THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC

CHƯƠNG 8. THIẾT KẾ BỘ HÂM NƯỚC
Ta đã biết nhiệt lượng cần cấp, nhiệt độ khói vào, nhiệt độ nước ra, đồng thời
chọn sơ bộ nhiệt độ khói ra và nhiệt độ nước vào của bộ hâm nước. Từ các dự kiện
trên, đi tính toán bề mặt nhận nhiệt cần thiết, chọn diện tích phù hợp với thực tế và
tinh toán lại lượng nhiệt hấp thụ, nhiệt độ không khí ra, nhiệt độ nước vào của bộ hâm
nước.

8.1 Công dụng và phân loại bộ hâm nước
Để tận dụng nhiệt thừa của khỏi thải nhằm nâng cao hiệu suất của lò hơi, người ta bố
trí thêm trên đường khỏi thải các bề mặt nhận nhiệt như bộ hâm nước, bộ sấy không
khí các bộ này còn được gọi là bộ tiết kiệm nhiệt.
Việc bố trí bộ hâm nước và bộ sấy không khí có liên quan chặt chẽ với nhau phụ
thuộc vào nhiệt độ không khí nóng và nhiệt độ nước cấp vào.
Nhiệm vụ của bộ hâm nước là gia nhiệt nước cấp đến nhiệt độ sôi hoặc gần sôi
trước khi vào bao hơi:
Theo nhiệm vụ có thể phân thành 2 kiểu bộ hâm: Bộ hâm nước kiểu sôi hoặc
chưa sôi.
Về cấu tạo bộ hâm nước có thể chia thành 3 loại: Ống thép trơn, ống thép có
cánh và ống gang . Bộ hâm nước bằng ống thép có cánh về cấu tao giống bộ hâm nước
ống thép trơn chỉ khác là ở ngoài ống người ta làm thêm các cánh để làm tăng diện tích
bề mặt trao đổi nhiệt nhăm tăng cường truyền nhiệt. Bộ hâm nước kiểu ống thép có
cánh có ưu điểm là tăng cường hệ số truyền nhiệt, nhưng cấu tạo phức tạp và dễ bị
bám tro bụi,khó vệ sinh nên hiện nay không sử dụng nữa.
Ta đã biết nhiệt lượng cần cấp, nhiệt độ khói vào, nhiệt độ nước ra, đồng thời
chọn sơ bộ nhiệt độ khói ra và nhiệt độ nước vào của bộ hâm nước. Từ các dự kiện
trên, đi tính toán bề mặt nhận nhiệt cần thiết, chọn diện tích phù hợp với thực tế và


tinh toán lại lượng nhiệt hấp thụ, nhiệt độ không khí ra, nhiệt độ nước vào của bộ hâm
nước.
8.2 Cấu tạo bộ hâm nước ống thép trơn

Theo bảng phân bố nhiệt thì nước ra khỏi bộ hâm nước cấp vẫn chưa sôi. Do đó
ta chọn bộ hâm nước kiểu chưa sôi.
Sử dụng ống thép trơn để chế tạo, bộ hâm nước ống thép trơn có cấu gồm các ống
thép có đường kính từ 28, 32, 38 mm được uốn gấp nhiều lần và 2 đầu được nối vào 2
ống góp.bộ hâm nước được chế tạo thành từng cụm.thông thương các ống xoắn của bộ
hâm nước được bố trí sole ,tạo tốc độ dòng khói lớn và xoáy nhiều nhằm để tăng
cường truyền nhiệt.


Hình 8.2. Cấu tạo bộ hâm nước
1,2: ống góp trên và ống góp dưới, 3: ống xoắn, 4: mặt bích 5: cửa phòng nổ
Trong khoảng 28÷38 mm, ống nhỏ sẽ hợp lý hơn. Chọn ống Φ34 / 3 . Để tăng hiệu
quả trao đổi nhiệt ta bố trí 2 dòng môi chất chuyển động ngược chiều, vì khói đi từ trên
xuống do đó nước sẽ đi từ dưới lên.
+ Bước ngang tương đối s1/d=2÷3 để hạn chế bám tro. Chọn s1=83 mm.
+ Bước dọc tương đối s2/d=1÷2,5. Chọn s2=83 mm (bước dọc nhỏ thì bám bẩn càng
ít).
+ Bán kính uốn của ống xoắn khoảng 1,5÷2 lần đường kính ống. Chọn bằng 60 mm.
Việc bố trị ống xoắn cũng phải chú ý đến tốc độ nước trong ống xoắn. Tốc độ
nước được chọn trên cơ sở ngăn ngừa hiện tượng ăn mòn. ở phần không sôi của bộ
hâm nước tốc độ nước phải không được nhỏ hơn 0,3 m/s.
Đối với bộ hâm nước kiểu chưa sôi, vận tốc không được nhỏ hơn 0,3m/s.
Khoảng cách giữa các cụm ống của bộ hâm không bé hơn 550÷600mm. Các ống xoắn
được giữ bằng các đai thép có thể được treo hoặc đỡ trên dầm.
Trong quá trình vận hành lò hơi, phụ tải lò sẽ thường xuyên thay đổi, có những
lúc phụ tải rất thấp, có thể bằng không, khi đó lượng nước đi qua bộ hâm nước sẽ rất
nhỏ nên nước có thể sôi trong bộ hâm, điều này là không cho phép đối với bộ hâm
chưa sôi. Trong trường hợp này cần thiết phải tách bộ hâm nước khỏi sự hoạt động của
lò hơi, do đó việc nối bộ hâm với bao hơi sao cho có thể đảm bảo điều kiện này.

1800

2000

Sơ đồ đặt các ống xoắn trong đường nước của lò (một đường nước)


Bảng 8.1. Đặc tính bộ hâm nước

STT Tên đại lượng

Ký
hiệu
d
dtr

Đơn
vị
mm
mm

chọn
chọn

Kết
quả
34
28

mm

chọn

83

mm

Chọn

83

σ1

σ1= S1/d

2.4

σ2
a
b
z

m
m

σ1= S2/d
Thiết kế
Thiết kế
Thiết kế

2.4
0.8
2.4
10

Sv

mm

Thiết kế

140

Toán đồ [TL1]
Xác định sau khi tính được diện tích trao đổi nhiệt cần thiết

0.56

Công thức

Thay số

1
2

Đường kính ngoài của ống
Đường kính trong của ống

3

Bước ống ngang

S1

4

Bước ống dọc

S2

5

Bước ống tương đối ngang

6
7
8
9

11
12

Bước ống tương đối dọc
Chiều rộng đường khói
Chiều sâu đường khói
Số ống trong mỗi dãy ngang
Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng đến
vách
Hệ số đặt ống

Số ống trong 1 dãy dọc

χ
md

13

Chiều dài của 1 ống trong dãy dọc

lo

m

Thiết kế

2

14

Chiều dài 1 co uốn cũa dãy dọc

lu

m

Thiết kế

0.06

F

2

10

15
16

Tiết diện đường khói đi
Diện tích lưu thông của nước

83 + 83
− 4,1).0,034
17 S1Chiều
hữu
hiệu lớp bức xạ
+ S 2 dày
34
(1,87.
− 4,1).d
(1,87

m

2

f

m

S

m

v

3

d

18

Thể tích riêng trung bình của nước

m /kg

a.b –z.d.l0
2

z.π.dtr /4

0,8.2.4-10.0,034.2
2

10. π.0,028 /4

1.24
0.006
0.171

Tra bảng nước chưa sôi và
hơi quá nhiệt p=20
bar,tnc=100oC

Tra theo tài liệu 2

0.00104


19

Tốc độ nước trong ống

ωn

m/s

D.v/f.3600

10000.0,00104/0,06.3600

0.46940

Bảng 8.2. Tính nhiệt bộ hâm nước cấp

STT Tên đại lượng
1
2
3
4

5
6
7
8

Lượng nhiệt BHN hấp thụ
sơ bộ
Nhiệt độ khói vào BHN
Entanpi khói vào BHN
Nhiệt độ sơ bộ khói đầu ra
BHN
Entanpi khói ra BHN
Nhiệt độ khói trung bình
Nhiệt độ nước đầu vào
BHN
Entanpi sơ bộ nước vào
BHN

Ký
Đơn vị Công thức
hiệu
Qhn
θ'hn
I'hn
θ''hn
I''hn

kW
o

C

kg/kJ
o

C

kg/kJ

Đã tính

Kết
quả
1132

θ'hn = θ’’ph

630
o

Tra bảng 3 với t = 630 C
Chọn theo giá trị gần đúng với nhiệt độ giả thiết ở
phân phối nhiệt độ
Tra bảng 3 với t = 370 oC

8069
370
4818

θtbhn

o

0,5(θ’hn +θ’’hn)

t’hn

o

Đã chọn bằng nhiệt độ môi trường

30

kg/kJ

Tra bảng nước và hơi bão hòa với t=30oC

125

kg/kJ

i’hn + Qhn/D

i’hn
i’

C
C

9

Entanpi nước đầu ra BHN

10

Nhiệt độ nước ra BHN

t’’hn

o

11

Nhiệt độ trung bình nước
Độ chênh nhiệt độ ở đầu
vào

ttbhn

o

Δt1

o

12

Thay số

’hn

C
C
C

Tra bảng nước và hơi bảo hòa ở áp suất 20 bar,
i’’=498 kJ/kg
(t’’hn + t’hn)/2
θ'hn-t”hn

0,5.(630+370)

125+1037/10000

500

532,67
100

0,5(100+30)
630-100

65
530


13

Độ chênh nhiệt độ ở đầu
ra

Δt2

o

14

Độ chênh nhiệt độ trung
bình

Δt

o

C
C

θ''hn-t'hn

370-30

(Δt1-Δt2)/ln(Δt1/Δt2)

340
427.99

530 −340

Tốc độ trung
bình của

Btt .Vk
15
1 530 )
ln(
khói
(θ tb
+ 1)
340
3600 Ftb 1366
273
.9 500
(
+ 1)
16 Hệ
số .bám
3600
124 bẩn
273
Hệ số trao đổi nhiệt đối
lưu
Thành phần thể tích hơi
nước trong khói
Thành phần khí 3 nguyên
tử
Bức xạ trong BHN

17
18
19
20

21

Hệ số trao đổi nhiệt từ


π
.d
khói
vách
α1 =
ξ . αđến
+ α bx 
dl
2.πS .234
.χ



0,0018(108

+ 1)

ωk
ζ
αdl

m/s
m2K/W Tra toán đồ 8 [TL1]
W/
m2K

rn

Bảng 2.3

0.108

Không nhận bức xạ từ buồng lửa mà chỉ có bưc xạ từ thể tích khói. Lượng này nhỏ nên ta bỏ qua
α1

W/m2K

23

Hệ số truyền nhiệt

K

W/
m2K

Htthn

m2

k∆t

108
0.073

Ψ

hn

αH.Cs.Cz2.CΦ Tra theo toán đồ 11 [TL1]
Bảng 2.3

2.83quả
.0,56nhiệt
Hệ số hiệu

1037
Tổng diện
tích bề mặt hấp
0
,
1
7
.
428
thu của BHN

0.0018

rH2O

22

24
Q

7.87

0.223
Trang 104 tài liệu I:đốt nhiên liệu rắn
K= Ψ.α1

0.75
0,75.0,223

0.17
15,8


Số lượng ống
trong 1 dãy
tt
H
mddọc
=14,48 hn
π .d .Z .(l + lo)
Diện tích bề mặt hấp thụ
π .0,034 .10 (2 + 0,06)
26
Hhn = π .d .Z .(thực
l + lotế).md
Độ sai
lệch giữa thiết kế
tt
−H hn |

27e = | H hn
×100
| 15và
,8 −tính
16,3toán
|
25

md

ống

Hhn

m2

e

%

8
π.0,034.10.(2+0,06).8

16,3
3.2

H hn .100

28
29

16,3

Nhận xét: độ sai lệch chỉ 3,2 % nên ta chọn dữ liệu các thông số hơi và khói như đã chọn sơ bộ

Chiều cao của cụm BHN

h

m

2Sv+md.d+(md-1).S2

2.0,14+8.0,034+(8-1).0,083

Từ những tính toán thiết kế và đặc tính cấu tạo của bộ hâm nước ta có được kích thước của bộ hâm nước cần sử dụng

1.13


Cấu tạo kích thước của bộ hâm nước ống thép
trơn

8.5 kết luận

Việc tận dụng nhiệt khói thải của lò công nghiệp để nâng cao hiệu suất xử dụng
năng lượng là vấn đề đang được quan tâm nhằm giải quyết hai vấn đề cơ bản đó là nhu
cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng trong tình hình các nguồn năng lượng trong
thiên nhiên ngày càng can kiệt nhanh chóng
Từ những vấn đề đã trình bày và phân tích các phương án tận dụng nguồn nhiệt khói

thải và khẳng định phương án tận dụng nhiệt khói thải để nâng cao nhiệt độ hâm nước
cấp đã mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn


CHƯƠNG 9. THIẾT KẾ BỘ SẤY KHÔNG KHÍ
Bộ sấy không khí có nhiệm vụ sấy nóng không khí cấp vào lò đến nhiệt độ nhất
định để tăng cường quá trình cháy, đảm bảo quá trình cháy nhanh và cháy ổn định.
Do bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt bằng gang nặng nề, tốn kim loại (chịu lực
kém nên làm dày hơn), độ dẫn nhiệt kém nên phải làm cánh phía ngoài. Vì vậy trong
thiết kế này ta chọn bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt bằng ống thép.

9.1 công dụng và phân loại bộ sấy không khí
Theo nguyên lý truyền nhiệt, có thể phân thành hai loại bộ sấy không khí : Bộ sấy
không khí thu nhiệt và bộ sấy không khí kiểu hồi nhiêt.
Ta đã biết nhiệt độ khói vào và nhiệt độ không khí nóng ra khỏi bộ sấy không
khí. Đồng thời có sơ bộ nhiệt lượng hấp thụ. Từ các dữ kiện trên ta tìm được diện tích
bề mặt trao đổi nhiệt cần thiết, chọn diện tích trao dổi nhiệt phù hợp ( không quá 5%
so với diện tích tính toán) và tính lại nhiệt độ khói ra, không khí vào của bộ sấy không
khí .

9.1 Cấu tạo bộ sấy không khí
Chọn bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt bằng ống thép.Bộ sấy không khí kiểu thu
nhiệt bằng ống thép thường được chế tạo thành nhiều cụm (khối) ghép lại theo chiều
cao và chiều rộng của lò hơi để thuận lợi khi vận chuyển và lắp đặt.
Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt bằng ống thep được chế tạo thành nhiều cụm
ghép lại theo chiều cao và chiều rông của lò để thuận lợi khi vận chuyển và lắp.sơ đồ
cấu tạo nguyên lí của bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt ống thép được biểu diễn ở hình
9.1

b

b

2

1

s1
s2

a

Hình 9.1: các hình chiếu Bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt


Mỗi cụm bộ sấy không khí gồm các ống thép có đường kính 25-51 mm. Các ống của bộ sấy không khí chịu áp lực nên có chiều dày nhỏ,
thường 1,5-2 mm và được liên kết với nhau bới mặt sàn có chiều dày 15-25 mm. Ở đây khói đi trong ống còn không khí sẽ đi cắt ngang
phía ngoài ống. Nhiều trường hợp để tăng độ cứng của bộ sấy đồng thời cắt số lần cắt nhau giữa khói và không khí,người ta đặt thêm một
hay hai mặt sàng chính.
Bố trí các ống theo kiểu sole, để đảm bảo bộ sấy không khí gọn nhẹ khi bước ống ngang và dọc phải đảm bảo hệ số ∆ ở giá trị nhỏ
nhất. Theo tiêu chuẩn thiết kế để đảm bảo gia công được thì ∆min = s- d = 10mm, đồng thời để đảm bảo cho tiết diện đi của không khí theo
phương ngang và phương chéo góc bằng nhau thì S1- d = 2(S –d) = 2∆.
Việc bố trí cụm của bộ sấy không khí hay số mặt sàn trung gian cần phải tính toán đảm bảo tốc độ không khí đi qua bộ sấy


Bảng 9.1. Đặc tinh cấu tạo bộ sấy không khí

STT Tên đại lượng

Ký hiệu

Đơn
vị
mm
mm
mm
mm
mm

Công thức

Thay số

Kết quả

1
2
3
4
5

Đường kính ngoài của ống
Độ dày ống
Đường kính trong của ống
Bước ống ngang
Bước ống dọc

d
δ

dtr
S1
S2

6

Bước ống tương đối ngang

S1/d

S1/d

84/42

2

7

Bước ống tương đối dọc

S2/d

S2/d

84/42

2

8

Đường kính ống trung bình

dtb

mm

0,5(dng + dtr)

(42+38)/2

40

9

n

cụm

3

t

Cụm

2

11
12

Số cụm ống theo chiều sâu đường khói

Số cụm ống theo chiều rộng đường
khói
Số dãy ống ngang
Số dãy ống dọc

Z1
Z2

Dãy
Dãy

13

Chiều sâu mỗi cụm

a

14

Chiều rộng mỗi cụm
Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng
đến vách trước(sau)
Khoảng cách từ tâm ống ngoài cùng
đến mép bên cụm

10

15
16

chọn
Chọn
chọn
chọn
chọn

42
2
38
84
84

Chọn
Chọn

8
21

m

Thiết kế

1.8

b

m

Thiết kế

1.2

Svt

mm

Svt =0,5(a – (Z2 –1).S2)

0,5.(1800-(21-1).84)

60

Svb

mm

Svb =0,5(a – (Z1 –1).S1)

0,5.(1800-(8-1).84)

606


17

Số ống trung bình mỗi cụm

Z = 0,5.(2 Z1 − 1).Z 2
18 π.Tiết
dtr 2 diện khói đi qua

f =
.n.Z
4

Z

158

f

m2

(3,14.0,0362.8.21)/4

19

Chiều dài 1 ống

lo

m

Thiết kế

20

Tiết diện không khí đi

F

m2

lo.b-dloZ1

Hs1

m2

H21
Z .π.d tbdiện
.lo tích bề mặt chịu nhịêt
s1 = n.Tổng

0.17
2.1

2,1.1,2-0,04.2,1.8

1.85

3.158.π.0,038.2,1

118.4

Công thức

Thay số

Kết quả

Đã tính

Bảng 7.1

933

C

θ’s = θ’’hn

Bảng 8.2

370

˚C

Đã tính

Chọn sơ bộ

160

0,5(370+160)

265

Bảng 9.2: Tính nhiệt bộ sấy không khí

STT Tên đại lượng

Ký
hiệu
Qs

Đơn vị

1

Lượng nhiệt sơ bộ của SKK hấp thụ

kW

2

Nhiệt độ khói vào SKK

θ’s

3

Nhiệt độ khói sau BSKK

θ’’skk

4

Nhiệt độ trung bình của khói

θtbs

o

C

θtbs=0.5(θ’s+θ’’s)

5

Nhiệt độ sơ bộ không khí vào SKK

t’s

o

C

Lấy bằng nhiệt độ môi trường

30

6

Nhiệt độ không khí ra SKK

t’’s

o

C

Nhiệm vụ thiết kế

150

o


7

Nhiệt độ trung bình của không khí

ttbs

8

Thành phần thể tích nước trong khói

rH2O

9

Tốc
độ khói
V .B

ωk

10

Nhiệt độ vách ống

tv

11

Hệ số tỏa nhiệt đối lưu của khói
trong
2o
Cl =
1; Cvl =α
0,
1 98;W/m C
ống
1,163.Cz2.Cvl.CΦ.αtdl Toán đồ 12
t

k
t
ω
k =
ρ
.
f
.3600
k

o

C

ttb=0,5(t’’s+t’s)

0,5(150+30)

Đã tính

Mục 3.2.2

0.07

9,5.1366
1,3.0,17.3600

16.17

0,5(265+90)

178

m/s
o

C

tv=0,5(θtbs+ttbs)

Cφ =0, 85; αdl =22

12 Lượng không khí trong SKK2
β kk = β '' + ∆ akk / 2

βkk

13
Tốc
độ trung
bình của không
khí
tb
1366
.1,43.9,46.(273ω
+kk90)
Btt β kk .V
k ( 273 + t s )
3600 .F .273

Hệ số tóa nhiệt đối lưu của không khí

t
αdl15=1,163.C
z .C vl .Cs .αdl
ngoài ống

16

Hệ số sử dụng nhiệt

số truyền nhiệt
α Hệ
1 .α

.232
ξ 0.,9. 110
α 110
α2
1 ++ 23
17

23
1,4+0,06/2

m/s

3600..273.1,8

90

1.43
3.7

Toán đồ 10
α2

W/m2oC

ζ

110
Toán đồ 8 trang 153 tài liệu [1]

k

W/m2oC

18

Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt cần

Htts

m2

19

Độ lệch giữa thực tế và cần.(cho
không khí ngoặc 2 lần theo bản vẽ)

e

%

0.9
17.12

Htts=Qs/k.∆t
| H st 2 − 2 H s 2 |
.100
H st 2

933.1000/17,12(265-90)
| 242,46 − 2.118,4 |

.100
118,4

242.46
2


20

Nhận xét: độ lệch giữa tính toán và thực tế chỉ 2% nên ta lấy các dữ liệu các thông số như đã chọn sơ bộ

Từ những tính toán thiết kế và đặc tính cấu tạo của bộ sấy không khí ta có được cấu tạo kích thước cần sử dụng


3600
1200

1200

1800

3600

3600

1800

1200

60

84

3600

1200

1200

1200

84

2400

Cấu tạo kích thước của bộ sấy không khí kiểu thu nhiệt
Kết luận: Việc tận dụng nhiệt khói thải của lò công nghiệp để nâng cao hiệu suất xử

dụng năng lượng là vấn đề đang được quan tâm nhằm giải quyết hai vấn đề cơ bản đó
là nhu cầu sử dụng năng lượng ngày càng tăng trong tình hình các nguồn năng lượng
trong thiên nhiên ngày càng can kiệt nhanh chóng
Từ những vấn đề đã trình bày và phân tích các phương án tận dụng nguồn nhiệt khói
thải và khẳng định phương án tận dụng nhiệt khói thải để nâng cao nhiệt độ sấy không
khí đã mang lại hiệu quả kinh tế cao hơn.


CHƯƠNG 10. THIẾT KẾ HỆ THỐNG XỬ LÝ BỤI
10.1 Tác hại của bụi.
Bụi tác động tới con người và động vật trước hết là qua đường hô hấp, nó còn tác
động trực tiếp lên mắt và lên da của cơ thể. Chúng gây ra các bệnh như ngạt thở, viêm

phù phổi.
Một số chất ô nhiễm gây kích thích đối với các bệnh ho, hen suyễn, lao phổi, ung
thư phổi, dị ứng da, ngứa da … Nguy hiểm nhất là một số chất tồn tại trong không khí
gây bệnh ung thư. Đặc biệt đối với đường hô hấp, hạt bụi càng nhỏ ảnh hưởng của
chúng càng lớn, với cỡ hạt 0,5 đến 10 µ m chúng có thể thâm nhập sâu vào đường hô
hấp nên gọi là bụi hô hấp. Mức độ ảnh hưởng của bụi phụ thuộc nhiều vào nồng độ bụi
trong không khí (mg/m3). Nồng độ bụi cho phép trong không khí phụ thuộc vào bản
chất của bụi và thường được đánh giá theo hàm lượng ôxit silic (SiO 2). Bụi cũng tạo ra
cảm giác nóng nực, bẩn thỉu, những nơi có bụi nhiều người ta rất mất nhiều công để
lau chùi, quét dọn thường xuyên.
Nhiều sản phẩm đòi hỏi phải được sản xuất trong những môi trường hết sức trong
sạch. Ví dụ như công nghiệp thực phẩm, công nghiệp chế tạo thiết bị quang học, điện
tử v.v…
10.2. Phân loại phương pháp lọc bụi
Trong thực tế có rất nhiều thiết bị lọc bụi khác nhau dựa trên các phương pháp
khác nhau, dưới đây là một số phương pháp lọc bụi thường được sử dụng.
10.2.1 Lọc bụi theo phương pháp trọng lực.
Các hạt bụi đều có trọng lượng, dưới tác dụng của trọng lực các hạt có xu hướng
chuyển động từ trên xuống (đấy của thiết bị lọc bụi). Phương pháp này chủ yếu thu hồi
các hạt bụi có kích thước lớn trong buồng lắng trọng lực. Trong buồng lắng bụi dòng
khí chuyển động với tốc độ nhỏ (<1÷2 m/s). Buồng được xây bằng gạch hoặc bêtông
có kích thước lớn. Kết cấu cửa buồng phải kín, tránh hiện tượng hút khí ngoài môi


trường vào. Các hạt bụi có kích thước từ 5÷10 µm, tốc độ rơi của hạt bụi tuân theo
định luật Stốc, do vậy tốc độ lắng có thể tính theo công thức:
d 2 . ρ .g
ωr =
,
18 µ

[m/s]

Trong đó: d - đường kính hạt bụi, m
ρ - khối lượng riêng của hạt, kg/m3
g - gia tốc trọng trường, m/s2
µ - hệ số nhớt động học của khí, N.s/m2
10.2.2 Lọc bụi theo phương pháp ly tâm-xyclon-tâm chớp- lọc bụi theo quán tính.
Khi dòng chuyển động đổi hướng hoặc chuyển động theo đường cong, ngoài tác
dụng của trọng lực tác dụng lên hạt còn có tác dụng của lực quán tính, lực này còn lớn
hơn nhiều lần so với trọng lực. Dưới ảnh hưởng của lực quán tính, hạt có xu hướng
chuyển động thẳng nghĩa là hạt có xu hướng tách ra khỏi dòng khí. Hiện tượng này
được sử dụng trong các thiết bị lọc: xyclon, tâm chớp…Các thiết bị này chỉ có khả
năng tách các hạt bụi có kích thước > 10µm nên khi dùng để lắng hạt bụi có kích
thước nhỏ sẽ không hiệu quả.
10.2.3 Lọc bụi theo phương pháp ẩm.
Khi các hạt bụi tiếp xúc với bề mặt dịch thể các hạt bụi sẽ bám trên bề mặt đó dựa
trên nguyên tắc đó có thể tách các hạt bụi ra khỏi dòng khí. Sự tiếp xúc giữa các hạt
bụi với bề mặt dịch thể có thể xảy ra nếu lực tác dụng lên hạt bụi theo hướng đến bề
mặt dịch thể. Các lực đó gồm: lực va đập phân tử, trọng lực, ly tâm(lực quán tính).
Phương pháp này chỉ lọc được những hạt bụi có kích thước > 3÷5µm, còn các hạt nhỏ
hơn thì hiệu quả lọc sẽ không cao.


10.2.4 Lọc bụi theo phương pháp tĩnh điện.
Khí chứa bụi được dẫn qua điện trường có thể điện thế cao, dưới tác dụng của điện
trường, khí bị ion hóa, các ion tạo thành bám trên các hạt bụi và tích điện cho chúng,
các hạt sau khi tích điện được qua một điện trường chúng sẽ bị hút về phía các cực trái
dấu.
10.2.5 Lọc bụi kiểu túi vải-màng vải.

Thiết bị lọc bụi kiểu túi vải được sử dụng rất phổ biến cho các loại bụi mịn, khô,
khó tách khỏi không khí nhờ lực quán tính và ly tâm. Để lọc người ta cho luồng không
khí có nhiễm bụi đi qua túi vải mịn, túi vải sẽ ngăn các hạt bụi lại và để không khí đi
thoát ra. Không khí có lẫn bụi bên ngoài đi vào bên trong túi vải, bụi được giữ lại bên
trong túi và rơi xuống ngăn lắng và trữ bụi, không khí thoát ra bên ngoài túi vải và ra
ống dẫn.
10.3 THIẾT KẾ XYCLON .
10.3.2 Nguyên lý hoạt động và cấu tạo xyclon .
Cấu tạo xyclon: Xyclon là thiết bị hình trụ tròn có miệng dẫn khí vào ở phía trên.
Không khí vào xyclon sẽ chảy xoáy theo đường xoắn ốc dọc bề mặt trong của vỏ hình
trụ. Xuống tới phần phễu,dòng khí sẽ chuyển động ngược chiều lên trên theo đường
xoắc ốc và qua ống tâm thoát ra ngoài.
Nguyên lý hoạt động: Hạt bụi trong dòng khí chảy xoáy sẽ bị cuốn theo dòng khí
vào chuyển động xoáy. Lưc ly tâm gây tác động làm hạt bụi sẽ rời tâm quay và tiến về
vỏ ngoài xyclon. Đồng thời, hạt bụi sẽ chịu tác động của sức cản không khí theo chiều
ngược với hướng chuyển đông, kết quả là hạt bụi dịch chuyển dần về vỏ ngoài của
xyclon va chạm với nó, sẽ mật động năng và rơi xuống phễu thu. Ở đó, hạt bụi đi qua
thiết bị xả đi ra ngoài.
Vật liệu chế tạo: Được làm bằng thép SS400 có phủ sơn cách nhiệt, hoặc được
chế tạo bằng inox 201,304. Hiệu suất: Cao, xử lý bụi công nghiệp hiệu suất 90 %.
Với những công suất nhỏ thiết bị được chế tạo theo kiểu modun để dễ dàng lắp
đặt, vân chuyển cũng như tháo dỡ di dời.


Hình 10.1. Cấu tạo xyclon lọc bụi
10.3.2 Tính thiết kế xyclon .
A . Tính lưu lượng khói vào xyclon .
Ta có lưu lượng khói vào xyclon bằng lưu lượng khói ra sau bộ sấy không khí
Như đã tính ta có : Vk = 7,08 m3/s = 25478 m3/h.
B. Tính toán xyclon .

Hình 10.2. Các thông số cấu tạo xyclon
D : đường kính xyclon , D1 : đường kính ống trung tâm , d : đường kính ống thải
tro, h1 : chiều dài phần ống trung tâm phần cắm vào xyclon , h2 : chiều cao phần hình
trụ xyclon , h3 chiều cao phễu , b chiều dài kênh dẫn vào xyclon .
Xác định chiều dài ống trung tâm cắm vào xyclon h1


4a 2
h1=
,m
D−a
Tính chiều cao phần hình trụ của xyclon h2:
h2 = h1 + 2a , m
Tính chiều cao phần côn của xyclon:
h3 =

D−d
tgm , m
2

Với tgm hệ số ma sát.

Theo kinh nghiệm tiết diện ống chính giữa xyclon được lấy bằng (3-4 ) lần tiết
diện kênh dẫn . Tốc độ trong kênh dẫn không được lấy vượt quá (20-25 ) m/s .
Thể tích xyclon tính theo lưu lượng khói nên lấy xấp xỉ 0,6 m 3 cho 1 m3 khói vào. Như
vậy tùy theo lưu lượng khói ra mà ta tính chọn được 1 hay nhiều xyclon
Theo như bảng 16.1 trong sách Kỹ thuật sấy Hoàng Văn Chước ứng với lưu
lượng khói ra tính được Vkhoi = 25478 m3/h ta tra được các thông số chính của xyclon
như hình .

Bảng 10.1. Kích thước của xyclon

V(

/h)

D

A

b

D1

90÷45

0,2

0,05

0,1

0,04

240÷1050

0,3

0,075

0,15

0,06

370÷1800

0,4

0,100

0,20

0,08

675÷4050

0,5

0,125

0,25

0,10

810÷4050

0,6

0,15

0,30

0,12

1440÷7200

0,8

0,20

0,40

0,16

2250÷11250

1,0

0,25

0,50

0,20

3240÷16200

1,2

0,30

0,60

0,24

4400÷22000

1,4

0,35

0,70

0,28

5750÷28700

1,6

0,4

0,80

0,32

7290÷36450

1,8

0,45

0,90

0,36


9000÷45000

2,0

0,50

1,00

0,4

14100÷70500

2,5

0,625

1.25

0,5

V(

/h)

h1

h2

h3

D1

D-a

2250÷11250

0,33

0,458

0.8

0,5

0,75

3240÷16200

0,40

0,55

0,96

0,6

0,90

4400÷22000

0,46

0,641

1,12

0,7

1,05

5750÷28700

0,54

0,733

1.23

0,8

1,2

7290÷36450

0,6

0,825

1.44

0,9

1,35

9000÷45000

0,67

0,916

1,6

1,0

1,5

14100÷70500
0,88
1,145
dựa vào lưu lượng thể tích để chọn xyclon.

2,00

1,2

1,85

Ta có lưu lượng không khí trong một giờ
Vk = 7,08 m3/s = 25478 m3/h.
Tra bảng 10.1 tài liệu 1 ta có: kích thước của xyclon (m)
Bảng 4.3.1 Thông số kích thước của xyclon
.
V m3/h
D
a
b
d
14100÷70500 2,5 0,625 1,25
0,5

h1
0,88

h2
1,145

h3
2,0

D1
1,2

D-a
1,875

Hình 10.3. Bản vẽ thiết kế xyclon
10.4 Thiết kế buồng lắng bụi kiểu ướt.
10.4.1. Nhiệm vụ.
Khói sau khi ra khỏi các xiclon tổ hợp còn chứa các hạt bụi khô nhỏ, khi khói này
dẫn vào buồng lắng kiểu ướt thì các hạt bụi tiếp tục được tách ra, làm tăng hiệu quả lọc
bụi giảm đến mức thấp nhất có thể nồng độ bụi trong khói thải ra môi trường. Đồng
thời khử khí SO2 trong khói.
10.4.2. Nguyên lý hoạt động.
Khói được dẫn vào buồng lắng theo phương tiếp tuyến nhằm tạo xoáy cho dòng
khói, ngay cửa vào buồng lắng người ta đặt một ống thép đục lỗ đường kính lỗ khoảng
2 mm. Nước sẽ phun ra từ các lỗ này để hổn hợp với khói, khi đó các hạt bụi kho nhỏ
sẽ hút ẩm từ các giọt nước, chúng trở nên nặng hơn, động năng bản thân tăng. Và khi
chuyển động xoáy trong buồng lắng, các hạt bụi này sẽ va đập với thành buồng lắng
dưới tác dụng của lực ly tâm, chúng sẽ bị mất động năng đột ngột và rơi xuống đáy


buồng lắng dưới tác dụng của trọng lực bản thân. Dòng khói tiếp tục chuyển động
xuống đáy buồng lắng, tại gần cửa ra dòng khói bị ngoặc dòng một lần nữa do một tấm
vách, các hạt bụi khi ngoặc dòng bị mất động năng rồi rơi xuống dưới tác động của
trọng lực bản thân.
10.4.3. Các bước tính toán thiết bị.
Chiều rộng cửa vào thiết bị :
b=

Trong đó :

V
, ( TL 10).
K .vv

+ K = h/b = 2-4, (TL 10).Ta chọn K = 2.

+ vv = 18 ÷ 20 m/s : vận tốc vào buồng xoáy. Ta chọn vv = 19 m/s.
+ V = 2,87 m3/s : Lưu lượng khói vào một buồng.
Suy ra : b =

V
2,87
=
= 0, 27m.
K .vv
2.19

Như vậy : h = 2.0,27 = 0,54 m.
Bán kính trong của buồng lắng : r =

V
π .vtb

Trong đó :
* V = 2,87 m3/s.
* vtb = ( 0,5 – 0,72).vv ( TL 10). Ta chọn vtb = 10 m/s.
Suy ra : r =

2,87
= 0,3 m. Ta chọn r = 1 m.
3,14.10

Tính toán các kích thước cơ bản của buồng :

Thể tích của buồng : Vb = V.τ
Trong đó : τ : thời gian lưu lại của khói trong buồng,s.
Chọn τ = 0,7 s. V = 2,87 m3/s.
Suy ra :

Vb = V.τ = 2,87.0,7 = 2,1 m3.

+ Chọn bán kính cửa ra của buồng : chọn r0 = 0,6 m.