Một trong các phương pháp đó là cô đặc: Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi ở nhiệt độ sôi với mục đích:- Thu dung môi ở dạng nguy
GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
Tổng quan về nguyên liệu
- Natri hydroxide (công thức hóa học: NaOH) hay thường gọi là xút hoặc xút ăn da hay là kiềm NaOH (kiềm ăn da) là một hợp chất vô cơ của Natri Ở dạng nguyên chất là chất rắn màu trắng, có dạng tinh thể, khối lượng riêng 2,1 g/cm 3 , nóng chảy ở 318°C (519K) và sôi ở 1390°C (1663K) dưới áp suất khí quyển NaOH tan tốt trong nước (1110g/l ở 20°C) và sự hòa tan tỏa nhiệt mạnh NaOH ít tan hơn trong các dung môi hữu cơ như metanol, etanol … NaOH rắn và dung dịch NaOH đều dễ hấp thụ CO2 từ không khí nên chúng cần được chứa trong các bình có nắp kín.
- Dung dịch NaOH là một base mạnh, có tính ăn da và có khả năng ăn mòn cao Vì vậy ta cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị và đảm bảo an toàn lao động trong quá trình sản xuất NaOH.
- Ngành công nghiệp sản xuất NaOH là một trong những ngành sản xuất hóa chất cơ bản và lâu năm Nó đóng vai trò to lớn trong sự phát triển của các ngành công nghiệp khác như dệt, tổng hợp tơ nhân tạo, lọc hóa dầu, giấy, dệt nhuộm, xà phòng và chất tẩy rửa,… Natri hydroxide cũng được sử dụng chủ yếu trong phòng thí nghiệm.
- Trước đây trong công nghiệp, NaOH được sản xuất bằng cách cho Ca(OH)2 tác dụng với dung dịch Na2CO3 loãng và nóng Ngày nay, người ta dùng phương pháp hiện đại là điện phân dung dịch NaCl bão hòa Tuy nhiên, dung dịch sản phẩm thu được thường có nồng độ rất loãng, gây khó khăn trong việc vận chuyển đi xa Để thuận tiện cho chuyên chở và sử dụng, người ta phải cô đặc dung dịch NaOH đến một nồng độ nhất định theo yêu cầu.
Tổng quan về quá trình cô đặc
2.1 Khái niệm, mục đích và đặc điểm quá trình cô đặc:
- Cô đặc là quá trình tăng nồng độ chất rắn hòa tan trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử bằng cách làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi.
- Mục đích của quá trình cô đặc:
+ Làm tăng nồng độ chất tan
+ Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh)
+ Thu dung môi ở dạng nguyên chất (cất nước)
- Quá trình cô đặc thường tiến hành ở dạng sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên bề mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị.
- Quá trình cô đặc thường được tiến hành ở nhiệt độ sôi, tương ứng với mọi áp suất khác nhau (áp suất chân không, áp suất thường và áp suất dư) :
+ Cô đặc ở áp suất chân không: Thường được dùng cho các dung dịch dễ bị biến tính ở nhiệt độ cao Ở điều kiện áp suất chân không, nhiệt độ sôi của dung dịch thấp nên hiệu số nhiệt độ hữu ích lớn dẫn đến giảm bề mặt trao đổi nhiệt cho thiết bị. Ngoài ra có thể tận dụng nhiệt từ các quá trình khác.
+ Cô đặc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển: Thường dùng cho các dung dịch không bị phân hủy ở nhiệt độ cao như các dung dịch của muối vô cơ Hơi thứ của quá trình này được sử dụng để gia nhiệt cho các nồi cô đặc khác hoặc cho các quá trình đun nóng khác.
+ Cô đặc ở áp suất khí quyển: Hơi thứ không được sử dụng mà được thải ra ngoài không khí Đây là phương pháp đơn giản nhưng không kinh tế (thiết bị hở)
- Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở một nồi hoặc hệ thống nhiều nồi, có thể làm việc liên tục hay gián đoạn Hơi thứ bay ra trong quá trình cô đặc thường là hơi nước, gọi là hơi thứ, thường có nhiệt độ cao, ẩn nhiệt hóa hơi lớn nên được sử dụng làm hơi đốt cho các nồi cô đặc.
+ Cô đặc một nồi: Chỉ dùng khi năng suất thấp và khi không dùng hơi thứ làm chất tải nhiệt để đun nóng.
+ Cô đặc nhiều nồi: Là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó có ý nghĩa về mặt sử dụng nhiệt.
2.2 Các phương pháp cô đặc:
- Có hai phương pháp cô đặc:
+ Phương pháp nhiệt: Dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi nước dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng dung dịch.
+ Phương pháp lạnh: Khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tùy vào tính chất của cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tín xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp.
Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm các loại thiết bị cô đặc đun nóng bằng hơi nước được dùng phổ biến, loại này gồm có hai phần chính:
+ Bộ phận đun sôi dung dịch (phòng đốt) trong đó bố trí bề mặt truyền nhiệt để đun sôi dung dịch.
+ Bộ phận bốc hơi: Là một phòng trống, ở đây hơi thứ được tách khỏi hỗn hợp lỏng- hơi của dung dịch sôi Tùy theo độ cần thiết người ta có thể tạo thêm bộ phận phân ly hơi-lỏng ở trong phòng hơi hoặc ở trên ống dẫn hơi thứ, để thu hồi các hạt dung dịch bị hơi thứ mang theo.
Người ta thường tiến hành phân loại thiết bị cô đặc theo các cách sau:
+ Theo sự bố trí bề mặt đun nóng: nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng.
+ Theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng hơi (hơi nước bão hòa, hơi quá nhiệt), bằng khói lò, chất tải nhiệt có nhiệt độ cao (dầu, nước ở áp suất cao ), bằng dòng điện. + Theo chất độ tuần hoàn của dung dịch: tuần hoàn cưỡng bức, tuần hoàn tự nhiên… + Theo cấu tạo bề mặt truyền nhiệt: vỏ bọc ngoài ống xoắn, ống chùm.
2.3.1 Thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm:
- Phần dưới của thiết bị là phòng đốt gồm có các ống truyền nhiệt và ở tâm có ống tuần hoàn tương đối lớn Dung dịch đi bên trong ống, hơi đốt đi vào khoảng trống phía ngoài ống Phía trên phòng đốt là phòng tách hơi thứ khỏi hỗn hợp hơi-lỏng còn gọi là buồng bốc Trong buồng bốc có bộ phận tách bọt dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo.
+ Ưu điểm: Cấu tạo đơn giản, dễ cọ rửa và sửa chữa Thường được sử dụng để cô đặc các dung dịch có độ nhớt lớn, dung dịch có thể có nhiều váng, cặn…
+ Nhược điểm: Tốc độ tuần hoàn còn bé, hệ số truyền nhiệt thấp.
2.3.2 Hệ thống cô đặc nhiều nồi xuôi chiều:
- Trong hệ thống cô đặc nhiều nồi, nồi đầu thường làm việc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển, các nồi sau làm việc ở áp suất chân không.
- Nguyên tắc hoạt động: Nồi đầu dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi thứ bốc lên ở nồi này được đưa vào làm hơi đốt của nồi thứ hai, hơi thứ của nồi thứ 2 được đưa vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi trước đến nồi sau, qua mỗi nồi nồng độ của dung dịch tăng lên do dung môi bốc hơi một phần 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 một lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch Vì vậy, dung dịch trước khi đưa vào nồi đầu cần được đun nóng sơ bộ bằng hơi phụ hoặc hơi nước ngưng tụ.
+ Ưu điểm: Dung dịch tự chuyển từ nồi trước sang nồi sau do sự chênh lệch áp suất giữa các nồi Nồng độ dung dịch tăng qua các nồi.
Quy trình công nghệ
- Dung dịch từ thùng chứa hỗn hợp đầu được bơm lên thùng cao vị, rồi vào thiết bị gia nhiệt, sau khi qua lưu lượng kế Lúc này hơi đốt đã được đưa vào thiết bị gia nhiệt để cấp nhiệt Sau khi vào thiết bị gia nhiệt, dung dịch ở trạng thái sôi được bơm bơm vào buồng đốt của nồi cô đặc 1 thông qua ống tuần hoàn và bơm tuần hoàn Hơi thứ bốc ra từ nồi 1 đi vào phòng đốt của nồi 2.
- Dung dịch sau khi cô đặc từ nồi 1 tự di chuyển sang buồng đốt nồi cô đặc 2 Hơi cấp nhiệt cho nồi 1 là hơi đốt, hơi thứ nồi 1 dùng làm hơi đốt cho nồi 2.
- Nước ngưng được lấy ra bên dưới thiết bị cô đặc, thiết bị gia nhiệt, khí không ngưng được tháo ra định kỳ.
- Hơi thứ nồi 2 sau khi vào thiết bị ngưng tụ còn 1 lượng khí không ngưng sẽ được đưa vào bộ phận thu hồi bọt đẻ tách bọt, khí không ngưng được đưa ra ngoài.
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
Số liệu ban đầu
Nhiệm vụ: Tính toán và thiết kế hệ thống thiết bị cô dặc hai nồi xuôi chiều ống tuần hoàn trung tâm để cô đặc dung dịch NaOH.
- Các số liệu ban đầu:
+ Năng suất dung dịch đầu: Gđ = 36000 kg/h.
+ Nồng độ đầu: xđ = 5 % khối lượng.
+ Nồng độ cuối: xc = 30 % khối lượng.
+ Áp suất hơi tuyệt đối của hơi đốt nồi đầu: Phđ1 = 4 at.
+ Áp suất hơi ngưng tụ: Pnt = 0,2 at.
- Các kí hiệu thường dùng trong bài:
+ Gđ, Gc là lượng dung dịch lúc đầu và cuối, tính theo: kg/h.
+ xđ, xc là nồng độ đầu và cuối của dung dịch, tính theo: % khối lượng.
+ W là lượng dung môi nguyên chất bốc hơi khi nồng độ dung dịch thay đổi từ xđ đến xc, tính theo: kg/h.
+ W1, W2 là lượng hơi thứ bay ra ở các nồi, tính theo: kg/h.
Cân bằng vật liệu
2.1 Tính lượng hơi thứ bốc trong quá trình cô đặc: Áp dụng phương trình cân bằng vật chất Coi quá trình bay hơi không kéo theo chất hòa tan theo hơi thứ:
Gđ = Gc + W (1) Viết cho cấu tử phân bố:
2.2 Tính sự phân bố hơi thứ trong các nồi:
Chọn tỷ lệ phân bố hơi thứ trong các nồi như sau:
Vậy lượng hơi thứ bốc ra từ mỗi nồi:
2.3 Nồng độ dung dịch sau khi ra khỏi mỗi nồi:
Nồng độ nồi 1: x1 ¿ G G đ x đ đ −W 1 = 36000−14666.536000.5 = 8.44 % khối lượng
2.4 Phân bố áp suất làm việc trong mỗi nồi:
+ Gọi P1, P2 và Pnt là áp suất hơi đốt của nồi 1, nồi 2 và áp suất ngưng tụ của thiết bị ngưng tụ Baromet.
+ ∆ p1, ∆ p2 là hiệu số áp suất của nồi 1 so với nồi 2 và của nồi 2 so với thiết bị ngưng tụ.
+ ∆ plà hiệu số áp suất cho toàn bộ hệ thống.
Chọn áp suất hơi đốt nồi 1: Phđ1 = 4 at.
Chọn áp suất thiết bị ngưng tụ Baromet: Pnt = 0,2 at.
Giả sử sự giảm áp suất trong các nồi là không bằng nhau và giảm theo tỷ lệ sau:
Hiệu số áp suất trong toàn bộ hệ thống:
Mà hiệu số áp suất trong toàn bộ hệ thống:
1,5+1=1,52 at Vậy áp suất hơi đốt trong nồi 2:
2.5 Phân bố nhiệt độ trong mỗi nồi:
+ Gọi thđ1, thđ2, tnt là nhiệt độ hơi đốt đi vào nồi 1, nồi 2 và thiết bị ngưng tụ.
+ Gọi tht1, tht2 là nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 1 và nồi 2.
Coi sự tổn thất nhiệt độ do mất khi vận chuyển hơi từ thiết bị này sang thiết bị khác là 1°C.
Do đó: tht1 = thđ2 + 1 (5) tht2 = tnt + 1 (6) Vậy từ áp suất hơi đốt nồi 1 và nồi 2 (Phđ1 và Phđ2) đã biết tra được nhiệt độ hơi đốt nồi
1 và nồi 2 (thđ1 và thđ2)
Dựa vào công thức (5) và (6) để xác định nhiệt độ hơi thứ nồi 1 và nồi 2 (tht1 và tht2), từ đó xác định được áp suất hơi thứ nồi 1 và nồi 2 (Pht1 và Pht2)
Các số liệu tra bảng I.251, trang 314 STQTTB tập 1:
Bảng 1: Nhiệt độ hơi nước bão hòa theo áp suất.
Nồi 1 Nồi 2 Thiết bị Baromet Áp suất (at)
Nhiệt độ (°C) Áp suất (at)
Nhiệt độ (°C) Áp suất (at)
Tổn thất nhiệt độ trong hệ thống cô đặc bao gồm: tổn thất nhiệt độ do nồng độ ở áp suất khác nhau, tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh và tổn thất nhiệt độ do sức cản thủy lực trong các ống gây nên.
2.6.1 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ: Δ’
Hiệu số nhiệt độ sôi của dung dịch và nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở cùng một áp suất được gọi là tổn thất nồng độ.
∆ ' ( P mặt thoáng )=t sdd ( P mặt thoáng )−t sdm(P mặt thoáng)
Áp dụng công thức Tisencô (VI.10, trang 59 STQTTB tập 2):
+ Δ’0 là tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung mỗi ở áp suất thường.
+ f,2T 2 r (VI.11, trang 59 STQTTB tập 2) + T là nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc, J/kg.
+ R là ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc, J/kg.
Dựa vào bảng (VI.2, trang 67 STQTTB tập 2) ta biết được tổn thất nhiệt độ ∆ ' 0 theo nồng độ a (% khối lượng).
Bảng 2: Tổn thất nhiệt do nồng độ.
Nồng độ dung dịch: x (% khối lượng) 8,44 30
Dựa vào bảng (I.251, trang 314 STQTTB tập 1) ta xác định được nhiệt hóa hơi r.
Bảng 3: Ẩn nhiệt hóa hơi.
Nồi 1 Nồi 2 Áp suất làm việc (at) 1,72 0,2
Tổn thất nhiệt độ do nồng độ của mỗi nồi:
Vậy tổng tổn thất nhiệt độ do nồng độ của hai nồi:
2.6.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh: Δ’’
Tổn thất nhiệt độ Δ’’ bên trong ống truyền nhiệt do nhiệt độ sôi ở đáy thiết bị cô đặc luôn luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung dịch ở trên mặt thoáng Người ta thường tính áp suất ở khoảng giữa ống truyền nhiệt.
Hiệu số nhiệt độ của dung dịch ở giữa ống truyền nhiệt và trên mặt thoáng gọi là tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh gây ra.
+ tsdd (P mặt thoáng) là nhiệt độ sôi ứng với Ptb.
+ tsdd (P0)là nhiệt độ sôi của dung dịch trên bề mặt thoáng chính bằng nhiệt độ sôi của hơi thứ + tổn thất nhiệt độ do nồng độ gây ra
Áp suất thủy tĩnh ở lớp giữa của khối chất lỏng cần cô đặc:
P tb =P 0 +( ∆ h+ h 2) ρ dds g (VI.12 trang 60, STQTTB tập 2)
+ Ptb là áp suất trung bình tại nửa ống truyền nhiệt, N/m 2
+ P0 là áp suất hơi thứ trên bề mặt dung dịch, N/m 2
+ Δh là chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng của dung dịch Chọn ∆ h = 0,5 m.
+ h là chiều cao của ống truyền nhiệt Chọn h = 4 m.
+ ρdds là khối lượng riêng của dung dịch sôi, kg/m 3
Với: ρ dds(ở áp suấtlàm việc)=ρ dd(ở áp suất khí quyển)
+ g là gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s 2
P tb =P 0 ( ∆ h+ h 2 ) ρ dd(ở áp suất khí quyển)
2.10 4 (at) Nhiệt độ sôi của dung dịch ở áp suất P0: t sdd ( p=1,29 ) =t ht 1 +∆ ' 1 4,6+2,47° C t sdd ( p=0,2 ) =t ht 2 +∆ ' 2 Y,7+12,9=7 2.6°C
Bảng số liệu nhiệt độ sôi của dung dịch, khối lượng riêng của dung dịch NaOH ở áp suất khí quyển (Tra bảng I.23, trang 35 STQTTB tập 1), áp suất hơi thứ trên bề mặt dung dịch và áp suất hơi nước bão hòa theo nhiệt độ (Tra bảng I.250, trang 312 STQTTB tập 1).
Nhiệt độ sôi dung dịch ở P0
(°C) ρdd (kg/m 3 ) Áp suất hơi thứ trên mặt thoáng (at) Áp suất hơi nước bão hòa (kg/m 3 )
Vậy áp suất trung bình tại nửa ống truyền nhiệt của mỗi nồi:
Tìm nhiệt độ sôi trung bình (t ° s) của dung dịch NaOH ứng với áp suất trung bình (Ptb) ta dùng công thức Babo (Theo CT VI.11a, trang 59 STQTTB tập 2).
+ P là áp suất hơi bão hòa của dung môi trên bề mặt thoáng của dung dịch, at. + P0 là áp suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất, at.
Tính ts1 ứng với Ptb1 ớ nồi 1: Biết ở áp suất 1 at dung dịch sôi ở 102,4 °C. Ở 102,4°C, P0 = 1,128 at (áp suất tuyệt đối) (Theo bảng I.250, trang 312 STQTTB tập 1).
Nhiệt độ sôi của nước ở áp suất 2,016 at là 119,8°C (Tra bảng I.251, trang 314
Tính ts2 ứng với Ptb2 ớ nồi 2: Biết ở áp suất 0,2 at dung dịch sôi ở 117,5°C. Ở 117,5°C, P0 = 0,74 at (áp suất tuyệt đối), (Theo bảng I.250, trang 312 STQTTB tập 1).
Nhiệt độ sôi của nước ở áp suất 0,686 at là 92,6 °C (Tra bảng I.251, trang 314 STQTTB tập 1) Vậy ts2 = 92,6 °C.
Nhiệt độ sôi ứng với áp suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch ở nồi 1: t01 t 01 =t ht 1 +∆ ' 1 4,6+2,47° C
Nhiệt độ sôi ứng với áp suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch ở nồi 2: t02 t 02 =t ht 2 +∆ ' 2 Y,7+12,9r,6°C
Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh ở mỗi nồi:
Vậy tổng tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh của hai nồi:
2.6.3 Tổn thất nhiệt độ do trở lực của đường ống: ∆’’’
Chấp nhận tổn thất nhiệt độ trên các đoạn ống dẫn dây thứ từ nồi này sang nồi kia và từ nồi cuối đến thiết bị ngưng tụ là 1°C Do đó:
Vậy tổng tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống của hai nồi:
2.6.4 Tổn thất chung trong toàn bộ hệ thống:
2.7 Hiệu số nhiệt độ hữu ích cho toàn bộ hệ thống và phân bố cho từng nồi:
2.7.1 Hiệu số nhiệt độ hữu ích cho toàn bộ hệ thống:
+ Với: ∆ t ch là hiệu số nhiệt độ chung, ∆ t ch =t hđ 1 −t nt
2.7.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích cho từng nồi:
Tổng tổn thất nhiệt độ ở nồi 1:
Tổng tổn thất nhiệt độ ở nồi 2:
2.8 Nhiệt độ hơi đốt, hơi thứ và nhiệt độ sôi của dung dịch trong từng nồi:
Nồi Nhiệt độ hơi đốt Nhiệt độ sôi dung dịch Nhiệt độ hơi thứ
Cân bằng nhiệt lượng
3.1 Nhiệt dung riêng: C (J/Kg.độ)
3.1.1 Nhiệt dung riêng của dung dịch trước khi cho vào nồi cô đặc: C đ
Vì dung dịch đầu có nồng độ xđ =5% < 20%, nên ta áp dụng công thức: (Theo CT
3.1.2 Nhiệt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 1: C 1 = C c1
Vì dung dịch cuối nồi 1 có nồng độ xc1 = 8,84% < 20%, nên ta áp dụng công thức: (Theo CT I.43, trang 153 STQTTB tập 1)
3.1.3 Nhiệt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 2: C 2 = C c2
Vì dung dịch cuối nồi 2 có nồng độ xc2 = 30% > 20%, nên ta áp dụng công thức: (Theo CT I.44, trang 153 STQTTB tập 1)
- Trong đó: Cht là nhiệt dung riêng chất hòa tan khan, J/Kg.độ.
Nhiệt dung riêng của NaOH tính theo công thức:
M.Cht = n1.c1 + n2.c2 + n3.c3 (*) (Theo CT I.41, trang 152 STQTTB tập 1)
Dựa vào bảng (I.41, trang 152 STQTTB tập 1) ta biết được nhiệt dung riêng các nguyên tố (J/Kg.độ)
MNaOH Nhiệt dung riêng (J/Kg.độ) n1= n2 = n3
Thay vào (*) ta được: Cht = 1310,75 (J/Kg.độ)
Nhiệt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 2:
3.1.4 Nhiệt dung riêng nước ngưng nồi 1:
Nhiệt dung riêng nước ngưng nồi 1 ứng với nhiệt độ của hơi đốt nồi 1: thđ1 = 142,8 °C
Tra bảng I.249, trang 311 STQTTB tập 1: Cn1 = 4294,0 (J/Kg.độ)
3.1.5 Nhiệt dung riêng nước ngưng nồi 2:
Nhiệt dung riêng nước ngưng nồi 2 ứng với nhiệt độ của hơi đốt nồi 2: thđ1 = 113,6 °C
Tra bảng I.249, trang 311 STQTTB tập 1: Cn2 = 4239,1 (J/Kg.độ)
Nhiệt lượng riêng (hàm nhiệt) của hơi đốt: I
Nhiệt lượng riêng (hàm nhiệt) của hơi thứ: i
Dựa vào bảng (I.250, trang 312 STQTTB tập 1) ta biết được nhiệt lượng riêng của dung dịch:
Bảng 4: Bảng số liệu nhiệt lượng mỗi nồi.
Hơi thứ Dung dịch thđi (°C) I (J/Kg) thti (°C) i (J/kg) tsi ((°C)
3.3 Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng:
+ D: Lượng hơi đốt dùng cho hệ thống, Kg/h.
+ Gđ , Gc: Lượng dung dịch đầu và cuối, Kg/h.
+ W1, W2: Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 1, nồi 2, Kg/h.
+ Cđ, C1, C2: Nhiệt dung riêng của dung dịch trước khi cô đặc, sau khi ra khỏi nồi 1 và sau khi ra khỏi nồi 2.
+ I1, I2: Hàm nhiệt hơi đốt vào nồi 1, nồi 2, J/kg.
+ i1, i2: Hàm nhiệt hơi thứ vào nồi 1, nồi 2, J/kg.
+ Cn1, Cn2: Nhiệt dung riêng nước ngưng nồi 1, nồi 2, J/Kg.độ.
+ θ1, θ2: Nhiệt độ của nước ngưng nồi 1, nồi 2.
+ Qtt1, Qtt2: Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh, J.
Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng 3.3.1 Nhiệt lượng vào:
+ Nhiệt lượng do hơi đốt mnag vào: D.I1
+ Nhiệt do dung dịch mang vào: Gđ.Cđ.tđ
+ Nhiệt lượng do hơi thứ mang vào: W1.i1
+ Nhiệt do dung dịch từ nồi 1 chuyển sang: (Gđ-W1).C1.ts1
+ Dung dịch mang ra: (Gđ-W1).C1.ts1
+ Dung dịch mang ra: (Gđ -W).C2.ts2
+ Nhiệt mất mát: Qtt1 = 0,05.W1.(i1-Cn2.θ2)
3.3.3 Hệ phương trình cân bằng nhiệt:
Tổng nhiệt đi vào = Tổng nhiệt đi ra.
D.I1 + Gđ.Cđ.tđ = W1.i1 + D.Cn1.θ1 + (Gđ -W1).C1.ts1 + 0,05.D.(I1-C1.θ1) (1)
W1.i1 + (Gđ – W1).C1.ts1 = (W-W1).i2 + W1.Cn2.θ2 + (Gđ – W).C2.ts2 + 0,05.W1.(i1-
Chọn nhiệt độ dung dịch đầu: tđ = 25°C
Thay số vào (4) và (5) ta được kết quả sau:
Vì η < 5% nên chấp nhận được.
Tính toán diện tích bề mặt trao đổi nhiệt
4.1 Độ nhớt: Để tính được độ nhớt của dung dịch ở nhiệt độ bất kỳ ta sử dụng công thức Paplov: t μ 1 −t μ 2 θ μ 1 −θ μ 2 =k=const
+ tà1 , tà2 : nhiệt độ của chất lỏng ở độ nhớt à1, à2.
+ θ1, θ2 : nhiệt độ của chất lỏng chuẩn cú cựng giỏ trị độ nhớt à1, à2. Ở đây chọn chất lỏng chuẩn là rượu etylic 60% (Theo bảng I.101, trang 92 STQTTB tập 1).
Độ nhớt của dung dịch nồi 1: x1 = 8,44 %, ts1 = 120,8 °C. Độ nhớt của dung dịch ở 20 °C và 30 °C (Tra bảng I.107, trang 100 STQTTB tập 1). tà1 = 20 °C tra được à1 = 0,001685 Ns/m 2 tà2 = 40 °C tra được à1 = 0,001325 Ns/m 2 Nhiệt độ của nước ứng với à1, à2 (Tra bảng I.101, trang 92 STQTTB tập 1). θà1 = 1,8 °C θà2 = 9,6 °C Theo công thức Paplov ta có: k1 = 9,6− 30−20 1,8 =1,28874 t s 1 −t μ 2 θ s 1−θ μ 2
=k=¿θ s1 =t s 1 −t μ 2 k +θ μ 2 ,9 °C Độ nhớt của nước ứng với θs1 = 95,9 °C là às1 = 0,0002966 (N.s/m 2 ) Độ nhớt của nước ở 95,9 °C chính bằng độ nhớt của dung dịch NaOH 8,44% ứng với nhiệt độ sôi ts1 = 120,8 °C.
Độ nhớt của dung dịch nồi 2: x2 = 30 %, ts1 = 93,6 °C. Độ nhớt của dung dịch ở 60 °C và 80 °C (Tra theo toán đồ độ nhớt của dung dịch
NaOH). tà1 = 60 °C tra được à1 = 0,00235 Ns/m 2 tà2 = 80 °C tra được à1 = 0,00184 Ns/m 2 Nhiệt độ của dd NaCl 20% ứng với à1, à2 (Tra bảng I.101, trang 92 STQTTB tập 1). θà1 = 4,7 °C θà2 = 13,5 °C Theo công thức Paplov ta có: k1 = 13,5− 80−60 4,7 =2,2773 t s 2 −t μ 2 θ s 2 −θ μ 2 =k=¿θ s 2 =t s 2 −t μ 2 k +θ μ 2 =¿ °C Độ nhớt của dd NaCl 20% ứng với θs2 = 19,4 °C là às1 = 0,001584 (N.s/m 2 ) Độ nhớt của dung dịch NaCl 20% ở 19,4 °C chính bằng độ nhớt của dung dịch NaOH 30% ứng với nhiệt độ sôi ts1 = 93,6 °C.
4.2 Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch: λ dd
Tính theo công thức sau: λ dd =A C p ρ √ 3 M ρ ¿ (CT I.32, trang 123, STQTTB tập 1)
+ A: là hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết của chất lỏng đối với nước.
+ Cp: là nhiệt dung riêng đẳng áp của chất lỏng, J/kg.độ.
+ ρ: khối lượng riêng của chất lỏng, kg/m 3
+ M: khối lượng mol của chất lỏng.
Với: ni là nồng độ phần mol của dung dịch. n i x i
Khối lượng riêng của dung dịch ở ts1 = 120,8 °C: ρ1 = 1091,8 kg/m 3
Khối lượng riêng của dung dịch ở ts2 = 93,6°C: ρ2 = 1328 kg/m 3
4.3 Hệ số cấp nhiệt: α Ở đây ta dùng hơi nước bão hòa làm hơi đốt đi ngoài ống, còn dung dịch cô đặc đi trong ống Do đó bên ngoài ống có lớp nước ngưng tụ Lớp nước ngưng này ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt Còn sát thành ống sẽ có một lớp cặn dung dịch bám vào,vì vận tốc khu vực này gần bằng không nên lớp cặn này cũng ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt.
Qúa trình truyền nhiệt từ hơi đốt đến dung dịch trong ống dẫn gồm ba giai đoạn:
+ Truyền nhiệt từ hơi đốt đến bề mặt ngoài của ống truyền nhiệt với hệ số cấp nhiệt là α1 với nhiệt tải là q1 (W/m 2 ).
+ Dẫn nhiệt qua ống truyền nhiệt có bề dày là δ, m.
+ Truyền nhiệt từ ống truyền nhiệt vào dung dịch với hệ số cấp nhiệtlà α2 với nhiệt tải riêng là q2 (W/m 2 ).
4.3.1 Tính hệ số cấp nhiệt về phía nước ngưng: α 1 (CT V.101 trang 28 STQTTB tập 2) α=2,04.A √ 4 H ∆ t r 1
+ H: chiều cao của ống truyền nhiệt Chọn H = 4 m
+ r: ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đốt, J/kg.
+ A=( ρ 3 à λ 3 ) 0,25 là hệ số phụ thuộc vào màng tm
Chọn ∆t 1 = 2,3℃ Ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đốt ở 142,8 (℃ ( Tra bảng I.250, trang 132 STQTTB tập 1) r = 2136.10 3 (J/Kg) Nhiệt độ của lớp màng nước ngưng tụ: tm t m =t 1 +t T 1
Tra bảng trang 29, STQTTB tập 2:
Chọn ∆t 1 = 4,2 ℃ Ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đốt ở 113,6 (Tra bảng I.250, trang 132 STQTTB tập 1)℃ ( r = 2224,74.10 3 (J/Kg) Nhiệt độ của lớp màng nước ngưng tụ: tm t m =t 1 +t T 1
Tra bảng trang 29, STQTTB tập 2:
4.3.2 Tính hệ số cấp nhiệt về phía dung dịch sôi: α 2
+ α n : hệ số cấp nhiệt đối với nước. α n = 3,14.p 0,15 q 0,7
+ p: áp suất làm việc Lấy p = ptbi (N/m 2 ).
+ ∆t2: Hiệu số nhiệt độ ở nồi 1 và nồi 2
+ φ : Hệ số hiệu chỉnh. φ=( λ λ dd n ) 0,565 [ ( ρ ρ dd n ) 2 ( Cp Cp dd n ) ( μ μ dd n ) ] 0,435 o λdddd, 𝜌dd, Cdd, 𝜇dd: Độ dẫn nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, độ nhớt tương ứng với độ sôi của dung dịch o λddn, 𝜌n, Cn, 𝜇n: Độ dẫn nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, độ nhớt tương ứng với độ sôi của nước.
Bảng 5: Các thông số của dung dịch.
Nồi λ dd (W/m.độ) ρdd (Kg/m 3 ) Cdd (J/Kg.độ) àdd (N.s/m 2 )
Dựa vào bảng I.249, trang 310 STQTTB tập 1, ta tra các thông số của nước theo nhiệt độ của mỗi nồi:
Bảng 6: Bảng tra các thông số của nước theo nhiệt độ của các nồi.
Nồi tsdd (°C) λ n (W/m.độ) ρn (Kg/m 3 ) Cn(J/Kg.độ) àn (N.s/m 2 )
Nồi 1: φ=( λ λ dd n ) 0,565 [ ( ρ ρ dd n ) 2 ( Cp Cp dd n ) ( μ μ dd n ) ] 0,435
Hệ số cấp nước : α n =3,14.p 0,15 q 0,7 ¿3,14.(1,72) 0,15 ( 17222) 0,7 = 3144,24(W/m 2 độ)
Hệ số cấp nhiệt về phía dung dịch: ¿ = 1,248.3144,24= 3925,54 (W/m 2 độ)
Nồi 2: φ=( λ λ dd n ) 0,565 [ ( ρ ρ dd n ) 2 ( Cp Cp dd n ) ( μ μ dd n ) ] 0,435
Hệ số cấp nước : α n =3,14.p 0,15 q 0,7 ¿3,14.(0,2) 0,15 ( 20963) 0,7 &12,77(W/m 2 độ)
Hệ số cấp nhiệt về phía dung dịch: ¿ = 2,543.2612,77= 6643,93 (W/m 2 độ)
4.3.3 Hiệu số nhiệt độ Δt 2 ở nồi 1 và nồi 2:
Ta có: Δt1 = tT1 – tT2 = q1.Σrt
+ r1: nhiệt trở của lớp nước ngưng.
+ r2: nhiệt trở qua lớp vật liệu r2 = δ λ o δ: bề dày của ống truyền nhiệt Chọn: δ = 0,002 m. o λdd: hệ số dẫn nhiệt của lớp vật liệu Tra bảng I.128, trang 127 STQTTB tập 1. λdd= 54 W/m.độ.
+ r3: nhiệt trở do lớp cặn bám lên thành Tra bảng V.1, trang 4 STQTTB tập 2. r3 = 0,387.10 -3 m 2 độ/W.
Nồi 1: Chọn chất bám lên bề mặt truyền nhiệt là nước sạch nên chọn: r1 =0,464.10 -3 m 2 độ/W. Σrt = r1 + r2 + r3 = 0,464.10 -3 + 0,002 54 +0.387.10 -3 = 0,000888 (m 2 độ/W) Δt1 = tT1 – tT2 = q1.Σrt = 17222.0,000888 = 15,3 °C
Δt2 = tT1 – tT2 – t2tb = (t1 – Δt1) – Δtt – t2tb = (thđ1 – Δt1) – Δtt – ts1
(q2)nồi 1 = (α2)nồi 1.(Δt2)nồi 1 = 3925,54.4,4 223,823 (W/m 2 ) Sai số: η 1 =| q 1 −q q 1 2 | = | 17222−17223,823
Nên chấp nhận kết quả.
Vậy nhiệt tải trung bình:
Nồi 2: Chọn chất bám lên bề mặt truyền nhiệt là nước sạch nên chọn: r1 =0,232.10 -3 m 2 độ/W. Σrt = r1 + r2 + r3 = 0,232.10 -3 + 0,002 54 +0.387.10 -3 = 0,000656 m 2 độ/W Δt1 = tT1 – tT2 = q1.Σrt 963.0,000656= 13,8 °C
Δt2 = tT1 – tT2 – t2tb = (t1 – Δt1) – Δtt – t2tb = (thđ1 – Δt1) – Δtt – ts1
Nên chấp nhận kết quả.
Vậy nhiệt tải trung bình:
4.3.4 Hệ số phân bố nhiệt độ hữu ích cho các nồi:
Phân bố theo điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau
F1= F2 = const Trong trường hợp này hiệu số nhiệt độ hữu ích trong mỗi nồi tỉ lệ bậc nhất với tỉ số
K của các nồi tương ứng:
K i Σ ∆ t hi ( Công thức VI.20 trang 68 STQTTB 2)
+ ΣΔthi : tổng hiệu số nhiệt độ có ích của các nồi;
+ Qi : nhiệt lượng cung cấp, W
3600 + Di: lượng hơi đốt của mỗi nồi, kg/h
+ ri: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi, J/kg
+ Ki : hệ số truyền nhiệt, W/m 2 độ;
Bảng 7: Các thông của dung dịch và hơi ở các nồi.
K 2 = 11526,9+ 9196,1 = 20723 Vậy hiệu số nhiệt độ hữu ích ở từng nồi :
Tính sai số so với giả thiết ban đầu : η 1 =| 24,46−2323 | = 6,3% < 10% η 2 =| 19,51−2020 | = 2,4% < 10%
Như vậy các sai số so với giả thiết ban đầu đều nhỏ hơn 10%.Vậy kết quả cuối cùng có thể chấp nhận được
Tính bề mặt truyền nhiệt thực tế ở các nồi.
TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ
Thiết bị ngưng tụ Bromet
Chọn thiết bị ngưng tụ baromet ngược chiều, loại khô, chân cao
Hơi thứ sau khi 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 do dung dịch mang vào hoặc do khe hở của thiết bị
Hơi vào thiết bị ngưng tụ, đi từ dưới lên, nước chảy từ trên xuống, chảy tràn qua cạnh tấm ngăn .Hơi tỏa ẩn nhiệt đun nóng nước và ngưng tụ lại Hỗn hợp nước làm nguội và chất lỏng đã ngưng tụ chảy xuống ống Baromet
1.1 Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ:
C n (t 2 c −t 2 d ) (Công thức VI.51, trang 84 STQTTB tập 2)
+ Gn: lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ, kg/s.
+ W: lượng hơi ngưng đi vào thiết bị tụ, kg/s.
+ i: nhiệt lượng riêng của hơi ngưng tụ, J/kg (Tra bảng I.251, trang 314 STQTTB tập 1)
+ t2đ , t2c: nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh, o C.
+ Cn: nhiệt dung riêng của nước, J/kg.độ (Tra bảng I.249, trang 312 STQTTB tập 1).
1.2 Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ:
Lượng khí không ngưng và không khí được hút ra khỏi thiết bị cụ thể đó là:
+ Có sẵn trong hơi thứ
+ Chui qua những lỗ hở của thiết bị
+ Bốc ra từ nước làm lạnh
Chính lượng khí không ngưng và không khí này vào thiết bị ngưng tụ đã làm giảm độ chân không, áp suất hơi riêng phần và hàm lượng tương đối của hơi trong hỗn hợp giảm; đồng thời làm giảm hệ số truyền nhiệt của thiết bị Vì vậy, cần phải liên tục hút khí không ngưng và không khí ra khỏi thiết bị
Đối với thiết bị ngưng tụ trực tiếp lượng khí không ngưng và không khí được hút ra khỏi thiết bị tính bởi công thức:
(Công thức VI.47, trang 84 STQTTB tập 2).
+ Gkk: là lượng khí không ngưng, không khí được hút ra khỏi thiết bị,kg/s
+ Gn: lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ, kg/s
+ W: lượng hơi ngưng đi vào thiết bị ngưng tụ, kg/s.
Thể tích khí không ngưng và không khí được hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ tính theo công thức sau:
P−P h (m 3 /s) (Công thức VI.49, trang 84 STQTTB tập 2).
+ Vkk: thể tích khí không ngưng và không khí được hút ra khỏi thiết bị, m 3 /s
+ P: áp suất chung của hỗn hợp trong thiết bị ngưng tụ, N/m 2 ,
+ Ph: áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp, N/m 2 Lấy bằng áp suất hơi bão hoà ở nhiệt độ của không khí (tkk).
Nhiệt độ của không khí được xác định như sau: tkk = t2đ + 4 + 0,1.(t2c – t2d) ( o C) ị tkk = 25 +4 + 0,1.(45-25) = 31 ( o C). ị Ph = 0,046 at ( Tra bảng I.251, trang 314 STQTTB tập 1).
1.3 Các đường kính chủ yếu của thiết bị baromet:
1.3.1 Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ: Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ được xác định theo hơi ngưng tụ và tốc độ hơi qua thiết bị Thiết bị làm việc ở áp suất 0,2 (at) nên tốc độ lựa chọn khoảng 25 (m/s)
Thực tế thì người ta lấy năng suất của thiết bị gấp 1,5 lần so với năng suất tính toán. Khi đó, đường kính của thiết bị tính theo công thức:
D tr =1,383.√ ρ h W ω h (m) (Công thức VI.52 ,trang 84 STQTTB tập 2).
+ D tr: đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, m
+ W: lượng hơi ngưng tụ, kg/s
+ r h : khối lượng riêng của hơi, kg/m 3 ( Tra bảng I.251, trang 314 STQTTB tập 1). o rh = 0,1283 (Kg/m 3 ).
+ wh : tốc độ hơi trong thiết bị ngưng tụ, m/s
Ta chọn theo qui chuẩn ở bảng VI.8, trang 88 STQTTB tập 2 được đường kính của thiết bị ngưng tụ:
Để đảm bảo làm việc tốt tấm ngăn phải có dạng hình viên phân, chiều rộng của tấm ngăn b được xác định theo công thức sau: b=D tr
2 +50 (mm) (Công thức VI.53, trang 85 STQTTB tập 2).
+ Với: Dtr: đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, mm.
Vì trên tấm ngăn có nhiều lỗ nhỏ, lấy nước sạch để làm nguội, chọn đường kính của lỗ là 2 (mm).
Chiều cao của gờ tấm ngăn là 40 (mm)
Lấy tốc độ của tia nước là 0,62 m/s.
Chiều dày tấm ngăn chọn d = 4 mm.
Tổng diện tích bề mặt của các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ nghĩa là trên một cặp tấm ngăn: f=G c ω c
= G n ω c ρ n (m 2 ) (Công thức VI.54, trang 85 STQTTB tập 2).
+ Gn : lưu lượng nước, kg/m 3
+ wc: tốc độ tia nước(m/s) Chọn wc =0,62 (m/s)
+ rn: khối lượng riêng của nước, kg/m 3 o Chọn ρn= 996,9 (Kg/m 3 ). ð f = 0,62 118,86 996,9 = 0,1923 m 2
Các lỗ trên tấm ngăn sắp xếp theo hình lục giác đều nên ta có thể xác định bước của các lỗ bằng công thức: t=0,866d √ f f tb e (mm) (Công thức VI.54,trang 85, STQTTB tập 2).
+ d: đường kính của lỗ(mm)
+ f f e tb : tỷ số giữa tổng số diện tích tiết diện các lỗ với diện tích tiết diện của thiết bị ngưng tụ,thường lấy 0,025 - 0,1. o Vậy chọn f e f tb = 0,1. ð t= 0,866.2.√ 0,1 = 0,55 (m).
1.3.3 Chiều cao của thiết bị ngưng tụ: Để chọn khoảng cách trung bình giữa các tấm ngăn và tổng chiều cao hữu ích của thiết bị ngưng tụ, ta dựa vào mức độ đun nóng nước và thời gian lưu của nước trong thiết bị ngưng tụ
Mức độ đun nóng nước được xác định bằng công thức:
+ t2c, t2đ: là nhiệt độ cuối, đầu của nước tưới vào thiết bị, o C
+ tbh: là nhiệt độ hơi nước bão hoà ngưng tụ, o C.
Dựa vào bảng VI.7, trang 86 STQTTB tập 2 ta có:
+ Khoảng cách giữa các ngăn là 400 (mm)
+ Thời gian rơi qua 1 bậc là 0,41(s)
Chiều cao hữu ích của thiết bị: h = (số ngăn -1).khoảng cách giữa 2 ngăn
Chiều cao tổng của thiết bị ngưng tụ là:
H = h+a+P + a: khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp thiết bị
+ P: khoảng cách từ ngăn dưới cùng đến đáy thiết bị Tra bảng VI.8, trang 88 STQTTB tập2, được:
+ Khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp thiết bị là a = 1300 (mm)
+ Khoảng cách từ ngăn dưới cùng đến đáy thiết bị là P = 1200 (mm)
Tra bảng VI.8, trang 88 STQTTB tập 2, ta được các thông số sau:
+ Khoảng cách giữa tâm của thiết bị ngưng tụ và thiết bị thu hồi: o K1 = 1650 (mm); K2 = 1660 (mm)
+ Chiều cao của hệ thống thiết bị: H = 8500 (mm)
+ Chiều rộng của hệ thống thiết bị: T = 3450 (mm)
+ Đường kính của thiết bị thu hồi: D1 = 800 (mm); D2 = 800 (mm) Tương ứng với chiều cao của thiết bị: h1 = 2300 (mm); h2 = 1550 (mm).
1.3.4 Tính kích thước của ống Baromet: Áp suất trong thiết bị ngưng tụ là 0,2 (at), do đó để tháo nước ngưng và hơi ngưng tụ một cách tự nhiên thì thiết bị phải có ống Baromet.
Đường kính ống Baromet được xác định theo công thức: d B =√ 0,04.(G π ω n + W ) (Công thức VI.5, trang 84 STQTTB tập 2).
+ Gn: là lượng hơi nước lạnh tưới vào tháp, kg/s
+ W: lượng hơi ngưng tụ đi vào thiết bị, kg/s
+ w: tốc độ của hỗn hợp nước, chất lỏng đã ngưng chảy trong ống baromet, m/s o Thường lấy (0,5-0,6) (m/s); chọn w =0,6 (m/s).
Chiều cao của ống Baromet được xác định theo công thức:
H=h1+h2+0,5(m) (CT VI.58, trang 86 STQTTB tập 2).
+ h1: là chiều cao cột nước trong ống baromet cân bằng với hiệu số giữa áp suất khí quyển và áp suất trong thiết bị ngưng tụ, m
+ h2: là chiều cao cột nước trong ống Baromet cần để khắc phục toàn bộ trở lực của nước khi chảy trong ống, m
760 (m) (CT VI.59, trang 86 STQTTB tập 2).
+ b là độ chân không trong thiết bị ngưng tụ (mmHg) b = (1 - 0,2).760 = 608 (mmHg). ð h 1,33.608
Hệ số trở lực khi vào đường ống lấy x =0,5; khi ra khỏi ống lấy x =1 thì công thức trên có dạng như sau: h 2=ω 2
+ H: toàn bộ chiều cao ống Baromet, m
+ d: đường kính trong của ống Baromet, m
+ l: hệ số ma sát khi nước chảy trong ống Để tính l ta tính hệ số chuẩn Re khi chất lỏng chảy trong ống Baromet:
+ dB: đường kinh ống dẫn.(m)
+ rn: khối lượng riêng của nước tra theo ttb = 35( o C): rn 0,25(kg/m 3 )
(Tra bảng I.5, trang 11 STQTTB tập 1)
+ à: độ nhớt của nước tra ở 35 ( o C): m =0,6.10 -3 (N.s/m 2 ).
(Tra bảng I.102, trang 95 STQTTB tập 1) ð ℜ=0,5108.990,25.0,6
0,6.10 −3 = 506011> 10 4 Vậy ống Baromet có chế độ chảy xoáy, ở chế độ chảy xoáy ta có thể xác định hệ số ma sát theo công thức sau:
√ λ =−2 log [ ( 6,81 ℜ ) 0,9 + 3,7 Δ ] (CT II.75, trang 86 STQTTB tập 2).
+ D: độ nhám tương đối xác định theo công thức sau: Δ= ε
+ e: độ nhám tuyệt đối- là chiều cao trung bình của gờ nhám hay chiều sâu trung bình của rãnh Giá trị độ nhám phụ thuộc vào điều kiện gia công, điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo (Tra bảng II.14, , trang 318 STQTTB tập1). o Chọn: e = 0,1 (mm)
+ Dtd: đường kính tương đương của ống bằng đường kính trong của ống Baromet (m) Dtđ = 0,5108 m. ðΔ=0,1.10 −3
Ngoài ra, còn lấy thêm chiều cao dự trữ là 0,5 m để ngăn ngừa nước dâng lên trong ống và chảy tràn vào đường ống dẫn hơi khi áp suất khí quyển tăng Nên chiều cao của Bazomet là: H= 9,5(m)
Nhưng trong thực tế thì chiều cao ống Baromet không được bé hơn 11 m nên ta lấy chiều cao của Baromet là 11 (m).
Chọn bơm
Ngoài tác dụng hút khí không ngưng và không khí, bơm chân không còn có tác dụng tạo độ chân không cho thiết bị ngưng tụ va thiết bị cô đặc.
Tính công suất tiêu hao N: Trong thực tế quá trình hút khí là quá trình đa biến nên:
N= k n ck (k−1)P 1 v kk [ ( P P 2 1 ) k−1 k −1 ] (CT III.3 ,trang 119 CSQTTB tập 1).
+ P1: áp suất khí lúc hút (N/m 2 ); P1 = Pkk
+ Pkk: áp suất không khí và khí không ngưng trong thiết bị o Pkk = Pnt – Ph = 0,2 – 0,046 = 0,1525 (at)
+ P2: áp suất khí lúc đẩy (N/m 2 ) Chọn P2 = 1,02 (at)
+ K: chỉ số đa biến của không khí, lấy k =1,25
+ hck: hiệu số cơ khí của bơm chân không kiểu pittông, hck = 0,9.
+ Vkk: thể tích khí không ngưng và không khí được hút ra khỏi hệ thống, m 3 /s. o Vkk = 0,2557 (m 3 /s) ð N = 0,9( 1,25 1,25−1
Công suất của động cơ:
N dc = N η tr η dc (CT II.190,trang 139 STQTTB tập 2).
+ htr : hiệu suất truyền động, htr = 0,9
+ hdc : hiệu suất động cơ, hdc = 0,95 ð N dc = 9863,1
Công suất dự trữ của động cơ:
N c dc =N dc β(CT II.191, trang 43 9STQTTB,tập 2).
+ b: là hệ số dự trữ công suất, thường lấy b =1,1-1,15 chọn b =1,12.
Vậy công suất của động cơ bơm chân không là :
TÍNH TOÁN CƠ KHÍ
Tính toán thông số của buồng đốt
Chọn loại ống truyền nhiệt có đường kính trong của ống truyền nhiệt là dn = 25 mm. (Bảng VI.6, trang 80 STQTTB tập 2)
Chọn chiều cao của ống truyền nhiệt là H = 4 (m).
Diện tích ống truyền nhiệt: f = dn.p H Vậy số ống truyền nhiệt: n= F d n H π= 471,27
0,025.4 3,1400(ống) Chọn số ống theo quy chuẩn là: n = 1519 ống (Bảng V.11, trang 48 STQTTB tập 2) Chọn cách sắp xếp ống trên mạng ống là hình 6 cạnh có:
+ Số ống trên đường chéo hình 6 cạnh: 45 ống.
Bề mặt truyền nhiệt thực:
1.2 Đường kính trong của buồng đốt:
Đường kính trong của buồng đốt tính theo công thức:
Dt = t.(b-1)+4.dn (m) (Công thức V.140, trang 49, STQTTB tập 2)
+ b: số ống trên đường xuyên tâm hình sáu cạnh; b = 45 ống.
+ dn: đường kính ngoài ống truyền nhiệt, m; dn = 0,025 (m).
+ t: bước ống, t= (1,2 á 1,5) dn (m). o Chọn: t = 1,3.dn=1.3.0,025 = 0,0325 (m).
Vậy ta chọn đường kính buồng đốt theo tiêu chuẩn là 1,6 m (Bảng XIII.6, trang 359
Chọn vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3
Bề dày buồng đốt được xác định theo công thức:
2.[σ] φ−P+C(Công thức XIII.8, trang 360 STQTTB tập 2).
+ Dt: là đường kính trong của buồng đốt(m).Dt =1,6 m.
+ j: hệ số bền của thành hình trụ tính theo phương dọc Chọn j =0,95 (Theo bảng
+ C: hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày, m.
+ P: áp suất trong thiết bị, at
Tính ứng suất cho phép: đại lượng này phụ thuộc vào dạng ứng suất, đặc trưng bền của vật liệu chế tạo
Ứng suất cho phép theo giới hạn bền:
η (Công thức XIII.1, trang 356 STQTTB tập 2).
+ sk: giới hạn bền khi chảy (Tra bảng XII.4, trang 309 STQTTB tập 2). sk= 380.10 6
+ h: hệ số hiệu chỉnh (Tra bảng XIII.2, trang 356 STQTTB tập 2). o Chọn h =0,95
+ nk: hệ số an toàn theo giới hạn bền ( Tra bảng XIII.3, trang 356 STQTTB tập 2). o Chọn nk = 2,6 ð [ σ k ] = 380.10
Ứng suất cho phép theo giới hạn chảy:
η (Công thức XIII.2, trang 356 STQTTB tập 2).
+ sc : giới hạn bền khi chảy (Tra bảng XII.4, trang 357 STQTTB tập 2) o sc= 240.10 6
+ h:hệ số hiệu chỉnh (Tra bảng XIII.2, trang 356 STQTTB tập 2). o Chọn h =0,9
+ nc:hệ số an toàn theo giới hạn chảy.(Tra bảng XIII.3, trang 356 STQTTB tập 2). o Chọn nc= 1,5. ð [ σ k ] = 240.10
1,5 0,94000000N/m 2 Chọn ứng suất cho phép là: 138846153N/m 2
Tính hệ số bổ sung C:
C = C1+C2+C3 (m) (Công thức XIII.17, trang 36 STQTTB tập 2)
+ C1:là hệ số bổ sung do ăn mòn, C1=1 (mm)
+ C2:là hệ số bổ sung do hao mòn,C2=0 (mm)
+ C3:là hệ số bổ sung do dung sai của chiều dày,C3 = 0,8 (mm) (Tra bảng XIII.9, trang 363 STQTTB tập 2)
Bề dày buồng đốt nồi 1: Áp suất bên trong thiết bị P chính là áp suất hơi đốt nồi 1.
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử: σ=[ D t +(S−C)] P o
+ P0:là áp suất thử tính toán o P0 =Pth + P1 (CT XIII.27,trang 366 STQTTB tập 2) o Xem áp xuất thủy tĩnh P1 của cột chất lỏng ít ảnh hưởng o Pth: áp suất thử thuỷ tĩnh. o Chọn Pth=1,5.Phđ1,Vì 0,07 < Phđ1 < 0,5 N/m 2 (Bảng XIII.5, trang 358 STQTTB tập 2) ị Po = 1,5.4.9,81.10 4 = 588600 N/m 2
2.(6−1,8).10 −3 0,95 = 155204526 < 200.10 6 N/m 2 Vậy chọn bề dày buồng đốt nồi 1 là S = 5 (mm).
Bề dày buồng đốt nồi 2: Áp suất bên trong thiết bị P chính là áp suất hơi đốt nồi 2.
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử: σ=[ D t +(S−C)] P o
+ P0:là áp suất thử tính toán o P0 =Pth + P1 (CT XIII.27,trang 366 STQTTB tập 2) o Xem áp xuất thủy tĩnh P1 của cột chất lỏng ít ảnh hưởng o Pth: áp suất thử thuỷ tĩnh. o Chọn Pth=1,5.Phđ2,Vì 0,07 < Phđ2 < 0,5 N/m 2 (Bảng XIII.5, trang 358 STQTTB tập 2) ị Po = 1,5.1,72.9,81.10 4 = 244710,45 N/m 2
2.(4−1,8).10 −3 0,95 = 64526281 < 200.10 6 N/m 2 Vậy chọn bề dày buồng đốt nồi 1 là S = 5 (mm).
Vì buồng đốt nồi 2 làm việc ở áp suất bé hơn buồng đốt nồi 1 nên chiều dày buồng đốt nồi 2 bé hơn chiều dày buồng đốt nồi 1.
Vậy chọn bề dày buồng đốt cho cả 2 nồi là S = 5 mm.
1.4 Bề dày đáy buồng đốt:
Chọn đáy hình nón có gờ,vật liệu là thép CT3.
Bề dày đáy hình nón tính theo công thức sau:
2.[ σ u ] φ h + C (1) ( CT XIII.52, trang 399 STQTTB tập 2)
+ y : yếu tố hình dạng đáy (Xác định theo đồ thị XIII.15a, trang 400, STT2) o y = 1,3
+ D’: đường kính với đáy có gờ o D’ = Dt - 2[Rs(1-cosa)+10.S.sina] ³ 0,5[Db-2[Rδ](1-cosα)+d]
+ jh: hệ số bền của mối hàn vòng trên nón ( nếu có) jh = 0,95
+ j: hệ số bền của đáy nón theo phương dọc, j = 0,95.
Số liệu tra bảng XIII.22, trang 369, STQTTB tập 2
Dt (mm) H (mm) Rδ/Dt h (mm) d (mm)
+ P: là tổng áp suất của hơi thứ và áp suất thủy tĩnh P1 của cột chất lỏng o P = Pht + P1 = Pht + rdds g.h
+ ρdds (nồi 2) = 1328 kg/m 3 ð Pnồi 1 = 1,72.9,81.10 4 + 1091,8.9,81.4,939 = 221632,0157 N/m 2 ðPnồi 2 = 0,2.9,81.10 4 + 1328.9,81.4,939 = 83963,7115 N/m 2
Bề dày đáy buồng đốt nồi 1:
Ta thấy: S – C < 10 m, nên bổ sung thêm 2 mm nữa vào giá trị C
Chọn S = 6 (mm) Kiểm tra ứng suất thành đáy buồng đốt theo áp suất thử: σ= D t P o y
+ P0:là áp suất thử tính toán o P0 = 1,5.Pht + P1 (CT XIII.27, trang 366 STQTTB tập 2)
Bề dày đáy buồng đốt nồi 2:
Ta thấy: S – C < 10 mm, nên bổ sung thêm 2 mm nữa vào giá trị C
Kiểm tra ứng suất thành đáy buồng đốt theo áp suất thử: σ= D t P o y
+ P0:là áp suất thử tính toán o P0 = 1,5Pht + P1 (CT XIII.27, , trang 366 STQTTB tập 2)
1,2 = 200.10 6 Vậy chọn bề dày đáy buồng đốt cho cả 2 nồi là: S = 5 mm.
Tính toán thông số của buồng bốc
2.1 Đường kính trong của buồng bốc:
Chọn đường kính trong của buồng bốc: Db = 2 (m) (Chọn theo TC bảng XIII.6, trang
2.2 Chiều cao buồng bốc hơi:
Thể tích không gian hơi được xác định:
V kgh = W ρ h U tt (m3) (CT VI.32, trang 72 STQTTB tập 2).
+ Vkgh:là thể tích không gian hơi, m 3
+ W :là lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị, m 3
+ rh :là khối lượng riêng của hơi thứ, kg/m 3
+ Utt :là cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi trong một đơn vị thời gian, m 3 /m 3 h). o Utt=f.Utt (1at) khi P ạ1 at o Utt (1at) : cường độ bốc hơi cho phép ở P = 1 at o Thường thì Utt 00-1700 (m 3 /m 3 h) Chọn Utt = 1600 o f: hệ số hiệu chỉnh (Tra đồ thị VI.3, trang 72 STQTTB tập 2) o Ta có: Pht1= 1,72 (at) tra được f = 0,9
Chiều cao không gian hơi:
H kgh =4.V kgh π D b (Công thức VI.34, trang 72 STQTTB tập 2).
Ta có: W1= 14666,5 Kg/h ρht= 0,9514 Kg/m 3 (Tra bảng I.250, trang 312 STQTTB tập 1 ).
Pht2 = 0,2 (at): hệ số f tăng rất nhanh (Theo đồ thị VI.3, trang 72 STQTTB Tập 2)
Vì vậy : Vkgh2 < Vkgh1 ð Hkgh2 < Hkgh1 = 3,4 m.
Vậy chọn chiều cao buồng bốc cho cả 2 nồi là 3,4 (m).
2.3 Bề dày thân buồng bốc:
Chọn vật liệu làm thân buồng bốc bằng thép CT3, thân hình trụ hàn, thiết bị làm việc thẳng đứng.
Bề dày thân buồng bốc tính theo công thức sau:
2[σ]φ−P+C(m) (CT XIII.8, trang 360 STQTTB tập 2)
+ P: áp suất trong của thiết bị o P = Pht + P1 = Pht
+ P0: áp suất thử tính toán. o P0 = Pth + P1 (CT XIII.27, trang 366 STQTTB tập 2).
+ Pth: áp suất thử thủy tĩnh.
Chọn Pth = 1,5.Pht Vì 0,07 < Pht1 < 0,5 N/m 2 (Bảng XIII.5, trang 358 STQTTB tập 2)
+ P0: áp suất thử tính toán. o P0 = Pth + P1 (CT XIII.27, trang 366 STQTTB tập 2).
+ Pth: áp suất thử thủy tĩnh. o Chọn Pth = 1,5.Pht Vì 0,07 < Pht2 < 0,5 N/m 2 (Bảng XIII.5, trang 358 STQTTB tập 2)
Vậy chọn bề dày thân buồng bốc cả 2 nồi là S = 4 mm.
2.4 Bề dày nắp buồng bốc hơi:
Thiết kế nắp cho cả 2 nồi theo hình elip có gờ, vật liệu bằng thép CT3:
2.h b (m) ( Công thức XIII.47, trang 385 STQTTB tập 2)
Quan hệ kích thước đáy elip: hb = 0,25.Dt.
+ hb: chiều cao phần lồi của nắp o hb= 0,25.Dt=0,25.2 = 0,5 (m)
+ k: hệ số không thứ nguyên o K =1-d/Db
+ d: đường kính lớn nhất trên nắp thiết bị Chọn d = 0,25 m. ð k=1-d/Db =1-0,25/2 = 0,875.
+ P: áp suất trong thiết bị. o P = Pht N/m 2
Nên bổ sung vào C thêm 2 (mm), suy ra C =3,8.10 -3 (m) - Khi đó S = 5,3.10 -3 (m)
- Kiểm tra ứng suất thành đáy buồng đốt theo áp suất thử: σ=[D¿¿t¿¿2+2.h b (S−C)] P 0
1,2¿ ¿(CT XIII.49, Trang 386 STQTT tập 2)
Vậy chọn chiều dày nắp buồng bốc là S= 6 (mm).
Nồi 2: Vì nồi 2 làm việc ở áp nhỏ hơn 1 nên có thể chọn bề dày buồng đốt cho nồi 2 là 6(mm).
Vậy chọn bề dày nắp buồng bốc cho cả 2 nồi là S= 6 (mm).
2.5 Bề dày đáy buồng bốc:
Chọn đáy hình nón có gờ,vật liệu là thép CT3.
Bề dày đáy hình nón tính theo công thức sau:
+C (1) ( CT XIII.52, trang 399 STQTTB tập 2)
+ y: yếu tố hình dạng đáy Xác định theo đồ thị XIII.15a, trang 400 STQTTB tập 2. o y = 1,3
+ D’: đường kính với đáy có gờ. o D ’=D b−2[ R δ ( 1−c os α )+1 0 S sin α ] ≥ [D b −2.R δ (1−cosα)+d]
+ φh: là hệ số bền của mối hàn vòng trên nón (nếu có) φh = 0,95.
+ φ: là hệ số bền của đáy nón theo phương dọc, φ = 0,95.
Số liệu tra bảng XIII.22, trang 396 STQTTB tập 2:
Db (m) H (mm) Rδ /Dt h (mm) d (mm)
+ P: là tổng áp suất của hơi thứ và áp suất thủy tĩnh p1 của cột chất lỏng. o P = Pht + p1 = Pht + ρ g.h
+ h: Chiều cao dung dịch trong buồng bốc Chọn h =0,5 m.
Ta có: D’ = Dt- 2[Rs(1-cosa)+10.S.sina]
Vì kết quả tính được từ (2) lớn hơn nên sử dụng công thức (1).
Ta thấy: S – C < 10 m, nên bổ sung thêm 2 mm nữa vào giá trị C
Kiểm tra ứng suất thành đáy buồng đốt theo áp suất thử: σ= D t P o y
+ P0: áp suất thử tính toán. oP0 = Pth + P1 (CT XIII.27, trang 366 STQTTB tập 2). oPth: áp suất thử thủy tĩnh. oChọn Pth = 1,5.Pht Vì 0,07 < Pht2 < 0,5 N/m 2 (Bảng XIII.5, trang 358 STQTTB tập
Nồi 2: Vì nồi 2 làm việc ở áp suất nhỏ hơn 1 nên ta có thể chọn chiều dày đáy buồng bốc ở nồi 2 là 5 mm
Vậy chọn bề dày đáy buồng bốc cả 2 nồi: S = 5 mm.
TÍNH TOÁN CHI TIẾT KHÁC
Đường kính các ống dẫn
Đường kính của ống dẫn và cửa ra vào của thiết bị được xác định từ phương trình lưu lượng:
4 ω (m 3 /s) (CT XI.41, trang 74 STQTTB tập 2).
+ Vs: là lưu lượng khí, hơi, dung dịch chảy trong ống, m 3 /s.
+ W: lưu lượng khối lượng, kg/s.
+ ω: vận tốc thích hợp của dung dịch đi trong ống, m/s.
1.1 Ống dẫn hơi đốt vào:
Nồi 1 Lưu lượng khối lượng: W = D = 6,039 kg/s.
Khối lượng riêng của hơi đốt ở nhiệt độ thđ1 = 142,8 °C: ρ = 2,117 kg/m 3 (Tra bảng I.250, trang 312 STQTTB tập 1).
Lưu lượng khối lượng W=4,2281 kg/s
Khối lượng riêng của hơi đốt nồi 2 là ρ=0,9238kg/m 3
1.2 Ống dẫn dung dịch vào:
Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 5% ở nhiệt độ 25 °C : ρ = 1054 kg/m 3 (Tra bảng I.22, trang 34 STQTTB tập 1).
1.3 Ống dẫn hơi thứ vào:
Nồi 1 ống dẫn hơi thứ chính là ống dẫn hơi đốt nồi 2
Lưu lượng khối lượng: W = W1 = 4,1052 kg/s.
Khối lượng riêng của hơi ở nhiệt độ tht1 3,6 °C : ρ = 0,1286 kg/m 3 (Tra bảng I.250, trang 312 STQTTB tập 1).
1.4 Ống dẫn dung dịch ra:
Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 48 % ở nhiệt độ 20 °C : ρ = 1507 kg/m 3 (Tra bảng I.22, trang 34 STQTTB tập 1).
Vì nước ngưng là chất lỏng ít nhớt nên chọn ω=1 m /s Coi lượng nước ngưng bằng lượng hơi đốt vào.
Lưu lượng khối lượng: W = D = 6,039 kg/s.
Khối lượng riêng của nước ngưng ở nhiệt độ thđ1 = 142,8 °C: ρ = 923,852 kg/m 3 (Tra bảng I.5, trang 11 STQTTB tập 1).
1.6 Đường kính ống tuần hoàn:
Diện tích thiết diện của ống tuần hoàn lấy bằng 8%-10% thiết diện của buồng đốt, ta có: fth = 0,1.fbd.
Chọn chiều dày buồng đốt S = 5 (mm).
Tính bề dày lớp cách nhiệt
Để giảm tổn thất nhiệt độ từ thành thiết bị hay ống dẫn ra ngoài không khí ta phải bọc thiết bị hay ống dẫn bằng một lớp cách nhiệt có độ dẫn nhiệt kém.
Bề dày lớp cách nhiệt cho thiết bị được tính theo công thức: α n ( t T 2−t kk )= λ c δ c
(t T 1 −t T 2 ) (CT VI.66, trang 92 STQTTB tập 2) δ c =λ c (t T 1 −t T 2 ) α n (t T 2 −t kk ) (*)
+ t T 2: nhiệt độ lớp bề mặt cách nhiệt về phía không khí, khoảng 40 → 50 ℃ o Chọn t T2P℃
+ t T 1: nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị vì trở lực tường trong thiết bị rất nhỏ so với trở lực của lớp cách nhiệt cho nên t T có thể lấy gần nhiệt độ hơi đốt o Lấy t T 12,8℃ buồng đốt và t T1 4,6℃ buồng bốc o Chọn t kk %℃
+ λ c : hệ số dẫn nhiệt của các vật liệu cách nhiệt, chọn vật liệu cách nhiệt là amiăng o λ c = 0,12 W/m.độ
+ α n : hệ số cách nhiệt từ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt đến lớp không khí o α n = 9,3 + 0,058 t T 2 (CT VI.67, trang 92 STQTTB tập 2)
3.1 Tai treo của buồng đốt
Chọn 4 tai treo bằng thép CT3 cho một buồng đốt
Tải trọng cho 1 tai treo là: G1=G/4
Với: G = Gống + 2Gvĩ + Gđáy + Gnắp + Gthành + 2Gbích + Glỏng + Gp
Trọng lượng của toàn bộ ống truyền nhiệt:
Gống= n.π.d.ρ.H.s.g = 73498.07 N n là số ống truyền nhiệt, n = 1519 d là đường kính ống truyền nhiệt, d = 0.025 m
S là bề dày ống, s = 0.002 m ρ là khối lượng riêng của thép, ρ = 7850 kg/m 3
Trọng lượng của vĩ ống: Gvĩ = s.Vi.ρ.g
Trọng lượng của đáy và nắp thiết bị:
Trọng lượng thành thiết bị
Trọng lượng của chất lỏng 31945.09 N
Trọng lượng các phần phụ khác: Gp = 1000N
Vậy tải trọng của 1 tai treo G1=G/4= 28182.44 N Để đảm bảo an toàn cho thiết bị Tải trọng cho phép trên 1 tai treo là G @000 N
Khối lượng 1 tai treo là 7.35kg
Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ: q40000N/m 2
Khối lượng tai mm treo
3.2 Tai treo của buồng bốc
Chọn 4 tai treo bằng thép CT3 cho một buồng bốc-Tải trọng cho 1 tai treo là: G1=G/4 Với: G = Gđáy + Gnắp + Gthành + 2Gbích + Glỏng + Gp
Trọng lượng của nắp thiết bị
Trọng lượng của đáy thiết bị
Trọng lượng thành thiết bị
Trọng lượng các phần phụ khác: Gp = 200 N
Vậy tải trọng của 1 tai treo G1=G/4 = 6876.82 N Để đảm bảo an toàn cho thiết bị
Tải trọng cho phép trên 1 tai treo là: G 000 N
Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ: q = 1120000 N/m 2
Số chân đỡ của buồng đốt là 8 chân đỡ; chân đỡ được làm bằng thép CT3
Tải trọng tác dụng lên chân đỡ là: Q = G/8
+Trọng lượng của toàn bộ ống truyền nhiệt:
+Trọng lượng của 2 vĩ ống Gvi = 1582.98 N
+Trọng lượng của đáy và nắp thiết bị Gđáy = 1347.65 N
+Trọng lượng thành thiết bị Gthành = 2464.27 N
+Trọng lượng của bích Gbích = 891.71 N
+Trọng lượng của chất lỏngGlỏng = 31945.09 N
+Trọng lượng các phần phụ khác Gp = 1000N
Vậy tải trọng của 1 chân đỡ
Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ: q = 560000 N/m 2 Đồ án Quá trình thiết bị GVHD: TS Phan Thanh Sơn SVTH: Ngô Thị Thanh Thảo