LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, công nghiệp sản xuất hoá chất ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành khác Trong đó, ngành công nghiệp sản xuất NaOH ngành sản xuất hoá chất NaOH tinh thể màu trắng, khối lượng riêng 2,13 g/ml NaOH base mạnh, có khả ăn da ăn mòn cao Nhiệt độ sôi 1388 oC, nhiệt độ nóng chảy 318oC Có thể tác dụng với nước, methanol Etanol,… Trước công nghiệp, NaOH sản xuất cách cho Ca(OH) tác dụng với dung dịch Na2CO3 loãng 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 loãng, 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 Cô đặc phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ cấu tử dung dịch hai hay nhiều cấu tử Quá trình cô đặc thường sử dụng phổ biến công nghiệp nhằm mục đích làm tăng nồng độ dung dịch loãng tách chất rắn hoà tan Quà trình cô đặc tiến hành hệ thống cô đặc nồi hay nhiều nồi Thường người ta dùng hai hay ba nồi để có hiệu suất sử dụng đốt cao, giảm tổn thất trình sản xuất Trong đồ án ta tiến hành cô đặc theo cách tách dung môi dạng Quá trình cô đặc tiến hành trạng thái sôi, nghĩa làm áp suất riêng phần dung môi mặt thoáng với áp suất làm việc thiết bị Bài đồ án thiết kế hệ thống cô đặc chân không nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH có nồng độ đầu 18%, nồng độ cuối 30% suất 4500 kg/h CHƯƠNG I: CHỌN VÀ THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I.1 Quy trình công nghệ: I.2 Thuyết minh quy trình công nghệ Nguyên liệu dung dich NaOH có nồng độ đầu 15% Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu bơm lên bồn cao vị, qua thiết bị gia nhiệt dạng ống chùm để đạt nhiệt độ sôi phù hợp Thiết bị gia nhiệt ống chùm có thân hình trụ đặt đứng, bên gồm nhiều ống nhỏ, bố trí theo đỉnh tam giác Các đầu ống giữ chặt vỉ ống vỉ ống hàn dính vào thân Nguồn nhiệt nước bão hòa có áp suất at bên ống (phía vỏ) Dung dịch từ lên bên ống Hơi nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống cấp nhiệt cho dung dịch để nâng nhiệt độ dung dịch lên nhiệt độ sôi theo yêu cầu Dung dịch sau gia nhiệt chảy vào thiết bị cô đặc để thực trình bốc Hơi nước ngưng tụ thành nước lỏng theo ống dẫn nước ngưng chảy Nguyên lý làm việc nồi cô đặc: phần thiết bị buồng đốt gồm có ống truyền nhiệt ống tuần hoàn trung tâm Dung dịch ống, đốt khoảng không gian phía ống Hơi đốt ngưng tụ bên ống, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động bên ống Dung dịch bên ống từ xuống nhận nhiệt đốt ngưng tụ cung cấp sôi, làm hoá phần dung môi Hơi ngưng tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy chảy Nguyên lý hoạt động ống tuần hoàn trung tâm: làm việc, dung dịch ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp – lỏng có khối lượng riêng giảm bị đẩy từ lên Thể tích dung dịch theo đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn so với ống truyền nhiệt nên lượng ống truyền nhiệt lớn Vì khối lượng riêng hỗn hợp – lỏng lớn bị đẩy xuống kết tạo thành dòng chuyển động tuần hoàn tự nhiên thiết bị (từ lên ống truyền nhiệt từ xuống ống tuần hoàn) Phần phía thiết bị buồng bốc để tách hỗn hợp lỏng thành dòng, dòng thứ lên phía trê buồng bốc đến phận tách bọt để tách giọt lỏng khỏi thứ Giọt lỏng chảy xuống phía dưới, thứ tiếp tục lên, dung dịch lại hoàn trở lại Dung dịch sau cô đặc bơm theo ống tháo sản phẩm nhờ bơm ly tâm, vào bể chứa sản phẩm Hơi thứ khí không ngưng phía thiết bị cô đặc vào thiệt bị ngưng tụ baromet Thiết bị ngưng tụ baromet thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp Chất làm lạnh nước đưa vào ngăn thiết bị, dòng thứ dẫn vào ngăn cuối thiết bị Dòng thứ lên gặp nước giải nhiệt, ngưng tụ thành dòng lỏng chảy bồn chứa., khí không ngưng tiếp tục lên qua thiết bị tách bọt để khí không ngưng bơm chân không hút Khi ngưng tụ chuyển từ thành lỏng thể tích giảm, làm áp suất giảm, tự thân thiết bị áp suất giảm Vì thiết bị ngưng tụ baromet thiết bị ổn định chân không, trì áp suất chân không hệ thống Áp suất làm việc thiết bị baromet áp suất chân không, cần lắp đặt độ cao cần thiết để nước ngưng tự chảy khí mà không cần dùng máy bơm Bình tách vách ngăn, có nhiệm vụ tách giọt lỏng bị lôi theo dòng khí không ngưng để đưa trở bồn chứa nước ngưng, khí không ngưng bơm chân không hút Bơm chân nhiệm vụ hút, khí không ngưng để tránh trường hợp khí không ngưng tồn thiết bị ngưng tụ nhiều, làm cho áp suất thiết bị ngưng tụ tăng lên, làm cho nước chảy ngược lại sang nồi cô đặc CHƯƠNG II: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG II.1 Cân vật chất: × × Theo công thức 5.16, Tr293, [5]: Gd xd = Gc xc Gc = Gd × xd xc = 4500× 18 30 = 2700 kg/h Lượng thứ hệ thống tính theo công thức VI.1, Tr55, [2] W = GD × (1 − xD 18 ) = 4500 × (1 − ) = 1800 xC 30 kg/h II.2 Cân lượng: II.2.1 Nhiệt lượng áp suất nồi: Ta có áp suất thiết bị ngưng tụ Pc = 0,6 => nhiệt độ thứ thiết bị ngưng tụ Tc = 85,5 oC (I.251, Tr314, [1]) Nhiệt độ sôi dung môi áp suất buồng bốc (Po): tsdm(Po) = Tc + = 85,5 + = 86,5 oC => Po = 0,6275 at Thiết bị cô đặc Loại Hơi đốt Hơi thứ Áp suất (at) Nhiệt độ (oC) 4,00 142,90 0,6275 Thiết bị ngưng tụ Áp suất (at) Nhiệt độ (oC) 0,60 85,5 86,5 II.2.2 Xác định nhiệt độ tổn thất: a Tổn thất nhiệt độ nồng độ tăng: (∆’) Theo công thức VI.10, Tr59, [2]: ∆’ = ∆’o f (273 + t ' ) = 16,2 r Theo công thức VI.11, Tr59, [2]: f xc(%) ∆’o(oC) t’(oC) r.10-3 ∆’(oC) (J/kg) 30,00 17,00 86,50 2293.37 15,52 (∆’o tra theo bảng VI.2, Tr67, [2] r.10-3 tra theo bảng I.251, Tr314, [1]) Ta có: tsdd(Po) = tsdm(Po) + ∆’ = 86,50 + 15,52 = 102,02 oC b Tổn thất nhiệt độ áp suất thuỷ tỉnh: (∆”) Gọi chênh lệch áp suất từ bề mặt dung dịch đến ống ∆p (N/m2), ta có: ∆P = ρSgHop Trong đó: ρs : khối lượng riêng cuả dung dịch sôi, kg/m3:ρs =0,5ρdd ρdd : khối lượng riêng cuả dung dịch, kg/m3 Hop: Chiều cao thích hợp tính theo kính quan sát mực chất lỏng, m × Hop = [0,26 + 0,0014(ρdd-ρdm)] Ho Tra sổ tay ta bảng: Chọn tsdd(Po+∆P) = 104 oC xc(%) ρdd (kg/m3) 30,00 1273 ρdm (kg/m3) ρs (kg/m3) 955,44 636,50 Chọn chiều cao ống truyền nhiệt Ho = 2,0 m × Hop = [0,26 + 0,0014(ρdd - ρdm)] Ho × = [0,26 + 0,0014(1273 – 955,44)] 2,0 = 1,41 m 2× × 9,81 10 × × ∆P = ρSgHop = 636,50 9,81 1,41 = 0,04 at Áp suất trung bình: Ptb= P’2+ ∆P2 = 0,6275 + 0,04 = 0,67 at Tra bảng I.251, Tr314, stttt: Ptb= 0,67 at => tsdm(Ptb)= 88,25oC ∆” = tsdm(Ptb) - tsdm(Po) = 88,25 – 86,5 = 1,75 oC tsdd(Ptb) = tsdd(Po) + ∆” = 102.02 + 1,75 = 103,77 oC Sai số 0,22% => tsdd(Ptb) = 103,77oC × Lấy sản phẩm đáy: tsdd(Po+2∆P) = 102,02 + 1,75 = 105,52 oC c Tổn thất nhiệt trở lực thuỷ lực đường ống: (∆”’) Chọn tổn thất nhiệt lên đoạn ống dẫn thứ từ buồng bốc sang thiết bị ngưng tụ ∆”’= 1oC (Tr296, [5]) d Tổn thất chung toàn hệ thống cô đặc: Σ∆=Σ∆’+Σ∆”+Σ∆”’= 15,52 + 1,75 + 1,00 = 18,27 oC II.2.3 Hiệu số hữu ích: ∆t=td–(tc+Σ∆)=142,90 – (85,5 + 18,27)= 39,13oC II.2.4 Cân nhiệt lượng: a Nhiệt dung riêng: Nồng độ dung dịch xđ=18% < 20% nên ta áp dụng công thức (I.43, Tr152, [1]): × × Cđ = 4186 (1 - xD) = 4186 (1 - 0,18) = 3432,52 J/kg.độ Do xc=30% > 20% nên áp dụng công thức: (I.44, Tr152, [1]): × × Cc = Cht xC + 4186 (1 - xC) Trong đó: Cht nhiệt dung riêng chất hoà tan J/kg.độ = n1C1 + n C + n3 C M Cht Tra sổ tay ta có: MNaOH = 40 n1 = n2 = n3 = × C1 = CNaOH = 26 103 J/kg.nguyêntử.độ × C2 = CO = 16,8 103 J/kg.nguyêntử.độ × C3 = CH = 9,6 103 J/kg.nguyêntử.độ = => Cht 26 + 16,8 + 9,63 × 103 = 1310,75 40 => Cc = 1310,75 × × J/kg.độ 0,3 + 4186 ( – 0,3) = 3323,43 J/kg.độ b Lập phương trình cân nhiệt lượng: Ta có phương trình cân nhiệt lượng: × × × × GdCdtd + D id” + φDctd = W iw” + D C θ + GcCctc ± Qcd + Qtt Bỏ qua phần nhiệt lượng ngưng từ đường ống dẫn đốt vào buồng đốt: φDctd = 0, Qcd = Độ ẩm hơi: φ = 0,05 × × => Nhiệt lượng bão hoà cung cấp Qd = D (1 - φ) (id” - Cθ) Nước ngưng chảy có nhiệt độ với nhiệt độ đốt vào nên: (id” - Cθ) = rd = 2141 kJ/kg 142,9oC (Tra I.251, Tr 314, [1]) × × × => D (1-φ) ( id” - Cθ) + GdCdtd = GcCctc + W ( iw” - Cθ) + Qtt Thay Qtt = εQd = 0,005Qd × × × × => Qd = D (1- ε) (1-φ) ( id” - Cθ) = GcCctc - GdCdtd + W ( iw” - Cθ) => Lượng đốt phải dùng biểu kiến: D= G cCctc − Gd Cd td + W × (iw "−C × t) (1 − ε ) × (1 - ϕ ) × rd 4500 1800 × (3323,43× 105,52 − 3432,52 × 102,02) + × (2655,7 × 103 − 3323,43× 105,52) 3600 = 3600 (1 − 0,05) × (1 - 0,05) × (2141× 103 ) = 0,6 kg/s Nhiệt lượng đốt cung cấp: × × × × × Qd = 0,6 (1-0,05) (1-0,05) (2141 103) = 1,15 106 W = Lượng đốt tiêu tốn riêng: d D 0,6 × 3600 = = 1,19 W 1800 kg đốt/ kg thứ CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH III.1 Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ hơi: Theo công thức Nusselt: (V.101, Tr28, [2]): α1 =2,04A × Với: r: ẩn nhiệt hoá hơi, r = 2141 103 J/kg H: chiều cao ống truyền nhiệt, H = 2,0 m A: trị số phụ thuộc nhiệt độ ngưng tụ nước tm Chọn tv1 = 139,66oC Khi đó: ∆t1 = td - tv1 = 142,9 – 139,66 = 3,24oC × × tm = 0,5 (td + tv1)= 0,5 (142,9 + 139,66) =141,28 oC Tra bảng Tr29, [2]: A = 194,19 × r H × ∆t1 × , W/(m2 độ) 2141× 103 = 2,0 × 3,24 × × × => α1 = 2,04 194,19 9497,78 W/(m2 độ) × × => q1= α1 ∆t = 9497,78 3,24 = 30772,79 W/m2 III.2 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng: λ α = α n ×  dd  λn    , 565  ρ ×  dd  ρ n   Cdd   µn  ×   ×    Cn   µdd    , 435 Theo công thức VI.27, Tr 71, [2]: Trong đó: λdd, ρdd, Cdd, µdd : số vật lý dung dịch λn, ρn, Cn, µn: số vật lý nước theo nhiệt độ sôi dung dịch × × αn: hệ số cấp nhiệt nước: αn=0,145 p0,5 ∆t2,23 (V.91, Tr26, [2]) Với p = 0,6275 at = 61557,75 N/m2 Chọn: tv2 = 113,36oC Khi đó: ∆t = ∆t2 = tv2 – tsdd(ptb) = 113,36 – 104 = 9,36oC × × => αn=0,145 61557,750,5 9,362,23 = 6600,62 W/m2 ρdd: tra bảng I.23, Tr35, [1] µdd: tra theo bảng I.101, Tr91, [1] Dung dịch Nước × λ (W/m độ) 0,59 0,68 ρ (kg/m3) 1273 966,46 × C (J/kg độ) 3323,425 4245,24 × µ (N s/m2) × 1,79 10-3 × 0,32 10-3 λdd tính theo công thức I.32, Tr123, [1]: λdd = A × Cdd × ρ dd × ρ dd M -8 Trong đó: A: hệ số phụ thuộc mức liên kết chất lỏng, A = 3,58x10 M: khối lượng mol hỗn hợp lỏng: × × M = nNaOH MNaOH + (1 - nNaOH) MH2O Giả sử nồng độ NaOH dung dịch 22,5% khốl lượng nNaOH = 0,3 40 0,3 − 0,3 + 40 18 = 0,16 %mol × => M = 0,16 40 + (1 – 0,16) 18 = 21,56 × λdd = 3,58 × 10−8 × 3323,425 × 1273 × 1273 21,56 =>  0,59  6600,62 ×    0,68  =>α2= , 565  1273   3323,425 ×   ×   966,46   4245,24 × = 3288,73 W/(m2 độ) III.3 Nhiệt tải riêng phía tường: × = 0,59 W/(m độ)   0,32 × 10−3    ×  −3  , 79 × 10    , 435 Ta có: qv = ∆tv ∑ rv W/m2 Công thức tính tổng nhiệt trở: Σrv =Σrv1 + Chọn: Σrv1 = 1/2900 = 0.3448 × -3 10 δ λ + Σrv2 m2.độ/W Σrv2 = 0,387 × -3 10 m độ/W δ = mm = 0,002 m Vật liệu làm ống truyền nhiệt thép không gỉ, thép bền nhiệt chịu nhiệt × mã hiệu 40XH: λ = 44 W/(m độ) (Tra bảng XII.7, Tr313, [2]) −3 = 0,3448×10 + => Σrv 0,002 −3 + 0,387 ×10 = 16,3 × × 0,8545 10-3 (m2 độ)/W Với trình cô đặc chân không liên tục, truyền nhiệt ổn định nên qv=q1=q2 × × × => ∆tv = qv Σrv = 30772,79 0,8545 10-3 = 26,30oC × × => q2 = α2 ∆t2 = 3288,73 9,36 = 30797,84 W/m2 Kiểm tra sai số: q1 − q2 30797,84 − 30772,79 = × 100% q1 30772,79 = 0,08% < 5% (thoả điều kiện) q1 + q2 30772,79 + 30797,84 = q1 Vậy nhiệt tải trung bình là: qtb = III.4 Hệ số truyền nhiệt cho trình cô đặc: 1 + ∑ rv + α1 α2 = 1 + 0,8545 × 10− + 9497,78 3288,73 K= III.5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt: Qd 1,153 × 106 = = K × ∆t 791,21× 39,13 = 30785,31 W/m2 = 791,21 W/m2K F= 37,24 m2 Theo tiêu chuẩn diện tích bề mặt truyền nhiệt (bảng VI.6, Tr80, [2]) ta chọn F = 40 m2 CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN KẾT CẤU THIẾT BỊ CHÍNH IV.1 Kích thước buồng bốc: W ρh 1800 3600 × 0,37 IV.1.1 Lưu lượng thứ buồng bốc: Vh = = = 1,34 m3/s Trong đó: W: lượng thứ bốc (kg/h) ρk : khối lượng riêng thứ áp suất buồng bốc P o = 0,52 at (Bảng I.251, Tr314, [1]) => ρk = 0,31396 Vhoi π × Db2 1,34 π × Db2 1,7 Db2 IV.1.2 Vận tốc thứ buồng bốc: whơi = = = m/s IV.1.3 Vận tốc lắng: Dựa theo công thức 5.14, Tr276, [5]: × 9,81 × (967,61 − 0,37) × 0,0003 1,7 × g × ( ρ '− ρ " ) × d 1, 3.1,9 × Db × 0,37 Db0,6 × ξ × ρ" wo = = = m/s Trong đó: ρ’=970,584 kg/m3: khối lượng riêng giọt lỏng (bảng I.249, Tr310, [1]) ρ” = 0,316 kg/m3: khối lượng riêng (Tra bảng I.250, Tr312, [1]) d: đường kính giọt lỏng, chọn d = 0,0003m (Tr292, [5]) g = 9,81 m/s2 wk × d × ρ " 1,7 × 0,0003 × 0,37 15,92 µh Db2 × 0,012 × 10−3 Db2 ξ: hệ số trở lực, theo Re = = = Với µ độ nhớt động lực học thứ áp suất 0,52 at Tra bảng × I.121, Tr121, [1] => µ = 0,012 10-3 Ns/m2 18,5 Re 0, × Nếu 0,2 < Re < 500 ξ = => ξ = 3,52 Db1,2 Áp dụng điều kiện wh < (0,7 – 0,8)wo Chọn wh < 0,75wo 1,7 Db2 1,7 Db0,6 => < 0,7 => Db > 1,29 m => Chọn Db = 1400 mm (theo tiêu chuẩn Tr293, [5]) 15,92 1,42 Kiểm tra lại Re: Re = b = 8,12 ( thoả 0,2 < Re < 500) Vậy đường kính buồng bốc D = 1400 mm IV.1.4 Chiều cao buồng bốc: × × dn: đường kính đai ốc, dn = 1,15 dt = 1,15 28 = 32,2 mm Dùng cho bích nối nắp – buồng bốc π 2 Z× V2 ” = 40 × × (d n − dt ) × H ' π × (0,03222 − 0,0282 ) × 0,016 × = 1,3 10-4 m3 × × Trong đó: H’: chiều cao đai ốc, H’ = 0,8 db = 0,8 20 = 16 mm × × dt = đường kính đai ốc, dt =1,4 db= 1,4 20 = 28 mm × × dn: đường kính đai ốc, dn=1,15 dt= 1,15 28 = 32,2 mm Khối lượng thép làm bulông ren: × mốc = (V1” + V2” + V1” + V2”) ρ2 = 26,84 kg • Tính vỉ ống: Thể tích thép làm vỉ ống: π 2 = 2× Vvỉ= 2× × ( Dt − n'×d n − Dnth ) × S π × (12 − 264 × 0,0292 − 0,3252 ) × 0,03 = = 0,032 m3 Trong đó: Dt: đường kính buồng đốt, m Dn: đường kính ống truyền nhiệt, m Dnth: đường kính ống tuần hoàn trung tâm, m S: chiều dày tính toán tối thiểu phía vỉ ống, m × × Khối lượng thép làm vỉ ống: mvỉ = Vvỉ ρ1 = 0,032 7900 = 250,3 kg Vậy khối lượng thép thiết bị: mtb = 2874,79 kg • Khối lượng dung dịch lớn thiết bị: Khối lượng riêng lớn có dung dịch: ρdd = 1274,49 kg/m3 Thể tích dung dịch là: Vdd = Vhinhnón + VốngTN + VốngTH + VD = 0,26 + 0,43 + 0,306 = 0,99 m3 Trong đó: Vhìnhnón = V3: thể tích dung dịch trog phần nón cụt, m3 VốngTN + VốngTH = V1: thể tích dung dịch ống truyền nhiệt ống tuần hoàn, m3 Vd: thể tích dung dịch đáy, m3 × × => mdd = Vdd ρdd = 0,99 1274,49 = 1262,76 kg • Tổng tải trọng thiết bị: m = mtb + mdd = 2874,79 + 1262,76 = 4137,55 kg Chọn tai treo nên trọng lượng tai treo: G= 9,81 × m = 9,81 × 4137,55 × = 10147,34 N ≈ 10,15 103 N Tai treo (Bảng XIII.36, Tr438, [2]) G.10-4 F.104 q.10-6 N m2 N/m2 2,5 173 1,45 L B Bl H S l a d Mm 150 120 130 215 kg 60 20 30 CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ V.1 Thiết bị gia nhiệt: Dòng nhập liệu (dòng lạnh): • • tD = 30oC tC = 102,02oC tD + tC 30 + 102,02 => ttb = = = 66oC Dòng nóng: TD = TC = 142,9oC • Hiệu nhiệt độ đầu vào: ∆tvào = 142,9 – 30 = 112,9oC ∆tra = 142,9 – 102,02 = 40,88oC Hiệu số nhiệt độ trung bình: ∆tlog = V.1.1 Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ hơi: • ∆tv − ∆tr ∆t ln v ∆tr = × Ta có công thức (V.101, Tr28, [2]): α1 = 2,04A Chọn tv1 = 139,5oC Khi đó: ∆t1 = td - tv1 = 142,9 – 139,5 = 3,4oC × × tm = 0,5 (td + tv1)= 0,5 (142,9 + 139,5) =141,2 oC Tra bảng Tr29, [2]: A = 194,18 2141× 103 = × 2,0 × 3,4 112,9 − 40,88 112,9 ln 40,88 r H × ∆t1 = 70,9oC × , W/(m2 độ) × => α1 = 2,04 194,18 M × 9383,43 W/(m2 độ) 3,48 × × => q1= α1 ∆t = 9383,43 3,4 = 31903,66 W/m2 V.1.2 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng sôi: Chọn: tv2 = 110,28oC tw = tv1 + tv 2 = 139,5 + 110,28 = 124,89oC Dd NaOH 30% tw = 124,89oC ttb = 66oC × λ (W/m độ) 0,58 0,57 ρ (kg/m3) 1130 1171,96 × C (J/kg độ) 3752,51 3733,51 µ (Ns/m2) 9,67 x 10-4 1,39 x 10-3 × Trong đó: λ: hệ số dẫn nhiệt, W/m độ (tra bảng I.130, Tr135, [1]) ρ: khối lượng riêng, kg/m3 × C: nhiệt dung riêng, J/kg độ (tra bảng I.154, Tr172, [1]) µ: độ nhớt động lực học, Ns/m2 (tra bảng I.101, Tr91, [1]) Chuẩn số Prandtl: 1,39 × 10−3 × 3733,51 µ ×C 0,57 λ Pr = = = 9,16 −4 9,67 × 10 × 3752,51 µ ×C 0,58 λ Prw = = = 6,27 Chọn vận tốc dung dịch ống truyền nhiệt: v = m/s Đường kính ống truyền nhiệt: d = 25 mm vdρ 1× 0,025 × 1171,96 µ 1,39 × 10− Re = = = 21126,43 > 10000 => Áp suất công thức hệ số cấp nhiệt dòng chảy rối ống (Re > 10000): 0,021 × ε × Re × Pr ,8 Nu = , 43  Pr   ×  Pr w   , 25 0,021 × 1,02 × 21126,43 × 9,16 ,8 = , 43  9,16  ×   6,27  , 25 = 175,92 l d 0,025 Ta chọn l = m => = 175,92 × 0,57 Nu.λ = 40 => ε = 1,02 0,025 d => α2 = = = 3979,36 W/m.độ ∆t2 = tv2 – tc = 110,28 – 102,02 = 8,26oC × × => q2 = α2 ∆t2 = 3979,36 8,26 = 32870,75 W/m2 V.1.3 Nhiệt tải riêng phía tường: Ta có: qv = tv1 − tv ∑ rv Công thức tính tổng nhiệt trở: Σrv =Σrv1 + δ λ + Σrv2 Chọn: Σrv1 = 1/2900 m2.độ/W Σrv2= 0,387x10-3 δ = mm = 0,003 m Vật liệu làm ống truyền nhiệt thép không gỉ, OX18H10T: λ = 16,3 W/m.độ (Tra bảng XII.7, Tr313, [2]) = => Σrv 0,003 −3 + + 0,387 ×10 = 2900 16,3 × × 9,16 10-4 (m2 độ)/W Quá trình cô đặc ổn định q1 = q2 = qv × × × ∆tv = qv Σrv = 31903,66 9,16 10-4 = 29,22oC q1 − q2 q1 Sai số: = 3,03% < 5% (thoả) V.1.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt: Nhiệt tải trung bình: q1 + q2 qtb = Lượng đốt biểu kiến: D= G × (cctc − cd td ) (1 − ε ) × (1 - ϕ )rd = 31903,66 + 32870 ,75 = 32387,2 W/m2 4500 × (3752 × 102,02 − 3671 × 30) 3600 (1 − 0,05) × (1 - 0,05) × 2141× 103 = = 0,176 kg/s Nhiệt lượng đốt cung cấp: × × × × × × × QD = D (1- ε) (1-φ) rd = 0,176 (1-0,05) (1-0,05) 2141 103 = 340810,66 W Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F = QD qtb 340810,66 32387 ,2 = = 10,52 m2 10,52 π × 0,025 × F πdl Số ống truyền nhiệt (III-49, Tr134, [4]): n = = = 66,99 ống Theo bảng V.11, Tr48, [2], ta chọn số ống truyền nhiệt n = 91 ống, b =11 ống Ống xếp theo hình sáu cạnh Đường kính thiết bị tính theo công thức V.140, Tr49, [2]: × × × × D = t (b-1)+4 dng = 0,0406 (11-1)+4 0,029 = 0,522 m × × Với t = 1,4 dn = 1,4 0,029 = 0,0406 m π × D2 × L π × 0,5222 × 4 Thể tích bình gia nhiệt: V = = = 0,43 m3 V.2 Thiết bị ngưng tụ: Theo bảng VII.1, Tr97, [2], nhiệt độ không khí trung bình TPHCM 27,2 oC, độ ẩm tương đối φ = 77% Theo giản đồ h – x không khí ẩm, h = 72,5 kJ/kg không khí ẩm Nhiệt độ bầu ướt chọn tư = 23oC Nhiệt độ đầu nước lạnh chọn t2đ = 23 + = 26 oC Với pc = 0,6 at tc = 85,5oC Nhiệt độ cuối nước lạnh chọn t2c = tc – 10 = 85,5 – 10 = 75,5 oC Đối với thiết bị ngưng tụ trực tiếp, lượng không khí cần hút tính theo công × × × × × thức VI.47, Tr84, [2]: Gkk = 2,5 10-5 W + 2,5 10-5 Gn + 0,01 W, kg/s Trong đó: Gn: lượng nước tưới vào thiết bị ngưng tụ, kg/s, tính theo công thức VI.51, Tr84, [2]: Gn = • W × (i − cnt2 c ) cn × (t2 c − t2 d ) 1800 3600 Với: W = = 0,5 kg/s, lượng thứ vào thiết bị ngưng tụ i = 2650 kJ/kg: nhiệt lượng riêng nước (bảng I.251, Tr314, [1]) cn = 4180 J/kg.độ nhiệt dung riêng trung bình nước 0,5 × (2650 × 103 − 4180 × 75,5) 4180 × (75,5 − 26) => Gn = = 5,64 kg/s × × × × × => Gkk = 2,5 10-5 0,5 + 2,5 10-5 5,64 + 0,01 0,5 = 0,0052 kg/s Đối với thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô, nhiệt độ không khí tính theo công thức VI.50, Tr84, [2]: × × tkk = t2đ + + 0,1 (t2c – t2đ) = 26 + + 0,1 (75,5 – 26) = 34,95oC => ph = 0,056 at (tra giản đồ h – x không khí ẩm) Thể tích không khí ẩm cần hút tính theo công thức VI.49, Tr84, [2]: Vkk = • 288 × Gkk × (273 + ttt ) p − ph 288 × 0,0052 × (273 + 34,95) (0,6 − 0,056) × 9,81 × 104 = = 0,0086 m3/s Kích thước chủ yếu thiết bị ngưng tụ: Đường kính thiết bị tính theo công thức VI.52, Tr84, [2]: 1,383 × W ρ h × ωh 1,383 × 0,5 0,359 × 20 Dtr = = = 0,365 m Với W = 0.5 kg/s, lượng thứ vào thiết bị ngưng tụ ρh = 0,359 kg/m3: khối lượng riêng thứ 0,5 at ωh = 20 m/s: tốc độ thứ thiết bị ngưng tụ Theo bảng VI.8, Tr88, [2], ta chọn Dtr = 500 mm • Kích thước ngăn Chiều rộng ngăn xác định theo công thức VI.63, Tr85, [2]: Dtr + 50 500 + 50 b= = = 300 mm Có nhiều lỗ nhỏ đục ngăn, nước làm nguội nước nên đường kính lỗ chọn d = mm • Lưu lượng thể tích nước lạnh dùng ngưng tụ: Vối nhiệt độ trung bình nước: t2 đ + t c 26 + 75,5 ttb = = = 50,75oC => ρn = 987,725 kg/m3 ( Tra bảng I.249, Tr310, [1]) Gn ρn 5,64 987 ,725 => Vn = = = 0,0057 m3/s • Chọn chiều cao gờ ngăn h = 40 mm, chiều dày ngăn δ = mm, tốc độ tia nước ωc = 0,62 m/s • Tổng diện tích bề mặt lỗ toàn mặt cắt ngang thiết bị f = Vn ωc 0,0057 0,62 ngưng tụ, nghĩa cặp ngăn là: = = 0,0092 m2 • Tỉ số tổng số diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện thiết bị fe f tb ngưng tụ, lấy = 0,1 Các lỗ xếp theo hình lục giác Bước lỗ xác định theo công thức VI.55, Tr85, [2]: t=  f  0,866 × d ×  e   f tb  0,5 × × = 0,866 0,10,5 = 0,55 mm t2 c − t2 d tbh − t2 d 75,5 − 26 85,5 − 26 Mức độ đun nóng nước: P = = = 0,83 Tra bảng VI.7, Tr86, [2], ta có: o Số bậc n =4 o Số ngăn n = o Khoảng cách ngăn h = 400 mm o Thời gian rơi qua bậc τ = 0,41 s o Chọn khoảng cách ngăn giảm dần từ lên sau 400 mm, 350 mm, 300 mm, 250 mm, 200 mm, 150 mm, 100 mm o Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị 1300 mm o Khoảng cách từ ngăn đến đáy thiết bị 1200 mm o Chiều cao gờ nắp 50 mm o Chiều cao phần nắp ellipse 125 mm o Chiều cao gờ đáy 50 mm o Chiều cao đáy nón 450 mm => Chiều cao thiết bị ngưng tụ: Hnt = 50+125+1300+400+350+300+250+200+150+100+1200+50+450 = 4925 mm • Kích thước ống baromet: Chọn đường kính ống baromet 100 mm Tốc độ nước lạnh nước ngưng tụ chảy ống baromet tính theo công thức VI.57, Tr86, [2]: • 0,004 × (Gn + W ) π ×ω 0,004 × (Gn + W ) π ×d2 0,004 × (5,64 + d= =>ω= = Chiều cao ống baromet: H’ = h1 + h2 + h3 + h4, m π × 0,12 1800 ) 3600 =0,782m/s - Chiều cao cột nước nước ống baromet cân với hiệu suất áp suất khí áp suất thiết bị ngưng tụ (h 1) tính theo công thức VI.59, Tr86, [2]: 10,33 × - b 760 10,33 × 319 760 h1 = = = 4,34 m Trong b: độ chân không thiết bị ngưng tụ, mmHg b = 760 – 0,6.735 = 319 mmHg Chiều cao cột nước ống baromet cần để khắc phục toàn trở lực nước chảy ống (h2) tính theo công thức VI.60, Tr87, [2]: ω2  H'  × 1 + λ × + ∑ξ  2g   d h2 = ,m Chọn hệ số trở lực vào ống ξ1 = 0,5 khỏi ống ξ2 = => ∑ξ =1,5 Nước lạnh nước ngưng tụ có: ttb = 50,75oC ρn = 987,725 kg/m3 × µn = 0,543 10-3 Ns/m2 ωdρ n 0,782 × 0,1 × 987 ,725 µn 0,543× 10−3 => Re = = = 142230,98 > 4000 (chảy rối) Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mòn (bảng II.15, 381, [1]) => độ nhám tuyệt đối ε = 0.2 mm Regh tính theo công thức II.60, Tr378, [1]:  d 7 6×  ε   0,1  6×   0,0002  Regh = = = 7289,34 Ren tính theo công thức II.62, Tr379, [1]: 9 Ren =  d 8 220 ×   ε  = 0,1 × (1,46× Do Re > Ren => λ = ×  0,1  220 ×    0,0002  ε 100 + ) d Re = 239201,52 , 25 = 0,0245 => h2 = 0,078 + 0,0076 H’ - Chiều cao dự phòng (h3): chọn h3 = 0,5 m - Chọn chiều cao đoạn baromet ngập nước la h4 = 0,5 m × => chiều cao ống baromet: H’ = 4,33 + 0,078 + 0,0076 H’ + 0,5 + 0,5 => H’ = 5,46 m Chọn chiều cao ống baromet m Vậy chiều cao thiết bị ngưng tụ là: 4925 + 6000 = 10925 mm V.3 Bơm: V.3.1 Bơm chân không: m −1   m   Vkk m p  × × p1 ×   − 1  p1   ηck m −   Công suất bơm chân không: N = ,W Trong đó: m: số đa biến, có giá trị từ 1,2 đến 1,62 Chọn m = 1,4 p1: áp suất không khí thiết bị ngưng tụ p1 = pc – ph = 0,6 – 0,056 = 0,544 at × p2: áp suất khí p2 = at = 9,81 104 (N/m2) Vkk: thể tích không khí cần hút ηck: hệ số hiệu chỉnh, ηck = 0,8 => N = 1, −1   1, 0,0086 1,4    × × 0,544 × 9,81 10 ×  − 1   0,544   0,8 1,4 −   × = 379,91 W Tốc độ hút 0oC 760 mmHg kà S = 0,0086 60 = 0,516 m3/phút V.3.2 Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ: Q× ρ × g × H 1000 ×η Công suất bơm: N = , kW Trong đó: H: cột áp bơm, m η: hiệu suất bơm, chọn η = 0,75 ρ: khối lượng riêng nước 26oC, ρ = 996,66 kg/m3 Q: lưu lượng nước lạnh tưới vào Baromet, Q = Vận tốc dòng chảy ống: v = Chuẩn số Reynolds: Re = Gn ρ 5,64 996,66 = 4×Q πd vdρ µ Chọn ống thép CT3 nên ε = 0,2 mm ( Bảng II.15, Tr381, [1]) Regh tính theo công thức II.60, Tr378, [1]: Regh =  d 7 6×  ε  = 0,0057m3/s Ren tính theo công thức II.62, Tr379, [1]: Ren =  d 8 220 ×   ε  Nếu Re > Ren => λ = d  1,14 + lg  ε  Nếu Regh < Re < Ren => λ = ε 100 0,1 × (1,46× + ) d Re , 25 v2  l  ×  λ × + Σξ  2g  d  Tổng tổn thất trê đường ống: h1-2 = • Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ: Tổng hệ số tổn thất cục bơm nước vào thiết bị ngưng tụ: × × ∑ξ = ξvào +ξkhuỷu90 +2 ξvan +ξra = 0,5 + 1,19 + 0,5 +1 = 3,69 Chiều dài ống từ bể nước đến thiết bị baromet là: l =13m ( Z1 − Z ) + p2 − p1 + h1− γ Cột áp bơm: H = • Bơm đưa dung dịch lên bồn cao vị Tổng hệ số tổn thất cục bơm đưa dung dịch lên bồn cao vị: × × × × ∑ξ = ξvào +2 ξkhuỷu90 +2 ξvan +ξra = 0,5 +2 1,19 + 0,5 +1 = 4,88 Chiều dài ống từ bể chứa đến bồn cao vị là: l = 13m ( Z1 − Z ) + h1− (10 − 2) + 1,46 Cột áp bơm: H = = = 9,46 m • Bơm tháo liệu Tổng hệ số tổn thất cục bơm tháo liệu: × × ∑ξ = ξvào +3 ξkhuỷu90 +ξvan +ξra = 0,5 +3 1,19 + 0,5 +1 = 5,57 Chiều dài ống từ ống tháo liệu đến bể chứa là: l = m ( Z − Z1 ) + Cột áp bơm: H = p2 − p1 α × v2 + h1− − 1 γ 2g Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ Q (m3/s) ρ (kg/m3) Z1 (m) Z2 (m) V (m/s) Re Regh Ren So sánh Re λ h1-2 (m) H (m) N (kW) 0,017 996,66 12 2,16 246314,1419 7289,343 239201,5204 Re > Ren 0,153 5,6 10,58 2,34 Bơm đưa dung dịch nhập liệu lên bồn cao vị 0,0021 1322 10 1,45 34705,979 2778,403 92558,423 Regh < Re < Ren 0,029 1,46 9,46 0,34 Bơm tháo liệu 0,0011 1275,4405 2,5 0,757 22875,927 2778,403 92558,423 Regh < Re < Ren 0,029 0,26 3,5 0,064 V.4 Bồn cao vị: p1 α1 × v12 Z1 + + +H γ 2g p2 α × v22 Z2 + + + h1− γ 2g Phương trình lượng: = Trong đó: p1 = at p2 = po = 0,6275 at ρ = 1171,96 kg/m3: khối lượng riêng NaOH 15% ttb = 66oC × µ = 1,319 10-3 Ns/m2: độ nhớt động lực NaOH 30% 66oC Z2 = 4,186 m: chiều cao mặt thoáng bồn cao vị xuống mặt đất d = 32 mm: đường kính ống nhập liệu Vận tốc dòng chảy ống: v= vdρ µ 4Gd πd ρ = × 4500 π × 0,0322 × 3600 × 1171,96 1,326 × 0,032 × 1171,96 1,319 × 10− Chuẩn số Reynolds: Re = = = 35862,87 Chọn ống thép CT3 nên ε = 0,2 mm ( Bảng II.15, Tr381, [1]) = 1,326 m/s Regh tính theo công thức II.60, Tr378, stttt1: d  6×  ε   0,032  6×   0,0002  Regh = = Ren tính theo công thức II.62, Tr379, [1]: Ren = =  0,032  220 ×    0,0002  ε 100   0,1 × 1,46 × +  d Re   Do Regh < Re < Ren => λ = = = 1982,19 9  d 8 220 ×   ε  = 66383,12 , 25 0,0002 100   0,1 × 1,46 × +  0,032 35862 ,87   , 25 = 0,033 Tổng hệ số tổn thất cục bộ: ∑ξ = ξvào +5.ξkhuỷu90 +2.ξvan +ξra = 0,5 +5.1,19 + 2.0,5 +1 = 8,45 Chiều dài ống từ bồn cao vị đến nồi cô đặc là: l = 20 m Tổng tổn thất trê đường ống: v2  l  ×  λ × + Σξ  2g  d  1,3262  20   0,033 × + 8,45 × 9,81  0,032  h1-2 = = Chiều cao từ mặt thoáng chất lỏng nồi cô đặc xuốnf đất: Z 2` + Z1 = p2 − p1 − h1− γ 4,186 + = (0,6275 − 1) × 9,81 × 104 + 2,61 1171,96 × 9,81 = 2,61 m = 3,62 m < Z2 (thoả) V.5 Các chi tiết phụ: V.5.1 Lớp cách nhiệt: Bề dày lớp cách nhiệt tính theo công thức VI.66, Tr92, [2]: λ × (tT − tT ) 0,144 × (142,9 − 45) α n × (tT − t KK ) 27,744 × (45 − 27,2) δ= = = 0,028 m => Chọn δ = 0,3m o Với: tT1= 142,9 C: nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp mặt thiết bị tT2: nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt phía không khí.Chọn tT2 = 45oC tkk = 27,2oC: nhiệt độ không khí αn: hệ số cấp nhiệt từ mặt lớp cách nhiệt đến không khí (VI.67, Tr92, × × [1]): αn = 9,3 + 0,058 tT2 = 9,3 + 0,058 (45+273) = 27,744 W/m2K λc = 0,144W/mK: hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt amiante carton 100oC V.5.2 Cửa sữa chữa: Vật liệu chế tạo thép CT3 Chọn đường kính cửa sừa chữa 500 mm V.5.3 Kính quan sát: Ta chọn: dt= 0,23 m dn= 0,29 m KẾT LUẬN Nhiệm vụ đồ án thiết kế hệ thống cô đặc chân không nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH từ nồng độ 15% đến 30% Ưu điểm: - Hệ thống đơn giản, dễ tính toán thiết kế, dễ vận hành Làm việc liên tục với suất lớn Hệ thống thiết kế dư so với yêu cầu, chủ động việc điều chỉnh suất phù hợp với nhu cầu sản xuất Nhược điểm: - Trong phần tính toán thiết bị, để đơn giản cho việc tính toán, nhiều chi tiết ta chọn đồng loạt nên làm tăng tính đồng thiết bị chi phí sản xuất tăng Trong lúc tính toán có làm tròn số dẫn tới sai số chung thiết bị Tập đồ án mang tính chất giúp cho sinh viên củng cố kiến thức cộ đặc, làm quen với công việc thiết kế, hổ trợ nhiều cho công tác học tập, nghiên cứu làm việc sau Đây trình tính toán đầu tay em nên không tránh khỏi sai sót, em mong góp ý chân thành từ thầy cô bạn để em củng cố kiến thức ngày tốt Em xin chân thành cảm ơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nhiều tác giả, Sổ tay Quá trình Thiết bị Công nghệ Hoá chất, tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [2] Nhiều tác giả, Sổ tay Quá trình Thiết bị Công nghệ Hoá chất, tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Phạm Văn Bôn, Quá trình Thiết bị Công nghệ Hoá 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 Bôn, Nguyễn Đình Thọ, Quá trình Thiết bị Công nghệ Hoá học & Thực phẩm, tập 5, Quá trình Thiết bị truyền nhiệt, Quyển 1: Truyền nhiệt ổ định, NXB ĐHQG TPHCM, 2010 [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 toán, Thiết kế chi tiết thiết bị hoá chất dầu khí, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2009 [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 Công nghệ Hoá chất Thực phẩm, tập 3: Các trình thiết bị truyền nhiệt, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2008 [...]... khí quyển và áp suất trong thiết bị ngưng tụ (h 1) được tính theo công thức VI.59, Tr86, [2]: 10,33 × - b 760 10,33 × 319 760 h1 = = = 4,34 m Trong đó b: độ chân không trong thiết bị ngưng tụ, mmHg b = 760 – 0,6.735 = 319 mmHg Chiều cao cột nước trong ống baromet cần để khắc phục toàn bộ trở lực khi nước chảy trong ống (h2) được tính theo công thức VI.60, Tr87, [2]: ω2  H'  × 1 + λ × + ∑ξ  2g  ... ống ở trên buồng đốt: Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía ngoài của vỉ ống được tính theo công Dt × K × po [σ u ] 1000 × 0,3 × 0,2943 118 thức 8-47, Tr181, [7]: hl’= = = 14,98 mm Trong đó: K=0,3 (Tr181, [7]) Dt: đường kính vỉ ống Po : áp suất tính toán trong ống, N/mm2 Chọn hl’ = 16 mm Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía giữa của vỉ ống h’ được xác định theo công thức 8-48, Tr181, [7]: Dt × K × po... (6 mm) IV.4.2 Tính cho buồng bốc: Buồng bốc có đường kính trong là 2200mm, chiều cao 6000 mm • Tính bề dày tối thiểu (S’): Buồng bốc làm việc ở điều kiện chân không nên chịu áp lực từ bên ngoài Áp suất chân không tuyệt đối bên trong thấp nhất là 0,52 at, nên thiết bị chịu áp suất ngoài là: pn = 1+(1-0,63) = 1,37 at = 0,135 N/mm2 Nhiệt độ tính toán: ttt = 86,5 + 20 = 106,5oC Hệ số bền mối hàn: φh = 0,95... 10-5 5,64 + 0,01 0,5 = 0,0052 kg/s Đối với thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô, nhiệt độ không khí được tính theo công thức VI.50, Tr84, [2]: × × tkk = t2đ + 4 + 0,1 (t2c – t2đ) = 26 + 4 + 0,1 (75,5 – 26) = 34,95oC => ph = 0,056 at (tra giản đồ h – x của không khí ẩm) Thể tích không khí ẩm cần hút được tính theo công thức VI.49, Tr84, [2]: Vkk = • 288 × Gkk × (273 + ttt ) p − ph 288 × 0,0052 × (273... phần đáy nón: V2 = Vd = 0,306 m3 Với đường kính trong của ống nhập liệu là 43 mm, tốc độ nhập liệu được tính theo công thức: vnl = Gd d2 π × ml × ρ 4 = 4500 0,0322 3600 × π × × 1191,65 4 Vận tốc trong ống tuần hoàn trung tâm: v’= l+ l + l" v' vnl × d Dth2 Vd Dth2 π× 4 v' Thời gian lưu trong thiết bị: τ = = Trong đó: l: chiều dài ống truyền nhiệt, m l’: bán kính hình lọc đáy, m Vd: thể tích đáy, m3 Dth:... truyền nhiệt được bố trí theo hình lục giác đều như sau: Số hình lục giác 9 Số ống trên đường xuyên tâm 19 Tổng số ống không kể các ống trong bình viên phân 271 Số ống trong các hình viên phân: Dãy 1 5 Dãy 2 0 Tổng số ống trong tất cả các hình viên phân 30 Tổng số ống của thiết bị 301 × × Ta công thức V.140, Tr29, [2]: Dth < t (b-1) + 4 dn, m × Với t = 1,4 dn => b ≥ Dtth − 4 × d n 1,4 × d n = 0,325 − 4 ×... 35,16 mm Tính cho vỉ ống ở dưới buồng đốt: Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía ngoài vỉ ống (8-47, Tr181, [7]): Dt × K × po [σ u ] 1000 × 0,3 × 0,319 118 hl’ = = = 15,61 mm Trong đó: K=0,3 (Tr181, [7]) Po : áp suất tính toán trong ống, N/mm2 × × × Po = pm + ρgH = 0,2943+1274,49 9,81 2 10-6 = 0,319 N/mm2 Chọn hl’ = 16 mm Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía giữa của vỉ ống (8-48, Tr181, [7]): Dt ×... Đường kính trong của thiết bị tính theo công thức V.140, Tr49, [2]: × × × × D = t (b-1)+4 dng = 0,0406 (11-1)+4 0,029 = 0,522 m × × Với t = 1,4 dn = 1,4 0,029 = 0,0406 m π × D2 × L π × 0,5222 × 2 4 4 Thể tích bình gia nhiệt: V = = = 0,43 m3 V.2 Thiết bị ngưng tụ: Theo bảng VII.1, Tr97, [2], nhiệt độ không khí trung bình ở TPHCM là 27,2 oC, độ ẩm tương đối là φ = 77% Theo giản đồ h – x của không khí... kính trong 1000 mm, chiều cao 2000 mm • Tính bề dày tối thiểu (S’): Hơi đốt là hơi nước bão hoà có áp suất 4at nên buồng đốt chịu áp suất trong là: pm= pd - pa = 4 - 1 = 3at = 0,2943 N/mm2 Áp suất tính toán là: × × × pt = pm + ρgH = 0,2943 + 1273 9,81 10-6 2 = 0,319 N/mm2 Nhiệt độ của hơi đốt vào là td=142,9oC, vậy nhiệt độ tính toán của buồng đốt là: ttt = td + 20 = 142,9 + 20 = 162,9oC Tra đồ thị... kính trong của ống baromet là 100 mm Tốc độ của nước lạnh và nước ngưng tụ chảy trong ống baromet được tính theo công thức VI.57, Tr86, [2]: • 0,004 × (Gn + W ) π ×ω 0,004 × (Gn + W ) π ×d2 0,004 × (5,64 + d= =>ω= = Chiều cao ống baromet: H’ = h1 + h2 + h3 + h4, m π × 0,12 1800 ) 3600 =0,782m/s - Chiều cao cột nước nước trong ống baromet cân bằng với hiệu suất giữa áp suất khí quyển và áp suất trong ... 0,29 m KẾT LUẬN Nhiệm vụ đồ án thiết kế hệ thống cô đặc chân không nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH từ nồng độ 15% đến 30% Ưu điểm: - Hệ thống đơn giản, dễ tính toán thiết kế, dễ vận hành... lỏng bị lôi theo dòng khí không ngưng để đưa trở bồn chứa nước ngưng, khí không ngưng bơm chân không hút Bơm chân nhiệm vụ hút, khí không ngưng để tránh trường hợp khí không ngưng tồn thiết bị... thiết bị ổn định chân không, trì áp suất chân không hệ thống Áp suất làm việc thiết bị baromet áp suất chân không, cần lắp đặt độ cao cần thiết để nước ngưng tự chảy khí mà không cần dùng máy