Cấu tạo của tháp lốc xoáy
Tháp lốc xoáy thường có cấu tạo hình trụ ở phía trên và thu nhỏ dần thành hình nón ở phía dưới. Cấu trúc này được thiết kế đặc biệt để tạo ra và duy trì dòng khí xoáy mạnh mẽ bên trong. Bên trong tháp có các bộ phận chính:
- Đầu vào (Inlet): Khí thải chứa bụi được đưa vào tháp thông qua cửa ở phần thân tháp. Cửa này thường được thiết kế theo phương tiếp tuyến với thành tháp. Thiết kế tiếp tuyến này là yếu tố then chốt để ban đầu tạo ra dòng khí xoáy (vortex) bên trong tháp ngay khi khí thải đi vào.
- Buồng lốc xoáy (Cyclone Chamber): Đây là phần chính của tháp, bao gồm phần hình trụ phía trên và phần hình nón thu nhỏ dần phía dưới. Dòng khí đi vào sẽ tạo thành một dòng xoáy mạnh mẽ đi xuống. Cấu tạo hình nón thu nhỏ dần giúp tăng tốc độ quay của dòng khí khi nó di chuyển xuống dưới, từ đó tạo ra lực ly tâm ngày càng lớn tác động lên các hạt bụi.
- Bộ thu gom bụi (Dust Collector/Hopper): Phần đáy của tháp hình nón được nối với một phễu thu gom bụi. Các hạt bụi sau khi bị tách ra sẽ rơi xuống và tích tụ tại đây.
- Cửa thoát khí (Outlet): Phần khí sạch sau khi đã tách bụi sẽ di chuyển ngược lên trên qua một ống trung tâm và thoát ra ngoài qua cửa thoát khí phía trên đỉnh tháp.
Nguyên lý hoạt động của tháp lốc xoáy
Nguyên lý hoạt động của tháp lốc xoáy dựa trên việc chuyển đổi dòng khí thẳng thành dòng khí xoáy để tạo ra lực ly tâm.
- Tạo dòng xoáy: Khí thải đi vào tháp theo phương tiếp tuyến với thành tháp ở phần hình trụ. Lối vào này buộc dòng khí phải chuyển động theo quỹ đạo xoáy tròn quanh trục dọc của tháp, tạo nên dòng xoáy ban đầu.
- Lực ly tâm: Khi dòng khí xoáy đi xuống buồng lốc xoáy, đặc biệt là khi vào phần hình nón, tốc độ quay tăng lên. Điều này sinh ra một lực ly tâm mạnh mẽ tác động lên tất cả các hạt vật chất có trong khí thải.
- Tách bụi: Dưới tác động của lực ly tâm, các hạt bụi và chất bẩn có khối lượng riêng lớn hơn (hoặc kích thước lớn hơn) sẽ bị đẩy ra phía thành tháp, va chạm với thành và mất động năng.
- Thu gom bụi: Bụi sau khi va chạm sẽ rơi xuống phía dưới do trọng lực và sự kéo theo của dòng khí xoáy đi xuống. Bụi tập trung tại phần hình nón phía dưới và được thu gom lại trong bộ thu gom bụi ở đáy tháp.
- Khí sạch thoát ra: Phần khí đã được loại bỏ bụi sẽ tiếp tục di chuyển theo hình xoắn ốc đi xuống đến đáy, sau đó chuyển hướng và di chuyển ngược lên trên qua ống thoát khí trung tâm ở phía trên đỉnh tháp và ra khỏi tháp dưới dạng khí đã được làm sạch tương đối.
Ưu điểm của tháp lốc xoáy
Tháp lốc xoáy được ứng dụng rộng rãi nhờ vào một số ưu điểm nổi bật về hiệu quả, cấu tạo và điều kiện hoạt động.
- Hiệu quả xử lý đối với hạt bụi lớn: Tháp lốc xoáy có hiệu quả xử lý cao đối với các hạt bụi có kích thước tương đối lớn (thường lớn hơn 5 - 10 micron), có khả năng loại bỏ tới 90% các hạt bụi kích thước lớn hơn 5 micron như thông tin được cung cấp.
- Cấu trúc đơn giản, chi phí thấp và ít bảo trì: Tháp lốc xoáy có cấu trúc rất đơn giản, không có bộ phận chuyển động chính (ngoài quạt đẩy/hút khí vào hệ thống). Điều này làm cho chi phí chế tạo và lắp đặt ban đầu tương đối thấp. Việc không có bộ phận chuyển động cũng giúp giảm thiểu đáng kể nhu cầu bảo trì và sửa chữa, tăng độ bền và độ tin cậy khi hoạt động.
- Có thể vận hành ở điều kiện khắc nghiệt: Tháp lốc xoáy có thể vận hành hiệu quả ở nhiệt độ cao và áp suất lớn mà không bị ảnh hưởng, điều mà nhiều loại thiết bị lọc khác (như lọc túi vải) không thể làm được. Điều này làm cho nó phù hợp để xử lý khí thải nóng hoặc khí thải từ các quy trình áp suất cao.
