ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB I. MỞ ĐẦU: Ngành công nghiệp sản xuất NaOH là một trong những ngành công nghiệp sản xuất hoá chất cơ bản. Nó đóng vai trò rất lớn trong sự phát triển của các ngành công nghiệp khác như dệt , tổng hợp tơ nhân tạo, lọc hoá dầu, sản xuất phèn NaOH là một baz mạnh, có tính ăn da, khả năng ăn mòn thiết bò cao. Vì vậy cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bò, đảm bảo an toàn lao động trong quá trình sản xuất. Trước đây trong công nghiệp NaOH thường được sản xuất bằng cách cho Ca(OH) 2 tác dụng với dung dòch Na 2 CO 3 loãng và nóng . Ngày nay người ta dùng phương pháp hiện đại là điện phân dung dòch NaCl bão hòa. Tuy nhiên dung dòch sản phẩm thu được thường có nồng độ rất loãng , khó khăn trong việc vận chuyển đi xa. Để thuận tiện cho chuyên chở và sử dụng người ta phải cô đặc dung dòch đến một nồng độ nhất đònh theo yêu cầu. Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan trong dung dòch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi hoặc dạng kết tinh. Trong khuôn khổ đồ án này ta sẽ tiến hành cô đặc theo cách tách dung môi dưới dạng hơi. Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thái sôi, nghóa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên mặt thoáng dung dòch bừng với áp suất làm việc của thiết bò. Quá trình cô đặc thường được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng nồng độ các dung dòch loãng, hoặc để tách các chất rắn hoà tan. Quá trình cô đặc thường tiến hành ở các áp suất khác nhau. Khi làm việc ở áp suất thường ( áp suất khí quyển) ta dùng thiết bò hở , còn khi làm việc ở áp suất khác ( vd áp suất chân không ) người ta dùng thiết bò kín. Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong hệ thống cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, có thể làm việc liên tục hoặc gián đoạn. Thiết kế đồ án môn học máy và thiết bò hoá chất giúp sinh viên làm quen với phương pháp tính toán máy thiết bò hoá chất. Tập đồ án này thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi làm việc liên tục xuôi chiều cô đặc dung dòch xút NaOH có nồng độ đầu 15% đến nồng độ cuối 30%. Năng suất đầu vào là 1m 3 /hour. Trang 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB II.CHỌN QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ : 1. Qui trình công nghệ : Năng suất của qui trình cô đặc là 1m 3 /h. Đây là năng suất nhỏ do đó ta chọn qui trình công nghệ như sau. 2. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống cô đặc: Dung dòch từ bể chứa nguyên liệu được bơm lên bồn cao vò, từ bồn cao vò dung dòch chảy xuống qua thiết bò gia nhiệt và được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi ứng với áp suất làm việc của nồi I. Dung dòch sau đó được đưa vào nồi I. Do có sự chênh lệch áp suất giữa nồi I và nồi II nên dung dòch tiếp tục chảy qua nồi II rồi được bơm hút ra rồi chuyển vào bể chứa sản phẩm. Hơi thứ trong nồi I dùng làm hơi đốt nồi II để tận dụng nhiệt. Hơi thứ nồi II sẽ được đưa qua thiết bò ngưng tụ baromet và được chân không hút ra ngoài. Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc : phần dưới của thiết bò là buồng đốt gồm có các ống truyền nhiệt và một ống tuần hoàn trung tâm. Dung dòch đi trong ống, hơi đốt sẽ đi trong khoảng không gian phía ngoài ống. Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm là : do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn rất nhiều so với các ống truyền nhiệt do đó hệ số truyền nhiệt nhỏ, dung dòch sẽ sôi ít hơn so với dung dòch trong ống truyền nhiệt. Khi sôi dung dòch sẽ có ρ ds = 0.5 ρ dd do đó sẽ tạo áp lực đẩy dung dòch từ trong ống tuần hoàn sang ống truyền nhiệt. Kết quả là tạo một dòng chuyển động tuần hoàn trong thiết bò. Để ống tuần hoàn trung tâm hoạt động có hiệu quả dung dòch chỉ nên cho vào khoảng 0,4 – 0,7 chiều cao ống truyền nhiệt. Phần phía trên thiết bò là buồng bốc để tách hơi ra khỏi dung dòch, trong buồng bốc còn có bộ phận tách bọt để tách những giọt lỏng ra khỏi hơi thứ. A.TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH Trang 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB III.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT: 1. Chuyển đơn vò năng suất từ (m 3 /h) sang (kg/h) : Năng suất nhập liệu : G’ D =1 m 3 /h. Khối lượng riêng : ρ NaOH = 1159 kg/m 3 G D = G’ D ∗ ρ NaOH = 1159 kg/h Nồng độ nhập liệu : x D = 15 % Nồng độ cuối của sản phẩm : x C = 30% Áp dụng phương trình cân bằng vật chất : G D ∗ x D = G C ∗ x C Suy ra: G C = C DD x xG ∗ = 30 151159 ∗ = 579.5 kg/h . 2. lượng hơi thứ bốc lên trong toàn hệ thống : Áp dụng công thức : )1( C D D x x GW −= kg/h Trong đó: W : Lượng hơi thứ của toàn hệ thống kg/h G D : Lượng dung dòch ban đầu kg/h x D ,x C : Nồng độ đầu,cuối của dung dòch % khối lượng Thay số vào ta có: 5.579) 30 15 1.(1159)1( =−=−= C D D x x GW kg/h. 3. Giả thiết phân phối hơi thứ trong các nồi : Chọn tỉ số giữa hơi thứ bốc lên từ nồi I và II là : 1.1 = II I W W Khi đó ta có hệ phương trình: 1.1 = II I W W W I + W II = W Giải hệ trên có kết quả : W I = 303.5 kg/h W II = 276 kg/h 4. Xác đònh nồng độ dung dòch từng nồi : - Nồng độ cuối của dung dòch ra khỏi nồi I : x’ C = 32.20 5.3031159 15.1159 . = − = − ID DD WG xG % - Nồng độ cuối của dung dòch ra khỏi nồi II : x’’ C = 30 2765.3031159 15.1159 . = −− = −− IIID DD WWG xG % Trang 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB IV.CÂN BẰNG NHIỆT LƯNG: 1. Xác đònh áp suất và nhiệt độ mỗi nồi: Hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc: Theo đầu bài áp suất ngưng tụ là: P ng = 0.5 at Chọn áp suất của hơi đốt vào nồi I là : P 1 = 3.5 at Khi đó hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc là : ∆P t =P 1 – P ng = 3.5 – 0.5 = 3 at Chọn tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi là : 5.1 2 1 = ∆ ∆ P P Kết hợp với phương trình : ∆P 1 + ∆P 2 = ∆P t = 3 at Suy ra : ∆P 1 = 1.8 at ∆P 2 = 1.2 at Dựa vào các dữ kiện trên và tra sổ tay qúa trình thiết bò tập I ta có bảng sau đây : Loại Nồi I Nồi II Tháp ngưng tụ Áp suất (at) Nhiệt độ ( 0 C) Áp suất (at) Nhiệt độ ( 0 C) Áp suất (at) Nhiệt độ ( 0 C) Hơi đốt P 1 = 3.50 T 1 =137.9 P 1 =1.70 T 2 =114.5 P ng =0.5 t ng =80.9 Hơi thứ P’ 1 =1.76 t’ 1 =115.5 P’ 2 =0.52 t’ 2 =81.9 2. Xác đònh nhiệt độ tổn thất : a. Tổn thất nhiệt do nồng độ tăng cao (∆’): Áp dụng công thức của Tiaxenko: ∆’ = ∆’ o . f Ở đây : ∆’ o : Tổn thất nhiệt độ ở áp suất thường. f : hệ số hiệu chỉnh vì thiết bò cô đặc làm việc ở áp suất khác với áp suất thường. f i i r t 2 )'273( 2.16 + = t’ i : nhiệt độ hơi thứ của nồi thứ I r i : ẩn nhiệt hoá hơi của hơi ở nhiệt độ t’ i . Từ các dữ kiện trên ta lập được bảng sau: Trang 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Đại lượng Nồi I x C (%k.l) ∆’ o ( 0 C ) t’ ( 0 C ) r.10 -3 (j/kg ) ∆’ i ( 0 C ) Nồi I 20.32 8.457 115.5 2218.7 9.33 Nồi II 30.00 17.0 81.9 2304.6 15.05 Từ đây ta có tổng tổn thất nhiệt do nồng độ tăng cao : Σ∆’ = ∆’ I +∆’ II = 9.33 +15.05 = 24.38 0 C b. Tổn thất nhiệt do áp suất thuỷ tónh (∆’’ ): Gọi chênh lệch áp suất từ bề mặt dung dòch đến giữa ống là ∆P (N/m 2 ), ta có: ∆P = 2 1 ρ S .g.H op N/m 2 Trong đó: ρ s : khối lượng riêng của dung dòch khi sôi , kg/m 3 ρ s =0.5 ρ dd ρ dd : Khối lượng riêng của dung dòch ,kg/m 3 H op : Chiều cao thích hợp tính theo kính quann sát mực chất lỏng ,m H op = [0.26+0.0014(ρ dd -ρ dm )].H o Từ ∆P ta sẽ tính được áp suất trung bình của dung dòch ở từng nồi thông qua công thức: P tbi = P’ i +∆P i ( i ): nồi thứ i Tra sổ tay ta có được bảng sau: x C ,% t’ , 0 C ρ dd , kg/m 3 ρ dm ,kg/m 3 Nồi I 20.32 115.5 1173.4 958 Nồi II 30.00 81.9 1276 958 Coi ρ dd trong mỗi nồi thay đổi không đáng kể trong khoảng nhiệt độ từ bề mặt đến độ sâu trung bình của chất lỏng. Chọn chiều cao ống truyền nhiệt là H o =1.5 m. Nồi I: H op1 = [0.26+0.0014(ρ dd -ρ dm )].H o =[0.26+0.0014(1173.4-958)]*1.5=0.84234 ,m Áp suất trung bình: P tb1 = P’ 1 +∆P 1 =1.76+0,5.0,5.1173.4.10 -4 .0.84234=1.785 at Tra sổ tay tại P tb1 =1.785 (at) ta có t” 1 =116.03 0 C. Suy ra : ∆” 1 =(t” 1 +∆’ 1 ) – (t’ 1 +∆’ 1 )= 116.03– 115.5 =0.53 0 C Nồi II: H op2 = [0.26+0.0014(ρ dd -ρ dm )].H o =[0.26+0.0014(1276-958)]*1.5=1.0578 ,m Trang 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Áp suất trung bình: P tb2 = P’ 2 +∆P 2 =0,52+0,5.0,5.1276.10 -4 .1,0578=0,554 at Tra sổ tay tại P tb2 = 0.554 (at) ta có t” 2 = 83.37 0 C. Suy ra : ∆” 2 =(t” 2 +∆’ 2 ) – (t’ 2 +∆’ 2 )= 83.37 – 81.9 =1.47 0 C Vật tổn thất nhiệt của hai nồi là: Σ∆” =∆” 1 +∆” 2 =0.53+1.47 = 2.00 0 C c. Tổn thất nhiệt do trở lực thuỷ lực trên đường ống (∆”’) Chấp nhận tổn thất nhiệt độ trên các đoạn ống dẫn hơi thứ từ nồi này sang nồi nọ và từ nồi cuối đến thiết bò ngưng tụ là 1 0 C. Do đó: ∆”’ 1 =1.5 0 C ∆”’ 2 =1.0 0 C d. Tổn thất chung trong toàn hệ thống cô đặc: Σ∆=Σ∆’+Σ∆”+Σ∆”’=24.38+2.00+2.5=28.88 0 C 3. Hiệu số hữu ích và nhiệt độ sôi của từng nồi: Hiệu số nhiệt độ hữu ích ở ở mỗi nồi: Nồi I: ∆t i1 =T I – (T 2 +Σ∆ 1 ) =137.9 – (114.5+9.33+0.53+1.5)=12.04 0 C Nồi II: ∆t i2 =T 2 – (t ng +Σ∆ 2 ) =114.5– (80.9+15.05+1.47+1)=16.08 0 C Nhiệt độ sôi thực tế của dung dòch ở mỗi nồi: Nồi I : ∆t i1 =T I –t S1 suy ra t S1 =T 1 - ∆t i1 =137.9 – 12.04 = 125.86 0 C Nồi II : ∆t i2 =T 2 –t S2 suy ra t S2 =T 2 - ∆t i2 =114.5 – 16.08 = 98.42 0 C 4. Cân bằng nhiệt lượng: a. Tính nhiệt dung riêng của dung dòch ở các nồi: Nồi I: Nồng độ đầu dung dòch x D =15%<20% nên ta áp dụng công thức: C D =4186 (1-x D ) =4186 (1- 0.15) =3558.1 ,j/kg.độ Nồi II: Coi C 1 ≈ C 2 . Do x C =30%>20% nên áp dụng công thức: C 1 =C 2 =4186 – ( 4186 – C ht )x C1 C ht : Nhiệt dung riêng của chất hoà tan ,j/kg.độ M.C ht =n 1 .c 1 + n 2 .c 2 + n 3 .c 3 +. . . n n .c n (*) Tra sổ tay tập I ta có: M NaOH =40 n 1 =n 2 =n 3 =1 c 1 =c Na = 26 j/kg n.tửû.độ c 2 =c O = 16.8 j/kg n.tửû.độ c 3 =c H = 9.6 j/kg n.tửû.độ Thay vào (*) ta có: C ht = 131010. 40 6.98.1626 3 = ++ j/kg.độ Trang 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Nhiệt dung riêng dung dòch ra khỏi nồi II là: C 2 =C 1 =4186 – ( 4186 – C ht )x C2 =4186 – (4186 – 1310)0.3 =3323.2 j/kg.độ b. Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng (CBNL): Nồi I: D.i+G D .C D .t D =W 1 .i 1 +(G D – W 1 )C 1 .t 1 +D.C ng1 . θ 1 +Q xq1 Nồi II: W 1 .i 1 +(G D –W 1 )C 1 .t 1 =W 2 .i 2 +(G D – W)C 2 .t 2 +W 1 .C ng2 .θ 2 +Q xq2 Trong đó: D: lượng hơi đốt dùng co hệ thống ,kg/h i,i 1 ,i 2 : hàm nhiệt của hơi đốt , hơi thứ nồi I và nồi II ,j/kg t D , t 1 , t 2 : nhiệt độ sôi ban đầu, rakhỏi nồi I và nồi II của dung dòch , 0 C C D , C 1 , C 2 :nhiệt dung riêng ban đầu, ra khỏi nồi I và nồi II của dung dòch , j/kg.độ θ 1, θ 2 :nhiệt độ nước ngưng tụ của nồi I và nồi II , 0 C C ng1 , C ng2 : nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi I và nồi II ,j/kg.độ. Q xq1 ,Q xq2 :nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh , J G D : lượng dung dòch lúc ban đầu ,kg/h Chọn hơi đốt , hơi thứ là hơi bão hoà, nước ngưng là lỏng sôi ở cùng nhiệt độ, khi đó ta có: i- C ng1 . θ 1 =r (θ 1 ) và i 1 - C ng2 . θ 2 =r(θ 2 ) tra sổ tay ta có bảng các thông số sau đây: đầu vào Đầu ra nồi I Đầu ra nồi II Dung dòch NaOH : + t D =125.33 0 C + C D = 3558.1 j/kg.độ + G D =1159 kg/h Hơi đốt: + θ 1 =137.9 0 C + i= 2737000 j/kg + C ng1 =4290 j/kg.độ Dung dòch NaOH : + t 1 =125.86 0 C + C 1 = 3323.2 j/kg.độ Hơi thứ : +θ 2 =114.5 0 C + i 1 =2706000 j/kg +C ng2 = 4290 j/kg.độ + W 1 =303.5 kg/h Dung dòch NaOH: + t 2 =98.42 0 C + C 2 = 3323.2 j/kg.độ + G 2 =579.5 kg/h Hơi thứ : + t’ 2 =81.9 0 C + i 2 =2643740 j/kg + W 2 =276 kg/h Cho : Q xp1 =0.05.D.(i – C ng1 . θ 1 ) =0.05.D.r(θ 1 ). Q xp1 =0.05.W.(i 1 – C ng2 . θ 2 ) =0.05.W 1 .r(θ 2 ). Vậy lượng hơi thứ bốc lên ở nồi I là : = −+ −−+ = 1121 11222 1 .)(.95.0 ).(. tCir tCGtCWGiW W DD θ = = −+ −+ 86.125*2.332326437402156000*95.0 86.125*2.3323*115942.98*2.3323*5.5792643740*5.579 289.9 kg/h Trang 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Lượng hơi thứ bốc lên ở nồi II là: W 2 =W-W 1 =579.5 – 289.9 = 289.6 kg/h Lượng hơi đốt tiêu đốt chung là: D’= = − −−+ ).(95.0 ).(. 111 11111 θ ng DDDD Ci tCGtCWGiW = )9.137*42902700600(*95.0 33.125*1.3558*115986.125*2.3323*)9.2891159(2706000*9.289 − −−+ =314.6 kg/h c. Kiểm tra lại giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi: C%(I) = %5%5.4%100 5.303 9.2895.303 <= − C%(II) = %5%7.4%100 6.289 2766.289 <= − Vậy : Lượng hơi thứ nồi I là : W I = 289.9 kg/h Lượng hơi thứ nồi II là : W II = 289.6 kg/h Lượng hơi đốt nồi I là : D = 314.6kg/h V. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA BUỒNG ĐỐT 1. Tính nhiệt lượng do hơt đốt cung cấp: - Nồi I : Q 1 = D.r(θ 1 ) =314.6*2156=678277.6 kj/h =188.41 kW - Nồi II: Q 2 =W 1 .r(θ 2 ) = 289.9*2221.5=644012.85 kj/h = 178.89 kW 2. Tính hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi : t m1 T q 2 Công thức tổng quát: t T1 t T2 K= i tb t q ∆ W/m 2 .độ q 1 t 2 q t m2 Công thức tính tổng nhiệt trở : r Σ =Σr cáu1 + λ δ + Σr cáu2 Chọn : Σr cáu1 =Σr cáu2 =1/5000 m 2 .h.độ / Kcal=1/4300 m 2 .độ /W δ = 2 mm Ống làm bằng thép không rỉ mã hiệu 40XH: λ = 44 W/m.độ  r Σ = 5.106*10 -04 m 2 .độ /W Trang 8 Đáp ứng yêu cầu ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Nhiệt tải riêng trung bình: - Nồi I : q tb1 = 2 21 qq + Trong đó : + q 1 : nhiệt tải riêng phía hơi đốt cấp cho thành thiết bò. Ta có công thức tính q 1 : q 1 =α 1 .∆t 1 (1) Hệ số cấp nhiệt của hơi nước bão hoà ngưng tụ trên bề mặt ống thẳng đứng được tính theo công thức của Nusselt: α 1 =1.13.A.( 1 . tH r ∆ ) .025 Kcal/ m 2 .h.độ (*) Chọn : t T1 = 137.56 0 C. Khi đó : ∆t 1 = T – t T1 = 137.9 – 137.54 = 0.36 0 C T W = 0.5(T+t T1 ) =137.72 0 C r = r(θ 1 )=2156 kj/kg =514.95 Kcal/kg ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt. H =1.5 m chiều cao bề mặt truyền nhiệt. A = 2362.02 trò số phụ thuộc nhiệt độ ngưng tụ của nước. Thay các giá trò vào công thức (*) ta có: α 1 =1.13*2362.05*( 36.0*5.1 95.514 ) 0.25 = 14832.17 Kcal/m 2 .h.độ. Thay α 1 vào công thức (1) ta có: q 1 = 14832.17* 0.36 =5339.58 Kcal/m 2 .h = 6199.85 W/m 2 + q 2 : nhiệt tải phía dung dòch sôi. Ta có công thức tính q 2 : q 2 =α 2 .∆t 2 (2) Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bò đến dung dòch α 2 được tính bởi công thức: α 2 = 1.6 .ϕ. p 0.4 .q 2 0.7 kcal/m 2 .h.độ (**) Trong đó : ∆ T = q 1 .r Σ = 6199.85*5.106.10 -4 =3.16 0 C ϕ = 0.76 thừa số kể đến tính chất lý học của NaOH. p = 1.76 at áp suất hơi trên bề mặt thoáng của dung dòch sôi Thay vào (**) ta có : α 2 = 1.6*0.76*(1.76) 0.4 .(5339.58) 0.7 =620 Kcal/m 2 .h.độ= 719.89 W/m 2 .độ Thay vào (2)ta có : q 2 = 719.89*(137.54 –3.16 – 125.86) =6133.46 W/m 2 + kiểm tra lại giả thiết ∆t 1 : có %5%07.1%100 85.6199 46.613385.6199 %100* 1 21 ≤= − = − q qq thoả mãn điều kiện sai số. Trang 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB vậy nhiệt tải trung bình nồi I là: q tb1 = 2 21 qq + = 2 46.613385.6199 + =6166.65 W/m 2 . - Nồi II : q tb2 = 2 21 qq + Trong đó : + q 1 : nhiệt tải riêng phía hơi đốt cấp cho thành thiết bò. Ta có công thức tính q 1 : q 1 =α 1 .∆t 1 (3) Hệ số cấp nhiệt của hơi nước bão hoà ngưng tụ trên bề mặt ống thẳng đứng được tính theo công thức của Nusselt: α 1 =1.13.A.( 1 . tH r ∆ ) .025 Kcal/ m 2 .h.độ (*) Chọn : t T1 = 114.18 0 C. Khi đó : ∆t 1 = T - t T1 = 114.5 – 114.18 = 0.32 0 C T W = 0.5(T+t T1 ) =114.34 0 C r = r(θ 1 )=2221.5j/kg=530.6 kcal/kg ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt. H =1.5 m chiều cao bề mặt truyền nhiệt. A = 2268.87 trò số phụ thuộc nhiệt độ ngưng tụ của nước. Thay các giá trò vào công thức (*) ta có: α 1 =1.13*2268.87( 32.0*5.1 60.530 ) 0.25 = 14783.24 Kcal/m 2 .h.độ. Thay α 1 vào công thức (3) ta có: q 1 = 14783.24* 0.32 =4730.64 Kcal/m 2 .h =5492.79W/m 2 + q 2 : nhiệt tải phía dung dòch sôi. Ta có công thức tính q 2 : q 2 =α 2 .∆t 2 (4) Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bò đến dung dòch α 2 được tính bởi công thức: α 2 = 1.6 .ϕ. p 0.4 .q 2 0.7 kcal/m 2 .h.độ (**) Trong đó : ∆ T = q 1 .r Σ =5492.79*5.106.10 -4 =2.8 0 C ϕ = 0.76 thừa số kể đến tính chất lý học của NaOH. p = 0.52 at áp suất hơi trên bề mặt thoáng của dung dòch sôi Thay vào (**) ta có : α 2 = 1.6*0.76*(0.52) 0.4 .(4730.64) 0.7 =349.77 Kcal/m 2 .h.độ= 406.12 W/m 2 .độ Thay vào (4)ta có : q 2 = 406.12.(114.2 – 2.8 – 98.42) =5271.44 W/m 2 + kiểm tra lại giả thiết ∆t 1 : có %5%03.4%100 79.5492 44.527179.5492 %100* 2 21 ≤= − = − q qq thoả mãn điều kiện sai số. Trang 10 [...]... thân buồng đốt: Công thức tính chiều dày thân buồng đốt : S= Dt p +C 2.[σ ].ϕ − p m ta có các thông số của nồi I như sau : Dt : đường kính trong của thiết bò Dt=1200 mm ϕ : hệ số bền thành hình trụ theo phương dọc Trên thành thiết bò có lỗ d=0.146 m do đó ϕ = l −d = 0.903 l C : số bổ xung do ăn mòn , bào mòn và dung sai âm ,m C=C1+C2+C3 C1=1 mm : hệ số bổ xung nhiệt do ăn mòn C2=0 mm : hệ số bổ xung... nhiệt: - Nồi I: Q1 188410 = 32.1 m2 F! = = K 1 ∆ ' i1 512.18 * 11.46 t - Nồi II: F2 = Q2 178890 = 32.08 m2 = K 2 ∆t ' i 2 334.71 * 16.66 Chọn : F1=F2 = 40 m2 VI TÍNH KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC VÀ BUỒNG ĐỐT : 1 Kích thước buồng bốc : Do lượng hơi thứ bốc lên ở hai nồi gần xấp xỉ bằng nhau, nhiệt độ nồi hai nhỏ hơn nên khối lượng riêng của hơi ở nồi II sẽ nhỏ hơn nồi I suy ra thể tích hơi thóat ra ở nồi II sẽ... U’t= 1600m3/m3.h : cường độ bốc hơi thể tích Do dung dòch sôi tạo bọt nên cường độ bốc hơi thể tích giảm còn : Ut=U’t/1.5 = 1066.7 m3/m3.h Thay vào công thức tính Vb có: W 289.6 = 0.86 m3 Vb= ρ U = 0.3158 * 1066.7 h t Vậy chiều cao buồng bốc là: Hb= 4.Vb π Db 2 = 4 * 0.86 = 0.56 m 3.14 * 1.4 2 Do trong thiết bò có hiện tượng dung dòch sôi tràn cả lên phần buồng bốc do đó đòi hỏi thiết bò phải cao hơn...ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB vậy nhiệt tải trung bình nồi I là: q + q 2 5492.79 + 5271.44 qtb1= 1 = =5382.1 W/m2 2 2 a Hệ số truyền nhiệt mỗi nồi: - Nồi I : q tb1 6166.65 = K1= =512.18 W/m2 .độ ∆t iI 12.04 - Nồi II : K2= qtb 2 5382.1 = =334.71 W/m2 .độ ∆t iII 16.08 3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi: - Công thức chung: Q ∑ ∆t i ∆t 'im = m Q Km ∑ Ki i C 0 trong đó : Σ∆ti =... 1.099*106 N/m2 Vậy chọn bề dày thân buồng bốc là : S=6 mm * Nồi II : Trang 17 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB Do thiết bò làm việc ở áp suất chân không nên chòu tác động của áp suất ngoài Vì vậy bề dày tối thiểu của thân được tính theo công thức: p l  S’ = 1.18.Dt  n   Et D  t   0.4 Áp suất làm việc trong buồng bốc : po = 0.52 at=0.051*106 N/m2 Tính chiều cao dung dòch trong buồng bốc : Thể tích của các ống truyền... =137.490C 2 tra bảng ta có : A = 2360 r = 2156 kJ/kg= 514.95 Kcal/kg chọn : Σrcáu1 =0.2*10-3 m2 .độ/ W Σrcáu2 =0.387*10-3 m2 độ /W δthép= 2mm rΣ=6.32*10-4 m2 .độ/ W H = 1.5 m Thép không rỉ 40XH có λ =44 W/m .độ r  α1=1.13.A.( H ∆ ).025 Kcal/ m2.h .độ (*) t1 0.25  514.95   = 1.13*2360*   0.8 * 1.5  = 12137.7 Kcal/m2.h .độ ta có : q1= α1.∆t1= 12137.7*0.83=10074.29 Kcal/m2.h=11697.37W/m2 có : ∆T = q1.rΣ= 11697.37*6.32.10-4=7.4... 0.00335  thể tích dung dòch trong thiết bò : V = 2.v τ =2* 1 *1700.8=0.945 m3 ( do dung dòch trong thiết bò sôi bọt nên 3600 ρs=0.5ρdd → thể tích dung dòch phải tăng hai lần ) Thể tích phần buồng bốc bò chiếm chỗ : V3 = V – V1 – V2 = 0.945 – 0.41 – 0.348 =0.187 m3 Chiều cao dung dòch trong buồng bốc : V3 0.187 = = 0.122 2 3.14 * 0.25 *1.4 2 H= Db m π 4 Chọn H= 0.2 m Khối lượng riêng của dung dòch : ρ =1276... giá vật tư của thiết bò chính là : $ =151.354.200 đ • Tính thiết bò phụ : Giá thiết bò baromet, bình tách lỏng, thiết bò gia nhiệt : $ = 20.000.000 đ + bơm chân không : công suất : 0.9 kW=1.2 Hp  $bơm ck=7000000*1.2=8.400.000 đ + bơm nước vào TBNT công suất:0.067 kW=0.09Hp  $=7000000*0.09 =630.000 đ + bơm tháo liệu công suất 0.01kW=0.013 Hp  $=2000000*0.013=26.000 đ + bơm dung dòch công suất 0.034... 6 N/m2 [p] = Dt + 2 cos α.( S − C a ) 1.2 + 2 * 0.707 * 0.005 ta có : p=0.37*106 N/m2< [p] =0.81*106 N/m2 ( thoả mãn ) Vậy chọn bề dày đáy là : S =6 mm Nồi II : Do nồi II cũng làm việc trong điều kiện áp suất trong (p =1,7 at ) nên các bước tính toán đều giống nồi I, nhưng do áp suất nhỏ hơn áp suất nồi I nên chắc chắn các điều kiện về độ bền sẽ thoả Vậy nên cũng chọn S = 6 mm e tính bulông và bích:... HỌC QTTB ωh : tốc độ hơi trong thiết bò ngưng tụ, ωh=  Dt=1.383 0.0804 = 5.23 m/s 3.14 * 0.25 * 0.14 2 289.6 / 3600 = 0.22 m 0.3158 * 5.23 Chọn đường kính trong thiết bò ngưng tụ là Dt= 300 mm + kích thước tấm ngăn : tấm ngăn có dạng viên phân với chiều rộng là : D b= t +50 =150+50=200 mm 2 tấm ngăn có đục nhiều lỗ , lấy đường kính của lỗ là dl=2mm chiều dày tấm ngăn δ, chọn δ=4 mm chiều cao gờ cạnh . viên làm quen với phương pháp tính toán máy thiết bò hoá chất. Tập đồ án này thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi làm việc liên tục xuôi chiều cô đặc dung dòch xút NaOH có nồng độ đầu 15% đến nồng. người ta dùng thiết bò kín. Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong hệ thống cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, có thể làm việc liên tục hoặc gián đoạn. Thiết kế đồ án môn học máy và thiết bò hoá. phần của dung môi trên mặt thoáng dung dòch bừng với áp suất làm việc của thiết bò. Quá trình cô đặc thường được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng nồng độ các dung dòch