đồ án thiết kế thiết bị cô đặc dung dịch đường ở áp suất chân không

Để bước đầu làm quen với những công việc của kỹ sư nghành hóa chất chúng tôi sẽ thực hiện đồ án thiết kế thiết bị cô đặc dung dịch đường ở áp suất chân không.. - Nhóm 2: dung dịch đối lư

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 7

PHẦN I: TỔNG QUAN 8

1 KHÁI QUÁT NGÀNH MÍA ĐƯỜNG 8

1.1 Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình cô đặc 9

1.2 Khái niệm về cô đặc 12

1.3 Thiết bị cô đặc dùng trong phương pháp nhiệt 12

1.4 Lựa chọn thiết bị 15

PHẦN II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 16

1 CƠ SỞ LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 16

1.1 Thiết bị cô đặc tuần hoàn trung tâm 16

PHẦN III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ 18

1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 18

1.1 Dữ kiện ban đầu 18

1.2 Cân bằng vật chất 18

1.3 Tổn thất nhiệt 19

1.4 Cân bằng năng lượng 22

PHẦN IV: TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT 25

1 TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 25

1.1 Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi 25

1.2 Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch 26

1.3 Nhiệt tải riêng phía tường (q v ): 28

1.4 Hệ số truyền nhiệt K 29

1.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt 29

2 TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 30

2.1 Tính buồng bốc 30

2.2 Tính buồng đốt 32

PHẦN V: TÍNH BỀN CƠ KHÍ CHO THIẾT BỊ 35

1 TÍNH CHO BUỒNG ĐỐT 35

1.1 Sơ lược về cấu tạo 35

1.2 Tính toán 36

2 TÍNH CHO BUỒNG BỐC 37

2.1 Sơ lược về cấu tạo 37

2.2 Tính toán 37

3 ĐÁY BUỒNG ĐỐT 39

3.1 Tính đáy thiết bị 39

3.2 Nắp buồng bốc 40

4 TÍNH MẶT BÍCH 41

4.1 Sơ lược 41

4.2 Mặt bích nối nắp và buồng bốc 41

4.3 Mặt bích nối buồng đốt và buồng bốc 42

4.4 Mặt bích nối buồng đốt và đáy 42

5 KHỐI LƯỢNG VÀ TAI TREO 44

6.1 Khối luợng thép 44

6.2 Khối lượng của dung dịch 46

6.3 Tính tai treo 46

PHẦN VI: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ PHỤ 47

1 TÍNH TOÁN THIẾT BI NGƯNG TỤ 47

1.1 Lượng không khí cần hút 47

1.2 Đường kính trong thiết bị 48

1.3 Kích thước tấm ngăn 50

1.4 Chiều cao thiết bị 50

1.5 Chiều cao ống Baromet 51

2 TÍNH MÁY BƠM 53

2.1 Bơm chân không 53

2.2 Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ 53

2.3 Bơm nhập liệu 56

2.4 Bơm tháo liệu 59

3 BỀ DÀY LỚP CÁCH NHIỆT 62

PHẦN VII TÍNH KINH TẾ 63

TÀI LIỆU THAM KHẢO 66

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1: Thành phần hóa của nguyên liệu 9

Bảng 3.1: Các thông số ở nồng độ 20% 22

Bảng 4.1 Số liệu theo nồng độ của dung dịch: 28

Bảng 5.1: Giá trị các thông số mặt bích nối nắp và buồng bốc 42

Bảng 5.2 Giá trị các thông số Mặt bích nối buồng đốt và buồng bốc 42

Bảng 5.3 Giá trị các thông số mặt bích nối buồng đốt và đáy 43

Bảng 5.4 thể tích thiết bị 45

Bảng 6.1: Kích thước các bộ phận của thiết bị ngưng tụ 49

Bảng 6.2: Các hệ số trở lực cục bộ bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ 55

Bảng 6.3 Các hệ số trở lực cục bộ 58

Bảng 6.4 Các hệ số trở lực cục bộ: 61

Bảng 7.1 Đơn giá vật liệu 63

DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Nguyên liệu mía 2

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biểu đồ 1.1 sản lượng mía ép, sản lượng đường công ty Vinasugar I theo kế hoạch 2012 – 2015 Đơn vị: Tấn 2

LỜI NÓI ĐẦU

Trong kế hoạch đào tạo môn đồ án quá trình thiết bị là cơ hội tốt cho việc hệ thốngkiến thức về các quá trình và thiết bị của công nghệ hóa học Bên cạnh đó đây còn

là dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính toán thiết kế và lựa chọnthiết bị ngoài ra đây cũng là một yêu cầu không thể thiếu đối với sinh viên nghành

kỹ thuật Để bước đầu làm quen với những công việc của kỹ sư nghành hóa chất

chúng tôi sẽ thực hiện đồ án thiết kế thiết bị cô đặc dung dịch đường ở áp suất

chân không.

Trong quá trình thực hiện đồ án sẽ không tránh khỏi những sai sót chúng tôi mongnhận được những đóng góp để giúp chúng tôi hoàn thiện hơn về đồ án cũng nhưkiến thức mà chúng tôi còn thiếu sót

PHẦN I: TỔNG QUAN

1 KHÁI QUÁT NGÀNH MÍA ĐƯỜNG

Ngày nay, cùng với sự phát triển của đất nước và khoa học kỹ thuật, cácngành công nghiệp nói chung và ngành công nghiệp hóa chất và thực phẩm nóriêng đang dần khẳng định vị trí chủ lực của mình trong nền kinh tế của nước nhà.Trong đó ngành công nghiệp mía đường có vai trò quan trọng đối với nền kinh tếcủa đất nước cũng như đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người tiêu dùng Bêncạnh cung cấp nguồn dinh dưỡng cho con người, đường còn có vai trò quan trọngtrong nhiều ngành khác như bánh kẹo, dược, hóa học…v.v

Biểu đồ 1.1 sản lượng mía ép, sản lượng đường công ty Vinasugar I theo kế

hoạch 2012 – 2015 Đơn vị: Tấn

Với những đóng góp quan trọng đó, công nghiệp mía đường ngày càng pháttriển cùng với việc mở rộng sản suất, cải tiến công nghệ và đổi mới thiết bị để đápứng nhu cầu ngày càng cao về nhu cầu sản lượng

Để một quy trình sản xuất đạt một hiệu quả tối ưu nhất về mặt chất lượngcũng như năng suất thì việc cải tiến thiết bị sản xuất đóng vai trò quan trọng Trongmột quy trình sản xuất đường thiết bị cô đặc là một trong những thiết bị chính quantrọng, việc tính toán các thông số cũng như lựa chọn thiết bị cô đặc cần phải chínhxác, phù hợp với yêu cầu của sản xuất.

1.1 Nguyên liệu và sản phẩm của quá trình cô đặc

Mía là nguyên liệu

chính để sản xuất đường

sacharose Cây mía có

nguồn gốc từ Ấn Độ Thuộc

họ hòa thảo (Poaceae),giống

Saccharum Ở nước ta cây

mía được trồng suốt từ Bắc

vào Nam

Hình 1.1 Nguyên liệu mía

1.1.1 Tính chất hóa lý của một số thành phần quan trọng

Bảng 1.1: Thành phần hóa của nguyên liệu

Muối axit vô cơ 1.5 – 4.5%

Axit hữu cơ tự do 0.5 – 2.5%

Chất hữu cơ không đường khác:

Tính chất lý học:

- Độ hoà tan: tan tốt trong nước, độ hoà tan tăng khi nhiệt độ tăng Trong dungdịch đường không tinh khiết độ hoà tan còn phụ thuộc vào những chất không đường

- Độ nhớt: tỷ lệ thuận với nồng độ và tỷ lệ nghịch với nhiệt độ Độ nhớt củadung dịch đường ảnh hưởng lớn đến các quá trình lắng, lọc, kết tinh Độ nhớt tăngthì tốc độ của các quá trình đó đều giảm.

sẽ bị phân huỷ thành Carbon

1.1.2 Yêu cầu chất lượng sản phẩm

- Đảm bảo các cấu tử quý trong sản phẩm được giữ nguyên, sản phẩm

có mùi, vị đặc trưng

- Đạt nồng độ và độ tinh khiết yêu cầu

- Thành phần hóa học chủ yếu không thay đổi

1.2 Khái niệm về cô đặc

1.2.1 Khái niệm

Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan trong dungdịch gồm 2 hai nhiều cấu tử Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng – rắn hay lỏng –lỏng có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách mộtphần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn); đó là các quá trình vật lý – hoá lý

1.2.2 Các phương pháp cô đặc

- Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang

trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suấttác dụng lên mặt thoáng chất lỏng

- Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó, một cấu tử sẽ

tách ra dưới dạng tinh thể của đơn chất tinh khiết; thường là kết tinh dung môi đểtăng nồng độ chất tan

Trong đồ án này ta lựa chọn phương pháp nhiệt

1.2.3 Bản chất của sự cô đặc do nhiệt

Để tạo thành hơi (trạng thái tự do), tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân

tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn Phân tử khi bay hơi sẽ thunhiệt để lọai bỏ lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài Do đó, ta cầncung cấp nhiệt để các phân tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này Bên cạnh đó,

sự bay hơi xảy ra chủ yếu là do các bọt khí hình thành trong quá trình cấp nhiệt vàchuyển động liên tục, do chênh lệch khối lượng riêng các phần tử ở trên bề mặt vàdưới đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc

1.3 Thiết bị cô đặc dùng trong phương pháp nhiệt

1.3.1 Phân loại và ứng dụng

 Theo cấu tạo:

- Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên):

Thiết bị cô đặc nhóm này có thể cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp,đảm bảo sự tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Bao gồm:

+ Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn trong hoặc ngoài

+ Có buồng đốt ngoài

- Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức (tuần hoàn cưỡng bức):

Thiết bị cô đặc nhóm này dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1.5 (m/s) đến3.5 (m/s) tại bề mặt truyền nhiệt, dùng được cho các dung dịch khá đặc sệt, độ nhớtcao, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt Bao gồm:

+ Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài

+ Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài

- Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng:

Thiết bị cô đặc nhóm này chỉ cho phép dung dịch chảy dạng màng qua bề mặttruyền nhiệt một lần (xuôi hay ngược) để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biếnchất một số thành phần của dung dịch Bao gồm:

+ Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôitạo bọt khó vỡ

+ Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi íttạo bọt và bọt dễ vỡ

 Theo phương thức thực hiện quá trình:

- Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): thường được dùng trong cô đặc dung

dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt năng suất cực đại và thời gian

cô đặc ngắn nhất

- Cô đặc áp suất chân không: dùng cho dung dịch có nhiệt độ sôi thấp ở áp

suất chân không

- Cô đặc nhiều nồi: mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt Số nồi không nên quá

lớn vì nó làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi

- Cô đặc liên tục: cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn Có thể được điều

khiển tự động nhưng hiện chưa có cảm biến đủ tin cậy

1.3.2 Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc:

- Thiết bị chính:

 Ống nhập liệu, ống tháo liệu

 Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt

 Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp

 Các ống dẫn: hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, khí không ngưng

- Thiết bị phụ:

 Bể chứa nguyên liệu

 Bể chứa sản phẩm

 Lưu lượng kế

 Thiết bị gia nhiệt

 Thiết bị ngưng tụ baromet

 Bơm nguyên liệu

 Bơm tháo liệu

 Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ

 Bơm chân không

 Các van

 Thiết bị đo nhiệt độ, áp suất…

1.4 Lựa chọn thiết bị

Theo tính chất của nguyên liệu và sản phẩm, cũng như điều kiện kỹ thuật đề

ra, chúng tôi lựa chọn thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục có buồng đốt trong

và ống tuần hoàn trung tâm Thiết bị cô đặc loại này có cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh

và sửa chữa

- Cô đặc ở áp suất chân không làm giảm nhiệt độ sôi của dung dịch, giảmchi phí năng lượng, hạn chế việc chất tan bị lôi cuốn theo và bám lại trên thànhthiết bị (làm hư thiết bị)

- Tuy nhiên, loại thiết bị và phương pháp này cho tốc độ tuần hoàn dung

dịch nhỏ (vì ống tuần hoàn cũng được đun nóng) và hệ số truyền nhiệt thấp

PHẦN II QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 CƠ SỞ LỰA CHỌN QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1.1 Thiết bị cô đặc tuần hoàn trung tâm

1.1.1 Cấu tạo

Thiết bị cô đặc tuần hoàn trung tâm gồm phần trên là buồng bốc, phần dưới làbuồng đốt có cấu tạo giống như thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm, trong buồngđốt có các ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn gấp 7đến 10 lần ống truyền nhiệt Còn trong buồng bốc có bộ phận tách giọt do hơi thứlôi cuốn theo để làm tránh mất mát lượng dung dịch

- Dung dịch được đưa vào đáy buồng bốc rồi chảy theo các ống truyền nhiệt vàống trung tâm, còn hơi đốt được đưa vào phòng đốt đi ở khoản giữa các ống Trongống truyền nhiệt dung dịch được đun sôi và tạo thành hỗn hợp lỏng hơi làm chokhối lượng riêng dung dịch giảm đi và chuyển động từ dưới lên miệng ống Còntrong ống tuần hoàn do thể tích dung dịch chứa trong ống lớn hơn so với ốngtruyền nhiệt do đó lượng hơi tạo ra trong ống ít hơn, ví vậy khối lượng riêng củahỗn hợp lỏng hơi ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt do đó dung dịch sẽ bị đẩyxuống dưới Kết quả là trong thiết bị có chuyển động tuần hoàn tự nhiên từ dưới lêntrên và từ trên xuống dưới trong ống tuần hoàn Tại bề mặt thoáng của dung dịch ởbuồng đốt hơi thứ tách ra khỏi dung dịch và bay lên rồi qua bộ phận tách giọt, cácgiọt dung dịch sẽ được tách ra và khí không ngưng sẽ thoát ra bay vào thiết bịngưng tụ

1.1.3 Thiết bị ngưng tụ và các thiết bị khác

- Khí không ngưng thoát ra từ phía trên của buồng bốc thiết bị cô đặc đi vàothiết bị ngưng tụ Baromet Trong thiết bị ngưng tụ chất làm lạnh là nước được bơm

từ ngăn trên cùng còn dòng hơi được dẫn vào ngăn cuối cùng của thiết bị Dòng hơi

đi lên gặp nước giải nhiệt để ngưng tụ thành dòng lỏng rồi chảy xuống bồn chứanước ngưng qua ống Baromet Còn khí không ngưng tiếp tục đi lên trên, được dẫnqua bộ phận tách giọt , các giọt nước do hơi không ngung mang theo sẽ được tách

ra còn khí sẽ được bơm chân không hút ra ngoài

- Bơm chân không có nhiệm vụ hút khí không ngưng ra ngoài để tránh trườnghợp khí không ngưng tích tụ trong thiết bị ngưng tụ quá nhiều, làm tăng áp suấttrong thiết bị ngưng tụ có thể làm cho nước bị đẩy ngược trở lại nồi cô đặc.

1.1.4 Sơ đồ và quy trình công nghệ

a) Sơ đồ

b) Thuyết minh quy trình công nghệ

Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.2 (at)

Sau đó dung dịch có nồng độ ban đầu là 8% từ bể chứa được bơm vào vào thiết

bị cô đặc Quá trình nhập liệu diễn ra cho tới khi nhập đủ 2000kg dung dịch Khinhập đủ 2000 kg dung dịch thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa có áp suất

3 at) vào buồng đốt để gia nhiệt cho dung dịch Dung dịch đi trong ống truyền nhiệtđược gia nhiệt bằng hơi đốt đi ngoài ống Dung dịch sẽ sôi và tuần hoàn qua ốngtuần hoàn Tại bề mặt thoáng của dung dịch ở buồng đốt hơi thứ tách ra khỏi dungdịch và bay lên rồi qua bộ phận tách giọt, các giọt dung dịch sẽ được tách ra và khíkhông ngưng sẽ thoát ra bay vào thiết bị ngưng tụ Khí không ngưng thoát ra từphía trên của buồng bốc thiết bị cô đặc đi vào thiết bị ngưng tụ Baromet Trongthiết bị ngưng tụ chất làm lạnh là nước được bơm từ ngăn trên cùng còn dòng hơiđược dẫn vào ngăn cuối cùng của thiết bị Dòng hơi đi lên gặp nước giải nhiệt đểngưng tụ thành dòng lỏng rồi chảy xuống bồn chứa nước ngưng qua ống Baromet.Còn khí không ngưng tiếp tục đi lên trên, được dẫn qua bộ phận tách giọt, các giọtnước do hơi không ngung mang theo sẽ được tách ra dẫn xuống bể chứa còn khí sẽđược bơm chân không hút ra ngoài

Hơi đốt khi ngưng tụ sẽ được chảy ra ngoài cửa tháo nước ngưng qua bẩy hơi rồiđược xả ra ngoài

Quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt nồng độ đến 20% thì ngưng cấp hơi Mở van xả

áp sau đó tháo sản phẩm ra ngoài bằng cửa tháo liệu

PHẦN III: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ

1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

1.1 Dữ kiện ban đầu

- Dung dịch đường mía

- Nồng độ đầu xđ = 8 %, nhiệt độ đầu của nguyên liệu là tđ = 30oC

- Nồng độ cuối xc = 20 %

- Khối lượng của nguyên liệu của đầu vào Gđ = 2000 (kg/h)

- Gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa áp suất hơi đốt là 3(at)

- Áp suất hơi ở thiết bị ngưng tụ là 0.20 (at)

- Gc: Suất lượng tháo liệu (năng suất), (kg )

- Gđ: Lượng dung dịch đầu vào, (kg)

Trong đó:

- Gc : Suất lượng tháo liệu (năng suất),( kg)

- Gđ : Lượng dung dịch đầu vào,( kg)

- W: Lượng hơi thứ bốc lên của mỗi giai đoạn, (kg).

1.3 Tổn thất nhiệt

Áp suất thiết bị ngưng tụ Pc= 0.20 (at)

 Nhiệt độ hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ tc= 59.70oC [1,tr 314]

Chọn tổn thất nhiệt độ hơi thứ trên đường ống dẫn từ buồng bốc đến TBNT :

- Do’: Tổn thất nhiệt độ ở áp suất khí quyển Tra từ đồ thị.

- f: Hệ số hiệu chỉnh do khác áp suất khí quyển, được tính:

f = 16.2*(273+t)2

r

+ t : Nhiệt độ sôi của dung môi tại áp suất Po

+ r : Ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở Po, r = 2355.80 (kJ/kg)[1,tr 314]

f = 16.2*(273+t)2

r = 16.2*(273+60.7)

2355.8 *1000

2 = 0.77

- Ho: Chiều cao ống truyền nhiệt, chọn Ho = 1.50 (m).

- rdd: Khối lượng riêng dung dịch ở nồng độ 20%

∑D = D ’ + ∆'' +∆”’ = 0.31 + 1.39 + 1.00= 2.70oCGia nhiệt bằng hơi nước bão hòa, áp suất hơi đốt là 3 (at) nhiệt độ hơi đốt

+ Ở t = 61.01 oC , x = 20% thì : C2 = 4190 - ( 2514 – 7.542*61.01)*0.2 = 3777.72 (J/kg*độ)

+ W: Lượng hơi thứ bốc lên khi cô đặc, W = 1200 (kg)

+ r: Ẩn nhiệt hóa hơi của hơi thứ ứng với áp suất là 0.21 (at)

- Qtt: Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường, (J) Chọn Qtt = 4%*QD

Nhiệt lượng tiêu thụ cho cô đặc (Q):

= ¿

1.29 ( kg hơi đốt / kg hơi thứ ) [3, tr 182]

Trong đó:

- D: Lượng hơi đốt dùng cô đặc.

- W: Lượng hơi thứ thoát ra khi cô đặc.

PHẦN IV: TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT

1 TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC

1.1 Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi

[2, tr 28] (1CT.1)

(1C.1a)

Trong đó:

-  1: Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng, (W/m 2K)

- A: Hệ số phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng tm = (tD + tv1)/2 Với tD, tv1: Nhiệt độ hơi đốt và nhiệt độ vách ngoài

- Cn: Nhiệt dung riêng của nước ở 100 oC (J/kg*oC)

-  dd: Độ nhớt dung dịch khi cô đặc theo nồng độ dung dịch (Pa.s)

-  n: Độ nhớt nước ở 100 oC (Ns/m2)

- rdd: Khối lượng riêng dung dịch (kg/m 3)

- r n: Khối lượng riêng nước ở 100 oC (kg/m3)

-  dd: Độ dẫn điện dung dịch (W/m 2K)

- n: Độ dẫn điện nước ở 100 oC (W/m2K)

Với:

M(C6H12O6) +

1-xc M( H2O)

=

0.2 180 0.2

180 +

1-0.2 18

+ r1: Nhiệt trở phía dung dịch (m2K/W)

+ r2: Nhiệt trở phía hơi nước (m2K/W)

r1 = r1

2 = 40001 (W/m2K)+ ❑v: Bề dày ống truyền nhiệt, ❑v= 2 (mm)

t v2 = t v1 - Dt v = 126.26 – 30.78 = 95.48 o C

Vì đây là quá trình truyền nhiệt ổn định nên q 1 = q v

Vậy nhiệt tải riêng phía dung dịch :

q 2 = α 2 *Dt 2 = 2847.72 *34.78= 99043.70 (W/m 2 )

1.4 Hệ số truyền nhiệt K

K =

1 1

α1+

1

α2+ ∑ rv =

1 1 7441.53+

1 2847.72 + 6.23*10

-4 = 902.09 (W/m2K)

Trong đó :

-  1: Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng

- α 2: Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch

1.5 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt

F = QK * t

h i = 885416.67902.09 * 69.50 = 14.12m ( m2)Chọn F =25 (m2)

2 TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CÔ ĐẶC

- W: Lưu lượng hơi thứ (kg/h)

- ρ h: Khối lượng riêng hơi thứ ở áp suất Po = 0.21 (at) [1, tr 314])

2.1.2 Vận tốc hơi thứ

wh =

Vhπ* Db2

4

= 4 * 2.48π* Db2 =3.16

D 2b(m/s)

b 2

μ: Độ nhớt động lực học của hơi thứ ở áp suất Po

 3.16D

b

2 < D0.7∗2.53

b 0.6 => Db > 1.51 (m)Chọn Db = 1.60 m

Kiểm tra lại Re:

- W : Lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị, (kg/h)

- Utt : Cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi, (m3/

m2h) Khi áp suất băng 1 at, đối với các dung dịch đặc ta có thể chọn