Chương 3: Cô đặc P2 doc

CÔ ĐẶC NHIỀU NỒICô đặc nhiều nồi quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt,có ý nghĩa cao về mặt sử dụng nhiệt Nguyên tắc Nồi thứ nhất, dung dịch được đun bằng hơi đốt; hơi thứ của nồi này

Chương 3

Cô đặc

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Cô đặc nhiều nồi quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt,có ý nghĩa cao về mặt sử dụng nhiệt

Nguyên tắc Nồi thứ nhất, dung dịch được đun bằng hơi đốt; hơi thứ của nồi này đưa vào đun nồi thứ hai Hơi thứ của nồi thứ hai được đưa vào nồi thứ ba v v., hơi thứ của nồi cuối cùng được đưa vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi nồi dung môi được bốc hơi một phần, nồng độ của dung dịch tăng dần lên

Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt trong các nồi: có chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch sôi (phải có chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các nồi) Thông thường, nồi đầu làm việc ở áp suất dư, nồi cuối cùng làm việc ở áp suất chân không

Cô đặc nhiều nồi có hiệu quả kinh tế cao về sử dụng hơi đốt so với một nồi

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Sơ đồ cô đặc nhiều nồi xuôi chiều

- Được dùng phổ biến

- Dung dịch tự di chuyển từ nồi trước

sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất

giữa các nồi

- Nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn

nồi sau,dấn dến hiện tượng tự bốc

hơi

- 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

- Nhược điểm của cô đặc xuôi chiều

là 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, dẫn

đến hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi

đầu đến nồi cuối

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Sơ đồ cô đặc nhiều nồi ngược chiều

- Hơi di chuyển giống như trường hợp xuôi

chiều

-Dung dịch đi vào nồi 3 và sản phẩm ra

khỏi ở nồi 1 (áp suất nồi trước lớn hơn nồi

sau, do đó dung dịch không tự chảy từ nồi

nọ sang nồi kia được mà phải dùng bơm

để vận chuyển)

- Khi cô đặc ngược chiều thì dung dịch có

nhiệt độ cao nhất sẽ đi vào ở nồi đầu, ở

đấy nhiệt độ lớn hơn nên độ nhớt không

tăng nhiều (hệ số truyền nhiệt trong các

nồi hầu như không giảm nhiều)

-Lượng nước bốc hơi ở nồi cuối sẽ nhỏ

hơn khi cô đặc xuôi chiều, do đó lượng

nước dùng làm ngưng tụ hơi trong thiết bị

ngưng tụ sẽ nhỏ hơn

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Sơ đồ cô đặc nhiều nồi song song

-Dung dịch đầu vào đồng

thời ở các nồi

- Sản phẩm cũng đồng

thời lấy ra ở mỗi nồi

-Chỉ dùng khi yêu cầu

nồng độ của dung dịch

không cao lắm, hoặc khi

dung dịch cô đặc có kết

tinh, vì khi đó dung dịch có

kết tinh di chuyển từ nồi

nọ sang nồi kia dễ làm tắc

ống

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Cân bằng vật liệu trong nồi cô đặc

Lượng nước bốc hơi của cả hệ thống

Gđ : lượng dung dịch đầu, kg/s;

xd, xc : nồng độ của dung dịch vào ở nồi đầu và ra khỏi nồi cuối, % khối lượng;

W : lượng nước bốc hơi của các nồi

W1 ,W2., ,Wn - lượng nước bốc hơi ở các nồi 1, 2, , n, kg/s;

Nồng độ của dung dịch ra khỏi mỗi nồi tính theo công thức

Với nồi đầu:

Với nồi 2:

Với nồi thứ n:

n

W W

W

W  1  2  

1

x G

W

đ

đ

đ 



Lượng nước bốc hơi của các nồi W

















c

đ

x G

2 1

x G

W

đ

đ

đ đ

x G

W











2 1

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Phân phối nhiệt độ hữu ích giữa các nồi













i i

T

t

1

- Theo phương trình truyền nhiệt: khi cho biết Q và K thì F phụ thuộc vào t,

vì vậy tổng bề mặt đốt trong hệ thống cô đặc phụ thuộc vào sự phân phối W và hiệu số nhiệt độ có ích giữa các nồi

- Thực tế thường gặp ba phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ:

a) theo điều kiện bề mặt các nồi bằng nhau

F1 =F2 =F3 = =Fn = không đổi

b) theo điều kiện tổng bề mặt đốt nóng các nồi là nhỏ nhất ( F = min)

c) theo điều kiện bề mặt đốt các nồi bằng nhau và tổng bề mặt đốt nóng các nồi là nhỏ nhất

- Trong tất cả các trường hợp, đều phải biết nhiệt độ hơi đốt đi vào nồi đầu

T1, nhiệt độ hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ Tntvà nhiệt độ tổn thất của các nồi 

- Tổng số nhiệt độ tổn thất của hệ thống xác định theo công thức sau:

n

i   '1  ''1  ' ''1   '2  ''2  ' ''2    '   ''   ' ''





n

t t

t

t       



 1 2   T  T  Tnt

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Phân phối nhiệt độ hữu ích giữa các nồi

n n

n

t K

Q t

K

Q t

K

Q











2 2

2 1

1

1 Phân phối theo điều kiện bề mặt các nồi bằng nhau

1

t  



1 1 2

2 1 2

K Q K

Q t

t  



1 1

1 1

K

Q K

Q t

t

n

i











1 1

1

K Q K

Q t

t n

n

n  



+







i

i k

k

k

K Q K

Q t

t

Hoặc

Lượng nhiệt ở mỗi nồi tỷ lệ gần đúng với lượng nước bốc hơi

2 1

1 2

1 1 2 2

1

2

K W K

Q K

Q t

t







n

n n

n n

K W K

Q K

Q t

t m

1 1

1

1 1











3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Phân phối nhiệt độ hữu ích giữa các nồi

  









1 2

2 1

1

1 2

Q t

K

Q F

F F

Phân phối theo điều kiện tổng bề mặt các nồi nhỏ

nhất

1 1

3 2

1

t

t t

t t

t

















2

1 1

2 1

K

K Q

Q t





1 2

2 2

1 1

1 1

















Q t

K

Q t

d

dF

Tổng quát

1 2

2 2

1 1

1

t t

K

Q t

K

Q



























i i

i K Q K

Q t

K Q K Q K

Q K

Q

t t

1

1 1

1 1 2 2

1 1 1 1







n

k

k i

k

Q K

Q t

t

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Phân phối nhiệt độ hữu ích giữa các nồi

Phân phối  t từ điều kiện bề mặt đốt nóng các nồi bằng nhau và tổng các bề mặt là nhỏ nhất

phải thoả mãn cả hai điều kiện









i i

i k

k

k

K Q K

Q t

t

1













n

i k

k i

k

K Q K

Q t

t

1

1

1 1

1

K Q K Q K

Q K

Q

k

k k

k

1 1



K Q K

Q

k

1

2 





t t

1

1

3 





t t

1

3 2

t

t t

t t





















3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Phân phối nhiệt độ hữu ích giữa các nồi

Phân phối  t từ điều kiện bề mặt đốt nóng các nồi bằng nhau và tổng các bề mặt là nhỏ nhất

Mặt khác

n

Q Q

1 1

1

2

2



K

Q

K

Q

1 2

1

2 : Q K : K

Do Q tỉ lệ với W nên cũng có thể viết:

n

n K K K W

W

Phân phối nhiệt độ theo điều kiện này sẽ dẫn đến:

- Hiệu số nhiệt độ có ích của các nồi bằng nhau

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Số nồi thích hợp trong cô đặc nhiều nồi

(1) Khi số nồi tăng thì tiêu hao hơi đốt giảm đi:

Số liệu về lượng tiêu hao hơi đốt (kg) theo 1kg hơi thứ

cô đặc một nồi: 1,1 kg/kg

hai nồi : 0,57

ba nồi : 0,40 bốn nồi : 0,30 năm nồi : 0,27 (2) Khi số nồi tăng thì hiệu số nhiệt độ hữu ích giảm đi rất nhanh do đó bề mặt đun nóng của các nồi sẽ tăng:

Một nồi

t K

Q F





1

Nhiều nồi

t K

Q n

t K

Qn

Fn







Tăng số nồi phải đảm bảo điều kiện làm việc:   T   T     0

giới hạn đối với mỗi nồi là 5 7°C

3.3 CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI

Số nồi thích hợp trong cô đặc nhiều nồi

AB - chi phí về thiết bị

CD - chi phí về hơi đốt

MN - chi phí chung

Số nồi thích hợp: 2  4