Đề tài tính toán hệ thống chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp hai cấu tử acetone nước

i h c Qu c gia Tp H Chí Minh Tr ng i h c Bách Khoa Khoa Công ngh Hố h c & D u khí B MƠN MÁY & THI T B ÁN MƠN H C Q Trình & Thi t B THI T K THÁP CH NG C T H N H P ACETONE – N C LO I THÁP M N NG SU T : 1500 (Kg/h) MỤC GVHD SVTH MSSV L p LỤC Ngành : : : : : Võ Th Ng c T i Võ Ng c Ti p 69902203 HC99HL, Cơng Ngh Hố Lý LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG1 : GIỚI THIỆU N CHUNG m h c 2002 – 2003 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi CHƯƠNG2 : CÂN BẰNG VẬT CHẤT I CÂN BẰNG VẬT CHẤT: Đồ thị cân acetone- nước Xác định số hồi lưu a) Chỉ số hồi lưu tối thiểu b) Chỉ số hối lưu thích hợp II CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG: Cân lượng cho tháp chưng cất: Cân nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ Cân nhiệt lượng cho thiết bị làm nguội Cân nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH I ĐƯỜNG KÍNH THÁP: Đường kính đoạn cất: Đường kính đoạn chưng: II CHIỀU CAO THÁP: III TRỞ LỰC CỦA THÁP: CHƯƠNG : TÍNH TỐN CƠ KHÍ I TÍNH CHIỀU DÀY THÂN THÁP II TÍNH ĐÁY, NẮP THIẾT BỊ Nắp Đáy III TÍNH ĐƯỜNG KÍNH VÀ BULON ỐNG DẪN Ống dẫn hơi: Ống nhập liệu: Ống dẫn lỏng: Ống hồn lưu: CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ I II III IV THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNH THIẾT BỊ GIA NHIỆT NHẬP LIỆU NỒI ĐUN BƠM CHƯƠNG : TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 2MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi LỜI GIỚI THIỆU Trong thực tế, sử dụng nhiều dạng hoá chất khác nhau: hỗn hợp nhiều chất hay đơn chất tinh khiết Nhu cầu loại hoá chất tinh khiết lớn Quá trình đáp ứng phần độ tinh khiết theo yêu cầu chưng cất: trình tách cấu tử hỗn hợp lỏng – lỏng, hay hỗn hợp lỏng – khí thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác chúng Và hệ acetone – nước, khơng có điểm đẳng phí nên đạt độ tinh khiết theo yêu cầu nhờ trình chưng cất Nhiệm vụ thiết kế: tính tốn hệ thống chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp hai cấu tử : acetone – nước với số liệu sau đây: Năng suất sản phẩm đỉnh : 1500 Kg/h Nồng độ sản phẩm đỉnh : 95% theo khối lượng Nồng độ nhập liệu : 30% Ap suất làm việc : áp suất thường CHƯƠNG :GIỚI THIỆU CHUNG Giới thiệu sơ : Acetone có cơng thức phân tử : CH3COCH3 Khối lượng phân tử 58 đvC Acetone chất lỏng sơi 56.10C, tan vơ hạn nước, dung mơi cho nhiều chất hữu cơ… Nó hồ tan tốt tơ axetat, nitrô xenluloz, nhựa phenol focmandehyt, chất béo, dung môi pha sơn, mực in ống đồng Acetone nguyên liệu để tổng hợp thủy tinh hữu Từ Acetone tổng hợp xeten, sumfonal (thuốc ngủ), halofom… Tính chất hố học : Cộng hợp với natri bisunfit: OH CH3COCH3 + NaHSO3 CH3 - C - SO3Na C H3 SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 3MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi ( 1-metyl-1-hydroxi etan sunfonát natri ) Cộng hợp axit HCN OH CH3COCH3 + HCN  CH3 - C - CN C H3 ( pH= -8 ) Phản ứng ngưng tụ : OH O 11 CH3-CO-CH3 + HCH2C=O  CH3-C-CH2-C-CH3 C H3 C H3 ( 4-oxy-4-mêtyll-2-pentanon) Acetone khó bị oxi hóa thuốc thử Pheling, Tơluen, HNO3đđ, KMnO4 ,… Chỉ bị oxi hóa hỗn hợp KMnO4 + H2SO4, Sunfôcrômic K2Cr2O7 + H2SO4… Bị gãy mạch cacbon Phản ứng khử hoá: CH3COCH3 + H2  CH3CHOH-CH3 Điều chế : Oxy hóa rượu bậc hai: CH3CHOH-CH3  CH3COCH3 + H2O Theo phương pháp Piria : nhiệt phân muối canxi axit cacboxylic: (CH3COO)2Ca  CH3COCH3 + CaCO3 Từ dẫn xuất magie: Br / CH3-C-Cl + CH3-MgBr CH3-C-CH3 + Mg 11 11 O \ O Cl Phản ứng Kucherôv: CH3-CCH + H2O  H HgSO  4 /  CH3-C-CH3 11 O Công nghệ chưng cất hỗn hợp Acetone –Nước : Ta có Acetone chất lỏng tan vô hạn nước nhiệt độ sôi Acetone ( 56.1 0C 760 mmHg) Nước ( 100 0C 760 mmHg) : cách xa nên phương pháp hiệu để thu Acetone tinh khiết chưng cất phân đoạn dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp Chọn loại tháp chưng cất phương pháp chưng cất : Chưng cất trình phân tách hỗn hợp lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào khác độ bay chúng ( hay nhiệt độ sôi ), cách lặp lặp lại nhiều lần trình bay – ngưng tụ, vật chất từ pha lỏng vào pha ngược lại Đối với chưng cất ta có hai phương pháp thực : Chưng cất đơn giản (dùng thiết bị hoạt động theo chu kỳ): Phương pháp sử dụng trường hợp sau : SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 4MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi Khi nhiệt độ sơi cấu tử khác xa Khi khơng địi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử Chưng cất liên tục hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục): trình thực liên tục, nghịch dịng, nhiều đoạn Ngồi cịn có thiết bị hoạt động bán liên tục Trong trường hợp này, sản phẩm Acetone – với yêu cầu có độ tinh khiết cao sử dụng , cộng với hỗn hợp Acetone – Nước hỗn hợp khơng có điểm đẳng phí nên chọn phương pháp chưng cất liên tục hiệu Chọn loại tháp chưng cất : Có nhiều loại tháp sử dụng, có chung yêu cầu diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều phụ thuộc vào độ phân tán lưu chất vào lưu chất Ta khảo sát hai loại tháp chưng cất thường dùng tháp mâm tháp chêm: Tháp mâm gồm thân tháp hình trụ, thẳng đứng, phía có gắn mâm có cấu tạo khác nhau, pha lỏng pha cho tiếp xúc với Gồm có : mâm chóp, mâm xuyên lỗ , mâm van Thường sử dụng mâm chóp Tháp chêm tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với mặt bích hay hàn Vật chêm đổ đầy tháp theo hay hai phương pháp : xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự Chọn loại tháp đệm để thực trình chưng cất ưu điểm sau: Cấu tạo đơn giản Trở lực thấp Tuy nhiên tháp đệm có nhược điểm là: Hiệu suất thấp Độ ổn định Thuyết minh quy trình cơng nghệ: Hỗn hợp Aceton – nước có nồng độ Aceton 30% (theo số mol), nhiệt độ khoảng 270C bồn chứa nguyên liệu (1), bơm qua thiết bị gia nhiệt ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy)(5) Sau đưa đến thiết bị đun nóng nhập liệu(6) nước bão hòa, đáy nhập liệu đưa đến nhiệt độ sôi đưa vào tháp chưng cất(11) Trong tháp, từ lên gặp chất lỏng từ xuống Ở có tiếp xúc trao đổi nhiệt hai pha với Pha lỏng chuyển động phần chưng xuống giảm nồng độ cấu tử dễ bay bị nồi đun lôi cấu tử Nhiệt độ lên thấp , nên từ lên cấu tử có nhiệt độ sơi cao nước ngưng tụ lại, cuối tren đỉnh tháp ta thu hỗn hợp có cấu tử Aceton chiếm nhiều ( 95% theo phần mol ) Hơi vào thiết bị ngưng tụ(14 ) Một phần lỏng ngưng hồi lưu tháp, phần chất lỏng ngưng qua thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh (17 ) Một phần cấu tử có nhiệt độ sơi thấp bốc hơi, cịn lại cấu tử có nhiệt độ sôi cao chất lỏng ngày tăng Cuối cùng, đày tháp ta thu hổn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay (nước) Hỗn hợp lỏng đáy có nồng độ Aceton 3% theo phần mol, lại nước Dung dịch lỏng đáy tháp đun nồi đun (12 ) ,bốc cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc, phần lại trao đổi nhiệt với nhâp liệu Hệ thống làm việc liên tục cho sản phẩm đỉnh Aceton, sản phẩm đáy sau trao đổi nhiệt với nhập liệu thải bỏ SVTH: Voõ Ngọ c Tiệp - Trang 5MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi Sơ đồ quy trình cơng nghệ chưng cất hỗn hợp Aceton – nước: 14 15 16 11 10 17 15 12 13 20 18 19 SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 6MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi CHƯƠNG : CÂN BẰNG VẬT CHẤT I Cân vật chất: Số liệu ban đầu: Năng suất 1500kg/h Nồng độ dung dịch đầu: xF = 30% mol Nồng độ đỉnh: xD = 95% mol Nồng độ dung dịch đáy: xW = 3% mol  Các ký hiệu: F , F :lượng nhập liệu ban đầu (kmol/h), (kg/h)  D, D : lượng sản phẩm đỉnh (kmol/h), (kg/h)  W, W : lượng sản phẩm đáy (kmol/h), kg/h) xF: nồng độ mol acetone nhập liệu xD: nồng độ mol acetone sản phẩm đỉnh xW: nồng độ mol acetone sản phẩm đáy Phương trình cân vật chất: F=D+W (1) F xF = D xD + W xW (2) Tính khối lượng trung bình: MtbF =xF M1 + (1-xF) M2 =0,3x58+(1-0,3)18=30kg/kmol MtbD =xD M1 + (1-xD) M2 =0,95x58+(1-0,95)18=56kg/kmol MtbW =xW M1+ (1-xW) M2 =0,03x58+(1-0,03)18=19,2kg/kmol Suất lượng sản phẩm đỉnh:  D 1500 D= =  26,786 (kmol/h) M tbD 56 F  26,786  W Từ (1) (2) ta có:  F * 0,3  26,786 * 0,95  W * 0,03 F  91,27kmol / h W  64,485kmol / h Giải hệ phương trình ta được:  _ F  2738.13(Kg / h) hay  _  W  1238.12(Kg / h)  Đồ thị cân acetone- nước: Thành phần cân lỏng (x)- (y) tính phần % mol nhiệt độ sôi hỗn hợp cấu tử 760 mmHg x y t 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 60,3 72 80,3 82,7 84,2 85,5 86,9 88,2 90,4 94,3 100 100 77,9 69,6 64,5 62,6 61,6 60,7 59,8 59 58,2 57,5 56,9 SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 7MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi Vẽ đồ thị y-x: Đồ thị cân aceyone- nước 100 Thành phần pha 80 60 40 20 0 20 40 60 80 100 80 90 100 Thành phần pha lỏng Đồ thị T- xy T Đồ thị T-xy 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 50 60 70 xy Xác định số hồi lưu thích hợp: SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 8MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi a) Chỉ số hối lưu tối thiểu: Đường cân vẽ theo số liệu thực nghiệm có khoảng lõm nên để xác định Rm, từ A(0,95;0,95) vẽ AB tiếp xúc đường cân cắt trục tung điểm có tung độ góc 0,65 Ta co : Rm= xD  0,65 Rm   Rm = 0,462 Rm 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 b) Chỉ số hồi lưu thích hợp: Cho giá trị Rxi > Rxmin để tìm giá trị tung độ Bi tương ứng vẽ đường nồng độ làm việc đoạn luyện ứng với giá trị Bi : Bi = xD Rx i  Tìm điểm a ( y= x= xD ), b( y= x= xW ) đường x = xF ( song song với trục tung ) Cứ giá trị Bi ta vẽ đường nồng độ làm việc đoạn luyện đoạn chưng Như ứng với giá trị Rxi ta có số đơn vị chuyển khối chung tương ứng mxi Ta có bảng sau : Rxi Bi mx mx(Rxi+1) 0.600 0.785 0.878 0.970 1.063 1.155 0.594 0.532 0.506 0.482 0.460 0.441 11.139 8.595 5.934 5.94 6.313 5.928 7.2834 7.5321 6.0881 6.7318 7.7737 8.0018 Thể tích tháp V = f * H f : tiết diện tháp, m2 SVTH: Võ Ngọ c Tieäp - Trang 9MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi H : chiều cao làm việc tháp, m Ta biết tiết diện tháp tỉ lệ thuận với lượng tháp, mà lượng lại tỉ lệ thuận với lượng lỏng hồi lưu tháp, tiết diện tháp tỉ lệ với lượng hồi lưu Tức f  ( Rx + ) * GD Trong điều kiện làm việc định GD khơng đổi, nên f  ( Rx + 1) Còn chiều cao tháp tỉ lệ với số đơn vị chuyển khối H  mx , nên cuối ta viết V = f*H  m x ( Rx + 1) Từ ta lập phụ thuộc Rx _ m x * ( Rx + ) Mối quan hệ cho ta tìm giá trị Rx mà thể tích thiết bị chưng cất ứng với tối ưu Rxth Vẽ đồ thị quan hệ (m x i *(Rxi + 1) _ Rxi ) để tìm Rxth 0 0.5 1.5 Đường làm việc : x R x + D = 0.474x +0.5 R 1 R 1 Rf f 1 Phương trình đường làm việc phần chưng : y= xxW R 1 R 1 F 91.271 f= = D 26.786 Phương trình đường làm việc phần cất : y= y= 2.267x -0.038 II Cân lượng: Cân nhiệt lượng cho tháp chưng cất: Phương trình cân lượng : QF+QD2+QR=Qy+QW+QXq2+QNg2  Nhiệt lượng hổn hợp đầu mang vào QF(J/h) _ QF= F CFtF Trong đó: _ F = 2783.13(Kg/h) tF = 62.5OC (Nhiệt độ vào hổn hợp đầu : trạng thái lỏng sôi) CF : Nhiệt dung riêng: tF = 62.5OC  CNước = 4188.265(J/Kg.độ) SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 10- luanvanchat@agmail.com MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi Ở đoạn đệm có hai cửa để nhập đệm, tháo đệm làm vệ sinh Đường kính cửa 100 (mm), cửa phân bố dọc theo hai đường sinh tháp Điều kiện làm việc tháp: Ap suất bên tháp tính (tại đáy tháp ): P = Plv + Ptt + Pcư Ptt = hh.g.H _ _ x' (1  x' ) 0.091 (1  0.091) =  hh = 937.84    'acetone  O 712.5 968.5 hh H2  P = 9.81 x10 + 937.84 x 9.81 x11.85 + 52973.77= 261476.3(N/m2)= 0.261(N/mm2) Tính hệ số bền thân hình trụ: n = 0.95 (hàn tay hồ quang điện, giáp mối hai bên) H  d 11.85  0.35  = n x  x 0.95  0.92 H 11.85 d : Tổng số lớn đường kính lổ đường sinh  d =0.1x3+0.05 = 0.35 (m) Ứng suất cho phép :  550 x10 [K] = K x  x1  211.54x10 (N / m ) nK 2.6  ch 220x10 x  x1  146.67x10 (N / m ) ne 1.5 [] = ([K], [ch]) = 146.47 x106(N/m2) Kiểm tra : [] 146.67  n  x 0.92  516.997 > 25 nên bề dày thân tính theo cơng P 0.261 [ch] = thức sau: D t P 400 x0.261   0.39(mm ) 2.[]. n 2x146.67x 0.92 Bề dày thực tế thân tháp: S = S’ + C C : Hệ số bổ sung : C = Ca +Cb + Cc + Co Ca : Hệ số bổ sung ăn mịn hố học mơi trường Cb : Hệ số bổ sung ăn mịn học mơi trường Cc : Hệ số bổ sung sai lệch chế tạo, lắp ráp Co : Hệ số bổ sung để quy trịn kích thước C = 10 (năm) x 0.1 (mm/năm) + 0.22 + Co =1.22 +Co S = 0.39+1.22 + Co = (mm) Kiểm tra bề dày thân : S  Ca    5x10 3  0.1(thoûa) Dt 400 Kiểm tra áp suất tính tốn cho phép bên thiết bị : 2.[]. n (S  C a ) 2x146.67x 0.92x(3  1) [P] =   1.34(N / mm )  P(thoûa) D t  (S  C a ) 400  (3  1) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử: D t  S  C a P0 = 2(S  C a ) P0 = Pth+Ptt=0.261x1.5+937.84x9.81x11.85x10 -6 =0.5 N/mm2 S’ = SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 23- luanvanchat@agmail.com MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add ĐỒ ÁN MÔN HỌC = GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi 400  3  10.5  54.62  2(3  1)0.92  220   183.33(thoaû) 12 1.2 II Tính đáy, nắp thiết bị: Tính nắp thiết bị: Chọn nắp Ellipese tiêu chuẩn loại có gờ Chiều dày S tính : D t P D S’ = t C 3.8.[].k. h  P 2.h b hb : Chiều cao phần lồi đáy (nắp) h1 = 0.25.Dt = 0.25 x 400 =100 (mm) h : hệ số bền mối hàn d 100 k : hệ số không thứ nguyên, k =   1  0.75 Dt 400 400x 0.262 400  S’ =  C  0.38  C 3.8x211.54x 0.75x 0.874  0.261 2x100 C = Ca +Cb + Cc + Co +2(mm) = +0 +0.44 +Co +2 = 3.44 + Co  S = 0.38 + 3.44 + Co = (mm) S  Ca  Kiểm tra bề dày :   7.5x10 3  0.1(thỏa) Dt 400 Kiểm tra áp suất tính tốn cho phép: 2S  C a  2x146.67x 0.92 x(4  1) [P]=   2N / mm  P(thoaû) D t  S  C a  400  (4  1) Kiểm tra ứng suất cho phép theo áp suất thử thuỷ lực:  D  t    h b (S  C) P0  400  2x100(4  1) 0.5   46.69  c  183.33(thoaû) 7.6 k h h b (S  C) 7.6x 0.75x 0.92x100(4  1) 12 Tính đáy : Tương tự: D=1200 mm, h=25mm, ht=300, s=5mm III Tính đường kính bulon ống dẫn: Đường kính ống dẫn : d  4.Q (mm) .v Q: lưu lượng thể (m3/s) v: vận tốc (m/s) Ống dẫn khỏi đỉnh : Lưu lượng khí qua ống: _ Gy = (1  R) D  (1  0.9)x1500  2850(Kg / h) Chọn v = 20 (m/s) 4x2850 d  0.167 (mm) 3600 xx20x1.797  Chọn d = 150 (mm) Ống nhập liệu : Tính tương tự : SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 24- luanvanchat@agmail.com MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi _  F  2738.13(Kg / h)    869.93(Kg / m )  d = 50 (mm)  Choïn  v  0.45(m / s)  Ống dẫn lỏng đáy tháp : d = 50 (mm) Ống hoàn lưu : d = 50 (mm) Bích liền kim loại đen: Dy 50 150 Dn 57 159 D 140 260 Db 110 225 D1 90 202 Db M12 M16 Z IV Tính bích nối Chọn bích liền khơng cổ Tính tốn theo phương pháp tải trọng giới hạn Vật liệu làm bích loại vật liệu với vật liệu làm thân Bulon làm thép CT3 T0 = 850C Ứng suất cho phép vật liệu làm bulon, bích: []85 = 86.75 (N/mm2) []85 = 108.94 (N/mm2) Các thơng số bích tra bảng XIII.27,[5] Đường kính trung bình : Dt = 400 (mm) Đường kính bích : D = 515 (mm) Đường kính tâm bulon : Db = 475 (mm) Đường kính mép vát : D1 = 450 (mm) Bulon : M16 Chiều cao bích : h = t = 20 (mm) Tính bulon Xác định lực nén chiều trục : Q1 = Qa + QK Qa : lực áp suất thiết bị gây nên   Qa = D2t P  x 400 x 0.262  32907.2(N) 4 QK : lực cần thiết để giữ kín đệm QK = .Dtb.b0.m.P Dtb = Dt + 2.b1 + 2.b/2 = 400 + 2x1.5 + 2x23.5/2 = 426.5 (mm) b = S/2 = 3/2 = 1.5 (mm) D  Dt 450  400 b=  b1   1.5  23.5 2 b = ½.b = 11.75 (mm) m :hệ số áp suất riêng Chọn đẹm amiăng dầy 0 = (mm) q = 10 (N/mm2), m = QK = x426.5x11.75x2x.062 = 8245.5  Q1 = Qa + QK = 41152.75 (N) Lực cần thiết để ép chặt đệm ban đầu: Q2 = .Dtb.b 0.q0 = 3.14x426.5x11.75x10 = 157357.18 (N) Lực tác dụng lên bulon: Q max(Q , Q ) 157357 18 qb     7867.86(N) Z Z 20 SVTH: Voõ Ngọ c Tiệp - Trang 25- luanvanchat@agmail.com MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đường kính chân ren : d er = 1.13 q b GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi   1.13x 7867.86  15.2(mm ) 43.375 [] = k0 []’ = 0.5x86.75 = 43.375 (N/mm2)  Chọn d b  16 hay M16 Kiểm tra lại việc chọn Z Chu vi vòng bulon : C = .Db = x475 = 1491.5 x = C/Zchọn = 1491.5/20 = 74.575 x 74.575 Kiểm tra :   4.66  (4.3  5) P < 0.3 (thỏa) db 16 Tính bích : Xác định: D b  D1 475  450    12.5(mm ) l1  2  l  C  B  S  D b  D t  S  475  400   36(mm )  2 2 Bề dày bích : l P  D1     t1 = 0.61.d b  Z  0.7. . k. bi  l   d b     Dt  D  l2          1  1  k= 1+ 2.l  D t  Db   t c     400  515  36     1  x       1  1.638  2x36  400  475   20     l   C  2.l  l   1  0.2   1    l2   l   D1   12.5  12.5   475  2x36   1   1.246     1  0.2x 36   450 36     12.5 43.375 0.262  450   x20  0.7x1.246x tt = 0.61x16    = 14.5 (mm)  1.638x108.94  36 43.375  20    Chọn t = 20 (mm) * Bulon : Kích thước bulon sinh đầu cạnh theo tiêu chuẩn:dcr = 16 (mm) Chiều rộng đầu bulon : D = 25 (mm) Chiều cao đầu bulon : h = (mm) Chiều dài bulon : l = 70 (mm) Chiều dài ren : 38(mm) V Đĩa phân phối lỏng: Đường kính tháp : Dt = 400 (mm) Đường kính đĩa : Dđ = 250 (mm) Ống dẫn chất lỏng : 19 ống loại 25 x (mm) Bước ống dẫn lỏng đĩa : 48 (mm) Đĩa làm thép CT3 có bề dày (mm) VI Lưới đỡ đệm Đường kính lưới : Dl = 369 (mm) SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 26- luanvanchat@agmail.com MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi Chiều rộng bước : b = 23 (mm) Bề rộng đỡ đệm : (mm) Xác định bề dày lưới đỡ đệm : Khối lượng lưới : m = mđệm khô + mnước .D .0.4 mệm khô = Vñ  ñ  H ñ  ñ  x3.5x600  263.76(Kg) 4 .0.4 mước =  n Vtñ Vñ  968.5x x3.5x0.75 = 319.314 (Kg)  m = 583.07 (Kg) Tải trọng lưới : m.g P  45541(N / m )  0.0455(N / mm ) .D Chiều dày tính tốn tối thiểu lỏi ống : P (mm) S  D t K  [ u ] D n  d Dn K = 0.45 0.6 , Chọn K = 0.6 d : tổng số dường kính lổ vỏ ống P : Áp suất tính tốn vỏ ống Dn : Đường kính vỏ ống Dn = 369 (mm) Gọi x số lưới nên có (x + 1) khe  5x + 18(x+1) = 369  x = 15  d = 16 x 18 = 288 369  288  0   0.22 369 0.0455  S = 400 x 0.45 x  9.03 (mm) 0.22x146 Chọn s = 10 (mm) 0  VII Tính tai treo, chân đỡ: Tính sơ khối lượng tháp: G = Gthân +Gđáy + Gnắp + Gbích + Gđệm + Gnước + Glỏng + Gđĩa phân phối +Gnồi đun   Thân : Gthân = D2n  D2t .H.  0.406  0.4 x11.85x 7900  355.4(Kg) 4 Đáy : Gđ = 64.2 (Kg)  Gđáy = 1.01x64.2 = 64.842 (Kg) Nắp : Gn = 6.6 (Kg)  Gnắp = 1.01x6.6 = 6.67 (Kg)  Bích : Gbích = Số bích A  D2n .2.t. A : Đường kính ngồi bích Dn : Đường kính ngồi thân tháp   Gbích = 5x x0.515  0.406 x2x20.10 3 x 7850 = 123.72 (Kg)   Đệm : Gđệm = Dt H ñ  ñ  x 0.4 x10.5x600  791.3 (Kg) 4 Lưới : SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 27- luanvanchat@agmail.com MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi  Dth D t  tb  Khối lượng lưới : 15 x D2t D t  tb   Glưới = 3x15x x0.005 x 0.4 x7850  2.79 (Kg)    Lỏng : Glỏng = D2t H.   x 0.4 x11.85  11.5.10 3  25.5.10 3 x1000 4  = 1754.86 (Kg) Nồi đun : Gnồi = Gthân + Glỏng + Gống xoắn + Gbích  Gthân = 1.206  1.2 x1.7x 7900  152.2 (Kg)  Glỏng = x1.2x1.4x1000  1318.8 (Kg)  Gống xoắn = 0.025  0.019 x135x8500  237.8 (kg)  Gbích = 1.340  1.206 x2x25.10 3 x 7850  105.5 (Kg)  Gnồi = 1813.8 (Kg) Đĩa:    G đóa  2x  D2t   n D2ống  . đ 4      2x  x0.4 x3.10 3  19x 0.025 x2.10  3 x 7850  56.23(Kg) 4  G = 4,969.612 (Kg) Tải trọng tháp : Gmax = G x 9.81 = 48752 (N) Tính tai treo: Chọn vật liệu làm tai treo thép CT3 , lót vật liệu làm thân thiết bị Chọn số tai treo  Tải trọng cho phép lên tai treo : G’ = Gmax/4 = 48752/4 = 12188 (N) Các thông số tai treo Khối lượng :       Tải trọng cho phép Trên tai treo G.10 -4 (N) Bề mặt đỡ F.104 m2 Tải trọng cho phép Lên bề mặt đỡ q.10 -6(N/m2) L 2.5 173 1.45 150 120 B B1 H S l 130 215 60 a d 20 30 Tấm lót : Cao : H = 260 (mm) Bề rộng : B = 140 (mm) Dầy : S = (mm) Chân đỡ: Số chân đỡ: Các thông số chân đỡ SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 28- luanvanchat@agmail.com MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add ĐỒ ÁN MÔN HỌC Tải trọng cho phép chân đỡ : G.10 -4 2.5 Bề mặt đỡ F.104 (m2) 444 GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi Tải trọng cho phép Trên bề mặt đỡ q.10 -6(N/m2) 0.56 L B B1 B2 H l1 S l d 250 180 215 290 350 185 16 90 27 CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ I Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh: Dòng nước lạnh ống, dịng sản phẩm đỉnh ngồi ống Điều kiện nhiệt độ q trình: SVTH: Võ Ngọ c Tiệp - Trang 29- luanvanchat@agmail.com MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi t =57.5-27=30.5 0C t =57.5-40=17.50C t  t =23.40C t log = t Ln t Nhiệt lượng cần trao đổi với thiết bị ngưng tụ:  1500(0.9  1)551930 Qnt= D (R+1)rD=  436944.6(W) 3600 Lượng nước lạnh cần giải nhiệt: Q nt 436944 Gn=   8( kg / m ) c n (t  t ) 4180.94(40  27) Chọn thiết bị loại ống chùm, đặt nằm ngang, vật liệu đồng thau, hệ số dẫnnhiệt:   93 W/mK   8500 kg / m Thiết bị gồm 187 ống, xếp thành hình cạnh, số ống vịng ngồi 43 ống Chọn ống có đường kính 25x2mm Đường kính thiết bị: Dtb=t(b-1)+4dn=35(15-1)+4x25=625mm t: bước ống; chọn t=1.4d n=1.4x25=35mm b: số ống đường chéo hình cạnh a: số ống cạnh hình cạnh ngồi b=2a-1=2x8-1=15 Hệ số cấp nhiệt từ sản phẩm đỉnh đến thành thiết bị: r 3 .t.d td Từ tt1=57.5 C tra :   748.75(kg/m3)   0.23.10 -3(Ns/m2) r=523350(J/kg) : ẩn nhiệt ngưng tụ acetone C=2296.875(J/kg.đo) : nhiệt dung riêng acetone   0.165W/m.độ: hệ số cấp nhiệt acetone D  nd 0.625  187x 0.025 dtd=   0.052 D  nd 0.625  187x0.025 Chọn  t =30C Từ ta tính   3151( W / m độ) Hệ số cấp nhiệt trung bình chùm ống:  ch =  ch =0.6x3151=1890(W/m2.độ) Hệ số cấp nhiệt từ thành đến nước: 40  27 Từ t tb2   33.5 0C tra được:  n  993.95kg / m  n  0.75.10 3 Ns / m  n  0.625 W/m.độ Vận tốc nước ống: 4.G n x8  =  0.124(m / s) 993.95x187xx0.0212  n n..d tr   1.284 SVTH: Voõ Ngọ c Tiệp - Trang 30- luanvanchat@agmail.com MSSV:69902203 LUAN VAN CHAT LUONG download : add ĐỒ ÁN MÔN HỌC Re= GVHD : Võ Thị Ngọc Tươi .d.  4199.25   Nu  12 0.25   Pr  tw= ttb2+ t =48.5 0C Pr   Prw 0.43  Chọn t n  C Tra chuẩn số Pr33.5=5.2 Pr42.5=4.8 Tính Nu=24.87 Nu n  =621.86 d Nhiệt tải riêng: qn=  n t n  5596.74 q ch=  ch  t =5671.8 q ch  q n  1.3%