TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU GOM VÀ VẬN CHUYỂN BỘT, BỤI MỊN VỚI NĂNG SUẤT 1 Th

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ
[\

LÝ THẾ ANH
NGUYỄN THANH PHONG

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU GOM
VÀ VẬN CHUYỂN BỘT, BỤI MỊN
VỚI NĂNG SUẤT 1 T/h

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2007
iv


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ & CÔNG NGHỆ
[\

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG THU GOM
VÀ VẬN CHUYỂN BỘT, BỤI MỊN
VỚI NĂNG SUẤT 1 T/h

Chuyên ngành: Cơ Khí Nông Lâm
(Cơ khí bảo quản và chế biến nông sản thực phẩm)

Giáo viên hướng dẫn:
Nguyễn Hùng Tâm

Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Thanh Phong
Lý Thế Anh

Tp. Hồ Chí Minh
Tháng 08 năm 2007
v


MINISTRY OF EDUCATION AND TRAINING
NONG LAM UNIVERSITY
FACULTY OF ENGINEERING & TECHNOLOGY
[\

CALCULATING, DESIGNING SYSTEM FOR
COLLECTING AND CONVEYING POWDER,
FINE DUST WITH CAPACITY 1 T/h

Spectiality: Agricultural Engineering
(Engineering for preserving and processing Agricultural products)

Supervisor:
Nguyen Hung Tam

Students:
Nguyen Thanh Phong
Ly The Anh

Ho Chi Minh, city

August, 2007
vi


CẢM TẠ
Trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn tốt nghiệp, chúng tôi đã
nhận được sự giúp đỡ nhiệt tình, sự động viên to lớn từ gia đình, thầy cô và bạn bè.
Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến Thạc Sĩ Nguyễn Hùng Tâm đã tận tình
hướng dẫn, giúp đỡ và động viên chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài.
Chúng tôi chân thành cảm ơn Ban Chủ Nhiệm Khoa Cơ khí – Công nghệ
trường Đại học Nông lâm Tp. HCM đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng tôi hoàn
thành luận văn này.
Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn đến quí thầy cô đã dạy dỗ chúng tôi trong
suốt thời gian qua.
Xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ nhiệt tình và quí báu từ: Kỹ sư Trần Quang
Thái, chú Hiếu, anh Ngãi (xưởng thí nghiệm và chạy thử tại Gò vấp của thầy Nguyễn
Hùng Tâm).
Cuối cùng xin bày tỏ lòng biết ơn đến gia đình, quí thầy cô và tất cả bạn bè đã
bằng nhiều hình thức giúp đỡ chúng tôi hoàn thành luận văn này.
Ngày 20 tháng 08 năm 2007.
Nguyễn Thanh Phong
Lý Thế Anh

i


TÓM TẮT
Xử lý bụi là một vấn đề rất quan trọng cần được giải quyết. Được sự đồng ý của
Khoa Cơ khí – Công nghệ trường Đại học Nông lâm Tp.HCM chúng tôi thực hiện đề
tài: “Tính toán, thiết kế hệ thống thu gom và vận chuyển bột, bụi mịn với năng suất 1

T/h” dưới sự hướng dẫn của Thạc sĩ Nguyễn Hùng Tâm.
Đề tài có nội dung như sau:
- Trước tiên chúng tôi tham khảo tài liệu từ sách, báo, internet để nắm rõ các
nguyên lý cơ bản về xử lý các loại bụi mịn như: bột sơn, xi măng. Sau đó khảo nghiệm
các mẫu máy thu gom bụi mịn bằng túi vải có sẵn.
- Khảo nghiệm để rút ra nhận xét, và đi đến tính toán, thiết kế ra một hệ thống
thu gom bụi và một hệ thống vận chuyển bột xi măng bằng túi vải với năng suất 1 T/h
trên cơ sở kế thừa có chọn lọc từ những hệ thống trước đó.
Kết quả thu được một hệ thống thu gom và vận chuyển bột, bụi mịn có các số
liệu về đặc tính kỹ thuật cũng như về kích thước như sau: trong quá trình hút bụi thì
thời gian tái sinh túi vải dài hơn quá trình vận chuyển, nhỏ gọn, dễ tháo lắp và sửa
chửa, hiệu suất thu gom bụi mịn rất cao, phù hợp với điều kiện sản xuất thực tế hiện
nay và chi phí năng lượng thấp.

ii


SUMMARY
Dust treatment, an important problem, needs to be resolved. With agreeableness of the
faculty of Engineering – Technology, Nong Lam University., we do the thesis:
“Calculating, Designing the system for conveying and collecting powder, fine dust
with capacity 1 T/h” under the advice of Nguyen Hung Tam lecture.
The contents:
-

At first, we found out the materials which related to this problem for
knowing thoroughly the basic principles of treatments of fine dust (e.x:
powder, poorland cement…).

-

Then, we tested the avaibility systems of conveying and collecting fine dust
with bag - filters. From the results of testing, we had the necessary remarks.
Finally, we finished calculating, designing the system for conveying and
collecting poorland cement with capacity 1 T/h.

The results:
-

A vacuum system of conveying and collecting poorland cement with bag –
filters, capacity 1 T/h, has achieved.

-

The unit is tidy, easy to install and repair.

-

System is suitable for manufacturing in the present context in VietNam.

iii


MỤC LỤC
Cảm tạ.

i

Tóm tắt.

ii

Summary.

iii

Mục lục.

iv

Danh sách các hình.

vii

Danh sách các bảng.

viii

Chương 1: MỞ ĐẦU.

1

Chương 2: TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC TIẾP ĐỀ TÀI.

3

2.1. Quạt và máy nén.

3

2.1.1. Quạt.

3

2.1.1.1. Nhiệm vụ và phân loại quạt.

3

2.1.1.2 Cấu tạo.

4

2.1.1.3 Chọn quạt.

5

2.1.2. Máy nén.

7

2.1.2.1 Nhiệm vụ của máy nén.

7

2.1.2.2 Phân loại máy nén.

7

2.1.2.3 Phạm vi ứng dụng của các loại máy nén.

8

2.2. Các phương pháp làm sạch bụi.

8

2.2.1. Các phương pháp chung.

8

2.2.1.1. Phương pháp lắng.

9

2.2.1.2. Phương pháp lọc.

10

2.3. Các phương pháp lắng lọc riêng đối với bụi ở các nhà máy chế biến
thức ăn gia súc.

12

2.3.1. Khái niệm chung.

12

2.3.1.1. Nguồn gốc tạo thành bụi ở các nhà máy chế biến thức
ăn gia súc.

12

2.3.1.2. Khái niệm bụi ở các nhà máy chế biến thức ăn gia súc.
iv

13


2.3.1.3. Phân loại bụi ở các nhà máy chế biến thức ăn gia súc.

13

2.3.2. Các phương pháp lắng lọc riêng đối với bụi ở các nhà máy
chế biến thức ăn gia súc.

14

2.3.2.1. Lắng bụi theo nguyên lý lực ly tâm.

14

2.3.2.2. Lắng bụi theo nguyên lý tác dụng của lực trọng trường.

17

2.3.2.3. Phương pháp lắng lọc nhờ vách ngăn.

17

2.4. Các phương pháp thu gom vận chuyển bằng khí.

20

2.4.1. Nguyên lý làm việc, phân loại, phạm vi ứng dụng.

20

2.4.2. Cấu tạo của hệ thống vận chuyển bằng khí.

21

2.4.2.1. Hệ thống hút.

21

2.4.2.2. Hệ thống đẩy.

23

2.4.2.3. Hệ thống kết hợp.

24

2.4.3. Khái niệm nồng độ vật liệu vận chuyển.

25

2.5. Lựa chọn và tính toán thiết bị xử lý.

25

2.5.1. Lựa chọn thiết bị xử lý.

25

2.5.1.1. Đặc điểm bụi thức ăn gia súc.

25

2.5.1.2. Lựa chọn thiết bị xử lý.

26

2.5.2. Tính toán thiết bị xử lý.

26

2.5.2.1. Lý thuyết tính toán túi vải.

26

2.5.2.2. Lý thuyết tính toán đường ống theo phương pháp lỗ tương đương. 27
Chương 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN.

31

3.1. Đối tượng nghiên cứu.

31

3.2. Phương pháp nghiên cứu.

31

3.3. Phương tiện nghiên cứu.

31

3.3.1. Phương pháp xác định hiệu suất lắng.

31

3.3.3. Phương pháp xác định khối lượng riêng của từng loại bụi.

32

3.3.4. Phương pháp xác định lưu lượng quạt li tâm.

32

3.3.5. Phương pháp xác định chi phí năng lượng của hệ thống.

33

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN.

35

4.1. Khảo nghiệm mô hình lọc bụi dạng hút.

35

v


4.1.1. Mục đích.

35

4.1.2. Thực hiện.

35

4.1.2.1. Khảo nghiệm quạt ly tâm cánh thẳng – cong lui.

35

4.1.2.2. Khảo nghiệm mô hình lọc bụi dạng hút.

37

4.2. Khảo nghiệm mô hình vận chuyển bụi mịn dạng hút.

40

4.2.1. Mục đích.

40

4.2.2. Thực hiện.

40

4.2.2.1. Thí nghiệm 1.

42

4.2.2.2. Thí nghiệm 2.

44

4.2.2.3. Thí nghiệm 3.

46

4.2.2.4. Thí nghiệm 4.

48

4.3. Tính toán và thiết kế hệ thống vận chuyển ximăng với năng suất 1 T/h.

50

4.3.1. Cơ sở tính toán thiết kế.

50

4.3.2. Số liệu ban đầu cần thiết để thiết kế.

50

4.3.3. Tính toán, thiết kế.

50

4.3.3.1. Tính toán, thiết kế đường ống.

50

4.3.3.2. Tính toán thiết kế túi vải.

52

4.3.3.3. Tính quạt.

53

4.3.3.4. Bảng tóm tắt kết quả tính toán hệ thống vận chuyển xi măng
với năng suất 1 T/h.

54

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ.

56

5.1. Kết luận.

56

5.2. Đề nghị.

56

TÀI LIỆU THAM KHẢO.
PHỤ LỤC.
TẬP BẢN VẼ.

vi


Danh sách các hình.
Hình 2.1: Cấu tạo quạt hướng trục.
Hình 2.2: Cấu tạo quạt ly tâm.
Hình 2.3: Cấu tạo của xyclôn tiếp tuyến.
Hình 2.4: Hệ thống hút và vận chuyển vật liệu.
Hình 2.5: Cấu tạo hệ thống đẩy và vận chuyển vật liệu.
Hình 2.6: cấu tạo hệ thống kết hợp.
Hình 3.1: Cấu tạo ống khảo nghiệm quạt bằng phương pháp lỗ.
Hình 4.1: Cấu tạo quạt ly tâm cánh thẳng – cong lui.
Hình 4.2: Sơ đồ khảo nghiệm quạt
Hình 4.3: Đường đặc tính QLT350_CT&CL.
Hình 4.4: Thùng hút.
Hình 4.5: Sơ đồ khảo nghiệm hệ thống hút.
Hình 4.6: Cấu tạo ống túi vải.
Hình 4.7: Sơ đồ khảo nghiệm mô hình vận chuyển xi măng.
Hình 4.8: Biểu đồ hệ số nồng độ phụ thuộc Vvan_chuyen.
Hình 4.9: Biểu đồ trở lực túi vải khi còn sạchthay đổi theo Vbe_mat_tui_vai.
Hình 4.10: Biểu đồ trở lực túi vải khi đã bám 300 g xi măng thay đổi theo Vbe_mat_tui_vai.
Hình 5: Các loại vải lọc (phụ lục 7).

Hình 6: Các dụng cụ đo (phụ lục 11).
Hình 7: Khảo nghiệm mô hình hút bụi mịn (phụ lục 11).
Hình 8: Đo lưu lượng của hệ thống (phụ lục 11).
Hình 9: Mô hình vận chuyển xi măng (phụ lục 11).

vii


Danh sách các bảng
Bảng 2.1: Phạm vi sử dụng của các loại máy nén.
Bảng 2.2: Vùng lọc và hiệu quả xử lý của các phương pháp.
Bảng 2.3: Giá thành tương đối và tính chất của một số loại vật liệu làm vải lọc.
Bảng 2.4: Tham khảo sử dụng thiết bị lọc vải ở một vài công đoạn sản xuất trong một
số ngành công nghiệp.
Bảng 2.5: Đặc điểm bụi thức ăn gia súc.
Bảng 2.6: Lựa chọn hệ số q tùy thuộc vào loại vải.
Bảng 3.1: Thể hiện giá trị a theo công suất quạt.
Bảng 4.1: Năng suất vận chuyển trung bình với ống vận chuyển Ø60.
Bảng 4.2: Năng suất vận chuyển trung bình với ống vận chuyển Ø50.
Bảng 4.3: Lượng bụi bám trên túi vải trong một khoảng thời gian vận chuyển.
Bảng 5.1: Bảng xác định khoảng vvan_chuyen (Phụ lục 5).
Bảng 6.1: Trở lực túi vải lúc ban đầu thay đổi theo Vbe_mat_tui_vai (Phụ lục 6).
Bảng 6.2 : Trở lực túi vải sau khi đã bám khoảng 300 g xi măng (Phụ lục 6).

viii


Chương 1
MỞ ĐẦU
Hiện nay, ở Thành phố Hồ Chí Minh và các tỉnh lân cận như ở Bình Dương,

Đồng Nai, các cơ sở sản xuất tư nhân hoạt động trong lĩnh vực chế biến thức ăn gia
súc, chế biến gỗ phát triển mạnh. Các công đoạn sản xuất như: mài, bào, cưa, phay,
tiện trong gia công chế biến gỗ hay nghiền, trộn trong chế biến thức ăn gia súc trước
đây hầu hết đều được thực hiện bằng phương pháp thủ công thì giờ đây đều chuyển
sang gia công bằng máy. Việc áp dụng cơ khí hóa rộng rãi trong quá trình sản xuất đã
làm tăng năng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm mà chất lượng thì vẫn đảm bảo.
Tuy nhiên kèm theo những mặt tích cực của nó là vấn đề bụi thải ra xung quanh môi
trường làm việc. Lượng bụi này có mặt ở hầu hết mọi công đoạn trong quá trình sản
xuất. Trong nhà máy chế biến thức ăn gia súc, lượng bụi chủ yếu tập trung ở khâu nạp
liệu và ở công đoạn nghiền vật liệu. Ngoài ra bụi còn rải rác ở các khâu vận chuyển,
cân, đóng gói, vô bao… Điều này ảnh hưởng ít nhiều đến năng suất làm việc của
người công nhân vận hành máy, quan trọng hơn là không đảm bảo sức khỏe của người
lao động vì bụi ở nhà máy chế biến thức ăn gia súc tuy không độc hại như: bụi sắt, bụi
chì, bụi silic, bụi amiăng…Tuy nhiên, do bụi có trạng thái phân tán trong không khí
nên nó gây ảnh hưởng trực tiếp lên người lao động. Trước hết qua đường hô hấp như
viêm phổi, viêm mũi, viêm họng, viêm phế quản. Mặt khác chúng có thể gây bệnh cho
mắt do khi bụi bay vào mắt gây kích thích màng tiếp hợp, viêm mí mắt làm giảm thị
lực của mắt và cho da như: bụi tác động đến các tuyến nhờn làm khô da. Mặt khác,
“bụi” sinh ra trong quá trình nghiền nguyên liệu thô như: bắp, bánh dầu, đậu
nành…còn có giá trị về mặt kinh tế. Thế nhưng, vấn đề xử lý bụi chưa được lưu tâm
đúng mức. Qua khảo sát trên thực tế, hầu hết các cơ sở sản xuất tư nhân đều không có
một hệ thống xử lý bụi nào. Lượng bụi sinh ra đều được xử lý thủ công, sau 1 ngày
hoặc một tuần làm việc, bụi được người lao động thu gom vào bao.
Trên thế giới, hiện đã có nhiều dạng thiết bị lắng lọc bụi được nghiên cứu thành
công như: cyclon, túi vải, thiết bị lọc bằng phương pháp ướt, thiết bị lọc bằng điện,…
1


Nó đã được ứng dụng rất hiệu quả trong nhiều ngành công nghiệp như: luyện kim, hóa
chất, và cả công nghiệp thực phẩm. Đó là những hệ thống lọc bụi qui mô lớn, hiện đại,

vận hành hoàn toàn tự động. Nó được áp dụng xử lý bụi trong các nhà máy sản xuất
lớn, do đó đòi hỏi kinh phí đầu tư lớn.
Trong phạm vi luận văn tốt nghiệp, với tầm hiểu biết ở mức độ sinh viên, chúng
em nhận thấy rằng việc nắm bắt một hệ thống lọc, thu gom và vận chuyển bụi ở quy
mô nhỏ, áp dụng trong những cơ sở sản xuất – chế biến vừa và nhỏ là phù hợp. Vì vậy,
được sự hướng dẫn của Th.S Nguyễn Hùng Tâm, giảng viên khoa Cơ Khí – Công
Nghệ, chúng em mạnh dạn thực hiện đề tài: “Tính toán – Thiết kế hệ thống thu gom và
vận chuyển bụi, bột mịn với năng suất 1 T/h ”.
Nội dung chính của đề tài gồm 4 phần:
- Tra cứu tổng hợp tài liệu về các phương pháp và thiết bị lắng lọc bụi, trong đó
chủ yếu tập trung vào thiết bị lọc bụi mịn bằng túi vải.
- Tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, ưu và nhược điểm của hệ thống thu
gom bụi mịn có sẵn.
- Khảo nghiệm để xác định sơ bộ hiệu suất lọc của túi vải, chi phí năng lượng
trong hệ thống thu gom bụi mịn có sẵn đối với từng nồng độ bụi khác nhau.
- Thiết kế hệ thống lọc và thu gom bụi mịn ở cửa nạp liệu của những nhà máy chế
biến thức ăn gia súc và thiết kế hệ thống vận chuyển bột, bụi mịn (Xi măng).

2


Chương 2
TRA CỨU TÀI LIỆU, SÁCH BÁO PHỤC VỤ TRỰC
TIẾP ĐỀ TÀI
2.1

Quạt và máy nén.

2.1.1 Quạt.
2.1.1.1 Nhiệm vụ và phân loại quạt.

 Nhiệm vụ /10/
Quạt được coi là một dạng bơm, là những máy dùng để vận chuyển không khí
hoặc các khí khác khi áp suất (chiều cao áp lực) không lớn hơn 1500 mm nước.
 Phân loại quạt /12/
- Theo nguyên tắc làm việc: có 2 loại chính là quạt li tâm và quạt hướng trục.
- Theo áp suất:
+ Quạt thấp áp: H < 100 mmH2O.
+ Quạt trung áp: 100 < H < 300 mmH2O.
+ Quạt cao áp: H > 300 mmH2O.
Trong đó:
H: Tĩnh áp của quạt mmH2O.
Lưu ý: Quạt hướng trục chỉ có loại áp suất thấp.
- Căn cứ vào số vòng quay riêng nN:
+ Quạt quay chậm: nN = 100 ÷ 200.
+ Quạt quay vừa: nN = 200 ÷ 600.
+ Quạt quay nhanh: nN = 600 ÷ 1200.
+ Quạt quay đặc biệt nhanh: nN = 1200 ÷ 1400.
Vòng quay riêng được tính theo công thức:
n N = 13.

n Q
H34

Trong đó:
n: vòng quay trục quạt (vg/ph).
H: chiều cao cột áp (áp lực của quạt tính bằng mmH2O).
3

(2.1)

Q: lưu lượng của quạt (m3/s).
Vòng quay riêng của quạt là vòng quay với chế độ nó có lưu lượng 1 m3/s, áp suất
30 mmH2O, vì 303/4 ≈ 1.
Các thông số cơ bản của quạt là: lượng gió, tĩnh áp, công suất và hiệu suất.
- Lượng gió Q: còn gọi là "chi phí không khí", là thể tích không khí chuyển động qua
quạt trong một đơn vị thời gian.
- Tĩnh áp H: là áp suất cần thiết để thắng sức cản của đường ống và của vật liệu được
vận chuyển.
- Công suất quạt P:
+ Công suất lý thuyết PLT: là công suất tối thiểu để tạo lượng gió và tĩnh áp trên, giả sử
hiệu suất là 100%.
PLT =

Q.H
102

(kW)

(2.2)

+ Công suất thực tế Ptt: là công suất do động cơ cần để kéo quạt, bao gồm các hao hụt
khí động, hao hụt do bộ truyền động từ động cơ đến quạt.
- Hiệu suất tĩnh η t :
ηt =

PLt
x100%
Ptt

(%)

(2.3)

2.1.1.2 Cấu tạo.
- Quạt hướng trục /1/.

Hình 2.1: Cấu tạo quạt hướng trục.
Quạt hướng trục thuộc loại quạt đẩy chạy nhanh (n > 1000 vg/ph), nguyên lý làm
việc là dòng khí vào và ra khỏi quạt song song với trục quạt. Quạt hướng trục được
ứng dụng để truyền một thể tích tương đối lớn khi áp suất nhỏ (so với quạt ly tâm) có
4


thể dùng cho nhiệm vụ chung và nhiệm vụ đặc biệt (hút khói, hút bụi trong công, nông
nghiệp…).
+ Ưu điểm: lưu lượng lớn, hiệu suất khá cao, nhỏ gọn, dể lắp đặt.
+ Nhược điểm: ồn và hiệu suất thấp hơn so với quạt ly tâm.
- Quạt ly tâm /6/.

Hình 2.2: Cấu tạo quạt ly tâm.
Quạt ly tâm hút không khí dọc theo trục, nhờ lực ly tâm đưa ra quanh vỏ quạt
và đẩy gió ra theo hướng thẳng góc với trục quạt, dòng khí chuyển động từ trong ra
ngoài.
+ Ưu điểm: hiệu suất cao, ít ồn.
+ Nhược điểm: phức tạp, khó bố trí lắp đặt.
2.1.1.3 Chọn quạt /10/.
- Căn cứ vào lưu lượng thể tích không khí cần thiết Q (m3/s) và trở lực của hệ
thống H (mmH2O) ta có thể chọn được quạt gió.
- Khi chọn quạt cần chú ý chọn chế độ làm việc ở khu vực hiệu suất cao (dựa vào

đồ thị đặc tuyến xác định chế độ làm việc của quạt). Đồng thời phải chú ý đến tốc độ
bánh guồng của quạt để đảm bảo độ bền cơ học và thỏa mãn điều kiện cho phép về
tiếng ồn cơ học và khí động do quạt gây ra.
- Cần có đủ 2 thông số trên để chọn quạt theo Cataloge hoặc tính toán thiết kế quạt.
Thông thường ta chọn quạt theo Cataloge. Tuy nhiên phương pháp này không xác định
được chế độ hoạt động thích hợp nhưng có ưu điểm nhanh chóng, dễ dàng và tiện lợi,
đỡ tốn thời gian.
5


- Tính các thông số cơ bản của quạt ly tâm.
+ Đường kính vòng trong của guồng động /10/
Q
n

D1 = k 3

(2.4)

Trong đó:
D1: đường kính vòng trong của guồng động (m).
n: số vòng quay của quạt (vg/ph).
Q: năng suất của quạt (m3/s).
k: hệ số, k = 3,25 ÷ 4.
+ Đường kính ngoài của guồng động /10/
D2 =

D1
m

(2.5)

Trong đó:
D2: Đường kính ngoài của guồng (m).
+ Chiều dài của cánh.
z=

D −D
2
1
2

(m)

(2.6)

(m)

(2.7)

(kW)

(2.8)

(kW)

(2.9)

+ Bước của cánh.
t=z

+ Số cánh của quạt.
n =
1

πD2
t

+ Công suất đặt lên trục quạt.
N=

9,81.Q.H
1000.η

+ Công suất động cơ.
N

đc

=

a.N

ηt

6


2.1.2 Máy nén /12/.
2.1.2.1 Nhiệm vụ của máy nén /12/.

Nhiệm vụ của máy nén là nâng áp suất cho một chất khí nào đó và cấp đủ lưu
lượng cho quá trình công nghệ khác; tạo ra sự tuần hoàn của lưu thể trong chu trình
(máy lạnh) hoặc duy trì áp suất chân không (cô chân không, sấy thăng hoa) cho thiết bị
khác, trong trường hợp này máy nén được gọi là bơm chân không.

2.1.2.2 Phân loại máy nén /12/.
Theo nguyên lý làm việc thì người ta chia máy nén ra làm 2 loại:
- Máy nén thể tích: việc nâng cao áp suất khí thực hiện bằng nén ép cưỡng bức, khi
làm giảm thể tích của không gian làm việc, có thể tạo ra được áp suất rất cao ứng với
năng suất nhỏ, nhưng vì lực quán tính lớn nên có nhược điểm là khó nối trực tiếp với
động cơ.
- Máy nén động học: việc nâng cao áp suất khí thực hiện bằng cách cấp động năng
cưỡng bức cho khí từ các cơ cấu làm việc, có thể tạo ra năng suất lớn nhưng áp suất lại
không cao lắm nên có ưu điểm là nối trực tiếp với động cơ.
Ngoài ra, người ta còn phân loại máy nén theo các đặc điểm khác như:
- Theo áp suất: áp suất cao, trung bình, thấp, chân không.
- Theo năng suất: lớn, vừa, nhỏ.
- Theo làm lạnh: có làm lạnh trong quá trình nén khí, có làm lạnh trung gian và không
làm lạnh.
- Theo số cấp: một cấp và nhiều cấp.
- Theo số lần tác dụng: đơn, kép.
- Theo truyền động: tay, động cơ hơi hoặc khí và động cơ điện.
- Theo loại khí: không khí và các khí khác.

7


2.1.2.3 Phạm vi sử dụng của các loại máy nén /10/.
Bảng 2.1: Phạm vi sử dụng của các loại máy nén.
Loại máy nén

Năng suất, m3/h

Áp suất làm việc, at

Máy nén thể tích
1. Máy nén píttông

0 ÷ 3.000 (và tới 100.000)

0 ÷ 30.000

2. Máy nén tấm trượt

0 ÷ 12

0 ÷ 6.000

3. Máy nén vòng nước

0÷8

0 ÷ 9.000

Máy nén trục vít

0 ÷ 10 (khí sạch)

0 ÷ 30.000

Máy nén cách mô

0 ÷ 200 (khí hiếm, sạch)

0 ÷ 1.000

0 ÷ 50

6.000 ÷ 300.000

0 ÷ 20

6.000 ÷ 900.000

0 ÷ 10

Rất lớn

Máy nén động học
1. Máy nén li tâm
2. Máy nén tua bin
3. Máy nén hướng trục

2.1.2.4 Các thông số cơ bản của máy nén /10/.
Bất kể làm việc theo nguyên lý nào, các máy nén đều có ba thông số cơ bản:
1. Tỉ số nén ε: là tỉ số giữa áp suất khí ra pd và áp suất khí vào ph của máy nén:
ε=

pd
ph

(2.10)

2. Năng suất Q: tính bằng khối lượng khí cung cấp bởi máy nén trong một đơn vị thời
gian hoặc thể tích khí cung cấp bằng máy nén trong một đơn vị thời gian quy về điều
kiện hút.
3. Công suất N: là công suất tiêu hao để nén và truyền khí.

2.2

Các phương pháp làm sạch bụi.

2.2.1 Các phương pháp chung /14/.
Bụi là những hạt chất rắn có kích thước cũng như tỷ trọng khác nhau phân tán
trong không khí. Để xử lý lọc sạch bụi trước khi thải ra môi trường người ta đã nghiên
cứu và sử dụng nhiều cách khác nhau. Mỗi cách (phương pháp) phù hợp với các loại
bụi, kích thước bụi khác nhau và có những ưu điểm riêng. Chính vì vậy mà tùy thuộc
vào đối tượng bụi, người ta chọn phương pháp xử lý phù hợp.
8


Bảng 2.2: Vùng lọc và hiệu quả xử lý của các phương pháp /14/.
STT

Thiết bị xử lý

Kích thước hạt phù hợp

Hiệu quả xử lý

(μm)

(%)

1

Thùng lắng bụi

2000 ÷ 100

40 ÷ 70

2

Cyclon đơn

100 ÷ 5

45 ÷ 85

3

Cyclon tổ hợp

100 ÷ 5

65 ÷ 95

4

Lọc có vật đệm

100 ÷ 10

Đến 99

5

Tháp lọc ướt

100 ÷ 0,1

85 ÷ 99

6

Lọc túi (màng lọc)

85 ÷ 99,5

7

Lọc tĩnh điện

10 ÷ 2
10 ÷ 0,005

85 ÷ 99

2.2.1.1 Phương pháp lắng /14/.

Lắng là phương pháp phân riêng dựa vào sự khác nhau về khối lượng riêng và kích
thước của 2 pha dưới tác dụng của trường lực. Trong sản xuất người ta hay sử dụng:
trường trọng lực, trường lực li tâm, trường tĩnh điện…v.v.

z

Phương pháp xử lý bụi bằng buồng lắng /14/.
Là phương pháp đơn giản nhất để tách các hạt rắn ra khỏi dòng khí dưới tác

dụng của trọng lực.
Để lắng có hiệu quả hơn, người ta còn đưa vào buồng lắng các tấm chắn lửng.
Các hạt bụi chuyển động theo quán tính sẽ đập vào vật chắn và rơi nhanh xuống đáy.
Với thiết bị loại này người ta có thể thu gom các hạt bụi có kích thước lớn hơn 100μm .
Ưu và nhược điểm.
- Ưu điểm: giản đơn trong chế tạo và thiết kế.
- Nhược điểm:
+ Hiệu suất lắng kém chỉ đạt từ 40 ÷ 70% .
+ Cồng kềnh nên hiện nay ít được sử dụng.
Phạm vi sử dụng: mặc dù buồng lắng bụi là biện pháp rẻ tiền nhưng thiết bị của nó
cồng kềnh và hiệu quả xử lý thường là thấp nhất so với các phương pháp khác. Nó hay
được sử dụng để làm sạch sơ bộ.
9


z

Phương pháp xử lý bụi bằng lực ly tâm (cyclon) /14/.
Nguyên lý tác động của cyclon dựa vào lực ly tâm khi dòng khí chuyển động

xoáy. Do tác dụng của lực ly tâm các hạt bụi có trong khí văng về phía thành cyclon và

tách khỏi dòng. Khí sạch tiếp tục chuyển động quay và sau đó ngoặt hướng 180o và đi
ra khỏi cyclon qua ống thải đặt theo trục cyclon. Các hạt bụi sau khi đến thành cyclon,
dưới tác dụng của chuyển động hướng trục và của trọng lực sẽ chuyển động về ống thu
bụi và được lấy ra ngoài.
Trong thực tế những giải pháp phối hợp cũng như để xếp đặt các hệ thống vận
chuyển bụi người ta đặt các cyclon theo trạng thái thẳng đứng.
Ưu và nhược điểm.
- Ưu điểm:
+ Chi phí đầu tư thấp.
+ Chi phí vận hành thấp và đơn giản.
- Nhược điểm:
+ Trở lực lớn. 1250 ÷ 1500 N / m 2 .
+ Hiệu suất lắng bụi thấp đối với bụi có kích thước nhỏ hơn 5μm .
Phạm vi ứng dụng.
+ Được sử dụng đối với bụi thô.
+ Nồng độ ban đầu cao > 20 g/m3.
+ Làm việc bền chắc ở nhiệt độ thấp hơn 500oC.
+ Khi cần đạt hiệu quả cao nên dùng cyclon ướt hoặc cyclon chùm.

2.2.1.2 Phương pháp lọc /14/.
Quá trình làm sạch khí khỏi bụi nhờ các môi trường của lớp vật cản như: lớp vải
xốp, lớp cốc, …gọi là sự lọc khí. Khi lọc, các hạt lơ lửng trong dòng khí sẽ lắng trên
bề mặt hoặc trong thể tích của các môi trường xốp dưới tác động khuếch tán của hệ
quả bám dính, lực quán tính, lực điện tích và lực trọng trường.

z

Phương pháp xử lý bụi bằng lọc màng, lọc túi /14/.
Dòng khí và bụi được chặn lại bởi màng hoặc túi lọc; túi (màng) này có các khe

(lỗ) nhỏ cho các phân tử khí đi qua dễ dàng nhưng giữ lại các hạt bụi. Với thiết bị loại
này người ta có thể thu gom các hạt bụi có kích thước từ 2 ÷ 10μm . Khi lớp bụi đủ dày
10


ngăn cản lượng khí qua thì người ta tiến hành tái sinh bằng phương pháp rung hoặc
thổi ngược để thu hồi bụi và làm sạch màng.
Ưu và nhược điểm.
- Ưu điểm:
+ Hiệu quả xử lý bụi cao từ 85 ÷ 99,5%.
- Nhược điểm:
+ Chi phí đầu tư cao (được thiết kế bằng vải lọc và phải có động cơ rung).
+ Chi phí vận hành cao, vận hành phức tạp, phải thay vải lọc theo định kỳ khoảng
6 ÷ 12 tháng/lần, cần phải lắp thêm thiết bị rung để thu bụi sau khi lọc.

Phạm vi ứng dụng.
+ Cần đạt hiệu quả cao hoặc rất cao.
+ Cần thu hồi bụi có giá trị ở trạng thái khô.
+ Lưu lượng khí thải cần lọc không quá lớn.
+ Nhiệt độ khí thải tương đối thấp nhưng phải cao hơn nhiệt độ điểm sương.

z

Phương pháp xử lý bụi bằng điện /14/.
Dưới tác dụng của lực điện trường với điện áp cao, các hạt bụi được tích điện

và bị hút vào các bản cực khác dấu.
Ưu và nhược điểm.
- Ưu điểm: hiệu suất thu bụi cao, chi phí năng lượng thấp, có thể thu được các hạt
bụi có kích thước nhỏ từ 10 ÷ 0,005μm và nồng độ bụi từ vài gam đến 50 g/cm3, nhiệt

độ của khí có thể đạt 500oC, làm việc với áp suất chân không hoặc áp suất cao đều
được, có thể điều khiển và tự động hóa hoàn toàn.
- Nhược điểm: độ nhạy cao (khi có sự sai khác nhỏ giữa giá trị thực tế của các
thông số công nghệ và các giá trị khi tính toán thiết kế thì hiệu quả thu bụi cũng giảm
sút nhiều), những sự cố cơ học dù nhỏ cũng có ảnh hưởng lớn tới hiệu quả thu bụi.
Phạm vi ứng dụng: thiết bị lọc bụi bằng điện được sử dụng khi:
+ Cần lọc bụi tinh với hiệu quả lọc rất cao.
+ Lưu lượng khí thải cần lọc rất lớn.
+ Cần thu hồi bụi có giá trị.

11


z

Ngoài ra người ta còn sử dụng các thiết bị lọc bụi kiểu ướt để lọc bụi dựa trên

nguyên lý tiếp xúc giữa dòng khí mang bụi với chất lỏng, bụi trong dòng khí bị chất
lỏng giữ lại và thải ra ngoài dưới dạng cặn bùn, phương pháp lọc bụi này được ứng
dụng trong các thiết bị sau: /10/
+ Tháp rỗng (hay buồng rửa khí rỗng).
+ Tháp đệm.
+ Tháp sủi bọt.
Phạm vi ứng dụng: thiết bị lọc ướt được sử dụng khi:
+ Cần lọc sạch bụi mịn hiệu quả tương đối cao.
+ Kết hợp giữa lọc bụi và khử khí độc hại trong phạm vi có thể, nhất là các loại khí,
hơi cháy được có mặt trong khí thải.
+ Kết hợp làm nguội khí thải.
+ Độ ẩm cao trong khí thải đi ra khỏi thiết bị lọc không gây ảnh hưởng gì đáng kể
đối với thiết bị cũng như các quá trình công nghệ liên quan.

2.3

Các phương pháp lắng lọc riêng đối với bụi ở các nhà máy chế biến thức

ăn gia súc.
2.3.1 Khái niệm chung /11/.
2.3.1.1. Nguồn gốc tạo thành bụi ở các nhà máy chế biến thức ăn gia súc /11/.
Bụi phát sinh bởi các nguyên nhân sau:
- Bụi sinh ra khi bốc dỡ, vận chuyển nguyên liệu và sản phẩm. Các bao chứa
nguyên liệu hay sản phẩm hầu hết ở dạng bột hay tấm có kích thước rât nhỏ và rất mịn,
khi đóng bao thành phẩm, bột sẽ rơi rớt ra ngoài và bám vào thành bao. Do khối lượng
của các bao nguyên liệu, các bao sản phẩm này tương đối nặng nên khi bốc dỡ hay vận
chuyển các bao này thì công nhân thường tác dụng lực tương đối lớn khi nâng lên hay
hạ xuống, chính vì vậy lượng bột mịn bám vào ngoài thành bao tung lên tạo thành bụi.
Đây là lượng bụi mang tính tạm thời và cục bộ không phát tán ra môi trường bên ngoài
nhưng lại ảnh hưởng tới sức khỏe của công nhân làm việc.
- Bụi sinh ra khi thức ăn dạng bột từ bồn chứa được cân và cho vào các bao chuyên
dụng để đóng gói.

12


- Bụi phát sinh ở khâu đổ thành phần vi lượng vào sàng rung hay vít tải. Do các
thành phần vi lượng này hầu hết ở dạng bột mịn đồng thời dưới tác dụng của lực cơ
học khi đổ vào của công nhân và chuyển động của vít tải hay chuyển động rung của
sàng nên làm phát sinh bụi. Lượng bụi này phát sinh gián đoạn chứ không phải suốt
quá trình sản xuất.
- Khi xích tải vận chuyển nguyên liệu đến máy nghiền cũng làm phát sinh bụi.

2.3.1.2. Khái niệm bụi ở các nhà máy chế biến thức ăn gia súc /11/.
Bụi ở các nhà máy chế biến thức ăn gia súc là một hệ gồm pha phân tán là các hạt
bụi do các quá trình nạp liệu, chế biến, vận chuyển và pha liên tục là môi trường
không khí. Trong đó pha phân tán có thể gồm các hạt có cùng kích thước (phân tán
đều) hoặc gồm các hạt có kích thước khác nhau (phân tán không đều).
Trong hệ bụi ở các nhà máy chế biến thức ăn gia súc, số lượng hạt bụi, và khối
lượng của chúng trong một đơn vị thể tích luôn thay đổi theo thời gian. Dưới tác dụng
của lực va đập phân tử và lực xoáy tạo thành khi dòng khí chuyển động, các hạt bụi sẽ
chuyển động không song song với dòng hoặc giữa chúng với nhau. Do vậy, phát sinh
sự va đập giữa các hạt bụi với nhau, giữa các hạt bụi với tường thiết bị, nên các hạt bụi
có thể dính kết lại với nhau hoặc bám trên tường, kích thước hạt bụi ban đầu càng nhỏ
thì các hạt bụi dính kết càng xốp. Do kết quả của quá trình dính kết tạo ra các hạt bụi
lớn hơn, làm cho khối lượng riêng bụi thay đổi theo chiều hướng giảm và nồng độ bụi
cũng thay đổi theo.
Khi khí bụi tiếp xúc với vật rắn có nhiệt độ khác với nhiệt độ của khí bụi thì khi
gần mặt rắn có nhiệt độ lớn hơn khí bụi bị đẩy ra xa, ngược lại khí bụi bị hút vào nếu
vật rắn có nhiệt độ thấp hơn. Hiện tượng này ảnh hưởng đến tốc độ lắng của các hạt
bụi có kích thước d < 1μm , còn đối với các hạt bụi lớn thì tốc độ lắng hầu như không
thay đổi và bằng 12 m/s.

2.3.1.3. Phân loại bụi ở các nhà máy chế biến thức ăn gia súc /11/.
Việc phân loại bụi ở các nhà máy chế biến thức ăn gia súc phải dựa vào những
thông số và những đặc trưng riêng biệt của nó. Trong số đó phải kể đến là kích thước
hạt bụi hay độ phân tán hạt bụi:

13


- Dựa trên lượng bụi do các nhà máy chế biến thức ăn gia súc tạo ra, ta tạm phân
loại bụi theo kích thước có ba loại cơ bản sau:

+ Bụi thô gồm các hạt bụi có đường kính trung bình là d > 100μm .
+ Bụi mịn gồm các hạt bụi có d < 10μm .
+ Bụi có kích thước trung bình gồm các hạt bụi có d nằm trong khoảng
10μm ÷ 100μm .

- Theo độ phân tán của bụi người ta phân chia bụi thành các nhóm cơ bản sau:
+ Nhóm I là nhóm có độ phân tán rất thô.
+ Nhóm II là nhóm có độ phân tán thô.
+ Nhóm III là nhóm có độ phân tán trung bình.
+ Nhóm IV là nhóm có độ phân tán nhỏ.
+ Nhom V là nhóm có độ phân tán rất nhỏ.

2.3.2. Các phương pháp lắng lọc riêng đối với bụi ở các nhà máy chế biến thức
ăn gia súc /13/.
Mỗi loại bụi có những tính chất hoàn toàn khác nhau, nên mỗi loại bụi có một cách
thu gom khác nhau để đạt hiệu suất như yêu cầu. Các phương pháp lắng lọc bụi ở các
nhà máy chế biến thức ăn gia súc thường được sử dụng như sau:

2.3.2.1. Lắng bụi theo nguyên lý lực ly tâm /13/.
Cyclon là một thiết bị làm việc theo nguyên lý này. Gồm có 2 loại cyclon:
- Buồng cyclon đơn.
- Buồng cyclon chùm: Về cấu tạo cyclon chùm gồm các cyclon đơn nguyên ghép
lại với nhau, mỗi cyclon đơn nguyên có cấu tạo đặc biệt ở chỗ là có thêm cánh hướng
dòng.

z

Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang (cyclon hướng trục) /13/.

- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động /13/.

Thiết bị lọc bụi ly tâm kiểu nằm ngang có cấu tạo khá đơn giản. Thiết bị bao gồm
một ống bao hình trụ bên ngoài (1), bên trong có lõi hình trụ 2 đầu bịt tròn và thon (2)
để đảm bảo chảy bọc được tốt. Không khí mang bụi đi vào thiết bị được các cánh
hướng dòng (3) tạo thành chuyển động xoáy. Lực ly tâm sản sinh từ dòng chuyển động

14