ĐỒ án thiết kế tháp đệm chưng luyện liên tục hổn hợp CH3COOH và h20

ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN Axít CH3OOH tronh hợp phần thiếu trông công nghệ thực phẩm số ngành công nghiệp khác, CH3COOH chiếm vai trò quan trọng sống Để sản xuất axit CH3COOH có nhiều phương pháp khác công nghiệp thực phẩm sản xuất phương pháp lên men tác nhân vi sinh vật Để thu CH3COOH tinh khiết thực nhiều phương pháp khác phương pháp hoá học, hoá lý…trong công nghiệp để thu lượng lớn CH3COOH với độ tinh khiết theo yêu cầu người ta thường sửdụng phương pháp chưng cất Có nhiều phương pháp chưng cất khác công nghiệp thực phẩm thường sử dụng phương pháp chưng cất liên tục Nguyên tắc phương pháp dựa vào nhiệt độ bay khác cấu tử hổn hợp.Về thiết bị có nhiều loại khác nhau, tuỳ thuộc vào u cầu công nghệ mà người ta chọn loại thiết bị phù hợp.Trông công nghệ thực phẩm thiết bị chưng cất thường dùng thiết bị loại tháp Nội dung đồ án tính tốn thiết kế tháp đệm chưng luyện liên tục hổn hợp hai cấu tử CH3COOH H2O Các số liệu ban đầu : Năng suất theo hổn hợp đầu: 1800(l/h) Nồng độ hổn hợp đầu là: 75% Nồng độ sản phẩm đỉnh : 90% Nồng độ sản phẩm đáy là: 10% (Các số liệu cho theo cấu tử dể bay hơi) GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN SÅ ÂÄÖ TÄØNG QUẠT DÁY CHUƯN CÄNG ÃÛ (7) (8) (P) H2O H2O (1) Håi âäút (F) (5) Næåïc ngæng (2) (6) (9) (3) H2O (4) GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN Chuong TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ 1.Cân vật liệu Phương pháp cân vật liệu cho toàn tháp GF = Gp+Gw (kg/h) GF: lưu lượng hổn hợp đầu Gp :lưu lượng hổn hợp đỉnh Gw :lưu lượng sản phẩm đáy Cân vật liệu cho cấu tử dể bay GF.xF = GP.xp+Gw.xw (kg/h) xF:phần mol hổn hợp đầu xp:phần mol sản phẩm đỉnh xw:phần mol sản phẩm đáy Theo giả thiết ta có : aF = 0,75: nồng độ hổn hợp đầu (phần mol) ap = 0,9:nồng độ sản phẩm đỉnh (phần mol) aw =0,1:nồng độ phần mol khối lượng sản phẩm đáy Suy giá trị xF, xp, xw: aF x = F 0,75 18 = = 0,91 0,75 0,25 (1 − a F ) + + 18 60 M aF M MH O H 2O H 2O M A :phân tử lượng nước MA= 60 :Phân tử lượng CH3COOH a x = p P 18 aP + − aP 18 60 a W x w = 18 aW + − aW 18 60 0,9 18 = = 0,968 0,9 0,1 + 18 60 0,1 18 = = 0, 27 0,1 0,9 + 18 60 Lượng sản phẩm đỉnh: (kg/h) Gp = GF a F − aw a −a p =1853,1 w 0,75 − 0,1 = 1505,64 0,9 − 0,1 Lượng sản phẩm 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 M O +(1-xF).MA =0,91.18 + 0,09.60 = 21,78 H2 F: lượng hổn hợp đầu (Kmol/h) GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN P:lượng sản phẩm đỉnh W:Lượng sản phẩm đáy F = GF = M P =F x F 1853,1 = 85,08 21,78 − xw x −x p = 85,08 w 0,91 − 0,27 = 78,01 0,968 − 0,27 => W = F-P = 85,05- 78,01 =7,07 Xác định số hồi lưu - số đĩa lý thuyết Gọi x: nồng độ cấu tử dể bay pha lỏng y: nồng độ cấu tử dể bay pha t: nhiệt độ sôi hổn hợp hai cấu tử áo suất 760 mmHg a(% khối lượng) x(phần mol) y(phần mol) Kg/h Kmol/h Nhiệt độ sôi aF = 0,75 xF = 0,91 yF = 0.937 1853,1 85,08 100,6 ap = 0,9 xp = 0,968 yp = 0,9776 1505,64 78,01 100,2 aw = 0,1 xw =0,27 yw = 0,3884 347,46 7,07 108,28 Chỉ số hồi lưu thích hợp: ROPT ROPT = β.Rmin β: hệ số hiệu chỉnh ; β = (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 = x −y y −x p p F F 0,968 − 0,937 = 1,148 0,937 − 0.91 = Rmin = 1,148 Để xác định số đĩa lý thuyết tháp cách dựa vào phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện đoạn chung Pương trình làm việc đoạn luyện: y= R R OPT OPT +1 x + xP R OPT +1 Phương trình làm việc đoạn chung : X= R +1 L+ R OPT OPT y + L −1 L+ R OPT F 85,08 = 1,09 Với: L = = P 78,01 Mà: ROPT = β.Rmin : đặt B = x p ROPT + ứng với mổi giá trị βsẽ đĩa lý thuyết N bảng sau GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH β ROPT N N(R+1) B 1,2 1,378 17 38,048 0,407 1,4 1,607 15 39,105 0,371 SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN 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 Rx= 1,378 Tương ứng với Rx =1,378 số đĩa lý thuyết : Của tháp 17 (đĩa) Đoạn chưng đĩa (11,3) Đoạn luyện 11 đĩa (5,7) Phương trình làm việc đoạn luyện y = 0,579x + 0,407 Phương trình đường làm việc đoạn chưng X = 0,964y + 0,036 3.Xác định số đĩa thực tế Hiệu suất làm việc tháp tính theo biểu thức: η=α.μ η:hiệu suất tháp (%) α: độ bay hổn hợp μ:độ nhớt hổn hợp: (10-3 N.S/m2 ) α= y 1− x (13-34- QT-TBCNHH II ) 1− y x Vì hiệu suất thay đổi theo chiều cao tháp nên để xác định hiệu xuất toàn tháp ta xac định hiệu xuất trung tháp Hiệu xuất trung bình tháp xác định: η1 + η + η (%) (13-53-QH-TBVNHH II) η= η1: hiệu suất đĩa (%) η2: hiệu suất đĩa tiếp liệu (%) η3: hiệu suất đĩa (%) a)Hiệu suất đĩa cùng: Các số liệu có ; yp=0,9776 ; =100,2oC Xp=0,968 Độ nhớt CH3COOH nhiệt độ t1 40oC μ1=0,9 (10-3.N.S/m3) nhiệt độ t2 μ2=0,56 (10-3.N.S/m3) Độ nhớt nước nhiệt độ θ1=24oC 0,9, θ2 =49oC 0,56 Theo công thức páp lốp: t −t θ −θ =K= 2 40 − 80 = 1,6 24 − 49 Độ nhớt CH3COOH nhiệt độ tp=100,2 là: GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH θ3= t −t p + θ1 = 1,6 SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN 100,2 − 40 o + 2,4 = 61,625 ( C) 1,6 Tra bảng độ nhớt CH3COOH ta có μ2100,2 = 0,4617 (10-3.N.S/m3) Độ nhớt H2O 100,2 oC : μ1100,2 =0,2835(10-3.N.S/m3) Độ nhớt hổn hợp 100,2oC lg μ1hh=xp.lg μ1100,2 +(1-xp).lg μ2100,2 =0,968.lg0,2835 + 0,032lg0,4617 lg μ1hh= -0,54067; μ1hh= 0,288 (10-3.N.S/m3) α 1= y 1− y p 1− xp p x = p 0,9776 0,032 = 1,443 0,0224 0,968 η1=α1 μ hh=1,443.0,288 = 0,4156 b)Hiệu suất đĩa tiếp liệu Độ nhớt CH3COOH 100,6oC μ2100,6=0,455(10-3.N.S/m3) Độ nhớt nước 100,6oC μ1100,6= 0,283(10-3.N.S/m3) Độ nhớt hổn hợp 100,6 oC lg μ2hh=xF.lg μ1100,6 +(1-xF).lg μ2100,6 =0,91.lg0,283 + 0,09lg0,455 lg μ2hh= -0,529 ;μ2hh=0,296(10-3.N.S/m3) α 2= y 1− y F F − xF x = F 0,937 0,09 = 1,47 0,063 0,91 η2=α2 μ hh=1,47.0,296 = 0,435 c)Hiệu suất đĩa Độ nhớt CH3COOH 108,28oC μ2108,28=0,5304(10-3.N.S/m3) Độ nhớt nước 108,28oC μ1100,6= 0,2625(10-3.N.S/m3) Độ nhớt hổn hợp 108,28 oC lg μ3hh=xw.lg μ1108,28 +(1-xw).lg μ2108,28 =0,27.lg0,2625 + 0,73lg0,5304 lg μ2hh= -0,5378 ;μ2hh=0,4387(10-3.N.S/m3) α 3= y 1− y w w − xw x w = 0,3884 0,73 = 1,717 0,6116 0,27 η3=α3 μ3hh=1,717.0,4387 = 0,753 Vậy hiệu suất trung bình tháp là: η= η +η +η 3 = 0,753 + 0,435 + 0,4156 = 0,5345 Từ ta tính số đĩa thực tế là: Ntt= N lt = 17 = 31,8 (đĩa) 0,5345 η Như số đĩa thực tế 32 đĩa Trong đó: Chưng :Nc = 21 đĩa Luyện: Nl =11 đĩa GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG II TÍNH KÍCH THƯỚCTHIẾT BỊ I.Tính đường kính thiết bị: Dchưng ≥ Dluyện Đường kính thiết bị xác định theo công thức D = 0,0188 g ρ W (m) tb y (IX.90-sơ tay TII) y Trong : gtb lượng trung bình tháp ρy 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 đoạn tháp nên phải tính lượng lỏng cho đoạn Đường kính đoạn luyện gtb= g +g d (IX.91.ST-TII) gtb: lượng trung bình đoạn luyện (kg/h, kmol/h) gd : lượng khỏi điã đoạn luyện g1 : lượng vào đĩa đoạn luyện a)Lượng khỏi đỉnh tháp (IX.92 ST-TII) gd = GR+Gp= Gp(Rx+1) Gp: lượng sản phẩm đỉnh (kg/h,kmol/h) GR: lượng chất 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 đoạn luyện Giữa lượng g1 hàm lượng y1 lượng G1 đĩa thứ đoạn luyện xác định theo hệ phương trình cân vật liệu cân nhiệt lượng sau: (1) g1=G1+Gp g1.y1=G1.x1+Gp.xp (2) (3) g1.r1 =gd.rd đó: x1= xF = 0,91 r1 ẩn nhiệt hoá hổn hợp vào đĩa thứ đoạn luyện (Kcal/kg) rd ẩn nhiệt hóa hổn hợp khỏi tháp (Kcal/kg) (đĩa thứ nhất) r1=ra.y1+(1-y1).rb (đĩa cùng) rd= ra.yd+(1-y1).rb đó: ra,rb ẩn nhiệt hóa H2O CH3COOH nguyên chất yd nồng độ H2O hổn hợp đầu y1 hàm lượng đĩa đoạn luyện Dựa vào phương pháp nội suy xác định ẩn nhiệt hóa nước CH3COOH nhiệt độ khác nhau: Ở 100oC r1a =539(kcal/kg) Ở 140oC r2a =513(kcal/kg) Ta có nhiệt độ tF=100,6oC (ứng với rd) ẩn nhiệt hóa nước là: GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN r3a= 539 - 0,65.0,6 = 538,61 (kcal/kg) nhiệt độ tp=100,2oC (ứng với rd) ẩn nhiệt hóa nước là: r4a= 539 - 0,65.0,2 = 538,87 (kcal/kg) Ẩn nhiệt hóa CH3COOH : rb (kcal/kg) Ở 100oC có r1b =97(kcal/kg) Ở 140oC có r2b =94,4(kcal/kg) Vậy với nhiệt độ tF=100,6 suy r3b=96,96 (kcal/kg) Với =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: (1) g1=G1+Gp g1.y1=G1.x1+Gp.xp (2) (3) g1.r1 =gd.rd 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 đoạn luyện gtbl = g +g d = 4033,066 (kg/h) gd =189,031(kmol/h) Lượng lỏng trung bình đoạn luyện Gtbl = G + G R p x = 296,495 + 78,01.1,378 Gtbl =202(kmol/h) = 2875,3(kg/h) c) Vận tỗc đoạn luyện Vận tốc xác định theo công thức ,16 ⎡ ⎤ ρ ytb G x ⎢ w x ρ d ρ ytb μ x ⎥ ( Lg ⎢ ) ⎥ = A - 6,75 ( ) ( ) g ρ μ vd xtb Gg ρ xtb ⎢⎣ ⎥⎦ n (Sổ tay II-IX.115) Trong : A số A= -0,125 wx: vận tốc đặc pha (m/s) ρd :Bề mặt tự đệm (m2/m3) Vd: Thể tích tự đệm (m3/m3) ρytb :khối lượng riêng trung bình hơi.(kg/m3) ρxtb : Khối lượng riêng trung bình lỏng (kg/m3) μx: Độ nhớt hổn hợp lỏng điều kiện trung bình (N.S/m2) μn : Độ nhớt nước 20oC (N.S/m2) Gy :Lượng trung bình đoạn luyện (kg/h) Gx : Lượng lỏng trung bình doạn luyện (kg/h) Chọn loại đệm vịng có kích thước chưa có ρd =310(m2/m3), Vd =0,71(m3/m3) GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN Xác định khối lượng riêng: [ y 18 + (1 − ρytb = y tbl tbl ).60].273 (IX.102-ST TII) 22,4.(273 + 100,4) y+y 0,937 + 0,9776 = 0,9573 2 [0,9573.18 + 0,0427.60].273 = 0,646 (kg/m3) Suy : ρytb = 22,4.(273 + 100,4) − atb1 (IX.104a-ST TII) = atb1 + với ytbl = ρ ρ xtb1 tb1 = xtb a ρ tb1 = xtb x x p tb1 18 18 + (1 − xtb1).60 = 0,92.18 = 0,775 0,92.18 + 0,08.60 (phần khối lượng ứng với to trung bình) Với xtb1 : nồng độ trung bình pha lỏng tương ứng với ytbl =0,9573 ρxtb1 : Khối lượng riêng H2O 100,8 oC (kg/m3) ρxtb2 : Khối lượng riêng CH3COOH 100,8 oC (kg/m3) Dựa vào phương pháp nội suy Ở 100oC ρ1 nước 958,38 (kg/m3) ρ1 CH3COOH 958 (kg/m3) Ở 110oC ρ2 nước 951 (kg/m3) Khối lượng riêng nước 100,8oC ρxtb1= (951- 958)/10 0,8+958,38 = 957,79 Ở 120oC khối lượng riêng ρ2 = 922(kg/m3) Suy khối lượng riêng CH3COOH 100,8oC ρxtb2 =(922-958):20.0,8+958 =956,56 Vậy ρ Suy = 0,775 0,225 + 957,79 956,56 xtb ρ xtb =957,51 (kg/m3) Độ nhớt nước 100,8oC μ1100,8=0,2819 (10-3.N.S/m2) Độ nhớt CH3COOH 100,8oC μ2100,8=0,4668 (10-3.N.S/m2) Lgμx =0,78.lgμ1100,8+0,13.lgμ2100,8 =0,78.lg0,2819 +0,13.lg0,4668 μx =0,5937 (10-3.N.S/m2); μn = 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) Đường kính đoạn luyện là: DL =0,0188 G w ρ = 0,0188 L L 4033,066 = 1,063 (m) 1,954.0,646 yl GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN Đường kính đoạn chưng g Dc =0,0188 ρ ' ' (m) tb ' ytb wytb a)Lượng đoạn chưng ' g +g g'tb = n ' (kg/h) gn' : lượng khỏi đọan chưng (kg/h) gn' : Lượng vào đọa chưng (kg/h) g1 :lượng vào đoạn chưng trừ GF g1= gn'=218,485 (kmol/h) - 85,08(kmol/h) = 5730,599(kg/h) ' Nên g tb = g +g ' Ta có hệ phương trình sau , , 1 G = g + G (1) G x = g y + G x (2) (3) g r = g r = g r G : lượng lỏng đoạn chưng [kmol/h] y = y : hàm lượng vào đoạn chưng r = r a y + ⎛⎜⎝1 − y ⎞⎟⎠ r : ẩn nhiệt hóa hơi vào đĩa thứ đoạn , W ' , 1 W W , , , , 1 n n W 1 , , W , , , 1 b chưng r : ẩn nhiệt hóa H2O 108,3 C , r = 534,2 [kcal/kg] r : ẩn nhiệt hóa CH3COOH 108,3 C , r = 96,46 [kcal/kg] r = 267,18 [kcal/kg] =25644,87 r : ẩn nhiệt hóa vàođĩa đoạn chưng , r = r G : lượng sản phẩm đáy [kmol/h] a a b b , , , n n W Giãi hệ phương trình ta có: , g1 = 161,12 [kmol/h] , G = 168,19 [kmol/h] x = 0,2843 [phần mol] , nồng độ pha lỏng cân ứng với x y*= 0,4058, t = 107,90C g = 161,12 [y*1.18+(1-y*1).60]=6921,135 [kg/h] ' ' G = 168,19 [x 1.18+(1- x 1).60] = 8083,11 [kg/h] , , 1 * , , Lượng trung bình đoạn chưng" g , tb = g +g , = 6921,153 + 5730,599 = 6325,867 [kg/h] GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang10 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG CÂN BẰNG NHIỆT LUYỆN CHO QUÁ TRÌNH CHƯNG LUYỆN I Cân nhiệt lượng cho thiết bị gia nhiệt hổn hợp QD1 + Q f = QF + Qngl + Q xql [J/h] Trong : * Nhiệt lượng đốt mang vào Q D1 = D1 λ = D1 (r1 + θ C1) D1 : lượng đốt [kg/h] r1 : Ẩn nhiệt hoá hơi đốt [J/kg] λ1 : hàm nhiệt (nhiệt lượng 0riêng) đốt [J/kg] θ : nhiệt độ nước [ C] C1 : nhiệt dung riêng nước ngưng [J/kg.âäü] [J/h] * Nhiệt lượng hổn hợp đầu mang Q F = F C F t F [J/h] F : lượng hổn hợp đầu [kg/h] C F : nhiệt dung riêng hổn hợp khí [J/kg độ] t F : nhiệt độ hổn hợp khí khỏi hổn hợp khí đun nóng [ C] * Nhiệt lượng hổn hợp đầu mang vào C t f f Q f = F C f t f [J/h] : nhiệt dung rieng hổn hợp đầu [J/kg độ] : nhiệt độ đầu hổn hợp [0C] * Nhiệt lượng nước ngưng mang Q ngl = G ngl C1 θ = D C θ 1 [J/h] : lượng nước ngưng ,bằng lượng đốt [kg/h] * Nhiệt lượng môi trường xung quanh lấy 5% nhiệt tiêu tốn Q xql = 0,05 D1 r1 [J/h] G ngl *Lượng đốt (lượng nước) cần thiết để đun nóng dung dịch đầu đến nhiệt độ sơi : D1 = Q +Q F ngl +Q λ xql −Q f = Q −Q 0,95 r F f = ( F C F t F − C f t f 0,95 r1 ) [kg/h] Để đảm bảo đun nóng đáy tháp liên tụcvới hiệu suất cao,ta chọn đốt nước bảo hồ có nhiệt độ là125 0C áp suất 2,37 atm 100 , Nhiệt dung riêng CH3COOH 100,6 0C C = 2433,2 [J/kg độ] Nhiệt dung riêng cuar H2O 100,6 0C C1 = 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 đẩu trước vào thiết bị đun nóng 28 0C , ta có : 28 Nhiệt dung riêng nước 28 0C (áp suất kq) C1 = 4181,8 [J/kg độ] Nhiệt dung riêng CH3COOH 28 0C (áp suất kq) 28 C = 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) Ở 125 0C ẩn nhiệt hoá hơi nước r1 = 523,5 (kcal/kg) = 2194.103 [J/kg] Vậy lượng đốt cần để đun hổn hợp đầu đến nhiệt độ sôi : 100.6 GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang16 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH D1= 1853,1 SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN 3772,85.100,6 − 3660,6.28 −3 0,95.2194.10 = 334,193 [kg/h] Nhiệt lượng đốt mang vào là: QD1 = D1.r1 = 234,193.2194.103 = 733219315 [J/h] II Cân nhiệt lượng cho tháp chưng luyện Lượng đốt cần thiết để đun sôi hổn hợp đáy tháp xác định theo biểu thức sau : D2 = Q +Q +Q −Q −Q r n W m f x [kg/h] Trong D2 :lượng đốt cần thiết [kg/h] Qn : Nhiệt lượng mang khỏi đỉnh tháp [J/h] Q : nhiệt lượng sản phẩm đáy [J/h] Q : nhiệt lượng mát môi trường xung quanh , Q Q : nhiệt lượng lỏng hồi lưu [J/h] Q : nhiệt lượng hổn hợp đầu mang vào [J/h] r : ẩn nhiệt hoá hơi đốt [J/kg] W m w = 5% Qm2 [J/h] x f 1 Nhiệt lượng mang khỏi đỉnh tháp Hơi khỏi đỉnh có nhiêt độ = 100,2 0C Qn = P.(1+ Rx) λ [J/h] P = 1505,64 [kg/h] : lượng sản phẩm đỉnh Rx : số hồi lưu (Rx = 1,378) λ : nhiệt lượng riêng hổn hợp [J/kg] λ = a1 λ + (1 − a1) λ Với : a1 , λ1 : nồng độ phần khối nhiệt lượng riêng H2O λ : nhiệt lượng riêng CH3COOH [J/kg] 100,2 C λ=r 100 , r C 100 , 100 , + C1 100,2 = 538,94 (kcal/kg) = 2256,43.103 [J/kg] 100 , = 4218,87 [J/kg độ] 3 λ1 = 2256,43.10 + 4218,87.100,2 = 2679,16.10 [J/kg] λ =r 100 , r C 100 , 2 100 , + C2 100,2 = 96,99.4,181.03 = 406,07.103 [J/kg] 100 , = 2430,52 [J/kg độ] = 649,608.103 [J/kg] λ = 406,07.10 + 2430,52.100,2 λ = 0,9.2679,16.103 +0,1 649,608.103 = 2458,2048.103 [J/kg] Vậy: Qn = 1505,64.2,378.2458,2048 = 8801,386.106 [J/h] Nhiệt lượng sản phẩm cháy Sản phẩm đáy sôi 108,3 0C GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang17 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH Q = W C t [J/h] C = a C + (1 − a ).C W W mà: SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN W 108, W 108 , Nhiệt dung riêng H2O 108,3 0C là: C 108, = 2,07467 [J/kg độ] 108 , Nhiệt dung riêng CH3COOH 108,3 C : C = 2644,18 [J/kg độ] a2 :nồng độ phần khối lượng H2O sản phẩm đáy CW = 0,1.2074,67 + 0,9.2644,18 = 2587,23 [J/kg độ] = 347,46.2587,23.108.3= 97,3573.106 [J/h] Nhiệt lượng lỏng hồi lưu mang vào tháp Ta xem trình ngưng tụ sản phẩm đỉnh đẳng nhiệt (nghĩa nhiệt độ lỏng hồi lưu vào tháp là100,1 0C ) Q X = 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] Q X = 1505,64.1,378.90.4149,106 = 774,76.106 [J/h] Nhiệt lượng hổn hợpđầu mang vào tháp Q f = 1853,1.3772,85.106 = 703,34.106 [J/h] Q W CF :nhiệt dung riêng hổn hợp khỏi thiết bị đun nóng Lượng đốt cần thiết để đun sôi hổn hợp đáy tháp Q +Q +Q −Q −Q r (8801,386.10 + 97,3573.10 D2 = n w m f x D2= 6 − 0,05.2194.334,193 − 774,76.10 − 703,34.10 ) 0,95.2194.10 D2= 3560,3 [kg/h] Nhiệt lượng đốt mang vào QD2 = 3560,3.2194.103 = 7811,24.106 [J/h] III Cân băng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ Dùng chất tải nhiệt nước lạnh Chọn : tvào =25oC ,tra =50oC Theo nguyên tắc ngược chiều ta có: Gp.Rx.r = Gn.Cn.Δt Nhiệt đọ trung bình: ttb = 50 + 25 = 37,5 oC Cn :Nhiệt dung riêng H2O 27,5oC ,Cn = 4181,043 [J/kg độ] Gn : Lượng nước tiêu tốn [kg/h] r : ẩn nhiệt ngưng tụ nước r = xp r O +(1-xp).rax =0,968 r O +(1-0,968).rax H2 H2 124 − 132 rax = 17,5 + 132 = 128,5.4,1868 103 = 538003,8 [J/kg] 40 579 − 594 r H 2O = 40 17,5 + 584 = 581,8 [Kcal/kg] =2435932,6 [J/kg] r = 2358.103 + 17,2.103 =2375,2.103 [J/kg] Lượng nước tiêu tốn : Gn = 31430,74 [J/kg] GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang18 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG V TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ PHỤ I Tính thiết bị gia nhiệt đầu : Chọn thiết bị gia nhiệt hổn hợp loại ống chùm thẳng đứng có cấu tạo hình vẽ : H äù n håü p ââỉåü c âun nọng H åi âäú t vo N ỉåïc ngỉng H äù n håü p vaìo gia nhi ãû t Trong thiết bị nước ống, chất lỏng chuyển động ống; sau gia nhiệt chất lỏng bơm vận chuyển vào tháp Tính tốn thiết bị * Nhiệt lượng cần cung cấp cho chất lỏng sôi : Q = G Δ t.C [J/h] G : Lượng hổn hợp đầu [kg/h] Δ t : Biến thiên nhiệt độ đầu cuối [0C] C : Nhiệt dung riêng chất lỏng [J/kg độ] Q = 1853,1.(100,8 - 28).3660,55 [J/h] Δ 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 chất lỏng 28oC Q = 493,83.106 [J/h] * Nhiệt độ trung bình chất lỏng đốt Δ t1 = t2d- t1d= 125 - 28 = 97 [0C] Δ t2 = t2c - t1c = 125 - 100,6 = 24,4 [0C] Với t1d, t1c : Nhiệt đọ trước sau đun nóng t2d, t2c : Nhiệt độ đôt ngưng ( xem trình truyền nhiệt đẳng nhiệt nên nhiệt độ ngưng nhiệt độ nước bảo hồ) Hiệu số nhiệt trung bình hai mơi trường : Δt = Δ t1 − Δ t ln Δ t1 = 52,6 [0C] Δt2 Nhiệt độ trung bình chất lỏng t1tb = 100,6 - 52,6 = 48 [0C] Nhiệt độ trung bình ngưng t 2tb = 125 - 52,6 = 72,4 [0C] * Tính hệ số cấp nhiệt từ bảo hoà đến thành ống:α GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang19 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN Đây trình cấp nhiệt ngưng tụ bảo hồ khơ khơng chứa khơng khí nước ngưng tạo thành thành màng phủ kín bề mặt truyền nhịêt đứng, trường hợp nước ngưng chuyển động bề mặt màng chế độ chảy dịng Ta có : α = 2,04.A r Δt.H [ 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 : ẩn nhiệt ngưng tụ nước ngưng lấy theo nhiệt độ báo hoà, r = 2195,47.103 [J/kg] Δ t = tn - t = 125 - 120 = [0C] tn : Nhiệt độ nước ngưng (nhiệt độ bảo hồ) t : Nhiệt độ phía thành ống tiếp xúc với ngưng H : Chiều cao ống truyền nhiệt, ta chọn H = 1,2 [m] α = 2,04.188,75 2195,47 10 0,75 = 9470,24 [ W/m2 độ ] 5.1,2 * Tính hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến chất lỏng α Ta xem chất lỏng chuyển động ống thẳng chế độ chảy xốy (Re >1000) Ta có N λ [ W/m2 độ ] (V.33_sổ tay II) α2= d λ : hệ số dẩn nhiệt chất lỏng [ W/m2 độ ] ρ [ W/m2 độ ] (I.32_sổ tay I) λ = A.C ρ M Với A : hệ số phụ thuộc mức độ liên kết chất lỏng,hổn hợp dạng liên kết nên A = 3,58.10-8 C : nhiệt dung riêng đẳng áp chất lỏng [J/kg độ] C = 0,75.C1 + 0,25.C2 C1 : nhiệt dung riêng H2O 48 0C , C1 = 4182,9 [J/kg độ] C2 : nhiệt dung riêng CH3COOH 48 0C , C2 = 2072,5 [J/kg độ] C = 0,75.4182,9 + 0,25.2072,5 = 3655,3 [J/kg độ] ρ : khối lượng riêng chất lỏng 48 0C ρ xác định theo công thức (IX.104a_sổ tay II) với ρ : khối lượng H2O 48 0C , ρ = 988,96 [kg/m3] ρ : khối lượng riêng CH3COOH 48 0C , => ρ = 996,15 [kg/m3] λ = 3,58.10-8.3655,3.996,15 996,15 = 0,466 18 ρ = 1018,37 [kg/m3] [ W/m độ ] , 25 ⎛ Pr ⎞ N = 0,021.ε Re Pr ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ Pr t ⎠ ,8 0 , 43 (V.40_sổ tay II) Trong N : chuẩn số Nuyxen chất lỏng GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang20 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH ε SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN : hệ số điều chỉnh tính đến ảnh hưởng tỉ số chiều cao H đường kính d ống , ta chọn ống có đường kính d = 30 [mm] H/d = 40 , tra bảng (V.2-sổ tay II) với Re =10000 ta ε = 1,03 Pr : chuẩn số Pran dịng tính theo nhiệt độ trung bình dịng tức 48 0C C.μ (V.35_sổ tay II) Pr = λ C : nhiệt dung riêng chất lỏng 48 0C , C = 3655,3 [J/kg] μ : độ nhớt chất lỏng 48 0C , μ = 0,587.10-3 [N.s/m2] λ : hệ số dẩn nhiệt chất lỏng 48 0C , λ = 0,466 [ W/m độ ] 3655,3.0,587 10-3 = 4,6 0,466 Pr = Prt : chuẩn số Pran tính theo nhiệt độ trung bình thành ống Vì chênh lệch nhiệt độ thành dòng chất lỏng nhỏ nên ta xem tỉ số (Pr/Prt)0,25 = 0,8 0,4 N = 0,021.1,03.10000 4,6 = 66,5 α = 66,5.0,466 = 1025,2 [ W/m2 độ ] 0,03 Nhiệt tải riêng từ phía ngưng đến thành ống q1 = α Δ t1 [ W/m2 ] Δ t1: hiệu số nhiệt độ nước ngưng mặt tường tiếp xúc với nước ngưng Δ t1 = 0C q1 = 9470,24.5 = 47351,2 [ W/m2 ] Nhiệt tải riêng từ tường ống đến chất lỏng q2 = α Δ t3 [ W/m2 ] Δ t3 : hiệu số nhiệt thành ống dung dịch Δ t3 = tT3 - t3 tT3 : nhiệt độ bề mặt tường tiếp xúc với chất lỏng [0C] t3 : nhiệt độ trung bình chất lỏng [0C] Hiệu số nhiệt độ hai bề mặt tường Δ tT = tT1 - tT3 tT1 : nhiệt độ thành ống với ngưng , tT1 = 120 0C tT3 : nhiệt độ thành ống phía chất lỏng [0C] Δ tT = q.R q :nhiệt tải riêng từ ngưng đến thành ống [ W/m2 ] R : tổng trở nhiệt thành ống [ m2 độ/W ] R= α + r1 + δ + + λ α r 2 (V.3_sổ tay II) r : nhiệt trở cặn tường phía ngưng chủ yếu nước, thường nhiệt độ cao nên : -3 r1 = 0,725.10 [m độ/W ] (tra bảng V.1_sổ tay I) r : nhiệt trở của-3 cặn 2ở tường phía chất lỏng chủ yếu nước , nhiệt độ cao nên : r = 0,464.10 [m độ/W ] (tra bảng V.1_sổ tay I) δ : chiều dày thành ống , chọn δ = 0,002 [m] tường , chọn vật liệu làm ống đồng có λ : hệ số dẩn nhiệt λ = 385 [ W/m độ ] GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang21 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN Thay số liệu vào công thức ta có R = 1,38.10-3 [ m2 độ/W ] Δ tT = 47351,2.1,38.10-3 = 65,3 [0C] tT3 = tT1 - Δ tT = 120 - 65,3 = 54,7 [0C] Δ t3 = 54,7 - 48 = 6,7 [0C] q2= 1025,2.6,7 = 6868,84 [ W/m2 ] Ta có q −q q = 0,85 = 85% > 50%, nên phải tính lại thông số Chọn lại Δ t1 = 0C = 32280,81 [ W/m2 ] α = 10760,27 , q1 = 10760,27.3 Δ tT = 32280,81.1,38.10-3 = 44,6 [0C] tT3 = 120 - 44,6 = 75,4 [0C] Δ t3 = 75,4 - 48 = 27,4 [0C] q2 = 1025,2.27.4 = 28090,48 [ W/m2 ] q −q q = 0,13 = 13% < 50% , kết phù hợp Nhiệt tải riêng trung bình qtb = q +q * Tính bề mặt truyền nhiệt : F= Q q 2 = 30185,65 [ W/m2 ] [m2] tb Q : lượng nhiệt truyền qua tường phẳng giây [ W ] qtb : nhiệt tải riêng trung bình [ W/m2 ] F= 493,83 106 = 4,544 [m2] 30185,65.3600 * Tính số ống truyền nhiệtiãût n= F π d n H F : bề mặt truyền nhiệt [m2] dn : đường kính ngồi ống truyền nhiệt [m] H : chiều cao ống truyền nhiệt [m] n= 4,544 = 37,69 =38 (ống) 3,14.0,032.1,2 Để cho thiết bị làm việc tốt, với hiệu suất cao ta chọn số ống thiết bị 37 ống theo bảng (V.11_ sổ tay II) chọn cách xếp ống theo kiểu bàn cờ ta có: + tổng số ống thiết bị 37 + số hình sáu cạnh + số ống đường xuyên tâm + tổng số ống 37 + Số ống hình cạnh ngồi 18 GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang22 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN Cách bố trí ống truyền nhiệt theo hình sau cạnh * Tính đường kính thiết bị : D = t.(b - l) + 4.d [m] (V.140_sổ tay II) D : đường kính [m] d : đường kính ngồi ống [m] t : bước ống , chọn t = 1,5 , d = 0,048 [m] b : số bước đường chéo hình sáu cạnh b = 2.a - (V.139_sổ tay II) a : số ống cạnh hình sáu cạnh ngồi , a = D = 0,048.6 + 1,5.6.0.032 = 0,576[m] II Tính đường kính dẩn Đường kính ống dẩn thiết bị gia nhiệt hổn hợp đầu: Sử dụng đốt nước bảo hoà có nhiệt độ 125 0C có áp suất 2,37 atm Đường kính ống xác định: d1 = 0,0188 D [m] wρ Với: lượng đốt sử dụng [kg/h] w : vận tốc ống , ta chọn w= 20 m/s ρ : khối lượng riêng đốt , ρ = 1,296 (kg/m3) Vậy đường kính ống dẩn d1 = 0,0188 334,193 = 0,0675 [m] Ta chọn 20.1,296 d1 = 67,5 (mm) Đường kính ống dẩn đun sôi đáy tháp Hơi dùng để đun sôi hổn hợp đáy tháp vẩn dùng thiết bị gia nhiệt (hơi nước bảo hoà) có nhiệt độ 125 0C áp suất 2,37 atm Chọn vận tốc ống 20 m/s , ta xác định đường kính ống đẩn đun sôi hổn hợp đáy d2 = 0,0188 3560,3 = 0,2203 [m] 20.1,296 Ta chọn d2 = 0,22(m) Đường kính ống dẩn hổn hợp đầu tưf thiết bị gia nhiệt vào tháp Xem thay đổi nồng độ cấu tử hổn hợp khơng đáng kể sau gia nhiệt đường kính ống : d3 = 0,0188 F w ρ F F =1853,1 [kg/m ] GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Chọn w F = 2,2 m/s F Trang23 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH ρ F = 0,75 ρ SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN + 0,25 ρ Khối lượng riêng H2O 100,6 0C ρ = 957,93 [kg/m3] Khối lượng riêng CH3COOH 100,6 0C ρ = 956,92 [kg/m3] Suy ρ F = 0,75.957,93 + 0,25.956,92 = 957,7 [kg/m3] d3 = 0,0188 1853,1 = 0,0176[m] 2,2.957,7 Ta chọn d3 = 18 [mm] Đường kính ống tháo sản phẩm đáy Lượng sản phẩm đáy W = 347,46 [kg/h] Chọn vận tốc tháo 0,4 [m/s] Khối lượng riêng sản phẩm đáy 108,3oC ρ = 0,1 ρ1+0,9 ρ ρ Khối lượng riêng H2O 108,3 0C [kg/m3] ρ Khối lượng riêng CH3COOH 108,3 0C [kg/m3] ρ = 0,1.952,255 + 0,9.943,06 = 943,98 (kg/m3) Đương fkính ống d4 = 0,0188 347,46 = 0,018 [m] 0,4.943,98 Ta chọn d4 = 18 [mm] Đường kính ống thu sản phẩm đỉnh Lượng sản phẩm đỉnh P = 1050,64 [kg/h] Chọn vận tốc ống 10 [m/s] Khối lượng riêng sản phẩm đỉnh 100,2 0C ρ = (0,9.18 + 0,1.60).273 = 0,725 [kg/m3] 22,4.(273 + 100,2) Đường kính ống d5 =0,0188 1505,64 = 0,2709 [m] 10.0,725 Đường kính ống hồi lưu Lượng hồi lưu Gx = Rx.P= 1050,64.1,378 = 2074,772 [kg/h] Chọn vận tốc hồi lưu wX = 0,5 [m/s] Khối lượng riêng lỏng hồi lưu 90oC Suy d6 = 0,0188 ρ = 958,3 [kg/m3] 2074,772 = 0,039[m] 0,5.958,3 Đĩa phân phối chất lỏng đở đệm *Đĩa phân phối chất lỏng Tra bảng IX.22_sổ tay II ta có : Đường kính đĩa phân phối loại I Dd =750 mm Kích thước ống dẩn chất lỏng : Đường kính ống dẩn: 44,5mm Chiều cao ống dẩn :70mm Bề dày thành ống :2,5mm Đường kính lưới đở đệm DL =1165mm Chiều dày lưới : b =25mm GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang24 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG TÍNH TỐN CƠ KHÍ Hình dáng thiết bị phương thức gia công Thiết bị làm việc áp suất thấp (< 1,6.106 N/m2) nên chọn thiết bị hình trụ đúng; thiết bị chế tạo thép , hàn với Yêu cầu mối hàn : + Đường hàn ngắn tốt + hàn giáp mối + bố trí đường hàn dọc dể quan sát + không khoan lổ qua mối hàn Chọn vật liệu Chọn thép không ghỉ : OX21H6M2T Thép có tính chất : + độ bền hố học, độ bền nhiệt, khả chịu mài mòn cao + độ bền học, độ dẻo lớn, độ giòn thấp Chiều dày tháp Chiều dày thân tháp chịu áp suất tính theo cơng thức sau: S= D p t 2.[σ ].ϕ − p +C [m] (XIII.8_sổ tay II) Trong S : bề dày vỏ thân tháp [m] Dt : đường kính thân2tháp [m] σ : hiệu suất cho phép [N/m ] ϕ : hệ số bền thân trụ theo phương dọc , chọn ϕ =0,95 ( XIII.8_sổ tay II) C :hệ số bổ sung ăn mòn dung sai âm chiều dày P : áp suất làm việc tháp [N/m2] P = Pmt + P1 (XIII.10 sổ tay II ) Pmt : áp suất tháp [N/m2] P1 : áp suất cột chất lỏng tháp [N/m2] P1 = g ρ H1 g : gia tốc trọng trường , g = 9,81 [m/s2] ρ : khối lượng riêng chất lỏng [kg/m3] H1: chiều cao cột chất lỏng(chiều cao làm việc tháp) ρ= ρ ρ ρ xtb +ρ , xtb = [m] 957,51 + 945,3 = 951,408 [kg/m3] : khối lượng riêng lỏng đoạn luyện [kg/m3] xtb , xtb : khối lượng riêng lỏng đoạn chưng [kg/m3] p =9,81.951,405.10,04 =93706,1618 Vậy P = Pmt + P1 = 0,937.105 + 1,033.105 = 1,970.105 [N/m2] [N/m2] [σ ] = σ η [σ ] = σ η n n Trong [σ ] [σ ] : ứng suất cho phép kéo [N/m2] σ σ : giới hạn bền kéo giới hạn chảy [N/m ] Ta có C K K C K C K C K nK C n C : hệ số an toàn theo giới hạn bền giới hạn chảy GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang25 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN =2,6 vaì nC =1,5 (bảng XIII.3_sổ tay II) η : hệ số điều chỉnh , với thiết bị η = Với thép OX21H6M2T σ K = 600.106 [N/m2] = 300.106 [N/m2] (bảng XII.4_sổ tay II) σ C Ta có [σ K ] = 230,77.106 [N/m2] , [σ C ]= 180.106 [N/m2] Trong giá trị ta chọn giá trị nhỏ [σ C ]= 180.106 [N/m2] Hệ số C = C1 + C2 + C3 [m] C1 : hệ số bổ sung ăn mòn [m] thép thuộc loại vật liệu bền nên C1 = 1[mm] C2 : đại lượng bổ sung ăn mòn , C2 = C3 : đại lượng bổ sung sai âm chiều dày phụ thuộc vào tầm vật liệu , chọn C3 = 0,8 [mm] Vậy C = 1,8.10-3 [m] n K Suy S = (Dt = 1,97.10 1,2 2.180.10 0,95 − 1,97.10 D +D c −3 l = + 1,8.10 =0,0025[m], S= 2,5 [mm] 1,063 + 1,371 = 1,2[m] ) * Kiểm tra ứng suất thép : δ= [D + (S − C )] P t 2.(S − C ).ϕ 30 nên P mẩu số bỏ qua nên chiều dày đáy nắp Vì P S= 1,2.1,2.1,97.10 3,8.0,95.230,77.10 2.0,475 + 0,0018 S = 0,00216[m] =2,16 [mm] Chọn chiều dày đáy nắp [mm] * Kiểm tra ứng suất nắp thiết bị [ + h (S − C )] P σ= D t b 7,6.K ϕ hb (S − C ) < σ C 1,2 = 200.106 (N/m2) Vậy chiều dày đáy nắp thiết bị 2(mm) đạt yêu cầu Chọn mặt bích Bulong Mặt bích phận quan trọng để nối phần cảu thiết bị Để phù hợp với chế độ việc ta chọn mặt bích kiểu liền làm thép khơng gỉ Áp suất toàn phần tháp: Ta chọn áp suất toàn phần tháp áp suất thử Pth ≤0,15 106 (N/m2) Căn vào bảng (XIII.27_sổ tay II) ta chọn mặt bích bu long với thơng số kỷ thuật sau: Pth [N/m2] 0,15.106 Dt(mm) 1570 1850 Kích thước nối (mm) D Db D1 D0 1700 1650 2000 1950 GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH db M20 M20 Bulong Z 32 40 h 28 28 Trang27 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN Db h D1 D0 db Dt Hình bích Bulong nối Chiều dày lớp cách nhiệt Chọn vật liệu chế tạo lớp cách nhiệt : Amiăng tơng có ρ CN = 2600 [kg/m3] Tổng nhiệt trở lớp cách nhiệt xác định sau : λ CN = 0,144 [ W/m độ ] R= rcặn+ δ r + δ CN λ λ r CN rcặn : nhiêtj trở lớp cặn , rcặn = 0,387.10-3 [m2 độ/W ] δ CN : chiều dày lớp cách nhiệt [m] δ r : chiều dày thân tháp , δ r = 0,0025 [m] λ r : hệ số dẩn nhiệt vật liệu chế tạo tháp, λ r = 12,5 [ W/m độ ] (bảng XII_sổ tay II ) R= Δ tT = Δ tT q α Δt Δ tT: hiệu số nhiệt độ lớp cách nhiệt dung dịch, Δ tT = tT1 - tT2 tT1 : nhiệt độ làm việc cao tháp , chọn tT1 = 115 0C tT2 : nhiệt độ mặt lớp cách nhiệt , chọn tT2 = 50 0C Δ tT = 115 - 50 = 65 [0C] q : nhiệt tải riêng lớp cách nhiệt [ W/m2 ] α : hệ số cấp nhiệt chung từ bề mặt lớp cách nhiệt ngồi khơng khí, tT2= 50 0C α = 9,3 + 0,058 tT2 = 9,3 + 0,058.50 = 12,2 [ W/m2 độ ] (V.136_sổ tay II) Δ t : chênh lệch nhiệt độ lớp cách nhiệt khơng khí Δ t = tT2 - tkk = 50 - 25 = 25 [0C] R= 65 = 0,213 [m2 độ/W ] 12,2.25 Suy δ CN = 30 [mm] Tải trọng tháp chọn tai treo , trụ đở cho tháp GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang28 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN Tải trọng cực đại mà đế đở phải chịu tính theo công thức sau : Gmax = Gvỏ + Gđáy + Gnắp + Gdd + Gđệm + GCN + Gbích + Gbb [kg] * Khối lượng vỏ tháp ⎛ 2− 2⎞ Gvỏ = π ⎜ Dn Dt ⎟.ρ H ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ [kg] : Đường kính ngồi tháp , Dn = Dt + S [m] : Đường kính tháp [m] t ρ : Khối lưởngiêng vật liệu chế tạo , ρ = 7,7.103 [kg/m3] S : Chiều dày thân tháp , S = 3.10-3 [m] H : Chiều cao tháp [m] D D n 2 ⎛ ⎞ ⎜1,2195 − 1,217 ⎟ Gvỏ = 3,14 ⎜ ⎟⎟.10,4.7,7 10 = 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 π 3,14 Thể tích đoạn luyện VL = Dt H L = 1,063 3,496 = 3,1 [m ] Thể tích đoạn chưng VC = π Dt H C 3,14 = 1,371 6,545 = 9,657 [m ] Vậy VT = 12,76 [m ] Khối lượng dung dịch toàn tháp Gdd = VC ρ C + VC ρ C = 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] ρđ =750 [kg/m3] * Khối lượng lớp cách nhiệt: GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang29 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ĐỒ ÁN QT&TBCNHH SVTH:NGUYỄN ANH TUẤN CHƯƠNG TÍNH VÀ CHỌN BƠM Chọn bơm ly tâm để bơm nguyên liệu lên thùng cao vị cao 10 m 1.Năng suất bơm Khối lượng riêng hổn hợp 28oC : ρ hh = a + F ρH O − aF ρ ; a F = 0,75 ax 1026,7 − 1029,5 3 + 1029,5 = 1027,82 [kg/m ] ρ ax = ρ H 2O = 966,27 [kg/m3] 0,75 0,25 Suy ρ hh = 981 [kg/m3] = + ρ 966,27 1027,82 hh Do suất bơm : Q = Với V = V T 1853,1 1,89 3 = 1,89 [m ] => Q = = 0,000525 [m /s] 981 3600 2.Chọn đường kính ống dẩn Chọn vận tốc chất lỏng w = 1m/s Đường kính ống dẩn là: d = 0,0188 Áp suất toàn phần bơm H= ( p − ρ g p)+H +h 1853,1 = 0,02584 [m] 1.981 m p áp suất bề mặt chất lỏng không gian hút.g GVHD:TRẦN XUÂN NGẠCH Trang30 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... lượng hổn hợp đầu mang Q F = F C F t F [J/h] F : lượng hổn hợp đầu [kg/h] C F : nhiệt dung riêng hổn hợp khí [J/kg độ] t F : nhiệt độ hổn hợp khí khỏi hổn hợp khí đun nóng [ C] * Nhiệt lượng hổn hợp. .. Nhiệt lượng hổn hợp? ?ầu mang vào tháp Q f = 1853,1.3772,85.106 = 703,34.106 [J/h] Q W CF :nhiệt dung riêng hổn hợp khỏi thiết bị đun nóng Lượng đốt cần thiết để đun sơi hổn hợp đáy tháp Q +Q +Q... sơi hổn hợp đáy d2 = 0,0188 3560,3 = 0,2203 [m] 20.1,296 Ta chọn d2 = 0,22(m) Đường kính ống dẩn hổn hợp đầu tưf thiết bị gia nhiệt vào tháp Xem thay đổi nồng độ cấu tử hổn hợp không đáng kể