Đồ Án Hóa Công 20190842.Pdf

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH - THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HÓA VÀ THỰC PHẨM -  - ĐỒ ÁN MƠN HỌC TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC LIÊN TỤC HAI NỒI XUÔI CHIỀU ĐỂ CƠ ĐẶC DUNG DỊCH NH₄NO₃ Người thiết kế : Hồng Thị Hợp Lớp, khóa : KTHH.05 – K64 Người hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Minh Tân Hà Nội 2022 VIỆN KỸ THUẬT HỐ HỌC BỘ MƠN Q TRÌNH –THIẾT BỊ CƠNG NGHỆ HỐ VÀ THỰC PHẨM CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC CH3440 (Dùng cho sinh viên khối cử nhân kỹ thuật/kỹ sư) Họ tên: Hoàng Thị Hợp Lớp: KTHH.05 MSSV: 20190842 Khóa: 64 I Đầu đề thiết kế: Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc liên tục hai nồi xuôi chiều để cô đặc dung dịch NH₄NO₃ Hỗn hợp đầu vào thiết bị cô đặc nhiệt độ sôi Thiết bị đặc loại: Buồng đốt ngồi Ống truyền nhiệt dài: 3m II Các số liệu ban đầu - Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu: 3,5 kg/s - Nồng độ đầu dung dịch: 10% khối lượng - Nồng độ cuối dung dịch: 40% khối lượng - Áp suất đốt nồi 1: at - Áp suất ngưng tụ: 0,2 at III Nội dung phần thuyết minh tính tốn: Phần mở đầu Vẽ thuyết minh sơ đồ dây chuyền cơng nghệ Tính tốn kỹ thuật thiết bị Tính khí thiết bị Tính chọn thiết bị phụ ( 03 thiết bị phụ) Kết luận Tài liệu tham khảo IV Các vẽ Bản vẽ dây chuyền công nghệ: Khổ A3 Bản vẽ lắp thiết bị chính: Khổ A1 V Cán hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Minh Tân VI Ngày giao nhiệm vụ: ngày 27 tháng 10 năm 2022 VII Ngày phải hoàn thành: ngày 17 tháng 02 năm 2023 Phê duyệt Bộ môn Ngày 27 tháng 10 năm 2022 Người hướng dẫn LỜI MỞ ĐẦU PHẦN I : TỔNG QUAN .2 1.1 Giới thiệu q trình đặc 1.1.1 Giới thiệu .2 1.1.2 Ứng dụng cô đặc 1.1.3 Phân loại thiết bị cô đặc .2 1.1.4 Thiết bị đặc có phịng đốt .3 1.2 Giới thiệu khái quát dung dịch NH₄NO₃ .4 1.2.1 Giới thiệu chung 1.2.2 Tính chất lý – hóa muối Amoni nitrat: 1.2.3 Tính độc hại 1.2.4 Tính cháy nổ 1.2.5 Sản xuất .6 1.2.6 Ứng dụng 2.1 Cơ sở lựa chọn quy trình cơng nghệ : 2.2 Sơ đồ thuyết minh quy trình cơng nghệ: 2.2.1 Sơ dồ công nghệ: 2.2.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ PHẦN III : TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 11 3.1 Xác định lượng thứ bốc khỏi hệ thống, W 11 3.2 Tính sơ lượng thứ bốc nồi: 11 3.3 Tính nồng độ cuối dung dịch nồi 12 3.4 Tính chênh lệch áp suất chung hệ thống ∆𝑷 12 3.5 Xác định áp suất, nhiệt độ đốt cho nồi 12 3.6 Tính nhiệt độ ti’ áp suất thứ khỏi thiết bị đặc: 13 3.7 Tính tổn thất nhiệt độ cho nồi .14 3.7.1 Tính tổn thất nhiệt đọ áp suất thủy tĩnh tăng cao ∆i’’ 14 3.7.2 Tính tổn thất nhiệt độ nồng độ ∆′: 15 3.7.3 Tổn thất nhiệt độ trở lực đường ống ∆i’’’ 16 3.7.4 Tính tổng tổn thất nhiệt độ hệ thống 16 3.8 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ thống 16 3.8.1 Hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ thống: 16 3.8.2 Xác định nhiệt độ sôi nồi: 16 3.8.3 Xác định nhiệt độ hữu ích nồi .17 3.9 Thiết lập phương trình cân nhiệt để tính lượng đốt D lượng thứ Wi nồi 17 3.9.1.Sơ đồ cân nhiệt lượng 17 3.9.2 Xác định nhiệt dung riêng dung dịch nồi 18 3.9.3 Các thông số nước ngưng: .19 3.9.4 Phương trình cân nhiệt lượng 19 Với nồi cô đặc 1: 19 Với nồi cô đặc 2: 20 3.10 Tính hệ số cấp nhiệt nhiệt lượng trung bình nồi α .21 3.10.1 Tính hệ số cấp nhiệt .21 3.10.2 Nhiệt tải riêng phía ngưng tụ 23 3.10.3 Hệ số cấp nhiệt α2 từ bề mặt ống truyền nhiệt đến chất lỏng sơi: 23 3.10.4 Tính nhiệt tải riêng q2i phía dung dịch: 28 3.10.5 So sánh q1i q2i 29 3.11 Xác định hệ số truyền nhiệt nồi: 29 3.12 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích cho nồi: 30 3.13 So sánh ∆𝑻𝒊 ∗và ∆𝑻𝒊 .31 3.14 Tính bề mặt truyền nhiệt F .31 PHẦN IV: TÍNH TỐN CƠ KHÍ .32 4.1 Buồng đốt nồi cô đặc .32 4.1.1: Xác định số ống buồng đốt .32 4.1.2 Đường kính buồng đốt 33 4.1.3 Xác định chiều dày buồng đốt 33 4.1.4 Tính chiều dày lưới đỡ ống 37 4.1.5 Tính chiều dày đáy buồng đốt 39 4.1.6 Tra bích lắp vào thân đáy, số bu lông cần thiết để lắp ghép 42 4.2 Buồng bốc nồi cô đặc .42 4.2.1 Thể tích không gian 42 4.2.2 Tính chiều cao phòng bốc 43 4.2.3 Chiều dày phòng bốc 43 4.2.4 Chiều dày nắp buồng bốc 45 4.2.5: Tra bích lắp vào thân buồng bốc 46 4.3: Tính số chi tiết khác: 47 4.3.1: Tính đường kính ống nối dẫn hơi, dung dịch vào thiết bị 47 4.3.1.1 Ống dẫn đốt vào: 47 4.3.1.2: Ống dẫn dung dịch vào 48 4.3.1.3: Ống dẫn thứ 49 4.3.1.4 Ống dẫn dung dịch 51 4.3.1.5: Ống tháo nước ngưng 51 4.3.1.6 Tính đường kính ống tuần hoàn 52 4.3.2 : Tính chọn tai treo 54 4.3.2.1: Tính Gnk 54 4.3.2.2 Tính Gnd .59 4.3.2.3 Chọn tai treo chân đỡ 60 4.3.3 Chọn kính quan sát 61 4.3.4 Tính bề dày lớp cách nhiệt 62 PHẦN V: TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 66 5.1.Thiết bị ngưng tụ baromet .66 5.1.1Tính toán lượng nước ngưng tụ 68 5.1.2Tính đường kính thiết bị ngưng tụ 68 5.1.3 Tính kích thước ngăn 69 5.1.4 Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ .70 5.1.5.Tính kích thước đường kính ống baromet 70 5.1.6 Tính chiều cao ống baromet .71 5.1.7 Tính lượng nước ngưng 72 5.2.Tính tốn bơm chân không 73 5.3 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 74 5.3.1 Nhiệt lượng trao đổi .74 5.3.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích 74 5.3.2.1.Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ: 75 5.3.2.2 Nhiệt tải riêng phía ngưng tụ: 75 5.3.2.3 Hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xốy .75 5.3.2.4 Hiệu số nhiệt độ phía thành ống: 77 5.3.2.5 Tính chuẩn số Prt 78 5.3.2.6 Nhiệt tải riêng phía dung dịch: 79 5.3.3 Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt 79 5.3.4 Xác định số ống, cách xếp ống thiết bị trao đổi nhiệt 79 5.3.5 Đường kính thiết bị 81 KẾT LUẬN .83 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .84 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân LỜI MỞ ĐẦU Để bước đầu làm quen với cơng việc kĩ sư hóa học thiết kế thiết bị hay hệ thống thiết bị thực hiện nhiệm vụ sản xuất, sinh viên Kỹ thuật Hóa học trường Đại học Bách khoa Hà Nội nhận đồ án mơn học: “ Quá trình thiết bị Cơng nghệ Hóa học” Việc thực hiện đồ án điều có ích cho sinh viên việc bước tiếp cận với thực tiễn sau hoàn thành khối lượng kiến thức mơn học Trên sở kiến thức số mơn khoa học khác có liên quan, sinh viên tự thiết kế thiết bị, hệ thống thiết bị thực hiện nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn q trình cơng nghệ Qua việc làm đồ án môn học này, sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu việc tra cứu, vận dụng kiến thức,quy trình tính tốn thiết kế, tự nâng cao kĩ trình bày thiết kế theo văn phịng khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống Trong đồ án mơn học này, nhiệm vụ phải hồn thành thiết kế hệ thống cô đặc liên tục hai nồi xi chiều, buồng đốt ngồi làm việc liên tục với dung dịch NH₄NO₃, suất 3,5 kg/s, nồng độ dung dich ban đầu 10% khối lượng, nồng độ sản phẩm 40% khối lượng Do hạn chế thời gian, chiều sâu kiến thức, hạn chế tài liệu, kinh nghiệm thực tế nhiều mặt khác nên không tránh khỏi thiếu sót q trình thiết kế Em mong nhận đóng góp ý kiến, xem xét dẫn thêm thầy cô để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Minh Tân hướng dẫn em hồn thành đồ án này! SVTH: HỒNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân PHẦN I : TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu q trình đặc 1.1.1 Giới thiệu - Cơ đặc quá trình làm bay phần dung môi dung dịch chứa chất tan không bay nhiệt độ sôi, với mục đích: + Làm tăng nồng độ chất tan + Tách chất rắn hịa tan dạng tinh thể + Thu dung mơi dạng nguyên chất - Đặc điểm quá trình cô đặc dung môi tách khỏi dung dịch dạng cịn chất tan khơng bay giữ lại dung dịch, quá trình chưng cất dung mơi lẫn chất tan bay - Cô đặc tiến hành trạng thái sôi, nghĩa áp suất riêng phần dung môi bề mặt dung dịch áp suất làm việc thiết bị Q tình tiến hành hệ thống thiết bị cô đặc, hay hệ thống nhiều thiết bị cô đặc thực hiện gián đoạn hoặc liên tục Hơi bay quá trình đặc gọi “hơi thứ” thường có nhiệt độ cao, ẩn nhiệt hóa lớn nên sử dụng làm đốt cho nồi cô đặc Nếu “hơi thứ” sử dụng ngồi dây chuyền đặc gọi “hơi phụ” - Quá trình đặc tiến hành áp suất khác (áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư) Khi làm việc áp suất thường (áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị hở, làm việc áp suất khác ta dùng thiết bị kín 1.1.2 Ứng dụng đặc Trong sản xuất thực phẩm, ta cần cô đặc dung dịch đường, mì chính, nước trái Trong sản xuất hố chất, ta cần đặc dung dịch NaOH, NaCl, CaCl2, muối vô Hiện nay, phần lớn nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm sử dụng thiết bị cô đặc thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn Mặc dù cô đặc hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy, việc cải thiện hiệu thiết bị đặc tất yếu Nó địi hỏi phải có thiết bị hiện đại, đảm bảo an tồn hiệu suất cao Do đó, u cầu đặt cho người kỹ sư phải có kiến thức chắn đa dạng hơn, chủ động khám phá nguyên lý thiết bị cô đặc 1.1.3 Phân loại thiết bị cô đặc * Dựa vào chế độ tuần hoàn dung dịch: SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân - Loại 1: Dung dịch tuần hoàn tự nhiên: dựa vào chênh lệch khối lượng riêng dung dịch, dùng để đặc dung dịch lỏng có độ nhớt thấp VD: + Thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm + Thiết bị đặc phịng đốt treo + Thiết bị đặc phịng đốt ngồi  Để tăng hiệu cô đặc rút ngắn thời gian người ta dùng thêm bơm, ta có loại sau: - Loại 1: Dung dịch tuần hoàn cưỡng bức: dùng thêm bơm để tăng vận tốc dung dịch lên 1,5 – 3,5 m/s nhằm tăng hệ số cấp nhiệt, dùng cho dung dịch đặc, có độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh bề mặt truyền nhiệt - Loại 2: Dung dịch chuyển động dọc theo bề mặt truyền nhiệt thành màng mỏng từ lên trên, thời gian bay nhanh giúp giảm khả biến chất sản phẩm, thích hợp cho dung dịch thực phẩm nước trái cây, hoa ép….VD: Thiết bị cô đặc loại màng * Dựa vào áp suất thiết bị cô đặc: - Cô đặc chân không dùng cho dung dịch có nhiệt độ sơi cao dung dịch dễ bị phân hủy nhiệt, ngồi cịn làm tăng hiệu số nhiệt độ đốt nhiệt độ sơi trung bình dung dịch dẫn đến giảm bề mặt truyền nhiệt Cơ đặc chân khơng nhiệt độ sơi dung dịch thấp nên tận dụng nhiệt thừa trình sản xuất khác (hoặc sử dụng thứ) cho quá trình đặc - Cơ đặc áp suất cao áp suất khí thường dùng cho dung dịch không bị phân hủy nhiệt độ cao thứ sử dụng cho quá trình đặc q trình đun nóng khác - Cơ đặc áp suất khí thứ khơng sử dụng mà thải ngồi khơng khí Phương pháp đơn giản không kinh tế Trong hệ thống thiết bị đặc nhiều nồi nồi thường làm việc áp suất lớn áp suất khí quyển, nồi sau làm việc áp suất chân không * Dựa vào bố trí bề mặt đun nóng: nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng * Dựa vào chất tải nhiệt: đun nóng (hơi nước bão hịa, quá nhiệt), khói lị, chất tải nhiệt có nhiệt độ cao (dầu, nước áp suất cao,…), dòng điện * Dựa vào cấu tạo bề mặt đun nóng: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm… 1.1.4 Thiết bị đặc có phịng đốt ngồi • Cấu tạo nguyên tắc hoạt động: - Dung dịch từ lên, đốt từ xuống, đun sôi dung dịch tạo thành hỗn hợp lỏng hơi, khối lượng riêng giảm lên qua ống nối vào buồng bốc, tách lên qua phận phân ly thứ, hạt lỏng bị kéo theo SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân giữ lại chạy xuống Dung dịch xuống qua ống tuần hoàn buồng đốt, đạt nồng độ yêu cầu sản phẩm tháo theo cửa tháo sản phẩm - Vận tốc tuần hoàn khoảng 1,2 – 1,5 m/s - Ống tuần hồn khơng bị đót nóng, chênh lệch khối lượng riêng lớn - Một buồng bốc nối với hoặc buồng đốt, tiến hành sửa chữa hỏng hóc, thay hoặc vệ sinh q trình diễn liên tục - Các ống truyền nhiệt làm dài đến 7m nên cường độ tuần hồn lớn cường độ bốc lớn • Ưu điểm: - Giảm chiều cao buồng đốt buồng bốc - Buồng bốc tách khỏi buồng đốt, việc tách thứ triệt để - Vận tốc tuần hồn lớn, ống tuần hồn khơng bị đốt nóng - Có thể kết nối buồng bốc với hai hoặc ba buồng đốt, trình làm việc liên tục 1.2 Giới thiệu khái quát dung dịch NH₄NO₃ 1.2.1 Giới thiệu chung - Amoni nitrat tên hóa học Ammonium nitrate có cơng thức hóa học NH₄NO₃, hợp chất hóa học dạng tinh thể màu trắng, hút ẩm mạnh tan nước -Hợp chất lần tìm thấy hợp chất tự nhiên sa mạc Atacama Chile, hiện việc sử dụng chủ yếu thơng qua q trình tổng hợp hữu Chất thường dùng nông nghiệp làm phân bón sử dụng làm chất oxy hóa thuốc nổ đặc biệt thiết bị nổ tự tạo 1.2.2 Tính chất lý – hóa muối Amoni nitrat: + Trạng thái vật lý: Tinh thể rắn + Màu sắc: Có màu trắng + Khối lượng mol: 80,043 g/mol + Khối lượng riêng: 1,73 g/cm3 + Nhiệt độ sơi: 210oC + Nhiệt độ nóng chảy: 169 oC + Độ hòa tan: Tan nhanh nước nhiệt độ cao: ✓ 119 g/ 100 mL (0°C) ✓ 190 g/ 100mL (20°C) ✓ 1024 g/100mL (100 °C) SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân f ( ): tỉ số tổng số diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện ftb f thiết bị ngưng tụ, thường lấy ≈ 0,025 ÷ 0,1 Ở ta chọn ( )= 0,03 ftb Thay số ta được: 𝑡 = 0,866.2.0,030,5 +2= 2,3 (mm) 5.1.4 Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ Chiều cao thiết bị ngưng tụ phụ thuộc mức độ đun nóng Mức độ đun nóng xác định theo cơng thức: t 2c − t 2đ [2 − 85] β= t bh − t 2đ Trong đó: 𝑡2𝑐 , 𝑡2đ : nhiệt độ đầu cuối nước làm lạnh, oC 𝑡𝑏ℎ : nhiệt độ nước bão hòa ngưng tụ, oC t 2c − t 2đ 50 − 20 = = 0,72 β= t bh − t 2đ 59,7 − 25 Dựa vào mức độ đun nóng với điều kiện lỗ dlỗ = 2mm, tra bảng VI.7 [2-86] Quy chuẩn 𝛽 = 0,727 Số bậc Số ngăn Khoảng cách các ngăn mm 300 Đường kính Thời gian rơi tia nước qua bậc (s) Mức độ đun nóng 0,35 0,727 (mm) Thực tế thiết bị ngưng tụ từ lên thể tích giảm dần, khoảng cách hợp lí ngăn nên giảm dần theo hướng từ lên khoảng chừng 50mm cho ngăn Theo bảng ta có ngăn, khoảng cách trung bình các ngăn 300mm, ta chọn khoảng cách ngăn 400mm Chiều cao hữu ích thiết bị ngưng tụ là: Hhi = 400 + 350 + 300 + 250 + 200 + 150 + 100 + 50 = 1800 (mm) 5.1.5.Tính kích thước đường kính ống baromet Đường kính ống Baromet xác định theo cơng thức VI.57 [2 – 86]: SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 70 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân 𝑑=√ 0,004 (Gn + W2 ) 3600 π ω 𝜔: tốc độ hỗn hợp nước làm lạnh nước ngưng chảy ống Baromet, m/s Lấy ω = 0,5m/s d=√ 0,004 (109519,81 + 4771,07) = 0,284 m 3600 𝜋 0,5 Theo quy chuẩn đường kính ống ta d= 300(mm) theo [2-434] 5.1.6 Tính chiều cao ống baromet Xác định chiều cao ống baromet theo công thức VI.58 [2 – 86]: H = h1 + h2 + 0,5 (m) Trong đó: h1: chiều cao cột nước ống Baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bị ngưng tụ Pck h1 = 10,33 (m) 760 Trong Pck độ chân không thiết bị ngưng tụ: Pck = 760 − 735,6 Png = 760 − 735,6.0,2 = 612,88 (mmHg) Pck 612,88 h1 = 10,33 = 10,33 = 8,33 𝑚 760 760 h2: chiều cao cột nước ống Baromet để khơi phục tồn trở lực nước chảy ống Theo công thức VI.61 [2 – 87]: ω2 H h2 = (2,5 + λ ) , m 2g d Trong đó: d: đường kính ống baromet, d = 0,28 (m) 𝜔: vận tốc dòng, 𝜔 = 0,5 m/s 𝜆: hệ số trở lực ma sát nước chảy ống λ= 0,3164 Re0,25 SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 71 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân 𝑅𝑒 = 𝜔𝑑𝜌𝑡𝑏 𝜇 𝜌𝑡𝑏: khối lượng riêng lỏng ttb = 37,5oC Tra bảng I.102 [1-94] nội suy 37,5 oC ta có: 𝜇 = 0,6881.10-3 (N/m2) Tra bảng I.249 [1-310] nội suy 37,5 oC ta có: 𝜌𝑡𝑏= 993,1 (kg/m3 ) 𝑅𝑒 = 0,5.0,28.993,1 = 202054,93 0,6881 10−3 λ= 0,3164 = 0,015 202054,930,25 0,52 H h2 = (2,5 + 0,015 ) 2.9,81 0,28 H = h1 + h2 +0,5 → H = 8,33 + 0,031588 + 6,83.10−4H + 0,5 =>Làm trịn H = 8,87 (m) 5.1.7 Tính lượng nước ngưng Lượng khơng khí cần hút: Theo công thức VI.47 [2-84]: Gkk = 0,000025.W2 + 0,000025.Gn + 0,01.W2 (Kg/h) Gkk = (0,000025 + 0,01).W2 + 0,000025.Gn Trong đó: Gn: lượng nước làm nguội tưới vào thiết bị ngưng tụ, kg/h W2: lượng nước vào thiết bị ngưng tụ, kg/h Gkk = (0,000025+0,01) 4771,07 + 0,000025 109519,81 = 50,57 (kg/h) Thể tích khơng khí cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ: Theo công thức VI.49 [2 – 84]: 288Gkk (273 + t kk ) Vkk = 3600(Png − Ph ) tkk: nhiệt độ không khí thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô tính theo cơng thức VI.50 [2 – 84] SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 72 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân tkk = t2d + + 0,1(t2c – t2d) = 25 + + 0,1(50 – 25) = 31,5 oC ph: áp suất riêng phần nước hỗn hợp nhiệt độ tkk,N/m2 Tra bảng I.250 [1 – 312]: Vkk tkk = 31,5oC ta có, ph = 0,0475 (at) 288Gkk (273 + t kk ) 288 50,57 (273 + 31,5 ) = = = 0,082 (𝑚3 /𝑠) 3600(Png − Ph ) 3600 (0,2 − 0,0475) 9,81 104 5.2.Tính tốn bơm chân không Công suất bơm chân không tính theo công thức: m−1 m L m Pk Vkk p2 Nb = = [( ) 1000η m − 1000 η p1 − 1] Trong đó: m: số đa biến, chọn m = 1,25 pk = png – ph = 0,2 – 0,0475 = 0,1525 (at) p1 = png = 0,2 at p2: áp suất khí quyển, p2 = at η: hiệu suất, η = 0,65 Nb = 1,25 1,25−1 0,1525.0,082.9,81.104 1000.0,65 [( ) 0,2 1,25−1 1,25 − 1] = 3,58 kW Dựa vào Nb chọn bơm theo quy chuẩn bảng II.58 [1 – 513], bơm chân khơng vịng nước PMK ta chọn bơm PMK-1 với thông số: + Số vịng quay: 1450 vịng/phút + Cơng suất u cầu trục bơm: 3,75 kW + Công suất động điện: 4,5 kW + Lưu lượng nước: 0,01 m3/h + Kích thước:-Chiều dài: 575m - Chiều rộng: 410m - Chiều cao: 390m + Khối lượng: 93 kg SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 73 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân 5.3 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Để đun nóng hỗn hợp đầu người ta gia nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm loại đứng dùng nước bão hịa để đun nóng hỗn hợp đầu Chọn áp suất tuyệt đối nước bão hịa p = 6,0 at Khi nhiệt độ nước bão hòa tbh = 158,1 oC (bảng I.251 [1 – 314]) 5.3.1 Nhiệt lượng trao đổi 𝑄 = 𝐹 𝐶𝑝 (𝑡𝐹 − 𝑡𝑓 ), 𝑊 Trong đó: -F: Lưu lượng hỗn hợp đầu F = 12600 (kg/h) -Cp: Nhiệt dung riêng hỗn hợp Cp = C0 = 3524,19(J/kg.độ) -tF: Nhiệt độ cuối dung dịch, tso= 120,54 (oC) -tf: Nhiệt độ đầu dung dịch, lấy nhiệt độ môi trường, t= 25 (oC) Thay số vào ta có nhiệt lượng trao đổi dung dịch là: 𝑄= 12600 3524,19 ( 120,54 − 25) = 1178453,89(𝑊) 3600 5.3.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích Chọn thđ = t1 = 158,10 (oC) ∆tđ = 158,10 – 25 = 133,10 (oC) ∆tc = 158,10 – 120,54 = 37,56(oC) Do ∆tđ/∆tc = 3,54> nên nhiệt độ trung bình hai lưu thể là: ∆t 𝑡𝑏 = ∆𝑡đ − ∆𝑡𝑐 133,10 − 37,56 = = 75,52( ℃) ∆𝑡đ 133,10 𝑙𝑛 𝑙𝑛 ∆𝑡𝑐 37,56 Hơi đốt có nhiệt độ trung bình t1tb = 158,1 oC Phía hỗn hợp: t2tb = t1tb – ∆ttb = 158,1 – 75,52 = 82,58 oC SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 74 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân 5.3.2.1.Hệ số cấp nhiệt phía nước ngưng tụ: 𝑟1 0,25 𝛼1 = 2,04 𝐴1 ( ) [ 𝑊/𝑚2 độ] ∆𝑡1 𝐻 Trong đó: r: ẩn nhiệt ngưng tụ lấy theo nhiệt độ bão hòa r = 2117000 (J/kg) ∆𝑡1: chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ đốt nhiệt độ thành ống truyền nhiệt, H: chiều cao ống truyền nhiệt, H = 3m A: Hằng số tra theo nhiệt độ màng nước ngưng Giả thiết ∆t1 = 3,9 ℃ => tT1 = tbh - ∆t1 = 158,1 – 3,9 = 154,2 ℃ Hệ số A phụ thuộc vào nhiệt độ màng tm = 0,5 (tT1 + ∆t1) = 0,5 (154,2 + 158,1) = 156,15 ℃ nội suy theo bảng số liệu [3 – 29] ta có A = 196,42 Do đó: 𝛼1 = 2,04.196,42 ( 2117000 0,25 ) = 8264,18 [ 𝑊/𝑚2 độ] 3,9.3 5.3.2.2 Nhiệt tải riêng phía ngưng tụ: q1 = α1 ∆t1 = 8264,18 3,9 = 32230,29(W/m2) 5.3.2.3 Hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xốy Theo cơng thức V.40 [2-14] có: Nu = 0,021 ε1 Re0,8 Pr0,43 ( Pr 0,25 Prt ) Trong đó: + Prt chuẩn số Pran hỗn hợp lỏng tính theo nhiệt độ trung bình tường SVTH: HỒNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 75 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân + ε1 hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng tỉ số chiều dài l đường kính d ống + Tỉ số Pr Prt thể hiện ảnh hưởng dịng nhiệt (đun nóng hay làm nguội) Khi chênh lệch nhiệt độ tường dịng nhỏ ( Pr 0,25 Prt ) ≈ [3 – 15] a, Tính chuẩn số Pr Pr = Cp μ λ [ – 12 – V.35] Trong đó: + Cp nhiệt dung riêng đẳng áp hỗn hợp đầu t2tb = 82,58 ℃ + μ độ nhớt động lực hỗn hợp t2tb = 82,58℃ + λ: Hệ số dẫn nhiệt dung dịch - Độ nhớt Chọn chất lỏng tiêu chuẩn nước, t1 = 20oC; t2 = 30 oC Tra bảng I.107 [1-100] nội suy ta có: t1 = 20oC, x = 10% → μ11 = 0,96 10−3 [N.s/m2] t2 = 30oC, x = 10% → μ21 = 0,79 10−3[N.s/m2] Tra bảng I.102 [1-94] nội suy ta có: μ11 = 0,96 10−3 [N.s/m2] → θ11= 21,48 oC μ21 = 0,79 10−3[N.s/m2] → θ21= 30,64 oC Tại ts1 = 120,54 oC, dung dịch có độ nhớt μdd1 tương ứng với đột nhớt nước có nhiệt độ θ31: 30 − 20 120,54 − 30 = => 𝜃31 = 113,57℃ 30,64 − 21,48 𝜃31 − 30,64 Tra bảng I.102 [1-95] nội suy với θ31 = 113,57 oC ta SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 76 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân μdd1 = 0,250 10-3 [N.s/m2] - Hệ số dẫn nhiệt dung dịch xác định theo công thức ρ λ = A Cp ρ √ (W/m2 độ) [2 – 123 – I.32] M Trong + Cp nhiệt dung riêng đẳng áp hỗn hợp đầu ttb = 82,58 ℃ Đã tính Cp = 3524,19(J/kg độ) + ρ khối lượng riêng hỗn hợp lỏng ρ = 994,8 (kg/m3) [bảng I.46-1-42] + M khối lượng mol trung bình hỗn hợp đầu M = MNH4NO3 NNH4NO3 + MH2O NH2O = 101 NNH4NO3 + 18 (1 – NNH4NO3) NKNO3: Phần mol NH4NO3 dung dịch 𝑥1 𝑁𝐾𝑁𝑂3(1) 0,1 𝑀𝑁𝐻4𝑁𝑂3 80 = = = 0,024 𝑥1 − 𝑥1 0,1 − 0,1 + + 𝑀𝑁𝐻4𝑁𝑂3 𝑀𝐻2𝑂 80 18 Thay vào cơng thức ta có: M1= 80.0,024+18 (1-0,024) = 19,488 + A hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết chất lỏng A = 3,58 10-8 [2 – 123] 994,8 Thay số λ = 3,58 10-8 3524,19 994,8 √ = 0,466 (W/m2 độ) 19,488 Do đó: Pr = 3524,19 0,250.10−3 0,466 = 1,89 5.3.2.4 Hiệu số nhiệt độ phía thành ống: ∆tT = tT1 − tT2 = q1 ∑ r Trong đó: SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 77 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân tT1, tT2: nhiệt độ thành ống nước phía hỗn hợp r1; r2: nhiệt trở cặn bẩn hai phía thành ống Tra bảng II.V.1 [2-4]: r1 = 0,000387 [m2.độ/W]: nhiệt trở cặn bẩn phía dung dịch r2 = 0,000232 [m2.độ/W]: nhiệt trở cặn bẩn phía bão hòa 𝛿: bề dày ống truyền nhiệt, 𝛿 = 10−3(𝑚) ∑ r: tổng nhiệt trở bên ống truyền nhiệt: Ống dẫn nhiệt làm vật liệu 12MX có λ = 50,2 W/m.độ ∑ 𝑟 = 𝑟1 + 𝑟2 + 𝛿 𝜆 [𝑚2 độ/𝑊] Thay số: 𝛿 10−3 ∑ 𝑟 = 𝑟1 + 𝑟2 + = 0,000387 + 0,000232 + = 0,00066[𝑚2 độ/𝑊] 𝜆 50,2 ∆tT =32230,29 0,66 10−3 = 21,27(oC) tT2 = 𝑡1 − ∆𝑡1 − ∆tT = 158,1 – 3,9 – 21,27 = 132,93(oC) ∆t2 = tT2 − t2tb = 132,93– 82,58 = 50,35(oC) 5.3.2.5 Tính chuẩn số Prt Pr = Cp μ λ Khi chênh lệch nhiệt độ tường vào dịng nhỏ 𝑃𝑟 𝑃𝑟𝑡 =1 Thay số: Nu = 0,021 1.100000,8 1,890,43 = 43,76 Do Ta có hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xốy: SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 78 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH λ 0,466 d 0,032 α2 = Nu = 43,76 5.3.2.6 PGS.TS.Nguyễn Minh Tân = 637,26 (W/m2 độ) Nhiệt tải riêng phía dung dịch: q2= 𝛼2 ∆𝑡2 = 637,26 50,35= 32086,041 (W/m2) Kiểm tra sai số: 𝜀1 = |𝑞1 − 𝑞2 | |32230,29 − 32086,04| = = 0,45 % 𝑞1 32230,29 Sai số nhỏ 5% nên chấp nhận giả thiết ∆t1 = 3,9 oC 5.3.3 Xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt Cơng thức tính: F= Q qtb [m2] Trong đó: - Q: nhiệt lượng trao đổi, Q = 1178453,89 W - qtb: nhiệt tải riêng trung bình phía dung dịch qtb = => 𝐹 = 𝑞1 + 𝑞2 32230,29 + 32086,04 = = 32158,165 (W/𝑚2 ) 2 1178453,89 32158,165 ≈ 36,65𝑚2 5.3.4 Xác định số ống, cách xếp ống thiết bị trao đổi nhiệt Số ống thiết bị trao đổi nhiệt xác định theo công thức n = 𝐹 𝑓 Trong + F = 36,88 m2 tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt + f = 𝜋 d h0: diện tích xung quanh ống truyền nhiệt, m2 + h0 = m chiều cao ống truyền nhiệt SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 79 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân 𝐹 36,65 𝑓 3,14 0,032 Thay số n = = = 122 (ống) Chọn xếp ống theo hình cạnh Quy chuẩn theo bảng số liệu V.II [3 – 48] ta có - Tổng số ống thiết bị n = 127 (ống) - Số hình cạnh hình - Số ống đường xuyên tâm hình cạnh b = 13 ống - Số ống cạnh hình cạnh a = 0,5 (b + 1) = ống Vận tốc lỏng chảy ống cần đạt ωt = Gđ π d2t n Trong + Gđ lưu lượng thể tích chất lỏng (m3) + dt = 0,032 m đường kính ống + Khối lượng riêng hỗn hợp lỏng 𝜌 = 1010,1 (kg/m3) Thay số ωt = 12600 3,14 0,0322 1010,1 127.3600 = 0,034 m/s Vận tốc giả thiết: 𝑊𝑔𝑡 = 𝑅𝑒 𝜇 10000.0,00025 = = 0,077 𝑚/𝑠 𝑑 𝜌 0.032.1010,1 Ta thấy: 𝑊𝑔𝑡 − 𝑊𝑡 0,077 − 0,034 = = 55,84% > 5% 𝑊𝑔𝑡 0,077 Ta phải chia ngăn để trình cấp nhiệt diễn chế độ xốy Số ngăn thiết bị 𝑥= ωt 0,077 = = 2,26 ω 0,034 SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 80 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân Vậy chia không gian ống thành ngăn Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm với thông số (bảng V.10 [4 – 44]): + Bề mặt truyền nhiệt đơn vị thể tích: 15 – 40 m2/m3 + Lượng kim loại cần cho đơn vị tải nhiệt: kg/m2 + Lượng kim loại cần cho đơn vị bề mặt đốt: 30 – 80 kg/m2 + Đường kính ống: d = 0,032 m + Dung dịch ống, đốt ống 5.3.5 Đường kính thiết bị Đường kính thiết bị xác định theo công thức D = t (b -1) + 4d Trong đó: + d = dn = 36 mm đường kính ngồi ống truyền nhiệt + t bước ống thường t = (1,2 – 1,5) d Chọn t = 1,4d = 1,5 0,036 = 0,054 m Thay số D = t (b – 1) + 4d = 0,054 (13 – 1) + 0,032 = 0,776 m Quy chuẩn D = 0,8 m SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 81 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân Thiết bị phụ 1178453,89 W 8264,18 W/m2 độ 32230,29 W m2 637,26 W/m2 độ 32158,17 W m2 36,65 m2 Ống truyền nhiệt 127 ống Đường kính thiết bị 800 mm ngăn 109519,81 kg/h Thiết bị gia Nhiệt lượng trao đổi nhiệt hỗn Hệ số cấp nhiệt nước ngưng hợp đầu tụ Nhiệt tải riêng nước ngưng tụ Hệ số cấp nhiệt hỗn hợp chảy xoáy Nhiệt tải riêng dung dịch Bề mặt truyền nhiệt Số ngăn Thiết bị Lượng nước lạnh cần ngưng tụ ngưng tụ Đường kính thiết bị 800 mm baromet Kích thước Chiều rộng 450 mm Bề dày Nhiều lỗ nhỏ với ngăn đường kính lỗ Bơm chân Bước lỗ t 2,3 mm Chiều cao thiết bị 1800 mm Đường kính ống baromet 300 mm Chiều cao ống baromet 8870 mm Cơng suất 3,75 kW khơng SVTH: HỒNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 82 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Đồ án QT&TB CNHH PGS.TS.Nguyễn Minh Tân KẾT LUẬN Sau thời gian cố gắng tìm đọc, tra cứu số tài liệu tham khảo, với giúp đỡ cô Nguyễn Minh Tân thầy cô giáo môn “Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học” em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế giao Qua trình em rút số nhận xét sau: -Việc tính tốn hệ thống cô đặc việc làm phức tạp, tỉ mỉ lâu dài Nó khơng u cầu người thiết kế phải có kiến thức thật sâu quá trình đặc phải biết thêm thiết bị phụ khác, các quy định vẽ kĩ thuật, … -Các cơng thức tính toán khơng cịn gị bó mơn học khác, mà dựa giả thiết điều kiện, chế độ làm việc thiết bị Bởi tính toán người thiết kế tính toán đến số ảnh hưởng điều kiện thực tế, nên đem vào hoạt động hệ thống có khả làm việc ổn định cao -Khơng có vậy, việc thiết kế đồ án mơn q trình thiết bị cịn giúp chúng em củng cố kiến thức quá trình đặc nói riêng q trình khác nói chung, nâng cao kĩ tra cứu, tính tốn, xử lí số liệu; trình bày cách khoa học, nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống -Việc thiết kế đồ án mơn học “Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học” hội cho sinh viên ngành hóa nói chung thân em nói riêng có hội làm quen với cơng việc kĩ sư hóa chất -Mặc dù cố gắng hoàn thành, song hạn chế tài liệu, đồng thời thân em cịn có hạn chế nhận thức kinh nghiệm thực tế nên khơng tránh khỏi thiếu sót q trình thiết kế Em mong nhận dẫn giúp đỡ thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: HOÀNG THỊ HỢP 20190842 Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn 83 C.vT.Bg.Jy.Lj.Tai lieu Luan vT.Bg.Jy.Lj van Luan an.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an.Tai lieu Luan van Luan an Do an Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhd.vT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.LjvT.Bg.Jy.Lj.dtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn.Stt.010.Mssv.BKD002ac.email.ninhddtt@edu.gmail.com.vn.bkc19134.hmu.edu.vn