thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi làm việc liên tục xuôi chiều cô đặc dung dịch xút naoh có nồng độ độ

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi hoặc dạng kết tinh.. Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thá

I MỞ ĐẦU:

Ngành công nghiệp sản xuất NaOH là một trong những ngành công nghiệp sản xuất hoá chất cơ bản Nó đóng vai trò rất lớn trong sự phát triển của các ngành công nghiệp khác như dệt , tổng hợp tơ nhân tạo, lọc hoá dầu, sản xuất phèn

NaOH là một baz mạnh, có tính ăn da, khả năng ăn mòn thiết bị cao Vì vậy cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị, đảm bảo an toàn lao động trong quá trình sản xuất

Trước đây trong công nghiệp NaOH thường được sản xuất bằng cách cho Ca(OH)2 tác dụng với dung dịch Na2CO3 loãng và nóng . Ngày nay người ta dùng phương pháp hiện đại là điện phân dung dịch NaCl bão hòa Tuy nhiên dung dịch sản phẩm thu được thường có nồng độ rất loãng , khó khăn trong việc vận chuyển đi xa Để thuận tiện cho chuyên chở và sử dụng người ta phải cô đặc dung dịch đến một nồng độ nhất định theo yêu cầu

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi hoặc dạng kết tinh

Trong khuôn khổ đồ án này ta sẽ tiến hành cô đặc theo cách tách dung môi dưới dạng hơi Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên mặt thoáng dung dịch bừng với áp suất làm việc của thiết bị

Quá trình cô đặc thường được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng nồng độ các dung dịch loãng, hoặc để tách các chất rắn hoà tan

Quá trình cô đặc thường tiến hành ở các áp suất khác nhau Khi làm việc ở áp suất thường ( áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị hở , còn khi làm việc ở áp suất khác ( vd áp suất chân không ) người ta dùng thiết bị kín

Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong hệ thống cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, có thể làm việc liên tục hoặc gián đoạn

Thiết kế đồ án môn học máy và thiết bị hoá chất giúp sinh viên làm quen với phương pháp tính toán máy thiết bị hoá chất

Tập đồ án này thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi làm việc liên tục xuôi chiều cô đặc dung dịch xút NaOH có nồng độ đầu 15% đến nồng độ cuối 30% Năng suất đầu vào là 1m3/hour

II.CHỌN QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ :

1 Qui trình công nghệ :

Năng suất của qui trình cô đặc là 1m3/h Đây là năng suất nhỏ do đó ta chọn qui trình công nghệ như sau

2 Nguyên tắc hoạt động của hệ thống cô đặc:

Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu được bơm lên bồn cao vị, từ bồn cao vị dung dịch chảy xuống qua thiết bị gia nhiệt và được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi ứng với áp suất làm việc của nồi I Dung dịch sau đó được đưa vào nồi I Do có sự chênh lệch áp suất giữa nồi I và nồi

II nên dung dịch tiếp tục chảy qua nồi II rồi được bơm hút ra rồi chuyển vào bể chứa sản phẩm Hơi thứ trong nồi I dùng làm hơi đốt nồi II để tận dụng nhiệt Hơi thứ nồi II sẽ được đưa qua thiết bị ngưng tụ baromet và được chân không hút ra ngoài

Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc : phần dưới của thiết bị là buồng đốt gồm có các ống truyền nhiệt và một ống tuần hoàn trung tâm Dung dịch đi trong ống, hơi đốt sẽ đi trong khoảng không gian phía ngoài ống Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm là : do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn rất nhiều so với các ống truyền nhiệt do đó hệ số truyền nhiệt nhỏ, dung dịch sẽ sôi ít hơn so với dung dịch trong ống truyền nhiệt Khi sôi dung dịch sẽ có ρds = 0.5 ρdd do đó sẽ tạo áp lực đẩy dung dịch từ trong ống tuần hoàn sang ống truyền nhiệt Kết quả là tạo một dòng chuyển động tuần hoàn trong thiết bị Để ống tuần hoàn trung tâm hoạt động có hiệu quả dung dịch chỉ nên cho vào khoảng 0,4 – 0,7 chiều cao ống truyền nhiệt Phần phía trên thiết bị là buồng bốc để tách hơi ra khỏi dung dịch, trong buồng bốc còn có bộ phận tách bọt để tách những giọt lỏng ra khỏi hơi thứ

A.TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH

III.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT:

1 Chuyển đơn vị năng suất từ (m 3 /h) sang (kg/h) :

Năng suất nhập liệu : G’D =1 m3/h

Khối lượng riêng : NaOH= 1159 kg/m3 GD = G’D∗ρNaOH= 1159 kg/h Nồng độ nhập liệu : xD = 15 %

Nồng độ cuối của sản phẩm : xC = 30%

Áp dụng phương trình cân bằng vật chất : GD ∗ xD = GC ∗ xC

Suy ra: GC=

C

D D x

x

G ∗

= 30

15

1159 ∗ = 579.5 kg/h

2 lượng hơi thứ bốc lên trong toàn hệ thống :

Áp dụng công thức : (1 )

C

D D

x

x G

W = − kg/hTrong đó:

W : Lượng hơi thứ của toàn hệ thống kg/h

GD : Lượng dung dịch ban đầu kg/h

xD,xC : Nồng độ đầu,cuối của dung dịch % khối lượng

Thay số vào ta có:

5.579)30

151.(

1159)

x

x G

3 Giả thiết phân phối hơi thứ trong các nồi :

Chọn tỉ số giữa hơi thứ bốc lên từ nồi I và II là : =1.1

II

I W W

Khi đó ta có hệ phương trình:

=1.1

II

I W W

WI + WII = WGiải hệ trên có kết quả :

WI = 303.5 kg/h

WII = 276 kg/h

4 Xác định nồng độ dung dịch từng nồi :

- Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi nồi I :

5.3031159

15.1159

x G

%

- Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi nồi II :

2765.3031159

15.1159

x G

%

IV.CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG:

1 Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi:

Hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc:

Theo đầu bài áp suất ngưng tụ là: Png = 0.5 at

Chọn áp suất của hơi đốt vào nồi I là : P1= 3.5 at

Khi đó hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc là :

∆Pt =P1 – Png = 3.5 – 0.5 = 3 atChọn tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi là : 1.5

Kết hợp với phương trình : ∆P1 + ∆P2 = ∆Pt = 3 at

Áp suất(at)

Nhiệt độ(0C)

Áp suất (at)

Nhiệt độ (0C)Hơi

đốt P1= 3.50 T1=137.9 P1=1.70 T2=114.5

Png=0.5 tng=80.9Hơi

thứ P’1=1.76 t’1 =115.5 P’2=0.52 t’2 =81.9

2 Xác định nhiệt độ tổn thất :

a Tổn thất nhiệt do nồng độ tăng cao (∆’):

Áp dụng công thức của Tiaxenko:

∆’ = ∆’o f

Ở đây :

∆’o : Tổn thất nhiệt độ ở áp suất thường

f : hệ số hiệu chỉnh vì thiết bị cô đặc làm việc ở áp suất khác với áp suất thường

f

i

i r

t' )2273(2

=t’i : nhiệt độ hơi thứ của nồi thứ I

ri : ẩn nhiệt hoá hơi của hơi ở nhiệt độ t’i

Từ các dữ kiện trên ta lập được bảng sau:

b Tổn thất nhiệt do áp suất thuỷ tĩnh (∆’’ ):

Gọi chênh lệch áp suất từ bề mặt dung dịch đến giữa ống là ∆P (N/m2), ta có:

∆P = 2

ρdd : Khối lượng riêng của dung dịch ,kg/m3

Hop: Chiều cao thích hợp tính theo kính quann sát mực chất lỏng ,m

Suy ra : ∆”1=(t”1+∆’1)– (t’1+∆’1)= 116.03– 115.5 =0.53 0C

Nồi II:

Hop2 = [0.26+0.0014(ρdd-ρdm)].Ho=[0.26+0.0014(1276-958)]*1.5=1.0578 ,m

Áp suất trung bình:

Ptb2= P’2+∆P2=0,52+0,5.0,5.1276.10-4.1,0578=0,554 atTra sổ tay tại Ptb2 = 0.554 (at) ta có t”2= 83.37 0C

Suy ra : ∆”2=(t”2+∆’2)– (t’2+∆’2)= 83.37 – 81.9 =1.47 0C

Vật tổn thất nhiệt của hai nồi là:

Σ∆” =∆”1+∆”2 =0.53+1.47 = 2.00 0C

c Tổn thất nhiệt do trở lực thuỷ lực trên đường ống (∆”’)

Chấp nhận tổn thất nhiệt độ trên các đoạn ống dẫn hơi thứ từ nồi này sang nồi nọ và từ nồi cuối đến thiết bị ngưng tụ là 10C Do đó:

∆”’1=1.50C

∆”’2 =1.0 0C

d Tổn thất chung trong toàn hệ thống cô đặc:

Σ∆=Σ∆’+Σ∆”+Σ∆”’=24.38+2.00+2.5=28.88 0C

3 Hiệu số hữu ích và nhiệt độ sôi của từng nồi:

Hiệu số nhiệt độ hữu ích ở ở mỗi nồi:

4 Cân bằng nhiệt lượng:

a Tính nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nồi:

Nồi I:

Nồng độ đầu dung dịch xD=15%<20% nên ta áp dụng công thức:

CD=4186 (1-xD) =4186 (1- 0.15) =3558.1 ,j/kg.độNồi II:

Coi C1≈C2 Do xC=30%>20% nên áp dụng công thức: C1=C2=4186 – ( 4186 – Cht)xC1

Cht : Nhiệt dung riêng của chất hoà tan ,j/kg.độ

M.Cht =n1.c1+ n2.c2+ n3.c3+ nn.cn (*)Tra sổ tay tập I ta có:

40

6 9 8 16

= +

Nhiệt dung riêng dung dịch ra khỏi nồi II là:

tD, t1, t2: nhiệt độ sôi ban đầu, rakhỏi nồi I và nồi II của dung dịch , 0C

CD, C1, C2:nhiệt dung riêng ban đầu, ra khỏi nồi I và nồi II của dung dịch , j/kg.độ

θ1,θ2:nhiệt độ nước ngưng tụ của nồi I và nồi II ,0C

Cng1, Cng2: nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi I và nồi II ,j/kg.độ

Qxq1,Qxq2 :nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh , J

GD : lượng dung dịch lúc ban đầu ,kg/h Chọn hơi đốt , hơi thứ là hơi bão hoà, nước ngưng là lỏng sôi ở cùng nhiệt độ, khi đó ta có:

i- Cng1 1=r (θ1) và i1- Cng2 2=r(θ2)tra sổ tay ta có bảng các thông số sau đây:

+θ2 =114.5 0C+ i1 =2706000 j/kg+Cng2 = 4290 j/kg.độ+ W1=303.5 kg/h

Dung dịch NaOH:

+ t2=98.42 0C+ C2= 3323.2 j/kg.độ+ G2=579.5 kg/hHơi thứ :

+ t’2=81.9 0C+ i2=2643740 j/kg+ W2=276 kg/h

−

−+

=

1 1 2 1

1 1 2

2 2

)

(

t C i r

t C G t C W G i W

θ =579.5*2643740+579.5*3323.2*98.42−1159*3323.2*125.86 =289.9 kg/h

Lượng hơi thứ bốc lên ở nồi II là:

W2=W-W1=579.5 – 289.9 = 289.6 kg/h

Lượng hơi đốt tiêu đốt chung là:

D’= . +( 0.95−( −). . .−) . . =

1 1 1

1 1 1 1

1

θ

ng

D D D D

C i

t C G t C W G i W

9 289 5 303

<

=

−

C%(II) = 100 % 4 7 % 5 %

6 289

276 6

289 − = <

Vậy :

Lượng hơi thứ nồi I là : WI = 289.9 kg/h

Lượng hơi thứ nồi II là : WII = 289.6 kg/h

Lượng hơi đốt nồi I là : D = 314.6kg/h

V TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA BUỒNG ĐỐT

1 Tính nhiệt lượng do hơt đốt cung cấp:

δ = 2 mmỐng làm bằng thép không rỉ mã hiệu 40XH: λ = 44 W/m.độ

 rΣ = 5.106*10-04 m2.độ /W

Đáp ứng yêu cầu

Nhiệt tải riêng trung bình:

Khi đó : ∆t1= T – tT1 = 137.9 – 137.54 = 0.36 0C

TW = 0.5(T+tT1) =137.72 0C

r = r(θ1)=2156 kj/kg =514.95 Kcal/kg ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt

A = 2362.02 trị số phụ thuộc nhiệt độ ngưng tụ của nước.Thay các giá trị vào công thức (*) ta có:

α1=1.13*2362.05*(1.5145*0.95.36)0.25 = 14832.17 Kcal/m2.h.độ

Thay α1 vào công thức (1) ta có:

q1 = 14832.17* 0.36 =5339.58 Kcal/m2.h = 6199.85 W/m2+ q2 : nhiệt tải phía dung dịch sôi Ta có công thức tính q2:

q2=α2.∆t2 (2)Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị đến dung dịch α2 được tính bởi công thức:

α2 = 1.6 ϕ p0.4.q20.7 kcal/m2.h.độ (**)Trong đó :

∆T = q1.rΣ= 6199.85*5.106.10-4=3.16 0C

ϕ = 0.76 thừa số kể đến tính chất lý học của NaOH

p = 1.76 at áp suất hơi trên bề mặt thoáng của dung dịch sôi

Thay vào (**) ta có :

α2= 1.6*0.76*(1.76)0.4.(5339.58) 0.7=620 Kcal/m2.h.độ= 719.89 W/m2.độ

Thay vào (2)ta có :

q2 = 719.89*(137.54 –3.16 – 125.86) =6133.46 W/m2

+ kiểm tra lại giả thiết ∆t1:

85.6199

46.613385.6199

%100

*1

vậy nhiệt tải trung bình nồi I là:

Khi đó : ∆t1= T - tT1= 114.5 – 114.18 = 0.32 0C

TW = 0.5(T+tT1) =114.34 0C

r = r(θ1)=2221.5j/kg=530.6 kcal/kg ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt

A = 2268.87 trị số phụ thuộc nhiệt độ ngưng tụ của nước.Thay các giá trị vào công thức (*) ta có:

α1=1.13*2268.87(1.5305*0.60.32 )0.25 = 14783.24 Kcal/m2.h.độ

Thay α1 vào công thức (3) ta có:

q1 = 14783.24* 0.32 =4730.64 Kcal/m2.h =5492.79W/m2+ q2 : nhiệt tải phía dung dịch sôi Ta có công thức tính q2:

q2=α2.∆t2 (4)Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị đến dung dịch α2 được tính bởi công thức:

α2 = 1.6 ϕ p0.4.q20.7 kcal/m2.h.độ (**)Trong đó :

∆T = q1.rΣ=5492.79*5.106.10-4=2.8 0C

ϕ = 0.76 thừa số kể đến tính chất lý học của NaOH

p = 0.52 at áp suất hơi trên bề mặt thoáng của dung dịch sôi

Thay vào (**) ta có :

α2= 1.6*0.76*(0.52)0.4.(4730.64) 0.7=349.77 Kcal/m2.h.độ= 406.12 W/m2.độ

Thay vào (4)ta có :

q2 = 406.12.(114.2 – 2.8 – 98.42) =5271.44 W/m2

+ kiểm tra lại giả thiết ∆t1:

79.5492

44.527179.5492

%100

*2

vậy nhiệt tải trung bình nồi I là:

i m

m im

K Q

t K

Q

71 334

178890 18

512

188410

= +

= +

- Tính cho nồi I:

46.1132.902

12.28

*86.367

i I

I iI

K Q

t K

Q t

0C

- Tính cho nồi II:

66.1632.902

12.28

*46.534

i II

II iII

K Q

t K

Q t

46.1104.12

%100

t t

- Nồi II :

%5

%5.3

%10066

.16

08.1666.16

%100'

t t

Thoả mãn điều kiện

5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt:

- Nồi I:

F! =

1 1

1' t i K

Q

46 11

* 18 512

2' t i K

Q

66 16

* 71 334

178890

= m2Chọn : F1=F2 = 40 m2

VI TÍNH KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC VÀ BUỒNG ĐỐT :

1 Kích thước buồng bốc :

Do lượng hơi thứ bốc lên ở hai nồi gần xấp xỉ bằng nhau, nhiệt độ nồi hai nhỏ hơn nên khối lượng riêng của hơi ở nồi II sẽ nhỏ hơn nồi I suy ra thể tích hơi thóat ra ở nồi II sẽ lớn hơn nồi

I Do vậy ta chỉ cần tính đại diện nồi II

Vận tốc hơi (ωhmax) của hơi thứ trong buồng bốc không quá 70 – 80% vận tốc lắng(ω0)

ρρ 3

)

.(

ρl,ρh : khối lượng riêng của giọt lỏng và hơi thứ (kg/m3)

d : đường kính giọt lỏng, chọn d =0.0003 m

ξ : hệ số trở lực

0.2< Re < 500 →ξ= 0.6

Re

5.18500< Re <150000 →ξ =0.44

chọn đường kính buồng bốc : Db =1400 mm

diện tích buồng bốc: Fb=

4

4.1

*14.34

=

b D

3600

*3158.0

6.289

=

=

h l W

Vận tốc hơi : ωh= = =

54.1

25.0

b

h F

3158.0

*0003.0

*165.0

1.216

Vì 0.2<Re=1.216<500 nên ξ= 0.6

Re

5.18

216.1

5.186

0 =Vận tốc lắng :

ρρ

* 45 16

* 3

0003 0

* ) 3158 0 1276 (

* 81 9

*

thấy : ωh = 0.09 m/s < ω0=0.96 m/s ( thoả điều kiện )

chọn U’t= 1600m3/m3.h : cường độ bốc hơi thể tích Do dung dịch sôi tạo bọt nên cường độ bốc hơi thể tích giảm còn : Ut=U’t/1.5 = 1066.7 m3/m3

.hThay vào công thức tính Vb có:

Vậy chiều cao buồng bốc là:

4.1

*14.3

86.0

*4

.4

2

b

b D

V

Do trong thiết bị có hiện tượng dung dịch sôi tràn cả lên phần buồng bốc do đó đòi hỏi thiết bị phải cao hơn so với tính toán

Vậy đó chọn Hb=1500 m (QTTB T5 trang 182 )

2 Kích thước buồng đốt:

a Xác định số ống truyền nhiệt :

Số ống truyền nhiệt được tính theo công thức : n=πF.d.l

F= 40 m2 : bề mặt truyền nhiệt

l = 1.5m : chiều dài của ống truyền nhiệt

d : đường kính ống truyền nhiệt

chọn loại ống có đường kính : 38 x 2 mm

do α1> α2 nên lấy d = dt = 34 mm

Vậy số ống truyền nhiệt là :

n=πF.d.l =3 14 * 0 034 * 1 5 250

40

Chọn số ống n= 271 ống ( STQTTB T2 trang 46 )

b Đường kính ống tuần hoàn trung tâm :

π

t th

f

D = 4. Chọn ft = 0.3 FD =0.3

4

.d2 n

4

271

* 034 0

* 14

=0.0738 m2 Vậy :

0738 0

*

Chọn Dth=0.325 m = 325 mm (QTTB T5 trang 180 )

c Đường kính buồng đốt :

Đối với thiết bị cô đặc tuần hoàn trung tâm và bố trí ống đốt theo hình lục giác đều thì đường kính trong của buồng đốt có thể tính theo công thức :

Dt=

l

d F d

n th

.

60 sin 4 0 ) 2 (

0 2

= 1.4 : Hệ số, thường β = 1.3 –1.5

t =1.4*dn : Bước ống , m ( thường t = 1.2 – 1.5dn)

dn =0.038 m : Đường kính ngoài của ống truyền nhiệt , m

ψ = 0.8 : Hệ số sử dụng lưới đỡ ống, thường ψ = 0.7 – 0.9

l =1.5 m : Chiều dài của ống truyền nhiệt m

dth = 0.325 : Đường kính ngoài của ống tuần hoàn trung tâm

F = 40 m2 : Diện tích bề mặt truyền nhiệt , m2

Thay vào ta có :

5 1 8 0

038 0

* 40

* 60 sin

* 4 1

* 4 0 ) 038 0

* 4 1

* 2 325 0 (

0 2

*4.1

325.0

+

t

D th

Chọn b= 9 ống ( STQTTB T2 trang 46 )

Vậy số ống truyền nhiệt đã bị thay thế bởi ống tuần hoàn trung tâm là :

VII.TÍNH KÍCH THƯỚC CÁC ỐNG DẪN LIỆU, THÁO LIỆU:

Đường kính các ống được tính theo công thức tổng quat sau đây:

d= π4.v.G.ρ m Trong đó :

G : lưu lượng lưu chất kg/s

v : vận tốc lưu chất m/s

ρ : khối lượng riêng của lưu chất kg/m3

1 Ống nhập liệu nồi I :

* 14 3

322 0

* 14 3

2414 0

* 14 3

161 0

5 Ống dẫn hơi thứ nồi I:

G= 289.9 kg/h = 0.0806 kg/s

Chọn v= 20m/s

ρ = 0.9558 kg/m3

d= π4.v.G.ρ=

9558 0

* 20

* 14 3

0806 0

7 Ống dẫn nước ngưng nồi I:

G= 314.6 kg/h = 0.0847 kg/s

Chọn v= 0.4 m/s

ρ = 1000 kg/m3

d= π4.v.G.ρ= 3.144**00..08474*1000 =0.016 mChọn : d = 0.042m

8 Ống dẫn nước ngưng nồi II:

* 14 3

0806 0

bị, đáy và nắp

Tra sổ tay tập 2 có các thông số :

σk=380.106 N/m2

σch=240.106 N/m2 Hệ số an toàn : nk=2.6

nc=1.5Hệ số hiệu chỉnh: η=1.0

Ứng suất cho phép theo giới hạn bền :

10

380 6

=146*106 N/m2

Ứng suất cho phép theo giới hạn chảy:

10

240 6

=160*106 N/m2Vậy ứng suất cho phép : [σ]=146*106 N/m2

a tính thân buồng đốt:

Công thức tính chiều dày thân buồng đốt :

ta có các thông số của nồi I như sau :

Dt : đường kính trong của thiết bị Dt=1200 mm

ϕ : hệ số bền thành hình trụ theo phương dọc

Trên thành thiết bị có lỗ d=0.146 m do đó ϕ =l−l d = 0.903

C : số bổ xung do ăn mòn , bào mòn và dung sai âm ,m

C=C1+C2+C3

C1=1 mm : hệ số bổ xung nhiệt do ăn mòn

C2=0 mm : hệ số bổ xung do bào mòn

C3=0.6 mm : dung sai âm theo chiều dày

 C=1+0+0.6 =1.6 mm =1.6*10-3 m

p : áp suất trong thiết bị ,N/m2 p =3.5 at =343350 N/m2

Thay vào công thức có :

.0

*10

*146

*2

343350

*2

1 = − = <

−

t D

C S

Áp suất cho phép bên trong thiết bị :

1

)001.0006.0(2.1

)001.0006.0(

*907.0

*10

*146

*2)

(

)(

*

*][

*

2

=

−+

−

=

−+

−

C S D

C S

t

ϕσ

N/m2

Ta có : p = 0.343 *106 N/m2 < [p] = 1.099 *106 N/m2 ( thoả mãn)

Vậy chiều dày buồng đốt là : S= 6 mm

Do trong buồng đốt nồi II, áp suất hơi thứ nhỏ hơn nồi I nên chắc chắn điều kiện sẽ thoả

b tính thân buồng bốc:

* Nồi I :

Chọn bề dày thân buồng bốc nồi I là S = 6 mm

Ta có áp suất bên trong buồng bốc nồi I là:

P = 1.76 at = 0.172*106 N/m2 < [p] = 1.099*106 N/m2

Vậy chọn bề dày thân buồng bốc là : S=6 mm

Do thiết bị làm việc ở áp suất chân không nên chịu tác động của áp suất ngoài Vì vậy bề dày tối thiểu của thân được tính theo công thức:

S’ = 1.18.Dt

4 0

n

D

l E p

Áp suất làm việc trong buồng bốc : po = 0.52 at=0.051*106 N/m2

Tính chiều cao dung dịch trong buồng bốc :

Thể tích của các ống truyền nhiệt và cả ống tuần hoàn trung tâm là :

V1=0.25..H0 (dn2.n+Dth2) =0.25*3.14*1.5*(210*0.0342+0.3252)=0.41 m3.Thể tích của phần đáy :

Chọn đáy nón có gờ ( Dt=1200 mm, h=40mm, 2α =900)

V2 =0.348 m3 ( STQTTB T2 trang 386 )

Thể tích dung dịch trong nồi :

Vận tốc dung dịch cung cấp vào nồi : v = 0.4 m/s

Vận tốc dung dịch trong ống tuần hoàn trung tâm :

v’=

00335 0 325

0

4 0

* 14 3

* 3600

4

* 4 0

325.0

*14.3

*25.0

348.05

,1'

*1700.8=0.945 m3 ( do dung dịch trong thiết bị sôi bọt nên

ρs=0.5ρdd→ thể tích dung dịch phải tăng hai lần )Thể tích phần buồng bốc bị chiếm chỗ :

V3 = V – V1 – V2 = 0.945 – 0.41 – 0.348 =0.187 m3.Chiều cao dung dịch trong buồng bốc :

H= 3.14*0.25*1.4 0.122

187.04

2 2

b D

V

Chọn H= 0.2 m

Khối lượng riêng của dung dịch : ρ =1276 kg/m3

Áp suất tính toán trong buồng bốc:

p=po+ ρ.g.H = 0.051*106+ 1276*9.81*0.2 =0.0535*106 N/m2

Áp suất ngoài: pn=pkt – p =0.1*106 – 0.0535*106=0.0465*106 N/m2

Môđun đàn hồi của vật liệu :0.2*1012 N/m2

Chiều dài tính toán của thân: l=1,5 m

Đường kính thân : Dt=1.4 m