Đang tải... (xem toàn văn)
Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2
ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hoàng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU PHẦN I TỔNG QUAN I NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN II GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU III KHÁI QUÁT VỀ CÔ ĐẶC Định nghĩa Các phương pháp cô đặc Bản chất cô đặc nhiệt Ứng dụng cô đặc IV THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DÙNG TRONG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT Phân loại ứng dụng Các thiết bị chi tiết hệ thống cô đặc V LỰA CHỌN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NaOH PHẦN II THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ PHẦN III TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH I CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Dữ kiện ban đầu Cân vật chất Tổn thất nhiệt độ Cân lượng II TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CƠ ĐẶC A TÍNH TỐN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dịng chất lỏng sơi Nhiệt tải riêng phía tường Tiến trình tính nhiệt tải riêng Hệ số truyền nhiệt tổng quát K cho q trình đặc Diện tích bề mặt truyền nhiệt B TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CƠ ĐẶC Tính kích thước buồng bốc Tính kích thước buồng đốt Tính kích thước ống dẫn C TÍNH BỀN CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT CỦA THIẾT BỊ CƠ ĐẶC Tính cho buồng đốt Tính cho buồng bốc Tính cho đáy thiết bị Tính cho nắp thiết bị 9 9 11 13 13 13 14 15 16 16 16 17 17 18 20 21 21 23 26 31 4 4 5 5 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hoàng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) Tính mặt bích Tính vỉ ống Khối lượng tai treo 32 34 36 PHẦN IV TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ I THIẾT BỊ GIA NHIỆT Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dịng chất lỏng sơi Nhiệt tải riêng phía tường Diện tích bề mặt truyền nhiệt II THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Chọn thiết bị ngưng tụ Tính thiết bị ngưng tụ III BỒN CAO VỊ IV BƠM Bơm chân không Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ Bơm đưa dung dịch nhập liệu lên bồn cao vị Bơm tháo liệu V CÁC CHI TIẾT PHỤ Lớp cách nhiệt Cửa sửa chữa Kính quan sát 43 43 43 44 45 45 48 48 48 54 56 56 56 58 60 63 63 63 63 PHẦN V TÍNH TỐN GIÁ THÀNH 64 KẾT LUẬN 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 66 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) LỜI NĨI ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm thứ tư, môn học Đồ án Quá trình Thiết bị hội tốt cho việc hệ thống kiến thức trình thiết bị cơng nghệ hố học Bên cạnh đó, mơn cịn dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thơng qua việc tính tốn, thiết kế lựa chọn chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng Cô đặc chân không nồi liên tục dung dịch NaOH đồ án thực hướng dẫn trực tiếp ThS Hồng Minh Nam, mơn Q trình Thiết bị - khoa Kỹ thuật Hố học trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh Người viết xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Minh Nam thầy cô môn Quá trình Thiết bị người bạn nhiệt tình giúp đỡ trình thực Vì Đồ án Quá trình Thiết bị đề tài lớn mà sinh viên đảm nhận nên thiếu sót hạn chế q trình thực khơng tránh khỏi Do đó, người viết mong nhận thêm góp ý, dẫn từ thầy giáo bạn bè để củng cố mở rộng kiến thức chun mơn ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) PHẦN I TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC I NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN - Thiết kế thiết bị cô đặc chân không nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH Năng suất nhập liệu: m3/h Nồng độ đầu: 18% khối lượng Nồng độ cuối: 30% khối lượng Áp suất ngưng tụ: Pck = 0,4 at - Nhiệt độ đầu nguyên liệu: 30 oC (chọn) II GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU - - - Natri hydroxid NaOH nguyên chất chất rắn màu trắng, có dạng tinh thể, khối lượng riêng 2,13 g/ml, nóng chảy 318 oC sơi 1388 oC áp suất khí NaOH tan tốt nước (1110 g/l 20 oC) hoà tan toả nhiệt mạnh NaOH tan dung môi hữu methanol, ethanol… NaOH rắn dung dịch NaOH dễ hấp thụ CO2 từ không khí nên chúng cần chứa thùng kín Dung dịch NaOH base mạnh, có tính ăn da có khả ăn mịn cao Vì vậy, ta cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị đảm bảo an tồn lao động q trình sản xuất NaOH Ngành công nghiệp sản xuất NaOH ngành sản xuất hoá chất lâu năm Nó đóng vai trị to lớn phát triển ngành công nghiệp khác dệt, tổng hợp tơ nhân tạo, lọc hoá dầu, sản xuất phèn Trước công nghiệp, NaOH sản xuất cách cho Ca(OH)2 tác dụng với dung dịch Na2CO3 lỗng nóng Ngày nay, người ta dùng phương pháp đại điện phân dung dịch NaCl bão hoà Tuy nhiên, dung dịch sản phẩm thu thường có nồng độ lỗng, gây khó khăn việc vận chuyển xa Để thuận tiện cho chuyên chở sử dụng, người ta phải cô đặc dung dịch NaOH đến nồng độ định theo yêu cầu III KHÁI QUÁT VỀ CÔ ĐẶC Định nghĩa Cô đặc phương pháp dùng để nâng cao nồng độ chất hoà tan dung dịch gồm hai nhiều cấu tử Q trình đặc dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệch nhiệt độ sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi (cấu tử dễ bay hơn); q trình vật lý – hố lý Tuỳ theo tính chất cấu tử khó bay (hay khơng bay q trình đó), ta tách phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơn) phương pháp nhiệt độ (đun nóng) phương pháp làm lạnh kết tinh Các phương pháp cô đặc - Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thống chất lỏng ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hoàng Dương (60800371) - Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức đó, cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết; thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tuỳ tính chất cấu tử áp suất bên ngồi tác dụng lên mặt thống mà q trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp ta phải dùng máy lạnh Bản chất cô đặc nhiệt Để tạo thành (trạng thái tự do), tốc độ chuyển động nhiệt phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn tốc độ giới hạn Phân tử bay thu nhiệt để khắc phục lực liên kết trạng thái lỏng trở lực bên ngồi Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để phân tử đủ lượng thực trình Bên cạnh đó, bay xảy chủ yếu bọt khí hình thành q trình cấp nhiệt chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng phần tử bề mặt đáy tạo nên tuần hoàn tự nhiên nồi đặc Tách khơng khí lắng keo (protit) ngăn chặn tạo bọt cô đặc Ứng dụng cô đặc Trong sản xuất thực phẩm, ta cần cô đặc dung dịch đường, mì chính, nước trái cây… Trong sản xuất hố chất, ta cần cô đặc dung dịch NaOH, NaCl, CaCl2, muối vô cơ… Hiện nay, phần lớn nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm sử dụng thiết bị cô đặc thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn Mặc dù cô đặc hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy, việc cải thiện hiệu thiết bị đặc tất yếu Nó địi hỏi phải có thiết bị đại, đảm bảo an tồn hiệu suất cao Do đó, u cầu đặt cho người kỹ sư phải có kiến thức chắn đa dạng hơn, chủ động khám phá nguyên lý thiết bị cô đặc IV THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DÙNG TRONG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT Phân loại ứng dụng 1.1 Theo cấu tạo - Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hồn tự nhiên) Thiết bị đặc nhóm đặc dung dịch lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Bao gồm: Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), ống tuần hoàn Có buồng đốt ngồi (khơng đồng trục buồng bốc) - Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng (tuần hồn cưỡng bức) Thiết bị đặc nhóm dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 m/s đến 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt Ưu điểm tăng cường hệ số truyền nhiệt k, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh bề mặt truyền nhiệt Bao gồm: Có buồng đốt trong, ống tuần hồn ngồi Có buồng đốt ngồi, ống tuần hồn ngồi ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) - Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng Thiết bị đặc nhóm cho phép dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt lần (xuôi hay ngược) để tránh tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất số thành phần dung dịch Đặc biệt thích hợp cho dung dịch thực phẩm nước trái cây, hoa ép Bao gồm: Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt khó vỡ Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt bọt dễ vỡ 1.2 Theo phương thức thực trình - Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): nhiệt độ sôi áp suất không đổi; thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt suất cực đại thời gian cô đặc ngắn - Cô đặc áp suất chân khơng: dung dịch có nhiệt độ sơi thấp áp suất chân khơng Dung dịch tuần hồn tốt, tạo cặn bay dung môi diễn liên tục - Cơ đặc nhiều nồi: mục đích tiết kiệm đốt Số nồi khơng nên q lớn làm giảm hiệu tiết kiệm Người ta chân khơng, áp lực hay phối hợp hai phương pháp; đặc biệt sử dụng thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu kinh tế - Cô đặc liên tục: cho kết tốt cô đặc gián đoạn Có thể điều khiển tự động chưa có cảm biến đủ tin cậy Đối với nhóm thiết bị, ta thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngồi, có khơng có ống tuần hồn Tuỳ theo điều kiện kỹ thuật tính chất dung dịch, ta áp dụng chế độ cô đặc áp suất chân không, áp suất thường áp suất dư Các thiết bị chi tiết hệ thống cô đặc - Thiết bị chính: Ống nhập liệu, ống tháo liệu Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp Các ống dẫn: đốt, thứ, nước ngưng, khí khơng ngưng - Thiết bị phụ: Bể chứa nguyên liệu Bể chứa sản phẩm Bồn cao vị Lưu lượng kế Thiết bị gia nhiệt Thiết bị ngưng tụ baromet Bơm nguyên liệu vào bồn cao vị ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hoàng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) Bơm tháo liệu Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ Bơm chân không Các van Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất… V LỰA CHỌN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NaOH - Theo tính chất nguyên liệu sản phẩm, điều kiện kỹ thuật đầu đề, người viết lựa chọn thiết bị cô đặc chân khơng nồi liên tục có buồng đốt ống tuần hồn trung tâm Thiết bị đặc loại có cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh sửa chữa - Cô đặc áp suất chân không làm giảm nhiệt độ sôi dung dịch, giảm chi phí lượng, hạn chế việc chất tan bị lơi theo bám lại thành thiết bị (làm hư thiết bị) - Tuy nhiên, loại thiết bị phương pháp cho tốc độ tuần hoàn dung dịch nhỏ (vì ống tuần hồn đun nóng) hệ số truyền nhiệt thấp PHẦN II THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Ngun liệu ban đầu dung dịch NaOH có nồng độ 18% Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu bơm lên bồn cao vị Từ bồn cao vị, dung dịch chảy qua lưu lượng kế vào thiết bị gia nhiệt đun nóng đến nhiệt độ sôi Thiết bị gia nhiệt thiết bị trao đổi 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 vỉ ống vỉ ống hàn dính vào thân Nguồn nhiệt nước bão hồ có áp suất at bên ngồi ống (phía vỏ) Dung dịch từ lên bên ống Hơi nước bão hoà ngưng tụ bề mặt ống cấp nhiệt cho dung dịch để nâng nhiệt độ dung dịch lên nhiệt độ sôi Dung dịch sau gia nhiệt chảy vào thiết bị đặc để thực q trình bốc Hơi nước ngưng tụ thành nước lỏng theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy chảy ngồi Ngun lý làm việc nồi đặc: Phần thiết bị buồng đốt, gồm có ống truyền nhiệt ống tuần hoàn trung tâm Dung dịch ống đốt (hơi nước bão hồ) khoảng khơng gian ngồi ống Hơi đốt ngưng tụ bên ống truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động ống Dung dịch ống theo chiều từ xuống nhận nhiệt đốt ngưng tụ cung cấp để sôi, làm hố phần dung mơi Hơi ngưng tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy để chảy Nguyên tắc hoạt động ống tuần hoàn trung tâm: Khi thiết bị làm việc, dung dịch ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp lỏng – có khối lượng riêng giảm bị đẩy từ lên miệng ống Đối với ống tuần hoàn, thể tích dung dịch theo đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn so với ống truyền nhiệt nên lượng tạo ống truyền nhiệt lớn Vì lý trên, khối lượng riêng hỗn hợp lỏng – ống tuần hoàn lớn so với ống truyền nhiệt hỗn hợp đẩy xuống Kết có ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hoàng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) dịng chuyển động tuần hoàn tự nhiên thiết bị: từ lên ống truyền nhiệt từ xuống ống tuần hồn Phần phía thiết bị buồng bốc để tách hỗn hợp lỏng – thành dòng Hơi thứ lên phía buồng bốc, đến phận tách giọt để tách giọt lỏng khỏi dòng Giọt lỏng chảy xuống thứ tiếp tục lên Dung dịch cịn lại hồn lưu Dung dịch sau đặc bơm ngồi theo ống tháo sản phẩm vào bể chứa sản phẩm nhờ bơm ly tâm Hơi thứ khí khơng ngưng từ phía buồng bốc vào thiết bị ngưng tụ baromet (thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp) Chất làm lạnh nước bơm vào ngăn dòng thứ dẫn vào ngăn thiết bị Dòng thứ lên gặp nước giải nhiệt để ngưng tụ thành lỏng chảy xuống bồn chứa qua ống baromet Khí khơng ngưng tiếp tục lên trên, dẫn qua phận tách giọt bơm chân không hút ngồi Khi thứ ngưng tụ thành lỏng thể tích giảm làm áp suất thiết bị ngưng tụ giảm Vì vậy, thiết bị ngưng tụ baromet thiết bị ổn định chân khơng, trì áp suất chân không hệ thống Thiết bị làm việc áp suất chân khơng nên phải lắp đặt độ cao cần thiết để nước ngưng tự chảy ngồi khí mà khơng cần bơm Bình tách giọt có vách ngăn với nhiệm vụ tách giọt lỏng bị lơi theo dịng khí khơng ngưng để đưa bồn chứa nước ngưng Bơm chân khơng có nhiệm vụ hút khí khơng ngưng ngồi để tránh trường hợp khí khơng ngưng tích tụ thiết bị ngưng tụ nhiều, làm tăng áp suất thiết bị nước chảy ngược vào nồi đặc ĐỒ ÁN MƠN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) PHẦN III TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH I CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Dữ kiện ban đầu Nồng độ đầu: xđ = 18 % Nồng độ cuối: xc = 30 % Năng suất nhập liệu: Vđ = 1m3/h Nhiệt độ đầu nguyên liệu: chọn t0 = 30 oC Gia nhiệt nước bão hoà, áp suất at Áp suất ngưng tụ: pck = 0,4 at ⇒ pc = – 0,4 = 0,6 at Cân vật chất 2.1 Suất lượng tháo liệu (Gc) Khối lượng riêng dung dịch NaOH 18 % 30 oC: ρđ = 1191,65 kg/m3 (tra bảng 4, trang 11, [8]) Suất lượng nhập liệu: Gđ = ρđ.Vđ = 1191,65.1 = 1191,65 kg/h Theo công thức 5.16, trang 293, [5]: Gđ xđ = Gc.xc G x 1191,65.18 ⇒ Gc đ đ 714,99 kg/h xc 30 2.2 Tổng lượng thứ bốc lên (W) Theo công thức 5.16, trang 293, [5]: Gđ = W + Gc ⇒ W = Gđ – Gc = 1191,65 – 714,99 = 476,66 kg/h (1) (2) Tổn thất nhiệt độ Ta có áp suất thiết bị ngưng tụ pc = 0,6 at ⇒ nhiệt độ thứ thiết bị ngưng tụ tc = 85,5 oC (trang 314, [1]) Δ’’’ tổn thất nhiệt độ thứ đường ống dẫn từ buồng bốc đến thiết bị ngưng tụ Chọn Δ’’’ = oC (trang 296, [5]) Nhiệt độ sôi dung môi áp suất buồng bốc: tsdm(po) – tc = Δ’’’ ⇒ tsdm(po) = tc + Δ’’’ = 85,5 + = 86,5 oC Áp suất buồng bốc: tra [1], trang 312 nhiệt độ 86,5 oC ⇒ po = 0,6275 at 3.1 Tổn thất nhiệt độ nồng độ tăng (Δ’) Theo công thức Tisencô (VI.10), trang 59, [2]: ' 'o f Trong đó: 'o - tổn thất nhiệt độ nhiệt độ sôi dung dịch lớn nhiệt độ sơi dung mơi áp suất khí Dung dịch đặc có tuần hồn nên a = xc = 30 % Tra bảng VI.2, trang 67, [2]: 'o = 17 oC ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hoàng Dương (60800371) f – hệ số hiệu chỉnh khác áp suất khí quyển, tính theo cơng thức VI.11, trang 59, [2]: (t 273) f 16,14 r Trong đó: t - nhiệt độ sôi dung môi áp suất cho (tsdm(po) = 86,5 oC) r - ẩn nhiệt hoá dung môi nguyên chất áp suất làm việc Tra bảng I.251, trang 314, [1]: r = 2293,25 kJ/kg (86.5 273) ⇒ f 16,14 = 0,9096 (3) 2293,25.1000 ⇒ Δ’ = 17.0,9096 = 15,4632 oC (4) ⇒ tsdd(po) = tsdm(po) + Δ’ = 86,5 + 15,4632 = 101,9632 oC (5) 3.2 Tổn thất nhiệt độ áp suất thuỷ tĩnh (Δ’’) Gọi chênh lệch áp suất từ bề mặt dung dịch đến ống Δp (N/m2), ta có: Δp = s g.H op ; N/m2 (6) Trong đó: ρs – khối lượng riêng trung bình dung dịch sơi bọt; kg/m3 ρs = 0,5.ρdd ρdd – khối lượng riêng thực dung dịch đặc khơng có bọt hơi; kg/m3 Chọn tsdd(po+ Δp) = 103 oC, C% = xc = 30 %, ta có ρdd = 1273,25 kg/m3 (tra bảng 4, trang 11, [8]) ⇒ ρs = 0,5.1273,25 = 636,625 kg/m3 (7) Hop – chiều cao thích hợp dung dịch sơi tính theo kính quan sát mực chất lỏng; m Hop = [0,26 + 0,0014.(ρdd – ρdm)].ho Chọn chiều cao ống truyền nhiệt ho = 1,5 m (bảng VI.6, trang 80, [2]) ρdm – khối lượng riêng dung môi nhiệt độ sôi dung dịch 103 oC Tra bảng I.249, trang 311, [1], ρdm = 956,18 kg/m3 ⇒ Hop = [0,26 + 0,0014.(1273,25 – 956,18)].1,5 = 1,056 m (8) 1,056 ⇒ Δp = 636,625.9,81 = 0,0336 at (9) 9,81.10 ⇒ ptb = po + Δp = 0,6275 + 0,0336 = 0,6611 at (10) Tra bảng I.251, trang 314, [1], ptb = 0,6611 at tương ứng với tsdm(ptb) = 87,822 oC Ta có: Δ’’ = tsdm(po + Δp) – tsdm(po) (trang 108, [3]) Δ’’ = tsdd(po + Δp) – tsdd(po) ⇒ Δ’’ = 87,822 – 86,5 = 1,322 oC (11) o ⇒ tsdd(ptb) = tsdd(po) + Δ’’ = 101,9632 + 1,322 = 103,2852 C (12) Sai số 0,28% chấp nhận Vậy tsdd(ptb) = 103 oC Sản phẩm lấy đáy ⇒ tsdd(po + 2Δp) = 101,9632 + 2.1,322 = 104,61 oC 10 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) Regh tính theo cơng thức II.60, trang 378, [1]: 8 0,1 d 7 Re gh 6. 6. 7289,343 0,0002 Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1]: (163) 9 0,1 d 8 Re n 220. 220. 239201,5 0,0002 ⇒ Regh < Re < Ren (khu vực độ) (164) ⇒ Hệ số ma sát λ tính theo cơng thức II.64, trang 380, [1]: 100 0,0002 100 0,1.1,46 0,1.1,46 0,0252 d Re 0,1 91001,01 0,207 H' h2 2,5 0,0252 0,00546 0,00055.H ' ; m 2.9,81 0,1 0, 25 0, 25 (165) (166) Chọn chiều cao dự trữ h3 = 0,5 m để đề ngăn ngừa nước dâng lên ống chảy tràn vào đường ống dẫn áp suất khí tăng Chọn chiều cao đoạn ống baromet ngập bể nước h4 = 0,5 m ⇒ H’ = 4,335882 + 0,00546 + 0,00055.H’ + 0,5 + 0,5 ⇒ H’ = 5,344285 m Chọn chiều cao ống baromet H’ = m 52 (167) ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị W tc pc i kg/h o C at kJ/kg 476,66 85,5 0,6 2650 HƠI VÀO Suất lượng Nhiệt độ Áp suất Enthalpy NƯỚC LÀM NGUỘI o Nhiệt độ đầu vào t2d C o Nhiệt độ đầu t2c C Nhiệt dung riêng cn J/(kg.K) Lưu lượng khối lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ Gn kg/s Lưu lượng thể tích nước lạnh cần thiết để ngưng tụ Vn m3/s Áp suất nước bão hồ ph at KHÍ KHƠNG NGƯNG Lưu lượng khối lượng khơng khí hút khỏi thiết bị Gkk kg/s Lưu lượng thể tích khơng khí hút khỏi thiết bị Vkk m3/s o Nhiệt độ tkk C ĐƯỜNG KÍNH TRONG THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Khối lượng riêng thứ ρh kg/m3 Tốc độ thứ ωh m/s Đường kính Dtr mm KÍCH THƯỚC TẤM NGĂN Chiều rộng ngăn b mm Đường kính lỗ ngăn d mm Bề dày ngăn δ mm Bước lỗ t mm CHIỀU CAO THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Mức độ đun nóng nước P Số ngăn z Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị a0 mm Khoảng cách từ ngăn đến đáy thiết bị an mm Chiều cao H mm KÍCH THƯỚC ỐNG BAROMET Tốc độ nước lạnh nước ngưng chảy ống ω m/s Đường kính ống d mm Độ chân không b mmHg Chiều cao cột nước cân với (pkq – pc) h1 m Hệ số trở lực vào ξ1 Hệ số trở lực ξ2 Khối lượng riêng nước lạnh nước ngưng ρn kg/m3 Độ nhớt động lực μn Ns/m2 Chuẩn số Reynolds Re Hệ số ma sát λ Chiều cao H’ m Chiều cao thiết bị ΣH = H + H’ = 5,65 + = 11,65 m 53 26 75,5 4180 1,493832 0,001512 0,056 0,001365 0,002267 34,95 0,359 20 200 150 0,55 0,832 1300 1200 5650 0,207 100 319 4,335882 0,5 987,725 0,000543 91001,01 0,0252 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hoàng Dương (60800371) III BỒN CAO VỊ - Bồn cao vị dùng để ổn định lưu lượng dung dịch nhập liệu Bồn đặt độ cao phù hợp nhằm thắng trở lực đường ống cao so với mặt thoáng dung dịch nồi đặc - Áp dụng phương trình Bernoulli với mặt cắt – (mặt thoáng bồn cao vị) – (mặt thoáng nồi cô đặc): p v p v z1 1 z 2 h12 2g 2g Trong đó: v1 = v2 = m/s p1 = at p2 = p0 = 0,6275 at ρ = 1171,97 kg/m3 – khối lượng riêng dung dịch NaOH 18 % ttb = 65,9816 oC (bảng 4, trang 11, [8]) μ = 0,001387 Ns/m2 – độ nhớt động lực dung dịch NaOH 18 % ttb (bảng I.107, trang 100, [1]) z2 - khoảng cách từ mặt thoáng dung dịch nồi cô đặc đến mặt đất; m z2 = z’ + Hđ + Hbđ + Hgc + Hc = + 0,584 + 1,5 + 0,04 + 0,245 = 3,369 m (168) Với: z’ = m – khoảng cách từ phần nối ống tháo liệu đáy nón đến mặt đất Hđ = 0,544 + 0,04 = 0,584 m – chiều cao đáy nón Hbđ = 1,5 m – chiều cao buồng đốt Hgc = 0,04 m – chiều cao gờ nón cụt Hc = 0,245 m – chiều cao phần hình nón cụt Đường kính ống nhập liệu d = 20 mm = 0,02 m Chọn chiều dài đường ống từ bồn cao vị đến buồng bốc l = 20 m Tốc độ dung dịch ống: 1191,65 Gđ 3600 v 0,899 m/s d 0,02 2.1171,97 Chuẩn số Reynolds: v.d 0,899.0,02.1171,97 Re 15189,94 ≥ 4000 (chế độ chảy rối) 0,001387 (169) (170) Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mịn (bảng II.15, trang 381, [1]) ⇒ độ nhám tuyệt đối ε = 0,2 mm Regh tính theo cơng thức II.60, trang 378, [1]: 8 0,02 d Re gh 6. 6. 1158,419 0,0002 54 (171) ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hoàng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) Ren tính theo công thức II.62, trang 379, [1]: 9 0,02 d 8 Re n 220. 220. 39122,15 0,0002 ⇒ Regh < Re < Ren (khu vực độ) (172) ⇒ Hệ số ma sát λ tính theo công thức II.64, trang 380, [1]: 100 0,1.1,46 d Re , 25 0,0002 100 0,1.1,46 0,02 15189,94 0, 25 0,03815 (173) Các hệ số trở lực cục bộ: Yếu tố gây trở lực Ký hiệu Đầu vào ξvào Đầu ξra o Khuỷu 90 ξkhuỷu 90 Van cửa ξvan ⇒ Σξ = 0,5 + + 6.1 + 2.1,5 = 10,5 Hệ số trở lực cục 0,5 1 1,5 Số lượng 1 ⇒ Tổng tổn thất đường ống: v2 l 20 0,899 h12 0,03815 10,5 2,004 m 2g d 0,02 2.9,81 ⇒ Khoảng cách từ mặt thoáng bồn cao vị đến mặt đất: p p1 0,6275 1.9,81.10 2,004 2,195 m z1 z h12 3,369 1171,97.9,81 - (174) (175) ⇒ Dung dịch NaOH 18 % tự chảy từ bồn cao vị vào buồng bốc nồi đặc bồn có độ cao từ 2,195 m trở lên Chọn khoảng cách từ mặt thoáng bồn cao vị đến mặt đất 3,5 m 55 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) IV BƠM Bơm chân không Công suất bơm chân không: m 1 p2 m Vkk m 1 ; W N p1 ck m p1 Trong đó: m – số đa biến, có giá trị từ 1,2 đến 1,62 Chọn m = 1,62 p1 – áp suất khơng khí thiết bị ngưng tụ p1 = pc – ph = 0,6 – 0,056 = 0,544 at Với: ph – áp suất nước hỗn hợp p2 = pa = at = 9,81.104 N/m2 – áp suất khí Vkk – lưu lượng thể tích khơng khí cần hút ηck = 0,8 – hệ số hiệu chỉnh 1, 621 0,002267 1,62 1, 62 N 0,544.9,81.10 1 103,6173 W 0,544 0,8 1,62 (176) Tốc độ hút oC 760 mmHg S = 0,002267.60 = 0,13602 m3/phút Theo bảng 1.4, trang 9, [10], ta chọn bơm có ký hiệu BH-025-2 với thơng số: Các thông số Số cấp Tốc độ bơm vùng áp suất 760 – mmHg; L/s Lượng dầu; L Cơng suất động cơ; kW Kích thước tổng thể dài x rộng x cao; mm Khối lượng; kg Bơm BH-025-2 0,25 0,86 0,18 330 x 243,5 x 229 16,5 Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ - Công suất bơm: Q. g.H ; kW N 1000. Trong đó: H – cột áp bơm; m η – hiệu suất bơm Chọn η = 0,75 ρ = 996,66 kg/m3 – khối lượng riêng nước 26 oC Q – lưu lượng thể tích nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ; m3/s G 1,493832 Q n 0,0015 m3/s 996,66 56 (177) ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) - Áp dụng phương trình Bernoulli với mặt cắt - (mặt thoáng bể nước) – (mặt thoáng thiết bị ngưng tụ): p1 1 v12 p v2 z1 H z2 h12 2g 2g Trong đó: v1 = v2 = m/s p1 = at p2 = 0,6 at μ = 0,000874 Ns/m2 – độ nhớt động lực nước 26 oC (bảng I.249, trang 310, [1]) z1 = m – khoảng cách từ mặt thoáng bể nước đến mặt đất z2 = 12 m – khoảng cách từ mặt thoáng thiết bị ngưng tụ đến mặt đất Chọn dhút = dđẩy = 100 mm = 0,1 m ⇒ v1 = v2 = v Chọn chiều dài đường ống từ bể nước đến thiết bị ngưng tụ l = 13 m Tốc độ dòng chảy ống: Q 0,0015 v 0,190838 m/s d 0,12 4 Chuẩn số Reynolds: v.d 0,190838.0,1.996,66 Re 21767,07 ≥ 4000 (chế độ chảy rối) 0,000874 (178) (179) Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mòn (bảng II.15, trang 381, [1]) ⇒ độ nhám tuyệt đối ε = 0,2 mm Regh tính theo công thức II.60, trang 378, [1]: 8 0,1 d Re gh 6. 6. 7289,343 0,0002 Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1]: (180) 9 0,1 d 8 Re n 220. 220. 239201,5 0,0002 ⇒ Regh < Re < Ren (khu vực độ) (181) ⇒ Hệ số ma sát λ tính theo cơng thức II.64, trang 380, [1]: 100 0,1.1,46 d Re 0, 25 0,0002 100 0,1.1,46 0,1 21767,07 57 0, 25 0,0294 (182) ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) Các hệ số trở lực cục bộ: Yếu tố gây trở lực Ký hiệu Đầu vào ξvào Đầu ξra o Khuỷu 90 ξkhuỷu 90 Van cửa ξvan ⇒ Σξ = 0,5 + + 2.1 + 2.1,5 = 6,5 Hệ số trở lực cục 0,5 1 1,5 Số lượng 1 2 ⇒ Tổng tổn thất đường ống: v2 l 13 0,190838 h12 0,0294 6,5 0,0192 m 2g d 2.9,81 0,1 ⇒ Cột áp bơm: p p1 0,6 1.9,81.10 0,0192 6,006 m H z z1 h12 12 2 996,66.9,81 (183) (184) 0,0015.996,66.9,81.6,006 (185) 0,117 kW 1000.0,75 Chọn N = 0,25 hp Chọn bơm ly tâm cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, bẩn Ký hiệu bơm K N - Bơm đưa dung dịch nhập liệu lên bồn cao vị - Công suất bơm: Q. g.H ; kW N 1000. Trong đó: H – cột áp bơm; m η – hiệu suất bơm Chọn η = 0,75 ρ = 1191,65 kg/m3 – khối lượng riêng dung dịch NaOH 18% 30 oC (bảng 4, trang 11, [8]) Q – lưu lượng thể tích dung dịch NaOH 18% bơm vào bồn cao vị; m3/s 1191,65 Gn (186) Q 3600 0,000278 m3/s 1191,65 - Áp dụng phương trình Bernoulli với mặt cắt - (mặt thoáng bể chứa nguyên liệu) – (mặt thoáng bồn cao vị): p v p v z1 1 H z 2 h12 2g 2g 58 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hoàng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) Trong đó: v1 = v2 = m/s p1 = at p2 = at μ = 0,00293 Ns/m2 – độ nhớt động lực dung dịch NaOH 18% 30 oC (bảng I.101, trang 91, [1]) z1 = m – khoảng cách từ mặt thoáng bể chứa nguyên liệu đến mặt đất z2 = 3,5 m – khoảng cách từ mặt thoáng bồn cao vị đến mặt đất Chọn dhút = dđẩy = 20 mm = 0,02 m ⇒ vhút = vđẩy = v Chọn chiều dài đường ống từ bể chứa nguyên liệu đến bồn cao vị l = m Tốc độ dòng chảy ống: Q 0,000278 v 0,884194 m/s d 0,02 4 Chuẩn số Reynolds: v.d 0,884194.0,02.1191,65 Re 7192,15 ≥ 4000 (chế độ chảy rối) 0,00293 (187) (188) Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mịn (bảng II.15, trang 381, [1]) ⇒ độ nhám tuyệt đối ε = 0,2 mm Regh tính theo cơng thức II.60, trang 378, [1]: 8 0,02 d 7 Re gh 6. 6. 1158,419 0,0002 Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1]: (189) 9 0,02 d Re n 220. 220. 39122,15 0,0002 ⇒ Regh < Re < Ren (khu vực độ) (190) ⇒ Hệ số ma sát λ tính theo công thức II.64, trang 380, [1]: 100 0,1.1,46 d 0, 25 Re 0,0002 100 0,1.1,46 0,02 7192,15 0, 25 0,041 (191) Các hệ số trở lực cục bộ: Yếu tố gây trở lực Ký hiệu Đầu vào ξvào Đầu ξra Khuỷu 90o ξkhuỷu 90 Van cửa ξvan ⇒ Σξ = 0,5 + + 3.1 + 2.1,5 = 7,5 Hệ số trở lực cục 0,5 1 1,5 59 Số lượng 1 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) ⇒ Tổng tổn thất đường ống: v2 l 0,884194 h12 0,041 7,5 0,872 m 2g d 2.9,81 0,02 ⇒ Cột áp bơm: H z z1 h12 3,5 2 0,872 2,372 m (192) (193) 0,000278.1191,65.9,81.2,372 (194) 0,01027 kW 1000.0,75 Chọn N = 0,125 hp Chọn bơm ly tâm cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, bẩn Ký hiệu bơm K N - Bơm tháo liệu - Công suất bơm: Q. g.H ; kW N 1000. Trong đó: H – cột áp bơm; m η – hiệu suất bơm Chọn η = 0,75 ρ = 1272,167 kg/m3 – khối lượng riêng dung dịch NaOH 30% 104,0966oC (bảng 4, trang 11, [8]) Q – lưu lượng thể tích dung dịch NaOH 30% tháo khỏi nồi cô đặc; m3/s 714,99 Gn (195) Q 3600 0,000156 m3/s 1272,167 - Áp dụng phương trình Bernoulli với mặt cắt - (mặt thoáng bể nước) – (mặt thoáng thiết bị ngưng tụ): p v p v z1 1 H z 2 h12 2g 2g Trong đó: v1 = vhút = v; m/s v2 = m/s .g.H đ 1272,167.9,81.0,584 p1 p0 2p 0,6275 2.0,0336 0,7683 at 1,01.10 1,01.10 Với: Hđ – chiều cao phần đáy nón; m p2 = at μ = 0,00175 Ns/m2 – độ nhớt động lực dung dịch NaOH 30 % 104,61 oC (bảng I.101, trang 91, [1]) z1 = m – khoảng cách từ phần nối ống tháo liệu đáy nón đến mặt đất z2 = m – khoảng cách từ mặt thoáng bể chứa sản phẩm đến mặt đất 60 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hoàng Dương (60800371) Chọn dhút = dđẩy = 20 mm = 0,02 m ⇒ vhút = vđẩy = v Chọn chiều dài đường ống từ đáy nón đến bồn chứa sản phẩm l = m Tốc độ dòng chảy ống: Q 0,000156 v 0,497 m/s d 0,02 4 Chuẩn số Reynolds: v.d 0,497.0,02.1272,167 Re 7259,57 ≥ 4000 (chế độ chảy rối) 0,00175 (196) (197) Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mịn (bảng II.15, trang 381, [1]) ⇒ độ nhám tuyệt đối ε = 0,2 mm Regh tính theo cơng thức II.60, trang 378, [1]: 8 0,02 d 7 Re gh 6. 6. 1158,419 0,0002 Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1]: (198) 9 0,02 d 8 Re n 220. 220. 39122,15 0,0002 ⇒ Regh < Re < Ren (khu vực độ) (199) ⇒ Hệ số ma sát λ tính theo cơng thức II.64, trang 380, [1]: 100 0,1.1,46 d Re 0, 25 0,0002 100 0,1.1,46 0,02 7259,57 0, 25 0,041 (200) Các hệ số trở lực cục bộ: Yếu tố gây trở lực Ký hiệu Đầu vào ξvào Đầu ξra o Khuỷu 90 ξkhuỷu 90 Van cửa ξvan ⇒ Σξ = 0,5 + + 4.1 + 2.1,5 = 8,5 Hệ số trở lực cục 0,5 1 1,5 ⇒ Tổng tổn thất đường ống: v2 l 0,497 h12 0,041 8,5 0,2361 m 2g d 0,02 2.9,81 61 Số lượng 1 (201) ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) ⇒ Cột áp bơm: p p1 v H z z1 h12 1 2g 2 1 1 0,7683.9,81.10 1272,167.9,81 0,2361 0,000156.1272,167.9,81.3,045 0,008 kW 1000.0,75 Chọn N = 0,125 hp Chọn bơm ly tâm cấp nằm ngang N - 0,497 3,045 m 2.9,81 62 (202) (203) ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) V CÁC CHI TIẾT PHỤ Lớp cách nhiệt - Vật liệu chế tạo amiante carton - Bề dày lớp cách nhiệt buồng đốt tính theo cơng thức VI.66, trang 92, [2]: t t c c T1 T n tT t KK Trong đó: tT1 – nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp với bề mặt thiết bị; oC Vì nhiệt trở thành thiết bị nhỏ so với nhiệt trở lớp cách nhiệt nên chọn t T1 = tD = 142,9 oC tT2 – nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt phía khơng khí, vào khoảng từ 40 oC đến 50 oC Chọn tT2 = 45 oC tKK – nhiệt độ khơng khí; oC Chọn tKK = 27,2 oC (bảng VII.1, trang 97, [2]) αn – hệ số cấp nhiệt từ bề mặt lớp cách nhiệt đến khơng khí; W/(m2.K), tính theo công thức VI.67, trang 92, [2]: αn = 9,3 + 0,058.tT2 = 9,3 + 0,058.(45 + 273) = 27,744 W/(m2.K) λc = 0,144 W/(m.K) – hệ số dẫn nhiệt amiante carton 100oC 0,144.142,9 45 (204) c 0,028547 m 27,744.45 27,2 - Để thuận tiện chế tạo, chiều dày lớp cách nhiệt cho buồng bốc buồng đốt chọn 30 mm - Cửa sửa chữa Vật liệu chế tạo thép CT3 Đường kính cửa sửa chữa D = 500 mm Cửa bố trí cho mép cao mặt thống dung dịch buồng bốc để chất lỏng không chảy Chọn khoảng cách từ mép cửa đến mặt thoáng dung dịch 0,45 m ⇒ Khoảng cách từ mực chất lỏng đến tâm cửa sửa chữa: 0,5 (205) hc 0,45 0,7 m - Kính quan sát Vật liệu chế tạo thép CT3 thuỷ tinh Đường kính kính quan sát D = 230 mm Kính bố trí cho mực chất lỏng nhìn thấy Do đó, có kính giống bên buồng bốc, tạo thành góc 180o 63 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hoàng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) PHẦN V TÍNH TỐN GIÁ THÀNH Thành phần Thiết bị Thiết bị Bơm chân không Bơm nước cho thiết bị ngưng tụ Bơm nhập liệu Bơm tháo liệu Thiết bị gia nhiệt Thiết bị ngưng tụ Thiết bị tách lỏng Cửa sửa chữa Kính quan sát Vật liệu Đơn vị Đơn giá Thành tiền (đồng/ đv) (đồng) 50 000 37 247 060 10 000 129 190 700 000 97 270 744,941 212,919 0,139 kg kg hp 0,25 hp 700 000 175 000 0,125 0,125 1 1 0,063 hp hp cái cái m2 700 000 700 000 20 000 000 20 000 000 20 000 000 000 000 250 000 87 500 87 500 20 000 000 20 000 000 20 000 000 000 000 15 710 0,312 m3 000 000 934 480 36 30 000 080 000 Lưu lượng kế 000 000 000 000 Áp kế 150 000 900 000 4,92 kg 50 000 10 000 100 000 49 200 108 1,5 27 15 15 10 10 140 m m m m m m m m cái 15 000 100 000 15 000 15 000 30 000 30 000 15 000 15 000 000 250 000 620 000 150 000 405 000 75 000 450 000 450 000 150 000 150 000 140 000 750 000 112 242 910 Vật liệu cách nhiệt OX18H10T CT3 Số lượng Thuỷ tinh Amiante carton Van Nhiệt kế Tai treo Các ống dẫn Truyền nhiệt d25 Tuần hoàn trung tâm d273 Nhập liệu d20 Tháo liệu d20 Hơi đốt d150 Hơi thứ d150 Nước ngưng d20 Khí khơng ngưng d20 Bu lơng Đệm Tổng CT3 OX18H10T OX18H10T OX18H10T OX18H10T CT3 CT3 CT3 CT3 CT3 Tiền công chế tạo vật liệu 100% tiền vật tư (gia cơng đơn giản, độ xác khơng cao) Như vậy, tổng chi phí 112 242 910 đồng 64 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hồng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) KẾT LUẬN Các phần tính tốn nêu cho thấy: - Hệ thống cô đặc chân không nồi liên tục dung dịch NaOH với suất nhập liệu m3/h đơn giản Vì suất khơng cao nên kích thước của thiết bị mức độ vừa phải - Chi phí đầu tư khơng cao, thiết bị chiếm khoảng 33 % tổng chi phí - Kết cấu thiết bị đơn giản điều khiển tự động Vì vậy, nhìn chung hệ thống phù hợp với quy mơ phịng thí nghiệm quy mơ pilot 65 ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ Học kỳ Năm học 2011 - 2012 GVHD: ThS Hoàng Minh Nam SVTH: Ngơ Trần Hồng Dương (60800371) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nhiều tác giả, Sổ tay Quá trình Thiết bị Cơng nghệ Hố chất, tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [2] Nhiều tác giả, Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hố chất, tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Phạm Văn Bơn, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hố học & Thực phẩm, tập 10, Ví dụ tập, NXB ĐHQG TPHCM, 2010 [4] Nguyễn Văn May, Thiết bị truyền nhiệt chuyển khối, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [5] Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đình Thọ, Q trình thiết bị Cơng nghệ Hố học & Thực phẩm, tập 5, Quá trình thiết bị truyền nhiệt, Quyển 1: Truyền nhiệt ổn định, NXB ĐHQG TPHCM, 2006 [6] Phan Văn Thơm, Sổ tay thiết kế Thiết bị hoá chất chế biến thực phẩm đa dụng, Bộ Giáo dục Đào tạo, Viện Đào tạo Mở rộng [7] Hồ Lê Viên, Tính tốn, thiết kế chi tiết thiết bị hố chất dầu khí, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [8] Bộ môn Máy Thiết bị, Bảng tra cứu Quá trình học – Truyền nhiệt – Truyền khối, NXB ĐHQG TPHCM, 2009 [9] Phạm Xuân Toản, Các trình, thiết bị Cơng nghệ Hố chất Thực phẩm, tập 3: Các trình thiết bị truyền nhiệt, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2008 [10] Lê Nguyên Đương, Ứng dụng chân không công nghiệp, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1987 66 ... tv1 = 13 9,8 oC 14 2, 9 13 9,8 ⇒ tm 14 1,35 o C Tra A [2] , trang 28 : tm; 20 40 60 80 10 0 12 0 14 0 16 0 18 0 o C A 10 4 12 0 13 9 15 5 16 9 17 9 18 8 19 4 19 7 19 9 20 0 19 9 ⇒ A = 19 4,405 Δt1 = tD – tv1 = 14 2, 9... 17 9 18 8 19 4 19 7 19 9 19 9 ⇒ A = 19 4,45 Δt1 = tD – tv1 = 14 2, 9 – 14 0 ,1 = 2, 8 oC 21 4 1000 ⇒ ? ?1 = 2, 04 .19 4,45. 1. 2, 8 0, 25 = 11 730 ,13 W/(m2.K) Nhiệt tải riêng phía ngưng: q1 = ? ?1. Δt1 = 11 730 ,13 .2, 8... v1 Sau nhiều lần tính lặp, ta chọn nhiệt độ vách ngồi tv1 = 14 0 ,1 oC 14 2, 9 14 0 ,1 ⇒ tm 14 1,5 oC Tra A [2] , trang 28 : tm; 20 40 o C A 10 4 12 0 13 9 ( 12 9) 60 80 10 0 12 0 14 0 16 0 18 0 20 0 15 5 16 9![cdm, dm, ρdm, λdm: tra bảng I.249, trang 311, [1] - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/cdm-dm-rdm-ldm-tra-bang-i-trang-1913250.png)
![ λ= 16,3 W/(m.K) – hệ số dẫn nhiệt của ống (tra bảng XII.7, trang 313, [2] với ống được làm bằng thép không gỉ OX18H10T) - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/dan-nhiet-ong-bang-xii-trang-ong-thep-1913251.png)
![– khối lượng riêng của giọt lỏng ởt sdm(po) (tra bảng I.249, trang 311, [1]) - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/khoi-luong-giot-long-ot-sdm-bang-trang-1913252.png)
![- ứng suất cho phép tiêu chuẩn của vật liệu ở tt (hình 1-2, trang 16, [7]) - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/ung-suat-phep-tieu-chuan-vat-lieu-hinh-1913255.png)
![Tra bảng XIII.11, trang 384, [2] ⇒ Khối lượng thép làm nắp ellipse: - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/bang-xiii-trang-khoi-luong-thep-nap-ellipse-1913258.png)
![Các thông số của tai treo được chọn từ bảng XIII.36, trang 438, [2]: - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/thong-tai-treo-chon-bang-xiii-trang-1913261.png)
![ λ– hệ số dẫn nhiệt; W/(m.K): tra bảng I.130, trang 135, [1] - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/l-he-so-dan-nhiet-tra-bang-trang-1913262.png)
![ λ= 16,3 W/(m.K) – hệ số dẫn nhiệt của ống (tra bảng XII.7, trang 313, [2] với ống được làm bằng thép không gỉ OX18H10T) - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/dan-nhiet-ong-bang-xii-trang-ong-thep-1913263.png)
![Theo bảng 1.4, trang 9, [10], ta chọn bơm có ký hiệu là BH-025-2 với các thông số: - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/bang-trang-chon-bom-ky-hieu-bh-thong-1913264.png)
![– khối lượng riêng của dung dịch NaOH 18% ở 30 oC (bảng 4, trang 11, [8]) - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/khoi-luong-dung-dich-naoh-oc-bang-trang-1913266.png)
![– độ nhớt động lực của dung dịch NaOH 18% ở 30 oC (bảng I.101, trang 91, [1]) - Đề thi thử đại học lần 1 vật lý lần 2](https://media.store123doc.com/figures/001/913/do-nhot-dong-luc-dich-naoh-bang-trang-1913267.png)