Chương 3: Cô đặc P2 doc

Chương 3 Cô đặc QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 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 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 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 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 4 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 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 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 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 6 3.3. CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 7 3.3. CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI Cân bằng vật liệu trong nồi cô đặc Lượng nước bốc hơi của cả hệ thống G đ : lượng dung dịch đầu, kg/s; x d , x c : nồng độ của dung dịch vào ở nồi đầu và ra khỏi nồi cuối, % khối lượng; W : lượng nước bốc hơi của các nồi W 1 ,W 2 ., . ,W n - 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 WWWW  21 1 1 WG x GW đ đ đ   Lượng nước bốc hơi của các nồi W          c đ đ x x GW 1 21 2 WWG x GW đ đ đ   nđ đ đn WWWG x GW   21 từ n phương trình tìm được lượng hơi thứ của mỗi nồi và lượng hơi đốt cho vào nồi 1 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 8 3.3. CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI Phân phối nhiệt độ hữu ích giữa các nồi     n i i Tt 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 T 1 , nhiệt độ hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ T nt và nhiệt độ tổn thất của các nồi  - Tổng số nhiệt độ tổn thất của hệ thống xác định theo công thức sau:       nnn n i i '''''' '''''''''''' 222111 1    n tttt   21 nt TTT   QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 9 3.3. CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI Phân phối nhiệt độ hữu ích giữa các nồi nn n tK Q tK Q tK Q      22 2 11 1 Phân phối theo điều kiện bề mặt các nồi bằng nhau 11 tt  1 1 2 2 12 K Q K Q tt  1 1 1 1 K Q K Q tt n i i i    1 1 1 K Q K Q tt n n n  +    n i i i k k k K Q K Q tt 1 Hoặc Lượng nhiệt ở mỗi nồi tỷ lệ gần đúng với lượng nước bốc hơi 21 12 1 1 2 2 1 2 2 KW KW K Q K Q t t m     n nn n n n KW KW K Q K Q t t m 1 1 1 1 1     QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 10 3.3. CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI Phân phối nhiệt độ hữu ích giữa các nồi         12 2 11 1 21 ttK Q tK Q FFF Phân phối theo điều kiện tổng bề mặt các nồi nhỏ nhất 11 321 t t t ttt       2 1 1 2 1 2 . K K Q Q t t          0 2 12 2 2 11 1 1        ttK Q tK Q td dF Tổng quát     2 12 2 2 11 1 ttK Q tK Q           n i i i K Q K Q t K Q K Q K Q K Q tt 1 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1     n i i i k k ik K Q K Q tt 1 . Chương 3 Cô đặc QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 2 3.3. CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI Cô đặc nhiều nồi quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt,có ý nghĩa. 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 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 3 3.3. CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI Sơ đồ cô đặc nhiều nồi xuôi chiều -. 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 QTTB II 01 TS. Nguyễn Minh Tân 5 3.3. CÔ ĐẶC NHIỀU NỒI Sơ đồ cô đặc nhiều nồi song