Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài
Đồ án môn học MỤC LỤC Chương 1: Tổng quan 2 I. Nhiệm vụ đồ án 2 II. Lựa chọn thiết bị 2 III. Quy trình công nghệ 3 Chương 2: Thiết bị cô đặc 7 I. Sơ lược về thiết bị cô đặc 7 II. Cân bằng vật chất năng lượng .7 III. Kích thước thiết bị .10 Chương 3: Thiết bị phụ 29 I. Thiết bị ngưng tụ baromet .29 II. Thiết bị gia nhiệt 34 III. Tính và chọn bơm 35 Chương 4: Kiểm sốt và điều khiển quá trình .41 Tổng kết 45 Tài liệu tham khảo 47 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN I. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: 1 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài • Năng suất nhập liệu: 3500 Kg/h • Nồng độ đầu: 8% khối lượng • Nồng độ cuối: 25% khối lượng • Aùp suất ngưng tụ: 0,3at • Aùp suất hơi đốt: 3at II. LỰA CHỌN THIẾT BỊ: 1. Khái niệm: Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch 2 hay nhiều cấu tử . Tuỳ theo tính chất của cấu tử khó bay hơi hay dễ bay hơi ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay bằng phương pháp làm lạnh kết tinh. Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt. Trong phương pháp nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt (đun nóng), dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngồi tác dụng lên mặt thống của dung dịch (tức khi dung dịch sôi). Để cô đặc các dung dịch không chịu được nhiệt độ cao (như dung dịch đường) đòi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân bằng ở mặt thống thấp. 2. Sơ lược về nguyên liệu: Nguyên liệu cho công đoạn cô đặc là nước mía đã được làm sạch, loại bỏ các tạp chất, tẩy màu, tẩy mùi. Sau công đoạn làm sạch, nước mía có pH khoảng 6,5 – 6,8 . Thành phần chính của nước mía là đường saccharose một phần nhỏ là các đường đơn (glucose, fructose…) và một số các chất vô cơ, hữu cơ khác ( axit amin, HNO 3 , NH 3 , protein, .) Do có hàm lượng đường cao, nước mía là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển nên trong quy trình sản xuất đường, nước mía phải được chứa đựng, vận chuyển, xử lý trong các thiết bị kín, liên tục. Đường saccharose không bền nhiệt, ở nhiệt độ cao và pH axit, nó dễ bị biến đổi thành các đường đơn, các hợp chất có màu làm giảm hiệu suất thu hồi đường và giảm giá thành sản phẩm. Vì vậy trong quá trình sản xuất, người ta luôn tìm cách giảm nhiệt độ vẫn bảo và giảm thời gian dung dịch tiếp xúc với nhiệt độ cao. 3. Phân loại thiết bị cô đặc: Thiết bị cô đặc được chia làm 3 nhóm: - Nhóm 1: Dung dịch được đối lưu tự nhiên hay tuần hồn tự nhiên. Thiết bị dạng này dùng để cô đặc các dung dịch khá lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hồn tự nhiên của dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. - Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức hay tuần hồn cưỡng bức. Thiết bị trong nhóm này được dùng cho các dung dịch khá sệt, độ nhớt cao, giảm đựơc sự bám cặn hay kết tinh từng phần trên bề mặt truyền nhiệt. - Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, màng có thể chảy ngược lên hay xuôi xuống. Thiết bị nhóm này chỉ cho phép dung dịch chảy thành màng qua bề mặt truyền nhiệt một lần tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất một số thành phần của dung dịch. Đối với mỗi nhóm thiết bị đều có thể thiết kế buồng đốt trong hay buồng đốt ngồi. Tuỳ theo điều kiện của dung dịch mà ta có thể sử dụng cô đặc ở điều kiện chân không, áp suất thường hay áp suất dư. 4. Lựa chọn thiết bị cô đặc: Theo tính chất của nguyên liệu, cũng như ưu nhược điểm của các dạng thiết bị nói trên ta chọn loại thiết bị ống dài, thẳng đứng, màng chảy xuôi xuống có buồng đốt ngồi, sử dụng hai nồi xuôi chiều liên tục. Ưu điểm của hệ thống: 2 Đồ án môn học Dùng thiết bị cô đặc kiểu màng chất lỏng, dung dịch vào và ra khỏi dàn ống một lần, không có tuần hồn trở lại, nên thời gian dung dịch tiếp xúc trực tiếp với bề mặt truyền nhiệt ngắn, thích hợp với sản phẩm dễ bị biến tính vì nhiệt độ. Dùng hệ thống 2 nồi xuôi chiều liên tục có thể sử dụng hợp lý lượng hơi bằng cách dùng hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt của nồi sau. Nhiệt độ của dung dịch và áp suất giảm dần từ nồi trước ra nối sau, do đó nhiệt độ của dung dịch ở nồi cuối cùng sẽ thấp. Sử dụng buồng đốt ngồi nhằm giảm bớt chiều cao thiết bị, tách bọt triệt để do buồng đốt cách xa không gian hơi. Nhược điểm: Hệ cô đặc 2 nồi xuôi chiều loại ống dài không có lợi khi phải cô đặc dung dịch có độ nhớt cao và nồng độ cuối lớn, vì dung dịch khi lấy ra ở nhiệt độ thấp có độ nhớt lớn nên khó lấy ra. Không thích hợp khi cô đặc dung dịch đến nồng độ cuối cao và dung dịch dễ kết tinh vì dung dịch sẽ dính trên đường ống gây tắc ống. Với ống quá dài nên việc vệ sinh ống khó khăn và ống chịu sự dãn nở vì nhiệt nhiều. III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: Thuyết minh quy trình công nghệ: • Nguyên liệu đầu tiên là nước mía đã qua làm sạch có nồng độ 8% ở nhiệt độ 30 o C được bơm từ bồn chứa vào thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3500kg/h để gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi là103 o C. Thiết bị gia nhiệt là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm. Về mặt cấu tạo thiết bị có dạng thân hình trụ, đặt đứng, bên trong là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ, được bố trí theo đỉnh hình tam giác đều. Các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống và vỉ ống được hàn dính vào thân. Hơi nước bão hồ có áp suất 3 at đi bên ngồi ống (phía vỏ), dung dịch nước mía được bơm vào thiết bị và được cho đi bên trong cácông1. Hơi nước bão hồ sẽ ngưng tụ trên các bề mặt ngồi của ống và cấp nhiệt cho dung dịch nước mía nâng nhiệt độ của dung dịch lên đến nhiệt độ sôi. • Dung dịch sau khi được gia nhiệt sẽ được chảy qua nồi 1 của thiết bị cô đặc. Về mặt cấu tạo thiết bị cô đặc có dạng thân hình trụ, đặt đứng, gồm 3 bộ phận chính: bộ phận nhận nhiệt (còn gọi là buồng đốt), không gian phân ly, bộ phận phân ly. -Buồng đốt: bộ phận nhận nhiệt là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ. Các ống được bố trí theo đỉnh hình tam giác đều, các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống. Trong đó hơi nước (còn gọi 3 Đồ án môn học là hơi đốt ) sẽ ngưng tụ bên ngồi ống và sẽ nhả nhiệt, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động bên trong ống. Dung dịch nước mía sẽ được cho chảy thành màng mỏng bên trong ống từ trên xuống và sẽ nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cung cấp và sẽ sôi, làm hố hơi một phần dung môi. Phần hơi sẽ được tạo ra ở vùng trung tâm ống, dung dịch sẽ được chảy thành màng mỏng sát thành ống. Điều kiện cần thiết để quá trình truyền nhiệt xảy ra là phải có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch đường; tức là phải có sự chênh lệch áp suất của hơi đốt và hơi thứ trong nồi. Các đại lượng, thông số ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt của buồng đốt là: Nhiệt độ và áp suất trong nồi vì nó liên quan mật thiết đến nhiệt độ sôi trong nồi đó. Nếu áp suất trong nồi càng thấp thì điểm sôi càng thấp, áp suất hơi càng lớn, dung dịch đường sôi càng mạnh. Tuy nhiên nếu áp suất càng thấp thì độ nhớt của dung dịch lớn, ảnh hưởng đến đối lưu và truyền nhiệt. Và nếu áp suất thấp thì nhiệt độ của hơi thứ bốc lên cũng thấp, làm giảm khả năng truyền nhiệt cho các nồi sau nếu như lượng hơi thứ này được sử dụng làm hơi đốt cho nồi sau. Nhiệt độ nhập liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt. Nếu nhập liệu ở trạng thái chưa sôi thì khi vào buồng đốt phải tốn thêm một lượng nhiệt để đưa nó đến trạng thái sôi. Nhưng do dung dịch được nhập liệu vào nồi với tốc độ không đổi, và nó chảy từ đầu ống đến cuối ống không có tuần hồn trở lại nên nếu nhập liệu ở trạng thái chưa sôi thì khi đi hết ống nó chưa nhận đủ lượng nhiệt cần thiết để đạt đến nồng độ yêu cầu. • Hỗn hợp hơi-lỏng đi qua khỏi dàn ống, đến không gian phân ly và bộ phận phân ly, gọi chung là buồng bốc. -Không gian phân ly: là phần không gian rộng lớn để tách hỗn hợp lỏng hơi thành hai dòng, dòng hơi thứ cấp đi lên phía trên của buồng bốc đến bộ phận phân ly, dung dịch còn lại được bơm qua nồi 2. Quá trình phân ly ở đây sử dụng chủ yếu là lực trọng trường, nhờ lực trọng trường các hạt chất lỏng to, nặng sẽ rơi xuống và tách khỏi dỏng hơi thứ và chảy xuống dưới, còn dòng hơi sẽ tiếp tục đi lên trên. 4 Đồ án môn học -Bộ phận phân ly: trong quá trình bốc hơi dung dịch, dòng hơi thứ được tạo thành khi tách khỏi bề mặt dung dịch luôn kéo theo một lượng nhất định các hạt chất lỏng dung dịch. Nếu dùng hơi thứ này để làm hơi đốt cho nồi sau bằng cách ngưng tụ thì dung dịch sẽ lắng đọng làm bẩn bề mặt ống, làm giảm khả năng truyền nhiệt. Mặt khác nếu kéo theo nhiều dung dịch sẽ gây tổn thất dung dịch. Do vậy nhiệm vụ của bộ phận phân ly ở đây là phải tách các hạt chất lỏng dung dịch còn lại ra khỏi hơi thứ cấp. Ta sử dụng 3 phương pháp vật lý sau để phân ly hơi thứ cấp: Sử dụng lực trọng trường: Dùng lực dính ướt của chất lỏng: khi các hạt chất lỏng chạm vào bề mặt vách rắn, lực dính ướt sẽ dính các hạt lỏng trên bề mặt và sau đó chảy xuống dưới. Dùng lực ly tâm: khi cho dòng hơi thứ cấp quay tròn, nhờ lực ly tâm các hạt chất lỏng bị văng ra, chạm vách rắn chảy xuống. Để quá trình phân ly đạt hiệu quả cao thì chiều cao của không gian phân ly phải đủ lớn. • Sau khi ra khỏi buồng bốc hơi thứ của nồi 1 theo ống dẫn hơi thứ và được dẫn vào phía vỏ của buồng đốt 2 để làm hơi đốt cho nồi 2, còn dung dịch thì được bơm qua nồi 2 và cho chảy từ trên xuống. • Các quá trình ở nồi 2 xảy ra tương tự như ở nồi 1. Dung dịch sau khi ra khỏi nồi 2 đạt đến nồng độ mong muốn 25% và được bơm vào bồn chứa để chuẩn bị cho công đoạn tiếp theo. Hơi thứ của nồi 2 có áp suất 0,3 at được tách lỏng rồi đi vào thiết bị ngưng tụ baromet. Thiết bị ngưng tụ baromet là thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp. Chất làm lạnh là nước được đưa vào ngăn trên cùng của thiết bị, dòng hơi thứ được dẫn vào mâm cuối của thiết bị. Hai dòng lỏng và hơi đi ngược chiều với nhau để nâng cao hiệu quả truyền nhiệt. Dòng hơi thứ đi lên gặp nước giải nhiệt nên nó sẽ ngưng tụ thành lỏng rơi trở xuống. Khi ngưng tụ chuyển từ hơi thành lỏng thì thể tích của hơi sẽ giảm làm áp suất giảm, do đó tự bản thân thiết bị áp suất sẽ giảm. Vì vậy thiết bị ngưng tụ baromet là thiết bị ổn định chân không, nó duy trì áp suất chân không trong hệ thống. Dòng hơi thứ đi từ dưới lên, ngưng tụ, chảy xuống, khí không ngưng tiếp tục đi lên trên và được dẫn qua bình tách. Bình tách là một vách ngăn, nó có nhiệm vụ là tách những giọt lỏng bị lôi cuốn theo dòng khí không ngưng để đưa trở về bồn chứa nước ngưng, còn khí không ngưng sẽ được bơm chân không hút ra ngồi. Quá trình tách nước ra khỏi khí không ngưng để tránh trường hợp nước bị hút vào bơm chân không gây va đập thủy lực, nó được thực hiện bằng cách sử dụng lực dính ướt của chất lỏng và lực trọng trường. Aùp suất làm việc của thiết bị baromet là áp suất chân không do đó nó phải được lắp đặt ở một độ cao cần thiết để nước ngưng có thể tự chảy ra ngồi khí quyển mà không cần dùng máy bơm. Bơm chân không có nhiệm vụ là hút khí không ngưng ra ngồi để tránh trường hợp khí không ngưng tồn tại trong thiết bị ngưng tụ quá nhiều (vì hệ thống làm việc liên tục), làm cho áp suất của thiết bị ngưng tụ tăng lên, có thể làm cho nước chảy ngược lại sang nồi 2. • Nước ngưng sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ sẽ được thải vào hệ thống nước thải . 5 Đồ án môn học CHƯƠNG 2 THIẾT BỊ CÔ ĐẶC I. SƠ LƯỢC VỀ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC: Mục đích của cô đặc là bốc hơi nước trong dung dịch nước mía. Những yêu cầu đối với thiết bị cô đặc: - Khoảng không gian nước mía cần nhỏ nhất, không có khoảng không chết. - Nước mía lưu lại trong nồi với thời gian ngắn nhất. - Có hệ số truyền nhiệt lớn . - Hơi đốt phải đảm bảo phân bố đều trong không gian bên ngồi giữa các ống của dàn ống (đảm bảo nhiệt phân bố đều cho các ống của dàn ống). - Tách ly hơi thứ cấp tốt, đảm bảo hơi thứ cấp sạch để cho ngưng tụ (không làm bẩn bề mặt ngưng) lấy nhiệt cấp cho nồi tiếp theo. - Đảm bảo thốt khí không ngưng tốt. Vì khí không ngưng ở phòng đốt cần thốt ra bình thường. Sự tồn tại của khí không ngưng trong phòng đốt sẽ làm giảm hệ số cấp nhiệt của hơi và do đó giảm năng suất bốc hơi. - Đảm bảo thốt nước ngưng tụ dễ dàng. Việc thốt nước ngưng tụ có liên quan chặt chẽ đến tốc độ bốc hơi. Nếu có một nồi nào đó thốt nước ngưng không tốt, nước ngưng đọng lại nhiều trong phòng đốt, làm giảm lượng hơi đốt vào phòng và ảnh hưởng đến tốc độ bốc hơi. - Thiết bị đơn giản, diện tích đốt dễ làm sạch. - Thao tác khống chế đơn giản, tự động hố dễ dàng. II. CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG: Kí hiệu các đại lượng: Kí hiệu đơn vị ý nghĩa G kg/h, kg/s suất lượng dung dịch W kg/h, kg/s suất lượng hơi thứ D kg/h, kg/s suất lượng hơi đốt x %KL nồng độ dung dịch đường x %KL nồng độ trung bình của dung dịch đường Q kJ/kg,W nhiệt lượng có ích i” kJ/kg entanpi của hơi r kJ/kg ẩn nhiệt ngưng tụ c kJ/kg.độ nhiệt dung riêng Q tt kJ/kg nhiệt lượng tổn thất Q cđ kJ/kg nhiệt cô đặc P at áp suất ΔP at chênh lệch áp suất t o C nhiệt độ Δt o C chênh lệch nhiệt độ 6 Đồ án môn học s t o C nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch t s o C nhiệt độ sôi của dung dịch θ o C nhiệt độ nước ngưng φ % độ ẩm của hơi bão hồ “ 1 ” kí hiệu ứng với đầu ra của nồi 1 “ 2 ” kí hiệu ứng với đầu ra của nồi 2 “ đ ” kí hiệu ứng với nhập liệu “ W ” kí hiệu ứng với hơi thứ “ D ” kí hiệu ứng với hơi đốt 1) Cân bằng vật chất: Đối với cả hệ thống: Năng suất nhập liệu: G đ = 3500kg/h Nồng độ dung dịch nhập liệu: x đ = 0,08 Nồng độ dung dịch sản phẩm: x c = 0,25 Lượng hơi thứ tạo thành của cả hệ: W Σ = G đ (1- c d x x ) = ∑ = ì i i W 1 (1) Đối với từng nồi: -Giả thiết tỉ lệ hơi thứ bốc lên từ nồi 1 và nồi 2: 2 1 W W m = , 2,11 ≤≤ m (2) -Nồng độ x i của sản phẩm tại các nồi: Nồi 1: 1 1 WG G xx d d d − = (3) Nồi 2: 21 2 WWG G xx d d d −− = (4) Suất lượng dung dịch ở các nồi : Nồi 1: 3500 1 == dd GG kg/h Nồi 2: 112 WGGG dcd −== (5) Σ −=−= WGWGG ddc 222 (6) 2) Cân bằng năng lượng: Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi: -Hiệu số áp suất của cả hệ thống: ngDt PPP −=∆ = 3 -0,3 =2,7 at -Giả thiết phân phối hiệu áp suất giữa các nồi: 5,22,1 2 1 ÷= ∆ ∆ P P (7) -Tính áp suất hơi thứ trong các nồi: 11 221 2 21 PPP PPP PP PPP D ng t ∆+= ∆+= = ∆=∆+∆ (8) -Từ giả thiết áp suất trong các nồi, xác định nhiệt độ hơi thứ trong từng nồi. -Hơi thứ của nồi 1 là hơi đốt của nồi 2, nên: t D2 = t w1 -Δ”’ (9) Xác định tồn thất nhiệt độ: 7 Đồ án môn học Tổn thất nhiệt độ do nồng độ( ' ∆ ) Tổn thất nhiệt trên đường ống dẫn hơi thứ ''' ∆ =1 o C (chọn theo trang161- [1]) -Tổn thất của từng nồi: '''"' iii i ∆+∆+∆=∆ (10) -Tổng tổn thất chung của tồn hệ thốùng: 21 ∆+∆=Σ∆=∆ Σ i (11) -Hiệu số nhiệt độ hữu ích: ngD ch ttt tt −=∆ ∆−∆=∆ Σ (12) -Nhiệt độ sôi của dung dịch từng nồi: ' ∆+= ws tt (13) -Xác định hiệu số nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi: Nồi 1: 11 sDh ttt −=∆ (14) Nồi 2: 212 1 swh ttt −−=∆ (15) Cân bằng năng lượng: Cân bằng năng lượng đối với hệ thống cô đặc liên tục: (CT 5.18, trang 158-[1]) ttcdcccwDddd QQtcGDcWiDitcG +±++=+ θ " (16) Dung hơi hơi nước dung nhiệt tổn dịch đốt thứ ngưng dịch cô thất vào ra đặc Giả thiết: -Không có quá lạnh nước ngưng (nước ngưng ở trạng thái lỏng sôi): DD rci =− θ " -Trong hơi nước bão hồ bao giờ cũng có 1 lượng nước đã ngưng bị lôi cuốn theo khoảng φ = 0,05 Như vậy nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp: ))(1( " θϕ ciDQ DD −−= -Giả sử tổn thất nhiệt : Dtt QQ 05,0 = -Nhiệt cô đặc rất nhỏ so với các phần nhiệt lượng khác nên có thể coi: Q cđ = 0 Phương trình CBNL trở thành: cccwdddD DcccwdddD tcGWitcGDr QtcGWitcGDr +=+⇒ ++=+ 9,0 05,095,0 -Phương trình cân bằng năng lượng đối với hệ thống 2 nồøi xuôi chiều liên tục trở thành: Nồi 1: 11111 )(9,0 tcWGiWtcGDr dwdddD −+=+ (17) Lượng hơi thứ của nồi 1 là lượng hơi đốt của nồi 2 Nồi 2: 222111111 )()()(9,0 tcWGiWWtcWGrW dwdw −+−=−+ (18) 8 Đồ án môn học -Lượng hơi thứ bốc lên từ nồi 1 là: 1121 11222 1 9,0 )( tcìr tcGtcWGWi W dd −+ −−+ = (19) Nồi 2: 12 WWW −= (20) Lượng hơi đốt tiêu tốn chung là: D dddd r tcGtcWGiW D 9,0 )(" 11111 −−+ = (21) Nhiệt dung riêng của dung dịch đường có nồng độ x tại nhiệt độ t: C = 4190-(2514-7,542.t).x (J/kg.độ) (22) III. KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ: Kí hiệu các đại lượng Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa q W/m 2 cường độ dòng nhiệt M Sac khối lượng phân tử đường saccharose M dm khối lượng phân tử nước M khối lượng phân tử trung bình của dung dịch đường mía K W/m 2 .độ hệ số truyền nhiệt tổng quát r D kJ/kg ẩn nhiệt ngưng tụ r m 2 .độ/W nhiệt trở g m/s 2 gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s 2 ) H m chiều cao thiết bị D m đường kính thân thiết bị F m 2 diện tích bề mặt truyền nhiệt d m đường kính ống truyền nhiệt d m đường kính trung bình ống truyền nhiệt n ống tổng số ống truyền nhiệt m ống số ống truyền nhiệt trên đường chéo chính V m 3 thể tích thiết bị v m/s vận tốc lưu chất U tt m 3 /m 3 .h cường độ bốc hơi thể tích f hệ số điều chỉnh cho cường độ bốc hơi thể tích α W/m.độ hệ số cấp nhiệt t m bước ống truyền nhiệt δ m chiều dày ống truyền nhiệt λ W/m.độ hệ số dẫn nhiệt µ Pas độ nhớt tuyệt đối ρ kg/m 3 khối lượng riêng θ m kích thước hình học đặc trưng “ L ” ký hiệu ứng với dung dịch đường mía “ D ” kí hiệu ứng với hơi đốt “w” kí hiệu ứng với hơi thứ “n” kí hiệu bên ngồi ống truyền nhiệt “t” kí hiệu bên trong ống truyền nhiệt “v” kí hiệu ứng với vách ống truyền nhiệt “đ” kí hiệu ứng với buồng đốt 9 Đồ án môn học “b” kí hiệu ứng với buồng bốc “ô” kí hiệu ứng với ống truyền nhiệt Tính bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt: -Nhiệt lượng hữu ích do hơi đốt cung cấp: Nồi 1: 111111 "9,0 tcGtcGiWDrQ dddWD +−== (23) Nồi 2: 22211122112 "9,0 tcGtcGiWrWQ ww +−== (24) -Tính hệ số truyền nhiệt của các nồi: Theo nhiệt độ sôi và nồng độ trong các nồi, ta xác định các thông số vật lý của dung dịch (khối lượng riêng, độ nhớt, hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng…) Hệ số truyền nhiệt tổng quát: Vì 5,0 > t n d d nên hệ số truyền nhiệt tổng quát có thể tính theo công thức tường phẳng: i s nt i D i rr K αλ δ α 11 1 ++++ = (W/m 2 .độ) (25) Hệ số cấp nhiệt phía hơi bão hồ ngưng tụ: 25,0 1 32 )( 15,1 − = vDDo DDD D ttH gr µ λρ α (W/m 2 .độ) (26) r D : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hồ tại nhiệt độ t D các thông số vật lý khác ( ρ D , μ D , λ D ) là số liệu của nước sôi tại nhiệt độ trung bình phía hơi đốt: 2 1vD D tt t + = − , o C (27) Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi: θ λ α L s Nu. = (28) Với : 3/1 Pr).(Re01,0 = Nu (29) Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch mía đường (CT I.32 trang 123- [5] ) 3 _ 8 10.58,3 M c L LpL ρ ρλ − = (30) Trong đó: 1 _ 1 − − += dmct M x M x M (31) xtCp ) 542,72514(4190 −−= , (j/kg.độ) (32) Nhiệt độ trung bình phía dung dịch: 2 2 _ vs L tt t + = (33) Kích thước hình học đặc trưng: 3/1 2 2 = g L L ρ µ θ (34) Chuẩn số Pr: L Lp c λ µ = Pr (35) 10 [...]... lợi để hút các loại khí có hơi nước 2 Chọn hệ thống ống dẫn khí Ta chọn hệ thống ống dẫn từ thiết bị ngưng tụ đến bơm như sau: Bảng 18: Kích thước các loại ống dẫn Loại ống Đường kính (mm) Ống nối 1 từ cửa ra của thiết 50 bị thu hồi đến co 90o Ống dẫn 2 50 Ống hút của bơm 3 34 Co 4 vào miệng hút của bơm 34 Chiều dài (m) l1= 0,15 l2= 0,05 9,5 1,5 l1= 0,034 Loại ống Ống ngắn Ống dài Ống dài Ống ngắn 33... (114) Chọn đường kính ống hút bằng đường kính ốnh đẩy, nên vận tốc trung bình trên đường ống hút và đường ống đẩy bằng nhau ( v1 = v2 = v ) 4Q v= (m/s) (115) πd 2 2 l v h f = λ + ∑ξ Tổn thất đường ống: d 2g Công suất bơm: N = (116) QH b ρg 1000η (117) Lưu lượng của bơm: G Q= ρ Bảng 17: Kết quả tính bơm Đại lượng Đường kính ống Chiều dài ống Suất lượng Lưu lượng bơm Vận tốc dung dịch Chiều cao... nước bão hòa Nhiệt độ dung dịch mía đường nhiệt dung riêng của dung dịch mía đường Ký hiệu dòng hơi đốt Ký hiệu ứng với dòng vào ký hiệu ứng với dòng ra ϕ độ ẩm hơi bão hồ Vai trò của thiết bị gia nhiệt là đun nóng dung dịch mía đường từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ sôi của nồi cô đặc Tác nhân gia nhiệt là dòng hơi nước bão hòa Các thông số của dung dịch mía đường: - Suất lượng: 3500 kg/h - Nồng độ : 8%... khí thực của tồn bộ hệ thống: S L 0,0191.2,22 St = b = = 0,01893 m3/s S b + L 0,0191 + 2,22 4 Xác định thời gian hút khí và áp suất tới hạn của hệ thống: Thể tích hệ thống thiết bị cần hút V = V1 + V2 V1: thể tích của thiết bị ngưng tụ V2: thể tích của thiết bị phân ly Bảng 19: Tính thể tích các thiết bị: Đại lượng Đơn vị Thiết bị ngưng tụ Thiết bị thu hồi Đường kính mm 500 400 Chiều cao phần thân... buồng đốt và buồng bốc: Đường kính ống dẫn và cửa ra vào của thiết bị được xác định từ phương trình lưu lượng Chọn tốc độ của khí (hơi) hoặc dung dịch đi trong ống dẫn theo trang 74-[4], sau đó tính đường kính ống theo công thức sau: d = 4G 3600πρv (63) Làm tròn đường kính ống đến đường kính chuẩn Dựa vào đường kính vừa chọn, tra bảng XIII.32 –[4] ta chọn kích thườc chiều dài đoạn ống nối Bảng 6 : Kích... bích tự do để nối thiết bị với các ống dẫn Số liệu bích tự do tra bảng XIII.27 theo đường kính thiết bị và áp suất làm việc của thân và XIII.28 –[4] theo đường kính ống nối Bảng 10 : Kết quả tính bích và bulông Đại lượng Đường kính trong Đường kính ngồi Đường kính đường tròn qua tâm bulông Chiều dày Đường kính bulông Số bulông Vật liệu Chiều dày Kí hiệu Dt D Db Đơn Giá trị vị Nồi 1 Nồi 2 Bích và bulông... Đồ án môn học Chọn Đường kính trong Đường kính ngồi Dt Dn mm mm 813 828 1213 1228 Vỉ ống : Chọn đường kính ngồi của vỉ ống bằng đường kính trong của thân TB Chọn vật liệu làm vỉ ống là thép X18H10T, vỉ ống loại tròn phẳng (kiểu 2 hình 8-8 trang 211-[6]) Chiều dày tính tốn tối thiểu của vỉ ống ở phía giữa: h ' = K Dt Po ϕ o [σ u ] (87) K : hệ số bằng 0,28 -0,36 ϕo - hệ số làm yếu vỉ ống do khoan lỗ D... thiết bị Chiều cao TBNT H mm 3300 ống baromet Đường kính trong d mm 25 Độ nhám Δ mm 0,5 Chuẩn số Re Re 22495 Hệ số trở lực do ma sát λ 0,051 Chiều cao cột nước h1 m 7 h2 m 0,13 Chiều cao ống baromet Hb m 7,63 30 Đồ án môn học II Kí hiệu các đại lượng Kí hiệu G rh t C “h“ “đ’ “c“ THIẾT BỊ GIA NHIỆT Ý nghĩa suất lượng dung dịch mía đường ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hòa Nhiệt độ dung dịch mía đường. .. E Mức độ đun nóng Htb mm chiều cao thiết bị Hb m Chiều cao ống Baromet dt m Đường kính ống baromet λ Hệ số ma sát δ Chiều dày tấm ngăn ξ Hệ số trở lực cục bộ Cân bằng vật chất năng lượng: Dòng hơi thứ từ nồi cô đặc 2: Lưu lượng: W=1190 kg/h = 0,33 kg/s Aùp suất : Pw2 = 0,2 at Nhiệt độ: tw2 = 68,7 oC Do tổn thất áp suất trên đường ống dẫn hơi thứ, dòng hơi thứ vào thiết bị ngưng tụ có nhiệt độ và áp... nồi Ta chọn dư bề mặt truyền nhiệt 20% Số ống truyền nhiệt là: n = 91 ống (làm tròn theo bảng V.11-[4]) Chiều cao ống truyền nhiệt là : Hô= 5m Chiều cao thân buồng đốt lấy bằng chiều cao ống truyền nhiệt: Hđ = 5m KÍCH THƯỚC BUỒNG ĐỐT VÀ BUỒNG BỐC: Kích thước buồng đốt: Oáng được bố trí trên vỉ ống theo đỉnh hình tam giác đều, ống được lắp vào mạng bằng phương pháp nong ống, với bước ống t =1,4.dn Đường . 1 Đồ án môn học Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài • Năng suất nhập liệu: 3500. Nhược điểm: Hệ cô đặc 2 nồi xuôi chiều loại ống dài không có lợi khi phải cô đặc dung dịch có độ nhớt cao và nồng độ cuối lớn, vì dung dịch khi lấy ra
![Nhiệt độ tW oC 102.16 68.7 Tra bảng I.251-[3] - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/nhiet-do-tw-oc-tra-bang-i-107021.png)
![Tra bảng I.250-[3] theo t D - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/tra-bang-i-theo-t-d-107024.png)
![Số ống truyền nhiệt là: n= 91 ống (làm tròn theo bảng V.11-[4]) Chiều cao ống truyền nhiệt là : Hô= 5m - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/ong-truyen-nhiet-ong-bang-chieu-truyen-nhiet-107025.png)
![Et tra bảng 2.12/45-[6] theo điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo. Chọn bề dày thực theo công thức (69) và (70) - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/bang-kien-vat-lieu-che-chon-thuc-thuc-107030.png)
![Chọn bề dày thực của thân thiết bị theo chiều dày của thép tấm (bảng XIII.9 trang 364-[4]) Kiểm tra độ bền: - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/chon-thuc-thiet-chieu-bang-kiem-do-ben-107031.png)
![kc tra bảng trang 140-[6],theo tỉ số - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/kc-tra-bang-trang-theo-ti-so-107033.png)
![Tra hình 1.2- 1.2-[6] - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/tra-hinh-107034.png)
![Tra bảng 2.12-[6] - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/tra-bang-107035.png)
![Dùng bích tự do để nối thiết bị với các ống dẫn. Số liệu bích tự do tra bảng XIII.27 theo đường kính thiết bị và áp suất làm việc của thân và XIII.28 –[4] theo đường kính ống nối - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/dung-thiet-lieu-bang-duong-thiet-suat-duong-107038.png)
![Chọn vật liệu làm vỉ ống là thép X18H10T, vỉ ống loại tròn phẳng (kiểu 2 hình 8-8 trang 211-[6]) - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/chon-lieu-ong-loai-tron-phang-kieu-trang-107039.png)
![Chọn tai treo chung có tải trọng 104 N (tra bảng XIII.36-[4]) - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/chon-tai-treo-chung-tai-trong-bang-xiii-107041.png)
![Kích thước tấm ngăn: tấm ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo làm việc tốt. Chiều rộng của tấm ngăn: (CT VI.53/85-[4]) - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/kich-thuoc-dang-hinh-vien-dam-chieu-rong-107043.png)
![Tốc độ khí cần hút là 0,0189 m3/s = 1,134 m3/ph. Dựa vào bảng 6.2 trang 176-[1], ta chọn loại bơm PMK-2 có các thông số như sau: - Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài](https://media.store123doc.com/figures/000/107/toc-do-dua-bang-trang-chon-loai-thong-107047.png)
