Đồ án tốt nghiệp thiết kế tháp mâm chóp để chưng cất rượu etylic năng suất sản phẩm 1000 l

Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD Lời nói đầu Ngày nay, công nghiệp sản xuất hóa chất ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành khác Một sản phẩm quan tâm sản xuất nhiều Kali hydroxyt (KOH) khả sử dụng rộng rãi Trong qui trình sản xuất KOH, trình cô đặc thường sử dụng để thu dung dịch KOH có nồng độ cao, thỏa mãn nhu cầu sử dụng đa dạng tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ Nhiệm vụ cụ thể Đồ án môn học thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián đoạn dung dịch KOH từ nồng độ 25% đến nồng độ 40%, suất 2.5m 3/mẻ, sử dụng ống chùm Có thể nói thực Đồ án môn học hội tốt cho sinh viên ôn lại toàn kiến thức học trình công nghệ hóa học Ngoài dịp mà sinh viên tiếp cận với thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán thiết kế chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể thực tế Tuy nhiên sinh viên nên kiến thức thực tế hạn hẹp trình thực đồ án khó tránh thiếu xót Em mong góp ý dẫn thầy cô bạn bè để có thêm nhiều kiến thức chuyên môn Đồ án thực giúp đỡ hướng dẫn trực tiếp thầy Lê Xuân Hải, thầy cô môn Máy Thiết Bị khoa Công nghệ Hóa học Dầu khí trường Đại học Bách khoa thành phố Hố Chí Minh Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Xuân Hải thầy cô khác bạn bè giúp đỡ em trình thực đồ án SVTH : trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải CHƯƠNG I GIỚI GVHD 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 KOH từ nồng độ 25% đến nồng độ 40%, suất 2.5m 3/mẻ, sử dụng ống chùm II TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU - KOH khối tinh thể suốt, màu trắng, ăn da mạnh - Nhiệt độ nóng chảy 360.40C (khan) - Nhiệt độ sôi 13250C (khan) - Độ nhớt 1.63 Cp 200C (dung dịch 20%) - Nó hấp thu mạnh ẩm CO2 không khí, dễ chảy rữa thành K2CO3 KOH dễ dàng tan nước, tỏa nhiều nhiệt tạo dung dịch KOH (dạng dung dịch sử dụng nhiều) p suất nước KOH nhiệt độ phòng 0.002 mmHg III CÔ ĐẶC Định nghóa Cô 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 không bay trình đó) ta tách phần dung môi (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 cô đặc Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng SVTH : trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan.Tùy tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thoáng mà 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 hoàn tự nhiên) dùng cô 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 hoàn - Có buồng đốt ( không 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 hoàn - Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn  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 ngoài: dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ - Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt bọt dễ vỡ b Theo phương pháp thực trình Cô 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 SVTH : trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD gian cô đặc ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt không cao Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôi 100oC, áp suất chân không Dung dịch tuần hoàn tốt, tạo cặn, bay nước liên tục Cô đặc nhiều nồi: Mục đích tiết kiệm đốt Số nồi không nên lớn làm giảm hiệu tiết kiệm Có thể cô 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 cô đặc đến nồng độ khác - Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch - Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp  Nhược điểm - Quá trình không ổn định, tính chất hóa lý dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian - Nhiệt độ thứ thấp, không dùng cho mục đích khác - Khó giữ độ chân không thiết bị IV QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Thuyết minh quy trình công nghệ - Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.65 at - Sau bơm dung dịch ban đầu có nồng độ 25% từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc bơm ly tâm Quá trình nhập liệu diễn vòng 15 phút đến nhập đủ 2.5m ngừng - Khi nhập liệu đủ 2.5m 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 SVTH : trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD chùm) ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn Dung dịch chảy ống gia nhiệt đốt ống Dung dịch ống sôi tuần hoàn qua ống tuần hoàn (do ống tuần hoàn có đường kính lớn ống truyền nhiệt nên dung dịch ống tuần hoàn sôi 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 hoàn sang ống truyền nhiệt) Dung môi nước bốc thoát 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 khí không ngưng bơm chân không hút Hơi đốt ngưng tụ chảy qua cửa tháo nước ngưng, qua bẫy xả - Quá trình tiếp tục đến đạt nồng độ 40% (sau thời gian cô đặc tính: 45 phút) ngưng cấp Mở van thông áp, sau tháo sản phẩm cách mở van tháo liệu Các thiết bị lựa chọn quy trình công nghệ a Bơm Bơm sử dụng quy trình công nghệ gồm: bơm ly tâm bơm chân không + Bơm ly tâm cấu tạo gồm vỏ bơm, bánh guồng có cánh hướng dòng Bánh guồng gắn trục truyền động Ống hút ống đẩy Bơm ly tâm dùng để bơm dung dịch KOH 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 công 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 hoàn sử dụng để tạo dòng chảy tuần hoàn thiết bị SVTH : trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD c Thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ sử dụng quy trình công 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 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 sót lại, chưa kịp ngưng tụ, không cho chúng vào bơm chân không e Các thiết bị phụ trợ khác - Bẫy - Các thiết bị đo áp suất, đo nhiệt độ, loại van SVTH : trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải SVTH : GVHD trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải CHƯƠNG II THIẾT GVHD KẾ THIẾT BỊ CHÍNH A CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG I CÂN BẰNG VẬT CHẤT Các số liệu ban đầu:  Dung dịch KOH có: - Nhiệt độ đầu 25oC, nồng độ đầu 25% - Nồng độ cuối 40%  Chọn đốt nước bão hòa áp suất 3at  p suất ngưng tụ: Pck = 0.65 at Cô đặc gián đoạn với suất 2.5m3/mẻ Khối lượng riêng dung dịch theo nồng độ Nồng độ, % Khối lượng rieâng, kg/m 25 30 35 40 1239 1291 1344 1399 Cân vật chất cho giai đoạn G ñ= Gc + W Gñ.xñ = Gc.xc Trong ñoù Gñ , Gc : 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 KOH dung dịch, kg a Giai đoạn 25% đến 30% Gđ = 2.5m3 = 2.5*1239 = 3097.5 kg xñ = 0.25 ; xc = 0.3  Lượng sản phẩm ( dung dịch KOH 30% ) Gc = Gđ  kg Lượng thứ W = Gñ - Gc = 3097.5 – 2581.25 = 516.25 kg b Giai đoạn 30% đến 35% Gđ = 2581.25 kg ; xñ = 0.3 ; xc = 0.35 Gc = kg W = Gñ – Gc = 2581.25 – 2212.5 = 368.75 kg c Giai đoạn 35% đến 40% SVTH : trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD Gđ = 2212.5 kg ; xñ = 0.35 ; xc = 0.4 kg W = 2212.5 – 1935.9375 = 276.5625 kg  Tổng lượng thứ bốc Wt = 516.25 + 368.75 + 276.5625 = 1161.5625 kg  Ta có bảng tóm tắt kết cân vật chất Nồng độ dung dịch, % Thể tích dung dịch nồi, m3 Khối lượng dung dịch, kg Lượng thứ bốc hơi, kg Khối lượng riêng dung dịch, kg/m3 25 30 35 40 2.5 1.65 1.38 3097.5 2581.25 2212.5 516.25 885 1239 1291 1344 1935.93 75 1161.56 25 1399 II CÂN BẰNG NĂNG LƯNG p suất thiết bị ngưng tụ Po = 0.35 at Nhiệt độ thứ thiết bị ngưng tụ t o = 72.05oC ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] ) Chọn tổn thất nhiệt độ từ nồi cô đặc thiết bị ngưng tụ Nhiệt độ thứ buồng đốt t1 = 72.05 + = 73.05oC Đây nhiệt độ sôi dung môi (là nước) mặt thoáng dung dịch = 73.05oC p suất mặt thoáng dung dịch buồng bốc P = 0.3636 at 0.36 at (Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1]) Các tổn thất nhiệt độ – Nhiệt độ sôi dung dịch Ta có tổn thất nhiệt độ sôi theo nồng độ dung dịch KOH áp suất khí (Bảng VI.2 trang 61 Tài liệu [2]) Từ suy nhiệt độ sôi dung dịch KOH áp suất khí theo nồng độ là: Nồng độ dung dịch, % Pa, oC Nhiệt độ sôi dịch Pa, oC SVTH : dung 25 30 35 40 10 12.2 17 23.6 110 112.2 117 123.6 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD a Xác định tổn thất nhiệt độ nồng độ nhiệt độ sôi dung dịch KOH theo nồng độ áp suất P1 = 0.3636 at Theo phương pháp Babo ( Công thức 5.9 trang 150 Tài liệu [3] ) * Xét dung dịch KOH 25% Nhiệt độ dung dịch KOH 25% Pa = 1.033 at 110oC Ở 110oC áp suất nước bão hòa 1.461 at ( Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1] ) Ta cần xác định nhiệt độ sôi dung dịch P1 = 0.3636 at at Vậy nhiệt độ sôi nước 0.51 at t = 81.54 oC ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [2] ) Nhiệt độ sôi dung dịch KOH 25% P = 0.3636 at 81.54oC Tổn thất nhiệt độ sôi o C Tính tương tự nồng độ 30%, 35%, 40% ta kết sau: Nồng độ dung 25 30 35 40 dịch, % Nhiệt độ sôi dung 81.54 83.43 87.36 92.96 dịch, oC Tổn thất , oC 8.49 10.38 14.31 b Tổn thất nhiệt độ hiệu ứng thủy tónh độ sôi dung dịch áp suất trung bình Tính theo ví dụ 4.8 trang 207 Tài liệu [4] Với: Ptb = P1 + 0.5  P = 0.5 g.Hop = P1 + 19.91 Nhieät P g.Hop  SVTH : 10 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD Ống dẫn đốt Thời gian cô đặc gia nhiệt T =44.5 phút = 2670 s Lượng đốt D = 1698.95 kg Khối lượng riêng đốt at kg/m3 lưu lượng đốt D/( T)= m3/s Chọn vận tốc đốt vhđ = 20 m/s đường kính ống dẫn đốt m = 157 mm Chọn dhđ = 160 mm Bề dày S = mm Chiều dài 130 mm Ống dẫn nước ngưng Lượng nước ngưng mn = 1698.95 kg Thời gian ngưng T =44.5 phút = 2670 s Khối lượng riêng nước ngưng 132.9oC kg/m3 lưu lượng nước ngưng Chọn vận tốc nước ngưng chảy ống vnn = 1.5 m/s đường kính ống dẫn nước ngưng m = 24 mm Chọn dnn = 25 mm Bề dày S = 3.5 mm Chiều dài 90 mm  Tóm tắt đường ống dẫn cửa Ống Đường kính trong, mm Bề dày, mm Chiều dài, mm Nhập liêu 50 3.5 100 Tháo liệu 40 2.5 100 Hơi thứ 400 13 150 Hơi đốt 160 130 25 3.5 90 Nước SVTH : 38 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD ngưng CHƯƠNG III CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ PHỤ I THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET Chi phí nước để ngưng tụ Công thức 4.39 trang 188 Tài liệu [4] Trong Gn W i : lượng nước cần cung cấp, kg : lượng thứ cần ngưng, kg : entanpi thứ áp suất ngưng tụ 0.35 at, J/ kg i = 2626*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 = 25oC tn2 = 60oC kg Lượng không 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 không khí cần hút, kg kg - Thể tích không khí cần hút (công thức VI.49 trang 84 Tài liệu [2]) Với tkk : nhiệt độ không khí oC Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô (công thức VI.50 trang 84 Tài liệu [2]) tkk = tn1 + + 0.1*(tn2 – tn1) = 25 + + 0.1*(60 – 25) = 32.5oC SVTH : 39 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD P : áp suất hỗn hợp thiết bị ngưng tụ, N/m2 P = 0.35 at = 34335 N/m2 Ph : áp suất riêng phần nước hỗn hợp, lấy áp suất bão hoà tkk Ph = 0.0503 at = 4934.43 N/m2 - Vậy thể tích không khí cần hút Vkk = m3 Thể tích không khí cần hút 0oC 760 mmHg Vkk1 = 0.001*(0.02*(W+Gn)+8W) = =0.001*(0.02*(18868.1+1161.5625)+8*1161.5625) = 9.69 m3 Đường kính thiết bị ngưng tụ - Theo công thức VI.52 trang 84 Tài liệu [2] Với W W= : lưu lượng ngưng, kg/s kg/s : khối lượng riêng áp suất 0.35 at kg/m3 (trang 314 Tài liệu [1]) : tốc độ hơi, m/s Chọn = 20 m/s Dtr(NT) : đường kính thiết bị ngưng tụ m - Chọn đường kính thiết bị ngưng tụ 500 mm Kích thước ngăn - Tấm ngăn dạng hình viên phân - Chiều rộng ngăn b mm - Trên ngăn đục nhiều lỗ nhỏ - Nước làm nguội nước - Lấy đường kính lỗ dlỗ = mm - Tổng diện tích lỗ cặp ngăn , công thức VI.54 trang 85 Tài liệu [2]  Gn SVTH : 40 : lưu lượng nước, m/s trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải Gn = GVHD kg/s : tốc độ tia nước, m/s  Chọn chiều cao gờ ngăn 40 mm nên =0.62 m/s mm2 Với - Số lỗ n kg/m3 72.05oC lỗ - Chọn chiều dày ngăn mm - Các lỗ xếp theo hình lục giác - Bước lỗ t = 0.866*  , mm tỉ số diện tổng diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện thiết bị ngưng tụ - Vậy bước lỗ mm Chiều cao thiết bị ngưng tụ - Mức độ đun nóng nước ( công thức VI.56 trang 85 Tài liệu [2]) - 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, đøng kính 500 mm Chiều cao gờ 50 mm SVTH : 41 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD Chiều cao phần elip 125 mm - Đáy nón tiêu chuẩn có gơ, góc đáy 60oC, đøng 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] ,m Với W : 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 m Chọn đường kính ống baromet db = 150 mm Chiều cao oáng 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 = , m (công thức Vi.59 trang 86 Tài liệu [2]) P’ độ chân không thiết bị ngưng tụ P ’ = 0.65 at = 477.75 mmHg h1 = - m m Tính h2 , m (công thức VI.60 trang 87 Tài liệu [2]) SVTH : 42 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD Lấy hệ số trở lực vào ống hệ số trở lực khỏi ống H : chiều cao ống baromet, m db : đường kính ống baromet, db = 0.15 m : hệ số trở lực ma sát nước chảy ống Re = Với = 0.55 m/s vận tốc nước chảy ống d = 0.15 m đường kính ống baromet kg/m3 khối lượng riêng nước 60oC Ns/m2 độ nhớt động lực nước 60oC  chế độ chảy rối - Tính H H= 6.5 + 0.0385 + 1.75*10-3H m Choïn H= 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 thông khí 50 mm - II BƠM SVTH : 43 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD Bơm chân không o Tốc độ hút bơm chân không o c 760 mmHg SB = 9.69/40 = 0.24 m3/ph = 14.535 m3/h  Công suất bơm chân không m : số đa biến, thường m = 1.2  1.62 Lấy m = 1.3 p1 : áp suất trước nén p1 = P – Ph = 0.35 – 0.05 = 0.3 at Ph = 0.05 áp suất nước hỗn hợp p2 : áp suất sau nén P2 = Pa = at = 9.81*104 N/m2 Vkk : theå tích không khí cần hút, m3 t : thời gian cô đặc, s : hệ số hiệu chỉnh, = 0.8 W  Chọn bơm chân không Hiệu bơm KBH-4 Tốc độ hút 0oC 760 mmHg: 0.4 m3/ph p suất giới hạn: 110 mmHg Công suất động 1.5 kW Khối lượng bơm 38 kg Bơm nhập liệu  Công suất bơm  Q : lưu lượng nhập liệu, m3/s m3/s H : côt áp bơm, m Phương trình Bernoulli cho mặt cắt 1-1 (mặt thoáng bể chứa nguyên liệu) 2-2 (miệng ống nhập liệu)  Z1+ = Z2+ h1-2 Trong  Z1, Z2 : chiều cao hình học mặt cắt so với đất Chọn Z = m, Z2 = 6.5 m p1,p2 : áp suất mặt cắt p1 = p2 = at  v1,v2 : vận tốc dung dịch mặt cắt, m/s v1 =  SVTH : 44 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải  GVHD v2 = v : vận tốc dung dịch ống, m/s h1-2 : tổng tổn thất ống, m Ta có : tổng hệ số tổn thất cục l, d : chiều dài, đường kính ống nối bơm, m : hệ số ma sát Xác định Chọn đường kính d = dhút = dđẩy = dnl = 50 mm Vận tốc chảy ống m/s Chuẩn số Re = Với : khối lïng riêng dung dịch KOH 25%, kg/m3 : độ nhớt động lực dung dịch KOH 25%, Pa.s Chọn độ nhám ống thép mm Vậy Regh < Re < Ren nên Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l = m Tổng tổn thất áp suất m Chọn Cột áp bơm H = (Z2 – Z1) +  m Công suất bơm kW  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 SVTH : 45 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD Công suất N = kW Hiệu suất Bơm vào thiết bị ngưng tụ  Công suất bơm : khối lượng riêng nước 25oC,  =996.9 kg/m3 : hiệu suất bơm, = 0.8  Q : lưu lượng nhập liệu, m3/s  m3/s t : 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)  Z1+ = Z2+ h1-2 Trong  Z1, Z2 : chiều cao hình học mặt cắt so với đất Chọn Z = m, Z2 = 12 m  p1 : áp suất mặt cắt 1-1, p1 = at  mH2O  p2 : áp suất mặt cắt 2-2, p = 0.35 at  mH2O  v1,v2 : vận tốc nước mặt cắt, m/s v1 = v2 = v : vận tốc nước chảy ống, m/s  h1-2 : tổng tổn thất ống, m Ta có : tổng hệ số tổn thất cục 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 = dhút = dđẩy = dnl =100 mm Vận tốc chảy ống SVTH : 46 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD m/s Chuẩn số Re = Với : khối lïng riêng nước 25oC, kg/m3 : độ nhớt động lực nước 25oC, =0.892*10-3 Chọn độ nhám ống thép mm Vậy Regh < Re < Ren nên Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l = 15 m Tổng tổn thất áp suất m Chọn Cột áp bơm H = (Z2 – Z1) + m  Công suất bơm kW  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 SVTH : 47 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải CHƯƠNG IV TÍNH GVHD GIÁ THÀNH THIẾT BỊ - Khối lượng thép làm thiết bị không kể ống truyền nhiệt : 2118 kg Giá thép X18H10T : 50000 đ/kg  $thiết bị = 50000*2118 = 105900000 đ - Ống truyền nhiệt Ống có d < 50 mm giá 50000 đ/m Ống có d >50 mm giá 100000 ñ/m  $oáng = 175*1.5*50000 + 100000*1.5 = 13275000 ñ - Bulong Giá bulong 3000 đ/cái  $bulong = (28*2 +40 + 8*6)*3000 = 432000 đ - Đệm Giá 250000 đ  $đệm = 3*250000 = 750000 đ SVTH : 48 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD - Tai đỡ Vật liệu CT3, giá 10000 đ/kg Khối lượng tai 3.48 kg  $tai treo = 3.48*4*10000 = 139000 ñ - Cửa quan sát : 300000 đ/cái  Vậy tổng giá thành thiết bị $thiết bị = (105.9 + 13.275 +0.432 + 0.75 + 0.139 +0 3)*10 = 120796000 đ - Nhiệt kế giá: 150000 đ/cái  $nhiệt kế = 150000*2 = 300000 đ - p 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 Vậy tổng giá thành thiết bị ( chưa kể tiền gia công lắp ñaët) $ = (120796 + 0.3 + 1.8 +1.5 +0.35 +0.7 +15)*106 = 140446000 đ Nếu tình giá gia công 100% giá vật tư tổng giá thành thiết bị $tổng = 2*140446000 = 280892000 đ SVTH : 49 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD KẾT LUẬN Hệ thống cô đặc 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 (1.25 giờ), hệ số truyền nhiệt đạt trình cô đặc cao Thiết bị tương đối nhỏ gọn, giá thành không cao chấp nhận Tuy nhiên ta khó điều khiển trình cô đặc thời gian cô đặc thay đổi không ổn định, nông độ đạt không cao Quá trình cô đặc trình cần thiết công nghệ hóa chất thực phẩm nên cần nghiên cứu phát triển để có hiệu cô đặc cao, chi phí thấp SVTH : 50 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tác giả, Sổ tay Quá trình thiết bị Công nghệ hoá chất, Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992 [2] Các tác giả, Sổ tay Quá trình thiết bị Công nghệ hoá 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 Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, QT & TB CNHH tập 10 : Ví dụ Bài tập, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM [5] Phạm Văn Bôn, QT & TB CNHH tập 11 : Hướng dẫn đồ án môn học, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM, 1993 [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 toán chi tiết thiết bị hóa chất, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1978 SVTH : 51 trang Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải GVHD [8] Hoàng Đình Tín, Truyền nhiệt & Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM, 1996 [9] Nguyễn Văn Lụa, QT & TB CNHH tập 1, 1: Khuấy – Lắng – Lọc, NXB ĐH Quoác gia TP HCM, 2002 SVTH : 52 trang .. .Đồ án môn học Máy Thiết bị : TSKH Lê Xuân Hải CHƯƠNG I GIỚI GVHD 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... 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 SVTH : trang Đồ án môn học Máy Thiết. .. 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 khí mà không cần máy bơm d Thiết bị tách lỏng Thiết bị tách lỏng đặt sau thiết bị