Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Khoa học tự nhiên Môi trường MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TÁCH BỤI VỚI MÔ HÌNH CYCLONE BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS SIMULAT...

Tài liệu MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TÁCH BỤI VỚI MÔ HÌNH CYCLONE BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS SIMULATION VÀ KIỂM TRA VỚI MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

.DOCX
8
156
115

Mô tả:

MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TÁCH BỤI VỚI MÔ HÌNH CYCLONE BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS SIMULATION VÀ KIỂM TRA VỚI MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SIMULATION ABOUT PROCESS DUST COLLECTION WITH THE CYCLONE MODEL DESIGNED BY SOLIDWORKS SIMULATION SOFTWARE AND CHECK WITH REAL EXPERIMENTAL MODEL SVTH: Nguyễn Huy Sơn*, Nguyễn Văn Thanh Hà** Lớp *16MT, **17QLMT, Khoa Môi trường, Trường đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: [email protected], [email protected] GVHD: TS. Lê Hoàng Sơn Khoa Môi trường, Trường đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: [email protected] Tóm tắt – Xiclon là một thiết bị dùng để xử lý bụi giúp giảm thiểu ô nhiểm môi trường không khí ở các khu công nghiệp. Nghiên cứu sử dụng phần mềm Solidworks Simulation để mô phỏng quá trình tách bụi xảy ra trong xiclon và sử dụng một mô hình thực nghiệm để kiểm chứng. Ngoài ra nghiên cứu còn trình bày ảnh hưởng của đường kính xiclon, loại xiclon vận tốc đưa khí vào và đường kính hạt bụi lên hiệu xuất xử lý. Kết quả của nghiên cứu là đưa ra khuyến cáo sử dụng xiclon sao cho hiệu quả nhất và có một mô hình trực quan sử dụng trong giảng dạy môn Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí.
Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2020 - 2021 MÔ PHỎNG QUÁ TRÌNH TÁCH BỤI VỚI MÔ HÌNH CYCLONE BẰNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS SIMULATION VÀ KIỂM TRA VỚI MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM SIMULATION ABOUT PROCESS DUST COLLECTION WITH THE CYCLONE MODEL DESIGNED BY SOLIDWORKS SIMULATION SOFTWARE AND CHECK WITH REAL EXPERIMENTAL MODEL SVTH: Nguyễn Huy Sơn*, Nguyễn Văn Thanh Hà** Lớp *16MT, **17QLMT, Khoa Môi trường, Trường đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: [email protected], [email protected] GVHD: TS. Lê Hoàng Sơn Khoa Môi trường, Trường đại học Bách khoa Đà Nẵng; Email: [email protected] Tóm tắt – Xiclon là một thiết bị dùng để xử lý bụi giúp giảm thiểu ô nhiểm môi trường không khí ở các khu công nghiệp. Nghiên cứu sử dụng phần mềm Solidworks Simulation để mô phỏng quá trình tách bụi xảy ra trong xiclon và sử dụng một mô hình thực nghiệm để kiểm chứng. Ngoài ra nghiên cứu còn trình bày ảnh hưởng của đường kính xiclon, loại xiclon vận tốc đưa khí vào và đường kính hạt bụi lên hiệu xuất xử lý. Kết quả của nghiên cứu là đưa ra khuyến cáo sử dụng xiclon sao cho hiệu quả nhất và có một mô hình trực quan sử dụng trong giảng dạy môn Kiểm soát ô nhiễm môi trường không khí. Từ khóa – Xiclon; thiết bị lọc bụi ly tâm; xiclon LIOT; mô phỏng xiclon; Solidworks simulation, phân bố vận tốc, hiệu suất xử lý, tối ưu hoá. 1. Đặt vấn đề 1.1. Hiện trạng Một trong những vấn đề đặt ra cho Việt Nam khi bước vào thời kỳ công nghiệp hoá là cải thiện ô nhiễm môi trường do các chất phát sinh từ nền công nghiệp và hoạt động sản xuất. Chất lượng môi trường không khí đang là vấn đề được quan tâm hiện nay, mỗi ngày lượng khí thải khổng lồ được thải ra từ các hoạt động giao thông vận tải và công nghiệp nhưng hầu hết các nhà máy xí nghiệp chưa xử lý hoặc xử lý chưa đạt yêu cầu. Đặc biệt là vấn đề ô nhiễm bụi đối với môi trường không khí đã làm ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe của con người và môi trường xung quanh. Điển hình như các ngành công nghiệp luyện kim xi mạ, vật liệu xây dựng, sản xuất phân bón, chế biến gỗ,.. và các quá trình sản xuất phát sinh ra bụi thô như đập, nghiền, sàng,… Giải pháp lắp đặt thiết bị xử lý tại các nhà máy là một công việc cần thiết để giảm thiểu ô nhiễm môi trường không khí. Xiclon là mô ̣t thiết bị loc bụi ly tâm hiê ̣n nay được sử dụng khá phổ biến ở Viê ̣t Nam và trên thế giới vì giá thành rẻ, cấu trúc đơn giản, vận hành dễ dàng và có công suất khá lớn. Tuy nhiên, trong quá trình hoc tập sinh viên khó hình dung về cấu trúc và quỹ đạo chuyển động của dòng khí cũng như các hạt bụi trong xiclon, cũng như khó khăn trong tìm kiếm các loại tài liệu liên quan. Thêm vào đó hạn chế lớn nhất khi ứng dụng là các khó khăn trong việc xác định hiệu suất xử lý. 1.2. Mục tiêu Để giải quyết các vấn đề trên, nghiên cứu tập trung vào hoàn thành 3 mục tiêu là xây dựng mô hình 3D với Abstract - Cyclone is a device used to treat dust to help reduce air pollution in industrial zones. This study uses “Solidworks Simulation” software to simulate the dust collection process that takes place inside xiclon and uses experimental models to verify. In addition, the study also presents the effects of cyclone diameter, intake flow velocity and particle diameter on treatment efficiency. The results of the study are to recommend the most effective use of cyclone and have a visual model used in teaching Air pollution control. Key words - Cyclone; centrifugal dust collector; cyclone LIOT; cyclone simulation; Solidworks simulation; velocity distribution; collection efficiency; optimization. các loại xiclon khác nhau và mô phỏng quá trình tách bụi xảy ra trong xiclon; xác định hiệu suất xử lý của một số xiclon nhằm đưa ra khuyến cáo sử dụng xiclon sao cho có hiệu quả loc bụi cao và kinh tế nhất; sau đó kiểm tra bằng một mô hình thực nghiệm. 2. Đối tượng nghiên cứu - Xiclon LIOT, Xiclon Stairmand, xiclon SN-15 - Thông số: Vận tốc vào, đường kính hạt bụi, đường kính thiết bị, loại xiclon. - Các loại bụi: mùn cưa, xi măng, bột mỳ, vụn sắt. Hình 1: Tiêu chuẩn xiclon LIOT Nguồn: GS. Trần Ngọc Chấn, Kỹ thuật thông gió (2011) 1 SVTH: Nguyễn Huy Sơn, Nguyễn Văn Thanh Hà; GVHD: TS. Lê Hoàng Sơn hướng dẫn dạng Word. Thiết lập điều kiện đầu vào với xiclon LIOT, xiclon Stairmand, xiclon SN-15 đường kính D = 1600 mm: vận tốc khí vào xiclon V = 15 m/s, đường kính hạt bụi d = 10.10-6 mm, tỷ trong bụi ρ = 1200 kg/m3; điều kiện môi trường áp suất P = 101325 Pa, nhiệt độ t = 30 °C. 3.2. Đánh giá hiệu suất xử lý của một số xiclon Thiết lập điều kiện đầu vào với các thông số thay đổi như bảng 1: Bảng 1: Thiết lấp thông số đầu vào của thực nghiệm đánh giá hiệu suất xử lý Hình 2: Tiêu chuẩn xiclon Stairmand Nguồn: GS. Trần Ngọc Chấn, Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – Tập 2 (2001) Hình 3: Tiêu chuẩn xiclon SN Nguồn: PGS.TS. Hoàng Kim Cơ, Kỹ thuật môi trường (2001) 3. Nội dụng và phương pháp nghiên cứu 3.1. Xây dựng mô hình 3D các loại xiclon và mô phỏng quá trình tách bụi bằng phần mềm Solidworks Simulation Sau khi khảo sát các nghiên cứu và các bài báo đã xuất bản, nhóm nghiên cứu nhận thấy nhiều nghiên cứu đã sử dụng các phần mềm mô phỏng CFD để dự đoán chuyển động của dòng khí và quỹ đạo của hạt bụi bên trong xiclon. Và hầu hết các nghiên cứu đều đề cập đến chương trình mô phỏng 3D – Solidworks Simulation. Trước hết phần mềm có giao diện dễ sử dụng, có thể thay đổi nhiều biến số đầu vào, ra. Thứ hai, nó cho phép làm các thực nghiệm và cho các kết quả mà không cần tính toán bổ sung. Cuối cùng, Solidworks Simulation cho phép xử lý nhanh chóng cho tất cả nhu cầu của các nhà nghiên cứu, đồng thời cũng cung cấp một cách hiệu quả để các nhà nghiên cứu phân tích kết quả cho thực nghiệm của mình. Thực hiện vẽ 3D các loại xiclon khác nhau; cài đặt mô phỏng chuyển động của dòng khí và bụi trong xiclon; xuất mặt cắt phân bố vận tốc, áp suất, nhiệt độ trong xiclon. Sau đó quay video hướng dẫn và làm tài liệu Thông số Thực nghiệm 1 Thực nghiệm 2 Thực nghiệm 3 Loại xiclon LIOT LIOT LIOT, Stairmand, SN-1 Đường kính xiclon D (mm) 1600 Thay đổi 550-1765 1600 Vận tốc khí vào V( m/s) Thay đổi 12 - 24 18 18 Đường kính bụi δ (μm) 1 - 25 1 - 25 1 - 25 Khối lượng riêng bụi ρ (kg/m3) 1200 1200 1200 Áp suất môi trường P (Pa) 101325 101325 101325 Nhiệt độ môi trường (°C) 30 30 30 Đường kính bé nhất mà toàn bộ cỡ hạt lớn hơn hoặc bằng đường kính này sẽ bị giữ lại hoàn toàn trong thiết bị loc và do đó người ta còn goi là “đường kính giới hạn” của hạt bụi. Ký hiệu δmin 4,5 δmin = π √ μL r ρ(r ¿¿2 −r )n l ln 2 r1 2 2 1 2 , m¿ () Trong công thức trên: L - lưu lượng, m3/s; ρ - khối lượng đơn vị của bụi, kg/m3; μ - hệ số nhớ động lực của không khí, Pa.s; n - số vòng quay, υg/s; r1 , r2 và l - lần lượt là bán kính lõi, vỏ và chiều dài của thiết bị loc, m. Hiệu quả loc bụi theo cỡ hạt δ của thiết bị được tính theo công thức: 1−exp ⁡(α δ 2) x 100 % η(δ) = 1−exp ⁡(α δ 20 ) 2 Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2020 - 2021 Với: α = 2 2 −4 3 ρb 2 r 2−r 1 π nl 9 μ L 3.3. Kiểm chứng với mô hình thực nghiện 3.3.1. Thiết lập mô hình Mô hình thực nghiệm được thiết kế bằng chai nhựa loại nước loc Aquafina 1,5L và ống xylanh có các thông số thiết kế sau:  Đường kính ống dẫn khí và bụi vào: dv = 2 cm  Đường kính ống tâm: dt = 3,5 cm  Đường kính cửa bụi ra: dr = 2 cm  Đường kính thân hình trụ: Dt = 8 cm  Chiều dài ống dẫn khí và bụi vào: lv = 6 cm  Chiều cao thân hình trụ: Lt = 19 cm  Chiều cao thân hình nón: Ln = 5 cm Mô hình sử dụng động cơ DC 380 12V / motor DC RS380PH - C1H20 có thông số:  Điện áp hoạt động: 12 V  Tốc độ quay ( khi không tải) ở điện áp 12 V: 25000 vòng/ phút  Dòng không tải: 1 A Hình 6 : Rây xác định kích thước Hình 7: Thực nghiệm với mô hình 3.3.2. Thực nghiệm: Sự ảnh hưởng của loại bụi đến hiệu suất làm việc của xiclon Để khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến hiệu suất xử lý bụi của mô hình, đề tài đã sử dụng 4 loại bụi có khác nhau là bụi gỗ, bụi xi măng, vụn sắt, bụi bột mỳ. Bảng 3: Các thông số cơ bản của các loại bụi Loại bụi Khối lượng riêng (kg/m3) Vận tốc khí đi vào (m/s) Mùn cưa 210 Xi măng 1506 Bột mỳ 593 13 <71 Vụn sắt 6850 13 280-71 13 13 Kích thước hạt µm <450 <71 4. Kết quả và thảo luận 4.1. Xây dựng mô hình 3D các loại xiclon và mô phỏng quá trình tách bụi bằng phần mềm Solidworks Simulation Hình 4: Bản vẽ mô hình Hình 5: Bản vẽ 3D 1.1.1. Thực nghiệm: Sự ảnh hưởng của kích thước hạt bụi đến hiệu suất làm việc của xiclon Để khảo sát ảnh hưởng của kích thước hạt đến hiệu suất xử lý bụi của mô hình, đề tài đã sử dụng loại bụi là bụi gỗ, có kích thước khác nhau. Bảng 2: Các thông số của bụi gỗ để thực nghiệm Mẫu bụi Kích thước (µm) Khối lượng bụi thử nghiệm (g) Vận tốc khí đi vào (m/s) Khối lượng riêng của bụi kg/m3 1 450-280 44,31 13 210 2 280-71 43,57 13 210 3 <71 45,83 13 210 3 SVTH: Nguyễn Huy Sơn, Nguyễn Văn Thanh Hà; GVHD: TS. Lê Hoàng Sơn 1.1.2. Xây dựng mô hình 3D các loại xiclon Hình 8: Mô hình 3D xiclon LIOT Hình 8: Mô hình 3D trong suốt xiclon LIOT Hình 12: Mô hình 3D xiclon SN-15 Hình 13: Mô hình 3D trong suốt xiclon SN-15 Xiclon gồm 5 phần cơ bản: Ống dẫn khí vào, thân hình trụ, đáy hình phễu, ống thoát khí sạch và phần thu bụi. Nguyên lý làm việc của thiết bị là dựa vào lực quán tính của hạt bụi khi thay đổi chuyển động một cách đột ngột. 1.1.3. Chuyển động của dòng khí và bụi trong xiclon Kết quả mô phỏng chuyển động của dòng khí và bụi được biểu diễn ở hình 2 và 3: Hình 10: Mô hình 3D xiclon Stairmand Hình 11: Mô hình 3D trong suốt xiclon Stairmand Hình 14: Quỹ đạo chuyển động của dòng khí trong xiclon Stairmand Hình 15: Quỹ đạo chuyển động của dòng khí xiclon LIOT Hoạt động của xiclon dựa trên sử dụng lực ly tâm khi dòng khí chuyển động xoáy trong thân thiết bị do đưa dòng khí vào thân xiclon theo phương tiếp tuyến. Do tác 4 Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2020 - 2021 dụng của lực ly tâm các hạt bụi có trong dòng khí bị văng về phía thành xiclon và tách khỏi dòng khí. Khí sạch tiếp tục chuyển động quay và đi ra khỏi xiclon qua ống thải đặt theo trục xiclon. Hình 18: Mặt cắt phân bố vận tốc xiclon Stairmand Hình 16: Quỹ đạo chuyển động của các hạt bụi xiclon Stairmand Hình 17: Quỹ đạo chuyển động của các hạt bụi xiclon LIOT Các quỹ đạo chính của hạt bụi là ở gần thành xiclon. Các hạt bụi có kích thước lớn khi đến thành xiclon, dưới tác dụng của dòng chuyển động hướng trục và của trong lực sẽ chuyển động về phía ống thu bụi và được lấy ra ngoài, còn các hạt bụi có khối kích thước nhỏ hơn kích thước giới hạn sẽ thoát ra ngoài cùng không khí. Có thể nhận thấy xiclon LIOT có sự xáo trộn nhiều hơn dẫn đến trở lực của thiết bị sẽ lớn hơn xiclon Stairmand 1.1.4. Phân bố vận tốc, áp suất và nhiệt độ a. Phân bố vận tốc Trường phân bố vận tốc trong xiclon có ba chiều tại các trục x, y và z là các vận tốc hướng tâm, hướng trục và tiếp tuyến được thể hiện ở hình 2,3 và 4. Trong các vận tốc được đề cập, vận tốc tiếp tuyến có giá trị cao nhất và là thành phần quan trong nhất. Vận tốc tiếp tuyến giảm khi bán kính quay giảm, giá trị vận tốc này bằng 0 tại tâm. Độ lớn của vận tốc dòng khí phía trong doc theo đường tâm xoáy tăng từ dưới lên trên. Hình 19: Mặt cắt phân bố vận tốc xiclon LIOT b. Phân bố áp suất Sự phân bố áp suất trong xiclon được trình bày trong hình 4 cho thấy áp suất có giá trị cao nhất tại thành xiclon và giảm dần từ thành thiết bị đến tâm và xuất hiện áp suất âm ở vùng ống trung tâm, dễ nhận thấy vùng áp suất âm ở ống thoát khí đặt ở tâm xiclon; vùng áp suất cao ở xung quanh thân xiclon do có sự tác dụng của dòng khí lên thân xiclon. Ở đáy phễu có áp suất âm (áp suất tương đối), do đó khi mở van để thu bụi không khí bên ngoài sẽ bị hút vào xiclon từ dưới lên trên và có thể làm cho bụi đã lắng đong ở đáy phễu bay ngược lên và theo không khí thoát ra ngoài qua ống thoát khí làm mất tác dụng của việc loc bụi, vì vậy cần thiết kế van kép để tránh tình trạng này. Mặc dù xiclon có cấu tạo đơn giản nhưng dạng chuyển động của dòng khí trong xiclon rất phức tạp và do đó việc tính toán tổn thất áp suất bằng lý thuyết gặp nhiều khó khăn. Tuy nhiên phần mềm có thể cho ra mặt cắt phân bố áp suất trong xiclon, từ đó ta có thể tính toán tổn thất áp suất một cách dễ dàng. Hình 20: Mặt cắt phân bố áp suất xiclon Stairmand 5 Hình 21: Mặt cắt phân bố áp suất xiclon LIOT SVTH: Nguyễn Huy Sơn, Nguyễn Văn Thanh Hà; GVHD: TS. Lê Hoàng Sơn Có thể nhận thấy sự khác biệt về phân bố áp suất và áp suất tối đa trong 2 loại xiclon. Kết quả tổn thất áp suất trong xiclon Stairmand bằng 330, trong xiclon LIOT bằng 410, điều này cho thấy khi sử dụng xiclon Stairmand sẽ tiết kiệm năng lượng hơn xiclon LIOT. Áp lực lên thành thiết bị của xiclon LIOT cao hơn dẫn đến sự ma sát lên thành thiết bị cũng cao hơn khiến xiclon LIOT không phù hợp khi sử dụng để xử lý các loại vật liệu có tính mài mòn cao hoặc bám dính cao. c. Phân bố nhiệt độ Sự phân bố nhiệt độ trong xiclon được trình bày trong hình 6 nó chứng minh rằng phân bố nhiệt độ trong xiclon cơ bản phụ thuộc vào sự ma sát khi va chạm giữa các hạt bụi. Các hạt bụi nhỏ di chuyển lên phía trên trong các hạt lớn hơn di chuyển và tập trung xuống dưới đáy, do đó đa phần các hạt tập trung ở dưới dáy của xiclon khiến cho vùng phía đáy có nhiệt độ cao hơn. Hình 22: Mặt cắt phân bố nhiệt độ xiclon Stairmand Hình 23: Mặt cắt phân bố nhiệt độ xiclon LIOT 4.2. Đánh giá hiệu suất xử lý của một số xiclon 4.2.1. Ảnh hưởng của vận tốc đưa khí vào đến hiệu suất xử lý Ảnh hưởng của kích thước hạt đến hiệu suất xử lý được thể hiện trong hình 7. 4.2.2. Ảnh hưởng của đường kính xiclon đến hiệu suất xử lý Hình 25: Biểu đồ ảnh hưởng của đường kính xiclon đến hiệu suất xử lý Với cùng một loại bụi và cùng một vận tốc đưa khí vào khi tăng đường kính xiclon thì hiệu suất càng giảm. Vì vậy không nên sử dụng các loại xiclon có đường kính lớn hơn 2000mm, bởi nếu vận tốc của dòng tiếp tuyến không đổi khi tăng đường kính của xiclon thì lực li tâm tác động lên các hạt bụi sẽ giảm đi và hiệu suất thui bụi sẽ giảm. Ảnh hưởng của loại xiclon đến hiệu suất xử lý Hình 26: Biểu đồ ảnh hưởng của loại xiclon đến hiệu suất xử lý Với cùng đường kính thiết bị, cùng vận tốc đưa khí vào, cùng loại và kích thước hạt bụi, xiclon Staimand và SN-15 có hiệu suất xử lý cao hơn xiclon LIOT tuy nhiên nhược điểm là chiều cao thiết bị của 2 loại này lại rất lớn. Dễ nhận thấy các loại xiclon đều có hiệu suất xử lý thấp với các loại bụi có đường kính nhỏ hơn 5 μm. 4.3. Kiểm chứng với mô hình thực nghiệm Hình 24: Biểu đồ ảnh hưởng của vận tốc đưa khí vào đến hiệu suất xử lý Như được biểu thị trên biểu đồ khi kích thước hạt bụi tăng lên thì hiệu suất xử lý tăng cũng tăng, đến đường kính hạt giới hạn của hạt bụi thì khi tăng đường kính hạt bụi hiệu suất đạt 100%. Vận tốc đưa khí vào càng lớn thì hiệu suất thu bụi càng cao, tuy nhiên nếu vận tốc lớn thì gây hao tổn năng lượng. 6 Hội nghị Sinh viên Nghiên cứu Khoa học Trường Đại học Bách khoa, Đại học Đà Nẵng năm học 2020 - 2021 4.3.1. Kết quả thiết lập mô hình tâm tác dụng lên hạt bụi càng nhỏ nên khả năng va đập vào thành của thiết bị xiclon thấp, do đó dẫn đến khả năng thu hồi bụi ở đáy thiết bị sẽ kém. Tương tự nhưng ngược lại với quá trình trên sẽ xảy ra với hạt bụi có kích thước lớn. 4.3.2. Thực nghiệm: Sự ảnh hưởng của loại bụi đến hiệu suất làm việc của xiclon Kết quả về ảnh hưởng của kích thước hạt đến hiệu suất xử lý được thể hiện trong bảng sau: Bảng 5: Hiệu suất xử lí của bụi gỗ có các kích thước khác nhau Khối lượng bụi (g) Hình 27: Mô hình thực nghiệm 1.1.5. Thực nghiệm: Sự ảnh hưởng của kích thước hạt bụi đến hiệu suất làm việc của xiclon Kết quả về ảnh hưởng của kích thước hạt đến hiệu suất xử lý được thể hiện trong bảng sau: Bảng 4 : Hiệu suất xử lí của bụi gỗ có các kích thước khác nhau Khối lượng bụi (g) Mẫu bụi Trước xử lí Thu hồi Hiệu suất (%) 1 44,31 44,28 99 2 43,57 43,5 99 3 45,83 42,16 92 Loại bụi Trước xử lí Thu hồi Hiệu suất (%) Bụi gỗ 47,83 45,91 96 Bụi xi măng 50,22 47,71 Bụi bột mỳ 52,18 48,52 Mạt sắt 65,45 65,42 95 93 99 Hình 29:Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của kích thước hạt bụi đến hiệu suất làm việc của xiclon Hình 28:Biểu đồ thể hiện sự ảnh hưởng của kích thước hạt bụi đến hiệu suất làm việc của xiclon Kết quả thu được cho thấy khi xử lý bụi bằng mô hình xiclon đối với 3 kích thước của cùng loại mùn cưa như trên thì hiệu suất đạt được là tương đối cao. Kết quả xử lý đạt tốt nhất là ở mẫu bụi 1 và mẫu bụi 2 có kích thước lần lượt là 420-280 μm và 289-71 μm gần như đạt 100%. Còn mẫu bụi 3 có kích thước là <71 μm thì đạt được hiệu suất thấp hơn là 92%. Qua kết quả thực nghiệm, ta nhận thấy kích thước hạt càng nhỏ thì hiệu suất xử lý càng thấp và ngược lại. Điều này được giải thích là do kích thước hạt càng bé thì lực li Kết quả thu được cho thấy khi xử lý bụi bằng mô hình xiclon đối với 4 loại bụi khác nhau thì hiệu suất vụn sắt thì đạt hiệu suất 99% và các loại còn lại thì hiệu suất đạt được là khá cao. Bụi bột mỳ có hiệu suất thấp hơn so với các loại bụi còn lại là do khối lượng riêng của bột mỳ nhỏ hơn các loại bụi khác, dẫn đến bụi bột mỳ nhẹ do đó trong quá trình vận hành thì bụi bột mỳ cũng sẽ có một ít bị hút lên cùng với không khí ở ống tâm và một số sẽ bị mắc kẹt lại bên trong thân xyclon. 5. Kết luận Việc sử dụng phần mềm Solidworks Simulation đã cho phép hiểu chính xác hơn về các hiện tượng phức tạp xảy ra trong quá trình tách bụi của xiclon cũng như xác định được các yếu tố và điều kiện làm tăng hiệu suất suất xử lý của xiclon góp phần làm giảm thiểu ô nhiễm và tiết kiệm năng lượng. Giữa xiclon Stairmand và xiclon LIOT thì xiclon Stairmand cho kết quả thu bụi tốt hơn và tổn thất áp suất ít hơn tuy nhiên kích thước thiết bị lại lớn (nếu cùng đường kính chiều dài thiết bị cao hơn khoảng 2,5 lần). 7 SVTH: Nguyễn Huy Sơn, Nguyễn Văn Thanh Hà; GVHD: TS. Lê Hoàng Sơn Nên lựa chon xiclon có đường kính nhỏ để đạt hiệu quả Comparative analysis of technical characteristics of cyclone dust Chemical Engineering, Heat Engineering and Energy-Saving thu bụi lớn nhất nếu lưu lượng lớn thì nên sử dụng xiclon [12] collectors, Gabriel Valentin Gheorghe, Marinela Mateescu, Catalin Persu, chùm hoặc ghép song song các xiclon với nhau. Vận tốc Iuliana Gageanu, Theoretical simulation of air circulation inside cyclone dòng khí vào từ 18-22 m/s để vừa tiết kiệm về kinh tế mà mounted at exhaust outlet of pneumatic seed drill to optimize it, Engineering for rural development, Jelgava, 23.-25.05.2018. vẫn đảm bảo hiệu suất thu bụi. [13] 1. Gimbun, J., Chuah, T.G., Fakhru’l-Razi, A., Choong, T. 2005. Tài liệu tham khảo The influence of temperature and inlet velocity on cyclone pressure drop: a CFD study. Chemical Engineering and Processing: Process Trần Ngoc Chấn (2001), Ô nhiễm không khí & xử lý khí thải. Intensification 44 (1): 7–12. Tâ ̣p 2, cơ hoc về bụi và phương pháp xử lý bụi, Nhà xuất bản khoa hoc [14] Gimbun, J., Chuah, T., Choong, T., Fakhru'lRazi, A. 2005. A và kỹ thuâ ̣t, Hà Nô ̣i. CFD study on the prediction of cyclone collection efficiency. [2] Hoàng Kim Cơ (2001), Kỹ thuâ ̣t môi trường, Nhà xuất bản khoa International Journal for Computational Methods in Engineering Science hoc và kỹ thuật, Hà nô ̣i. and Mechanics 6 (3): 161 – 168. [3] Phạm Ngoc Đăng (1997), Môi trường không khí, Nhà xuất bản [15] P., Midoux, N., Rode, S., Leclerc, J. 2004. Comparison of khoa hoc và kỹ thuật, Hà nô ̣i. different models of cyclone prediction performance for various [4] Trần Ngoc Chấn (2011), Kỹ thuật thông gió, Nhà xuất bản xây operating conditions using a general software. Chemical Engineering dựng and Processing: Process Intensification 43 (4): 511–522. [5] Trần Huy Toàn và cô ̣ng sự (2015), Nghiên cứu thực nghiệm nâng [16] Ali Alahmer 1 , Mohammed Al-Dabbas, Modeling and cao hiệu quả loc bụi của xiclon, http://vnniosh.vn/ simulation study to predict the cement portland cyclone separator [6] Nguyễn Phước Quý An (2008), Đánh giá hiệu suất xử lý 1 số loại performance, Emirates Journal for Engineering Research, 19 (1), 19-25 xiclon và xác định hiệu suất xử lý ô nhiễm không khí cho các nhà máy (2014) đạt tiêu chuẩn môi trường Việt Nam, Tuyển tập Báo cáo “Hội nghị Sinh [17] Dirgo, J.Leith, D. 2007. Cyclone collection efficiency: viên Nghiên cứu Khoa hoc” lần thứ 6- Đại hoc Đà Nẵng comparison of experimental results with theoretical predictions. Aerosol [7] Rahul Panchal, Zheng (Jeremy) Li, Design and Development of Science and Technology 4 (4): 401 – 415 Tangential Cyclone Dust Collector. International Journal Of Engineering SolidWorks (2019) User’s guide. SolidWorks Corporation. Research And Development, Volume 14, Issue 9 (September Ver. II [18] 2018) [8] Masoumeh Mofarrah, Shuran Li, Fu Hui, Zhen Liu and Keping Yan, Micro Gas Cyclone Design and Performance Evaluation to Collect Dust Particles, ATINER’s Conference Paper Proceedings Series, 15 October 2018 [9] W. B. Faulkner, M. D. Buser, D. P. Whitelock, B. W. Shaw, Effects of cyclone diameter on performance of 1d3d cyclones: collection efficiency, Transactions of the ASABE (American Society of Agricultural and Biological Engineers) · May 2007 [10] Vekteris et al., Numerical Simulation of Air Flow inside Acoustic Cyclone Separator, Aerosol and Air Quality Research, 15: 625–633, (2015) [11] D. I. Misyulya, D. I. Misyulya, V. А. Markov (2012), [1] 8
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan