Đang tải... (xem toàn văn)
Lời mở đầu Sau khi hoàn thành các học phần của bộ môn “ Các quá trình thiết bị và công nghệ hóa học” , chúng em có cơ hội được ứng dụng các kiến thức đã học vào việc thiết kế Đồ án môn học. Việc này giúp cho sinh viên ngành công nghệ hóa chúng em hiểu sâu hơn và có khả năng vận hành được các máy móc trong công nghiệp sản xuất có liên quan. Quá trình và thiết bị được trình bày trong cuốn đồ án này là quá trình và thiết bị cô đặc. Cô đặc là quá trình được thực hiện nhiều trong sản xuất hoá chất và thực phẩm nhằm tăng nồng độ của sản phẩm bằng cách lấy bớt dung môi ra. Trong cuốn đồ án này em được giao đề tài là “ Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc phòng đốt trong có ống tuần hoàn trung tâm cô đặc dung dịch NH4NO3 với năng suất 8500kgh. Chiều cao ống gia nhiệt H=2m. Các số liệu ban đầu: • Nồng độ đầu của dung dịch : 13% • Nồng độ cuối của dung dịch : 36% • Áp suất hơi nồi 1 : 4 at • Áp suất hơi nồi 2 : 0,2 at. Phần I. Giới thiệu chung 1.1 Tổng quan về muối amoni nitrat NH¬4NO¬3 . Amoni nitrat là một hợp chất hoá học , là nitrat của amoniăc với công thức hoá học NH4NO3¬ , là một chất bột màu trắng tại nhiệt độ phòng và áp suất tiêu chuẩn. Chất này thường được dùng trong nông nghiệp làm phân bón và cũng được sử dụng làm chất ôxi hoá trong thuốc nổ. Cấu tạo của amoni nitrat : Tổng quát Tên gọi Muối amôni nitrat CTHH NH4NO3 KLPT 80.04336 gmol Màu sắc Rắn trắng Tính chất Tỷ trọng 1.73 gcm³, Độ hoà tan trong nước 119g100ml (00C ) 190g100ml (200C ) 286g100ml ( 400C ) 421g100ml (600C ) 630g100ml ( 800C ) 1024g100ml ( 1000C ) Điểm nóng chảy 1690C
Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ Lời mở đầu Sau khi hoàn thành các học phần của bộ môn “ Các quá trình thiết bị và công nghệ hóa học” , chúng em có cơ hội được ứng dụng các kiến thức đã học vào việc thiết kế Đồ án môn học. Việc này giúp cho sinh viên ngành công nghệ hóa chúng em hiểu sâu hơn và có khả năng vận hành được các máy móc trong công nghiệp sản xuất có liên quan. Quá trình và thiết bị được trình bày trong cuốn đồ án này là quá trình và thiết bị cô đặc. Cô đặc là quá trình được thực hiện nhiều trong sản xuất hoá chất và thực phẩm nhằm tăng nồng độ của sản phẩm bằng cách lấy bớt dung môi ra. Trong cuốn đồ án này em được giao đề tài là “ Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc phòng đốt trong có ống tuần hoàn trung tâm cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 với năng suất 8500kg/h. Chiều cao ống gia nhiệt H=2m. Các số liệu ban đầu: • Nồng độ đầu của dung dịch : 13% • Nồng độ cuối của dung dịch : 36% • Áp suất hơi nồi 1 : 4 at • Áp suất hơi nồi 2 : 0,2 at. SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 1 Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ Phần I. Giới thiệu chung 1.1 Tổng quan về muối amoni nitrat NH 4 NO 3 . Amoni nitrat là một hợp chất hoá học , là nitrat của amoniăc với công thức hoá học NH 4 NO 3 , là một chất bột màu trắng tại nhiệt độ phòng và áp suất tiêu chuẩn. Chất này thường được dùng trong nông nghiệp làm phân bón và cũng được sử dụng làm chất ôxi hoá trong thuốc nổ. Cấu tạo của amoni nitrat : Tổng quát Tên gọi Muối amôni nitrat CTHH NH 4 NO 3 KLPT 80.04336 g/mol Màu sắc Rắn trắng Tính chất Tỷ trọng 1.73 g/cm³, Độ hoà tan trong nước 119g/100ml (0 0 C ) 190g/100ml (20 0 C ) 286g/100ml ( 40 0 C ) 421g/100ml (60 0 C ) 630g/100ml ( 80 0 C ) 1024g/100ml ( 100 0 C ) Điểm nóng chảy 169 0 C Điểm sôi ≈ 120 0 C Hàm lượng Nitơ 34,5 % 1.1.1 Ứng dụng làm thuốc nổ . Là một chất ôxi hoá mạnh, amôni nitrat tạo thành một hỗn hợp nổ khi kết hợp với nhiên liệu như hyđrô, thường là dầu Diesel hoặc đôi khi là kerosen. Do amoni nitrat và dầu nhiên liệu (ANFO) thường có sẵn, hỗn hợp ANFO trong nhiều trường hợp SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 2 Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ được sử dụng trong các bom tức thì, ví dụ như IRA lâm thời và vụ đánh bom Thành phố Oklahoma. Amôni nitrat được sử dụng trong các thuốc nổ quân sự như bom daisy cutter và là một thành phần của amatol. Các hỗn hợp sử dụng trong quân sự thường pha ≈ 20% bột nhôm nữa để tăng sức nổ. Một ví dụ của trường hợp này là Ammonal : có chứa amôni nitrat , trinitrotoluene và nhôm. 1.1.2 Ứng dụng làm phân bón trong nông nghiệp . Phân amôn nitrat có chứa 33 – 35% Nitơ nguyên chất. Ở các nước trên thế giới loại phân này chiếm 11% tổng số phân đạm được sản xuất hàng năm. Phân này ở dưới dạng tinh thể muối kết tinh có màu vàng xám. Amôn nitrat dễ chảy nước, dễ tan trong nước, dễ vón cục, khó bảo quản và khó sử dụng. Là loại phân sinh lý chua. Tuy vậy, đây là loại phân bón quý vì có chứa cả NH4+ và cả NO3-, phân này có thể bón cho nhiều loại cây trồng trên nhiều loại đất khác nhau. Amôn nitrat bón thích hợp cho nhiều loại cây trồng cạn như thuốc lá, bông, mía, ngô… Phân này được dùng để pha thành dung dịch dinh dưỡng để tưới cây trong nhà kính và tưới bón thúc cho nhiều loại rau, cây ăn quả 1.1.3 Các ứng dụng khác Amôni nitrat được sử dụng trong các túi lạnh nhanh (instant cold pack). Trong ứng dụng này amoni nitrat được trộn với nước trong một phản ứng thu nhiệt, với nhiệt lượng 26,2 KJ/mol . Các sản phẩm của các phản ứng amoni nitrat được ứng dụng trong các túi khí. Chất azit natri NaN 3 là hoá chất được sử dụng trong các túi khí và nó phân huỷ tạo ra Na và N 2 . Amoni nitrat được ứng dụng trong việc xử lý các quặng titanium. Amnoi nitrat được sử dụng trong việc điều chế chất N 2 O. NH 4 NO 3 (aq) → N 2 O + 2H 2 O Amoni nitrat có thể được sử dụng để điều chế amoniăc khan , một hoá chất thường được sử dụng trong việc sản xuất methamphetamine. SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 3 Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ 1.2 Sơ lược về quá trình cô đặc. Quá trình cô đặc là quá trình làm đậm đặc dung dịch bằng việc đun sôi. Đặc điểm của quá trình này là dung môi được tách ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, chất hoà tan được giữ lại trong dung dịch, do đó, nồng độ của dung dịch sẽ tăng lên. Khi bay hơi, nhiệt độ của dung dịch sẽ thấp hơn nhiệt độ sôi, áp suất hơi của dung môi trên mặt dung dịch lớn hơn áp suất riêng phần của nó ở khoảng trống trên mặt thoáng dung dịch nhưng nhỏ hơn áp suất chung.Trạng thái bay hơi có thể xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau và nhiệt độ càng tăng thì tốc độ bay hơi càng lớn, còn sự bốc hơi (ở trạng thái sôi) diễn ra ngay cả trong lòng dung dịch( tạo thành bọt) khi áp suất hơi của dung môi bằng áp suất chung trên mặt thoáng , trạng thái sôi chỉ có ở nhiệt độ xác định ứng với áp suất chung và nồng độ của dung dịch đã cho. Trong quá trình cô đặc, nồng độ của dung dịch tăng lên, do đó mà một số tính chất của dung dịch cũng sẽ thay đổi. Điều này có ảnh hưởng đến quá trình tính toán, cấu tạo vá vận hành của thiết bị cô đặc. Khi nồng độ tăng, hệ số dẫn nhiệt λ, nhiệt dung riêng C, hệ số cấp nhiệt α của dung dịch sẽ giảm. Ngược lại, khối lượng riêng ρ, độ nhớt ν, tổn thất do nồng độ ∆ ’ sẽ tăng. Đồng thời khi tăng nồng độ sẽ tăng điều kiện tạo thành cặn bám trên bề mặt truyền nhiệt, những tính chất đó sẽ làm giảm bề mặt truyền nhiệt của thiết bị. Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ để đun nóng cho một thiết bị ngoài hệ thống thì ta gọi đó là hơi phụ. Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong thiết bị cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, làm việc liên tục hoặc gián đoạn. Quá trình cô đặc có thể được thực hiện ở các áp suất khác nhau tuỳ theo yêu cầu kĩ thuật, khi làm việc ở áp suất thường thì có thể dùng thiết bị hở, khi làm việc ở áp suất thấp thì dùng thiết bị kín cô đặc trong chân không vì có ưu điểm là có thể giảm được bề mặt truyền nhiệt ( khi áp suất giảm thì nhiệt SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 4 Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ độ sôi của dung dịch giảm dẩn đến hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch tăng). Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó nó có ý nghĩa kinh tế cao về sử dụng nhiệt. Nguyên tắc của quá trình cô đặc nhiều nồi có thể tóm tắt như sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi thứ của nồi này đưa vào đun nồi thứ hai, hơi thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba hơi thứ nồi cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ. Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi nồi đều bốc hơi môt phần, nồng độ dần tăng lên. Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt trong các nồi là phải có chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch sôi, hay nói cách khác là chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các nồi, nghĩa là áp suất làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước là hơi đốt của nồi sau.Thông thường nồi đầu làm việc ở áp suất dư, còn nồi cuối làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển. Trong các loại hệ thống cô đặc nhiều nồi thì hệ thống cô đặc nhiều nồi xuôi chiều được sử dụng nhiều hơn cả . Ưu điểm của loại này là dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ sự chênh lệch áp suất giữa các nồi, nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nồi sau, do đó dung dịch đi vào mỗi nồi (trừ nồi đầu) đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch được làm lạnh đi, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một phần nước làm quá trình tự bốc hơi. Nhược điểm: nhiệt độ dung dịch ở các nồi sau thấp dần nhưng nồng độ của dung dịch lại tăng dần làm cho độ nhớt của dung dịch tăng nhanh, kết quả hệ số truyền nhiệt sẽ giảm đi từ nồi đầu đến nồi cuối. Hơn nữa, dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi nên cần phải tốn thêm một lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch. SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 5 Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ Trong công nghệ hoá chất và thực phẩm, Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi. ở nhiệt độ sôi, với mục đích: + Làm tăng nồng độ của chất hoà tan trong dung dịch + Tách các chất hoà tan ở dạng rắn(kết tinh) + Tách dung môi ở dạng nguyên chất .v.v. 1.3 Sơ đồ mô tả thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm . 1.3.1 Mô hình và dây chuyền hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều có ống tuần hoàn trung tâm. * Mô hình 1. Vỏ 2. Phòng đốt 3. Ống truyền nhiệt 4. Ống tuần hoàn trung tâm 5. Phòng phân ly 6. Bộ phận tách bọt * Nguyên lý làm việc Phần dưới của thiết bị là phòng đốt 2 gồm có các ống truyền nhiệt 3 và ở tâm có ống tuần hoàn 4 tương đối lớn . Dung dịch đi bên trong ống, hơi đốt đi vào khoảng trống phía ngoài ống. Phía trên phòng đốt là phòng tách hơi thứ khỏi hỗn hợp hơi - lỏng 5 còn gọi là buồng bốc. Trong buồng bốc có bộ phận tách bọt 6 dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo. Khi năng suất thiết bị lớn có thể thay một ống tuần hoàn trung tâm bằng một vài ống có đường kính nhỏ hơn. Muốn cho dung dịch tuần hoàn tốt thì nên cho dung dịch vào phòng đốt chiếm từ 0, 4 – 0,7 chiều cao ống, tốc độ đi trong ống tuần hoàn chọn khoảng 0,4 – 0,5 m/s . SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 6 Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ Diện tích thiết diện của ống tuần hoàn lấy khoảng 15 -20% thiết diện của tất cả các ống truyền nhiệt. - Ưu điểm : + Cấu tạo đơn giản + Dễ vệ sinh và sửa chữa - Nhược điểm : + Tốc độ tuần hoàn còn bé nên hệ số truyền nhiệt thấp. - Phạm vi ứng dụng : + Thiết bị loại này dùng để cô đặc các dung dịch có độ nhớt lớn + Những dung dịch có nhiều váng , cặn . 1.3.2 Dây chuyền hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều có ống tuần hoàn trung tâm Dung dịch NH 4 NO 3 đầu có nồng độ 13% từ bồn chứa nguyên liệu được bơm lên thùng cao vị nhờ bơm nhập liệu. Bồn cao vị được thiết kế có gờ chảy tràn để ổn định mức chất lỏng có trong bồn. Sau đó nguyên liệu đi qua bộ phận đo lưu lượng kế đảm bảo lưu lượng nhập liệu là 8500kg/h. Dung dịch được đưa vào thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu ( thiết bị loại ống chùm ). Mục đích dung thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là để giảm chi phí hơi đốt và giảm thời gian gia nhiệt trong thiết bị cô đặc. Tại đây dung dịch được nâng lên đến nhiệt độ sôi bằng hơi bão hòa được cung cấp từ ngoài vào. Sau khi trao đổi nhiệt thì hơi ngưng tụ thành nước theo đường ống chảy vào thùng chứa, trên đường tháo nước ngưng có lắp bẫy hơi để không cho hơi theo nước ngưng ra ngoài. Dung dịch sau khi gia nhiệt đến trạng thái sôi thì đi vào nồi cô đặc I . Hơi đốt được cung cấp vào buồng đốt của nồi I là hơi bão hòa có áp suất 4 at. Dưới tác dụng của hơi đốt của buồng đốt, hơi thứ được bốc lên và đẫn qua buồng đốt của nồi II để gia nhiệt cho quá trình cô đặc tiếp theo. Hơi đốt của nồi I sau khi ngưng tụ được dẫn ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng, sau đó chảy vào thùng chứa. Phần khí SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 7 Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ không ngưng trong hơi đốt của nồi I được dẫn đến bộ phận tách giọt được bơm chân không hút ra ngoài. Tương tự quá trình diễn ra ở nồi I, dung dịch ở nồi II được cô đặc. Sau khi ra khỏi nồi II dung dịch đạt nồng độ 36% được bơm tháo liệu đưa vào thùng chứa sản phẩm. Hơi thứ nồi II được dẫn qua thiết bị ngưng tụ Bromet. Tại thiết bị ngưng tụ Baromet hơi bốc từ dưới lên gặp nước lạnh từ trên xuống khí được ngưng tụ một phần thành nước, phần hơi không ngưng sẽ đi vào thiết bị phân ly lỏng hơi để tách hơi có lẫn giọt lỏng ra khỏi nhau, hơi được bơm chân không hút ra ngoài còn hơi thứ ngưng tụ được ngưng tụ và dẫn về ống Baromet chảy về bồn chứa. Thùng chứa nước ngưng có lắp ống để nối với cống xả, khi cần xả lượng nước ngưng thừa. * Sơ đồ 1,2 - Bể chứa dung dịch đầu. 3 – Thùng cao vị 4 – Lưu lượng kế. 5 - Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 6,7 - Nồi cô đặc 1, 2. 8 – Baromet. 9 – Hút chân không 10 –Thùng chứa sản phẩm. 11 – Bơm chân không. 12- Thùng chứa nước ngưng Phần II : Tính toán thiết bị chính Yêu cầu : - Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm dùng cho cô đặc NH 4 NO 3 với năng suất 8,5 tấn/h. Các số liệu ban đầu : - Chiều cao ống gia nhiệt 2m SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 8 Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ - Nồng độ đầu của dung dịch x d = 13 % - Nồng độ cuối của dung dịch x c = 36 % - Áp suất hơi đốt nồi 1 P hd1 = 4 at - Áp suất hơi ngưng tụ P ng = 0,2 at 1. Tính toán lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống (W) . • Áp dụng công thức : W = G đ - − x x c d 1 ( CT 5.24 – T162 [3] ) (1) Trong đó: W- Tổng lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống (Kg/s) x d - Nồng độ đầu vào của dung dịch: x d = 13% x c - Nồng độ cuối của dung dịch: x c = 36% G d –Năng suất thiết bị: G d = 8500 kg/h 55,5430) 36 13 1(8500 =−=W (kg/h) 2. Tính toán lượng hơi thứ bốc ra khỏi mỗi nồi. - Gọi: W 1 - Lượng hơi thứ bốc ra khỏi nồi 1: W 1 (kg/s) W 2 - Lượng hơi thứ bốc ra khỏi nồi 2: W 2 (kg/s) Giả thiết mức phân phối lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 2 là : Ta chọn: W 1 = W 2 (1) Mặt khác: W = W 1 + W 2 = 5430,55 (2) Từ (1) và (2) ta tính được: W 1 = W 2 = 2 55,5430 = 2715,275 ( kg/h) 3. Nồng độ sản phẩm ra khỏi mỗi nồi i . W d d i d G X x G = − (CT 5,12T162 - [3]) Nồng độ cuối ra khỏi nồi 1 là: %19 275,27158500 %13*8500 * 1 1 = − = − = WG XG x d dd Nồng độ cuối ra khỏi nồi 2 là: x 2 = x c = 36% SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 9 Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 năng suất 8,5tấn /h _______________________________________________________________ 4. Chênh lệch áp suất chung của hệ thống (ΔP) ΔP được đo bằng hiệu số giữa áp suất đốt sơ cấp P 1 ở nồi 1 và áp suất hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ P ng . Ta có: ΔP = P 1 - P ng = 4– 0,2= 3,8 (at) 5. Xác định áp suất, nhiệt độ hơi đốt của mỗi nồi. - Giả thiết phân bố hiệu suất áp suất hơi đốt giữa các nồi như sau: ΔP 1 /ΔP 2 = 2,4 (5) ΔP = ΔP 1 + ΔP 2 = 4,6 (5’) Từ (5) và (5’) ta tính được: ΔP 1 = 2,682 at ; P∆ 2 = 1,118 at - Áp suất hơi đốt trong nồi được tính theo công thức: P i = P i -1 – ΔP i – 1 (i = 1 2− ) (5) Áp suất hơi đốt nồi 1 là: P 1 = 4at Áp suất hơi đốt nồi 2 là: P 2 = P 1 - ΔP 1 = 4- 2,682 = 1,318 at Áp suất hơi ngưng tụ là: P ng = 0,2 at - Nhiệt độ hơi đốt của nồi 1 và 2 được xác định bằng cách tra bảng I-251 [1-314] Ứng với mỗi giá trị của áp suất tìm được ta tìm được nhiệt độ hơi đốt, nhiệt hóa hơi r i , nhiệt lượng riêng hơi nước i 1 tương ứng như sau: P 1 = 4at T 1 = 142,9 0 C i 1 = 2744 .10 3 (J/kg) r 1 = 2141 .10 3 (J/kg) P 2 = 1,318 at T 2 = 107,08 0 C i 2 = 2690,13 .10 3 (J/kg) r 2 = 2241,92.10 3 (J/kg) P ng = 0,2 at → T ng = 59,7 0 C i ng = 2607 .10 3 (J/kg) r ng = 2358 .10 3 (J/kg) SVTH : Dương Thị Kim Giang GVHD : Nguyễn Thế Hữu Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 10 [...]... và chọn tổng số ống với cách sắp xếp theo hình lục giác là n = 127 (ống) - Số ống trên một cạnh của hình 6 cạnh là 6 - Số ống trùm đường xuyên tâm của hình 6 cạnh là 13 - Tổng số ống không kể các ống trong hình viên phân: 127 ống - Số ống trong các hình viên phấn = 0 6 Tính đường kính trong của thiết bị đun nóng - Theo công thức V.40 [2-49] D = t.(b - 1) + 4.dn (m) Trong đó: t - bước ống thường chọn... quá trình làm việc thì cho đi qua ống Ngoài ra lưu thể nào có công suất lớn người ta cũng cho đi trong ống, vì ống chịu được áp suất lớn hơn vỏ - Giả thiết ta cho hơi nước bão hoà đi khoảng không gian ngoài ống Hỗn hợp cho đi trong ống Tính lượng nhiệt trao đổi Q SVTH : Dương Thị Kim Giang Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 26 GVHD : Nguyễn Thế Hữu Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH4NO3 năng suất 8,5tấn /h ... phần mol của NH4NO3 trong dung dịch được tính theo công thức: x1 19 M NH 4 NO3 80 = Nồi 1: N (NH4NO3) = = 0,05 x1 1 − x1 19 100 − 19 + + 80 18 M NH 4 NO3 M H 2O x2 36 M NH 4 NO3 80 = Nồi 2: N (NH4NO3) = = 0,112 x2 1 − x2 36 100 − 36 + + 80 18 M NH 4 NO3 M H 2O Có Mi = NNH4NO3 MNH4NO3+NH2O MH2O M1 = 0,05.80+(1-0,05).18= 21,1 M2 = 0,112.80+(1-0,112).18= 24,94 Thay số vào công thức (25) ta có: λdd1 = 3,58.10-8... độ sủi bọt, có đối lưu tự nhiên Hệ số cấp nhiệt xác định theo công thức 2,33 α 2i = 45,3.Pi '0,5 ∆t2i ϕi (W/m2.độ) (22) 0 ∆t2i -Hiệu số nhiệt giữa thành ống truyền nhiệt và dung dịch ( C) được tính theo công thức: ∆t2i = tT 2i − tdd = ∆ti − ∆t1i − ∆tTi (0C) (23) ∆tTi - Hiệu số nhiệt độ ở 2 bề mặt thành ống truyền nhiệt theo công thức ∆tTi = q1i ∑ r (0C) ∑ r - Tổng nhiệt trở của thành ống truyền nhiệt...Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH4NO3 năng suất 8,5tấn /h _ 6 Xác định áp suất, nhiệt độ hơi thứ ra khỏi mỗi nồi * Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi từng nồi ti’ được xác định theo công thức: ti’ = Ti +1 + ∆ i''' Trong đó: (6) Ti +1: Nhiệt độ hơi đốt trong nồi thứ i (0C) (i = 1 − 2 ) ∆''i' - là tổn thất nhiệt do trở lực đường ống (oC) ' ∆''i' = ∆'1'' + ∆''2... nhau Theo công thức (III-154) qtbi Ki = ∆t (W/m2 độ) (27) i Nồi 1: qtb1 = q11 + q21 30487,88 + 31226,34 = = 30857,11 (W/m2) 2 2 Thay số vào công thức (27) ta có K1 = 30857,11 = 1017,7 30,32 Lượng nhiệt tiêu tốn được tính theo công thức Q1 = Nồi 2 qtb 2 = D.r1 2527,59.2141 3 = 10 = 1503213,9 (W/m2) 3600 3600 q 21 + q 22 31226,34 + 31768,1 = = 31497,22 (W/m2) 2 2 Thay số vào công thức (27) ta có K2 = 31497,22... độ hơi đốt nồi 1 tng – nhiệt độ hơi thứ vào thiết bị ngưng tụ ∆thi = 142,9 – 59,7 – 19,029 = 64,171 (0C) SVTH : Dương Thị Kim Giang Lớp : LTCĐĐH Hoá 3 K3 14 GVHD : Nguyễn Thế Hữu Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NH4NO3 năng suất 8,5tấn /h _ b Hiệu số nhiệt hữu ích trong mỗi nồi: là hệ số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi đốt và nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch cô đặc ∆thi... 1: 1 Sai số giữa Wi tính toán và giả thiết nằm trong giới hạn sai số kỹ thuật cho phép ( . lấy bớt dung môi ra. Trong cuốn đồ án này em được giao đề tài là “ Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc phòng đốt trong có ống tuần hoàn trung tâm cô đặc dung dịch NH 4 NO 3 . bị là phòng đốt 2 gồm có các ống truyền nhiệt 3 và ở tâm có ống tuần hoàn 4 tương đối lớn . Dung dịch đi bên trong ống, hơi đốt đi vào khoảng trống phía ngoài ống. Phía trên phòng đốt là phòng. chuyền hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều có ống tuần hoàn trung tâm. * Mô hình 1. Vỏ 2. Phòng đốt 3. Ống truyền nhiệt 4. Ống tuần hoàn trung tâm 5. Phòng phân ly 6. Bộ phận tách bọt * Nguyên