Cô đặc 2 nồi xuôi chiều ống tuần hoàn cưỡng bức dùng cô đặc dung dịch NaOH

Nội dungThiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều ống tuần hoàn cưỡng bức dùng cô đặc dung dịch NaOH.Các số liệu ban đầu: Năng suất là: 13600 kggiờ. Chiều cao ống gia nhiệt H = 4 m. Nồng độ đầu của dung dịch là: 12 %. Nồng độ cuối là: 30 %. Áp suất hơi đốt nồi 1 là: 4,8 atm. Áp suất hơi ngưng tụ là: 0,28 atm.

GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN B CễNG THNG TRNG H CễNG NGHIP H NI CNG HO X HI CH NGHA VIT NAM c lp - T - Hnh phỳc N MễN HC QU TRèNH THIT B S : H v tờn HS-SV : Nguyn Th Thu Huyờn Lp : C-H Húa Khoỏ: 10 Khoa : Cụng ngh Hoỏ Giỏo viờn hng dn : V Minh Khụi Ni dung Thit k h thng cụ c ni xuụi chiu ng tun hon cng bc dựng cụ c dung dch NaOH Cỏc s liu ban u: - Nng sut l: 13600 kg/gi - Chiu cao ng gia nhit H = m - Nng u ca dung dch l: 12 % - Nng cui l: 30 % - p sut hi t ni l: 4,8 atm - p sut hi ngng t l: 0,28 atm TT Tờn bn v V dõy chuyn sn xut V ni cụ c dung dch NaOH Kh giy A4 A0 S lng 01 01 PHN THUYT MINH Ngy giao : TRNG KHOA ỏn mụn QT&TB Ngy hon thnh : GIO VIấN HNG DN GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN MUẽC LUẽC ỏn mụn QT&TB GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN I - GII THIấU CHUNG 1.1- M U Trong ngnh cụng nghip húa cht v thc phõm, thit k v ch to cỏc thit b phc v cho lnh vc cụng nghip húa hc l yờu cu cn thit i vi cỏc sinh viờn c o to chuyờn v k thut húa hc T cỏch chn la vt liu, n cỏc quan h ph thuc gia cỏc kớch thc ca cỏc chi tit thit b vi tớnh cht ca vt liu; cỏc phộp tớnh toỏn cụng ngh kim tra bn cỏc chi tit v cỏc phng phỏp thit k Tt c u nhm mc ớch tỡm c iu kin ti u v thớch hp nht to c sn phm cú cht lng cao, cú hiu qu kinh t cỏc quỏ trỡnh ch bin sn xut Ngy nay, s phỏt trin ca cụng nghip húa cht v thc phm ngy cng mnh m Vỡ th nhu cu s dng cỏc loi hp cht tinh khit v cú nng theo ý mun l khụng th thiu Chng hn nh quỏ trỡnh lm sch mui n cụng nghip, quỏ trỡnh cụ c ng to ngt thớch hp, hay cỏc quy trỡnh sn xut khỏc nh:NaOH, NH4NO3, KOH; cỏc ng dng ngnh cụng nghip m phm, tng hp cỏc hp cht hu c v vụ c to c cỏc sn phm mong mun ny, cụng ngh l yu t then cht quyt nh n cht lng sn phm T khõu nhp nguyờn liu n hng lot cỏc khõu trung gian: cụ c, kt tinh, sy, ty mu Tt c u phi c tớnh toỏn mt cỏch chi tit hn ch ri ro xy quỏ trỡnh hnh Vic nm bt c nhng yờu cu cn thit quỏ trỡnh ch bin húa hc cng nh tip cn vi cỏch toỏn cụng ngh ó c hc t cỏc mụn h c : thy c, truyn nhit, truyn khi; ti: Tớnh toỏn thit k h thng cụ c ni xuụi chiu cú ng tun hon ngoi s b sung thờm kin thc giỳp cỏc sinh viờn k thut húa hc hỡnh dung mt cỏch rừ rng v chi tit hn v cỏc thit b s dng lnh vc húa cht, thc phm, du khớ T cụng on chn vt liu ch to n cỏc phn tớnh toỏn cỏc thit b chớnh v ph nh: bung t, bung bc, h thng ngng t C th phn tớnh toỏn chi tit s c trỡnh by phn ni dung cụng ngh ỏn mụn QT&TB GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN 1.2- Cễ C 1.2.1- nh ngha Cụ c l quỏ trỡnh lm tng nng ca cht rn hũa tan dung dch bng vic un sụi c im ca quỏ trỡnh ny l dung mụi c tỏch dung dch dng hi, cht hũa tan c gi li dung dch Do ú, nng ca dung dch s tng lờn Khỏc vi quỏ trỡnh chng ct, quỏ trỡnh chng ct cỏc cu t hn hp cựng bay hi ch khỏc v nng hn hp Hi ca dung mụi c tỏch quỏ trỡnh cụ c gi l hi th, hi th nhit cao cú th dựng un núng mt thit b khỏc, nu dựng hi th un núng mt thit b ngoi h thng cụ c thỡ ta gi hi ú l hi ph Truyn nhit quỏ trỡnh cụ c cú th trc tip hoc giỏn tip, truyn nhit trc tip thng dựng khúi lũ cho tip xỳc vi dung dch, cũn truyn nhit giỏn tip thng dựng hi nc bóo hũa t núng Trong cụng ngh húa cht v thc phm, cụ c úng mt vai trũ ht sc quan trng Nú c ng dng vi mc ớch: - Lm tng nng cht tan - Tỏch cht rn hũa tan dng tinh th ( kt tinh ) - Thu dung mụi dng nguyờn cht Cụ c c tin hnh nhit sụi, mi ỏp sut ( ỏp sut chõn khụng, ỏp sut thng hay ỏp sut d ) thit b cụ c mt ni hay nhiu ni v quỏ trỡnh cú th giỏn on hay liờn tc 1.2.2- Cỏc phng phỏp cụ c Quỏ trỡnh cụ c cú th tin hnh thit b ni hoc nhiu ni, lm vic giỏn on hoc liờn tc Khi cụ c giỏn on: dung dch cho vo thit b mt ln ri cụ c n nng yờu cu, hoc cho vo liờn tc quỏ trỡnh bc hi gi mc dung dch khụng i n nng dung dch thit b ó t yờu cu s ly mt ln sau ú li cho dung dch mi tip tc cụ c Khi cụ c liờn tc h thng mt ni hoc nhiu ni dung dch v hi t cho vo liờn tc, sn phm cng c ly liờn tc Quỏ trỡnh cụ c cú th thc hin cỏc ỏp sut khỏc tựy theo yờu cu k thut, lm vic ỏp sut thng (ỏp sut khớ quyn) thỡ cú th dựng thit b h; cũn lm vic cỏc ỏp sut khỏc thỡ dựng thit b kớn cụ c chõn khụng (ỏp sut thp) vỡ cú u im l: ỏp sut gim thỡ nhit sụi ca dung dch cng gim, ú hiu s nhit gia hi t v dung dch tng, ngha l cú th gim c b mt truyn nhit Cụ c chõn khụng cú th dựng hi t ỏp sut thp, iu ú rt cú li ta dựng hi thi ca cỏc quỏ trỡnh sn xut khỏc Cụ c chõn khụng cho ỏn mụn QT&TB GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN phộp ta cụ c nhng dung dch nhit sụi cao ( ỏp sut thng) cú th sinh nhng phn ng ph khụng cn thit (oxy húa, nha húa, ng húa ) Mt khỏc nhit sụi ca dung dch thp thỡ tn tht nhit mụi trng xung quanh s nh hn cụ c ỏp sut thng Cụ c ỏp sut d thng dựng cho cỏc dung dch khụng b phõn hy nhit cao nh cỏc dung dch mui vụ c, s dng hi th cho cụ c v cho cỏc quỏ trỡnh un núng khỏc Cụ c ỏp sut khớ quyn thỡ hi th khụng c s dng m c thi ngoi khụng khớ Phng phỏp n gin nhng khụng kinh t Trong ỏn ny ta dựng phng phỏp nhit tc l di tỏc dng ca nhit (un núng), dung mụi chuyn t trng thỏi lng sang trng thỏi hi ỏp sut riờng phn ca nú bng ỏp sut bờn ngoi tỏc dng lờn mt thoỏng ca dung dch (khi dung dch sụi) cụ c cỏc dung dch khụng chu c nhit cao (nh dung dch Natri sunphat) ũi hi phi cụ c nhit thp ng vi ỏp sut cõn bng mt thoỏng thp 1.2.3- Dung dch cụ c Sodium hydroxide NaOH (Natri hiroxit) a/ Gii thiu v Natri hiroxit NaOH (Xỳt, xỳt n da, kim) Cụng thc phõn t: NaOH Khi lng phõn t: 39,9971 g/mol L tinh th mu trng, rn nhit phũng v ỏp sut tiờu chun NaOH tan nc nhit 20C, 100 g nc (100 ml) cú th ho tan c 111 g NaOH Natri hydroxit tinh khit l cht rn cú mu trng dng viờn, vy hoc ht hoc dng dung dch bóo hũa 50% Natri hydroxit rt d hp th CO2trong khụng khớ vỡ vy nú thng c bo qun bỡnh cú np kớn Nú phn ng mónh lit vi nc v gii phúng mt lng nhit ln, hũa tan etanol v metanol Nú cng hũa tan ete v cỏc dung mụi khụng phõn cc, v li mu vng trờn giy v si im núng chy 318 C im sụi khong 1390 C T trng: 2100 kg/m3 * Tớnh cht vt lý: - Entanpi hũa tan Ho -44,5kJ/mol - dung dch nú to thnh dng monohydrat 12,3-61,8 C vi nhit núng chy 65,1 C v t trng dung dch l 1,829 g/cm3 * Tớnh cht húa hc: * Phn ng vi cỏc axớt v ụxớt axớt to thnh mui v nc ỏn mụn QT&TB GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN NaOH(dd) + HCl(dd) NaCl(dd) + H2O * Phn ng vi cacbon iụxớt 2NaOH + CO2 Na2CO3 + H2O NaOH + CO2 NaHCO3 Phn ng vi cỏc axớt hu c to thnh mui ca nú v thy phõn este: Phn ng vi mui to thnh baz mi v mui mi: NaOH + CuCl2 NaCl + Cu(OH)2 b/ ng dng ca NaOH: NaOH l húa cht c bn c ng dng rng rói nhiu ngnh nh: cụng nghip nh, cụng nghip húa cht v luyn kim, dt, nhum, y dc, thuc tr sõu, húa hu c tng hp; húa cht ny ớt ng dng ngnh phõn bún ng dng NaOH phõn bún ch yu iu chnh pH Khi pha dung dch phõn bún m c dựng trng cõy thy canh thỡ cú s dng NaOH iu chnh pH nu mụi trng nc cú pH thp, thng iu chnh pH lờn Ngoi ra, NaOH mt s loi phõn bún sinh hc cú kh nng phõn hy loi b lignin l mt nhng thnh phn khú phõn hy ca cht thi ph phm nụng nghip kt hp vi hiu ng nhit Trong quỏ trỡnh phõn hy cỏc hp cht thi hu c ph phm nụng nghip, NaOH úng vai trũ lm bin i cu trỳc ca cỏc si micel nh vo nhúm-OH bc ca glucose tỏc dng vi NaOH giỳp cho quỏ trỡnh phõn hy din nhanh hn Cỏc phõn t cellulose, hemicellulose, lignin b tỏc ng bi NaOH s thay i cu trỳc v giỳp cỏc vi sinh vt mụi trng d dng hp thu s dng v phõn hy 1.3- S QUY TRèNH CễNG NGH 1.3.1- S quy trỡnh cụng ngh: ỏn mụn QT&TB GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN Hỡnh 1: S dõy chuyn cụ c ng tun hon cng bc dung dch NaOH Chỳ thớch Thựng cha dung dch u Bm Thựng cao v Lu lng k Thit b gia nhit hn hp u 6,7 Thit b cụ c Thựng cha nc Thựng cha sn phm 10.Thit b ngng t Baromet 11 Thit b tỏch bt 12 Bm chõn khụng 13 ng tun hon H thng cụ c xuụi chiu lm vic liờn tc : Dung dch u NaOH 12% c bm (2) a vo thựng cao v s (3) t thựng cha, sau ú chy vo thit b trao i nhit (5) thit b trao i nhit dung dch c un núng s b n nhit sụi ri i vo ni 1; ni 1, dung dch tip tc c un núng bng thit b un núng kiu ng chựm, dung dch chy cỏc ng truyn nhit, hi t c a vo bung t un núng dung dch Nc ngng c a phũng t bng ca thỏo nc ngng Dung mụi bc hi lờn phũng bc gi l hi th, hi th trc ni cụ c c a qua b phn tỏch bt nhm hi lu phn dung dch bc hi theo hi th qua bt Hi th ni c lm hi t cho ni Dung dch t ni t di chuyn sang ni th cú s chờnh lch ỏp sut lm vic gia cỏc ni, ỏp sut ni sau nh hn ỏp sut ni trc Nhit ca ni trc ỏn mụn QT&TB GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN ln hn nhit ca ni sau, ú dung dch i vo ni cú nhit cao hn nhit sụi, kt qu l dung dch c lm lnh, lng nhit ny s lm bc hi thờm mt lng dung mụi gi l quỏ trỡnh t bc hi Nhng dung dch i vo ni u cú nhit thp hn nhit sụi ca dung dch ú cn phi tiờu tn thờm lng hi t un núng dung dch Vỡ vy cụ c xuụi chiu dung dch trc a vo ni u c un núng s b Dung dch sn phm ni c a vo thựng cha sn phm (9) Hi th bc ni th c a vo thit b ngng t barụmet (10) Trong thit b ngng t nc lm lnh t trờn i xung, hi cn ngng i t di i lờn, õy hi c ngng t li thnh lng chy qua ng baromet ngoi, cũn khớ khụng ngng i qua thit b thu hi bt ri vo bm hỳt chõn khụng (12) Dung dch c i phn di phũng bc dng sn phm, cũn phn ln li chy qua ng tun hon ngoi v trn ln vi dung dch u i qua phũng t ca thit b cụ c (6, 7) ỏn mụn QT&TB GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN II- TINH TOAN THIấT BI CHINH - Thụng sụ ban õu: - Dung dich cụ c: NaOH - Nụng ụ õu (xd) : 12 % - Nụng ụ cuụi (xc) : 30 % - Ap suõt hi ụt nụi I: 4,8 at - Ap suõt hi ngng tu : 0,28 at - Nng suõt san phõm Gd = 13600 Kg/h - Chiờu cao ụng gia nhiờt: H = m - Phng trinh cõn bng võt liờu Gd.xd = Gc.xc Trong o: Gd , Gc lng dung dich ban õu (vao) va cuụi cung (ra) [Kg/h] xd , xc - nụng ụ õu, cuụi cua dung dich [% khụi lng] Gc = = 13600.12 = 5440 (kg/h) 30 - Lng hi th bục khoi hờ thụng T cụng thc: Gd = Gc + W W - lng hi th cua toan hờ thụng (kg/h) W = Gd - Gc = 13600 5440 = 8160 (kg/h) - Lng hi th bục khoi mụi nụi Ta co: WI + WII = W Chon ti sụ gia hi th bục lờn t nụi I va nụi II la: = 1,036 WI +1,036.WI = W = 8160 (kg/h) WI = 4007,86 (kg/h) ; WII = 4152,14 (kg/h) - Nụng ụ cuụi cua dung dich khoi mụi nụi - Nụng ụ cuụi cua dung dich khoi nụi I: 13600.12 xc = = 13600 4007,86 = 17,01 % - Nụng ụ cuụi cua dung dich khoi nụi II: ỏn mụn QT&TB GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN 13600.12 xc = = 13600 4007,86 4152,14 = 30 % - Ap suõt chung cua hờ thụng, ap suõt, nhiờt ụ hi ụt, hi th cua mụi nụi: - Hiờu sụ ap suõt cua ca hờ thụng cụ c: Theo bai ap suõt ngng tu la: Png = 0,28 at Ap suõt hi ụt nụi I la: P1 = 4,8 at Khi o hiờu sụ ap suõt cua ca hờ thụng cụ c la: Pt = P1 - Png = 4,8 - 0,28 = 4,52 (at) Chon ti sụ phõn phụi ap suõt gia cac nụi la: = 2,07483 P1 + P2 = Pt = 4,52 at Mt khac: P1 = 3,05 at P2 = 1,47 at P1= P1 - P1 = 4,8 - 3,05 = 1,75 (at) Ap suõt hi th nụi I: Vi hờ thụng la hờ thụng cụ c nụi xuụi chiờu, hi th nụi I dung lam hi ụt nụi II nờn P1 = P2 Ap suõt hi th nụi II: P2= P2 - P2 = 1,75 - 1,47 = 0,28 (at) Da vao d kiờn trờn va ni suy theo STQTTB tõp I 314, 315 ta co bang sau: Loai Nụi I Nụi II Thap ngng tu P (at) t (oC) P (at) t (oC) Hi ụt 4,8 149,46 1,75 115,4 Hi th 1,75 115,4 0,28 66,9 P (at) t (oC) - Xac inh nhiờt ụ tụn thõt: - Tụn thõt nhiờt ụ tng cao ( ): Ap dung cụng thc cua Tisenco = o.f Trong o: o - tụn thõt nhiờt ụ sụi ca dung dch ln hn nhit sụi ca dung mụi ap ỏn mụn QT&TB 10 GV: V MINH KHễI H= SV : NGUYN TH THU HUYấN 4.2,8 = 1,393 (m) 3,14.1,6 Quy trũn H = 1,4 (m) 2.3 Chiu dy phũng bc: db = Dbb P 'b +C 2. b . P 'b CT s ( XIII.8 - 360) Trong ú: P'b= P1'.9,81.104 = 1,75.9,81.104 = 171675 (N/m2) C l h s hiu chnh b sung ph thuc mc n mũn ca mụi trng CT s (XIII.17 - 363), chn ging nh bung t, C = 1,4.10-3 (m) b = 132.10 (N/m2) : L h s bn hn, = 0,95 Vy: db = 1,6.171675 + 1,4.10 = 2,5.10-3 (m) 2.132.10 0,95 171675 Quy chun lờn db = (mm) *Kim tra ng sut: Vi ỏp sut th P0 = 1,5.Pb= 1,5.171675 = 257512,5 (N/m2) kt = [ Dbb + ( db C )].P0 2( db C ). kt = c 132.10 = = 183,33.106 (N/m2) (XIII.26 - 365 ) 1,2 1,2 [1,6 + (4 1,4).10 ].257512,5 = 83,54.106 (N/m2) 2.(4 1,4).10 3.0,95 Ta thy : kt = 83,54.106 < 183,33.106 Nờn chiu dy db = mm l tha 2.4 Chiu dy np bung bc: Chn loi np elip cú g,vt liu ch to l thộp X18H10T Chiu dy np bung bc tớnh theo cụng thc: dn = Dbb Pb D bb + C 3,8. b h K Pb 2.hb K CT s ( XIII.47 - 385) D bb Phi tha iu kin: 0,6 < 2.h 2,5 b Tra bng XIII.10 - - 382 ng vi Dbb= 1600 mm ta c hb= 400 mm = 0,4 m ỏn mụn QT&TB 56 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN Dbb 1600 = =2 2.hb 2.400 Pb : ỏp sut lm vic ca thit b, coi bng ỏp sut hi th ni Pb = P'1.9,81.104 = 1,75 9,81.104 = 171675 (N/m2) h : L h s bn hn ca thộp, h =0,95 d K: L bn ca ỏy,tớnh theo biu thc : K= 1- D bb Vi d l ng kớnh ng dn hi th Tớnh theo cụng thc : 4.W1 h d= Trong ú h : l lng riờng ca hi th ỏp sut P'1= 1,75 at ; h = 0,9543 (kg/m3) : L tc hi th, chn = 25 m/s d= 4.1,1121 = 0,244 (m) Quy chun d = 0,25 m = 250 mm 3,14.0,9543.25 0,25 Vy K = 1- 1,6 = 0,844 K D bb Kim tra iu kin 0,6 < 2.h 2,5 ta cú: b D K 0,844 = = 1,41 < bb = < 2,5 0,6 0,6 2.hb D P ó tha D bb b bb dn = 3,8. K P 2.h + C b h b b = 1,6.171675 + 1,4.10 = 2,77.10-3 (m) 3,8.132.10 0,95.0,844 171675 dn - C = 1,37.10-3 < 10 mm Nờn ta phi thờm mm vo C Vy chiu dy np bung bc tớnh toỏn c: dn = 2,77 + = 4,77 (mm) Quy chun dn = mm *Kim tra ng sut: Vi ỏp sut th Pth = 1,5 Pb = 1,5.171675 = 257512,5 (N/m2) Phi tho món: th = [D ] + 2.hb ( db C ).10 Pth c 132.10 6 (N/m ) (XIII.49-2-387) = = 183 , 33 10 7,6.K h hb ( db C ).10 1,2 1,2 bb ỏn mụn QT&TB 57 GV: V MINH KHễI th = SV : NGUYN TH THU HUYấN [1,6 + 2.0,4.(5 3,4).10 ].257512,5 = 169,12.106 (N/m2) 7,6.0,844.0,95.0,4.(5 3,4).10 Ta thy: th = 169,12.106 < 183,33.106 (N/m2) Chiu dy dn = mm l chp nhn c * Tra bớch lp np vo thõn bung bc: - ng kớnh Dtr= 1600 (mm), ỏp sut lm vic qui chun 0,3.10 (N/m2), tra bng ( XIII.27, STQTTB T2-422) : P.106 Dtr N/m2 (mm) 0,3 1600 D Db (mm) (mm) 1750 1700 Kớch thc ni D1 D0 (mm) 1660 (mm) 1613 Kiu Bu lụng db Z (mm) M24 (b) 40 bớch h (mm) 35 2.5 Tớnh ỏy hỡnh nún: Pb l ỏp sut lm vic ca thit b, Pb = P'1= 171675 (N/m2) > 7.104 (N/m2) v cht lng ớt nht ta chn ỏy hỡnh nún ct cú g vi gúc ỏy : = 450, vt liu ch to l thộp X18H10T R Vi yu t hỡnh dng = 450 v D = 0,15 da vo th (XIII.15a-2-400) bb ta tỡm c y = 1,37 + Chiu dy ỏy tớnh theo cụng thc (XIII.52-2-399): dn = Dbb Pb y +C 2. b h Vi C l h s b sung, C = C + C2 + C3 CT s (XIII.17-2-363) Khi tớnh ỏy hỡnh nún ct ta chn C3 = 0,6 mm , theo (XIII.52-2-399): C = + + 0,6 = 1,6 mm dn = 1,6.171675.1,37 + 1,6.10 = 3,1.10-3 (m) 2.132.10 0,95 Quy chun dn = mm + Chiu dy ỏy tớnh theo cụng thc ( XIII.53-2-399): ỏn mụn QT&TB 58 GV: V MINH KHễI dn = SV : NGUYN TH THU HUYấN D'.Pb +C cos ( b h Pb ) Vi D' = 0,5.[ Dbb 2.R (1 cos ) + d TH ] = 0,5.[1,6 2.0,24.(1 - cos450)+0] = 0,762 (m) dn = 0,762.171675 + 1,6 10-3 = 2,34.10-3 cos 45 (132.10 6.0,95 171675) (m) Kt qu ny nh hn so vi tớnh theo cụng thc XIII.52 nờn kt qu ta ly theo cụng thc XIII.52 * Kim tra ng sut: Vi ỏp sut th Pth = 257512,5 (N/m2) Vi iu kin: th = Dbb Pth y c 1,2 2.( dn C ). h th = 1,6.257512,5.1,37 = 87,38.106 < 183,33.106 (N/m2) 2.(5 1,6).10 3.0,95 (N/m2) (XIII.54 - 2- 399) Vy chiu dy ỏy hỡnh nún dn = mm l chp nhn c Khi hn ỏy cú g vo thõn bung bc phi chỳ ý cho khong cỏch t tõm ng hn n ch bt u un g cú kớch thc khụng nh hn dn + = 15 (mm) [ Trang 398 - 2] Mt s chi tit khỏc: 3.1 Tớnh kớch thc cỏc ng dn: Cụng thc chung: d= V 0,785. 3.1.1 ng kớnh ng dn hi t vo: (Ni th nht ) = V 0,785. = D 0,785.. h vi D V= h D : L lng hi t vo ni I, ta c D = 4354,5 kg/h = 1,2096 (kg/s) h : L lng riờng hi t ỏp sut P1 = 4,8 at, Tra bng ( I.251 - - 315) ta c h = 2,515 kg/m3 ỏn mụn QT&TB 59 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN : L tc hi t,chn = 30 m/s = 1,2096 = 0,143 (m) 0,785.30.2,515 Quy chun d0 = 150 mm Chiu di ng ni: l = 130 mm (XIII.32-2-434) Tra bng (XIII.26-2-414),bớch ni ng dn hi t vi h thng ng dn bờn ngoi: Py.106 N/m2 Dy (mm) Dn (mm) D (mm) Kớch thc ni D1 D (mm) (mm) Bu lụng Kiu db Z bớch (mm) (cỏi) h(mm) 0,6 150 159 260 225 202 M16 20 ng kớnh ng dn hi t vo ni bng ng kớnh ng thoỏt hi th ni th nht 3.1.2 ng dn dung dch vo: dtr = V 0,785. Gd Vi V= dd dtr = Gd 0,785.. dd Gd : Khi lng dung dch u vo, Gd = 3,78 kg/s dd : L lng riờng ca dung dch u vo, dd = 1092,8 kg/m3 : Vn tc dung dch chy ng, vi cht lng ớt nht ta chn = 2,0 m/s dtr = 3,78 = 0,047 (m) = 47 mm 0,785.2,0.1092,8 Quy chun lờn dtr= 50 mm Chiu di ng ni: l = 100 mm (XIII.32-2-434) Bng ( XIII.26-2-412 ), bớch ni ng dn dung dch vi h thng dn bờn ngoi: Py.106 Dy N/m2 (mm) 0,6 50 Kớch thc ni Dn D D0 D1 (mm) (mm) (mm) (mm) 57 140 110 90 Kiu Bu lụng db Z (mm) M12 (cỏi) bớch h(mm) 16 3.1.3 ng dn hi th ra: Chn = 30 m/s; h = 0,9543 (kg/m3) Ni I: d1 = W1 0,785.. h ỏn mụn QT&TB = 1,1121 = 0,222 (m) 0,785.30.0,9543 60 GV: V MINH KHễI Ni II: d2 = SV : NGUYN TH THU HUYấN Gd W1 0,785.. h = 3,78 1,1121 = 0,345 (m) 0,785.30.0,9543 Quy chun dtr= 350 mm Chiu di ng ni: l = 150 mm (XIII.32-2-434) Tra bng (XIII.26-2-416) ,bớch ni ng dn hi vi h thng dn bờn ngoi: Kớch thc ni Py.10 N/m2 Dy Dn D D0 D1 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) 0,25 350 377 485 445 415 Kiu Bu lụng db Z bớch (mm) (cỏi) M20 12 h(mm) 22 3.1.4 ng dn dung dch Vỡ cht lng cú nng cao hn nờn nht cao hn nờn ta chn tc cht lng l = 1,2 m/s Gd W1 0,785.. dd dtr = = 3,78 1,1121 = 0,047 mm 0,785.1,2.1268,22 ( ddra tra iu kin: xc2= 30 %; t0s2 = 91,88 0C ddra = 1268,22 kg/m3) Quy chun dtr = 50 mm Chiu di ng ni: l = 100 mm (XIII.32-2-434) Bng ( XIII.26-2-412 ), bớch ni ng dn dung dch vi h thng dn bờn ngoi: Py.106 Dy N/m2 (mm) 0,25 50 Kớch thc ni Dn D D0 D1 (mm) (mm) (mm) (mm) 57 140 110 90 Kiu Bu lụng db Z (mm) M12 (cỏi) bớch h(mm) 12 3.1.5 ng thao nc ngng: Vỡ nc ngng l cht lng ớt nht nờn ta chn = 1,5 m/s Coi lng nc ngng bng lng hi t, tc l : D V= nc nc : L lng riờng ca nc ngng, tra bng s liu = T1 = 149,46 0C = 938,7 kg/m3 (Ni suy theo bng I.249-1-311) nc ỏn mụn QT&TB 61 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN D 0,785.. nc dtr = = 1,2096 = 0,033 (m) 0,785.1,5.938,7 Quy chun dtr = 50 mm Chiu di ng ni: l = 100 mm (XIII.32-2-434) Tra bng ( XIII.26-2-412 ), bớch ni ng dn dung dch vi h thng dn bờn ngoi: Py.106 Dy N/m2 (mm) 0,6 50 Kớch thc ni Dn D D0 D1 (mm) (mm) (mm) (mm) 57 140 110 90 Kiu Bu lụng db Z (mm) M12 (cỏi) bớch h(mm) 16 3.2- Tớnh v chn tai treo: Trong cụng nghip, thit b cụ c thng c t trờn cao, ú phi cú tai treo Khi lng ni th thy lc: Gtl = Gnk + Gnd [5-24] Trong ú, Gnk : Khi lng ni khụng, [N] Gnd : Khi lng nc c y ni, [N] * tớnh lng ni khụng, cn tớnh lng ca cỏc b phn ch yu sau: Khi lng ỏy bung t Khi lng thõn bung t Khi lng bớch ni ỏy vi thõn bung t Khi lng thõn bung bc Khi lng np bung bc Khi lng bớch ni thõn bung bc v np Khi lng li ng Khi lng cỏc ng truyn nhit Khi lng phn nún ct ni thõn ỏn mụn QT&TB 62 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN 3.2.1: Khi lng ỏy bung t (m1): - Chiu dy: = mm - Chiu cao g: h = 40 mm - ng kớnh bung t: D = 1200 mm Tra bng XIII.11-2-384 ta cú: m1 = 106 [kg] m2 = .V 3.2.2: Khi lng thõn bung t (m2): : Khi lng riờng thộp X18H10T, = 7850 kg/m3 V : Th tớch phn vt liu ch to thõn bung t V= ( Dn2 - D2tr) H H: chiu cao thõn bung t coi bng chiu cao ng truyn nhit = m Dtr,Dn: L ng kớnh v ngoai ca bung t Dtr = 1,2 m ; Dn = 1,2+ 2.0,005 = 1,21 m m2 = 7850.( 1,212 1,2 ) = 594,04 (kg) 3.2.3: Khi lng bớch ni vi phn ỏy elipv thõn bung bc (m3): m3 = 4..V Vi: V = ( D D Z d b ).h D, Do, Z, db, h: l cỏc kớch thc ca bớch, l lp bulụng ó tra bng s liu trờn V= Vy (1,35 1,213 32.(24.10 ) ).0,03 = 0,00784 , [m3] m3 = V = 4.7850.0,00784 = 246,2 [kg] 3.2.4: Khi lng li ng (m4): m4 = V V = ( D n.d n2 2.DTH ) : Chiu dy li ng, D: ng kớnh bung t, m dn: ng kớnh ngoi ng truyn nhit, m n : S ng truyn nhit ỏn mụn QT&TB = 14.10-3 [m] D = 1,2 [m] dn = 0,036 [m] n = 367 ng 63 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN V = 14.10 (1,2 367.0,036 ) = 0,0106 m4 = 2.7850.0,0106 = 166,4 Vy [m3] [kg] 3.2.5: Khi lng ca ng truyn nhit: m5 = n.V ú: V= (d n d tr ).H H : Chiu cao ng truyn nhit, m H = [m] dn: ng kớnh ngoi ng truyn nhit, m dn = 0,036 [m] dtr: ng kớnh ng truyn nhit, m dtr = 0,032 [m] Vtrn = (0,036 0,032 ).4 = 0,000853 [m3] m5 = 7850.367.0,000853 = 2457,45 [kg] Vy: 3.2.6: Khi lng phn cụn thu t ỉ1600 v ỉ1200 (m6): m6 = V * Phn cụn chuyn t ỉ1600 v ỉ1200 cú kớch thc h = 0,28 m, thõn dy mm ng kỡnh trung bỡnh l: 1600 + 1200 = 1400 (mm) V = (1,408 1,4 ).0,28 = 0,00494 (m3) m6 = 7850.0,00494 = 38,8 [kg] Vy: m7 = V 3.2.7: Khi lng thõn bung bc (m7): V= ( D nbb D trbb ).H bb Hbb : Chiu cao bung bc, m Dnbb: ng kớnh ngoi bung bc, m Dnbb = 1,608 [m] Dtrbb: ng kớnh bung bc, m Dtrbb = 1,6 [m] V = (1,6082 1,6 ).1,4 = 0,028 Vy Hbb = 1,4 [m] m7 = 7850.0,028 = 219,8 [m3] [kg] 3.2.8: Khi lng np bung bc (m8): ỏn mụn QT&TB 64 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN Kớch thc np bung bc: - Chiu dy: = mm - Chiu cao g: h = 25 mm - ng kớnh bung bc: D = 1600 mm Tra bng XIII.11-2-384 ta cú: m8 = 64,2 [kg] 3.2.9: Khi lng bớch ni thõn bung bc v np (m9): V= m9 = 2. V ( D D Z d b ).h D, Do, Z, db, h: l cỏc kớch thc ca bớch, l lp bulụng ó tra bng s liu trờn V= [ ] 1,75 1,6132 40.(24.10 ) 0,035 = 0,012 [m3] Vy: m9 = 2.7850.0,012 = 188,4 [kg] Cỏc ph kin kốm theo khỏc nh: bulụng, ng ni, ging mc tớnh thờm 100 kg => Khi lng ni thõn v thit b : Gnk = mi + 100 i =1 Gnk = 106 + 594,04 + 246,2 + 166,4 + 2457,45 + 38,8 + 219,8 + 64,2 + 188,4 +100 = 4181,3 [kg] = 4181,3.9,81 = 41018,6 (N) * Khi lng nc cha y ni: Gnd = g.V Vi V = 2 ( Dtrbb hb + Dtrb h ) + Vnc hb, h: chiu cao bung bc, bung t hb = 1,4 [m] h = 4,0 [m] Dtrbb, Dtrb : ng kớnh bung bc, bung t Dtrbb = 1,6 [m] Dtrb = 1,2 [m] ỏn mụn QT&TB 65 GV: V MINH KHễI V= SV : NGUYN TH THU HUYấN ( 1,6 2.1,4 + 1,2 2.4,0) = 7,335 (m ) Gnd = 1000.9,81.7,335 = 71956,74 [N] T ú ta cú: * Khi lng ni th thy lc: Gtl = Gnk + Gnd = 41018,6 + 71956,74 = 112975,34 [N] * Chn s tai treo l: tai treo Ti trng trờn tai treo l: G= Gtl 112975,34 = = 28243,8 4 [N] Tra bng XIII.36-2-438 chn kớch thc tai treo tng ng Ti trng cho phộp trờn mt tai treo G.104 N Khi lng tai treo Kg 4,0 B mt F.104 m2 7,35 Ti trng cho phộp lờn b mt q.10-6 N/m2 297 1,34 L B B1 H S l mm 190 160 170 280 10 80 a d 25 30 3.3 Chn kớnh quan sỏt: Vi thit b cụ c cn quan sỏt s sụi nờn ta cn lp kớnh quan sỏt ti bung bc Vỡ thit b lm vic ỏp sut nh hn at, nờn ta chn vt liu ch to kớnh quan sỏt l thy tinh Silicat, chiu dy l 15 mm v ng kớnh 200 mm Tra bng ( XIII.26-2-414), bớch lp kớnh quan sỏt, lm bng kim loi en: Py.106 Dy N/m2 (mm) 0,25 200 Dn D (mm) (mm) 219 290 Kớch thc ni D0 D1 (mm) 255 (mm) 232 Kiu Bu lụng db Z (mm) M16 (cỏi) bớch h (mm) 16 3.4 Tớnh b dy lp cỏch nhit: Tớnh theo cụng thc ( V.37-2-41): cn = 2,8 d 21, 1,35 t t12,3 q11,5 ỏn mụn QT&TB Trong ú: 66 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN d2 : ng kớnh ngoi ca thit b cn cỏch nhit, (chn l bung t D tr= 1210 mm) : h s dn nhit ca cht cỏch nhit, chn cht cỏch nhit l loi Bụng xi cỏch nhit, tra bng ( I.126-1-128) nhit khong 100 0C thỡ =0,0692 W/m. tT2: nhit dung dch hoc hi bóo hũa Trong trng hp ny ta chn bng nhit hi t ni = 149,46 0C q1 : Nhit tn tht tớnh theo 1m chiu di thit b Tra bng (V.7-2-42) vi qui c nhit khụng khớ l 250C Tra thụng s ng kớnh ngoi lp cỏch nhit 1020 mm, nhit cht ti nhit l 1500C ta c q1 = 483 ( W/m) Thay vo ta c: 1, 1, 35 1, cn = 2,8 1210 0,06921,5 149,46 = 24,1 (mm) 483 Lam tron cn = 25 mm TểM TT CC THễNG S K THUT CA QU TRèNH TNH C KH: Bung t: ng kớnh trong: Dtr= 1200 mm Chiu cao : H= 4000 mm Chiu dy: bd = mm S ng truyn nhit: n= 367 ng; sp xp hỡnh lc giỏc u; dtr= 0,032 mm; dn= 0,036 mm Chiu dy li ng: = 14 mm ỏy elip cú g chiu dy e = mm Bung bc: ng kớnh trong: Db= 1600 mm Chiu cao: Hbb= 1400 mm Chiu dy: bb = mm ỏn mụn QT&TB 67 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN Np elip cú g chiu dy e = mm Phn cụn ng kớnh D1600/D1200 (gúc = 450) chiu dy nc = mm; ễng dn: Hi t vo: Ni dtr1= 150 mm; l = 130 mm Hi th ra: dtr2= 350 mm; l =150 mm Dung dch vo: dtr3= 50 mm; l =100 mm Dung dch ra: dtr4= 50 mm; l =100 mm Thỏo nc ngng bung t : dtr5 = 50 mm; l =100 mm ng tun hon: ng kớnh ỉ200 V - KT LUN CHUNG -Sau mt thi gian c gng tỡm, c, tra cu mt s ti liu tham kho, cựng vi s giỳp tn tỡnh ca thy, cụ giỏo b mụn Quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht v thc phm, em ó hon thnh nhim v thit k c giao Qua quỏ trỡnh tin hnh ny, em ó rỳt c mt s nhn xột sau: - Vic thit k v tớnh toỏn mt h thng cụ c l vic lm phc tp, t m v lõu di Nú khụng nhng yờu cu ngi thit k phi cú nhng kin thc thc s sõu v quỏ trỡnh cụ c m cũn phi bit v mt s lnh vc khỏc nh: cu to cỏc thit b ph khỏc, cỏc quy nh bn v k thut, - Cỏc cụng thc tớnh toỏn khụng cũn gũ bú nh nhng mụn hc khỏc m c m rng da trờn cỏc gi thit v iu kin, ch lm vic ca thit b Bi tớnh toỏn, ngi thit k ó tớnh toỏn n mt s nh hng ca iu kin thc t, nờn em vo hot ng, h thng s lm vic n nh - Khụng ch cú vy, vic thit k ỏn mụn hc quỏ trỡnh thit b ny cũn giỳp em cng c thờm nhng kin thc v quỏ trỡnh cụ c núi riờng v cỏc quỏ trỡnh khỏc núi chung; nõng cao k nng tra cu, tớnh toỏn, x lý s liu; bit cỏch trỡnh bay theo phong khoa hc v nhỡn nhn mt cỏch cú h thng ỏn mụn QT&TB 68 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN - Vic thit k ỏn mụn hc Quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht v thc phm l mt c hi cho sinh viờn ngnh húa núi chung v bn thõn em núi riờng lm quen vi cụng vic ca mt k s húa cht - hon thnh nhim v thit k c giao, em xin chõn thnh cm n Thy hng dn ỏn b mụn Quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht v thc phm ó cung cp cho em nhng kin thc c bn v cỏc quỏ trỡnh v thit b ch yu va thõy cung trc tip hng dn em quỏ trỡnh thit k ỏn ny - Mc dự ó c gng hon thnh tt nhim v, xong s hn ch v ti liu, hn ch v kh nng nhn thc cng nh kinh nghim thc t, nờn s khụng trỏnh nhng thiu sút quỏ trỡnh thit k Em mong c cỏc thy cụ xem xột v ch dn bn ỏn ca em c hon thin hn Em xin chõn thnh cm n ! H Ni, ngy thỏng nm 2016 sinh viên thực đồ án ỏn mụn QT&TB 69 GV: V MINH KHễI SV : NGUYN TH THU HUYấN Tài liệu tham khảo 1, TS Phm Xuõn Ton, Cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht v thc phm, Tp 3, nh xut bn khoa hc v k thut 2, GS.TSKH Nguyn Bin, PGS.TS Vn i, KS Long Thanh Hựng, TS inh Vn Hunh, PGS.TS Nguyn Trng Khuụng, TS Phan Vn Thm, TS Phm Xuõn Ton, TS Trn Xoa , S tay cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht, Tp 1, nh xut bn khoa hc v k thut 3, GS.TSKH Nguyn Bin, PGS.TS Vn i, KS Long Thanh Hựng, TS inh Vn Hunh, PGS.TS Nguyn Trng Khuụng, TS Phan Vn Thm, TS Phm Xuõn Ton, TS Trn Xoa, S tay cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht, Tp 2, nh xut bn khoa hc v k thut 4, Nguyn c Hu, Trn Hu Qu, V k thut, B mụn Hỡnh v V k thut trng i hc Bỏch Khoa H Ni 5, GS.TSKH Nguyn Bin, Cỏc quỏ trỡnh v thit b cụng ngh húa cht v thc phm, Tp 1, nh xut bn khoa hoc v k thut ỏn mụn QT&TB 70