Đề tài Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều không lấy hơi phụ có phòng đốt ngoài thẳng đứng, cô đặc dung dịch NaNO3 với năng suất 3,4 kg/s

tranquang141994@gmail.com TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN QT - TB CƠNG NGHỆ HÓA HỌC VÀ THỰC PHẨM -🕮 - ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc nồi xuôi chiều không lấy phụ có phịng đốt ngồi thẳng đứng, đặc dung dịch NaNO3 với suất 3,4 kg/s GVHD: TS Cao Thị Mai Duyên SVTH: Nguyễn Thắng MSSV: 20175158 HÀ NỘI - 2021 tranquang141994@gmail.com VIỆN KỸ THUẬT HỐ HỌC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MƠN Q TRÌNH –THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HỐ VÀ THỰC PHẨM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên: Nguyễn Thắng Lớp: KTHH 03 MSSV: 20175158 Khóa: 62 I Đầu đề thiết kế: Tính tốn, thiết kế hệ thống đặc hai nồi cô đặc m xuôi chiều làm việc liên tục, dùng để dung dịch NaN𝑂3, suất F= 3,4 kg/s, chiều cao ống truyền nhiệt: H = II Các số liệu ban đầu: Nồng độ đầu dung dịch: 10 % khối lượng; Nồng độ cuối dung dịch: 25 % khối lượng; Áp suất đốt nồi 1: at; Áp suất ngưng tụ: 0,2 at III Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Phần mở đầu Vẽ thuyết minh sơ đồ công nghệ (bản vẽ A4) Tính tốn kỹ thuật thiết bị Tính chọn thiết bị phụ Kết luận Tài liệu tham khảo IV Các vẽ - Bản vẽ dây chuyền công nghệ: - Bản vẽ lắp thiết bị chính: V Cán hướng dẫn: VI Ngày giao nhiệm vụ: VII Ngày phải hoàn thành: Phê duyệt Bộ môn khổ A4; khổ A1 TS Cao Thị Mai Duyên ngày 10 tháng 10 năm 2021 Ngày 10 tháng 10 năm 2021 Người hướng dẫn tranquang141994@gmail.com Mục Lục LỜI MỞ ĐẦU PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sản phẩm NaNO3 1.2 Sơ lược q trình đặc 1.3 Sơ đồ - Mô tả dây chuyền sản xuất 1.3.1 Bản vẽ sơ đồ dây chuyền sản xuất 1.3.2 Nguyên lý làm việc hệ thống PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 Tính tốn lượng thứ bốc khỏi hệ thống (W) 2.2 Tính tốn lượng thứ bốc nồi 2.3 Tính nồng độ cuối dung dịch nồi 2.4 Tính chênh lệch áp suất chung hệ thống (∆P) 2.5 Xác định áp suất, nhiệt độ đốt cho nồi 2.6 Tính nhiệt độ ti’ (oC), áp suất thứ p’i (at) khỏi nồi 2.7 Tính tổn thất nhiệt độ cho nồi 10 2.7.1 Tính tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh tăng cao ∆i’’ 10 2.7.2 Tính tổn thất nhiệt độ nồng độ ∆i’ 11 2.7.3 Tổn thất nhiệt độ trở lực đường ống ∆i’’’ 12 2.7.4 Tính tổng tổn thất nhiệt độ hệ thống 12 2.8 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ thống 2.9 Thiết lập phương trình cân nhiệt để tính lượng đốt D lượng thứ Wi nồi 12 14 2.9.1 Sơ đồ cân nhiệt lượng 14 2.9.2 Tính nhiệt dung riêng dung dịch NaNO3 14 2.9.3 Các thông số nước ngưng 15 2.9.4 Lập phương trình cân nhiệt lượng 15 2.10 Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình nồi 17 2.10.1 Tính hệ số cấp nhiệt α1 ngưng tụ 17 2.10.2 Tính nhiệt tải riêng phía ngưng tụ 19 tranquang141994@gmail.com 2.10.3 Tính hệ số cấp nhiệt α2 từ bề mặt đốt đến chất lỏng sơi 19 2.10.4 Tính nhiệt tải riêng phía dung dịch 24 2.10.5 So sánh q1i q2i 24 2.11 Xác định hệ số truyền nhiệt nồi 25 2.12 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích nồi 25 2.13 So sánh ∆Ti* ∆Ti 26 2.14 Tính bề mặt truyền nhiệt F 26 PHẦN 3: TÍNH TỐN CƠ KHÍ 3.1 Buồng đốt nồi cô đặc 27 27 3.1.1 Xác định số ống buồng đốt 27 3.1.2 Xác định đường kính buồng đốt 28 3.1.3 Xác định chiều dày phòng đốt 28 3.1.4 Tính chiều dày lưới đỡ ống 30 3.1.5 Tính chiều dày đáy phịng đốt 32 3.1.6 Tra bích lắp đáy thân, số bulơng cần thiết để lắp ghép 34 3.2 Buồng bốc 34 3.2.1 Thể tích phịng bốc 34 3.2.2 Chiều cao phịng bốc hơi: 35 3.2.3 Chiều dày phòng bốc 35 3.2.4 Chiều dày nắp buồng bốc 36 3.2.5 Tra bích để lắp nắp vào thân buồng bốc 37 3.3 Tính số chi tiết khác 37 3.3.1 Tính đường kính ống nối dẫn hơi, dung dịch vào 37 3.3.2 Tính tai treo chân đỡ 43 3.3.3 Chọn kính quan sát 49 3.3.4 Tính bề dày lớp cách nhiệt 49 PHẦN 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Tính thiết bị ngưng tụ Baromet 53 53 4.1.1 Tính lượng nước lạnh Gn cần thiết để ngưng tụ 53 4.1.2 Tính đường kính Dtr thiết bị ngưng tụ 54 tranquang141994@gmail.com 4.1.3 Tính kích thước ngăn 54 4.1.4 Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ 55 4.1.5 Tính kích thước ống Baromet 56 4.1.6 Tính lượng khí khơng ngưng 58 4.2 Tính tốn bơm chân không 58 4.3 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 60 4.3.1 Nhiệt lượng trao đổi (Q) 60 4.3.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích 61 4.3.3 Bề mặt truyền nhiệt 65 4.3.4 Số ống truyền nhiệt 65 4.3.5 Đường kính thiết bị đun nóng 66 4.3.6 Tính vận tốc chia ngăn 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 tranquang141994@gmail.com LỜI MỞ ĐẦU Để trở thành kỹ sư kỹ thuật hóa học, học phần “Đồ án Quá trình thiết bị Cơng nghiệp hóa học – thực phẩm” đã giúp em bước đầu làm quen với công việc kỹ sư kỹ thuật hóa học thiết kế, sản xuất thiết bị phục vụ nhiệm vụ sản xuất Bộ mơn “Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học” cung cấp kiến thức cần thiết cho sinh viên đặc biệt kỹ sư máy hóa chất, giúp sinh viên hiểu có khả vận hành thiết bị máy móc cơng nghiệp sản xuất có liên quan Đây tảng bản, sở để kỹ sư hiểu sâu nghiên cứu sản xuất máy móc đại giới thời đại mà máy móc phát triển vũ bão Trong phạm vi “Đồ án môn học – Nhiệm vụ thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xôi chiều thiết bị có phịng đốt ngồi thẳng dùng để đặc dung dịch NaNO3” đề cập đến việc tính tốn thiết kế thiết bị chính, phụ tính khí hệ thống Để hồn thành đồ án em đã nhận sự giúp đỡ lớn từ phía thầy cơ, gia đình bạn bè Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn TS Cao Thị Mai Duyên đã giúp đỡ em tận tình để hồn thành đồ án Do thời gian kiến thức hạn chế nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến sự góp ý thầy để đồ án hồn thiện Em xin chân thành cảm ơn! tranquang141994@gmail.com PHẦN 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu sản phẩm NaNO3 a, Tính chất vật lý - Natri Nitrat thường dạng tinh thể khơng màu, khối lượng riêng 2,265 g/𝑐𝑚3, có nhiệt độ nóng chảy 𝑡𝑛𝑐 = 312℃ - Natri Nitrat tan nước, chất điện li mạnh - Để ngồi khơng khí chúng bị chảy hấp thụ nước khơng khí - NaN𝑂3 kha bền với nhiệt (chúng thăng hoa chân khơng 380-500 ℃ ) b, Tính chất hóa học - Ở nhiệt độ cao NaN𝑂3 chất oxi hóa mạnh - Khi bị đun nóng NaN𝑂3 bị phân hủy tạo thành muối Nitrit oxi 𝑡° 2NaN𝑂3 → 2NaN𝑂2 + 𝑂2 - Phản ứng với Cu môi trương Axit: 2N𝑂3 − + 3𝐶𝑢 + 8𝐻+ → 3𝐶𝑢2++ 2NO + 4𝐻2𝑂 c, Ứng dụng - Trong thiên nhiên, chủ yếu khai thác ChiLe nên gọi sanpet Chi Lê - Dùng để điều chế axit nitric, phân đạm, dùng công nghiệp thủy tinh, luyện kim, độ tinh khiết 99,3 %, dùng thí nghiệm cơng nghiệp, dân dụng - Dùng làm thuốc nổ đen 1.2 Sơ lược q trình đặc a, Q trình đặc Q trình đặc q trình làm đậm đặc dung dịch việc đun sơi Đặc điểm q trình dung môi tách khỏi dung dịch dạng hơi, chất hoà tan giữ lại dung dịch, đó, nồng độ dung dịch tăng lên Khi bay hơi, nhiệt độ dung dịch thấp nhiệt độ sôi, áp suất dung môi mặt dung dịch lớn áp suất riêng phần khoảng trống mặt thống dung dịch nhỏ áp suất chung.Trạng thái bay có thể xảy nhiệt độ khác nhiệt độ tăng tốc độ bay lớn, sự bốc (ở trạng thái sơi) diễn lịng dung dịch( tạo thành bọt) áp suất dung môi tranquang141994@gmail.com áp suất chung mặt thoáng , trạng thái sơi có nhiệt độ xác định ứng với áp suất chung nồng độ dung dịch đã cho Trong q trình đặc, nồng độ dung dịch tăng lên, đó mà số tính chất dung dịch thay đổi Điều có ảnh hưởng đến q trình tính tốn, cấu tạo vá vận hành thiết bị cô đặc Khi nồng độ tăng, hệ số dẫn nhiệt 𝜆, nhiệt dung riêng C, hệ số cấp nhiệt 𝛼 dung dịch giảm Ngược lại, khối lượng riêng 𝜌, độ nhớt 𝜈, tổn thất nồng độ Δ’ tăng Đồng thời tăng nồng độ tăng điều kiện tạo thành cặn bám bề mặt truyền nhiệt, tính chất đó làm giảm bề mặt truyền nhiệt thiết bị Hơi dung mơi tách q trình cô đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đun nóng thiết bị khác, dùng thứ để đun nóng cho thiết bị ngồi hệ thống ta gọi đó phụ Q trình đặc tiến hành thiết bị cô đặc nồi nhiều nồi, làm việc liên tục gián đoạn Quá trình đặc thực áp suất khác tuỳ theo yêu cầu kĩ thuật, làm việc áp suất thường dùng thiết bị hở, làm việc áp suất thấp dùng thiết bị kín đặc chân khơng có ưu điểm giảm bề mặt truyền nhiệt (khi áp suất giảm nhiệt độ sôi dung dịch giảm dẩn đến hiệu số nhiệt độ đốt dung dịch tăng) b, Cô đặc nhiều nồi Cơ đặc nhiều nồi q trình sử dụng thứ thay cho đốt, đó nó có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt Ngun tắc q trình đặc nhiều nồi tóm tắt sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch đun nóng đốt, thứ nồi đưa vào đun nồi thứ hai, thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba thứ nồi cuối vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch vào từ nồi sang nồi kia, qua nồi bốc môt phần, nồng độ dần tăng lên Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt nồi phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dịch sơi, hay nói cách khác chênh lệch áp suất đốt thứ nồi, nghĩa áp suất làm việc nồi phải giảm dần thứ nồi trước đốt nồi sau.Thông thường nồi đầu làm việc áp suất dư, nồi cuối làm việc áp suất thấp áp suất khí Trong loại hệ thống đặc nhiều nồi hệ thống đặc nhiều nồi xi chiều sử dụng nhiều tranquang141994@gmail.com Ưu điểm loại dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ sự chênh lệch áp suất nồi, nhiệt độ sôi nồi trước lớn nồi sau, đó dung dịch vào nồi (trừ nồi đầu) có nhiệt độ cao nhiệt độ sôi, kết dung dịch làm lạnh đi, lượng nhiệt làm bốc thêm phần nước làm trình tự bốc Nhược điểm: nhiệt độ dung dịch nồi sau thấp dần nồng độ dung dịch lại tăng dần làm cho độ nhớt dung dịch tăng nhanh, kết hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu đến nồi cuối Hơn nữa, dung dịch vào nồi đầu có nhiệt độ thấp nhiệt độ sôi nên cần phải tốn thêm lượng đốt để đun nóng dung dịch Trong cơng nghệ hố chất thực phẩm, Cơ đặc q trình làm bay phần dung môi dung dịch chứa chất tan không bay nhiệt độ sôi; với mục đích: + Làm tăng nồng độ chất hồ tan dung dịch + Tách chất hoà tan dạng rắn (kết tinh) + Tách dung môi dạng nguyên chất.v.v 1.3 Sơ đồ - Mô tả dây chuyền sản xuất 1.3.1 Bản vẽ sơ đồ dây chuyền sản xuất (Bản vẽ tay A4 đính kèm) Chú thích: Thùng chứa dung dịch đầu 2, 2’ Bơm Thùng cao vị Lưu lượng kế Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 6, 6’ Buồng đốt nồi cô đặc 7, 7’ Buồng bốc nồi cô đặc Thiết bị ngưng tụ baromet Thiết bị thu hồi bọt 10 Thùng chứa nước 11 Thùng chứa sản phẩm tranquang141994@gmail.com 12 Bơm chân không tranquang141994@gmail.com tT1 = t1 - ∆𝑡1= 151,1 – 7,5 = 143,6 oC ⇨ Ta có: tm = 151,1 - 7,5 = 147,35 oC Tra bảng [2 – 29] 🡺 A = 195,1 0,25 2117.10 Thay số: 𝛼1 = 2,04.195,1 ( 7,5.6 = 5861,58 (W/m2 độ) ) Nhiệt tải riêng phía ngưng tụ [W/m2] q1 = α1 ∆𝑡1 Thay số: q1 = 5861,58.7,5 = 43961,83 (W/m2) Hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xốy Theo cơng thức V.40 [2 – 14] có: Nu = 0,021 Ԑ Re0,8.Pr0,43( 𝑃𝑟 )0,25 Mà: 𝑁𝑢 = 𝛼2.𝑑 Nên: 𝛼 𝐸2𝑘.=𝑅𝑒0,021 𝑃𝑟𝑡 (V.33 [2-11]) 𝜆 𝜆 𝑑 0,8 𝑃𝑟 0,43 𝑃𝑟 )0,25 ( 𝑃𝑟 𝑇 Trong đó: Pr: chuẩn số Prandt Re: chuẩn số Reynold với Re = 10000 Ԑ1: hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng tỉ số chiều dài L đường kính d ống Chọn đường kính d = 21mm, L = 6m Ta có: 𝐿 = 𝑑 = 285,7 > 50 🡺 Ԑ1 = 0,021 ● Tính chuẩn số Pr: Pr = 𝐶𝑝 𝜇 [2 – 12] 𝜆 Cp: nhiệt dung riêng hỗn hợp, Cp = Co = 3767,4 (J/kg.độ) [2 – 15] tranquang141994@gmail.com 𝜇: độ nhớt dung dịch NaNO3 ngoại suy theo công thức Pavlov I.17, [1-85] 𝑡1−𝑡2 = const 1−2 Chọn chất lỏng chuẩn nước Chọn t1 = 10˚C ; t2 = 20˚C Tra bảng I.107, [1-101] ta có t1 = 10˚C x1 = 10% ta có μ1 = 1,38.10-3 N.s/m2 t2 = 20˚C x1 = 10% ta có μ2 = 1,07.10-3 N.s/m2 tranquang141994@gmail.com Tra bảng I.102, [1-94] ta có μ1 = 1,38.10-3 N.s/m2 → θ1 = 8,15˚C μ2 = 1,07.10-3 N.s/m2 → θ2 = 17,72˚C Áp dụng công thức Pavlov ta có 20−1 = 83,26 −20 = 78,26˚C →θ 3−17,72 17,72−8,1 Tra bảng I.102 [1-94], ta có μdd = 0,364.10-3 N.s/m2 Tra bảng I.59 [1 – 46], 𝜌: khối lượng riêng hỗn hợp ttb = 83,26 oC 𝜌 = 1034,95 (kg/m3) M: khối lượng mol dung dịch M = 𝑀𝑁𝑎𝑁𝑂3 𝑁𝑁𝑎𝑁𝑂3 + 𝑀𝐻2𝑂 𝑁𝐻2𝑂 = 85 𝑁𝑁𝑎𝑁𝑂3 + 18.(1 - 𝑁𝑁𝑎𝑁𝑂3 ) 𝑁𝑁𝑎𝑁𝑂3 : phần mol NaNO3 dung dịch 0,1 𝑥0 𝑁 𝑀 𝑁𝑎𝑁𝑂3 = 𝑁𝑎𝑁𝑂3 𝑥0 𝑀 𝑁𝑎𝑁𝑂3 = 85 0,1+1 − 0,1 85 18 − − 𝑥0 𝑀 𝐻2𝑂 ⇨ M = 85.0,023 + 18(1 - 0,023) = 19,541 Với A = 3,58.10 -8 ⇨ 𝜆 𝐶 = 𝐴 𝜌 = 3,58.10-8 3767,4 1034,95.3 √ 𝜌 √ 𝑀 1034,95 19,541 = 0,5242 W/m.độ −3 Thay số: Pr = 3767,4.0,364.10 = 2,616 0,5242 Hiệu số nhiệt độ phía thành ống: ∆𝑡𝑇 = tT1 – tT2 = q1.∑ 𝑟 Trong đó: tTi: nhiệt độ thành ống phía hỗn hợp = 0,023 tranquang141994@gmail.com ∑ 𝑟: tổng nhiệt trở bên ống truyền nhiệt ⇨ ∑ 𝑟 = 6.6.10-4 Thay số: ∆𝑡𝑇 = 43961,83.6,6.10-4 = 29,01 oC tranquang141994@gmail.com ⇨ tT2 = tT1 - ∆𝑡𝑇 = 143,6 –29,01 = 114,59 oC ∆t2 = tT2 – t2tb = 114,59 – 83,26 = 31,33 oC = 𝐶𝑝𝑡 𝜇 ● Tính chuẩn số Pr t 𝑡 𝜆𝑡 Trong đó: 𝐶𝑝𝑡: nhiệt dung riêng hỗn hợp 𝐶𝑝𝑡 = C1 = 3595,36 (J/kg.độ) 𝜇: độ nhớt dung dịch NaNO3 ngoại suy theo công thức Pavlov I.17, [1-85] 𝑡1−𝑡2 = const 1−2 Chọn chất lỏng chuẩn nước Chọn t1 = 10˚C ; t2 = 20˚C Tra bảng I.107, [1-101] ta có t1 = 10˚C x1 = 10% ta có μ1 = 1,38.10-3 N.s/m2 t2 = 20˚C x1 = 10% ta có μ2 = 1,07.10-3 N.s/m2 Tra bảng I.102, [1-94] ta có μ1 = 1,38.10-3 N.s/m2 → θ1 = 8,15˚C μ2 = 1,07.10-3 N.s/m2 → θ2 = 17,72˚C Áp dụng công thức Pavlov ta có 20−1 17,72−8,1 = 108,24˚C = 114,59 −20 → θ 3−17,72 Tra bảng I.104 [1-96], ta có 𝜇𝑡 = 0,261.10-3 (N.s/m2) 𝜆𝑡: hệ số dẫn nhiệt hỗn hợp tT2 𝜆 = A.C 𝜌 𝜌 p √ (*) 𝑀 Với A = 3,58.10 -8 𝜌: khối lượng riêng hỗn hợp tT2 = 114,59 oC, x = 10% Tra bảng I.59 [1 – 46], ta có 𝜌 = 1020,9 kg/m3 Thay vào cơng thức (*) ta có: tranquang141994@gmail.com 𝜆= 3,58.10 -8 3595,3 1020,9 = 0,491 (W/m2.độ) 1020,9 𝑡 √ 19,541 Thay số: Prt = 3595,36 0,261.10-3 = 1,91 0,491 Ta có hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xốy: tranquang141994@gmail.com 𝛼 = 0,021 0,5242.100000,8.2,6160.43.(2,616)0,25 = 1359,04 , 0,021 Nhiệt tải riêng phía dung dịch q2 = 𝛼2.Δ𝑡2 = 1359,04.31,33 = 42578,62 (W/m2) Kiểm tra sai số 𝜀 = |𝑞1 − 𝑞2| = |43961,83− 42578,62 | 100 = 3,14 % 43961,83 𝑞1 Sai số nhỏ 5% ta chấp nhận giả thiết 4.3.3 Bề mặt truyền nhiệt Cơng thức tính: F= 𝑄 [m2] 𝑞 𝑡𝑏 Trong đó: Q: nhiệt lượng trao đổi, Q = 1218407,3 W qtb: nhiệt tải riêng trung bình phía dung dịch qtb = 𝑞1 + 𝑞2 = 43961,83 + 42578,62 = 43274,725 (W/m2) 2 Thay số: = 28,16 (m2) F = 1218407,3 43274,725 Quy chuẩn: F = 50 m2 (theo bảng VI.6 [2 - 80]) 4.3.4 Số ống truyền nhiệt Cơng thức tính: n=𝐹 𝜋𝑑𝐻 Trong đó: F: bề mặt truyền nhiệt, F = 50 m2 d: đường kính ống truyền nhiệt, d = 0,021 m tranquang141994@gmail.com H: chiều cao ống truyền nhiệt, H = 6m Thay số: n= = 126,38 50 𝜋 0,021 tranquang141994@gmail.com Quy chuẩn n = 127 ống Theo bảng V.11 [2 – 48], ta có: - Số hình cạnh: - Số ống đường xuyên tâm cạnh: 13 - Tổng số ống không kể ống hình viên phân: 127 - Tổng ống thiết bị: 127 4.3.5 Đường kính thiết bị đun nóng D = t.(b – 1) + 4.dn [4 – 49] Trong đó: dn: đường kính ngồi ống truyền nhiệt dn = d + 2.δ = 0,021 + 2.0,002 = 0,025 (m) t: bước ống, lấy t = 1,4dn = 1,4.0,025 = 0,035 b: số ống đường xuyên tâm hình cạnh, b = 13 Thay số: D = 0,035(13 – 1) + 4.0,025 = 0,52 (m) Quy chuẩn: D = 600 (mm) (bảng VIII.6 [2 – 359]) 4.3.6 Tính vận tốc chia ngăn ● Vận tốc thực: 𝑊𝑡 = Trong đó: Gđ = 12240 kg/h n = 127 ống d = 0,025 m = 0,0747 (m/s) 𝜌 = 1034,95 kg/m3 4.12240 Thay số ta có: Wt = 𝜋.0,021 127.1034,95 3600 ● Vận tốc giả thiết: gt = 𝑅𝑒.𝜇 = W 10000.0,364.10−3 = 0,1675 (m/s) 4.𝐺đ 𝜋.𝑑 𝑛.𝜌 tranquang141994@gmail.com 𝑑.𝜌 0,021.1034,95 Vì 𝑊𝑔𝑡 − 𝑊𝑡 100% = 0,1675 − 0,0747 100 = 55,4 % > 5% nên ta cần chia ngăn 𝑊𝑔𝑡 0,1675 để q trình cấp nhiệt chế độ xốy Số ngăn xác định sau: tranquang141994@gmail.com m = 𝑊𝑔𝑡 = 0,1675 = 2,24 𝑊𝑡 ⇨ Chia ngăn 0,0747 tranquang141994@gmail.com TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ tay trình Thiết bị công nghệ Hóa chất Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2005 [2] Sổ tay q trình Thiết bị cơng nghệ Hóa chất Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2005 [3] Nguyễn Bin.Tính tốn q trình thiết bị công nghệ Hóa chất Thực phẩm Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2001 [4] Phạm Xn Toản.Các q trình, thiết bị cơng nghệ Hóa chất Thực phẩm Tập Nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2003 [5] Đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc nồi xuôi chiều không lấy phụ có phịng đốt ngồi thẳng đứng, đặc dung dịch NaNO3 với suất 3,4 kg/s [6] [7] HÀ NỘI - 2021 THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC [8] [9] [10] [11] [12] [13] Đầu đề thiết kế: Các số liệu ban đầu: Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Các vẽ Cán hướng dẫn: TS Cao Thị Mai Duyên Ngày phải hoàn thành: [14] LỜI MỞ ĐẦU [15] PHẦN 1: TỔNG QUAN [16] Giới thiệu sản phẩm NaNO3 [17] Sơ lược q trình đặc [18] Sơ đồ - Mơ tả dây chuyền sản xuất [19] Bản vẽ sơ đồ dây chuyền sản xuất [20] Nguyên lý làm việc hệ thống [21] PHẦN 2: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH [22] [23] [24] [25] [26] [27] [28] [29] Tính tốn lượng thứ bốc khỏi hệ thống (W) Tính tốn lượng thứ bốc nồi Tính nồng độ cuối dung dịch nồi Tính chênh lệch áp suất chung hệ thống (∆P) Xác định áp suất, nhiệt độ đốt cho nồi Tính nhiệt độ ti’ (oC), áp suất thứ p’i (at) khỏi nồi Bảng tổng hợp số liệu 1: Tính tổn thất nhiệt độ cho nồi tranquang141994@gmail.com [30] Tính tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh tăng cao ∆i’’ [31] Tính tổn thất nhiệt độ nồng độ ∆i’ [32] Tổn thất nhiệt độ trở lực đường ống ∆i’’’ [33] Tính tổng tổn thất nhiệt độ hệ thống [34] Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ thống [35] Hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ thống: [36] Hiệu số nhiệt độ hữu ích nồi: [37] Bảng tổng hợp số liệu 2: [38] Thiết lập phương trình cân nhiệt để tính lượng đốt D lượng thứ Wi nồi [39] Sơ đồ cân nhiệt lượng [40] Tính nhiệt dung riêng dung dịch NaNO3 [41] Các thông số nước ngưng [42] Lập phương trình cân nhiệt lượng [43] Bảng tổng hợp số liệu 3: [44] Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình nồi [45] Tính hệ số cấp nhiệt α1 ngưng tụ [46] [47] [48] ) ) ) [49] [50] [51] [52] [53] [54] [55] [56] Tính nhiệt tải riêng phía ngưng tụ Tính hệ số cấp nhiệt α2 từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi [( 𝑑𝑑) ) ).( )] [( ( )( [57] Bảng tổng hợp số liệu 5: [58] Tính nhiệt tải riêng phía dung dịch [59] Bảng tổng hợp số liệu 6: [60] Xác định hệ số truyền nhiệt nồi [61] Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích nồi [62] Bảng tổng hợp số liệu 7: [63] Tính bề mặt truyền nhiệt F [64] PHẦN 3: TÍNH TỐN CƠ KHÍ [65] Buồng đốt nồi cô đặc [66] Xác định số ống buồng đốt [67] Xác định đường kính buồng đốt [68] Xác định chiều dày phịng đốt [69] Tính chiều dày lưới đỡ ống tranquang141994@gmail.com [70] Tính chiều dày đáy phịng đốt [71] Tra bích lắp đáy thân, số bulông cần thiết để lắp ghép [72] Buồng bốc [73] Thể tích phịng bốc [74] Chiều cao phịng bốc hơi: [75] Chiều dày phòng bốc [76] Chiều dày nắp buồng bốc [77] Tra bích để lắp nắp vào thân buồng bốc [78] Tính số chi tiết khác [79] Tính đường kính ống nối dẫn hơi, dung dịch vào [80] Áp suất làm việc P = Ptb1 =1,91.9,81.104 = 0,187.106 (N/m2 ) Quy chuẩn P = 0,25.106 (N/m2 ) [81] Áp suất làm việc P = Ptb1 =1,91.9,81.104 = 0,187.106 (N/m2 ) Quy chuẩn P = 0,25.106 (N/m2 ) [82] Áp suất làm việc P = Ptb1 =1,91.9,81.104 = 0,187.106 (N/m2 ) Quy chuẩn P = 0,25.106 (N/m2 ) [83] 𝜋 = [84] Tổng hợp số liệu tính tốn: [85] Tính tai treo chân đỡ [86] Vậy khối lượng nồi thử thủy lực: [87] Chọn kính quan sát [88] Tính bề dày lớp cách nhiệt [89] Các thông số cấu tạo thiết bị: [90] PHẦN 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ [91] Tính thiết bị ngưng tụ Baromet [92] Tính lượng nước lạnh Gn cần thiết để ngưng tụ [93] Tính đường kính Dtr thiết bị ngưng tụ [94] Tính kích thước ngăn [95] Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ [96] Tính kích thước ống Baromet [97] Tính lượng khí khơng ngưng [98] Tính tốn bơm chân không [99] 𝑚 − 1] [100] Bảng tổng hợp số liệu 8: Bảng thống kê thông số thiết bị ngưng tụ: [101] Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu [102] Nhiệt lượng trao đổi (Q) [103] Hiệu số nhiệt độ hữu ích [104] Bề mặt truyền nhiệt [105] Số ống truyền nhiệt [106] Đường kính thiết bị đun nóng [107] Tính vận tốc chia ngăn tranquang141994@gmail.com [108] TÀI LIỆU THAM KHẢO [109] [110] ... – Nhiệm vụ thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xôi chiều thiết bị có phịng đốt ngồi thẳng dùng để đặc dung dịch NaNO3? ?? đề cập đến việc tính tốn thiết kế thiết bị chính, phụ tính khí hệ thống Để hoàn... nồi xi chiều khơng lấy phụ có phịng đốt ngồi thẳng đứng, đặc dung dịch NaNO3 với suất 122 40 kg/h Các số liệu ban đầu: 2. 1 - Nồng độ đầu vào dung dịch: 10 % kh.lg - Nồng độ cuối dung dịch: 25 %... Nồi 2: ts2 = 80 ,22 oC x2 = 25 %