Đồ án tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa XYCLON và túi vải công suất 10M3PHÚT

Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải cơng
suất 10m3/min

Tiểu luận
ĐỀ TÀI:

TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LỌC BỤI KẾT HỢP GIỮA
XYCLON VÀ TÚI VẢI CÔNG SUẤT
10M3/PHÚT

1


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
Mục lục
1. MỞ ĐẦU............................................................................................................................................4
1.1. Nhiệm vụ - mục tiêu đề tài..........................................................................................................4
1.1.1. Nhiệm vụ đề tài....................................................................................................................4
1.1.2. Mục tiêu đề tài......................................................................................................................4
2. NỘI DUNG....................................................................................................................................5
2.1. CHỤP HÚT..................................................................................................................................5
2.1.1. Lý thuyết..............................................................................................................................5
2.2. QUẠT HÚT.................................................................................................................................7
2.2.1. Trở lực trên đường ống dẫn..................................................................................................7
2.2.2.Trở lực xyclone.....................................................................................................................8
2.2.3.Trở lực túi vải.(tính trong phần túi vải).................................................................................8
2.2.7. Cơng suất quạt......................................................................................................................8
2.2.8. Công suất thiết lập động cơ điện..........................................................................................8
2.3.3. Ưu điểm-nhược điểm...........................................................................................................9

Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (có thể đến 500oC). Thu hồi bụi ở dạng khô. Trở lực hầu như cố
định và khơng lớn (250 ÷ 1500 N/m²). Làm việc tốt ở áp suất cao. Năng suất cao. Hiệu quả
không phụ thuộc nồng độ bụi. - Nhược điểm : Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ
hơn 5 Khơng thể thu hồi bụi kết dính. 2.3.4. Các kích thước cơ bản của xyclon........................10
2.3.5. Tính tốn xyclon.................................................................................................................11
2.4.3. Các phương pháp tái sinh túi vải:.......................................................................................16
3. KẾT LUẬN..............................................................................................................................22
TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................................23

2


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải cơng
suất 10m3/min
TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG LỌC BỤI KẾT HỢP GIỮA XYCLON VÀ
TÚI VẢI CÔNG SUẤT 10M3/PHÚT
SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ

3


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
1. MỞ ĐẦU.
1.1. Nhiệm vụ - mục tiêu đề tài.
1.1.1. Nhiệm vụ đề tài.
- Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải.
- Chọn lựa phướng án thiết kế, bố trí phù hợp để xây dựng mơ hình thực tế.
1.1.2. Mục tiêu đề tài.
- Tim hiểu và nắm bắt các công nghệ xử lý bụi hiện nay.

- Xử lý khói thải có hàm lượng bụi 20g/m 3 từ mơ hình lọc bụi xyclon và túi vải để
tham khảo và học hỏi, ứng dụng cho các hệ thống xử lý bụi lớn sau này.

4


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
2. NỘI DUNG.
Phần này trình bày kỹ cơ sở lý thuyết và tính tốn các thông số cho từng thiết bị trong
hệ thồng xử lý bụi để xây dựng mơ hình.
Thơng số đầu vào:
Thơng số đầu vào

Giá trị

Đơn vị

Lưu lượng khí vào Q

10

m3/min

Nồng độ bụi vào C

20

g/m3

Khối lượng riêng của bụi ρb

1600

kg/m3

Khối lượng riêng của khơng 1.01
khí ρkk

kg/m3

Vận tốc duy trì trong đường 15
ống dẫn bụi ω

m/s

Nhiệt độ dịng khí vào t

0

80

C

2.1. CHỤP HÚT.
2.1.1. Lý thuyết
Chụp hút có nhiệm vụ thu gom khí ở trong nhà xưởng dẫn đến xyclon. Chụp hút làm
việc được là nhờ vào áp suất âm mà quạt hút tạo ra trong đường ống.
Lưu lượng chụp hút cưỡng bức phụ thuộc vào lưu lượng quạt. Luồng khơng khí trước
chụp hút cưỡng bức có các đặc điểm sau:

- Sự thay đổi tốc độ trên trục của chụp hút phụ thuộc vào góc mở α của chụp. Góc
mở càng lớn thì vận tốc tại tâm chụp vmax càng lớn so với vtb.
 Đối với chụp có góc mở 90o: vmax = 1,65.vtb
 Đối với chụp có góc mở 60o: vmax ≈ vtb
- Vận tốc trung bình được xác định:
5


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min

vtb =

L
, m/s
F

- Vận tốc tại 1 điểm bất kỳ trong phần kéo dài của chụp như sau:
 Đối với chụp trịn hoặc vng:
ro2
v xy = v max × 2
,m/ s
x + y2

 Đối với chụp hình chữ nhật có cạnh a > b :
v xy = v max ×

h2
 a
 

h +  b − 0,5a . y 
 
 

2

,m/ s

2.1.2. Tính tốn
Góc mở của chụp chọn φ = 60o, khoảng cách từ chụp đến chụp hút hs = 0,1 ÷ 0,3 m →
chọn hs = 0,3 m
Qvào = 10m3/phút = 0,17 m3/s
vvào = 15 m/s
Đường kính ống hút:

D=

Qvào

π
× vvao
4

=

0,17
= 0,12m
π
×15
4

Vì nguồn tỏa chủ yếu tập trung các loại bụi có kích thước tương đối nên chọn chụp
hút có tiết diện hình chữ nhật, làm bằng inox để chống rỉ,…
6


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải cơng
suất 10m3/min
Chọn nguồn tỏa có kích thước hình chữ nhật và với diện tích 0,16 × 0,06 m
Kích thước miệng chụp hút:
Chiều dài : A = 0,16 + 0,8 × 0,3 = 0,4 m
Chiều rộng : B = 0,06 + 0,8 × 0,3 = 0,3 m
Diện tích tiết diện vào của chụp: F = A × B = 0,4 × 0,3 = 0.12 m2
Vận tốc trung bình vào chụp: vtb =

Qvao 0,17
=
= 1,42m 2 / s
F
0,12

Chụp hút làm việc được là nhờ vào áp suất âm mà quạt hút tạo ra trong đường ống
Trong dòng khí hút vào có thể lẫn các loại bụi như: bụi, mẫu gỗ, mẫu kim loại,… nên
chọn loại quạt ly tâm có cánh tỏa trịn. Loại quạt này có thể hoạt động ở lưu lượng
thấp mà không bị rung động lớn, độ bền cao.
2.2. QUẠT HÚT.
Có nhiệm vụ hút khí chứa bụi và duy trì vận tốc trong đường ống
Để tính được các thơng số chụp hút, ta phải tính được các thông số trở lực sau:
2.2.1. Trở lực trên đường ống dẫn.
- Trở lực từ chụp hút tới xyclon.

∆P = ∆Pd + ∆Pm + ∆PC
∆Pd :trở lực động lực học, tức là áp suất cần thiết tạo tốc độ dòng chảy ra

khỏi ống dẫn
∆Pm :trở lực để khắc phục trở lực ma sát trong đường ống
∆Pc :trở lực cần thiết để khắc phục trở lục cục bộ

Lưu lượng khí trong ống: 600m/h
Vận tốc khí trong ống ω : 15m/s
Độ nhớt của khí μ = 249,493.10-7 N.s/m2
Khối lượng riêng của khí ρkk = 1.01kg/m3
Đường kính ống D = 0,12 m
Chọn chiều dài ống dẫn là l = 2m
Re =

ω × D × ρ kk
= 7.3 ×104 > 4000 ,ứng vói ch chy xoỏy.
à

= 0.022
Pd =

kk ì ω 2
= 113.625( N / m 2 )
2
7


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải cơng
suất 10m3/min

∆Pm = λ ×

l ρ kk × ω 2
×
= 41.67( N / m 2 )
D
2

Chọn 3 khủy 900 do 2 khủy 450 tạo thành ⇒ ξ = 3 × 2 × 0.38 = 2.28
ρ kk × ω 2
∆P c = ξ ×
= 259.065( N / m 2 )
2
⇒ ∆P = 445.59( N / m 2 )

2.2.2.Trở lực xyclone.
∆Pxyclon = k ×

ρ kk × ω 2
= 909( N / m 2 )
2

k: hệ số sức cản cục bộ,k =8
2.2.3.Trở lực túi vải.(tính trong phần túi vải)
∆Ptuivai = A × v n = 1990.5( N / m 2 )

2.2.4.Trở lực ống khói.(tương tự coi như tính đường ống dẫn)
∆P0 k = ∆Pd + ∆Pm + ∆Pc = 280.275( N / m 2 )

2.2.5. Trở lực hệ thống
H p = ∆P + ∆Pxyclon + ∆Ptúi vai + ∆Pok = 2992.235( N / m 2 )

2.2.6. Áp suất tồn phần do quạt hút tạo ra.
H = HP ×

273 + t 760 ρ kk
×
×
= 2822.5( N / m 2 )
293
B
ρb

H : Trở lực trên hệ thống
ρb : Khối lượng riêng của khơng khí ở điều kiện tiêu chuẩn,Chọn 1.29kg/m3
ρkk : Khối lượng riêng của khơng khí ở điều kiện làm việc,chọn 1.01kg/m3
B : Áp suất tại chỗ đặt quạt
2.2.7. Cơng suất quạt.
N=

Q× H
= 0.6kW
1000 ×η q ×ηtr

Chọn lắp trực tiếp với trục động cơ điện η tr = 1
Lưu lượng Q=0.17(m3/s), tra đặc tuyến bơm ly tâm ηq = 0.8
2.2.8. Công suất thiết lập động cơ điện.
Ndc=k x N=1.20 x 0.6=0.72(kW)
8

Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
Với hệ số thiết lập động cơ điện k =1.2
2.3. XYCLON
2.3.1. Giới thiệu
Bộ lọc bụi xiclon là thiết bị lọc bụi được sử dụng tương đối phổ biến. Nguyên lý làm
việc thiết bị lọc bụi kiểu xyclon là lợi dụng lực ly tâm khi dịng khơng khí chuyển
động để tách bụi ra khỏi khơng khí
2.3.2. Ngun tắc hoạt động
Khơng khí có lẫn bụi đi qua ống 1
theo phương tiếp tuyến với ống trụ 2
và chuyển động xốy trịn đi xuống
phía dưới, khi gặp phễu 3 dịng
khơng khí bị đẩy ngược lên chuyển
động xốy trong ống 4 và thốt ra
ngồi. Trong q trình chuyển động
xốy ốc lên và xuống trong các ống
các hạt bụi dưới tác dụng của lực ly
tâm va vào thành,mất quán tính và
rơi xuống dưới. Ở đáy xyclon người
ta có lắp them van xả để xả bụi, van
xả 5 là van xả kép 2 cửa 5a và 5b
không mở đồng thời nhằm đảm bảo
luôn cách ly bên trong xyclon và
thùng chứa bụi khơng cho khơng
khí lọt ra ngồi
2.3.3. Ưu điểm-nhược điểm
- Ưu điểm:

Khơng có phần chuyển động.

9


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải cơng
suất 10m3/min
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (có thể đến 500oC).
Thu hồi bụi ở dạng khô.
Trở lực hầu như cố định và không lớn (250 ÷ 1500 N/m²).
Làm việc tốt ở áp suất cao.
Năng suất cao.
Hiệu quả không phụ thuộc nồng độ bụi.
- Nhược điểm :
Hiệu quả vận hành kém khi bụi có kích thước nhỏ hơn 5 µm
Khơng thể thu hồi bụi kết dính.
2.3.4. Các kích thước cơ bản của xyclon

Loại xyclon
Hiệu

suất Truyền

Năng suất cao

cao
(1)

thống
(3)

(5)

Đường kính D/D

(2)
1

(4)
1

(6)
1

Chiều cao ống vào H/D

1
0.5

1
0.5

0.75

Chiều rộng ống vào W/D

0.44
0.2

0.5

0.25

0.8
0.375

0.21
Đường kính ống dẫn khí ra 0.5

0.25
0.5

0.35
0.75

De/D
0.4
Chiều cao ống dẫn khí ra S/D 0.5

0.5
0.625

0.75
0.875

Chiều cao thân Lb/D

0.5
1.5

0.6

2

0.85
1.5

Chiều cao phần phễu Lc/D

1.4
2.5

1.75
2

1.7
2.5

2.5
Đường kính ống thu bụi Dd/D 0.375
0.4

2
10 0.25
0.4

0.375
0.4

1

2

Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min

Nguồn: cột (1) và (5) theo Stairmand,1951, cột (2),(4),(6) theo Swift,1969, cột (3) theo
Lapple,1951
2.3.5. Tính tốn xyclon
Xử lý bụi xi măng có lưu lượng bụi vào xyclon là 10m 3/phút, nồng độ bụi là 20g/m3,
nhiệt độ khí vào là 800C, khối lượng riêng của bụi là 1600kg/m 3, khối lượng riêng của
khơng khí là 1.01kg/m3.
Chọn đường kính xyclon là 0.3m
Mối tương quan giữa đường kính xyclon và các kích thước khác của xyclon được cho
trong bảng sau(chọn theo cột 3 của Lapple,1951)
Thơng số
Đường kính D/D
Chiều cao ống vào H/D
Chiều rộng ống vào W/D
Đường kính ống dẫn khí ra

Tỷ lệ
1
0.5
0.25
0.5

Kết quả(m)
0.3
0.15
0.075

1.5

De/D
Chiều cao ống dẫn khí ra S/D 0.625

0.1875
11


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
Chiều cao thân Lb/D
2
Chiều cao phần phễu Lc/D
2
Đường kính ống thu bụi Dd/D 0.25

0.6
0.6
0.075

Số vịng xốy trong xyclon:
L 
1
1 
0.6 
 Lb + c  =
 0.6 +
 = 6vòng
H

2  0.15 
2 

Ne =

Vận tốc dịng khí vào xyclon:
Q
10m 3 / phút
=
= 889m / phut = 14.82m / s
W × H 0.075m × 0.15m

Vi =

Với Q: lưu lượng khí vào, m3/s
W: Chiều rộng ống dẫn khí vào
H: Chiều cao ống dẫn khí vào
Vận tốc dịng khí trong xyclon:
Vt =

W 0.075m
=
= 5.06 ×10 −3 m / s = 0.3m / phút
∆t 14.82 s

Vận tốc khí khi ra khỏi xyclon:
4 × Q 4 ×10m 3 / phút
Vr =
=
= 22.64m / phút = 0.38m / s

π × R2
π × (0.75m) 2

R: bán kính ống dẫn khí ra, R = De/2 = 0.75 m
Thời gian lưu khí trong xyclon:
∆t =

π × D × N e π × 0.15m × 6
=
= 0.19 s
Vi
14.82m / s

Đường kính phân tử mà hiệu quả thu bụi đạt 50%:
d pc =
=

9 × µ ×W
2 × π × N e × Vi × ( ρ p − ρ g )

9 × 0.075kg / m.h × 0.075m
2 × π × 6 × 889m / phút × 60 phút / h × (1600 − 1) kg / m 3

= 3.97 × 10 −6 m = 3.97 µm

Với µ : độ nhớt dịng khí
ρ p : khối lượng riêng của bụi, kg/m3
ρ g : khối lượng riêng của khí, kg/m3
12

Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
Hiệu quả thu bụi của phân tử có kích thước bất kỳ:
ηj =

1

1 + ( d pc / d pj )

2

η j : hiệu quả thu bụi của phân tử thứ j
d pj :đường kính điển hình của phân tử thứ j

Hiệu quả thu bụi của tất cả các phân tử
η=

∑η

j

×mj

M

η : hiệu quả thu bụi

mj : khối lượng của phân tử
M : tổng khối lượng của các phân tử

Hiệu quả thu bụi của xyclon: µm
j
1
2
3

Kích

thước

phân tử, µm
1-3
4-6
8 - 12

mj

dpj, µm

dpj/dpc

dpc/dpj

ηj

mj/M,%

ηj

2.5

5
10

0.63
1.26
2.52

1.588
0.794
0.397

0.284
0.613
0.864

20
50
30

5.68
39.85
25.92

M

,%

∑ = 71.45%

Hoăc tính theo:

Hiệu suất lọc của xyclon

η

(αδ 2 )

δ

1−e
=
r
1 − ( 1 )2
r2

Với:
r1 , r2 - lần lượt là bán kính ống trong (ống thốt khí sạch), bán kính ống ngồi (vỏ

xiclon), m.

4 3 ρ b 2 r22 − r12
4 3 2000
0.12 − 0.062
2
α =− π
nl
=− π
× 2 × 0.483 ×
× 3600 = 6.585 ì 108
6
9 à

L
9 18.63 ì 10
100
Hiu qu lọc bụi được thể hiện qua bảng sau
13


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải cơng
suất 10m3/min
Đường
kính

20.10-6

25.10-6

30.10-6

35.10-6

40.10-6

>40.10-6

-0.2634
0.64

-0.4116

-0.5927

-0.8067

-1.0536

-

36.2

52.7

69.9

86.5

100

100

hạt

bụi δ (m)
Α.δ2
2

r 
1−  1 ÷
 r2 
η (%)

2.4. THIẾT BỊ LỌC TÚI VẢI.
2.4.1. Các loại vải lọc:
Bộ phận chủ yếu của thiết bị là các túi lọc bằng vải được dệt từ các loại vật liệu sợi
khác nhau với nhiều kiểu .dệt: dạng sợi đan, sợi con vê từ các sơ ngắn hoặc dài đường
kính từ 6 − 40µm , vải dày hơn được làm từ xơ tự nhiên hoặc xơ tổng hợp. Các loại vải
mỏng (nhẹ hơn) làm từ sợi thủy tinh và sợi tổng hợp, loại này không chịu được sự chải
nhưng mức độ bền sợi và mật độ phân bố của chúng cao hơn nhiều so với các loại vải
dày.
Vải lọc phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Khả năng chứa bụi cao và ngay sau khi phục hồi đảm bảo hiệu quả lọc cao,
- Giữ được khả năng cho khí xuyên qua tối ưu,
- Độ bền cơ học cao khi nhiệt độ cao và mơi trường ăn mịn ,
- Có khả năng phục hồi được,
- Giá thành thấp.
Tuy nhiên các vật liệu lọc hiện có khơng thỏa mãn hết các tính chất trên nên tùy
từng điều kiện mà chọn loại vải lọc phù hợp. Các loại vải lọc phổ biến hiện nay là:
bông, len, vải tổng hợp, vải thủy tinh:
 Vải bơng: tính lọc tốt và giá thấp nhưng khơng bền hóa học và nhiệt, dễ cháy
và chứa ẩm cao
 Vải len: có khả năng cho khí xun qua lớn,đảm bảo độ sạch ổn định và dễ
phục hồi nhưng khơng bền hóa học và nhiệt, giá cao hơn vải bơng, khi làm việc ở
nhiệt độ cao thì trởnên giòn,chúng làm việc đến 90oC

14


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
 Vải tổng hợp: những năm gần đây thì vải tổng hợp đã từng bước thay thế
bơng và len do chúng có độ bền cao,trong đa số các trương2 hợp thì giá của chúng rẻ

hơn vải len.ví dụ:vải nitơ được ứng dụng khi nhiêt độ khí từ 120-130 oC trong cơng
nghệ hóa chất và luyện kim màu
 Vải thủy tinh: bền ở 150-250oC, thường sử dụng ở các nhà máy xi măng,
luyện kim. Khi nồng độ bụi thấp thường sử dụng các vải nặng (600-800g/m 2), khi
nồng độ bụi cao sử dụng các loại vải nhẹ hơn (400-500g/m2)
2.4.2. Thiết bị lọc bụi túi vải:
a. Cấu tạo:
Thiết bị lọc bụi túi vải thường có hình trụ: được giữ chặt trên lưới ống và được trang
bị cơ cấu giũ bụi, gồm các phần chính sau:
- Buồng lọc bụi gồm: buồng làm sạch và buồng khí sạch;
- Túi lọc bụi: làm bằng các loại vải lọc đường kính từ 125 – 300mm, chiều cao từ
2,5 – 3,5m (hoặc hơn), đầu liên kết vào bản đáy đục lỗ trịn bằng đường kính của ống
tay áo hoặc lồng vào khung và cố định một đầu vào bản đục lỗ;
- Quạt hút;
- Van: van gió chính, van rũ bụi, van thu hồi bụi;
- Máy nén khí;
- Động cơ rung.
b. Nguyên tắc hoạt động:
- Khơng khí mang bụi vào thiết bị được khống chế trong khoảng nhiệt độ từ 70 – 180
0

C được quạt hút vào buồng làm sạch. Tại đây, bụi được giữ lại trên thành túi lọc,

khơng khí sạch qua túi lọc đi từ trong ra ngoài hoặc từ ngồi vào trong và theo buồng
khí sạch thốt ra ngồi.
- Sau khoảng thời gian T đặt trước, khi bụi đã bám nhiều trên mặt vải lọc làm cho sức
cản của chúng tăng làm lưu lượng khí qua chúng giảm ảnh hưởng tới năng suất lọc,
khi đó ta tiến hành giũ bụi: Động cơ hút và van gió chính đóng lại, van rũ bụi mở ra.
Khí nén với áp lực lớn qua buồng làm sạch xả vào túi lọc làm rung các túi lọc hay ta
dùng phương pháp rung lắc thủ cơng hoặc cơ khí để rung lắc túi vải. Hạt bụi được rơi

xuống ở đáy buồng thu bụi.
15


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
- Sau khi rũ xong, van thu hồi liệu mở ra, hạt bụi được thu hồi.
- Sau đó mở van gió chính và động cơ hút làm việc.
- Quá trình hoạt động tương tự cho các chu trình tiếp theo.

2.4.3. Các phương pháp tái sinh túi vải:
Có hai phương pháp chính để tái sinh vải lọc:
- Sự rung lắc các đơn nguyên lọc (cơ học, khí động bằng cách xung động hoặc thay
đổi đột ngột hướng của dịng khí, tác động của các dao động âm,…).
- Thổi ngược chiều các đơn nguyên lọc bằng khí sạch hoặc bằng khơng khí.
Trong nhiều thiết bị sử dụng cả hai phương pháp tái sinh.

16


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
Sự rung lắc cơ học hiệu quả nhất đối với các túi vải lọc theo hướng dọc, nhưng
phương pháp này làm cho túi vải bị mòn mạnh đặc biệt là ở phần dưới. Sự rung lắc
cần phải ngắn và đột ngột nhưng không quá mạnh để tránh các lực cơ học lớn vào vải.
Sự dịch chuyển dao động các phần bên trên của túi lọc theo phương ngang gây mài
mịn ít hơn nhưng kém hiệu quả hơn. Sự dao động các túi vải theo phương ngang
thường được sử dụng cho các loại vải mỏng với bề mặt nhẵn.
Sự rung lắc khí động được thực hiện bằng cách cấp xung lượng khơng khí nén
trong lịng mỗi đơn ngun lọc. Áp suất dư của khơng khí nén dùng để tái sinh từ 0,4 –

0,8 MPa; thời gian xung lượng từ 0,1 – 0,2 giây. Lưu lượng thổi khơng khí nén là 0,1 –
0,2% lượng khí sạch.
Ngun tắc làm việc của bộ lọc với sự thổi ngược dòng như sau: một vòng
khuyên rỗng chuyển động lên, xuống dọc theo túi vải, qua vịng khun này có một
dịng khơng khí nén vận tốc cao chạy theo hướng xun tâm và thổi bụi về hướng
ngược với sự lọc. Không khí được đưa đến vịng khun nhờ quạt cao áp hoặc máy
nén khí qua các ống mềm. Sự phá vỡ các lớp bụi chính là kết quả đồng thời của việc
vật liệu lọc bị uốn lượn do các vòng khuyên cộng với sự thổi của các dòng với vận tốc
10 – 30 m/s vào lớp bụi.
Những đặc tính kỹ thuật của bộ lọc với phương pháp tái sinh vải lọc bằng sự
thổi ngược dòng như sau: Hiệu quả lọc bụi đến 99%, nồng độ bụi khi ra khỏi thiết bị
không quá 1mg/m3, trở lực 0,7 – 2,0 KPa; vận tốc dịch chuyển của khung với vòng
khuyên 6 – 15 m/phút; vận tốc của dịng khơng khí thổi 10 – 30m/s; lưu lượng tối ưu
của khơng khí trên 1mm khe từ (1,0 – 1,5).10 -3 m3/ph; chiều rộng của khe (lỗ) từ 0,75
– 6,2mm, áp suất của khơng khí dùng để thổi 6 – 8 KPa.
2.4.4. Ưu và khuyết điểm:
- Ưu điểm: hiệu quả xử lý cao, đạt 99% đối với bụi có đường kính d < 1µm , phổ biến
tỏng cơng nghiệp do chi phí khơng cao, có thể phục hồi vải lọc.
- Khuyết điểm: dễ cháy nổ, độ bền nhiệt thấp, theo thời gian thì trở lực của vải lọc
càng tăng cần có thời gian giũ bụi hay thay đổi vải lọc.
2.4.5. Cơng thức tính tốn lựa chọn kích thước cà số lượng vải lọc:
 Hiệu suất làm việc của bề mặt lọc:
17


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min

η=

Cv − Cr
Cv

 Diện tích một túi vải:
π × Dt2
S t = π × Dt × l +
4

 Diện tích bề mặt lọc:
S=

Q
v ×η

 Số lượng túi vải:
n=

S
St

 Diện tích bề mặt thiết bị:
S = B.L
Với:

B = Dt . n1 + (n1-1). d1+2. d2
L = Dt . n2 + (n2-1). d1+2. d2
n1 – số túi phân bố theo hàng ngang,
n2 – số túi phân bố theo hàng dọc,
d1 – khoảng cách giữa các túi,
d2 – khoảng cách giữa túi ngoài cùng đến mặt trong thiết bị.

 Chiều cao thiết bị:
H = h 1 + h2 + h3
Với: h1: chiều cao phần thân
h2: chiều cao phần phễu thu bụi
h3: chiều cao phần còn lại
 Bề dày thiết bị:
S=

Dt × P
+C
2δ k + ϕ h

Với:
C0: hệ số qui trịn kích thước
C1 : hệ số bổ sung do bao mịn hố học
18


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
C2: hệ số bổ sung do bào mòn cơ học
C3: hệ số bổ sung do dung sai âm
Dt: đường kính qui đổi
P : áp suất tính tốn trong thiết bị
δ k :giới hạn bền
ϕ h : hệ số bền mối hàn

 Trở lực của thiết bị:
∆p = A × v n ( N / m 2 )

Trong đó:
A = 0,25 – 25: – Hệ số thực nghiệm đối với từng loại vải, kể đến độ bào mòn,
bẩn…
n = 1,25 – 1,3: - hệ số thực nghiệm.
2.4.6. Tính tốn thiết bị lọc tay áo.
 Các yếu tố vào:
Lượng khơng khí cần lọc: Q = 10m3/phút = 600m3/h.
Nồng độ bụi vào thiết bị: Cv =2,444 (g/m3)
Khối lượng riêng của bụi đi vào thiết bị: ρ b = 1600(kg / m 3 )
Khối lượng riêng của khí: ρ k = 1,01(kg / m 3 )
Vận tốc khí thải vào thiết bị: w = 15 (m/s)


Hiệu suất làm việc của bề mặt lọc: thường lấy η = 85%

Chọn túi lọc tay áo có: Dt: l = (16 – 30) : 1
- Đường kính tủi vải: Dt = 60 (mm)
- Chiều dài túi vả: l = 600 (mm)
 Chọn thiết bị lọc túi vải có hệ thống rung lắc cơ học để giũ bụi.
Chọn vải len có năng suất lọc cao, biến động độ sạch ổn định, dễ phục hồi độ bền
khoảng 6 – 7 tháng hoạt động liên tục, nhiệt độ giới hạn tgh = 90oC.
 Diện tích một túi vải:
π × Dt2
S t = π × Dt × l +
= 0.125(m 2 )
4
19

Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải cơng
suất 10m3/min
Diện tích bề mặt lọc:
S=

Q
600
=
= 7,1(m 2 )
v × η 100 × 85%

Với: v – cường độ lọc bụi, do yêu cầu của loại vải và khả năng xử lý mà chọn v
khác nhau, v = 15 – 200 m3/m2.h, chọn v = 100 m3/m2.h.
 Số túi vải lọc:
n=

S
7,1
=
= 57(túi )
S t 0,125

Do vấn đề chế tạo mơ hình nên chọn số túi vải cho phù hợp. Chọn số túi thiết kế gồm
cả nhũng túi hoàn lưu là 9 (túi)
 Trở lực của thiết bị:
∆p = A × v n ( N / m 2 )

Trong đó:
A = 0,25 – 25: – Hệ số thực nghiệm đối với từng loại vải, kể đến độ bào
mòn, bẩn… Chọn A = 4.

n = 1,25 – 1,3: - hệ số thực nghiệm. Chọn n = 1,3.
Với: A = 4; n = 1,3 ta có:
∆p = A × v n = 4 × 901,3 = 1388,6( N / m 2 )

Theo “Ơ nhiễm khơng khí và xử lý khí thải – tập 2” – Gs.Ts Trần Ngọc Chấn ta có: trở
lực của thiết bị từ 1265 – 1400 (N/m3), chọn trở lực của thiết bị bằng 1400 (N/m3).
 Thời gian lọc : Chọn thời gian rung lắc 1 đơn nguyên khoảng 1 phút, quá trình
lọc khoảng 9 phút, cịn cả chu trình làm việc khoảng 10 phút.
 Tính lượng bụi thu được :
Lượng hệ khí đi vào thiết lọc bụi túi vải:
Gv = Q × ρ k = 600 × 1,01 = 606(kg / h)

Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo phần trăm khối lượng đi vào thiết bị lọc bụi túi
vải:
yv =

C v 2,444.10 −3
=
= 0,24(%)
ρk
1,01

Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo phần trăm khối lượng đi ra khỏi thiết bị:
20


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
y r = y v × (1 − η ) = 0,24 × (1 − 0,85) = 0.036(%)

Lượng hệ khí đi ra khỏi thiết bị:
G r = Gv ×

100 − y v
100 − 0,24
= 606
= 604,76(kg / h)
100 − y r
100 − 0,036

Lưu lượng khí sạch hồn tồn:
G s = Gv ×

100 − y v
100 − 0,24
= 604,76 ×
= 603,31(kg / h)
100
100

Lượng bụi thu được:
Gb = Gv − Gr = 606 − 603,31 = 2,69(kg / h)

Tính tốn thiết bị: (tính tốn phù hợp theo mơ hình phịng thí nghiệm)
Mơ hình gồm 9 túi vải, phân bố túi vải làm 3 hàng, mỗi hàng 3 túi.
Chọn khoảng cách:
- Giữa các túi là d1 = 40mm,
- Giữa các hàng là d2 = 40mm,
- Giữa túi vải ngoài cùng đến mặt trong của thiết bị là d3 = 50mm.
Chiều rộng thiết bị:

B = 3. Dt + 2. d1 + 2. d3 = 3. 60 + 2. 40 + 2. 50 = 360 (mm)
L = 3. Dt + 2. d2 + 2. d3 = 3. 60 +2. 40 + 2. 50 = 360(mm)
Chiều cao thiết bị:
H = H 1 + H2 + H3
Với:
H1: chiều cao bộ phận lọc, H1 = 600 (mm)
H2: chiều cao tạo bộ phận chấn động trên túi vải, thường lấy H2 = 150 (mm),
H3: chiều cao bộ phận thu hồi bụi, tùy theo lượng bụi và thời gian cần thu hồi,
thường H3= 0 – 1,5m; chọn H3 = 650 (mm) (chiều cao phần phễu là 350mm, phần
chứa là 300mm)
Vậy H = 600 + 150 + 650 = 1400(mm) = 1,4 (m).
Chiều dày của thiết bị: do thiết bị hoạt động ở áp suất thường nên có thể khơng cần
tính đến chiều dày thân của thiết bị, chọn chiều dày thân bằng 3 (mm).
Chọn vật liệu là thép cacbon (CT 13) để chế tạo thiết bị.
21


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min
Phương pháp tái sinh bụi:
Vì là mơ hình nên để đơn giản và dễ sử dụng, nhóm đưa ra phương pháp rủ bụi trên
vải lọc bằng cơ học.
Mô tả:
Ta dùng cơ cấu trục nâng, trục có gắn các túi vải, dùng rịng rọc kéo trục lên khoảng 710cm, sau đó thả tự do xuống,bụi bám vào các túi vải sẽ rơi vào buồng thu bụi, đảm
bảo hệ thống an tồn (Theo “Ơ nhiễm khơng khí và xử lý khí thải – tập 2” –
Gs.Ts Trần Ngọc Chấn)
2.5. ỐNG KHĨI.
Vì lý do làm mơ hình, nên để cho phù hợp ta có thể chọn các thơng số của ống
khói như sau:
Chọn vận tốc khí trong ống khói 15 (m/s)

D0 k =

Q
=
0,785 × v

0.17
= 0.12 m
0.785 × 15

Chọn chiều cao ống khói 0.4m
Chọn chiều dày đướng ống 3mm
3. KẾT LUẬN.
Trong quá trình thực hiện đề tài,mắc dù nhóm đã rất cố gắng nhưng thiếu sót là điều
khơng thể tránh khỏi. Mong thầy và các bạn góp ý để nhóm sữa chữa để đề tài hồn
thiện hơn.
Cảm ơn Thầy Thái Vũ Bình và các bạn trong lớp đã góp ý kiến trong thời gian qua để
nhóm hồn thành đề tài tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

22


Tính tốn thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m3/min

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ơ nhiễm khơng khí và xử lý khí thải tập 1,2,3 – GS. Trần Ngọc Chấn – NXB
Khoa học và kỹ thuật.
[2]. Kỹ thuật thơng gió – GS. Trần Ngọc Chấn – NXB Xây dựng.

[3]. Kỹ thuật xử lý khí thải công nghiệp – PGS.PTS Phạm Văn Bôn.
[4]. Kỹ thuật môi trường – Dự án giáo dục và dạy nghề (VTEP) – 2008.

23