Luận văn cô đặc natriclorua 2 nồi ngược chiều

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2 1.1 Tổng quan về sản phẩm 2 1.2 Phương pháp điều chế 3 1.3 Cô đặc 3 1.4. Lựa chọn phương pháp thiết kế - thuyết minh quy trình công nghệ 4 CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT, NĂNG LƯỢNG 6 A. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 6 2.1. Xác định lượng hơi thứ thoát ra khỏi hệ thống 6 2.2. Xác định nồng độ cuối mỗi nồi 6 B. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 7 2.3.Xác định áp suất trong mỗi nồi 7 2.4 Xác định nhiệt độ trong các nồi 7 2.5 Xác định các loại tổn thất nhiệt trong các nồi 8 2.6.Cân bằng nhiệt lượng 11 C. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT 15 2.7 Độ nhớt () 15 2.8 Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch ( λ ) 16 2.9 Hệ số cấp nhiệt () 17 2.10 Tính hệ số phân bố nhiệt độ hữu ích cho các nồi 20 CHƯƠNG III THIẾT KẾ CHÍNH 23 3.1. Buồng đốt 23 3.2 Buồng bốc 28 3.3. Đường kính các ống dẫn 32 CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ PHỤ 47 4.1. Cân bằng vật liệu 47 4.2.Kích thước thiết bị ngưng tụ 48 4.3.Chọn bơm 54 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 63 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Tổng quan về sản phẩm Một số tính chất hóa lý đặc trưng về sản phẩm: - Natri clorua còn gọi là muối ăn, muối, muối, là hợp chất hóa học với công thức hóa học Na Cl. Natri clorua tan nhiều trong nước, dung dịch có vị mặn đắng. Trong các dung dịch có nồng độ khác nhau thì nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc thay đổi. - Natri clorua (NaCl) tinh thể có cấu trúc lập phương tâm diện. Trong các tinh thể của chúng các ion clo lớn hơn được sắp xếp trong khối khép kín lập phương, trong khi các ion natri nhỏ hơn điền vào lỗ hổng bát diện giữa chúng. Mỗi ion được bao bởi 6 ion khác loại. Bảng 1.1: Các tính chất của NaCl. Công thức phân tử NaCl Khối lượng phân tử 58,4 g/mol Bề ngoài Chất rắn kết tinh màu trắng hay không màu Tỷ trọng 2,16 g/cm3 Điểm chảy 801°C (1074 K) Điểm sôi 1465°C (1738 K) Độ hòa tan trong nước 35,9 g/100 ml (25°C) - Khi điện phân dung dịch NaCl có màng ngăn xốp: NaCl + H 2 O = NaOH + 2 1 H 2 + 2 1 Cl 2 - Khi điện phân nóng chảy: NaCl = Na + 2 1 Cl 2 Ứng dụng: - Là thành phần chính trong muối ăn, nó được sử dụng phổ biến như là đồ gia vị và chất bảo quản thực phẩm. - Dung dịch 0,9% clorua natri (nước đẳng trương) là cơ sở chính của phẫu thuật thay thế chất lỏng được sử dụng rộng rãi trong y học để ngăn chặn hay xử lý sự mất nước, hay để truyền ven để ngăn sốc do mất máu. - Sản xuất bột giấy và giấy, cố định thuốc nhuộm trong công nghiệp dệt may và sản xuất vải, trong sản xuất xà phòng và bột giặt. - Là nguyên liệu để sản xuất Clo, là chất cần thiết để sản xuất nhiều vật liệu ngày nay như PVC và một số thuốc trừ sâu, sản xuất Javen và điều chế HCl trong công nghiệp. - NaCl là nguyên liệu để điều chế Na, Cl 2 , HCl, NaOH và hầu hết các hợp chất khác của natri. - Dung dịch NaCl còn được sử dụng để sát trùng khi cần thiết. 1.2 Phương pháp điều chế NaCl là hợp chất phổ biến nhất của natri có trong thiên nhiên. Nó có trong nước biển (khoảng 3% về khối lượng), nước của các hồ nước mặn và trong khoáng vật halit (muối mỏ). Những mỏ muối lớn có thể có lớp muối dày đến hàng trăm, hàng nghìn mét. Vì vậy, người ta thường khai thác muối ăn từ mỏ bằng phương pháp ngầm, nghĩa là qua các lỗ khoan dùng nước hòa tan muối ngầm dưới đất rồi bơm dung dịch lên để kết tinh muối ăn. Người ta còn cô đặc nước biển bằng cách đun nóng hoặc bằng cách phơi nắng tự nhiên để kết tinh được muối ăn. 1.3 Cô đặc 1.3.1 Định nghĩa Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi. Ứng dụng: – Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch (làm đậm đặc); – Tách các chất hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh); – Tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất); – Lấy nhiệt từ môi trường lạnh khi thay đổi trạng thái của tác nhân làm lạnh 1.3.2 Đặc điểm của quá trình cô đặc Từ thể lỏng chuyển thành hơi có thể có hai trạng thái: bay hơi hoặc sôi. Khi bay hơi nhiệt độ của dung dịch thấp hơn nhiệt độ sôi, áp suất của dung môi trên mặt dung dịch lớn hơn áp suất riêng phần của nó ở khoảng trống trên mặt thoáng của dung dịch, nhưng nhỏ hơn áp suất chung. Trạng thái bay hơi có thể xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau và nhiệt độ càng tăng khi tốc độ bay hơi càng lớn, còn sự bốc hơi ở trạng thái sôi xảy ra ở cả trong dung dịch (tạo thành bọt) khi áp suất hơi của dung môi bằng áp suất chung trên mặt thoáng, trạng thái sôi chỉ có ở nhiệt độ xác định ứng với áp suất chung và nồng độ của dung dịch đã cho. Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm thường làm đậm đặc 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 dung 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 đun nóng một thiết bị ngoài hệ thống cô đặc thì ta gọi hơi đó là hơi phụ. Truyền nhiệt trong quá trình cô dặc có thể trực tiếp hoặc gián tiếp, khi truyền nhiệt trực tiếp thường dùng khói lò cho tiếp xúc với dung dịch, còn truyền nhiệt gián tiếp thường dùng hơi nước bão hòa để đốt nóng. 1.3.3 Các phương pháp cô đặc - Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi. Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc ngắn nhất. Đây là phương pháp tuy đơn giản nhưng không thực tế. - Cô đặc ở áp suất chân không: dùng cho dung dịch có nhiệt độ sôi cao và dễ bị phân hủy nhiệt. Cô đặc chân không thì nhiệt độ sôi của dung dịch thấp nên có thể tận dụng nhiệt thừa của các quá trình khác (hoặc sử dụng hơi thứ) cho quá trình cô đặc - Cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị một lần rồi cô đặc đến nồng yêu cầu, hoặc cho vào liên tục trong quá trình bốc hơi để giữ mức dung dịch không đổi đến khi nồng độ dung dịch trong thiết bị đã đạt yêu cầu sẽ lấy ra một lần sau đó lại cho dung dịch mới để cô. - Cô đặc liên tục trong hệ thống một nồi hoặc nhiều nồi dung dịch và hơi đốt cho vào liên tục, sản phẩm cũng được lấy ra liên tục. Có thể áp dụng điều khển tự động. - Cô đặc nhiều nồi: Nhằm tiết kiệm hơi đốt, có thể cô đặc chân không, cô đặ áp lực hay phối hợp cả hai phương pháp. Có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích nâng cao hiệu quả kinh tế. Trên thực tế, trong hệ thống cô đặc nhiều nồi thì nồi đầu tiên thường làm việc ở áp suất lớn hươn áp suất khi quyển, các nồi sau làm việc ở áp suất chân không. 1.3.4 Các thiết bị cô đặc 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. - Theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng hơi ( hơi nước bão hòa, hơi quá nhiệt), bằng khói lò, chất tải nhiệt ở nhiệt độ cao (dầu, nước ở áp suất cao…), bằng dòng điện. - Theo chế độ tuần hoàn: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức…  Chế độ tuần hoàn (đối lưu) tự nhiên: thường dùng cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp để quá trình tuần hoàn qua bề mặt truyền nhiệt được dễ dàng. Gồm: buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc) và buồng đốt ngoài (không đồng trục buồng bốc).  Chế độ đối lưu cưỡng bức ( dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1- 3,5m/s tại bề mặt truyền nhiệt, dùng để cô đặc các dung dịch sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn bề mặt truyền nhiệt. Gồm: có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài và có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài. - Theo cấu tạo bề mặt đun nóng: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm, kiểu màng… 1.4. Lựa chọn phương pháp thiết kế - thuyết minh quy trình công nghệ 1.4.1 Lựa chọn phương án thiết kế Theo tính chất của nguyên liệu và ưu nhược điểm của các dạng thiết bị nói trên ta chọn loại thiết bị cô đặc hai nồi ngược chiều, phòng đốt trong ống tuần hoàn ngoài. Ưu điểm: - Dung dịch có nhiệt độ cao nhất sẽ đi vào nồi đầu, ở đây nhiệt độ lớn hơn nên độ nhớt không tăng mấy. - Lượng nước bốc hơi ở nồi cuối sẽ nhỏ hơn khi cô đặc xuôi chiều nên lượng nước dùng làm nước ngưng tụ sẽ nhỏ hơn. - Dùng được cho các dung dịch với độ nhớt cao, có tính ăn mòn. Nhược điểm: - Do dung dịch đi từ nơi có áp suất thấp đến nơi có áp suất cao nên không tự chuyển được mà phải dùng bơm để vận chuyển dung dịch, làm tăng chi phí. 1.4.2 Thuyết minh quy trình công nghệ Quá trình cô đặc 2 nồi ngược chiều ống tuần hoàn ngoài ở trên là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt. Dung dịch ban đầu trong thùng chứa được bơm bơm lên thùng cao vị qua van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng dung dịch NaCl qua lưu lượng kế sau đó vào thiết bị đun nóng. Tại thiết bị gia nhiệt dung dịch được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi của nồi 2, sau đó được đưa vào buồng đốt của nồi 2. Tại nồi 2, dung dịch sôi tạo hỗn hợp lỏng hơi và được bốc hơi một phần tại buồng bốc, hơi thứ thoát lên qua thiết bị ngưng tụ được ngưng tụ còn lượng khí không ngưng còn lại được bơm chân không hút ra ngoài sau khi qua thiết bị thu hồi bọt. Sản phẩm từ nồi 2 được bơm bơm vào nồi 1 để tiếp tục quá trình cô đặc, khi đến nồng độ yêu cầu thì được đưa ra ngoài vào bể chứa sản phẩm . Ngoài ra, ở các thiết bị gia nhiệt có các hệ thống đưa hơi đốt vào và tháo nước ngưng ra. Hơi nước đi ngoài thành ống cấp nhiệt cho dung dịch NaCl chạy trong ống, hơi đốt vào thiết bị gia nhiệt ở phía trên còn nước ngưng được lấy ra ở phía dưới. Trong thiết bị gia nhiệt còn có đường ống tháo khí không ngưng Ở nồi 1 hơi đốt được cung cấp từ ngoài vào, còn ở nồi 2 thì hơi đốt chính là hơi thứ của nồi 1. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT, NĂNG LƯỢNG A. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 2.1. Xác định lượng hơi thứ thoát ra khỏi hệ thống - Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn bộ hệ thống: G đ = G c + W (1) Trong đó: + G đ , G c là lượng dung dịch đầu và lượng dung dịch cuối (kg/h) + W lượng hơi thứ thoát ra của toàn bộ hệ thống (kg/h) - Viết cho cấu tử phân bố: G đ .x đ = G c .x c + W.x w Trong đó : x đ , x c là nồng độ của dung dịch vào ở nồi đầu và ra khỏi nồi cuối (%khối lượng) Xem lượng hơi thứ không mất mát ta có: G đ .x đ = G c .x c (2) Vậy lượng hơi thứ thoát ra của toàn bộ hệ thống: )−(1= c đ x x đ G W (3) Theo giả thiết ta có: G đ = 10 Tấn/h = 10.000 Kg/h x đ = 10 % x c = 30 % Thay vào biểu thức (3) ta có: W = 10.000 (1- 30 10 ) = 6666.667 kg/h 2.2. Xác định nồng độ cuối mỗi nồi - Ta có: W = W 1 + W 2 = 6666.667 kg/h (3) Với : W 1 , W 2 là lượng hơi thứ thoát ra ở nồi 1, 2 Giả sử : W 1 = W 2 = 2 W = 2 667.6666 = 3333.334 kg/h - Nồng độ cuối mỗi nồi: Nồi 1 : x 1 = G đ )W( 21 WG x d d +− = 10000 [ ] 667.666610000 10 − = 30 % Nồi 2: x 2 = G đ 2 W − d d G x = 10000 ( 334.333310000 10 − ) = 15 % B. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 2.3.Xác định áp suất trong mỗi nồi Gọi P 1 ,P 2 ,P nt : là áp suất của nồi 1,2 và thiết bị ngưng tụ. ∆ P 1 : hiệu số áp suất của nồi 1 so với nồi 2. ∆ P 2 : hiệu số áp suất của nồi 2 so với thiết bị ngưng tụ. ∆ P: hiệu số áp suất của toàn hệ thống. Giả sử rằng sử dụng hơi đốt để dùng bốc hơi và đun nóng là hơi nước bão hoà. Ta có: ∆ P = P 1 - P nt = 4 – 0,75 = 3,25 at. ∆ P = ∆ P 1 + ∆ P 2 = 3,25 at. (1) Giả sử chọn: 1 2 P P ∆ ∆ = 2,5 (2) Từ (1) và (2) ⇒ ∆ P 2 = 0,929(at), ∆ P 1 = 2,321 at Mà ∆ P 1 = P 1 – P 2 ⇒ P 2 = P 1 - ∆ P 1 = 4 – 2,321 = 1,679 at 2.4 Xác định nhiệt độ trong các nồi Gọi: t hđ1 , t hđ2 , t nt : là nhiệt độ đi vào nồi 1, 2, thiết bị ngưng tụ ( o C) t ht1 , t ht2 : là nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 1,2 ( o C) Giả sử tổn thất nhiệt độ trên đường ống từ nồi 1 sang nồi 2 là 1 0 C. t ht1 = t hđ2 + 1 t ht2 = t ng + 1 (I.250, STQTTB,T1/312, I.251, STQTTB, T1 /314) Từ các số liệu trên ta có được bảng tổng kết áp suất và nhiệt độ như sau: Bảng 2.1 Nồi 1 Nồi 2 TB Barômet P(at) t( o C) P(at) t( o C) P(at) t( o C) Hơi đốt 4 142,9 1,679 114.122 0,75 91,15 Hơi thứ 1,731 115.122 0,778 92,15 2.5 Xác định các loại tổn thất nhiệt trong các nồi 2.5.1 Tổn thất nhiệt do nồng độ gây ra ( ' ∆ ) Ở cùng một áp suất, nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất. Hiệu số của nhiệt độ sôi của dung dịch và dung môi nguyên chất gọi là tổn thất nhiệt độ do nồng độ gây ra. Ta có: '∆ = t o sdd - t o sdmnc (ở cùng áp suất). Áp dụng công thức Tisenco: r T s o 2 .2,16.'' ∆=∆ (CT 3.16, Các quá trình, thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm tập 3/145) Trong đó: T s : là nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất , o K. o '∆ : tổn thất nhiệt độ do áp suất thường (áp suất khí quyển) gây ra. r : nhiệt hoá hơi của nước ở áp suất làm việc, J/kg Tra đồ thị, Hình VI.2, STQTTB, T2/60. Bảng 2.2 Nồi 1 Nồi 2 Nồng độ dung dịch (% khối lượng) 30 15 )(' C o ∆ 9.5 3.25 Tra bảng I.250,STQTTB, T1/312 xác định được nhiệt hóa hơi, ta có bảng sau: Bảng 2.3 Nồi 1 Nồi 2 Áp suất hơi thứ (at) 1,731 0,778 Nhiệt hoá hơi r(J/kg) 2220,113.10 3 2279,760.10 3 Nồi 1: ( ) 1 2 1 11 273.2,16 '' r t ht o + ∆=∆ ( ) 3 2 1 10.113,2220 273122,115.2,16 .5,9' + =∆ =∆ 1 ' 10,442 o C Nồi 2: ( ) 2 2 2 22 273.2,16 '' r t ht o + ∆=∆ = + =∆ 2279760 )273 15,92(2,16 .25,3' 2 2 3,079 o C =∆+∆=∆⇒ 21 ''' 10,442 + 3,079= 13,521 o C 2.5.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh ( '' ∆ ) Theo CT VI.12, STQTTB, T2/Trang 60 ta có : Áp suất thủy tĩnh ở độ sôi trung bình của chất lỏng : P tb = P o + (h 1 + 2 2 h )ρ dds .g (N/m 2 ) Hay: P tb = P o + (h 1 + 2 2 h )ρ dds . 4 10.81,9 g (at) - Trong đó: t tb : nhiệt độ sôi của dung dịch ứng với áp suất p tb , o C t o : nhiệt độ sôi của dung dịch ứng với áp suất P o , o C. P o : áp suất hơi thứ trên bề mặt dung dịch, N/m 2 h 1 : chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên của ống truyền nhiệt đến mặt thoáng của dung dịch, m(chọn h 1 =0,5m cho cả 2 nồi) h 2 : chiều cao ống truyền nhiệt, m. Chọn h 2 =4m cho cả 2 nồi ρ dds : khối lượng riêng của dung dịch khi sôi, kg/m 3 . Với: dds ρ = 2 dd ρ g: gia tốc trọng trường, m/s 2 , g = 9,81 m/s 2 Nồi 1: Ứng với x 1 = 30% Tại điều kiện áp suất khí quyển ta có: t s1 =110,886 o C (Bảng I.204, STQTTB, T1/236) ⇒ )/(5,586 2 1173 )/(1173 33 1 mKgmKg ddsdd ==→= ρρ (Bảng I.57, STQTTB, T1/45 và sử dụng phương pháp ngoại suy) Ta có: P 01 = 1,731 at Suy ra: P tb1 =1,731 +(0,5+ 2 4 ) 4 10.81,9 81,9.5,586 = 1,878 at Nồi 2: Ứng với x 2 =15% t s2 =103,11 o C (Bảng I.204, STQTTB, T1/236) ⇒ )/(531 2 1062 )/(1062 33 2 mkgmkg ddsdd ==→= ρρ (Bảng I.57, STQTTB, T1/45 và sử dụng phương pháp ngoại suy) Ta có: P02=0,778 at P tb2 =0,778+(0,5+ 2 4 ) 4 10.81,9 81,9.531 =0,911 at  Để tính t o s của dung dịch NaCl ứng với P tb ta dùng công thức Baboo: K P P t s =         =const Với: P: áp suất hơi bão hoà của dung môi trên bề mặt thoáng của dung dịch (at). P s : áp suất hơi bão hoà của dung môi nguyên chất (at). Nồi 1: x 1 =30% t s1 =110,866 o C Theo bảng I.250, STQTTB, T1/ 312 ta có: Áp suất hơi nước bão hòa là : 1,506 at Ta có: PP P P s s 506,1 506,1 1 1 1 =→= - Khi: P=P tb → P s1 = 1,878 . 1,506 = 2,828 at ⇒ t s1 ’ = t tb1 =131,177 o C (Bảng I.251, STQTTB, T1/ 314) - Khi: P=P o → o s P 1 = 1,506.1,731=2,607 at o s t `1 ⇒ =127,674 o C (Bảng I.251, STQTTB, T1/ 314) ⇒ ∆ ’’ 1 = t s1 ’ – t s1 = 131,177 – 127,674 =3,503( o C) Nồi 2: x 2 =15% t s2 =103,11( o C) [...]... ) Nồi 2: + Do hơi thứ mang ra : W2i2 + Do sản phẩm mang ra : (Gđ-W2)C2ts2 + Do hơi nước ngưng tụ mang ra : D2Cn2 θ 2 + Do tổn thất chung : Qtt2=0,05D2(I2-Cn2 θ 2 ) Phương trình cân bằng nhiệt lượng : ∑ Qvào= ∑ Qra Phương trình cân bằng nhiệt lượng: Nồi 1: D1I1+(Gđ -W2)C2ts2=W1i1+(Gđ-W)C1ts1+D1Cn1 θ1 +0,05D1(I1-Cn1 θ1 ) (1) Nồi 2: D2I2+GđCđtđ=W2i2+(Gđ-W2)C2ts2+D2Cn2 θ 2 +0,05D2(I2-Cn2 θ 2 ) Với: D2=W1... W=W1+W2 (2) Ta có : (2) ⇔ W1(0,95i1 - C2ts2 + i2 - 0,95Cn2 θ 2 )= Wi2 + (Gđ –W)C2ts2 – GđCđts2 ⇔ W1=[Wi2 + (Gđ –W)C2ts2 –GđCđts2] /[0,95i1-C2ts2 + i2-0,95Cn2 θ 2 ] (*) Với: Gđ =10000 kg/h; W =6666.667 kg/h; C2 = 3558,1 J/kg độ; i2= 26 65,869.103 J/kg ts2 = 99,506 oC Cn2= 424 0,006 J/kg độ; θ 2 =thd2= 114, 122 oC; I2= 27 02, 774.103 J/kg C1=3196,867 J/kg độ; Cđ = 3767,4 J/kg.độ; i1= 27 04,171.103 J/kg Với: θ 2. .. thd2 - ∆ t 12 = 114, 122 -0,7755 = 113,3465 oC ⇒ tm2= 0,5(114, 122 +113,3465) = 113,734 oC Tra STQTTB,T2/Trang 29 ta có: A2= 185,18 Từ th 2 = 114, 122 oC, ta có r2 = 22 09,458.103 J/kg (Bảng I .25 0, STQTTB, T1/3 12) Nồi 2: → α 12 = 2, 04.185,18 4 22 09,458.10 3 = 10974,5 12( W / m 2 đô) 4.0,7755 → q 12 = α 12 ∆t 12 = 10974,5 12. 0,7755 = 8510,734(W / m 2 ) 2. 9 .2 Về phía dung dịch sôi ( α 2 ) Ta có α 2= ϕ α n Với: ϕ :... I .25 0, STQTTB,T1/3 12) Tra đồ thị, ta được f=0, 923 (VI.3, STQTTB,T2/ 72) Vậy : Utt = 0, 923 .1600 = 1476,8 m3/m3h W1 3439,965 = = 2, 523 m3 ρ ht1 U tt 0, 923 .1476,8 4 .2, 523 Hkgh= =0,7 m 3,14 .2, 2 2 Vkgh1 = Nồi 2: Pht2 = 0,778 at tht2 = 92, 15 oC ⇒ 2 = 0,458 kg/m3 ( Tra bảng I .25 0, STQTTB,T1/3 12) Tra đồ thị, ta được f=1,4 (VI.3, STQTTB,T2/ 72) Vậy : Utt = 1,4.1600 = 22 40 m3/m3h W2 322 6,7 02 = = 3,145 m3 ρ ht2... (W/m2) Di : lượng hơi đốt mỗi nồi ri : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi Ki : hệ số truyền nhiệt K= 1 1 1 + ∑r + α1 2 (W/m2.độ) Nồi 1: D1 r1 4090,89 .21 35,5.10 3 Q1 = = = 24 26693 ,22 1 W/m2 3600 3600 1 K1 = 1 = 1 1 1 1 + ∑r + + 0,805.10 −3 + α 11 α 21 11656.538 124 2,047 Q1 24 26693 ,22 1 = = 4115,599 Suy ra: K1 589,633 = 589,633 W/m2.độ Nồi 2: Q2 = D2 r2 3439,965 .22 09,458.10 3 = = 21 1 123 8,386 W/m2 3600 3600 1 K2... = 15 ,29 4 - 13,833 15 ,29 4 W/m2.độ 100% =9,553% < 10% Nồi 2: η 2= ∆t hi 2 − ∆t hi 2 ' ∆t hi 2 max = 13,155 - 14,616 14,616 100% = 9,996% < 10% Vậy thực tế bề mặt truyền nhiệt của thiết bị là: - Bề mặt truyền nhiệt của nồi 1: F1 = - Q1 24 26693 ,22 1 = = 26 9,1 m2 K 1 ∆t hi1 589,633.15 ,29 4 Bề mặt truyền nhiệt của nồi 2: F2 = Q2 21 1 123 8,386 = = 26 9,1 m2 K 2 ∆t hi 2 596,376.13,115 Như vậy dựa vào F1,F2 ta có... độ sôi ta có: C n = 421 9,359 J/kg.độ µn = 0 .28 5.10-3 N.s/m2 λ n =0,6 82 W/m.độ ρ n =958,744kg/m3  0,508  2 =    0,6 82  ⇒α 22 0 , 565  10 62  2  3558,1  0 ,28 5.10 −3       −3     958,744   421 9,359  0,508.10     0 , 435 = 0,734 = ϕ 2 α n2 = 0,734.1738,654 = 128 0,945 W/m2.độ ⇒ q 22 = α 22 ∆t 22 = 128 0,945.6,9895 = 8953,165 W/m 2 Nên ta có: η 2= q 12 − q 22 q max 100% = 8510,734... (J/kg) (Bảng I .24 9, STQTTB, T1/310, bảng I .25 0, STQTTB,T1/3 12) Bảng 2. 4 Nồi o t( C) 1 2 1 42, 9 114, 122 Hơi đốt I.103 (J/kg) 27 44,06 27 02, 774 Cn (J/kgđộ) 429 4 ,24 4 424 0,006 Hơi thứ t( C) i.103 (J/kg) 115, 122 27 04,171 92, 15 26 65,869 0 Dung dịch C ts(0C) (J/kg độ) 3196,867 129 ,067 3558,1 99,506 2. 6.3 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng Gọi : D1, D2 :là lượng hơi đốt đi vào nồi 1 và nồi 2 (trong đó D1... + α 12 α 22 10974,5 12 128 0,945 Q2 21 1 123 8,386 = = 3540,113 Suy ra: K2 596,376 n =2 Q Q Q ⇒ ∑ i = 1 + 2 = 4115,538+3540,133= 7655,7 12 K1 K 2 i =1 K i Ta có hiệu số nhiệt độ có ích cho toàn bộ hệ thống là = 596,376 ∑ ∆t hi =28 ,449 oC Nhiệt độ hữu ích của từng nồi là: Nồi 1: ∆thi1’ = 4115,538 28 ,449 = 15 ,29 4 oC 7655,7 12 Nồi 2: ∆thi2’= 3540,133 28 ,449 = 13,155 oC 7655,7 12 Sai số nhiệt độ hữu ích là: Nồi. .. Chọn t1=30oC, ta có µ 1= 1,0 62. 10-3 N.s/m2 ⇒ θ 1=18,167 oC t2=40oC, ta có µ 2= 0,883.10-3 N.s/m2 ⇒ θ 2= 25, 522 oC t1 − t 2 30 − 40 = = 1,36 θ1 − θ 2 18,167 − 25 , 522 ts − t2 99,506 - 80 + 2 = + 25 , 522 = 69 ,27 6 oC Từ đó ta có: θ s = 2 k 1,36 ⇒ k= ⇒ µ s 2 = 0,41.10 −3 N.s/m2 2. 8 Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch ( λ ) λ dd = A.C p ρ 3 ρ (W/m.độ) ( I. 32, STQTTB, T1/ 123 ) M Với : A:hệ số phụ thuộc vào mức độ . 10,4 42 o C Nồi 2: ( ) 2 2 2 22 273 .2, 16 '' r t ht o + ∆=∆ = + =∆ 22 79760 )27 3 15, 92( 2,16 .25 ,3' 2 2 3,079 o C =∆+∆=∆⇒ 21 ''' 10,4 42 + 3,079= 13, 521 o C 2. 5 .2 Tổn. 2. 3 Nồi 1 Nồi 2 Áp suất hơi thứ (at) 1,731 0,778 Nhiệt hoá hơi r(J/kg) 22 20,113.10 3 22 79,760.10 3 Nồi 1: ( ) 1 2 1 11 27 3 .2, 16 '' r t ht o + ∆=∆ ( ) 3 2 1 10.113 ,22 20 27 3 122 ,115 .2, 16 .5,9' + =∆ =∆ 1 ' . 2: D 2 I 2 +G đ C đ t đ =W 2 i 2 +(G đ -W 2 )C 2 t s2 +D 2 C n2 2 θ +0,05D 2 (I 2 -C n2 2 θ ) (2) Với: D 2 =W 1 , W=W 1 +W 2 Ta có : (2) ⇔ W 1 (0,95i 1 - C 2 t s2 + i 2 - 0,95C n2 2 θ )= Wi 2 + (G đ –W)C 2 t s2 – G đ C đ t s2 ⇔ W 1 =[Wi 2 + (G đ –W)C 2 t s2