Đang tải... (xem toàn văn)
Thieát keá heä thoáng coâ ñaëc dung dòch NaCl, 1 noài, lieân tuïc. Yeâu caàu thieát keá: Naêng suaát saûn phaåm: 3000 kgh. Noàng ñoä nhaäp lieäu: 10%kl Noàng ñoä saûn phaåm: 20%kl Aùp suaát hôi ñoát: 3 at Aùp suaát ngöng tuï: 0.3 at
ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG TỔNG QUAN I NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dòch NaCl, nồi, liên tục Yêu cầu thiết kế: - Năng suất sản phẩm: 3000 kg/h - Nồng độ nhập liệu: 10%kl - Nồng độ sản phẩm: 20%kl - p suất đốt: at - p suất ngưng tụ: 0.3 at II CHỌN LỰA CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ: 2.1 Sơ lược nguyên liệu: Dung dòch NaCl không màu, có vò mặn Tinh thể NaCl dễ tan nước, độ tan thay đổi theo nhiệt độ Ở 100 0C dung dòch bão hòa 28.15%, 20 0C 26.4% Nhiệt độ sôi dung dòch muối ăn 109 0C Dung dòch NaCl dùng để sản xuất NaOH hợp chất có chứa Clo, NaCl dùng làm chất tải lạnh 2.2 Phân loại thiết bò công nghệ: Nhóm 1: Dung dòch đối lưu tự nhiên hay tuần hoàn tự nhiên Thiết bò dạng dùng để cô đặc dung dòch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn tự nhiên dung dòch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Nhóm 2: Dung dòch đối lưu cưỡng hay tuần hoàn cưỡng Thiết bò nhóm dùng cho dung dòch sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn hay kết tinh phần bề mặt truyền nhiệt Nhóm 3: Dung dòch chảy thành màng mỏng, màng chảy ngược lên hay xuôi xuống Thiết bò dạng cho phép dung dòch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt lần để tránh tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất số thành phần dung dòch SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Trang ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu Đối với nhóm thiết bò thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngoài, có ống tuần hoàn hay không Tùy theo điều kiện kỹ thuật tính chất dung dòch mà ta sử dụng chế độ cô đặc điều kiện chân không, áp suất thường hay áp suất dư 2.3 Lựa chọn thiết bò cô đặc: Theo tính chất nguyên liệu, ta chọn thiết bò cô đặc nồi, làm việc liên tục, áp suất chân không, có buồng đốt ống tuần hoàn trung tâm - Thiết bò cô đặc dạng có cấu tạo đơn giản, dễ cọ rửa sửa chữa - Cô đặc áp suất chân không làm giảm nhiệt độ sôi dung dòch, giảm chi phí lượng, hạn chế không cho NaCl bò lôi theo bám lại thành thiết bò, làm hư thiết bò - Tuy nhiên tốc độ tuần hoàn nhỏ, hệ số truyền nhiệt thấp III THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: Nguyên liệu NaCl có nồng độ 10%, nhiệt độ 250C bơm từ bồn chứa vào thiết bò gia nhiệt với suất lượng 6000 kg/h để gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi 73.590C * Thiết bò gia nhiệt thiết bò trao đổ nhiệt dạng ống chùm Thân hình trụ, đặt đứng, bên gồm nhiều ống nhỏ, bố trí theo đỉnh hình tam giác Các đầu ống giữ chặt vó ống vó ống hàn dính vào thân Hơi nước bão hòa có áp suất at bên ống (phía vỏ) Dung dòch bơm vào thiết bò, bên ống, từ lên Hơi nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống cấp nhiệt cho dung dich nâng nhiệt độ dung dòch lên đến nhiệt độ sôi Dung dòch sau gia nhiệt, đưa vào thiết bò cô đặc, gồm có phần * Buồng đốt: Bộ phận nhận nhiệt dàn ống, gồm nhiều ống nhỏ, bố trí theo đỉnh hình tam giác đều, đầu ống giữ chặt vó ống Trong đó, đốt ngưng tụ bên ống nhả nhiệt, truyền nhiệt cho dung dòch chuyển động bên ống Dung dòch bên ống từ xuống nhận nhiệt đốt ngưng tụ cung cấp sôi, làm hóa phần dung môi Điều kiện cần thiết để trình truyền nhiệt xảy phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dòch Hỗn hợp lỏng qua khỏi dàn ống đến buồng bốc * Buồng bốc: Là phần không gian rộng lớn để tách hỗn hợp lỏng thành dòng, dòng thứ lên phía buồng bốc đến phận phân ly, dung dòch SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Trang ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu lại hoàn lưu trở lại Nhờ lưc trọng trường, hạt chất lỏng to rơi xuống, tách khỏi dòng thứ chảy xuống dưới, dòng thứ tiếp tục lên * Bộ phận phân ly: Trong trình bốc dung dòch, dòng thứ tạo thành tách khỏi bề mặt dung dòch kéo theo lượng đònh hạt lỏng, gây tổn thất dung dòch Do đó, nhiệm vụ phận phân ly phải tách hạt chất lỏng dung dòch lại khỏi thứ Dung dòch sau khỏi nồi cô đặc đạt đến nồng độ 20% bơm vào bốn chứa Hơi thứ có áp suất 0.314 at tách lỏng đến thiết bò ngưng tụ * Thiết bò ngưng tụ Baromet thiết bò ngưng tụ kiểu trực tiếp Chất làm lạnh nước đưa vào ngăn thiết bò, dòng thứ dẫn vào mâm cuối thiết bò Dòng thứ lên gặp nước giải nhiệt, ngưng tụ thành lỏng rơi xuống trở lại, khí không ngưng tiếp tục lên dẫn qua bình tách Khi ngưng tụ chuyển từ thành lỏng thể tích giảm, làm áp suất giảm, tự thân thiết bò áp suất giảm Vì thiết bò ngưng tụ Baromet thiết bò ổn đònh chân không, trì áp suất chân không hệ hệ thống * Bình tách vách ngăn, có nhiệm vụ tách giọt lỏng bò lôi theo dòng khí không ngưng để đưa trở bồn chứa nước ngưng, khí không ngưng bơm chân không hút * Quá trình tách nước khỏi khí không ngưng để tránh trường hợp nước bò hút vào bơm chân không gây va đập thủy lực p suất làm việc thiết bò Baromet áp suất chân không, phải lắp đặt độ cao cần thiết để nước ngưng tự chảy khí mà không cần dùng máy bơm * Bơm chân nhiệm vụ hút khí không ngưng để tránh trường hợp khí không ngưng tồn thiết bò ngưng tụ nhiều, làm cho áp suất thiết bò ngưng tụ tăng lên, làm cho nước chảy ngược lại sang nồi cô đặc SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Trang ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH I CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG: Ký hiệu G W D x i rD c Qtt QD p ∆p t ∆t tsdd tsdm ∆th.i ϕ ∆' ∆" ∆''' ∑∆ H0 Hop “c” “o” “D” “đ” “c” Đơn vò kg/g, kg/s kg/g, kg/s kg/g, kg/s %kl kj/kg kj/kg kj/kgđộ kj/kg kj/kg at at C C C C C % C C C C m m Ngưng tụ Hơi thứ Hơi đốt Đầu Cuối SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Ý nghóa Lưu lượng dung dòch Lưu lượng thứ Lưu lượng đốt Nồng độ khối lượng Entanpi Nhiệt hóa hơi đốt Nhiệt dung riêng Nhiệt lượng tổn thất Nhiệt lượng đốt p suất Chênh lệch áp suất Nhiệt độ Chênh lệch nhiệt độ Nhiệt độ sôi dung dòch Nhiệt độ sôi dung môi Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Độ ẩm đốt Tổn thất nhiệt độ nồng độ Tổn thấ t0 cột thủy tónh Tổn thất t0 đường ống Tổng tổn thất nhiệt độ Chiều cao ống truyền nhiệt Chiều cao chất lỏng theo kính QS Trang ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu 1.1 Cân vật chất: * Phương trình Cân vật chất: (CT 4.1-[4]) Gđ = Gc + W (1) * Lượng thứ W = GC xC − 1 xd (2) 1.2 Tổn thất nhiệt độ: Ở áp suất khí pk dung dòch xđ =10% có nhiệt độ sôi t dd =104.88 C Ở nhiệt độ áp suất nước bão hoà p2=1.2272 at * Phương pháp Babo: (CT 5.9-[3]) p0 p t pk p t = (3) ss p1 ⇒ tsdd(p0) (Bảng 57-[4]) mà tsdm(p0) = t0 * Tổng thất nhiệt độ nồng độ: ∆' = tsdd(p0) – tsdm(p0) (4) * Chiều cao thích hợp mức chất lỏng theo kính quan sát: (CT4.20-[4]) H op [ ( = 0.26 + 0.004 ρ − ρ ρ hh = dd dm )] H (5) ρ (6) dd * p suất lớp trung bình: p tb = p +∆ p=p 0 + 0.5 g ρ hh (CT 4.19-[4]) H op (7) ptb ⇒ tsdm(ptb) (Bảng 57-[4]) * Độ tăng nhiệt độ sôi dung dòch cột thủy tónh: ∆" = tsdm(ptb) - tsdm(p0) SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm (8) Trang ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu * Nhiệt độ sôi dung dòch áp suất trung bình: tsdd(ptb) = ∆" + tsdd(p0) = ∆" + (tsdm(p0) + ∆' ) (9) * Tổn thất nhiệt độ đường dẫn thứ: chọn ∆''' = 0C * Tổng tổn thất nhiệt độ: ∑∆ = ∆' + ∆" + ∆''' * Chênh lệch nhiệt độ hữu ích: ∆th.i = ∆T - ∑∆ = tD - tC - ∑∆ Thông số (10) (CT 4.23-[4]) (11) Ký hiệu Đơn vò Giá trò Nồng độ NaCl đầu Nồng độ NaCl cuối Năng suất nhập liệu Năng suất sản phẩm xđ xC Gđ Gc Pha lỏng %kl %kl Kg/h kg/h 10 20 6000 3000 Lương thứ thoát p suất Nhiệt độ Entanpi Hơi thứ W Kg/h p0 at t0 C iw Kj/kg 3000 0.314 69.7 2626 Hơi đốt at C Kj/kg 132.9 2171 p suất Nhiệt độ n nhiệt ngưng tụ pD tD rD Tổn thất nhiệt độ Nhiệt độ sôi dd áp suất p0 tsdd(p0) C ∆' Tổn thất nhiệt độ nồng độ C p suất lớp trung bình ptb at SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm 73.59 3.89 0.34 Ghi (2) Bảng 56-[4] Trang 161-[1] (3) (4) (7) Trang ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò Nhiệt độ sôi trung bình dm Tổn thất t0 cột thủy tónh Nhiệt độ sôi dd áp suất TB Tổn thất t0 đường ống Tổng tổn thất nhiệt độ Chênh lệch nhiệt độ hữu ích GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu ttbdm ∆" tsdd(p0) ∆''' ∑∆ ∆th.i C C C C C C 71.38 1.68 75.27 Bảng 57-[10] (8) (9) 6.57 57.629 Chọn (10) (11) 1.3 Cân lương: * Nhiệt độ đầu lấy đáy thiết bò:(CT4.15-[4]) tC = tsdd(p0) + ∆" = (tsdm(p0) + ∆' ) + ∆" (12) * Nhiệt dung riêng dung dòch: (CT4.10-[4]) C = 4190x(1-x%) (13) * Phương trình cân lượng: (CT 4.5b-[4]) QD = GcCctc – GđCđtđ – W x iw+ Qt Với Qt = 0.05QD (14) * Chi phí đốt cho trình cô đặc: G D = Q D rx(1 − ε ) (15) * Lượng tiêu hao riêng: (CT 4.8-[4]) d = D G W SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm (16) Trang ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò Thông số GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu Ký Đơn vò Giá trò hiệu Cân lượng Nhiệt độ vào BB tđ C 73.59 Nhiệt độ lấy đáy BD tC C 76.95 Nhiệt dung riêng dd 10% xđ Kj/kgđo 3771 ä Nhiệt dung riêng dd 20% xC Kj/kgđo 3352 ä Entanpi thứ iw Kj/kg 2626 Nhiệt lượng đốt cung QD w 2042913 cấp Chi phí đốt GD Kg/s 0.99 Lượng tiêu hao riêng d Kg/kg 1.188 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Ghi tđ = tsdd(p0) (12) (13) (14) Tra 69.7 0C (14) Trang ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu II KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH: Ký hiệu q K r H D F d dtr n V v Utt α t δ λ μ ρ β Đơn vò w/m2 w/m2 độ m2 độ/w m m m2 m m ống m3 m/s m3/m2h w/m2 độ m m w/mđộ Ns/m2 kg/m3 Ý nghóa Cường độ dòng nhiệt Hệ số truyền nhiệt tổng quát Nhiệt trở Chiều cao thân TB Đường kính thân TB Diện tích bề mặt truyền nhiệt Đường kính ống truyền nhiệt Đường kính ống truyền nhiệt Tổng số ống truyền nhiệt Thể tích thiết bò vận tốc Cường độ bốc thể tích Hệ số cấp nhiệt Bước ống truyền nhiệt Bề dày ống truyền nhiệt Hệ số dẫn nhiệt Độ nhớt tuyệt đối Khối lượng riêng Hệ số dãn nở thể tích 2.1 Diện tích bề mặt truyền nhiệt : tm1 T q2 tT2 tT1 q1 q t2 tm2 2.1.1 Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ: α = 2.04 A r H∆t1 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm ( V.101-[1]) (17) Trang ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu với ∆t1= tD – tv1 (18) = tD (19) t m1 + t v1 q1 = α1∆t1 (20) 2.1.2 Nhiệt trở tổng: ΣR = r1 + r + δ λ (21) 2.1.3 Hệ số cấp nhiệt phía ống: d ρ β∆t Gr = Tính chuẩn số µ cµ = λ Pr với ∆t2 = tv2 - tsdd ta có q2 =q = g (22) (23) (24) ∆t ΣR ⇒ ∆t = q1∑R (25) ∆t = tv1 –tv2 (26) ∆t2 = tv2 - tsdd(p0) (27) t m2 = t v2 + t sdd Xét GrxPr > 2x107 ⇒ chảy rối Nu = 0.135(GrxPr)0.33 (CT 3.57-[4]) α = λNu d SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm (28) (29) (30) Trang 10 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò V =n TN Π d tr H GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu (90) BD Chọn tai treo, nên trọng lượng tai treo G= 9.81M (91) Thông số Ký hiệu Đơn vò Giá trò Ghi Diện tích nắp Diện tích đáy Khối lượng riêng X18H10T Khối lượng riêng CT3 Khối lượng nắp Khối lượng đáy Khối lượng buồng đốt Khối lượng buồng bốc Khối lượng vó ống Khối lượng ống truyền nhiệt Khối lượng ống tuần hoàn Khối lượng bích đáy-BD Khối lượng bích nắp-BB Tổng khối lượng bích Tổng khối lượng Thiết bò Thiết bò Fn m2 Fd m2 ρ Kg/m3 ρ Kg/m3 Mnắp Kg Mđáy Kg MBD Kg MBB Kg Mvó Kg MốngTN Kg MốngTH Kg Mđáy-BD Kg Mnắp-BB Kg Mbích Kg ∑Mtb Kg 4.66 2.026 7900 7850 515.396 64.022 238.258 2223.745 155.927 968.52 141.416 105.674 155.517 261.191 4568.475 Khối lượng riêng dd Thể tích dd BB Thể tích dd ống TH Thể tích ống TN Thể tích dd đáy Tổng khối lượng dd Tổng khối lượng tai treo đỡ Tải trọng tai treo Dung dòch ρdd Kg/m3 VBB m3 VốngTH m3 VốngTN m3 Vđáy m3 ∑Mdd Kg ∑M Kg G N 1122.36 4.021 0.251 0.492 0.36 5750.97 10319.445 25308.439 Gx10 -4 Fx10 279 -6 q=10 1.34 Tai treo (BảngXIII.36-[2]) L B B1 H S 190 160 170 280 10 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Bảng XIII.10-[2] Bảng XIII.22-[2] (79) (79) (80) (80) (81) (82) (83) (84) (84) (85) (78) l 80 (88) (89) (90) Bảng XIII.22-[2] (87) (78) (91) a 25 d 30 M 7.35 Trang 24 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu VIII BẢNG LIỆT KÊ KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH: Thông số Vật liệu Chiều cao Đường kính Bề dày Thông số Vật liệu Chiều cao Đường kính Bề dày Chiều cao gờ Thông số Đường kính cửa thứ Đường kính ống nhập liệu Đường kính ống tháo liệu Đường kính ống vào đốt Đường kính ống nước ngưng Đường kính ống khí không ngưng Thông số Diện tích bề mặt TN Đường kính ống Đường kính ống Số ống truyền nhiệt SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Ký hiệu Đơn vò m m m Ký hiệu Đơn vò Nắp elip Đáy nón Thép X18H10T 0.5 0.675 1.2 0.014 0.004 0.05 0.05 m m m m Ký Đơn vò hiệu Đường kính ống dh m dnl m dtl m dD m dC m dk Buồng đốt Thép X18H10T 3.2 2 1.2 0.014 0.004 H D S h D S hg Buồng bốc m Ký Đơn vò hiệu ng truyền nhiệt F m2 dtr m d m n ng Giá trò 0.425 0.045 0.030 0.200 0.040 0.020 Giá trò 72 0.034 0.038 271 Trang 25 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG THIẾT BỊ PHỤ I THIẾT BỊ GIA NHIỆT: *Lưu lượng đốt: QD = Gđcđ(tc – tđ) + Qt (92) * Chi phí đốt : G D = Q (93) D rx(1 − ε ) Thông số Suất lượng Nồng độ Nhiệt độ dd đầu vào Nhiệt độ dd đầu Nhiệt dung riêng dd Nhiệt độ đốt n nhiệt ngưng tụ Chiều cao TBGN Đường kính ống TN Đường kính ống TN Lưu lượng đốt Chi phí đốt SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Ký Đơn vò hiệu Dung dòch Gđ Kg/h xđ %kl td C tC C c J/kgđộ tD rD H dtr dng Qd Gd Hơi đốt C Kj/kg m m m w Kg/s Giá trò Ghi 6000 0.1 25 73.59 3771 Chọn 132.9 2171 0.038 0.034 321461 0.156 Chọn Chọn Chọn (92) (93) Trang 26 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu II.THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET: *Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ: (CT VI.51-[2]) G = n W (i w − C n t 2C C (t n 2c − t 2d ) ) (94) * Lượng không khí khí ngưng rút khỏi thiết bò: (CT VI.47-[2]) G = 0.00025(W + G n) + 0.01W kk (95) *Thể tích không khí cần thiết khỏi thiết bò: (CTVI.49-[2]) V = kk 288 G kk (273 +t C ) p C −p (96) h *Đường kính thiết bò ngưng tụ: (CT VI.82-[2]) D W = 1.383 tr ρv h (97) h * Kích thước ngăn: Tấm ngăn có hình viên phân để đảm bảo làm viêc tốt Chiều rộng ngăn: (CT VI.53-[2]) b= D tr + 50 (98) * Các lỗ xếp theo hình lục giác đều, nên bước lỗ: (CT VI.54-[2]) t = 0.886d f f e f f e tb = 0.1 (99) TB * Chiều cao thiết bò ngưng tụ: Mức độ đun nóng nước xác đònh:(CT VI.56-[2]) SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Trang 27 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò p = t 2C GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu − t 2d t −t C (100) 2d * Kích thước ống Baromet: Đường kính ống: d= 0.004(G n + W ) (101) Πv * Chiều cao ống Baromet: Chiều cao cột nước ống Baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bò ngưng tụ: x = 735(pa-pC) h1 = 10.33 (102) x 760 (CT VI.59-[2]) (103) Chiều cao cột nước ống Baromet cần để khắc phục toàn trở lực nước chảy ống: H +λ h = 2vg d Re = Re Re n gh vdρ µ d ε d ε (104) (105) =6 = 220 +Σξ (CT II.60-[1]) (106) (CT II.62-[1]) (107) Regh < Re < Ren ε 100 ⇒λ =0.11.46 + d Re 0.25 (CT II.64-[1]) (108) * Chiều cao ống Baromet: (CT VI.58-[2]) SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Trang 28 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu H = h1 +h2 +0.5 (109) Thông số Ký hiệu Suất lượng Nhiệt độ p suất Entanpi Nhiệt độ đầu vào Nhiệt độ đầu Nhiệt dung riêng nước Lượng nước lạnh cần thiết ngưng tụ p suất riêng phần nước Lượng kk khí ngưng rút khỏi thiết bò Thể tích kk cần rút khỏi thiết Nhiệt độ Khối lượng riêng Tốc độ ngưng Đường kính TBTN Chiều rộng ngăn Đường kính lỗ ngăn Bề dày ngăn Bước lỗ Đơn vò Giá trò Ghi 3000 68.7 0.3 2620 Tra 0.3 at Hơi vào W Kg/h tC C pC at i Kj/kg Nước làm nguội t2d C t2r C cn Kj/kgđo ä Gn Kg/s 25 60 4186 Chọn Chọn 13.474 (93) ph 0.2031 Tra 600C at Khí không ngưng Gkk Kg/s 8.691x10-3 Vkk m3/s 0.0877 tkk C 60 Đường kính thiết bò ρh Kg/m3 0.1876 vh m/s 20 Dtr mm 600 Kích thước ngăn b mm 350 d mm mm mm 0.548 Chiều cao thiết bò ngưng tụ p Mức độ đun nóng nước 0.8 z Số ngăn a0 Khoảng cách từ ngăn mm 1300 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm δ t (94) (95) Tra 0.3 at Chọn Làm tròn (98) (99) Bảng VI.8-[2] Trang 29 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu đến nắp thiết bò Khoảng cách ngăn Khoảng cách từ ngăn cuối đến đáy thiết bò Chiều cao TBNT a1 a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 mm mm mm mm mm mm mm mm 150 200 250 300 350 400 450 1200 mm 4600 Kích thước ống Baromet Tốc độ hh nước lỏng v m/s 0.5 ngưng chảy ống Đường kính ống d mm 200 Độ chân không x mmHg 514.5 ∆ Độ nhám mm 0.2 Chiều cao cột nước CB với h1 m hiệu số pkq p TBNT Toàn chiều cao ống H m Baromet Hệ số trở lực vào ε1 0.5 ε2 ρn Khối lượng riêng nước Kg/m 978.65 μn Độ nhớt Ns/m 414.32 Re Chuẩn số Re 2362063 λ Hệ số trở lực 0.0208 h2 Chiều cao cột nước cần m 0.134 khắc phục trở lực nước chảy ống H Chiều cao toàn ống m SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Tăng 50mm bậc từ xuống Bảng VI.8-[4] H Chọn (101)-Làm tròn (102) (103) Chọn sơ Chọn Tra 68.70C Tra 68.70C (105) (108) (104) Làm tròn-(109) Trang 30 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu III BƠM: 3.1 Bơm chân không: Công suất bơm chân không: pKK = p0 - ph N = η CK (110) m p m −1 KK V KK p1 p kk −1 (111) (CT 2.1-[3]) (112) m −1 m 3.2 Bơm thường: H = p −p ρg + H +∆H với H0 = Z2 – Z1 ∆H = v l + λ + Σξ 2g d (113) Σξ = ξ vào + ξ + ∑ ξ khủy + ∑ ξ van (114) + Công suất bơm: (Trang 113-{6}) N= QρgH 1000η Thông số Hiệu suất bơm Chỉ số đa biến p suất bão hòa p suất không khí Thể tích kk cần rút khỏi TB SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm (115) Ký Đơn vò hiệu Bơm chân không ηCK m ph at pKK at VKK m3/s Giá trò 0.75 1.25 0.2031 0.0969 0.08768 Ghi Chọn Chọn Tra 60 0C (110) (95) Trang 31 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò Công suất bơm chân không Vận tốc nhập liệu Khối lượng riêng dd Suất lượng nhập liệu Đường kính nhập liệu Độ nhớt dd Chuẩn số Re Hệ số trở lực ma sát Hệ số trở lực Tổng hệ số trở lực Chiều dài ống Tổn thất đường ống Chiều cao cần đưa dd lên p suất mặt thoáng p suất cửa vào Chiều cao cột áp bơm Công suất bơm Vận tốc tháo liệu Khối lượng riêng sản phẩm Suất lượng tháo liệu Đường kính ống tháo liệu Độ nhớt dd tháo liệu Chuẩn số Re Hệ số trở lực ma sát Hệ số trở lực Tổng hệ số trở lực Chiều dài ống Tổn thất đường ống Chiều cao đưa sản phẩm bồn SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu NCK Kw Bơm nhập liệu vnl m/s ρ Kg/m3 Qd m3/s dnl m μ Ns/m2 Re λ ξvào ξra ξvan ∑ξ l m H∆ m H0 m p1 at p2 at H m N Kw Bơm tháo liệu vtl m/s ρC Kg/m3 Qc m3/s dtl m μ Ns/m3 Re λ ξvào ξra ξvan ξkhủy ∑ξ l H∆ H0 m m m 3.3056 (111) 1068.885 1.559x10-3 0.045 1.07x10-3 44953 0.0304 0.5 0.5x2 2.5 0.454 0.314 1.036 0.023 Chọn 1121.53 0.743x10-3 0.03 0.6022x10-3 55872 0.0327 0.5 0.5x2 1.1x2 4.7 0.735 (108) (114) Chọn (113) Chọn (112) (115) Chọn (108) (114) Chọn (113) Chọn Trang 32 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò p suất sau cửa tháo liệu p suất mặt thoáng Chiều cao cột áp bơm Công suất bơm GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu p1 p2 H N at at m Kw 0.314 10.852 0.12 Bơm nước vào thiết bò ngưng tụ ρn Khối lượng riêng nước Kg/m3 996.7 Qn Lưu lượng thể tích m /s 0.0135 d Đường kính ống m 0.1 v Vận tốc nước chảy m/s 1.719 ống μ Độ nhớt dd nước Ns/m3 0.894x10-3 Re Chuẩn số Re 191647 λ Hệ số trở lực ma sát 0.0242 ∑ξ Tổng hệ số trở lực 4.7 l Chiều dài ống m 16 H∆ Tổn thất đường ống m 1.442 H0 Chiều cao cần đưa nước lên m 15 p1 p suất mặt thoáng at p2 p suất cửa vào TBNT at 0.3 H Chiều cao cột áp bơm m 9.419 N Công suất bơm Kw 1.658 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm (112) (115) Tra 250C Chọn (108) (114) Chọn (113) Chọn (112) (115) Trang 33 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG THIẾT LẬP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA Mục tiêu kiểm soát điều khiển trình để thu sản phẩm với nồng độ mong muốn, đảm bảo cân vật chất cân lượng thiết bò suốt trình I CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶ C: Tác động nhiễu cho phép ổn đònh: * Lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ dung dòch nhập liệu * p suất đốt Tác động nhiễu ổn đònh: * Nhiệt lượng tổn thất * Hệ số truyền nhiệt Các đại lượng cần điều chỉnh: * Nồng độ sản phẩm * Lưu lượng nhập liệu * p suất thứ * Mức dung dòch nồi cô đặc * Nhiệt độ dung dòch đầu thiết bò gia nhiệt Tác động điều chỉnh: * Lưu lượng sản phẩm * Lưu lượng dung dòch nồi * Lưu lượng đốt * Lưu lượng nước làm nguội thiết bò ngưng tụ Các thông số cần kiểm tra * p suất nồi * Lưu lượng nhiệt độ dòng nhập liệu * Mức chất lỏng bồn chứa SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Trang 34 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu II HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: STT Thông số cần điều chỉnh Nồng độ sản phẩm Mức dung dòch nồi p suất thứ Nhiệt độ nhập liệu Tác động điều chỉnh Lưu lượng đốt Suất lượng tháo liệu Lưu lượng nước làm nguội vào TBNT Lưu lượng đốt cho TB gia nhiệt III DỤNG CỤ ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN: Cơ cấu thừa hành sử dụng nguyên tắc truyền động khí nén để đảm bảo an toàn sản xuất Dụng cụ đo chọn: * Đo lưu lượng lưu lượng kế với giảm áp thay đổi bao gồm: Thiết bò tiết lưu, hiệu áp kế với tính hiệu điện, dụng cụ ghi thò * Đo áp suất áp kế hộp xếp khí nén có tín hiệu dạng khí nén * Đo nhiệt độ cặp nhiệt điện có độ xác cao * Đo mức mức kế thũy tónh (có phao chìm) SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Trang 35 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ CHÍNH Bộ phận Vật liệu Đơn vò tính Kg Đơn giá (đồng) 50000 Buồng bốc buồng đốt Đáy nắp Vó ống ng truyền nhiệt Bích Đệm X18H10T 2462.003 Thành tiền (triệu) 123.1 X18H10T X18H10T X18H10T Kg Kg m 50000 50000 50000 579.418 1550927 542 28.97 7.796 27.1 CT3 Kg Cái Tổng 10000 250000 261.191 2.612 0.75 190.328 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Giá trò Trang 36 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu KẾT LUẬN Sau hoàn thành tập đồ án này, ta rút nhận xét: * Về mặt công nghệ: tương đối đơn giản * Về mặt thiết bò: + Thiết bò hoạt động điều kiện chân không, nhiệt độ sôi dung dòch thấp, đốt có nhiệt độ thấp, áp suất đốt giảm, giảm chi phí đốt + Thiết bò hoạt động liên tục, thích hợp để cô đặc NaCl có độ nhớt thấp + Thiết bò sử dụng ống tuần hoàn, giúp cho trình vận chuyển dung dòch NaCl nồi dễ dàng, nhiệt tổn thất môi trường nhiều * Nguyên nhân gây sai số: + Các số liệu tra từ sách khác + Sai số qui tròn trình tính toán + Nhiệt tổn thất môi trường số liệu lý thuyết Trong đồ án này, em vận dụng kiến thức học môn “Quá trình thiết bò Công nghệ Hóa Học” Thầy Cô truyền đạt cho Nhưng áp dụng vào thực tế chưa kinh tế kiến thức thực tế Đây tập thiết kế đầu tiên, nên bắt tay vào làm gặp nhiều lúng túng không tránh khỏi sai sót Em mong dẫn Thầy Cô Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Phan Hoàng Chiêu Thầy Cô tận tình dạy giúp đỡ em hoàn thành Đồ án SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Trang 37 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tác giả, “ Sổ tay Quá trình thiết bò công nghệ Hóa học, tập I”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [2] Các tác giả, “ Sổ tay Quá trình thiết bò công nghệ Hóa học, tập II”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình thiết bò công nghệ Hóa học, tập 5, Quá trình thiết bò truyền nhiệt”, trường Đại học Bách khoa Tp.HCM [4] Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam, “Quá trình thiết bò công nghệ Hóa học, tập 10, Ví dụ Bài tập”, trường Đại học Bách khoa Tp.HCM [5] Hồ Lệ Viên, “ Thiết kế tính toán chi tiết thiết bò hoá chất ”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [6] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Hoàng Minh Nam, Vũ Bá Minh, “ Các QT & TB công nghiệp hoá chất thực phẩm, tập 1, Phân riêng khí động, lực li tâm, bơm, quạt, máy nén, tính hệ thống đường ống, 2”, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM [7] Bộ môn máy & thiết bò ĐHBK Tp.HCM, “ Tiêu chuẩn ống cho ngành hóa thực phẩm”, Đại học Bách khoa, 2004 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Trang 38 [...]... m m m 3.3056 (11 1) 1 1068.885 1. 559x10-3 0.045 1. 07x10-3 44953 0.0304 0.5 1 0.5x2 2.5 8 0.454 7 1 0. 314 1. 036 0.023 Chọn 1 112 1.53 0.743x10-3 0.03 0.6022x10-3 55872 0.0327 0.5 1 0.5x2 1. 1x2 4.7 8 0.735 4 (10 8) (11 4) Chọn (11 3) Chọn (11 2) (11 5) Chọn (10 8) (11 4) Chọn (11 3) Chọn Trang 32 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò p suất sau cửa tháo liệu p suất mặt thoáng Chiều cao cột áp của bơm Công suất bơm GVHD: TS.Lê... H Chọn (10 1)-Làm tròn (10 2) (10 3) Chọn sơ bộ Chọn Tra ở 68.70C Tra ở 68.70C (10 5) (10 8) (10 4) Làm tròn- (10 9) Trang 30 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu III BƠM: 3 .1 Bơm chân không: Công suất của bơm chân không: pKK = p0 - ph N = 1 η CK (11 0) m p m 1 KK V KK p1 p kk 1 (11 1) (CT 2 .1- [3]) (11 2) m 1 m 3.2 Bơm thường: H = p 2 −p ρg 1 + H 0 +∆H... Chiêu mm 4 0 .1 > 0.0025 N/mm2 p < 0.563 S [p] Buồng bốc 0 t C ptt N/mm2 p N/mm2 *[σ] N/mm2 ηC σC Et ’l ’S Ca C S 89.7 0. 014 0 .17 9 14 2 1. 65 N/mm 234.3 2 N/mm 20.5x104 mm 3383.33 mm 10 .982 mm 1 mm 2. 018 mm 14 8.77 > 1. 6 917 > 1. 1 71 0.389 < 1. 692 (50) Thỏa Thỏa (53) (54) Hình1.2-[5] Bảng 1. 6-[5] 2 [p] kC KC PTC N/mm2 [σn] σn N/mm2 10 1.27 2 N/mm 7.03 1 > 0.737 p < 0.268 0.076 0.076 N 5782 01 3.437 < 1 Đáy nón... đường ống m 1. 442 H0 Chiều cao cần đưa nước lên m 15 p1 p suất mặt thoáng at 1 p2 p suất ngay cửa vào TBNT at 0.3 H Chiều cao cột áp của bơm m 9. 419 N Công suất bơm Kw 1. 658 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm (11 2) (11 5) Tra ở 250C Chọn (10 8) (11 4) Chọn (11 3) Chọn (11 2) (11 5) Trang 33 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG 4 THIẾT LẬP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA Mục tiêu của kiểm soát và điều... trên 1 tai treo Dung dòch ρdd Kg/m3 VBB m3 VốngTH m3 VốngTN m3 Vđáy m3 ∑Mdd Kg ∑M Kg G N 11 22.36 4.0 21 0.2 51 0.492 0.36 5750.97 10 319 .445 25308.439 Gx10 4 -4 4 Fx10 279 -6 q =10 1. 34 Tai treo (BảngXIII.36-[2]) L B B1 H S 19 0 16 0 17 0 280 10 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Bảng XIII .10 -[2] Bảng XIII.22-[2] (79) (79) (80) (80) ( 81) (82) (83) (84) (84) (85) (78) l 80 (88) (89) (90) Bảng XIII.22-[2] (87) (78) ( 91) ... hiệu Hệ số cấp nhiệt khi hơi ngưng tụ 0 Nhiệt độ vách ngoài tv1 C 12 9.4 0 Chênh lệch nhiệt độ giữa ∆t1 C 3.5 hơi đốt và vách ngoài 0 Nhiệt độ trung bình giữa hơi tm1 C 13 1 .15 đốt và vách ngoài Hệ số A 19 1.345 n nhiệt ngưng tụ r Kj/kg 217 5.9x103 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm (35) (36) Ghi chú Chọn (18 ) (19 ) Trang 29-[2] Bảng 56-[2] Trang 11 ĐAMH: Qúa trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu 2 Hệ số... phận Vật liệu Đơn vò tính Kg Đơn giá (đồng) 50000 Buồng bốc và buồng đốt Đáy nắp Vó ống ng truyền nhiệt Bích Đệm X18H10T 2462.003 Thành tiền (triệu) 12 3 .1 X18H10T X18H10T X18H10T Kg Kg m 50000 50000 50000 579. 418 15 50927 542 28.97 7.796 27 .1 CT3 Kg Cái Tổng 10 000 250000 2 61. 1 91 3 2. 612 0.75 19 0.328 SVTH: Nguyễn Thò Băng Tâm Giá trò Trang 36 ... C 29.26 vách trong và dung dòch 0 Nhiệt độ tb vách ngoài & dd tm2 C 89.9 3 ρ Khối lượng riêng Kg/m 11 15.05 β Hệ số dãn nở thể tích 560x10-3 μ Độ nhớt của dung dòch Ns/m2 516 x10-3 Nhiệt dung riêng c j/kgđộ 3875.2 λ Hệ số dẫn nhiệt w/mđộ 0.6764 Chuẩn số Gr 29540908 Chuẩn số Pr 2.949 Chuẩn số Nu 51. 195 2 Hệ số cấp nhiệt phía bốc hơi α2 w/m độ 11 21. 933 0 Cường độ dòng nhiệt So sánh Hệ số truyền nhiệt q2... trình & Thiết bò GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu q2 = α2∆t2 ( 31) * so sánh q2 − q1 x100% < 5% q (thỏa) (32) 1 * Thuật toán: Chọn giá trò tv1 Tính các giá trò q1 và q2 , so sánh theo (33) Nếu không thỏa, ta chọn lại tv1 khác * Hệ số truyền nhiệt: K= 1 1 α + ΣR + 1 1 α (33) 2 2 .1. 4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F = Q K ∆t (34) D h i * Số ống truyền nhiệt: n= F Π dH * Bước ống t = 1. 2 1. 5d Chọn t = 1. 4d Thông... Phan Hoàng Chiêu p1 p2 H N at at m Kw 0. 314 1 10.852 0 .12 Bơm nước vào thiết bò ngưng tụ ρn Khối lượng riêng nước Kg/m3 996.7 3 Qn Lưu lượng thể tích m /s 0. 013 5 d Đường kính ống m 0 .1 v Vận tốc nước chảy trong m/s 1. 719 ống μ Độ nhớt dd nước Ns/m3 0.894x10-3 Re Chuẩn số Re 19 1647 λ Hệ số trở lực do ma sát 0.0242 ∑ξ Tổng hệ số trở lực 4.7 l Chiều dài ống m 16 H∆ Tổn thất đường ống m 1. 442 H0 Chiều cao