Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế thiết bị cô đặc hai nồi xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức cho dung dịch NaOH: Các số liệu ban đầu : Năng suất 10 tấnh. Nồng độ đầu vào 18% khối lượng. Nồng độ cuối 30% khối lượng. Áp suất hơi đốt 4at. Áp suất hơi ngưng tụ 0,2at. Chiều cao ống gia nhiệt 2m.
Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP HÀ NỘI CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT N ĐỘC LẬP- TỰ DO- HẠNH PHÚC ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ -o0o -Họ tên : Lê Thị Hương MSSV: 0541120229 Lớp: ĐH Cơng Nghệ Hóa _K5 Khoa: Cơng nghệ hóa Giáo viên hướng dẫn: Phạm Thị Thanh n NỘI DUNG: Thiết kế thiết bị đặc hai nồi xi chiều tuần hồn cưỡng cho dung dịch NaOH: Các số liệu ban đầu : - Năng suất 10 tấn/h - Nồng độ đầu vào 18% khối lượng - Nồng độ cuối 30% khối lượng - Áp suất đốt 4at - Áp suất ngưng tụ 0,2at - Chiều cao ống gia nhiệt 2m SVTH: Lê Thị Hương Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, cơng nghiệp sản xuất hóa chất ngành cơng nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành sản xuất khác Một hóa chất sản xuất sử dụng nhiều NaOH khả ứng dụng rộng rãi Trong quy trình sản xuất NaOH, q trình đặc khâu quan trọng Nó đưa dung dịch NaOH đến nồng độ cao hơn, thỏa mãn nhu cầu sử dụng đa dạng, tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ, tạo điều kiện cho q trình kết tinh cần Nhiệm vụ cụ thể đồ án thiết kế thiết bị đặc hai nồi xi chiều tuần hồn cưỡng cho dung dịch NaOH: suất 10 tấn/h, nồng độ đầu vào 18% KL, nồng độ cuối 30% KL, áp suất đốt 4at, áp suất ngưng tụ 0,2 at, chiều cao ống gia nhiệt 2m Đối với sinh viên nghành hóa,việc thực đồ án thiết bị quan trọng Nó vừa tạo hội cho sinh viên ơn tập hiểu cách sâu sắc kiến thức học q trình thiết bị vừa giúp sinh viên tiếp xúc quen dần với việc lựa chọn ,thiết kế ,tính tốn chi tiết thiết bị với thơng số cụ thể Tuy nhiên, q trình thiết bị mơn học khó mà kiến thức thực tế sinh viên hạn chế nên việc thực đồ án thiết bị nhiều thiếu sót Vì kính mong nhận đóng góp nhiệt tình q thầy, Cơ bạn sinh viên để đồ án hồn thiện Và cuối em xin gửi lời cám ơn chân thành đến thầy khoa Cơng Nghệ Hóa, đặc biệt giáo Phạm Thị Thanh n tận tình hướng dẫn, bảo, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em làm đồ án Xin trân thành cảm ơn!!! SVTH: Lê Thị Hương Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n PHẦN I : GIỚI THIỆU CHUNG Giới thiệu chung natri hydroxit (NaOH) 1.1 Tính chất vật lí NaOH - Natri hydroxyt khối tinh thể khơng suốt có màu trắng, khơng mùi Dễ tan nước, tan nhiều rượu khơng tan ete - NaOH có khối lượng riêng 2,13 g/ml Độ pH 13,5 Nhiệt độ nóng chảy 318oC Nhiệt độ sơi 1338oC Hấp thụ nhanh CO2 nước khơng khí, chảy rữa biến thành Na2CO3 - Người ta biết số hiđrat NaOH.H 2O, NaOH.3H2O NaOH.2H2O Nước hiđrat hồn tồn chúng nóng chảy 1.2 tính chất hóa học NaOH - NaOH bazơ mạnh, có tính ăn da, khả ăn mòn thiết bị cao, q trình sản xuất cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị, đảm bảo an tồn lao động Ngồi ra, NaOH có tính hút ẩm mạnh, sinh nhiệt hòa tan vào nước nên hòa tan NaOH cần phải dùng nước lạnh -NaOH có đầy đủ tính chất bazơ điển : + Làm quỳ hóa xanh + Dung dịch phenolphtalein chuyển thành màu hồng + Tác dụng với oxit axit + Tác dụng với axit + Tác dụng với dung dịch muối 1.3 Điều chế a Trong phòng thí nghiệm SVTH: Lê Thị Hương Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n + Natri tác dụng với nước : 2Na + 2H2O = 2NaOH + H2 + Natri oxit với nước : 2NaO + H2O = 2NaOH b Trong cơng nghiệp: Trước kia, người ta điều chế NaOH cách cho canxi hiđroxit tác dụng với dung dịch natri cacbonat lỗng nóng: Ca(OH)2 + Na2CO3 = 2NaOH + CaCO3 Ngày người ta dùng phương pháp đại điện phân dung dịch NaCl bão hòa với điện cực làm graphit có màng ngăn anot catot ( màng ngăn làm amiăng vật liệu xốp khác ) : 2NaCl + 2H2O dòng điện Cl2 + H2 + 2NaOH 1.4 Ứng dụng NaOH NaOH dùng để : - Sản xuất xenlulozơ từ gỗ Sản xuất xà phòng,chất tẩy rửa, bột giặt Sản xuất giấy Sản xuất tơ nhân tạo Sản xuất nhơm ( làm quặng trước SX ) Tinh chế dầu thực vật sản phẩm chưng cất dầu mỏ Chế phẩm nhuộm dược phẩm Làm khơ khí thuốc thử thơng dụng phòng thí nghiệm hóa học Vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất SVTH: Lê Thị Hương Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n 2.1 Giới thiệu chung đặc Trong cơng nghiệp sản xuất hóa chất thực phẩm ngành cơng nghiệp khác nói chung, thường phải làm việc với hệ dung dịch lỏng chứa chất tan khơng bay Để làm tăng nồng độ chất tan người ta thường làm bay phần dung mơi dựa ngun lý truyền nhiệt, nhiệt độ sơi, phương pháp gọi phương pháp đặc Cơ đặc phương pháp quan trọng cơng nghiệp sản xuất hóa chất, làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể, thu dung mơi dạng ngun chất Dung dịch chuyển khơng nhiều cơng sức mà đảm bảo u cầu Thiết bị dùng để đặc gồm nhiều loại như: Thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm, thiết bị đặc buồng đốt treo, thiết bị đặc loại màng, thiết bị đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết bị đặc phòng đốt ngồi, thiết bị đặc tuần hồn cưỡng bức, thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm… Tùy sản phẩm suất khác mà người ta thiết kế thiết bị đặc phù hợp với điều kiện cho suất cao, tạo sản phẩm mong muốn,giảm tổn thất q trình sản xuất 2.2 Sơ lược q trình đặc Cơ đặc q trình làm bay phần dung mơi dung dịch chứa chất tan khơng bay hơi, nhiệt độ sơi với mục đích : Làm tăng nồng độ chất tan Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể Thu dung mơi dạng ngun chất Q trình đặc tiến hành nhiệt độ sơi, áp suất (áp suất chân khơng, áp suất thường hay áp suất dư), hệ thống thiết bị đặc hay hệ thống nhiều thiết bị đặc Trong đó: SVTH: Lê Thị Hương Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n • Cơ đặc chân khơng dùng cho dung dịch có nhiệt độ sơi cao, dễ bị • phân hủy nhiệt Cơ đặc áp suất cao áp suất khí dùng cho dung dịch khơng bị phân hủy nhiệt độ cao dung dịch muối vơ cơ, để sử dụng • thứ cho đặc cho q trình đun nóng khác Cơ đặc áp suất khí thứ khơng sử dụng mà thải ngồi khơng khí Đây phương pháp đơn giản khơng kinh tế Trong cơng nghiệp hóa chất thực phẩm thường làm tăng nồng độ dung dịch nhờ đun sơi gọi q trình đặc Đặc điểm q trình đặc dung mơi tách khỏi dung dịch dạng hơi, dùng chất hòa tan dung dịch khơng bay hơi, nồng độ dung dịch tăng dần lên, khác với q trình chưng cất, q trình chưng cất cấu tử hỗn hợp bay khác nồng độ hỗn hợp Hơi dung mơi tách q trình đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đun nóng thiết bị khác, dùng thứ đung nóng thiết bị ngồi hệ thống đặc ta gọi phụ Q trình đặc tiến hành thiết bị nồi nhiều nồi,làm việc gián đoạn liên tục Q trình đặc thực áp suất khác tùy theo u cầu kỹ thuật, làm việc áp suất thường (áp suất khí quyển) dùng thiết bị hở; làm việc áp suất khác dùng thiết bị kín đặc chân khơng (áp suất thấp) có ưu điểm là: áp suất giảm nhiệt độ sơi dung dịch giảm, hiệu số nhiệt độ đốt dung dịch tăng, nghĩa giảm bề mặt truyền nhiệt SVTH: Lê Thị Hương Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n Cơ đặc ứng dụng nhà máy sản xuất hóa chất thực phẩm, ví dụ: đặc muối vơ cơ,dung dịch kiềm Q trình đặc thực thiết bị đặc nồi hay thiết bị đặc nhiều nồi, đặc nồi gây lãng phí nhiên liệu,hiệu kinh tế khơng cao thích hợp q trình sản xuất đơn giản,nên người ta thường chọn đặc nhiều nồi Cơ đặc nhiều nồi q trình sử dụng thứ thay đốt, có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt Ngun tắc q trình đặc nhiều nồi tóm tắt sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch đun nóng đốt, thứ nồi đưa vào đun nồi thứ hai, thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba thứ nồi cuối vào thiết bị ngưng tụ Còn dung dịch vào từ nồi sang nồi kia, qua nồi bốc mơt phần, nồng độ dần tăng lên Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt nồi phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dịch sơi, hay nói cách khác chênh lệch áp suất đốt thứ nồi, nghĩa áp suất làm việc nồi phải giảm dần thứ nồi trước đốt nồi sau.Thơng thường nồi đầu làm việc áp suất dư, nồi cuối làm việc áp suất thấp áp suất khí 2.3 Dây chuyền sản xuất: Sơ đồ thiết bị đặc hai nồi xi chiều tuần hồn cưỡng bức: SVTH: Lê Thị Hương Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n 11 10 12 Hình1: Sơ đồ thiết bị đặc hai nồi xi chiều tuần hồn cưỡng Chú thích: - Thùng chứa dung dịch đầu Bơm Thùng cao vị Lưu lượng kế Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Thiết bị đặc - Thùng chứa nước - Thùng chứa sản phẩm - 10.Thiết bị ngưng tụ Baromet - 11.Thiết bị tách bọt - 12.Bơm chân khơng - 13 Ống tuần hồn - Thiết bị đặc Ngun tắc hoạt động: Dung dịch NaOH ban đầu chứa thùng chứa dung dịch đầu (1), dùng bơm (2) để đưa ngun liệu vào thùng cao vị (3), thùng cao vị thiết SVTH: Lê Thị Hương Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n kế có gờ chảy tràn để ổn định mức chất lỏng thùng, sau chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) (thiết bị ống chùm) Ở thiết bị trao đổi nhiệt dung dịch đun nóng sơ đến nhiệt độ sơi nước bảo hòa cung cấp từ ngồi vào, vào nồi (6) Ở nồi dung dịch tiếp tục đun nóng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm, dung dịch chảy ống truyền nhiệt đốt đưa vào buồng đốt để đun nóng dung dịch Một phần khí khơng ngưng đưa qua cửa tháo khí khơng ngưng.Nước ngưng đưa khỏi phòng đốt cửa tháo nước ngưng Dung dịch sơi , dung mơi bốc lên phòng bốc gọi thứ Dưới tác dụng đốt buồng đốt thứ bốc lên dẫn sang buồng đốt thiết bị (7) Dung dịch từ nồi (6) di chuyển qua nồi thứ (7) nhờ chênh lệch áp suất làm việc nồi, áp suất nồi sau < áp suất nồi trước Nhiệt độ nồi trước lớn nồi sau dung dịch vào nồi thứ (7) có nhiệt độ cao nhiệt độ sơi Kết dung dịch làm lạnh lượng nhiệt làm bốc lượng nước gọi q trình tự bốc Dung dịch sản phẩm nồi (7) đưa vào thùng chứa sản phẩm (9) qua thiết bị bơm (2).Hơi thứ bốc khỏi nồi (7) đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet (10) Trong thiết bị ngưng tụ, nước làm lạnh từ xuống, thứ ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet vào thùng chứa khí khơng ngưng qua thiết bị tách bọt (11) bơm chân khơng (12) hút ngồi thứ ngưng tụ chảy vào thùng chứa nước ngưng Ưu điểm: - Dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất nồi mà khơng cần dùng bơm SVTH: Lê Thị Hương Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n - Nhiệt độ sơi nồi trước lớn nồi sau dung dịch vào nồi có nhiệt độ cao nhiệt độ sơi nồi ( trừ nồi đầu), kết dung dịch nguội lượng nhiệt làm bốc lượng dung mơi ( q trình tự bốc ) Nhược điểm : - Dung dịch vào nồi đầu có nhiệt độ thấp nhiệt độ sơi nồi sau, cần phải tốn thêm lượng đốt để đun nóng dung dịch, đặc xi chiều dung dịch trước vào nồi đầu thường đun nóng sơ phụ nước ngưng tụ - Nhiệt độ dung dịch nồi sau thấp dần, nồng độ dung dịch lại tăng dần, làm cho độ nhớt dung dịch tăng nhanh, kết hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu đến nồi cuối PHẦN II: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH SVTH: Lê Thị Hương 10 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB + ∆Pk GVHD:Phạm THị Thanh n : áp suất bổ sung cuối đường ống, ∆Pk =0 Vậy tổng trở lực: ∆P = 354,0095 + 1729,5891 + 2690,4722 = 4774,0708 (N/m²) *Vậy tổn thất áp suất để khắc phục trở lực hệ thống dẫn từ ngun liệu đầu vào thùng cao vị: hm= ∆P 4774,0708 = = 0,4588m ρ g 1060,72.9,81 *Vậy H=H0+hm=12+0,4588=12,4588m Vậy chọn bơm có áp suất tồn phần có H ≥ 13m.Theo bảng II.36-ST1/444: chọn bơm có OπB có suất (2-150).103(m3/h), áp suất tồn phân tử từ đến 20, số vòng quay từ 250 đến 960 vòng/phút, nhiệt độ bé 35 oC, bánh guồng làm thép 20X18H9T 3.2.Năng suất trục bơm: +Cơng suất u cầu trục bơm xác định theo cơng thức : Nb = H F g 1000.η.3600 ;kw (CT II.189-ST1/439) H: áp suất tồn phần bơm m F:năng suất bơm kg/h η : hiệu suất tồn phần bơm η = η ηtl η ck Tra bảng II.32-STQT&TB-1/439 SVTH: Lê Thị Hương 66 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB η0 η tl GVHD:Phạm THị Thanh n hiệu suất thể tích (do hao hụt chuyển từ Pcao Pthấp), η = 0,9 hiệu suất thủy lực tính đến ma sát tạo dòng xốy bơm η tl η ck =0,85 hiệu suất khí , tính đén ma sát khí ổ bi lót trục, η ck = 0,94 ⇒Hiệu suất tồn phần bơm là: η = 0,9.0,85 0,94 = 0,72 Nb = +Vậy H F g 12,4588.12000.9,81 = = 0,5658 1000.η.3600 1000.0,72.3600 (kw) 3.3.Cơng suất động điện: +Cơng suất đơng điện tính theo cơng thức sau: N dc = ηtr η dc N dc = Nb ηtrη dc ;kw (CT II.190-ST1/439) hiệu suất truyền động trục hiệu suất truyền động ηtr η dc =0,95 =0,95 Nb 0,5658 = = 0,6269 η trη dc 0,95.0,95 SVTH: Lê Thị Hương 67 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n +Thơng thường để đảm bảo an tồn người ta chọn động có cơng suất lớn cơng suất tính toand lượng dự trữ dựa vào khả tái bơm: c N dc = β N dc với β hệ số dự trữ cơng suất theo bảng II.33- ST1/440 ta chọn β=2 Do đó: c N dc = β N dc = 2.0,6269 = 1,2538 (kw) Vậy ta chọn bơm có cơng suất 1,3 kw 4.Thiết bị ngưng tụ baromet: Hơi thứ sau khỏi nồi đăc cuối dẫn vào thiết bị ngưng tụ baromet để thu hồi lượng nước hơi, đồng thời tách khí khơng ngưng dung dịch mang vào khe hở thiết bị.Hơi vào thiết bị ngưng tụ từ lên,nước làm lạnh từ xuống,chui qua lỗ ngăn,hỗn hợp nước làm lạnh,nước ngưng tụ chảy xuống ống barơmet *Hệ thống thiết bị: Chọn thiết bị ngưng tụ Baromet – thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khơ ngược chiều chân cao 1- Thân Nước lạnh Hơi thứ Chú thích: 2- Thiết bị thu hồi bọt 3- Ống baromet 4- Ống dẫn khí khơng ngưng SVTH: Lê Thị Hương 68 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n 5- Bơm chân khơng Trong thân gồm có ngăn hình bán nguyệt Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khơ ngược chiều chân cao Ngun lý làm việc chủ yếu thiết bị ngưng tụ trực tiếp phun nước lạnh vào , tỏa ẩn nhiệt đun nóng nước ngưng tụ lại Do thiết bị ngưng tụ trực tiếp để ngưng tụ nước chất lỏng khơng có giá trị khơng tan nước chất lỏng trộn lẫn với nước làm nguội Sơ đồ ngun lý làm việc thiết bị ngưng tụ Baromet ngược chiều loại khơ mơ tả hình vẽ Thiết bị gồm thân hình trụ (1) có gắn ngăn hình bán nguyệt có lỗ nhỏ ống Baromet (3) để tháo nước chất lỏng ngưng tụ ngồi Hơi thứ vào thiết bị từ lên, nước chảy từ xuống, chảy trần qua cạnh ngăn, đồng thời phần chui qua lỗ ngăn Hỗn hợp nước làm nguội cà chất lỏng ngưng tụ chảy xuống ống Baromet, khí khơng ngưng lên qua ống (4) sang thiết bị thu hồi bọt (2) tập trung chảy xuống ống Baromet Khí khơng ngưng hút qua phía bơm chân khơng(5) Ống Baromet thường cao H> 10,5m để độ chân khơng thiết bị có tăng nước khơng dâng lên ngập thiết bị Loại có ưu điểm nước tự chảy khơng cần bơm nên tốn lượng , suất lớn SVTH: Lê Thị Hương 69 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n Trong cơng nghiệp hóa chất, thiết bị ngưng tụ Baromet chân cao ngược chiều loại khơ thường sử dụng hệ thống đặc nhiều nồi, đặt vị trí cuối hệ thống nồi cuối thường làm việc áp suất chân khơng *các số liệu cần biết: - Lượng ngưng vào thiết bị ngưng tụ: W =W2= 3950,5877(kg/h) -Áp suất thiết bị ngưng tụ: pnt= 0,35 at -Nhiệt độ ngưng tụ: tnt = 72,050C 4.1.Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ: Gn = W ( i − Cntc ) Cn (tc − t d ) ,kg/h (CT-VI.51-ST2/84 ) Gn :lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ(kg/h) W: lương ngưng vào thiết bò ngưng tụ (kg/h) W= 3950,5877(kg/h ) i : hàm nhiệt ngưng : i=2626.103(J/kg) (tra bảngI.251.STl1/314 ) tđ : nhiệt độ đầu nước lạnh Chọn tđ = 25(oC) tc : nhiệt độ cuối nước lạnh Chọn tc = 50(oC) Cn nhiệt dung riêng trung bình nước, chọn 37,5oC Cn=4178 (J/kg.độ ) (tra bảng I.149 ST1/310) SVTH: Lê Thị Hương 70 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n Thay số vào ta có: ⇒ Gn = 3950,5877 (2626.10 − 4178 50) = 91421,403 4178 ( 50 − 25) (kg/h) 4.2.Đường kính thiết bị Dtr=1.383 W ρ h wh , m (CT-VI.52-ST2/84) +Dtr đường kính thiết bò ngưng tụ (m) + ρ h khối lượng riêng (Kg/m3) nhiệt độ 72,05oC,p=0,35at ρ h = 0,2166 Kg/m3 (tra bảng I.251-ST-1/314) +wh tốc độ thiết bò ngưng tụ.w h =15÷35 m/s, chọn wh = 35 m/s thiết bò ngưng tụ làm việc với áp suất thuộc khoảng 0,2 → 0,4 at +Thay số vào cơng thức ta có: 3950,5877 0,2166 35.3600 Dt = 1,383 = 0,375 (m) Chọn Dtr= 0,5 (m) 4.3.Kính thước ngăn: +Tấm ngăn có dạng hình viên phấn để đảm bảo làm việc tốt , chiều rộng ngăn xác đònh: SVTH: Lê Thị Hương 71 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n b =( Dtr/2)+50 ,mm (CT-VI.53-ST2/85) ⇒ b= 500 + 50 = 300 mm +Trên ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ.do dùng nước làm nguội nước đường kính lỗ mm +Chiều dày ngăn chọn δ = 4mm +Chiều cao gờ ngăn: hgờ=40 mm +Tốc độ tia nước ω =0,62 (m/s) hgờ=40 mm n +Tổng diện tích bề mặt lỗ toàn mặt cắt ngang thiết bò ngưng tụ , nghóa cặp ngăn là: f = Gc = Gc wc ,m2 (CT-VI.54-ST-2/85) Gn ρn Gc : lưu lượng nước kg/s ρn : khối lượng riêng nước : -Vậy : f = Gn ρ n ω c SVTH: Lê Thị Hương ρn = 1000 kg/m3 m2 72 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n -Thay số ta có: f = Gn 91421,403 = = 440,9594(m ) ρ n wc 1000.0,62.3600 +Các lỗ xếp theo hình lục giác Ta xác đònh bước lỗ theo cơng thức sau: t =0,866d(fc/ftb)1/2 ,mm (CT-VI.55-STS2/85) d đường kính lỗ mm fc/ftb ∈ (0,025 → 0,1) : tỉ số tổng số diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện thiết bò ngưng tụ Chọn fc/ftb = 0,1 f f tb t = 0,866.d 0,1 = 0,866.2 = 0,5477 (mm) 4.4 Chiều cao thiết bị ngưng tụ: +)Mức độ đun nóng thiết bị: P= t2 c − t2 d tbh − t d ( CT-VI.56-ST2/85) tbh nhiệt độ bão hoà ngưng tụ,(oC) tbh =75,4 oC +thay số : P = 50 − 25 72,05 − 25 = 0,5313 quy chuẩn P=0,538 SVTH: Lê Thị Hương 73 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n Dựa vào bảng VI.7-ST2/86 ta tìm thơng số sau: Số bậc Số ngăn n= Khoảng cách ngăn htb = 300mm Thời gian rơi qua bậc 0,35s Chiều cao hữu ích thiết bị: H = số ngăn khoảng cách ngăn = 300 = 1200 mm 4.5.Các kích thước ống baroomet: a)Đường kính ống Baromet d(m) 0.004(G n + W ) π ω d= ω : tốc độ hỗn hợp nước chất lỏng, Thường lấy ⇒ (CT_VI.57-ST2/86) ω = 0,5 → 0,6, chọn ω = 0,5 0,004(91421,403 + 3950,5877 ) 3,14.0,5.3600 d= =0,2598m , lấy chuẩn d = 0,3 m b)Chiều cao ống baromet Theo CT-VI.58-ST2/86 SVTH: Lê Thị Hương 74 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n H = h1+ h2 + 0,5;m (*) h1 : chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bị ngưng tụ h1 = 10,33 b 760 ,m (VI.59-ST2/86) b: độ chân khơng thiết bị ngưng tụ (mmHg): b = 1- 0,4 = 0,6 at ⇒ h1 = 10,33 0,6.735,6 760 = 5,999m h2: chiều cao cột nước ống baromet cần khắc phục tồn trở lực nước chảy ống: h2 = λ ω2 H (2,5 + λ ) 2g d ,m (CT-VI.60-ST2/86) :hệ số trở lực ma sát nước chảy ống H: chiều cao ống baromet Để tính λ ta cần kiểm tra chế độ chảy chất lỏng ống theo chuẩn độ Re Re = d ρ n ω µ ; (II.58-ST1/377) d=0,3m ρn=993,1(kg/m3)(ở nhiệt độ trung bình 37,50C) SVTH: Lê Thị Hương 75 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n ω=0,5m/s µ=0,6881.10-3N.s/m2 tra theo bảng I.249-ST/310 Re = ⇒ ⇒λ = h2 = Khi đó: w.d ρ 0,5.0,3.993,1 = = 203407,93 µ 0,6881 10 −3 0,3164 = 0,0154 203407,930.25 0,5 H 2,5 + 0,0154 2.9,81 0,25 Thay vào H ta có: 0,5 H H = 8,33 + 2,5 + 0,0154 + 0,5 2.9,81 0,25 0,5 2.2,5 8,33 + 0,5 + 2.9,81 ⇒H= = 8,87 (m) 0,5 0,0154 1− 2.9,81 0,25 Chiều cao dự trữ 0,5 m để ngăn ngừa nước dâng lên ống chảy tràn vào đường ống dẫn áp suất khí tăng 4.6.Lượng khơng khí cần hút khỏi thiết bị: a)lượng không khí cần hút tính theo công thức: Gkk=0,000025(W+Gn)+0,01W (CT-VI.47-ST2/84) ⇔Gkk=0,000025.( 3950,5877 +91421,403)+0,01.3950,5877 =41,89 (kg/h) SVTH: Lê Thị Hương 76 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n b)Thể tích khí cần hút khỏi thiết bò ngưng tụ (m3/h) Vkk= 288 Gkk ( 273 + t kk ) p − ph ;m3/h (CT-VI.49-ST2/84) Rkk=288 (J/kg.độ) số khí không khí tkk nhiệt độ không khí p áp suất chung hỗn hợp thiết bò (N/m2) p= Pnt = 0,35 (at) ph áp suất riêng phần nước hỗn hợp (N/m2) Trong đó: tkk = tđ +4+0,1(tc - tđ ) = 25 + + 0,1(50-25) = 31,5 0C ⇒ ⇒ Vkk = = ⇒ P h = 0,0475 at (tra bảngI.250-ST1/312) 288Gkk (273 + t kk ) P − ph 288 41,89 (273 + 31,5) (0,35 − 0,0475).9,81 10 =123,793(m3/h) Vkk =0,0344 (m3/s) 4.7.Tính tốn bơm chân khơng: +Cơng suất bơm chân khơng tính theo cơng thức SVTH: Lê Thị Hương 77 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n m −1 L m Pk × Vkk P2 m Nb = = × × − 1 1000 × η m − 1000 × η P Trong đó: m=1,25 hệ số biến dạng Pk=Pck-Ph=0,35-0.0475=0,3025(at) P1=Png=0,35(at) P2=Pkk=1(at) η = 0.7 hiệu suất 1, 25−1 1,25 0,3025.98100 123,793 1.98100 1, 25 ⇒ Nb = × − 1 = 1,703(kw) 0,35.98100 1,25 − 1000.0,7.3600 +dựa vào Nb chọn bơm quy chuẩn bảng II.58-tr.513-T1.Chọn bơm chân khơng vòng nước PMK-1có thơng số: số vòng quay:1450(vòng/phút) cơng suất u cầu trục bơm: 3,75kw cơng suất động điện:4.5kw lưu lượng nước:0.01m3/h kích thước: dài 575m rộng 410m cao 390m SVTH: Lê Thị Hương 78 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n khối lượng 93kg SVTH: Lê Thị Hương 79 Lớp: ĐH CNH3_K5 Đồ án mơn QT&TB GVHD:Phạm THị Thanh n Bảng số liêu7:bảng kê thơng số thiết bị ngưng tụ theo bảng VI.8-STQT&TB-2/88 STT Các kích thước Kí hiệu Đường kính thiết bị Chiều dày thành thiết bị Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị Khoảng cách từ ngăn cuối đến đáy thiết bị Bề rộng ngăn D S a Kích thước (mm) 500 1300 P 1200 b - K1 K2 H T D1 h1(h) D2 h2 675 4300 1300 400 1400 - a1 a2 a3 a4 a5 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 220 260 320 360 390 300 100 80 125 80 50 50 - 10 11 12 13 14 Khoảng cách tâm thiết bị ngưng tụ thiết bị thu hồi Chiều cao hệ thống thiết bị Chiều rộng hệ thống thiết bị Đường kính thiết bị thu hồi Chiều cao thiết bị thu hồi Đường kính thiết bị thu hồi Chiều cao thiết bị thu hồi Khoảng cách ngăn Đường kính cửa vào Hơi vào Nước vào Hỗn hợp khí Nối với ống barơmét Hỗn hợp khí; vào t.bị thu hồi Hỗn hợp khí; t.bị thu hồi Nối từ thiết bị thu hồi với ống barơmet SVTH: Lê Thị Hương 80 Lớp: ĐH CNH3_K5