Nghiên cứu tạo trường vận tốc khí đều trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện nâng cao hiệu suất lọc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ TRIỆU QUÝ HUY NGHIÊN CỨU TẠO TRƯỜNG VẬN TỐC ĐỀU CỦA DÒNG KHÍ TRONG THIẾT BỊ LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN NHẰM NÂNG CAO HIỆU SUẤT LỌC LUẬNÁN TIẾN SĨ KỸTHUẬT HÀNỘI - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU CƠ KHÍ TRIỆU QUÝ HUY NGHIÊN CỨU TẠO TRƯỜNG VẬN TỐC ĐỀU CỦA DÒNG KHÍ TRONG THIẾT BỊ LỌC BỤI TĨNH ĐIỆN NHẰM NÂNG CAO HIỆU SUẤT LỌC CHUYÊNNGÀNH:KỸ THUẬT CƠ KHÍ MÃSỐ:62.03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. TS HOÀNG VĂN GỢT 2. TS TRẦN VĂN ĐỊCH HÀNỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và hoàn thành luận án, tác giả luôn nhận được sự quan tâm, hướng dẫn tận tình của tập thể cán bộ giảng dạy, các nhà khoa học và cán bộ viên chức của Viện Nghiên cứu Cơ khí - Bộ Công Thương và sự giúp đỡ, động viên của gia đình, người thân, đồng nghiệp. Đặc biệt tôi xin chân thành cảm ơn tập thể cán bộ hướng dẫn khoa học là: PGS.TS Hoàng Văn Gợt và GS.TS Trần Văn Địch đã tận tình dạy bảo, hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt khoá học.

Những lời khuyên, hướng dẫn bổ ích của các thầy đã giúp tôi có định hướng và tiếp cận tốt hơn với nội dung của đề tài để có thể hoàn thành luận án. Nghiên cứu sinh chân thành cảm ơn tập thể cán bộ giảng dạy, các nhà khoa học, cán bộ viên chức của Trung tâm Đào tạo (CTA-NARIME) – Viện Nghiên cứu Cơ khí, đặc biệt là TS. Dương Văn Long - Trung tâm Công nghệ và Thiết bị Môi trường đã tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình thực hiện và hoàn thành tốt luận án. Xin chân thành cám ơn tập thể lãnh đạo Trường ĐH Việt Bắc đã tạo điều kiện, hỗ trợ và động viên tôi hoàn thành tốt nhất luận án này.

Cuối cùng, tôi xin cảm ơn những người thân trong gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã động viên, hỗ trợ, tạo điều kiện và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện luận án. Nghiên cứu sinh Triệu Quý Huy i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan tất cả những nội dung trong luận án “Nghiên cứu giải pháp tạo trường vận tốc khí đều trong thiết bị lọc bụi tĩnh điện nhằm nâng cao hiệu suất lọc” đều do tôi tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của tập thể cán bộ hướng dẫn khoa học là: PGS.TS Hoàng Văn Gợt và GS.TS Trần Văn Địch. Nội dung của luận án này là công trình nghiên cứu khoa học của bản thân tôi. Để hoàn thành luận án này, tôi chỉ sử dụng những tài liệu đã ghi trong mục tài liệu tham khảo mà không dùng bất cứ một tài liệu khác.

Không hề có sự sao chép, gian lận kết quả của bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác. Nghiên cứu sinh Triệu Quý Huy ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i LỜI CAM ĐOAN ii TRIỆU QUÝ HUY II MỤC LỤC III DANH MỤC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT VI MỞ ĐẦU 1 1. Tính cấp thiết của đề tài luận án 1 2. Mục tiêu nghiên cứu: 3 3.

Đối tượng nghiên cứu: 3 4. Phạm vi nghiên cứu: 3 5. Phương pháp nghiên cứu 4 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của kết quả luận án 4 6.

Ý nghĩa khoa học: 4 6. Ý nghĩa thực tiễn 4 7. Nội dung luận án 5 CHƯƠNG 1 6 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ LỌC BỤI BẰNG ĐIỆN 6 1. Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc thiết bị lọc bụi bằng điện 6 1.

Phân loại lọc bụi tĩnh điện khô 9 1. Khái niệm lọc bụi bằng điện loại khô 9 1. Nguyên lý cấu tạo của lọc bụi bằng tĩnh điện 12 1. Hiệu suất của lọc bụi bằng tĩnh điện 13 1.

Phương trình của lọc bụi bằng tĩnh điện 13 1. Hiệu suất lọc theo cỡ hạt của thiết bị lọc bụi bằng điện 15 1. Các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu suất của lọc bụi tĩnh điện 20 1. Tình hình nghiên cứu trong nước về thiết bị lọc bụi bằng điện 23 1.

Tình hình nghiên cứu trên thế giới về ảnh hưởng của trường vận tốc dòng khí tới hiệu suất lọc của thiết bị lọc bụi bằng điện 25 1. Đối tượng nghiên cứu của đề tài luận án 28 Kết luận chương 1 28 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI HIỆU SUẤT LỌC BỤI BẰNG ĐIỆN 29 2. Khái niệm chung cơ học về bụi 29 2. Bụi và phân loại 29 2.

Sức cản của môi chất chuyển động của hạt bụi 31 2. Sức cản khí động khi có nhiều hạt cùng chuyển động 41 iii 2. Lắng chìm của hạt bụi từ dòng chuyển động rối 42 2. Ảnh hưởng của hình dạng hạt 44 2.

Đặc tính của dòng khí trong kênh dẫn 45 2. Đặc điểm của cấu trúc biểu đồ vận tốc dòng khí trong đoạn kênh dẫn ống thẳng 47 2. Phương pháp đánh giá ảnh hưởng của mức đều trường vận tốc khí tới hiệu suất lọc của thiết bị 51 2. Một số công thức tính toán chính 51 2.

Cơ chế cân bằng lực cản dòng khí 52 2. Một số giải pháp nâng cao hiệu suất thiết bị lọc bụi bằng điện 53 Kết luận chương 2 54 CHƯƠNG 3: TRANG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 55 3. Trang thiết bị thí nghiệm 55 3. Mô hình thí nghiệm 55 3.

Hệ thống thiết bị đo lường các thông số khí động lực 55 3. Thiết bị đo vận tốc dòng khí EE75 56 3. Thiết bị đo lưu lượng Proline T-mass B150 58 1. Thiết bị đo áp suất Cerabar PMC131 60 3.

Thiết bị đo nhiệt độ TSM187 61 3. Bố trí các thiết bị đo lường các thông số khí động lực 62 3. Cách bố trí sơ đồ đo lường các thông số khí động lực mô hình thí nghiệm 62 3. Một số tiêu chuẩn vận tốc khí 63 3.Tiêu chuẩn thực hiện kiểm soát độ không đồng đều vận tốc dòng khí 63 3.

Phân bố dòng chảy 64 3. Tiêu chuẩn dòng chảy đồng nhất 64 3. Thiết bị đo và quy trình đo vận tốc dòng khí 65 3. Yêu cầu của thiết bị đo vận tốc trong phòng thí nghiệm 65 3.

Yêu cầu về quy trình đo vận tốc cho mô hình thí nghiệm và thực tế 65 3. Kiểm tra và lắp ráp thiết bị 66 3. Lựa chọn vị trí lấy mẫu 66 3. Phương pháp đo vận tốc dòng khí 68 3.

Chọn phép đo phù hợp 68 3. Phép đo vận tốc 68 3. Các quy định khi thực hiện thí nghiệm trên mô hình 69 3. Quy định chung 69 3.

Vận hành khí động lực thiết bị của mô hình vật lý lọc bụi tĩnh điện 69 3. Vị trí lắp đặt thí nghiệm tấm phân phối khí 70 iv 3. Tiến hành đo lưu lượng tại đầu ra 72 3. Kiểm tra chức năng 72 3.

Trình tự thực hiện 75 3.12 Các phương án thực nghiệm 75 3.1 Mục tiêu thí nghiệm 75 3.2 Cơ sở lý thuyết về điều chỉnh trở lực khí bằng lưới phân dòng khí 75 3. Các phương án thực nghiệm 76 3. Phương pháp xử lý số liệu thí nghiệm 78 Kết luận chuơng 3 79 4. Điều kiện thí nghiệm 80 4.

Mô tả thí nghiệm 80 4. Kết quả thí nghiệm và xử lý số liệu thực nghiệm 82 4.1 Kết quả thí nghiệm 82 4. Nhận xét kết quả thực nghiệm 92 4. Xử lý số liệu thực nghiệm 94 4.Tuyến tính hóa hàm phi tuyến thực nghiệm 94 4.

Đánh giá sai số vận tốc từ kết quả thực nghiệm 100 4. Xây dựng đồ thị 3D 102 4. Tổng quan về thiết bị lọc bụi tại nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn 106 4. Thực nghiệm trên thiết bị công nghiệp tại nhà máy nhiệt điện Cao Ngạn 106 4.

Bàn luận khoa học kết quả của luận án 108 KẾT LUẬN CHUNG 111 CÁC CÔNG TRÌNH CỦA TÁC GIẢ 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 v DANH MỤC THUẬT NGỮ, KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT TT Ký hiệu Diễn giải nội dung 1 v Vận tốc dòng khí, m/s 2 Q Lưu lượng dòng khí, m3/h 3 t Nhiệt độ dòng khí, oC 4  Thời gian rơi, s 5 MW Đơn vị của công suất điện, Me-ga-oat 6 ρ Khối lượng đơn vị của vật liệu bụi và của môi trường, g/cm 7 P Ngoại lực tác động lên hạt, N 8 m Khối lượng hạt bụi 9 a Gia tốc của hạt bụi 10  Độ nhớt động lực của môi trường khí, Pa.s 11 y Khoảng cách từ đường tâm dòng khí, m 12 Δt Độ chênh lệch nhiệt, oC 13  Đường kính hạt bụi 14 Mk Mức đều của vận tốc 15 ω Vận tốc di chuyển của hạt bụi về phía cực hút bụi, m/s 16 Re Chỉ số Reynol 17 g Gia tốc trọng trường, m/s2 18 H Chiều cao của tấm bản cực hút bụi, m 19 ψ Hệ số tỷ lệ 20 η Hiệu suất lọc bụi, % 21 q Điện tích hạt bụi 22 E Cường độ điện trường, cm/s vi DANH MỤC HÌNH Hình 1. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu ống [3]. Thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu tấm bản[3]. Sơ đồ nguyên lý của thiết bị lọc bụi bằng điện hai vùng[3]:.

Sơ đồ phối cảnh của thiết bị lọc bụi tĩnh điện hai vùng[3]. Phân loại lọc bụi tĩnh điện khô [13]. Lọc bụi bằng điện kiểu ngang ЭГА. Lọc bụi bằng điện kiểu đứng ЭВ.

Sơ đồ cấu tạo của lọc bụi tĩnh điện kiểu nằm ngang [1]. Sơ đồ toán thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu ống [3]. Sơ đồ tính toán hiệu suất lọc của thiết bị lọc bụi bằng điện kiểu tấm bản[3]. Vận tốc di chuyển ω của hạt bụi phụ thuộc vào đường kính .

Sự ảnh hưởng của kích thước hạt bụi tới hiệu suất lọc của một số dạng bản cực[52]. Đồ thị ảnh hưởng điện trở suất tới hiệu suất thu bụi [53]. Đồ thị sự ảnh hưởng của nhiệt độ tới hiệu suất lọc bụi. Đồ thị tương quan giữa hiệu suất và độ ẩm [3].

Hệ số sức cản Ko phụ thuộc vào hệ số Raynon(Re), [33]. Dòng chảy khi gặp hạt bụi hình cầu. Biểu đồ vận tốc rơi: Giới hạn của hạt thực tế trong không khí ở nhiệt độ 20oC tướng ứng với khối lượng đơn vị của bụi ρ=1-3g/cm3 [3]. Biểu đồ hệ số sức cản khi chuyển động có gia tốc xa phụ thuộc vào Re (3).

Biểu đồ hệ số ma sát ψ phụ thuộc vào Re. Biểu đồ vận tốc trên mặt cắt ngang ống thẳng với cửa vào là mặt cong và các khoảng cách ban đầu khác nhau a) x/Dk=13,6; b) x/Dk =24,2; c) x/Dk = 38,4; d) x/Dk=51,8, .