Cấu Tạo Một Số Loại Cyclon Thông Dụng

1284 Lượt xem - Update nội dung: 08-03-2024 09:32

Đã kiểm duyệt nội dung

Trong quá trình chọn kiểu cyclon và tính toán thiết kế cyclon thường phải đáp ứng các yêu cầu kỹ thuật như sau: Lưu lượng dòng khí được dẫn vào cyclon, hiệu quả thu hồi bụi, tổn thất áp suất bên trong cyclon, giá thành thiết bị, diện tích và không gian chiếm chỗ. Mời các bạn cùng Môi trường Hợp Nhất tìm hiểu một số loại cyclon thông dụng.

Cấu tạo một số loại Cyclon thông dụng

1. Cấu tạo một số loại cyclon thông dụng

Thông thường người ta thường ưu tiên chọn loại cyclon có lưu lượng phù hợp đồng thời có hiệu quả lọc cao và tổn thất áp suất bé. Trên cơ sở đó, một số nhà nghiên cứu đã thiết kế, chế tạo, nghiên cứu thực nghiệm một số mẫu cyclon, sau đó họ nghiên cứu thực nghiệm và hiệu chỉnh các kích thước để đảm bảo tối ưu các yêu cầu kỹ thuật đã nên ở trên.

Trên bảng 1 là một số ví dụ về tỷ lệ kích thước của cyclon đảm bảo yêu cầu kỹ thuật đã nêu. Các loại cyclon này có cấu tạo khác nhau được đánh giá bằng hai thông số chính là: Chỉ số tổn thất áp suất KD và chỉ số lọc bụi B. Các chỉ số đó thể hiện mối quan hệ giữa tổn thất áp suất và đường kính giới hạn của hạt bụi với vận tốc trục trung bình biểu kiến:

ꞷD = 4Vk/𝜋D22

Loại cyclon	Tỷ lệ các kích thước
Loại cyclon	D1	D2	D3	a	b	h	H	ho	l	rE	KE	KD	B	Kiểu miệng vào
Stairmand a) Loại hiệu quả lọc cao b) Loại lưu lượng lớn	0,5 0,75	1 1	0,375 0,375	0,5 0,75	0,2 0,375	0,5 0,875	1,5 1,5	3 1,652	4 4	0,4 0,688	5,2 6,0	320 46	1,2.10-4 6.10-3	Tiếp tuyến Xoắn ốc
Breuer	0,59	1	0,4	0,74	0,32	0,8	1,59	1,96	3,53	0,66	7,9	86	2,1.10-4	Xoắn ốc
Ooscer Linder	0,41	1	0,28	0,36	0,36	0,41	1	-	2,8	0,68	12,8	470	-
LIOT (Nga), D2 = 552 ÷ 1886mm, ꞷE = 12 ÷18m/s	0,59	1	0,12	0,36	0,21	1,5	1,54		2,8					Xoắn ốc

2. Các dạng tổ hợp khác nhau của cyclon

a) Cyclon nối tiếp cùng loại

Sử dụng hai cyclon cùng loại lắp nối tiếp với nhau thì hiệu quả lọc của hệ thống sẽ cao hơn so với hiệu quả lọc của từng cyclon làm việc riêng lẻ. Tuy nhiên, việc tăng hiệu quả này không nhiều trong lúc trở lực khi đi qua 2 cylon lại tăng gấp đôi. Mặt khác, việc tăng hiệu quả lọc của 2 cyclon đặt liên tiếp đáng xem xét là hiệu quả lọc theo cỡ hạt chứ không phải hiệu quả lọc tổng cộng, bởi vì khi cùng lưu lượng và lực tách bụi trong 2 cyclon giống nhau thì cyclon thứ 2 không thể tách được hạt bụi có kích cỡ nhỏ hơn so với cyclon thứ nhất.

Nếu xét một loại cỡ hạt thì hiệu suất lọc của một cyclon là ηx, khi lắp đặt 2 cyclon nối tiếp thì hiệu suất lọc của hệ thống là:

η = ηx + ηx (100 - ηx)/100, %

b) Lắp đặt song song hau hoặc nhiều cyclon cùng loại

Hiệu quả lọc của cyclon tăng khi lưu lượng khí tăng hoặc nếu lưu lượng không đổi thì hiệu quả lọc tăng khi đường kính của cyclon giảm. Trong cả hai trường hợp vừa nêu thì tổn thất áp suất đều tăng.

Theo kết quả nghiên cứu của Jackson, đối với loại bụi và kích cỡ cyclon nhất định thì hiệu quả lọc bụi và tổn thất áp suất được thể hiện trên hình số 1 (hình 2.9 trang 21). Trong giai đoạn đầu, khi tăng lưu lượng thì hiệu quả lọc tăng lên rất nhanh, nhưng sau khi lưu lượng lớn hơn lưu lượng tối ưu thì hiệu quả lọc tăng chậm lại cho đến khi đạt gần đến 100%. Ngược lại, khi tăng lưu lượng thì tổn thất áp suất tăng nhanh theo tỷ lệ bình phương với lưu lượng.

*Hình 1: Biểu đồ hiệu suất thu hồi bụi và tổn thất áp suất của cyclon phụ thuộc vào lưu lượng*

Từ biểu đồ hình 1 cho thấy với mỗi cyclon luôn tồn tại một giá trị lưu lượng tối ưu để đồng thời hiệu quả lọc cao và tổn thất áp suất thấp. Do đó, khi lưu lượng dòng khí lớn thì nên dùng nhiều cyclon cùng loại đặt song song tương ứng với mỗi cyclon làm việc với lưu lượng tối ưu. Khi đó, hệ thống sẽ có hiệu quả lọc vẫn cao nhưng tổn thất áp suất không tăng.

Trên hình 2 (bên dưới) thể hiện các cách bố trí cyclon song song nhau.

c) Cyclon chùm

Cyclon chùm là một cụm bao gồm nhiều cyclon đơn đặt đứng có đường kính nhỏ lắp song song nhau. Số lượng các cyclon con tùy thuộc vào lưu lượng dòng khí, có thể lên đến hàng trăm cái. Các sơ đồ bố trí cyclon chùm được thể hiện như trên hình

*Hình 2: Bố trí song song các cyclon cùng kích cỡ và cùng loại*

Hiệu quả lọc bụi của cyclon chùm chính là hiệu quả của mỗi cyclon đơn, mà đường kính cyclon con nhỏ nên ưu điểm của loại cyclon chùm là hiệu quả lọc cao, đồng thời có thể xem tổn thất áp suất của cyclon chùm gần bằng với cyclon con nên tổn thất áp suất của cyclon nhỏ.

Các kiểu cyclon chùm được thể hiện trên hình 3.

Các cyclon đơn thường có các đường kính 100, 150 và 250mm. Miệng vào các cyclon đơn có bộ phận tạo dòng chảy xoáy ốc theo dạng chân vịt hoặc trục vít. Hiệu quả lọc bụi của cyclon rất cao. Với hạt bụi có kích cỡ lớn hơn 5µm hiệu quả lọc khoảng 93 ÷ 95%; với hạt bụi có kích cỡ 20µm thì hiệu quả lọc lên đến 99 ÷99,5%.

Bảng 1 (bảng 2.3 trang 45 kích thước của cyclon đơn)

Loại cánh hướng dòng	Đường kính quy ước Dqư, mm	Vật liệu	A	B	C	H	E	F	G	d	d1	d2	Dày	Khối lượng kg
Chân vịt	100	Gang	50	142	220	420	140	125	100	98	59x3	40	6	6,1
Chân vịt	100	Thép	50	146	220	420	140	100	100	100	59x3	40	4	4,1
Chân vịt	150	Gang	100	190	325	625	200	175	160	148	83x3,5	55	8	17,6
Chân vịt	150	Thép	100	195	325	625	200	160	160	150	83x3,5	55	6	14,3
Chân vịt	250	Gang	120	370	520	1020	315	275	230	254	133x4	80	10	59,6
Trục vít	250	Gang	120	370	700	1200	490	275	230	254	159x4,5	80	10	69,9
Chân vịt	250	Thép	120	375	520	1020	315	275	230x230	259	133x4	80	7	46,1
Trục vít	250	Thép	120	375	700	1200	490	275	230x230	259	159x4,5	80	7	54,1

Trên đây là thông tin về cấu tạo một số loại cyclon thông dụng. Trên thực tế, tùy vào đặc điểm của mỗi hệ thống xử lý khí thải mà các kỹ sư sẽ thiết kế và lắp đặt phù hợp.