LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT ETANOL

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT ETANOL LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT ETANOL LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT ETANOL LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT ETANOL LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT ETANOL LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT ETANOL LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT ETANOL LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT ETANOL

AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: “thi t k tháp ch ng c t h Etanol - N c ho t ng liên t c v i nâng su t nh p li u : 1500 kg/h có n ng 15% mol etanol ,thu c s n ph m nh có n ng 85% mol etanol v i thu h i etanol 99%.” AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i M CL C trang L IM U CH ƠNG I : T NG QUAN I LÝ THUY T V CH NG C T Ph ng pháp ch ng c t Thi t b ch ng c t: II GI I THI U SƠ B NGUYÊN LI U Etanol 2.N c H n h p Etanol – N c III CÔNG NGH CH NG C T H ETANOL – N C CH ƠNG II : CÂN B NG V T CH T I CÁC THÔNG S BAN U II XÁC NH SU T L NG S N PH!M "NH VÀ S N PH!M ÁY III XÁC NH T" S HỒN L U THÍCH H P T s# hoàn l u t#i thi$u T s# hồn l u thích h p IV PH ƠNG TRÌNH %NG LÀM VI C – S MÂM LÝ THUY T Ph ng trình &ng n ng làm vi c c'a o n c t Ph ng trình &ng n ng làm vi c c'a o n ch ng S# mâm lý thuy t V XÁC NH S MÂM TH(C T CH ƠNG III :TÍNH TỐN –THI T K THÁP CH NG C T I %NG KÍNH THÁP &ng kính o n c t &ng kính o n ch ng II MÂM L) – TR* L(C C+A MÂM C u t o mâm l AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i gi m áp c'a pha khí qua m t mâm Ki$m tra ng p l t tháp ho t ng : III TÍNH TỐN CƠ KHÍ C+A THÁP B, dày thân tháp : áy n-p thi t b : Bích ghép thân, áy n-p : &ng kính #ng d.n – Bích ghép #ng d.n : Tai treo chân /: CH ƠNG IV : TÍNH TỐN THI T B TRUY N NHI T- THI T B PH I CÁC THI T B TRUY N NHI T Thi t b ng ng t s n ph m nh Thi t b làm ngu i s n ph m nh N i un gia nhi t s n ph m áy Thi t b trao 0i nhi t gi1a nh p li u s n ph m áy Thi t gia nhi t nh p li u II TÍNH TỐN BƠM NH2P LI U Tính chi,u cao b n cao v Ch3n b m CH ƠNG V : GIÁ THÀNH THI T B I TÍNH SƠ B GIÁ THÀNH C+A THI T B II K T LU2N TÀI LI U THAM KH O AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i L IM U M t nh1ng ngành có s4 óng góp to l n n ngành cơng nghi p n c ta nói riêng th gi i nói chung, ó ngành cơng nghi p hóa h3c 5c bi t ngành hóa ch t c b n Hi n nay, nhi,u ngành s n su t hóa h3c c6ng nh s7 d ng s n ph m hóa h3c, nhu c8u s7 d ng nguyên li u ho5c s n ph m có tinh t cao ph i phù h p v i quy trình s n su t ho5c nhu c8u s7 d ng Ngày nay, ph ng pháp c s7 d ng $ nâng cao tinh t: trích ly, ch ng c t, cô 5c, h p thu… Tùy theo 5c tính yêu c8u c'a s n ph m mà ta có s4 l4a ch3n ph ng pháp thích h p #i v i h Etanol - N c c u t7 tan l.n hoàn toàn, ta ph i dùng ph ng pháp ch ng c t $ nâng cao tinh t cho Etanol án môn h3c Quá trình Thi t b m t mơn h3c mang tính t0ng h p q trình h3c t p c'a k9 s hoá- th4 c ph m t ng lai Môn h3c giúp sinh viên gi i quy t nhi m v tính tốn c th$ v,: yêu c8u công ngh , k t c u, giá thành c'a m t thi t b s n xu t hoá ch t - th4c ph m ây b c 8u tiên $ sinh viên v n d ng nh1ng ki n th:c ã h3c c'a nhi,u môn h3c vào gi i quy t nh1ng v n , k9 thu t th4c t m t cách t0ng h p Nhi m v c'a AMH thi t k tháp ch ng c t h Etanol - N c ho t ng liên t c v i nâng su t nh p li u : 1500 kg/h có n ng 15% mol etanol ,thu c s n ph m nh có n ng 85% mol etanol v i thu h i etanol 99% Em chân thành c m n q th8y b mơn Máy & Thi t B , b n sinh viên ã giúp em hoàn thành án Tuy nhiên, q trình hồn thành án khơng th$ khơng có sai sót, em r t mong q th8y góp ý, ch d.n CH ƠNG I : T NG QUAN I LÝ THUY T V CH NG C T: Ph ng pháp ch ng c t : AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i Ch ng c t qua trình phân tách h n h p l;ng (ho5c khí l;ng) thành c u t7 riêng bi t d4a vào s4 khác v, bay h i c'a chúng (hay nhi t sôi khác < áp su t), b=ng cách l5p i l5p l i nhi,u l8n trình bay h i - ng ng t , ó v t ch t i t> pha l;ng vào pha h i ho5c ng c l i Khác v i cô 5c, ch ng c t trình ó c dung mơi ch t tan ,u bay h i, cịn 5c q trình ó ch có dung mơi bay h i Khi ch ng c t ta thu c nhi,u c u t7 th &ng c u t7 s? thu c b y nhiêu s n ph m N u xét h n gi n ch có h c u t7 ta thu c2s n ph m: s n ph m nh ch' y u g m g m c u t7 có bay h i l n (nhi t sôi nh; ), s n ph m áy ch' y u g m c u t7 có bay h i bé(nhi t sơi l n) #i v i h Etanol - N c s n ph m nh ch' y u g m etanol m t n c , ng c l i s n ph m áy ch' y u g m n c m t etanol Các ph ng pháp ch ng c t: c phân lo i theo:  Áp su t làm vi c : ch ng c t áp su t th p, áp su t th &ng áp su t cao Nguyên t-c c'a ph ng pháp d4a vào nhi t sôi c'a c u t7, n u nhi t sôi c'a c u t7 cao ta gi m áp su t làm vi c $ gi m nhi t sôi c'a c u t7  Nguyên lý làm vi c: liên t c, gián o n(ch ng n gi n) liên t c * Ch ng c t n gi n(gián o n): ph ng pháp u c s7 d ng tr &ng h p sau: + Khi nhi t sôi c'a c u t7 khác xa + Khơng ịi h;i s n ph m có tinh t cao + Tách h n h p l;ng kh;i t p ch t không bay h i + Tách s b h n h p nhi,u c u t7 * Ch ng c t h n h p hai c u t7 (dùng thi t b ho t ng liên t c) trình c th4c hi n liên t c, ngh ch dòng, nh,u o n  Ph ng pháp c t nhi t < áy tháp: c p nhi t tr4c ti p b=ng h i n c: th &ng c áp d ng tr &ng h p ch t c tách không tan n c V y: #i v i h Etanol – N c, ta ch3n ph ng pháp ch ng c t liên t c c p nhi t gián ti p b=ng n i un < áp su t th &ng AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i Thi t b ch ng c t: Trong s n xu t th &ng s7 d ng r t nhi,u lo i tháp nh ng chúng ,u có m t yêu c8u c b n di n tích b, m5t ti p xúc pha ph i l n , i,u ph thu c vào phân tán c'a l u ch t vaò l u ch t Tháp ch ng c t r t phong phú v, kích c/ :ng d ng ,các tháp l n nh t th &ng c :ng d ng công nghi p l3c hố d8u Kích th c c'a tháp : &ng kính tháp chi,u cao tháp tuA thu c su t l ng pha l;ng, pha khí c'a tháp tinh t c'a s n ph m Ta kh o sát lo i tháp ch ng c t th &ng dùng tháp mâm tháp chêm  Tháp mâm: thân tháp hình tr , thBng :ng phía có g-n mâm có c u t o khác $ chia thân tháp thành nh1ng o n b=ng nhau, mâm pha l;ng pha h i c cho ti p xúc v i Tùy theo c u t o c'a Ca, ta có: * Tháp mâm chóp : mâm b# trí có chép d ng:tròn ,xú b-p ,ch1 s… * Tháp mâm xuyên l : mâm b# trí l có &ng kính (3-12) mm  Tháp chêm(tháp m): tháp hình tr , g m nhi,u o n n#i v i b=ng m5t bích hay hàn V t chêm c cho vào tháp theo m t hai ph ng pháp: x p ng.u nhiên hay x p th: t4 * So sánh u nh c i$m c'a lo i tháp : Tháp chêm u i$m: Nh c i$m: - n gi n - Tr< l4c th p - Hi u su t th p - 0n nh Tháp mâm xuyên lo - Hi u su t t ng #i cao - Ho t ng 0n nh - Làm vi c v i ch t l;ng b n - Tr< l4c cao - Yêu c8u l-p 5t kh-t khe -> l-p Ca th t phBng - Thi t b n5ng Tháp mâm chóp - Hi u su t cao - Ho t ng 0n nh - C u t o ph:c t p - Tr< l4c l n - Không làm vi c v i ch t l;ng b n Nh n xét: tháp mâm xuyên l tr ng thái trung gian gi1a tháp chêm tháp mâm chóp Nên ta ch3n tháp ch ng c t tháp mâm xuyên l V y: Ch ng c t h Etanol - N c ta dùng tháp mâm xuyên l ho t ng liên t c < áp su t th &ng, c p nhi t gián ti p < áy tháp II GI I THI U SƠ B NGUYÊN LI U : Nguyên li u h n h p Etanol - N c Etanol: (Còn g3i r u etylic , c n êtylic hay c n th4c ph m) Etanol có cơng th:c phân t7: CH3-CH2-OH, kh#i l ng phân t7: 46 vC Là ch t l;ng có mùi 5c tr ng, không c, tan nhi,u n c  M t s# thông s# v t lý nhi t ng c'a etanol: + Nhi t sôi < 760(mmHg): 78.3oC + Kh#i l ng riêng: d420 = 810 (Kg/m3)  Tính ch t hóa h3c: AMH Q Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i T t c ph n :ng hoá h3c x y < nhóm hydroxyl (-OH) c'a etanol th$ hi n tính ch t hố h3c c'a * Ph n :ng c'a hydro nhóm hydroxyl: CH3-CH2-OH CH3-CH2-O- + H+ H=ng s# phân ly c'a etanol: K CH −CH −OH = 10 −18 , etanol ch t trung tính + Tính acid c'a r u th$ hi n qua ph n :ng v i kim lo i ki,m, Natri hydrua(NaH), Natri amid(NaNH2): CH3-CH2-ONa + H2 CH3-CH2-OH + NaH Natri etylat −14 Do K CH −CH −OH < K H O = 10 : tính acid c'a r u nh; h n tính acid c'a n c, nên mu#i Natri etylat tan n c s? b thuD phân thành r u tr< l i + Tác d ng v i acid t o ester: R u etanol có tính baz t ng ng v i n c Khi r u tác d ng v i acid vô c H2SO4, HNO3 acid h1u c ,u t o ester Lạnh CH3-CH2O-SO3-H + H2O CH3-CH2-OH + HO-SO3-H 3 2 + CH3-CH2O-H + HO-CO-CH3 H CH3-COO-C2H5 + H2O * Ph n :ng nhóm hydroxyl: CH3-CH2-X + H2O + Tác d ng v i HX: CH3-CH2-OH + HX + Tác d ng v i Triclo Ph#t pho: CH3-CH2-OH + PCl3 CH3-CH2-Cl + POCl + HCl + Tác d ng v i NH3: CH3-CH2-OH + NH3 + Ph n :ng t o eter tách lo i n c: 2CH3-CH2-OH H2SO4 (CH3-CH2)2O Al2O3 t C2H5-NH2 + H2O o + H2 O o CH3-CH2-OH >150 C H2SO4 CH2=CH2 + H2 O o >150 C * Ph n :ng hydro oxy hoá: CH3-CH2-OH Cu CH3-CHO + H2 o 200-300 C  Eng d ng: etanol có nhi,u :ng d ng h n metanol, óng m t vai trò quan tr3ng n,n kinh t qu#c dân Nó nguyên li u dùng $ s n su t h n 150 m5t hàng khác c :ng d ng r ng rãi ngành: công nghi p n5ng, y t d c, qu#c phịng, giao thơng v n t i, d t, ch bi n g nông nghi p + Công nghiệp cao su tổng hợp + Dung môi hữu cơ:pha sơn + Động lực + Nguyên liệu + Rượu mùi + Dấm Nhiên liệu AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i + Thuốc súng khơng khói + Nhiên liệu hoả tiễn, bom bay S tóm t t v trí c a etanol ngành công nghi p  Ph ng pháp i,u ch : có nhi,u ph ng pháp i,u ch etanol: hydrat hoá etylen v i xúc tác H2SO4; thuD phân d.n xu t halogen ester c'a etanol un nóng v i n c xúc tác dung d ch baz ; hydro hoá aldyhyt acêtic; t> h p ch t c kim… Trong công nghi p, i,u ch etanol b=ng ph ng pháp lên men t> ngu n tinh b t r &ng Nh1ng nFm g8n ây, < n c ta công ngh s n su t etanol ch' y u s7 d ng ch'ng n m men Saccharomyses cerevisiae $ lên men tinh b t: C6 H O 2C2H5OH + 2CO2 + 28 Kcal Nấm men Trong ó: 95%Zymaza nguyên li u chuy$n thành etanol CO2 5% nguyên li u chuy$n thành s n ph m ph : glyxêrin, acid sucxinic, d8u fusel, metylic acid h1u c (lactic, butylic…) 2.N c: Trong i,u ki n bình th &ng: n c ch t l;ng không màu, không mùi, không v nh ng kh#i n c dày s? có màu xanh nh t Khi hóa r-n có th$ t n t i < d ng d ng tinh th$ khác nhau: Kh#i l ng phân t7 : 18 g / mol : g / ml Kh#i l ng riêng d4 c Nhi t nóng ch y : 0C Nhi t sôi : 1000 C N c h p ch t chi m ph8n l n trái t (3/4 di n tích trái t n c bi$n) r t c8n thi t cho s4 s#ng N c dung môi phân c4c m nh, có kh nFng hồ tan nhi,u ch t dung môi r t quan tr3ng k9 thu t hóa h3c H n h p Etanol – N c: AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i Ta có b ng thành ph8n l;ng (x) – h i (y) nhi t N c < 760 mmHg: sôi c'a h n h p Etanol - x(%phân mol) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y(%phân mol) 33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100 100 90,5 86,5 83,2 81,7 80,8 80 79,4 79 78,6 78,4 78,4 o t( C) y(%mol) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 x(%mol) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i III CÔNG NGH CH NG C T H ETANOL – N C: Etanol m t ch t l;ng tan vô h n H2O, nhi t sôi 78,30C < 760mmHg, nhi t sôi c'a n c 100oC < 760mmHg : h i cách bi t xa nên ph ng pháp hi u qu $ thu etanol có tinh t cao ph ng pháp ch ng c t Trong tr &ng h p này, ta không th$ s7 d ng ph ng pháp 5c c u t7 ,u có kh nFng bay h i, khơng s7 d ng ph ng pháp trích ly c6ng nh ph ng pháp h p th ph i a vào m t khoa m i $ tách, có th$ làm cho trình ph:c t p h n hay q trình tách khơng c hồn tồn *S qui trình công ngh ch ng c t h Etanol – n c: Chú thích kí hi u qui trình: B n ch:a nguyên li u B m B n cao v L u l ng k Thi t b trao 0i nhi t v i s n ph m áy Thi t b gia nhi t nh p li u B y h i Tháp ch ng c t Nhi t k 10 Ap k 11 Thi t b ng ng t s n ph m nh 12 N i un 13 Thi t b làm ngu i s n ph m nh 14 B n ch:a s n ph m nh 15 B n ch:a s n ph m áy 16 B ph n phân dòng * Thuy t minh qui trình cơng ngh : H n h p etanol – n c có n ng etanol 15% ( theo phân mol), nhi t kho ng 280C t i bình ch:a nguyên li u (1) c b m (2) b m lên b n cao v (3) T> ó c a n thi t b trao 0i nhi t (5) ( trao 0i nhi t v i s n ph m áy ) Sau ó, h n h p 10 AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i Suy ra: rt = 1/1944,444 (m2.oK/W) V y: qt = 1944,444.(tw1-tw2) (IV.20) * Xác nh h s# c p nhi t c'a s n ph m áy #ng nh;: V n t#c n c i #ng ngoài: vW = GW 1006,76 = 2 3600.ρ W π ( D tr − d ng ) 3600.971,8 π (0,034 − 0,025 2) = 0,69(m/s) &ng kính t ng ng: dtd = Dtr –dng = 0,034- 0,025 = 0,009 (m) Chu n s# Reynolds : v d ρ 0,69.0,009.971,8 = 16289,9 > 104 : ch Re W = W td W = ch y r#i, −3 µW 0,355.10 cơng th:c xác nh chu n s# Nusselt có d ng: NuW = 0,021.ε l ReW 0,8 PrW 0, 43 ( PrW 0, 25 ) Prw1 Trong ó: + εl : h s# hi u ch nh ph thu c vào ReW tD l chi,u dài #ng v i &ng kính #ng:ReW=16289,9 ,ch3n εl =1 + PrW : chu n s# Prandlt c'a s n ph m áy < ˆ80oC, xem s n ph m g8n nh n c nên PrW = 2,21 Suy ra: NuW = 70,114 Prw1 0, 25 H s# c p nhi t c'a s n ph m áy #ng ngoài: NuW λW 70,114.0,675 5258,569 αW = = = 0, 25 , 25 d td Prw1 0,009 Prw1 Nhi t t i phía s n ph m áy: qW = α W (t tbD − t w1 ) = 5258,569 Prw1 0, 25 (80 − t w1 ) (W/m2) (IV.21) Ch3n: tw1 = 72,1oC : Khi ó xem:Prw1 ~ 2,487 (tra < tw1) T> (IV.21): qW = 5258,569 (80 − 72,1) = 33080,779 (W/m ) 0, 25 2,487 Xem nhi t t i m t mát không k$: qt = qW =33080,779 (W/m2) qt =55,087oC 1944,444 72,1 + 55,087 o = = 63,594 C T> (IV.20), ta có: tw2 = tw1Suy ra: ttbw = t w1 + t w 2 Các tính ch t lý h3c c'a dịng nh p li u c tra < tài li u tham kh o [4 (t p 1)] :ng v i nhi t trung bình ttbw = 63,594 oC: + Nhi t dung riêng: cR = 3,947 (KJ/kg ) 46 AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i + nh t ng l4c: µR = 0,6987.10-3 (N.s/m2) + H s# d.n nhi t: λR = 0,5479 (W/moK) c µ 3947.0,6987.10 −3 Khi ó: Prw2 = R R = = 5,033 λR 0,5479 T> (IV.19): qF = 4822,267 (55,087 − 43,275) = 33174,028 (W/m ) 0, 25 5,033 Ki$m tra sai s#: ε= qW − q F qW = 33080,779 − 33174,028 33080,779 =0,282% < 5%: tho V y: tw1 = 72,1oC tw2 = 55,087oC 5258,569 2o = 4187,440 (W/m C) , 25 2,487 4822,267 2o αF = = 3219,529 (W/m C) 0, 25 5,033 2o T> (IV.18): K = = 940,145 (W/m C) 1 + + 3219,529 1944,444 4187,440 Khi ó: α W = T> (IV.17), b, m5t truy,n nhi t trung bình: Ftb = 46,926.1000 = 1,367 (m2) 940,145.35,119 Suy chi,u dài #ng truy,n nhi t : L= 1,367 = 18,9 (m) 0,025 + 0,021 π Ch3n: L = 20(m),(d4 tr1 kho ng 20%) Ki$m tra: 20 L = = 952,38 > 50 εl = 1: tho d tr 0,021 V y: thi t b trao 0i nhi t gi1a dòng nh p li u thi t b truy,n nhi t #ng l ng #ng v i chi,u dài #ng truy,n nhi t L = 20(m), chia thành 10 dãy, m i dãy dài (m) Thi t gia nhi t nh p li u : Ch3n thi t b gia nhi t nh p li u thi t b truy,n nhi t #ng l ng #ng Ong truy,n nhi t c làm b=ng thép X18H10T, kích th c #ng trong:25x2; kích th c #ng ngồi: 38x2 Dịng nh p li u i #ng 25x2 (#ng trong) v i nhi t 8u: t”F =58,55oC ,nhi t o cu#i: tF =84,85 C Ch3n h i #t h i n c at, i #ng 38x2(#ng ngoài) Tra tài li u tham kh o [4 (t p 1)], ta có: + Nhi t sơi: tsN = 100oC + An nhi t ng ng t : rN = 2260 (KJ/kg) 47 AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i Các tính ch t lý h3c c'a dòng nh p li u :ng v i nhi t trung bình ttbF = c tra < tài li u tham kh o [4 (t p 1)] t " F +t F =71,7oC: + Nhi t dung riêng: cF = 3,968 (KJ/kg ) + Kh#i l ng riêng: ρF = 937,58 (Kg/m3) + nh t ng l4c: µF = 0,5786.10-3 (N.s/m2) + H s# d.n nhi t: λF = 0,5652 (W/moK) a Su t l ng h i n c c1n dùng : L ng nhi t c8n t i cung c p cho dòng nh p li u: Qc = Su t l GF 1500 cF.(tF – t”F) = 3,968.(84,85 –58,55)=43,48 (KW) 3600 3600 ng h i n GhN = c c8n dùng: Qc 43,48 = = 0,0192 (Kg/s) rN 2260 b Xác nh b2 m6t truy2n nhi t : B, m5t truy,n nhi t c xác nh theo ph Ftb = Qt K ∆t log ng trình truy,n nhi t: ,(m2) (IV.22) V i: + K : h s# truy,n nhi t trung bình logarit + ∆tlog : nhi t  Xác nh ∆tlog : Ch3n ki$u truy,n nhi t ng c chi,u, nên: ∆t log =  (100 − 58,55) − (100 − 84,85) o = 23,832 ( K) 100 − 58,55 Ln 100 − 84,85 Xác nh h s& truy2n nhi t K: H s# truy,n nhi t K c tính theo công th:c: K= 1 + Σrt + ,(W/m2.oK) (IV.23) αF αN V i: + αF : h s# c p nhi t c'a dòng nh p li u (W/m2.oK) + αN : h s# c p nhi t c'a h i n c (W/m2.oK) + rt : nhi t tr< c'a thành #ng l p cáu * Xác nh h s# c p nhi t c'a dòng nh p li u #ng nh;: V n t#c dịng nh p li u i #ng ngồi: vF = GF 1500 = = 1,2825 (m/s) 3600.ρ F π d ng 3600.937,58 π 0,0212 Chu n s# Reynolds : 48 AMH Quá Trình Thi t B Re F = GVHD : Lê Xuân H i v F d td ρ F = 1,2825.0,009.937,58 = 4366261 > 104 : ch −3 0,5786.10 µF r#i, cơng th:c xác nh chu n s# Nusselt có d ng: Nu F = 0,021.ε l Re F 0,8 PrF 0, 43 ( ch y PrF 0, 25 ) Prw2 Trong ó: + εl : h s# hi u ch nh ph thu c vào ReW tD l chi,u dài #ng v i &ng kính #ng:ReF=4366262,ch3n εl =1 + PrF : chu n s# Prandlt c'a dòng nh p li u < 74,033oC, nên c µ 3968.0,5786.10 −3 PrF = F F = = 4,062 λF 0,5652 Suy ra: Nu F = 249,521 Prw 0, 25 H s# c p nhi t c'a dòng nh p li u #ng nh;: Nu F λ F 249,521.0,5652 6715,679 = = αF = 0, 25 0, 25 d td Prw 0,009 Prw Nhi t t i phía dịng nh p li u: q F = α F (t w2 − t tbF ) = 6715,679 Prw2 0, 25 (t w2 − 71,7) (W/m2) (IV.24) V i tw2 : nhi t c'a vách ti p xúc v i dòng nh p li u (trong #ng nh;) * Nhi t t i qua thành #ng l p cáu: qt = t w1 − t w2 , (W/m2) Σrt Trong ó: + tw1 : nhi t c'a vách ti p xúc v i h i n c (ngoài #ng nh;) δ + Σrt = t + r1 + r2 λt B, dày thành #ng: δt = 2(mm) H s# d.n nhi t c'a thép không g : λt = 17,5 (W/moK) Nhi t tr< trung bình c'a l p b n #ng v i n c s ch: r1 = 1/5000 (m2.oK/W) Nhi t tr< l p c u phía s n ph m nh: r2 = 1/5000 (m2.oK/W) Suy ra: rt = 1/1944,444 (m2.oK/W) V y: qt = 1944,444.(tw1-tw2) (IV.25) * Xác nh h s# c p nhi t c'a h i n c #ng nh;: &ng kính t ng ng: dtd = Dtr –dng = 0,034- 0,025 = 0,009 (m) H s# c p nhi t c'a h i n c c xác nh theo cơng th:c: 49 AMH Q Trình Thi t B αN= 0,725 A = GVHD : Lê Xuân H i (t sN , 25 rN − t w1 ).d td 2260.1000 = 0,725 A (100 − t w1 ).0,009 , 25 91,265 A (100 − t w1 ) 0, 25 V i: + A : h s# ph thu c vào tính ch t v t lý n c theo nhi t , < tài li u tham kh o [2] Nhi t t i phía h i n c: q N = α N (t sN − t w1 ) = 91,265 A.(100 − t w1 ) , 75 (W/m ) (IV.26) Ch3n: tw1 = 97,15oC : Khi ó, < nhi t trung bình 100 + 97,15 = 98,575oC ta tra c tra c A = 178,36 T> (IV.26): qN =91,265.178,36.(100 – 97,15)0,75 = 35705,52(W/m2) Xem nhi t t i m t mát không k$: qt = qW =35705,52 (W/m2) qt =78,79oC 1944,444 97,15 + 78,79 o = = 88,06 C T> (IV.25), ta có: tw2 = tw1Suy ra: ttbw = t w1 + t w 2 Các tính ch t lý h3c c'a dòng nh p li u c tra < tài li u tham kh o [4 (t p 1)] :ng v i nhi t trung bình ttbw = 88,06 oC: + Nhi t dung riêng: cR = 4,0204 (KJ/kg ) + nh t ng l4c: µR = 0,4517.10-3 (N.s/m2) + H s# d.n nhi t: λR = 0,588 (W/moK) c µ 4,0204.0,4517.10 −3 = 3,088 Khi ó: Prw2 = R R = λR 0,588 T> (IV.24): qF = 6715,679 (78,79 − 71,7) = 35903,98 (W/m ) 0, 25 3,088 Ki$m tra sai s#: ε= qN − q F qN = 35705,52 − 35903,98 35903,98 =0,56% < 5%: tho V y: tw1 = 97,15oC tw2 = 78,79oC 91,265.178,36 2o = 12868,909 (W/m C) , 25 (100 − 97,15) 6715,679 2o αF = = 5066,063 (W/m C) 0, 25 3,088 2o T> (IV.23): K = = 1266,810 (W/m C) 1 + + 5066,063 1944,444 12868,909 Khi ó: α N = 50 AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i T> (IV.22), b, m5t truy,n nhi t trung bình: Ftb = 43,48.1000 = 1,314 (m2) 1266,81.26,13 Suy chi,u dài #ng truy,n nhi t : L= 1,314 = 18,18 (m) 0,025 + 0,021 π Ch3n: L = 20(m),(d4 tr1 kho ng 20%) Ki$m tra: 20 L = = 952,38 > 50 εl = 1: tho d tr 0,021 V y: thi t b gia nhi t dòng nh p li u thi t b truy,n nhi t #ng l ng #ng v i chi,u dài #ng truy,n nhi t L = 20(m), chia thành 10 dãy, m i dãy dài (m) II TÍNH TỐN BƠM NH P LI U: Tính chi2u cao b n cao v : Ch3n &ng kính #ng d.n nguyên li u (nh p li u): d = 50 (mm), nhám c'a #ng ε=0,1(mm) Các tính ch t lý h3c c'a dịng nh p li u c tra < tài li u tham kh o [4 (t p 1)] :ng v i nhi t trung bình ttbF = t F + t'F = 56,425 oC: + Kh#i l ng riêng: ρF = 947,513 (Kg/m3) + nh t ng l4c: µF = 0,7978.10-3 (N.s/m2) V n t#c c'a dòng nh p li u #ng d.n: vF = a T=n th t QF 1500 = = 0,217 (m/s) 3600.ρ F π d 3600.947,513 π 0,05 (ng &ng d8n: h1 = λ1 l1 v + Σξ F d1 2.g (m) V i: + λ1 : h s# ma sát &ng #ng + l1 : chi,u dài &ng #ng d.n, ch3n l1 = 20(m) + d1 : &ng kính #ng d.n, d1 = d = 0,05(m) + ξ1 : t0ng h s# t0n th t c c b + vF : v n t#c dòng nh p li u #ng d.n, vF = 0,149(m/s) * Xác nh λ1 : Chu n s# Reynolds c'a dòng nh p li u #ng: v d ρ 0,217.0,05.947,513 Re1 = F F = = 13253,3 µF 0,7978.10 −3 Theo tài li u tham kh o [4 (t p 1)], ta có: 51 AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i + Chu n s# Reynolds t i h n: Regh1= d1 50 = 0,1 ε + Chu n s# Reynolds b-t 8u xu t hi n vùng nhám: d1 50 = 220 0,1 =7289,343 =23,9.104 ε Suy ra: Regh1 < Re1< Ren1: khu v4c ch y , ó (tài li u tham kh o [4 (t p 1)]): Ren1= 220 100 λ1= 0,1 1,46 + d1 Re ε , 25 = 0,0345 * Xác nh ξ1: H s# t0n th t c'a dòng nh p li u qua: + 10 ch u#n cong: ξu1=10.1,1 = 11 + van (van c8u): ξv1= 3.10 = 30 + l8n t thu: ξt1 = 0,5 + l8n t m v trí nh p li u t i m5t t: z2 = hchân / + hn-p + (Nch ng+1) (h + δmâm ) = 0,145 + 0,215 + 11.(0,3 + 0,003) = 3,693 (m) + P1 : áp su t t i m5t thoáng (1-1), ch3n P1 = at + P2 : áp su t t i m5t thoáng (2-2) Xem ∆P=P2 –P1 =Nc t htl = 42 419,25 = 17608,5 (N/m2) + v1 : v n t#c t i m5t thoáng (1-1), xem v1 = 0(m/s) + v1 : v n t#c t i v trí nh p li u, v1 = vF = 0,217 (m/s) + hf1-2 : t0ng t0n th t #ng t> (1-1) n (2-2): hf1-2 = h1 + h2 + h3 = 0,135 + 4,217 + 4,388 = 8,74(m) V y: Chi,u cao b n cao v : Hcv = z2 + P2 − P1 v − v1 + hf1-2 + ρ F g g =3,693 + 17608,5 0,217 − + + 8,74 947,513.9,81 2.9,81 = 14,274(m) Ch3n Hcv = 15(m) Ch (1-1) n (2-2) + Hb : c t áp c'a b m Suy ra: Hb = (z2 – z1) + hhd = Hcv + hhd = 15 +4,86 =19,86(m.ch t l;ng) Ch3n hi u su t c'a b m: ηb = 0,8 Q H ρ g 1,7.19,86.964,2.9,81 Công su t th4c t c'a b m: Nb = b b F = 3600.η b 3600.0,8 = 110,08(W) = 0,148 (hp) Tóm l*i: $ m b o tháp ho t ng liên t c ta ch3n b m li tâm lo i XM Qb = 1,7 (m3/h) r u ch t không c h i 56 AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i CH ƠNG V : GIÁ THÀNH THI T B I TÍNH SƠ B GIÁ THÀNH C.A THI T B :  L ng thép X18H10T c8n dùng: G1 = 30m1+53.m2+ m3+ 2.m4 = 30.18,144 +53.6,567 + 893,54 + 2.14,694 = 1815,3 (Kg)  L ng thép CT3 c8n dùng: G2 = Gbích ghép #ng d.n π π = (2.4 .(0,1502-0,0602).0,012 + 2.1 (0,262-0,1502) 0,016) 7850 4 = 29,633 (Kg) S# l ng bulông c8n mua: n = 15.24 + 4.6 = 384 (bulơng)  Th$ tích v t li u cách nhi t c8n dùng: V = π.(Dt + St ).δa H = π.(0,7 + 0,003).0,02.14,5 = 0,754(m3)  Chi,u dài #ng d.n: * Ong 25mm: L1= Lb +LTBT N +LTBGN +Ln i un +LTBnt +LTBln = 18+ 20 + 20 + 91.2,8 + 117.2 + 20.2 ~587(m) * Ong (31-50)mm: L2= Ld.n + LTBGN +LTBT N +l1 = 40 +20 +20 +20 = 100(m) * Ong 100mm: ch3n #ng d.n h i < nh áy tháp: L3 = 10(m)  Kính quan sát: &ng kính là:100(mm), dày 5(mm) π S = 0,12 = 0,0157(m2)   B ph n n#i cong #ng: Nh1ng ch quay ng c #ng ta dùng b ph n n#i #ng cong 90o * N#i #ng 25mm: 11.2 + + 2.2 = 27 (cái) * N#i #ng (31-50)mm: 10 + 11.2 + = 33 (cái)  V y: s# ti,n mua v t t ch t o thi t b 113292834 ( ng) Ti,n gia công ch t o thi t b (gia cơng ph:c t p, xác cao) b=ng 500% ti,n v t t : 500%.113292834 = 566464170 ( ng) Tóm l*i: Chi phí 8u t : 679757004( ng) T0ng chi phi 8u t (bao g m chi phí phát sinh) c ch3n 700 (tri u ng) V t li u Thép X18H10T S# l ng 1815,3 (kg) n gía 50000 ( /kg) Thành ti,n 90765000 57 AMH Quá Trình Thi t B GVHD : Lê Xuân H i Thép CT3 29,633 (kg) 10000 ( /kg) 296330 Bulông 384 (bulông) 3000 ( /bulông) 1152000 V t li u cách nhi t 0,745 (m3) 4000000 ( /m3) 3016000 Ong d.n 25mm 587 (m) 15000 ( /m) 8805000 Ong d.n (31-50)mm 100 (m) 20000 ( /m) 2000000 Ong d.n 100mm 10 (m) 40000 ( /m) 400000 B ph n n#i 25mm 27 (cái) 30000 ( /cái) 810000 B ph n n#i (31-50)mm 33 (cái) 50000 ( /cái) 1650000 B m 2.0,148 (hp) 700000 ( /hp) 89600 ng (cái) 600000 ( /cái) 600000 i n tr< t4 ghi (cái) 200000 (cái) 1000000 ng k (