Báo cáo máy CYCLONE LẮNG

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

BÁO CÁO
§
MÁY CYCLONE LẮNG
GVHD: ĐÀO THANH KHÊ
Lớp: 01DHTP3
Thứ 4_Tiết 10-12
STT Sinh Viên Thực Hiện Mã số sinh viên
1. Nguyễn Thị Hồng Liên 2005100463
2. Võ Ngọc Mai 2005100252
3. Hoàng Thị Tâm 2005100445
4. Nguyễn Thị Ngọc Phượng 2005100270
5.
Lê Thị Hồng Hạnh
2005100454
6. Nguyễn Thị Bích Diệp 2005100347

TP. Hồ Chi Minh, tháng 5 năm 2012
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 2

LỜI MỞ ĐẦU
Môn học Kỹ thuật thực phẩm là môn học cơ sở quan trọng trong chương
trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành công nghệ thực phẩm. Đặc điểm của môn học
này là nghiên cứu diễn biến các quá trình và cơ cấu các thiết bị nhằm ứng dụng
vào thực tế sản xuất. Muốn nắm vững, sinh viên phải vừa có kiến thức về quy luật
tự nhiên lại vừa hiểu sâu về kỹ thuật.
Một trong những loại máy được sử dụng nhiều trong ngành công nghiệp đặc
biệt là trong lĩnh vực thực phẩm đó là máy ly tâm. Máy ly tâm có nhiều dạng máy

khác nhau, mỗi máy có một cơ chế hoạt động và ứng dụng riêng của nó.
Với đề tài tìm hiểu về máy ly tâm, chúng tôi xin đưa ra cụ thể một loại thiết bị
không thể thiếu trong chuyên ngành công nghệ thực phẩm đó là “ máy cyclone
lắng ”. Để tìm hiểu rõ về máy cyclone lắng, bài báo cáo này trình bày những phần
như sau:
1. Giới thiệu sơ lược về máy Cyclone lắng.
2. Thông số kỹ thuật và ưu, nhược điểm của máy Cyclone lắng.
3. Ứng dụng của máy cyclone lắng
Tìm hiểu sâu về cơ cấu các thiết bị kỹ thuật, thông số thiết kế máy. Đặc biệt
là ứng dụng cụ thể của máy cyclone trong ngành công nghệ sẽ giúp cho chúng ta
có thêm phần hiểu biết sơ bộ về cyclone và lợi ích mà nó mang lại trong lĩnh vực
kỹ thuật và thực phẩm.
Hy vọng nhận được những ý kiến đóng góp chân thành từ phía giáo viên hướng
dẫn và các bạn!
Nhóm sinh viên thực hiện

GVHD: Đào Thanh Khê Trang 3

BẢNG PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
STT Nội dung thực hiện Sinh viên thực hiện Chữ ký
1
Khái niệm, cấu tạo của
Cyclone lắng, chức năng
của từng bộ phận, tổng hợp
tài liệu
Nguyễn Thị Ngọc Phượng
2
Hinh ảnh không gian 2
chiều và 3 chiều của máy
Cyclone lắng, nguyên lý

hoạt động, tổng hợp tài liệu
Nguyễn Thị Hồng Liên
3
Thông số kỹ thuật của máy
Cyclone lắng
Võ Ngọc Mai
Nguyễn Thị Bích Diệp
4 Ứng dụng của máy Cyclone
lắng, lời mở đầu
Lê Thị Hồng Hạnh
Hoàng Thị Tâm
MỤC LỤC
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 4

Chương 2: Thông số kỹ thuật và ưu, nhược điểm của cyclone lắng 14
1.4. Thông số của một vài kiểu cyclone lắng hệ bụi 20
1.5. Tính và chọn cyclone 21
Chương 3: Ứng dụng của cyclone lắng 24
TÀI LIỆU THAM KHẢO 32
Chương 1: Giới thiệu về máy cyclone lắng
1. Cấu tạo máy Cyclone lắng và chức năng của từng bộ phận:
Cyclone được cấu tạo bao gồm:
• Ống tâm: Là một ống hình trụ nằm giữa vỏ trụ. Đây là nơi cho khí sạch
thoát ra ngoài.
• Vỏ trụ là nơi thực hiện lắng
• Đáy nón thu cặn từ quá trình lắng
• Cửa vào tiết diện hình chữ nhật là nơi cho hổn hợp cần lắng vào
• Cửa tháo cặn cho cặn lắng thoát ra đáy nón.
Hệ bụi theo ống dẫn vào cửa Cyclone theo phương tiếp tuyến với vận tốc từ
20 - 25 m/s. Dòng hỗn hợp quay tròn trong rãnh giữa ống tâm và vỏ trụ. Dưới tác

dụng của lực ly tâm, các hạt rắn văng ra thành và lắng xuống đáy,còn khí sạch theo
ống tâm ra ngoài.

GVHD: Đào Thanh Khê Trang 5


GVHD: Đào Thanh Khê Trang 6

Hệ thống thu bụi bằng cyclone phù hợp với các loại bụi có kích thước > 5mm,
hiệu suất lắng đạt 95%. Được phổ dụng cho các loại bụi phổ biến trong các nhà máy
như: sản xuất phân bón, chế biến bột sắn, chế biến gỗ, xay xát la gạo …
• Buồng lắng bụi:
+ Cấu tạo đơn giản – đó là một không gian hình hộp có tiết diện ngang lớn hơn
nhiều lần so với tiết diện đường ống dẫn khí. Nguyên lý chung dựa vào sự thay đổi tốc
độ đột ngột của dòng khí làm cho động năng của dòng khí giảm, làm cho năng lượng
của hạt bụi giảm và do chúng có khối lượng lớn nên dưới tác dụng của trọng lực trái
đất nó sẽ chìm dưới đáy phòng lắng.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 7

+ Buồng lắng bụi được ứng dụng để lắng bụi thô có kích thước hạt từ 60-70 μm
trở lên. Tuy vậy những hạt có kích thước nhỏ hơn vẫn có thể bị giữ lại trong buồng
lắng.
2. Hình chiếu 2D và hình vẽ 3D của máy cyclone lắng
2.1. Hình chiếu 2D của cyclone lắng
Hình: Các hình chiếu của máy cyclone lắng
a) Hình chiếu đứng
b) Hình chiếu cạnh
c) Hình chiếu bằng
2.2. Hình 3D của cyclone lắng
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 8

a)
b)
c)

a) b)
c) d)
Hình: Hình vẽ không gian ba chiều của máy cyclone lắng
a) Hình vẽ đứng
b) Hình vẽ cạnh
c) Hình vẽ bằng
d) Hình cyclone
3. Nguyên lý hoạt động của máy cyclone lắng
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 9


GVHD: Đào Thanh Khê Trang 10

Hình: Hoạt động của cyclone lắng
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 11

Dựa vào sơ dồ nguyên lý và hình ảnh minh hoạ trên, nguyên lý hoạt động của
máy cyclone lắng được thể hiện như sau :
- Dòng khí bụi ( hỗn hợp gồm khí sạch và bụi bẩn) được đưa vào ống dẫn khí vào theo
phương tiếp tuyến với thân cyclone.
- Dòng hỗn hợp khí bụi khi dẫn vào sẽ quay tròn trong rãnh giữa ống tâm và vỏ trụ.
- Dưới tác dụng của lực ly tâm, thì hỗn hợp khí bụi sẽ bị tách ra thành 2 phần khí sạch
và bụi rỏ rệch:
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 12

+ Theo chuyển động quay, phần khí theo dòng xoáy tiến gần đến đáy chop và khí

tiếp tục quay ngược trở lại, chuyển động lên hình thành dòng xoắn trong ở ống tâm
của cyclone. Sau đó theo ống dẫn khí ra ngoài. Toàn bộ khí dẫn ra ngoài qua ống
dẫn là khí sạch.
+ Phần bụi trong dòng khí chảy xoáy sẽ bị cuốn chuyển động xoáy. Lực ly tâm gây
tác động làm hạt bụi sẽ rời xa tâm quay và tiến về vỏ ngoài cyclone. Các hạt bụi
văng đến thành, dịch chuyển xuống dưới nhờ lực đẩy của dòng xoáy và trọng lực.
Các hạt bụi này lắng xuống đáy ở cửa ra bụi và theo van gió đưa ra ngoài.
Hình: Minh họa nguyên lý hoạt động của cyclone
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 13

Chương 2: Thông số kỹ thuật và ưu, nhược điểm của cyclone lắng
1. Một số thông số kỹ thuật của máy Cyclone lắng
Chế tạo các thiết bị lắng là tạo các điều kiện thuận lợi để các phần tử pha phân tán
chuyển động nhanh hơn và tách ra khỏi pha liên tục. Để giảm thời gian lắng, người ta
thường kết hợp các phương pháp sau:
• Cho dòng chảy chuyển động với một vận tốc thích hợp vì nếu để yên dung dịch
huyền phù ở trạng thái tĩnh, dưới tác dụng của trọng lực các hạt rắn chuyển
động xuống dưới với vận tốc lắng w
0
do đó năng suất thấp, thời gian lâu, thiết
bị kồng kềnh chiếm nhiều diện tích.
• Thay đổi hướng cũng như phương của dòng chảy nhằm làm tăng thời gian lưu
của pha phân tán trong thiết bị cũng như tạo ra lực quán tính để tăng cường quá
trình lắng.
• Giảm chiều cao lắng là phương án quan trọng nhất để giảm thời gian lắng và
tăng tốc độ lắng. Trong quá trình thiết kế thì phải luôn chú trọng đến khâu lấy
bùn.
1.1. Cách chọn cyclone
Yêu cầu đặt ra đối với việc tính toán thiết kế hoặc chọn lựa cyclone phải đáp ứng
các thông số kỹ thuật quan trọng sau đây lưu lượng khí cần lọc,hiệu quả lọc, tổn thất

áp suất, diện tích và không gian chiếm chỗ và giá thành thiết bị.
Thông thừờng người ta ưu tiên lựa chọn loại cyclone có lưu lượng phù hợp đồng
thời có hiệu quả lọc cao và tổn thất áp suất bé. Trên cơ sở đó các nhà khoa học nghiên
cứu thiết kế và chế tạo cyclone luôn tìm cách xác định tỷ lệ kích thước hợp lý của
cyclone.
1.2. Các dạng tổ hợp khác nhau của cyclone
• Lắp nối tiếp hai cyclone cùng loại:
Khi hai cyclone cùng loại lắp nối tiếp nhau thì hiệu quả lọc của hệ thống sẽ
cao hơn từng cyclone riêng lẻ. Sự tăng hiệu quả lọc của hệ thống hai cyclone lắp
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 14

nối tiếp đáng xem xét là hiệu quả lọc theo cỡ hạt chứ không phải là hiệu quả lọc
tổng cộng.
Hình: Cyclone lắp nối tiếp
• Lắp song song hai hay nhiều cyclone cùng loại:
Hiệu quả lọc của cyclone tăng khi lưu lượng tăng hoặc nếu lưu lượng không
đổi thì hiệu quả lọc tăng khi đường kính của cyclone giảm. Cả hai trường hợp tổn
thất áp suất đều tăng.
Hình: Cyclone lắp song song nhiều cyclone cùng loại
• Cyclone chùm:
+ Đây là tổ hợp của nhiều cyclone kiểu đứng – tức kiểu chuyển động ngược chiều
có đường kính bé lắp song song trong một thiết bị hoàn chỉnh, gọi là cyclone chùm.
+ Số lượng các cyclone con trong cyclone chùm có thể lênđến hàng trăm chiếc tùy
theo năng suất của thiết bị.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 15

+ Hiệu quả lọc của cyclone chùm bằng hiệu quả lọc của từng cyclone riêng biệt. Tổn thất áp suất
chung của cả hệ thống bằng tổn thất áp suất của một cyclone con. Lưu lượng của hệ thống bằng
tổng lưu lượng của tất cả các cyclone con.
1.3. Một số thông số quan trọng của cyclone lắng

1.3.1. Hiệu suất
Hiệu suất của cyclon là một hàm F( x ; y ) của các thông số vật lý mà bụi cần xử
lý và các thông số thiết kế của cyclone. Hiệu suất của Cyclone tăng với các thông số
sau:
• Sự phân bố đồng đều của vật liệu;
• Trọng lượng riêng của vật liệu cao hơn;
• Tỷ trọng khí vận chuyển thấp hơn.
• Giảm đường kính thân của cyclone ( thiết kế 2 cyclone nhỏ sẽ có hiệu suất
cao hơn đối với 1 cyclone lớn có cùng áp suất rớt)
• Giảm đường kính đầu ra của cyclone. (nhưng sẽ rớt áp cao hơn)
1.3.2. Một số thông số khác
Dòng hỗn hợp đi trong rãnh giữa ống tâm và vỏ trụ của cyclone với một tốc độ
nhất định;tốc độ này liên quan trực tiếp đến quá trình lắng của các phần tử pha rắn.
• .Giá trị của tốc độ trong cyclone:
V
t
= r
tb
, m/s (1)
- tốc độ góc của vòng quay hỗn hợp trong cyclone ,(l/s)
r
tb
- bán kính quay trung bình ,m.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 16

r
tb
= = (2)
R
2

-bán kính trong của vỏ trụ cyclone, m
R
1
–bán kính ngoài của ống tâm ,m
R
1
= + (3)
Trong đó: r
0
-

bán kính trong ống tâm,m
- chiều dày của thành ống tâm, m
• Thời gian lắng
Dòng chảy đi trong rãnh,chiều rộng r=R
2
-R
1
.Vị trí các phần tử pha rắn trong
dòng chảy được phân bố với bán kính r khác nhau,vì vậy một cách tổng quát thời gian
lắng được tính:
W
t
-tốc độ lắng thực trong cyclone ,theo W
t
=W* (*)
Trong đó:
: hệ số hình dạng hạt
hệ số lưu ý nồng độ thể tích
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 17

Thay giá trị tốc độ lắng W
t
theo các chế độ lắng khác nhau vào phương trình
(4) tìm được thời gian lắng. Theo điều kiện thời gian lắng bằng thời gian lưu của
dòng chảy trong cyclone,thì số vòng quay của dòng hỗn hợp được tính:
n = , (l/s) (5)
Điều kiện hoạt động của cyclone theo các quan hệ từ (1) cho đến(5) ,cho phép
xác định kích thước của phần tử nhỏ nhất có thể lắng được:
W
t
= ,(6)
Theo (6) thay W
t
bằng công thức thích hợp của từng chế độ lắng,rồi từ đó tính
ra kích thước hạt bé nhất có thể lắng .Ví dụ ,trong chế độ lắng dòng từ
w = =w
0
và (*) tìm được:
d = ,m (7)
• Bề mặt lắng của cyclone
Bề mặt lắng của cyclone được xem là bề mặt xung quanh của vỏ trụ,do
vậy được xác định theo quan hệ:
F =2 ,m
2
(8)
Trong đó: V
s
–lưu lượng của dòng hỗn hợp chảy qua cyclone ,m
3

/s
H
1
–chiều cao của vỏ trụ cyclone ,m
• Tiết diện của dòng chảy trong cyclone được tính như sau:
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 18

(R
2
-R
1
)*h
0
= , m
2
(9)
Với: h
0
-chiều cao của lớp hỗn hợp chuyển động ,m.
Theo phương trình cân bằng vật chất,kết hợp (8) và (9),suy ra công thức tính bán
kính vỏ trụ:
R
2
= ,m (10)
• Tổn thất áp suất của dòng chảy
Tổn thất áp suất của dòng chảy qua cyclone thường được tính theo công thức
Veysbak: từ phương trình cân bằng vật chất ,có được:
v
q
= và v

t
= (11)
Do đó tổn thất áp suất dòng chảy:
P = =
Đối với cyclone (của Liên xô cũ) = 60 180
Cyclone là một thiết bị lắng có kết cấu đơn giản nhưng hiệu quả phân riêng
khá cao. Hiệu suất phân tách phu thuộc vào nhiều yếu tố như, đặc tính hệ riêng
phân, kích thước cyclone, vận tốc dòng chảy v
t
và kích thước hạt.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 19

Năng suất và hiệu quả cuẩ quá trình phẩn riêng phụ thuộc vào yếu tố phân
ly: = = (12)
Người ta, thường tăng yếu tố phân ly bằng cách làm giảm bán kính trung
bình r
tb
= (R
2
– R
1
)/2, tức là chế tạo cyclone kích thước bé đồng thời đặt thêm cánh
hướng dòng hỗn hợp quay tốt hơn. Các cyclone bé được gọi là các yếu tố thành
phần (cyclone nguyên tố), dùng để cấu tạo các cyclone hỗn hợp.
1.4. Thông số của một vài kiểu cyclone lắng hệ bụi
Thiết kế cyclone đơn hoặc cyclone thành phần
Người ta thường dùng cyclone theo chế độ lắng dòng, trong đó đường kính hạt
được xá định theo công thức (7) . Công việc tính toán thiết kế được thực hiện như sau:
- Chọn tốc độ hỗn hợp v = 15 20 và chọn tỉ lệ các cạnh cuar tiết diện chữ nhật cửa
vào : h/b = 2 4

b : chiều rộng cửa vào
h : chiều cao cửa vào ,m
h= , m; b=h/(h/b) ,m
(13)
v
s
; năng suất thiết bị, lưu lượng dòng vào m
3
/s
tốc độ dòng khí ra trong ống tâm v
o
= 4 8 cho nên đường kính ống tâm được
tính:
d
0
=2r
0
(14)
- Chọn chiều dài rãnh ống tâm và vỏ trụ
r =R
2
– R
1
b
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 20

- ốc độ trung bình của dòng chảy:
V
t
= = m/s

- Tính bán kính ngoài ống tâm
- Tính bán tính của vỏ trụ cyclone
R
2
=R
1
- r
- Tính bán hính trung bình của vòng quay dòng khí
- Xác định tốc độ góc của vòng quay
- Tính tốc độ lắng
- Tính thể tích phần làm việc của cyclone
V
x
=V
s
-t
0
, m
3
- Chiều cao cỏ trụ cyclone H
1
H
1
= , m
K= 1,25 hệ số dự trữ chiều cao
- Phần chứa cặn của cyclone được chế tạo dạng nón với góc nghiêng (gó tạo giữa
đường kính vỏ trụ vf đường sinh) 50 60
- Chiều cao hình nón: H
1
=(R

2
–(d
c
/2)) , m
- Tính số vòng quay của dòng chảy
- Xác định yếu tố phân ly theo (12)
- Kiểm tra chế độ lắng và kích thước hạt
- Tính hiệu suất của cyclone
- Tính vận tốc quy ước và trở lực
Hiệu suất phụ thuộc vào tính chất của bụi, kích thước cyclone, vận tốc chảy dòng, tỉ
số P/
1.5. Tính và chọn cyclone
Cyclone là loại thiết bị lắng đã được tiêu chuẩn hóa ở các nước trên thế giới. Mỗi
hãng sản xuất đều có những quy định cụ thể cho dãy kích thước và sự phụ thuộc của
hiệu suất quá trình phân riêng, ví dụ:
Bảng : quy chuẩn cyclone ( của Liên Xô cũ)
Kích thước Kí hiệu SKKB VTI NIOGAS
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 21

b D b D b D
Đường kính
cyclone, m
D 5,7b D 5,9b D 4,75b D
Chiều rộng
của vào,m
b b 0,175D b 0,17D b 0,21D
Chiều cao cửa
vào, m
h 2b 0,35D 4b 0,68D 3,14b 0,66D
Đường kính

ống tâm, m
d
0
3,5b 0,65D 3,9b 0,66D 3,75b 0,58D
Chiều cao
phần trụ, m
H
1
5,7b D 4,7b 0,8D 7,6b 1,6D
Chiều cao
phần nón, m
H
2
4,3b 0,755D 5,05b 0,86D 9,5b 2D
Ghi chú:
SKKB,VTI,NIOGAS là tên các viện nghiên cứu thiết kế chế tạo cyclone các cyclone
tiêu chuẩn.
Bảng trên là một ví dụ cyclone chuẩn với các thông số kỹ thuật phù hợp cho việc sản
xuất cyclone.
2. Ưu và nhược điểm của máy cyclone lắng
* Ưu điểm:
- Không có phần chuyển động
- Có thể làmviệc ở nhiệt độ cao (đến 5000C)
- Có khả năng thu bụi mài mòn mà không cần bảo vệ bề mặt cyclone
- Thu bụi ở dạng khô
- Trở lực gần như cố định và không lớn hơn 250 – 1500N/m2
- Làmviệc tốt ở áp suất cao, năng suất cao
- Chế tạo đơn giản, rẻ
- Hiệu quả không phụ thuộc sự thay đổi nồng độ bụi
* Nhược điểm:

- Hiệu quả xử lý kém với bụi có kích thước nhỏ hơn 5μm
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 22

- Không thể thu được bụi có tính kết dính
- Nồng độ bụi cho phép ứng dụng cyclone phụ thuộc đường kính cyclone:
Đường kính cyclone SD
(mm)
800 600 500 400 300 200 100
Nồng độ bụi cho phép
(kg/m3)
2,5 2,0 1,5 1,2 1,0 0,8 0,6
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 23

Chương 3: Ứng dụng của cyclone lắng
Cyclone lắng được ứng dụng rộng trong lĩnh vực lọc bụi và làm sạch không khí. Dưới
đây là một số ứng dụng của cyclone lắng.
1. Trong công nghiệp xi măng
Hệ thống phân tích thế hệ mới tối ưu hóa chất lượng nghiền liệu .Máy OLX900
thực hiện phân tích bột trực tuyến nhanh hơn và dễ hơn để cải thiện sự điều khiển quá
trình. Các lợi ích mà thiết bị này đem lại cả bao gồm giảm tiêu hao nhiên liệu trong
giai đoạn nung và chất lượng clinker ổn định hơn; giảm yêu cầu đồng nhất trước và
sau hệ thống nhiên liệu.
• Phân tích nhanh hơn, điều khiển tốt hơn: Với tính linh hoạt của nó,ngày nay
OLX900 đưa ra lấy mẫu và phân tích tần suất cao để điều khiển chặt chẽ điều
khiển hóa học trực tuyến phối liệu xi măng hay các dòng sản xuất bột khác.
OLX900 có thể chuẩn bị và phân tích mẫu từng 4 phút một và khi kết hợp với
phần mềm điều khiển phối liệu QCX/BlendExpert, điều khiển quá trình là chặt
chẽ. Và một máy phân tích có thể phục vụ cho hai máy nghiền liệu kề nhau và một
dòng cấp liệu lò sản xuất.
Hình: Hệ thống nghiền liệu có trang bị OLX900.

GVHD: Đào Thanh Khê Trang 24

Nhìn từ bên trên, hai thiết bị laser được sử dụng để phân tích khí ở trung tâm một
cyclone. Ở tâm của cyclone nồng độ bụi là thấp, điều đó cho phép phân tích tại
chỗ.
• Thiết bị phân tích mới có thể làm giảm thời gian dừng sản xuất của nhà máy,
phát triển cộng tác giữa bộ phận khoáng sản FLSmidth và Cement Wings, máy
phân tích khí nhanh mới được cài đặt để trở thành sản phẩm hàng đầu. Kết hợp
hai công nghệ hiện có, nó sẽ làm tăng tính an toàn và giảm thời gian ngừng không
những đối với nhà máy xi măng mà áp dụng tốt cho nhà máy chế biến khoáng sản
và luyện kim.
GVHD: Đào Thanh Khê Trang 25