Chuong 10 co luu chat

CHƯƠNG 10
LẮNG
Lắng là phương pháp phân riêng hệ không đồng nhất (gồm các pha rắn, lỏng, khí) tham
gia trong hệ bằng phương pháp cơ học.
Ví dụ trong xí nghiệp chế biến thức ăn gia súc, sau khi quá trình nghiền và trộn sẽ có
một lượng bụi bay vào không khí tạo thành hệ khí không đồng nhất, nếu bụi trộn với lỏng
tạo thành hệ lỏng không đồng nhất v.v..
Do đó tùy thuộc vào nồng độ và kích thước tham gia trong hệ mà phân loại và gọi tên
hệ như sau:
• Huyền phù:
Là hệ không đồng nhất gồm các hạt pha rắn lơ lửng trong môi trường pha lỏng.
Pha rắn gọi là pha phân tán, pha lỏng gọi là pha liên tục. Tùy theo kích thước pha rắn
mà chia huyền phù làm ba loại:
o
Huyền phù mịn: khi d > 1mm
o
Huyền phù mảnh: khi 0,1< d < 1 mm
o
Huyền phù keo: khi d < 0,1mm
Nói chung huyền phù là hệ dễ phân riêng và thường gặp trong các sản phNm ngành hóa
chất, thực phNm và môi trường.
• Nhũ tương
Là hệ không đồng nhất gồm hai pha lỏng – lỏng trộn vào nhau nhưng không hòa tan vào
nhau. Loại này thuộc hệ khó phân riêng, thường gặp trong các sản phNm sinh học, sữa và
dầu ăn.
• Hệ bọt
Là hệ không đồng nhất gồm pha khí lơ lửng trong môi trường pha lỏng.
• Hệ bụi
Là hệ không đồng nhất gồm các hạt rắn lơ lửng trong môi trường pha khí.
• Hệ sương mù
Là hệ không đồng nhất gồm các hạt lỏng lơ lửng trong môi trường pha khí.

Ngày nay có hai phương pháp phân riêng là bằng phương pháp hóa học và phương
pháp cơ học, trong đó phân riêng bằng phương pháp cơ học là được sử dụng nhiều và hiệu
quả nhất mà không gây ảnh hưởng đến môi trường sống.
1. LẮNG TRONG MÔI TRƯỜNG TRỌNG LỰC
1.1.

Cân bằng vật chất cho quá trình lắng.

Có thể cân bằng theo khối lượng (kg) hoặc theo thể tích (m3)

135


Ký hiệu
Gh: Khối lượng huyền phù; kg
G0: khối lượng pha phân tán; kg
Gℓ: khối lượng pha liên tục; kg
Gb: khối lượng bã (cặn) sau khi lắng; kg
G: khối lượng nước sạch sau khi lắng; kg
yh; y; yb: nồng độ khối lượng pha phân tán trong huyền phù, trong nước sạch, trong
bã; %
Viết phương trình cân bằng:
Gh = G0 + Gℓ
= G b + G;kg




 (10 – 1)
C©n b»ng theo pha ph©n t¸n: G h .y h = G b .y b + Gy


C©n b»ng theo pha liªn tôc:G h (1 − y h ) = G b (1 − y b ) + G (1 − y ) 
Từ đây rút ra:
Nếu biết khối lượng huyền phù Gh
 y − yh
G = G h  b
 yb − y


 ; kg


(10 – 2)

Nếu biết khối lượng của nước sạch G
 y −y
G h = G  b
 yb − yh


 ; kg
(10 – 3)

Nếu quá trình lắng đạt lý tưởng, tức là hiệu suất phân riêng đạt 100% thì y = 0 và lúc
đó

 y 
G = G h 1 − h  ; kg
 yb 
Hoặc theo thể tích nước sạch:

G
1 y 
V =
= 1 − b .G h ; m 3
ρ
ρ  yh 
Khối lượng riêng huyền phù được tính theo:
1
x 1− x
=
+
; kg m 3
ρh ρr
ρ

(10 – 4)

(10 – 5)

Với x: nồng độ pha phân tán trong huyền phù; %
Độ Nm của bã sau khi lắng:

Ub =

Gb − G0
G
= 1 − 0 ;%
Gb
Gb
136

(10 – 6)


1.2.

Tính vận tốc lắng trọng lực

Các công thức tính vận tốc lắng giống hoàn toàn như công thức tính vận tốc cân bằng
đã học (xem mục 2 – chương 9)
4 dg(ρ r - ρ )
vℓ =
;m s
(10 - 7)
3 C r .ρ
Về ý nghĩa và nội dung của công thức (9 – 3) và (10 – 7) là hoàn toàn giống nhau,
phương pháp tính Cr là hệ số trở lực là giống nhau và các phương pháp tính vận tốc cũng
giống nhau, nên không cần thiết phải nhắc lại nữa.
Tuy vậy khi tính vận tốc lắng vℓ cần chú ý:
- Ở vùng chảy tầng, khi Re < 0,2 gọi là vùng Stock tính theo:
d 2 g(ρ r - ρ)
Hệ huyền phù: v ℓ =
(10 – 8a)
;m s
18µ

Hệ khí, bụi: v ℓ =

d 2 gρ r
;m s

18υρ k

(10 – 8b)

- Khi kích thước hạt d < 100µm, ta có thể dùng hai công thức (10 – 8a) hoặc (10 – 8b) để
tính vℓ
Sau khi tính xong vℓ, phải thử lại Re xem có thỏa vùng Stock không. Nếu thỏa thì coi
như xong bài toán, nếu không thỏa thì phải chọn các phương pháp đã học ở chương 9, trên


Re .µ
cơ sở dựa vào chuNn số Re là chính  v ℓ =
;m s 
d.ρ


Và vận tốc lắng thực tính theo v thuc = (0,25 ÷ 0,5)v ℓ ; m s
(10 – 9)
2. GIỚI THIỆU THIẾT BN LẮNG TRỌNG LỰC THÔNG DỤNG
2.1.

Thiết bị lắng hệ khí:

2.1.1. Buồng lắng bụi

Buồng lắng bụi có chiều dài L (m), cao
H (m) và rộng B (m). Gọi vận tốc dòng bụi
vào buồng lắng là vd (m/s), vận tốc lắng là vℓ
(m/s), tổng hợp hai vận tốc này thành vận tốc
tuyệt đối v theo phương dòng chảy đi hết

đoạn đường L thì đồng thời rơi hết độ cao H.
Kết quả là các hạt lắng xuống diện tích LxB
(m2), hình (H10.1) còn không khí sạch thoát
ra ngoài

137


Thời gian lưu: τluu =

L
vd

Thời gian lắng: τ lang =

(10 – 10)

H
vℓ

(10 – 11)

Điều kiện để hạt lắng hết thì τlưu ≥ τlắng ⇔

L
H
≥
vd vℓ

v

Suy ra: H ≤ L. ℓ ; m
vd

(10 – 12)

• Tính năng suất buồng lắng
Vs = A.v ℓ
= (LxB).v ℓ ; m 3 s

(10 – 13)

A: diện tích buồng lắng; m2
vℓ: vận tốc lắng; m/s
Nhận xét: Năng suất lắng không phụ thuộc chiều cao thiết bị, do đó khi thiết kế nên chọn H
sao cho dễ thao tác, dễ vệ sinh công nghiệp.
• Năng suất V(m3/s) này còn phụ thuộc điều kiện làm việc của dòng hỗn hợp, ví dụ:
- Nếu nhiệt độ là tk (0C) thì phải quy đổi theo công thức sau:
Với

Vs =
-

(273 + t k ) .V
3600.273

tc ;

m3/s

(10 -14)

Nếu dòng có áp suất P và nhiệt độ tk thì phải quy đổi theo:

Vs =

(273 + t k )g .V

3600.293.P

tc ;

m3/s

tk: nhiệt độ làm việc; 0C
P: áp suất dòng hỗn hợp; N/cm2
Vtc: thể tích dòng khí tiêu chuNn; m3
293: hệ số quy đổi
• Tính diện tích buồng lắng:
V
A = s ; m2
vℓ

(10 – 15)

Ở đây

(10 – 16)

2.1.2. Thiết bị lắng nhiều ngăn (tầng)
Để tiết kiệm mặt bằng phân xưởng sản xuất và tăng năng suất lắng của thiết bị, người

ta chế tạo thiết bị nhiều tầng như sau – xem hình (H10.2)
Hỗn hợp vào thiết bị 3 ở cửa 1 dưới tác dụng của trọng lực, bụi lắng trên tấm 4, bụi
tháo ra theo định kỳ tại cửa 5. Còn khí sạch thoát ra theo 6 ra ngoài. Van 2 cửa để điều chỉnh
dòng hỗn hợp
• Năng suất

138


Với

Vs = (LxB).n.v ℓ ; m 3 s

(10 – 17)

h
.vd ; m s
L
Vs
=
;m s
(LxB) n

(10 – 18)

n: số lượng tầng

• Tính vận tốc lắng

vl =

• Các thông số chính và thông số chọn của thiết bị lắng nhiều ngăn
o vd: vận tốc dòng hỗn hợp chọn (1,5 ÷ 3) m/s
o A: tính diện tích lắng; m2
o B: chiều rộng (tính từ B =
o
o
o
o
2.2.

A
;m )
L

L: chọn chiều dài (2 ÷ 4)m
H: chiều cao thiết bị tính (H = (h + δ).n ;m)
δ: bề dày vật liệu làm tấm (chọn từ (0,2 ÷ 0,1)m
h: chiều cao các ngăn lắng (tính hoặc chọn); m
Thiết bị lắng hệ lỏng

Từ công thức (10 – 7), ta thấy
Nếu ρr > ρ: lắng chìm
Nếu ρr < ρ: lắng nổi
2.2.1. Thùng lắng
Là thiết bị lắng trọng lực gặp nhiều nhất trong công nghiệp và trong đời sống. Thiết
bị gồm một thùng hình khối lập phương hoặc hình trụ, đáy thiết bị có thể có dạng hình
nón,chóp hay đáy bằng. Hình (H10.3) là thùng lắng đáy bằng, loại này lắng gián đoạn
từng mẻ, khi nhiều bã thì được tháo phía dưới đáy thùng theo định kỳ.

139


• Thể tích thùng lắng
Vt =

Vs .t ℓ
; m3
β

(10 – 19)

Vs: năng suất m3/s
tℓ: thời gian lắng; s
β: hệ số chứa đầy; %
• Nếu thùng lắng hình trụ đường kính D

Trong đó

4A
;m
π

D=

(10 – 20)

• Nếu thùng là khối lập phương
B=

A
;m
L

(10 – 21a)

• Chiều cao thùng
H = H1 + H2 ;m
• Đáy thùng là nón, chiều cao nón là

(10 – 21b)

Vt K 2 D3
H2 =
−
;m
A
A

(10 – 22)

• Đáy thùng là hình chóp, chiều cao chóp là

H2 =
Ở đây:

Vt
− K 2B ; m
A

H1: chiều cao thân; m
A: diện tích bề mặt lắng; m2
L, B: chiều dài, rộng của thùng; m
K2: Hệ số cấu tạo đáy
K2 = 0 – đáy bằng
K2 = 0,131tanα - đáy nón
K2 = 0,168tanα - đáy chóp

140

(10 – 23)


2.2.2. Thiết bị lắng tấm nghiêng

Nguyên lý: Dòng huyền phù vào theo cửa 1. Dưới tác dụng của trọng lực bã lắng trên
tấm 3 nước sạch chảy tràn ra máng 4 và tháo theo 5. Bã lấy ra theo định kỳ ở đáy. Hình
(H10.4) mô tả thiết bị tấm nghiêng. Tăng bề mặt lắng thì năng suất sẽ tăng lên.
Gọi h là khoảng cách giữa hai tấm nghiêng thì:
• Thân trụ
2
Vs  3


h = 0,173
 ;m
 m.D 

(10 – 24)

• Thân lập phương
2
Vs  3


h = 0,37
 ;m
 m.B 

(10 – 25)

n

Với

µ 
m = 0,46 h 
 µℓ 
n: hệ số thực nghiệm

(10 – 26)

N
.s
m2
N
µl: độ nhớt động lực nước sạch; 2 .s
m

µh: độ nhớt động lực huyền phù;

2.2.3. Thiết bị lắng hình nón
Hình (H10.5) mô tả thiết bị lắng hình nón

141


Nguyên lý: Dòng huyền phù vào thiết bị 2 qua cửa 1, dưới tác dụng của trọng lực, bã
lắng trên bề mặt nón 3. Nước sạch vào ống tâm 4 để thoát ra theo cửa 6, còn bã rơi xuống

đáy thoát ra theo 5. Khoảng cách giữa hai nón tính theo công thức (10 – 24), (10 – 25) và
(10 – 26).
2.2.4. Thiết bị lắng kiểu hố ga

Hình (H10.6) mô tả thiết bị lắng kiểu hố ga, thường gặp nhiều trong các xí nghiệp, các
công trình dân dụng, loại này dễ thiết kế, dễ lắp đặt, giá thành thấp mà hiệu quả phân riêng
khá cao. Bên trong hố ga có thể có một ngăn hoặc nhiều ngăn, dòng nhập liệu lần lượt chảy
qua từng ngăn, bã lắng xuống đáy ngăn được tháo ra theo định kỳ. Ứng dụng để xử lý nước
thải là hiệu quả nhất

142


2.2.5. Thiết bị lắng kiểu răng cào bã

Hình (H10.7) mô tả thiết bị lắng kiểu răng cào bã. Đây là loại thiết bị làm việc theo
nguyên lý liên tục, được dùng nhiều trong công nghệ xử lý nước thải.
Nguyên lý: Nhập liệu liên tục vào thiết bị, dưới tác dụng của trọng lực, bã lắng xuống
đáy và được cào 6 đNy bã liên tục ra ngoài theo 5. Còn nước sạch chảy tràn ra máng chứa 3
và tháo liên tục theo 2, chi tiết cào bã 6 quay được nhờ cơ cấu quay số 1

2.2.6. Các thiết bị lắng tuyển nổi
Trường hợp khi ρr < ρ gọi là lắng nổi, hay lắng tuyển nổi. Quá trình lắng tuyển nổi
được thực hiện nhờ thổi không khí tạo thành bọt nhỏ lẫn vào trong hỗn hợp, các bọt khí này
dính lên các hạt lơ lững lắng kém và nổi lên trên mặt nước, khi nổi lên như vậy các bọt khí
tạo thành bông hạt đủ lớn, kết bè thành bã và được gạt ra ngoài.
Ứng dụng quá trình lắng tuyển nổi trong xử lý nước thải, thu hồi khoáng sản quý v.v…
Trong công nghệ xử lý nước thải quá trình tuyển nổi được đưa vào giai đoạn (bậc I) là
xử lý sơ bộ, bể tuyển nổi có thể thay cho bể lắng, trong dây chuyền công nghệ nó đứng sau
bể lắng, hoặc có thể ứng dụng vào giai đoạn xử lý cơ bản (bậc II) hay xử lý triệt để (bậc III).
Sau đây giới thiệu bốn thiết bị tuyển nổi bằng hoà tan không khí.
• Thiết bị tuyển nổi cấp khí bằng phương pháp cơ học
Nguyên lý: nước thải cấp vào buồng số 1, khí cấp theo đường 2. Vào đây bọt khí bám
trên bề mặt chất bNn lôi cuốn lên trên thành lớp bã, còn nước sạch sau xử lý đưa về bể chứa,
xem hình (H10. 8)

143


• Thiết bị tuyển nổi cấp khí bằng đầu khuếch tán
Nguyên lý: nước thải cấp vào buồng 1, không khí qua các đầu khuếch tán 2, bã được
lôi cuốn lên trên và tập trung trong rãnh gom bã 3, nước sạch thu theo số 4, xem hình (H10.
9). Loại này có ưu điểm là khí cấp đều.

• Thiết bị tuyển nổi cấp khí qua lớp vật ngăn

144


Nguyên lý: nước thải cấp vào buồng 1, không khí qua lớp vật ngăn 2, trên vật ngăn tạo
nhiều lỗ nhỏ như màng lọc để phân đều khí, chất bNn bị bọt khí lôi cuốn lên và tập trung ở

rãnh gom bã 4 được cơ cấu gạt bã 3 gạt ra ngoài, còn nước sạch về bể chứa, xem hình (H10.
10)
• Thiết bị tuyển nổi theo phương pháp cấp hỗn hợp theo phương bán kính

Nguyên lý: Hỗn hợp cấp vào theo phương bán kính, bã lôi cuốn lên trên được cánh gạt
3 cào ra theo ống 5. Còn bã chìm dưới được cào 6 cào liên tục ra theo ống 4. Nước sau khi
xử lý thoát ra theo ống 1, thiết bị tuyển nổi này còn có tên gọi là giếng Đốc – mun, giếng
Đốc – mun có nhiều kiểu khác nhau và vì đáy bị lõm sâu nên gọi là giếng.
3. LẮNG TRONG MÔI TRƯỜNG LY TÂM

Một vật thể có khối lượng m đứng cách tâm quay một đoạn R và chuyển động với vận tốc
gốc ω thì xuất hiện lực ly tâm Flt = mω2 R , mặt khác nó cũng chịu một lực trọng trường

Ftt = mg .
Ta lập tỉ số

Flt
gọi là yếu tố ly tâm, ký hiệu Klt
Ftt
Flt ω2 R
K lt =
=
Ftt
g

Nhận xét:

(10 – 27)

Khi Klt tăng: hiệu suất phân riêng tăng

Klt giảm: hiệu suất phân riêng giảm.

Quá trình lắng ly tâm có hai trường hợp đề cập trong giáo trình này
Khi thiết bị đứng yên còn dòng lưu chất quay bên trong thiết bị đó, gọi là thiết bị lắng
cyclon
Khi thiết bị và dòng lưu chất cùng quay với vận tốc ω thì gọi là máy ly tâm (sẽ giới
thiệu trong chương 12)
145


3.1.

Cyclon đơn

Thường gặp thiết bị cyclon trong công nghệ xử lý môi trường, trong phân xưởng sản
xuất và chế biến thực phNm, phân bón, hoá chất. Cylon tách khí bụi và cyclon tách bã trong
huyền phù.
3.1.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cyclon

Hình H10.12.a là hình vẽ không gian của cyclon, hình (H10.12.b) là mặt cắt của nó.
Nguyên lý hoạt động: dòng hỗn hợp vào cyclon theo ống nhập liệu 1 vào đây chúng
chuyển động vòng bên trong thân 2, các hạt va vào thân bị giảm động năng và rơi xuống ống
tháo bã 5, còn khí (nước) sạch theo ống tâm số 3 thoát lên trên ra ngoài.
3.1.2. Tính toán cyclon
- Vận tốc dòng nhập liệu vd = (20 ÷ 25) m/s
- Vận tốc vòng tiếp tuyến: v t =
-

20 ÷ 25
; m/s

1,5

Bán kính ngoài ống tâm R1 = R0 + δ; m
R0: bán kính trong của ống tâm; m
δ: bề dày vật liệu làm ống tâm; m
R2: bán kính thân; m

146


- R tb =

R 2 − R1 R 2 + R1
≈
(bán kính trung bình của vòng quay của dòng hỗn hợp;
R2
2
2,3 lg
R1

m)

R 2 − R1
;s
vlt
- Vận tốc lắng ly tâm: v lt = K p .v l ; m/s
- Thời gian lắng ly tâm t lt =

- Kích thước nhỏ nhất cho phép giữ lại trong cyclon khi ly tâm

9µ(R 2 − R1 )
;m
π.n.ω.(ρr − ρ ).R tb

d min =
Trong đó:

(10 – 28)

µ: độ nhớt động lực của pha liên tục; Pa.S
n: số lần quay của dòng hỗn hợp trong cyclon (chọn tối đa bằng 5)

ω=

2πn rad
;
t lt
s

- Diện tích bề mặt lắng:

A ≈ 2π.R tb .H1 ≈ π.D.H1 ≈

Vs
; m2
vlt

(10 – 29)

- Thông thường ống nhập liệu tiết diện hình chữ nhật chiều dài gấp đôi chiều rộng

- Trở lực qua cyclon :

∆p = ξ.ρ.
Trong đó:

vq2
2

;

N
m2

(10 – 30)

ξ = (60 ÷ 180) hệ số trở lực cục bộ
ρ: khối lượng riêng hỗn hợp; kg/m3

vq =

Vs
; vận tốc quy ước dòng hỗn hợp; m/s
πR 22

- Chiều cao phần thân trụ
H1 =

Trong đó:

(

KV1

π R 22 - R12

) ;m

(10 – 31)

K: hệ số dự trữ chọn 1,25
V1 = Vs .t lt (thể tích làm việc của cyclon m3)

- Chiều cao phần nón

d

H 2 =  R 2 −  tan α; m
2

- Góc đỉnh 2α = 500 ÷ 700
- Bán kính ống tâm
147

(10 – 32)


1 4Vs
;m
R1 = .
2 v0

Trong đó:

(10 – 33)

d: đường kính ống tháo liệu; m
v0: vận tốc khí (nước) sạch trong ống tâm, chọn (4 ÷ 8) m/s

- ∆p = (350 ÷ 750 ) N

m2

• Lưu ý:
Vận tốc quy ước và vận tốc chọn tính theo:
Vs m
vq =
; : vận tốc quy ước
πR 22 s

v q' =

2∆p m
; : vận tốc chọn
ρ.ξ s

(trong đó ∆p; ξ chọn [xem ở trên] và Vs: năng suất cho từ đầu; m3/h)
v q - v q'
Nếu
.100 < 5% ⇒ thoả
v q'
Nếu

3.2.

v q - v q'
v q'

.100 > 5% ⇒ chchọn lại ∆p; ξ và tính lặp lại

Cyclon tổ hợp

Nhằm tăng hiệu suất thu hồi bụi (bã) người ta thiết kế cyclon tổ hợp. Hình
(H.10.13) là cấu tạo của cyclon tổ hợp gồm nhiều cyclon đơn nhỏ gộp lại theo nguyên lý
hoạt động song song.
- Lượng cyclon đơn xác định theo

Z=

Ở đây:

0,9Vs
; cái
∆p
2
d1
Σξ.ρ

(10 – 34)

Vs: năng suất cyclon tổ hợp; m3/s
d1: ống nhập liệu cyclon đơn (ống tròn); m
Σξ: tổng trở lực cục bộ cyclon đơn, chọn (85 ÷ 95)

∆p: trở lực cyclon tổ hợp, chọn (350 ÷ 850); N

- Năng suất một cyclon đơn: V 's =
- Vận tốc quy ước vq =

Vs
; m3/s
Z

4Vs
; m/s
Z.π.d12
148

m2


Trong đó Z: số lượng cyclon
Với cyclon đơn chọn v q ' = (4 ÷ 8) m/s
Với cyclon tổ hợp chọn vq ' = (12 ÷ 20) m/s

149


4. BÀI TẬP
Bài 1. Tính vận tốc lắng của hạt, biết d = 1mm và ρr = 2500 kg/m3 ở trong nước, có
nhiệt độ t = 100C và t = 600C, biết ρ = 1000 kg/m3. Tương tự lắng trong dầu tỷ trọng 0,87 và
độ nhớt µ = 4 P
Bài giải
0

Theo tài liệu [7] tra ở 10 C có độ nhớt µ = 1,3077 cP
Theo tài liệu [7] tra ở 600C có độ nhớt µ = 0,468 cP
• Tính ở 100C
Từ (9 – 4) ta có:

4
3
d3ρ(ρr − ρ )g (10 − 3 ) .1000(2500 − 1000)10
2
Cr . Re = Ar ⇒ Ar = Cr . Re =
=
= 8875
3
4
µ2
(1,3077.10 − 3 )2
3

2

Điều kiện: 3,6 < 8875 < 84000
1
1, 4

 Ar

 13,9 

Từ (9 – 7) ta có: Re = 

1
 8875 1, 4

=

 13,9 

= 100,6

100,6.1,3077.10 − 3
= 0,131m/s
10 − 3.1000
Đáp số: vℓ = 0,131 m/s
• Tương tự thay các số liệu t = 600C, cho kết quả vℓ = 0,2 m/s
• Với dầu có tỷ trọng 0,87 tức là ρ = 870 kg/m3 và độ nhớt 4P tức là µ = 0,4Pa.S,
thế vào có kết quả
Đáp số: vdầu = 0,0022m/s
Vậy v ℓ =

Bài 2. Xác định diện tích bề mặt của một thiết bị lắng huyền phù năng suất Vs = 80
T/h. Huyền phù gồm pha liên tục là nước có ρ = 1000 kg/m3, độ nhớt µ = 1cP, còn pha phân
tán là một loại bột nặng có ρr= 2710 kg/m3, nồng độ pha rắn trong hỗn hợp x = 8%, và
đường kính trung bình của hạt bột nặng d = 0,11.10-3m
Bài giải
Vs
Diện tích bề mặt lắng: A =
;m 2
vℓ

Bài toán cần tìm hai đại lượng Vs và vℓ

• Đầu đề cho Vs = 80 T/h, phải đổi ra m3/s bằng cách:

80000
Vs =
; đơn vị là
3600.ρhp

 kg.m 3 


 s.kg 



Mà ρh tính theo (10 – 5)

150


1

ρ hp

=

0,08
2710

+

1 - 0,08
1000

Vậy ρhp = 1053 kg/m3 ⇒ Vs =

80000
= 0,021m3/s
3600.1053

• Muốn tính vℓ nên dựa vào Ar vì điều kiện cho quá đủ, vậy

Ar =

(

)

d 3ρ(ρ r − ρ )g 0,11.10− 3 .1000.(2710 − 1000).10
=
= 22,76
−3 2
µ2
10

( )

3,6 < 22,76 < 84000
1
 22,76 1, 4

Nên sử dụng công thức: Re = 


 13,9 

Suy ra: v ℓ =

= 1,42

1,42.10 − 3
= 0,0129 m/s
0,11.10 − 3.1000

Chọn vthực = 0,25vℓ = 0,25.0,0129 = 3,225.10-3 m/s
Vậy diện tích cần tìm : A =

0,021
= 6,5m 2
−3
3,225.10

Đáp số: A = 6,5 m2
Bài 3. Hạt có kích thước d từ 20 ÷ 50 µm chuyển động vào bể lắng theo phương nằm
ngang với vận tốc dòng vd = 0,01 m/s. Biết chiều dài bể lắng L = 25m, chiều cao H = 3m và
hạt có ρr = 2710 kg/m3, biết khối lượng riêng của nước ρ = 1000 kg/m3 và µ = 1cP. Hỏi
- Với chiều dài và chiều cao bể lắng đó thì sẽ lắng được các hạt nào trên đây.
- Muốn lắng hết các hạt còn lại thì bề dài tối đa L’ của bể lắng đó phải là bao nhiêu
mét.
Bài giải
H

L
H
3
Từ công thức (10 -12) ta có:
(1)
=
⇒ v ℓ = .v d = .0,01 = 0,0012 ; m/s
vℓ vd
L
25

Vì d < 100µm nên dùng công thức lắng vùng Stock

d 2 .g(ρr − ρ)
vl =
18µ

Thế (1) vào (2): d =

(2)

0,0012.18.10−3
= 35µm
10(2710 − 1000)

0,0012.35.10−6.1000
Kiểm tra: Re =
= 0,045 < 0,2 thoả
10−3
Kết luận: kích thước trên chỉ lắng các hạt với kích thước ≥ 35µm

• Muốn lắng hết số hạt còn lại tức là d từ 20 ÷ 34 µm
151


Thì v ℓ

2
(
20.10 - 6 ) 10(2710 - 1000)
=
= 3,73.10 - 4 m/s

18.10 - 3
H
L'
H
0,01
=
⇒ L' =
.v d = 3.
= 80m
Và
vℓ vd
vℓ
3,73.10 − 4
Đáp số: d = (35 ÷ 50) µm và L’ = 80m

Bài 4. Dòng hỗn hợp khí bụi thoát ra từ lò cao với lưu lượng Vtc = 105m3/24h, áp suất
dòng P = 5at, cần phải tách bụi của dòng hỗn hợp đó trước khi thải khí ra môi trường bằng
cyclon. Biết nhiệt độ dòng hỗn hợp t = 420C. chọn kích thước sơ bộ của cyclon D = 900mm,

chiều cao thân H1 = 600mm, vận tốc lắng vlt = 0,082 m/s.
Tính số lượng cyclon cần thiết để tách lượng bụi đó sao cho đạt được hiệu suất 80%
Bài giải
• Tính lượng hỗn hợp khí bụi ra đơn vị (m3/s) – xem công thức (10 – 15)

Vs =

(273 + t k )g

(
273 + 42)10510
=
= 0,25 m3/s

.Vtc
3600.293.P.24
3600.293.50.24
V
0,25
• Tính bề mặt lắng A = s =
= 3m 2
vlt 0,082
A
3
=
= 1,76 cái
• Tính số lượng cyclon cần thiết n =
π.D.H1 3,14.0,6.0,9
• Lấy tròn 2 cái
Bảng III.12 trang 532 – TL [7] chọn hiệu Ц.H – 24.

Đáp số: Cần 2 cyclon hiệu Ц.H – 24 do Nga chế tạo

152


5. CÂU HỎI ÔN TẬP

1. Tên gọi hệ không đồng nhất?
2. Cân bằng vật chất cho quá trình lắng?
3. Tính vận tốc lắng trọng lực?
4. Nguyên lý cấu tạo các thiết bị lắng bụi?
5. Nguyên lý cấu tạo các thiết bị lắng huyền phù?
6. Nguyên lý cấu tạo các thiết bị lắng tuyển nổi?
7. Yếu tố ly tâm là gì? Vận tốc lắng ly tâm phụ thuộc yếu tố nào?
8. Cấu tạo và tính toán cyclon đơn?
9. Cấu tạo và tính toán cyclon tổ hợp?
10. Các bước tính kích thước một thiết bị lắng?

153