Phân Riêng Bằng Phương Pháp Lắng - Tài Liệu Text - 123doc

Tải bản đầy đủ (.pdf) (42 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Giáo Dục - Đào Tạo
>>
3. Cao đẳng - Đại học

phân riêng bằng phương pháp lắng

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.55 MB, 42 trang )

CHƯƠNG 4PHÂN RIÊNG BẰNG PHƯƠNGPHÁP LẮNGChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngGiới thiệuTrong sản xuất thường gặp các hệ không đồngnhất (bụi, huyền phù, nhũ tương, v.v…) đòi hỏi phải xửlí phân riêng. Phân riêng hệ không đồng nhất là tách cáchạt rắn hay lỏng lơ lửng khỏi môi trường khí hoặc lỏng,để: Thu hồi các hạt Tránh tác hại đến thiết bị Ngăn ngừa tạo thành các hợp chất có ảnh hưởng xấuđến quá trình tiếp theo Làm sạch khí hay lỏng trước khi thải ra ngoàiHệ khí không đồng nhất là hệ mà các hạt bụi hoặc lỏnglơ lửng trong môi trường khí.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngGiới thiệuTrong sản xuất thường gặp các hệ không đồng nhất(bụi, huyền phù, nhũ tương, v.v…) đòi hỏi phải xử lí phânriêng. Tách riêng từng pha từ các hệ không đồng nhất cóthể tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau. Trongchương này đề cập đến phương pháp lắng.Bụi là hệ có pha phân tán là rắn (hạt bụi), pha liêntục là khíNhũ tương là hệ có pha phân tán là lỏng không tanlẫn còn pha liên tục là lỏng. Các nhũ tương thường có kíchthước rất nhỏ (d  0.4  0.5 m).Hệ nhũ tương thường gặp nhiều trong quá trình sản xuấtnhư: trong chế biến dầu mỏ, tổng hợp hữu cơ, khai thácchế biến dầu thực vật, tinh dầu, dược liệu và dược phẩm,mỹ phẩm.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngGiới thiệuHuyền phù là hệ có pha phân tán là rắn, pha liên tụclà lỏng. Các huyền phù có kích thước hạt rắn d  100 mđược gọi là huyền phù thô ; d = 0.5  100 m gọi là huyền phù mịn ; d = 0.5  0.1 m là nước đục.Lắng là phương pháp phân riêng dựa vào sự khácnhau về khối lượng riêng và kích thước của hai pha dướitác dụng của trường lực. Trong sản xuất người ta thườngáp dụng các trường lực như: trường trọng lực, trường lực litâm, trường tĩnh điện.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC1. Xác định tốc độ lắngLắng tự do của một tập hợp hạt đồng nhất, ổn định làtrong quá trình lắng các hạt cặn không thay đổi hìnhdạng, kích thước, không va chạm vào nhau, vàothành bình.Để đặc trưng cho sự lắng của các hạt cặn ở trạng tháinày, ta nghiên cứu quá trình rơi của một hạt cặn hìnhcầu. Trong môi trường lưu chất tĩnh, tại thời điểmban đầu tốc độ rơi của hạt bằng không. Dưới tácdụng của trọng lực P hạt rơi xuống với tốc độ tăngdần, đồng thời lúc đó bắt đầu xuất hiện lực cản F2của môi trường với bề mặt của hạt.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC1. Xác định tốc độ lắngXét một hạt hình cầu có khối lượng m, đường kính hạt là d,chuyển động trong môi trường lưu chất. Hạt chịu tác dụngFAbởi các lực như sau:F2Trọng lực: P = h.Vh.gLực đẩy Arsimet: FA = .Vh.gLực cản: F2 = ξ.S.ρω²/2h,  – Khối lượng riêng của hạt và lưu chất, kg/m3Vh – thể tích của hạt, m3F1 - hệ số trở lực, phụ thuộc vào chế độ chảy và hình dáng hạtS – tiết diện lớn nhất của hạt theo phương vuông góc với hướng Pchuyển động, m2 – vận tốc của hạt, m/sChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC1. Xác định tốc độ lắngTại thời điểm ban đầu, hạt chưa chuyển động thì trởlực bằng không F2 = 0. Lúc đóF1 = P – FA = Vh(h - )gVới hạt cặn có kích thước không đổi, tốc độ rơi củahạt đó sẽ biến đổi theo thời gian tính từ thời điểm hạtbắt đầu rơi. Khi hạt chuyển động, F2  0 và tăng dầnđến khi F2 = F1 thì hạt đạt trạng thái cân bằng:  = w0= const. Lúc đó hạt lắng xuống với tốc độ không đổilà w0 gọi là vận tốc lắng.Giai đoạn từ lúc hạt bắt đầu rơi tới lúc có vận tốc lắngkhông đổi xảy ra rất nhanh (0.2  0.5 giây) và đượccoi như không đáng kể so với tổng thời gian lắng.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC1. Xác định tốc độ lắngVới hạt hình cầu thì: Vh Khi đóF2  F1 d6dF1 = F2 và  = w0 suy ra 6S,d24.d 2 2833 h   g4 gd  h  w0 , m/s3Đây là công thức tổng quát để xác định tốc độ lắngcủa hạt.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC1. Xác định tốc độ lắngỞ đây cần phân biệt tốc độ lắng w0 và tốc độ cân bằng ωC:Tốc độ lắng là tốc độ rơi đều của hạt trong môi trường lưuchất đứng yên,Còn tốc độ cân bằng là tốc độ chuyển động của dòng lưuchất để đưa hạt vào trạng thái lơ lửng.Tốc độ lắng phụ thuộc vào kích thước và đặc tính lưu chấtcũng như phụ thuộc vào chế độ chảy. Chế độ chảy đượcđặc trưng bằng chuẩn số Reynolds:.w0 .d w0 .dRe  - khối lượng riêng môi trường lưu chất, kg/m3,  - độ nhớt động lực học và độ nhớt động học của lưu chấtChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC1. Xác định tốc độ lắngĐối với chế độ lắng dòng: Re < 0,2;  = 24/Re , thì sứccản của môi trường tuân theo định luật Stoke, nênngười ta gọi là quá trình lắng theo Stoke.Thay  = 24/Re ta được công thức tính tốc độ lắng:w0 = d²(ρh – ρ)g/18μ, m/sĐối với chế độ lắng quá độ: 0,2 < Re < 500, = 18,5/Re0,6 , thay vào ta tính được tốc độ lắng.Đối với chế độ chảy rối: 500 < Re < 150.000,  = 0,44= const, khi đó tốc độ lắng được tính theo công thức:w0 = d(ρh – ρ)g/0,33ρChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC2. Xác định năng suất của thiết bị lắngXét một không gian kín của khốilập phương có:Chiều dài L,wChiều rộng B vàChiều cao H,Thể tích là L.B.H.dd301H2BLDòng chảy của hỗn hợp vào thiết bị với tốc độ dòng d. Giảsử một phần tử của pha phân tán cũng chuyển động theodòng với cùng vận tốc d.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC1. Xác định tốc độ lắngDo đó, khi dòng chảy đi hết chiều dài L, thì hạt cũngrơi hết chiều cao lắng H và lắng lại trên diện tích F =B.L gọi là bề mặt lắng đồng thời pha liên tục đi thẳngra khỏi phòng lắng.Thời gian hạt đi hết chiều dài L của phòng lắng đượcgọi là thời gian lưu: τ = L/ dThời gian hạt đi hết chiều cao H (chiều cao lắng) củaphòng lắng gọi là thời gian lắng: τ0 = H/ w0Để quá trình lắng xảy ra nghĩa là pha phân tán phảinằm lại trên bề mặt lắng (quĩ đạo số 1) thì điều kiệncần thiết là:   0: H ≤ L. w0/ dChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC1. Xác định tốc độ lắng◘ Điều kiện tối thiểu để xảy ra quá trình lắng là (quĩđạo số 2):  = 0 hay L/ d = H/ w0Suy ra H = L. w0/ d◘ Gọi Q (m3/s) là năng suất thiết bị lắng. Khi đó:Q = B.H.d = B.L.w0 = F.w0◘ Như vậy, năng suất thiết bị lắng chỉ phụ thuộc vàodiện tích lắng F và vận tốc lắng w0 mà khôngphụ thuộc vào chiều cao lắng H.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngI. LẮNG TRONG TRƯỜNG TRỌNG LỰC1. Xác định tốc độ lắng◘ Trên đây ta mới chỉ nghiên cứu hiện tượng lắng tựdo của một hạt hình cầu ở trạng thái tĩnh.◘ Sự lắng của một tập hợp hạt đồng nhất, ổn định chỉkhác ở trên là có nhiều hạt cùng lắng.◘ Do các hạt đồng nhất nên tốc độ lắng của các hạtlà như nhau và không đổi trong quá trình lắng(bỏ qua sự va chạm giữa các hạt).◘ Với cách lập luận trên thì mọi tính toán quá trìnhlắng một tập hợp hạt tương tự quá trình lắngcủa một hạt.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngII. THIẾT BỊ LẮNGĐể giảm thời gian lắng, người ta thường kết hợp cácphương pháp sau:◙ Cho dòng chảy chuyển động với một vận tốcthích hợp◙ Thay đổi hướng cũng như phương của dòngchảy nhằm làm tăng thời gian lưu của pha phântán trong thiết bị cũng như tạo ra lực quán tínhđể tăng cường quá trình lắng.◙ Giảm chiều cao lắng là phương án quan trọngnhất để giảm thời gian lắng và tăng tốc độ lắngTrong quá trình thiết kế thì phải luôn chú trọng đếnkhâu lấy bùn.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngII. THIẾT BỊ LẮNG1. Thiết bị lắng hệ bụi (khí bụi)Hỗn hợp khí bụi chuyển động vào thiết bị, sau khi đi hếtquãng đường L, khí trở nên sạch hơn và được tháora ngoài còn bụi được tháo ra bên dưới.Thiết bị này kết hợp việc thay đổi hướng của dòngchảy để tăng thời gian lưu, tạo lực quán tính.Ưu điểm:◙ Là thiết bị có năng suất lớn,◙ Đơn giản,◙ Tháo cặn dễNhược điểm:◙ Kồng kềnh,◙ Hiệu suất thấpChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngII. THIẾT BỊ LẮNG1. Thiết bị lắng hệ bụi (khí bụi)☻Để khắc phục nhược điểm trên người ta tạo rathiết bị lắng nhiều ngănHoãn hôïpkhí buïiKhí saùchBuïiBuïiChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngII. THIẾT BỊ LẮNG1. Thiết bị lắng hệ bụi (khí bụi)Ưu điểm:◙ Ưu điểm rất lớn là giảm được chiều cao lắng.Nếu không có tấm ngăn thì chiều cao lắng là H, nghĩa là hạtrắn phải đi hết chiều cao H mới đụng sàn lắng. Trongkhi đó khi có tấm ngăn thì chiều cao lắng là khoảngcách giữa hai tấm ngăn, giảm đi rất nhiều so với khichưa có tấm ngăn.Nhược điểm:◙ Việc tháo cặn khó khăn.Để tháo cặn, người ta dùng khí với áp lực lớn thổi ngược lại(đóng van đầu vào) và thu bụi bên hôngChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngII. THIẾT BỊ LẮNG1. Thiết bị lắng hệ bụi (khí bụi)Thiết bị lắng hệ bụi nhiều tầngHoãn hôïpbuïiKhí saïchhThu buïiLHChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắng2. Thiết bị lắng huyền phù (hệ lỏng - rắn)a. Thiết bị lắng bán liên tụcCác khâu nhập liệu và tháo nước trong đều được thực hiệnliên tục còn lấy cặn thì được lấy ra theo chu kì..Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắngII. THIẾT BỊ LẮNG2. Thiết bị lắng huyền phù (hệ lỏng - rắn)a. Thiết bị lắng bán liên tụcNgười ta đưa huyền phù vào thiết bị, bên trong thiếtbị có đặt các tầm ngăn nằm nghiêng một góckhoảng 45 – 600 nhằm:◙ Làm giảm chiều cao lắng,◙ Tăng thời gian lưu,◙ Tạo lực quán tính,◙ Đồng thời giúp việc tháo cặn được đơn giảnhơn.Nhược điểm: Thiết bị gián đoạn bất lợi, năng suấtthấp, thời gian lâu và thiết bị chiếm nhiều diệntích.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắng2. Thiết bị lắng huyền phù (hệ lỏng - rắn)a. Thiết bị lắng bán liên tụcThiết bị lắng huyền phù loại đứngChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắng2. Thiết bị lắng huyền phù (hệ lỏng - rắn)a. Thiết bị lắng bán liên tụcThiết bị lắng huyền phù loại đứngHoạt động:◙ Bề mặt lắng được tạo ra bằng cách xếp các tấmnghiêng hình chóp chồng lên nhau.◙ Huyền phù vào trong thiết bị theo các rãnh giữa haichóp, lúc này chiều cao lắng giảm đi đáng kể vàpha phân tán lắng trên bề mặt chóp và trượt xuốngdưới.◙ Nước trong theo ống tâm đi ra ngoài.Ưu điểm:◙ Là năng suất lớn,◙ Thiết bị gọn hơn,◙ Chiếm ít diện tích.Chương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắng2. Thiết bị lắng huyền phù (hệ lỏng - rắn)a. Thiết bị lắng bán liên tụcThiết bị lắng tháo cặn bằng khí nénChương 4. Phân riêng bằng phương pháp lắng2. Thiết bị lắng huyền phù (hệ lỏng - rắn)a. Thiết bị lắng bán liên tụcThiết bị lắng tháo cặn bằng khí nénCũng là thiết bị lắng bán liên tục nhưng việc tháocặn được dùng khí nén nên dễ dàng hơn.Nhược điểm:◙ Tuy nhiên phương pháp này tốn nhiều chi phí hơn(chi phí đầu tư ban đầu và chi phí vận hành).◙ Các thiết bị này vẫn còn một nhược điểm là việctháo cặn vẫn còn gián đoạn

Tài liệu liên quan

• Vật lý màng mỏng -Tính chất của màng mỏng Pb(Zr,Ti)O3 được chế tạo bằng phương pháp lắng tụ hơi hóa học hữu cơ kim loại dùng hệ thống cung cấp rắn
  • 9
  • 351
  • 0
• Nghiên cứu đặc tính điện hóa của atorvastatin, fenofibrate và ứng dụng trong phân tích bằng phương pháp von ampe (Tóm tắt trích đoạn)
  • 30
  • 822
  • 0
• Kiểm chứng giao diện phần mềm bằng phương pháp mô hình hóa event b (tt)
  • 13
  • 121
  • 0
• phân riêng bằng phương pháp lắng
  • 42
  • 1
  • 8
• BÀI TIỂU LUẬN PHÂN RIÊNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LỌC
  • 41
  • 355
  • 0
• Chế tạo graphene bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học
  • 6
  • 77
  • 0
• Chế tạo màng mỏng si3n4, sio2 và màng treo si3n4 bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma
  • 86
  • 56
  • 0
• Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình tổng hợp ống nano carbon (CNTs) mọc thẳng đứng bằng phương pháp lắng đọng hóa học nhiệt từ pha hơi (t CVD) trên nền xúc tác ni, fe
  • 14
  • 47
  • 0
• nghiên cứu xác định đích phân tử bằng phương pháp phân tích mạng protein (ppin) nhằm ứng dụng tìm kiếm thuốc điệu trị ung thư dạ dày
  • 117
  • 22
  • 0
• Nghiên cứu tối ưu hóa quy trình tổng hợp ống nano carbon (CNTs) mọc thẳng đứng bằng phương pháp lắng đọng hóa học nhiệt từ pha hơi (t CVD) trên nền xúc tác ni, fe
  • 100
  • 74
  • 0

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

(1.55 MB - 42 trang) - phân riêng bằng phương pháp lắng Tải bản đầy đủ ngay ×