Đồ Án môn học quấ trình và thiết bị thiết kế hệ thống cô Đặc 2 nồi xuôi chiều thiết bị cô Đặc Ống tuần hoàn cưỡng bức dùng cho cô Đặc dung dịch naoh

Trong đồ án môn học này , nhiệm vụ cần phải hoàn thành là thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc ống tuần hoàn ngoài dùng cho cô đặc dung dịch NaOH Nồng độ đầu của

GIỚI THIỆU CHUNG

Mở đầu và giới thiệu về dung dịch NaOH

Trong thời kỳ đất nước đang trong quá trình phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì nền công nghiệp của nước ta đang phát triển mạnh kéo theo sự phát triển của ngành sản xuất các hợp chất hóa học,bởi các hợp chất hóa học có ứng dụng vô cùng quan trọng để các ngành khác phát triển

Trong kỹ thuật sản xuất công nghiệp hóa chất và các ngành khác, thường phải làm việc với các hệ dung dịch rắn tan trong lỏng, hoặc lỏng trong lỏng Để năng cao nồng độ của dung dịch theo yêu cầu của sản xuất kỹ thuật người ta cần dùng biện pháp tách bớt dung môi ra khỏi dung dịch Phương pháp phổ biến là dùng nhiệt để làm bay hơi còn chất rắn tan không bay hơi, khi đó nồng độ dung dịch sẽ tăng lên theo yêu cầu mong muốn

Thiết bị dùng chủ yếu là thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm, tuần hoàn cưỡng bức, phòng đốt ngoài, …trong đó thiết bị cô đặc tuần hoàn có ống trung tâm được dùng phổ biến vì thiết bị này có cấu tạo và nguyên lý đơn đơn giản, dễ vận hành và sửa chữa, hiệu suất xử dụng cao… dây truyền thiết bị có thể dùng 1 nồi, 2 nồi,

3 nồi…nối tiếp nhau để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu trong thực tế người ta thường xử dụng thiết hệ thống 2 nồi hoặc 3 nồi để có hiệu suất xử dụng hơi đốt cao nhất, giảm tổn thất trong quá trình sản xuất Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết kế một thiết bị hay hệ thống thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất Được sự hướng dẫn của

Thầy Nguyễn Văn Mạnh em đã thực hiện đồ án với đề tài: “Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc ống tuần hoàn cưỡng bức dùng cho cô đặc dung dịch NaOH”

Việc thực hiện đồ án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với việc thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học” trên cơ sở lượng

2 kiến thức đó và kiến thức của một số môn khoa học khác có liên quan,mỗi sinh viên sẽ tự thiết kế một thiết bị , hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trong quá trình công nghệ Qua việc làm đồ án môn học này, mỗi sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu trong việc tra cứu ,vận dụng đúng những kiến thức,quy định trong tính toán và thiết kế,tự nâng cao kĩ năng trình bày bản thiết kế theo văn bản khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống

Trong đồ án môn học này , nhiệm vụ cần phải hoàn thành là thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc ống tuần hoàn ngoài dùng cho cô đặc dung dịch NaOH ( Nồng độ đầu của dung dịch : 12,23% Nồng độ cuối của dung dịch :

29,21% Áp suất hơi đốt nồi 1 : 4 at Áp suất hơi ngưng tụ : 0.2 at )

Do hạn chế về thời gian, chiều sâu về kiến thức, hạn chế về tài liệu, kinh nghiệm thực tế và nhiều mặt khác nên không tránh khỏi những sai lầm, thiếu xót trong quá trình thiết kế Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, xem xét và chỉ dẫn thêm của Thầy, Cô để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Văn Mạnh đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và truyền đạt những kinh nghiệm quý báu để em hoàn thành đồ án này

Em xin chân thành cảm ơn !

1.1.2 Giới thiệu về dung dịch NaOH

Natri hydroxyt là khối tinh thể không trong suốt có màu trắng, không mùi Dễ tan trong nước, tan nhiều trong rượu và không tan trong ete NaOH có trọng lượng riêng 2,02 Độ pH là 13,5 Nhiệt độ nóng chảy 327,6 ± 0,9 oC Nhiệt độ sôi 1388℃ Hấp thụ nhanh CO2 và nước của không khí, chảy rữa và biến thành

Na2CO3 NaOH là một bazơ mạnh; có tính ăn da, khả năng ăn mòn thiết bị cao; trong quá trình sản xuất cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị, đảm bảo an toàn lao động Ngoài ra, NaOH có tính hút ẩm mạnh, sinh nhiệt khi hòa tan vào nước nên khi hòa tan NaOH cần phải dùng nước lạnh Người ta biết được một số hiđrat của nó như NaOH.H2O, NaOH.3H2O và NaOH.2H2O Nước trong các hiđrat đó chỉ mất hoàn toàn khi chúng nóng chảy Điều chế và ứng dụng:

• Natri tác dụng với nước

• Trước kia, người ta điều chế NaOH bằng cách cho canxi hiđroxit tác dụng với dung dịch natri cacbonat loãng và nóng:

Ca(OH)2 + Na2CO3 > 2NaOH + CaCO3

• Ngày nay người ta dùng phương pháp hiện đại là điện phân dung dịch NaCl bão hòa:

2NaCl + 2H2O dòng điện Cl2 + H2 + 2NaOH

NaOH được dùng để sản xuất xenlulozơ từ gỗ, sản xuất xà phòng, giấy và tơ nhân tạo, tinh chế dầu thực vật và các sản phẩm chưng cất dầu mỏ, chế phẩm nhuộm và dược phẩm, làm khô các khí và là thuốc thử rất thông dụng trong phòng thí nghiệm hóa học

• Sản xuất xenlulozơ từ gỗ

• Sản xuất xà phòng,chất tẩy rửa, bột giặt

• Sản xuất tơ nhân tạo

• Sản xuất nhôm ( làm sạch quặng trước khi SX )

• Tinh chế dầu thực vật và các sản phẩm chưng cất dầu mỏ

• Chế phẩm nhuộm và dược phẩm

• Làm khô các khí và là thuốc thử rất thông dụng trong phòng thí nghiệm hóa học.

Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất

1.2.1 Sơ lược về quá trình 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 :

• Làm tăng nồng độ chất tan

• Tách các chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể

• Thu dung môi ở dạng nguyên chất

Quá trình cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất (áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư), trong hệ thống một thiết bị cô đặc hay trong hệ thống nhiều thiết bị cô đặc Trong đó:

• Cô đặc chân không dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ bị phân hủy vì nhiệt

• Cô đặc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển dùng cho dung dịch không bị phân hủy ở nhiệt độ cao như các dung dịch muối vô cơ, để sử dụng hơi thứ cho cô đặc và cho các quá trình đun nóng khác

• Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dụng mà được thải ra ngoài không khí Đây là phương pháp tuy đơn giản nhưng không kinh tế

Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm thường làm tăng nồng độ dung dịch nhờ đun sôi gọi là quá trình cô đặc. Đặc điểm của quá trình cô đặc là dung môi được tách khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn dùng chất hòa tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung dịch sẽ tăng dần lên, khác với quá trình chưng cất, trong quá trình chưng cất các cấu tử trong hỗn hợp cùng bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ trong hỗn hợp.

Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ đung nóng một thiết bị ngoài hệ thống cô đặc thì ta gọi hơi đó là hơi phụ.

Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong thiết bị một nồi hoặc nhiều nồi,làm việc gián đoạn hoặc liên tục Quá trình cô đặc có thể thực hiện ở các áp suất khác nhau tùy theo yêu cầu kỹ thuật, khi làm việc ở áp suất thường (áp suất khí quyển) thì có thể dùng thiết bị hở; còn làm việc ở các áp suất khác thì dùng thiết bị kín cô đặc trong chân không (áp suất thấp) vì có ưu điểm là: khi áp suất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịch cũng giảm, do đó hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch tăng, nghĩa là có thể giảm được bề mặt truyền nhiệt.

Cô đặc được ứng dụng trong các nhà máy sản xuất hóa chất và thực phẩm, ví dụ: cô đặc các muối vô cơ,dung dịch kiềm.

Quá trình cô đặc có thể thực hiện trong thiết bị cô đặc một nồi hay thiết bị cô đặc nhiều nồi, nhưng cô đặc một nồi gây lãng phí nhiên liệu,hiệu quả kinh tế không cao chỉ thích hợp trong quá trình sản xuất đơn giản,nên người ta thường chọn cô đặc nhiều nồi.

Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt, do đó nó có ý nghĩa kinh tế cao về sử dụng nhiệt.

Nguyên tắc của quá trình cô đặc nhiều nồi có thể tóm tắt như sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi thứ của nồi này đưa vào đun nồi thứ hai, hơi thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba hơi thứ nồi cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ Còn dung dịch đi vào lần lượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi nồi đều bốc hơi môt phần, nồng độ dần tăng lên Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt trong các nồi là phải có chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch sôi, hay nói cách khác là chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các nồi, nghĩa là áp suất làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước là hơi đốt của nồi sau.Thông thường nồi đầu làm việc ở áp suất dư, còn nồi cuối làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển.

1.2.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất

• 1.Thùng chứa dung dịch đầu

• 5.Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

• 10.Thiết bị ngưng tụ Baromet

1.2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều làm việc liên tục:

Dung dịch NaOH ban đầu được chứa trong thùng chứa dung dịch đầu (1), dùng bơm (2) để đưa nguyên liệu vào thùng cao vị (3), thùng cao vị được thiết kế có gờ chảy tràn để ổn định mức chất lỏng trong thùng, sau đó chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) (thiết bị ống chùm) Ở thiết bị trao đổi nhiệt dung dịch được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bảo hòa cung cấp từ ngoài vào, rồi đi vào nồi (6) Ở nồi này dung dịch tiếp tục được đun nóng bằng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm, dung dịch chảy trong các ống truyền nhiệt hơi đốt được đưa vào buồng đốt để đun nóng dung dịch Một phần khí không ngưng được đưa qua cửa tháo khí không ngưng.Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng cửa tháo nước ngưng Dung dịch sôi , dung môi bốc lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ Dưới tác dụng của hơi đốt ở buồng đốt hơi thứ sẽ bốc lên và được dẫn sang buồng đốt của thiết bị (7) Dung dịch từ nồi (6) di chuyển qua nồi thứ (7) nhờ sự chênh lệch áp suất làm việc giữa các nồi, áp suất nồi sau < áp suất nồi trước Nhiệt độ của nồi trước lớn hơn của nồi sau do đó dung dịch đi vào nồi thứ (7) có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi Kết quả là dung dịch sẽ được làm lạnh đi và lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi Dung dịch sản phẩm của nồi (7) được đưa vào thùng chứa sản phẩm (9) qua

7 thiết bị bơm (2).Hơi thứ bốc ra khỏi nồi (7) được đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet (10) Trong thiết bị ngưng tụ, nước làm lạnh từ trên đi xuống, ở đây hơi thứ được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet vào thùng chứa còn khí không ngưng đi qua thiết bị tách bọt (11) hơi sẽ được bơm chân không (12) hút ra ngoài còn hơi thứ ngưng tụ chảy vào thùng chứa nước ngưng

- Dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi mà không cần dùng bơm.

- Nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nồi sau do đó dung dịch đi vào mỗi nồi đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của nồi đó ( trừ nồi đầu), kết quả là dung dịch sẽ nguội đi và lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi đi một lượng dung môi ( quá trình tự bốc hơi ).

- Dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của nồi sau, do đó cần phải tốn thêm một lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch, vì vậy khi cô đặc xuôi chiều dung dịch trước khi vào nồi đầu thường được đun nóng sơ bộ bằng hơi phụ hoặc nước ngưng tụ.

- Nhiệt độ của dung dịch ở các nồi sau thấp dần, nhưng nồng độ của dung dịch lại tăng dần, làm cho độ nhớt của dung dịch tăng nhanh, kết quả hệ số truyền nhiệt sẽ giảm đi từ nồi đầu đến nồi cuối.

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

Cân bằng vật liệu

2.1.1 Lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống: W (kg/h)

Từ công thức ( VI.1-ST2- T55), Ta có :

W: lượng hơi thứ bốc ra khỏi toàn bộ hệ thống ,(kg/h)

Gđ: lượng dung dịch đầu ,(kg/s) xđ, xc: nồng độ đầu và nồng độ cuối của dung dịch, % khối lượng

2.1.2 Lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi

• Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 1 : W 1 (kg/h)

• Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 2 : W 2 (kg/h)

Giả thiết mức phân phối lượng hơi thứ bốc ra ở 2 nồi là : W 1 : W 2 = 1:1

 Ta có hệ: W 1 = W 2 W 1 = 944,625 (kg/h) W=W 1 +W 2 89,25 W 2 = 944,625 (kg/h)

2.1.3 Nồng độ dung dịch ra khỏi mỗi nồi

Theo công thức (VI.2c-ST2-T54), Ta có :

Ta được x 2 = x c ,phù hợp với số liệu ban đầu.

Cân bằng nhiệt

2.2.1 Chênh lệch áp suất chung của cả hệ thống ( ∆P )

: là chênh lệch áp suất chung của toàn hệ thống

P 1 : áp suất hơi đốt vào nồi 1

P nt : áp suất hơi ngưng tụ

2.2.2 Chênh lệch áp suất, nhiệt độ của mỗi nồi

Chọn tỉ lệ chênh lệch áp suất hơi đốt ở 2 nồi là:

2.2.3 Tính nhiệt độ và áp suất hơi đốt ra khỏi mỗi nồi

Theo công thức : ∆Pi=Pi-1-∆Pi-1

➢ Xác định nhiệt độ hơi đốt ở 2 nồi:

Dựa vào áp suất, tra bảng (I.251-ST1-T314), Ta được :

2.2.4 Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi mỗi nồi

Nhận xét: Hơi thứ của nồi 1 được dẫn sang nồi 2 và trở thành hơi đốt của nồi 2, hơi thứ của nồi 2 đi sang thiết bị ngưng tụ.Quá trình này sẽ chịu tổn thất về nhiệt độ do trở lực học trên ống dẫn gây ra.

• Nhiệt độ của hơi đốt nồi sau bằng nhiệt độ của hơi thứ nồi trước trừ đi 1 0 C

• Nhiệt độ hơi thứ nồi cuối cùng bằng nhiệt độ hơi ngưng tụ của thiết bị baromet cộng thêm 1 0 C

• t 1 ', t 2 ' : Nhiệt độ hơi thứ của nồi 1, nồi 2

• P 1 ’ , P 2 ’ : Áp suất hơi thứ của nồi 1, nồi 2

• ∆i : Tổn thất do trở lực đường ống chọn ∆1=∆2=1℃

❖ Nhiệt độ hơi thứ trong các nồi :

Theo công thức : ti'=ti+1+∆i ,Ta có :

Dựa vào nhiệt hơi thứ, tra bảng (I.251 – ST1- T.314), ta được : t 1 '= 110.3 (℃) → P 1 '=1,48 at t 2 ' = 60,7 (℃) → P 2 '= 0,21 at

Các kết quả tính được ở trên cho ta bảng số liệu sau :

Nồi I Nồi 2 Hơi ngưng tụ Áp suất Nhiệt độ

2.2.5 Tính tổn thất nhiệt lượng cho từng nồi

Nhận xét : Tổn thất nhiệt độ trong thiết bị cô đặc bằng tổng tổn thất nhiệt độ do nồng độ dung dịch tăng cao, do áp suất thủy tĩnh và do trở lực thuỷ lực trong ống dẫn của các nồi.

2.2.5.1 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ ( ∆'℃) Ở cùng một áp suất, nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất

Hiệu số nhiệt độ sôi của dung dịch và dung môi nguyên chất gọi là tổn thất nhiệt do nồng độ gây ra.

Gọi ∆' là tổn thất nhiệt độ của dung dịch so với dung môi nguyên chất Trong cô đặc thường gọi đó là tổn thất nồng độ ∆' phụ thuộc vào nồng độ chất tan, áp suất, bản chất của chất tan và dung môi. Áp dụng công thức (VI.10 ─ ST2 – T59) :

∆ ′ 0 : tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi ở áp suất thường

T: Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho, ℃ r: Nhiệt hoá hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc, J/kg

Tra bảng (I.250 ─ ST1 – T312) t 1 ‘ = 110,3 ℃ → 𝑟 1 "33,22.10 3 J/kg t 2 ’ = 60,7 ℃ → 𝑟 2 = 2355,26.10 3 J/kg

➢ Tính tổn thất nhiệt độ do nồng độ của mỗi nồi : Δ 1 ′ = 16,2 × 6,43 × 383,3 2

➢ Tính tổn thất nhiệt độ do nồng độ của cả hệ thống là:

2.2.5.2 Tổn thất do áp suất thuỷ tĩnh: ∆''

Nhận xét: Nhiệt độ sôi của dung dịch còn phụ thuộc vào độ sâu Trên mặt thoáng nhiệt độ sôi thấp nhất, càng xuống sâu thì nhiệt độ càng tăng, nguyên nhân là do cột áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng.

✓ Áp dụng công thức (VI.13 ─ST2─T60):

𝑃 𝑜 : áp suất hơi thứ trên bề mặt thoáng dung dịch (at)

ℎ 1 :chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên của ống truyền nhiệt (m)

ℎ 2 : chiều cao của ống truyền nhiệt (m)

𝜌 𝑑𝑑𝑠 : khối lượng riêng của dung dịch khi sôi (kg/m 3 )

• Khối lượng riêng của dung dịch NaOH ở 20℃ ứng với mỗi nồng độ được xác định theo bảng (I.22─ST1 – T34) :

➢ Vậy khối lượng riêng của dung dịch sôi là:

Với nồi 1 : Ptb1 = 1,6 at ⇒ ttb1 = 112,7 ℃

Với nồi 2 : Ptb2 = 0,34 at ⇒ ttb2 = 71,38 ℃

✓ Áp dụng công thức VI.13 (STT2.T60) để tính áp suất thủy tĩnh của hệ thống:

Trong đó: ttb - Nhiệt độ sôi ứng với áp suất Ptb ℃ t 0- Nhiệt độ sôi ứng với áp suất P0 ℃

➢ Vậy tổn thất do áp suất thuỷ tĩnh của từng nồi là :

2.2.5.3 Tổn thất do đường ống (𝜟 ,,, )

Nhận xét : Trở lực ở đây chủ yếu là các đoạn ống nối giữa các thiết bị Đó là đoạn nối giữa nồi 1 và nồi 2, giữa nồi 2 và thiết bị ngưng tụ.Ta chọn tổn thất nhiệt độ do đường ống là 1 o C

⇒ Tổng tổn thất nhiệt độ cả hệ thống là:

2.2.6 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của cả hệ thống và từng nồi

2.2.6.1 Xác định hệ số nhiệt độ hữu ích trong hệ thống

✓ Áp dụng công thức ( VI.17─ST2 –T67) :

𝛥𝑡 𝑐ℎ =Hiệu số nhiệt độ chung giữa hiệu số nhiệt độ hơi đốt nồi 1 và nhiệt độ ngưng ở thiết bị ngưng tụ

➢ Vậy hệ số nhiệt độ hữu ích trong hệ thống là:

2.2.6.2 Xác định nhiệt độ sôi của từng nồi

𝑡 𝑠1 , 𝑡 𝑠2 : nhiệt độ hơi thứ của từng nồi

2.2.6.3 Xác định nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi

❖ Kết quả vừa tính cho ta bảng dưới đây:

Hiệu số nhiệt độ hữu ích Nhiệt độ sôi của dung dịch

❖ Kiểm tra lại dữ kiện :

2.2.7 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng

Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng của hệ thống:

Gd ts0 Cd (Gd - W1 )C1 ts1 D.Cp1 𝜃 1 W1 Cp2 𝜃 2

D: Lượng hơi đốt vào (kg/h)

𝑖 1 , 𝑖 2 : Hàm nhiệt của hơi đốt nồi 1 , nồi 2 (J/kg)

𝑖 1 ′ , 𝑖 2 ′ : Hàm nhiệt của hơi thứ nồi 1 , nồi 2 (J/kg)

𝜃 1 , 𝜃 2 : Nhiệt độ nước ngưng ở nồi 1, nồi 2

Cd :Nhiệt dung riêng của dung dịch đầu (J/kg độ)

Cp1 , Cp2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ)

C1, C2 : Nhiệt dung riêng của hơi đốt ra khỏi nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ)

Qm1,Qm2 : nhiệt lượng mất mát ở nồi 1 và nồi 2

Gd : lượng hỗn hợp đầu đi vào thiết bị (kg/h)

W1 , W2 : lượng hơi thứ bốc lên từ nồi 1, nồi 2

2.2.7.1 Nhiệt lượng vào gồm có:

- Nồi 1: Nhiệt do hơi đốt mang vào : D.i1

Nhiệt do dung dịch mang vào : Gd

- Nồi 2: Nhiệt do hơi thứ mang vào : W1.i2

Nhiệt do dung dịch từ nồi 1 chuyển sang : (Gd – W1)C1ts1

- Dung dịch mang ra : (Gd – W1)C1ts1

- Do dung dịch mang ra : (Gd – W1 – W2)C2.ts2

- Nhiệt mất mát: Qm2 = 0,05W1(i2– Cp2)𝜃 2

2.2.7.3 Hệ phương trình cân bằng nhiệt:

Các PT được thành lập dựa trên nguyên tắc :

Tổng nhiệt đi vào = Tổng nhiệt đi ra

Giải hệ phương trình (1),(2), và (3) ta được :

0,95(𝑖 2 −𝐶 𝑝2 𝜃 2 )+𝑖 2 ′ −𝐶 1 𝑡 𝑠1 (4) Thay (4) vào phương trình (1) ta có :

• Nhiệt độ nước ngưng lấy bằng nhiệt độ hơi đốt

❖ Nhiệt độ sôi của dung dịch

Tra bảng ( I204─ST1─T236 ): x 0 = 12,23% ⇒ t s0 3,88℃ Đã tính được : t s1 = 119,55 o C t s2 = 84,18 o C

❖ Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở từng nồi

Tra theo bảng (I.249─ST1 – T310) θ 1 = 142,9 o C ⇒ Cn 1 = 4294,25 (J/kg độ) θ 2 = 109,3 o C ⇒ Cn 2 = 4232,09 (J/kg độ)

❖ Nhiệt dung riêng của hơi đốt vào nồi 1, nồi 2 và ra khỏi nồi 2 :

Dung dịch vào nồi 1 có nồng độ x d = 12,23%

18 Đối với dung dịch loãng ( x < 0,2 ) ta áp dụng công thức (I.43 ─ST1 – T152), ta có:

➢ Dung dịch trong nồi 1 có nồng độ x 1 = 17,24% Đối với dung dịch đậm đặc (x > 0,2) ta áp dụng công thức (I.44 ─ ST1 ─ T152)

C ht : là nhiệt dung riêng của NaOH xác định theo công thức (I.41─ ST1 – T152) :

Trong đó : M 1 KLPT của NaOH : M 1 = 40 n 1 Số nguyên tử Na: n 1 = 1 n 2 Số nguyên tử O : n 2 = 1 n 3 Số nguyên tử H : n 3 = 1

C 1 , C 2 , C 3 Nhiệt dung riêng của nguyên tử Na, O , H Tra từ bảng ( I.141 ─ ST1 – T152) ta có :

C 3 = 9630 J/kg.nguyên tử độ Vậy :

Từ đó ta sẽ tính được nhiệt dung riêng ra khỏi nồi 1 :

➢ Dung dịch trong nồi 2 có nồng độ x c = 30 %

Cũng áp dụng công thức (I.44 ─ ST1 ─ T152), ta có:

❖ Xác định hàm nhiệt hơii đốt và hơi thứ:

Thay các kết quả ta đã tính toán được vào pt (4) và pt (5) ta được kết quả sau :

✓ Ta có bảng số liệu như sau:

Cn J/kg độ θ, °C W , kg/h Sai số

Tỷ lệ phân phối hơi thứ 2 nồi được thể hiên như sau W 1 : W 2 = 1: 1,065

Sai số giữa W được tình từ phần cần bằng nhiệt lượng và sự giả thiết trong cân bằng vật chất < 5% ,vậy thoả mãn.

Tính hệ số cấp nhiệt , nhiệt lượng trung bình từng nồi

2.3.1 Tính hệ số cấp nhiệt 𝜶 khi ngưng tụ hơi

- Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt nồi 1 và nồi

- Với điều kiện làm việc của phòng phòng đốt thẳng đứng H = 2m, hơi ngưng bên ngoài ống, máng nước ngưng chảy dòng Như vậy hệ số cấp nhiệt được tính theo công thức ( V.101─ST2 – T28 ).

- 𝛼 1𝑖 : hệ số cấp nhiệt khi ngưng hơi ở nồi thứ i W/m 2 độ

- ∆ 1𝑖 : hiệu số giữa nhiệt độ ngưng và nhiệt độ phía mặt tường tiếp xúc với hơi ngưng của nồi I, o C

- r i : ẩn nhiệt nhiệt ngưng tụ tra theo nhiệt độ hơi đốt:

Tra bảng I.250 ─ ST1 – T312 Ta có: t 1 = 142,9 ℃ ⇒ r 1 = 2135,5.10 3 J/kg t 2 = 109,3 ℃ ⇒ r 2 = 2235,96.10 3 J/kg

- A: hệ số phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng

Với t m được tính: t mi = 0,5(t Ti +t i ) ℃ ( * ) t I : nhiệt độ hơi đốt t Ti : nhiệt độ bề mặt tường

Tra bảng giá trị A phụ thuộc vào t m : (ST2 – T 29 ) với: t m1 = 142,01 ℃ A 1 = 194,3 t m2 = 109,3 ℃ A 2 = 183,19

➢ Vậy hệ số cấp nhiệt của mỗi nồi là :

2.3.2 Xác định nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ

𝑞 1𝑖 = 𝛼 1𝑖 × ∆𝑡 1𝑖 W/m 2 q 1i : nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ của nồi i , W/m 2

➢ Thay số vào, ta có :

2.3.3 Tính hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi 𝜶 𝟐𝒊 ,W/m 2 độ

Ta xác định hệ số này theo công thức:

P i : áp suất hơi thứ (at)

∆𝑡 2𝑖 : hiệu số nhiệt độ giữa thành ống với dung dịch sôi

• Hiệu số nhiệt độ giữa 2 mặt thành ống truyền nhiệt

• Tổng nhiệt trở của thành ống truyền nhiệt Σ𝑟 = 𝑟 1 + 𝑟 2 + 𝛿

𝜆 (m 2 độ/W) (4) Với r 1 , r 2 : nhiệt trở của cặn bẩn 2 phía tường ( bên ngoài cặn bẩn của nước ngưng, bên trong cặn bẩn do dung dịch).

- Tra theo bảng ( V.I ─ ST2 – T4 ): r1 = 0,387.10 -3 m 2 độ/W r2 = 0,232.10 -3 m 2 độ/W

- Tra bảng ( VI.6 ─ ST2 – T80 ) ta chọn bề dày thành ống truyền nhiệt là

- Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là thép X18H10T, có 𝜆 𝑐𝑟3 = 46 và khối lượng riêng 𝜌 𝑐𝑟3 = 78500 (kg/m 3 ) hệ số dẫn nhiệt của nó là: Σ𝑟 = 0,387 10 −3 + 0,232 10 −3 + 0,002

Thay vào PT (3) ta có hiệu số nhiệt độ giữa 2 mặt thành ống truyền nhiệt của mỗi nồi là :

Từ bảng 2, ta có hiệu số nhiệt độ hữu ích của mỗi nồi là :

Thay vào PT (2), ta có hiệu số nhiệt độ giữa thành ống với dung dịch sôi mỗi nồi là :

𝛥𝑡 22 = 25,12 − 1,45 − 9,61 = 14,06 °𝐶 𝜓: hệ số hiệu chỉnh ,xác định theo công thức(VI.27 ─ ST2 – T71)

( dd:dung dịch , nc: nước )

𝜆: hệ số dẫn nhiệt , W/m độ

C: nhiệt dung riêng , J/kg độ

𝜆, 𝜌, 𝜇: Khi tra bảng ta lấy theo nhiệt độ sôi của dung dịch ts1 = 119,55 o C ts2 = 84,18 o C

2.3.3.1 Khối lượng riêng o Khối lượng riêng của nước: tra bảng (I.249 ─ ST1 – T310)

𝜌 𝑛𝑐2 = 969,12 𝑘𝑔/𝑚 3 o Khối lượng riêng của dung dịch NaOH :tra bảng ((I.21/ST1 – T33)):

▪ Nhiệt dung riêng của nước: Tra bảng ( I.249 ─ ST1 – T 310 ):

▪ Nhiệt dung riêng của dung dịch NaOH: ( theo bảng 3 )

❖ Hệ số dẫn nhiệt của nước: tra bảng (I.129 ─ ST1 – T133 )

❖ Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch được xác định theo công thức

A:hệ số tỉ lệ phụ thuộc hỗn hợp chất lỏng :ta chọn A = 3,58.10 -8

M: khối lượng mol của hỗn hợp lỏng (hỗn hợp của chúng ta là

Vậy hệ số dẫn nhiệt của dung dịch trong mỗi nồi là :

− Độ nhớt của nước tra bảng (I.104 ─ ST1 – 96) & (I.102 ─ ST1 – 95):

• Độ nhớt của dd NaOH

𝜃 𝜇1 −𝜃 𝜇2 = 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 Trong đó: t 1 , t 2 : Nhiệt độ của chất lỏng cú độ nhớt là à 1 , à 2

25 θ 1, θ 2 : Nhiệt độ của chất lỏng tiờu chuẩn cú độ nhớt là à 1 , à 2

Lấy nước làm chất lỏng tiêu chuẩn, dung dịch có nồng độ x 1 = 17,24%:

Tra à 1 , à 2 dựa vào bảng ( I.107 ─ ST1 ─ T100)

Tra θ 1, θ 2 dựa vào bảng ( I.102 ─ ST1 ─ T94) k= 𝑡 1 −𝑡 2

• Nồi 2: (tương tự như nồi 1)

Lấy nước làm chất tiêu chuẩn, dung dịch có nồng độ x 2 = 30%

2,017 − 9,75 = 2,238℃ à s2 = 16,60210 −3 (N.s/m 2 ) = 16,602 (Cp) Vậy độ nhớt của dd NaOH là :

𝜇 𝑑𝑑2 = 16,602 𝐶𝑝 Tổng hợp các kết quả ta được bảng sau :

Thay vào PT (5) ta có hệ số hiệu chỉnh của từng nồi là :

Vậy hệ số cấp nhiệt 𝛼 2𝑖 từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi hoàn toàn xác định như sau:

2.3.3.5 Nhiệt tải riêng về phía dung dịch

Nồi J/kg độ J/kg độ Cp Cp

Vậy giả thiết 𝛥 11 , 𝛥 21 là chấp nhận được

2.3.4 Xác định hệ số truyền nhiệt cho từng nồi : Áp dụng công thức:

𝛥𝑇 𝑖 N/m 2 độ Trong đó: qtbi : nhiệt tải riêng trung bình của từng nồi (W/m 2 )

𝛥𝑇 𝑖 :Hiệu số nhiệt độ hữu ích của từng nồi ( o C ) (xem bảng 2)

- Lượng nhiệt tiêu tốn được tính theo công thức

3600 W Với: D1 = 873,95 kg/h ri : nhiệt hoá hơi được xác định ở:

Tra bảng (I.250/ ST2 - T312) r1 = 2233,22.10 3 J/kg r2 = 2355,26.10 3 J/kg

2.3.5 So sánh 𝜟𝒕 hữu ích và 𝜟𝒕 giả thiết :

2.3.5.1 Xác định tỷ số sau

2.3.5.2 Xác định nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi

2.3.5.3 So sánh 𝜟𝑻 𝒊 , , 𝜟𝑻 𝒊 tính được theo giả thiết phân phối áp suất

Nhận xét : Sai số này nhỏ hơn 5% ,vậy phân phối áp suất như trên là hợp lý

2.3.6 Tính bề mặt truyền nhiệt : (F)

Tính bề mặt truyền nhiệt theo phương thức bề mặt truyền nhiệt giữa các nồi bằng nhau:

Ta sẽ qui chuẩn và lấy : F1 = F2 = 45 m 2

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

Chọn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là thiết bị đun nống loại ống chùm ngược chiều dung hơi nước bão hòa ở 4at, hơi nước đi ngoài ống từ trên xuống, hỗn hợp nguyên liệu đi trong ống từ dưới lên Ở áp suất 4 at  t12,9 o C ( Tra bảng I.251-ST1/315)

Hỗn hợp đầu vào thiết bị gia nhiệt ở nhiệt độ phòng(25 o C) đi ra ở nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu (tso = 119,55 o C)

Chọn loại ống bằng thép CT3 đường kính d = 382 mm ; L = 2(m)

⇒λ = 46,4W/m.độ (Tra bảng PL4 – ST1)

Q = F.C p (t F – t f ) W Trong đó : + F: lưu lượng hỗn hợp đầu ,F = 3250(kg/h)

+ t F : Nhiệt độ sôi của hỗn hợp t F = t s1 = 119,55 o C

+ C p : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu

3.1.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích:

23,35 = 5,0493 > 2 Nên nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể là: t tb = 𝛥𝑡đ−𝛥𝑡𝑐

+Phía hỗn hợp: t 2tb =𝑡 ℎđ − 𝛥𝑡 𝑡𝑏 = 142,9 – 58,4572 = 84,4428( 0 C) a) Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể :

+Hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ : α 1 = 2,04.A ( 𝑟

𝛥𝑡 1 𝐻) 0,25 Trong đó : +r : ẩn nhiệt ngưng tụ lấy theo nhiệt độ hơi bão hòa tra bảng I.250-ST1/312: t 1 2,9 o C ⇒r = 2233,22.10 3 (J/Kg).

+Δt 1 :Chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi đốt và nhiệt độ thành ống truyền nhiệt.

+ H : Chiều cao ống truyền nhiệt H = 3(m) +A : Hằng số tra theo nhiệt độ màng nước ngưng.

3 5,68.2 ) 0,25 = 8205,2677 (W/m 2 độ) b) Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ : q 1 = α 1 Δt 1 [W/m 2 ]

Theo công thức V.40-ST2/14 ta có : c) Hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy :

𝑝 𝑟𝑡 ) 0,25 *) ε k : Hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỉ số giữa chiều dài L và đường kính d của ống.Chọn đường kính d = 38±2 mm ; L = 2(m)

*) Tính chuẩn số Pr : Pr = 𝐶 𝑝

𝜆 𝜇 (CT-V.35-ST2/12) + C p : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp ở t 2tb = 84,4428 0 C

+ Tra bảng (I 107- ST1/101)ta cú độ nhớt dung dịch: à = 10,83.10 -3 Ns/m 2

+ Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp λ=A.C p ρ

- Tra bảng I.46-ST1/42 ρ : khối lượng riêng của hỗn hợp ở t tb ρ 45,2712kg/m 3

- M: khối lượng mol của hỗn hợp lỏng (hỗn hợp của chúng ta là NaOH và H 2 O ) nên : M = 40.a +(1- a)18 x = 12,23 % khối lượng nên:

0,5225 = 3,69 +Hiệu số nhiệt độ ở 2 phía thành ống : Δtt = tt 1 - tt 2 = q 1.∑rt

Trong đó : t t : Nhiệt độ thành ống phía hỗn hợp

∑r t : Tổng nhiệt trở ở 2 bên ống truyền nhiệt Ống dẫn nhiệt làm bằng làm thép CT3 có chiều dày δ = 2 (mm) nên: λ = 46,4 (W/m độ)

 r = r 1 + r 2 +   m 2 độ/W r1 , r2 : nhiệt trở của cặn bẩn 2 phía tường ( bên ngoài cặn bẩn của nước ngưng ,bên trong cặn bẩn do dung dịch

- Tra theo bảng ( V.I/ST2 - T4) ta có : r1 = 0,387.10 -3 m 2 độ/W r2 = 0,232.10 -3 m 2 độ/W

- Tra bảng ( VI.6/ST2 – T80 ) ta chọn bề dày thành ống truyền nhiệt là m mm 0,002

Thay vào CT ta được :

46 = 0,6625.10 −3 m 2 độ/Wg Thay số : Δtt = 33970,9918 0,6625.10 -3 = 22,506 o C

Cpt : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp

Cpt =C1= 3690,31 J/kg.độ àt : Độ nhớt của hỗn hợp tra bảng ( I.107-ST1/101 ) : àt = 16,602.10 -3 Ns/m 2 λt : hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp ở tt2 λ t = A.C p

 : khối lượng riêng của hỗn hợp ở tt 2

Tra bảng I.64-ST1/T33 ta có : ρ = 1045,2712kg/m 3

Thay vào công thức ta có :

Thay số vào ta được : Prt = 3690,31.16,602.10 −3

0,5225 = 2,5566 Thay số ta có hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy : αt = 0,021 0,5225

2,5566) 0,25 = 1387,1415 d Nhiệt tải riêng về phía dung dịch : q 2 = α t Δt 2 = 1387,1415 24,8572= 46361,4254 e Kiểm tra sai số:

Sai số nhỏ hơn 5% ta chấp nhận giả thiết chọn độ chênh lệch nhiệt độ

Trong đó : Nhiệt lượng trao đổi : Q = (W) q tb :Nhiệt tải riêng trung bình về phía dung dịch qtb = 𝑞 1 +𝑞 2

 Trong đó : F : Bề mặt truyền nhiệt d : đường kính ống truyền nhiệt d = 0,034 m

H : Chiều cao ống truyền nhiệt H = 2 (m)

Qui chuẩn n = 127 ống Theo bảng V.11-ST2/48 ta có :

Sắp xếp ống theo hình 6 cạnh

Số ống trên đường xuyên tâm

Tổng số ống không kể các ống trong các hình viên phân

Tổng ống trong tất cả các hình viên phân

Tổng ống trong thiết bị

3.1.5 Đường kính trong của thiết bị đun nóng :

Trong đó: d n : Đường kính ngoài của ống truyền nhiệt d n = 0,038 (m) t: Bước ống Lấy t = 1,4 d n t = 1,4 0,038 = 0,0532 b: số ống trên đường xuyên tâm của hình 6 cạnh b= 13

Qui chuẩn : D = 0,8 m0 (mm) (bảng VIII.6-ST2/359 )

3.1.6 Tính vận tốc và chia ngăn :

0,1084 100% = 74,17> 5% nên ta cần chia ngăn để quá trình cấp nhiệt ở chế độ xoáy.Số ngăn được xác định như sau:

*Tính lại chuẩn số Re:

Vậy các kích thước của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là:

- Số ống truyền nhiệt: n = 127 (ống)

- Đường kính của thiết bị: D = 1100 (mm)

- Chiều cao giữa 2 mặt bích: H = 2 (m)

Hệ thống thiết bị ngưng tụ Baromet

Hơi thứ sau khi ra khỏi nồi cô đăc 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 làm lạnh đi từ trên xuống,chui qua lỗ của các tấm ngăn,hỗn hợp nước làm lạnh,nước ngưng tụ chảy xuống ống barômet

*Hệ thống thiết bị: Chọn thiết bị ngưng tụ Baromet – thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô ngược chiều chân cao

1- Thân 2- Thiết bị thu hồi bọt

3- Ống baromet 4- Ống dẫn khí không ngưng

Trong thân 1 gồm có những tấm ngăn hình bán nguyệt

Nguyên lý làm việc chủ yếu trong các thiết bị ngưng tụ trực tiếp là phun nước lạnh vào trong hơi, hơi tỏa ẩn nhiệt đun nóng nước và ngưng tụ lại Do đó thiết bị ngưng tụ trực tiếp chỉ để ngưng tụ hơi nước hoặc hơi của các chất lỏng không có giá trị hoặc không tan trong nước vì chất lỏng sẽ trộn lẫn với nước làm nguội

Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ Baromet ngược chiều loại khô được mô tả như hình vẽ Thiết bị gồm thân hình trụ (1) có gắn những tấm ngăn hình bán nguyệt (4) có lỗ nhỏ và ống baromet (3) để tháo nước và chất lỏng đã ngưng tụ ra ngoài Hơi vào thiết bị đi từ dưới lên, nước chảy từ trên xuống, chảy trân qua cạnh tấm ngăn, đồng thời một phần chui qua các lỗ của tấm ngăn Hỗn hợp nước làm nguội và chất lỏng đã ngưng tụ chảy xuống ống baromet, khí không ngưng đi lên qua ống

(5) sang thiết bị thu hồi bọt (2) và tập trung chảy xuống ống baromet Khí không ngưng được hút ra qua phía trên bằng bơm chân không Ống baromet thường cao H ≥ 10,5m để khi độ chân không trong thiết bị có tăng thì nước cũng không dâng lên ngập thiết bị

Loại này có ưu điểm là nước

3.2.1 Tính toán thiết bị ngưng tụ:

* Các số liệu cần biết:

- Lượng hơi thứ ở cuối nồi trong hệ thống cô đặc: W2 = 944,65 (kg/h)

- Áp suất ở thiết bị ngưng tụ: Pnt = 0,2 (at)

- Các thông số của hơi thứ ra khỏi nồi cuối của hê thống:

3.2.1.1 Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ:

Theo công thức: VI.51 – ST2/Tr.84

Trong đó: i: nhiệt lượng riêng của hơi ngưng i = 2685038,6 (J/kg) tđ, tc: nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh ( o C)

Ta có: Nhiệt độ trung bình: ttb = (tđ – tc)/2 = 37,5 o C

Cn: Nhiệt dung riêng trung bình của nước, chọn ở 37,5 o C ( ST1-Tr.165)

3.2.1.2 Đường kính thiết bị: Áp dụng công thức (CT-VI.52 2/84) :

+Dtr đường kính trong của thiết bị ngưng tụ (m)

+ h khối lượng riêng của hơi (Kg/m 3 ) ở nhiệt độ 59,7 o C, p=0,2(at)

 h = 0,1283 Kg/m 3 (tra bảng I.251-ST-1/Tr 314)

+wh tốc độ hơi trong thiết bị ngưng tụ,wh 35 (m/s),chọn wh5 m/s đo thiết bị ngưng tụ làm việc thuộc khoảng 0,2 →0,4 at

W lượng hơi ngưng tụ Kg/s

+Thay số vào công thức trên ta có:

Quy chuẩn theo bảng XIII.6 – STT2 – 359: Chọn Dtr= 0,9 (m)

- Tấm ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo làm việc tốt , chiều rộng của tấm ngăn b có thể xác định như sau :

2 + 50, mm (CT-VI.53-STQT&TB-2/85)

- Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ :

Nếu nước làm nguội là nước sạch thì lấy đường kính các lỗ là 2mm

Nếu nước làm nguội là nước bẩn thì lấy đường kính các lỗ là 5mm

- 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 là : f c c w

Gc : lưu lượng nước kg/s: Gc n

𝜌 𝑛 : khối lượng riêng của nước : n = 1000 kg/m 3

Các lỗ xếp theo hình lục giác đều, bước của các lỗ được xác định theo công thức VI.55, [2-85]: t = 0,866 dlỗ ( f f tb ) 0,5 (mm) Trong đó: dlỗ: đường kính của lỗ đĩa đã chọn, dlỗ = 2mm f f tb : tỉ số giữa tổng số diện tích tiết diện của các lỗ với diện tích tiết diện của thiết bị ngưng tụ, thường lấy ≈ 0,025 ÷ 0,1 Ở đây ta chọn f f tb = 0,03

Chiều cao thùng cao vị

Áp suất toàn phần cần để khắc phục sức cản thủy lực trong hệ thống khi dòng chảy đẳng nhiệt:

+𝛥𝑃 đ :: áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy ra khỏi ống dẫn:

Với: : khối lượng riêng của chất lỏng w : vận tốc của lưu thể.

+ : áp suất khắc phục trở lực khi dòng chảy ổn định trong ống thẳng

Với: d td ; điều kiện của ống

L: chiều dài ống dẫn :hệ số ma sát.

+ : áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ:

+ 𝜉: hệ số trở lực cục bộ

-  P H : áp suất cần thiết để nâng cao chất lỏng lên cao và khắc phục áp suất thủy tĩnh ,N/m 2 , công thức II.57 /St1 – T377

+ : áp suất cần thiết khắc phục trở lực trong thiết bị =0

+ : áp suất bổ sung ở cuối đường ống, =0

3.3.1 Trở lực của đoạn ống từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu đến nồi cô đặc :

Có 1017,0554 kg/m³ (ở nhiệt độ t tb )

- Gđ : thể tích lưu thể của hỗn hợp kg/h

-  : khối lượng riêng của dung dịch NaOH

Chọn đường kính ống dẫn liệu là d= 70mm

Tốc độ dòng chảy trong ống của thiết bị gia nhiệt:

+)Áp suất để khắc phục trở lực ma sát: 𝛥𝑃 𝑚 = 𝜆 𝑙 𝑡đ

𝑑 𝑡đ 𝛥𝑃 đ (𝑁/𝑚 2 ) Chọn chiều dài ống dẫn là L=2m, d td = 0,07m

: độ nhớt của hỗn hợp đầu ở nhiệt độ sôi( nhiệt độ cuối khi gia nhiệt) có : 0,375.10 -3 (N.S/m²)

Do đó nhiệt độ chảy của hỗn hợp đầu trong ống là chế độ chảy xoáy.

Chọn ống làm bằng ống tráng kẽm mới bình thường

-Tra bảng II.15-ST1/381): mm.Chọn 0,1

Ta có : Re gh Re n = 220

Ta có Re gh