Đang tải... (xem toàn văn)
NỘI DUNG: Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp: Metylic Nước với các số liệu ban đầu như sau:Năng suất hỗn hợp đầu = 9988,7kggiờNồng độ cấu tử dễ bay hơi : + hỗn hợp đầu aF=32,7% + hỗn hợp đầu ap=92,2%
Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên SV: Nguyễn Ngọc Minh MSV: 0441120070 Lớp: ĐH Công Nghệ Hóa Khóa: IV Khoa: Công nghệ hóa Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thế Hữu NỘI DUNG: Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền để phân tách hỗn hợp: Metylic- Nước với số liệu ban đầu sau: - Năng suất hỗn hợp đầu = 9988,7kg/giờ Nồng độ cấu tử dễ bay : + hỗn hợp đầu a F=32,7% + hỗn hợp đầu a p=92,2% + hỗn hợp đầu a w=1,0% làm B b Tên vẽ áp STT Vẽ dây chuyền sản xuất Khổ giấy Số lượng A4 01 Vẽ hệ thống tháp chưng luyện A0 thường, hỗn hợp gia nhiệt đến nhiệt độ sôi Nguyễn Ngọc Minh Tháp việc suất 01 MSV:0441120070 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa PHẦN THUYẾT MINH MỤC LỤC MỤC LỤC:………………………………………………………………………… LỜI CẢM ƠN:………………………………………………………………………….4 LỜI NÓI ĐẦU:……………………………………………………………………… PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG…………………………………………………………………….7 I Lý thuyết chưng luyện………….………………….…………………7 1.1 Phương pháp chưng luyện… ……………………… … ……… 1.2 Thiêt bị chưng luyện ……………………………………………… Giới thiệu hồn hợp chưng luyện…………………………….8 2.1 Nước………………………………………………………………….8 2.2 Metylic……………………………………………… …………… 13 2.3 Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất……… ………………… 13 2.3.1 Dây chuyền sản xuất…………………………………………………13 PHẦN II: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH………………………………15 2.1 Tính toán cân vật liệu toàn thiết bị……………………………… 15 2.2 2.3 Cân vật liệu……………………………………………………… 16 Tính số hồi lưu tối thiểu…………………………………………… 17 2.1.3 Tính số hồi lưu thích hợp………………………………………… 2.1.4 Số đía lý thuyết………………………………………………… ……30 Nguyễn Ngọc Minh MSV:0441120070 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 2.1.5 Phương trình đường nồng độ làm việc……………………………….31 2.2 Tính đường kính tháp……………………………………………… 31 2.2.1 Lượng trung bình dòng pha tháp………………… 32 2.2.2 Khối lượng riêng trung bình…………………………………………37 2.2.3 Vận tốc tháp……………………………………………… 40 2.2.4 Tính đường kính tháp……………………………………………… 40 2.3 Tính chiều cao tháp………………………………………………….41 2.3.1 Hệ số khuếch tán…………………………………………………….41 2.3.2 Hệ số cấp khối……………………………………………………….42 2.3.3 Hệ số chuyển khối, đường cong động học, số đĩa thực tế………… 47 2.3.4 Hiệu suất tháp, chiều cao tháp……………………………………….53 2.3.5 Chọn loại đĩa…………………………………………………………53 2.4 Tính trở lực tháp…………………………………………………… 54 2.4.1 Trở lực đĩa khô………………………………………………… 54 2.4.2 Trở lực đĩa sức căng bề mặt………………………………….55 2.4.3 Trở lực lớp chất lỏng đĩa……………………………………56 2.4.4 Trở lực tháp……………………………………………………… 2.5 Tính cân nhiệt lượng ……………………………………… 57 2.5.1 Tính cân nhiệt thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu…………58 2.5.2 Tính cân nhiệt lượng toàn tháp chưng luyện……………… 60 2.5.3 Tính cân nhiệt lượng thiết bị ngưng tụ……………….63 2.5.4 Tính cân nhiệt lượng thiết bị làm lạnh……………….64 Nguyễn Ngọc Minh MSV:0441120070 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa PHẦN III: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ……………………………………66 3.1 Tính toán thân tháp…………………………………………………66 3.1.1 Áp suất thiết bị…………………………………………… 66 3.1.2 Ứng suất cho phép……………………………………………….67 3.1.3 Tính hệ số bền thành hình trụ theo phương pháp dọc………67 3.1.4 Đại lượng bổ sung………………………………………………68 3.1.5 Chiều dày thân tháp…………………………………………… 68 3.2 Tính điều kiện ống dẫn …………………………………… 69 3.2.1 Điều kiện ống cháy truyền………………………………….69 3.2.2 Điều kiện ống dẫn hỡn hợp đầu tháp……………………….70 3.2.3 Điều kiện ống dẫn đỉnh tháp…………………………70 3.2.4 Điều kiện ống dẫn sản phẩm đáy……………………………… 71 3.2.5 Điều kiện ống dẫn ngưng tụ hồi lưu……………………… 72 3.2.6 Điề kiện ống dẫn sản phẩm đáy hồi lưu…………………….73 3.3 Tính đáy nắp thiết bị………………………………………….73 3.4 Chọn mặt bích…………………………………………………….76 3.4.1 Chọn mặt bích để nối thân tháp nắp tháp…………………….76 3.4.2 Chọn mặt bích để nối ống dẫn thiết bị………………………… 76 3.5 Tính chọn giá đỡ, tai trèo………………………………………77 3.5.1 Tính khối lượng toàn tháp……………………………………77 PHẦN IV: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ………………………… 83 Nguyễn Ngọc Minh MSV:0441120070 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa 4.1 Tính toán thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu………………………… 83 4.1.1 Tính hiệu số nhiệt trung bình……………………………………83 4.1.2 Tính lượng nhiệt trao đổi……………………………………… 84 4.1.3 Tính hệ số cấp khối……………………………………………… 4.2 Tính bơm thùng cao vị……………………………………… 91 4.2.1 Tính trở lực …………………………………………………92 4.2.2 Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu……………… 100 4.2.3 Tính chọn bơm………………………………………………101 PHẦN V: KẾT LUẬN CHUNG………………………………………………… PHẦN VI: TÀI LIỆU THAM KHẢO ………………… 103 Nguyễn Ngọc Minh MSV:0441120070 Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Lời Cảm Ơn Chúng ta sống kinh tế hậu công nghiệp hay gọi kinh tế mới, kinh tế tri thức Đặc trưng chủ yếu kinh tế xuất ngành công nghệ cao, công nghệ tự động hóa người máy, công nghệ thông tin, công nghệ vật liệu mới… Trong ngành công nghệ vật liệu không nhắc tới ngành công nghệ hóa học, công nghệ hóa học thuộc nghành công nghệ đòi hỏi kỹ thuật cao, mức độ phát triển khoa học đất nước Khi mà khoa học kỹ thuật phát triển, nhu cầu đồ dùng phương tiện phục vụ lớn đòi hỏi đến sản phẩm hóa học nhiều Nhận thấy rõ phát triển vũ bão ngành công nghệ hóa học với lối tư nhạy bén sáng tạo, khoa Công Nghệ Hóa trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội đào tạo sinh viên chuyên ngành hóa Điều không cung cấp cho đất nước đội ngũ công nhân lành nghề, thợ kỹ thuật có tay nghề cao mà mở hội việc làm cho giới trẻ lĩnh vực mẻ Là sinh viên khoa Công Nghệ Hóa trường, chúng em trang bị nhiều kiến thức trình thiết bị công nghệ sản xuất sản phẩm hóa học, để củng cố kiến thức học, để phát huy trình độ độc lập sáng tạo giải vấn đề cụ thể sinh viên thực tế sản xuất, chinh nhận đồ án trình thiết bị hội tốt chúng em tìm hiểu trình công nghệ, vận dụng kiến thức học mở Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa rộng vốn kiến thức mình, từ cho chúng em nhìn cụ thể ngành nghề lựa chọn Bản đồ án không làm sáng tỏ thêm lý thuyết, nắm vững phương pháp tính toán nguyên lý vận hành thiết bị, mà hội tốt để sinh viên tập dượt giải vấn đề cụ thể thực tế sản xuất Để hoàn thành đồ án em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy cô khoa Công Nghệ Hóa, đặc biệt thầy giáo Nguyễn Thế Hữu giành cho chúng em ưu đãi đặc biệt, tận tình hướng dẫn, bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em làm đồ án Do thời gian kiến thức thân em hạn chế nên đồ án không tránh khỏi thiếu sót em mong nhận góp ý, lời nhận xét sửa chữa thầy cô để đồ án em hoàn chỉnh Một lần em xin chân thành cám ơn! Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Lời Nói Đầu Ngày với phát triển khoa học kỹ thuật, công nghiệp mang lại cho người lợi ích vô to lớn vật chất tinh thần Để nâng cao đời sống nhân dân, để hòa nhập chung với phát triển chung nước khu vực giới Đảng Nhà nước ta đề mục tiêu công nghiệp hóa đại hóa đất nước Trong tiến trình công nghiệp hóa đại hóa đất nước nghành mũi nhọn công nghệ thông tin, công nghệ sinh học, công nghệ điện tử tự động hóa…công nghệ hóa giữ vai trò quan trọng việc sản xuất sản phẩm phục vụ cho kinh tế quốc dân, tạo tiền đề cho nhiều ngành khác phát triển Khi kinh tế phát triển nhu cầu người ngày tăng Do sản phẩm đòi hỏi cao hơn, đa dạng hơn, phong phú hơn, theo công nghệ sản xuất phải nâng cao Trong công nghệ hóa học nói chung việc sử dụng hóa chất có độ tinh khiết cao yếu tố tạo sản phẩm có chất lượng cao Có nhiều phương pháp khác để làm tăng nồng độ, độ tinh khiết như: chưng luyện, chưng cất, cô đặc, trích ly Tùy vào tính chất hệ mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Phần I: GIỚI THIỆU CHUNG I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG LUYỆN: 1) Phương pháp chưng luyện: Chưng luyện phương pháp nhằm để phân tách hỗn hợp khí hóa lỏng dựa độ bay tương đối khác cấu tử thành phần áp suất Phương pháp chưng luyện trình hỗn hợp bốc ngưng tụ nhiều lần Kết cuối đỉnh tháp ta thu hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay nồng độ đạt yêu cầu Phương pháp chưng luyện cho hiệu suất phân tách cao, sử dụng nhiều thực tế Dựa phương pháp chưng luyện liên tục, người ta đưa nhiều thiết bị phân tách đa dạng tháp chóp, tháp đĩa lỗ ống chảy truyền, tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền, tháp đệm… Cùng với thiết bị ta có phương pháp chưng cất là: Áp suất làm việc: a - Chưng cất áp suất thấp - Chưng cất áp suất thường - Chưng cất áp suất cao Nguyên tắc phương pháp dựa nhiệt độ sôi cấu tử: nhiệt độ sôi cấu tử cao giảm áp suất làm việc để giảm nhệt độ sôi cấu tử b đoạn: Nguyên lý làm việc: làm việc theo nguyên lý liên tục gián -Chưng gián đoạn: phương pháp sử dụng khi: Nhiệt độ sôi cấu tử khác xa Không cần đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa - Chưng liên tục: trình thực liên tục nghịch dòng nhiều đoạn Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa d = 0,021(m); n = 106 ống W = = 327,6 (m/h) = 0,091 (m/s) Để có vận tốc dòng chất lỏng đạt chế độ chảy xoáy cần tăng vận tốc thực dòng W phương pháp chia ngăn Số ngăn thiết bị là: = = 3,3 Ta chọn ngăn 4.2 TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ 1 Z H0 2 H1 H2 Hình 4.1 Sơ đồ bơm thùng cao vị Ký hiệu: H : Chiều cao tính từ mặt thoáng bề chứa dung dịch đến mặt thoáng thùng cao vị (m) H : Chiều cao tính từ đáy tháp đến đĩa tiếp liệu (m) H : Chiều cao tính từ nơi đặt bơm đến đáy tháp (m) Z: Chiều cao tính từ đĩa tiếp liệu đến mặt thoáng thùng cao vị (m) Trong trình sản xuất, muốn tính toán đưa hỗn hợp đầu lên thùng cao vị, đảm bảo yêu cầu công nghệ cần phải tính trở lực đường Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa ống dẫn liệu thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu từ tính chiều cao thùng cao vị so với vị trí tiếp liệu tháp xác định công suất, áp suất toàn phần bơm ΔP = ΔP + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP + ΔP (Sổ tay I - 376) Trong đó: ΔP : Áp suất động học hay áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy khỏi ống dẫn ΔP : Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng ổn định ống thẳng ΔP : Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục ΔP : Áp suất cần thiết để nâng chất lỏng lên cao để khắc phục áp suất thủy tĩnh ΔP : Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực thiết bị ΔP : Áp suất bổ sung cuối ống dẫn Trong thiết bị chưng luyện tháp đĩa lỗ có ống chảy truyền ΔP = ΔP = 4.2.1 Tính trở lực a Trở lực đoạn ống từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu đến tháp Tính áp suất động học: ΔP = Hỗn hợp đầu vào tháp: ρ = 830,9 (kg/m) ω : Tốc độ trung bình dung dịch ống dẫn liệu: ω = = d : Đường kính ống dẫn liệu: chọn d = 150 mm, l = m => ω = = 0,189 (m/s) Vậy: ΔP = = 14,84 (N/m) Tính áp suất để khắc phụ trở lực ma sát: (ΔP) Δp = λ = λ .ΔP Với d : Đường kính ống truyền nhiệt: d = 0,05 (m); chiều dài ống dẫn L = m Tính chuẩn số Re: Re = Với : ω = 0,189 (m/s); ρ = 830,9 (kg/m); Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa μ : Độ nhớt hỗn hợp đầu t = 73,8C Nội suy theo bảng I.101 (Sổ tay I - 91) ta có: lg μ = x.lgμ + (1 - x).lgμ μ, μ : độ nhớt nước metylic nhiệt độ t Nội suy theo bảng I.101 (Sổ tay I - 91) ta có: μ=0,3351.10-3(N.s/m) μ=0,4023.10-3(N.s/m) Suy ra: lg μ = 0,6152.lg0.3351.10 + (1 - 0,6152).lg0,4023.10 = - 3,444 (Ns/m) μ = 0,359.10-3 (Ns/m) Vậy : Re = = 21871,88 > 10 Chế độ chảy dung dịch ống chế độ chảy xoáy Tính chuẩn số Re giới hạn: Re = (Sổ tay I - 378) Chọn ống tráng kẽm bình thường theo bảng II.15, (Sổ tay I - 381) ε : Độ nhám tuyệt đối ống dẫn ε = 0,1 (mm) => Re = = 7289,343 Chuẩn số Re bắt đầu xuất vùng nhám: Re = 220 = 220 = 239201,52 Ta có Re < Re < Re => hệ số ma sát tính theo công thức: λ = 0,1 (Sổ tay I - 380) => λ = 0,0294 Chọn L = m Vậy : ΔP = 0,0294 .14,84 = 26,177 (N/m) Tính áp suất để khắc phục trở lực cục ΔP = Σζ = Σζ.ΔP Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Trở lực cục qua đoạn ống gồm: - Trở lực vào ống ta chọn ζ = 0,5 - Trở lực khuỷu 90, khuỷu khuỷu 30 tạo thành Chọn = => ζ = 0,3 II.16 (Sổ tay I - 394) - = 150 mm Trở lực van: Chọn van tiêu chuẩn với đường kính ống dẫn liệu d Tra theo bảng II.16 (Sổ tay I - 397) có ζ = 4,4 Vậy hệ số trở lực cục là: ζ = ζ + ζ + ζ = 0,5 + 2.0,3 + 4,4 = 5,5 => ΔP = 5,5.14,84 = 81,62 (N/m) Áp suất toàn phần cần thiết để thắng trở lực ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu tới đĩa tiếp liệu: ΔP = ΔP + ΔP + ΔP = 14,84 + 26,177 + 81,62 = 122,637 N/m Chiều cao cột chất lỏng tương ứng: H = = = 0.015 (m) b Trở lực ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Tính áp suất động học ΔP = ρ: Khối lượng riêng hỗn hợp đầu 25C = + (I.2 - Sổ tay I - 5) Nội suy theo bảng I.2 (Sổ tay I - 9) ta có khối lượng riêng nước metylic nhiệt độ t = 25C ρ = 996,5 (kg/m); ρ = 787,5 (kg/m) a = 0,327 (phần khối lượng) Vậy : ρ = 845,486 (kg/m) Tốc độ dung dịch chảy ống: ω = = 0,1857 (m/s) => ΔP = = 14,58 (N/m) Tính áp suất để khắc phụ trở lực ma sát: (ΔP) Δp = λ = λ .ΔP Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Với d = d = 0,15 m, chiều dài ống dẫn L = m Tính chuẩn số Re: Re = Với : ω = 0,1857 (m/s); ρ = 845,486 (m/s) μ : Độ nhớt hỗn hợp đầu 25C Tính tương tự độ nhớt ta độ nhớt hỗn hợp 25C là: μ = 0,871.10 (Ns/m) Vậy : Re = = 27301,14 > 10 Chế độ chảy dung dịch ống chế độ chảy xoáy Tính chuẩn số Re giới hạn: Re = (Sổ tay I - 378) Chọn ống tráng kẽm bình thường theo bảng II.15, (Sổ tay I - 381) ε : Độ nhám tuyệt đối ống dẫn ε = 0,1 (mm) => Re = = 25584,082 Chuẩn số Re bắt đầu xuất vùng nhám: Re = 220 = 220 = 823237,883 (T I - 379) Ta có Re < Re < Re => hệ số ma sát tính theo công thức: λ = 0,1 (Sổ tay I - 380) => λ = 0,026 Chọn L = m Vậy : ΔP = 0,026 .14,58 = 7,5816 (N/m) Tính áp suất để khắc phục trở lực cục ΔP = ζ = ζ.ΔP Trở lực cục qua đoạn ống gồm: - Trở lực vào ống Ta có: = = = 0,01 d : Đường kính thùng cao vị chọn d = 1,5 (m) Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Tra bảng II.16 (Sổ tay I - 388) ta ζ = 0,5 - Trở lực khuỷu 90, khuỷu khuỷu 30 tạo thành Chọn = => ζ = 0,3 II.16 (Sổ tay I - 394) - Trở lực van: Chọn van tiêu chuẩn đường kính ống dẫn liệu d = 150mm Tra theo bảng II.16 (Sổ tay I - 397) có ζ = 4,4 Trở lực từ ống vào thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu (đột mở) Có : = = = 0,36 d, d đường kính ống dẫn đường kính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Tra bảng II.16 (Sổ tay I - 388) ta ζ = 0,356 Vậy hệ số trở lực cục là: ζ = ζ + ζ + ζ + ζ = 0,5 + 2.0,3 + 4,4 + 0,356 = 5,856 => ΔP = ζ.ΔP = 5,856.14,84 = 86,9 (N/m) Vậy áp suất toàn phần thắng trở lực cục từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là: ΔP = ΔP+ΔP + ΔP = 14,84 + 7,5816+ 86,9 = 109,32(N/m) Ta có chiều cao cột chất lỏng tương ứng: H = = = 0,013 (m) c Trở lực thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu: Tính áp suất động học: ΔP = Hỗn hợp đầu vào tháp t = 52,325C có ρ = 845,486 (kg/m) Tốc độ dung dịch chảy ống: ω = V : Thể tích hỗn hợp nhiệt độ trung bình V = (m/s) f : tiết diện bề mặt truyền nhiệt (m) f = π d n 4.m d : Đường kính ống dẫn liệu : d = 0,021 (m) n : Số ống thiết bị gia nhiệt : n = 106 (ống) m: Số ngăn thiết bị : m = ngăn Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa => f = = 0,009 => ω = 0,3 (m/s) Vậy ΔP = = 38 (N/m) Tính áp suất để khắc phụ trở lực ma sát: (ΔP Δp = λ = λ .ΔP Với d = d = 0,021 m, chiều dài ống dẫn l = 1,5 m Số ngăn chia => chiều dài đoạn ống là: L = l.m = 4.1,5 = (m) Tính chuẩn số Re: Re = Với : ω = 0,3 (m/s); ρ = 845,468 (m/s) μ : Độ nhớt hỗn hợp đầu t : μ = 0,695.10 (N.s/m) Vậy : Re = = 12851,856 > 10 Chế độ chảy dung dịch ống chế độ chảy xoáy Tính chuẩn số Re giới hạn: Re = (Sổ tay I - 378) Chọn ống tráng kẽm bình thường theo bảng II.15, (Sổ tay I - 381) ε : Độ nhám tuyệt đối ống dẫn ε = 0,1 (mm) => Re = = 2704,682 Chuẩn số Re bắt đầu xuất vùng nhám: Re = 220 = 220 = 90140,38 Ta có Re < Re < Re => hệ số ma sát tính theo công thức: λ = 0,1 (Sổ tay I - 380) => λ = 0,1.(1,46 = 0,034 Vậy : ΔP = 0,034 .43,125 = 942,589 (N/m) Tính áp suất để khắc phục trở lực cục bộ: ΔP = ζ = ζ.ΔP Dòng chất lỏng chảy qua thiết bị gia nhiệt phải qua ngăn, chia ngăn nên có đột mở, đột thu lần đổi chiều 90 (khi chất lỏng chảy từ ngăn sang ngăn khác) Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Theo TTQT & Tb tập (tr 163):Tiết diện cửa vào thiết bị gia nhiệt tiết diện cửa f π d π 0,12 f1 = = = 0,00785 4 (m ) Tiết diện khoảng trống đầu thiết bị gia nhiệt ngăn: f= D : Đường kính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu: D = 0,76 m => f = = 0,1125 m Tiết diện ngăn: f = = = 0,01 m Khi dòng chảy vào thiết bị từ ống dẫn (đột mở): => ζ = = = 0,71 Khi dòng chảy từ khoảng trống hai đầu thiết bị vào ngăn thiết bị (đột thu lần) => ζ = 0,5 = 0,5 (1- = 0,48 Khi dòng chảy từ ngăn khoảng trống hai đầu thiết bị (đột mở lần) ζ = = 0,518 Khi dòng chảy khỏi thiết bị (đột thu) ζ = 0,5 = 0,355 Khi chất lỏng chảy từ ngăn sang ngăn sử dụng ống khuỷu 180, d = 0,025 m => ζ = 1,1 Vậy Σζ = ζ + 9.ζ + 9.ζ + ζ + 18.ζ = 0,71 + 4.0,48 + 4.0,518 + 0,355 + 8.1,1 = 13,857 ΔP = 13,857.43,125 = 597,583 (N/m) Tính trở lực thủy tĩnh ΔP = ρ.g.H (N/m) H: Chiều dài ống truyền nhiệt ΔP = 845,468.9,8.1,5 = 12428,4 (N/m) Vậy áp suất toàn phần cần thiết để thắng trở lực thiết bị gia nhiệt ΔP = ΔP + ΔP + ΔP + ΔP = 38 +942,589 + 597,583 + 12428,4 = 14006,572 (N/m) Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Chiều cao cột chất lỏng tương ứng: H = = = 1,69 (m) 4.2.2 Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu Theo phương trình becnuli cho mặt cắt - ; - so với mặt cắt chuẩn - (hình 4.1) Coi chất lỏng chảy hết từ thùng cao vị (mặt cắt - 1) H1 + ω12 P ω2 P + = H + + + hmm g ρ1.g ρ g ρ g H1 − H = P2 P ω − ω12 − + ρ g ρ1.g 2g +h Trong đó: P = P = 9,81.10 (N/m); P = P + ΔP ΔP : trở lực đoạn luyện: có ΔP = 2280,615 (N/m) => P = 9,81.10 + 2280,615 = 100380,6 (N/m) ρ : Khối lượng riêng hỗn hợp đầu 25C : ρ = 845,486 (kg/m) ρ : Khối lượng riêng hỗn hợp đầu t : ρ = 805,879 (kg/m) ω = (m/s); ω = 0,1857 (m/s) h = H + H + H = 0,015 +0,013 + 1,69 = 1,718 (m) H - H = - + + 1,718= 2,588(m) Vậy thùng cao vị đặt cao so với đĩa tiếp liệu 2,588 (m) 4.2.3 Tính chọn bơm a Tính chiều cao toàn phần bơm: H=H+H+Z Viết phương trình becnuli cho mặt cắt - 1; - 2, chọn - làm chuẩn ρ1.ω12 ρ ω2 Z ρ1.g + P + = P2 + + ∆Pm 2 Có : ΔP : Tổn thất áp suất trở lực (N/m) Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa ΔP = ΔP + ΔP + ΔP (N/m) Với : ΔP : Trở lực ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt (N/m) ΔP : Trở lực ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt đến tháp (N/m) ΔP : Trở lực thiết bị gia nhiệt (N/m) ΔP =109,32 + 122,637 +14006,572 = 14238,529 (N/m) Z= = = 1,62 (m) H = H + h = 5,2 + 0,5 = 5,7 (m) H = (m) => H = 5,7 + + 1,62 = 8,32 (m) b Áp suất toàn phần bơm - Năng suất bơm Trở lực ống dẫn từ bể chứa lên thùng cao vị: ΔP = ΔP + P (N/m) Trong đó: ΔP : Trở lực ma sát (N/m) ΔP : Trở lực cục (N/m) Có: - Chiều dài ống: L = H + 0,2 = 8,32 + 0,2 = 8,52 (m) - Đường kính ống: d = 0,15 (m) - Lưu lượng : G = 9988,7 (kg/h) Thế vận tốc chất lỏng ống: ΔP = (N/m) Trong : ω : Vận tốc dung dich ống (m/s) Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa ω = = 0,185 (m/s) ΔP = 24,34 (N/m) Trở lực ma sát: ΔP = λ .ΔP (N/m) Trong đó: λ : Hế số ma sát Độ nhớt dung dịch ống μ = 0,695.10 (Ns/m) Re = = = 43794,02 > 10 Chế độ chảy xoáy nên λ xác định theo công thức II - 464 6,81 0,9 ∆ = −2 lg + 3,7 λ Re Với loại ống thép khonong dỉ ta chọn theo bảng I - 466, ta có độ nhám tuyệt đối ε = 0,1 (mm) Độ nhám tương đối : Δ = ε/d = 0,1/150 = 6,67.10 0, − lg 6,81 + ∆ ⇒λ= 3,7 Re −2 = 0,021 Δ P = 0,021 .29,626 = 36,582 (N/m) Trở lực cục bộ: ∆Pcb = ∑ ξ ∆P ω (N/m2) Trong đó: ξ : Hệ số trở lực cục Các trở lực cục ống gồm: Trở lực van: Coi van mở 50 % => ξ = 2,1 - Trở lực ống chuyển hướng với góc chuyển 90 => ξ = 1,1 => Δ P = (2,1 + 1,1).29,626 = 94,803 (N/m) Vậy: Δ P = 36,582 + 94,803 = 131,385 (N/m) Áp suất toàn phần bơm: Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa PB = ρ1.g.H0 + P m0 = 845,468.9,81.8,32 + 131,385 =69137,8 (N/m) Năng suất bơm: N= Q.PB 1000.η (KW) Trong đó: Q : Lưu lượng thể tích bơm (m/s) Q = = = 3,28.10 (m/s) η : Hiệu suất bơm Hiệu suất chung bơm: η = η + η + η η : Hiếu suất thể tích ảnh hưởng đến hao hụt chất lỏng η : Hiệu suất thủy lực tính đến ma sát tạo dòng xoáy bơm η : Hiệu suất khí tính đến ma sát khí bơm η : Phụ thuộc vào loại bơm suất bơm Theo bảng I - 439 chọn bơm li tâm có: ηo = 0,85 ÷ 0,96% → ηtl = 0,8 ÷ 0,85 % → chọn chọn ηck = 0,92 ÷ 0,96% → ηo = 0,9 ηo = 0,82 chọn ηo = 0,94 η = 0,9.0,82 0,94 = 0,694 N = = 0,326 (Kw) Công suất động điện: N = (Kw) η : Hiệu suất truyền động, chọn η = η : Hiệu suất động điện, chọn η = 0,8 N = = 0,4075 (Kw) Thường động có suất lớn so với tính toán N = β.N với β = 1,5 ÷ Chọn β = 1,5 => N = 1,5.0,4075 = 0,61 (Kw) Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa KẾT LUẬN Do đặc điểm trình chưng luyện hệ số phân bố thay đổi theo chiều cao tháp, đồng thời trình truyền nhiệt diễn song song với trình chuyển khối làm cho trình tính toán thiết kế trở nên phức tạp Một khó khăn mà tính toán thiết kế hệ thống chưng luyện gặp phải công thức chung cho việc tính toán hệ số động học trình chưng luện công thức chưa phản ánh đầy đủ tác dụng động học, hiệu ứng hóa học, hóa lý,… mà chủ yếu công thức thực nhiệm công thức tính toán phần lớn phải tính theo giá trị trung bình, thông số vật lý chủ yếu nội suy, nên khó khăn cho việc tính toán xác Trong phạm vi khuôn khổ đồ án môn học, thời gian không cho phép động thời hạn chế kiến thức lý thuyết thực tế sản suất lần tiếp xúc với đồ án nên cố gắng tìm tài liệu tra cứu số liệu, cố gắng hoàn thành đồ án không tránh khỏi bỡ ngỡ, sai sót Em kính mong giúp đỡ bảo thầy cô giáo môn Qua đồ án em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giáo môn, đặc biệt thầy Nguyễn Thế Hứu quan tâm, giúp đỡ, bảo tận tình giúp em hoàn thành đồ án, giúp em hiểu rõ môn học, phương pháp thực tính toán thiết kế, cách tra cứu số liệu, xử lý số liệu… Em xin chân thành cảm ơn Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa Sinh viên thực Nguyễn Ngọc Minh Trường Đại Học Công Nghiệp Hà Nội Khoa Công Nghệ Hóa TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập - NXB khoa học kỹ thuật Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất - Tập - NXB khoa học kỹ thuật Tính toán trình - thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm - Tập - NXB khoa học kỹ thuật