đồ án thiết kế hệ thống cô đjăc hai nồi xuôi chiều có phòng đốt ngoài làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 6480Kgh, nồng độ đầu 7%, nồng độ sản phẩm 22%. Quá trình cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của hoá chất hoà tan (không hoặc khó băy hơi) trong dung môi bay hơi.
Trang 1
Mục lục I- Phần mở đầu
I- Sơ đồ mô tá dây chuyền sản xuất HI- Tính thiết bị chính
1 Tổng lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống 2 Lượng hơi thứ bốc ra khỏi mỗi nồi 3 Nồng độ dung dịch trong mỗi nồi
4 Chênh lệch áp suất chung của hệ thông
5 Chênh lệch áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi 6 Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi 7 Tính tồn thất nhiệt độ cho từng nồi
7.1/ Tén thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao
7.2/ Tén thất nhiệt độ do nồng độ 7.3/ Téng tổn thất nhiệt độ của hệ thống 8 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống
8.1/ Nhiệt độ hữu ích của hệ thống
§.2/ Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong từng nồi
9 Tính lượng hơi đốt, lượng hơi thứ trong từng nồi
9.1/ Tinh nhiệt dung riêng của dd KNO;
9.2/ Các thông số của nước ngưng
9.3/ Lập phương trình của cân bằng nhiệt lượng 10 Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi
Trang 2
10.1/ Tính hệ số cấp nhiệt ø, khi ngưng tụ hơi 10.2/ Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ
10.3/ Tính hệ số cấp nhiệt ø, từ bề mặt đốt đến chất lỏng sơi 10.4/ Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ
10.5/ So sanh qui va qzi
11 Xác định hệ số truyền nhiệt của từng nồi 12 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích từng nồi
13 So sánh A/,' và Ai,
14 Tính bề mặt truyền nhiệt F IV Tính thiết bị phụ
1 Hệ thống thiết bị ngưng tụ Baromet
2 Tính toán hệ thiết bị ngưng tụ Baromet
2.1/ Tính lượng nước lạnh G, cần thiết để ngưng tụ 2.2/ Tính đường kính trong của thiết bị ngưng tụ
2.3/ Tính kích thước tắm ngăn
2.4/ Tính diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang
của thiết bị ngưng tụ
2.5/ Tính bước lỗ t
2.6/ Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ 2.7/ Kích thước ống Baromet 2.8/ Chiều cao ống Baromet
2.9/ Tính lượng hơi nước và khơng khí ngưng 3 Tính tốn bơm chân khơng
Trang 3V.A.1/ Xác định số ống trong buồng đốt
V.A.2/ Xác định đường kính trong buồng đốt V.A.3/ Xác định chiều đày phòng đốt
V.A.4/ Tính chiều dày lưới đỡ ống V.A.5/ Tính chiều dày đáy nồi phòng đốt
V.A.6/ Tìm bích đề lắp đáy và thân, số bulong cần thiết để lắp ghép bích đáy
V.B_ Buồng bốc hơi
V.B.1/ Thể tích buồng bốc hơi
V.B.2/ Chiều cao phòng bốc hơi
V.B.3/ Chiều dày phòng bốc hơi
V.B.4/ Chiều dày nắp buồng bốc
V.B.5/ Tìm bích để nắp vào thân buồng bốc V.C_ Tính một số chỉ tiết khác
V.C.1/ Tính đường kính các ống dẫn hơi dung dịch vào và ra thiết bị 1.1/ Ông dẫn hơi đốt vào
1.2/ Ông dẫn dung dịch vào 1.3/ Ông dẫn hơi thứ ra 1.4/ Ông dẫn dung dịch ra
1.5/ Ông tháo nước ngưng
V.C.2/ Tinh va chon tai treo
1 Tính khối lượng mỗi nồi khi thử thủy lực
1.1/ Tinh Gok 1.2/ Tinh Gna V.C.3/ Chon kinh quan sat
Trang 4
V.C.4/ Tính bề đày lớp cách nhiệt
VI Kết luận
Trang 5
I.Phần mở đầu:
Để bước đầu làm quen với công việc của một kĩ sư hoá chất là thiết kế thiết bị, hệ thống thiết bị phục vụ một nhiệm vụ kỹ thuật trong sản xuất, sinh viên khoa cơng Nghệ Hố học được nhận
đồ án môn học“ Qúa trình & Thiết bị cơng Nghệ Hoá học“ Việc làm đồ án là một công việc tốt giúp cho mỗi sinh viên trong bước tiếp cận tốt với thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình“ Cơ sở các quá trinh & thiết bị Công Nghệ Hoá học” Trên cơ sở lượng
kiến thức đó và lượng kiến thức của môn học khác, mỗi sinh viên biết dùng tài liệu tham khảo
trong tra cứu, vận dụng đúng những kiến thức, quy định trong thiết kế, tự nâng cao kỹ năng vận
dụng, tính tốn, trình bày nội dung thiết kế theo văn phong khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống
Trong đồ án này, nhiệm vụ cần hoàn thành là thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xi chiều có phịng đốt ngoài làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 6480 kg/h, nồng độ đầu 7%,
nồng độ sản phẩm 22%
Q trình cơ đặc
Q trình cơ đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan( khơng hoặc khó bay hơi) trong đung môi bay hơi Đặc điểm của quá trình cô đặc là dung môi được tách ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn dung chất hoà tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung chất sẽ tăng dần lên, khác với quá trình chưng cất, cấu tử trong hỗn hợp nay cùng bay hơi, chỉ khác nhau về nồng độ ở mỗi nhiệt độ Hơi của dung môi tách ra trong q trình cơ đặc gọi là hơi thứ,
hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng dé đun nóng 1 thiết bị khác
Cô đặc nhiêu nôi
Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó có ý nghĩa về sử dụng nhiệt Nguyên tắc của cô đặc nhiều nồi là: nồi đầu dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi
bốc lên ở nồi này được đưa vào nồi thứ 2 để làm hơi đốt, hơi thứ của 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 nồng độ của dung dịch tăng dần lên do một phần dung môi bốc
Trang 6
H.Sơ đồ mô tả dây chuyên sản xuât Hệ thống cô đặc xuôi chiều làm việc liên tục :
Dung dịch đầu(NaOH) được bơm( 6) đưa vào thùng cao vị số( 5) từ thùng chứa, sau đó chảy
vào thiết bị trao đổi nhiệt( 3) ở thiết bị trao đổi nhiệt dung địch được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sôi rồi đi vào nôi 1 ở nồi 1, dung dich tiếp tục được đun nóng bằng thiết bị đun nóng kiểu ống
chùm, dung dịch chảy trong các ống truyền nhiệt, hơi đốt được đưa vào buồng đốt để đun nóng
dung dịch Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng cửa tháo nước ngưng Dung môi bốc
hơi lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ, hơi thứ trước khi ra khỏi nồi cô đặc được đưa qua bộ phận
tách bọt nhằm hồi lưu phần dung dịch bốc hơi theo hơi thứ qua bọt Hơi thứ ra khỏi nồi I được
làm hơi đốt cho nồi 2 Dung dịch từ nồi 1 tu di chuyền sang nồi thứ 2 do có sự chênh lệch áp suất làm việc giữa các nồi, áp suất nồi sau nhỏ hơn áp suất nồi trước Nhiệt độ của nồi trước lớn hơn
nhiệt độ của nồi sau, do đó dung dịch đi vào nồi 2 có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết qua là
dung dịch được làm lạnh, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượng dung mơi gọi là q
trình tự bốc hơi Nhưng khi dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch do đó cần phải tiêu tốn thêm 1 lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch, vì vậy khi cô đặc xuôi (1.1)chiều dung dịch trước khi đưa vào nồi đầu được đun nóng sơ bộ
Dung dịch sản phâm ở nỗi 2 được đưa vào thùng chứa sản phẩm Hơi thứ bốc ra khỏi nồi thứ
2 được đưa vào thiết bị ngưng tụ barômet Trong thiết bị ngưng tụ nước làm lạnh từ trên đi xuống
hơi cần ngưng đi từ dưới đi lên, ở đây hơi được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống baromet
Trang 7
III.Tính thiết bị chính: Các sơ liệu đâu :
e _ Năng suất tính theo dung dich đầu Ga= 12600 [ kg/h]
© _ Nồng độ đầu của dung dịch x, =6% e _ Nồng độ cuối của dung dịch x, =25%
° Áp suất suất hơi đốt P.=5 [at]
© Áp suất hơi ngưng tụ P2 =0,2 [at]
1, Tống lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống : W ( kø/h )
->] [4-55]
X c
Ta có: w-6,|
=W= 12600{1 -) =9576 [kg/h]
2 Lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi:
Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi I :W,, [kg/h]
Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 2 : W,, [kg/h]
Giá thiết mức phân phối lượng hơi thứ bốc ra ở 2 nồi là: W,:W, =1:1,03
[103W,-W,=0_ (W,=4717,24 [kg/h] Ta có hệ: “ >
W,+W,=W W, = 4858,76 [kg/h]
3 Nong đô dung dịch trong mỗi nồi :
Theo cOng thite: x, =G, —“4—, % [4-57]
Ta co:
© Voindil:
6
Trang 8
e© Vớinồi2:
Xa — -l2600 6
G,-W,-W, 12600 — 4717, 24 — 4858, 76 x,=G,
Ta được x; =x,: phù hợp với số liệu ban đầu
4 Chênh lệch áp suất chung của hệ thống : Ap Theo công thức: AP =P, —Prg
Ta có: Ap=5—0,2= 4,8[at]
5 Chênh lệch áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi:
Goi Ap;: chênh lệch áp suất trong nồi thứ ¡ [at]
Giả thiết phân bồ áp suất hơi đốt giữa 2 nồi là: Ap, : Ap, = 2,47:1
Ap, —2,47Ap, =0 Ap, = 3,417 [at
Ta có me | Dị P› =| Dị [at]
Ap, + Ap, = Ap = 4,8 Ap, =1,383 [at]
Tinh áp suất hơi đốt từng nồi suy ra nhiệt độ hơi đốt: Theo công thức p; = p,¡ — Ap,,
Ta có:
e Nồi: Dị =5[at]
© N6i2: p, =p, —Ap, =5-3,417 =1,583[at]
=25%
Tra bang 1.251 [3-314] (Tinh chat lý hóa của hơi nước bão hòa phụ thuộc áp suất) và nội suy ta
Có:
© Nồi I: với p, =5[at] ta được: - Nhiệt độ hơi đốt: T, =151,I°C
- Nhiệt lượng riéng: i, = 2754 [kJ/kg]
- Nhiệt hoá hơi: ¡=2117 [kg]
Trang 9
- Nhiệt lượng riêng:
- Nhiệt hố hơi: «Với p„ =0,2[at] ta được: T,„ = 59,7°C
6 Tính nhiệt đô và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi:
Gọi t,': nhiệt độ hơi thứ ra khỏi noi thir i (i =1,2)
i, = 2702,15 [kJ/kg] r, =2227,85 [kl/kg]
A": tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống (chọn Arh=A,"=1°C)
Theo công thức: t= T,,, + A," [°c] ta cd:
« _ Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi I la: t,'=T, + A,"=112,36+1=113,36 [°C]
s _ Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 2 là: t,'=T,„ +A,"=59,7+1= 60,7 [°C]
Tra bang 1.250 [3.314] (Tính chất lý hóa của hơi nước bão hòa phu thuéc nhiét d6) ta co :
© Nồi I: với t'=113,36°C ta được: - Áp suất hơi thứ:
- Nhiệt lượng riêng:
- Nhiệt hố hơi:
© Nồi2: với t'=60,7°C tađược: - Nhiệt độ hơi đốt:
Bảng tổng hợp số liệu 1:
- Nhiệt lượng riêng:
- Nhiệt hoá hơi:
p,'=1,638 [at] j'=2701,38 [KJ/Kg] 1 = 2225, 26 [KI/Kg] p;'=0,21 [at] ¡,'= 2609,59 [K1/Kg] 1, = 2355,26 [KI/Kg]
Hoi dot Hoi thir
Nồi x%
Trang 10
7 Tính tốn thất nhiệt độ cho từng nồi:
7.1 Tính tồn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh tăng cao A¡””:
Cơng thức tính: A;"= t„, —t/[ °C |
Với: tụ, : nhiệt độ sôi ứng với pụ, [at]
t/: nhiệt độ sôi ứng với p,` [at]
Pụ, là áp suất thủy tĩnh ở giữa ống truyền nhiệt, tính theo công thức:
Poi = P+ ; (h, + 2)PurE » [at]
Trong do:
p;': ap suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch [at]
hy: chiều cao lớp dung dịch từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng, chọn h,=0,5 [m] H: chiều cao ống truyền nhiệt, chọn H = 5 [m]
Đau: khối lượng riêng của đung dịch ở nhiét 20 °C [kg/m*]
ø: gia tốc trọng trường øg= 9,81 [ m/s? ] V6i ndil: p,'=1,638 [at]
Tra bang 1.59 [3-46] — Khối lượng riêng của dung dịch NaNO3- nước và nội suy voi t = 20°C va x, =9.59% ta cd Pyy; = 1064,6 [ kg/m’ |
Thay vào phương trình ta có:
1064,6-9,81 9giagC 7b 98|a]
1 5
=1,638+—-(0,5+—)-
Pwr 2 ( 3)
Trang 11Với nồi 2: p,'=0.21 [at]
Tra bảng I.59 [3-46] - Khối lượng riêng của dung dịch NaNO3- nước và nội suy với t = 20 °Cvà x, =25% ta có pạ„, = 1183.5 [ kg/mỶ ]
Thay vào phương trình ta có:
1183.5x9,81 samo? 0388 [at]
1 5
Pwo =0.21+~x(0,5+>)x
Tra bang 1.251 [3-314] và nội suy với p„, = 0.388 [at] ta có t„; = 74.6 | °C] =A,"= tụ; —p,'= 74,6—60,7 =13,9 [ °C | 7.2 Tính tốn thất nhiệt độ do nồng dé Aj’ Ta dùng phương pháp Tysenco: 2 A;'= f -A,' =16,2- - AG [°c] Trong do:
T,, : nhiệt độ sôi của dung môi [° K]
r: ấn nhiệt hoa hoi cua dung méi [J/kg]
A',„: Tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn của dung mơi ở áp suất khí quyền
œ Với nồi | tacó:
T,, = (ty; +273) = 113,36 + 273 = 386,36 [ °K ]
Tra bảng VI.2 [4-63] và nội suy với nồng độ dung dịch NaNO, 1a x,=9,59% ta được
Ay, =1,09 [°C]
388,36”
Trang 12T; = (tu; +273) =60,7+273 =333,7 | °K ]
Tra bảng VI.2 [4-63] và nội suy với nồng độ dung dịch NaNO, là x,=25% ta được AI, =3,45 [ "C |
333,7?
-A,'=l6,2.—”—— > 2355, 26-10 3,45=2,64[°C|
Tính nhiệt độ sơi của dung dịch trong từng nồi theo công thức: t„ =t,'+A,'+A," [°C]
= ty =t'+A,'+A,"=113,36+ 118+ 2,9 = 117,44 [°C] Sty =t'+A,'+A,"=60,7+2,64413,9=77,24[ °C]
7.3 Tổng tồn thất nhiệt độ của hệ thống:
2 2 2 2
ĐIA=SA+>)At+>) Am =(1,18+2,64)+(2,9+13.9)+ (1+1) = 22,62 [°C]
i=l i=l i=l i=l
8 Tinh hiệu số nhiệt đô hữu ích của hệ thống: Hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống:
SAT =T,-T,, ~ A =151,1— 59,7~ 22,62 = 68,78 [°c]
i=l i=l
Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong mỗi nồi Ta co: AT, =T, -t,
=> AT, =151,1-117,44 = 33, 66 [°c]
= AT, =112,36-77,24 = 35,12[ °C]
Bảng tông hợp số liêu 2:
Nồi asfec] | As['c] | A*[*c] |Ar°e] | t.[°c]
Trang 13
9 Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt dé tính lượng hơi đốt D và lượng hơi thứ W¡ ở từng nồi:
9.1 Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng:
Trong đó:
D: lượng hơi đốt cho vào nồi l
Cọ, C¡, Ca nhiệt dung riêng của dung dich ban đầu, dung dịch ra khỏi nồi 1, nồi 2
C„ ncl? C„„„ : nhiệt dung riêng của nước ngưng ra khỏi nồi 1, ndi 2 `Znc2
tạ, t„, t„: nhiệt độ sôi của dung dịch dau, dung dịch ra khỏi nồi 1, nồi 2
0,,0,: nhiệt độ nước ngưng nôi I, nồi 2
Q„¡, Q„„: nhiệt lượng mắt mát ở nồi I, nồi 2 (bằng 5% nhiệt lượng tiêu tốn dé bốc hơi ở
từng nồi)
9.2 Tính nhiệt dung riêng của dung dich NaNO, :
Với dung dịch loãng (x < 20%) nhiệt dung riêng tính theo cơng thức:
C=4186-(1—x) [3-152]
e_ Dung dịch ban đầu có x, = 6% nên ta có:
Trang 14Cụ =4186 -(I— x„) =4186 -(I—0,06) = 3934, 84 [j/kg.độ]
e Dung dich ra khoi ndi 1 có x, =9,59% nên ta có:
€, =4186-(I—x,) = 4186 -(1—0,0959) = 3784, 56 [j/kg.độ] Với dung dịch đặc (x > 20%) nhiệt dung riêng tính theo cơng thức:
C=C,,-x+4186-(1—x) [1-152]
C,, tinh theo céng thire: MC,, =n,c, +n,c, +n,c, [1-152]
V6i NaNO, tacd M=85; n, =1; n, =1; n, =3
Tra bảng I.141 [3-] ta có nhiệt dung nguyên tử của các nguyên tố: Na: c, = 26000 [j/kg nguyên tử.độ]
N: c, = 26000 [j/kg nguyén tir.d6] O: c; =16800[1/kg nguyên tử.độ]
1:26000 +1-26000 +3 -16800 : ˆ
Từ đó ta có: Cụ, = nn ne =1204,71[j/kg.độ]
Dung dịch ra khỏi nồi 2 có x; = 25% nên ta có:
C, =C,,.x, + 4186(1— x, ) = 1204, 71-0.25 + 4186(1 — 0, 25) = 3440, 68 [j/kg.độ] 9.3 Các thông số của nước ngưng:
Nhiệt độ của nước ngưng : 6, = T, =151,1°C; 0, =T, =112,68°C Nhiệt dung riêng của nước ngưng:
Tra bảng I.249 [ 3-310 ] và nội suy với:
0, =151,1°C > C,,, = 4315, 08 [j/kg.d0] 0, =112,68°C > C,,, = 4237, 01 [j/kg.d6]
9.4 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng
Trang 15Lượng nhiệt mang vào:
e do dung dich đầu :G,Cạt„
e do hoi dét: Di, Luong nhiét mang ra:
e do san phẩm mang ra:(G, — W,)C,t,, e do hoi tht: Wii,'
e do nude ngung : Dx C,,, x 6 =D x 4246,5 x 151,1[kg/h]
© do tén that Qmi: Q,,, = 0,05 (Di, -C,,,0,) nel Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi I:
Di, +GyCyt = W,i,'+ (Gy - W,)C,t,, +DC,,,0, + Qu
Với nồi 2:
Lượng nhiệt mang vào: e dohơi đốt: W¿,
s do dung dịch từ nồi 1: (G,—W,)C,t, Lượng nhiệt mang ra :
e dohơithứ: Wji,'
© do dung dich mang ra: (G,— W,— W,)C;t„ e do nước ngưng: W,C,;0,
© - do tốn thất Qu¿: Q„; =0,05W, (¡; —C,„;0;
Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 2:
Wii, + (Gy — W,)C¡t, = W,i,'+ (Gy -W, -W,)C,t, +WC,„;0; +Q„;
Trang 16
Di, +GyCot = Wj'+(G¿T— W, )C,t,, +DC,,,
Wi, + (Gy — W, )C,t,, = W,in'+(Gy—- W, — W,)C,t + WC W, + W, = W
8, +0,05(Di, -C,,,.8,)
9, +0,05W, (i; —C,.09>)
nc2
Giải hệ phương trình này ta được:
' 0,95(i, -C, 9;)-C,t,, +i," 0,95(i,—C„„8,) W,=W-W, D= Thay các số liệu ta có : _ 9576(2609,59-10` ~ 3440,68-77.24) + 12600(3440,68:77,24~ 3784,56-1 17,44) 0,95(2702,15-10`4237,01-112,36)— 3784, 56-1 17,44 + 2609,59.10° =4718.07[kg/h ] p- 12600(3784.56:117,44—3934,84:117,44)+.4718.072701,38:10` —3784,56:117,44) 0,95(2754-10)—4315,08- 151,1) =5221.08[kg/h ] W, = W-W, = 9576 -4718.07 = 4857.93 [kg/h ]
Xác định lại tỉ lệ phân phối hơi thứ giữa 2 nồi: W, : W, =1:1,03
Kiểm tra sai số:
ae |4717, 24-4718, 07
Voi ndi I: #, = aig 100% = 0, 018% |4858, 76 — 4857, 93|
V6i ndi2: ¢, =
‘ 4858, 76 100% = 0,017%
Trang 17W, [kg/h] Nồi | C.[1⁄kgđộ] | C„.[J/kgđộ]| 0,[°C] Sai số, % Giả thiết Tính 1 3784, 56 4315,08 151,1 4717,24 4857,93 0,018 2 3440, 68 4237,01 112,68 4858,76 4718,07 0,017 10 Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi:
10.1 Tính hệ số cấp nhiệt ơ khi ngưng tụ hơi
Chọn ống truyền nhiệt có kích thước: 38 x 2 [mm]
Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt : Nồi I la: At, =4.77[ °C]
NOi 2 la: At,, = 4.73[ °C]
Điều kiện làm việc: phịng đốt ngồi thắng đứng (H<6m), hơi ngưng bên ngoài ống, màng
nước ngưng chảy dòng nên hệ số cấp nhiệt tính theo cơng thức:
0,25
a, =2,04-A, -| At, -H li” —" [W/m.độ] Giá trị A phy thudc vao nhiét d6 mang t,,
su đã xăng + A , At 5
Nhiệt độ màng tính theo công thức: t„; =0,5((t,; + T,) = T, a [’ c]
=148,72[ "C] =t ml =T._ 6i 451,47 2 2 =T,— 52 =I12,36= 5 =110[*C] 2 2 m2 2 t
Tra bảng A-t [2-28] và nội suy ta có:
Trang 18Thay các số liệu vào ta có : r 2117-10° > 0,25 0,25 a, = 2,04-A, { =2,04195 308 =6877,15[W/mẺ.độ] i" 0,25 3 0,25 a,=2068, | r 7 "“.= 4,73-5 = = 658,13 [Wim?.d6]
10.2 Tinh nhiét tai riéng vé phia hoi ngung tu:
Goi q,,: Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ nồi thứ ¡
Ta có: q,, = dị, -At,, [3-278]
= q) =a, -At,, = 6877,15-4,77 = 32804 | W/m’ | Gis = Oy “At, = 6558,13x 4,73 = 31020 | W/m’ | Lap bang số liệu 4:
Nồi At, [°C] t, [°C] A a,, [W/m?.d6] q„ [W/m]
1 4,77 148,72 195,308 687,15 32804
2 4,73 110 183,5 6558,13 31020
10.3 Tính hệ số cấp nhiệt ø, từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi:
Dung dịch khi sôi ở chế độ sủi bọt, có đối lưu tự nhiên hệ số cấp nhiệt xác định theo công thức: ø„ =45,3-(p;)"`-At,ˆ”‹ự, [W/mẺđộ]
At,,: Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống truyền nhiệt và dung dịch Ta co: At,, = ty; — ty; = AT, — At,, — At,
Hiệu số nhiệt độ ở 2 bề mặt thành ống truyền nhiệt: At;, = q,, yr
Trang 19rị, r,: Nhiệt trở của cặn ban ở hai phía của thành ống
Tra bang II.V.1 [4 — 4] lay:
1, = 0,387-10° [m°d6/W] la nhiét tro cia can ban (NaNO, )
r, = 0,232-10° 1a nhiệt trở của chất tải nhiệt (hơi nước) 5: bé dày ống truyền nhiệt, = 2-10°(m)
2: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống truyền nhiệt (chọn thép cacbon) ^.= 46, 5 [W/m.độ]
Thay số vào ta có: 2-10” Yr =0,387-10° +0, 232-10° + 5 = 6.620-10* [m°d6/W] => At, =32804-6,62-10* = 21,72| °C] Aty, = 31020-6,62-107 = 20,54] °C | Từ đó ta có:
At, =AT, —At,, — At, =33,66-4,77-21,72=7,17[ °C] At„ =ÁT, —At,, —At,; =35,12—4,73—20,54= 9,85 [ °C]
Tính hệ số hiệu chỉnh W :
0,565 2 0435
re Pac Coe )\ baa
Trong do: 4: hệ số dẫn nhiệt [W/m.độ] (lay theo nhiệt độ sôi của dung dịch)
ø: khối lượng riêng [kg/mỶ ] ¿: độ nhớt [Ns/m”]
Chỉ số dd: là dung dịch
Trang 20
e_ Tra bảng L.129 [3 — 133] và nội suy ta có :
N6i 1: t, =117,44°C >X,,, =0,6859 [W/m.độ] N6i2: t,, =77,24°C =>A,,, =0,6726 [W/m.d6] e Tra bang I.5 [3 — 11] va ndi suy ta co:
NOi I: ty, =117,44°C = p,., = 945,35 [ kg/m’ | Nồi 2: ty =77,24°C = p„„ = 973,52 [ kg/m’ | e Tra bang 1.148 [3 — 166] va ndi suy ta co:
Noi I: t,, =117,44°C >C,,, = 4243.64 [J/kg.do] N6i2: t, =77,24°C =C„„ =4207.73 [J/kg.độ] e Tra bang 1.104 [3 — 96] va ndi suy ta cd :
NOi I: t,, =117,44°C = p,., = 0,2381 [Ns/m? ] NOi2: ty =77,24°C =u,„„=0,3691 [Ng/m” ]
Các thông số của dung dịch :
Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch NaNO tính theo cơng thức:
3P
Xa = AC of [3-123]
A : Hệ số tỷ lệ với chất long lién két A=3,58-10°
C„„: Nhiệt dung riêng của dung dịch Theo tính tốn ở bước 9 ta có : Cựu =3784,56 [J/kg.độ]: Cụ; = 3440,68 [J/kg.độ]
p: Khối lượng riêng của dung dịch NaNO, Tra bảng I.59 [3 — 46] và nội suy ta có: NOi I: t,, =117,44°C và x, =9,59% = pạụ = 1006 | kg/mẺ |
Trang 21M: Khối lượng mol của dung dịch tính theo cơng thức :
M= Mụyyo, “No, + Mi o "Nho =85N go, +I8(I ¬
NNNo, 7 phần mol của NaNO, trong dung dịch
Ta có: x 0.0959 re Xs Myino, 85 Vornot ls Nexon = 1x, 0.0959, 10,0959 5922 My, Mio 85 18 % 0,25 5 M
Với nồi2: Nụyụj„„=——— T5 ——= x, 1x, 0,25, 1-0,25 85 =0,066
Myo, Mio 85 18
Thay vào công thức ta có:
Với nồi 1: M, =85-0,022+18(1—0,022) = 19,474 Với nồi 2 : M, =85-0,066+ 18(1— 0,066) = 22,422
Như vậy ta có :
- [3784,56 5
Dear = A=Coar Pear” M7 358-10" 3784,56-1006-; 19,474 = 0,5076 [W/m.d6]
Daas = A*Cygs ‘Pago | P82 = 3,58-10° 3440, 68-1145 TS M, 22,422 =0,5233 [W/m.độ]
Độ nhớt của dung dịch tính theo công thức Pavalov :
0,~0, tat — const [3-85]
Chọn chất lỏng tiêu chuẩn là nước Chọn t, =20°C ; t, =40°C Với nồi I :
Trang 22t, =20°C và x, =9,59% ta có gụy =1,07-101[Ns/mẺ | t, =40°C và x, =9,59% ta có tạ, =0,72-10°[Ng/mỶ |
Tra bảng L.102 [3-94] ta có:
tụi =1,07-10° = 0,, =17,22 °C ty, = 0, 72-10? => 8, =35,18 °C
Tại t,=117,44°C dung dịch có độ nhớt là tụ, tướng ứng với nhiệt độ 0, của nước có
cùng độ nhớt nên ta có:
20-40 _40=117.44 _ 494,72 °C 17,22-35,18 35,18-0,, `
Tra bang 1.104 [3-96] và nội suy với 0,, = 104,72 °C ta được [tyy, =0,271-10° [ Ns/m’ |
Với nồi 2 :
Tra bảng I.107 [3-100] và nội suy ta có :
t, =20°C và x, =25% ta có lịy =I,25-10)[Ng/mẺ | t, =40°C và x, =25% ta c6 jt, =0,95-10° | Ns/m? ] Tra bảng I.102 [3-94] ta có:
lu, =1,25-10° => 0,, =11,60 °C LL, =0,95-107° => 0,, = 22,41 °C
Tại („=77,24°C dung dịch có độ nhớt là H„„; tướng ứng với nhiệt độ 0,, của nước có
cùng độ nhớt nên ta có:
20-40 _ 40-77,24
a ®=0,=42,54°C 11,60—22,41 22,41-0,,
Tra bảng I.102 [3-94] và nội suy với 0.„ =42,54 °C ta được tụ; =0,6259-10 7 [Nsm |
Trang 23
0,565 2 10,435,
Nail: y, -[J“) (Pa Coleen
Reet Pret) \Cner /\ Haat
_(0,5076 "| ( 1006 )’ ( 3784, 56
0,6859 945,35) | 4243,64
0,565 2 0.435
xào [le } le} (Se [9=]
Xu Prc2 Cyr J\ Maa 0,435 0,2381 ~ 0,808 0,271 _(0,5233 "| (1145) ( 340,68 0,6726 973,52) | 4207.73
Thay vào công thức ta có:
195 233 a, =45,3-(p,') “At, TM) = 45,3-1,638"° -7,17°** -0,8008 0,435 0,3691 =0,7276 0,6259 Ay = 45,3: (p;}” At,” 3, Wo = 45,3-0,21°° -9,85°* -0,7276 =4572,34[W/m°.độ] =3117,50 [W/mỶ.độ] Lập bảng số liệu 5:
Nài Pas Pre om Cụ ea Aye | pạ.10) | p1,.10°
kgm` | kgm` | J/gđộ | J/kgđộ | W/mđộ | W/mđộ | N.s⁄m” | N.s/m” 1 1006 | 945,35 | 4243,64 | 3784,56 | 0,5076 | 0,6859 | 0,271 | 0,2381 2 1145 | 973,52 | 4207,73 | 3440,68 | 0,5233 | 0,6726 | 0,6259 | 0,3691
10.4/ Tính nhiệt tải riêng về phía dung dich
Theo công thức: —q,, = @,, x At, [ Win? |
Thay số ta có:
Trang 24q,; =3117,50-9,85 = 30707,38 [ Wim? | 10.5/So sánh q,, và q;,: Ta có: _ 32804-32783,68 -100% = 0,062% 32804 é _ 31020-30707, 38 -100% = 1,008% 31020 $
Vậy ta chấp nhận giả thiết: Az,=4,77°C ; At, =4,73°C
Nồi At, V, a, đại 1 TA 0,635 |3636,62 | 25820,03 2 10 0578 |2567727 | 2567727
11 Xác đỉnh hệ số truyền nhiệt của từng nồi: Ta có:
dus = Gir +421 _ 32804 + 32783, 68 _ 32793,84 [ wim? ]
2 2
dus = dị; Hn _ aaa = 30863,69 [ wim? ]
Theo phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ hữu ích theo điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau và nhỏ nhất thì áp dụng công thức: K,= " [W/mỶ.độ]
Thay số ta có:
K, = So = 3279354 — 74 27 [W/mẺ độ] AT, 33,66
Trang 25
Lượng nhiệt tiêu tốn :
_ Der, _ 5221,08-2117-10°
' 3600 3600 =3070285 [W]
_ Wt, _ 4711,24:2227,85-10)
9= 3600 3600 =2919251[W]
12 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích từng nồi: Tỉ số : Q _ 3070285 315137
K, 974,2674
Q, _ 2919251 ~3321,82 K, 878,8067
Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích cho từng nồi theo công thức:
315137 = ATi =(33,66+ 35,12): 3151,37+3321,82 = 33,485 °C AT; = (33,66 435,12) —— SPREE = 35,296 °C 137 +3321,
13 So sanh AT;* va AT; Ta có sai số:
_ 33,66—33,485 33,66 -100% =0,520%
&
_ [35,12-35,296| 35,12 -100% = 0, 501%
2
Trang 26
Y K, Q, AT, AT, Sai số
Nôi 2 [W/n.độ] [w] [°c] [°c] % 1 974,27 3070285 33,66 33,485 0,520 2 878,81 2919251 35,12 35,296 0,501 14 Tính bề mặt truyền nhiệt F:
Theo phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ hữu ích, điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng
nhau: E= = K, -AT, [m] Nồi I: p = — 09235 _uại [m] 974, 2674 - 33,485 Nồi 2 : p= S251 - =0 11 [mẺ] 878,8067 -35, 296 Ta có R=E, IV Tính thiết bị phụ:
1 Hệ thống thiết bị ngưng tụ baromet:
2 Tính tốn hệ thiết bị ngưng tụ baromet:
- Lượng hơi thứ ở nồi cuối trong hệ thống cô đặc: W, = 4857,93(kg/h) - Áp suất ở thiết bị ngưng tụ là: P,, = 0, 2(at)
- Nhiét d6 ngung tu ti = 59,7°C
- Các thơng số vật lí của hơi thứ ra khỏi nồi thứ 2 :
P,'=0,21 (at); t;'= 60,7 °C; ¡,'= 2609,59 (kJ/kg); r,'= 2355,26(kJ/kg) 2.1/Tính lượng nước lạnh G, cân thiết để ngưng tụ:
Trang 27
Với :_ ï: nhiệt lượng riêng của hơi nước ngưng ¡„ = 2607 (kJ/kg)
ty, t, :nhiét d6 đầu và cuối của nước lạnh Chọn ty = 20°C; t, = 50°C C, : nhiệt dung riêng trung bình của nước, chọn ở nhiệt độ 35°C ta có:
C, =4180,9 (J/kg.độ) Thay vào công thức ta có:
_ 2607-10`—4180,9-50
: 4180,9-(50— 20) -4857, 93 = 92875, 52 (kg/h)
2.2/ Tính đường kính trong của thiết bị ngưng ti:
D=0,02305 ,(m) [4-84]
Pr,
VỚI: p,: khối lượng riêng của hơi ngưng Tra bang 1.250 [3-312] va nội suy ta có
p, = 0,1286 (kg/m*)
w,: tốc độ hơi trong thiết bị ngưng chọn w„ =35 (m/s)
D=0,02305, | 48573 9.757 (m) 0,1286-35
Quy chuan theo bang VI.8 [4-88] lay D,, =800 (mm) Ta có:
2.3/ Tinh kích thước tắm ngăn:
Tắm ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo làm việc tốt, chiều rộng tắm ngăn là b, có
đường kính là d
oh ^ A z ^ „ D
Chiêu rộng tâm ngăn tính theo cơng thức: b= ¬ +50 (mm) [4-79]
Với D, là đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, D„ = 800 (mm) Ta có:
Trang 28Trên tắm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, đường kính lỗ là 5 mm (nước làm nguội là nước bản), chiều
dày tắm ngăn là 4 mm
2.4/ Tổng diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ:
G,-10”
Tính theo cơng thức: =—
3600-w, (m”) [4-79]
Với w.la tốc độ của tỉa nước, lấy w, = 0,62 m/s khi chiều cao của gờ tắm ngăn là 40mm Thay số vào ta có :
f= 92875,52-10)
3600 -0,62 = 0,0416 (m?)
2.5/ Tinh bước lỗ t:
Lỗ xếp theo hình lục giác đều bước lỗ được tính theo cơng thức:
f 05
t=0,866 ae(#) + dã (mm)
tb
Với : dị: đường kính của lỗ (mm) dùng nước bản có đ= 5mm
lễ 2 kK an, x tA , ak tA z x ne TA z ak tA Đ 4
EL tỉ sô giữa tơng diện tích thiệt diện các lỗ với diện tích thiệt diện của thiệt bi
tb
ngưng tụ Chọn + =0,1
tb
Thay vao ta duge t =0,866-5-(0,1)°° +5=6,37 (mm) 2.6/ Tinh chiéu cao thiét bi ngung tu:
Mức độ đun nóng thiết bị ngưng tụ được xác định theo công thức sau:
" ty—t, 59,7—20
Trong đó t,„ là nhiệt độ của hơi bão hòa ngưng tụ t„ = 59,7°C Quy chuẩn theo bảngVI.7 [4-86] lấy B =0,774
Trang 29
, , Khoảng cách Thời gian rơi | Mức độ | Đường kính
So bac So ngan ,
giữa các ngăn qua Ibậc | đunnóng | của tia nước
4 8 400 0,41 0,774 2
Ta có chiều cao của thiết bị ngưng tụ: H =8-400 = 3200 (mm)
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 50 mm cho mỗi ngăn Khi đó chiều cao thực tế của thiết bị ngưng tụ là H' Khoảng cách trung bình giữa các ngăn là 400 mm, ta chọn khoảng cách giữa hai ngăn dưới cùng là 450 mm
Do đó:
H'= 450 + 400 + 350 + 300 + 250 + 200 +150 +100 = 2200 (mm) 2.7/ Tính kích thước ống baromet:
Đường kính ồng Baromet tính theo công thức: 0,004(G, + W,)
đ=/|————>——- (m) [4-288]
3600 -7- w
Trong đó w là tốc độ của hỗn hợp nước và chất lỏng đã ngưng chảy trong ống baromet, thường lay w=0,5—0,6 m/s chọn w=0,5 m/s Thay vào công thức ta có:
0,004-(92875,52 + 4857, 93)
d=, fe eee! = 0,263 m 3600 -3,14-0,5
2.8/ Xác định chiều cao ống baromet:
H=h, +h, +0,5 (m) Trong do:
h,: là chiều cao cột nước cân bằng với hiệu số áp suất của thiết bị ngưng tụ và khí qun tinh theo cơng thức:
Trang 30Với p„ là độ chân không trong thiết bị ngưng tụ Ta có: Pạ =760~ 735,6 -p,„ = 760— 735,6 -0,2 = 612,88 (mmHg) 612,88 => h, =10,33- = 8,33 (m)
h,: là chiều cao cột nước trong ống baromet, để khắc phục toàn bộ trở lực khi nước chảy trong ống, tính theo cơng thức:
2
h, =5 [25+A 5] [m]
2g d
ben dy pa ck Pape nhá cos ^ eo 0,3164
Với ^ là hệ số ma sát khi nước chảy trong ông tính theo cơng thức của Braziut: 4 = —— ~~ c025
Ta có: Re = Wee, voi w=0,5m/s u
Tra bảng I.249 [3-310] với t„ = 35°C tacd: py = 994,06 (kg/m’) va = 0,7225-107 (N.s/m?) =180925,8 > A= —0316% — 0.0153 180925, 8% 0,5-0,263-994, 06
Thay số vào ta được: Re= ¬
0,7225-10
Từ đó ta có :
hy => hỗ -Í2,5+0,0153—-°5— |=0,0319+7,41-10°-H 2-9,81 0,263
Mat khac taco: H=h, +h,
=H=8,33+0,0319+7,41-10H
=> H =8,37 (m) Quy chuẩn chọn H=10 (m)
Ngồi ra cần có chiều cao dự trữ 0,5m để ngăn ngừa nước dâng lên trong ống và chảy tràn vào
đường ống dẫn hơi khi áp suất khí quyền tăng Vậy H=10,5 (m) 2.9/ Tính lượng hơi và khơng khí ngưng:
Trang 31G,, = 0,000025- W, +0,000025G, +0,01W, [4-77]
=> Gy, = 0,000025-(4857,93 + 92875, 52) +0,01-4857,93 = 51,02 [kg/h] Thẻ tích khơng khí cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ là:
_ 288-G,.-(273+ty) py -
Vu = cole mo) = [m /s | [2-78]
Với nhiệt độ khơng khí t,„ tính theo công thức cho thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô: ty = ty +4+40,1(t, -ty) [4-78]
Thay số ta được:
tụ =20+4+0,1(50— 20) = 27°C
Pp, : là áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp lấy theo t,,, tra bang 1.250 [3-
312] ta được p, =0,0367 at
Thay số vào ta có:
288-51,02-(273+27
Vụ = saalaa oa ose SIF) = 0,0764 (m*/s) 3 Tính tốn bơm chân không:
Công suất của bơm tính theo cơng thức:
m~I
N=—L -—_m eM Pa -1), [KW] [1-465]
1000n m-1 1000n|\(p,
Với
m: là chỉ số đa biến, chon m= 1,5
Py, = Pry ~ Py = (0,2 —0,0367)-9,81-10* = 1,602-10" (N/m?) P, =Pyy = 0,2-9,81-10' =1,962-10" ( N/m’)
Trang 32TỊ: hiệu suất, chọn rị=0,7 Thay vào ta có : 1,5 1,601973-10°:0,0764 (2a L5-1 15 -” ———|` -Il=3.72[KW 1L5—I 1000-0,7 Tế tr) [KW]
Tra bang II.58 [3_513]Bom chan khơng vịng nước PMK Chon bom PMK 1, quy chuẩn theo công suất trên trục bơm :
Công suất N, =3,75 kW
Số vịng/phút: n =1450 (vịng/phút)
Cơng suất động cơ điện đã quy định : N„ = 4,5 (kW)
Lưu lượng nước : 0,01 (mm) V Tính tốn cơ khí:
V.A_ Buồng đốt:
V,A.1/ Xác định số ông trong buằng đất: F
T=———~ xải (ông ) on;
Trong đó:
F: Tổng bề mặt truyền nhiệt, quy chuẩn theo [4-80] chọn F =100 m?
Ta chọn đường kính ngồi của ống truyền nhiệt là d, =38 mm với bề dầy là 2 mm d: dường kính trong của ống truyền nhiệt(do a, > œ,), d, =38—2-2=34 mm
I: chiều cao ống truyền nhiét, 1=5 (m)
100
Thay vào tacó nđ=—————————=l8§7 (ôn
y 3,14-0,034-5 (ông)
Trang 33e _ số ống trên hình xuyên tâm của hình sáu cạnh :15
e _ tổng ông không kẻ các ống trong hình viên phân : 169 e _ số ống trên hình viên phân ở dãy thứ nhất :3
e _ số Ống trên hình viên phân ở dãy thứ hai, thứ ba : 0
e_ tổng ống trong tất cả các hình viên phân : 18 e téng số ống của thiết bị :187
J A.3/ Xác định đường kính trong của bung đất: Tính theo cơng thức : D„ = t(b -1)+ 4d
t: bước ống thường lay t =(1,2-1,5)d
d đường kính ngồi của ống truyền nhiệt d= 38mm b số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh b= 15 Thay số ta có :
D,, =1,2-0,038(15—1)+4-0,038 = 0,79 (m) Quy chuẩn theo bang XIII.6 chon D,, = 800mm
V.A.4/ Xéc dinh chiều dày phòng đốt:
Kiểu buồng đốt: Thiết bị nhóm (các chỉ tiết, bộ phận không bị đốt nóng hay được cách ly với nguồn đốt nóng trực tiếp ) Thiét bi không dùng để sản xuất và chứa ở các áp suất cao hoặc sản xuất hoặc chứa các chất cháy nổ, độc ở áp suất thường (loại II ) Thân hình trụ hàn, là việc chịu
áp suất trong, kiểu hàn giáp nói hai bên, hàn tay bằng hồ quang điện Vật liệu chế tạo thép CT3 Tra bảng XII.4 [4 309]
giới hạn bền kéo :õ, =380-10° (N/m”)
giới hạn bền chảy : 8, = 240 -10" (N/m?)
Trang 34
ứng suất cho phép của thép CT3 theo giới hạn kéo la: [3, ]= Š vn [4-346]
n k
Với n.„n, : hệ số an toàn theo giới hạn chảy, giới hạn kéo của thép CT3 Tra bảng XIII.3 [4-346]
ta có n, =l,5,n, =2,6
nị: hệ số điều chỉnh, tra bảng XIII-2 [4-346] theo nhóm thiết bị đã chọn ta có rị = I,0 Như vậy ta có :
_ 240-10° _ 380-10°
lồ.] -1,0=1,6:10° (N/m?); [ồ,]
7 ; 1,0 =1,46-10° (N/m’)
Vậy ứng suất cho phép của vật liệu là:
ø, =min {[ồ, ].[ð ]} =[Š, ]= I.46-10° (N/m?)
Ta có cơng thức tính chiều dày phịng đốt là:
= D,P,
28,0—P, +c (m) Với:
D,: đường kính trong phịng đốt, m 6,: ung suất cho phép của vật liệu, N/m”
ọ : hệ số bền hàn của thanh trụ theo phương đọc, ta chọn hàn bằng tay với D,, > 700 mm,
thép CT3 nên ọ= 0,95
c: là tổng các hệ số: hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày (để
chống ăn mịn khi gia cơng), chọn c ở môi trường ăn mòn c = 2 (mm)
P,: áp suất bên trong thiết bị P,= 5 at 6
8, — 146.10)
P,
Taco: ——
5-9,81-10
ọ= -0,95 = 297,7 > 50 nên bỏ qua P, ở mẫu
Vậy chiều đầy là :
Trang 35
Quy chuan theo bang XIII.9 [4-364] lay S=4 mm * Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử (dùng nước):
c= [D, +(S-C)]-p, < 6
2(S-C)p 12 [4-365]
, & _ 240-10°
Ta co: =
1,2 1,2 = 200-10°
Dạ: ấp suất thử tính tốn được tính theo cơng thức: Po =Pa +P,
Dạ : áp suất thử thủy lực lấy theo bảng XIIL5 [4-348] Với thiết bị kiểu hàn, làm việc ở điều kiện
áp suất từ 0,07 đến 0,5.105 N/m2 ta có :
Pụ, =1,5-p =1,5:5-9,81-10° = 73,58-10° (N/m?)
Pp, : ap suất thuỷ tĩnh của nước : p, =pHg
p : khối lượng riêng của chất lỏng, p = 1064 (kg/m`)
H: chiều cao cột chất lỏng, lấy H = 5,5m (chiều cao của lớp chat lỏng trên
phần cho nguyên liệu vào công thức cộng với chiều cao ống truyền nhiệt) g: gia tốc trọng trường, ø= 9,81(m/s” )
thay vào ta được: p, = 1064-5,5-9,81= 5,74-10° (N/m”) => ñ, =73,58-10° +5,74-10° = 79,32-10* (N/mỶ)
[0,8+(4—2)-10 ]-79,32-10!
thay vào công thức ta được o = y 2-(4=2)-10°-0,95 5 =167,4-10° , N/m?
e
1,2
>0<
Trang 36
J,A.5⁄ Tính chiều dây lưới đỡ Ống:
Chiều dầy lưới đỡ ống phải bảo dam các yêu cầu sau:
1 Giữ chặt ống sau khi nung, bền
2 Giữ nguyên hình dạng khi khoan, khi nung cũng như sau khi nung ống
3 Bền dưới tác dụng của các loại ứng suất
4 Chặn ăn mòn tốt
* Để đáp ứng yêu câu 1: chiều dày tối thiểu của mạng ống là S'=10 (mm)
* Để đáp ứng yêu cầu 4: chiều dày của mạng ơng là § = §'+€ =10+ 22 =12 (mm)
* Để đáp ứng yêu cẩu 2 : ƒ > đặn
Tiết diện dọc giới han bởi ống là:
ý=5ứ=d,)> nu = 4,4, +12
Trong đó : S: là chiều dày mạng ống, S= 12 ,mm
t: là bude dng, t= 1,5xd,=1,5x25= 37,5 , mm
đ, : là đường kính ngồi của ống truyền nhiệt, đ,=25 ,mm
Thay vào ta có : ƒ= 12x(37,52-25)= 150 (min?) Sorin = 454% 25 +12 =122(mm’)
Vay f= forin
* Dé dap ứng yêu câu 3:
Trang 37
——= » Nim 3,6x(I—0,7x PG
Trong do :
P, - dp suat lam viéc , N/m? Py= 49,05x 10" N/m?
dạ- đường kính ngồi ống truyền nhiệt d= 0,025m
Với I= AB+AD Từ hình vẽ mơ tả sự xếp ống có : 3 AB =1xc0s30° = 0,0375x“— = 32,47 x10” (m) AD =t+ ED =t+txsin30° =0,0375x(1+0,5) = 56, 25x 107 (m) _ (32,47+56,25)x10 2 =I =44,36(m) Ø, =1,4Ø, =1,4x146,154x10° = 204,6156 x10°(MN /m”) P Ø, = Nm) 36x (1-0 7x) xO) 4 = 49,05%10 =3 =3 =3,07x10° , (N/m?) 3,6x (1-0, 7x oo) 44/36x102 5 4436x102 ¢_ 12x10 ¿
Vay S= 12(mm) vi thoa man o! <o,
V.A.6/ Tính chiều dày đáy nồi phòng đốt :
Trang 38= PnP Pn (my (4-385) 3,8x 5, xkxg,-P 2xh, diéu kién: D “<= <25 (4-385) Trong do:
+ D, : là đường kính trong bng đốt, D,,= 0,8(m) +h,: chiều cao phần lồi của đáy
theo XII.10 (4-382) D,, =0,8m — h, = 200mm
+ ø, :hệ số bền hàn của mối hàn hướng tâm, chọn vật liệu và cách hàn bằng tay, Ø,= 0,95
+ k: hệ số bền của đáy, & =l— < (4-385)
d: đường kính lỗ, tính theo đáy buồng đốt có cửa tháo dung dich: ta cd:
_— Œ,-W,_ 64§80-2157,65
= 3600x ø„„ 3600x1063,4 =1,12.1020w` /s)
112.10”
3,14 x1,5 =0,031(m)
Trong đó: @ : vận tốc thích hợp của chất long, w =1,5(m/s)
V: lưu lượng thể tích
Qui chuẩn ta thấy d=0,4 m
wn
#05 9 953 Dn _ 08x10" _ 0,6 0,6 k _9 Oo 2h, 2x200 > 2<2,5
Trang 39
+C : hệ số bổ xung, lay C= 2(mm)
+P: áp suất làm việc ở phía dưới phần đáy của phòng đốt
P=P„+P, mt
P„ : áp suất hơi đốt, P„ =5x9,81x10°(N/mÈ) P:ap suất cột chất lỏng, N/m?
P=gxhx py, =9,81x5,51063, 4 = 57375, 75(N / m’) Thay vào ta được:
Ll P=9,81x(5x10*+5,5x1063,4) =0,548x10°(N/m2)
Ta thấy mặt khác :
ÔN „2 — 12857109 0, = 0,548x10 —x0,5x0,95 =111,44 >30
nên có thê bỏ qua đại lượng P ở mẫu, vậy công thức tính chiều dày đáy nồi phòng đốt là: _ D,, xP x D, +€ (m)
3,8xổ„,xkxợø, 2xh,
_ 0,8x 0,548 x 10° „0,8
3,8x128, 57x10" x0,5x0,95 ` 2x0,2 +2x10”=5,78.10” ,m
Quy chuan theo bang XIII.11[4_384] lay S=6 (mm)
* Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực:
D2 +2xh, x(S-C)|xP,
= De tex S-O ER, 8 yin ty
7,6xkxø, xh,x(S—C) 12
Trang 40
+P,: áp suất thử thuỷ lực với thiết bị kiểu hàn
h=Ph,+h
- P, =1,5x P =1,5x 49,05x10* = 73,575x10*(N/m’)
- h :áp suất thuỷ tĩnh của nước h=pxHxs
ø: khối lượng riêng ca chat long, p =635,23 (kg/m?) H: chiều cao cột chat long, H=5,5 (m)
g: gia tốc trọng trường, g=9,81 (m/s?)
thay vào ta được: ?Ð = 635,23x5,5x9,81=15570,016(N /m”)
=> PB, = 73,575 x10 +15570,016 = 751329,016(N /m”) Vậy ta được: = 0.8? +2x0,20x(6=2)<10 `]<0,751x10° 7.6x0,5x0,95x0,20x(6—2)x10”° 6 =166,842x10°(N /m?)< lộ a 250x10° , N/m Vay S= 6 (mm)
V.A.7/ Tra bich dé lip déy và thân, số bulông cần thiết để lắp ghép bích đáy : Tra bảng XIIIL27.Bích liền bằng thép đề nói thiết bị [4_417]
P.x10° | D, Kích thước nối Kiểu
(N/m) | (mm) bich
D(mm)| D,(mm) | D,(mm) | D,(mm) | Bulong 1