Thông tin tài liệu
Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N Axít CH3OOH tronh hợp ph n thiếu trông công nghệ thực ph m số ngành cơng nghiệp khác, CH3COOH chiếm vai trị quan trọng sống Để sản xu t axit CH3COOH có nhiều phương pháp khác cơng nghiệp thực ph m sản xu t phương pháp lên men b i tác nhân vi sinh vật Để thu CH3COOH tinh khiết thực nhiều phương pháp khác phương pháp hố học, hố lýầtrong cơng nghiệp để thu lượng lớn CH3 COOH với độ tinh khiết theo yêu c u ngư i ta thư ng sửdụng phương pháp chưng c t Có nhiều phương pháp chưng c t khác công nghiệp thực ph m thư ng sử dụng phương pháp chưng c t liên tục Nguyên tắc phương pháp dựa vào nhiệt độ bay khác c u tử hổn hợp.Về thiết bị có nhiều lo i khác nhau, tuỳ thuộc vào yêu c u công nghệ mà ngư i ta chọn lo i thiết bị phù hợp.Trông công nghệ thực ph m thiết bị chưng c t thư ng dùng thiết bị lo i tháp Nội dung đồ án tính toán thiết kế tháp đệm chưng luyện liên tục hổn hợp hai c u tử CH3COOH H2O Các số liệu ban đ u : Năng su t theo hổn hợp đ u: 1800(l/h) Nồng độ hổn hợp đ u là: 75% Nồng độ sản ph m đỉnh : 90% Nồng độ sản ph m đáy là: 10% (Các số liệu cho theo c u tử dể bay hơi) GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang1 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N SÅ ÂÄÖ TÄØNG QUAỉT DÁY CHUYÃÖN CÄNG NGHÃÛ (7) (8) H2O H2O (P) (1) Håi ơƯút (F) (5) Næåïc ngæng (2) (6) (9) H2O (3) GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang2 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N (4) Chuong TệNH TOÁN CỌNG NGH 1.Cơn b ng vật li u Phương pháp cân vật liệu cho toàn tháp GF = Gp+Gw (kg/h) GF: lưu lượng hổn hợp đ u Gp :lưu lượng hổn hợp đỉnh Gw :lưu lượng sản ph m đáy Cân vật liệu cho c u tử dể bay GF.xF = GP.xp+Gw.xw (kg/h) xF:ph n mol hổn hợp đ u xp:ph n mol sản ph m đỉnh xw:ph n mol sản ph m đáy Theo giả thiết ta có : aF = 0,75: nồng độ hổn hợp đ u (ph n mol) ap = 0,9:nồng độ sản ph m đỉnh (ph n mol) aw =0,1:nồng độ ph n mol khối lượng sản ph m đáy Suy giá trị xF, xp, xw: = = = 0,91 :phân tử lượng nước MA= 60 :Phân tử lượng CH3COOH = = = 0,968 = = = 0, 27 Lượng sản ph m đỉnh: (kg/h) Gp = GF =1853,1 = 1505,64 Lượng sản ph m đáy là: (kg/h) Gw =GF - Gp = 1853,1-1505,64 = 347,46 Gọi :M phân tử lượng trung bình hổn hợp (Kmol/Kg) M =xF +(1-xF).MA =0,91.18 + 0,09.60 = 21,78 F: lượng hổn hợp đ u (Kmol/h) P:lượng sản ph m đỉnh W:Lượng sản ph m đáy F = = = 85,08 P =F = 85,08 = 78,01 => W = F-P = 85,05- 78,01 =7,07 Xác đ nh ch s h i l u - s đĩa lỦ thuy t Gọi x: nồng độ c u tử dể bay pha lỏng y: nồng độ c u tử dể bay pha t: nhiệt độ sôi hổn hợp hai c u tử áo su t 760 mmHg GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang3 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N a(% khối lượng) x(ph n mol) y(ph n mol) Kg/h Kmol/h Nhiệt độ sôi aF = 0,75 xF = 0,91 yF = 0.937 1853,1 85,08 100,6 ap = xp = 0,968 yp = 0,9776 1505,64 78,01 100,2 0,9 a w = 0,1 xw =0,27 yw = 0,3884 347,46 7,07 108,28 Chỉ số hồi lưu thích hợp: ROPT ROPT = .Rmin : hệ số hiệu chỉnh ; = (1,2 2,5) Rmin : số hồi lưư tối thiểu Dựa vào bảng (IX 2a, trang 148- T2) kết hợp với nội suy ta suy : yF = 0,937 nồng độ cân ứng giá trị xF = 0,91 Suy số hồi lưu tối thiểu là: Rmin = = Rmin = 1,148 Để xác định số đĩa lý thuyết tháp cách dựa vào phương trình đư ng nồng độ làm việc đo n luyện đo n chung Pương trình làm việc đo n luyện: y = x + Phương trình làm việc đo n chung : X = y + Với: L = = Mà: ROPT = .Rmin : đặt B = ứng với mổi giá trị sẽ đĩa lý thuyết N bảng sau ROPT N N(R+1) B 1,2 1,378 17 38,048 0,407 1,4 1,607 15 39,105 0,371 1,6 1,837 14 39,718 0,341 1,8 2,066 13 39,858 0,316 2,1 2,411 13 44,343 0,284 2,3 2,64 12 43,68 0,266 2,5 2,87 11 42,57 0,25 Lập biểu đồ biểu diển phụ thuộc N(R+1) R Điểm cực tiểu giá trị N(R+1) ứng với R thích hợp nh t Rx= 1,378 Tương ứng với Rx =1,378 số đĩa lý thuyết : Của tháp 17 (đĩa) Đo n chưng đĩa (11,3) Đo n luyện 11 đĩa (5,7) Phương trình làm việc đo n luyện y = 0,579x + 0,407 Phương trình đư ng làm việc đo n chưng X = 0,964y + 0,036 3.Xác đ nh s đĩa th c t GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang4 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N Hiệu su t làm việc tháp tính theo biểu thức: =. :hiệu su t tháp (%) : độ bay hổn hợp :độ nhớt hổn hợp: (10-3 N.S/m2 ) = (13-34- QT-TBCNHH II ) Vì hiệu su t thay đổi theo chiều cao tháp nên để xác định hiệu xu t toàn tháp ta xac định hiệu xu t trung tháp Hiệu xu t trung bình tháp xác định: = (%) (13-53-QH-TBVNHH II) 1: hiệu su t đĩa (%) 2: hiệu su t đĩa tiếp liệu (%) 3: hiệu su t đĩa (%) a)Hiệu su t đĩa cùng: Các số liệu có Xp=0,968 ; yp=0,9776 ; tp =100,2oC Độ nhớt CH3COOH nhiệt độ t1 40oC 1 =0,9 (10 -3 N.S/m3) nhiệt độ t2 là 2 =0,56 (10 -3 N.S/m3) Độ nhớt nước nhiệt độ 1 =24oC 0,9, 2 =49oC 0,56 Theo công thức páp lốp: Độ nhớt CH3COOH nhiệt độ tp=100,2 là: 3=1 = = 61,625 (oC) Tra bảng độ nhớt CH3COOH ta có 2100,2 = 0,4617 (10 -3 N.S/m3) Độ nhớt H2O 100,2 o C : 1100,2 =0,2835(10 -3 N.S/m3) Độ nhớt hổn hợp 100,2oC lg 1 hh=xp.lg 1100,2 +(1-xp).lg 2100,2 =0,968.lg0,2835 + 0,032lg0,4617 lg 1 hh= -0,54067; 1 hh= 0,288 (10 -3 N.S/m3) 1= 1=1 1 hh=1,443.0,288 = 0,4156 b)Hiệu su t đĩa tiếp liệu Độ nhớt CH3COOH 100,6oC 2100,6=0,455(10 -3 N.S/m3) Độ nhớt nước 100,6oC 1100,6= 0,283(10 -3 N.S/m3) Độ nhớt hổn hợp 100,6 o C lg 2 hh=xF.lg 1100,6 +(1-xF).lg 2100,6 =0,91.lg0,283 + 0,09lg0,455 lg 2 hh= -0,529 ;2 hh=0,296(10 -3 N.S/m3) 2= 2=2 2 hh=1,47.0,296 = 0,435 c)Hiệu su t đĩa Độ nhớt CH3COOH 108,28oC 2108,28=0,5304(10 -3 N.S/m3) Độ nhớt nước 108,28oC 1100,6= 0,2625(10 -3 N.S/m3) GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang5 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N Độ nhớt hổn hợp 108,28 o C lg 3 hh=xw.lg 1108,28 +(1-xw).lg 2108,28 =0,27.lg0,2625 + 0,73lg0,5304 lg 2 hh= -0,5378 ;2 hh=0,4387(10 -3 N.S/m3) 3= 3=3 3 hh=1,717.0,4387 = 0,753 Vậy hiệu su t trung bình tháp là: = Từ ta tính số đĩa thực tế là: Ntt= (đĩa) Như số đĩa thực tế 32 đĩa Trong đó: Chưng :Nc = 21 đĩa Luyện: Nl =11 đĩa CH NG II TệNH KệCH TH CTHI T B I.Tính đ ờng kính thi t b : Dch ng Dluy n Đư ng kính thiết bị xác định theo công thức D = 0,0188 (m) (IX.90-sơ tay TII) Trong : gtb lượng trung bình tháp y khối lượng riêng trung bình pha tháp (Kg/m3) wy vận tốc trung bình tháp(m/s) Vì lượng lượng lỏng thay đổi theo chiều cao tháp khác đo n tháp nên phải tính lượng lỏng cho đo n Đư ng kính đo n luyện gtb= (IX.91.ST-TII) gtb: lượng trung bình đo n luyện (kg/h, kmol/h) gd : lượng khỏi điã đo n luyện g1 : lượng vào đĩa đo n luyện a)Lượng khỏi đỉnh tháp gd = GR+Gp= Gp(Rx+1) (IX.92 ST-TII) Gp: lượng sản ph m đỉnh (kg/h,kmol/h) GR: lượng ch t lỏng hồi lưu (kg/h,kmol/h) Rx: Chỉ số hồi lưu Mà Gp= 1505,64.2,378 = 3580,4 (kg/h) b)Lượng vào đo n luyện Giữa lượng g1 hàm lượng y1 lượng G1 đĩa thứ nh t đo n luyện xác định theo hệ phương trình cân vật liệu cân nhiệt lượng sau: g1=G1+Gp (1) g1.y1=G1.x1+Gp.xp (2) g1.r1 =g d.rd (3) đó: x1= xF = 0,91 r1 n nhiệt hoá hổn hợp vào đĩa thứ nh t đo n luyện (Kcal/kg) rd n nhiệt hóa hổn hợp khỏi tháp (Kcal/kg) GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang6 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N r1=ra.y1+(1-y1).rb (đĩa thứ nh t) rd= ra.yd+(1-y1).rb (đĩa cùng) đó: ra,rb n nhiệt hóa H2O CH3COOH nguyên ch t yd nồng độ H2O hổn hợp đ u y1 hàm lượng đĩa đo n luyện Dựa vào phương pháp nội suy xác định n nhiệt hóa nước CH3COOH nhiệt độ khác nhau: 100oC r1a =539(kcal/kg) 140oC r2a =513(kcal/kg) Ta có nhiệt độ tF=100,6oC (ứng với rd) n nhiệt hóa nước là: r3a= 539 - 0,65.0,6 = 538,61 (kcal/kg) nhiệt độ tp=100,2oC (ứng với rd) n nhiệt hóa nước là: r4a= 539 - 0,65.0,2 = 538,87 (kcal/kg) n nhiệt hóa CH3COOH : rb (kcal/kg) 100oC có r1b =97(kcal/kg) 140oC có r2b =94,4(kcal/kg) Vậy với nhiệt độ tF=100,6 suy r3b=96,96 (kcal/kg) Với tp =100,2 suy r4b= 96,98(kcal/kg) Suy r1=538,61.y1+(1-y1).96,96 rd= 538,87.0,9776+0,0224.96,98 = 528,97 Giãi hệ phương trình: g1=G1+Gp (1) g1.y1=G1.x1+Gp.xp (2) g1.r1 =g d.rd (3) r1 = 538,61.y1+(1-y1).96,96 (4) Ta có: y1= 0,91 tương ứng: x1=0,87, t1=100,8oC G1 = 296,495(kmol/h) g1 = 218,485(kmol/h) Lượng trung bình đo n luyện gtbl = (kg/h) gd =189,031(kmol/h) Lượng lỏng trung bình đo n luyện Gtbl = Gtbl =202(kmol/h) = 2875,3(kg/h) c) Vận tỗc đo n luyện Vận tốc xác định theo công thức Lg = A - 6,75 (Sổ tay II-IX.115) Trong : A số A= -0,125 wx: vận tốc đặc pha (m/s) d :Bề mặt tự đệm (m2/m3) Vd: Thể tích tự đệm (m3/m3) ytb :khối lượng riêng trung bình hơi.(kg/m3) xtb : Khối lượng riêng trung bình lỏng (kg/m3) GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang7 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N x: Độ nhớt hổn hợp lỏng điều kiện trung bình (N.S/m2) n : Độ nhớt nước 20oC (N.S/m2) Gy :Lượng trung bình đo n luyện (kg/h) Gx : Lượng lỏng trung bình n luyện (kg/h) Chọn lo i đệm vịng có kích thước chưa có v d =310(m2/m3), Vd =0,71(m3/m3) Xác định khối lượng riêng: ytb = (IX.102-ST TII) với ytbl = Suy : ytb =(kg/m3) (IX.104a-ST TII) = (ph n khối lượng ứng với to trung bình) Với : nồng độ trung bình pha lỏng tương ứng với ytbl =0,9573 xtb1 : Khối lượng riêng H2O t i 100,8 o C (kg/m3) xtb2 : Khối lượng riêng CH3COOH t i 100,8 o C (kg/m3) Dựa vào phương pháp nội suy 100oC 1 nước 958,38 (kg/m3) 1 CH3COOH 958 (kg/m3) 110oC 2 nước 951 (kg/m3) Khối lượng riêng nước t i 100,8oC xtb1= (951- 958)/10 0,8+958,38 = 957,79 120oC khối lượng riêng 2 = 922(kg/m3) Suy khối lượng riêng CH3COOH 100,8oC xtb2 =(922-958):20.0,8+958 =956,56 Vậy Suy =957,51 (kg/m3) Độ nhớt nước 100,8oC 1100,8=0,2819 (10-3.N.S/m2) Độ nhớt CH3COOH 100,8oC 2100,8=0,4668 (10-3.N.S/m2) Lgx =0,78.lg1 100,8+0,13.lg2 100,8 =0,78.lg0,2819 +0,13.lg0,4668 x =0,5937 (10-3.N.S/m2); n = 1,005 (10-3.N.S/m2) 20oC Thay giá trị vào công thức (IX.115-ST II) Ta có : wx = 2,79 (m/s) Vận tốc thực tế chọn : wL = 0,7 wx =1,954(m/s) Đư ng kính đo n luyện là: DL =0,0188 (m) Đ ờng kính đoạn ch ng D c =0,0188 (m) a)Lượng đo n chưng g'tb = (kg/h) gn' : lượng khỏi đọan chưng (kg/h) GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang8 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N gn' : Lượng vào đọa chưng (kg/h) g1 :lượng vào đo n chưng trừ GF g1= gn'=218,485 (kmol/h) - 85,08(kmol/h) = 5730,599(kg/h) Nên g'tb = Ta có hệ phương trình sau (1) (2) (3) : lượng lỏng đo n chưng [kmol/h] : hàm lượng vào đo n chưng : n nhiệt hóa hơi vào đĩa thứ nh t đo n chưng : n nhiệt hóa H2O 108,3 0 C , = 534,2 [kcal/kg] : n nhiệt hóa CH3COOH 108,3 0 C , = 96,46 [kcal/kg] = 267,18 [kcal/kg] =25644,87 : n nhiệt hóa vàođĩa đo n chưng , = : lượng sản ph m đáy [kmol/h] Giãi hệ phương trình ta có: = 161,12 [kmol/h] = 168,19 [kmol/h] = 0,2843 [ph n mol] , nồng độ pha lỏng cân ứng với y*= 0,4058,= 107,90C = 161,12 [y* 1.18+(1-y* 1).60]=6921,135 [kg/h] = 168,19 [x' 1.18+(1- x'1).60] = 8083,11 [kg/h] Lượng trung bình đo n chưng" 6325,867 [kg/h] Lượng lỏng trung bình đo n chưng : lượng lỏng vào đĩa đo n chưng =Gw=347,46 [kg/h] = = 4215,285 [kg/h] b)Xác định vận tốc b )Xác định vận tốc đo n luyện Ta có =4215,285 [kg/h] lượng lỏng trungbình đọan chưng = 6325,867 [kg/h] lượng trung bình đo n chưng xác định khối lượng riêng hổn hợplỏng 0,397 = 0,5364 [kg/m3] 0,103 nhiệt độ108,01 0 C : Khối lượng riêng H2O = 952,47 [kg/m3] Khối lượng riêng CH3COOH = 943,58 [kg/m3] suy Vậy 944,6 [kg/m3] Độ nhớt nhiệt độ 108,01 0 C GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang9 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N Độ nhớt H2O 0,263 [10-3N.s/m2] Độ nhớt CH3COOH 0,528 [10-3N.s/m2] Vậy lg suy 0,69524 [10-3N.s/m2] Thay giá trị vào cơng thức (IX.115) ta có w y'=3,167 [m/s] Chọn w tbc' =0,7. wy = 0,7.3,167 = 2,217[m/s] Đư ng kính đo n chưng 0,0188 = 1,371 [m] II Tính chiều cao c a tháp H = Ntt.Htd (10_40_QT&TBCNHH II) Ntt: số đĩa thực tế Htd: chiều cao bậc thay đổi nồng độ [m] ta có (10_41_QT&TBCNHH II) trond = : đư ng kính tương đương đệm [m] Chu n số Reynon :Khối lượng riêng [kg/m3] :khối lượng riêng lỏng [kg/m3] : Vận tốc tháp : bề mặt riêng đệm[m2/m3] : thể tích tự đệm [m3/m3] ,: lượng lỏng trung bình tháp [kg/h] : độ nhớt lỏng tháp theo nhiệt độ trung bình [N.s/m2] m : giá trị trung bình đư ng cân Chiều cao đ m c a đoạn luy n Các số liệu có : = 4033,066[kg/h] = 3875,3 [kg/h] wy =1,954 [m/s] = 0,5937 [10-3.N.s/m2] = 0,646 [kg/m3] =957,51 [kg/m3] Độ nhớt pha : :Nồng độ ph n khối lượng H2O pha nhiệt độ 100,8oC = 0,775 : độ nhớt H2O 100,80C , = 28,19 [10-3.N.s/m2] : độ nhớt CH3COOH 100,8 0 C , = 0,4668 [10-3.N.s/m2] suy = 0,3095 [10-3.N.s/m2] GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang10 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N 103 = 52,618 m = 0,81 Thay thông số vào công thức (10_41) ta có Htd =34,6912.0,00916 = 0,3178 [m] Suy chiều cao đo n luyện H1 = 0,3178.11 = 3,496 [m] Chiều cao đoạn ch ng vƠ toƠn tháp = 1215,285 [kg/h] =6325,867[kg/h] wy = 2,217 [m/s] =0,69524 [10-3.N.s/m2] = 0,5364 [kg/m3] ; = 944,6 [kg/m3 ] m = 0,69,dtd =0,00916 độ nhớt pha = 0,17 Với 1 ,2 :là đọ nhớt H2O CH3COOH nhiệt độ 108,01oC =>y =0,45 (10-3.N.s/m2) 103 = 34,094 Thay giá trị vào cơng thức (10_41) ta có => h td =34,024.0,00916 = 0,31166 (m) Chiều cao đo n Hc = 0,31166.21 = 6,545 (m) Vậy chiều cao toàn tháp H = Hc +HL +h = 6,545 + 3,496 +0,8=10,84 (m) Chọn h=0,8 :chiều cao cho phép đỉnh đáy H=10,84(m) CH NG III TệNH TR L C C A THÁP Sức cản thủy học tháp đệm hệ lỏng xác định theo công thức sau: (N/m2) (IX.118_sổ tay II) A = 5,15: hệ số GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang11 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N : tổn th t áp su t đệm ướt t i điểm đảo pha có tốc độ khí qua đệm khô (N/m2) : tổn th t áp su t đệm khơ[ N/m2] ,: lượng lỏng, trung bình tháp [kg/s] : độ nhớt trung bình lỏng, [N.S/m2] ,:khối lượng riêng trung bình lỏng,hơi [kg/m3] Tổn thât áp su t đệm kho tính theo công thức : [N/m2] (IX.119_sổ tay II) Vận tốc thực khí lớp đệm (IX.120_sổ tay II) Trong H : chiều cao tháp đệm [m] :hệ số tr lực đệm bao gồm tr lực ma sát tr lực cục bộ,với lo i đệm khác xác định theo cơng thức thực nghiệm khác : Tốc độ tính tồn tiết diện tháp [m/s] : bề mặt riêng đệm [m2/m3] : thể tích tự đệm [m3/m3] Tổn th t áp su t đệm khô xác định theo công thức sau ( chọn > 40 nghĩa đệm đổ lộn xộn) [N/m2] (IX.121_sổ tay II) I Trở l c cho đoạn luy n Các số liệu có : Tốc độ bay w y= 2,79 [m/s] = 3875,3 [kg/h] = 4033,066 [kg/h] = 975,51 [kg/m3] = 0,3095 [kg/m3] = 0,5937 [10-3.N.s/m2] = 0,3095 [10-3.N.s/m2] Vận tốc đệm = 3,93 [m/s] =24478,215 [N/m2] = 54799,26 [N/m2] II Trở l c c a đoạn chung Vận tốc thực đệm w1'= 4,46[m/s] = 53447,76 [N/m2] = 112754 [N/m2] Vậy tr lực toàn tháp : = 53447,76 +112754 = 167553,27 [N/m2] GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang12 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N CH NG CÂN B NG NHI T LUY N CHO QUÁ TRỊNH CH NG LUY N I Cơn b ng nhi t l ng cho thi t b gia nhi t hổn h p [J/h] Trong : * Nhiệt lượng đốt mang vào [J/h] : lượng đốt [kg/h] : n nhiệt hoá hơi đốt [J/kg] : hàm nhiệt (nhiệt lượng riêng) đốt [J/kg] : nhiệt độ nước [0C] : nhiệt dung riêng nước ngưng [J/kg.âäü] * Nhiệt lượng hổn hợp đ u mang [J/h] F : lượng hổn hợp đ u [kg/h] : nhiệt dung riêng hổn hợp khí [J/kg độ] : nhiệt độ hổn hợp khí khỏi hổn hợp khí đun nóng [0C] * Nhiệt lượng hổn hợp đ u mang vào [J/h] : nhiệt dung rieng hổn hợp đ u [J/kg độ] : nhiệt độ đ u hổn hợp [0C] * Nhiệt lượng nước ngưng mang [J/h] : lượng nước ngưng ,bằng lượng đốt [kg/h] * Nhiệt lượng m t môi trư ng xung quanh l y 5% nhiệt tiêu tốn [J/h] *Lượng đốt (lượng nước) c n thiết để đun nóng dung dịch đ u đến nhiệt độ sôi : [kg/h] GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang13 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N Để đảm bảo đun nóng đáy tháp liên tụcvới hiệu su t cao,ta chọn đốt nước bảo hồ có nhiệt độ là125 0 C áp su t 2,37 atm Nhiệt dung riêng CH3COOH 100,6 0 C = 2433,2 [J/kg độ] Nhiệt dung riêng cuar H2O 100,6 0 C = 4219,4 [J/kg.âäü] Nhiệt dung riêng hổn hợp khỏi thiết bị đun nóng CF= 0,75.4219,4 + 0,25.2433,2 = 3772,85 [J/kg độ] Chọn nhiệt độ hổn hợp đ u trước vào thiết bị đun nóng 28 0 C , ta có : Nhiệt dung riêng nước 28 0 C (áp su t kq) = 4181,8 [J/kg độ] Nhiệt dung riêng CH3COOH 28 0 C (áp su t kq) = 2096,82 [J/kg độ] Vậy nhiệt dung riêng hổn hợp vào thiết bị gia nhiệt : Cf = 0,75.4181,8 + 0,25.2096,82 = 3660,6 (J/kg độ) 0 125 C n nhiệt hoá hơi nước r1 = 523,5 (kcal/kg) = 2194.103 [J/kg] Vậy lượng đốt c n để đun hổn hợp đ u đến nhiệt độ sôi : D1== 334,193 [kg/h] Nhiệt lượng đốt mang vào là: QD1 = D1.r1 = 234,193.2194.103 = 733219315 [J/h] II Cơn b ng nhi t l ng cho tháp ch ng luy n Lượng đốt c n thiết để đun sôi hổn hợp đáy tháp xác định theo biểu thức sau : D2 = [kg/h] Trong D2 :lượng đốt c n thiết [kg/h] : Nhiệt lượng mang khỏi đỉnh tháp [J/h] : nhiệt lượng sản ph m đáy [J/h] : nhiệt lượng m t mát môi trư ng xung quanh , = 5% [J/h] : nhiệt lượng lỏng hồi lưu [J/h] : nhiệt lượng hổn hợp đ u mang vào [J/h] : n nhiệt hoá hơi đốt [J/kg] Nhi t l ng c a h i mang khỏi đ nh tháp Hơi khỏi đỉnh có nhiêt độ tp = 100,2 0 C = P.(1+ Rx) [J/h] P = 1505,64 [kg/h] : lượng sản ph m đỉnh Rx : số hồi lưu (Rx = 1,378) : nhiệt lượng riêng hổn hợp [J/kg] Với : ,: nồng độ ph n khối nhiệt lượng riêng H2O : nhiệt lượng riêng CH3COOH [J/kg] 100,20C = = 538,94 (kcal/kg) = 2256,43.103 [J/kg] = 4218,87 [J/kg độ] = 2256,43.103 + 4218,87.100,2 = 2679,16.103 [J/kg] GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang14 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N = 96,99.4,181.03 = 406,07.103 [J/kg] = 2430,52 [J/kg độ] = 406,07.103 + 2430,52.100,2 = 649,608.103 [J/kg] = 0,9.2679,16.103 +0,1 649,608.103 = 2458,2048.103 [J/kg] Vậy: = 1505,64.2,378.2458,2048 = 8801,386.106 [J/h] Nhi t l ng c a s n phẩm cháy Sản ph m đáy sôi 108,3 0 C = [J/h] mà: Nhiệt dung riêng H2O 108,3 0 C là: = 2,07467 [J/kg độ] Nhiệt dung riêng CH3COOH 108,3 0 C : = 2644,18 [J/kg độ] :nồng độ ph n khối lượng H2O sản ph m đáy = 0,1.2074,67 + 0,9.2644,18 = 2587,23 [J/kg độ] = 347,46.2587,23.108.3= 97,3573.106 [J/h] Nhi t l ng lỏng h i l u mang vƠo tháp Ta xem trình ngưng tụ sản ph m đỉnh đẳng nhiệt (nghĩa nhiệt độ lỏng hồi lưu vào tháp là100,1 0 C ) P.Rx.tx.Cx [J/h] Rx =1,378, P = 1505,64 [kg/h] Cx= 0,968.4207,82 + 0,032.2373 = 4149,106 [J/kg độ] 1505,64.1,378.90.4149,106 = 774,76.106 [J/h] Nhiệt lượng hổn hợpđ u mang vào tháp = 1853,1.3772,85.106 = 703,34.106 [J/h] CF :nhiệt dung riêng hổn hợp khỏi thiết bị đun nóng Lượng đốt c n thiết để đun sôi hổn hợp đáy tháp D2 = D2= D2= 3560,3 [kg/h] Nhiệt lượng đốt mang vào QD2 = 3560,3.2194.103 = 7811,24.106 [J/h] III Cơn băng nhi t l ng cho thi t b ng ng t Dùng ch t tải nhiệt nước l nh Chọn : tvào =25oC ,tra =50oC Theo nguyên tắc ngược chiều ta có: Gp.Rx.r = Gn.Cn.t Nhiệt đọ trung bình: ttb =oC Cn :Nhiệt dung riêng H2O 27,5oC ,Cn = 4181,043 [J/kg độ] Gn : Lượng nước tiêu tốn [kg/h] r : n nhiệt ngưng tụ nước r = xp.+(1-xp).rax =0,968 +(1-0,968).rax rax =103 = 538003,8 [J/kg] =[Kcal/kg] =2435932,6 [J/kg] GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang15 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N r = 2358.103 + 17,2.103 =2375,2.103 [J/kg] Lượng nước tiêu tốn : Gn = 31430,74 [J/kg] CH NG V TệNH TOÁN CÁC THI T B PH I Tính thi t b gia nhi t đầu : Chọn thiết bị gia nhiệt hổn hợp lo i ống chùm thẳng đứng có c u t o hình vẽ : Trong thiết bị nước ngồi ống, ch t lỏng chuyển động ống; sau gia nhiệt ch t lỏng bơm vận chuyển vào tháp Tính tốn thi t b * Nhiệt lượng c n cung c p cho ch t lỏng sôi : Q = G.t.C [J/h] G : Lượng hổn hợp đ u [kg/h] t : Biến thiên nhiệt độ đ u cuối [0C] C : Nhiệt dung riêng ch t lỏng [J/kg độ] Q = 1853,1.(100,8 - 28).3660,55 [J/h] t =tF -td : tF =100,8oC : Nhiệt độ hổn hợp sau dược gia nhiệt td =28oC : Nhiệt độ hổn hợp trước vào gia nhiệt C = 3660,55[J/kg đô.] :Nhiệt dung riêng hổn hợp ch t lỏng 28oC Q = 493,83.106 [J/h] * Nhiệt độ trung bình ch t lỏng đốt t1 = t2d- t1d= 125 - 28 = 97 [0C] 0 t2 = t2c - t1c = 125 - 100,6 = 24,4 [ C] Với t1d, t1c : Nhiệt đọ trước sau đun nóng t2d, t2c : Nhiệt độ đôt ngưng ( xem trình truyền nhiệt đẳngnhiệt nên nhiệt độ ngưng nhiệt độ nước bảo hoà) Hiệu số nhiệt trung bình hai mơi trư ng : = 52,6 [0C] Nhiệt độ trung bình ch t lỏng = 100,6 - 52,6 = 48 [0C] Nhiệt độ trung bình ngưng = 125 - 52,6 = 72,4 [0C] * Tính hệ số c p nhiệt từ bảo hồ đến thành ống: Đây q trình c p nhiệt ngưng tụ bảo hồ khơ khơng chứa khơng khí nước ngưng t o thành thành màng phủ kín bề mặt truyền nhịêt đứng, trư ng hợp nước ngưng chuyển động bề mặt màng chế độ chảy dịng Ta có : = 2,04.A [ W/m2 độ ] (V.101_sổ tay II) Trong : A : Hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ màng tm tm = 0,5.(t1 + tbh) = (125 + 120).0,5 = 122,5 [0C] A = 188,75 t1 : Nhiệt độ bề mặt thành , ta chọn t1 = 120 [0C] t bh : Nhiệt độ bảo hoà,tbh = 25 [0C] r : n nhiệt ngưng tụ nước ngưng l y theo nhiệt độ báo hoà, r = 2195,47.103 [J/kg] GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang16 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N t = tn - t = 125 - 120 = [0C] tn : Nhiệt độ nước ngưng (nhiệt độ bảo hoà) t : Nhiệt độ phía thành ống tiếp xúc với ngưng H : Chiều cao ống truyền nhiệt, ta chọn H = 1,2 [m] = 2,04.188,75 10 0,75 = 9470,24 [ W/m2 độ ] * Tính hệ số c p nhiệt từ thành ống đến ch t lỏng Ta xem ch t lỏng chuyển động ống thẳng chế độ chảy xốy (Re >1000) Ta có = [ W/m2 độ ] (V.33_sổ tay II) : hệ số d n nhiệt ch t lỏng [ W/m2 độ ] = A.C [ W/m2 độ ] (I.32_sổ tay I) Với A : hệ số phụ thuộc mức độ liên kết ch t lỏng,hổn hợp d ng liên kết nên A = 3,58.10-8 C : nhiệt dung riêng đẳng áp ch t lỏng [J/kg độ] C = 0,75.C1 + 0,25.C2 C1 : nhiệt dung riêng H2O 48 0 C , C1 = 4182,9 [J/kg độ] C2 : nhiệt dung riêng CH3COOH 48 0 C , C2 = 2072,5 [J/kg độ] C = 0,75.4182,9 + 0,25.2072,5 = 3655,3 [J/kg độ] : khối lượng riêng ch t lỏng 48 0 C xác định theo công thức (IX.104a_sổ tay II) với : khối lượng H2O 48 0 C , = 988,96 [kg/m3] : khối lượng riêng CH3COOH 48 0 C , = 1018,37 [kg/m3] => = 996,15 [kg/m3] = 3,58.10-8.3655,3.996,15.= 0,466 [ W/m độ ] (V.40_sổ tay II) Trong : chu n số Nuyxen ch t lỏng : hệ số điều chỉnh tính đến ảnh hư ng tỉ số chiều cao H đư ng kính d ống , ta chọn ống có đư ng kính d = 30 [mm] H/d = 40 , tra bảng (V.2-sổ tay II) với Re =10000 ta = 1,03 Pr : chu n số Pran dịng tính theo nhiệt độ trung bình dòng tức 48 0 C Pr = (V.35_sổ tay II) C : nhiệt dung riêng ch t lỏng 48 0 C , C = 3655,3 [J/kg] : độ nhớt ch t lỏng 48 0 C , = 0,587.10-3 [N.s/m2] : hệ số d n nhiệt ch t lỏng 48 0 C , = 0,466 [ W/m độ ] Pr = 10-3 = 4,6 Prt : chu n số Pran tính theo nhiệt độ trung bình thành ống Vì chênh lệch nhiệt độ thành dịng ch t lỏng nhỏ nên ta xem tỉ số (Pr/Prt)0,25 = = 0,021.1,03.10000 0,8 4,6 0,4 = 66,5 = 1025,2 [ W/m2 độ ] Nhiệt tải riêng từ phía ngưng đến thành ống q1 = t1 [ W/m2 ] t1: hiệu số nhiệt độ nước ngưng mặt tư ng tiếp xúc với nước ngưng GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang17 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N t1 = 0 C q1 = 9470,24.5 = 47351,2 [ W/m2 ] Nhiệt tải riêng từ tư ng ống đến ch t lỏng q2 = t3 [ W/m2 ] t3 : hiệu số nhiệt thành ống dung dịch t3 = tT3 - t3 tT3 : nhiệt độ bề mặt tư ng tiếp xúc với ch t lỏng [0C] t3 : nhiệt độ trung bình ch t lỏng [0C] Hiệu số nhiệt độ hai bề mặt tư ng tT = tT1 - tT3 tT1 : nhiệt độ thành ống với ngưng , tT1 = 120 0 C tT3 : nhiệt độ thành ống phía ch t lỏng [0C] tT = q.R q :nhiệt tải riêng từ ngưng đến thành ống [ W/m2 ] R : tổng tr nhiệt thành ống [ m2 độ/W ] R = (V.3_sổ tay II) : nhiệt tr cặn tư ng phía ngưng chủ yếu nước, thư ng nhiệt độ cao nên : = 0,725.10-3 [m2 độ/W ] (tra bảng V.1_sổ tay I) : nhiệt tr cặn tư ng phía ch t lỏng chủ yếu nước s ch , nhiệt độ cao nên := 0,464.10-3 [m2 độ/W ] (tra bảng V.1_sổ tay I) : chiều dày thành ống , chọn = 0,002 [m] : hệ số d n nhiệt tư ng , chọn vật liệu làm ống đồng có = 385 [ W/m2 độ ] Thay số liệu vào cơng thức ta có R = 1,38.10-3 [ m2 độ/W ] tT = 47351,2.1,38.10-3 = 65,3 [0C] tT3 = tT1 - tT = 120 - 65,3 = 54,7 [0C] t3 = 54,7 - 48 = 6,7 [0C] q2= 1025,2.6,7 = 6868,84 [ W/m2 ] Ta có = 0,85 = 85% > 50%, nên phải tính l i thông số Chọn l i t1 = 0 C = 10760,27 , q1 = 10760,27.3 = 32280,81 [ W/m2 ] tT = 32280,81.1,38.10-3 = 44,6 [0C] tT3 = 120 - 44,6 = 75,4 [0C] t3 = 75,4 - 48 = 27,4 [0C] q2 = 1025,2.27.4 = 28090,48 [ W/m2 ] = 0,13 = 13% < 50% , kết phù hợp Nhiệt tải riêng trung bình qtb = = 30185,65 [ W/m2 ] * Tính bề mặt truyền nhiệt : F = [m2] Q : lượng nhiệt truyền qua tư ng phẳng giây [ W ] qtb : nhiệt tải riêng trung bình [ W/m2 ] F = 106 = 4,544 [m2] GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang18 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N * Tính số ống truyền nhiệtiãût n= F : bề mặt truyền nhiệt [m2] dn : đư ng kính ngồi ống truyền nhiệt [m] H : chiều cao ống truyền nhiệt [m] n = = 37,69 =38 (ống) Để cho thiết bị làm việc tốt, với hiệu su t cao ta chọn số ống thiết bị 37 ống theo bảng (V.11_ sổ tay II) chọn cách xếp ống theo kiểu bàn c ta có: + tổng số ống thiết bị 37 + số hình sáu c nh + số ống đư ng xuyên tâm + tổng số ống 37 + Số ống hình c nh ngồi 18 Cách bố trí ống truyền nhiệt theo hình sau c nh * Tính đư ng kính thiết bị : D = t.(b - l) + 4.d [m] (V.140_sổ tay II) D : đư ng kính [m] d : đư ng kính ngồi ống [m] t : bước ống , chọn t = 1,5 , d = 0,048 [m] b : số bước đư ng chéo hình sáu c nh b = 2.a - (V.139_sổ tay II) a : số ống c nh hình sáu c nh ngồi , a = D = 0,048.6 + 1,5.6.0.032 = 0,576[m] II Tính đ ờng kính dẩn Đ ờng kính ng dẩn h i thi t b gia nhi t hổn h p đầu: Sử dụng đốt nước bảo hồ có nhiệt độ 125 0C có áp su t 2,37 atm Đư ng kính ống xác định: d1 = [m] Với: lượng đốt sử dụng [kg/h] w : vận tốc ống , ta chọn w= 20 m/s : khối lượng riêng đốt , = 1,296 (kg/m3) Vậy đư ng kính ống d n d1 = = 0,0675 [m] Ta chọn d1 = 67,5 (mm) Đ ờng kính ng dẩn h i đun sơi đáy tháp Hơi dùng để đun sôi hổn hợp đáy tháp v n dùng thiết bị gia nhiệt (hơi nước bảo hồ) có nhiệt độ 125 0C áp su t 2,37 atm Chọn vận tốc ống 20 m/s , ta xác định đư ng kính ống đ n đun sôi hổn hợp đáy d2 = 0,0188 = 0,2203 [m] Ta chọn d2 = 0,22(m) GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang19 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N Đ ờng kính ng dẩn hổn h p đầu t f thi t b gia nhi t vƠo tháp Xem thay đổi nồng độ c u tử hổn hợp không đáng kể sau gia nhiệt đư ng kính ống : d3 = 0,0188 Chọn = 2,2 m/s 3 F =1853,1 [kg/m ] = 0,75 + 0,25 Khối lượng riêng H2O 100,6 0 C = 957,93 [kg/m3] Khối lượng riêng CH3COOH 100,6 0 C = 956,92 [kg/m3] Suy ra= 0,75.957,93 + 0,25.956,92 = 957,7 [kg/m3] d3 = 0,0188 = 0,0176[m] Ta chọn d3 = 18 [mm] Đ ờng kính ng tháo s n phẩm đáy Lượng sản ph m đáy W = 347,46 [kg/h] Chọn vận tốc tháo 0,4 [m/s] Khối lượng riêng sản ph m đáy 108,3oC = 0,1 +0,9 Khối lượng riêng H2O 108,3 0 C [kg/m3] Khối lượng riêng CH3COOH 108,3 0 C [kg/m3] = 0,1.952,255 + 0,9.943,06 = 943,98 (kg/m3) Đương fkính ống d4 = 0,0188 = 0,018 [m] Ta chọn d4 = 18 [mm] Đ ờng kính ng thu s n phẩm đ nh Lượng sản ph m đỉnh P = 1050,64 [kg/h] Chọn vận tốc ống 10 [m/s] Khối lượng riêng sản ph m đỉnh 100,2 0 C = = 0,725 [kg/m3] Đư ng kính ống d5 =0,0188 = 0,2709 [m] Đ ờng kính ng h i l u Lượng hồi lưu Gx = Rx.P= 1050,64.1,378 = 2074,772 [kg/h] Chọn vận tốc hồi lưu = 0,5 [m/s] Khối lượng riêng lỏng hồi lưu 90oC = 958,3 [kg/m3] Suy d6 = 0,0188 = 0,039[m] 7 Đĩa phơn ph i ch t lỏng vƠ h i đở đ m *Đĩa phân phối ch t lỏng Tra bảng IX.22 _sổ tay II ta có : Đư ng kính đĩa phân phối lo i I Dd =750 mm Kích thước ống d n ch t lỏng : Đư ng kính ống d n: 44,5mm Chiều cao ống d n :70mm Bề dày thành ống :2,5mm Đư ng kính lưới đ đệm DL =1165mm Chiều dày lưới : b =25mm CH GVHD:TR N XUÂN NG CH NG Trang20 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N TệNH TỐN C KHệ Hình dáng thi t b vƠ ph ng thức gia công Thiết bị làm việc áp su t th p (< 1,6.106 N/m2) nên chọn thiết bị hình trụ đúng; thiết bị chế t o thép t m , t m hàn với Yêu c u mối hàn : + Đư ng hàn ngắn tốt + hàn giáp mối + bố trí đư ng hàn dọc dể quan sát + không khoan lổ qua mối hàn 2 Ch n vật li u Chọn thép khơng ghỉ : OX21H6M2T Thép có tính ch t : + độ bền hố học, độ bền nhiệt, khả chịu mài mòn cao + độ bền học, độ dẻo lớn, độ giòn th p 3 Chiều dƠy c a tháp Chiều dày thân tháp chịu áp su t tính theo cơng thức sau: [m] (XIII.8_sổ tay II) Trong S : bề dày vỏ thân tháp [m] : đư ng kính thân tháp [m] : hiệu su t cho phép [N/m2] : hệ số bền thân trụ theo phương dọc , chọn =0,95 ( XIII.8_sổ tay II) C :hệ số bổ sung ăn mòn dung sai âm chiều dày P : áp su t làm việc tháp [N/m2] P = Pmt + P1 (XIII.10 sổ tay II ) Pmt : áp su t tháp [N/m2] P1 : áp su t cột ch t lỏng tháp [N/m2] P1 = g H1 g : gia tốc trọng trư ng , g = 9,81 [m/s2] : khối lượng riêng ch t lỏng [kg/m3] H1: chiều cao cột ch t lỏng(chiều cao làm việc tháp) [m] [kg/m3] : khối lượng riêng lỏng đo n luyện [kg/m3] : khối lượng riêng lỏng đo n chưng [kg/m3] =9,81.951,405.10,04 =93706,1618 [N/m2] Vậy P = Pmt + P1 = 0,937.105 + 1,033.105 = 1,970.105 [N/m2] Ta có Trong : ứng su t cho phép kéo [N/m2] : giới h n bền kéo giới h n chảy [N/m2] : hệ số an toàn theo giới h n bền giới h n chảy =2,6 vaì =1,5 (bảng XIII.3_sổ tay II) : hệ số điều chỉnh , với thiết bị = Với thép OX21H6M2T = 600.106 [N/m2] = 300.106 [N/m2] (bảng XII.4_sổ tay II) Ta có = 230,77.106 [N/m2] ,= 180.106 [N/m2] Trong giá trị ta chọn giá trị nhỏ = 180.106 [N/m2] GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang21 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N Hệ số C = C1 + C2 + C3 [m] C1 : hệ số bổ sung ăn mòn [m] thép thuộc lo i vật liệu bền nên C1 = 1[mm] C2 : đ i lượng bổ sung ăn mòn , C2 = C3 : đ i lượng bổ sung sai âm chiều dày phụ thuộc vào t m vật liệu , chọn C3 = 0,8 [mm] Vậy C = 1,8.10-3 [m] Suy S = =0,0025[m], S= 2,5 [mm] (Dt = ) * Kiểm tra ứng su t thép : (XIII.26_sổ tay II) Mà áp su t thử P0 = Pth + P1 (N/m2) Pth : áp su t thử thuỷ lực l y theo bảng (XIII.10_sổ tay II) , Pth = 1,5.Pmt P1 : áp su t thuỷ tỉnh H2O (N/m2) P1 = g H1 Với : khối lượng riêng trung bình H2O == 955,29 (kg/m3) L :khối lượng riêng nước t i đo n chưng C :khối lượng riêng nước đo n luyện P1 = 9,81.955,29.10,04 =45263,74 (N/m2) P0 = ( 1,033.1,5 + 0,453 ).105 = 2.105 (N/m2) Suy = = 24,4.106 < = 106 (N/m2) Vậy chiều dày tháp 2,5mm Đáy vƠ n p thi t b Chọn lo i nắp đáy elip có g chế t o b i lo i thép giống tháp Chiều dày đáy nắp thiết bị chịu áp su t tính theo cơng thức : S = (m) (XIII.47_sổ tay II) Trong :chiều cao ph n lồi nắp chọn theo đư ng kính tháp bảng (XIII.8_sổ tay II) (m) : hệ số bền mối hàn, = 0,95 K : hệ số không thứ nguyên , đáy thiết bị có lổ tăng cứng hoàn toàn nên K = Tra bảng ta chọn = 0,475 (m) (bảng XIII,10_sổ tay II) Vì > 30 nên P m u số bỏ qua nên chiều dày đáy nắp S= S = 0,00216[m] =2,16 [mm] Chọn chiều dày đáy nắp [mm] * Kiểm tra ứng su t nắp thiết bị < = 200.106 (N/m2) Vậy chiều dày đáy nắp thiết bị 2(mm) đ t yêu c u Ch n mặt bích vƠ Bulong Mặt bích phận quan trọng để nối ph n cảu thiết bị Để phù hợp với chế GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang22 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N độ việc ta chọn mặt bích kiểu liền làm thép khơng gỉ Áp su t tồn ph n tháp: Ta chọn áp su t toàn ph n tháp áp su t thử Pth 0,15 106 (N/m2) Căn vào bảng (XIII.27_sổ tay II) ta chọn mặt bích bu long với thông số kỷ thuật sau: Pth [N/m2] Dt(mm) 0,15.10 Kích nối (mm) D Db D1 D0 db Bulong Z h 1570 1700 1650 M20 32 28 1850 2000 1950 M20 40 28 Hình bích Bulong nối Chiều dƠy l p cách nhi t Chọn vật liệu chế t o lớp cách nhiệt : Amiăng tơng có = 0,144 [ W/m độ ] = 2600 [kg/m3] Tổng nhiệt tr lớp cách nhiệt xác định sau : R= rcặn+ rcặn : nhiêtj tr lớp cặn , rcặn = 0,387.10-3 [m2 độ/W ] : chiều dày lớp cách nhiệt [m] : chiều dày thân tháp , = 0,0025 [m] : hệ số d n nhiệt vật liệu chế t o tháp, = 12,5 [ W/m độ ] (bảng XII_sổ tay II ) R== tT: hiệu số nhiệt độ lớp cách nhiệt dung dịch, tT = tT1 - tT2 tT1 : nhiệt độ làm việc cao nh t tháp , chọn tT1 = 115 0 C tT2 : nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt , chọn tT2 = 50 0 C tT = 115 - 50 = 65 [0C] q : nhiệt tải riêng lớp cách nhiệt [ W/m2 ] : hệ số c p nhiệt chung từ bề mặt lớp cách nhiệt ngồi khơng khí, tT2= 50 0 C 2 = 9,3 + 0,058 tT2 = 9 ,3 + 0,058.50 = 12,2 [ W/m độ ] (V.136_sổ tay II) t : chênh lệch nhiệt độ lớp cách nhiệt khơng khí t = tT2 - tkk = 50 - 25 = 25 [0C] R = = 0,213 [m2 độ/W ] Suy = 30 [mm] T i tr ng c a tháp vƠ ch n tai treo , tr đở cho tháp Tải trọng cực đ i mà đế đ phải chịu tính theo cơng thức sau : Gmax = Gvỏ + [kg] Gđáy + Gnắp + Gdd + Gđệm + GCN + Gbích + Gbb * Khối lượng vỏ tháp Gvỏ = [kg] GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang23 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N : Đư ng kính ngồi tháp , = + S [m] : Đư ng kính tháp [m] : Khối lư ngiêng vật liệu chế t o , = 7,7.103 [kg/m3] S : Chiều dày thân tháp , S = 3.10-3 [m] H : Chiều cao tháp [m] Gvỏ = 3,14 .103 = 369,66 [kg] * Khối lượngcủa đáy nắp Gđáy + Gnắp = 285 [kg] (XIII.11_sổ tay II) * Khối lượng dung dịch Thể tích tồn tháp VT = VL + VC Thể tích đo n luyện VL = = 3,1 [m3] Thể tích đo n chưng VC = = 9,657 [m3] Vậy VT = 12,76 [m3] Khối lượng dung dịch toàn tháp Gdd = VC + VC.= 3,1.957,51+9,657.944,6 = 12090,28 [kg] * Khối lượng đệm: Thể tích đệm Vđ = 9,28 [m3] Khối lượng đệm Gđ = 9,28.750 = 6960 [kg] đ =750 [kg/m3] * Khối lượng lớp cách nhiệt: CH NG TệNH VÀ CH N B M Chọn bơm ly tâm để bơm nguyên liệu lên thùng cao vị cao 10 m 1.Năng su t c a b m Khối lượng riêng hổn hợp 28oC : GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang24 Đ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TU N ; [kg/m3] [kg/m3] Suy [kg/m3] Do su t bơm : Q = Với V = [m3] => Q = [m3/s] 2.Ch n đ ờng kính ng dẩn Chọn vận tốc ch t lỏng w = 1m/s Đư ng kính ống d n là: d = 0,0188 [m] Áp su t toƠn phần c a b m H= áp su t bề mặt ch t lỏng không gian hút.g GVHD:TR N XUÂN NG CH Trang25 ... q1 = 10760 ,27 .3 = 322 80,81 [ W/m? ?2? ?? ] tT = 322 80,81.1,38.10-3 = 44,6 [0C] tT3 = 120 - 44,6 = 75,4 [0C] t3 = 75,4 - 48 = 27 ,4 [0C] q? ?2? ?? = 1 025 ,2. 27.4 = 28 090,48 [ W/m? ?2? ?? ] = 0,13... N(R+1) B 1 ,2 1,378 17 38,048 0,407 1,4 1,607 15 39,105 0,371 1,6 1,837 14 39,718 0,341 1,8 2, 066 13 39,858 0,316 2, 1 2, 411 13 44,343 0 ,28 4 2, 3 2, 64 12 43,68 0 ,26 6 2, 5 2, 87 11 42, 57 0 ,25 Lập biểu... 0,75.C1 + 0 ,25 .C? ?2 C1 : nhiệt dung riêng H? ?2? ??O 48 0 C , C1 = 41 82, 9 [J/kg độ] C? ?2? ?? : nhiệt dung riêng CH3COOH 48 0 C , C? ?2? ?? = 20 72, 5 [J/kg độ] C = 0,75.41 82, 9 + 0 ,25 .20 72, 5 = 3655,3
Ngày đăng: 29/08/2022, 09:19
Xem thêm: Tinh toan va thiet ke thap dem chung luyen lien tuc hon hop 2 cau tu CH3COOH va h2o
