nƠy đ

c

nghiên cứu b̉i ćc t́c gi sau: and Licht, Diezt, Mothes and Loffler, Iozia and

Leith, and Clift et al. R̃ rƠng, ćc đ ̀ng cong hiệu su t trên mô hình của Mothes
and Loffler vƠ của Iozia and Leith ph̀ h p v i đ ̀ng cong thực nghiệm h n so v i
ćc mô hình của ćc t́c gi kh́c.

Lớp KTMT 2012B

9

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

Nh v y, việc c i ti n miệng vƠo xiclon thƠnh 2 miệng vƠo xo n ốc đối xứng
đư nơng cao đ

c hiệu su t t́ch b i của xiclon từ 5 đ n 20% so v i xiclon ḍng

truyền thống.
1.2.2. Xiclon ć “c̣m ḷc sau xiclon” ([7])
Nghiên cứu nƠy lƠ nh̀m nâng cao hiệu su t t́ch b i của xiclon đối v i ćc
ḥt b i nhỏ (d

i 10m).

”C m lọc sau xiclon” (tên ti ng anh lƠ: Post Cyclone ậ PoC) ć c u ṭo nh
trong hình 1.5 đ

c l p đ̣t ph́a trên ống thót của xiclon. Nhiệm v của ắc m lọc

sau xiclon” lƠ t n d ng d̀ng xóy ṃnh ̉ ống thót đ̉ ti p t c t́ch b i, nh̀ đ́
nâng cao hiệu su t lọc của xiclon.
Nghiên cứu đư s̉ d ng mô hình điện tón ch t lỏng CFD đ̉ lƠm r̃ kh năng
t n d ng d̀ng xóy ṃnh trong ống thót của xiclon đ̉ thu b t b i.

H̀nh 1.4. Ću ṭo c̉a “C̣m ḷc sau xiclon” – Post Cyclone (PoC) (Ngùn: [7])

Lớp KTMT 2012B

10

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

Trên mô hình điện tón ch t lỏng CFD của c m lọc sau xiclon, Nghiên cứu
đư dự đón v n tốc ti p tuy n trong ống thót của xiclon l n g p 1,5 l n v n tốc ti p
tuy n của d̀ng vƠo xiclon. Mô hình điện tón ch t lỏng ch̉ ra r̀ng sự chuỷn đ̣ng
của ḥt b i theo chiều b́n ḱnh ṭi biên của ống thót xiclon lƠ l n g p 4,5 l n ṭi
vỏ của xiclon. K t qu lƠ ćc ḥt b i ć ḱch cỡ l n h n 5m trong ống thót t p
trung ṭi śt biên của ống vƠ ṭo thƠnh ṃt l p biên dƠy vƠi centimet. Trên c s̉
hiện t

ng đ́, Nghiên cứu đư thi t k c m lọc ph́a trên xiclon nh hình 1.5 đ̉ thu

b t b i.
Cũng theo mô phỏng CFD cho th y d̀ng xóy t̀n ṭi về c b n lƠ không
thay đ̉i khi mƠ d̀ng kh́ đi vƠo bên trong khoang của PoC. Do v y, ćc ḥt b i l n
h n s̃ t ḷi ̉ śt vỏ của khoang bên trong của PoC. Ćc ph́p t́nh tón về tr ̀ng
d̀ng ch̉ ra r̀ng t̀n ṭi ṃt d̀ng tu n hoƠn kh́p ḱn (d̀ng qủn) trong khoang
vƠnh khuyên của PoC. D̀ng tu n hoƠn kh́p ḱn nƠy giúp cho ćc ḥt b i va cḥm
vƠ k t t thƠnh ćc ḥt l n h n. Ćc ḥt b i nƠy s̃ đ
Xiclon đ

c hút ra PoC b̀ng b m hút.

c s̉ d ng lƠm th́ nghiệm lƠ xiclon kỉu Stairmand v i đ ̀ng

ḱnh lƠ 0,4m vƠ cao 1,6m. PoC ć vỏ c u ṭo b̀ng nhôm, bên trong ć t m ch n
b̀ng th́p ṭo thƠnh hình vƠnh khuyên bên trong PoC. Kho ng ćch khe h̉ gĩa t m
ch n vƠ ống ra của xiclon từ 2-5cm cho ph́p kh́ đi vƠo ph́a bên trong. D̀ng thu
h̀i (tên Ti ng Anh: bleed stream) đ

c hút b̀ng b m v i t̉ lệ 5-25% so v i d̀ng

ch́nh.

Lớp KTMT 2012B

11

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

H̀nh 1.5. Hịu sút t́ch ḅi c̉a PoC v́i 2 t̉ ḷ d̀ng thu h̀i “bleed flow” kh́c
nhau 5% v̀ 25% (v́i vv̀o =14,8 m/s) (Ngùn: [7])
Từ đ̀ tḥ k t qu hiệu su t t́ch b i đối v i hai ch đ̣ d̀ng thu h̀i 5% vƠ
25% cho th y, hiệu su t t́ch b i v i t̉ lệ d̀ng thu h̀i 25% cao h n hiệu su t t́ch
b i v i t̉ lệ d̀ng thu h̀i 5% từ 20 đ n 30% tuỳ từng d i ḱch th

c ḥt b i. Nh

v y, r̃ rƠng hiệu su t t́ch b i của PoC tăng lên khi tăng t̉ lệ d̀ng thu h̀i. Điều
nƠy cho th y ćc ḥt b i t p trung nhiều trong khoang vƠnh khuyên của PoC.

H̀nh 1.6. So śnh hịu sút t́ch ḅi c̉a xiclon chưa c̉i tín, PoC v̀ xiclon c̉i
tín theo ṿn t́c v̀o xiclon (v́i t̉ ḷ d̀ng thu h̀i l̀ 25%) (Ngùn: [7])

Lớp KTMT 2012B

12

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

Từ đ̀ tḥ so śnh hiệu su t t́ch b i của PoC, xiclon ch a c i ti n vƠ xiclon
c i ti n ć PoC trên cho th y hiệu su t t́ch b i của riêng PoC lƠ kho ng 30%; hiệu

su t t́ch b i của xiclon ch a c i ti n từ 50% đ n 70%; hiệu su t t́ch b i của xiclon
k t h p c PoC từ 70% đ n 80%.
Nh v y, việc c i ti n xiclon ć thêm PoC đ̉ x̉ lý b i đư nơng cao hiệu su t
t́ch b i so v i xiclon ch a c i ti n từ 10% đ n 20%.
1.2.3. Xiclon hai mịng v̀o [8]
Nghiên cứu s̉ d ng nguyên lý mô phỏng CFD đ̉ mô phỏng qú trình d̀ng
ch y của b i đối v i hai lọi xiclon: i) xiclon ḍng truyền thống ṃt miệng vƠo
(single inlet ậ SI) vƠ ii) Xiclon c i ti n ć c u ṭo hai miệng vƠo (double inlet ậ DI).
Mô phỏng CFD đ
h

c s̉ d ng đ̉ mô phỏng sự phơn bố v n tốc ti p tuy n, v n tốc

ng tr c, phơn bố ́p su t t̃nh vƠ dự đón hiệu su t t́ch b i của hai ḍng xiclon,

sau đ́ so v i k t qu thực nghiệm. Mô hình điện tón ch t lỏng CFD ć th̉ ch̉ ra
hiệu su t của c ch d̀ng kh́ b i vƠ hiệu su t t́ch b i trong xiclon ứng v i ćc c u
ṭo hình học của miệng vƠo kh́c nhau. C u ṭo của hai lọi xiclon s̉ d ng đ̉ mô
phỏng nh hình sau:

Lớp KTMT 2012B

13

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường


Luận văn thạc sỹ

Tr̀n Huy Tòn

H̀nh 1.7. (a) xiclon ḍng truỳn th́ng; (b) xiclon hai mịng v̀o (Ngùn: [8])
Trong nghiên cứu nƠy, Nghiên cứu đư c i ti n xiclon ḍng truyền thống từ
ṃt d̀ng vƠo thƠnh hai d̀ng vƠo đối xứng nhau. V i c u ṭo của ḍng xiclon c i
ti n nƠy thì d̀ng kh́ b i đ

c c p vƠo xiclon qua hai miệng vƠo đối xứng.

- Xiclon ć c u ṭo theo tiêu chủn của stairmand v i: D = 0,3m.
- B i th́ nghiệm: trọng l

ng riêng  = 2700 kg/m3; ḱch th

c ḥt b i

trung bình lƠ 7,14 m; năng su t c p b i 5 kg/h.
- V n tốc d̀ng vƠo xiclon lƠ vv = 20,18 m/s.
- Điều kiện th́ nghiệm: t0C = 200C; đ̣ ̉m lƠ 70%.

K t qu so śnh hiệu su t thu b t b i theo d i ḱch th
ph

c ḥt b i theo ćc

ng ph́p mô phỏng số, t́nh tón lý thuy t của ćc Nghiên cứu vƠ theo k t qu

thực nghiệm của nghiên cứu nƠy nh sau:

Lớp KTMT 2012B

14

Viện Khoa học v̀ Công nghệ Môi trường