ccat acid aceticnuocmam xuyen lo nAZjl 20130411034424 16282

1ĐAMH Quá Trình Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ MỤC LỤC trang 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I : TỔNG QUAN I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT Phương pháp chưng cất Thiết bị chưng cất: II GIỚI THIỆU SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU Acid axetic Nước Hỗn hợp Acid axetic – Nước III CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT HỆ ACID AXETIC– NƯỚC CHƯƠNG II : CÂN BẰNG VẬT CHẤT I CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU II XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM ĐÁY III XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU THÍCH HỢP Tỉ số hoàn lưu tối thiểu Tỉ số hoàn lưu thích hợp IV PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC – SỐ MÂM LÝ THUYẾT Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn cất Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng Số mâm lý thuyết V XÁC ĐỊNH SỐ MÂM THỰC TẾ CHƯƠNG III :TÍNH TOÁN –THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT I ĐƯỜNG KÍNH THÁP Đường kính đoạn cất Đường kính đoạn chưng II MÂM LỖ – TRỞ LỰC CỦA MÂM Cấu tạo mâm lỗ Độ giảm áp pha khí qua mâm Kiểm tra ngập lụt tháp hoạt độngO( III TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CỦA THÁP Bề dày thân tháp : Đáy nắp thiết bị : Bích ghép thân, đáy nắp : Đường kính ống dẫn – Bích ghép ống dẫn : 5ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Tai treo chân đỡ: CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT- THIẾT BỊ PHỤ I CÁC THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy Thiết bị trao đổi nhiệt nhập liệu sản phẩm đáy Thiết gia nhiệt nhập liệu II TÍNH BẢO ÔN CỦA THIẾT BỊ III TÍNH TOÁN BƠM NHẬP LIỆU Tính chiều cao bồn cao vị Chọn bơm CHƯƠNG V : GIÁ THÀNH THIẾT BỊ I TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH CỦA THIẾT BỊ II KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 60 61 62 63 64 65 66 9ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 10 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ LỜI MỞ ĐẦU Một ngành có đóng góp to lớn đến ngành công nghiệp nước ta nói riêng giới nói chung, ngành công nghiệp hóa học Đặc biệt ngành hóa chất Hiện nay, nhiều ngành sản suất hóa học sử dụng sản phẩm hóa học, nhu cầu sử dụng nguyên liệu sản phẩm có độ tinh khiết cao phải phù hợp với quy trình sản suất nhu cầu sử dụng Ngày nay, phương pháp sử dụng để nâng cao độ tinh khiết: trích ly, chưng cất, cô đặc, hấp thu… Tùy theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà ta có lựa chọn phương pháp thích hợp Đối với hệ acid axetic- Nước cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho acid axetic Đồ án môn học Quá trình Thiết bị môn học mang tính tổng hợp trình học tập kỹ sư hoá- thự c phẩm tương lai Môn học giúp sinh viên giải nhiệm vụ tính toán cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành thiết bị sản xuất hoá chất - thực phẩm Đây bước để sinh viên vận dụng kiến thức học nhiều môn học vào giải vấn đề kỹ thuật thực tế cách tổng hợp Nhiệm vụ ĐAMH thiết kế tháp chưng cất hệ acid axetic - Nước hoạt động liên tục với nâng suất nhập liệu : 5m3/h có nồng độ 8% mol acid axetic ,thu sản phẩm đỉnh có nồng độ 0.5% mol acid axetic với nồng độ dung dịch đáy acid axetic 30% Em chân thành cảm ơn quí thầy cô môn Máy & Thiết Bị, bạn sinh viên giúp em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, trình hoàn thành đồ án sai sót, em mong quí thầy cô góp ý, dẫn 13ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 14 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ CHƯƠNG I : TỔNG QUAN I LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT: Phương pháp chưng cất : Chưng cất qua trình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành cấu tử riêng biệt dựa vào khác độ bay chúng (hay nhiệt độ sôi khác áp suất), cách lặp lặp lại nhiều lần trình bay - ngưng tụ, vật chất từ pha lỏng vào pha ngược lại Khác với cô đặc, chưng cất trình dung môi chất tan bay hơi, cô đặc trình có dung môi bay Khi chưng cất ta thu nhiều cấu tử thường cấu tử thu nhiêu sản phẩm Nếu xét hệ đơn giản có hệ cấu tử ta thu sản phẩm: sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm gồm cấu tử có độ bay lớn (nhiệt độ sôi nhỏ ), sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay bé(nhiệt độ sôi lớn) Đối với hệ acid axetic - nước sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm nước acid axetic , ngược lại sản phẩm đáy chủ yếu gồm acid axetic nước Các phương pháp chưng cất: phân loại theo: • Áp suất làm việc : chưng cất áp suất thấp, áp suất thường áp suất cao Nguyên tắc phương pháp dựa vào nhiệt độ sôi cấu tử, nhiệt độ sôi cấu tử cao ta giảm áp suất làm việc để giảm nhiệt độ sôi cấu tử • Nguyên lý làm việc: liên tục, gián đoạn(chưng đơn giản) liên tục * Chưng cất đơn giản(gián đoạn): phương pháp đuợc sử dụng trường hợp sau: + Khi nhiệt độ sôi cấu tử khác xa + Không đòi hỏi sản phẩm có độ tinh khiết cao + Tách hỗn hợp lỏng khỏi tạp chất không bay + Tách sơ hỗn hợp nhiều cấu tử * Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) trình thực liên tục, nghịch dòng, nhều đoạn • Phương pháp cấp nhiệt đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp nước: thường áp dụng trường hợp chất tách không tan nước Vậy: hệ acid axetic – Nước, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp nồi đun áp suất thường 17ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Thiết bị chưng cất: Trong sản xuất thường sử dụng nhiều loại tháp chúng có yêu cầu diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn ,điều phụ thuộc vào độ phân tán lưu chất vaò lưu chất Tháp chưng cất phong phú kích cỡ ứng dụng ,các tháp lớn thường ứng dụng công nghiệp lọc hoá dầu Kích thước tháp : đường kính tháp chiều cao tháp tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí tháp độ tinh khiết sản phẩm Ta khảo sát loại tháp chưng cất thường dùng tháp mâm tháp chêm • Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía có gắn mâm có cấu tạo khác để chia thân tháp thành đoạn nhau, mâm pha lỏng pha đựơc cho tiếp xúc với Tùy theo cấu tạo đĩa, ta có: * Tháp mâm chóp : mâm có chóp dạng tròn hay dạng khác,có rãnh xung quanh để pha khí qua va ống chảy chuyền có hình tron * Tháp mâm xuyên lỗ: mâm bố trí lỗ có đường kính 3-12mm bố trí đỉnh tam giác,bước lổ 2,5 đến lần đường kính • Tháp chêm(tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn nối với mặt bích hay hàn Vật chêm cho vào tháp theo hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự • So sánh ưu nhược điểm loại tháp : Tháp chêm Ưu điểm: Nhược điểm: - Đơn giản - Trở lực thấp Tháp mâm xuyên lo - Hiệu suất tương đối cao - Hoạt động ổn định - Làm việc với chất lỏng bẩn Tháp mâm chóp - Hiệu suất cao - Hoạt động ổn định - Hiệu suất thấp - Trở lực cao - Cấu tạo phức tạp 164 - Độ ổn định 18 - Yêu cầu lắp đặt khắt khe -> lắp đĩa thật phẳng - Trở lực lớn 21ĐAMH Quá Trình Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ 165 22 25ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 26 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 27 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Nhận xét: tháp mâm xuyên lỗ trạng thái trung gian tháp chêm tháp mâm chóp Nên ta chọn tháp chưng cất tháp mâm xuyên lỗ Vậy: Chưng cất hệ acid axetic - Nước ta dùng tháp mâm xuyên lỗ hoạt động liên tục áp suất thường, cấp nhiệt gián tiếp đáy tháp II GIỚI THIỆU SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU : Nguyên liệu hỗn hợp acid axetic - Nước Etanol: (Còn gọi rượu etylic , cồn êtylic hay cồn thực phẩm) Etanol có công thức phân tử: CH3-CH2-OH, khối lượng phân tử: 46 đvC Là chất lỏng có mùi đặc trưng, không độc, tan nhiều nước • Một số thông số vật lý nhiệt động etanol: + Nhiệt độ sôi 760(mmHg): 78.3oC + Khối lượng riêng: d420 = 810 (Kg/m3) • Tính chất hóa học: Tất phản ứng hoá học xảy nhóm hydroxyl (-OH) etanol thể tính chất hoá học * Phản ứng hydro nhóm hydroxyl: CH3-CH2-OH CH3-CH2-O- + H+ −18 Hằng số phân ly etanol: K CH −CH −OH = 10 , etanol chất trung tính + Tính acid rượu thể qua phản ứng với kim loại kiềm, Natri hydrua(NaH), Natri amid(NaNH2): CH3-CH2-OH + NaH CH3-CH2-ONa + H2 Natri etylat −14 Do K CH −CH −OH < K H O = 10 : tính acid rượu nhỏ tính acid nước, nên muối Natri etylat tan nước bị thuỷ phân thành rượu trở lại + Tác dụng với acid tạo ester: Rượu etanol có tính bazơ tương đương với nước Khi rượu tác dụng với acid vô H2SO4, HNO3 acid hữu tạo ester Lạnh CH3-CH2-OH + HO-SO3-H CH3-CH2O-SO3-H + H2O 3 2 H CH3-CH2O-H + HO-CO-CH3 CH3-COO-C2H5 + H2O * Phản ứng nhóm hydroxyl: + Tác dụng với HX: CH3-CH2-OH + HX CH3-CH2-X + H2O + Tác dụng với Triclo Phốt pho: CH3-CH2-OH + PCl3 CH3-CH2-Cl + POCl + HCl + + Tác dụng với NH3: CH3-CH2-OH + NH3 + Phản ứng tạo eter tách loại nước: 2CH3-CH2-OH CH3-CH2-OH H2SO4 >150oC H2SO4 >150oC Al2O3 to (CH3-CH2)2O + CH2=CH2 + H2O C2H5-NH2 + H2O H2O 30ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 31 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 32 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ * Phản ứng hydro oxy hoá: CH3-CH2-OH Cu 200-300oC CH3-CHO + H2 • Ứng dụng: etanol có nhiều ứng dụng metanol, đóng vai trò quan trọng kinh tế quốc dân Nó nguyên liệu dùng để sản suất 150 mặt hàng khác ứng dụng rộng rãi ngành: công nghiệp nặng, y tế dược, quốc phòng, giao thông vận tải, dệt, chế biến gỗ nông nghiệp + Công nghiệp cao su tổng hợp + Động lực + Dung môi hữu cơ:pha sơn + Nguyên liệu + Rượu mùi + Dấm Nhiên liệu + Động lực + Thuốc trừ sâu + Thuốc súng không khói + Nhiên liệu hoả tiễn, bom bay Etano l + Đồ nhựa + Keo dán + Hương liệu + Thuốc nhuộm + Tơ nhân tạo + Sát trùng + Sơn Sơ đồ tóm tắt+vịPhatríchcủa ngành công nghiệp ế thuetanol ốc + Vecni • Phương pháp điều chế: có nhiều phương pháp điều chế etanol: hydrat hoá etylen với xúc tác H2SO4; thuỷ phân dẫn xuất halogen ester etanol đun nóng với nước xúc tác dung dịch bazơ; hydro hoá aldyhyt acêtic; từ hợp chất kim… Trong công nghiệp, điều chế etanol phương pháp lên men từ nguồn tinh bột rỉ đường Những năm gần đây, nước ta công nghệ sản suất etanol chủ yếu sử dụng chủng nấm men Saccharomyses cerevisiae để lên men tinh bột: Nấm men C6H6O6 2C2H5OH + 2CO2 + 28 Kcal Zymaza Trong đó: 95% nguyên liệu chuyển thành etanol CO2 5% nguyên liệu chuyển thành sản phẩm phụ: glyxêrin, acid sucxinic, dầu fusel, metylic acid hữu cơ(lactic, butylic…) Nước: Trong điều kiện bình thường: nước chất lỏng không màu, không mùi, không vị khối nước dày có màu xanh nhạt Khi hóa rắn tồn dạng dạng tinh thể khác nhau: Khối lượng phân tử : 18 g / mol Khối lượng riêng d4 c : g / ml 35ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 36 256 257 258 259 260 261 262 263 264 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Nhiệt độ nóng chảy : 0C Nhiệt độ sôi : 1000 C Nước hợp chất chiếm phần lớn trái đất (3/4 diện tích trái đất nước biển) cần thiết cho sống Nước dung môi phân cực mạnh, có khả hoà tan nhiều chất dung môi quan trọng kỹ thuật hóa học Hỗn hợp Etanol – Nước: Ta có bảng thành phần lỏng (x) – (y) nhiệt độ sôi hỗn hợp Etanol Nước 760 mmHg: x(%phân mol) y(%phân mol) t(oC) 0 118 9.2 115 10 16.7 113 20 30.3 30 42.5 40 53 110.1 107.5 105.8 265 266 37 50 62.6 104 60 71.6 103 70 79.5 102.1 80 86.4 101 90 93 100 100 100.6 100 40ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 41 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 42 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ III CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT HỆ ETANOL – NƯỚC: Etanol chất lỏng tan vô hạn H2O, nhiệt độ sôi 78,30C 760mmHg, nhiệt độ sôi nước 100oC 760mmHg : cách biệt xa nên phương pháp hiệu để thu etanol có độ tinh khiết cao phương pháp chưng cất Trong trường hợp này, ta sử dụng phương pháp cô đặc cấu tử có khả bay hơi, không sử dụng phương pháp trích ly phương pháp hấp thụ phải đưa vào khoa để tách, làm cho trình phức tạp hay trình tách không hoàn toàn * Sơ đồ qui trình công nghệ chưng cất hệ Etanol – nước: Chú thích kí hiệu qui trình: Bồn chứa nguyên liệu Bơm Bồn cao vị Lưu lượng kế Thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy Thiết bị gia nhiệt nhập liệu Bẩy Tháp chưng cất Nhiệt kế 10 Ap kế 11 Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh 12 Nồi đun 13 Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 14 Bồn chứa sản phẩm đỉnh 15 Bồn chứa sản phẩm đáy 16 Bộ phận phân dòng 10 240ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 241 1466 1467 1468 1469 1470 1471 1472 t w1 + t w 72,1 + 55,087 = 63,594 oC = 2 Suy ra: ttbw = Các tính chất lý học dòng nhập liệu tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbw = 63,594 oC: + Nhiệt dung riêng: cR = 3,947 (KJ/kg.độ) + Độ nhớt động lực: µR = 0,6987.10-3 (N.s/m2) + Hệ số dẫn nhiệt: λR = 0,5479 (W/moK) c R µ R 3947.0,6987.10 −3 = Khi đó: Prw2 = = 5,033 λR 0,5479 1473 Từ (IV.19): qF = 1474 Kiểm tra sai số: 1475 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ 4822,267 (55,087 − 44,783) = 33174,028 (W/m2) , 25 5,033 qW − q F ε= qW = 33080,779 − 33174,028 33080,779 1476 Vậy: tw1 = 72,1oC tw2 = 55,087oC 1477 Khi đó: α W = 1478 1479 1480 1481 1482 1483 5258,569 = 4187,440 (W/m2.oC) 2,487 0, 25 4822,267 αF = = 3219,529 (W/m2.oC) 5,0330, 25 K= = 940,145 1 Từ (IV.18): (W/m2.oC) + + 3219,529 1944,444 4187,440 Từ (IV.17), bề mặt truyền nhiệt trung bình: Ftb = 35,701.1000 = 1,0813 (m2) 940,145.35,119 Suy chiều dài ống truyền nhiệt : L = 1,0813 = 14,965 0,025 + 0,021 (m) π 1484 Chọn: L = 18(m),(dự trữ khoảng 20%) 1485 Kiểm tra: 1486 1487 1488 1489 1490 1491 1492 1493 1494 1495 1496 242 =0,282% < 5%: thoả L 18 = = 857,14 > 50 εl = 1: thoả d tr 0,021 Vậy: thiết bị trao đổi nhiệt dòng nhập liệu thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 18(m), chia thành dãy, dãy dài (m) Thiết gia nhiệt nhập liệu : Chọn thiết bị gia nhiệt nhập liệu thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống Ong truyền nhiệt làm thép X18H10T, kích thước ống trong:25x2; kích thước ống ngoài: 38x2 Dòng nhập liệu ống 25x2 (ống trong) với nhiệt độ đầu: t”F =28oC ,nhiệt độ cuối: tF =86,5oC Chọn đốt nước at, ống 38x2(ống ngoài) Tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: 50 245ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 246 1497 1498 1499 1500 1501 1502 1503 1504 1505 1506 1507 1508 1509 1510 1511 1512 1513 1514 1515 1516 1517 1518 1519 1520 1521 1522 1523 1524 1525 1526 1527 1528 1529 247 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ + Nhiệt độ sôi: tsN = 100oC + An nhiệt ngưng tụ: rN = 2260 (KJ/kg) Các tính chất lý học dòng nhập liệu tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbF = t " F +t F =74,033oC: + Nhiệt dung riêng: cF = 3,968 (KJ/kg.độ) + Khối lượng riêng: ρF = 937,58 (Kg/m3) + Độ nhớt động lực: µF = 0,5786.10-3 (N.s/m2) + Hệ số dẫn nhiệt: λF = 0,5652 (W/moK) a Suất lượng nước cần dùng : Lượng nhiệt cần tải cung cấp cho dòng nhập liệu: Qc = 1000 GF cF.(tF – t”F) = 3,968.(86,5 -61,566)=27,484 (KW) 3600 3600 Suất lượng nước cần dùng: GhN = Qc 27,484 = = 0,0122 (Kg/s) rN 2260 b Xác định bề mặt truyền nhiệt : Bề mặt truyền nhiệt xác định theo phương trình truyền nhiệt: Ftb = Qt K ∆t log ,(m2) (IV.22) Với: + K : hệ số truyền nhiệt + ∆tlog : nhiệt độ trung bình logarit • Xác định ∆tlog : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: ∆t log = (100 − 61,566) − (100 − 86,5) = 23,832 o 100 − 61,566 ( K) Ln 100 − 86,5 • Xác định hệ số truyền nhiệt K: Hệ số truyền nhiệt K tính theo công thức: K= 1 + Σrt + αF αN ,(W/m2.oK) (IV.23) Với: + αF : hệ số cấp nhiệt dòng nhập liệu (W/m2.oK) + αN : hệ số cấp nhiệt nước (W/m2.oK) + ∑rt : nhiệt trở thành ống lớp cáu * Xác định hệ số cấp nhiệt dòng nhập liệu ống nhỏ: Vận tốc dòng nhập liệu ống ngoài: vF = GF 1000 = = 0,855 (m/s) 3600.ρ F π d ng 3600.937,58 π 0,0212 Chuẩn số Reynolds : v d ρ 0,855.0,009.937,58 Re F = F td F = = 2910841 > 104 : chế độ chảy µF 0,5786.10 −3 rối, công thức xác định chuẩn số Nusselt có dạng: 51 250ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 251 1530 1531 1532 1533 1534 1535 1536 1537 1538 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Nu F = 0,021.ε l Re F 1540 1541 1542 1543 1544 1545 1546 1547 1548 1549 1550 1551 1552 1553 1554 1555 1556 1557 1558 1559 1560 1561 252 PrF , 43 ( PrF 0, 25 ) Prw Trong đó: + εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReW tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ống:ReW=10360,42 ,chọn εl =1 + PrF : chuẩn số Prandlt dòng nhập liệu 74,033oC, nên c F µ F 3968.0,5786.10 −3 = PrF = = 4,062 λF 0,5652 Suy ra: Nu F = 249,521 Prw , 25 Hệ số cấp nhiệt dòng nhập liệu ống nhỏ: Nu F λ F 249,521.0,5652 6715,679 = = αF = d 0, 25 , 25 td 1539 ,8 Prw 0,009 Prw Nhiệt tải phía dòng nhập liệu: q F = α F (t w − t tbF ) = 6715,679 Prw 0, 25 (t w2 − 74,033) (W/m2) (IV.24) Với tw2 : nhiệt độ vách tiếp xúc với dòng nhập liệu (trong ống nhỏ) * Nhiệt tải qua thành ống lớp cáu: qt = t w1 − t w , (W/m2) Σrt Trong đó: + tw1 : nhiệt độ vách tiếp xúc với nước (ngoài ống nhỏ) δt + Σrt = + r1 + r2 λt Bề dày thành ống: δt = 2(mm) Hệ số dẫn nhiệt thép không gỉ: λt = 17,5 (W/moK) Nhiệt trở trung bình lớp bẩn ống với nước sạch: r1 = 1/5000 (m2.oK/W) Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đỉnh: r2 = 1/5000 (m2.oK/W) Suy ra: ∑rt = 1/1944,444 (m2.oK/W) Vậy: qt = 1944,444.(tw1-tw2) (IV.25) * Xác định hệ số cấp nhiệt nước ống nhỏ: Đường kính tương đương: dtd = Dtr –dng = 0,034- 0,025 = 0,009 (m) Hệ số cấp nhiệt nước xác định theo công thức:  rN αN= 0,725 A.  (t sN − t w1 ).d td 91,265 A = (100 − t w1 ) 0, 25    , 25  2260.1000   = 0,725 A.  (100 − t w1 ).0,009  , 25 Với: + A : hệ số phụ thuộc vào tính chất vật lý nước theo nhiệt độ, tra tài liệu tham khảo [2] Nhiệt tải phía nước: 52 255ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 256 1562 1563 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ q N = α N (t sN − t w1 ) = 91,265 A.(100 − t w1 ) 0,75 (W/m2) (IV.26) Chọn: tw1 = 97,44oC : 100 + 97,44 = 98,72oC ta tra A = 1564 Khi đó, nhiệt độ trung bình 1565 1566 1567 1568 178,36 Từ (IV.26): qN =91,265.178,36.(100 – 96,92)0,75 = 32944,407(W/m2) Xem nhiệt tải mát không đáng kể: qt = qW =32944,407 (W/m2) 1569 Từ (IV.25), ta có: tw2 = tw1- 1570 1571 1572 1573 1574 1575 1576 Suy ra: ttbw = Các tính chất lý học dòng nhập liệu tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbw = 88,969 oC: + Nhiệt dung riêng: cR = 4,0204 (KJ/kg.độ) + Độ nhớt động lực: µR = 0,4517.10-3 (N.s/m2) + Hệ số dẫn nhiệt: λR = 0,588 (W/moK) c R µ R 4,0204.0,4517.10 −3 = Khi đó: Prw2 = = 3,088 λR 0,588 1577 Từ (IV.24): qF = 1578 Kiểm tra sai số: 1579 1580 1581 1582 1583 1584 ε= 1587 6715,679 (80,497 − 74,033) = 32747,033 (W/m2) 3,088 0, 25 qN − q F qN = 32944,407 − 32747,033 32944,407714 91,265.178,36 = 12868,909 (W/m2.oC) (100 − 97,44) 0, 25 6715,679 αF = = 5066,063 (W/m2.oC) 3,088 0, 25 K= = 1266,810 1 Từ (IV.23): (W/m2.oC) + + 5066,063 1944,444 12868,909 Khi đó: α N = Từ (IV.22), bề mặt truyền nhiệt trung bình: Ftb = 27,484.1000 = 0,9103 (m2) 1266,81.23,832 Suy chiều dài ống truyền nhiệt : L = 0,9103 = 12,598 0,025 + 0,021 (m) π 1588 Chọn: L = 15(m),(dự trữ khoảng 20%) 1589 Kiểm tra: 257 =0,6% < 5%: thoả Vậy: tw1 = 97,44oC tw2 = 80,497oC 1585 1586 t w1 + t w 2 qt =80,497oC 1944,444 97,44 + 80,497 = 88,969 oC = L 15 = = 714,29 > 50 εl = 1: thoả d tr 0,021 53 260ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 261 1590 1591 1592 1593 1594 1595 1596 1597 1598 1599 1600 1601 1602 1603 1604 1605 1606 1607 1608 1609 1610 1611 1612 1613 1614 1615 1616 262 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Vậy: thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 15(m), chia thành 10 dãy, dãy dài 1,5 (m) II TÍNH BẢO ÔN CỦA THIẾT BỊ: Trong trình hoạt động tháp, tháp tiếp xúc với không khí nên nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh ngày lớn Để tháp hoạt động ổn định, với thông số thiết kế, ta phải tăng dần lượng đốt gia nhiệt cho nồi đun để tháp không bị nguội (nhất sản phẩm đỉnh, ảnh hưởng đến hiệu suất tháp) Khi đó, chi phí cho đốt tăng Để tháp không bị nguội mà không tăng chi phí đốt, ta thiết kế lớp cách nhiệt bao quanh thân tháp Chọn vật liệu cách nhiệt cho thân tháp amiăng có bề dày δa Tra tài liệu tham khảo [2], hệ số dẫn nhiệt amiăng λa = 0,151 (W/m.oK) Nhiệt lượng tổn thất môi trường xung quanh: Qm = 0,05.Qd = 0,05.265,148 = 13,2574 (KW) Nhiệt tải mát riêng: Qm λ a λ = (t v1 − t v ) = a ∆t v (W/m2) qm = (IV.27) f tb δ a δa Với: + tv1 : nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp xúc với bề mặt tháp + tv1 : nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp xúc với không khí + ∆tv : hiệu số nhiệt độ hai bề mặt lớp cách nhiệt Nhận thấy: qm = const, nên chọn ∆tv = ∆tmax = tđáy -tkk ,tkk = 28oC Suy ∆tv = 100 – 28 = 72oC + ftb : diện tích bề mặt trung bình tháp (kể lớp cách nhiệt) ftb = π.H.Dtb = π.H.(Dt + Sthân + δa) Từ (IV.27), ta có phương trình: 13,2574.1000 0,151 = 72 π 14,5.(0,500 + 0,003 + δ a ) δa Suy ra: δa = 0,0195(m) Vậy: chọn δa = 20 (mm) 54 265ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 266 1617 1618 1619 1620 1621 1622 1623 1624 1625 1626 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ III TÍNH TOÁN BƠM NHẬP LIỆU: Tính chiều cao bồn cao vị: Chọn đường kính ống dẫn nguyên liệu (nhập liệu): d = 50 (mm), độ nhám ống ε=0,1(mm) Các tính chất lý học dòng nhập liệu tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbF = t F + t'F = 57,25 oC: + Khối lượng riêng: ρF = 947,513 (Kg/m3) + Độ nhớt động lực: µF = 0,7978.10-3 (N.s/m2) Vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn: vF = QF 1000 = = 0,149 (m/s) 3600.ρ F π d 3600.947,513 π 0,05 1627 a Tổn thất đường ống dẫn: 1628  l1  vF h1 =  λ1 + Σξ1   d1  2.g 1629 1630 1631 1632 1633 1634 1635 1636 1637 (m) Với: + λ1 : hệ số ma sát đường ống + l1 : chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 20(m) + d1 : đường kính ống dẫn, d1 = d = 0,05(m) + ∑ξ1 : tổng hệ số tổn thất cục + vF : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn, vF = 0,149(m/s) * Xác định λ1 : Chuẩn số Reynolds dòng nhập liệu ống: v d ρ 0,149.0,05.947,513 Re1 = F F = = 8848,05 µF 0,7978.10 −3 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: 8 1638  50  d  + Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh1= 6.  = 6.  =7289,343 ε   0,1  1639 + Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: 9 1640 1641 1642 1643 1644 1645 1646 1647 1648 1649 1650 267  50  d  Ren1= 220.  = 220.  =23,9.104 ε   0,1  Suy ra: Regh1 < Re1< Ren1: khu vực chảy độ, (tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]): , 25  ε 100    = 0,0345 λ1= 0,1.1,46 +   d1 Re1  * Xác định ∑ξ1: Hệ số tổn thất dòng nhập liệu qua: + 10 chỗ uốn cong: ξu1=10.1,1 = 11 + van (van cầu): ξv1= 3.10 = 30 + lần đột thu: ξt1 = 0,5 + lần đột mở: ξm1 = + lưu lượng kế: ξl1 = (không đáng kể) 55 270ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 271 1651 1652 1653 1654 1655 1656 1657 1658 1659 1660 1661 1662 1663 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Suy ra: ∑ξ1 = ξu1 + ξv1 + ξt 1+ ξm1 + ξl1 = 42,5 20   0,149 , 0345 + 42 ,  Vậy:Tổn thất đường ống dẫn: h1=  =0,064(m) 0,05   2.9,81 b Tổn thất đường ống dẫn thiết bị trao đổi nhiệt:  v l h2 =  λ + Σξ   d2  2.g (m) Với: + λ2 : hệ số ma sát đường ống + l2 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 18(m) + d2 : đường kính ống dẫn, d2 = 0,021(m) + ∑ξ2 : tổng hệ số tổn thất cục + v2 : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn, v2 = 0,84(m/s) * Xác định λ2 : Chuẩn số Reynolds dòng nhập liệu:(xem lại mục IV.I.4) Re2= 15888,48 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: 8 1664  21  d  + Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh2= 6.  = 6.  =2704,68 ε   0,1  1665 + Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: 9 1666 1667 1668 1669 1670 1671 1672 1673 1674 1675 1676 1677  21  d  Ren2= 220.  = 220.  =90140,38 ε   0,1  Suy ra: Regh2 < Re2 < Ren2: khu vực chảy độ, (tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]): , 25  ε 100   = 0,0334 λ2= 0,1.1,46 +  d2 Re  * Xác định ∑ξ2: Hệ số tổn thất dòng nhập liệu qua: + 11 chỗ ống cong quay ngược: ξq2=11.2,2 = 24,2 + chỗ uốn cong: ξu2= 1,1 + lần co hẹp: ξc2 = 0,385  0,0212 + lần mở rộng: ξm2 = 1 − 0,05    = 0,6783  Suy ra: ∑ξ2 = ξu2 + ξq2 + ξc2+ ξm =26,363 Vậy:Tổn thất đường ống dẫn thiết bị trao đổi nhiệt: h2= 1678 18   0,84 + 26,363   0,0334 =1,978(m) 0,021   2.9,81 1679 c Tổn thất đường ống dẫn thiết bị gia nhiệt nhập liệu: 1680 1681 1682 272   v3 l3 h3 =  λ3 + Σξ   d3  2.g (m) Với: + λ3 : hệ số ma sát đường ống + l3 : chiều dài đường ống dẫn, l3 = 15(m) 56 275ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 276 1683 1684 1685 1686 1687 1688 1689 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ + d3 : đường kính ống dẫn, d3 = 0,021(m) + ∑ξ3 : tổng hệ số tổn thất cục + v3 : vận tốc dòng nhập liệu ống dẫn, v3 = 0,855(m/s) * Xác định λ3 : Chuẩn số Reynolds dòng nhập liệu:(xem lại mục IV.I.5) Re3= 29108,41 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: 8 1690  21  d  + Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh3= 6.  = 6.  =2704,68 ε   0,1  1691 + Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: 9  21  d  Ren3= 220.  = 220.  =90140,38 ε   0,1  1692 1695 Suy ra: Regh3 < Re3 < Ren3: khu vực chảy độ, (tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]): , 25  ε 100   = 0,0319 λ3= 0,1.1,46 + 1696 1697 1698 1699 1700 * Xác định ∑ξ3: Hệ số tổn thất dòng nhập liệu qua: + chỗ ống cong quay ngược: ξq3=9.2,2 = 19,8 + chỗ uốn cong: ξu3= 1,1 + lần co hẹp: ξc2 = 0,385 1693 1694 1701 1702 1703  1708 1710 1711 1712 1713 1714 1715 1716 277   = 0,6783  Suy ra: ∑ξ3 = ξu3 + ξq3 + ξc3+ ξm =21,963 Vậy:Tổn thất đường ống dẫn thiết bị gia nhiệt: h3= 15   0,855 + 21,963   0,0319 =1,667(m) 0,021   2.9,81 Chọn : + Mặt cắt (1-1) mặt thoáng chất lỏng bồn cao vị + Mặt cắt (2-2) mặt cắt vị trí nhập liệu tháp Ap dụng phương trình Bernolli cho (1-1) (2-2): z1 + 2 P1 P2 v v + = z2 + + +∑hf1-2 ρ F g ρ F g 2.g 2.g 1709 Re   0,0212 + lần mở rộng: ξm2 = 1 − 0,05  1704 1705 1706 1707 d3 P − P v − v1 hay z1 = z2 + + +∑hf1-2 ρ F g 2.g Với: + z1: độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất, hay xem chiều cao bồn cao vị Hcv = z1 + z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, hay xem chiều cao từ vị trí nhập liệu tới mặt đất: z2 = hchân đỡ + hnắp + (Nchưng+1) (h + δmâm ) = 0,145 + 0,15 + 11.(0,25 + 0,0018) = 3,0648 (m) + P1 : áp suất mặt thoáng (1-1), chọn P1 = at 57 280ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 281 1717 1718 1719 1720 1721 1722 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ + P2 : áp suất mặt thoáng (2-2) Xem ∆P=P2 –P1 =Ncất htl = 42 379,226 = 15927,492 (N/m2) + v1 : vận tốc mặt thoáng (1-1), xem v1 = 0(m/s) + v1 : vận tốc vị trí nhập liệu, v1 = vF = 0,149 (m/s) + ∑hf1-2 : tổng tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2): ∑hf1-2 = h1 + h2 + h3 = 0,064 + 1,978 + 1,667 = 3,709(m) 1723 15927,492 0,149 − + + 4,307 947,513.9,81 2.9,81 1724 =2,813 + 1725 1726 1727 = 8,489(m) 1728 1729 1730 1731 1732 1733 1734 1735 1736 1737 1738 1739 1740 1741 1742 1743 1744 1745 1746 1747 P − P v − v1 Vậy: Chiều cao bồn cao vị: Hcv = z2 + + +∑hf1-2 ρ F g 2.g Chọn Hcv = 10(m) Chọn bơm: Lưu lượng nhập liệu: VF = GF 1000 = = 1,055 (m3/h) ρ F 947,513 Chọn bơm có suất Qb = 1,2 (m3/h).Đường kính ống hút, ống đẩy 21(mm),nghĩa chọn ống 25x2 Các tính chất lý học dòng nhập liệu tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình t’F = 28 oC: + Khối lượng riêng: ρF = 964,2 (Kg/m3) + Độ nhớt động lực: µF = 1,772.10-3 (N.s/m2) Vận tốc dòng nhập liệu ống hút đẩy: vh = vd = 4.Qb 3600.π d h = 4.1,2 = 0,962(m/s) 3600.π ,0,0212 Tổng trở lực ống hút ống đẩy:  lh + ld  vh + Σξ h + Σξ d  hhd =  λ dh   2.g Với: + lh : chiều dài ống hút, chọn lh = 1,5 (m) + ld : chiều dài ống đẩy, chọn ld = 11,5 (m) + ∑ξh : tổng tổn thất cục ống hút + ∑ξd : tổng tổn thất cục ống đẩy + λ : hệ số ma sát ống hút ống đẩy * Xác định λ: Chuẩn số Reynolds dòng nhập liệu: v h d h ρ F 0,962.0,021.964,2 = Re= =10992,53 µF 1,772.10 −3 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: 8 1748  21  d  + Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh= 6. h  = 6.  =2704,68 ε   0,1  1749 + Chuẩn số Reynolds bắt đầu xuất vùng nhám: 282 58 285ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 286 1750 1751 1752 1753 1754 1755 1756 1757 1758 1759 1760 1761 1762 1763 1764 1765 1766 1767 1768 1769 1770 1771 1772 1773 1774 1775 1776 1777 1778 1779 1780 1781 1782 1783 287 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ d  Ren= 220. h  ε  9  21  = 220.  =90140,38  0,1  Suy ra: Regh < Re < Ren: khu vực chảy độ, (tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]):  ε 100  λ= 0,1.1,46 + d h Re   , 25 = 0,0356 * Xác định ∑ξh: Hệ số tổn thất cục ống hút qua: + van cầu: ξvh= 10 + lần vào miệng thu nhỏ: ξt = Suy ra: ∑ξh = ξvh + ξt =10,5 * Xác định ∑ξd: Hệ số tổn thất cục ống đẩy qua: + van cầu: ξvd= 10 + lần uốn góc: ξu =2.1,1 = 2,2 Suy ra: ∑ξh = ξvd + ξu =12,2 Vậy:Tổn thất ống hút ống đẩy:  hhd =  0,0356  1,5 + 11,5  0,962 + 10,5 + 12,2  =2,110(m) 0,021  2.9,81 Chọn : + Mặt cắt (1-1) mặt thoáng chất lỏng bồn chứa nguyên liệu + Mặt cắt (2-2) mặt thoáng chất lỏng bồn cao vị Ap dụng phương trình Bernolli cho (1-1) (2-2): z1 + 2 P1 P2 v v + + Hb= z2 + + +∑hf1-2 ρ F g ρ F g 2.g 2.g Với: + z1: độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất + z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất + P1 : áp suất mặt thoáng (1-1), chọn P1 = at + P2 : áp suất mặt thoáng (2-2), chọn P2 = at + v1,v2 : vận tốc mặt thoáng (1-1) và(2-2), xem v1=v2= 0(m/s) + ∑hf1-2 =hhd: tổng tổn thất ống từ (1-1) đến (2-2) + Hb : cột áp bơm Suy ra: Hb = (z2 – z1) + hhd = Hcv + hhd = 10 +2,11 =12,11(m.chất lỏng) Chọn hiệu suất bơm: ηb = 0,8 Qb H b ρ F g 1,2.12,11.964,2.9,81 = Công suất thực tế bơm: Nb = 3600.η b 3600.0,8 = 47,73(W) = 0,064 (hp) Tóm lại: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn bơm li tâm loại XM Qb = 1,2 (m3/h) rượu chất không độc hại 59 290ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 291 1784 1785 1786 1787 1788 1789 1790 1791 1792 1793 1794 1795 1796 1797 1798 1799 1800 1801 1802 1803 1804 1805 1806 1807 1808 1809 1810 1811 1812 1813 1814 1815 1816 1817 1818 1819 1820 1821 1822 1823 1824 1825 1826 292 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ CHƯƠNG V : GIÁ THÀNH THIẾT BỊ I TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH CỦA THIẾT BỊ: • Lượng thép X18H10T cần dùng: G1 = 53.m2+ m3+ 2.m4 = 53.1,955 + 531,808 + 2.7,347 = 650,117(Kg) • Lượng thép CT3 cần dùng: G2 = Gbích ghép thân + Gbích ghép ống dẫn π π = 30.18,144 +(2.4 .(0,1402-0,0502).0,012 + 2.2 (0,20524 0,100 ) 0,014) 7850 = 565,498(Kg) • Số lượng bulông cần mua: n = 15.20 + 4.5 = 320 (bulông) • Thể tích vật liệu cách nhiệt cần dùng: V = π.(Dt + St ).δa H = π.(0,5 + 0,003).0,02.14,5 = 0,4583(m3) • Chiều dài ống dẫn: * Ong 25mm: L1= Lb +LTBTĐN +LTBGN +Lnồi đun +LTBnt +LTBln = 13 + 18 + 15 + 91.1,5 + 91.1,5 + 20.2 =359(m)~360(m) * Ong (31-50)mm: L2= Ldẫn + LTBGN +LTBTĐN +l1 = 40 +15 +18 +20 = 93(m) ~ 95(m) * Ong 100mm: chọn ống dẫn đỉnh đáy tháp: L3 = 10(m) • Kính quan sát: đường kính là:100(mm), dày 5(mm) π S = 0,12 = 0,0157(m2) • Bộ phận nối cong ống: Những chỗ quay ngược ống ta dùng phận nối ống cong 90o * Nối ống 25mm: 11.2 + + 2.2 = 27 (cái) * Nối ống (31-50)mm: 10 + 11.2 + = 33 (cái) • Vậy: số tiền mua vật tư chế tạo thiết bị 55394934 (đồng) Tiền gia công chế tạo thiết bị(gia công phức tạp, độ xác cao) 500% tiền vật tư: 500%.55394934 = 276974670 (đồng) Tóm lại: Chi phí đầu tư: 55394934 + 276974670 = 332369604 (đồng) Tổng chi phi đầu tư (bao gồm chi phí phát sinh) chọn 400 (triệu đồng) 60 295ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 296 Vật liệu 297 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Số lượng 61 Đơn gía Thành tiền 300ĐAMH Quá Trình Thiết Bị 301 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ Thép X18H10T 650,117 (kg) 50000 (đ/kg) 32505850 Thép CT3 565,498 (kg) 10000 (đ/kg) 5654980 Bulông 320 (bulông) 3000 (đ/bulông) 960000 Vật liệu cách nhiệt 0,4583 (m ) 4000000 (đ/m ) 1833200 Ong dẫn 25mm 360 (m) 15000 (đ/m) 5400000 Ong dẫn (31-50)mm 95 (m) 20000 (đ/m) 1900000 Ong dẫn 100mm 10 (m) 40000 (đ/m) 400000 Bộ phận nối 25mm 27 (cái) 30000 (đ/cái) 810000 Bộ phận nối (31-50)mm 33 (cái) 50000 (đ/cái) 1650000 Bơm 2.0,064 (hp) 700000 (đ/hp) 89600 Ap kế tự động (cái) 600000 (đ/cái) 600000 Nhiệt kế điện trở tự ghi (cái) 200000 (cái) 1000000 Lưu lượng kế ([...]... =20/89/1039.6+(1-20/89)/995.6, ρ tb =1005.16kg/m3) • GF=QF* ρ tb =5*1005.16=5025.8(kg/h) • Nồng độ nhập liệu : xF = 8% mol acid axetic (xF=0.92) • Nồng độ sản phẩm đỉnh : xD = 0.5% mol acid axetic( xD=0.995) • Nồng độ sản phẩm đáy : xW = 30% mol acid axetic.(xW=0.7) • Khối lượng phân tử của acid axetic và nước : MA =60 kg/kmol , MN =18 kg/kmol • Chọn : + Nhiệt độ nhập liệu : t’F =28oC + Nhiệt độ sản phẩm... các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị Các lo i mặt bích thường sử dụng: + Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bị (hàn, đúc và rèn) Lo i bích này chủ yếu dùng thiết bị làm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình + Bích tự do: chủ yếu dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao, để nối các bộ bằng kim lo i màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng... có : An nhiệt hố hơi của nước : rN1 = 40512.96 (KJ/kmol) An nhiệt hố hơi của acid : rR1 = 24195.24 (KJ/kmol) Suy ra : r1 = rR1.y1 + (1-y1).rN1 = 40512.96 – 16317.72y1 (KJ/kmol) * Tính rd : tD = 100.22oC , tra tài liệu tham khảo IV (tập 1) ta có : An nhiệt hố hơi của nước : rNd = 40512.96 (KJ/kmol) An nhiệt hố hơi của acid : rRd = 24195.24(KJ/kmol) Suy ra : rd = rRd.yD + (1-yD).rNd =24195.24*0.997... F=D+W (II.1) • Cân bằng cấu tử : F.xF = D.xD + W.xW (II.2) Với : * Phân mol nhập liệu : xF = 8%(phân mol acid axetic ) Khối lượng phân tử trung bình dòng nhập liệu : MF = 60 x F + (1 − x F ).18 = 21.36 (Kg/Kmol) F= GF 5025.8 = =235.29 (Kmol/h) MF 21.36 * Phân mol sản phẩm đỉnh : xD =0,5% (phân mol acid axetic ) Khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đáy : MW = 60.xW + (1 − xW ).18 = 30.6 (Kg/Kmol)... 24195.24(KJ/kmol) Suy ra : rd = rRd.yD + (1-yD).rNd =24195.24*0.997 + (1- 0.997)*40512.96 = 24244.193 (KJ/kmol) * x1 = xF = 0.92 Giải hệ (III.1) , ta được : G1 = 483.96 (Kmol/h) y1 = 0.647 (phân mol acid) _ M1 =45.174 g1 = 958.43 (Kmol/h) = 43297.02(Kg/h) Vậy : gtb = 40973.75 + 43297.02 =42135.38(Kg/h) 2 b Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp : 21 100ĐAMH Q Trình và Thiết Bị 101 611 612 613 614 615... đường kính lỗ (bố trí lỗ theo tam giác đều ) + Tỷ lệ bề dày mâm và đường kính lỗ là 6/10 + Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm Số lỗ trên 1 mâm : 9,77%.S mâm D N= = 0,0977. t S lo  dl 2 2   0,5   = 0,0977.  ~2716 lỗ  0,003   Vậy: ta bố trí các lỗ trên 1 mâm thành 51(hàng), số lỗ trên đường chéo là 66 lỗ 2 Độ giảm áp của pha khí qua một mâm : Độ giảm áp tổng cộng của... 733 734 735 736 737 738 739 740 741 742 743 744 745 117 GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ + Co :hệ số orifice ,phụ thuộc vào tỷ số tổng diện tích lỗ với diện tích mâm và tỷ số giữa bề dày mâm với đường kính lỗ ∑ S lo =0,0977 và δ mâm =0,6 Tra tài liệu tham khảo [1 – Ta có : dl S mâm trang 111] : Co = 0,745 • Đối với mâm ở phần cất : ω lv 0,903 = =9,243 (m/s) 9,77% 0,0977 + Khối lượng riêng của pha hơi : rG = ρytb... lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mâm lý thuyết là vơ cực Do đó ,chi phí cố định là vơ cực nhưng chi phí điều hành (nhiên liệu ,nước và bơm…) là tối thiểu Do đồ thị cân bằng của hệ acid axetic -Nước có điểm uốn ,nên xác định tỉ số hồn lưu tối thiểu bằng cách : +Trên đồ thị cân bằng y-x ,từ điểm (0.995,0.995) ta kẻ một đường thẳng đi qua điểm (xF,y*F) cắt trục Oy tại điểm có yo =