đề tài thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều phòng đốt ngoài thẳng đứng cô đặc dung dịch nacl năng suất 4 0 kg s

LỜI MỞ ĐẦU Đồ án môn học “Qu trình và Thiết bị công ngh hóa học” với mục đch giúp sinh viên kh i ngành K thu t hóa h ỹ ậ ọc bước đầu làm quen với vic thiết kế mt thi t bị ếthực hi

VIỆN K THU T HÓA HỸẬỌC

BỘ MÔN QT - TB CÔNG NGHỆ HÓA H C VÀ TH C PH M ỌỰẨ

- -

ĐỒ ÁN MÔN HOC

Đề tài : Thi t k h ếế ệ thống cô đặc 2 n i xuôi chiồều phòng đốt ngoài thẳng đứng cô

đặc dung dịch NaCl năng suất 4.0 kg/s

GVHD : TS.Nguy n Th Thu Huy n ễ ị ềSVTH : Lê Ng c Lan Anh ọMSSV : 20201349 Lớp : KTHH 07 K65 –

HÀ NỘI – 2023

VIỆN K THU T HOÁ H C C NG HÒA XÃ H I CHỸẬỌỘỘỦ NGHĨA VIỆT NAM B MÔN QUÁ TRÌNH THIỘ–ẾT BỊĐộc L p-T ậự Do ạ-H nh Phúc

Tnh to n thi t k h ế ế  thng cô đc NaCl hai n xuôi chiồi ều phòng đt ngoài II Các s ố liệu ban đầu

- Năng suất: 4,0 (kg/s)

- Chi u cao ng gia nhi t: 5 (m) ề  - Nồng đ đầ u c a dung d ch: 2 ( % klg)ủ ị- Nồng đ cu ủi c a dung d ch: 23 ( % klg)ị - p su ất hơi đt nồi 1: 4 ( at )

7 Tài liu tham kh o ảIV Các b n v ảẽ

- B n v dây chuy n công ngh kh ả ẽ ề : ổ A4 - B n v l p thi t b chính: kh ả ẽ ắ ế ị ổ A1

V Cán b ộ hướng dẫn: TS Nguy n Th Thu Huy n ễ ị ềVI Ngày giao nhi m vệụ: ngày 03 thng 04 năm 2023

VII Ngày ph i hoàn thành: ả ngày tháng năm 2023 Phê duy t c a B môn ệ ủộ Ngày thng năm 2023

Người hướng dẫn

M C L C ỤỤLỜI M Ở ĐẦU 5

PHẦN I PH N M Ầ Ở ĐẦU 6

1 Gi i thi u khái quát v dung d ch cớ  ề ị ần cô đc Natri clorua(NaCl) 6

2 Sơ lược về qu trình cô đc 6

3 Cô đc nhiều nồi xuôi chi u 7ề4 Thi t bế ị cô đc có phòng đt ngoài 7

PHẦN 2.MÔ T Ả SƠ ĐỒ VÀ DÂY CHUY N S N XU T 9Ề Ả Ấ1.Sơ đồ công ngh 9

2.Nguyên lí làm vi c c a h ủ  thng thi t b 11ế ịPHẦN III TÍNH TOÁN THI T B CHÍNH 12Ế Ị3.1.Xc định tổng lượng hơi thứ bc ra khỏi h thng 12

3.2 Xc định nồng đ cui của dung dịch tại từng nồi 12

3.3.Tính chênh l ch áp su t chung c a h P: 13 ấ ủ  ∆3.4.Xc định áp suất (P) và nhit đ (t) hơi đt m i n 13ỗ ồi 3.5.Tính nhit đ (t ) và áp sui ất hơi thứ (P ) ra kh i t ng n i 14i ỏ ừ ồ3.6.Tính t n th t nhi t d cho t ng n i 15 ổ ấ   ừ ồ3.6.1 T n th t nhiổ ấ t đ do trở lực đường ng 14

3.6.2.T n th t nhiổ ấ t đ do áp suất thủy tĩnh tăng cao 15

3.6.3.Tổn th t nhiấ t đ do nồng đ 16

3.6.4.T ng t n th t nhiổ ổ ấ t đ ủ c a h thng 17

3.7 Tính hi u s nhi  t đ ữ h u ích 17

3.7.1 Hi u s nhi  t đ hữu ích của h thng 17

3.7.2.Hi u s nhi  t đ hữu ích của mỗi nồi 17

3.8.Cân b ng nhiằ t lượng 19

3.8.1.Cân b ng nhiằ t lượng 18

3.8.2.Các thông s dung d ch 19 ị3.9:Tính t i nhi t riêng .22 ả 3.9.1.Tính h s c p nhi t 21  ấ  𝛼13.9.2.Tính h s c p nhi t t b m  ấ  ừ ề t đt đến ch t l ng sôi 22ấ ỏ3.9.3 Tính nhi t t i riêng v phía dung d ả ề ịch 26

3.9.4 So sánh q và q 261i2i3.10:Xc định h s truyền nhit và lượng nhit tiêu tn 27

3.11: Tính h s truy n nhi  ề t F 28

PHẦN IV :TÍNH TOÁN THI T B Ế ỊPHỤ 29

4.1.H  thng thi t b ế ị ngưng tụ baromet 30

4.1.1.Tính toán thi t b ế ị ngưng tụ paromet 29

4.1.2.Tnh lượng nước làm lạnh G cn ần đểngưng tụ 29

4.1.3 Kch thướ ấm ngănc t 30

4.1.4 Chi u cao thi t b ề ế ị ngưng tụ 31

4.1.5 Kch thước ng Baromet 32

4.1.6 Lượng hơi và kh không ngưng 33

4.1.7 Tnh ton bơm chân không 34

4.2.Thi t bế ị gia nhi t h n h ỗ ợp đầu 34

4.2.1 Nhit lượng trao đổi Q 34

4.2.2 Hiu s nhit đ hữu ch 35

4.2.3 Tnh h s cấp nhit cho pha hơi nước ngưng tụ 35

4.2.4 Nhit tải riêng pha hơi ngưng tụ 35

4.2.5 H s cấp nhit pha hỗn hợp chảy xoy 354.2.6 Nhi t t i riêng v phía dung d ả ề ịch 36

4.2.7 So sánh q và q 361 24.2.8 Bề mt truyền nhit 37

5.1.2 Đường knh trong của buồng đt 39

5.1.3 :Chiều dày phòng đt Đi với thiết bị vỏ mỏng 40

5.1.4 Tính chiều dày lướ đỡ i ng 42

5.1.5 Chiều dày đy lồi phòng đt 43

5.3.4 Tnh bề dày lớp cch nhit 63KẾT LU N 67ẬTÀI LI U THAM KH O 68Ệ Ả

LỜI MỞ ĐẦU

Đồ án môn học “Qu trình và Thiết bị công ngh hóa học” với mục đch giúp sinh viên kh i ngành K thu t hóa h ỹ ậ ọc bước đầu làm quen với vic thiết kế mt thi t bị ếthực hi n mt quy trình trong sản xu ất Đồng thời giúp sinh viên từng bước tiếp c n ậthực ti n sau khi hoàn thành khễ i lượng kiến th c của 3 h c phần “Qu trình thiết ứ ọbị” Qua vi c  làm đồ án, sinh viên biêt cách tìm và s d ng tài liêu tham khử ụ ảo để tra c u, v n d ng nh ng kiên th c, quy ứ ậ ụ ữ ứ đinh thiết k , t nâng cao kế ự ỹ năng vận d ng, ụtính toán, trình bày nôi d ng b n thiêt kụ ả ế theo văn phong khoa học và nhìn nh n v n ậ ấđề  m t cách có h thng Ngoài ra đồ án này còn giúp sinh viên c ng c nh ng ki n  ủ  ữ ếthức trong các môn cơ sở

Trong phạm vi đồ án này, nhi m v c n hoàn thành là thi t k h ụ ầ ế ế  thng cô đc hai n i xuôi chi u có phòng t ngoài v i dung dồ ề đ ớ ịch NaCl, năng suất 4 kg/s t nừ ồng đđầu 2% đến nồng đ cu i 23%, áp su ất hơi đt là 4 at, áp suất thiết b ị ngưng tụ 0,2 at và chiều cao ng truy n nhi t là 5 m  ề 

Để hoàn thành đồ n này em đã nhận được s giúp đỡ r t lớn t phía th y cô, gia ự ấ ừ ầđình và bạn bè Đc bit em xin được gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên

hướng dẫn TS Nguyễn Th Thu Huy n đã giúp đỡịề em tận tình để hoàn thành đồán này Do th i gian và ki n th c còn h n chờ ế ứ ạ ế nên đồ án không tránh kh i thi u sót, ỏ ếem r t mong nhấ ận được ý ki n và s góp ý c a các thế ự ủ ầy cô để đồ n được hoàn thin hơn

– Nhit đ sôi :1465oC – Mật đ :2,165g/cm3

– Tan tt trong nước (35.9g/ml ở 25◦ , tan trong nước tạo dung dịch không màuC)– Khi lượng phân tử :58.44 g/mol

– Đ nhớt [1-101] :0,982.103( )tại 20 C với nồng đ dung dịch 2%O

1.2 Tính chất hóa học của Natri clorua

– Là chất đin li mạnh phân li hoàn toàn trong nước sản phẩm là cc ion âm và dương

– Là mui của base kh mạnh và acid mạnh nên nó mang tnh trung tnh do đó tương đi trơ về mt hóa học

1.3 Ứng dụng của Natri clorua

– Đi với sản xuất da,giày : người ta dùng mui để bảo v da – Đi với cao su : người ta dùng mui để làm trắng cao su

– Trong dầu kh : mui là thành phần quan trọng trong dung dịch khoan giếng khoan – Từ NaCl có thể pha chế cc hóa chất trong sản xuất như : nước javen ,sản xuất nhôm,dồng ,thép,…

2 Sơ lược về quá trình cô đặc

Qu trình cô đc: Là qu trình làm tăng nồng đ của chất tan (không hoc khó bay hơi) trong dung môi bay hơi Đc điểm của qu trình cô đc là dung môi được tch ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn chất hòa tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng đ của dung chất sẽ tăng dần lên Hơi của dung môi tch ra trong qu trình cô đc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhit đ cao có thể đun nóng 1 thiết bị khác

Trong công ngh  hóa chất và thực phẩm, cô đc đóng mt vai trò hết sức quan trọng Nó được ứng dụng với mục đch:

Cô đc được tiến hành ở nhit đ sôi, ở mọi p suất (p suất chân không, p suất thường hay p suất dư) trong thiết bị cô đc mt nồi hay nhiều nồi và qu trình có thể

gin đoạn hay liên tục Hơi bay ra trong qu trình cô đc được gọi là “hơi thứ” thường có nhit đ cao ,ẩn nhit hóa hơi lớn nên thường được sử dụng làm hơi đt cho nồi cô đc tiếp theo Nếu “hơi thứ “ được sử dụng ngoài dây chuyền cô đc thì được gọi là “hơi phụ”

3 Cô đặc nhiều nồi xuôi chiều

Là quá trình s dử ụng hơi thứ ủ c a nồi này làm hơi đt cho nồi kia, do đó nó có ý nghĩa cao về kinh t cao v sế ề ử d ng nhi t ụ 

Nguyên t c cắ ủa qu trình cô đc nhi u n i là : n i th nh t, dung dề ồ Ở ồ ứ ấ ịch được đun nóng bằng hơi đt, hơi thứ của nồi này đưa vào đun nồi thứ hai, hơi thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba hơi thứ nồi cui cùng đi vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch đi vào lần lượ ừ ồt t n i n sang n i kia, qua m i nọ ồ ỗ ồi đều bc hơi môt phần, nồng đ ần tăng dlên Điều kin cần thiết để truyền nhit trong các n i là ph i có chênh l ch nhiồ ả  t đgiữa hơi đt và dung d ch sôi, hay nói cách khác là chênh l ch áp su t giị  ấ ữa hơi đt và hơi thứ trong các nồi, nghĩa là p suất làm vic trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứcủa nồi trước là hơi đ ủt c a nồi sau.Thông thường nồi đầu làm vic ở áp suất dư, còn nồi cu i làm vi c thường áp su t thở ấ ấp hơn p suất chân không

H thng cô đc nhiều nồi xuôi chiều được sử dụng khá là phổ biến

Ưu điểm c a lo i này là dung d ch có th t di chuy n t nủ ạ ị ể ự ể ừ ồi trước sang n i sau ồnh s chênh l ch áp su t gi a các nờ ự  ấ ữ ồi không như h thng cô đc nhi u nề ồi ngược chi u dung d ch không tề ị ự chảy t nừ ồi trước sang n i sau mà phồ ải dùng bơm để ậ v n chuy n dung d ch, nhiể ị t đ sôi c a nủ ồi trướ ớn hơn nồi sau Do đó dung dịch đi vào c lm i n i (tr nỗ ồ ừ ồi 1) đều có nhit đ cao hơn nhit đ sôi Có hi u qu kinh t cao v  ả ế ề hơi đt so với 1 n ồi.

Nhược điểm c a hủ  thng cô đc nhi u n i xuôi chi u là nhiề ồ ề t đ ủ c a dung dịch các n i sau th p dở ồ ấ ần nhưng nồng đ ủ c a dung dịch tăng dần làm cho đ nhớt của dung dịch tăng nhanh nên h  s truy n nhi t s giề  ẽ ảm t nừ ồi đầu đến n i cuồ i (không ging như cô đc ngược chi u h s truy n nhi t trong các n i không giề   ề  ồ ảm đi m y) Khi dung dấ ịch đi vào nồi đầu có nhit đ sôi thấp hơn nhit đ sôi c a dung dich ủ, do đó trước khi đưa dung dịch vào nồi đầu cần đun nóng sơ b ằng hơi phụ b hoc nước ngưng tụ

4 Thi t b ếị cô đặc có phòng đốt ngoài

Ưu điểm : Ống tu n hoàn có th dài 7m nên v n t c tu n hoàn l n.Có th ghép vài ầ ể ậ  ầ ớ ểphòng để thay thế khi cần làm sạch và sửa chữa đảm bảo quá trình liên tục

Nhược điểm : Kch thướ ớc l n ,c u tấ ạo ph c tạp ứ

Phạm vi ng d ng :yêu cứ ụ ầu năng suất cao ,dùng cho dung dịch có đ nh t khác nhau ớ

5 K t cế ấu đồ án Phần I: Mở u đầ

Phần II: Sơ đồ và dây chuyền sản xuất

– Giới thi u các thi t b ế ị có trong dây chuy n,nêu nguyên lý làm vi c c a hề  ủ  thng Phần III: Tính toán thi t b chính ế ị

Tính toán các thông s –  kĩ thuậ ủt c a thi t b chính (thi t bế ị ế ị cô đc phòng đ ngoài) đểt đảm b o thi t bả ế ị làm vic ở mức đ mong mu n phù h p v i nhi m v thi t k ợ ớ  ụ ế ế

PHẦN 2.MÔ T Ả SƠ ĐỒ VÀ DÂY CHUY N S N XU T ỀẢẤ1.Sơ đồ công nghệ

Chú thích:

15 Thùng chứa nước ngưng Thiết bị gia nhiêt và nồi 1

2.Nguyên lí làm vi c c a h ệủệ thống thi t b ếị

Dung dịch đầu NaCl 2% được ch a trong thùng chứ ứa (1) được bơm (2) đưa lên thùng cao v có c a chị ử ảy tràn để ổn định lưu lượng Lưu lượng k ế (4) điều chỉnh lưu lượng cần thiết c a dung d ch vào thiủ ị ết b gia nhiị t đầu (5) để gia nhi t t i nhi ớ t đ sôi của dung dịch Sau đó dung dịch được đưa vào buồng đt nồi cô đc (9) Dung d ch ch y ị ảtrong các ng truy n nhi ề t, hơi đt được đưa vào buồng đt để đun nóng dung dịch Dung d ch sôi, dung môi b c lên trong phòng b c (10) gị   ọi là hơi thứ

Dung dich sau nồi 1 đạ ồng đt n x s chuy n sang n i 2 nh chênh l ch áp su t gi1 ẽ ể ồ ờ  ấ ữa các n i (áp su t n i sau nh ồ ấ ồ ỏ hơn p su t nấ ồi trước) Sau n i 2 dung dồ ịch đạ ồng đt ncui x và s2 ẽ được làm l nh b ng thiêt b làm lạ ằ ị ạnh (19) sau đó được bơm (18) chuyển vào thùng ch a s n ph m cu i (17) ứ ả ẩ 

Hơi thứ ở nồi 1 được làm hơi đt cho nồi 2 vì nó có nhit đ ớn hơn nhit đ l sôi của dung dich trong nồi 2 Hơi thứ ồi 2 đi vào thiế n t bị ngưng tụ Baromet nhờ chênh lch áp su t Trong thi t b ấ ế ị ngưng tụ, nước làm lạnh đi từ trên xu ng  ở đây hơi được ngưng t thành lụ ỏng và ch y qua ng Baromet xu ng thùng chả   ứa nước Khí không ngưng đi qua thi t b tách bế ị ọt (14) được hút ra ngoài bằng bơm chân không (20)

PHẦN III TÍNH TOÁN THI T B CHÍNH ẾỊ

Các s ố liệu ban đầu:

Dung dịch ban đầu: NaCl Loại thi t bế ị: Phòng đt ngoài

- Năng suất: 4,0 kg/s=14400 kg/h- Chi u cao ng gia nhi t: 5 mề  - Nồng đ đầ u c a dung d ch: 2% klgủ ị- Nồng đ cu ủi c a dung d ch: 23% klgị- p  suất hơi đt n i 1: 4 at ồ

- p su ất hơi ngưng tụ: 0,2 at Tính toán quá trình

3.1.Xác định tổng lượng hơi thứ ố b c ra kh i h ỏ ệ thống: W (kg/h)

Lượng hơi thứ ra khỏi hê thông được tính theo công thức [VI.1-55]

dcXW G

= − (kg/h)

Trong đó W:Tổng lượng hơi thứ bc ra (kg/h) G đ: Lượng dung dịch đầu (kg/h) X : Nđ ồng đ đầ u c a dung d ch (%) ủ ị X : Nc ồng đ cu ủi c a dung d ch (%) ị

214400 1

1: 2 113147,8

:1, 05W WW W

26413,576734, 2WW=

(%kg) [VI.2c-58]

Nồng đ dung dịch tại n i 1: ồ 1 14400 214400 6413,5x =

− = 3.61(%kl) Nồng đ dung d ch t i n i 2: ị ạ ồ 2 14400 2

14400 13147x =

3.4.Xác định áp su t (P) và nhiấệt độ (t) hơi đốt mỗi nồi

Giả thuy t phân b hiế  u s áp suất m i n i:  ỗ ồ 12

2,151PP =Ta có h  hai phương trình: 12

12 2,3

815 1

=Áp suấ ạt ti m i nồi : t i n i 1 :ỗ ạ ồ ∆P1=4(at)

t i n i 2 :ạ ồ ∆P2= ∆P1− ∆ =4P2 -2,59=1,41(at) Tra b ng n i suy tuy n tính b ng I.251 [1-315 ] ả  ế ả

*N i 1:áp suồ ất P2=4(at) -Nhit đ hơi đt: T1=142,9 C o -Nhit lượng riêng: i = 2744 (kJ/kg) 1

-Nhit hóa hơi: r =2141(kJ/kg) 1

*N i 2:áp suồ ất P2=1,41(at) -Nhit đ hơi đt: T2=108,9 C o -Nhit lượng riêng i = 2693,5 (kJ/kg) : 2

-Nhit hóa hơi: r =2236,5(kJ/kg) 2

Tại Pnt=0,2 at ta có

-Nhit đ hơi đt : T =59,7nt o C

-Nhit lượng riêng : i = 2607 (kJ/kg) nt

-Nhit hóa hơi : r =2358(kJ/kg) nt

3.5.Tính nhiệt độ (t ) và áp sui ất hơi thứ (P ) ra khi ỏi từng nồi

-Nhit đ và áp suất hơi thứ: t= Ti i+1+ ∆i ′′′ ( C) o

Trong đó:

- Ti+1: Nhit đ hơi đt nồi th i+1 ( ) ứ ℃

- ∆i′′′: t n th t nhiổ ấ t đ do trở lực đường ng của nồi thứ i ( ) ℃Chọn:|∆′′′1= 1℃

∆2′′′= 1℃ => ∑ ∆′′′= 2℃ Tại n i 1 ta có: ồ t′1=108, 9+1=109,9℃Tại n i 2 ta có: ồ t′2= 59,7 + 1 =60,7 ℃Từ b ng I.250 [1-313] ả

Tại N i th nh t có : ồ ứ ấ t′1=109,9℃+ Áp suất hơi thứ : P1’=1,46(at) + Nhit lượng riêng : i1’=2696 (kJ/kg) + Nhit hóa hơi : r1’=2234 (kJ/kg) Tại n i th hai có ồ ứ t′2=60,7(OC) + Áp suất hơi thứ : P2’=0,211 (at) + Nhit lượng riêng : i2’ =2608,4 (kJ/kg) + Nhit hóa hơi : r2’=2355,5(kJ/kg)

Bảng t ng h p s ổợố liệu 1

Nồi

x % klg P, at T, C o i,

kJ/kg r,

kJ/kg p’, at t’, oC i’, kJ/kg

kJ/kg 1 4 142,9 2744 2141 1,46 109,9 2696 2234 3,61

∆2’’’ = 1

Tổng t n th t nhiổ ấ t đ do trở ực đườ l ng ng : ∑ ∆′′′=2 C o

3.6.2.T n th t nhiổấệt độ do áp su t thấủy tĩnh tăng cao

Tổn th t này do nhiấ t đ sôi ở đy thiế ị cô đt b c luôn lớn hơn nhit đ sôi c a dung ủdịch trên mở t thong, thường tính toán kho ng gi a cở ả ữ ủa ng truy n nhiêt ềCông th c tính: ứ

- ρs: i lượkh ng riêng c a dung d ch khi sôi, kg/m ủ ị 3

- pi’: p suất hơi thứ trên mt thoáng dung dịch [at]

- h : chi u cao l p dung d ch t1 ề ớ ị ừ ming ng truy n nhi ề t đến m t thoáng [m]

- H: chi u cao ng truy n nhiề  ề t [m] - g : gia t c tr ọng trường g = 9,81 [ m/s ] 2

Ta có H = 5 (m) ch n h = 0,5 (m) ọ 1

Tra b ng I.61[1-47] khả i lượng riêng c a dung d ch NaCl-ủ ị nướ ạc t i 20OC -T i nạ ồi hơi thứ nhất ta có: p1’=1,46 at

Tra b ng I.29 trong [3 37] n i suy v x = 3,61% => ả –  ới 1 ρ2s1 ρdd 1 =512,175(kg/m ) 3

Thay vào phương trình, ta có:

-T i nạ ồi hơi thứ hai ta có: p2’=0,211 at

Tra b ng I.29 trong [3 37] n i suy v x =23% => ả –  ới 2 ρs2 2≈ρ1dd =586(kg/m ) 3

Thay vào phương trình, ta có:

Nồi thứ nh t : ấ ∆1’’ = 112,8 - 109,9 = 2,9 C O

Nồi thứ hai: ∆2’’ = 74,73 - 60,7 = 14,03 OC∑ ∆′ = ∆′

r ∆0i’ [ C] [4 58, 59] o –Trong đó:

- t’si: nhit đ sôi c a dung môi nguyên chủ ất (hơi thứ), t’ = tsi tb,1 [oK]- r: ẩn nhit hóa hơi của dung môi nguyên chất (hơi thứ) ở áp su t làm ấvi c [J/kg] 

- ∆0i’: tổn thất nhit đ do nhit đ sôi của dung dịch lớn hơn nhit đ sôi của dung môi áp suở ất thường

288.69,1.(304 273) 4 0,103600.(0, 2.9,81.10 0, 0367.9,81.10 )kk

4.1.7 Tính toán bơm chân không

Theo công thức [1 465] thì công suất của bơm được tnh :

1,5 1

41,5 1,602.10 0,104 9,81.10

1,5 1 1000.0,7 1,962.10b

Công suất đng cơ đin đã quy định: Ndc = 10 kW Lưu lượng nước: 0,02 m3/h

4.2.Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

- Chọn thiết bị gia nhit hỗn hợp đầu là thiết bị đun nóng loại ng chùm ngược chiều hơi nước bão hòa

- p suất hơi đt: 4 at - Nhit đ hơi đt: 142,9 °C

- Hơi nước đi ngoài ng, từ trên xung Hỗn hợp nguyên liu đi từ dưới lên - Hỗn hợp đầu vào thiết bị gia nhit ở nhit đ phòng 25°C

- Hỗn hơp ra ở nhit đ sôi của hỗn hợp đầu 110,31°C- Chọn loại ng = 16,3 [W/m.đ]

- Đường knh d = 38 ± 4 mm- Dài L = 5 m

4.2.1 Nhiệt lượng trao đổi Q

Q F C t= p.(F −tf ), W Trong đó: F Lưu lượng hỗn hợp đầu (kg/h)- t -FNhit đ sôi của hỗn hợp đầu(℃) t -fNhit đ môi trường(℃) C -PNhit dung riêng của hỗn hợp đầu

4.2.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích

Tra bảng I,251 [1 315] ở p suất 4 at - nhit đ sôi là 142,9 ℃∆𝑇d = 142,9 25 = 117,9– ℃

∆𝑇c = 142,9 113,42 = 29,48– ℃117,9 29, 48

29, 48dc

4.2.3 Tính hệ số cấp nhiệt cho phía hơi nước ngưng tụ

H s cấp nhit pha hơi ngưng tụ p dụng công thức V.101 [2-28]

12,04 .

t H=

Trong đó r : Ẩn nhit ngưng tụ của hơi nước bão hòa r = 2141.10^3 [J/kg] t1: Chênh lch nhit đ hơi đt và nhit đ thành ng truyền nhit H: Chiều cao ng truyền nhit H = 5m

A: Hằng s tra theo nhit đ màng nước ngưng Giả sử t1 = 4,5°C có T = 142,9 -m 4,5

2 = 140,65°C Tra bảng [2-29] có A = 194,1

Thay s :

0,250,80,43 Pr0,021 .Re Pr

Nên:

Pr0,021 .Re Pr

td

8 3985, 2

44102, 28

18, 6−

p dụng công thức [2-12] Pr pt

18 46t

0,250,80,43 2, 77

= 2,6% < 5%

q q

q = + = 31653,16 [W/m2]

4.2.8 Bề mặt truyền nhiệt

F= 1399862 531653,16 4tb

d H

Qui chuẩn, ta có s ng là: 127 ng

S hình cạnh su

ng

Sắp xếp ng theo hình su cạnh S ng

trên đường xuyên tâm

của hình su cạnh

Tổng s ng không kể các ng trong cc hình viên

phấn

S ng trong cc hình viên phân

Tổng s ng

trong tất cả các hình viên phấn

Tổng s ng thiết

bị Dãy

tGd n

Vận tc giả thiết:

10000.0,0000372, 05.985, 2Re.

Ta có: 0,07 0,02 71, 430,07

Làm tròn m = 4 ngăn

PHẦN V :TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 5.1:Buồng đốt

5.1.1 Xác định số ống của buồng đốt n F

dl= (ng ) Trong đó :

F- din tch bề mt trao đổi nhit

d - đường knh trong của ng truyền nhit (do α > α ), chọn d1 2n = 38 mm, bề dày là 3,5 mm

đường kính trong của ng d = 38 - 2.3,5 = 31 mm l-Chiều cao của ng truyền nhit l = 5m

Thay vào ta có

138,7 284,93,14.5.0,031

Sắp xếp ng theo hình su cạnh S ng

trên đường xuyên tâm của hình su cạnh

Tổng s ng không kể cc ng trong cc hình viên

phân

S ng trong cc hình viên phân

Tổng s ng trong tất

cả các hình

viên phân

Tổng s ng thiết bị

Dãy

1 Dãy 2 Dãy 3

9 19 271 5 30 301 Tổng din tch bề mt truyền nhit thực:

F = n.π.H.d = 301.3,14.5.0,031 = 146,5 (m2)

5.1.2 Đường kính trong của buồng đốt

Đường knh trong của buồng đt được tnh theo công thức V.140 (2-49): D = t.(b - 1) + 4d ,m trn

- dn: đường knh ngoài của ng truyền nhit, m - t: bước ng, thường lấy t = (1,2 - 1,5).d , m n

⇒ Lấy t = 1,3158.d = 1, 3158.0,038 = 0,05 (m) n

- b: s ng trên đường xuyên tâm của hình su cạnh, b = 19 Thay s ta có: Dtr = 0,05 (19 - 1) + 4.0,038 = 1,14 m

Quy chuẩn theo bảng XIII.6 [2-359] ta có: D = 1200mm =1,2m tr

5.1.3 :Chiều dày phòng đốt

Đi với thiết bị vỏ mỏng Công thức tnh: .

2[ ]Tr bD p

Chọn vật liu là Vật liu chế tạo thép X18H10T

1 Tính chất cơ học của vật liệu

Bảng XII-4 trong [2-309]

Giớ ại h n b n ch y = 220.10 N/m ề ả 𝜎c 6 2

Giới ạ h n b n kéo ề 𝜎k = 540.10 N/m6 2 -Ứng suất cho phép của thép CT3

Theo công thức trong [2-356] Ta có: Giớ ại h n kéo: [ ] = 𝜎kk.

n N/m (37) 2

Giớ ại h n ch y: [ ] ả 𝜎c = c.c

Thay s vào công thức (37) & (38) ta có:

[ ] = 𝜎k

6540.10 .0,

2, 6 = 186,9.10 (N/m ) 6 2

[ ] = 𝜎c

6220.10 .0,

1,5 = 132.10 (N/m ) 6 2

ng su cho phép c a v t li u là: Ứ ất ủ ậ  𝜎b = min{[ 𝜎k],[ 𝜎c]} = 132.10 N/m 6 2

2 Các số liệu

Dtr: đường knh trong của buồng đt, D = 1,2 m tr

Pb: p suất làm vic buồng đt (4at)

C -2Bổ sung do hao mòn chỉ tnh đến khi nguyên liu có chứa cc hạt rắn chuyển đng với tc đ lớn trong thiết bị Chọn C = 02 mm

C -3Đại lượng bổ sung do dung sai ,chiều dày phụ thuc vào chiều dày tấm vật liu cho ở bảng XIII.9 [2 365] chọn - C3 = 0,18mm

C = C + C + C = 1 + 0 + 0,18 = 1,18mm 1 2 3

Xét 132.1066.0,95 320,39.10

p = = > 50 nên ta có thể bỏ qua pbtrong công thức tnh S

1,18.10 3,05.2 2.132.10 0,95

TrbhD P

Chọn S = 4 mm

4 Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử

Po: áp su t th ấ ử tnh ton được theo công th c: p = p + pứ oth1

Theo b ng (XIII ả – 5) Định m c áp su t thu l c khi th thi t b làm viứ ấ ỷ ự ử ế ị c ở áp suất p

144, 2.10 183,332.0,95 4 1

Vậy ta chọn chiều dày phòng đt S = 4 mm là phù hợp

5.1.4 Tính chiều dày lưới đỡ ống

Chiều dày lưới đỡ ng phải thoả mãn những điều kin sau : 1-Giữ cht ng sau khi nung, bền

2-Giữ nguyên hình dạng của mạng khi khoan khi nung cũng như sau khi nung ng

3-Bền dưới tc dụng của cac loại ứng suất 4-Chịu ăn mòn

1 , 23879

Chọn S = 12 mm

4 Để đáp ứng yêu cầu 3