phương pháp công nghệ chưng luyện liên tục để tách hỗn hợp benzen toluen

Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Mục lục phần mở đầu .4 sơ đồ - mô tả dây chuyền sản xuất .5 tính thiết bị cân vật liệu số hồi lu .7 đờng kính thiết bị 11 chiều cao thiết bị 15 tính toán khí 20 Trở lực tháp 28 Tính thiết bị phụ .30 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu .30 Bơm 37 Kết Luận .39 Tài liệu tham khảo 40 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Phần mở đầu Trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội trờng khoa học công nghệ đào tạo kỹ s hoạt động ngành công nghiệp Đồ án môn học giúp cho sinh viên làm quen biết cách thiết kế tính toán dây chuyền công nghệ công nghiệp Đồ án môn học Quá trình thiết bị công nghệ hoá học giúp cho sinh viên nghành hoá học biết cách tính toán dây chuyền công nghệ nghành hoá học Trong đồ án làm quen với phơng pháp công nghệ chng luyện liên tục để tách hỗn hợp Benzen - Toluen Chng luyện phơng pháp dùng để tách hỗn hợp chất lỏng nh hỗn hợp khí lỏng thành cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay khác cấu tử hỗn hợp Sản phẩm đỉnh gồm cấu tử có độ bay lớn phần nhỏ cấu tử có độ bay bé sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay bé phần cấu tử có độ bay lớn Benzen & Toluen chất lỏng độc nhng có ứng dụng lớn công nghệ tổng hợp hữu nh ngành công nghiệp khác Hai chất lỏng thờng có mặt đồng thời tổng hợp, sản xuất Là chất lỏng lợi cho sức khoẻ nên sản xuất cần ý đảm bảo sức khoẻ cho ngời nh giữ gìn môi trờng Do chất hoá học nên thiết bị phải đợc cấu tạo từ vật liệu có khả chịu đợc hoá chất Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Sơ đồ & mô tả dây chuyền sản xuất Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Sơ đồ & mô tả dây chuyền sản xuất - Thùng chứa hỗn hợp đầu - Bơm - Thùng cao vị - Thiết bị đun nóng dùng để gia nhiệt hỗn hợp đầu - Tháp chng luyện - Thùng chứa sản phẩm đáy - Thiết bị ngng tụ hồi lu để ngng tụ hơi, ống, nớc lạnh ống - Thiết bị làm lạnh dùng để làm lạnh sản phẩm đỉnh - Thùng chứa sản phẩm đỉnh Dung dịch đầu thùng đợc bơm bơm lên thùng cao vị 3, từ thùng cao vị dung dịch đợc đa vào thiết bị đun nóng 4, dung dịch đợc đun nóng đến nhiệt độ sôi nớc bão hoà Từ thiết bị gia nhiệt dung dịch vào tháp chng luyện đĩa tiếp liệu Trong tháp từ dới lên gặp chất lỏng từ xuống Vì nhiệt độ lên thấp nên qua đĩa từ dới lên cấu tử có nhiệt độ sôi cao (Toluen) ngng tụ lại cuối đỉnh ta thu đợc hỗn hợp gồm hầu hết cấu tử dễ bay (Benzen) Hơi vào thiết bị ngng tụ hồi lu 7, đợc ngng tụ lại Một phần chất lỏng qua thiết bị làm lạnh để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết vào thùng chứa sản phẩm đỉnh Một phần khác hồi lu tháp đĩa Chất lỏng từ xuống gặp có nhiệt độ cao hơn, phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp đợc bốc nồng độ cấu tử khó bay chất lỏng ngày tăng, cuối đáy tháp ta thu đợc hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay Chất lỏng đáy tháp khỏi tháp đợc làm lạnh vào thùng chứa sản phẩm đáy 6 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Tính toán thiết bị I Cân vật liệu & Chỉ số hồi lu thích hợp Cân vật liệu F = 9500kg/h aF = 0,5 aP = 0,97 aW = 0,02 *) Đổi sang thành phần phần mol MB = 78; MT =92; a MB ; a M B + (1 a) M T a M 0,5 78 xF G = = G F (aFP aBF ) = 9500=(0,97 0,5) = 4700 = 0,5412 Wa a F ) M T 0,970,5 078 + 0,5 92 , kg / h F Ma B +(1 a , 02 P W aP M B 0,97 78 x PP == GF GW = 9500 4700= = 4800, kg / h = 0,97445 G a P M B + (1 a P ) M T 0,97 78 + 0,03 92 GF 9500 a M F= = = 112,53, kmol / h 0,02 78 xW =x F M B + (1W x F B) M T 0,= 5412.78 + 0,4588.92 = 0,0235 aW M B + (1 aW ) M T 0,02 78 + 0,98 92 G 4800 P == G + G P = = 61,26, kmol / h G F xP M P B +W (1 x P ) M T 0,97445.78 + 0,02555.92 a F GF = a P GPG+W aW GW 4700 W= = = 51,27, kmol / h xW M B + (1 xW ) M T 0,0235.78 + 0,9765.92 x= Tính số hồi lu thích hợp a) Đờng cân lỏng - hơi: x% 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y% 11,8 21,4 38 51,1 61,9 71,2 79 85,4 91 95,9 100 toC 110,6 108,3 106,1 102,2 98,6 95,2 92,1 89,4 86,8 84,4 82,3 80,2 y*F=0,7441 b) Chỉ số hồi lu tối thiểu tháp chng luyện Rmin = x P y F* 97,445 74,41 = = 1,135 74,41 54,12 y F x F Phơng trình đờng làm việc đoạn luyện: y= Rx x x+ P ; Rx + Rx + Phơng trình đờng làm việc đoạn chng: y= Rx + f f x+ xW ; Rx + Rx + f =F/P (F - Lợng hỗn hợp đầu; P - Lợng sản phẩm đỉnh;) f = 112,258/61,258 = 1,8325 c) Chỉ số hồi lu làm việc thờng đợc xác định qua số hồi lu tối thiểu: Rx = .Rmin Trong - hệ số d Vấn đề chọn số hồi lu thích hợp quan trọng, số hồi lu bé số bậc tháp lớn nhng tiêu tốn đốt ít, ngợc lại số hồi lu lớn số bậc tháp có nhng tiêu tốn đốt lại lớn Cũng dễ nhận thấy thể tích làm việc tháp tỉ lệ với tích số N(Rx+1), N số đơn vị chuyển khối Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Cho lần lợt giá trị Rx>Rmin ta vẽ đờng làm việc hai đoạn tháp, từ ta xác định số đơn vị chuyển khối N phơng pháp đồ thị tích phân - R = 1,4 Phơng trình đờng làm việc đoạn chng: y = 1,3487.x - 0,0082 Phơng trình đờng làm việc đoạn luyện: y = 0,5833.x + 0,406 Số đĩa xác định đợc: N =17,5 - R = 1,5 Phơng trình đờng làm việc đoạn chng: y = 1,3348.x - 0,0079 Phơng trình đờng làm việc đoạn luyện: y = 0,6.x + 0,3898 Số đĩa xác định đợc: N =16,5 - R = 1,7 Phơng trình đờng làm việc đoạn chng: y = 1,31.x - 0,0073 Phơng trình đờng làm việc đoạn luyện: y = 0,6296.x + 0,3609 Số đĩa xác định đợc: N =15 - R = 1,8 Phơng trình đờng làm việc đoạn chng: y = 1,2989.x - 0,007 Phơng trình đờng làm việc đoạn luyện: y = 0,6429.x + 0,348 Số đĩa xác định đợc: N = 14 - R=2 Phơng trình đờng làm việc đoạn chng: y = 1,279.x - 0,0066 Phơng trình đờng làm việc đoạn luyện: y = 0,6667.x + 0,3248 Số đĩa xác định đợc: N =13,5 - R = 2,2 Phơng trình đờng làm việc đoạn chng: y = 1,2616.x - 0,0061 Phơng trình đờng làm việc đoạn luyện: y = 0,6875.x + 0,3045 Số đĩa xác định đợc: N =13 - R = 2,4 Phơng trình đờng làm việc đoạn chng: y = 1,2462.x - 0,0058 Phơng trình đờng làm việc đoạn luyện: y = 0,7059.x + 0,2866 Số đĩa xác định đợc: N =12,5 R N N(R+1) 1,4 1,234 17,5 42 1,5 1,322 16,5 41,25 1,7 1,498 15 40,5 1,8 1,586 14 39,2 1,76 13,5 40,5 2,2 1,94 13 41,6 2,4 2,11 12,5 42,5 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Vẽ đồ thị phụ thuộc N(R+1) R từ ta xác định giá trị Rth ứng với giá trị nhỏ N(R+1) Rth=1,8 Nhiệt độ trung bình, khối lợng mol trung bình a) Đoạn luyện: a P + a F 97 + 50 = = 73,5% 2 x + x F 0,97445 + 0,5412 xtbL = P = = 0,7578 2 atbL = xP = 0,97445 yP = 0,9895 xF = 0,5412 yF = 0,7441 y P + y F 0,9895 + 0,7441 = = 0,8668 2 M tbL = xtbL M B + (1 xtbL ).M T = 0,7578.78 + 0,2422.92 = 81,39kg / kmol ytbL = tLtb = 86oC b) Đoạn chng: atbC = a F + aW 50 + = = 26% 2 xtbC = x F + xW 0,5412 + 0,0235 = = 0,28234 2 xW = 0,0235 yW = 0,555 tCtb = 100oC yW + y F 0,555 + 0,7441 = = 0,64265 2 M tbC = xtbC M B + (1 xtbC ).M T = 0,28234.78 + 0,71766.92 = 88,05kg / kmol ytbC = Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm II Đờng kính tháp chng luyện Đờng kính tháp: D = 0,0188 Gtb ( y y ) tb m; [2 181] Gtb - lợng trung bình tháp, kg/h; (yy)tb - tốc độ trung bình tháp, kg/m2.s Lợng trung bình tháp chng luyện: a) Lợng trung bình đoạn luyện tính gần trung bình cộng lợng khỏi đĩa tháp lợng vào đĩa dới đoạn luyện: GtbL = GD + G1 [ 181] GLtb - Lợng trung bình đoạn luyện, kg/h hay kmol/h GD - Lợng khỏi đĩa tháp, kg/h hay kmol/h G1 - Lợng vào đĩa dới đoạn luyện, kg/h hay kmol/h GD = GR + GP = GP ( R + 1) - [ 181] Lợng khỏi đỉnh tháp: GD = 4800(1,8+1) = 13440 kg/h = 61,26(1,8+1) = 171,528 kmol/h Lợng vào đoạn luyện: Lợng G1 , hàm lợng y1 lợng lỏng L1 đĩa thứ đoạn luyện đợc xác định theo hệ phơng trình cân vât liệu cân nhiệt lợng sau: G1 = L1 + P G1 y1 = L1 x1 + P.x P [2 182] G1 r1 = GD rD x1 = xF r1 - ẩn nhiệt hoá hỗn hợp vào đĩa thứ nhất; rD - ẩn nhiệt hoá hỗn hợp khỏi đỉnh tháp r1 = rB y1 + (1 y1 ).rT rD = rB y D + (1 y D ).rT rB , rT - ẩn nhiệt hoá Benzen Toluen Từ hệ ba phơng trình ta xác định đại lợng cha biết G1 , L1 , y1 L1 = G1 - P G1.y1 = G1.x1 + P(xP - x1) P ( x P x1 ) G1 G1 rB x1 + P ( x P x1 ).rB + G1 rT G1 rT x1 P ( x P x1 ).rT = GD rB y D + GD (1 y D ).rT y1 = x1 + G1 (rB x1 + rT rT x1 ) = P.( x P x1 ).(rT rB ) + GD [rB y D + (1 y D ).rT ] rB (60oC) = 97,5 kcal/kg rB (100oC) = 90,5 kcal/kg rB (86oC) = 92,95 kcal/kg = 7250,1 kcal/kmol rT (60oC) = 92,5 kcal/kg rT (100oC) = 88 kcal/kg rT (86oC) = 89,575 kcal/kg = 8240,9 kcal/kmol [1-254] [1-254] [1-254] [1-254] x1 = xF = 0,5412 yD = yP = 0,9895 G1 = P.( x P x F ).(rT rB ) + G D [ rB y P + (1 y P ).rT ] = 165,05kmol / h rB x F + rT rT x F G + G1 171,52 + 165,05 G = D = = 168,28kmol / h 2 L tb 10 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm GLtb = 168,28.MLtb = 13696,7 kg/h b) Lợng trung bình đoạn chng đợc xác định gần trung bình cộng lợng khỏi đoạn chng lợng vào đoạn chng: Vì lợng khỏi đoạn chng lợng vào đoạn luyện nên ta có: G1 + G1' [2 182] L1' = G1' + W L1' x1' = G1' yW + W xW G1' r1' = G1 r1 [2 182] GtbC = Lợng vào đoạn chng G1 , lợng lỏng L1 hàm lợng lỏng x1 đợc xác định theo hệ phơng trình cân vật liệu cân nhiệt lợng sau: y1 = yW - tìm theo đờng cân ứng với xW ; r1 = rB.y1 + (1-y1).rT - ẩn nhiệt hoá hỗn hợp vào đĩa thứ đoạn chng; rn = rB.yn + (1-yn).rT - ẩn nhiệt hoá hỗn hợp vào đĩa đoạn chng; xW - thành phần cấu tử dễ bay sản phẩm đáy; Gn = G1 - lợng bốc lên từ đĩa đoạn chng lợng vào đĩa thứ đoạn luyện rB(100oC) = 90,5 kcal/kg =7059 kcal/kmol y1 = x1 + P ( x P x1 ) = 0,702 G1 rT(100oC) = 88 kcal/kg =8096 kcal/kmol r1 = 7368,04 kcal/kmol G1' = GtbC = G1 r1 G1 r1 165,05.7368,04 = = = 151,28kmol / h ' rB yW + (1 yW ).rT 7059.0,0555 + 0,9445.8096 r1 G1 + G1' 165,05 + 151,28 = = 158,16kmol / h 2 GCtb = 158,16.MCtb = 13925,82 kg/h Khối lợng riêng trung bình a) Đối với pha khí (hơi) ytb = - [ ytb M B + (1 ytb ).M T ].273 , kg / m ; 22,4.T [2 183] Đoạn luyện: yLtb = 0,8668 L ytb = [0,8668.78 + (1 0,8668).93].273 = 2,7113kg / m 22,4.(273 + 86) - Đoạn chng: yCtb = 0,3998 b) Đối với pha lỏng a [0,3998 a.tb78 + (1 0,3998).93].273 =Cytb =tb + = 2,823kg / m xtb xtbB xtbT22,4.(273 + 100) - Đoạn luyện: xB (80oC) = 815 kg/m3 xB (100oC) = 793 kg/m3 xB (86oC) = 808,4 kg/m3 [2 183] [1-9] [1-9] 11 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm xT (80oC) = 808 kg/m3 xT (100oC) = 788 kg/m3 xT (86oC) = 802 kg/m3 xB xT 808,4.802 = = 806,7kg / m L a xT + (1 atb ). xB 0,735.802 + 0,265.808,4 Đoạn chng: L xtb = - [1-9] [1-9] C xtb = L tb xB xT 793.788 = = 789,3kg / m C a xT + (1 atb ). xB 0,26.788 + 0,74.793 C tb Tốc độ khí (hơi) tháp ( y y ) tb = 0,065 h. xtb ytb , kg / m s; [2 184] Giả sử đờng kính tháp nằm khoảng 1,21,8m h=0,350,45 ; chọn h=0,45 - hệ số tính đến sức căng bề mặt: 20 dyn/cm = 1; Sức căng bề mặt hỗn hợp: 1 = + hh = B T [1 299] hh B T B +T a) Đoạn luyện B(80oC) =21,3 dyn/cm [1-300] oC B(100 ) =18,8 dyn/cm [1-300] oC B(86 ) =20,55 dyn/cm T(80oC) =21,5 dyn/cm [1-301] oC T(100 ) =19,4 dyn/cm [1-301] oC T(86 ) =20,87 dyn/cm hh = 10,35 dyn/cm = 0,8 (yy)Ltb = 1,63137 kg/m2.s b) Đoạn chng hh = 9,55 dyn/cm = 0,8 (yy)Ctb = 1,64663 kg/m2.s Đờng kính đoạn tháp a) Đoạn luyện: DL = 1,723 m b) Đoạn chng: DC = 1,729 m Quy chuẩn chọn đờng kính thiết bị 1,8 m 12 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm đại lợng p mẫu số bỏ qua Chiều dày nắp đợc tính: S - C = 2,3.10-3 < 0,01 C = 3,8.10-3 mm S = 6,1.10-3 m Chọn S = mm [2-384] Dt p Dt 1,8.2,348.10 1,8 + C = + C = 2,35 10 + C , m 2 3[ ,D 8t.[+ ch2.]hkb..(hS 2.hCb )] po 3[1,8,8.132 , 45 10 , 78 , 95 + 2.0,45.(8 3,8).10 ]2,838.10 = = = 86,5.10 N / m 7,6.k h hb ( S C ) 7,6.0,78.0,95.0,45.(8 3,8).10 S= ch 220.10 = = 183,3.10 N / m 1,2 1,2 h = 25 mm < b) Đáy thiết bị Dt = 1800 mm hb =450 mm [2-382] đáy có lỗ không đợc tăng cứng d = 80 mm Đáy đợc hàn từ hai tấm, hàn điện hai phía tay h = 0,95 [ch] = 132.106 N/m2 p = 2,348.105 N/m2 po = 2,548.105 N/m2 k = - (d/Dt) = - (80/1800) = 0,955 [ ch ] 132.10 k h = 0,955.0,95 = 510 > 30 p 2,348.10 đại lợng p mẫu số bỏ qua Chiều dày đáy đợc tính: S= Dt p Dt 1,8.2,348.10 1,8 +C = + C = 1,86.10 + C , m 3,8.[ ch ]k h 2.hb 3,8.132.10 0,955.0,95 2.0,45 S - C = 1,86.10-3 < 0,01 C = 3,8.10-3 mm S = 5,66.10-3 m Chọn S = mm h = 25 mm = < [2-384] [ Dt2 + 2.hb ( S C )] po [1,8 + 2.0,45.(8 3,8).10 ]2,838.10 = = 70,6.10 N / m 7,6.k h hb ( S C ) 7,6.0,955.0,95.0,45.(8 3,8).10 ch 220.10 = = 183,3.10 N / m 1,2 1,2 Mặt bích a) Bích liền thép để nối thiết bị Chọn bích nối thiết bị với áp suất py = 0,3.106 N/m2 D = 1950 mm Db = 1900 mm D1 = 1860 mm Do = 1815 mm Bulong M24 Số lợng Z = 48 db h h = 35 mm b) Bích liền nối ống dẫn - ống Dy = 400 mm Dn = 426 mm D = 535 mm D Db D1 D0 Dt 23 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Db = 495 mm D1 = 465 mm Bulông M20 số lợng z = 16 h = 22 mm - ống hỗn hợp đầu Dy = 50 mm Dn = 57 mm D = 140 mm Db = 110 mm D1 = 90 mm Bulông M12 số lợng z = h = 12 mm - ống hồi lu Dy = 125 mm Dn = 133 mm D = 235 mm Db = 200 mm D1 = 178 mm Bulông M16 số lợng z = h = 14 mm - ống sản phẩm đáy Dy = 80 mm Dn = 89 mm D = 185 mm Db = 150 mm D1 = 128 mm Bulông M16 số lợng z = h = 14 mm Tai treo Khối lợng toàn tháp: m = mđ + mđ,n + mhh + mt mđ - khối lợng đĩa chóp mđ,n - khối lợng đáy nắp mhh - khối lợng hỗn hợp mt - khối lợng thân tháp mhh = (.D2.(28.).)/4 = (3,1416.(1,8)2.(28.0,1).800)/4 = 5700 kg - chiều cao lớp chất lỏng đĩa mt = .D.H.St.t = 3,1416.1,8.17.4.10-3.7900 = 3040 kg mđ,n = 2.F.S. = 2.3,65.8.10-3.7900 = 460 kg mđ = 28.(.D2.0,25.. +70.mch) 350 kg m = 9550 kg Chọn tai cho phép tải trọng tai 4.104N số tai n = (g.m)/4.104 = 2,4 Chọn số tai n = B1 L = 190 mm h = 280 mm B1 = 170 mm b = 160 mm l = 80 mm a = 25 mm l H h d = 30 mm d S = 10 mm H = 460 mm B = 320 mm SH = mm b L SH B a S 24 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm V trở lực tháp Trở lực tháp đợc tính theo công thức sau: P = Ntt.Pđ ,N/m2; [2-192] Ntt - số đĩa thực tế tháp; Pđ - tổng trở lực cảu đĩa, N/m2 Pđ = Pk + Ps + Pt [2-192] Trở lực đĩa khô y o2 [2-192] , N / m2 ; - hệ số trở lực, thờng = 4,5 ữ 5; y - khối lợng riêng pha (khí), kg/m3; o - tốc độ khí qua rãnh chóp, m/s với số lợng kích thớc ống nh phần ta có: o = 4,38 m/s y = 2,83 kg/m3 lấy = Pk = 136 N/m2 Trở lực đĩa sức căng bề mặt Ps = 4./dtd , N/m2 [2-192] - sức căng bề mặt, N/m ; dtd - đờng kính tơng đơng khe rãnh chóp, m sức căng bề mặt hỗn hợp 10-2 N/m Khi rãnh chóp mở hoàn toàn: dtd = 4.fx/; [2-194] f - diện tích tiết diện tự rãnh f = a.b = 5.10-3.20.10-3 = 10-4 m2 - chu vi rãnh, = 2.(a + b) = 2.(5 + 20).10-3 = 0,05 m dtd = 4.fx/ = 4.10-4/ 0,05 = 8.10-3 m Ps = 4./dtd = 4.10-2/ 8.10-3 = N/m2 Trở lực lớp chất lỏng đĩa Pk = b Pt = b g.(hb ), N / m ; [2-194] b - chiều cao khe chóp, b = 20 mm b - khối lợng riêng bọt, thờng b = (0,4 ữ 0,6)x ,kg/m3 lấy b = 0,5.x = 400 kg/m3 g - gia tốc trọng trờng, m/s2 hb - chiều cao lớp bọt trên đĩa hc - chiếu cao đoạn ống chảy chuyền nhô lên đĩa, hc = 45 mm (h + h hx ).( F f ) x + hx b + (hch hx ) f b [2-185] hb = c F b h - chiều cao lớp chất lỏng ống chảy chuyền, h = 25 mm hx - chiều cao lớp chất lỏng (không lẫn bọt) đĩa: hx S + b/2 20 mm F - phần bề mặt đĩa có gắn chóp, F = 2,04 m2 f - tổng diện tích chóp đĩa, f = 0,785.n.d2ch = 0,665 m2 hch - chiều cao chóp, hch = hh - S + h2 ; hh - chiều cao ống đĩa, lấy hh 1,2.dh = 90 mm hch = 90 - 10 + 20 = 100 mm hb = 70.10-3 m Pt = 235 N/m2 Tổng trở lực đĩa: 25 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Pđ = Pk + Ps + Pt = 136 + + 235 = 376 N/m2 Trở lực tháp: P = Ntt.Pđ = 32.404 = 12032 N/m2 Trơ lực tháp tơng ứng với cột chất lỏng: H = P/(.g) = 12032/(9,81.800) = 1,53 m 26 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Tính chọn thiết bị phụ Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Chọn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu thiết bị đun nóng loại ống chùm ngợc chiều dùng nớc bão hoà áp suất 3at, nớc ống từ xuống, hỗn hợp nguyên liệu ống từ dới lên Hỗn hợp đầu vào thiết bị gia nhiệt nhiệt độ phòng (25oC) nhiệt độ sôi hỗn hợp: xF = 0,5412 tsôi = 91oC Chọn loại ống đồng 25x2mm = 385 W/m.độ [1-125] oC p = 3at t1 = 132,9 t2đ = 25oC ; t2c = 91oC Hiệu số nhiệt độ trung bình hai lu thể: I t t1 ,1 t2 ,2 tt2 t1 tt1 tt q t2 tc tđ F tđ = t1 - t2đ = 132,9 - 25 = 105,9oC tc = t1 - t2c = 132,9 - 91 = 41,9oC t tb = t d t c 105,9 41,9 = = 69 oC t d 105,9 ln ln 41,9 t c nhiệt độ trung bình hỗn hợp t2tb = t1 - ttb = 132,9 - 69 =63,9oC Lợng nhiệt trao đổi (nhiệt tải) Q = G2.C2.(t2c - t2đ) [2-11] Q - nhiệt lợng trao đổi, J/h G2 - lu lợng hỗn hợp đầu, kg/h C2 - nhiệt dung riêng hỗn hợp lỏng, J/kg.độ Nhiệt dung riêng hỗn hợp: kcal/kg.độ = 4,1868.103J/kg.độ [1-151] Chh = aF.CB + (1-aF).CT [1-152] CB(60oC) = 1930 J/kg.độ [1-180] CB(80oC) = 2035 J/kg.độ [1-180] oC CB(63,9 ) = 1950,475=0,46586295 kcal/kg.độ CT(60oC) = 1900 J/kg.độ [1-181] CT(80oC) = 1980 J/kg.độ [1-181] oC CT(63,9 ) = 1915,6 J/kg.độ = 0,457533199 kcal/kg.độ Chh = 0,5.1950,475 + 0,5.1915,6 = 1933,0375 J/kg.độ Q = 9500.1933.(91-25) = 1212014512,5 J/h = 289484.693 kcal/h = 336670.698 J/s Hệ số cấp nhiệt cho lu thể a) Hệ số cấp nhiệt hỗn hợp chất lỏng chuyển động ống thẳng: Chọn chế độ chuyển động hỗn hợp chế độ chảy xoáy (Re > 1.104) Do chế độ chảy xoáy cấp nhiệt tốt d C P Pr = d ; Re = ; Nu = [2-11] [2-12] [2-13] 27 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm - hệ số cấp nhiệt, W/m2.độ; d - kích thơc hình học chủ yếu, m; - hệ số dẫn nhiệt hỗn hợp lỏng, W/m.độ; - độ nhớt động học, N.s/m2 CP - nhiệt dung riêng đẳng áp, J/kg.độ - tốc độ dòng, m/s - khối lợng riêng, kg/m3 Nu = 0,021. Re Pr ,8 , 43 Pr Prt , 25 ; [2-14] Prt - chuẩn số Pran dòng tính theo nhiệt độ trung bình tờng, thông số khác tính theo nhiệt độ trung bình dòng; - hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hởng tỉ số chiều dài l đờng kính d ống Ta chọn chiều dài ống l > 50.d = 50.21.10-3 = 1,05 m Khi = [2-15] Chọn chiều cao thiết bị (chiều dài ống truyền nhiệt) H = 1,5 m Chọn chế độ chảy xoáy Re = 10000 Chuẩn số Pran hỗn hợp theo nhiệt độ trung bình t2tb : àB(60oC) = 0,39 cP [1-91] oC àB(80 ) = 0,316 cP [1-91] oC -3 àB(63,9 ) = 0,37557 cP = 0,37557.10 kg/m.s àT(60oC) = 0,381 cP [1-92] oC àT(80 ) = 0,319 cP [1-92] oC -3 àT(63,9 ) = 0,36891 cP = 0,36891.10 kg/m.s àhh(63,9) = 0,3725.10-3 kg/m.s CP(Benzen - 60oC) = 1930 J/kg.độ [1-171] CP(Benzen - 80oC) = 2035 J/kg.độ [1-171] oC CP(Benzen - 63,9 ) = 1950,475 J/kg.độ CP(Toluen - 60oC) = 1900 J/kg.độ [1-172] CP(Toluen - 80oC) = 1980 J/kg.độ [1-172] oC CP(Toluen - 63,9 ) = 1915,6 J/kg.độ CP(63,9oC) = 1933,0375 J/kg.độ B(60oC) = 0,136 W/m.độ [1-134] oC B(80 ) = 0,13 W/m.độ [1-134] oC B(63,9 ) = 0,1348 W/m.độ T(60oC) = 0,1275 W/m.độ [1-134] oC T(80 ) = 0,123 W/m.độ [1-134] oC T(63,9 ) = 0,1266 W/m.độ (63,9oC) = 0,1307 W/m.độ Pr = (à.CP)/ = (0,3725.10-3.1933)/0,1307 = 5,508 b) Hệ số cấp nhiệt phía ngng tụ bề mặt đứng ống = 1,15.4 r. g.3 t.H W/m2.độ [2-28] - hệ số cấp nhiệt, W/m.độ; r - ẩn nhiệt ngng (= ẩn nhiệt hoá hơi) nớc, J/kg; - khối lợng riêng nớc ngng, kg/m3; g - gia tốc trọng trờng (=9,81), m/s2; - hệ số dẫn nhiệt nớc ngng, W/m.độ; - độ nhớt nớc ng28 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm ng, N.s/m2; t = (t1 - tt1) - hiệu số nhiệt độ ngng (nhiệt độ bão hoà) nhiệt độ phía mặt tờng tiếp xúc với ngngtụ, độ; H - chiều cao ống, m Hệ số dẫn nhiệt nớc ngng: = 0,59 kcal/m.h.độ = 0,68617 W/m.độ [1-133] ( kcal/m.h.độ = 1,163 W/m.độ ) ẩn nhiệt ngng nớc 3at , 132,9oC : r = 518,1 kcal/kg [3-352] r = 518,1.4,1868.103 = 2169181,08 J/kg Tính nhiệt tải riêng lu thể Nhiệt trở thành cặn bám: rt = r1 + / +r2 m2.độ/W [2-3] -3 chất hữu cơ: r2 = 0,2.10 m2.độ/W [3-346] nớc ngng: r1 = 0,232.10-3 m2.độ/W [2-4] rt = 0,4372.10-3 m2.độ/W a) Trình tự tính nhiệt tải riêng: - Giả thiết t1 - Tính , q1 = t1 ; - Tính t2 : tt = tt1 - tt2 = q1 rt t2 = tt2 - t2tb = tt1 - tt - t2tb - Tính q2 - So sánh q1 q2 , sai số nhỏ 5%, tính K b) Giả thiết t1 = 2,6oC Nhiệt độ tờng phía ngng tụ: tt1 = t1 - t1 = 132,9 - 2,6 = 130,3oC Nhiệt độ màng nớc ngng: tn = (t1 + tt1)/2 = 131,6oC Khối lợng riêng nớc ngng: n(130oC) = 935,2 kg/m3 [1-12] oC n(140 ) = 926,4 kg/m [1-12] oC n(131,6 ) = 933,79 kg/m Độ nhớt màng nớc ngng: àn(130oC) = 0,212 cP [1-96] oC àn(140 ) = 0,196 cP [1-96] oC -3 àn(131,6 ) = 0,20944 cP = 0,20944.10 kg/m.s Hệ số cấp nhiệt màng nớc ngng: r. g.3 2169181,08.(933,79) 9,81.(0,68617) = 1,15 = 1,15 = 10644,05W / m.do t.H 0,20944.10 3.2,6.1,5 Nhiệt tải riêng nớc ngng: q1 = 1.t1 = 10644,05.2,6 = 27674,53 J/m2.s Tổn thất nhiệt qua thành ống truyền nhiệt: tt = tt1 - tt2 = q1.rt = 27674,53.0,4372.10-3 = 12,1oC tt2 = tt1 - tt = 130,3 - 12,1 = 118,2oC t2 = tt2 - t2tb = 118,2 - 63,9 = 54,3oC Chuẩn số Pran tính theo nhiệt độ tt2 : àB(100oC) = 0,261 cP àB(120oC) = 0,219 cP àB(118,2oC) = 0,222778 cP = 0,222778.10-3 kg/m.s àT(100oC) = 0,271 cP àT(120oC) = 0,231 cP [1-91] [1-91] [1-92] [1-92] 29 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm àT(118,2oC) = 0,234598 cP = 0,223598.10-3 kg/m.s àhh(118,2) = 0,228126.10-3 kg/m.s CP(Benzen - 100oC) = 2120 J/kg.độ CP(Benzen - 120oC) = 2180 J/kg.độ CP(Benzen - 118,2oC) = 2174,6 J/kg.độ CP(Toluen - 100oC) = 2070 J/kg.độ CP(Toluen - 120oC) = 2130 J/kg.độ CP(Toluen - 118,2oC) = 2124,6 J/kg.độ CP(118,2oC) = 2149,6 J/kg.độ B(100oC) = 0,1285 W/m.độ B(120oC) = 0,128 W/m.độ B(118,2oC) = 0,128045 W/m.độ T(100oC) = 0,1189 W/m.độ T(120oC) = 0,114 W/m.độ T(118,2oC) = 0,11444 W/m.độ (118,2oC) = 0,121243 W/m.độ Prt = (à.CP)/ = (0,228126.10-3.2149,6)/0,121243 = 4,045 Chuẩn số Nusselt: Nu = 0,021 Re Pr ,8 , 43 Pr Prt 0, 25 = 0,021.(10 ) 5,508 ,8 5,508 4,045 , 43 [1-171] [1-171] [1-172] [1-172] [1-134] [1-134] [1-134] [1-134] , 25 = 74,9 Hệ số cấp nhiệt hỗn hợp: = (Nu.)/d = (74,9.0,1307)/0,021 = 466,15 W/m2.độ Nhiệt tải riêng hỗn hợp: q2 = t2 = 466,15.54,3 = 25312,35 J/m2.s c) Giả thiết t1 = 2,2oC Nhiệt độ tờng phía ngng tụ: tt1 = t1 - t1 = 132,9 - 2,2 = 130,7oC Nhiệt độ màng nớc ngng: tn = (t1 + tt1)/2 = 131,8oC Khối lợng riêng nớc ngng: n(130oC) = 935,2 kg/m3 n(140oC) = 926,4 kg/m3 n(131,8oC) = 933,616 kg/m3 Độ nhớt màng nớc ngng: àn(130oC) = 0,212 cP àn(140oC) = 0,196 cP àn(131,8oC) = 0,20912 cP = 0,20912.10-3 kg/m.s Hệ số cấp nhiệt màng nớc ngng: = 1,15.4 [1-12] [1-12] [1-96] [1-96] r. g 2169181,08.(933,616) 9,81.(0,68617) = 1,15.4 = 11101,19W / m.do t.H 0,20912.10 3.2,2.1,5 Nhiệt tải riêng nớc ngng: q1 = 1.t1 = 11101,19.2,2 = 24422,62 J/m2.s Tổn thất nhiệt qua thành ống truyền nhiệt: tt = tt1 - tt2 = q1.rt = 24422,62.0,4372.10-3 = 10,7oC tt2 = tt1 - tt = 130,7 - 10,7 = 120oC t2 = tt2 - t2tb = 120 - 63,9 = 56,1oC 30 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Chuẩn số Pran tính theo nhiệt độ tt2 : àB(120oC) = 0,219 cP àT(120oC) = 0,231 cP àhh(120) = 0,2244.10-3 kg/m.s CP(Benzen - 120oC) = 2180 J/kg.độ CP(Toluen - 120oC) = 2130 J/kg.độ CP(120oC) = 2155 J/kg.độ B(120oC) = 0,128 W/m.độ T(120oC) = 0,114 W/m.độ (120oC) = 0,121 W/m.độ Prt = (à.CP)/ = (0,2244.10-3.2155)/0,121 = 3,996 Chuẩn số Nusselt: Nu = 0,021 Re Pr ,8 , 43 Pr Prt [1-91] [1-92] [1-171] [1-172] [1-134] [1-134] , 25 = 0,021.(10 ) 5,508 ,8 5,508 3,996 , 43 0, 25 = 75,1 Hệ số cấp nhiệt hỗn hợp: = (Nu.)/d = (75,1.0,1307)/0,021 = 467,55 W/m2.độ Nhiệt tải riêng hỗn hợp: q2 = t2 = 467,55.56,1 = 26240,05 J/m2.s q q1 q2 t 2,4oC d) Giả thiết t1 = 2,4oC Nhiệt độ tờng phía ngng tụ: tt1 = t1 - t1 = 132,9 - 2,4 = 130,5oC Nhiệt độ màng nớc ngng: tn = (t1 + tt1)/2 = 131,7oC Khối lợng riêng nớc ngng: n(130oC) = 935,2 kg/m3 n(140oC) = 926,4 kg/m3 n(131,7oC) = 933,7 kg/m3 Độ nhớt màng nớc ngng: àn(130oC) = 0,212 cP àn(140oC) = 0,196 cP àn(131,7oC) = 0,20928 cP = 0,20928.10-3 kg/m.s Hệ số cấp nhiệt màng nớc ngng: = 1,15.4 [1-12] [1-12] [1-96] [1-96] r. g 2169181,08.(933,7) 9,81.(0,68617) = 1,15.4 = 10860,75W / m.do t.H 0,20928.10 3.2,4.1,5 Nhiệt tải riêng nớc ngng: q1 = 1.t1 = 10860,75.2,4 = 26065,8 J/m2.s Tổn thất nhiệt qua thành ống truyền nhiệt: tt = tt1 - tt2 = q1.rt = 26065,8.0,4372.10-3 = 11,4oC tt2 = tt1 - tt = 130,5 - 11,4 = 119,1oC t2 = tt2 - t2tb = 119,1 - 63,9 = 55,2oC Chuẩn số Pran tính theo nhiệt độ tt2 : 31 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm àB(100oC) = 0,261 cP àB(120oC) = 0,219 cP àB(119,1oC) = 0,220881 cP = 0,220881.10-3 kg/m.s àT(100oC) = 0,271 cP àT(120oC) = 0,231 cP àT(119,1oC) = 0,232792 cP = 0,232792.10-3 kg/m.s àhh(119,1oC) = 0,226268.10-3 kg/m.s CP(Benzen - 100oC) = 2120 J/kg.độ CP(Benzen - 120oC) = 2180 J/kg.độ CP(Benzen - 119,1oC) = 2177,3 J/kg.độ CP(Toluen - 100oC) = 2070 J/kg.độ CP(Toluen - 120oC) = 2130 J/kg.độ CP(Toluen - 119,1oC) = 2127,3 J/kg.độ CP(119,1oC) = 2152,3 J/kg.độ B(100oC) = 0,1285 W/m.độ B(120oC) = 0,128 W/m.độ B(119,1oC) = 0,1280224 W/m.độ T(100oC) = 0,1189 W/m.độ T(120oC) = 0,114 W/m.độ T(119,1oC) = 0,1142195 W/m.độ (119,1oC) = 0,12112095 W/m.độ Prt = (à.CP)/ = (0,226268.10-3.2152,3)/0,12112095 = 4,021 Chuẩn số Nusselt: Nu = 0,021 Re Pr ,8 , 43 Pr Prt , 25 = 0,021.(10 ) 5,508 ,8 5,508 4,021 [1-91] [1-91] [1-92] [1-92] [1-171] [1-171] [1-172] [1-172] [1-134] [1-134] [1-134] [1-134] 0, 25 , 43 = 75 Hệ số cấp nhiệt hỗn hợp: = (Nu.)/d = (75.0,1307)/0,021 = 466,84 W/m2.độ Nhiệt tải riêng hỗn hợp: q2 = t2 = 466,84.55,2 = 25771,47 J/m2.s e) Tổng hợp giá trị tính toán nhiệt tải riêng q1 tt2 Prt Nu q2 qtb t1 tt1 tt q 2,6 130,3 10644 27674 12,1 118,2 4,04 74,9 466,15 25312 26493 9% 2,2 130,7 11101 24422 10,7 120 75,1 467,55 26240 25331 7% 2,4 130,5 10860 26065 11,4 119,1 4,02 75 466,84 25771 25918 1% Hệ số truyền nhiệt: K= 1 + rt + = 1 + 4,37.10 + 10860 466,84 Bề mặt truyền nhiệt Q = K.F.ttb F = = 374,345W / m [2-3] Q 336670,7 = = 13m K t tb 374,345.69 32 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Số ống truyền nhiệt F = n..dtb.H n= F 13 = = 120,26 d tb H 3,1416.0,023.1,5 Qui chuẩn chọn số ống 127 ống Số ống cạnh: a = Số ống đờng xuyên tâm hình sáu cạnh: b = 2.a + = 13 Bớc ống: t = 1,5.dn = 1,5.0,025 = 0,0375 m Đờng kính thiết bị gia nhiệt: D = t.(b-1) + 4.dn = 0,0375.(13-1) + 4.0,025 = 0,55 m [2-48] [2-48] [2-48] Tính lại vận tốc chia ngăn d t 4.F 4.9500 = = = 3382,07 n.à d 3600 127.0,3725.10 3.3,1416.0,021.3600 Số ngăn: m = Regt /Re = 104/3382,07 = 2,957 ngăn Re = 33 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm II Bơm Bơm phải có suất lớn suất tháp chng luyện: Hỗn hợp đầu nhiệt độ phòng 25oC có khối lợng riêng: hh = 868 kg/m3 9500 = 10,945m / h 868 Q Công suất bơm: N= Q. g.H 1000. áp suất toàn phần bơm tạo ra: H= P2 P1 + H o + hm g P2 , P1 - áp suất bề mặt không gian đẩy hút chất lỏng, chiều cao thay đổi không đáng kể nên P2 = P1 H = Ho + hm Ho - chiều cao nâng chất lỏng (bằng chiều cao mặt thùng cao vị) hm - trở lực toàn ống hút ống đẩy Chiều cao thùng cao vị bao gồm chiều cao tháp chng luyện, khoảng cách từ tới đáy tháp, chiều cao để thắng đợc trở lực tháp, trở lực đờng ống, trở lực thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu, chiều cao từ đáy đến nắp thùng cao vị Chọn chiều cao thùng cao vị cao đỉnh tháp chng luyện khoảng 2,5 m ta có chiều cao Ho = 17,5 + 2,5 + + = 22 m p = pđ + pm + pc pđ - áp suất động lực học, tức áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy khỏi ống dẫn: pđ = (.2)/2 ,N/m2 Chọn ống dẫn có đờng kính d = 50 mm Vận tốc chất lỏng ống dẫn: = (4.Q)/(3600..d2) = 1,55 m/s pđ = (.2)/2 = (868.(1,55)2)/2 = 1043 N/m2 pm - áp suất để khắc phục trở lực ma sát: p m = L d Độ nhớt hỗn hợp nhiệt độ 25oC àhh = 0,58.10-3 N.s/m2 = 1,55 m/s Re = 115983 = 0,1 mm [1-381] 8/7 9/8 d/ =500 Regh = 6.(d/) = 7289 ; Ren = 220.(d/) = 239202 Regh < Re < Ren = 0,026 [1-379] Chiều dài đoạn ống lấy L 30 m L 30 868.(1,55) p m = = 0,026 = 16266 N / m d 2 50.10 pc - áp suất để thắng trở lực cục bộ: pc = (..2)/2 [1-377] 0 Trên đờng ống có góc 90 = 1,1; ống nối 180 = 0,6; van tiêu chuẩn = 4,9 = 2.1,1 + 5.0,6 + 4,9 = 10,1 pc = (..2)/2 = (10,1.868.(1,55)2)/2 = 10531 N/m2 p = pđ + pm + pc = 1043 + 16266 + 10531 = 27840 N/m2 hm = p/(.g) = 27840/(868.9,81) = 3,27 m 34 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm H = H0 + hm = 22 + 3,27 = 25,27 m Chọn bơm có áp suất toàn phần H 30 m Chọn loại bơm X loại bơm li tâm 1-3 cấp có suất từ đến 288 m3/h, có áp suất toàn phần từ 10 đến 143 m, số vòng quay 1450-2900 vòng/phút, hoạt động với chất lỏng có hoạt tính hoá học có chứa hạt rắn có kích thớc nhỏ 0,2 mm với nồng độ nhỏ 0,2% phần khối lợng, khối lợng riêng chất lỏng nhỏ 1850 kg/m3 Bơm có bánh guồng cấu tạo thép không gỉ 10X18H9T = 0.tl.ck - hiệu suất thể tích, = 0,94 tl - hiệu suất thuỷ lực,tl = 0,85 ck - hiệu suất khí, ck = 0,95 = 0.tl.ck = 0,76 Công suất yêu cầu trục bơm: N= [1-439] [1-439] [1-439] Q. g.H 10,945.868.9,81.30 = = 1,022kW 3600.1000. 3600.1000.0,76 Công suất động cơ: Nđc = N/(tr.đc) = 1,022/(0,95.0,95) = 1,1324 kW Thờng chọn công suất động lớn công suất tính toán (lợng dự trữ dựa vào khả tải): Nđcc = .Nđc Với Nđc khoảng 1-5 kW ta có = 1,2 - 1,5 Vởy ta chọn động có công suất Nđc = 1,5 kW 35 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Kết Luận Qua trình tính toán lựa chọn thu đợc kết kích thiết bị , vật liệu thông số khác mà theo em tơng đối phù hợp với yêu cầu đề giao cho Tuy nhiên làm quen với cách tính toán dây chuyền công nghệ nên cách lựa chọn công thức cách thức tính toán làm cho kết có phần khác biệt nhỏ với dây chuyền sản xuất có sẵn thực tế nh thiết bị chuẩn theo tài liệukhác 36 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá thực phẩm Tài Liệu Tham Khảo: [1] - Tập thể tác giả, Sổ tay Quá trình thiết bị công nghệ hoá chất, tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 1992 [2] - Tập thể tác giả, Sổ tay Quá trình thiết bị công nghệ hoá chất, tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 1999 [3] - Gs, Ts Nguyễn Bin, Tính toán trình, thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm, tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 1999 [4] - Gs Ts Nguyễn Bin, Tính toán trình, thiết bị công nghiệp hoá chất thực phẩm, tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật 2000 [5] - đỗ văn đài, nguyễn bin, phạm xuân toản, đỗ ngọc cử, Cơ sở trình thiết bị công nghệ hoá học, tập 1a.Trờng Đại học Bách khoa Hà nội 1999 [6] - đỗ văn đài, nguyễn bin, phạm xuân toản, đỗ ngọc cử, Cơ sở trình thiết bị công nghệ hoá học, tập 1b.Trờng Đại học Bách khoa Hà nội 1999 [7] - đỗ văn đài, nguyễn trọng khuông, trần quang thảo, võ thị ngọc tơi, trần xoa, Cơ sở trình thiết bị công nghệ hoá học, tập 2.Trờng Đại học Bách khoa Hà nội 1999 37 [...]... khuyếch tán, m2/h; T - nhiệt độ, oK; P - áp suất, at; 13 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá và thực phẩm MB,MT - khối lợng mol của khí Benzen và Toluen, kg/kmol; vB,vT - thể tích mol của khí Benzen và Toluen, cm3/mol; Thể tích mol của Benzen: vB = 6.14,8 + 6.3,7 - 15 = 96 cm3/mol; Thể tích mol của Toluen: vB = 7.14,8 + 8.3,7 - 15 = 118,2 cm3/mol; 1, 5 0,00155.TLtb D = P.(v1B/ 3 + vT1 /... Quá trình & thiết bị công nghệ hoá và thực phẩm Pđ = Pk + Ps + Pt = 136 + 5 + 235 = 376 N/m2 Trở lực của tháp: P = Ntt.Pđ = 32.404 = 12032 N/m2 Trơ lực của tháp tơng ứng với cột chất lỏng: H = P/(.g) = 12032/(9,81.800) = 1,53 m 26 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá và thực phẩm Tính và chọn các thiết bị phụ Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Chọn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là thiết bị... t c 105,9 41,9 = = 69 oC t d 105,9 ln ln 41,9 t c nhiệt độ trung bình của hỗn hợp t2tb = t1 - ttb = 132,9 - 69 =63,9oC 2 Lợng nhiệt trao đổi (nhiệt tải) Q = G2.C2.(t2c - t2đ) [2-11] trong đó Q - nhiệt lợng trao đổi, J/h G2 - lu lợng hỗn hợp đầu, kg/h C2 - nhiệt dung riêng của hỗn hợp lỏng, J/kg.độ Nhiệt dung riêng của hỗn hợp: 1 kcal/kg.độ = 4,1868.103J/kg.độ [1-151] Chh = aF.CB + (1-aF).CT [1-152]... cấp nhiệt của hỗn hợp chất lỏng chuyển động trong ống thẳng: Chọn chế độ chuyển động của hỗn hợp là chế độ chảy xoáy (Re > 1.104) Do ở chế độ chảy xoáy cấp nhiệt tốt hơn d C P à Pr = d ; Re = ; à Nu = [2-11] [2-12] [2-13] 27 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá và thực phẩm trong đó - hệ số cấp nhiệt, W/m2.độ; d - kích thơc hình học chủ yếu, m; - hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp lỏng, W/m.độ;... [1-91] [1-92] [1-92] 29 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá và thực phẩm àT(118,2oC) = 0,234598 cP = 0,223598.10-3 kg/m.s àhh(118,2) = 0,228126.10-3 kg/m.s CP (Benzen - 100oC) = 2120 J/kg.độ CP (Benzen - 120oC) = 2180 J/kg.độ CP (Benzen - 118,2oC) = 2174,6 J/kg.độ CP (Toluen - 100oC) = 2070 J/kg.độ CP (Toluen - 120oC) = 2130 J/kg.độ CP (Toluen - 118,2oC) = 2124,6 J/kg.độ CP(118,2oC) = 2149,6... môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá và thực phẩm Tài Liệu Tham Khảo: [1] - Tập thể tác giả, Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, tập 1 Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 1992 [2] - Tập thể tác giả, Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hoá chất, tập 2 Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật 1999 [3] - Gs, Ts Nguyễn Bin, Tính toán quá trình, thiết bị trong công nghệ hoá chất và thực phẩm,... thiết bị công nghệ hoá và thực phẩm àB(100oC) = 0,261 cP àB(120oC) = 0,219 cP àB(119,1oC) = 0,220881 cP = 0,220881.10-3 kg/m.s àT(100oC) = 0,271 cP àT(120oC) = 0,231 cP àT(119,1oC) = 0,232792 cP = 0,232792.10-3 kg/m.s àhh(119,1oC) = 0,226268.10-3 kg/m.s CP (Benzen - 100oC) = 2120 J/kg.độ CP (Benzen - 120oC) = 2180 J/kg.độ CP (Benzen - 119,1oC) = 2177,3 J/kg.độ CP (Toluen - 100oC) = 2070 J/kg.độ CP (Toluen. .. 3.3,1416.0,021.3600 Số ngăn: m = Regt /Re = 104/3382,07 = 2,957 3 ngăn Re = 33 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá và thực phẩm II Bơm Bơm phải có năng suất lớn hơn năng suất của tháp chng luyện: Hỗn hợp đầu ở nhiệt độ phòng 25oC có khối lợng riêng: hh = 868 kg/m3 9500 = 10,945m 3 / h 868 Q Công suất của bơm: N= Q. g.H 1000. áp suất toàn phần do bơm tạo ra: H= P2 P1 + H o + hm g P2 , P1 - áp... cao của tháp chng luyện, khoảng cách từ nền tới đáy tháp, chiều cao để thắng đợc trở lực của tháp, trở lực của đờng ống, trở lực của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu, chiều cao từ đáy đến nắp thùng cao vị Chọn chiều cao thùng cao vị cao hơn đỉnh tháp chng luyện khoảng 2,5 m ta có chiều cao Ho = 17,5 + 2,5 + 1 + 1 = 22 m p = pđ + pm + pc pđ - áp suất động lực học, tức là áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho... Nđc = 1,5 kW 35 Đồ án môn học Quá trình & thiết bị công nghệ hoá và thực phẩm Kết Luận Qua quá trình tính toán và lựa chọn đã thu đợc các kết quả về kích thiết bị , vật liệu và các thông số khác mà theo em là tơng đối phù hợp với yêu cầu đề bài đã giao cho Tuy nhiên do mới làm quen với cách tính toán một dây chuyền công nghệ nên trong cách lựa chọn các công thức và cách thức tính toán đã làm cho kết quả