Đồ án môn học Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học nhằm giúp sinh viên biết vận dụng các kiến thức của môn học Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học và các môn học khác có liên quan vào việc thiết kế một thiết bị chính và một số thiết bị phụ trong hệ thống thiết bị để thực hiện một nhiệm vụ kỹ thuật có giới hạn trong các quá trình công nghệ. Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết kế thiết bị, hệ thống thiết bị phục vụ một nhiệm vụ kỹ thuật trong sản xuất, sinh viên được làm đồ án Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học. Việc làm đồ án là một công việc tốt cho sinh viên trong bước tiếp cận tốt với thực tiễn sau khi hoàn thành môn học Quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa học.
Sơ đồ công nghệ và mô tả sơ đồ công nghệ 7
Sơ đồ công nghệ 8
Các thiết bị trong sơ đồ công nghệ.
1 Thùng chứa dung dịch đầu
2 Bơm dung dịch đầu lên thùng cao vị
3 Thùng cao vị chứa dung dịch đầu
5 Thiết bị gia nhiệt hôn hợp đầu
11 Thiết bị ngưng tụ baromet
12 Thiết bị thu hồi bọt
13 Bơm hút khí không ngưng
14 Bể chứa nước và chất lỏng ngưng tụ
Nguyên lý hoạt động của hệ thống thiết bị 9
- Nguyên tắc cô đặc nhiều nồi: Nồi đầu của dung dịch đun nóng bằng hơi đốt , hơi bốc lên ở nồi này được đưa vào nồi thứ 2 để làm hơi đốt, hơi thứ nồi thứ 2 lại làm hơi đốt cho nồi thứ 3,… Hơi thứ ở nồi cuối được đưa vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi đầu đến nồi cuối, qua mỗi nồi dung dịch tăng dần đều do một phần dung môi bốc hơi
- Nguyên lý làm việc của hệ thống thiết bị:
+ Sơ đồ hệ thống cô đặc trên làm việc liên tục.
+ Dung dịch đầu từ thùng chứa 1 được bơm vào thùng 3, sau đó chảy qua lưu lượng kế 4 vào thiết bị đun nóng 5 Ở đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi rồi đi vào thiết bị cô đặc 7 thực hiện quá trình bốc hơi.
+ Hơi thứ của nồi 1 đi vào phòng đốt 2 Hơi thứ và khí không ngưng đi qua phía trên của thiết bị cô đặc thứ 2 vào thiết bị ngưng tụ.
Trong thiết bị ngưng tụ nước làm lạnh đi từ trên xuống, ở đây hơi thứ sẽ được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống baromet ra ngoài , còn khí không ngưng qua thiết bị thu hồi 12 rồi vào bơm hút chân không.
+Dung dịch đi từ nồi 1 sang nồi 2 nhờ chênh lệch áp suất Dung dịch sau khi cô đặc được bơm ra ở phía dưới thiết bị cô đặc đưa vào thùng chứa 16.
+ Nước ngưng chảy ra ngoài theo cửa qua cốc tháo nước ngưng rồi ra ngoài.
Dung dịch cần được đun nóng đến nhiệt độ sôi trước khi vào thiết bị cô đặc.
Áp suất nồi 1 lớn hơn áp suất nồi 2 Do đó, Nhiệt độ sôi nồi 1 lớn hơn nhiệt độ sôi nồi 2 => dung dịch trước khi vào mồi nồi sẽ có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, dung dịch sẽ được làm lạnh đi và lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi them 1 lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi.
Cần sử dụng cốc tháo nước ngưng và lắp đặt như sơ đồ trên để đảm bảo hoạt động của hệ thống.
Tính toán thiết bị chính 11
Xác định lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống W 11
Tính sơ bộ lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi 11
- Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 1: W 1 , kg/h
- Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 2: W 2 , kg/h
Giả thiết mức phân phối lượng hơi thứ bốc ra ở các nồi W 1 : W 2 = 1: 1
Nồng độ cuối của dung dịch trong mỗi nồi cô đặc 11
Nồng độ cuối của dung dịch trong nồi 1 là: x 1 =G đ x đ
Nồng độ cuối của dung dịch trong nồi 2 là: x 2 0 %
III.4 Tính chênh lệch áp suất chung của hệ thống ∆P(là hiệu số giữ áp suất hơi đốt sơ cấp p1 ở nồi 1 và áp suất hơi thứ trong thiết bị ngưng tụ png).
Xác định áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi 11
Chọn tỷ lệ chênh lệch áp suất giữa 2 nồi là:
Áp suất từng nồi là: P1 = 5 (at)
P2 = 5 – 3,6= 1,4 (at) Tra bảng I.251 [1-314,315] và nội suy ta có:
+ Nhiệt độ hơi đốt nồi 1 là T1 = 151.1 ( o C) + Nhiệt lượng riêng: i1 = 2754000 (J/kg) +Nhiệt hóa hơi : r1 !17000 (J/kg) -Tương ứng với p= 1,4 (at)
+ Nhiệt độ hơi đốt nồi 1 là T2 8,7( o C) + Nhiệt lượng riêng: i2= 2693000 (J/kg) +Nhiệt hóa hơi : r2= 2237000 (J/kg)
Tính nhiệt độ (t i ' ) và áp suất của hơi thứ ( p i' ) ra khỏi từng thiết bị cô đặc 12
=T i+1+∆ i ' ' ' t i ' : Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi thứ i
∆ i '' ' : tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống t 1 ' =T 2 +∆ 1 ' '' = 108,7+ 1 = 109,7( o C) t2 ’= tng + ∆ 2 '' '
Tra bảng I.251 [1-312,313] ta có bảng sau:
Nồi Hơi đốt Hơi thứ X,
P, at T, o C i, J/kg r, J/kg p’, at t’, o C i’, J/kg r’, J/kg %
Tính tổn thất nhiệt độ 13
III.7.1 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ (∆ i ' ¿.
Nhiệt độ của dung dịch phụ thuộc vào tính chất của dung môi chất tan, đặc biệt là nồng độ của chất tan Nhiệt độ của dung dịch luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở cùng áp suất Khi nồng độ chất tan tăng thì nhiệt độ sôi của dung dịch càng tăng.
∆ ’ là tổn thất nhiệt độ của dung dịch so với dung môi nguyên chất, trong cô đặc thường gọi là tổn thất nồng độ, ∆ ’ là thông số vật lý cùa dung dịch, nó phụ thuộc và nồng độ chất tan, nồng độ càng tăng thì ∆ ’ càng tăng, nó còn phụ thuộc vào bản chất chất tan và dung môi đồng thời ∆ ’ phụ thuộc vào áp suất.
Tổn thất nhiệt độ do nồng độ ∆ i ' - Xác định theo công thức Tysenco
∆ 0 ' : tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi ở áp suất thường. t i ' , r - nhiệt độ sôi ( o K) và ẩn nhiệt hóa hơi (J/kg) của dung môi nguyên chất (hơi thứ) ở áp suất làm việc của thiết bị.
III.7.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (∆’’).
∆ i '' =t si −t i ' ,℃ t si xác định theo (tương ứng với) as thủy tĩnh P tbi ở lớp giữa của khối (lỏng – hơi) trong ống tuần hoàn Áp suất thủy tĩnh ở giữa khối ( lỏng- hơi ): Ptbi xác định bởi công thức:
Trong đó: ρ si :khối lượng riêng của dung dịch tương ứng với t si , tra theo nồng độ cuối và nhiệt độ hơi thứ trong thiết bị cô đặc. p i ' : áp suất hơi thứ trên bề mặt thoáng h1: chiều cao lớp dung dịch từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng, chọn
H: chiều cao ống truyền nhiệt, m g: gia tốc trọng trường, m/s2
Tra bảng I.29 [1-37] khối lượng riêng tương ứng nồng độ ở nhiệt độ hơi thứ:
III.7.3 Tổn thất nhiệt độ do đường ống (∆’’’).
Như đã nói ở trên chọn ∆ 1 '' ' ¿∆ 2 ' ''
Tổng tổn thất nhiệt độ là
Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích 16
Hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống cô đặc:
Hiệu số nhiệt độ hữu ích của mỗi thiết bị:
Lập cân bằng nhiệt lượng, tính hơi đốt D i và hơi thứ W i 16
Nồi Nhiệt lượng vào Nhiệt lượng ra
-Nhiệt do hơi đốt mang vào:D.i1
-Nhiệt do dung dịch mang vào:
-Hơi thứ mang ra:W1.i1’ -Nước ngưng: D1 θ 1.Cnc1
-Dung dịch mang ra: (Gđ-W1)C1ts1
- Nhiệt mất mát: Qm1= 0,05D(i1-Cnc1 θ 1)
-Nhiệt do hơi thứ mang vào: W1,i2
-Nhiệt do dung dịch từ nồi 1 chuyển sang: (Gđ-W1)C1ts1
-Hơi thứ mang ra:W2.i2’ -Nước ngưng: D1 θ 2.Cnc2
-Dung dịch mang ra: :(Gđ – W1 - W2)C2.ts2
- Nhiệt mất mát: Qm1 = 0,05W1(i2-Cnc2 θ
*Các thông số nước ngưng:
-Nhiệt độ nước ngưng bằng nhiệt độ hơi đốt: θ 1= 151,1( o C) θ 2= 108,7( o C) Tra bảng I.249 [1-310], nhiệt dung riêng nước ngưng (Cnc) là:
*Các thông số của dung dịch:
-Nhiệt dung riêng chất hòa tan khan(theo I.41 [1-152]):
80.Cht=2.26000+4.9630+3.16800.Vậy Cht61,5 J/kg.độ
-Nhiệt dung riêng Ci của dung dịch:
+Theo công thức I.43 [1-152], nhiệt dung dịch có nồng độ nhỏ hơn 20% là:
C= 4186(1-x) (J/kg.độ) Dung dịch vào nồi 1 có nồng độ 5%
Dung dịch trong nồi 2 có nồng độ 8,57%
Dung dịch ra khỏi nồi 2 có nồng độ 30%
- 𝑡𝑠1: Nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi 1, ℃ 𝑡𝑠1 = 113 ℃
- 𝑡𝑠2: Nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi 2, ℃ 𝑡𝑠2 = 73,36 ℃.
-𝑡s0 : Nhiệt độ sôi của dung dịch đi vào nồi 1 có x=5%.Tra bảng I.29 [1-37] được ρ si 0,8kg/m 3
Vậy P0=1,62 at.Tra bảng I.251 [1 – 310] và nội suy ta được áp suất của dung môi nguyên chất ở nhiệt độ sôi dung dịch t so 5,2℃.
Lập hệ phương trình cân bằng nhiệt lượng:
W1= [W(i2’-C2ts2) + Gđ(C2ts2- C1ts1)]/ [0,95(i2-Cnc2 θ 2) + (i2’-C1ts1)] (*) Thay W1 vào pt nồi 1 ta có:
D1=[W1(i1’-C1ts1) + Gđ(C1ts1- C0ts0)]/ [0,95(i1-Cnc1 θ 1)] (**) Thay các số liệu vào (*) và (**):
Ta có bảng số liệu sau:
Sai số giữa lượng hơi thứ các nồi tính từ cân bằng nhiệt lượng và giả thiết trong cân bằng vật chất ¿5%, vậy chấp nhận giả thiết.
Tính hệ số cập nhiệt, nhiệt độ trung bình từng nồi 19
III.10 Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt độ trung bình từng nồi.
III.10.1 Tính hệ số cấp nhiệt α 1 ,i khi hơi ngưng tụ.
Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt là
Hệ số cấp nhiệt xác định như sau V.101 [2-28]: α 1,i =2,04× A ( ∆ t 1,i r H ) 0,25 ( m 2 W ×đ ộ )
α 1 i : hệ số cấp nhiệt khi ngưng hơi ở nồi thứ i, 𝑊/𝑚 2 độ
A: hệ số phụ thuộc màng nước ngưng(tm)
Với tm được tính tmi= 0,5(tTi – ti) (*) ti: Nhiệt độ hơi đốt. tTi: Nhiệt độ bề mặt tường. mà ∆ti=ti-tTi
Từ (*) và (**) suy ra: tmi= ti – 0,5∆ti
Tra bảng giá trị A phụ thuộc vào tm [2-29] ta có:
III.10.2 Xác định tải nhiệt về phía hơi ngưng tụ.
Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ của nồi thứ i được xác định theo công thức: q 1,i =α 1 ,i ∆ t 1 ,i ( W m 2 )
III.10.3 Tính hệ số cấp nhiệt α 2 i từ mặt trong của ống truyền nhiệt đến hỗn hợp cô đặc (Lỏng – Hơi) sôi. α 2,i E,3p i 0,5
III.10.3.1 Tính hiệu số nhiệt độ giữa thành ống truyền nhiệt và dung dịch.
-Hiệu số nhiệt độ giữa 2 mặt thành ống truyền nhiệt là:
+Tổng nhiệt trở đối với qt truyền nhiệt:
∑ r=r 1 + r 2 + δ λ r1, r2: nhiệt trở của cặn bẩn ở 2 phía của thành ống truyền nhiệt( m 2 W × độ )
( bên ngoài cặn bẩn của nước ngưng, bên trong cặn bẩn do dung dịch) λ – hs dẫn nhiệt của vật liệu làm ống truyền nhiệt
Tra bảng [2-80] chọn bề dày thành ống truyền nhiệt là δ=2 (mm)=0,002 (m)
Tra bảng [2-313], chọn vật liệu làm thành ống truyền nhiệt là thép không gỉ 35CrMo, hệ số giãn nở nhiệt của nó là: λ= 46 ( m độ W )
III.10.3.2 Tính hệ số hiệu chỉnh đối với tb cđ thứ i là ψ i ψ i =( λ λ nc dd , i , i ) 0,565 [ ( ρ ρ dd , i nc ,i ) 2 ( C C nc ,i dd ,i , )( μ μ nc ,i dd , i ) ] 0,435
( λ , ρ , C , μ – lấy theo nhiệt độ sôi của dung dịch )
-Nội suy tuyến tính theo bảng I.249 [1-310] ta có: ρ nc1 8,63 kg/m 3 , ρ nc25,78 kg/m 3 , λ nc1=0,6846 W/m.độ , λ nc2=0,67 W/m.độ μ nc1=0,2524 cP, μ nc2=0,385 cP
-Nội suy tuyến tính theo bảng I.29 [1-37] có:
Với ts13°C,x1=8,57% thì ρ dd15,1kg/m 3 Với ts2s,36°C,x20% thì ρ dd297,2kg/ m 3
-Tính hệ số dẫn nhiệt của dung dịch NH4NO3:
Theo CT I.32 [1-123] λ dd =A.Cdd.ρ dd √ 3 ρ M dd
A: hệ số tỷ lệ phụ thuộc hỗn hợp chất lỏng,chọn A=3,58.10 -8 M: Khối lượng mol hỗn hợp lỏng (NH4NO3 và H2O),kg/mol
Vậy ta có: λ dd =A.Cdd.ρ dd √ 3 ρ M dd λ dd1 =3,58.10 -8 3768,004.1048,7.√ 3 1048,7 20,01 = 0,53 ( m đ ộ W ) λ dd2 =3,58.10 -8 3315,75.1048,7.√ 3 1048,7 22,77 = 0,45 ( m đ ộ W )
-Độ nhớt dung dịch tính theo công thức Pavalov: t1−t2 θ1−θ2=const Chất lỏng tiêu chuẩn là nước, Chọn t1 o C; t2= 20 o C
Tra bảng 1.107 [1-101] và nội suy: t1 o C và x1= 8,57% => μ 11= 1,21.10 -3 (Ns/m 2 ) t2= 20 o C và x1= 8,57%=> μ 21= 0,963.10 -3 (Ns/m 2 )
Ta bảng 1.102 [1-95] và nội suy: μ 11= 1,21.10 -3 (Ns/m 2 ) => θ 1= 12,79( o C) μ 21= 0,963.10 -3 (Ns/m 2 ) => θ 2= 21,78( o C)
Tại ts1= 113( o C) dung dịch có độ nhớt là μdd 1
21,78−θ 31 =¿θ 31 5,387(℃) Tra bảng 1.104 [1-96] và nội suy: μ dd1 = 0,269.10 -3 (Ns/m 2 )
Tra bảng 1.107 [1-101] và nội suy: t1 o C và x2= 30 %=> μ 12= 1,2.10 -3 (Ns/m 2 ) t2 o C và x2= 30%=> μ 22= 1.10 -3 (Ns/m 2 )
Ta bảng 1.102 [1-95] và nội suy: μ 12= 1,2.10 -3 (Ns/m 2 ) => θ 1= 13,09( o C) μ 22= 1.10 -3 (Ns/m 2 ) => θ 2= 20,2( o C)
Tại ts1= 73,36 o C dung dịch có độ nhớt tương ứng với nhiệt độ θ 32
20,2−θ 32 =¿θ 32 X,14(℃) Tra bảng 1.104 [1-96] và nội suy: μ dd2 = 0,482.10 -3 (Ns/m 2 )
Nồi ρ dd kg/m 3 ρ nc kg/m 3 λ dd
W/m.độ μ dd 10 3 cP μ nc 10 -3 cP
2 1097,2 975,78 0,489 23,4498 0,67 0,482 0,385 ψ i =( λ λ nc dd , i , i ) 0,565 [ ( ρ ρ dd , i nc ,i ) 2 ( C C nc ,i dd ,i , )( μ μ nc ,i dd , i ) ] 0,435 ψ 1 =(0,68460,5 ) 0,565 [ ( 948,63 985,1 ) 2 ( 4315,08 3827,3 ) ( 0,2524.10 0,269.10 −3 −3 ) ] 0,435 =0,805 ψ 2 =( 0,4890,67 ) 0,565 [ ( 1097,2 975,78 ) 2 ( 4231,31 3458,7 ) ( 0,385.10 0,67 10 −3 −3 ) ] 0,435 =0,773
Vậy hệ số cập nhiệt α 2,i E,3p i 0,5 ∆ t 2,i 2,33 ψ i α 21 E,3 1,45 0,5 7,638 2,33 0,805P10,957( m 2 W đ ộ ) α 22 E,3 0,21 0,5 9,85 2,33 0,773312,026( m 2 W × đ ộ )
III.10.4 Nhiệt tải riêng về phía dung dịch.
32116,38=1,55(%)¿ Sai số < 5%, vậy ta chấp nhận giả thiết.
III.11 Xác định hệ số truyền nhiệt cho từng tb cđ theo điều kiện bề mặt truyền nhiệt của các thiết bị cô đặc bằng nhau.
∆ T i - hiệu số nhiệt độ hữu ích cho tb cđ thứ i
Lượng nhiệt tiêu tốn cho dd cđ trong tb cđ thứ i
D i , r i - lượng nhiệt và ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt cấp cho tb cđ thứ i
III.12 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích cho từng thiết bị cô đặc.
Hiệu số nhiệt độ hữu ích cho từng thiết bị cô đặc xác định theo công thức:
Sai số này Đường kính trong của ống tuần hoàn trung tâm là: d t h =√ 4.F πdl t h = √ 4.0,08325 πdl =0,326 ( m)
Quy chuẩn: dth= 350 (mm)= 0,35 (m) (*) Xác định lại số ống truyền nhiệt sau khi lắp ống tuần hoàn trung tâm
Ta có bước ống t = .dn = 1,5 38 = 57 (mm)
Khi lắp ống tuần hoàn trung tâm vào cùng trong mạng ống truyền nhiệt, cần phải bỏ đi một số hình lục giác Vì khoảng cách bước ống t = 57 (mm) nên: n ' =d t h t 50
Chonj n’= 6 Vậy cần bỏ đi 3 hình lục giác, tương đương 37 (ống)
(*) Kiểm tra lại bề mặt truyền nhiệt
Tổng bề mặt truyền nhiệt sau khi lắp ống tuần hoàn trung tâm vào mạng lưới ống truyền nhiệt được xác định
- F th ' : bề mặt truyền nhiệt của ống tuần hoàn trung tâm sau khi quy chuẩn.
Chọn bề dày ống tuần hoàn trung tâm là 4 mm.
−F ống ' : bề mặt truyền nhiệt của các ống truyền nhiệt còn lại sau khi lắp ống tuần hoàn trung tâm
Ta thấy F ’ >F ( 109,04 > 107,87 ) => không cần lắp thêm ống truyền nhiệt
IV.1.2 Tính đường kính trong của buống đốt Đối với tb cđ loại ống tuần hoàn tâm có các ống truyền nhiệt sắp xếp theo hình lục giác đều:
D bu ồ ng đ ố t =√ 0,4 β 2 ψ l sin ( α ) F + ( d tu ầ n h o à n +2β d ngo à i ) 2 (m)
Trong đó: β= d t ngoài ; t – bước ống của chùm ống truyền nhiệt trong buồng đốt; d ngoài – đg kính ngoài của ống tn (m) ψ – hs sử dụng lưới đỡ ống, thường ψ=( 0,7 ÷ 0,9) ; l – chiều dài của ống tn ; α ` độ
Theo bảng XIII.6 [2-359] quy chuẩn Dbuồng đốt= 1,5 (m)
IV.1.3 Tính chiều dày phòng đốt
Chọn vật liệu làm thân buồng đốt là thép 35CrMo(35X) và phương pháp chế tạo thân hình trụ là hàn giáp mối hai bên.
Chiều dày thân được xác định bởi công thức XIII.8 [2-360]
D t −đg kính trong của thântrụ φ – hệ số bền của thân trụ theo phương dọc Tra bảng XIII.8 [2-362] ta có: φ= 0,95
C – giá trị số bổ sung do ăn mòn, do bào mòn và dung sai về chiều dày (m)
P – áp suất làm việc trong tb (N/m 2 )
+ Áp suất làm việc trong thiết bị (P)
Môi trường làm việc là hỗn hợp hơi bão hòa – nước ngưng nên áp suất bằng tổng áp suất của hơi (khí) P mt và áp suất thủy tĩnh P lỏng của cột chất lỏng(lấy xấp xỉ bằng áp suất hơi đốt
(XIII.1)[2-355]: Ứng suất cho phép theo giới hạn kéo [ σ k ] = σ n k b η ( m N 2 )
(XIII.2) [2-355]: Ứng suất cho phép theo giới hạn chảy [ σ c ] = σ n c c η ( m N 2 )
- σ k: giới hạn bền khi kéo, σ c : giới hạn bền khi chảy
- n b : hệ số an toàn theo giới hạn bền, n b :hệ số an toàn theo giới hạn chảy
Tra bảng XIII.2 [2-356], chọn thiết bị loại 1: η = 0,9
So sánh 2 giá trị [ σ k ] và [ σ c ] chọn [ σ b ]= 339.10 6 (N/m 2 ) + Đại lượng bổ sung C
C1: bổ sung do ăn mòn, lấy C1= 1mm
C2: bổ sung do hao mòn, chọn C2= 0mm
C3: bổ sung do dung sai của chiều dày
Vậy chiều dày buồng đốt:
Quy chuẩn theo XIII.9 [2-364] chọn C3=0,22.Vậy S=2.36mm.Chọn S=3mm
(*) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử(dùng nước) σ=[Dtr+(S−C)]P o
Po: Áp suất thử được tính theo công thức XIII.27 [2-366]
+ Pth : áp suất thử thủy lực lấy theo bảng XIII.5 [2-358] Ta có:
+ P1: áp suất thủy tĩnh của nước được tính theo công thức XIII.10 [2-360] P1 = ρ.g.H (N/ m2)
H: chiều cao cột chất lỏng; H= 3+0,5=3,5 (m)
ρ: khối lượng riêng của nước
Tra bảng I.249 [1-310,311], ρ = 916,01 (kg/m 3 ) (tra theo PhđZt)
1,2 (¿695,83.10 6 ) Đảm bảo điều kiện.Vậy chọn S = 3 (mm)
IV.1.4 Tính chiều dày lưới đỡ ống.
Chọn vật liệu làm lưới đỡ ống cùng vật liệu với thân buồng đốt : thép 35X
Chiều dày lưới đỡ ống phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Yêu cầu 1: Giữ chặt ống sau khi nung, bền. Để đáp ứng yêu cầu này chọn chiều dày tối thiểu của mạng ống là S’ = 10 (mm)
Yêu cầu 2: Chịu ăn mòn tốt Để đáp ứng yêu cầu này thì chiều dày mạng ống là S = S’ + C = 10 + 1,22 = 11,22 (mm) Chọn S= 12 (mm)
Yêu cầu 3: Giữ nguyên hình dạng của mạng khi khoan, khi nung cũng như sau khi nung ống. Để thỏa mãn yêu cầu này thì cần đảm bảo tiết diện dọc giới hạn bởi ống là f ≥ fmin
Tiết diện dọc giới hạn bởi ống là 𝑓 = 𝑆 (𝑡 − 𝑑𝑛 ) ≥ 𝑓𝑚𝑖𝑛 = 4,4𝑑𝑛 + 12 (𝑚𝑚 2 )
Trong đó: S: Là chiều dày mạng ống, mm t: Là bước ống, t = .dn = 1,5 38 = 57 (mm) dn: Đường kính ngoài của ống truyền nhiệt, dn = 38 (mm)
Yêu cầu 4: Bền dưới tác dụng của các loại ứng suất Để thỏa mãn yêu cầu này ta tiến hành kiểm tra mạng ống theo giới hạn bền uốn với điều kiện σ u ' = P b
Pb: áp suất làm việc, N/m2 ;Pb= 490500 (N/m 2 ) dn: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt, m l: xác định như sau: l=ab+ad
2 = 49,36 (mm) ad = t + ed = t + t.sin30 o = 57(1 + 0,5) = 85,5 (mm) ¿>l=ab+ad
≤ σ u =1,4.339 10 6 (¿474,6 10 6 ) Vậy thỏa mãn điều kiện nên chọn chiều dày mạng ống là 12 mm
IV.1.5 Tính chiều dày đáy lồi phòng đốt:
Chọn vật liệu làm đáy phòng đốt giống vật liệu làm thân buồng đốt: thép 35X
Chiều dày đáy phòng đốt được xác định theo công thức XIII.47 [2-385]:
- hb : chiều cao phần lồi của đáy Tra bảng XIII.10 [2-382] hb = 375 (mm)
- φ h : hệ số bền của mối hàn hướng tâm, chọn φ h = 0,95
- k : hệ số bền của đáy được tính theo công thức XIII.48 [2-385] k=1− d
Dtr d : đường kính lỗ, tính theo đáy buồng đốt có cửa tháo dung dịch d=√ 0,785 V ω , m ω: tốc độ của dung dịch đi trong ống, m/s Chọn 𝜔 = 1,5 (m/s)
V : lưu lượng dung dịch ra khỏi nồi 1
k = 1 - 0,045 1,5 = 0,97 -P: áp suất dưới đáy phòng đốt P= 1,45.9.81.10 4 +9.81.985,1.3,5= 17,6.10 4 (N/m 2 )
Thêm 2 mm so với C nên C = 1,22 + 2 = 3,22 (mm)Suy ra : S = 0,445+ 3,22 = 3,665 (mm)
Kiểm tra điều kiện : 0,97 0,6 =1,62< 2h D tr b
(*) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực Po:
Theo công thức XIII.49 [2-386]: σ=[D¿¿tr 2 +2h b (S−C)] P o
1,2 (¿695,83 10 6 ) Độ bền đảm bảo an toàn Vậy chọn S = 4 (mm)
IV.1.6 Tra bích để lắp đáy vào thân, xđ số bulong cần thiết:
Chọn bích liền kiểu 1, theo bảng XIII.27 [2-420], ta có bảng sau:
Kích thước nối Kiểu bích
Bu-lông 1 db (mm) z (cái) h (mm)
Thể tích không gian hơi của buồng bốc được tính theo công thức VI.32 [2-71]
V: Thể tích khống gian hơi, m 3 W: Lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị, kg/h W= W1=5976,14(kg/h) ρ h : Khối lượng riêng của hơi thứ tại áp suất p 1 '
=1,45(at), kg/m 3 Tra bảng I.251 [1-314] được ρ h =0,774 (kg/m 3 )
Utt: Cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi, m 3 / m 3 h
Cường độ bốc hơi phụ thuộc vào nồng độ của dung dịch và áp suất hơi thứ Ở điều kiện áp suất P = 1 (at) Utt (1at) = 1600 ÷ 1700 (m3 /m3 h).
Khi P ≠ 1 (at) thì Utt = f Utt(1at) (VI.33 [2-72]).
Với f là hệ số hiệu chỉnh.
Từ đồ thị hình VI.3 [2-72], p 1 ' =1,45(at) => f = 0,98
IV.2.2 Chiều cao buồng bốc hơi
Chiều cao phòng bốc hơi được xác địnhtheo công thức VI.34[2−72]
Quy chuẩn theo bảng XIII.6 [2-359], chọn D trbb =1,7(m)
IV.2.3 Chiều dày thân buồng bốc:
Chọn vật liệu làm thân buồng bốc là thép 35CrMo(35X) và PP chế tạo là dạng thân hình trụ hàn.Do vật liệu chọn giống vật liệu làm buồng đốt nên 1 số thông số khi tính ta lấy giống buồng đốt
(*) Bề dày buồng bốc tính theo công thức:
- Dtr: đường kính trong của buồng bốc, m
- φ: hệ số bền hàn của thanh hình trụ theo phương dọc, φ = 0,95
- Pb : áp suất trong của thiết bị, N/m2; Pb= P 1
- C : hệ số bổ sung do ăn mòn và dung sai về chiều dày, C = (1+C3).10 -3 (m)
Quy chuẩn theo bảng XIII.9[2-364] chọn C3=0,18 ta được S = 1,56.10 -3 (m).Chọn S=2mm (*) Kiểm tra điều kiện ứng suất theo công thức: σ=[D tr +(S−C)]P o
1,2 i5,83.10 6 Thỏa mãn điều kiện ứng suất thủy lực Vậy chọn S= 2 (mm)
IV.2.4 Chiều dày nắp buống bốc
Chọn vật liệu làm nắp cùng với vật liệu làm thân buồng đốt:thép 35X
Chiều dày nắp buồng bốc được xác định theo công thức XIII.47 [2-385]:
- hb : chiều cao phần lồi của nắp Tra bảng XIII.10 [2-382] hb = 425 (mm)
- φ h : hệ số bền của mối hàn hướng tâm, chọn φ h = 0,95
- k : hệ số bền của nắp được tính theo công thức XIII.48 [2-385] k=1− d
Dtr d : đường kính lỗ, tính theo nắp buồng bốc có cửa thoát hơi thứ. d=√ 0,785 V ω (m)
Với: ω: tốc độ của hơi đi trong ống, m/s.Với hơi bão hòa ta chọn ω ÷40 (m/s). Chọn 𝜔 = 35 (m/s)
V : lưu lượng dung dịch ra khỏi nồi 1
3600.ρ h (m 3 /s) ρ h = 0,774 (kg/m 3 ) khối lương riêng hơi thứ ra khỏi nồi 1. ¿>V= 5976,14 3600.0,774=2,14(m 3 /s) ¿>d=√ 0,785.35 2,14 = 0,28(m) ¿>k=1−0,28
Kiểm tra điều kiện :0,84 0,6 =1,4 < 2 D h tr b
-P: áp suất trong thiết bị P= P1 ’,22.10 4 (N/m 2 )
2.0,425+C ¿>S=0,47 10 −3 +C Đại lượng bổ sung C khi S – C < 10(mm) thì thêm 2mm nên có C = 1,18 + 2 = 3,18(mm)
Quy chuẩn theo bảng XIII.11 [2-384]: S = 4 (mm).
(*) Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực Po.
Theo công thức XIII.49 [2-386] σ=[D¿¿tr 2 +2h b (S−C)] P o
Thỏa mãn điều kiện ứng suất thủy lực Vậy chọn S = 4(mm)
II.2.5 Tra bích để lắp nắp vào thân, xác định số bulong cần thiết.
Pb=1,45.9,81.10 4 =0,14.10 6 Quy chuẩn P=0,3.10 6 và có Dtr=1,7m.Tra bảng XIII.27 [2–421] ta có:
Kích thước nối Kiểu bích
Bu-lông 1 db (mm) z (cái) h (mm)
IV.3 Tính một số chi tiết khác.
IV.3.1 Tính D các ống nối dẫn hơi và dung dịch vào và ra khỏi thiết bị. Đường kính ống được xác định theo công thức VII.74 [2-74] d trong =√ 3600 × 0,785 V × ω (m )
IV.3.1.1 Ống dẫn hơi vào d tr1
Với hơi đốt: ω: vận tốc thích hợp của hơi đốt trong ống, m/s.
Chọn ω0¿ ¿ ( Theo bảng II.2 [1-370] ứng với p > 1 at )
Trong đó + D: lượng hơi đốt đi vào nồi 1, D = 6627,03(kg/h)
+ : khối lượng riêng của hơi đốt tại P1 = 5 (at) Tra bảng I.251 [1-315] suy ra = 2,614 (kg/m³) Theo công thức:
Vậy đường kính ống dẫn hơi là: d tr 1 =√ 3600 × 2535,2 0,785 ×30 =0,173 ( m)
Quy chuẩn theo bảng XIII.26 [2-414] ta được dtr1 = 200 (mm) Tính lại ω : ω= V
3600.0,785.0,2 2 ",43¿ Vậy d tr 1 0(mm) P= 5(at)=0,49.10 6 (N/m 2 ) Quy chuẩn P= 0,6.10 6 (N/m 2 )
Tra bảng XIII.32 [2-434] ta có chiều dài ống là l0mm
IV.3.1.2 Ống dẫn dung dịch vào d tr2
- 𝜔: vận tốc thích hợp của dung dịch trong ống Chọn 𝜔 = 1,5 (m/s)
- 𝑉: lưu lượng lỏng chảy trong ống
Trong đó: + G: lượng dung dịch đầu vào nồi 1, G = 14400 (kg/h)
+ : khối lượng riêng của dung dịch đầu, = 978,5 (kg/m³)
Thay vào công thức ta được:
Vậy đường kính ống dẫn dung dịch vào là: d tr 2 =√ 3600 × 14,72 0,785 ×1,5 =0,059( m)
Quy chuẩn theo bảng XIII.26 [2-414] ta được dtr2 = 50 (mm)
Tra bảng XIII.32 [2-434] chọn chiều dài đoạn ống nối l = 100 (mm)
IV.3.1.3 Ống dẫn hơi thứ ra d tr3
Tương tự cách tính dtr1,thay w5m/s,W1Y76,14 kg/h vào công thức tính được dtr3 0,28 (m)
Quy chuẩn theo bảng XIII.26 [2-414] ta được dtr3 = 300 (mm).Kiểm tra lại tương tự ta có w0,36m/s ϵ 20-40m/s.
Tra bảng XIII.32 [2-434] chọn chiều dài đoạn ống nối l = 140 (mm)
IV.3.1.4 Ống dẫn dung dịch ra d tr4
- 𝜔: vận tốc của dung dịch đã cô đặc Chọn 𝜔 = 1,5 (m/s)
- 𝑉: lưu lượng lỏng chảy trong ống
+ G: lượng dung dịch đầu vào nồi 1, G = 14400 (kg/h)
+ W1: lượng hơi thứ bốc ra khỏi nồi 1, W1 = 5976,14(kg/h)
+ : khối lượng riêng của dung dịch tại ts1, = 985,1 (kg/m³)
Thay vào công thức ta được:
985,1 =8,55¿ ¿ ¿ Vậy đường kính ống dẫn dung dịch ra là: d tr 4 =√ 3600 ×0,785 8,55 × 1,5 =0,045 (m )
Quy chuẩn theo bảng XIII.26 [2-414] ta được dtr4 = 50 (mm)
Tra bảng XIII.32 [2-434] chọn chiều dài đoạn ống nối l = 100 (mm),
IV.3.1.5 Ống tháo nước ngưng d tr5
Vì nước ngưng là chất lỏng ít nhất nên 𝜔 = 1 ÷ 2 (m/s), chọn 𝜔 = 1,5 (m/s) Coi lượng nước ngưng bằng lượng hơi đốt vào,
Nhiệt độ nước ngưng coi bằng nhiệt độ hơi đốt, Tng = 151,1 o C, tra bảng I.49 [1-311], được ρ nước 8,63(kg/m 3 )
Tra bảng XIII.32 [2-434] chọn chiều dài đoạn ống nối l = 100 (mm)
Tra bảng XIII.26 [2-409], ta có bảng sau: Ống Pb.10 6
Kích thước nối Kiểu bích D
1.Ống dẫn hơi đốt vào(dtr1)
2.Ống dẫn dung dịch vào(dtr2)
3.Ống dẫn hơi thứ ra(dtr3)
4.Ống dẫn dung dịch ra(dtr4)
5.Ống tháo nước ngưng(dtr5)
IV.3.2 Tính và chọn tai treo
Khối lượng nồi khi thử thủy lực là:
G nk : khối lượng nồi không, N
G nd : khối lượng nước đổ đầy nổi, N
IV.3.2.1 Khối lượng nồi không (G nk ) Để tính trọng lượng nồi không ta cần tính các đại lượng chủ yếu sau: a Khối lượng đáy buồng đốt(m1) và nắp buồng bốc (m2)
Tra bảng XIII.11 [2-384] chiều dày và khối lượng của đáy và nắp elip có gờ.Chọn chiều cao gờ h%mm
+Kích thước đáy: Đường kính trong buồng đốt: Dtr= 1,5 (m) Chiều dày: S= 4 (mm)
Ta được m1= 66.1,01f,66 (kg) do là thép 35X nên nhân thêm hệ số 1,01
+ Kích thước nắp: Đường kính trong: Dtr= 1,7(m) Chiều dày: S= 4 (mm)
Ta được m2f.1,01f,66 (kg) do là thép 35X nên nhân thêm hệ số 1,01 b Khối lượng thân buồng đốt (m3)
Khối lượng thân buồng đốt tính bằng công thức: m 3 =ρ.V3
Với: ρ : khối lượng riêng thép 35X, ρ = 7820 (kg/m 3 )
V:thể tích thân buống đốt, m 3
Dtr: đường kính trong buồng đốt, Dtr= 1,5 (m)
Dn: đường kính ngoài buống đốt: Dn= Dtr + 2S= 1,5+ 2.0,003=1,506 (m)
Vậy: m3 = 7820.0,042 = 328,44 (kg) c Khối lượng 2 lưới đỡ ống(m4) m4 = 2 ρ V4
- ρ : khối lượng riêng vật liệu làm lưới đỡ ống, kg/m 3
Vật liệu: thép 35X có ρ = 7820 kg/m 3
S: chiều dày lưới đỡ ống, S= 0,012 (m) D: đường kính trong buồng đốt, D= 1,5 (m) n: số ống truyền nhiệt, n= 367-37 = 330 (ống) dn: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt, dn= 0,038 (m)
Vậy khối lượng 2 lưới đỡ ống là: m4= 7820.2.0,017= 265,88(kg) d Khối lượng các ống truyền nhiệt(m5)và ống tuần hoàn(m6) m= ρ V Vật liệu làm ống truyền nhiệt: thép 35X có ρ = 7820 kg/m 3
4 H (d thn 2 −d tht 2 )= 7820.❑ 4 3(0,354 2 −0,35 2 ¿Q,89 (kg) e Khối lượng thân buống bốc(m7) m 7 =ρ H πdl
2−d tr 2 ) x20.2,2 ❑ 4 ( 1,704 2 −1,7 2 ) 7,68( kg) f Khối lượng phần nón cụt (m8) m8= ρ V8
4.(d n 2 −d tr 2 ) h: chiều cao nón cụt; h= 0,2m d tr =1,5+1,7
Vậy: m 8 x20.0,3 ❑ 4 (1,605 2 −1,6 2 ),71(kg) g Khối lượng 4 bích nối đáy với thân buồng đốt và thân nón cụt (m9) m 9 =4.ρ V 9 =4.ρ h πdl
4 (1.64 2 −1,515 2 −40 0,024 2 )65,98(kg) h Khối lượng 2 bích ghép nắp và thân buồng bốc m 10 =2.ρ V 10 =2.ρ h πdl
4 (1.85 2 −1,715 2 −40 0,024 2 )7,06(kg) i Tổng khối lượng nồi không
Thay các giá trị mi vào biểu thức trên::
Thể tích không gian nồi:
- hb: chiều cao buồng bốc, hb = 2,2 m
- hđ: chiều cao buồng đốt, hđ = 3 m
- hnc: chiều cao nón cụt, hnc = 0,2 m
- Dtrbb: đường kính trong buồng bốc, Dtrbb = 1,7 m
- Dtrbđ: đường kính trong buồng đốt, Dtrbđ = 1,5 m
- Dtrnc: đường kính trong trung bình hình nón cụt, Dtrnc = 1,6 m
Thay số vào công thức ta có:
Khối lượng nước chưa đầy trong nồi là
Ta chọn số tai treo là 4, khi đó tải trọng 1 tai phải chịu là:
4 4330,37(N) Quy chuẩn theo bảng XIII.36 [2-438] tai treo cho thiết bị đúng ta có G = 4.10 4 N
Tải trọng cho phép trên
Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q
Khối lượn g 1 tai treo,(kg)
IV.3.3 Chọn kính quan sát Ở thiết bị cô đặc ta cần quan sát sự sôi của dung dịch do vậy ta đặt kính quan sát tại buồng bốc,vật liệu là thủy tinh silicat dày 15 mm, đường kính 250.
Tra bảng XIII.26 [2-414] chọn bích lắp đặt và số bu lông
Kích thước nối Kiểu bích
Bu-lông 1 db (mm) z (cái) h (mm)
IV.3.4 Tính bề dày lớp cách nhiệt
Bề dày lớp cách nhiệt tính theo công thức V.137 [2-41] ¿ 2,8 d 2
1,2❑ 1,35 t 12 1,3 q 1 1,5 ,m Trong đó:-d2:Đường kính ngoài của thiết bị d2=1,506m06mm
-:Hệ số dẫn nhiệt của chất cách nhiệt,ta chọn bông thủy tinh và tra bảng I.126[1-128] có =0,0372 W/m.độ
-t12:Nhiệt độ dung dịch hoặc hơi bão hòa lấy bằng T11,1°C
-q1:Nhiệt tổn thất tính theo 1m chiều dài thiết bị.Tra bảng V.7[2.42] và ngoại suy thu được q1h6,9 W/m
Phần V: Tính toán các thiết bị phụ trợ.
V.1 Tính thiết bị ngưng tụ Baromet( ngưng tụ trực tiếp, loại khô, ngược chiều)V.1.1 Hệ thống thiết bị ngưng tụ baromet
Hơi thứ sau khi đi ra khỏi nồi cô đặc cuối cùng được dẫn vào thiết bị ngưng tụ baromet để thu hồi lượng nước trong hơi, đồng thời tách khí không ngưng dung dịch mang vào hoặc do khe hở của thiết bị Hơi vào thiết bị ngưng tụ đi từ dưới lên, nước lạnh, nước ngưng tụ chảy xuống ống baromet.
Nguyên lí làm việc chủ yếu trong các thiết bị ngưng tụ trực tiếp là phun nước lạnh vào trong hơi, hơi tỏa nhiệt đun nóng nước và ngưng tụ lại Do đó thiết bị ngưng tụ trực tiếp chỉ để ngưng tụ hơi nước hoặc hơi của các chất lỏng không có giá trị hoặc không tan trong nước vì chất lỏng sẽ trộn lẫn với nước làm nguội.
Sơ đồ nguyên lí làm việc của thiết bị ngưng tụ baromet ngược chiều loại khô được mô tả như hình vẽ Thiết bị gồm thân hình trụ (1) có gắn những tấm ngăn hình bán nguyệt (4) có lỗ nhỏ và ống baromet (3) để tháo nước và chất lỏng đã ngưng tụ ra ngoài Hơi vào thiết bị đi từ dưới lên, nước chảy tử trên xuống, chảy tràn qua cạnh tấm ngăn, đồng thời một phần chui qua các lỗ của tấm ngăn Hỗn hợp nước làm nguội và chất lỏng đã ngưng tụ chảy xuống ống baromet, khí không ngưng đi lên sang thiết bị thu hồi bọt (2) và tập trung chảy xuống ống baromet Khí không ngưng được hút ra qua phía trên bằng bơm chân không. Ống baromet thường cao H > 11 m [QTTBT3 – T106] để khi độ chân không trong thiết bị có tăng thì nước cũng không dâng lên ngập thiết bị.
Loại này có ưu điểm là nước tự chảy ra mà không cần bơm nên tốn ít năng lượng, năng suất lớn.
Trong công nghiệp hóa chất, thiết bị ngưng tụ baromet chân cao ngược chiều loại khô thường được sử dụng trong hệ thống cô đặc nhiều nồi, đặt ở vị trí cuối hệ thống vì nồi cuối thường làm việc ở áp suất chân không.
Lượng hơi thứ ra từ nồi cuối trong hệ thống cô đặc:
W2= 6023,86 (kg/h) Áp suất ở thiết bị ngưng tụ là:
Png= 0,2 (at) Nhiệt độ ngưng tụ:
Tng= 59,7 ( o C) Các thông số vật lý của hơi thứ ra khỏi nồi 2:
V.1.2.1 Lượng nước lạnh (G n ) cần thiết để ngưng tụ
Với: i: nhiệt lượng riêng của hơi ngưng tụ.Tra bảng I.252[1-316] với P=0,2at ta có i2607000 (J/kg) td,tc: Nhiệt độ đầu, nhiệt độ cuối của nước lạnh
Cn: Nhiệt dung riêng trung bình của nước lấy theo: t tb =t đ +t c
2 2,5(°C) Tra bảng I.147 [1-165] và nội suy ta được Cn= 4180,98(J/kg.độ)
Thay vào công thức ta có:
V.1.2.2.Tính đường kính trong của thiết bị ngưng tụ theo CT VI.52 [2.84]
- Dtr: Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ (m)
- h: Khối lượng riêng của hơi ngưng tụ, Tra bảng I.250 [1-312] Png= 0,2 (at) => ρ h= 0,12822 (kg/m 3 )
- wh: Tốc độ hơi trong thiết bị ngưng tụ, chọn Wh= 35 (m/s) Vậy:
Quy chuẩn theo bảng VI.8 [4 - 88] lấy Dtr= 800 (mm).Thế lại vào tính wh được wh9 m/ s ϵ 55−35 m /s Vậy chấp nhận giá trị đã quy chuẩn.
V.1.2.3.Tính kích thước tấm ngăn
Tấm ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo làm việc tốt, chiều rộng tấm ngăn là b, có đường kính là d.
Chiều rộng tấm ngăn tính theo công thức: b=D tr
Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, đường kính lỗ là 2mm (nước làm nguội là nước sạch), chiều dày tấm ngăn là 4 mm,chiều cao gờ cạnh tấm ngăn @mm
V.1.2.4 Tổng diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ
Theo công thức VI.54 [2-85] ta có: f = G n 10
Với Wc tốc độ tia nước Lấy Wc= 0,62 (m/s) khi chiều cao gờ cạnh tấm ngăn @mm f9401,28.10 −3
Lỗ xếp theo hình lục giác đều, bước lỗ được tính theo công thức VI.55 [2-85]: t=0,866.d lỗ ( f f tb ) 0,5 , mm
Với: dlỗ: đường kính của lỗ (mm),dlỗ= 2 (mm) f f tb : tỉ số giữa tổng diện tích thiết diện các lỗ với diện tích thiết diện của thiết bị ngưng tụ Chọn f f tb = 0,025 vì dùng nước sạch Thay số ta có: t=0,866.2.0,025 0,5 =0,274(mm)
V.1.2.6 Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ
Mức độ đun nóng thiết bị ngưng tụ được xác định theo công thức VI.56 [2-85]: β=t c −t d t bh −t d = 45−20
59,7−20=0,63 Trong đó tbh là nhiệt độ của hơi bão hòa ngưng tụ tbh = tng = 59,70 ( o C)
Quy chuẩn theo bảng VI.7 [2 - 86] lấy = 0,58
Theo bảng VI.7 [2 - 86] ta có:
Khoảng cách giữa các ngăn (mm)
Thời gian rơi qua 1 bậc, (s)
Mức độ đun nóng Đường kính của tia nước
Ta có chiều cao của thiết bị ngưng tụ: H = 4.400 = 1600 (m)
Thực tế, khi hơi đi trong thiết bị ngưng tụ từ dưới lên thì thể tích của nó sẽ giảm dần, do đó khoảng cách hợp lý giữa các ngăn cũng nên giảm dần từ dưới lên trên khoảng 50mm cho mỗi ngăn Khi đó chiều cao thực tế của thiết bị ngưng tụ là H’
Khoảng cách trung bình giữa các ngăn là 400mm, ta chọn khoảng cách giữa hai ngăn dưới cùng là 450mm.