Công nghiệp mía đường là một ngành công ngiệp lâu đời ở nước ta. Trong những năm qua, ở một số tỉnh thành, ngành công nghiệp này đã có bước nhảy vọt rất lớn, diện tích mía tăng lên một cách nhanh chóng, mía đường hiện nay không còn là một ngành đơn lẻ mà đã trở thành một hệ thống liên hiệp có liên quan chặt chẽ với nhau. Mía đường vừa tạo ra sản phẩm đường làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp như bánh kẹo, sữa... đồng thời tạo ra phụ phẩm làm nguyên liệu giá rẻ cho ngành sản xuất cồn ... Trong tương lai khả năng này còn có thể phát triển cao hơn nữa nếu có sự quan tâm đầu tư tốt cho cây mía cùng với nâng cao khả năng chế biến và tiêu thụ sản phẩm. Xuất phát từ tính tự nhiên của cây mía, hàm lượng đường sẽ giảm nhiều và nhanh chóng nếu thu hoạch trễ và không chế biến kịp thời. Vì vậy, vấn đề đặt ra là hiệu quả sản xuất phải đảm bảo hiệu suất thu hồi đường là cao nhất. Hiện nay, nước ta đã có rất nhiều nhà máy đường như Bình Dương, Quãng Ngãi, Tây Ninh, ... nhưng với sự phát triển ồ ạt của diện tích mía, khả năng đáp ứng là rất khó. Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, sự cạnh tranh của các nhà máy đường cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ đã ảnh hưởng mạnh đến quá trình sản xuất. Vì vậy, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi mới dây chuyền thiệt bị công nghệ, tăng hiệu quả các quá trình là hết sức cần thiết và cấp bách. Trong đó, nghiên cứu cải tiến thiết bị cô đặc là một yếu tố quan trọng không kém trong hệ thống sản xuất. Beân caïnh ñoù, cuøng vôùi söï phaùt trieån khoâng ngöøng cuûa khoa hoïc vaø coâng ngheä, ngaønh coâng nghieäp nöôùc ta ñang phaûi ñoái ñaàu vôùi nhöõng thaùch thöùc to lôùn. Vieäc ñaøo taïo nguoàn nhaân löïc treû coù ñöùc coù taøi ngaøy caøng trôû thaønh moät vaán ñeà heát söùc quan troïng vaø khoâng theå thieáu. Ñeå trôû thaønh moät ngöôøi kyõ sö, vieäc giaûi caùc baøi toaùn coâng ngheä hay vieäc thöïc hieän coâng taùc thieát keá maùy moùc, thieát bò vaø daây chuyeàn coâng ngheä laø moät vieäc raát caàn thieát vaø taát yeáu. Chính vì vậy, đề tài đồ án thiết bị là bước khởi đầu làm quen với công việc của các kỷ sư công nghệ thực phẩm trong tương lai.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM H́ CỘNG HỒ XÃ HƠI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CƠNG NGHỆ Bộ mơn: Cơng nghệ sau thu hoạch - Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT BI Họ tên sinh viên: Phan Thị Thu Hương Lớp: CNTP42A Ngành: Cơng nghệ Thực Phẩm 1/ Tên đề tài: Thiết kế hệ thống đặc bốn nồi xi chiều Thiết bị đặc phòng đốt ngồi kiểu đứng Cơ đặc dung dịch đường Saccaroza 2/ Các số liệu ban đầu: - Năng suất tính theo dung dịch đầu (Tấn/giờ): 18 - Nồng độ đầu dung dịch (% khối lượng): 13 - Nồng độ cuối dung dịch (% khối lượng) 65 - Ap suất đốt nồi (at): - Ap suất lại thiết bị ngưng (at): 0,3 3/ Nội dung phần thuyết minh tính tốn: - Đặt vấn đề - Chương I: Tổng quan sản phẩm, phương pháp điều chế, chọn phương án thiết kế - Chương II:Tính tốn cơng nghệ thiết bị - Chương III:Tính chọn thiết bị phụ: Thiết bị Baromet, bơm chân khơng, bơm dung dịch, thiết bị gia nhiệt - Chương IV: Kết luận - Tài liệu tham khảo 4/ Các vễ đồ thị (ghi rõ loại kích thước loại vẽ): - vẽ hệ thống thiết bị chính, khổ A1 A3 đính kèm thuyết minh - vẽ thiết bị chính, khổ A1 5/ Giáo viên hướng dẫn: Phần: tồn Họ tên giáo viên: Nguyễn Văn Toản 6/ Ngày giao nhiệm vụ: 18/10/2011 7/ Ngày hồn thành nhiệm vụ: 18/012/2012 Thơng qua mơn GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ĐẶT VẤN ĐỀ Cơng nghiệp mía đường ngành cơng ngiệp lâu đời nước ta Trong năm qua, số tỉnh thành, ngành cơng nghiệp có bước nhảy vọt lớn, diện tích mía tăng lên cách nhanh chóng, mía đường khơng ngành đơn lẻ mà trở thành hệ thống liên hiệp có liên quan chặt chẽ với Mía đường vừa tạo sản phẩm đường làm ngun liệu cho ngành cơng nghiệp bánh kẹo, sữa đồng thời tạo phụ phẩm làm ngun liệu giá rẻ cho ngành sản xuất cồn Trong tương lai khả phát triển cao có quan tâm đầu tư tốt cho mía với nâng cao khả chế biến tiêu thụ sản phẩm Xuất phát từ tính tự nhiên mía, hàm lượng đường giảm nhiều nhanh chóng thu hoạch trễ khơng chế biến kịp thời Vì vậy, vấn đề đặt hiệu sản xuất phải đảm bảo hiệu suất thu hồi đường cao Hiện nay, nước ta có nhiều nhà máy đường Bình Dương, Qng Ngãi, Tây Ninh, với phát triển ạt diện tích mía, khả đáp ứng khó Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, cạnh tranh nhà máy đường cộng với cơng nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ ảnh hưởng mạnh đến q trình sản xuất Vì vậy, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi dây chuyền thiệt bị cơng nghệ, tăng hiệu q trình cần thiết cấp bách Trong đó, nghiên cứu cải tiến thiết bị đặc yếu tố quan trọng khơng hệ thống sản xuất Bên cạnh đó, với phát triển không ngừng khoa học công nghệ, ngành công nghiệp nước ta phải đối đầu với thách thức to lớn Việc đào tạo nguồn nhân lực trẻ có đức có tài ngày trở thành vấn đề quan trọng thiếu Để trở thành người kỹ sư, việc giải toán công nghệ hay việc thực công tác thiết kế máy móc, thiết bò dây chuyền công nghệ việc cần thiết tất yếu Chính v ậy, đề tài đồ án thiết bị bước khởi đầu làm quen với cơng việc kỷ sư cơng nghệ thực phẩm tương lai Chương 1: TỔNG QUAN SẢN PHẨM – PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ - CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Giới thiệu sơ lược nguyên liệu Đường nguyên liệu quan trọng sử dụng nhiều ngành công nghiệp chế biến nước ngọt, bánh kẹo, dược, hoá học, đặc biệt đời sống người Thường cung cấp chất dinh dưỡng cho hoạt động sống người Do ngành công nghiệp sản xuất đường phát triển giới có nhiều nguyên liệu sản xuất đường mía, củ cải đường… Ở Việt Nam mía phát triển mạnh khí hậu nhiệt đới nên sử dụng chủ lực sản xuất đường Nguyên liệu cho công đoạn cô đặc nước chè (đã làm sạch, loại bỏ tạp chất, tẩy màu, tẩy mùi) có pH = 6,8 – 7; Bx = 13-15% Thành phần nước chè đường saccharoza phần nhỏ đường đơn (glucoza, fructoza…) số chất vô cơ, hữu khác (axit amin, HNO 3, NH3, protein, ) Do có hàm lượng đường cao, nước mía môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển nên quy trình sản xuất đường, nước mía cần chứa đựng, vận chuyển, xử lý thiết bò kín, liên tục Đường saccharoza không bền nhiệt, nhiệt độ cao pH axit, dễ bò biến đổi thành đường đơn, hợp chất có màu làm giảm hiệu suất thu hồi đường giảm giá thành sản phẩm Vì trình sản xuất, người ta tìm cách giảm nhiệt độ bảo giảm thời gian dung dòch tiếp xúc với nhiệt độ cao 1.2 Lý thuyết trình 1.2.1 Đònh nghóa Cô đặc phương pháp dùng để nâng cao nồng độ chất hoà tan dung dòch hai hay nhiều cấu tử Quá trình cô đặc dung dòch lỏng - rắn hay lỏnglỏng có chênh lệch nhiệt sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi (cấu tử dể bay hơn), trình vật lý hóa lý 1.2.2 Các phương pháp cô đặc Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tùy tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thoáng mà trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh 1.2.3 Bản chất cô đặc nhiệt Dựa theo thuyết động học phân tử: Để tạo thành (trạng thái tự do) tốc độ chuyển động nhiệt phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn tốc độ giới hạn Phân tử bay thu nhiệt để khắc phục lực liên kết trạng thái lỏng trở lực bên Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để phần tử đủ lượng thực trình Bên cạnh đó, bay chủ yếu bọt khí hình thành trình cấp nhiệt chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng phần tử bề mặt đáy tạo nên tuần hoàn tự nhiên nồi cô đặc Tách không khí lắng keo (protit) đun sơ ngăn chặn tạo bọt cô đặc 1.2.4 Ứng dụng cô đặc Dùng sản xuất thực phẩm: đường, mì chính, nước trái cây… Dùng sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, muối vô … 1.2.5.Các thiết bò cô đặc nhiệt 1.2.5.1 Phân loại ứng dụng * Theo cấu tạo Nhóm 1: dung dòch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dòch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dể dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm: − Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), có ống tuần hoàn − Có buồng đốt (không đồng trục buồng bốc) Nhóm 2: dung dòch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dòch từ 1,5 - 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dòch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh bề mặt truyền nhiệt Gồm: − Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn − Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn Nhóm 3: dung dòch chảy thành màng mỏng, chảy lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệt thích hợp cho dung dòch thực phẩm dung dòch nước trái cây, hoa ép…Gồm: − Màng dung dòch chảy ngược, có buồng đốt hay ngoài: dung dòch sôi tạo bọt khó vỡ − Màng dung dòch chảy xuôi, có buồng đốt hay ngoài: dung dòch sôi tạo bọt bọt dễ vỡ *Theo phương pháp thực trình − Cô đặc áp suất thường (thiết bò hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi Thường dùng cô đặc dung dòch liên tục để giữ mức dung dòch cố đònh để đạt suất cực đại thời gian cô đặc ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dòch đạt không cao − Cô đặc áp suất chân không: dung dòch có nhiệt độ sôi 100 oC, áp suất chân không Dung dòch tuần hoàn tốt, tạo cặn, bay nước liên tục − Cô đặc nhiều nồi: mục đích tiết kiệm đốt Số nồi không nên lớn làm giảm hiệu tiết kiệm Có thể cô chân không, cô áp lực hay phối hợp hai phương pháp Đặc biệt sử dụng thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu kinh tế − Cô đặc liên tục: cho kết tốt cô đặc gián đoạn Có thể áp dụng điều khiển tự động, chưa có cảm biến tin cậy 1.3 Lựa ch ọn phương án thiết kế- Thuyết minh qui trình công nghệ 1.3.1 Lựa chọn phương án thiết kế Theo tính chất nguyên liệu, ưu nhược điểm dạng thiết bò nói ta chọn loại thiết bò phòng đốt ngồi kiểu đứng, sử dụng nồi xuôi chiều liên tục Ưu điểm hệ thống: Dùng hệ thống nồi xuôi chiều liên tục: + Có thể sử dụng hợp lý lượng cách dùng thứ nồi trước làm đốt nồi sau + Nhiệt độ dung dòch áp suất giảm dần từ nồi trước nối sau, nhiệt độ dung dòch nồi cuối thấp + Dung dịch di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất nồi + Do nhiệt độ sơi nồi trước lớn nồi sau nên dung dịch mỡi nồi có nhiệt độ cao nhiệt độ sơi, kết ta có lượng nhiệt thừa lượng nhiệt làm bốc cho lượng nước gọi q trình tự bốc Sử dụng buồng đốt nhằm: + Giảm bớt khoảng cách theo chiều cao buồng bốc khơng gian hơi, điều chỉnh tuần hồn + Hồn tồn tách hết bọt, buồng đốt cách xa khơng gian + Có khả sử dụng khơng gian phận phân ly loại ly tâm + Cường độ tuần hồn, cường độ bốc lớn + Có thể ghép nhiều buồng đốt với buồng bốc để tiện cho q trình sửa chửa, làm mà đảm bảo thiết bị làm việc liên tục Nhược điểm: + Nhiệt độ dung dịch nồi sau thấp dần, nồng độ dung dịch lại tăng dần làm độ nhớt dung dịch tăng nhanh, kết hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu đến nồi cuối + Thiết bị cồng kềnh, phức tạp + Việc xử lý điều khiển khó khăn 1.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ Dung dịch ban đầu có nồng độ 13 % chứa thùng chứa ngn liệu (15) bơm (16) bơm lên thùng cao vị (1) qua lưu lượng kế sau vào thiết bị gia nhiệt (2) Tại thiết bị gia nhiệt (2) dung dịch gia nhiệt đến nhiệt độ sơi nồi (1) Sau dung dịch đưa vào buồng đốt ngồi (4), dung dịch đường đun sơi tạo thành hỡn hợp lỏng vào phồng bốc (5) thứ tách lên phía trên, dung dịch quay buồng đốt (4) theo ống tuần hồn (7), thứ nồi (1) làm đốt cho nồi (2), thứ nồi (2) làm đốt cho nồi (3), thứ nồi (3) làm đốt cho nồi (4), thứ nồi (4) vào thiết bị ngưng tụ ngưng tụ lại lượng khí khơng ngưng bơm chân khơng hút ngồi sau qua thiết bị thu hồi bọt Dung dịch nồi đạt nồng độ chất khơ u cầu làm ngun liệu cho nồi (2), sản phẩm nồi (2) làm ngun liệu cho nồi (3), sản phẩm nồi (3) làm ngun liệu cho nồi (4), sản phẩm nồi (4) sản phẩm hệ thống có nồng độ chất khơ 65% đưa vào bể chứa sản phẩm (13) Chương 2: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 1.1 TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT Số liệu ban đầu : - Năng suất tính theo dung dịch đầu (Tấn/giờ) : 18 - Nồng độ đầu dung dịch (%khối lượng) : 13 - Nồng độ cuối dung dịch (%khối lượng) : 65 - Áp suất đốt nồi (at) :3 - Áp suất lại thiết bị ngưng (at) : 0,3 1.1.1 Xác định lượng thứ khỏi hệ thống - Phương trình cân vật liệu cho tồn hệ thống: Gđ = Gc + W (1) Trong đó: + Gđ , Gc lượng dung dịch đầu lượng dung dịch cuối (kg/h) + W lượng thứ tồn hệ thống (kg/h) - Viết cho cấu tử phân bố: Gđ.xđ = Gc.xc + W.xw Trong : xđ, xc nồng độ dung dịch vào nồi đầu khỏi nồi cuối (%khối lượng) Xem lượng thứ khơng mát ta có: Gđ.xđ = Gc.xc (2) Vậy lượng thứ tồn hệ thống: W = G đ (1 − Xđ ) Xc Theo giả thiết ta có: Gđ = 18 Tấn/h = 18.000 Kg/h Xđ = 13% Xc = 65% Thay vào biểu thức ta có: W = 18.000 (1- 13 ) = 14400 kg/h 65 1.1.2 Xác định nồng độ cuối nồi - Ta có: W = W1 + W2 + W3 + W4 = 14400 kg/h Với : W1, W2 ,W3, W4 lượng thứ nồi 1, , 3, Giả sử : W1 W W = 1,05; = 1; = W2 W3 W4 =>W =3733,333 kg/h (3) W2 = 3555,556 kg/h W3 = 3555,556 kg/h W4 = 3555,556 kg/h - Nồng độ cuối mỡi nồi: Nồi 1: x1 = Gđ xd = 18000 Gd − W1 Nồi 2: x2 = Gđ xd = 18000 Gd − ( W1 + W2 ) x3 = Gđ xd = 18000 Gd − ( W1 + W2 + W3 ) [ 13 18000 − 3733,333 [ ] = 16,2 % 13 18000 − (3733,333 + 3555,556) ] = 21,49 % Nồi 3: [ 13 18000 − (3733,333 + 3555,556 + 3555,56) ] = 31,909 % Nồi 4: x4 = Gđ xd = 18000 Gd − ( W1 + W2 + W3 + W4 ) [ 13 18000 − 14400 ] = 65 % 1.2 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 1.2.1.Xác định áp suất nồi Gọi P1,P2 P3,P4,Pnt:là áp suất nồi 1,2, 3, thiết bị ngưng tụ ∆ P1: hiệu số áp suất nồi so với nồi ∆ P2: hiệu số áp suất nồi so với nồi ∆ P3: hiệu số áp suất nồi so với nồi ∆ P4 hiệu số áp suất nồi so với thiết bị ngưng tụ ∆ P:hiệu số áp suất tồn hệ thống Giả sử sử dụng đốt để dùng bốc đun nóng nước bão hồ Ta có: ∆ P = P1 - Png = – 0,3 = 2,7 at ∆ P = ∆ P1+ ∆ P2 + ∆ P3+ ∆ P4 = 2,7 at Giả sử chọn: ∆P3 ∆P1 ∆P2 = 1,143; = 1,077 ; = 1,182 ∆P2 ∆P3 ∆P4 ∆ P1 = 0,8 at ∆ P1=P1 - P2 => P2 = P1 - ∆ P1 = - 0,8 = 2,2 at ∆ P2 = 0,7 at ∆ P2 = P2 - P3 => P3 = P2 - ∆ P2= 2,2 - 0,7 = 1,5 at ∆ P3 = 0,65 at ∆ P 3= P3 - P4 => P4 = P3 - ∆ P3 = 1,5 - 0,65 = 0,85 at ∆ P4 = 0,55 at 1.2.2 Xác định nhiệt độ nồi Gọi: thđ1, thđ2, thđ3, thđ4 , tnt: nhiệt độ vào nồi 1,2, 3, 4, thiết bị ngưng tụ tht1, tht2 , tht3, tht4: nhiệt độ thứ khỏi nồi 1,2,3, Giả sử tổn thất nhiệt độ đường ống từ nồi sang nồi 10C từ nồi sang nồi 10C từ nồi sang nồi 10C tht1 = thđ2 + tht2 = thđ3 + tht3 = thđ4 + tht4 = tng + Tra bảng I.250 ST QTTB T1 / trang 312, I.251 ST QTTB T1 / trang 314 Từ số liệu ta có bảng tổng kết áp suất nhiệt độ sau: Bảng 2.1 Nồi Hơi đốt P(at) t(0c) 132,9 Nồi P(at) t(0c) Nồi P(at) Nồi t(0c) P(at) t(0c) 2,2 122,259 1,5 110,516 0,85 94,599 Hơi thứ 2,248 123,259 1,541 111,516 0,882 95,599 0,314 TB Barơmet P(at) t(0c) 0,3 68,7 69,7 1.2.3 Xác định loại tổn thất nhiệt nồi 1.2.3.1 Tổn thất nhiệt nồng độ gây ( ∆' ) Ở áp suất, nhiệt độ sơi dung dịch lớn nhiệt độ sơi dung mơi ngun chất Hiệu số nhiệt độ sơi dung dịch dung mơi ngun chất gọi tổn thất nhiệt độ nồng độ gây Ta có: ∆' = tosdd - tosdmnc (ở áp suất) Áp dụng cơng thức Tisenco: T ∆ ' = ∆ 'o 16,2 s r Trong đó: Ts: nhiệt độ sơi dung mơi ngun chất, oK ∆' o : tổn thất nhiệt độ áp suất thường (áp suất khí quyển) gây r: nhiệt hố nước áp suất làm việc, J/kg Tra đồ thị, Hình VI.2, STQTTB,T2/trang 60 Bảng 2.2 Nồi Nồi Nồi Nồi Nồng độ dung dịch (%khối lượng) 16,2 21,49 31,909 65 ∆' ( o C ) 0,11 0,397 0,58 3,9 Tra bảng I.250,STQTTB,T1/trang 312 xác định nhiệt hóa hơi, ta có bảng sau: Bảng 2.3 Nồi Nồi Nồi Nồi Áp suất thứ (at) 2,248 1,541 0,882 0,314 Nhiệt hố r (J/kg) 2198,827.103 2229,963.103 2271,4.103 2333,76.103 * Với nồi 1: 16,2.( t ht1 + 273) r1 ∆'1 = ∆'o1 16,2.(123,259 + 273) 2198,827.103 ∆'1 = 0,11 ∆ '1 = 0,127 oC * Với nồi 2: 16,2.( t ht + 273) ∆' = ∆' o r2 ∆'2 = 0,397 16,2(111,516 + 273) = 0,426 oC 2229,963.103 * Với nồi 3: 16,2.( tht + 273) ∆'3 = ∆'o r3 ∆'3 = 0,58 16,2(95,599 + 273) = 0,562 oC 2271,4.103 * Với nồi 4: 10 Vậy tải trọng cho chân đỡ là: Với: G = Gthân + Gnắp+ Gđáy + Gcách nhiệt + Gbích + Ghơi = (842 + 842 + 964,256 + 67,617 + 34,895 + 995,558).9,81 =4,03.104 N Vậy tải trọng cho chân đỡ là: G= G = 4,03.10 = 1,008.10 N Để đảm bảo an tồn cho thiết bị, chọn theo bảng XIII.35, STQTTB, T2/trang 437 Bảng 3.7 : Các thơng số chân đỡ Tải trọng cho phép chân đỡ (G.10-4, N) Tải L trọng Bề cho mặt phép đỡ lên bề (F.104, mặt đỡ m2) (q.10-6, N/m2) 2,5 444 0,56 250 B B1 B2 H h s l d 185 16 90 27 Dt A (mm) 180 215 51 290 350 1600 600 CHƯƠNG 4: THIẾT BI PHỤ 4.1 Cân vật liệu 4.1.1 Lượng nước lạnh cần thiết để tưới vào thiết bị ngưng tụ Dựa vào phương trình cân nhiệt lượng: Gn = W ( i − C n t c ) (tra CT VI.51, STQTTB, T2/trang 84) C n ( t 2c − t 2d ) Với: Gn :lượng nước làm nguội tưới vào thiết bị(kg/s) W2 :lượng ngưng tụ vào thiết bị(kg/s) i :nhiệt lượng riêng ngưng tụ(J/kg) t2đ,t2c :nhiệt độ đầu cuối nước làm nguội(oC) Cn :nhiệt dung riêng trung bình nước(J/kg.độ) Chọn t2đ = 25 oC, t2c = 45 oC i = 2620.103 J/kg (tra bảng I.251, STQTTB, T1/trang 314), với Png = 0,3 at Tra bảng I.147, STQTTB, T1/trang165 Cn= 0,99859 cal/kg.độ ⇒ Cn=0,99859.4,1868.103 = 4180,897 J/kg.độ W= W4=3428,539 kg/h = 0,952 kg/s → Gn = ( ) 0,952 2620.103 − 4180,897.45 = 27,687 kg / s 4180,897( 45 − 25) 4.1.2 Thể tích khí khơng ngưng khơng khí hút khỏi thiết bị: Lượng khí khơng ngưng khơng khí hút khỏi thiết bị cụ thể là: + Có sẵn thứ + Chui qua lỡ hở thiết bị + Bốc từ nước làm lạnh Chính lượng khí khơng ngưng khơng khí vào thiết bị ngưng tụ làm giảm độ chân khơng, áp suất riêng phần hàm lượng tương đối hỡn hợp giảm; đồng thời làm giảm hệ số truyền nhiệt thiết bị.Vì cần phải liên tục hút khí khơng ngưng khơng khí khỏi thiết bị Lượng khí khơng ngưng khơng khí hút khỏi thiết bị tính cơng thức (sử dụng thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khơ) Gkk = 0,25.10 −4 W + 0,25.10 −4.Gn + 0,01W (CT VI.47, STQTTB, T2/trang 84) Với: Gkk :là lượng khí khơng ngưng,khơng khí hút khỏi thiết bị(kg/s) W:là lượng vào thiết bị ngưng tụ (kg/s) → Gkk = 0,25.10 −4.0,952 + 0,25.10 −4.27,687 + 0,01.0,952 = 0,01kg / s 52 Thể tích khí khơng ngưng khơng khí hút khỏi thiết bị ngưng tụ tính theo cơng thức sau: Vkk = 288.Gkk (273 + t kk ) (m / s) (CT VI.49, STQTTB, T2/trang 84) P − Ph Với: Vkk:thể tích khí khơng ngưng khơng khí hút khỏi thiết bị (m 3/s) P: áp suất chung hỡn hợp khí thiết bị ngưng tụ (N/m2) Ph: áp suất riêng phần nước hỡn hợp (N/m2) ( lấy áp suất bão hồ nhiệt độ khơng khí (t kk )) Với thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khơ, nhiệt độ khơng khí xác định sau: t kk = t đ + + 0,1(t c − t d ).( o C ) (CTVI.50, STQTTB, T2/trang 84) Với t2đ ,t2c :nhiệt độ đầu cuối nước làm nguội → t kk = 25 + + 0,1(45 − 25) = 31o C → Ph= 0,0461 at (bảng I.250,STQTTB,T1/trang 312) Vậy: Vkk = 288.0,01( 273 + 31) = 0,035 m3/s (0,3 − 0,0461)9,81.104 4.2.Kích thước thiết bị ngưng tụ 4.2.1 Đường kính thiết bị ngưng tụ Đường kính thiết bị ngưng tụ xác định theo ngưng tụ tốc độ qua thiết bị.Thiết bị làm việc áp suất 0,3 at nên tốc độ lựa chọn khoảng 30 m/s (STQTTB,T2/trang 85) Thực tế người ta lấy suất thiết bị gấp 1,5 lần so với suất thực nó.Khi đó, đường kính thiết bị tính theo cơng thức: Dtr = 1,383 W (m) (CT.VI.52, STQTTB, T2/trang 84) ρ h ω h Với:Dtr: đường kính thiết bị ngưng tụ (m) W:lượng ngưng tụ (kg/s) ρ h :khối lượng riêng (kg/m3) Png = 0,3 at ⇒ ρ h = 0,1876 kg/m3 ω h :tốc độ thiết bị ngưng tụ (m/s) chọn ω h = 30 m/s → D tr = 1,383 0,952 = 0,567m 0,1876.30 Vậy theo bảng VI.8 STQTTB, T2/trang88 Chọn đường kính thiết bị ngưng tụ Dtr= 600 mm 4.2.2 Kích thước ngăn 53 Để đảm bảo làm việc tốt,tấm ngăn phải có dạng hình viên phân.Do đó,chiều rộng ngăn xác định theo cơng thức sau: b= Dtr + 50(mm) (CT VI.53, STQTTB, T2/trang 85) Với: Dtr:là đường kính thiết bị ngưng tụ (mm) Vì ngăn có nhiều lỡ nhỏ, chọn nước làm nguội nước ⇒ chọn đường kính lỡ mm b= Ta có: 600 + 50 = 350mm Chiều cao gờ cạnh ngăn 40 mm Tổng diện tích bề mặt lỡ tồn mặt cắt ngang thiết bị ngưng tụ nghĩa cặp ngăn: f = Gn W = (m ) ωc ωc ρ n Với: Gn: lưu lượng nước(m3/s); Gn phụ thuộc vào nước ngưng tụ thường thay đổi theo giới hạn (15-60) W ω c : tốc độ tia nước(m/s);chọn ω c =0,62 m/s ρ n : khối lượng riêng nước(kg/m3); chọn ρ n = 997,08kg / m (bảng I.5,STQTTB,T1/Trang 11) → f = 27,687 = 0,045m 0,62.997,08 Các lỡ ngăn xếp theo hình lục giác nên ta xác định bước lỡ cơng thức: t = 0,866.d Với fc (mm) (CT VI.55, STQTTB, T2/trang 85) f tb d: đường kính lỡ(mm) fc : tỷ số tổng số diện tích tiết diện lỡ với diện tích tiết diện thiết bị f tb ngưng tụ,thường lấy 0,025 – 0,01 Vậy chọn fc =0,1 f tb ⇒ t = 0,866.2.0,11/2 = 0,548 mm 54 4.2.3.Chiều cao thiết bị ngưng tụ Để chọn khoảng cách trung bình ngăn tổng chiều cao hữu ích thiết bị ngưng tụ,ta dựa vào mức độ đun nóng nước thời gian lưu nước thiết bị ngưng tụ Mức độ đun nóng nước xác định cơng thức: P= t c −t đ (cơng thức VI.56, STQTTB, T2/trang 85) t bh −t đ Với: t2c, t2đ : nhiệt độ cuối, đầu nước tưới vào thiết bị (oC) tbh : nhiệt độ nước bão hồ ngưng tụ (oC) →P= 45 − 25 = 0,458 68,7 − 25 Tra bảng VI.7,STQTTB,T2/trang 86, ta có: Số ngăn = 6; số bậc = 3; khoảng cách trung bình ngăn 300 mm Tra bảng VI.8, STQTTB, T2/trang 88,ta có: - Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị a = 1300 mm - Khoảng cách từ ngăn đến đáy thiết bị b = 1200 mm - Chiều cao tổng thiết bị ngưng tụ là: H = H’+a+b = 300(6 – 1)+1300+1200 = 4000 mm - Khoảng cách tâm thiết bị ngưng tụ thiết bị thu hồi: K1 = 950 mm; K2 = 835 mm - Chiều cao hệ thống thiết bị : H = 5080 mm - Chiều rộng hệ thống thiết bị: T = 2350 mm - Đường kính thiết bị thu hồi : D1 = 500 mm; D2 = 400 mm - Chiều cao thiết bị thu hồi : h1 = 1700 mm; h2 = 1350 mm 4.2.4 Tính kích thước ống baromet Áp suất thiết bị ngưng tụ 0,5 at, để tháo nước ngưng ngưng tụ cách tự nhiên thiết bị phải có ống Baromet Đường kính ống Baromet xác định theo cơng thức: dB = 0,004(Gn + W) ( m) (CTVI.57 STQTTB, T2/trang 86) π ω Với: W: lượng ngưng (kg/s) Gn:lượng nước lạnh tưới vào thiết bị (kg/s) ω :tốc độ hỡn hợp nước,chất lỏng ngưng chảy ống baromet (m/s) thường lấy (0,5-0,6) m/s;chọn ω =0,5 m/s → dB = 0,004( 27,687 + 0,952 ) = 0,338m 3,14.0,5 55 Chọn dB=350 mm Chiều cao ống Baromet xác định theo cơng thức: H=h1+h2+0,5(m) (CT VI.58, STQTTB, T2/trang 86) Với: h1 : chiều cao cột nước ống cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bị ngưng tụ (m) h2 : chiều cao cột nước ống Baromet cần để khắc phục tồn trở lực nước chảy ống (m) Ta có: h1 = 10,33 b (m) (CT VI.59, STQTTB, T2/trang 86) 760 Ở b độ chân khơng thiết bị ngưng tụ (mmHg) b =(1 – 0,3).760 = 532 mmHg → h1 = 10,33 Và h2 = 532 = 7,231m 760 ω2 H 1 + λ + ∑ ξ (m) (CT VI.60, STQTTB, T2/trang 87) 2g d Hệ số trở lực vào đường ống lấy ξ =0,5;khi khỏi ống lấy ξ =1 cơng thức có dạng sau: h2 = ω2 H 2,5 + λ (m) 2g d Với: H: tồn chiều cao ống Baromet (m) d : đường kính ống Baromet(m) λ : hệ số masat nước chảy ống Để tính λ ta tính hệ số chuẩn Re chất lỏng chảy ống Baromet: d ρ ω Re = B n ( trang 63,cơ sở q trình thiết bị cơng nghệ hóa học,T1) µ Với: dB : đường kính ống dẫn (m) ρ n : khối lượng riêng nước tra theo t2đ = 25 oC: ρ n =997,08 kg/m3 (bảng I.6,STQTTB,T1/trang 12) µ :độ nhớt nước tra 25 oC: µ =0,8937.10-3N.s/m2 (bảng I.102,STQTTB,T1/trang 94) → Re = 0,35.997,08.0,5 = 1,952.105 > 10 −3 0.8937.10 Vậy ống Baromet có chế độ chảy xốy, chế độ chảy xốy ta xác định hệ số ma sát theo cơng thức sau: 6,81 0,9 ∆ = −2 lg + (cơng thức II.65, STQTTB, T1/trang 380) 3,7 λ Re 56 Với: ∆ : độ nhám tương đối xác định theo cơng thức sau: ε ∆= (cơng thức II.65, STQTTB, T1/trang 380) d td Trong đó: ε : độ nhám tuyệt đối: ε = 0,1 mm dtd: đường kính tương đương ống(m) πd B2 d td = Rtl = 4 = d B = 0,35(m) πd →∆= 0,1.10 −3 = 0,286.10 − 0,35 = 0,016 W/m.độ →λ = 6,81 0,9 0,286.10 −3 + − lg , 952 10 , Nên: h2 = 0,52 H 2,5 + 0,016 2.9,81 0,35 Và : H = h1+h2+0,5 = 7,231 + h2 + 0,5 Giải hệ phương trình ta được: H = 8,224 m h2 = 0,493 m Ngồi lấy thêm chiều cao dự trữ để tránh tượng nước dâng lên ngập thiết bị 0,5 m Suy chiều cao Baromet là: H = 8,224 m Chọn chiều cao Baromet, H = m 4.3.Chọn bơm 4.3.1 Bơm chân khơng Ngồi tác dụng hút khí khơng ngưng khơng khí,bơm chân khơng có tác dụng tạo độ chân khơng cho thiết bị ngưng tụ va thiết bị đặc Trong thực tế q trình hút khí q trình đa biến nên: k −1 P2 k k N= P1 v kk − 1 P µ ck ( k − 1) (CT 3.3, q trình thiết bị cơng nghệ hố chất thực phẩm, T1/trang 119) Với: P1 : áp suất khí lúc hút (N/m2); P1= Pkk P2 : áp suất khí lúc đẩy (N/m2) k : số đa biến khơng khí, lấy k= 1,25 57 µ ck : hiệu số khí bơm chân khơng kiểu pittơng, µ ck = 0,9 N : cơng suất tiêu hao ( W) vkk : thể tích khí khơng ngưng khơng khí hút khỏi hệ thống (m 3/s) P1= Pkk = (0,3 – 0,0461).9,81.104 = 24907,59 N/m2 Chọn: P2= Pkq= 1,033 at = 101337,3 N/m2 1, 25 −1 1, 25 1,25 101337,3 →N= 24907,59.0,035 − 1 = 1569,171 W 24907,59 0,9.(1,25 − 1) Vậy cơng suất tiêu hao bơm chân khơng là: N = 1569,171 W Cơng suất động cơ: N dc = N β (CT II.250, STQTTB, T1/trang 466) η tr η dc Với: β :là hệ số dự trữ cơng suất,thường lấy β =1,1-1,15 chọn β = 1,12 η tr :hiệu suất truyền động ,lấy η tr = 0,96 η dc :hiệu suất động cơ,lấy η dc = 0,95 → N dc = 1569,171 1,12 = 1927,052 W 0,96.0,95 Vậy cơng suất động bơm chân khơng 1927,052 W 4.3.2 Bơm nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ Chọn bơm ly tâm guồng để bơm nước lạnh lên thiết bị ngưng tụ, ta chọn chiều cao ống hút ống đẩy bơm là: Ho= 18 m Chiều dài tồn đường ống là: 22 m Đường kính ống dẫn nước: d= Gn 27,687 = = 0,188m (chọn ω n = 2m / s ) 0,785.ω.ρ 0,785.2.997,08 Chọn d = 0,19 m Cơng suất động tính theo cơng thức sau: Q.H ρ g N= ( KW) (CT II.189, STQTTB, T1/trang 439) 1000η Với: ρ : khối lượng riêng nước 25 oC N: cơng suất cần thiết bơm(KW) Q: suất bơm (m3/s) H: áp suất tồn phần (áp suất cần thiết để chất lỏng chảy ống) η : hiệu suất bơm, chọn η =0,85 (bảng II.32,STQTTB,T1/trang 439, chọn η = 0,8 − 0,94 58 Q= • Tính Q: Gn (m / s) ρ Với: Gn:là lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ.(kg/s) →Q= 27,687 = 0,028m / s 997,08 • Tính H: H = Hm + Ho+ Hc (m) (CT II.185, STQTTB, T1/trang438) Trong đó: Hm : trở lực thủy lực mạng ống Hc : chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút Ho : tổng chiều dài hình học mà chất lỏng đưa lên (gồm chiều cao hút chiều cao đẩy ) Tính Hm : l ω H m = λ + ∑ξ (m) d 2.g Với: l: chiều dài tồn ống, l = 22 m d: đường kính ống, d = 0,19 m ω : tốc độ nước ống (m/s) λ : hệ số ma sát ∑ ξ :trở lực chung Hệ số ma sát xác định qua chế độ chảy Re: Re = ω.d.ρ n µ Với: µ :độ nhớt nước 25 oC, µ =0,8937.10-3 N.s/m2 (bảng I.102, STQTTB, T1/trang 94) → Re = 2.0,19.997,08 = 4,239.105 > 104 0,8937.10− Nên ống có chế độ chảy xốy Tính hệ số ma sát: 6,81 0,9 ∆ = −2 lg + (CT II.65, STQTTB, T1/trang 380) Re 3,7 λ Với: ∆ :là độ nhám tương đối xác định theo cơng thức sau: ε ∆= d td Trong đó: d tđ : đường kính tương đương ống.(m) ε : độ nhám tuyệt đối, ε = 0,1 mm →∆= 0,1.10−3 = 5,263.10 −3 0,19 59 = 0,031 W/m.độ →λ = 6,81 0,9 5,264.10− + − lg , 239 10 , Tổng trở lực:theo bảng II.16,STQTTB,T1/trang 382; ta có: ∑ ξ cửa vào= 0,5 (Bảng N010) ∑ ξ cửa ra= (Bảng N010) ξ khuỷu ống= 0,38 (6 khuỷu) (Bảng N029) ξ van tiêu chuẩn= 4,1 (Bảng N037) ξ van chắn= 0,5 (Bảng N045) → ∑ ξ = 0,5 + + 6.0.38 + 4,1 + 0,5 = 8,38 Vậy: H m = 0,031 22 22 + 8,38 = 2,44m 0,19 2.9,81 Chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút: H c = P2 − P1 ( m) ρ g Với: P1, P2: áp suất tương ứng đầu ống hút, cuối ống đẩy Hc = (0,3 − 1).9,81.10 = −7,02m 997,08.9,81 Áp suất tồn phần bơm là: H = 2,44+ 18 + (- 7,02) = 13,42 m Cơng suất bơm: N= 0,028.13,42.997,08.9,81 = 4,594 KW 1000.0,8 Cơng suất động điện: N dc = N 4,594 = = 5,038KW ηtr η dc 0,96.0,95 Người ta thường lấy động có cơng suất lớn cơng suất tính tốn để tránh tượng q tải Vì Ndc > KW nên tra bảng II.33, STQTTB, T1/ trang 440, chọn hệ số dự trữ β =1,17 Suy ra: N = β Nđc = 1,17.5,038 = 5,894 KW 4.3.3 Bơm dung dịch lên thùng cao vị Chọn bơm ly tâm với chiều cao hút chiều cao đẩy 18 m Cơng suất bơm tính theo cơng thức: 60 H Q.ρ g (CTII.189, STQTTB, T1/trang 439) 1000.η η : hiệu suất bơm, chọn η = 0,85 (bảng II.32, STQTTB, T1/trang 439) n= Với: ρ : khối lượng riêng đường có C = 13%; t = 25 oC (bảng I.85,STQTTB,T1/ trang 57) ρ =1049 kg/m3 Q : suất bơm (m3/s) H : áp suất cần thiết để dung dịch chuyển động ống H= Hm+ Hc+Ho Với: Hm: trở lực mạng ống Hc: chênh lệch áp suất cuối ống đẩy, đầu ống hút Ho: chiều cao ống hút đẩy, chọn: Ho=18 m • Tính Q: Q= Gd (m / s ) ρ Với: Gđ : lượng dung dịch đầu (kg/s) Q= 18000 = 4,766.10 −3 m / s 1049.3600 • Tính H: Tính Hm: d= l ω H m = λ + ∑ξ (m) d 2.g Q = ω.0,785 4,766.10 −3 = 0,0779m (chọn ωn = 1m / s ) 1.0,785 Chọn d = 0,08 m µ dd = 0,659.10-3 N.s/m2 (bảng I.112, STQTTB, T1/trang 114) Hệ số ma sát tính qua chế độ chảy Re: ω.d ρ dd 2.0,08.1049 Re = = = 2,547.105 > 10 −3 µ dd 0,659.10 Có chế độ chảy xốy, suy ra: = 0,021 W/m.độ λ = 6,81 0,9 1,25.10 − + − lg , 547 10 , Với: ∆= ε 0,1.10 −3 = = 1,25.10 −3 d 0,08 61 Tổng trở lực: theo bảng II.16,STQTTB,T1/trang 382; ta có: ∑ ξ cửa vào= 0,5 (Bảng N010) ∑ ξ cửa ra= (Bảng N010) ξ khuỷu ống= 0,38 (3 khuỷu) (Bảng N034) ξ van tiêu chuẩn= (Bảng N037) ξ van chiều= 8,61 (Bảng N047) → ∑ ξ = 0,5 + + 3.0,38 + + 8,61 = 15,25 Vậy: H m = 0,021 22 12 + 15,25 = 1,07m 0,08 2.9,81 Tính Hc: Hc = P2 − P1 (3 − 1).9,81.10 = = 19,066m ρ g 1049.9,81 Áp suất tồn phần bơm: H= 1,07+19,066+18 = 38,136 m Cơng suất bơm: N= 38,136.4,766.10 −3.1049.9,81 = 2,2 KW 1000.0,85 Cơng suất động điện: N dc = N 2,2 = =2,413 KW η dc η tr 0,96.0,95 Người ta thường lấy động có cơng suất lớn cơng suất tính tốn để tránh tượng q tải Vì 5KW >Ndc >1KW (tra bảngII.33, STQTTB, T1/trang 440) chọn hệ số dự trữ β =1,25.Suy ra: N= β Nđc=1,25.2,413 = 3,016 KW 62 Chương 5: KẾT LUẬN Nhiệm vụ đồ án thiết kế thiết bị đặc nồi xi chiều, buồng đốt ngồi kiểu đứng, dùng đốt nước bão hòa có áp suất 3at để đăc dung dịch đường sacarose có nồng độ 13% lên đến nồng độ 65% Đây khơng phải phương án nhất, so với phương án khác có ưu khuyết điểm sau: Ưu điểm + Dung dịch di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất nồi + Do nhiệt độ sơi nồi trước lớn nồi sau nên dung dịch mỡi nồi có nhiệt độ cao nhiệt độ sơi, kết ta có lượng nhiệt thừa lượng nhiệt làm bốc cho lượng nước gọi q trình tự bốc Nhược điểm + Nhiệt độ dung dịch nồi sau thấp dần, nồng độ dung dịch lại tăng dần làm độ nhớt dung dịch tăng nhanh, kết hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu đến nồi cuối + Khó sữa chữa, làm vệ sinh + Hệ thống cồng kềnh Sau thực đồ án này, em hình dung cơng việc người thiết kế Ngồi giúp em nắm vững phần lý thuyết học, cách tính tốn thiết bị phân tích lựa chọn thiết bị, vật liệu làm thiết bị để phù hợp với u cầu thực tế Nhưng qua em nhận thấy thân phải học hỏi nhiều Và thiết kế vào thực tế cần phải thực nhiều vấn đề Tuy em cố gắng nhiều kiến thức thân hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót Mong thời gian đến em hồn thiện kiến thức để làm tốt thiết kế sau 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khng, KS Hồ Lê Viên, Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội 2.TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khng, TS Phạm Xn Toản, Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội 64 MỤC LỤC 65 [...]... Do dung dịch mang vào: Gđ.Cđ.tđ Nồi 2: + Do hơi thứ mang vào (hơi thứ nồi 1): W1.i1 + Do dung dịch ở nồi 1 mang vào: (Gđ –W1).C2.ts1 Nồi 3: + Do hơi thứ mang vào (hơi thứ nồi 2): W2.i2 + Do dung dịch ở nồi 2 mang vào: (Gđ-W1- W2)C3ts2 Nồi 4: + Do hơi thứ mang vào (hơi thứ nồi 3) : W3.i3 + Do dung dịch ở nồi 3 mang vào : (Gđ-W1- W2 –W3)C4ts3 Nhiệt lượng ra: Nồi 1: + Do hơi thứ mang ra: W1.i1 + Do dung. .. Po: áp suất hơi thứ trên bề mặt dung dịch, N/m2 h 1 : chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên của ống truyền nhiệt đến mặt thoáng của dung dịch, m (chọn h 1 = 0,5 m cho cả 2 nồi) h 2 : chiều cao ống truyền nhiệt, m Chọn h 2 = 4 m cho cả 2 nồi dds: khối lượng riêng của dung dịch khi sôi, kg/m3 ρ dd 2 g: gia tốc trọng trường, m/s2, g = 9,81 m/s2 ρ ddsoi = Với: Nồi 1: Ứng với x1= 16,2% (tra bảng... loại đường kính ống dẫn hơi đốt cả 4 nồi là d = 400 mm với đường kính ngoài dn = 426 mm 3.3.2 Đường kính ống dẫn hơi thứ Nồi 1, 2, 3: Đường kính ống dẫn hơi thứ nồi 1, bằng đường kính ống dẫn hơi đốt nồi 2 Đường kính ống dẫn hơi thứ nồi 2, bằng đường kính ống dẫn hơi đốt nồi 3 Đường kính ống dẫn hơi thứ nồi 3, bằng đường kính ống dẫn hơi đốt nồi 4 Suy ra d = 400 mm Nồi 4: Ở t = 69,7 0C ⇒ v = 3,304 m3/kg... Nhiệt độ hữu ích của từng nồi là: Nồi 1: ∆thi1 = 3597,553 42,052 = 7,949 oC 19031,526 Nồi 2: ∆thi2= 4097,336 42,052 = 9,054 oC 19031,526 Nồi 3: ∆thi3= 4692,854 42,052 = 10,369 oC 19031,526 Nồi 4: ∆thi4= 6643,782 62,709 = 14,68 oC 19031,526 Sai số nhiệt độ hữu ích là: - Nồi 1: η 1= 8,23 - 7,949 100% = 3,413 % < 10 % 8,23 - Nồi 2: η 2= 9,054 − 8,174 100% = 9,710 % < 10 % 9,054 - Nồi 3: η 3= 10,784 − 10,369... của dung dịch (0C) + I1, I2, I3, I4: Hàm nhiệt của hơi đốt ở nồi 1, 2, 3, 4 (J/kg) + i1, i2, i3, i4: hàm nhiệt của hơi thứ ở nồi 1, 2, 3, 4 (J/kg) + Cn1,Cn2, Cn3,Cn4: nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1, 2, 3, 4 (J/kg độ) + θ1 ,θ 2 , θ3 ,θ 4 : Nhiệt độ của nước ngưng ở nồi 1, 2, 3, 4 (0C) + Qtt1, Qtt2, Qtt3, Qtt4: nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh từ nồi 1,2, 3, 4(W) Nhiệt lượng vào: Nồi. .. thất do trở lực trên đường ống (∆' ' ' ) - Nồi 1: ∆' ' '1 = 1o C - Nồi 2: ∆' ' '2 = 1o C - Nồi 3: ∆' ' '3 = 1o C - Nồi 4: ∆' ' '4 = 1o C → ∆' ' ' = ∆' ' '1 + ∆' ' '2 + ∆' ' '3 + ∆' ' '4 = 1 + 1 + 1 + 1 = 4 o C Tổn thất cho toàn hệ thống: ∆ = ∆'+ ∆ ' '+ ∆ ' ' ' = 19,691o C 1.2.3.4 Hiệu số nhiệt độ có ích cho toàn bộ hệ thống và cho từng nồi Cho từng nồi: o +Nồi1 : ∆ thi1 = t hd 1 − t hd 2 − ∑ ∆1 = 132,9... nhiệt dung riêng C (J/kg.độ) Ta có: C = 4190 – ( 2514 – 7,542.t).x , J/kg.độ Trong đó: t : nhiệt độ sôi của dung dịch, (0C) x: nồng độ dung dịch, (%) 13 -Nồi 1 : x= 16,2 % C1 = 4190 – (2514 – 7,542.124,67).0,162 = 3935,054 J/kg.độ -Nồi 2 : x= 21,49 % C2 = 4190 – (2514 – 7,542.114,085).0,2149 = 3834,65 J/kg.độ -Nồi 3 : x= 31,909 % C3 = 4190 – (2514 – 7,542.99,732).0,31909 = 3627,818 J/kg.độ -Nồi 4 :... 95,599 2672,079 69,7 2625,772 Dung dịch C ts(0C) (J/kg độ) 3935,054 124,67 3834,65 114,085 3627,818 99,732 2946,789 79,736 2.4.3 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng Gọi : D1, D2, D3, D4 :là lượng hơi đốt đi vào nồi 1, 2, 3, 4 (kg/h) + Gđ, Gc :lượng dung dịch đầu, cuối (kg/h) + W1,W2, W3,W4: lượng hơi thứ bốc ra từ nồi 1, 2, 3, 4 (kg/h) + Cđ, Cc : nhiệt dung riêng của dung dịch đầu, cuối (J/kg độ)... Tính hệ số phân bố nhiệt độ hữu ích cho các nồi Xem hệ số truyền nhiệt trong các nồi là như nhau: F1= F2, khi đó nhiệt độ hữu ích trong các nồi được tính: Qi ∆t hi (i ) = n =Ki ∆t 2 Qi ∑ hi (công thức VI.20, STQTTB, T2/trang 68) ∑ i =1 Ki Trong đó: ∆ thi : nhiệt độ hữu ích trong các nồi Qi : lượng nhiệt cung cấp Qi = Di ri (W/m2) 3600 Di : lượng hơi đốt mỗi nồi ri : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi Ki : hệ... = = 3,973 kg/s 3600 3600 Dung dịch ra khỏi nồi 1 có: x1= 16,362 % và ở nhiệt độ là 124,67 oC ⇒ ρ = 517,968 kg/m3 ⇒v = ⇒d= 1 1 = = 1,931.10-3 m3/kg ρ 517,968 3,973.1,931.10 −3 = 0,14m 0,785.0,5 Chọn d = 150 mm, dn = 159 mm (tra bảng XIII.26, STQTTB, T2/trang 409) 32 3.3.3.4 Từ nồi 2 vào nồi 3 W= G đ -W1-W2 18000 − 3698,414 − 3668,569 = = 2,954 kg/s 3600 3600 Dung dịch ra khỏi nồi 2 có : x2 = 21,337 %