Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều, phòng đốt ngoài cô đặc dung dịch KNO3 với năng suất 9100 kg/h, chiều cao ống gia nhiệt h =2m

Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều, phòng đốt ngoài cô đặc dung dịch KNO3 với năng suất 9100 kg/h, chiều cao ống gia nhiệt h =2m

Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Bộ Công Thương Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc *~ ○*○~* ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Số………… Họ tên SV : Lớp : ĐH Hóa 2- Khóa Khoa : Công Nghệ Hóa Học Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Văn Hoàn NỘI DUNG Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều, phòng đốt Cô đặc dung dịch KNO với suất 9100 kg/h ,chiều cao ống gia nhiệt h =2m Các số liệu ban đầu : -Nồng độ đầu dung dịch 10% -Nồng độ cuối 24 % -Áp suất đốt nồi : at -Áp suất ngưng tụ : 0,24 at T T Tên vẽ Vẽ dây chuyền sản xuất Vẽ nồi cô đặc Khổ giấy Số lượng A4 A0 01 01 PHẦN THUYẾT MINH Mở đầu Vẽ thuyết minh dây truyền sản xuất Tính toán thiết bị Tính toán chọn thiết bị phụ Tính toán khí Tổng kết 11 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Mục lục ………………………………………………………………………Trang Chương I.Giới thiệu chung…………………………………………….4  I- Lời mở đầu giới hiệu dung dịch KNO3……………………4  II- Hình vẽ thuyết minh dây chuyền sản xuất dung dịch KNO3 Chương II.Tính toán thiết bị chính…………………………………….8 Các số liệu ban đầu I- Tính Cân vật liệu………………………………………………8  1- Tính toán lượng thứ khỏi hệ thống  2- Tính toán lượng thứ khỏi nồi cô đặc  3- Nồng độ cuối dung dịch khỏi nồi II-Tính cân nhiệt lượng…………………………………… ……9  1- Áp suất chung hệ thống  2- Áp suất, nhiệt độ đốt vào nồi  3- Áp suất, nhiệt độ thứ khỏi nồi  4- Tính tổn thất nhiệt lượng cho nồi  5- Tính hiệu số nhiêt độ hữu ích cho nồi  6- Thiết lập PTCB nhiệt lượng để tính lượng đốt , thứ nồi  7- Tính hệ số cấp nhiệt nhiệt trung bình nồi  8- Tính hệ số truyền nhiệt nồi  9- So sánh ∆t hữu ích ∆t giả thiết  10- Tính bề mặt truyền nhiệt Chương III.Tính thiết bị phụ…………………………………………31 I- Tính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu(ống chùm)……………… 31 II- Thiết bị ngưng tụ baromet …………………………………….38 22 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn III- Tính Bơm………………… ………………………………….46 IV- Thùng cao vị …… ………………………………………… 49 V- Một số chi tiết khác………………………………… …… …57 Chương IV.Tính toán khí lựa chọn thiết bị……………………59 I- Tính buồng đốt……………………………………………….… 59 II- Tính buồng bốc………………………………………………….66 III- Tính bích nối……………………………………………………71 IV- Tính toán số chi tiết khác ……………………………… 72 Chương V Kết luận chung……………………………………………84 Chương VI Phụ lục ………………………………………………… 86 33 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Chương I: GIỚI THIỆU CHUNG I Lời mở đầu giới thiệu chung dung dịch KNO3 1- Lời mở đầu Trong thời kỳ đất nước trình phát triển theo hướng công nghiệp hóa đại hóa đất nước công nghiệp nước ta phát triển mạnh kéo theo phát triển ngành sản xuất hợp chất hóa học,bởi hợp chất hóa học có ứng dụng vô quan trọng để ngành khác phát triển Trong kỹ thuật sản xuất công nghiệp hóa chất ngành khác, thường phải làm việc với hệ dung dịch rắn tan lỏng, lỏng lỏng Để cao nồng độ dung dịch theo yêu cầu sản xuất kỹ thuật người ta cần dùng biện pháp tách bớt dung môi khỏi dung dịch Phương pháp phổ biến dùng nhiệt để làm bay chất rắn tan không bay hơi, nồng độ dung dịch tăng lên theo yêu cầu mong muốn Thiết bị dùng chủ yếu thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm, tuần hoàn cưỡng bức, phòng đốt ngoài, …trong thiết bị cô đặc tuần hoàn có ống trung tâm dùng phổ biến thiết bị có cấu tạo nguyên lý đơn đơn giản, dễ vận hành sửa chữa, hiệu suất xử dụng cao… dây truyền thiết bị dùng nồi, nồi, nồi…nối tiếp để tạo sản phẩm theo yêu cầu thực tế người ta thường xử dụng thiết hệ thống nồi nồi để có hiệu suất xử dụng đốt cao nhất, giảm tổn thất trình sản xuất Để bước đầu làm quen với công việc kỹ sư hóa chất thiết kế thiết bị hay hệ thống thực nhiệm vụ sản xuất ,em nhận 44 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn đồ án môn học : “Quá trình thiết bị Công nghệ Hóa học”.Việc thực đồ án điều có ích cho sinh viên việc bước tiếp cận với việc thực tiễn sau hoàn thành khối lượng kiến thức giáo trình “Cơ sở trình thiết bị Công nghệ Hóa học “ sở lượng kiến thức kiến thức số môn khoa học khác có liên quan,mỗi 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 bầy thiết kế theo văn khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống Trong đồ án môn học , nhiệm vụ cần phải hoàn thành thiết kếhệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều, phòng đốt ống tuần hoàn làm việc liên tục với dung dịch KNO3,năng suất 9100kg/h, nồng độ dung dịch ban đầu 10%, nồng độ sản phẩm 24% 2.Giới thiệu dung dịch KNO3 • Định nghĩa: Kali nitrathay gọi diêm tiêu kali, có công thức KNO3 • Tính chất vật lý hóa học : - KNO3là chất lỏng dạng tinh thể, có chứa 13,8% N, 44% K, lại O, bị tà phương nóng chảy 334 C Không hút ẩm, tan nhiều nước ( 20 C 32g/100g nước )và độ tan tăng nhanh theo nhiệt độ nên dễ kết tinh lại Nó khó tan rượu ete Ở 400 C, KNO3 phân huỷ thành kali nitrit giải phóng oxi: KNO3 = KNO2+ ½O2 Do nhiệt độ nóng chảy KNO3 chất oxi hoá mạnh, nâng số oxi hoá Mn, Cr lên số oxi hoá cao -Hỗn hợp KNO3 hợp chất hữu cháy dễ dàng mãnh liệt Hỗn hợp gồm 75% KNO3, 10% S, 15% than thuốc súng đen • Ứng dụng KNO3 : 55 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn +được dùng làm phân bón +chất bảo quản thịt + dùng công nghệ thủy tinh, công nghệ luyện kim +được dùng làm thuốc nổ công nghiệp… •Cách khai thác điều chế KNO3: Ở nước ta nhân dân thường khai thác diêm tiêu từ phân dơi hay từ đất hang có dơi Phân dơi hang lâu ngày bị phân huỷ giải phóng khí NH3 Dưới tác dụng số vi khuẩn, khí NH3 bị oxi hoá thành nitrơ axit nitric Axit tác dụng lên đá vôi tạo thành Ca(NO3)2, muối phần bám vào thành hang, phần tan chảy ngấm vào đất hang Người ta lấy đất hang trộn kĩ với tro củi dùng nước sôi dội nhiều lần qua hỗn hợp để tách KNO3 : K 2CO3 Ca(NO3)2 +  2KNO3 + CaCO3 Phương pháp cho phép sản xuất lượng diêm tiêu ỏi thoã mãn kịp thời yêu cầu quốc phòng kháng chiến chống Pháp trước II.Sơ đồ dây chuyền sản xuất thuyết minh Hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều làm việc liên tục -Dung dịch đầu KNO3 10% bơm (2) đưa vào thùng cao vị (3) từ thùng chứa (1) , sau chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) Ở thiết bị trao đổi nhiệt dung dich đun nóng sơ đến nhiệt độ sôi 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 ngưng đưa khỏi phòng đốt tháo nước ngưng Dung dịch sôi , dung môi bốc lên phòng bốc gọi thứ Hơi thứ trước khỏi nồi cô đặc qua phận tách bọt nhằm hồi lưu phần dung dịch bốc theo thứ qua ống dẫn bọt -Dung dịch từ nồi (6) tự di chuyển qua nồi thứ 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 (2) có nhiệt độ cao nhiệt độ sôi , kết dung 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 (10).Hơi thứ bốc khỏi nồi (7) đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet (8).Trong thiết bị ngưng tụ , nước làm lạnh từ xuống , hời thứ 66 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet khí không ngưng qua thiết bị thu hồi bọt (9) vào bơm hút chân không (11) Chú giải: Thùng chứa lượng nước đầu Bơm Thùng cao vị Lưu lượng kế Thiết bị trao đổi nhiệt 6,7 Nồi cô đặc Thiết bị ngưng tụ Baromet Bộ phận thu hồi bọt 10 Thùng chứa sản phẩm 11 Bơm chân không 77 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Chương II : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH Các số liệu ban đầu Năng suất tính theo dung dịch đầu: Gđ = 9100 kg/h Nồng độ đầu : xđ = 10% xc = 24% P đốt nồi : Phd1 = at P ngưng tụ : Png = 0,24 at I Tính cân vật liệu - Tính toán lượng thứ khỏi hệ thống Từ công thức( VI.1-ST2- T55):  x  W = Gd × 1 − d  xc   Ta có tổng lượng thứ hệ thống : W = 9100×  10  1 −   24  = 5308,33 (Kg/h) - Lượng thứ khỏi nồi Chọn tỷ lệ phân bố thứ hai nồi sau : W1 : W2 = : 1,03 Trong : W1: lượng thứ khỏi nồi W2: lượng thứ khỏi nồi 88 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Từ cách chọn tỷ lệ ta tính lượng thứ bốc nồi theo hệ phương trình sau: (Kg/h) 3- Nồng độ cuối dung dịch khỏi nồi Lượng dung dịch khỏi nồi vào nồi : G1 = Gd - W1 = 9100 – 2614,94= 6485,06 (kg/h) Nồng độ dung dịch khỏi nồi vào nồi : x1 = = Gd × xd Gd − W1 9100.10 9100 − 2614,94 (VI.2a-tr57-T2) = 14,032 % khối lượng Lượng dung dịch khỏi nồi : G2 = Gd - W1 - W2 = 9100 – 2614,94- 2693,39 = 3791,67 (kg/h) Nồng độ dung dịch khỏi nồi : x2 = Gd.× xd Gd − W1 − W2 10 ≈ 24% 3791, 67 = 9100× Đúng ban đầu cho nồng độ cuối nồi 24% II Tính cân nhiệt lượng 1- Chênh lệch áp suất chung hệ thống (∆Р): ∆Ρ = Ρhd1 − Ρng 99 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB = − 0, 24 = 5, 76 GVHD : Nguyễn Văn Hoàn at Trong đó: Рhd1: áp suất đốt nồi Рng :áp suất nước ngưng 2- Nhiệt độ, áp suất đốtcủa nồi Chọn tỉ lệ chênh lệch áp suất đốt nồi là: ∆P1 2,9 = ⇒ ∆P1 = 2,9∆P2 ∆P2 mà: ∆P1 + ∆P2 = 5, 76 5, 76 = 1, 4769( at ) 3, ∆P1 = 5, 76 − 1, 4769 = 4, 283( at ) ⇒ ∆P2 = * Vậy áp suất đốt nồi là: Ở nồi : P1 = at Ở nồi 2: P2 = − 4, 283 = 1,1717( at ) * Xác định nhiệt độ đốt nồi: Tra bảng (I.251/ST1-T315) : Ở nồi : P1 = at ⇒ t1 = 158,1 C Ở nồi 2: P2 = 1,1717at ⇒ t2=114,806 Hơi ngưng tụ: C Pnt = 0, 24 at ⇒ tnt = 63, °C 3- Nhiệt độ áp suất thứ nồi 1010 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB ω GVHD : Nguyễn Văn Hoàn : vận tốc thích hợp lỏng ống m/s 1.1- Ống dẫn đốt nồi : V= D 2194,059 = = 703,835(m3 / h) ρ 3,11729 Với : D: lượng đốt nồi kg/h D = 2194,059 kg/h ρ : khối lượng riêng đốt tra theo nhiệt độ đốt bảng I.250/ST1 – T313: ω t1 = 158,1o C → ρ = 3,11729kg / m3 : vận tốc thích hợp nhiệt ống dtr = ω = 25(m / s ) : 703,835 = 0.09981( m) 3600.25.0, 785 Vậy đường kính ống dẫn đốt dtr = 200 mm( bảng XIII.26/ST2 – T 409) Tra bảng XIII.32-Trang 434-st2-STQTTT: Chiều dài đoạn ống nối : L = 130(mm) 1.2- Ống dẫn dung dịch vào : Gđ : lưu lượng dung dịch đầu : Gđ = 3000 kg/h ρ ω : khối lượng riêng dung dịch đầu : ρ = 1060, kg / m3 : vận tốc thích hợp dung dịch ống , chọn ω = 0,5(m / s) 8989 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Vậy: d tr = 9100 = 0,0779( m) 1060,7.3600.0,785.0,5 Quy chuẩn : dtr = 80 mm Tra bảng XIII.32-T434-ST2-STQTTT: L = 110 mm 1.3- Ống dẫn thứ : V= W1 2614,94 = = 2729,178 (m3 / h) ρ 0,95814 W1 : lượng thứ khỏi nồi : W1 = 1060,048 kg/h ρ : khối lượng riêng thứ khỏi nồi dựa vào bảng I.250/ST1 – T313 ta có : ω t1' = 114, 806 0C ⇒ ρ kg / m3 = 0, 95814 : vận tốc thích hợp ống Thường chọn ω = 35(m / s ) Vậy: dtr = 2729,178 = 0,1661(m) 3600.0, 785.35 Quy chuẩn ; dtr = 250 mm → L = 140 mm 1.4- Ống dẫn dung dịch : V= Gđ − W1 9100 − 2614,94 = = 5,948(m3 / h) ρ 1090, 28 9090 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB ρ GVHD : Nguyễn Văn Hoàn : khối lượng riêng dun g dịch nồi : ρ = ρ dd = 1090, 28, kg / m3 Gđ : suất ban đầu (kg/h) : Gđ = 9100 kg/h W1 : lượng thứ bốc khỏi nồi : W1 =2614,94kg/h ω : vận tốc thích hợp dung dịch ống dẫn , chọn dtr = ω = 0,5 m/s 5,948 = 0,06488(m) 3600.0,785.0,5 Vậy: Quy chuẩn ; dtr = 70 mm → L = 110 mm 1.5- Ống tháo nước ngưng : Chọn đường kính ống tháo dung dịch : dtr = 70 mm → L = 110 mm Tra bích nối ống dẫn với hệ thống ống dẫn bên Bảng XIII.26 /ST2 – T409 bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị ống dẫn 2- Tra bích ống dẫn bên : Bảng XIII.26/ST2 – T 409 : bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị vào ống dẫn 9191 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Bảng 12 : ống ống Kiểu Kích thước nối Bích Py 106 Dy N/m2 mm Dn D mm Mm Di D1 mm mm Bu - long h Db Z mm mm ống dẫn 0,6 200 219 290 255 232 M16 16 0,25 80 185 150 128 M12 14 0,25 250 273 390 370 312 M16 12 22 0,6 70 145 122 M16 16 đốt vào ống dẫn dung 89 dịch vào ống dẫn thứ ống dẫn dung 76 180 dịch 9292 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn ống tháo nước 0,6 70 76 180 145 122 M16 16 ngưng Bảng 13:Tổng hợp số liệu tính toán BUỒNG ĐỐT THÂN Số ống truyền 301 ống nhiệt ĐÁY BUỒNG BỐC THÂN NẮP Đường kính 900mm Chiều dày 7mm Chiều cao 2000mm Chiều cao gờ 25mm Chiều cao phần lồi 225mm Chiều dày 8mm Đường kính 1200mm Chiều dày 6mm Chiều cao 1500mm Chiều cao gờ 25mm Chiều cao phần lồi 300mm Chiều dày 8mm CHI TIẾT KHÁC ống dẫn đốt vào ống dẫn dung dịch vào 200mm 80mm 9393 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn ống dẫn thứ 250mm ống dẫn dung dịch 70mm ống tháo nước ngưng 70mm Tính chọn tai treo giá đỡ : Trọng lượng nồi thử thủy lực : Mtl = Mnk + Mdn , N - Mnk : khối lượng nồi không ,N - M dn : khối lượng nước đổ đầy nồi , N 3.1- Tính Gnk : 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 = 0,9 m - chiều dày : S = mm - chiều cao gờ : h = 25 mm Tra bảng XIII.11/ST2 – T384 ta có khối lượng đáy elip có gờ : m1 = 61 kg b) Khối lượng thân buồng đốt (m2) m2 = ρ V2 , kg 9494 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Trong : - ρ : khối lượng riêng thép CT3 , ρ = 7850 (kg / m ) - V : thể tích thân buồng đốt , m3 π V = h ( Dn2 − Dtr2 ) , m3 h: chiều cao buồng đốt , h = m Dn : đường kính buồng đốt Dn = Dtr + 2.S = 900 + 2.6 = 912 (mm ) = 0,912 (m) 3,14 ( 0, 9122 − 0, 92 ) = 0, 0341( m3 ) ⇒ m2 = 7850.0, 0341 = 267, 983( kg ) V = Vậy : c) Khối lượng lưới đỡ ống: m3 = 2.ρ V3 - ρ (kg) : khối lượng riêng vật liệu làm lưới đỡ , kg/m Vật liệu làm lưới đỡ chọn thép CT3: ρ = 7850 (kg / m ) - V3 : thể tích lưới đỡ π V3 = S ( D − n.d n ), m3 S : chiều dày lưới đỡ ống , S = 0,017 (m) D : đường kính buồng đốt , D = 0,9 m 9595 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn n: số ống truyền nhiệt , n = 301 dn : đường kính ống truyền nhiệt , dn = 0,029 m ⇒ V3 = 0, 017 3,14 (0,8 − 301.0, 029.2 ) = 9, 648.10 −3 ( m3 ) Từ ta tính : m3 = 2.7850.9,648.10-3 = 151,482 (kg) d) Khối lượng ống truyền nhiệt ống tuần hoàn m4 = ρ V4 Trong đó: - ρ : khối lượng riêng thép : ρ = 7850 kg / m - V4 : thể tích ống truyền nhiệt: π π V4 = H n.(d n2 − d tr2 ) + H (d 2thn − d 2tht ), m3 4 H: chiều cao ống truyền nhiệt , H = m dn: đường kính ống truyền nhiệt , dn = 0,029 m dtr : đường kính ống truyền nhiệt , dtr = 0,025 m dthn: đường kính ống tuần hoàn trung tâm, dthn=0,201m dtht: đường kính ống tuần hoàn trung tâm, dtht = 0,299m 9696 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn 3,14 3.14 301(0, 0292 − 0, 0252 ) + 2.(0, 299 − 0, 2012 ) = 0, 07693, m3 4 ⇒ m4 = 7850.0, 07693 = 603, 90 kg V4 = e) Khối lượng thân buồng bốc : m5 m5 = ρ V5 kg - V5 : thể tích thân buồng bốc , m3 V5 = h π 2 ( Dnbb − Dtrbb ), m h : chiều cao buồng bốc : h = 1,5 m Dnbb : đường kính buồng bốc : Dnbb = Dtrbb + 2.S = 1,2 + 2.0,005 =1,21 (m) Vậy : → m5 =7850.0.01177 = 92,43 (kg) f) Khối lượng nắp buồng bốc : Kích thước nắp : - Đường kính : Dtrbb = 1,2 m - Chiều dày : S = mm - Chiều cao gờ : h = 25 mm Tra bảng XIII.11/ST2 –T384 ta có khối lượng nắp elip có gờ : m6 = 106 kg 9797 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn g) Khối lượng phần nón cụt nối thân (m7 ) : m7 = ρ V7 - ρ (kg) : khối lượng riêng vật liệu phần nón cụt kg/m3 , vật liệu thép CT3 ρ = 7850 kg / m - V: thể tích nón cụt π V7 = h .( Dn2 − Dtr2 ) h: chiều cao phần nón cụt , h = 0,35 m Dn : đường kính trung bình phần nón cụt Dtr : đường kính trung bình phần nón cụt Dtr = Dn – 2S = 1061 – 2.8 = 1045( mm) m7 = 7850.9,257.10-3 =72,67 (kg) h) Khối lượng bích : - Khối lượng bích ghép nắp thân buồng bốc: m8 = ρ V8 9898 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn m8 = 7850.5,675 - 10−4 = 4,455 kg Khối lượng bích ghép đáy thân buồng đốt: m9 =ρ.V9 V9 = π h.(dn2 – dt2 ) = 3,14 0,03.(0,9122 – 0,92 ) =5,12.10-4 M9 = 7850.5,12.10-3 = 4,019kg ⇒ Mnk = ( 61 + 267,983 +151,482+ 603,90 + 92,43 + 106 + 72,67 +4,455 + 4,019) = 1363,93 ( kg) 3.2- Tính Mdn : Thể tích không gian buồng đốt buồng bốc: Trong đó: htg: chiều cao đoạn côn nối buồng đốt buồng bốc, chọn = 0,5m Hb: chiều cao buồng bốc = m Hd : chiều cao buồng đốt = m Vậy Mdn = 4,098.1000 =4098 (kg ) Khối lượng tổng cộng là: Mtl = Mnk + Mdn = 1363,92+ 4098 = 5461,939 (kg) Vì tổng chiều cao thiết bị 4,5< 5m nên chọn loại ó tai treo ⇒ Khối lượng tai treo : 9999 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Gtr = = 13395,4 (N) Chọn tải trọng cho phép tai treo G = 25000 N ; Vật liệu thép CT3 Tra bảng XIII.36-tr.438-T2 ta có: Bảng 14 : Tải Bề trọng mặt cho đỡ F cho phép 10 phép tai tai treo G (m ) Tải Khối L B B1 H S l a d 60 20 30 trọng lượng mm lên bề treo mặt (Kg) đỡ 10 −4 q.10 (N/m) −6 (N/ 2,5 173 m) 1,45 3,48 150 120 130 215 100100 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Chương V : 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 nhiệm vụ thiết kế giao Qua trình em rút vài kinh nghiệm 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 thực sâu trình cô đặc mà phải biết số lĩnh vực khác như: Cấu tạo thiết bị phụ, quy định vẽ kỹ thuật - Các công thức toán học không gò bó môn học khác mà mở rộng dựa giả thuyết điều kiện, chế độ làm việc thiết bị Bởi tính toán người thiết kế tính đến số ảnh hưởng điều kiện thực tế, nên đem vào hoạt động hệ thống làm việc ổn định Không 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 kỹ tra cứu, tính toán, xử lý số liệu Biết cách trình bày theo văn phong khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống 101101 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Việc thiết kế đồ án môn học “ Quá trình thiết bị công nghệ hóa học “ hội tốt cho sinh viên nghành hóa nói chung thân em nói riêng làm quen với công việc kỹ 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 em không tránh khỏi thiếu sót trình thiết kế Em mong thầy cô bạn xem xét dẫn thêm Em xin chân thành cảm ơn 102102 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 Đồ Án Môn Học QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Chương VI : PHỤ LỤC : *) Tài liệu tham khảo : Tập thể tác giả Sổ tay trình thiết bị Công nghệ hóa học NXB Khoa học – Kỹ thuật ( 1974, tập 1) Tập thể tác giả Sổ tay trình thiết bị Công nghệ hóa học NXB Khoa học – Kỹ thuật (1982, tập 2) Tập thể tác giả Cơ sở trình thiết bị Công nghệ hóa học NXB Khoa học – Kỹ thuật (2000, tập 134) GS.TSKH Nguyễn Bin Tính toán trình thiết bị công nghệ hóa tâp 1,2 Cơ sỏ thiết kế máy hóa chất ( tác giả Hồ Lê Viên), xuất năm 1997.*) Chuyển đổi đơn vị thường gặp: ( 1N = kg m / s ) 1Nm = 1J = 1ws = 4,1868cal 1( Ns / m ) = 10 P = 1000Cp ( ) ( 1at = 9,81.104 N / m = 735,5mmHg = kg / cm ) 103103 SVTH :: ĐHCN Hóa 2_ K5 [...]... chất < 5% ,vậy thoả mãn 2121 SVTH :: ĐHCN H a 2_ K5 Đồ Án Môn H c QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn 7- Tính h số cấp nhiệt và nhiệt lượng trung bình từng nồi 7.1-Tính h số cấp nhiệt α khi ngưng tụ h i - Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa h i đốt và thành ống truyền nhiệt nồi 1 ∆ 11 , ∆ 12 và nồi 2 là : - Với điều kiện làm việc của phòng đốt thẳng đứng H = 2m, h i ngưng bên ngoài ống ,máng nước ngưng chảy... SVTH :: ĐHCN H a 2_ K5 Đồ Án Môn H c QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn Chương III : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ I Thiết bị gia nhiệt h n h p đầu Chọn thiết bị gia nhiệt h n h p đầu là thiết bị đun nống loại ống chùm ngược chiều dung h i nước bão h a ở 4at, h i nước đi ngoài ống từ trên xuống, h n h p nguyên liệu đi trong ống từ dưới lên Ở áp suất 4at ⇒t1=142,9 oC ( Tra bảng I.251-ST1/315) H n h p đầu vào thiết. .. : H m nhiệt của h i đốtnồi 1 , nồi 2 (J/kg) : H m nhiệtcủa h i thứ nồi 1 , nồi 2 (J/kg) θ1 , θ 2 : Nhiệt độ nước ngưng ở nồi 1, nồi 2 Cd :Nhiệt dung riêng của dung dịch đầu (J/kg độ) Cp1 , Cp2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ) C1, C2 : Nhiệt dung riêng của h i đốt ra khỏi nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ) Qm1,Qm2 : nhiệt lượng mất mát ở nồi 1 và nồi 2 Gd : lượng h n h p đầu đi vào thiết. .. ∆tch : Hiệu số nhiệt độ chung giữa hiệu số nhiệt độ h i đốt nồi 1 và nhiệt độ ngưng ở thiết bị ngưng tụ ∆tch = thd − tnt = 158,1 − 63,3 = 94,8°C Vậy h số nhiệt độ h u ích trong h thốnglà: ∆thi = 94,8 − 15,3365 = 79, 4635°C 5.2- Xác định nhiệt độ sôi của từng nồi t s1 = t1, + ∆,1 + ∆,1, t s 2 = t 2, + ∆,2 + ∆,2, t s1 , t s 2 : nhiệt độ h i thứ của từng nồi 1515 SVTH :: ĐHCN H a 2_ K5 Đồ Án Môn H c... đã nói ở trên ta chọn tổn thất nhiệt độ do đường ống là :1oC ∑∆ , ,, Vậy: ⇒ = ∆,1,, + ∆,2,, = 1 + 1 = 2°C Tổng tổn thất nhiệt độ cả h thống là: ∑∆ = ∑∆ + ∑∆ + ∑∆ , ,, ,,, = 3,3235 + 10,103 + 2 = 15,3365 0C 5- Tính hiệu số nhiệt độ h u ích của cả h thống và từng nồi 5.1- H số nhiệt độ h u ích trong h thống được xác định : Áp dụng công thức ( VI.17/ST2 –T67) : ∆t hi = ∆t ch − ∑ ∆ (Theo CT VI.17/ST2... vào thiết bị (kg /h) W1 , W2 : lượng h i thứ bốc lên từ nồi 1, nồi 2 6.1 -Nhiệt lượng vào gồm có: - Nồi 1: Nhiệt do h i đốt mang vào : D.i1 Nhiệt do dung dịch mang vào : Gd - Nồi 2: Nhiệt do h i thứ mang vào : W1.i2 Nhiệt do dung dịch từ nồi 1 chuyển sang : (Gd – W1)C1ts1 6.2- Nhiệt lượng mang ra: 1717 SVTH :: ĐHCN H a 2_ K5 Đồ Án Môn H c QT&TB GVHD : Nguyễn Văn Hoàn - Nồi 1: - H i thứ mang ra : W1 i1'... ứng với mỗi nhiệt độ h i thứcủa mỗi nồi sẽ cho áp h i thứ tương ứng: Áp suất h i thứ nồi 1: t1' = 115, 806 0C ⇒ P1' = 1,7725 at Áp suất h i thứ nồi 1: t2' = 64,3 0C ⇒ P2' = 0,251 at Kết quả tính được cho ta bảng dưới đây: Bảng 1: Nồi Lượng h i thứ Nồng độ cuối Kg /h % Áp suất, nhiệt độ h i đốt PI at t i °C ∆ Áp suất, nhiệt độ h i thứ Pi , at t i, °C 1111 SVTH :: ĐHCN H a 2_ K5 Đồ Án Môn H c QT&TB GVHD... nước ngưng chảy dòng như vậy h số cấp nhiệt được tính theo công thức ( V.101/ST2 – T28 ): α = 2,04 A.( ri ∆t1i H ) 0, 25 W/m2 độ Trong đó: α 1i ∆ 1i : h số cấp nhiệt khi ngưng h i ở nồi thứ i, W/m2 độ : hiệu số giữa nhiệt độ ngưng và nhiệt độ phía mặt tường tiếp xúc với h i ngưng của nồi 1, o C ∆11 = 4,78°C Giả thiết: ∆12 = 4,72°C ri: ẩn nhiệt nhiệt ngưng tụ tra theo nhiệt độ h i đốt: Tra bảng I.250/ST1... Vậy tổn thất nhiệt độ do nồng độ của cả h thống là: ⇒ ∑ ∆,i = ∆1, + ∆ ,2 = 1, 43865 + 1, 8849 = 3, 3235°C 4.2- Tổn thất do áp suất thuỷ tĩnh: ∆,, - Áp dụng công thức VI.12 (STT2.T60 ) h P g Ptb = P0 + (hi + ) dds 4 2 9,81.10 P0 ( at ) : áp suất h i thứ trên bề mặt thoáng dung dịch (at) hi :chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên của ống truyền nhiệt (m) h : chiều cao của ống truyền nhiệt (m)... Từ bảng 2 thì ta có hiệu số nhiệt độ h u ích của mỗi nồi là : ∆T1 = 39,602oC 2525 SVTH :: ĐHCN H a 2_ K5 Đồ Án Môn H c QT&TB ∆T2 GVHD : Nguyễn Văn Hoàn = 40,3111oC Thay vào PT (2) ta có hiệu số nhiệt độ giữa thành ống với dung dịch sôi mỗi nồi là : Nồi 1 : Nồi 2 : ψ ∆t21 = 39,602 − 4,78 − 27,4442 = 7,3778°C ∆t22 = 40,3111 − 4,7 − 25,8523 = 9,656°C : h số hiệu chỉnh ,xác định theo công thức(VI.27/ST2