hướng dãn làm chi tiết tháp chóp hay

Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP các ký hiệu chính đã sử dụng: G - Lu lợng các dòng vật chất tính theo khối lợng (kg/h). G F - Lu lợng hỗn hợp nguyên liệu đầu (kg/h). G P - Lu lợng sản phẩm đỉnh (kg/h). G w - Lu lợng sản phẩm đáy( kg/h). F - Lu lợng hỗn hợp nguyên liệu đầu (kmol/h). P - Lu lợng sản phẩm đỉnh (kmol/h). W- Lu lợng sản phẩm đáy (kmol/h). V - Lu lợng dòng hơi đi trong tháp (kmol/h). x k - Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng tại đĩa thứ k (phần mol). y k - Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi tại đĩa thứ k (phần mol). a k - Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng tại đĩa thứ k (phần khối lợng). v k - Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng tại đĩa thứ k (phần thể tích). - Chơng trình tính yêu cầu nhập các số liệu sau: V đ : Năng suất theo sản phẩm đỉnh, l/ngày. Vpt P : Nồng độ rợu ở sản phẩm đỉnh theo phần trăm thể tích. Vpt F : Nồng độ rợu ở hỗn hợp đầu theo phần trăm thể tích. Vpt W : Nồng độ rợu ở sản phẩm đáy theo phần trăm thể tích. III.2.1.1.Tính cân bằng vật liệu. Sau khi nhập xong số liệu, bớc đầu tiên ta tính cân bằng vật liệu của tháp. Vì khi hoà lẫn rợu với nớc thì thể tích sẽ giảm xuống vì vậy mà từ nồng độ theo phần trăm thể tích, ta tìm ra nồng độ phần trăm theo khối lợng (a F ,a P , a W ) bằng cách tra ở phụ lục [PL - 1.16]. Cân bằng vật liệu cho toàn tháp: Lợng sản phẩm đỉnh đợc tính: Đối với cấu tử dễ bay hơi: F.a F =P.a P +W.a W [II-144] WF F aa aa FP = W Kg/h Lợng sản phẩm đáy(W) đợc tính dựa vào công thức sau: F=P+W [II-144] W=F-P, (kg/h). III.2.1.1.2.Tính theo đơn vị mol. Chuyển % khối lợng sang nồng độ phần mol. 21 1 1 M a M a M a x PP P P + = , (phần mol) 21 1 1 M a M a M a x FF F F + = , (phần mol) 1 Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP 21 1 1 M a M a M a x WW W W + = , (phần mol) Trong đó: x p : Nồng độ rợu phần mol của sản phẩm đỉnh. x F : Nồng độ rợu phần mol của hỗn hợp rợu- nớc. x w : Nồng độ rợu phần mol của sản phẩm đáy. M 1 : Khối lợng mol của rợu etylic (kg/mol). M 2 : Khối lợng mol của nớc (kg/mol). Khối lợng mol trung bình của các hỗn hợp: + của sản phẩm đáy :M W =x W .M 1 +(1-x W )M 2 kg/kmol + của sản phẩm đỉnh :M P =x P .M 1 +(1-x P )M 2 kg/lmol + của sản hỗn hợp đầu :M F =x F .M 1 +(1-x F )M 2 kg/kmol Lợng sản phẩm tính theo kmol/h là: Lợng sản phẩm đỉnh: P P M P G = , (Kmol/h) Lợng sản phẩm đáy : W w M W G = , (Kmol/h) Lợng hỗn hợp đầu : F F M F G = , (Kmol/h) III.2.1.2. Xác định chỉ số hồi l u thích hợp: Theo phơng pháp xác định bằng đồ thị. III.2.1.2.1.Đ ờng cong cân bằng r ơu - n ớc: Số liệu đờng cân bằng rợu - nớc đợc tra ở [PL - 1.1] . III.2.1.2.2.Đ ờng làm việc : y=Ax +B [II-144] Trong đó : 1 X x + = R R A ; 1 X p + = R x B ; Với P X X G G R = ; G x :lợng sản phẩm lỏng hồi lu (Kmol/h). -Đờng làm việc đoạn chng là: x=A y+ B [II-144] Trong đó: LR R A x + + = X ' 1 ; LR L B + = X ' 1 2 Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP Với P F G G L = Ta thấy đờng làm việc đoạn luyện đi qua điểm có tọa độ y = x = x P và một điểm B cắt trục tung y tại điểm có tung độ: y = 1+ x P R x . Đờng làm việc đoạn chng đi qua điểm có tọa độ y=x=x W và một điểm nằm trên đờng làm việc đoạn luyện có hoành độ x=x F . Chỉ số hồi lu tối thiểu là: Ta có chỉ số hồi lu nhỏ nhất: FF FP X xy yx R = * * min [I-158] Với: y * F :nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi cân bằng với nồng độ pha lỏng x F của hỗn hợp đầu. Từ (x-y-t) tìm ra đợc y * F và cuối cùng tính đợc R xmin . Vẽ đờng làm việc ứng với các giá trị R x trong khoảng (1.2R xmin - 2.5 R xmin ) khác nhau ta tìm đợc số đĩa lý thuyết tơng ứng . Vẽ đồ thị sau : R x - N(R x +1) có dạng đờng cong, điểm cực tiểu chính là giá trị R th cần tìm. Vẽ đờng làm việc ứng với R th vừa tìm đợc và tìm đợc Số đĩa lý thuyết là N lt ,Số đĩa đoạn chng là N C ( đĩa). Số đĩa đoạn luyện là N l (đĩa). III.2.1.3. xác định đ ờng kính của tháp. Đờng kính của tháp đợc xác định theo công thức sau: tb tb V D 3600 4 = , (m) ; [II-181] Hay: tbyy tb g D ).( 0188.0 = , (m); [II-181] Trong đó: V tb :lợng hơi(khí) trung bình đi trong tháp,m 3 /h; ytb :tốc độ(khí) trung bình đi trong tháp,m/s; g tb :lợng hơi(khí) trung bình đi trong tháp,kg/h; ( y y ) tb :tốc độ(khí) trung bình đi trong tháp,kg/m 2 s; Do lợng hơi thay đổi theo chiều cao của tháp, nên ta phải tính lợng hơi trung bình cho riêng từng đoạn. III.2.1.3.1.Đ ờng kính đoạn luyện. III.2.1.3.1.1.L ợng hơi trung bình đi trong đoạn luyện. Đợc xác định theo công thức sau: 2 1 gg g d tb + = [II-181] Trong đó: g tb - lợng hơi trung bình đi trong đoạn luyện, Kmol/h hoặc kg/h g đ - lợng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp, Kmol/h hoặc kg/h g 1 - lợng hơi đi vào đĩa dới cùng của đoạn luyện, Kmol/h hoặc kg/h. 3 Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP III.2.1.3.1.1.1. L ợng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp. Ta có: g đ = G R + G P =G P (R x +1) [II-181] Trong đó: G R lợng lỏng hồi lu, kmol/h; R x chỉ số hồi lu thích hợp; III.2.1.3.1.1.2. L ợng hơi đi vào đĩa d ới cùng của đoạn luyện. g 1 lợng hơi đi vào đĩa dới cùng của đoạn luyện, với nồng đô cấu tử dễ bay hơi là y 1 G 1 lợng lỏng đối với đĩa thứ nhất, nồng độ là x 1 đợc xác định theo hệ phơng trình cân bằng nhiệt lợng và cân bằng vật liệu sau: = += += dd pp p rgrg GxxGyg GGg 11 1111 11 (*) [II-182] Trong đó: Trong các phơng trình trên ta coi x 1 = x F ; r 1 ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất, J/kmol hay J/kg; r đ ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi ra khỏi đĩa trên cùng của đoạn luyện, J/kmol hay J/kg; Ta có : r=r 1 y +(1-y)r 2 [II-182] Trong đó: r 1 ,r 2 ẩn nhiệt hóa hơi của rợu và nớc; y: nồng độ của rợu. xác định r 1 . Tại đĩa 1 có nhiệt độ là t F Từ (x-y-t) nội suy ra đợc t F C - Tra [PL - 6] có: r F 1 (J/kmol) - Tra [PL - 7] có :r F 2 (J/kmol) xác định r đ . Ta có nhiệt độ của đĩa thứ nhất của đoạn luyện chính là bằng nhiệt độ của sản phẩm đáy t P . Từ (x-y-t) nội suy ra đợc t P C. - Tra [PL - 6] có:r P 1 (J/kmol) - Tra [PL - 7] có:r P 2 (J/kmol) mặt khác y P = x P (phần mol); Thay các giá trị vào hệ (*) và giải hệ ta thu đợc kết quả sau: y 1 (phần mol) g 1 (kmol/h) G 1 (kmol/h) r 1 (J/kmol) Đổi g1 và gđ ra đơn vị kg/h. - khối lợng mol trung bình của đĩa cuối cùng của đoạn luyện là: M g = y 1 .M 1 +(1- y 1 ) M 2 , (kg/kmol). Nên: g 1 = g 1 . M g (kg/h) - Khối lợng mol trung bình của hỗn hợp tại đĩa trên cùng của đoạn luyện là M F (kg/kmol) 4 Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP Nên: g đ = g đ . M F (kg/h) - Do đó lợng hơi trung bình đi trong đoạn luyện là: g tb =0,5.(g 1 +g đ ),(kg/h). III.2.1.3.1.2.Tốc độ hơi trung bình đi trong đoạn luyện. Ta có: [ ] yxtbxtbtbyy h .065,0)( = , kg/m 2 .s [II-184] Trong đó: xtb , ytb : khối lợng trung bình của pha lỏng và pha khí, tính tại nhiệt độ trung bình, kg/m 3 . h: khoảng cách giữa các đĩa,m ; h đợc chọn theo đờng kính: D,m 0-0,6 0,6 1,2 1,2 1,8 >1,8 h,m 0,25 0,3 - 0,35 0,35- 0,45 0,45-0,6 - [ ] hệ số tính đến sức căng bề mặt: khi > 20dyn/cm thì [ ] =1; < 20dyn/cm thì [ ] = 0,8 Khối lợng trung bình của pha khí. [ ] T MyMy tbtb ytb .4,22 273)1( 2111 + = , kg/m 3 [II-183] Trong đó: T nhiệt độ trung bình của đoạn luyện,K; y tb1 nồng độ trung bình cấu tử dễ bay hơi, phần mol. Ta có: y tb1 =0,5(y c1 + y đ1 ) [II-183] Trong đó: y đ1 , y c1 :nồng độ tại đĩa tiếp liệu và đỉnh. y đ1 = y 1 (phần mol); y c1 = x P (phần mol) Nên y tb1 = (y đ1 + y c1 )/2, phần mol Từ y tb1 (phần mol), dựa vào (x-y-t) nội suy ra ta có: t tb C Khối lợng riêng trung bình của pha lỏng. Khối lợng riêng của hỗn hợp lỏng đợc tính theo công thức: 2 1 1 1 1 1 aa += [I-5] Trong đó: - khối lợng riêng của hỗn hợp ; 1 , 2 - khối lợng riêng của rợu và nớc; a 1 - nồng độ phần khối lợng của rợu trong hỗn hợp. Tại đĩa tiếp liệu: có t F C; a F (phần khối lợng). Tra [PL - 1.12] có : F 1 (kg/m 3 ) F 2 (kg/m 3 ) Do đó ta tìm đợc F (kg/m 3 ) Tại đĩa trên cùng: t P C; a P (phần khối lợng). 5 Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP Tra [PL - 1.12] có : P 1 kg/m 3 P 2 kg/m 3 Do đó ta tìm đợc P kg/m 3 Sức căng bề mặt. Sức căng bề mặt của hỗn hợp đợc xác định theo công thức: 2 2 1 1 1 aa += [I-299] Trong đó: , 1 , 2 - là độ nhớt của hỗn hợp, rợu và nớc dyn/cm; a 1 ,a 2 - nồng độ phần khối lợng của rợu và nớc trong hỗn hợp. Sức căng bề mặt đợc tính tại nhiệt độ trung bình tC Nồng độ trung bình của rợu trong đoạn luyện là: a 1 =0,5(a F +a P ),(phần khối lợng) - Tra [PL - 4] đợc 1 dyn/cm - Tra [PL - 5] đợc 2 dyn/cm. Vậy vận tốc hơi là: [ ] yxtbxtbtbyy h .065,0)( = Chọn h(m) đợc chọn ở bảng trên. ta có [ ] = 0,8 hoặc 1 ; ytb (kg/m 3 ); ytb (kg/m 3 ). Đờng kính đoạn luyện là:D l , m. Tính vận tốc trung bình của hơi trong đoạn luyện. Ta có : m V d , 785,0 = [IV-23] Trong đó: d là đờng kính,m; V lu lợng của pha hơi m 3 /h; vận tốc của hơi,m/s. g V = ; với: g là lợng khí đi trong thiết bị, kg/h; khối lợng riêng của khí,(kg/m 3 ). III.2.1.3.2.Đ ờng kính đoạn ch ng. III.2.1.3.2.1. L ợng hơi trung bình đi trong đoạn ch ng. Ta có lợng hơi trung bình là: 2 '' 1 ' gg g n tb + = [II-182] Trong đó: g n , g 1 lợng hơi đi ra khỏi và đi vào đoạn luyện, kg/h hoặc kmol/h. Mặt khác do lợng hơi đi ra khỏi đoạn chng bằng lợng hơi đi vào đoạn luyện nên: 2 ' 11 ' gg g tb + = [II-182] 6 Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP Lợng hơi đi vào đoạn chng, lợng lỏng G 1 và lợng lỏng x 1 đợc xác định theo hệ phơng trình cân bằng vật liệu và nhiệt lợng sau: == += += 11 ''' 1 ' 1 ' 1 ' 1 ' 1 ' 1 ' 1 ' 1 rgrgrg xGygxG GgG nn ww w [II-182] Trong đó: y 1 =y w - nồng độ cân bằng của cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng tơng ứng với nồng độ của pha lỏng là x w . Từ (x-y-t) và x W tra đợc y W phần mol. r 1 , r n - ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất và đĩa cuối cùng của đoạn chng. * xác định g 1 . tính ' 1 r . Nhiệt độ của đĩa đầu tiên của đoạn chng là t = t W C. - Tra [PL - 1.6] đợc r 1 W (J/kmol) - Tra [PL - 1.7] đợc r W 2 (J/kmol) tính ' 1 g ta có g 1 .r 1 = g 1 .r 1 nên 1 11 1 ' . ' r rg g = Có g 1 (kmol/h); r 1 (J/kmol); r 1 (J/kmol) Thay giá trị của g 1 vào hệ trên ta có kết quả: G 1 (kmol/h) x 1 (phần mol) Đổi g 1 ra đơn vị kg/h: khối lợng mol trung bình của hỗn hợp đi vào đĩa đầu tiên của đoạn chng là: M g = y W .M 1 +(1- y W ) M 2 (kg/kmol). Nên g 1 = g 1 . M g (kg/h) Do đó lợng hơi trung bình đi trong đoạn chng là: g' tb =0,5.(g 1 +g 1 )(kg/h). III.2.1.3.2.2. Tốc độ hơi trung bình đi trong đoạn luyện. [ ] yxtbxtbtbyy h '.'065,0)'( = ,kg/m 2 s [II-184] Khối lợng trung bình của pha khí. [ ] '.4,22 273)1( ' 21 T MyMy tbctbc ytb + = ,kg/m 3 [II-183] với T nhiệt độ trung bình của đoạn chng,K; y tbc nồng độ trung bình cấu tử dễ bay hơi, phần mol Ta có : y tbc =0,5(y c2 + y đ2 ) [II-183] Với y đ2 , y c2 : nồng độ tại đĩa tiếp liệu và đĩa đầu của đoạn chng. Ta có y c2 = y 1 =0,6116(phần mol); y đ2 = y 1 (phần mol) Từ y tbc phần mol dựa vào (x-y-t) tra ra ta có: t tb C Khối lợng riêng trung bình của pha lỏng. 7 Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP - Khối lợng riêng của hỗn hợp lỏng đợc tính theo công thức: 2 1 1 1 1 1 aa += [I-5] với khối lợng riêng của hỗn hợp ; 1, 2 khối lợng riêng của rợu và nớc; a nồng độ phần khối lợng của nớc trong hỗn hợp. - Tại đĩa tiếp liệu t F C; a F . Tra [PL - 1.12] đợc F 1 kg/m 3 Tra [PL - 1.13] đợc F 2 kg/m 3 - Tại đĩa đầu tiên t W C; a W . Tra [PL - 1.12] đợc W 1 kg/m 3 Tra [PL - 1.13] đợc W 2 kg/m 3 Vậy khối lợng riêng trung bình của pha lỏng là: xtb =0,5.( F + W ),(kg/m 3 ) Sức căng bề mặt. Sức căng bề mặt của hỗn hợp đợc xác định theo công thức: 2 2 1 1 1 aa += [I-299] Trong đó : , 1 , 2 - là độ nhớt của hỗn hợp ,rợu và nớc,dyn/cm; a 1 ,a 2 - nồng độ phần khối lợng của rợu và nớc trong hỗn hợp. Sức căng bề mặt đợc tính tại nhiệt độ trung bình tC Nồng độ trung bình của rợu trong đoạn chng là: a 1 =0,5(a F +a W ),(phần khối lợng) - Tra [PL - 1.4] đợc 1 dyn/cm - Tra [PL - 1.5] đợc 2 dyn/cm. Vậy vận tốc hơi là: [ ] yxtbxtbtbyy h '.'065,0)'( = Chọn h(m) theo bảng trên. ta có [ ]; xtb (kg/m 3 ); ytb kg/m 3 . nên ( y y ) tb kg/m 2 .s. - Đờng kính đoạn chng là: ( ) )( ' ' 0188,0 m g D tbyy tb C = Quy chuẩn D. Tính vận tốc trung bình của hơi trong đoạn chng. Ta có : m V d , 785,0 = [IV-23] Trong đó: d là đờng kính,m; V lu lợng của pha hơi m 3 /h; vận tốc của hơi,m/s. 8 Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP g V = ; với: g là lợng khí đi trong thiết bị.kg/h; khối lợng riêng của khí,kg/m 3 . III.2.1.4.xác định chiều cao của tháp. Có nhiều phơng pháp xác định chiều cao của tháp nhng trong đồ án này ta xác định theo phơng pháp vẽ đờng cong động học. Để đơn giản ta tính số đĩa thực tế khi hệ số chuyển khối không thay đổi, không tính đến ảnh hởng kéo theo chất lỏng. - Số đơn vị chuyển khối của 1 đĩa: T T n nn y y yy m = 1 [II-172] - Động lực trung bình của cùng đĩa đó là: nn nn nn n yy yy yy y T = + + * * 1 * 1 ln [II-172] Từ 2 biểu thức trên suy ra : nn nn y yy yy m T = + * 1 * ln [II-172] Hay: y m nn nn Ce yy yy yT == + * 1 * [II-172] Trong đó : y n+1 - nồng độ pha hơi đi vào đĩa; y n nồng độ pha hơi đi ra khỏi đĩa; y * n - nồng độ pha hơi cân bằng với lỏng trên đĩa có nồng độ x n . Xác định định số đĩa thực tế đợc thực hiện theo các bớc sau: III.2.1.4.1.Vẽ đ ờng cong cân bằng: y cb =f(x) và xây dựng đờng làm việc với chỉ số hồi lu thích hợp R x . Khối l ợng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng: Theo trên ta có: Khối lợng riêng trung bình của pha lỏng ở đoạn chng là xtb kg/m 3 Khối lợng riêng trung bình của pha lỏng ở đoạn luyện là xtb kg/m 3 . Khối l ợng mol trung bình của hỗn hợp lỏng là: - Nồng độ trung bình của rợu trong pha lỏng ở đoạn chng là: x tb =x W +x F (phần mol). - Nồng độ trung bình của rợu trong pha lỏng ở đoạn luyện là: x tb =x P +x F (phần mol). Do đó khối lợng mol trung bình của đoạn chng là: M tb = x tb .M 1 +(1-x tb ).M 2 , kg/kmol. Do đó khối lợng mol trung bình của đoạn luyện là: M tb = x tb . M 1 + (1-x tb ). M 2 , kg/kmol. Độ nhớt trung bình: Đợc tính theo công thức: 9 Vin CNSH - CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH CNTP 21 lg)1(lglg ààà xx += [I-84] Trong đó: à, à 1 à 2 - độ nhớt của hỗn hợp,của rợu và của nớc, tính theo cP; x - nồng độ phần mol của rợu trong hỗn hợp. Đối với đoạn ch ng: Tra ở [PL - 1.8] đợc à 1 , N.s/m 2 ; Tra ở [PL - 1.9] đợc à 2 , N.s/m 2 ; Đối với đoạn luyện: Tra ở [PL - 1.8] đợc à 1 N.s/m 2 ; Tra ở [PL - 1.9] đợc à 2 N.s/m 2 . Hệ số khuếch tán ở nhiệt độ t đợc xác định theo công thức: D t =D 20 [1+ b(t-20)] [II-134] Với à 3 2,0 =b ; Trong đó: à - độ nhớt dung môi ở 20C,cP ;à=à 2 , cP; - khối lợng riêng của dung môi ở 20C, kg/m 3 ; Tra ở [PL - 1.13] đợc , (kg/m 3 ) Chuẩn số Pran là: xx x x D à =Pr Vận tốc trung bình của pha hơi Theo phần trên ta có: Vận tốc trung bình của pha hơi trong đoạn chng là C m/s. Vận tốc trung bình của pha hơi trong đoạn chng là L m/s Khối l ợng riêng trung bình của pha khí là: Theo phần trên ta có: Khối lợng riêng trung bình của pha khí trong đoạn chng là: ytb , kg/m 3 . Khối lợng riêng trung bình của pha khí trong đoạn luyện là: ytb , kg/m 3 . Độ nhớt trung bình: Độ nhớt trung bình của hỗn hợp khí đợc tính theo công thức: 2 22 1 11 ààà MmMm M hh hh += [I-85] Trong đó: à hh , à 1 , à 2 là độ nhớt của hỗn hợp khí, của rợu và nớc; M hh , M 1 , M 2 là khối lợng phân tử của hỗn hợp, của rợu và nớc; m 1 , m 2 nồng độ của rợu và nớc, tính bằng phần thể tích. Ta coi nồng độ thể tích chính là bằng nồng độ phần mol. - Đối với đoạn chng: Nồng độ trung bình của rợu trong pha hơi ở đoạn chng y tbc phần mol. Nên khối lợng phân tử của hỗn hợp là: M hh =M 1 .y tbc +M 2 (1-y tbc ) 10 [...]... CNTP CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH Số đĩa đoạn chng là NC Vậy chi u cao của tháp là: H = Nt.(Hđ+) +(0,8-1) Trong đó: -chi u dày của đĩa, =0,005, m Hđ-khoảng cách giữa các đĩa, tra ở [II-169] có Hđ , m 0,8-1là khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy, chọn 0,8 III.2.2 Tính cân bằng nhiệt: Vì tháp tinh luyện, có hỗn hợp đầu đợc bơm từ tháp thứ 2 đến nên có nhiệt độ bằng nhiệt độ sôi của hỗn hợp, nên không... nhiệt của tháp, đã đợc tính đến nhiệt lợng của hỗn hợp đầu, cần phải mang vào tháp III.2.2.1 Cân bằng nhiệt lợng của tháp: Tổng lợng nhiệt mang ra bằng tổng lợng nhiệt mang vào III.2.2.1.1 Phơng trình cân bằng nhiệt: QF+QD2+QR=Qy+QW+Qm2+Qng2 [II-197] Trong đó : QD2- Nhiệt lợng do hơi đốt mang vào tháp: QD2=D2.2=D2(r2+2C2) [II-196] Với : D2: lợng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch ở đáy tháp, kg/h;... (kg/s) f - diện tích làm việc của đĩa Tính f: Ta có: f = F-(n.fh +m.fch) [II-173] Trong đó: fh mặt cắt ngang của ống hơi, m2; fch mặt cắt ngang của ống chảy chuyền, m2; n, m số ống hơi và ống cháy chuyền; F mặt cắt tự do của thiết bị, m2 F= D 2 = m2 4 Ta có với đờng kính của tháp là D (m) tra ở [III-104] ta có : + số chóp trong mỗi đĩa là n; + diện tích chảy chuyền là fchm2; + đờng kính chóp d mm Tra [III-118]... lợng nớc lạnh cần tiêu tốn, kg/h t1,t2 - nhiệt độ và cửa ra của nớc làm lạnh, C Chọn: t2=45C, t1=25C Cn nhiệt dung riêng của nớc ở nhiệt độ trung bình: t=0,5(t1+t2)=35C ; r-ẩn nhiệt ngng tụ của hỗn hợp Theo trên ta có r J/kg; P kg/h; Rx Cn= Cn 4,1868.103 J/kg.độ Thay số vao ta đợc: Gn1 , kg/h III.2.2.3 Cân bằng nhiệt lợng của thiết bị làm lạnh: Thiết bị ngng tụ chỉ ngng tụ lợng hồi lu Ta có : P[r+CP(t1-t2)]=Gn3Cn(t2-t1)... QT&TB CNSH Hỗn hợp đi ra ở đỉnh tháp là hỗn hợp hơi với nồng độ cấu tử dễ bay hơi là y=xP; nhiệt độ của hỗn hợp là t = tPC Ta có khối lợng riêng của hỗn hợp là: = [ y.M 1 + (1 y) M 2 ].273 kg/m3 22,4(273 + t ) [II-183] Khối lợng hỗn hợp đầu đi ra ở đỉnh tháp: gđ=(Rx+1).P kg/h Với : Rx chỉ số hồi lu; P khối lợng sản phẩm đỉnh, kg/h Lu lợng của hỗn hợp là : V = gd m3/h hay V m3/s Chọn vận tốc hơi là... W1 kg/m3 Tra [PL -1.12] đợc W2 kg/m3 Lu lợng của hỗn hợp là: Thay số vào ta có: V, m3/h Hay V, m3/s Chọn vận tốc là = 0,3, m/s Đờng cân bằng của hệ thông cồn êtylic - nớc trong dải rộng của nồng độ, thể hiện tính không tuyến tính rất rõ nét Dựa trên các kết quả nghiên cứu của Xtabnhicov V.H và Sgancov P.X toàn bộ đờng cân bằng có thể chia thành 7 đoạn [X] STT Giới hạn đoạn Dới Trên 1 0.0 0.0025 2... QD2-Qng2-Qxq2=Qy+QW-QR-QF Hay: D2.2-D2 C2.2- 0,05.D2 r2= Qy+QW-QR-QF Ta có : D2 = Qy + Q W - Q R - Q F 0,95.r2 Nhiệt lợng do hơi mang ra: Qy= P(1+Rx).d , J/h 13 (**) Vin CNSH - CNTP CNTP ỏn Chng ct Cn B mụn QT&TB CNSH nhiệt lợng do sản phẩm đỉnh hồi lu mang vào: QR= GR.CR.tR, J/h Nhiệt lợng do sản phẩm đáy mang ra: QW= W.CW.tW , J/h Ta có nhiệt lợng do hỗn hợp đầu mang vào là QF J/h Thay số vào phơng trình... riêng của hỗn hợp; 1, 2 - khối lợng riêng của rợu và nớc; a1 - nồng độ phần khối lợng của rợu trong hỗn hợp Tra [PL - 1.12] đợc P1 kg/m3 Tra [PL - 1.13] đợc P2 kg/m3 Lu lợng của hỗn hợp là: Thay số vào ta có: V, m3/h Hay V, m3/s Chọn vận tốc là = 0,3m/s III.2.3.3 Đờng kính ống tháo sản phẩm đáy Hỗn hợp đợc tháo là hỗn hợp lỏng có nồng độ rợu là x = xW; Nhiệt độ của hỗn hợp là t=tPC Lợng sản phẩm đáy... đỉnh đã ngng tụ.Theo trên CP J/kg.độ t1=tP C Thay số vào ta đợc: Gn3kg/h III.2.3.Tính đờng kính ống dẫn Đờng kính của ống dẫn đợc tính theo công thức sau: d= V ,m 0,785. Trong đó: V - là lu lợng của các chất chuyển động trong ống, m3/s -vân tốc của các chất trong ống, m/s III.2.3.1 Đờng kính ống dẫn sản phẩm đỉnh: ống dẫn sản phẩm đỉnh là ống nối giữa nắp tháp và thiết bị ngng tụ 14 [IV-23] Vin CNSH... có với đờng kính của tháp là D (m) tra ở [III-104] ta có : + số chóp trong mỗi đĩa là n; + diện tích chảy chuyền là fchm2; + đờng kính chóp d mm Tra [III-118] đợc số máng chảy chuyền là m; Từ đờng kính chóp tra [III-81] đợc đờng kính ống hơi là dh, mm Ta có f h = d h , (m 2 ) 4 Cy đợc tính theo công thức sau: Cy = e m yT [II-132] III.2.1.4.6.Tính đoạn BC theo công thức: BC = AC Cy III.2.1.4.7.Dựa vào . phẩm đáy theo phần trăm thể tích. III.2.1.1.Tính cân bằng vật liệu. Sau khi nhập xong số liệu, bớc đầu tiên ta tính cân bằng vật liệu của tháp. Vì khi hoà lẫn rợu với nớc thì thể tích sẽ giảm. t , 0 C 0 < t 40 , = 75.600013 - 0.130001.t - 0.000500.t 2 17 Viện CNSH - CNTP Đồ án Chưng cất Cồn Bộ môn QT&TB CNSH CNTP 40 < t ≤ 80 , σ = 75.800000 - 0.145000.t - 0.000250.t 2 . 0.000011.t 2 160 < t 200 , à = 0.459200 - 0.002363.t + 0.000004.t 2 Tài liệu tham khảo 1. Tập thể tác giả. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1 Nxb KHKT-Hà Nội 1992 II- Hiệu đính Pts