Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
Tiểu luận
ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ
THỐNG LỌC BỤI KẾT HỢP GIỮA
XYCLON VÀ TÚI VẢI CÔNG
SUẤT 10M
3
/PHÚT
Nhóm 4-DHMT2 Page 1
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/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. Công suất quạt 8
2.2.8. Công suất thiết lập động cơ điện 9

- 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 mô 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.
Nhóm 4-DHMT2 Page 4
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
2. NỘI DUNG.
Phần này trình bày kỹ cơ sở lý thuyết và tính toán các thông số cho từng thiết bị trong
hệ thồng xử lý bụi để xây dựng mô hình.
Thông số đầu vào:
Thông số đầu vào Giá trị Đơn vị
Lưu lượng khí vào Q 10 m
3
/min
Nồng độ bụi vào C 20 g/m
3
Khối lượng riêng của bụi ρ
b
1600 kg/m
3
Khối lượng riêng của không
khí ρ
kk
1.01 kg/m
3
Vận tốc duy trì trong đường

Nhóm 4-DHMT2 Page 5
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
F
L
v
tb
=
, m/s
- Vận tốc tại 1 điểm bất kỳ trong phần kéo dài của chụp như sau:
 Đối với chụp tròn hoặc vuông:
sm
yx
r
vv
o
xy
/,
22
2
max
+
×=
 Đối với chụp hình chữ nhật có cạnh a > b :
sm
ya
b
a

s
= 0,3 m
Q
vào
= 10m
3
/phút = 0,17 m
3
/s
v
vào
= 15 m/s
Đường kính ống hút:
0,17
0,12
15
4 4
vào
vao
Q
D m
v
π π
= = =
× ×
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,…
Nhóm 4-DHMT2 Page 6
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m

d m C
P P P P∆ = ∆ + ∆ + ∆
d
P∆
:trở lực động lực học, tức là áp suất cần thiết tạo tốc độ dòng chảy ra
khỏi ống dẫn
m
P∆
:trở lực để khắc phục trở lực ma sát trong đường ống
c
P∆
: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 ρ
kk
= 1.01kg/m3
Đường kính ống D = 0,12 m
Chọn chiều dài ống dẫn là l = 2m
4
Re 7.3 10 4000
× ×
= = × >
kk
D
ω ρ
µ

ρ ω
λ
Chọn 3 khủy 90
0
do 2 khủy 45
0
tạo thành
3 2 0.38 2.28
ξ
⇒ = × × =
2
2
259.065( / )
2
×
∆ = × =
kk
c
P N m
ρ ω
ξ
2
445.59( / )P N m⇒ ∆ =
2.2.2.Trở lực xyclone.
2
2
909( / )
2
×
∆ = × =

kk
P
b
t
H H N m
B
ρ
ρ
H : Trở lực trên hệ thống
ρ
b
: Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện tiêu chuẩn,Chọn 1.29kg/m
3
ρ
kk
: Khối lượng riêng của không khí ở điều kiện làm việc,chọn 1.01kg/m
3
B : Áp suất tại chỗ đặt quạt
2.2.7. Công suất quạt.
0.6
1000
q tr
Q H
N kW
η η
×
= =
× ×
Chọn lắp trực tiếp với trục động cơ điện
1

không khí bị đẩy ngược lên chuyển
động xoáy trong ống 4 và thoát ra
ngoài. Trong quá trình chuyển động
xoáy 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 không cho không
khí lọt ra ngoài
2.3.3. Ưu điểm-nhược điểm
- Ưu điểm:
Không có phần chuyển động.
Nhóm 4-DHMT2 Page 9
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
Có thể làm việc ở nhiệt độ cao (có thể đến 500
o
C).
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 :

0.21
0.25
0.25
0.375
0.35
Đường kính ống dẫn khí ra
D
e
/D
0.5
0.4
0.5
0.5
0.75
0.75
Chiều cao ống dẫn khí ra S/D 0.5
0.5
0.625
0.6
0.875
0.85
Chiều cao thân L
b
/D 1.5
1.4
2
1.75
1.5
1.7
Chiều cao phần phễu L

, khối lượng riêng của
không khí là 1.01kg/m
3
.
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)
Thông số Tỷ lệ Kết quả(m)
Đường kính D/D 1 0.3
Chiều cao ống vào H/D 0.5 0.15
Chiều rộng ống vào W/D 0.25 0.075
Đường kính ống dẫn khí ra
D
e
/D
0.5 1.5
Chiều cao ống dẫn khí ra S/D 0.625 0.1875
Nhóm 4-DHMT2 Page 11
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
Chiều cao thân L
b
/D 2 0.6
Chiều cao phần phễu L
c
/D 2 0.6
Đường kính ống thu bụi D
d


+=
Vận tốc dòng khí vào xyclon:
smphutm
mm
phútm
HW
Q
V
i
/82.14/889
15.0075.0
/10
3
==
×
=
×
=
Với Q: lưu lượng khí vào, m
3
/s
W: Chiều rộng ống dẫn khí vào
H: Chiều cao ống dẫn khí vào
Vận tốc dòng khí trong xyclon:
phútmsm
s
m
t
W

=
ππ
R: bán kính ống dẫn khí ra, R = D
e
/2 = 0.75 m
Thời gian lưu khí trong xyclon:
s
sm
m
V
ND
t
i
e
19.0
/82.14
615.0
=
××
=
××
=∆
π
π
Đường kính phân tử mà hiệu quả thu bụi đạt 50%:
( )
( )
mm
mkghphútphútm
mhmkg

: khối lượng riêng của bụi, kg/m
3

g
ρ
: khối lượng riêng của khí, kg/m
3
Nhóm 4-DHMT2 Page 12
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
Hiệu quả thu bụi của phân tử có kích thước bất kỳ:
( )
2
/1
1
pjpc
j
dd+
=
η
j
η
: hiệu quả thu bụi của phân tử thứ j
pj
d
:đường kính điển hình của phân tử thứ j
Hiệu quả thu bụi của tất cả các phân tử
M

d
pc
/d
pj
j
η
m
j
/M,%
,%
M
m
j
j
η
1 1 - 3 2.5 0.63 1.588 0.284 20 5.68
2 4 - 6 5 1.26 0.794 0.613 50 39.85
3 8 - 12 10 2.52 0.397 0.864 30 25.92
∑
= %45.71
Hoăc tính theo:
Hiệu suất lọc của xyclon

2
( )
2
1
2
1
1 ( )

−
−
−
= − = − × × × × = − ×
×
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
Đường
kính hạt
bụi δ (m)
20.10
-6
25.10
-6
30.10
-6
35.10
-6
40.10
-6
>40.10
-6
Α.δ
2
-0.2634 -0.4116 -0.5927 -0.8067 -1.0536 -
2
1
2

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 bông: tính lọc tốt và giá thấp nhưng không bền hóa học và nhiệt, dễ cháy
và chứa ẩm cao
 Vải len: có khả năng cho khí xuyên qua lớn,đảm bảo độ sạch ổn định và dễ
phục hồi nhưng không bền hóa học và nhiệt, giá cao hơn vải bông, khi làm việc ở
nhiệt độ cao thì trởnên giòn,chúng làm việc đến 90
o
C
Nhóm 4-DHMT2 Page 14
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
 Vải tổng hợp: những năm gần đây thì vải tổng hợp đã từng bước thay thế
bông 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
o
C trong công
nghệ hóa chất và luyện kim màu
 Vải thủy tinh: bền ở 150-250
o
C, 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/m
2
)
2.4.2. Thiết bị lọc bụi túi vải:

- 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 dòng khí, tác động của các dao động âm,…).
- Thổi ngược chiều các đơn nguyên lọc bằng khí sạch hoặc bằng không khí.
Nhóm 4-DHMT2 Page 16
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
Trong nhiều thiết bị sử dụng cả hai phương pháp tái sinh.
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
mòn 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 không khí nén
trong lòng mỗi đơn nguyên lọc. Áp suất dư của không 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 không khí nén là 0,1
– 0,2% lượng khí sạch.
Nguyên 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 vòng khuyên này có một
dòng không khí nén vận tốc cao chạy theo hướng xuyên tâm và thổi bụi về hướng
ngược với sự lọc. Không khí được đưa đến vòng khuyên 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

CC −
=
η
 Diện tích một túi vải:
4
2
t
tt
D
lDS
×
+××=
π
π
 Diện tích bề mặt lọc:
η
×
=
v
Q
S
 Số lượng túi vải:
t
S
S
n =
 Diện tích bề mặt thiết bị:
S = B . L
Với: B = D
t

 Chiều cao thiết bị:
H = h
1
+ h
2
+ h
3
Với: h
1
: chiều cao phần thân
h
2
: chiều cao phần phễu thu bụi
h
3
: chiều cao phần còn lại
 Bề dày thiết bị:
C
PD
S
hk
t
+
+
×
=
ϕδ
2
Với:
C

/( mNvAp
n
×=∆
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 toán thiết bị lọc tay áo.
 Các yếu tố vào:
Lượng không khí cần lọc: Q = 10m
3
/phút = 600m
3
/h.
Nồng độ bụi vào thiết bị: C
v
=2,444 (g/m
3
)
Khối lượng riêng của bụi đi vào thiết bị:
)/(1600
3
mkg
b
=
ρ
Khối lượng riêng của khí:
)/(01,1
3
mkg

2
m
D
lDS
t
tt
=
×
+××=
π
π
Diện tích bề mặt lọc:
)(1,7
%85100
600
2
m
v
Q
S =
×
=
×
=
η
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 m
3
/m
2

n
=×=×=∆
Theo “Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải – tập 2” – Gs.Ts Trần Ngọc Chấn ta có:
trở lực của thiết bị từ 1265 – 1400 (N/m
3
), chọn trở lực của thiết bị bằng 1400 (N/m
3
).
 Thời gian lọc : Chọn thời gian rung lắc 1 đơn nguyên khoảng 1 phút, quá trình
lọc khoảng 9 phút, còn cả chu trình làm việc khoảng 10 phút.
 Tính lượng bụi thu được :
Lượng hệ khí đi vào thiết lọc bụi túi vải:
)/(60601,1600 hkgQG
kv
=×=×=
ρ

Nồng độ bụi trong hệ khí tính theo phần trăm khối lượng đi vào thiết bị lọc bụi túi
vải:
Nhóm 4-DHMT2 Page 20
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
(%)24,0
01,1
10.444,2
3
===
−

−
×=
Lưu lượng khí sạch hoàn toàn:
)/(31,603
100
24,0100
76,604
100
100
hkg
y
GG
v
vs
=
−
×=
−
×=
Lượng bụi thu được:
)/(69,231,603606 hkgGGG
rvb
=−=−=
Tính toán thiết bị: (tính toán phù hợp theo mô hình phòng thí nghiệm)
Mô hình gồm 9 túi vải, phân bố túi vải làm 3 hàng, mỗi hàng 3 túi.
Chọn khoảng cách:
- Giữa các túi là d
1
= 40mm,
- Giữa các hàng là d

: chiều cao bộ phận lọc, H
1
= 600 (mm)
H
2
: chiều cao tạo bộ phận chấn động trên túi vải, thường lấy H
2
= 150 (mm),
H
3
: chiều cao bộ phận thu hồi bụi, tùy theo lượng bụi và thời gian cần thu hồi,
thường H
3
= 0 – 1,5m; chọn H
3
= 650 (mm) (chiều cao phần phễu là 350mm, phần
chứa là 300mm)
Vậy H = 600 + 150 + 650 = 1400(mm) = 1,4 (m).
Nhóm 4-DHMT2 Page 21
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
Chiều dày của thiết bị: do thiết bị hoạt động ở áp suất thường nên có thể không 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.
Phương pháp tái sinh bụi:
Vì là mô hình nên để đơn giản và dễ sử dụng, nhóm đưa ra phương pháp rủ bụi trên
vải lọc bằng cơ học.
Mô tả:

nhóm hoàn thành đề tài tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Nhóm 4-DHMT2 Page 22
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Ô nhiễm không khí và xử lý khí thải tập 1,2,3 – GS. Trần Ngọc Chấn – NXB
Khoa học và kỹ thuật.
[2]. Kỹ thuật thông 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.
Nhóm 4-DHMT2 Page 23