Đề tài THIẾT kế THIẾT bị cô đặc một nồi GIÁN đoạn DUNG DỊCH nacl

Đề tài " THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC MỘT NỒI GIÁN ĐOẠN DUNG DỊCH NaCl " LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC MỘT NỒI GIÁN ĐOẠN DUNG DỊCH NaCl MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I: Giới thiệu tổng quan I.Nhiệm vụ đồ án II.Tính chất nguyên liệu sản phẩm III.Cô đặc IV.Quy trình cơng nghệ Chương II : Thiết kế thiết bị A.Cân vật chất lượng I Cân vật chất II Cân lượng B Tính thiết kế thiết bị I.Hệ số truyền nhiệt 14 II.Bề mặt truyền nhiệt thời gian cô đặc 21 III.Buồng đốt đáy 23 IV Buồng bốc nắp 24 C Tính khí cho thiết bị 27 I.Buồng đốt 27 II.Buồng bốc 28 III.Đáy 30 IV.Nắp 32 V Tính cách nhiệt cho thân 32 VI.Mối ghép bích 33 VII.Vỉ ống 34 VIII.Khối lượng tai treo 35 IX.Các ống dẫn ,cửa 37 Chương III :Tính chi tiết thiết bị phụ trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bò I.Thiết bị ngưng tụ Baromet 39 II.Bơm 44 Chương IV : Tính giá thành thiết bị 49 Kết luận 51 Tài liệu tham khảo 52 Lời nói đầu Ngày nay, cơng nghiệp sản xuất hóa chất ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành khác Một sản phẩm quan tâm sản xuất nhiều Natri Clorua (NaCl) khả sử dụng rộng rãi nó.NaCl tinh khiết sử dụng nhiều thực phẩm dạng muối ăn ,hay sử dụng nhiều ngành y tế dạng dịch truyền.đ Nhiệm vu cụ thể đồ án môn học thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián đoạn NaCl từ 10% lên 27% ,năng suất 1200kg /mẻ ,sử dụng ống chùm Đồ án gồm chương :  Chương I:Giới thiệu tổng quan  Chương II :Thiết kế thiết bị  Chương III :Thiết kế chi tiết phụ  Chương IV: Tính tốn giá thành thiết bị Có thể nói thực Đồ án mơn học hội tốt cho sinh viên ôn lại toàn kiến thức học trình cơng nghệ hóa học Ngồi cịn dịp mà sinh viên tiếp cận với thực tế thơng qua việc lựa chọn, tính tốn thiết kế chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể thực tế Đồ án thực giúp đỡ hướng dẫn trực tiếp thầy Trần Văn Nghệ , thầy cô môn Máy Thiết Bị khoa Cơng nghệ Hóa học Dầu khí trường Đại học Bách khoa thành phố Hố Chí Minh Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Nghệ thầy cô khác bạn bè giúp đỡ em trình thực đồ án trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN I NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN Nhiệm vụ cụ thể Đồ án môn học thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián đoạn dung dịch NaCl từ nồng độ 10% đến nồng độ 27%, suất 1200kg/mẻ, sử dụng ống chùm II TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM: Nguyên liệu : - NaCl khối tinh thể màu trắng, tan nước phân ly thành ion - Là thành phần muối ăn ngày - Khối lượng riêng dd 10% 1073 (kg/m3) - Độ nhớt 1,07 *10-3 (Ns/m2) 200C (dung dịch 10%) - Độ hòa tan 60oC 27,1% ,ở 20oC 26,3% - Nguyên liệu đem cô đặc dd NaCl 10% với dung môi nước Sản Phẩm:  Khi kết thúc q trình đặc ,dung dịch nhiệt độ từ 75-80 oC ,khi độ hịa tan dung dịch khoảng 27,5% Nhưng độ hòa tan cuả dung dịch nhiệt độ thường chừng 26,3%.Vì ,quá trình cô đặc NaCl để tạo dung dịch bão hịa ,và làm nguội có NaCl tinh thể kết tinh Trong muối tạp chất khác MgCl2 hay CaCl2 lại tan nhiệt độ thường ,vì q trình sử dụng vừa thu dung dịch muối bão hòa vừa tách tạp chất để sản xuất muối tinh khiết hạ nhiệt độ Muối tinh khiết thường sử dụng thực phẩm y tế 3.Những biến đổi nguyên liệu sản phẩm q trình đặc: Trong q trình đặc, tính chất ngun liệu sản phẩm biến đổi không ngừng Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi: Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sôi Yêu cầu chất lượng sản phẩm : Đạt nồng độ độ tinh khiết yêu cầu Thành phần hố học chủ yếu khơng thay đổi III CÔ ĐẶC: trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị Định nghĩa Cơ đặc phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ cấu tử dung dịch hai hay nhiều cấu tử Tùy theo tính chất cấu tử khó bay (hay khơng bay q trình đó) ta tách phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơn) phương pháp nhiệt hay phương pháp làm lạnh kết tinh Cô đặc trình làm tăng nồng độ chất rắn hòa tan dung dịch cách tách bớt phần dung môi qua dạng Các phương pháp đặc: Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung mơi để tăng nồng độ chất tan.Tùy tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thống mà q trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh Phân loại ứng dụng a Theo cấu tạo  Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hồn tự nhiên) dùng đặc dung dịch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn tự nhiên dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm: - Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), có ống tuần hồn ngồi - Có buồng đốt ngồi ( khơng đồng trục buồng bốc)  Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 - 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh bề mặt truyền nhiệt Gồm: - Có buồng đốt trong, ống tuần hồn ngồi - Có buồng đốt ngồi, ống tuần hồn ngồi  Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệt thích hợp cho dung dịch thực phẩm dung dịch nước trái cây,hoa ép…Gồm: - Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt khó vỡ - Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt bọt dễ vỡ trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị b Theo phương pháp thực q trình Cơ đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để đạt suất cực đại thời gian cô đặc ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt không cao Cô đặc áp suất chân khơng: Dung dịch có nhiệt độ sơi 100 oC, áp suất chân khơng Dung dịch tuần hồn tốt, tạo cặn, bay nước liên tục Cô đặc nhiều nồi: Mục đích tiết kiệm đốt Số nồi khơng nên lớn q làm giảm hiệu tiết kiệm Có thể chân không, cô áp lực hay phối hợp hai phương pháp Đặc biệt sử dụng thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu kinh tế Cô đặc liên tục: Cho kết tốt cô đặc gián đoạn Có thể áp dụng điều khiển tự động, chưa có cảm biến tin cậy Ưu điểm nhược điểm cô đặc chân không gián đoạn  Ưu điểm - Giữ chất lượng, tính chất sản phẩm, hay cấu tử dễ bay - Nhập liệu tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng - Thao tác dễ dàng - Có thể đặc đến nồng độ khác - Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch - Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp  Nhược điểm - Q trình khơng ổn định, tính chất hóa lý dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian - Nhiệt độ thứ thấp, khơng dùng cho mục đích khác - Khó giữ độ chân không thiết bị IV QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ Thuyết minh quy trình cơng nghệ - Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0,7 at - Sau bơm dung dịch ban đầu có nồng độ 10% từ bể chứa nguyên liệu vào nồi đặc bơm ly tâm Q trình nhập liệu diễn vòng 20 phút đến nhập đủ 3240 kg ngừng - Khi nhập liệu đủ 3240 kg bắt đầu cấp đốt (là nước bão hòa áp suất at) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dịch Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền nhiệt (ống chùm) ống tuần hồn trung tâm có đường kính lớn Dung dịch chảy ống trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị gia nhiệt đốt ống Dung dịch ống sơi tuần hồn qua ống tuần hồn (do ống tuần hồn có đường kính lớn ống truyền nhiệt nên dung dịch ống tuần hoàn sơi ống truyền nhiệt, khối lượng riêng dung dịch ống tuần hoàn lớn khối lượng riêng dung dịch ống truyền nhiệt tạo áp lực đẩy dung dịch từ ống tuần hồn sang ống truyền nhiệt) Dung mơi nước bốc ngồi qua ống dẫn thứ sau qua buồng bốc thiết bị tách giọt Hơi thứ dẫn qua thiết bị ngưng tụ baromet ngưng tụ nước lạnh, sau ngưng tụ thành lỏng chảy bồn chứa Phần không ngưng dẫn qua thiết bị tách giọt để cịn khí khơng ngưng bơm chân khơng hút ngồi Hơi đốt ngưng tụ chảy qua cửa tháo nước ngưng, qua bẫy xả ngồi - Q trình tiếp tục đến đạt nồng độ 27% (sau thời gian đặc tính: 121,3 phút) ngưng cấp Mở van thơng áp, sau tháo sản phẩm cách mở van tháo liệu Các thiết bị lựa chọn quy trình cơng nghệ a Bơm Bơm sử dụng quy trình cơng nghệ gồm: bơm ly tâm bơm chân không + Bơm ly tâm cấu tạo gồm vỏ bơm, bánh guồng có cánh hướng dịng Bánh guồng gắn trục truyền động Ống hút ống đẩy Bơm ly tâm dùng để bơm dung dịch NaCl từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc + Bơm chân không dùng để tạo độ chân không hệ thống bắt đầu làm việc b Thiết bị đặc Đây thiết bị quy trình cơng nghệ Thiết bị gồm đáy, nắp, buồng bốc buồng đốt Bên buồng đốt gồm nhiều ống truyền nhiệt nhỏ ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn Tác dụng buồng đốt để gia nhiệt dung dịch, buồng bốc để tách hỗn hợp lỏng thành giọt lỏng rơi trở lại, dẫn qua ống dẫn thứ Ống tuần hồn sử dụng để tạo dịng chảy tuần hoàn thiết bị c Thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ sử dụng quy trình cơng nghệ loại thiết bị ngưng tụ trực tiếp (thiết bị ngưng tụ baromet) Chất làm lạnh nước đưa vào ngăn thiết bị Thiết bị thường làm việc áp suất chân không nên phải đặt độ cao cần thiết để nước ngưng tự chảy ngồi khí mà không cần máy bơm d Thiết bị tách lỏng Thiết bị tách lỏng đặt sau thiết bị ngưng tụ baromet nhằm để tách cấu tử bay cịn sót lại, chưa kịp ngưng tụ, khơng cho chúng vào bơm chân không e Các thiết bị phụ trợ khác trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị - Bẫy - Các thiết bị đo áp suất, đo nhiệt độ, loại van CHƯƠNG II THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH A CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG I CÂN BẰNG VẬT CHẤT Các số liệu ban đầu: trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Traàn Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị  Dung dịch NaCl có: - Nhiệt độ đầu 25oC, nồng độ đầu 10% - Nồng độ cuối 27%  Chọn đốt nước bão hòa áp suất 3at  Ap suất ngưng tụ: Pck = 0,7 at Cô đặc gián đoạn với suất 1200 kg/mẻ Khối lượng riêng dung dịch theo nồng độ 10 15 20 27 1073 1110 1150 1205 Nồng độ, % Khối lượng riêng, kg/m3 Cân vật chất cho giai đoạn G đ= Gc + W Gđ.xđ = Gc.xc Trong Gđ , G c : lượng dung dịch đầu cuối giai đoạn (kg) W : lượng thứ bốc lên giai đoạn (kg) xđ , xc : nồng độ đầu cuối giai đoạn Gđ.xđ, Gc.xc: khối lượng NaCl dung dịch (kg)  Khối lượng dd đầu : Gđ = 1200 *0,27 /0,1 = 3240 (kg) a Giai đoạn 10% đến 15% Gđ = 3240 (kg) xđ = 0,1 ; xc = 0,15  Lượng sản phẩm ( dung dịch NaCl 15% ): Gc = G đ xñ 0,1  3240 *  2160 (kg) xc 0,15  Lượng thứ: W = Gđ - Gc = 3240 – 2160 = 1080 (kg) b Giai đoạn 15% đến 20% Gđ = 2160(kg) ; xđ = 0,15 ; xc = 0,2 trang LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị I THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET Chi phí nước để ngưng tụ Cơng thức 4.39 trang 188 Tài liệu [4] Gn  W i  cn * t n cn * t n  t n1  Trong Gn : lượng nước cần cung cấp (kg) W : lượng thứ cần ngưng (kg) i : entanpi thứ áp suất ngưng tụ 0,3 at (J/ kg) i = 2620*103 J/kg (bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1]) cn : nhiệt dung riêng trung bình nước (J/kg độ) cn =4178 (J/kg độ) tn1, tn2: nhiệt độ vào nước (oC ) tn1 = 25 oC tn2 = 60 oC  Gn  2040 * 2620 *103  4178 * 60  36491 (kg) 4178 * 60  25 Lượng khơng khí bơm hút từ thiết bị ngưng tụ - Theo công thức 4.40 trang 188 Tài liệu [4] Gkk = 0,01*W + 2,5*10-5*(W + Gn) Trong W : lượng thứ cần ngưng (kg) Gn : lượng nước cần cho ngưng tụ (kg) Gkk : lượng khơng khí cần hút (kg)  Gkk  0,01 * 2040  2,5 * 10 5 * 2040  36491  21,28 (kg) - Thể tích khơng khí cần hút (cơng thức VI.49 trang 84 Tài liệu [2]) Vkk  288 * G kk * (273  t kk ) P  Ph Với tkk : nhiệt độ khơng khí (oC) Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô (công thức VI.50 trang 84 Tài liệu [2]): trang 45 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị tkk = tn1 + + 0,1*(tn2 – tn1) = 25 + + 0,1*(60 – 25) = 32,5 (oC) : áp suất hỗn hợp thiết bị ngưng tụ (N/m2) P P = 0,3 at = 29430 (N/m2) : áp suất riêng phần nước hỗn hợp, lấy áp suất bão hoà Ph tkk Ph = 0,0448 (at) = 4394,88 (N/m2) - Vậy thể tích khơng khí cần hút : Vkk = 288 * 21,28 * ( 273  32,5)  74,79 (m3) 29430  4394,88 Thể tích khơng khí cần hút 0oC 760 mmHg Vkk1 = 0,001*(0,02*(W+Gn)+8W) =0,001*(0,02*(2040+36491)+8*2040) = 17 (m3) Đường kính thiết bị ngưng tu: - Theo công thức VI.52 trang 84 Tài liệu [2] Dtr  NT   1,383 * W h *h : lưu lượng ngưng, kg/s Với W W= 2040  0,425 (kg/s) 4800 h : khối lượng riêng áp suất 0,3 (at)  h  0,1876 (kg/m3 ) (trang 314 Tài liệu [1]) h : tốc độ (m/s) Chọn  h = 20 (m/s ) Dtr(NT) : đường kính thiết bị ngưng tụ Dtr  NT   1,383 * 0,425  0,47 ( m ) 0,1876 * 20 - Chọn đường kính thiết bị ngưng tụ 500 mm Kích thước ngăn - Tấm ngăn dạng hình viên phân - Chiều rộng ngăn b trang 46 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị b D tr NT   50  500  50  300 (mm) - Trên ngăn đục nhiều lỗ nhỏ - Nước làm nguội nước - Lấy đường kính lỗ dlỗ = (mm) - Tổng diện tích lỗ cặp ngăn f   Gn , công thức VI.54 trang 85 Tài liệu [2] c Gn : lưu lượng nước (m/s) Gn = 36491  7,6 (kg/s) 4800 c : tốc độ tia nước (m/s) Chọn chiều cao gờ ngăn 40 mm nên  c =0,62 (m/s)  f  7,6 *10  12536 (mm2) 0,62 * 977,8 Với  n  977,8 (kg/m3 ) 68,7 oC - Số lỗ n n 4f *12536   3990 (lỗ)  *4  * dl - Chọn chiều dày ngăn mm - Các lỗ xếp theo hình lục giác  f  - Bước lỗ t = 0,866* d l *  c   f tb   0,5 (mm) fc tỉ số diện tổng diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện thiết bị ngưng tụ ftb fc 12536   0,064 f tb 500 * - Vậy bước lỗ : t  0,866 * * 0,0640,5  0,44 (mm) Chiều cao thiết bị ngưng tụ: trang 47 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị - Mức độ đun nóng nước ( cơng thức VI.56 trang 85 Tài liệu [2]) P t n  t n1 60  25   0,8 t o  t n1 68,7  25 - Tra bảng VI.7 trang 86 Tài liệu [2] với đường kính tia nước mm Số bậc Số ngăn Khoảng cách ngăn 400 mm Thời gian rơi qua bậc 0,41 s - Chọn khoảng cách ngăn giảm dần từ lên sau 400 mm, 350 mm, 300 mm, 250mm, 200 mm, 150mm, 100 mm - Khoảng cách từ ngăn nắp thiết bị 1300 (mm) - Khoảng cách từ ngăn đến đáy thiết bị 1200 (mm) - Nắp elip tiêu chuẩn có gờ, đuờng kính 500 (mm) Chiều cao gờ 50 (mm) Chiều cao phần elip 125 (mm) - Đáy nón tiêu chuẩn có gờ , góc đáy 60oC, đuờng kính 500 (mm) Chiều cao gờ 50 (mm) Chiều cao phần nón 450 (mm ) - Vậy chiều cao thiết bị ngưng tụ Hnt = 125 + 25 +1300 + 100 +150 +200 +250 +300 +350 +400 +1200 +50 +450 =4900 mm = 4,9 (m) Đường kính ống baromet Theo công thức VI.57 trang 86 Tài liệu [2] db  Với W 0,004 * Gn  W  (m)  * : lưu lượng ngưng (kg/s) Gn : lưu lượng nước lạnh tưới vào tháp (kg/s)  : tốc độ hỗn hợp nước ngưng chảy ống, thường lấy  =0,5  0,6 m/s Vậy chọn  = 0,55 (m/s) db : đường kính ống baramet (m) trang 48 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị db  0,004 * 7,6  0,425  0,143 (m)  * 0,5 Chọn đường kính ống baromet db = 150 mm Chiều cao ống baromet H = h1 + h2 + 0,5 (m) (công thức VI.58 trang 86 Tài liệu [2])  h1 : chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bị ngưng tụ  h2 : chiều cao cột nước ống dẫn cần để khác phục toàn trở lực nước chảy ống - Tính h1 h1 = 10,33 * P' , m (công thức Vi.59 trang 86 Tài liệu [2]) 760 P’ độ chân không thiết bị ngưng tụ P’ = 0,7 at = 514,5 (mmHg) h1 = 10,33 * - 514,5  (m) 760 Tính h2: h2   2  H 1      , m (công thức VI.60 trang 87 Tài liệu [2]) 2g  db  Lấy   1    1,5 1  0,5 hệ số trở lực vào ống   hệ số trở lực khỏi ống H : chiều cao ống baromet (m) d b : đường kính ống baromet, d b = 0,15 (m)  : hệ số trở lực ma sát nước chảy ống Re =  *  *d  Với  = 0,5 (m/s) vận tốc nước chảy ống d = 0,15 (m) đường kính ống baromet   983,2 (kg/m3 ) khối lượng riêng nước 60oC trang 49 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị   0,47 * 10 3 (Ns/m2) độ nhớt động lực nước 60 oC  Re  0,5 * 983,2 * 0,15  156894  10  chế độ chảy rối 0,47 *10 3    0,0032  h2  - 0,221  0,0178 1568940, 227 0,5  H   1,5   0,03185  1,51 * 10 3 H 1  0,0178 * * 9,81  0.15  Tính H H= + 0,03185 + 1,51*10 -3H  H  7,04 m Các kích thước khác - Chiều dày thành thiết bị (mm) - Lỗ vào 300 (mm) - Lỗ nước vào 100 (mm) - Hỗn hợp khí nối với thiết bị thu hồi 80 (mm) - Đường kính ống nối từ thiết bị thu hồi đến ống baromet 50 (mm) - Khoảng cách từ tâm thiết bị ngưng tụ đến tâm thiết bị thu hồi 675 (mm) - Đường kính thiết bị thu hồi 400 (mm) - Chiều cao thiết bị thu hồi 1440 (mm) - Hỗn hợp khí khỏi thiết bị thu hồi 50 (mm) - Ống thơng khí 50 (mm) II BƠM Bơm chân không o Tốc độ hút bơm chân không oc 760 mmHg SB = 17/80 = 0,2125 (m3/ph) = 12,75 (m3/h)  Công suất bơm chân không m 1   m   Vkk p m  N * * p1 *    1  p1    ck * t m    trang 50 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị m : số đa biến, thường m = 1,2  1,62 Lấy m = 1,5 p1 : áp suất trước nén p1 = P – Ph = 0,3 – 0,05 = 0,25 at Ph = 0,05 áp suất nước hỗn hợp : áp suất sau nén P2 = Pa = at = 9.81*104 (N/m2) p2 Vkk : thể tích khơng khí cần hút (m3) t : thời gian đặc (s )  ck : hệ số hiệu chỉnh,  ck = 0.8 1, 51   1, 74,79 1,5    N * 0,25 * 9,81 * 10 *   1  836 (W)   0,25   0,8 * 4800 1,5     Chọn bơm chân không Hiệu bơm KBH-4 Tốc độ hút oC 760 mmHg: 0,4 (m3/ph) Ap suất giới hạn: 110 (mmHg) Công suất động 1,5 (kW) Khối lượng bơm 38 (kg) Bơm nhập liệu  Công suất bơm Q*H * * g 1000 N  Q : lưu lượng nhập liệu (m /s) Q 3,02  0,0025167 (m3/s) 1200  H : cơt áp bơm (m) Phương trình Bernoulli cho mặt cắt 1-1 (mặt thoáng bể chứa nguyên liệu) 2-2 (miệng ống nhập liệu) Z1+ p1 1 v1 p  v   H = Z2+  2  h1-2  2g  2g Trong  Z1 , Z2 : chiều cao hình học mặt cắt so với đất Chọn Z1 = m, Z2 = 6,5 m  p1,p : áp suất mặt cắt p1 = p2 = at trang 51 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị  : vận tốc dung dịch mặt cắt (m/s) v1,v2 v1 = v2 = v : vận tốc dung dịch ống ( m/s)  : tổng tổn thất ống (m) h1-2 Ta có h 12  v2  l      2g  d   : tổng hệ số tổn thất cục    v  *  khuc.quanh.90  *  van    0,5  * 1,19  * 0,5   4,88 l, d : chiều dài, đường kính ống nối bơm ( m)  : hệ số ma sát Xác định  Chọn đường kính d = d hút = d đẩy = dnl = 50 (mm) Vận tốc chảy ống v 4.Q * 0,0025167   1,28 (m/s)  d  * 0,05 Chuẩn số Re = Với v * d *  1,28 * 0,05 *1073   96721  0,71 *10 3  : khối luợng riêng dung dịch NaCl 10% (kg/m3)  : độ nhớt động lực dung dịch NaCl 10% (Pa.s) Chọn độ nhám ống thép   0,2 (mm) 8 Re gh  50   d 7  *   6*   3301,07    0,2  9  50   d 8 Re n  220,    220 *    109674,4    0,2  Vậy Regh < Re < Ren nên  100     0,11,46 *  d Re   0.25 0,2 100    0,11,46 *  50 96721  0.25  0,029 Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l =8 m  Tổng tổn thất áp suất: trang 52 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị h1  1,28   *  0,029 *  4,88   0,8 (m) * 9,81  0,05  Chọn      Cột áp bơm H = (Z2 – Z1) + p  p1 v 1,28   h1  6,5    0,91  5,38 (m)  2g * 9,81  Công suất bơm N 5,38 * 1073 * 9,81 * 0,0025167  0,178 (kW) 1000 * 0,8  Chọn bơm theo bảng 1.7 trang 35 Tài liệu [4] Hiệu bơm : X20/18 Lưu lượng Q = 5,5*10-3 m3/s Cột áp H = 10,5 m Số vòng n = 48,3 v/ph Động điện : Loại A02-31-2 Công suất N = kW Hiệu suất  ñ  0,83 Bơm vào thiết bị ngưng tụ  Công suất bơm N Q * H * n * g 1000   n : khối lượng riêng nước 25 oC,  n =996,9 (kg/m3)   : hiệu suất bơm,  = 0,8  Q : lưu lượng nhập liệu (m /s) Q  t Gn 36491   7,626 *10 3 (m3/s)  n t 996,9 * 4800 : thời gian cô đặc (s)  H : côt áp bơm (m) Phương trình Bernoulli cho mặt cắt 1-1 (mặt thoáng bồn chứa nước vào thiết bị ngưng tụ) 2-2 (mặt thoáng cửa vào ống dẫn nước) 2 p  v p  v Z1+  1  H = Z2+  2  h1-2  2g  2g trang 53 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị Trong  Z1 , Z2 : chiều cao hình học mặt cắt so với đất Chọn Z1 = m, Z2 = 12 m  p1 : áp suất mặt cắt 1-1, p1 = at  p1  10 mH2O   p2 : áp suất mặt cắt 2-2, p2 = 0,3 at  p2  mH2O   v1,v2 : vận tốc nước mặt cắt, m/s v1 = v2 = v : vận tốc nước chảy ống, m/s  : tổng tổn thất ống, m h1-2 Ta có h 12  v2  l      2g  d   : tổng hệ số tổn thất cục    v  *  khuc.quanh.90  *  van    0,5  *1,19  * 0,5   4,88 l, d : chiều dài, đường kính ống nối từ bể chứa đến thiết bị ngưng tụ (m)  : hệ số ma sát Xác định  Chọn đường kính d = d hút = d đẩy = dnl =100 mm Vận tốc chảy ống v 4Q * 7,626 * 10 3   (m/s)  *d  * 0,12 Chuẩn số Re = Với v * d *  * 0,1 * 996,9   111760  0,892 *10 3  : khối luợng riêng nước 25oC (kg/m3)  : độ nhớt động lực nước 25 oC,  =0,892*10-3 (Pas) Chọn độ nhám ống thép   0,2 mm Re gh  d 7  100   6,    *    7289,34    0.2  9  100   d 8 Re n  220 *    220 *    239201,1    0,2  trang 54 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị Vậy Regh < Re < Ren nên  100     0,11,46 *  d Re   , 25 0,2 100    0,11,46 *  100 111760   0, 25  0,025 Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l = 15 m  Tổng tổn thất áp suất h1  12  15  *  0,025 *  4,88   0,44 (m) * 9,81  0,1  Chọn      Cột áp bơm H = (Z2 – Z1) + p  p1 v 12   h1  12   (3  10)   0,44  3,5 (m)  2g * 9,81  Công suất bơm N 7,626 * 10 3 * 3,5 * 996,9 * 9,81  0,326 (kW) 1000 * 0,8  Chọn bơm theo bảng 1.7 trang 35 Tài liệu [4] Hiệu bơm : X45/21 Lưu lượng Q = 12,5*10 -3 (m3/s) Cột áp H = 13,5 (m) Số vòng n = 48,3 (v/ph) Động điện : Loại A02-51-2 Công suất N = 10 (kW) Hiệu suất  đ  0,88 CHƯƠNG IV TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ - Khối lượng thép làm thiết bị không kể ống truyền nhiệt : 2464 kg Giá thép X18H10T : 50000 đ/kg  $thiết bị = 50000*2472 = 123600000 (đ) - Ống truyền nhiệt Ống có d < 50 mm giá 50000 đ/m Ống có d >50 mm giá 100000 đ/m  $ống = 234*1,5*50000 + 100000*1,5 = 17700000 (đ) trang 55 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị - Bulong Giá bulong 3000 đ/cái  $bulong = (32*2 +40 )*3000 = 312000 (đ) - Đệm : Giá 250000 đ  $đệm = 3*250000 = 750000 (đ) - Tai đỡ Vật liệu CT3, giá 10000 đ/kg Khối lượng tai 3,48 kg  $tai treo = 3,48*4*10000 = 139000 (đ) - Cửa quan sát : 300000 (đ/cái)  Vậy tổng giá thành thiết bị chính: $thiết bị = (123,6 + 17,7 +0,312 + 0,75 + 0,139 +0, 3)*106 = 142801000 (đ) - Nhiệt kế giá: 150000 đ/cái  $nhiệt kế = 150000*2 = 300000 (đ) - Ap kế giá: 600000 đ/cái  $áp kế = 60000*3 = 1800000 (đ) - Bơm chân không 1500000 đ/cái - Bơm nhập liệu Công suất N = 0,23 kW = 0,3 Hp Chọn bơm 0,5 Hp Giá bơm 700000 đ/Hp  $bơm nhập liệu = 700000*0,5 = 350000 (đ) - Bơm vào thiết bị ngưng tụ (bơm nước) N = 0,39 kW = 0,52 Hp Chọn bơm Hp  $bơm nước = 700000*1= 700000 (đ) - Thiết bị ngưng tụ baromet bình tách lỏng giá: 15000000 (đ) - Ống dẫn liệu: 8m ống thép cút: Giá cút 2000 (đ) 1m ống d 50 20000 (đ/m) trang 56 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị $nhập liệu= 20000*8+8*2000= 176000 (đ) - Ống dẫn nước vào thiết bị ngưng tụ : 15m ống thép cút : Giá 1m ống d100 30000 (đ/m) $ngưng= 30000*15+ 10*2000= 470000 (đ) Vậy tổng giá thành thiết bị ( chưa kể tiền gia công lắp đặt) $ = (142,801 + 0,3 + 1,8 +1,5 +0,35*2 +15+0,176+0,47)*10 = 162747000 (đ) Nếu tình giá gia cơng 100% giá vật tư tổng giá thành thiết bị là: $tổng = 2*162747000 = 325494000 (đ) KẾT LUẬN trang 57 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị Hệ thống cô đặc gián đoạn thiết kế gồm nồi cô đặc thiết bị ngưng tụ baromet đơn giản, không phức tạp, không cần thiết bị gia nhiệt ban đầu bồn cao vị để ổn định lưu lượng Thời gian cô đặc tương đối ngắn (121,3 phút ), hệ số truyền nhiệt đạt q trình đặc cao Thiết bị tương đối nhỏ gọn, giá thành khơng q cao chấp nhận Tuy nhiên ta khó điều khiển trình đặc thời gian đặc thay đổi khơng ổn định Q trình đặc q trình cần thiết cơng nghệ hóa chất thực phẩm nên cần nghiên cứu phát triển để có hiệu đặc cao, chi phí thấp trang 58 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com GVHD : Trần Văn Nghệ Đồ án môn học Máy Thiết bị TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tác giả, Sổ tay Q trình thiết bị Cơng nghệ hoá chất, Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992 [2] Các tác giả, Sổ tay Quá trình thiết bị Cơng nghệ hố chất, Tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992 [3] Phạm Văn Bôn (chủ biên) – Nguyễn Đình Thọ, Giáo trình QT & TB CNHH tập : Quá trình thiết bị truyền nhiệt, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2002 [4] Phạm Văn Bơn – Vũ Bá Minh – Hồng Minh Nam, QT & TB CNHH tập 10 : Ví dụ Bài tập, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM [5] 1993 Phạm Văn Bôn : Hướng dẫn đồ án môn học, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM, [6] Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lục – Hoàng Minh Nam – Vũ Bá Minh, QT & TB CNHH tập 1, : Phân riêng khí động, lực ly tâm, Bơm, quạt, máy nén, Tính hệ thống đường ống, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 1997 [7] Hồ Lê Viên, Thiết kế tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1978 [8] Nguyễn Văn Lụa, QT & TB CNHH tập 1, 1: Khuấy – Lắng – Lọc, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2002 trang 59 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com ... học Máy Thiết bị THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC MỘT NỒI GIÁN ĐOẠN DUNG DỊCH NaCl MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I: Giới thiệu tổng quan I.Nhiệm vụ đồ án II.Tính chất nguyên liệu sản phẩm III.Cơ đặc IV.Quy... để bơm dung dịch NaCl từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc + Bơm chân không dùng để tạo độ chân không hệ thống bắt đầu làm việc b Thiết bị cô đặc Đây thiết bị quy trình cơng nghệ Thiết bị gồm... thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sơi, áp suất không đổi Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để đạt suất cực đại thời gian cô đặc ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dịch