I. Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương này trình bày tổng quan về các nguồn gây ô nhiễm dầu trong nước, bao gồm sự cố tràn dầu từ tàu biển, dàn khoan, và nước dằn tàu. Các phương pháp xử lý nước nhiễm dầu hiện có được phân tích, bao gồm xử lý dầu bằng phương pháp từ tính, vật liệu hấp phụ dầu, và phương pháp lắng đọng tự nhiên. Phương pháp ly tâm được đánh giá là hiệu quả nhất trong việc xử lý lượng lớn dầu tràn. Luận án cũng đề cập đến các nghiên cứu trong và ngoài nước về thiết bị tách dầu bằng ly tâm, từ đó xác định hướng nghiên cứu chính là phát triển thiết bị ly tâm công nghiệp dạng ống quay.
1.1. Nguồn gây ô nhiễm dầu trong nước
Các nguồn chính gây ô nhiễm dầu bao gồm sự cố tràn dầu từ tàu biển, dàn khoan, và nước dằn tàu. Sự cố tràn dầu thường xảy ra ngoài khơi, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường và kinh tế. Việc xử lý dầu tràn đòi hỏi các giải pháp kỹ thuật hiệu quả và nhanh chóng.
1.2. Phương pháp xử lý dầu trong nước
Các phương pháp xử lý dầu hiện có bao gồm sử dụng chất phân tán, từ tính, vật liệu hấp phụ, vải lọc, và lắng đọng tự nhiên. Phương pháp ly tâm được đánh giá là hiệu quả nhất trong việc xử lý lượng lớn dầu tràn, đặc biệt trong điều kiện khai thác ngoài khơi.
II. Cơ sở nghiên cứu
Chương này tập trung vào cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu để phát triển thiết bị tách dầu bằng ly tâm. Các thông số thủy lực cơ bản của thiết bị được xác định, bao gồm đường kính ống quay, chiều dài ống, và số vòng quay. Luận án cũng trình bày cơ sở toán học để mô phỏng quá trình tách dầu trong ống quay ly tâm, sử dụng phương pháp CFD (Computational Fluid Dynamics). Kết quả mô phỏng số sẽ được sử dụng để đánh giá hiệu quả của thiết bị.
2.1. Xác định thông số thủy lực
Các thông số thủy lực cơ bản của thiết bị được xác định, bao gồm đường kính ống quay, chiều dài ống, và số vòng quay. Các thông số này được tính toán dựa trên lý thuyết thủy lực và động lực học chất lỏng.
2.2. Mô phỏng số quá trình tách dầu
Phương pháp CFD được sử dụng để mô phỏng quá trình tách dầu trong ống quay ly tâm. Kết quả mô phỏng số sẽ giúp đánh giá hiệu quả của thiết bị và tối ưu hóa các thông số kỹ thuật.
III. Kết quả tính toán và đánh giá
Chương này trình bày kết quả tính toán và mô phỏng số để đánh giá ảnh hưởng của các thông số như vòng quay, đường kính bầu, số cánh, và góc đặt cánh đến quá trình tách dầu. Kết quả cho thấy thiết bị ly tâm công nghiệp với đường kính ống quay 100 mm, chiều dài 2.000 mm, và số vòng quay 5.500-6.000 vòng/phút đạt hiệu quả tách dầu cao nhất. Các kết quả này được kiểm chứng bằng thực nghiệm trong phòng thí nghiệm.
3.1. Ảnh hưởng của vòng quay
Kết quả mô phỏng số cho thấy vòng quay của ống quay ảnh hưởng đáng kể đến hiệu quả tách dầu. Vòng quay từ 5.500 đến 6.000 vòng/phút đạt hiệu quả tối ưu.
3.2. Ảnh hưởng của đường kính bầu
Đường kính bầu 80 mm được xác định là thông số tối ưu, giúp tăng hiệu quả tách dầu trong thiết bị ly tâm.
IV. Nghiên cứu thực nghiệm
Chương này trình bày quá trình thực nghiệm để kiểm chứng kết quả tính toán và mô phỏng số. Thiết bị tách dầu bằng ly tâm được chế tạo và thử nghiệm trong phòng thí nghiệm với các mẫu dầu có nồng độ 300 ppm và 600 ppm. Kết quả thực nghiệm cho thấy thiết bị đạt hiệu quả tách dầu cao, phù hợp với kết quả mô phỏng số. Luận án cũng đề xuất quy trình tháo lắp và bảo trì thiết bị để đảm bảo hiệu quả hoạt động lâu dài.
4.1. Thiết kế và chế tạo thiết bị
Thiết bị tách dầu bằng ly tâm được chế tạo dựa trên kết quả tính toán và mô phỏng số. Thiết bị bao gồm ống quay, bầu, và cánh tạo xoáy, được thiết kế để tối ưu hóa hiệu quả tách dầu.
4.2. Kết quả thực nghiệm
Kết quả thực nghiệm với mẫu dầu 300 ppm và 600 ppm cho thấy thiết bị đạt hiệu quả tách dầu cao, phù hợp với kết quả mô phỏng số. Thiết bị có thể ứng dụng trong xử lý nước nhiễm dầu tại các cảng biển.
