Đồ án Công nghệ sau thu hoạch Thiết kế hệ thống cô đặc 3 nồi ngược chiều, thiết bị cô đặc phòng đốt treo, cô đặc dung dịch NaCl

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ CỘNG HOÀ XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ Độc lập - Tự - Hạnh phúc Bộ môn: Công nghệ sau thu hoạch o0o NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT BỊ Họ tên sinh viên: Nguyễn Thị Thuần Lớp: CNTP45 Ngành: Công Nghệ Thực Phẩm 1/ Tên đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc nồi ngược chiều Thiết bị cô đặc phòng đốt treo Cô đặc dung dịch NaCl 2/ Các số liệu ban đầu: - Năng suất tính theo dung dịch đầu (Tấn/giờ): 18 - Nồng độ đầu dung dịch (% khối lượng): 12 - Nồng độ cuối dung dịch (% khối lượng): 25 - Áp suất đốt nồi (at): - Áp suất lại thiết bị ngưng (at): 0,3 3/ Nội dung phần thuyết minh tính toán: - Đặt vấn đề - Chương I: Tổng quan sản phẩm, phương pháp điều chế, chọn phương án thiết kế - Chương II:Tính toán công nghệ thiết bị - Chương III:Tính chọn thiết bị phụ: Thiết bị Baromet, bơm chân không, 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: toàn Họ tên giáo viên: Tống Thị Quỳnh Anh 6/ Ngày giao nhiệm vụ: 25/03/2014 7/ Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 25/05/2014 Thông qua môn GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày tháng năm 2014 (Ký, ghi rõ họ tên) TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) Tống Thị Quỳnh Anh MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM – PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ - CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ I Tổng quan sản phẩm 1.1.1 Tính chất vật lý sản phẩm II Cơ sở lý thuyết phương pháp cô đặc 1.2.1 Định nghĩa 1.2.2 Các phương pháp cô đặc 1.2.3 Ứng dụng cô đặc 1.2.4.Phân loại theo phương pháp thực trình III Lựa chọn phương án thiết kế - thuyết minh quy trình công nghệ 1.3.1 Lựa chọn phương án thiết kế 1.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ CHƯƠNG II: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 11 2.1 Tính cân vật liệu 11 2.1.1 Xác định lượng thứ bốc khỏi hệ thống 11 2.1.2 Xác định phân phối thứ nồi 11 2.1.3 Xác định nồng độ dung dịch cuối nồi 12 2.2 Cân nhiệt lượng 12 2.2.1 Xác định áp suất nhiệt độ nồi ban đầu 12 2.2.2 Xác định loại tổn thất nhiệt độ nồi 13 2.2.2.1 Tổn thất nồng độ gây ( ') 13 2.2.2.2 Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh ( '') 15 2.2.2.3 Tổn thất trở lực đường ống ( ''') 17 2.2.3 Tổn thất cho toàn hệ thống 17 2.2.4 Hiệu số nhiệt độ hữu ích cho toàn hệ thống cho nồi 17 2.2.5 Cân nhiệt lượng 18 2.2.5.1 Tính nhiệt dung riêng 18 2.2.5.2 Tính nhiệt lượng riêng 18 2.2.5.3 Lập phương trình cân nhiệt lượng 19 2.3 Tính bề mặt truyền nhiệt 21 2.3.1 Độ nhớt 21 2.3.2 Hệ số dẫn nhiệt dung dịch 22 2.3.3 Hệ số cấp nhiệt 23 2.3.3.1 Về phía ngưng tụ 24 2.3.3.2 Về phía dung dịch sôi 25 2.3.4 Tính hệ số phân bố nhiệt độ hữu ích cho nồi 25 CHƯƠNG III: THIẾT KẾ CHÍNH 31 3.1 Buồng bốc 31 3.1.1 Tính số ống truyền nhiệt 31 3.1.2 Đường kính thiết bị buồng đốt 31 3.2 Buồng bốc 32 3.2.1 Đường kính buồng bốc 32 3.2.2 Chiều cao buồng bốc 32 3.3 Đường kính ống dẫn 33 3.3.1 Đường kính ống dẫn đốt 33 3.3.2 Đường kính ống dẫn thứ 34 3.3.3 Đường kính ống dẫn dung dịch 34 3.3.4 Đường kính ống tháo nước ngưng 36 3.4 Chiều dày vĩ ống 37 3.5 Chiều dày lớp cách nhiệt 37 3.5.1 Chiều dày lớp cách nhiệt ống dẫn 37 3.5.1.1 Chiều dày ống dẫn đốt 38 3.5.1.2 Chiều dày ống dẫn thứ 38 3.5.1.3 Chiều dày ống dẫn dung dịch 39 3.5.2 Tính chiều dày lớp cách nhiệt thân thiết bị 40 3.6 Chọn mặt bích 40 3.6.1 Chọn mặt bích buồng đốt 40 3.6.2 Chọn mặt bích buồng bốc 40 3.7 Chọn tai treo 42 3.7.1 Tai treo buồng đốt 42 3.7.2 Bề dày đáy buồng đốt 43 3.7.3 Bề dày nắp buồng đốt 46 3.7.4 Bề dày nắp buồng đốt 47 3.7.5 Bề dày nắp buồng bốc 50 3.7.6 Khối lượng lớp cách nhiệt 52 3.7.7 Khối lượng cột chất lỏng 53 3.7.8 Khối lượng cột 53 3.7.9 Khối lượng bích 53 3.7.10 Khối lượng ống truyền nhiệt 54 3.7.11 Khối lượng vĩ ống 54 CHƯƠNG IV: THIẾT BỊ PHỤ 56 4.1 Cân vật liệu 56 4.1.1 lượng nước lạnh cần thiết để tưới vào thiết bị ngưng tụ 56 4.1.2 Thể tích khí không ngưng không khí hút khỏi thiết bị 56 4.2 Kích thước thiết bị ngưng tụ 57 4.2.1 đường kính thiết bị ngưng tụ 57 4.2.2 Kích thước ngăn 57 4.2.3 Chiều cao thiết bị ngưng tụ 59 4.2.4 Kích thước ống baromet 60 4.3 Chọn bơm 62 4.3.1 Bơm chân không 62 4.3.2 Bơm nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ 63 4.3.3 Bơm dung dịch lên thùng cao vị 66 4.3.4 Bơm dung dịch từ nồi vào nồi 68 4.3.5 Bơm dung dịch từ nồi vào nồi 70 4.3.6 Bơm dung dịch từ nồi sang bể chứa sản phẩm 72 CHƯƠNG V KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, công nghiệp hóa chất trở thành phần thiếu công nghiệp giới Đó ngành công nghiệp đại đòi hỏi đổi mới, sản xuất loại hóa chất khác nhau, phục vụ cho sống ngày ngành công nghiệp khác, công nghiệp sản xuất xà phòng, sản xuất vải, giấy, …và công nhệ thực phẩm.Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm phải trải qua nhiều giai đoạn phức tạp, cô đặc phần thiếu, giai đoạn quan trọng có tính định đến chất lượng nồng độ sản phẩm Một hóa chất sản xuất sử dụng nhiều NaCl, khả ứng dụng rộng rãi Trong quy trình sản xuất NaCl, trình cô đặc khâu quan trọng Nó đưa dung dịch NaCl đến nồng độ cao hơn, thỏa mãn nhu cầu cầu sử dụng đa dạng tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ, tạo điều kiện cho trình kết tinh Nhiệm vụ cụ thể đồ án thiết kế hệ thống cô đặc NaCl ba nồi ngược chiều có buồng đốt treo nhằm cô đặc dung dịch NaCl từ 12% lên 25% Đối với sinh viên khối ngành công nghệ hóa chất công nghệ thực phẩm, việc thực đồ án thiết bị quan trọng Nó vừa tạo hội cho sinh viên ôn tập hiểu cách sâu sắc kiến thức học trình thiết bị vừa giúp sinh viên tiếp xúc, quen dần với việc lựa chọn, thiết kế, tính toán chi tiết thiết bị với thông số kỹ thuật cụ thể Em xin chân thành cảm ơn cô Tống Thị Quỳnh Anh dẫn tận tình trình em thực đồ án Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khác môn anh chị, bạn giúp đỡ, cho em ý kiến tư vấn bổ ích trình hoàn thành đồ án Tuy nhiên kiến thức hạn chế nên việc thực đồ án thiết bị nhiều thiếu sót; vậy, em mong nhận đóng góp hướng dẫn quý thầy cô giáo bạn để hoàn thành tốt đồ án giao CHƯƠNG I: TỔNG QUAN SẢN PHẨM – PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ - CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 GIỚI THIỆU VỀ SẢN PHẨM Trong hầu hết ngành công nghiệp nay, hóa chất sử dụng từ ngành công nghiệp hóa chất có vai trò thiếu ứng dụng rộng rãi Natri clorua với công thức hóa học NaCl, hóa chất thông dụng với nhiều ứng dụng tực tiễn, NaCl sản xuất ngày lớn 1.1.1 Tính chất vật lý NaCl - NaCl khối tinh thể màu trắng, tan nước phân ly thành ion - Là thành phần muối ăn ngày - Khối lượng riêng dung dịch 25% 1136,52 (kg/m ) - Muối có vị mặn, vị muối vị - Muối ăn cần thiết cho sống thể sống Muối ăn tham gia vào chức điều chỉnh độ chứa nước thể ( cân lỏng) - Muối dùng làm chất bảo quản thực phẩm (ướp thịt, cá tránh bị - ươn …) hay dùng làm chất phụ gia thục phẩm Ngoài ứng dụng ngành công nghiệp hóa chất - Có nhiều dạng muối ăn: muối thô, muối tinh, muối Iôt Nó thu nhận từ mỏ muối hay từ nước biển 1.2 CƠ SỞ CỦA LÝ THUYẾT VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP CÔ ĐẶC 1.2.1 Định nghĩa: Cô đặc trình làm bay phần dung môi dung dịch chứa chất tan không bay hơi, nhiệt độ sôi với mục đích: - Làm tăng nồng độ chất tan - Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể - Thu dung môi dạng nguyên chất Quá trình cô đặc tiến hành nhiệt độ sôi, áp suất (áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư), hệ thống thiết bị cô đặc hay hệ thống nhiều thiết bị cô đặc Trong đó: Cô đặc chân không dùng cho dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ bị phân hủy nhiệt Cô đặc áp suất cao áp suất khí dùng cho dung dịch không bị phân hủy nhiệt độ cao dung dịch muối vô cơ, để sử dụng thứ cho cô đặc cho trình đun nóng khác Cô đặc áp suất khí thứ không sử dụng mà thải không khí Đây phương pháp đơn giản không kinh tế Trong công nghiệp hóa chất thực phẩm thường làm đậm đặc dung dịch nhờ đun sôi gọi trình cô đặc, đặc điểm trình cô đặc dung môi tách khỏi dung dịch dạng hơi, chất hòa tan dung dịch không bay hơi, nồng độ dung dịch tăng dần lên, khác với trình chưng cất, trình chưng cất cấu tử hỗn hợp bay khác nồng độ hỗn hợp Hơi dung môi tách trình cô đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đun nóng thiết bị khác, dùng thứ đung nóng thiết bị hệ thống cô đặc ta gọi phụ Quá trình cô đặc tiến hành thiết bị nồi nhiều nồi làm việc gián đoạn liên tục Quá trình cô đặc thực áp suất khác tùy theo yêu cầu kỹ thuật, làm việc áp suất thường (áp suất khí quyển) dùng thiết bị hở; làm việc áp suất khác dùng thiết bị kín cô đặc chân không (áp suất thấp) có ưu điểm là: áp suất giảm nhiệt độ sôi dung dịch giảm, hiệu số nhiệt độ đốt dung dịch tăng, nghĩa giảm bề mặt truyền nhiệt Cô đặc nhiều nồi trình sử dụng thứ thay đốt, có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt Nguyên tắc trình cô đặc nhiều nồi tóm tắt sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch đun nóng đốt, thứ nồi đưa vào đun nồi thứ hai, thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba thứ nồi cuối vào thiết bị ngưng tụ Còn dung dịch vào từ nồi sang nồi kia, qua nồi bốc môt phần, nồng độ dần tăng lên Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt nồi phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dịch sôi, hay nói cách khác chênh lệch áp suất đốt thứ nồi, nghĩa áp suất làm việc nồi phải giảm dần thứ nồi trước đốt nồi sau.Thông thường nồi đầu làm việc áp suất dư, nồi cuối làm việc áp suất thấp áp suất khí 1.2.2 Các phương pháp cô đặc  Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung dịch chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái rắn 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 theo 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 Phương pháp nhiệt Phương pháp lạnh Dễ bị nhiệt cục làm hỏng sản phẩm Sản phẩm không bị hỏng nhiệt Sản phẩm dễ bị thay đổi màu sắc, đôi Sản phẩm không thay đổi màu sắc, có mùi mùi Hiệu suất cô đặc cao Hiệu suất cô đặc thấp Thiết bị đơn giản Thiết bị phức tạp 1.2.3 Ứng dụng cô đặc  Dùng sản xuất thực phẩm: đường, mỳ chính, nước trái  Dùng sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, muối vô 1.2.4 Phân loại theo phương pháp thực trình: Người ta phân loại thiết bị cô đặc theo:  Nguyên lý làm việc: Thiết bị làm việc gián đoạn, làm việc liên tục  Theo áp suất làm việc bên thiết bị: áp suất dư; áp suất khí quyển; áp suất chân không  Theo phương pháp cấp nhiệt: thiết bị dùng (thường dùng nhiều cả); thiết bị dùng nước nóng, dầu nóng; thiết bị dùng điện; thiết bị dùng khói phản ứng cháy  Theo cấu tạo thiết bị: thiết bị có buồng đốt giàn ống đứng, nằm ngang, nằm nghiêng; buồng đốt treo Ngoài loại đốt nóng nước thường chia làm loại gồm ba nhóm chủ yếu:  Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dễ 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 dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch 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 dịch chảy thành màng mỏng, chảy lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệt thích hợp cho dung dịch thực phẩm dung dịch nước trái cây, hoa ép…, gồm: + Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ + Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt bọt dễ vỡ 1.3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ - THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 1.3.1 Lựa chọn phương án thiết kế Theo tính chất nguyên liệu, ưu nhược điểm thiết bị nói ta chọn loại thiết bị cô đặc ba nồi ngược chiều phòng đốt treo  Ưu điểm: Khi cô đặc ngược chiều dung dịch có nhiệt độ cao vào nồi đầu, nhiệt độ lớn nên độ nhớt không tăng Kết hệ số truyền nhiệt nồi không giảm Ngoài lượng bốc cuối nồi nhỏ cô đặc ngược chiều, lượng nước dùng làm ngưng tụ thiết bị ngưng tụ nhỏ Hệ thống thường dùng cho dung dịch có độ nhớt cao, ăn mòn  Nhược điểm: Do dung dịch từ nơi có áp suất thấp đến nơi có áp suất cao nên không tự di chuyển mà phải sử dụng bơm để vận chuyển dung dịch, làm tăng chi phí 1.3.2 Thuyết minh quy trình công nghệ Dung dịch ban đầu thùng chứa nguyên liệu (1) bơm ly tâm (2) bơm lên thùng cao vị (3) qua van tiết lưu điều chỉnh lưu lượng qua lưu lượng kế (16) sau vào thiết bị gia nhiệt (4) Tại thiết bị gia nhiệt dung dịch gia nhiệt đến nhiệt độ sôi nồi Sau trình gia nhiệt dung dịch chuyển qua nồi qua cửa số (5) Tại nồi dung dịch NaCl bốc phần buồng bốc, thứ thoát lên qua thiết bị ngưng tụ, ngưng tụ lượng khí không ngưng lại bơm chân không hút sau qua thiết bị thu hồi bọt vào thiết bị baromet Nước ngưng tụ nồi qua cửa (10) bể chứa nước ngưng Còn sản phẩm nồi bơm vào nồi làm nguyên liệu để tiếp tục trình cô đặc, sản phẩm nồi bơm làm nguyên liệu cô đặc nồi 1, tiếp tục cô đặc đến đạt nồng độ yêu cầu đưa sản phẩm vào bể chứa sản phẩm (17) Ở nồi đốt cung cấp từ vào, nồi đốt thứ nồi 1, đốt nồi thứ nồi 2, thứ nồi vào thiết bị ngưng tụ baromet 10  Công suất động điện: N đc  N 4,967   5,446(kW )  tr  đc 0,96.0,95 Người ta thường lấy động có công suất lớn công suất tính toán để tránh tượng tải Vì Nđc nằm khoảng – 50 kW nên tra bảng II.33, ST QTTB T1/ Trang 440, chọn hệ số dự trữ  =1,15 Suy ra: N = .Nđc =1,15.5,446 = 6,263 (KW) 4.3.3 Bơm dung dịch lên thùng cao vị Chọn bơm ly tâm với chiều cao hút chiều cao đẩy 18 (m) Công suất bơm tính theo công thức: n H Q. g (CTII.189, ST QTTB T1/Trang 439) 1000. Với: + : hiệu suất bơm, chọn  = 0,85 (Bảng II.32, ST QTTB T1/Trang 439) + ρ: khối lượng riêng NaCl có C = 12 %, t = 25(oC) (Bảng I.59, ST QTTB T1/ Trang 46) ρ= 1083,65 (kg/m3) + Q : suất bơm (m3/s) + H : áp suất cần thiết để dung dịch chuyển động ống Tính Q: Q Gd (m / s)  Với: Gđ : lượng dung dịch đầu (kg/s) Q 18000  4,614.10 3 (m / s) 1083,65.3600 Tính H: H = Hm + Ho+ Hc (m) (CT II.185, ST QTTB 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 ), chọn Ho = 18 (m) Tính Hm :  l  H m       (m) d g   d 4,614.10 3  0,054(m) 2.0,785 66 (chọn n = m/s) Chọn d = 0,06 (m) dd = 1,124.10-3(N.s/m2) (Bảng I.107, ST QTTB T1/Trang 100) Hệ số ma sát tính qua chế độ chảy Re: 2.0,06.1083,65 → 𝑅𝑒 = = 11,57 104 > 104 1,124 10−3 Nên ống có chế độ chảy xoáy Tính hệ số ma sát:  6,81 0,9    2 lg     (CT II.65, ST QTTB T1/Trang 380) Re 3,7      Với: Δ: độ nhám tương đối xác định theo công thức sau:   d tđ Trong đó: + dtđ: đường kính tương đương ống (m) + : độ nhám tuyệt đối,  = 0,1(mm)  0,1.103    1,25.103 dtđ 0,08         0,023 (W/m.độ)     6,81  0,9 1,25.10 3     lg       , 11 , 57 10         Σ  = 0,5 + + 0,38.3 + + 8,61 = 15,25 Tổng trở lực : theo bảng II.16, ST QTTB T1/Trang 382; ta có: Σ cửa vào = 0,5 (Bảng N010) Σ cửa = (Bảng N010) khuỷu ống = 0,38 (3 khuỷu) (Bảng No29) van tiêu chuẩn = 4,0(Bảng N037) van chắn = 8,61 (Bảng N045) Vậy: 22 22 𝐻𝑚 = (0,023 + 15,25) = 4,83 0,08 2.9,81 P2  P1 (m) Chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút: H c   g Với: P1, P2: áp suất tương ứng đầu ống hút, cuối ống đẩy 67 (4 − 1) 9.81 104 𝐻𝑐 = = 27,68(𝑚) 1083,65.9,81  Áp suất toàn phần bơm là: H = 4,83 + 18 + 27,68 = 50,51 (m)  Công suất bơm: 𝑄 𝐻 𝜌 𝑔 4,614 10−3 50,51.1083,65.9.81 𝑁= = = 2,915(𝑘𝑊 ) 1000 𝑛 1000.0,85  Công suất động điện: 𝑁 2,915 𝑁đ𝑐 = = = 3,196(𝑘𝑊 ) 𝑛𝑡𝑟 𝑛đ𝑐 0,96.0,95 Người ta thường lấy động có công suất lớn công suất tính toán để tránh tượng tải Vì Nđc nằm khoảng – kW nên tra bảng II.33, ST QTTB T1/ Trang 440, chọn hệ số dự trữ  =1,4 Suy ra: N = .Nđc =1,4.3,196 = 4,474 (KW) 4.3.4 Bơm dung dịch từ nồi vào nồi - Chọn bơm ly tâm với chiều cao hút chiều cao đẩy (m) H Q. g - Công suất bơm tính theo công thức: n  1000. Với:  : hiệu suất bơm, chọn  =0,85 Dung dịch khỏi nồi có: x3=11,081% nhiệt độ 79,857(oC) (Tra bảng I.23,STQTTB,T1/Trang 35) ta có:  = 1053,55 (kg/m3)  dd = 0,460.10-3(N.s/m2) 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=8(m)  Tính Q : Q Gd  W3  (m / s ) Với: Gđ lượng dung dịch đầu (kg/s) →𝑄= 18000−2746,647 1053,55 = 4,02 10−3 (𝑚3 /𝑠)  Tính H : Tính Hm:  l  H m       (m)  d  2.g 68 - Ta có: 𝑑=√ 4,02.10−3 1.0.785 = 0,072(𝑚) (chọn n  1m / s ) Chọn d = 0,08(m) - Hệ số ma t tính qua chế độ chảy Re: 𝜔 𝑑 𝜌𝑑𝑑 1.0,08.1053,55 𝑅𝑒 = = = 18,32 104 > 104 𝜇 0,46 10−3 Có chế độ chảy xoáy, suy ra:  6,81  0,9    2 lg     (CT II.65, STQTTB, T1/Trang 380) 3,7    Re  Với:  :là độ nhám tương đối xác định theo công thức sau:   d td Trong đó:d tđ: đường kính tương đối ống.(m)  :độ nhám tuyệt đối,  =0,1(mm)  0,1.10 3  1,250.10 3 0,08         = 0,022(W/m.độ)     6,81  0,9 1,250.10 3     lg       , 18,32.10        Tổng trở lực:theo bảng II.16,STQTTB,T1/Trang 382; ta có:  cửa vào= 0,5 (Bảng N010)  cửa ra= (Bảng N010)  khuỷu ống= 0,38 (3 khuỷu) (Bảng N029)  van tiêu chuẩn= 4,45 (2 cái) (Bảng N037)  van chắn= 0,5(Bảng N045)    0,5   0,38.3  4,45.2  0,5  12,04 → 𝐻𝑚 = (0.022 22 0,08 + 12,04) 12 2.9,81 = 0,922 Chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút: H c  P2  P1 ( m)  g Với: P1, P2: áp suất tương ứng đầu ống hút, cuối ống đẩy 69 (1,849 − 0,842) 9,81 104 𝐻𝑐 = = 9,558(𝑚) 1053,55.9,81 - Áp suất toàn phần bơm: H= 0,9558+9,22+8= 18,176(m) - Công suất bơm: 18,176.4,02 10−3 1053,55 𝑁= = 0,89(𝑘𝑊 ) 1000.0,85 - Công suất động điện: 𝑁 0,89 𝑁đ𝑐 = = = 0,975(𝑘𝑊) 𝑛đ𝑐 𝑛𝑡𝑟 0,96.0,95 Người ta thường lấy động có công suất lớn công suất tính toán để tránh tượng tải Vì Ndc < 1KW (tra bảngII.33,STQTTB,T1/Trang 440) chọn hệ số dự trữ  =2  Suy ra: N =  Nđc = 2.0,975 = 1,95(KW) 4.3.5 Bơm dung dịch từ nồi vào nồi - Chọn bơm ly tâm với chiều cao hút chiều cao đẩy (m) H Q. g - Công suất bơm tính theo công thức: n  1000. Với:  : hiệu suất bơm, chọn  =0,85 Dung dịch khỏi nồi có: x2=14,588 % nhiệt độ 102,66(oC) (Tra bảng I.23,STQTTB,T1/Trang 35) ta có:  = 1059,2(kg/m3)  dd = 0,496.10-3(N.s/m2) 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=8(m)  Tính Q : Q Gd  W2  W3  (m / s ) Với: Gđ lượng dung dịch đầu (kg/s) 𝑄= 18000−3061,935−2662,552 1059,2.3600 = 3,2 10−3 (m3/s)  Tính H :  l  H m       (m)  d  2.g 70 - Ta có: Q 3,2.10 3 d   0,064(m) (chọn  n  1m / s ) .0,785 1.0,785 Chọn d = 0,08(m) - Hệ số ma t tính qua chế độ chảy Re: .d  dd 1.0,08.1059,2 Re    9,97 10 > 104 3  0,85.10 Có chế độ chảy xoáy, suy ra:  6,81  0,9    2 lg     (CT II.65, STQTTB, T1/Trang 380) 3,7    Re  Với:  :là độ nhám tương đối xác định theo công thức sau:   d td Trong đó:d tđ: đường kính tương đối ống.(m)  :độ nhám tuyệt đối,  =0,1(mm)  0,1.10 3  1,25.10 3 0,08         = 0,023(W/m.độ)     6,81  0,9 1,25.10 3     lg       , 9,97.10        Tổng trở lực:theo bảng II.16,STQTTB,T1/Trang 382; ta có:  cửa vào= 0,5 (Bảng N010)  cửa ra= (Bảng N010)  khuỷu ống= 0,38 (3 khuỷu) (Bảng N029)  van tiêu chuẩn= 4,45 (2 cái) (Bảng N037)  van chắn= 0,5(Bảng N045)    0,5   0,38.3  4,45.2  0,5  12,04 Vậy: 22   12 H m   0,023  12,04   0.936(m) 0,08   2.9,81 - Chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút: H c  Với: P1, P2: áp suất tương ứng đầu ống hút, cuối ống đẩy 71 P2  P1 ( m)  g Hc  (4  1,921).9,81.10  19,628(m) 1059,2.9,81 - Áp suất toàn phần bơm: H= 0,936+19,628+8= 28,564(m) - Công suất bơm: N 28,564.3,2.10 3.1059,2.9,81  1,117( KW) 1000.0,85 - Công suất động điện: N dc  1,117 N = =1,22(KW)  dc  tr 0,96.0,95 Người ta thường lấy động có công suất lớn công suất tính toán để tránh tượng tải Vì Ndc > 1KW (tra bảngII.33,STQTTB,T1/Trang 440) chọn hệ số dự trữ  =1,3  Suy ra: N =  Nđc = 1,3.1,22 = 1,586 (KW) 4.3.6 Bơm dung dịch từ nồi sang bể chứa sản phẩm: Chọn bơm ly tâm với chiều cao hút chiều cao đẩy 1(m) Chiều dài ống 10 (m) Công suất bơm tính theo công thức: n Với: HQ g HGg  1000 1000 (CTII.189,STQTTB,T1/439)  : hiệu suất bơm, chọn  = 0,85  : khối lượng riêng dung dịch có C =25%; t = 128,94(oC)  = 1121,9(kg/m3) Q : suất bơm (m3/s) G: lưu lượng bơm (Kg/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=1(m)  Tính Hm  l  Hm       (m)  d  2.g Chọn đường kính ống hút đẩy dung dịch d = 50(mm) 72 𝜔= 𝐺𝑐 0,785.𝑑2 𝜌 = 1,11 0,785.0,052 1121,9 =0,504(m/s) dd = 0,166.10-3(N.s/m2) Hệ số ma sát tính qua chế độ chảy Re: 𝜔 𝑑 𝜌𝑑𝑑 0,504.0,05.1121,9 𝑅𝑒 = = = 17,03 104 > 104 𝜇𝑑𝑑 0,166 10−3 Có chế độ chảy xoáy, suy ra: Với: 0,1.103    2.103 d 0,05       0,9 2.10 3   6,81       17,03.10  3,7        0,026    Tổng trở lực: theo bảng II.16,STQTTB,T1/Trang 382; ta có:   cửa vào= cửa ra= 0,5 (Bảng N010) (Bảng N010)  Co 900= 0,38 (3 cái) (Bảng N029)  van tiêu chuẩn= 4,1 (Bảng N037)  van chiều= 11,43 (Bảng N047)    0,5   3.0,38  4,1  11,43  18,17 Vậy: 𝐻𝑚 = (0.026 20 0,592 + 18,17) = 0,24 (𝑚) 0,05 2.9.81 Tính Hc: Hc  P2  P1 g P1: áp suất đầu ống hút, P1=0.258(at) (bỏ qua áp suất thủy tĩnh cột chất lỏng ống truyền nhiệt) P2: áp suất cuối ống đẩy, P2=1at 73 (1 − 0,258) 9.81 104 𝐻𝑚 = = 6,61(𝑚) 1121,9.9,81 Áp suất toàn phần bơm: H= 1+ 0,24 + 6,61 = 7,85(m) Công suất bơm: 1,11 10−3 7,85.1121,9.9,81 𝑁= = 0,113(𝑘𝑊) 1000.0,85 Công suất động điện: 𝑁 0,113 𝑁đ𝑐 = = = 0,124(𝑘𝑊) 𝑛đ𝑐 𝑛𝑡𝑟 0,96.0,95 Người ta thường lấy động có công suất lớn công suất tính toán để tránh tượng tải Vì Ndc [...]... 118,2 73 2708580 31 61,72 128 936 1 117,2 73 2707180 4245 ,36 94 ,30 3 2669890 34 49,64 102,66 2 3 93, 3 03 2667950 4 233 ,65 69,7 2625770 35 96,486 2.2.5 .3 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng D1, D2, D3 là lượng hơi đốt vào nồi 1, 2, 3 (kg/h) Gđ, Gc là lượng dung dịch đầu và cuối hệ thống (kg/h) W1, W2, W3 là lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 1, 2, 3 (kg/h) C1, C2, C3 là nhiệt dung riêng của dung dịch trong nồi 1,2 ,3 (J/kg.độ)... 2450 ,39 4 2002,487  638 ,37 5 (W/m2.độ) Q2 2275659,062   35 64,767 K2 638 ,37 5 Suy ra:  Nồi 3: D3 r3 2914,155.2277,072.1 03 Q3 = = 36 00 36 00 K3  1 1  13  r  1  23  = 18 432 61,572(W/m2) 1 1 1  0,659.10 3  1729,141 1560,240  532 ,411 (W/m2.độ) Q3 18 432 61,572   34 62,104 K3 532 ,411 Suy ra: n 3  i 1 Q1 Q1 Q2 Q3     38 22, 738  35 64,767  34 61,104  10849,608 K1 K1 K 2 K 3 Ta có hiệu số nhiệt... 117,2 73  93, 3 03  (3, 992+4 ,36 5+1) = 14,6 13 oC  thi 2 = thd2  ts2  ts2  thd2   thi 2 = 117,2 73 – 14,6 13 = 102,66 oC 17  Nồi 3:  thi 3 = thd3  tnt    3 = 93, 3 03  68,7  (2,478 +7,679 +1) = 13, 446 oC  thi 3 = thd3  ts3  ts3  thd3   thi 3 = 93, 3 03  13, 446 = 79,857  Hiệu số nhiệt độ hữu ích cho toàn hệ thống: hi  tchung    thd1  tnt   = 142,9  68,7  32 ,177 = 42,0 23 oC 2.2.5... 0,05W2 (i2  Cn3 3 )  W2(0,95i2  0,95Cn3  3) +W3(C3ts3  i3) = Gđ(C3ts3  Cđtđ) (3) Mà: W = W1 + W2 + W3 = 936 0 (4) Giải hệ 3 phương trình 3 ẩn ,(2), (3) , (4) ta có: W1 = 36 99,198 kg/h W2 = 2914,155 kg/h 20 W3 = 2746,647 kg/h Nồi 1 (W1) Nồi 2 (W2) Nồi 3 (W3) x1 =Gđ Theo CBVL, kg/h 38 88,658 30 61, 935 2662,552 Theo CBNL,kg/h 36 99,198 2914,155 2746,647 Sai số, % 4,872 < 5% 4,826 < 5% 3, 158< 5% xd 12... J/kg.độ 23  35 ,5 Nhiệt dung riêng của dung dịch trước khi cô đặc: Vì xđ = 12% < 20% nên áp dụng công thức I. 43. STQTTB T1/152: Cđ = 4186.(1-x)  C0 = 4186.(1 – 0,12 ) = 36 83, 680 J/kg.độ  Nồi 3: x = 14,0 83 % < 20% Nhiệt dung riêng của dung dịch ra khỏi nồi 3 : C3 = 4186.(1  0,140 83) = 35 96,486 (J/kg.độ)  Nồi 2 : x = 17,6% < 20% Nhiệt dung riêng của dung dịch ra khỏi nồi 2 : C2 = 4186.(1  0,176) = 34 49.264... độ có ích cho toàn bộ hệ thống là  t  Nhiệt độ hữu ích của từng nồi là: - Nồi 1: ∆thi1 = 38 22, 738 42,0 23  14,806 0 C 10849,608 ∆thi2 = 35 64,767 42,0 23  13, 807 0 C 10849,608 ∆thi3 = 34 62,104 42,0 23  13, 410 0 C 10849,608 _ Nồi 2: - Nồi 3:  Sai số nhiệt độ hữu ích là: - Nồi 1:  1= - Nồi 2:  2= - Nồi 3:  3= 14,806  13, 964 14,806 13, 807  14,6 13 14,6 13 13, 410  13, 446 13, 446 100%  5,690%  10%... truyền nhiệt là CT3 có λ=50W/m.độ (Tra bảng XII.7,STQTTB, T2 /31 3) Chọn: r1 = 0, 232 .10 -3 (m2.độ/W); r3 = 0 ,38 7.10 -3( m2.độ/W)   r 0, 232 .10 3  2 3 10  0 ,38 7.10 3 =0,659.10 -3 50 Nồi 1: Tại ts1 = 128, 936 0C = t21 Ta có:  tI = q11  r =11 430 ,37 .0,659.10 -3 = 7, 533 (0C)  tT21 = tT11 –  tI = 141,91– 7, 533 = 134 ,37 7(0C) Hiệu số cấp nhiệt của nước: t21= tT21 – t21 = 134 ,37 7 ̶ 128, 936 = 5,441 (0C)  ... chung 2 Hơi đốt mang vào (hơi thứ nồi 2) Dung dịch nồi 2 mang vào Hơi thứ ra Dung dịch mang ra Nước ngưng mang ra Tổn thất nhiệt chung 3 D1.I1 (Gđ  (W2+W3)).C2.ts2 W1.i1 (Gđ  W).C1.ts1 D1.Cn1  1 0,05D1(I1-Cn1  1) D2.I2=W1.i1 (Gđ-W3).C3.ts3 W2.i2 (Gđ-(W2+W3)C2.ts2 D2Cn2  2 0,05D2(I2-Cn2  2) D3I3=W2i2 GđCđtđ W3i3 (Gđ-W3)C3ts3 D3Ccn3  3 0,05D3(I3-Cn3  3) Phương trình cân bằng nhiệt lượng:  Nồi 1 :... công thức ở trên ta tính được tổn thất nhiệt độ theo nồng độ ở các nồi như sau: * Nồi 1: 16,2.t ht1  2 73 r1 2  '1   'o1 = 4 oC * Nồi 2: ' 2  ' o 2 16,2.t ht 2  2 73 r2 2 = 4,09 oC * Nồi 3: 16,2.t ht 3  2 73 r3 2  '3   ' o 3 0 = 2,929 oC 0 t ht ( c) ' r ( j /kg) ' ( o C ) Nồi 1 4 118,2 73 2211,555.10 3 4,484 Nồi 2 4,09 94 ,30 3 2 239 .260.10 3 3,922 Nồi 3 2.929 69,7 2247,76.10 3 2,478 3. .. nồi 3 vào nồi 2 Ta có: W  G đ - W3 18000 - 2746,647   3, 439 (kg/s) 36 00 36 00 Dung dịch ra khỏi nồi 3 có: x2=11,801% và ở nhiệt độ là 79,857(oC)   = 10 53, 55 (kg/m3) v = 1  = 1 = 0,949.10 -3( m3/kg) 10 53, 55 3, 439 .0,949.10 3  0,07158(m) 0,785.1 d Chọn d=80(mm), dn = 89 (Tra bảng XIII.26,STQTTB,T2/Trang 409) 3. 3 .3. 4 Ra khỏi nồi 2 vào nồi 1 Lưu lượng khối lượng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi