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

1. MỞ ĐẦU.
1.1. Nhiệm vụ - mục tiêu đề tài.
1.1.1. Nhiệm vụ đề tài.
- Tính toán 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 mô 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 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

o
: v
max
≈ v
tb
- Vận tốc trung bình được xác định:
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
+

Góc mở của chụp chọn φ = 60
o
, khoảng cách từ chụp đến chụp hút h
s
= 0,1 ÷ 0,3 m →
chọn h
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
= = =

2.2. QUẠT HÚT.
Có nhiệm vụ hút khí chứa bụi và duy trì vận tốc trong đường ống
Để tính được các thông 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.

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
m
l
P N m
D
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
273 760
2822.5( / )
293
+
= × × × =
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

động để tách bụi ra khỏi không khí
2.3.2. Nguyên tắc hoạt động
Không khí có lẫn bụi đi qua ống 1
theo phương tiếp tuyến với ống trụ 2
và chuyển động xoáy tròn đi xuống
phía dưới, khi gặp phễu 3 dòng
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).

1
1
1
1 1
Chiều cao ống vào H/D 0.5
0.44
0.5
0.5
0.75
0.8
Chiều rộng ống vào W/D 0.2
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

Lapple,1951
2.3.5. Tính toán xyclon
Xử lý bụi xi măng có lưu lượng bụi vào xyclon là 10m
3
/phút, nồng độ bụi là 20g/m
3
,
nhiệt độ khí vào là 80
0
C, khối lượng riêng của bụi là 1600kg/m
3
, 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
Chiều cao thân L
b






+=






+=
Vận tốc dòng khí vào xyclon:
smphutm
mm
phútm
HW
Q
V
i
/82.14/889
15.0075.0
/10
3
==
×
=
×
=

)75.0(
/1044
2
3
2
==
×
×
=
×
×
=
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
=
××

=
−××××
××
=
−
Với
µ
: độ nhớt dòng khí

p
ρ
: khối lượng riêng của bụi, kg/m
3

g
ρ
: khối lượng riêng của khí, kg/m
3
Hiệu quả thu bụi của phân tử có kích thước bất kỳ:
( )
2
/1
1
pjpc
j
dd+
=
η
Nhóm 4-DHMT2 Page 13
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công

m
µ
d
pj
,
m
µ
d
pj
/d
pc
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
∑

-6
25.10
-6
30.10
-6
35.10
-6
40.10
-6
>40.10
-6
Nhóm 4-DHMT2 Page 14
2 2 2 2
3 2 3 2 8
2 1
6
4 4 2000 0.1 0.06
2 0.483 3600 6.585 10
9 9 18.63 10 100
b
r r
n l
L
ρ
α π π
µ
−
−
−
= − = − × × × × = − ×

, 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 môi trường ăn mòn ,
- Có khả năng phục hồi được,
- Giá thành thấp.
Tuy nhiên các vật liệu lọc hiện có không 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 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
 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
Nhóm 4-DHMT2 Page 15
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3

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 công hoặc cơ khí để rung lắc túi vải. Hạt bụi được rơi
xuống ở đáy buồng thu bụi.
- 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.
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
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.
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
Nhóm 4-DHMT2 Page 17
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
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

càng tăng cần có thời gian giũ bụi hay thay đổi vải lọc.
2.4.5. Công thức tính toán lựa chọn kích thước cà số lượng vải lọc:
 Hiệu suất làm việc của bề mặt lọc:
v
rv
C
CC −
=
η
 Diện tích một túi vải:
Nhóm 4-DHMT2 Page 18
Tính toán thiết kế hệ thống lọc bụi kết hợp giữa xyclon và túi vải công
suất 10m
3
/min
4
2
t
tt
D
lDS
×
+××=
π
π
 Diện tích bề mặt lọc:
η
×
=
v

1
– số túi phân bố theo hàng ngang,
n
2
– số túi phân bố theo hàng dọc,
d
1
– khoảng cách giữa các túi,
d
2
– khoảng cách giữa túi ngoài cùng đến mặt trong thiết bị.
 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

/min

k
δ
:giới hạn bền

h
ϕ
: hệ số bền mối hàn
 Trở lực của thiết bị:
)2
/( 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
)

o
C.
 Diện tích một túi vải:
)(125.0
4
2
2
m
D
lDS
t
tt
=
×
+××=
π
π
Diện tích bề mặt lọc:
)(1,7
%85100
600
2
m
v
Q
S =
×
=
×
=

/( mNvAp
n
×=∆
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:
)/(6,1388904
23,1
mNvAp
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:

vr
=
−
−
=
−
−
×=
Lưu lượng khí sạch hoàn toàn:
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
)/(31,603
100
24,0100
76,604
100
100
hkg
y
GG
v
vs
=
−
×=
−
×=

= 3. 60 +2. 40 + 2. 50 = 360(mm)
Chiều cao thiết bị:
H = H
1
+ H
2
+ H
3
Với:
H
1
: 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).
Chiều dày của thiết bị: do thiết bị hoạt động ở áp suất thường nên có thể không cần

Q
D
k
m
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
không thể tránh khỏi. Mong thầy và các bạn góp ý để nhóm sữa chữa để đề tài hoàn
thiện hơn.
Cảm ơn Thầy Thái Vũ Bình và các bạn trong lớp đã góp ý kiến trong thời gian qua để
nhóm hoàn thành đề tài tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
Nhóm 4-DHMT2 Page 23
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 24