Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com II - - ti Tớnh toỏn k thut v thit k thỏp chng luyn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Mục l ụ c Lời mở đầu A Tính toán thiết bị I.Các phơng trình cân vật liệu II.Đờng kính tháp Lu lợng trung bình dòng pha tháp Khối lợng riêng trung bình Tính vận tốc tháp Đờng kính tháp III Chiều cao tháp Xác địnhsố đơn vịchuyển khối B Kết lụân C Tài liệu tham khảo 6 11 12 12 12 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com L i m đầu Trong công nghiệp việc phân tích cấu tử từ hỗn h ợ p đầulà cần thiết nhằm mục đíchhoàn thiện khai thác, chế biến , có nhiều phơng pháp phân tích cấu tử công nghiệp, chng luyện phơng pháp hay đợc sử dụng Nó đợc dù n g rộng rãi nhiều ngành công nghiệp nh chế biến dầu mỏ Chng phơng pháp tách cấu tử từ hỗn h ợ p đầudụa vào độ bay khác chúng hỗn h ợp Hỗn h ợ p chất lỏng chất khí, thờng chng hỗn h ợ p có cấu tử ta thu đợc nhiêu sản phẩm V i hốn h ợ p có hai cấu tử ta thu đợc hai sản phẩm sản phẩm đỉnhgồm phần l n cấu tử dễbay & sản phẩm đáy chứa phần l n cấu tử khó bay Trong thực tếcó thể gặprất nhiều kiểu chng luyện khác nh; chng nớc trực tiếp, chng đơn giản, chng luyện Tuy nhiên nhằm mục đíchthu đợc sản phẩm có nồng độ cao, ngời ta tiến hành chng nhiều lần hay chng luyện Chng luyện phơng pháp chng phổ biến hay dù n g để tách hỗn h ợ p cấu tử dễbay có tính chất hòa tan hoàn toàn hay phần vào Có nhiều loại tháp dù n g để chng luyện nh tháp đĩalỗ, đĩachóp có ống chảy chuyền, tháp đệm, Tháp đệmv i u điểm cấu tạo đơn giản, làm việc v i suất lớn , hiệu suất cao, khoảng làm việc rộng, ổn định đợc ứng dụng rộng rãi thựcbiệt tếđlà ặctrong chng luyện hỗn h ợ p Etylic nớc Do thời gian có h ạn để sâu vào nội dung chính, đồ án chỉthực giải việc tính toán kỹ thuật thiết kếtháp chng luyện cha sâu tính toán hết thiết bị phụ http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com A.Tính t o n t h i ế t bị c h í n h I C c p h n g t r ì n h c â n b ằ n g v ậ t l i ệ u v s ố h i l u : - Truớc hết ta đổinồng độ phần thể tích sang nồng độ phần mol M (Kg = 46 C 2H OH m ) (Kg m ) M H O = 18 = 789 (Kg m C H OH H (Kg m ) = 998 2O ) [I 9] [I 9] Ta có mối liên hệ: mE V E= nE M E =E n E = E VE E M E Suy ta có: V x = E V E ME E E M EE + (1 V ) N E MN p dụng công thức ta có: V x F = V + (1 V F x P= P P W W N = 0,8 MN 46 998 789 46 + (1 V M EE W ) = 0,003 MN 18 46 998 + (1 0,8) 789 = 0,553 (Kmol Kmol ) 18 0,003 N Kmol ) 789 E ME (Kmol = 0,0442 + (1 0,13) 46 0,8 E V 0,13 789 789 E + (1 V ) P = V ) M NN F ME ME W V x = E ME V 0,13 ME E F 789 + (1 0,003) 46 46 998 = 0,00093 (Kmol Kmol ) 18 Khối lợng phân tử hỗn h ợ p đầu: M F = x F M E + (1 x F ) M N M F = 0,0442 46 + (1 0,0442)18 = 19,2376 Lợng hỗn h ợ p đầuđi vào tháp tính theo Kmol h F GF = G F MF = 7000 (Kmol h) = 363,87 19,2376 - Phơng trình cân vật liệu: + Phơng trình cân vật liệu cho toàn tháp: G F = G P + GW [I 144] http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Đ ố i vớ i cấu tử dễ bay ta có: G F x F = G P x P + GW x W GF Theo quy tắc đòn bẩy ta có: GP = x P xW [I 144] = x F xW GW xP xF Lợng sản phẩm đỉnh: G P= G x F xW F = 363,87 x P xW 0,0442 0,00093 (Kmol h) = 28,52 0,553 0,00093 Lợng sản phẩm đáy: (Kmol h) GW = G F G P = 363,87 28,52 = 335,35 + Phơng trình đờng nồng độ làm việc đoạn luyện: Rx y= x+ Rx + xP [II 144] Rx + +Phơng trình đờng nồng độ làm việc đoạn chng: G [II 158] F Với L = GP R x : Chỉsố hồi lu thích hợ p Suy ra: y=x Rx + L Rx +1x W L1 Rx + - Xác định chỉsố hồi lu thích hợp: Theo bảng IX 2a Sổ tay II Trang 148 x 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 H2 đẳng phí y 33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100 89,4 t 100 90,5 86,5 83,2 81,7 80,8 80 79,4 79 78,6 78,4 78,4 78,15 Từ bảng nội suy ta có: = 0,0442 y x = 0.2935 F F Theo công thức chỉsố hồi lu tối thiểu tháp chng luyện là: x P y R = ỳ [II 158] y ỳ x R = x P y y F x F F F = 0.553 0.2935 = 1,041 0.2935 0,0442 Ta có công thức: R = 1,55 Rmin [II 159] http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com R = 1,55 1,041 = 1,614 Lợng hỗn h ợ p đầutính theo Kmol sản phẩm đỉnh L= GF G P= 363,87 = 12,76 28,52 + Phơng trình đờng nồng độ làm việc đoạn luyện 1,614 y= 0,553 x+ 1,614 + = 0,6174 x + 0,2116 1,614 + + Phơng trình đờng nồng độ làm việc đoạn chng y= 1,614 + 12,76 x 12,76 0,00093 = 5,45 x 0,0042 1,614 + 1,614 + II Đ n g k í n h c ủ a t h p : D = 0.0188 ( g ) y [II 181] tb y tb gtb :lợng trung bình tháp (Kg/h) ( y.wy)tb :tốc độ trung bình tháp Lu lợng trung bình dòng pha tháp : a/ Trong đoạn luyện : Số liệu : GP : Lợng sản phẩm đỉnh(P) = 28,52(kmol/h) R : Hệsố hồi lu thích h ợ p = 1,614 GR : Lợng hồi lu = GP R =28,52.1,614=46,03 (kmol/h) y đ=0,6174.xp+0,2116=0,6174.0,553+0,2116=0,553 Lợng khỏi đỉnhtháp gđ : gđ = GR + GP = GP (R + 1) =28,52 (1,614+ 1) = 74,5513(kmol/h) Lợng vào đoạn luyện g1 , nồng độ y , lợng lỏng G1 đối v i đĩathứ đoạn luyện, nồng độ lỏng x1 : Coi x1 = xF = 0,0442 Phơng trình cân vậtliệu : g1 = G1 + GP (1) Phơng trình cân vật liệu v i cấu tử dễbay (etylic) : g1 y = G1 x1 + GP xP (2) Phơng trình cân nhiệt lợng : (3) g1 r1 = gđ rđ r1 : ẩn nhiệt hóa hỗn h ợ p vào đĩaluyện thứ (kcal/kmol) rđ : ẩn nhiệt hoá hỗn h ợ p khỏi đỉnh tháp (kcal/kmol) Gọi : rA : ẩn nhiệt hóa Etylic http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com rB : ẩn nhiệt hoá H2O Từ đồ thị (t,x,y) ta có : - Nhiệt độ sôi hỗn h ợ p đỉnh(x = xP =0,553): tP = 79,7 C o Nội suy theo bảng r t (I-254) v i t o rA = 202,12 (kcal/kg) = 79,7C : = 202,12.M A (kcal/kmol) = 9297,52 (kcal/kmol) rB = 559,3 (kcal/kg) = 518,5.M B (kcal/kmol) = 10067,4 (kcal/kmol) rđ = rA y đ + rB (1 - yđ) = 9297,52 0,553 + 10067,4 (1- 0,553) =9641,66 (kcal/kmol) o o - Nhiệt độ sôi hỗn h ợ p đầu(x = xF =0,0442): tF = 91,6 C Nội suy theo bảng r t (I-254) v i t = 91,6C : rA = 197,36 (kcal/kg) = 197,36.M A (kcal/kmol) = 9078,56 (kcal/kmol) rB = 547,4 (kcal/kg) = 547,4.M B (kcal/kmol) = 9853,2 (kcal/kmol) rl = rA y l + rB (1 yl) = 9078,56 y l + 9853,2 (1 y l) Từ (1);(2) (3) ta có : g1= G1 + 28,52 g1.y1= 0,0442.G1 + 15,77 -774,64.y + 9853,2.g1 = 718798,3 Giải phơng trình ta có: G1=45,83(Kmol/h) , g1=74,35(Kmol/h) , y1=0,239 Lợng trung bình đoạn luyện : g = tbL g d + g1 = 74,5513 + 74,35 = 74,451 (kmol/h) Lợng lỏng trung bình đoạn luyện : G = tbL GR + G1 46,03 + 45,83 = = 45,93 (kmol/h) b/ Trong đoạn chng : Số liệu : GW : Lợng sản phẩm đáy (W) = 335,35(kmol/h) Lợng vào đoạn chng g 1, y , lợng lỏng G x , lợng khỏi đoạn chng , nồng độ , ' đối v i đĩa , thứ đoạn chng, nồng độ lỏng lợng vào đoạn luyện g1 : Ta có y , =y * W nồng độ cân ứng vớ i x W , nội suy theo bảng số liệu đờng cân (II-148) : http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com , * y 1= y = 0,61752 W Phơng trình cân vậtliệu : ' G ' = g +1 G (1) W Phơng trình cân vật liệu v i cấu tử dễbay (etylic) : ' G x1 ' ' ' = g y1 +1 G x W (2) W Phơng trình cân nhiệt lợng : ' ' g r1 1= g r (3) 1 rl : ẩn nhiệt hóa hỗn h ợ p khỏi đoạn chng rl = rA yl + rB (1 yl) = 9078,56 0,239 + 9853,2 (1 0,239) = 9668,06 (kcal/kmol) r1: ẩn nhiệt hoá hỗn h ợ p đ chng i vào đĩ thứ a o Từ bảng số liệu x t sôi dd (II-148), nội suy ta có: o Nhiệt độ sôi hỗn h ợ p đáy (x = xW = 0,00093): tW = 99,82C Nội suy theo bảng r t (I-254) v i t o = 99,82C : rA = 194,072 (kcal/kg) = 194,072.M A (kcal/kmol) = 8927,312 (kcal/kmol) rB = 539,18 (kcal/kg) = 539,18.M B (kcal/kmol) = 9705,24 (kcal/kmol) ẩn nhiệt hóa hỗn h ợ p đchng i vào đĩthứ a : rl = rA y l + rB (1 y l) = 8927,312.0,61752 + 9705,24 (1 0,61752) = 9224,854 (kcal/kmol) ' (3' ) g = g1 ' r1 = 74,35 r 9668,06 '1 ' (1' ) G = g + G = 77,922(kmol/h) 9224,854 = 77,922 + 335,35 = 413,272 (kmol/h) 1 W Lợng trung bình đoạn chng : g tbC = ' g 1+ g = 74,35 + 77,922 = 76,136 (kmol/h) Lợng lỏng trung bình đoạn chng : G tbC = G 1+ G ' = 45,83 + 413,272 = 229,551(kmol/h) 2 Khối lợng riêng trung bình a/ Khối lợng riêng trung bình pha lỏng : http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com a = + atb1 tb1 xtb [IX104a- II184] xtb1 xtb xtb : Khối lợng riêng trung bình pha lỏng (kg/ m3) Trong : xtb1 : Khối lợng riêng trung bình cấu tử (kg/ m3) xtb2 : Khối lợng riêng trung bình cấu tử (kg/ m3) atb1 : Nồng độ khối lợng trung bình cấu tử (kg/ kg) - Đ o n luyện : x x tbL +x 0,0442 + 0,553 = F P = Nồng độ trung bình pha lỏng đoạn luyện: = 0,2986 2 o Nội suy v i xtbL theo bảng số liệu nồng độ t sôi dung dịch (II-148) : Nhiệt độ trung bình đoạn luyện : ttbL = 81,721C Khối lợng riêng Etylic Nớc theo t = ttbL : (I-9) 3 xL1 = 733,37 (kg/m ) xL2 = 970,8 (kg/m ) Nồng độ khối lợng trung bình Etylic đoạn luyện v F E aF = 0,13.789 = vF E + (1 v F ) N = 0,106 0,13.789 + (1 0,13)998 (Kg/Kg) a P = v P E vP E + (1 vP ) N a = tbL 0,8.789 = = 0,76 0,8.789 + (1 0,8)998 aF + aP = 0,106 + 0,76 = 0,433 2 xL a 1a xL1 xL x tbC = 0,00093 + 0,0442 =2 0,0226 733,37 tbL xW + x F + = Nồng độ trung + bình pha lỏng đoạn chng : tbL 0,433 = - Đ o n chng : 0,433 (Kg/Kg) = 851,44 (kg/m3) 970,8 = o Nội suy v i xtbC theo bảng số liệu nồng độ t sôi dung dịch (II-148) : Nhiệt độ trung bình đoạn chng : ttbC = 95,706C http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Khối lợng riêng Etylic Nớc theo t = ttbC :(I-9) xC = 720 ,08 (kg/m3) xC = 961,42 (kg/m3) Nồng độ khối lợng trung bình Etylic đoạn luyện : a w = v w E vw E + (1 vw ) N a 0,003.789 = aW + a F = tbC a xC = + + = 944,27 (kg/m3) 720,08 1 0,0542 = xC b/ Khối lợng riêng trung bình pha : - Đ o n luyện tbC : (Kg/Kg) = 0,0542 0,0542 1a xC1 0,0024 + 0,106 = = 0,0024 0,003.789 + (1 0,003)998 961,42 tbC Nồng độ pha đầuđoạn luyện : y đL = y = 0,239 Nồng độ pha cuối đoạn luyện : ycL = yP = xP = 0,553 Nồng độ trung bình pha đoạn luyện : y tbL = ydL + ycL = 0,239 + 0,553 =2 0,396 Khối lợng mol trung bình đoạn luyện : M y L = ytbL.M1+(1- ytbL).M2 = 0,396 46 + (1- 0,396).18 = 29,088 (kg/kmol) Khối lợng riêng trung bình pha đoạn luyện : M TO yL = 29,088 273 = yL 22,4.(TO + ttbL ) 22,4.(273 + 81,721) = (kg/m3) - Đ o n chng : y Nồng độ pha đầuđoạn chng : ' = y =1 0,61752 dC Nồng độ pha cuối đoạn chng : y cC = y = 0,239 Nồng độ trung bình pha đoạn luyện : y tbC = y +y dC cC = 0,61752 + 0,239 = 0,42826 Khối lợng mol trung bình đoạn chng : M y C = ytbC.M1+(1-ytbC).M2 = 0,42826.46+(1 0,42826).18 =30 (kg/kmol) Khối lợng riêng trung bình pha đoạn chng : http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com CP: Nhiệt dung riêng dung dịch (J/kg.độ): CP = 3827,64 (J/kg.độ) : Khối lợng riêng dung dịch (kg/m ) Khối lợng riêng Etylic Nớc E = 751, 91 theo ttb2 = 57,22C: H = 981, 79 (kg/m3) (kg/m3) Nồng độ khối lợng dung dịch: aF = 0,1225 Ta có: = F a F + a = H E 0,1225 0,125 + 751, 91 981, 79 = 946, 3477 (kg/m ) M: Khối lợng mol phân tử dung dịch (kg/kmol) MF=19,4504(Kg/Kmol) = A CP M = 0, 5002 (W m.do) Re: Chuẩn số Reynolt Để trình truyền nhiệt đạt hiệu quả, dung dịch phải chế độ chảy xoáy Chọn Re = 10000 Pr = Pr: Chuẩn số Prand dòng tính theo nhiệt độ dòng: C P à: Đ ộ nhớt dung dịch (N.s/m ) Theo bảng toán đồ (I-102) v i nhiệt độ dung dịch ttb2 = 57,22C: àE = 0,5738 (cP) àH = 0,4654 (cP) Theo công thức (I-93), ta có: lg = xF lg(àE ) + (1 xF ).lg(àH ) -3 = 0,4618 (cP) = 0,506 10 3(N.s/m ) Pr = 4043, 9188.0, 4618.10 = 3, 7335 0, 5002 Prt: Chuẩn số Prand tính theo nhiệt độ tờng: C Pr = t à Pt t = t = t A.t M /3 t A. t 4/3 t M 1/ Pr = t àt 19, 4504 3, 58.10 = 75,12.10 4/3 t 40 àt t 4/3 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com 0,25 0,8 Nu = 0, 021.10000 3, 7335 0,43 Pr 0,25 Pr = 58, 6448 Pr t Pr t c Tổng nhiệt trở thành ống: rO = r1 + r2 + (m độ/W) T Trong đó: -3 r1: Nhiệt trở l p cặnbám b ê n thành ống: r1 = 0,232.10 (m độ/W) r2: Nhiệt trở l p cặnbám b ê n thành ống: -3 r2 = 0,387.10 (m độ/W) -3 : Chiều dày thành ống : = 2,5 (mm) = 2,5.10 (m) T: Hệsố dẫn nhiệt thành ống: T = 25,4 (W/m.độ) 2,5 rO = 0,232 + 0,387 + 25,4 10 = 0,72.10 (m độ/W) o d Nhiệt tải riêng trung bình: Giả sử t =14 C o tT1 = th - t1= 119 - = 115 ( C) tm = 0,5.(th + tT1) o = 117 ( C) Theo bảng số liệu A tm (II-29), nội suy ta có: A = 186,65 2201, 4.10 = 2, 04.186, 65.4 = 10375,1722 4.1, (W/m độ) q1 = t = 110375,1722 = 41500,6887 (W/m ) qT = q1 =41500,6887 (W/m ) o =tqT rO = 29,77 ( C) o tT2 = tT1 -=t115 T 29,77=85,23 ( C) Theo bảng toán đồ (I-102) v i nhiệt độ tờng tT2: àE = 0,4056 (cP) àH = 0,3375 (cP) Theo (I-93), ta có: lg àt = xF lg(àE ) + (1 xF ).lg(àH ) àt = 0,3408 (cP) Khối lợng riêng Etylic Nớc (I-10) theo tT2: E = 730, 0315 (kg/m3) H = 968, 339 (kg/m3) Theo (II-183), ta có: 41 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com a = t + a F E F = 931,105 H (kg/m ) 0, 3408.10 t Pr = 75,12.10 = 2,8157 931,1057 0,25 Nu = 58, 6448 = Nu. = Pr Pr T = 62,9306 62,9306.0,5002 l =1573,8946 (W/m độ) 0, 02 o t = 2tT2 tdd = 85,23 62,2 = 23,03 ( C) q2 = t=236246,7926 (W/m ) Ta có nhiệt tải riêng trung bình: tb q = q1 + q2 = 38873, 74 (W m ) e Diện tích trao đổi nhiệt: F = Q q = ( ) (m ) 298501, 8662 = 38873, 74 7, 68 m 2 tb Số ống truyền nhiệt cần dù ng là: n O = F = d hO 7, 68 = 122 (ống) 3,14.0, 020.1, O Chọn cách xếp ống theo hình lục giác, gọi a số ống cạnh hình lục giác [V.139 II.48] Tổng số ống : nO = 3.a.(a-1) + (ống) Chọn a = 7, nO = 3.7.(7-1)+1 = 127 (ống) Số ống đờng chéo hình lục giác : b = 2a = 13 (ống) Chọn bớc ống là: t = 0,03 (m) (1,2d 1,5 d) Đờng kính ống là: d = 0,025 (m) Đờng kính thiết bị là: D = t.(b - 1) + 4.d = 0,03.(13 - 1) + 0,025 = 0,46 (m) [V.139 II.48] Vận tốc dung dịch ống: Theo giả thiết ( chế độ chảy xoáy v i Re = 10 ): w GT = Re.à d = O 10 0, 3408.10 = 0,183 (m/s) 931,1058 - Theo tính toán: 42 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com wGT wTT w = 0,183 0, 0283 = 84, 5% > 5% 0,183 GT Ta cần phải chia ngăn thiết bị, số ngăn chia là: wGT w = 0,183 = 6, 47 (ngăn) 0, 0283 TT Quy chuẩn, ta chia thiết bịlàm ngăn Nh vậy: Thiết bịgia nhiệt hỗn h ợ p đầu Số ống: n0=127 chia làm ngăn Bố tríống theo hình lục giác, số ống cạnh = ống Chiều cao ống h= 1(m), đờng kính d= 25(mm), chiều dày thành ống = 2, (mm), đờng kính ống d0 = 20(mm) Vật liệu chế tạo ống thép không gỉ2 ì 13 VIII.tính b m Bơm làm việc liên tục trình chng luyện, đa dung dịch từ bể chứa lên thùng cao vị, mức chất lỏng thùng cao vịđợc giữ mức không đổinhờ ống chảy tràn để trì áp suất ổn định cho trình cấp liệu Lu lợng bơm : GB = GF = 1,105 (kg/s) hiệu Kí : H0 : Chiều cao tính từ mặt thoáng Z bểchứa dung dịch đến mặtthoáng thù ng cao vị (m) H1 : Chiều cao tính từ đáy tháp đến H0 tiếp liệu đĩa (m) H1 H2 : Chiều bơm cao tính từ nơi đặt đếnđáy tháp (m) Z : Chiều cao tiếptínhliệu từ đĩa đếnmặtthoáng thùng cao vị(m) H2 Các trở lực trình cấp liệu: Tronh trình sản xuất a Trở lực ống dẫn từ thù ng cao vịđếnthiết bịgia nhiệt: Pm1 = Pms1 + Pcb1 + P (N/m ) w Trong đó: 43 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Pms1: Trở lực ma sát (N/m ) Pcb1: Trở lực cục (N/m ) Số liệu: Chiều dài ống: L1 = (m) Đờng kính ống: dO = 0,09 (m) Lu lợng: GF = 0,105 (kg/s) Thế vận tốc chất lỏng ống: P w1 w = O1 (N/m ) 2 [I - 458] Trong đó: 1: Khối lợng riêng dung dịch trớc gia nhiệt (kg/m ) Nhiệt độ dung dịch lúc đầu: t = 20 o C Khối lợng riêng Etylic Nớc (bảng I-10) theo t: 3 E = 780 (kg/m ) H = 998 (kg/m ) Nồng độ khối lợng dung dịch a = aF = 0,1225 Khối lợng riêng dung dịch lúc đầu là: = a E + a H 1 = 0,1225 + 789 0,1225 998 = 966, 6334 (kg/m ) w O1: Vận tốc dung dịch ống (m/s) GF w = 0, 785.d O1 = Pw1 1, 05 O = 966, 6334.0, 785.0, 092 966, 6334.0,171 = 0,171 (m/s) = 14,1327 (N/m2) Trở lực ma sát: Pms1 = L1 dO Pw1 (N/m ) [I - 458] Trong đó: : Hệsố ma sát o Nhiệt độ dung dịch ống là: t = 20 C Theo toán đồ xác định độ nh t theo nhiệt độ (I-102), ta có: àE = 1,19 (cP) àH = (cP) Nồng độ dung dịch: x = 0,174 lg(à1) = x.lg(àE) + (1- x).lg(àH) -3 = 0,0518 lg(1,19) + (1- 0,0518) lg(1) = 3,9133.10 44 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com -3 à1 = 1,009 (cP) = 1,009.10 wO1.1.dO Re = à1 (Ns/m ) 0,171.966, 6334.0, 09 = =314743, 7939 > 104 1, 009.10 Chế độ chảy xoáy Xác định theo công thức: 6,81 90, = 2lg + [I - 464] V i loại ống thép không gỉta chọn, theoRe bảng I-466, ta 3,7 có độ nhám tuyệt đối = 0,1 (mm) Đ ộ nhám tơng đối: -3 = /dO = 0,1/90 = 1,11.10 = 2gl 6,81 [I - 464] Re 0, + 3,7 6, 81 = 2.lg 14734, 7939 P = 0, 0299 ms1 ,9 1,11.10 + 3, = 0, 0299 14,1327 = 9, 3904 (N/m ) 0, 09 Trở lực cục bộ: Pcb1 = (N/m ) .Pw1 Trong đó: : Hệsố trở lực cục Các trở lực cục ống gồm: - Trở lực cửa vào từ thùng cao vịvào ống: v i cạnh nhẵn = 0,5 Trở lực đột mở từ ống vào thiết bịgia nhiệt: Thiết bịcó đờng kính d = 0,46 (m) Tiết diện đầuthiết bị(chia ngăn) là: f1 = 0, 785.d 0, 785.0, 46 = 7 = 0, 0237 (m2) Tiết diện ống là: fO = 0, 785.d 2 = 0,O 785.0, 09 = 0, 0064 45 (m ) http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com = f f O = 0, 0064 = 0, 5328 0, 0237 - Trở lực van: Coi van mở 50% = 2,1 - Trở lực ống chuyển hớng lần v i góc chuyển 90 = 1,1 Trở lực cục bộ: o [I - 479] Pcb1= (0, + 0, 5328 + 2,1+ 1,1).14,1327 = 75, 3669 (N/m ) P = m1 9, 3904 + 75, 3669 = 84, 7573 (N/m ) b Trở lực ống dẫn từ thiết bịgia nhiệt đến tháp: Pm2 = Pms2 + Pcb2 +Pw(N/m ) Trong đó: Pms2: Trở lực ma sát (N/m ) Pcb2: Trở lực cục (N/m ) Số liệu: - Chiều dài ống: L2 =0,5 (m) - Đờng kính ống: dO = 0,09(m) - Lu lợng: GF = 1,05 (kg/s) - Thế vận tốc chất lỏng ống: P w2 = w O2 (N/m ) 2 Trong đó: 2: Khối lợng riêng dung dịch sau gia nhiệt (kg/m ): = F = 725,785 (kg/m ) : Vận tốc dung dịch ống(m/s) w O2 = GF 0, 785.d Pw2= 1, 05 = 725, 785.0, 785.0, 09 O 725, 785.0, 2275 = 0, 2275 = 18, 782 (N/m2) Trở lực ma sát: Pms = L2 dO Pw 2 (N/m ) Trong đó: : Hệsố ma sát o Nhiệt độ dung dịch ống là: t = 83,7645 C 46 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Theo toán đồ xác định độ nh ớt theo nhiệt độ (I-102), ta có: àH = 0,3194 (cP) àE = 0,3789 (cP) Nồng độ dung dịch: x = 0,0518 lg(à2) = x.lg(àE) + (1- x).lg(àH) = 0,0518 lg(0,3789) + (1- 0,0518) lg(0,3194) = - 0,49 -3 à2 = 0,3222 (cP) = 0,322.10 Re = wO2 dO à2 = (Ns/m ) 0, 2275.725, 785.0, 09 =346121,8122 > 104 0, 3222.10 Chếđộ chảy xoáy - Xác định hệsố ma sát theo công thức II-464: 0, = 6,81 2gl Re 6,81 = 2.lg Re 3,7 0,9 + 3, 6, 81 = 2.lg 46121,8122 ms 1,11.10 + 3, 0,9 P + = 0, 0221 0, = 0, 0221 18, 782 = 2, 305 (N/m ) 0, 09 Trở lực cục bộ: Pcb = .Pw (N/m ) Trong đó: : Hệsố trở lực cục Các trở lực cục ống gồm: - Trở lực đột thu từ thiết bịgia nhiệt vào ống: f O f1 0, 00785 = 0, 0237 = 0, 27 = 0, 401 - Trở lực cửa từ ống vào tháp: = 1,0 - Trở lực van: Coi van mở 50% = 2,1 - Trở lực ống chuyển hớng v i góc chuyển 90o = 1,1 Pcb2 = (0, 401+1, + 2,1+1,1).18, 782 = 86, 416 (N/m ) Vậy: 47 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Pm = 2, 306 + 86, 416 = 88, 722 (N/m ) c Trở lực thiết bịgia nhiệt: Pm3 = Pms3 + Pcb3 +Pw3 + PH(N/m ) Trong đó: Pms3: Trở lực ma sát (N/m ) Pcb3: Trở lực cục (N/m ) Thế vận tốc chất lỏng ống truyền nhiệt: .w Pw = 2 (N/m ) Trong đó: : Khối lợng riêng dung dịch ống (kg/m ): = 931,1057 (kg/m ) w: Vận tốc dung dịch ống truyền nhiệt (m/s) Thiết bịchia làm ngăn: w = w TT = 0,0283= 0,1981 (m/s) P= 931,1057.0,1981 w = 18, 27 (N/m ) Trở lực ma sát: P ms = L d O P (N/m ) w3 Trong đó: L: Chiều dài ống truyền nhiệt chia7 ngăn : L = 1,0 = 7,0 (m) dO: Đờng kính ống truyền nhiệt (m) : dO = 0,02 (m) : Hệsố ma sát Đ ộ n hớ t dung dịch ống: = 0,3408 10 Re = w..dO = 0,1981.931,1057.0, 02 -3 (N.s/m ) = 10824, 65 > 104 0, 3408.10 Chế độ chảy xoáy Xác định theo công thức II-464: 0, 6,81 = lg + Rebảng I-466, ta3,7 V i loại ống thép không gỉta chọn, theo có độ nhám tuyệt đối = 0,1 (mm) Đ ộ nhám tơng đối: 48 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com -3 = /dO = 0,1/20 = 5.10 = 2.lg 6,81 Re + 3, ,9 6, 81 = 2.lg 10824, 65 P ms 0,9 10,0 = 0,0374 5.10 + 3, = 0, 0377 48,44 = 905,828 (N/m ) 0,02 Trở lực cục bộ: Pcb3 = (N/m ) .Pw Trong đó: : Hệsố trở lực cục a b d c e f h g Các trở lực cục thiết bịgia nhiệt gồm: - Trở lực đột thu từ đầuthiết bịvào c h ù m ống - Thiết bịcó số ống truyền nhiệt nO = 127 chia làm7 ngăn - Tiết diện chù m ống ngăn là: f2 = f2 f1 = 0, 785.d n O O = 0, 785.0, 02 127 7 = 0, 0006 (m2) 0, 0006 = 0, 0253 = 0, 4949 0, 0237 - Trở lực đột mở từ c hù m ống đầuthiết bị: 49 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com = f2 f ( = 0, 0253 )2 = 0, 95 - Trở lực dòng chuyển hớng 10 lần v i góc chuyển 90 = 1,1 Pcb3 = (7.0, 4949 + 7.0, 95 +12 1,1).18, 27 = 425, 9522 (N/m2) Pm3= 241, 0727 + 425, 9523 = 667, 025 (N/m ) Tính chiều cao thùng cao vịsotiếp v iliệu: đĩa Viết phơng trình Becnuli cho hai mặtcắt 1-1 2-2 (lấy 2-2 làm mặt chuẩn): Z g + P1+ = P2 + 2 + Pm Trong đó: P1, P2: áp suất mặtcắt (N/m ) P1 = Pa = 9,81.10 (N/m ) 2 P2 = P1 +PL=1866,516 + 9,81.10 (N/m ) =93666,5(N/m ) w 1: Vận tốc dung dịch mặtcắt (m/s) Coi w1 = vìtiếtdiện thùng cao vịrất l n so vớ i tiếtdiện ống w2: Vận tốc dung dịch mặtcắt 2: w = 0,2275 (m/s) 1: Khối lợng riêng dung dịch trớc gia nhiệt (kg/m ) = 966,6334(kg/m ) : Khối lợng riêng dung dịch sau gia nhiệt (kg/m ) = 725,785(kg/m ) Pm :Tổn thất áp suất trở lực Pm = Pm + Pm + Pm = 84, 7573 + 88, 722 + 667, 025 = 840, 50 Z= Hay: Z= P ( P 2 g g w )+ +h 2 g 2 1866, + 9,81 966, 6334 m 2.g ( P P + ) Z= 2 P m 725, 785 0, 2275 = 0,199 Tính bơm Bơm ly tâm làm việc áp suất thờng, 20 C chiều cao hút bơm 5(m)[Bảng II.34a I.539] Chiều cao đẩy bơm là: 50 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com (m) H0 = Z + H1 + H2 (m) H1=HC+hday=0,5+0,5=1 (m) H2=1 (m) H0 = 1+1+0,199=2,199 p suất toàn phần bơm suất bơm a Trở lực ống dẫn từ bểchứa lê n thùng cao vị Pm0 = Pms0 + Pcb0 (N/m ) Trong đó: Pms0: Trở lực ma sát (N/m ) Pcb0: Trở lực cục (N/m ) Số liệu: - Chiều dài ống: L0 = H0 + 0,2 = 8,7572 + 0,2 = 8,9572 (m) - Đờng kính ống : dO = 0,1 (m) - Lu lợng : GB =0,8333 (kg/s) Thế vận tốc chất lỏng ống: P w0 = w (N/m ) Trong đó: 1: Khối lợng riêng dung dịch trớc gia nhiệt (kg/m ) w0: Vận tốc dung dịch ống (m/s) wO1 = GF 0, 785.d 966, 6334.0, 785.0, 09 O 966, 6334.0,171 Pw0 = 1, 05 = = 0,171 (m/s) = 14,133 (N/m2) Trở lực ma sát: P ms = L0 d O P (N/m ) w0 [II.55 I.458] Trong đó: : Hệsố ma sát o Nhiệt độ dung dịch ống là: t = 20 C Đ ộ nh ớt dung dịch ống: à0 = à1 = 1, 009 10 ( N m) 51 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com wO1.1.dO Re = = 0,171.966, 6334.0, 09 =314743, 794 > 104 1, 009.10 Chế độ chảy xoáy Xác định theo công thức: 6,81 90, = 2lg Re 6,81 = 2.lg Re ms = 0, 0299 2,5 3,7 0,9 [II.65 I.464] + 3, 0,9 6, 81 = 2.lg 14743, 794 P + 1,11.10 + 3, = 0, 0299 14,133 = 11, 738 (N/m ) 0, 09 Trở lực cục bộ: Pcb = (N/m ) .Pw Trong đó: : Hệsố trở lực cục Các trở lực cục ống gồm: - Trở lực van: Coi van mở 50% = 2,1 - Trở lực ống chuyển hớng v i góc chuyển 90o = 1,1 Pcb0 = (2,1+1,1).14,133 = 45, 2256 (N/m ) Pm0= 11, 7382 + 45, 2256 = 56, 9638 (N/m ) Chiều cao cột chất lỏng tơng ứng: H m = P0 .g = 82,6632 = 0,0093(m) 908,2.9,81 b p suất toàn phần bơm: PB = g1 H + Pmo ( P B = 966, 6334 9,81 2,199 + 56, 9638 = 20909, N m ) c Năng suất bơm: N= Q .g.H 1000. (KW) Trong đó: 52 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com Q: Lu lợng thể tích bơm (m /s) Q= GB 1, 05 1= = 1, 0862.10 966, (m36334 /s) :Hiệu suất toàn phần bơm Theo [I 439] = tl ck phụ thuộc vào loại bơm suất, v i bơm ly tâm chọn = 0,85 Vậy N = 1, 0862.10 b 21867,1132 = 0, 279(kw) 1000.0, 85 Chọn bơm có công suất 0,3(kw) công suất mô tơ: tr:hiệu suất truyền động trục tr=1 đc: hiệu suất truyền động đc=0,85 N moto 0, 279 = 1.0,85 = 0, 328(kw) Thông thờng để đảm bảo an toàn ngời ta chọn động có công suất l n công suất tính toán lợng dự trữ dựa vào khả tải bơm N t moto = N [1-439] moto t Trong hệsố dự trữ công suất trờng h ợ p ta chọn =2(do Nmôtơ[...]... hơi đốt cần thiết Ta có: Q +QQ Q 1 D 1= [II 197] ( J h) +Q Q F xq1 F f D = 1 259, 6 55, 6 0, 95 2210, 4 10 3 ng1 f = 0, 95 r1 (Kg h) 7 10 = 971, 48 2 Tháp chng luyện - Phơng trình cân bằng nhiệt của tháp chng luyện Ta có: QF + QD + QR = Qy + Qw + Qxq 2 + Qng 2 2 ( J h) [II 197] Trong đó: QF : Nhiệt lợng do hỗn h ợ p dầu mang vào tháp ( J h) ( J h) QD : Nhiệt lợng do hơi đốt mang vào tháp 2 ( J... ] t G T= t H 4 T 3 2 = 3,14.[(0,8 + 2.10 2 ) 0,8 ] 3 3,8.7, 9.10 = 75.5 (kg) 4 b Khối lợng nắp và đáy tháp: Theo các thông số của nắp và đáy tháp đã chọn: 2 - Bềmặttrong của nắp, đáy tháp : F = 0,76 (m ) [II - 382] -3 - Chiều dày của nắp, đáy tháp lấy chung: S =2 (mm) = 2.10 (m) Khối lợng nắp và đáy tháp là: 3 3 GN D = 2F.S T = 2.0, 76.2.10 7, 9.10 = 24, 016 (kg) c Khối lợng bích: Theo các thông... trong tháp đệmlà: p= p+k pu p = 600,3122 + 1544,763 = 2145,0752 V Tính t o á n 1 Thân tháp c á c t h i ế t bị c h í n h - Thân tháp là thân hình hàn, làm việc chịu áp suất trong, không bịđốt nóng trực tiếp thiết bịloại I nhóm 2 hệ số hiệu chỉnh = 0,9 [II 356] - Chọn vậtliệu là thép và X18H10T không gỉ Theo bảng tính chất cơ học của vậtliệu chọn độ dày trong khoảng (1 3mm) ta có gi ớ i hạn bền kéo và. .. http://www.simpopdf.com a : Hệsố phụ thuộc vào dạng đệm V ớ i đẹmvòng Ráing đ lộn ổ xộn a = 0,123 à x : Đ ộ nhớt của pha lỏng (Ns m ) 2 3 3 à xC = 0,3.10 à xL = 0,37.10 x : Khối lợng riêng của lỏng xC = 944,27(Kg m xL = 851,44(Kg m ) ) 3 3 : Hệ số thấm ớt của đệm,phụ thuộc vào tỷ số giữa mật độ tới thực té lên tiếtdiện ngang của tháp và mật độ tới thích hợp Re, Pr : Chuẩn số Reynol và prand a Tính h1 : - : Hệsố thấm... (kg) G Đ : Khối lợng đĩalỗ trong tháp (kg) G Ô : Khối lợng ống chảy chuyền (kg) GL: Khối lợng chất lỏng điền đầytháp (kg) a Khối lợng thân tháp trụ: -Khối lợng riêng của thép là T = 7,9.103 - Đờng kính trong của thân tháp: 3 (kg/m ) [II - 313] Theo các thông đãsố chọn đĩa : Dt = 1,4 (m) - Chiều dày thân tháp : S = 2 (mm) -Chiều cao thân tháp : H = 3,8 (m) Khối lợng thân tháp là: 2 2 [(D + S ) D ] t... 0,95 6 ( 2 ) Mặt khác: c 1,2 Vậy: < c 6 = 220 10 = 183,333 10 6 (N m 2 ) 1,2 thỏa mãn 1,2 Chiều dày thân thiết bịlà 2(mm) 2 Nắp và đáy nắp - Chọn cù ng vật liệu v ớ i thân tháp; Thép không X18H10T gỉ - Chi tiết cấu tạo: - Đ á y và nắp elip có gờ chịu áp suất trong - Các kích thứoc: - Đờng kính trong tính theo: Dt = 0,8 (m)(đáy) ; Dt = 0,8(m)(nắp) - Chiều cao phần lồi : hb = 0,25 Dt S= Trong đó : Dt ... 3 c ă ọ bích nối Đ á y v ớ i thân tháp Nắp v ớ i thân tháp Nối đoạn chng v ớ i đoạn luyện - Bớc bích D = 0,8(m) D - Đờng kính ttrong: Dt = 0,8(m) D = 930 (mm) = 930 (mm) Db = 880 (mm) Db = 880 (mm) D1 = 850 (mm) D1 = 850 (mm) D0 = 811(mm) D0 = 811(mm) - Bulong: db = M 20 Z = 24 (cai) - Chiều dài bích: h = 20 (mm) - Chọn vậtliệu ống dẫn cù ng vậtliệu tháp dày S = 4 Tính đờng kính các ống dẫn 2(mm) -... 785.30 Quy chuẩn: d = 0,39 (m) = 390 (mm) Chiều dài đoạn ống nối: l = 150 (mm) Tốc độ thực tế của hơi sản phẩm đáy: w TT = V 0, 785.d 2 [II - 434] = 3, 5245 0, 785.0, 39 2 = 29,5 (m/s) 5 Khối lợng tháp: G = GT + G N-Đ + GB + Gbl + G Đ + G Ô + GL (kg) Trong đó: GT: Khối lợng thân tháp trụ (kg) GN-Đ : Khối lợng nắp và đáy tháp (kg) 26 http://nuoc.com.vn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - http://www.simpopdf.com... - Đ ộ nhớt của lỏng và của khí(N.s/m ) Do: Re yL = 266,7126 ... p Etylic nớc Do thời gian có h ạn để sâu vào nội dung chính, đồ án ch thực giải việc tính toán kỹ thuật thiết k tháp chng luyện cha sâu tính toán hết thiết bị phụ http://nuoc.com.vn Simpo PDF... mở đầu A Tính toán thiết bị I.Các phơng trình cân vật liệu II.Đờng kính tháp Lu lợng trung bình dòng pha tháp Khối lợng riêng trung bình Tính vận tốc tháp Đờng kính tháp III Chiều cao tháp Xác... lần hay chng luyện Chng luyện phơng pháp chng phổ biến hay dù n g để tách hỗn h ợ p cấu tử dễbay có tính chất hòa tan hoàn toàn hay phần vào Có nhiều loại tháp dù n g để chng luyện nh tháp đĩalỗ,