Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức

NỘI DUNG ĐỀ BÀI:Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức, cô đặc dung dịch NaOH với năng suất 8550 kgh.Chiều cao ống gia nhiệt: 2 mNồng độ đầu vào của dung dịch: 12%Nồng độ cuối của dung dịch: 35%Áp suất hơi đốt nồi 1: 4 atÁp suất hơi ngưng tụ: 0,2 at

Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên : Lê Trạc Sáng Lớp : ĐH CNH2-K7 Khoa : Công Nghệ Hóa GVHD : Nguyễn Văn Hoàn NỘI DUNG ĐỀ BÀI: Thiết kế hệ thống nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức, cô đặc dung dịch NaOH với suất 8550 kg/h Chiều cao ống gia nhiệt: m Nồng độ đầu vào dung dịch: 12% Nồng độ cuối dung dịch: 35% Áp suất đốt nồi 1: at Áp suất ngưng tụ: 0,2 at GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ∗∗∗∗∗ ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… ………………………………… Hà Nội, Ngày … Tháng …Năm 2010 Người nhận xét MỤC LỤC GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học LỜI MỞ ĐẦU Để bước đầu làm quen với công việc kĩ sư hoá chất thiết kế thiết bị hay hệ thống thiết bị thực nhiệm vụ sản xuất, sinh viên khoa Công nghệ Hoá học trường Đại học Công nghiệp Hà Nội nhận đồ án môn học: “Quá trình thiết bị Công nghệ Hoá học” Việc thực đồ án điều có ích cho sinh viên việc bước tiếp cận với thực tiễn sau hoàn thành khối lượng kiến thức giáo trình “Cơ sở trình thiết bị Công nghệ Hoá học” Trên sở lượng kiến thức kiến thức số môn khoa học khác có liên quan, sinh viên tự thiết kế thiết bị, hệ thống thiết bị thực nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trình công nghệ Qua việc làm đồ án môn học này, sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu việc tra cứu, vận dụng kiến thức, quy định tính toán thiết kế, tự nâng cao kĩ trình bày thiết kế theo văn phong khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống Trong đồ án môn học này, nhiệm vụ cần phải hoàn thành thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều tuần hoàn cưỡng với dung dịch NaOH, suất 8550 kg/h, nồng độ dung dịch ban đầu 12%, nồng độ sản phẩm 35% Đồ án môn học trình bày gồm phần sau: Phần 1: Giới thiệu chung Phần 2: Tính toán thiết bị Phần 3: Tính toán khí Phần 4: Tính toán thiết bị phụ Phần 5: Kết luận Do hạn chế thời gian, chiều sâu kiến thức, hạn chế tài liệu, kinh nghiêm thực tế nhiều mặt khác nên không tránh khỏi thiếu sót GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học trình thiết kế Em mong nhận đóng góp ý kiến, xem xét dẫn thêm thầy cô giáo bạn để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Hoàn hướng dẫn em hoàn thành đồ án PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG Trong công nghiệp sản xuất hóa chất thực phẩm ngành công nghiệp khác nói chung thường phải làm việc với hệ dung dịch lỏng chứa chất tan không bay hơi, để làm tăng nồng độ chất tan người ta thường làm bay phần dung môi dựa nguyên lý truyền nhiệt, nhiệt độ sôi, phương pháp gọi phương pháp cô đặc Cô đặc phương pháp quan trọng công nghiệp sản xuất hóa chất, làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể, thu dung môi dạng nguyên chất dung dịch chuyển không nhiều công sức mà đảm bảo yêu cầu thiết bị dung để cô đặc gồm nhiều loại như: thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm, thiết bị cô đặc buồng đốt treo, thiết bị cô đặc loại màng, thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài, thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức, thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm… Tùy sản phẩm suất khác mà người ta thiết kế thiết bị cô đặc phù hợp với điều kiện cho suất cao, tạo sản phẩm mong muốn,giảm tổn thất trình sản xuất Quá trình cô đặc dung dịch mà cấu tử có chênh lệch nhiệt độ sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi Tuy nhiên, tùy theo tính chất cấu tử khó bay ( hay không bay trình đó) mà ta tách phần dung môi (hay cấu tử khó bay hơi) phương pháp nhiệt hay phương pháp lạnh - Phương pháp nhiệt: Dưới tác dụng nhiệt (do đun nóng) dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái dung dịch sôi Để cô đặc dung dịch không chịu nhiệt độ ( dung dịch đường) đòi hỏi cô đặc nhiệt độ thấp, thường chân không Đó phương pháp cô đặc chân không GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học - Phương pháp lạnh: Khi hạ nhiệt độ đến mức độ yêu cầu cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết – thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tùy theo tính chất cấu tử - kết tinh dung môi, điều kiện bên tác dụng lên dung dịch mà trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp có phải dùng đến máy lạnh Phân loại thiết bị cô đặc: Các thiết bị cô đặc phong phú đa dạng Tuy nhiên ta phân loại theo số đặc điểm sau: - Theo nguyên lý làm việc: Có loại thiết bị cô đặc làm việc theo chu kỳ làm việc liên tục - Theo áp suất làm việc bên thiết bị: Chia loại: Thiết bị làm việc Pdư, Pck… - Theo nguồn cấp nhiệt: Nguồn phản ứng cháy nhiên liệu Nguồn điện Nguồn nước: Nay nguồn cấp nhiệt thường gặp Nguồn nước nóng, dầu nóng hỗn hợp điphenyl cho thiết bị chu kỳ có công suất nhỏ Cấu trúc thiết bị cô đặc thường có phận sau: - Bộ phận nhận nhiệt: Ở thiết bị đốt nóng nước, phận nhận nhiệt dàn ống gồm nhiều ống nhỏ nước ngưng tụ bên ống, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động bên ống - Không gian để phân ly: Hơi dung môi tạo chứa dung dịch nên phải có không gian lớn để tách dung dịch rơi trở lại phận nhiệt - Bộ phận phân ly: Để tác giọt dung dịch lại Cấu tạo thiết bị cô đặc cần đạt yêu cầu sau: - Thích ứng tính chất đặc biệt dung dịch cần cô đặc như: Độ nhớt cao, khả tạo bọt lớn, tính ăn mòn kim loại - Có hệ số truyền nhiệt lớn - Tách ly thứ tốt GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học - Bào đảm tách khí không ngưng lại sau ngưng tụ đốt Cô đặc nhiều nồi: Cô đặc nhiều nồi trình sử dụng thứ thay đốt, có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt Ngưyên tắc cô đặc nhiều nồi tóm tắt sau: Nồi thứ dung dịch đun đốt, thứ nồi đưa vào đun nồi thứ hai, thứ nồi thứ hai đưa vào đun nồi thứ ba,…hơi thứ nồi cuối vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch vào từ nồi sang nồi kia, qua nồi bốc phần, nồng độ tăng dần lên Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt nồi phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dịch sôi, 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 Thông thường nồi đầu làm việc áp suất dư nồi cuối làm việc áp suất thấp áp suất khí (chân không) Cô đặc nhiều nồi có hiệu kinh tế cao sử dụng đốt so với nồi Lượng đốt dùng để bốc kg thứ hệ thống cô đặc nhiều nồi tăng Dưới số liệu lượng tiêu hao đốt theo kg thứ: Trong hệ thống cô đặc nồi: 1,1 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,57 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,40 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,30 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,27 kg/ kg Qua số liệu cho thấy, lượng đốt giảm theo số nồi tăng không giảm theo tỉ lệ bậc mà từ nồi lên nồi giảm 50%, từ nồi lên nồi giảm 10%, thực tế từ nồi 10 lên nồi 11 giảm không 1% nghĩa xét mặt đốt hệ thống cô đặc nhiều nồi 10 nồi Mặt khác số nồi tăng hiệu số nhiệt độ có ích giảm nhanh bề mặt đun nóng nồi tăng Vì vây, cần lựa chọn số nồi thích hợp cho hệ thống cô đặc nhiều nồi Giới thiệu chung natri hydroxit (NaOH) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học 3.1 Tính chất vật lí NaOH Natri hydroxyt khối tinh thể không suốt có màu trắng, không mùi Dễ tan nước, tan nhiều rượu không tan ete NaOH có khối lượng riêng 2,13 g/ml Độ pH 13,5 Nhiệt độ nóng chảy 318oC Nhiệt độ sôi 1338oC Hấp thụ nhanh CO2 nước không khí, chảy rữa biến thành Na2CO3 Người ta biết số hiđrat NaOH.H 2O, NaOH.3H2O NaOH.2H2O Nước hiđrat hoàn toàn chúng nóng chảy 3.2 Tính chất hóa học NaOH NaOH bazơ mạnh, có tính ăn da, khả ăn mòn thiết bị cao, trình sản xuất cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị, đảm bảo an toàn lao động Ngoài 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 3.3 Điều chế a.Trong phòng thí nghiệm + Natri tác dụng + 2H2O  Natri oxit với 2NaO + H2O  2NaOH 2Na + với nước 2NaOH + nước b.Trong công nghiệp GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SVTH: Lê Trạc Sáng : H2 : Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học Trước kia, người ta điều chế NaOH cách cho canxi hiđroxit tác dụng với dung dịch natri cacbonat loãng 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 3.4 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 nhôm ( làm quặng trước SX ) - Tinh chế dầu thực vật sản phẩm chưng cất dầu mỏ - Chế phẩm nhuộm dược phẩm - Làm khô khí thuốc thử thông dụng phòng thí nghiệm hóa học Sơ đồ dây chuyền sản xuất : 4.1 Sơ đồ dây chuyền hệ thống cô đặc nồi xuôi chiều tuần hoàn cưỡng Trong sơ đồ gồm thiết bị sau nồi cô đặc thuộc loại thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Thiết bị ngưng tụ Bơm hút chân không GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học 4.2 Nguyên lý làm việc hệ thống Dung dich đầu NaOH chứa thùng (1) bơm (2) đưa vào thùng cao vị (3) từ thùng chứa thùng cao vị thiết 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 dich đun nóng sơ đến nhiệt độ sôi nước bảo hòa cung cấp từ vào, vào nồi (6) Ở nồi dung dich tiếp tục dung 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 không ngưng đưa qua tháo khí không ngưng.Nước nưng đưa khỏi phòng đốt tháo nước ngưng Dung dịch sôi , dung môi bốc lên phòng bốc gọi thứ Dưới tác dụng đốt buồng đốt thứ bốc lên dẫn sang buong đốt thiết bị (7) Dung dịch từ nồi (6) tự di chuyển qua nồi thứ (7) 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 sôi, kết dung GVHD: Nguyễn Văn Hoàn SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học dịch làm lạnh lượng nhiệt làm bốc lượng nước gọi 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, hời thứ ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet vào thùng chứa khí không ngưng qua thiết bị tách bọt (11) bơm chân không (12) hút thứ ngưng tụ chảy vào thùng chứa nước ngưng Hệ thống cô đặc xuôi chiều ( đốt dung dịch chiều với từ nồi sang nồi ) dùng phổ biến công nghiệp hóa chất.Loại có ưu điểm dung dịch tự chảy từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất nồi Nhiệt độ sôi nồi trước sang nồi sau , , dung dịch vào nồi ( trừ nồi ) có nhiệt độ cao nhiệt độ sôi , kết dung dịch vào làm lạnh lượng nhiệt bốc thêm lượng nước gọi trình tự bốc hơi.Nhưng dung dịch vòa nồi đầu có nhiệt độ thấp nhiệt độ sôi dung dịch , cần phải đun nongd dung dịch , tiêu tốn thêm lượng đốt Vì vậy , cô đặc xuôi chiều , dung dịch trước vào nồi nấu cần đun nóng sơ phụ nước ngưng tụ PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 10 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội d n Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học = 0,1.1,32 = 0,411 Quy chuẩn đường kính ống tuần hoàn: 0,4m chọn: - chiều dày : S = mm - chiều cao : H = m Tra bích ống tuần hoàn dựa vào bảng XIII.26 /ST2 – T416 Bảng 10 : ống Bíc h Kích thước nối Py 106 N/m2 Dy Bu lông 0,6 400 Dn D Di Dt mm mm Mm mm mm 426 535 495 465 Db Z mm Cái M20 16 h 28 Tra bích ống dẫn bên : Bảng XIII.6/ST2 – T 409 : bích liền kim loại đên để nối phận thiết bị vào ống dẫn Bảng 11 : ống Py Dy ống 10 mm Dn GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Kích thước nối D Di 90 Bích D1 Bu long SVTH: Lê Trạc Sáng H Trường: ĐHCN Hà Nội mm N/m2 ống dẫn Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học mm mm mm mm mm 215 133 235 200 178 M1 20 0,25 70 76 160 130 110 M1 14 0,25 200 219 290 255 232 M1 16 0,6 50 57 140 110 90 M1 16 0,6 50 57 140 110 90 M1 16 dịch vào ống dẫn Z 0,6 đốt vào ống dẫn dung Db thứ ống dẫn dung dịch ống tháo nước ngưng Số liệu tính toán khí Bảng 12: BUỒNG ĐỐT THÂN GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Đường 91 kính 1400 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học Chiều dày Chiều cao 2000 Chiều cao gờ ĐÁY 25 Chiều cao phần 350 lồi Chiều dày BUỒNG BỐC THÂN Đường kính 1800 Chiều dày Chiều cao 2100 Chiều cao gờ NẮP 25 Chiều cao phần 450 lồi Chiều dày CHI KHÁC TIẾT ống dẫn đốt vào 125 ống dẫn dung dịch vào 70 ống dẫn thứ 200 ống dẫn dung dịch 50 ống tháo nước ngưng 50 3.2 Tính chọn tai treo giá đỡ : Trọng lượng nồi thử thủy lực Gtl = Gnk + Gnd , N - Gnk : trọng lượng nồi không ,N - G nd : trọng lượng nước đổ đầy nồi , N 3.2.1 Tính Gnk : GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 92 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học Để tính trọng lượng nồi không , ta cần tính khối lượng phận chủ yếu sau a Khối lượng đáy buồng đốt (m1) kính thước đáy : - đường kính buồng đốt :Dtr = 1400 mm - chiều dày : S = mm - chiều cao gờ : h = 25 mm Tra bảng XIII.11/ST2 – T386 ta có khối lượng đáy elip có gờ : m = 142 kg Vậy m1 = 2.m = 2.142 = 284kg b khối lượng thân buồng đốt (m2) m = ρ V2 , kg Trong : - ρ ρ = 7850 (kg / m3 ) : khối lượng riêng thép CT3 , - V : thể tích thân buồng đốt , m3 π 2 V2 = h Dn − Dtr , m ( ) h: chiều cao buồng đốt , h = m Dn : đường kính buồng đốt Dn = Dtr + 2.S = 1400 + 2.5 = 1410 (mm ) ( ) 3,14 1,412 − 1,4 = 0,044117(m ) ⇒ m2 = 7850 0,044117 = 346,31845(kg ) V = Vậy : c Khối lượng lưới đỡ ống: m3 = 2.ρ V3 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 93 (kg) SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội - ρ Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học : khối lượng riêng vật liệu làm lưới đỡ, kg/m Vật liệu làm lưới đỡ chọn thép CT3: ρ = 7850 (kg / m3 ) - V3 : thể tích lưới đỡ V3 = S π ( D − n.d n ), m S : chiều dày lưới đỡ ống , S = 0,017 (m) D : đường kính buồng đốt , D = 1,4m n: số ống truyền nhiệt , n =397 dn : đường kính ống truyền nhiệt , dn = 0,038 m V4 = 0,017 3,14 (1,4 − 397.0,038 ) = 18,5.10 −3 (m3) Từ ta tính : m3 = 2.7850.18,5.10-3 = 290,543 (kg) d khối lượng ống truyền nhiệt m = n.ρ V5 Trong đó: - ρ : khối lượng riêng thép : ρ = 7900kg / m - V4 : thể tích ống truyền nhiệt: π 2 V4 = H ( d n − d tr ) m3 H: chiều cao ống truyền nhiệt , H = m dn: đường kính ống truyền nhiệt , dn = 0,038 m dtr : đường kính ống truyền nhiệt , dtr = 0,034 m GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 94 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học 3,14 ( 0,0382 − 0,0342 ) = 4,5216.10 −4 (m3 ) ⇒ m4 = 397.7900.4.5216.10 −4 = 1418,1094kg V4 = e khối lượng thân buồng bốc, m5 m5 = ρ V5 - ρ kg : khối lượng riêng vật liệu thân buồng bốc kg/m 3, vật liệu thép CT3 ρ = 7850 kg / m3 - V5 : thể tích thân buồng bốc , m3 V5 = h π 2 ( Dnbb − Dtrbb ), m h : chiều cao buồng bốc : h = 2,1 m Dnbb : đường kính buồng bốc : Dnbb = Dtrbb + 2.S = 1,8 + 2.0,005 =1,81 (m) 3,14 (1,812 − 1,82 ) = 0,05951(m ) ⇒ m5 = 7850 0,05951 = 467,16(kg ) V5 = 2,1 Vậy: f Khối lượng phần nón cụt nối thân (m6 ) m6 = ρ V6 - ρ (kg) : khối lượng riêng vật liệu phần nón cụt kg/m3, vật liệu thép CT3 ρ = 7850 kg / m3 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 95 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học - V: thể tích nón cụt π 2 V6 = h .( Dn − Dtr ) h: chiều cao phần nón cụt, h = 0,2 m Dn: đường kính trung bình phần nón cụt Dnbb + D nbđ 1810 + 1410 = = 1610( mm) 2 Dn = Dtr : đường kính trung bình phần nón cụt Dtr = m6 = 0,2 Dtrbb + Dtrbb 1800 + 1400 = = 1600mm 2 3,14 (1.612 − 1.6 ).7850 = 39,5616 kg g Khối lượng bích nối đáy với thân buồng đốt thân với phần nón cụt (m7 ) m7= ρV7 , kg V7: thể tích bích: V7= π H ( D − D02 − Z d b2 ) H: chiều cao bích: 0,035m D, Do, z, db kích thước bích có bảng số liệu 0,035 ⇒ V7= 3,14 (1,552 − 1,4132 − 40.0,032 ) = 0,010164m ⇒ m7=4.7850.0,010164=319,1496(kg) h.Khối lượng bích ghép nắp thân buồng bốc: m8 GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 96 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội m8=2 ρV8 Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học ,kg V9: thể tích bích: V8= π H ( D − D0 − Z d b2 ) 0,05 ⇒ V8= 3,14 (1,97 − 1,815 − 40.0,032 ) = 0,0216m ⇒ m8=2.7850.0,0216=339,12(kg) i Khối lượng ống tuần hoàn Coi ống tuần hoàn hình trụ tròn M9= ρ V π 2 V = h ( Dn − Dtr ) Dn=0,4 m ⇒Dtr =0,4 - 2.0,005=0,39 M9=2 3,14 (0,42 -0,392 )7850= 97,36 kg n tổng khối lượng nồi không: ⟹Gnk=g ∑m i =1 i =9,81(m1+m2+m3+m4+m5+m6+m7+m8+m9) =9,81 (284+346,31845+290,543+1418,1094+467,16+319,5616+339,12+97,36)=35 328,96931 kg Gnk=35328,96931 kg 3.2.2 Tính Gnd : a Thể tích không gian buồng đốt buồng bốc: GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 97 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội ( V = π hb D Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học trbb Trong đó: + hd Dtrbđ ) m3 + hb chiều cao buồng bốc: 2,1m +hd chiều cao buồng đốt :2m +Dtrbb đường kính buồng bốc +Dtrd đường kính buồng đốt ⇒ ( V = 3,14 2,1.1,82 + 2.1,4 ) = 8,41834(m3) b Khối lượng nước chứa đầy nồi: Gnd = g ρV =9,81.1000 8,41834 = 82583,9154(N) Vậy khối lượng nồi thử thủy lực: Gtl = Gnd + Gnk = 82583,9154+35328,96931 = 117912,8847 N 4.2.3 Chọn tai treo chân đỡ Chọn tai treo chân đỡ 8, tải trọng tai treo, chân đỡ phải chịu là: G = G tl = 117912,884 = 1,474.104 N Tra bảng XIII.36-ST2/438: tai treo thiết bị thẳng đứng a S H B B L GVHD: Nguyễn Văn Hoàn S 20 98 d SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội GVHD: Nguyễn Văn Hoàn Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học 99 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học Tải trọng cho phép tai treo G.10-4 (N) 2,5 Bề mặt đỡ, F.104 N/m2 173 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10-6 (N/m2) 1,45 L 150 B 120 B1 130 mm H 215 S L 60 A 20 D 30 Khối lượng tai treo(kg) 3,48 *) Chọn chân đỡ: Tra bảng (XIII.35) [2-437], chân thép thiết bị thẳng đứng ta có bảng sau: Tải trọng cho phép chân đỡ G.10-4 N 2,5 Bề mặt đỡ, F.104 N/m2 444 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10-6 N/m2 0,56 L 250 B 180 B1 215 mm B2 H GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 290 350 100 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học S 185 L 16 A 90 D 27 3.3 Chọn kính quan sát : Ta chọn kính quan sát làm thủy tinh silicat dày 15mm, đường kính Φ = 300 mm Chọn bích lắp kính quan sát Tra bảng XII.26-ST2-413 Bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị ống dẫn cho bảng sau: Kiểu bích Kích thước ống −6 Pb.10 (N/m2) 0,6 Dy, Dn mm mm 300 325 D D σ Bu lông D1 mm Mm 395 Db h mm M20 365 Z mm mm 435 12 22 3.4.Tính bề dày lớp cách nhiệt : Bề dày lớp cách nhiệt cho thiết bị đươc tính theo công thức: αn (tT2 - tkk) = λc δc ( tT1 - tT2) CT VI.66 [2- 92] GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 101 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học δc = λc ( tT − tT ) α n ( tT − t kk ) (*) Trong đó: + tT2: nhiệt độ bề mặt lớp cánh nhiệt phía không khí, khoảng 40 chọn tT2= 40 0C → 50 0C, + tT1: nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị trở lực tướng thiết bị nhỏ so với trở lực lớp cách nhiệt t T lấy gần nhiệt độ đốt tT1 = 142,9 0C + tkk: nhiệt độ môi trường xunh quanh Tra bảng VII.1 [2-97], chọn tkk = 23,40C, lấy Hà Nội trung bình năm + λc : hệ số dẫn nhiệt chất cách nhiệt Chọn vật liệu cách nhiệt thủy tinh Theo bảng I.126 [1-128] ta có λc = 0,0372 W/mđộ αn + : hệ số cách nhiệt từ bề mặt lớp cách nhiệt đến không khí : Theo công thức: αn = 9,3 +0,058.tT2 CT VI.67 [2-92] → αn = 9,3 +0,058.40 = 11,62W/m2.độ Thay số vào (*) δc = λc ( tT − tT ) 0,0372.(142,9 − 40) = = 0,01984 α n ( tT − t kk ) 11,62.( 40 − 23,4) GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 102 (m) =19,84mm SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học PHẦN 5: KẾT LUẬN * * * Sau thời gian cố gắng tìm, đọc, tra cứu số tài liệu tham khảo, với giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Văn Hoàn thầy cô giáo môn “quá trình thiết bị công nghệ hóa học”, em hoàn thành nhiêm vụ thiết kế giao Qua trình em rút số nhận xét sau: -Việc thiết kế tính toán hệ thống cô đặc việc làm phức tạp, tỉ mỉ lâu dài Nó yêu cầu người thiết kế phải có kiến thức thật sâu trình cô đặc mà phải biết số lĩnh vực khác như: cấu tạo thiết bị phụ khác, quy định vẽ kĩ thuật,… -Các công thức tính toán không gò bó môn học khác mà mở rộng dựa giả thiết điều kiện, chế độ làm việc thiết bị Bởi tính toán người thiết kế tính toán đến số ảnh hưởng điều kiện thực tế, nên đem vào hoạt động, hệ thống làm việc ổn định Không có vậy, việc thiết kế đồ án môn học trình thiết bị giúp em củng cố thêm kiến thức trình cô đặc nói riêng trình khác nói chung; nâng cao kĩ tra cứu ,tính toán ,xử lí số liệu; biết cách trình bày theo văn phong khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống Việc thiết kế đồ án môn học “Quá trình thiết bị công nghệ hóa học” hội cho sinh viên ngành hóa nói chung thân em nói riêng làm quen với công việc kĩ sư hóa chất Mặc dù cố gắng hoàn thành tốt nhiệm vụ, song hạn chế tài liệu, hạn chế khả nhận thức kinh nghiệm thực tế, nên không tránh khỏi thiếu sót trình thiết kế Em mong thầy cô xem xét, dẫn thêm Em xin chân thành cảm ơn! GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 103 SVTH: Lê Trạc Sáng Trường: ĐHCN Hà Nội Đồ Án Môn QTTB CN Hóa Học TÀI LIỆU THAM KHẢO *) Tài liệu tham khảo: [1] Tập thể tác giả Sổ tay trình & thiết bị Công nghệ hoá học.Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, 1974, tập [2] Tập thể tác giả Sổ tay trình & thiết bị Công nghệ hoá học Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật,1982, tập [3] Tính toán trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm Tác giả Nguyễn Bin Nhà xuất Khoa học - Kỹ thuật, Hà Nội, 1999, tập 1, tập [4] Tập thể tác giả.Cơ sở trình & thiết bị Công nghệ hoá học.Nhà xuất Khoa học-Kỹ thuật, 2000, tập 1,3,4 *) Chuyển đổi đơn vị thường gặp N = kg.m/s2 Nm = J = Ws = 4,1868 cal Ns/m2 = 10 P = 1000 cP at = 9,18.104 N/m2 = 735,5 mmHg = kp/cm2 =735,6 torr o0o GVHD: Nguyễn Văn Hoàn 104 SVTH: Lê Trạc Sáng