Thiết kế hệ thống cô đặc 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH năng suất 2500kgh

Trường ĐH Tôn Đức Thắng Khoa Khoa học Ứng Dụng CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ĐỒ ÁN Môn học : QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ – MSMH : 605040 Họ tên sinh viên : Lê Thò Kim Hoàng – MSSV : 811886S Đầu đề đồ án: Thiết kế hệ thống cô đặc nồi liên tục để cô đặc dung dòch NaOH suất 2500kg/h Nhiệm vụ( nội dung yêu cầu số liệu ban đầu ) - Năng suất nhập liệu : 2500 kg/h - Nồng độ đầu : 15% - Nồng độ cuối : 40% - p suất đốt : atm - p suất ngưng tụ : 0.4 atm - Loại thiết bò : tuần hoàn trung tâm Nội dung phần thuyết minh tính toán : Mở đầu : giới thiệu – đầu đề đồ án tính chất sản phẩm Chọn thuyết minh quy trình công nghệ Tính cân vật chất lượng Tính công nghệ thiết bò Tính khí thiết bò Tính chọn thiết bò phụ Kết luận Phụ lục có Tài liệu tham khảo Các vẽ đồ thò ( loại kích thước vẽ ) Gồm vẽ A1 : - Quy trình công nghệ - Cấu tạo thiết bò Ngày giao đồ án : Ngày hoàn thành đồ án : Ngày bảo vệ : CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN Phần I MỞ ĐẦU Môn học trình thiết bò nhằm trang bò cho sinh viên số kiến thức trình thiết bò để thực trình hóa học Quá trình thiết bò trình bày đồ án trình thiết bò cô đặc Cô đặc trình thực nhiều sản xuất hóa chất thực phẩm, nhằm tăng nồng độ sản phẩm cách lấy bớt dung môi Quá trình cô đặc dung dòch mà cấu tử có chênh lệch nhiệt độ sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi Tuy nhiên, tùy theo tính chất cấu tử khó bay (hay không bay trình đó) mà ta tách phần dung môi (hay cấu tử khó bay hơi) phương pháp nhiệt hay phương pháp lạnh - Phương pháp nhiệt: Dưới tác dụng nhiệt (do đung nóng) dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái dung dòch sôi Để cô đặc dung dòch không chòu đựơc nhiệt độ (như dung dòch đường) đồi hỏi cô đặc nhiệt độ thấp, thường chân không Đó phương pháp cô đặc chân không - Phương pháp lạnh: Khi hạ nhiệt độ đến mức độ yêu cầu 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 -nhất kết tinh dung môi, điều kiện bên tác dụng lên dung dòch mà trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp có phải dùng đến máy lạnh Các thiết bò cô đặc phong phú đa dạng Tuy nhiên ta phân loại theo số đặc điểm sau: - Theo nguyên lý làm việc: có hai loại thiết bò cô đặc làm việc theo chu kì làm việc liên tục - Theo áp suất làm việc bên thiết bò: chia loại:Thiết bò làm việc Pdư, PKa PCk - Theo nguồn cấp nhiệt: + Nguồn phản ứng cháy nhiên liệu + Nguồn điện + Nguồn nước: nguồn cấp nhiệt thường gặp +Nguồn nước nóng, dầu nóng hỗn hợp diphenyl cho thiết bò chu kỳ có công suất nhỏ Cấu trúc thiết bò cô đặc thường có phận sau: - Bộ phận nhận nhiệt: Ở thiết bò đốt nóng nước, phận nhận nhiệt dàn ống gồm nhiều ống nhỏ nước ngưng tụ bên ống, truyền nhiệt cho dung dòch chuyển động bên ống - Không gian để phân ly: Hơi dung môi tạo chứa dung dòch nên phải có không gian lớn để tách dung dòch rơi trở lại nhận nhiệt - Bộ phận phân ly: để tách giọt dung dòch lại Cấu tạo thiết bò cô đặc cần đạt yêu cầu sau: - Thích ứng tính chất đặc biệt dung dòch cần cô đặc độ nhớt cao, khả tạo bọt lớn, tính ăn mòn kim loại - Có hệ số truyền nhiệt lớn - Tách ly thứ tốt - Bảo đảm tách khí không ngưng lại sau ngưng tụ đốt • Và đề án này, ta cần: tính toán thiết bò cô đặc nồi xuôi chiều để cô đặc dung dòch NaOH suất: 2,8 (tấn/h) theo nguyên liệu vào với số liệu ban đầu: - Nồng độ đầu dung dòch: 13%(về khối lượng) - Nồng độ cuối dung dòch: 43%(về khối lượng) - Dung dòch đầu đun lên nhiệt độ sôi - p suất bão hòa khô vào 3at, áp suất ngưng tụ 0,2at - Thiết bò loại ống tuần hoàn buồng đốt thẳng đứng Phần II DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ II.1 Sơ đồ quy trình công nghệ trình cô đặc dung dòch NaOH(hình 1) II.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ Dung dòch NaOH ban đầu có nồng độ 13% ( khối lượng) từ bồn chứa nguyên liệu bơm lên bồn cao vò nhờ bơm nhập liệu Bồn cao vò thiết kế có gờ chảy tràn để ổn đònh mực chất lỏng có bồn Dung dòch từ bồn cao vò vào thiết bò gia nhiệt ( thiết bò ống chùm) Từ đây, dung dòch gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi nước bão hòa cung cấp từ vào Sau trao đổi nhiệt với dung dòch ngưng tụ thành nước theo đường ống chảy ống xả Dung dòch sau gia nhiệt đến trạng thái sôi vào nồi cô đặc Hơi đốt cung cấp vào buồng đốt bão hòa khô có áp suất 3,0 at Dưới tác dụng đốt buồng đốt, thứ bốc lên dẫn sang buồng đốt nồi để gia nhiệt cho trình cô đặc Đồng thời dung dòch nồi đạt nồng độ x1 chuyển sang nồi Hơi đốt nồi sau ngưng tụ qua cửa tháo nước ngưng, sau chảy vào thùng chứa Tương tự trình dung dòch nồi cô đặc Sau qua nồi dung dòch cô đặc đến nồng độ 43% ( khối lượng), bơm tháo liệu bơm vào bồn chứa sản phẩm Hơi thứ nồi có áp suất 0,2 at dẫn qua thiết bò ngưng tụ Baromet Tại đây, thứ ngưng tụ thành nước, phần không ngưng vào thiết bò phân ly lỏng-hơi để tách có lẫn giọt lỏng khỏi nhau, bơm chân không hút thứ ngưng tụ chảy vào thùng chứa nước ngưng Phần III CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG III.1 Cân vật chất III.1.1 Các thông số ban đầu - Năng suất nhập liệu : Gđ = 2,8 tấn/h - Nồng độ đầu dung dòch: xđ = 13% (khối lượng) - Nồng độ sau dung dòch : xc = 43% (khối lượng) - p suất bão hoà khô : P = (at) - p suất ngưng tụ : Pnt = 0,2 (at) III.1.2 Năng suất sản phẩm Ta có : Gđ xđ = Gc xc ( CT 5.16T158-[3]) Trong : Gđ , Gc : suất nhập liệu sản phẩm dd (kg/h) Xđ , xc : nồng độ đầu cuối dd ( % khối lượng) ⇒ G C = Gd xd x = C 2800.13 = 846,51 (kg/h) 43 III.1.3 Lượng nước bốc khỏi dung dòch toàn hệ thống   1 − x d  ( CT 5.24T162- [3]) d xC    13  W = 28001 −  = 1953,5 ( kg/h)  43  W = G đ – GC = G III.1.4 Lượng thứ phân bố nồi Để đảm bảo việc dùng toàn thứ nồi trước đốt cho nồi W W = m ≥ 1,2 → 1,5 sau : ( CT 5.29T162 –[3]) Đối với nồi cô đặc nồi ta chọn ⇒ W W = 1,25 W2 1,25 – W1 = (*) Mặt khác : W = W1 + W2 = 1953,49 (**) Từ * ** ta tính III.1.5 Nồng độ sản phẩm khỏi nồi x = G x G −W d x = d d III.2 W = 1085,27(kg / h)  W = 868,22(kg / h) 2800 * 13 ( CT 5.25T162 –[3]) 2800 − 1085,27 = 21,23% Cân lượng III.2.1 Xác đònh hiệu nhiệt độ cho toàn thiết bò ∆t = t h1 − t h − ( ∑ ∆'+ ∑ ∆' '+ ∑ ∆' ' ') (CT 5-22T327 - [2]) Trong : t : nhiệt độ đốt cấp cho nồi t : nhiệt độ vào barômet ∑ ∆' : tổng độ giáng nhiệt độ hoá lý ∑ ∆' ' : tổng độ giáng nhiệt độ thuỷ tónh ∑ ∆' ' ' : tổng độ giáng nhiệt độ thuỷ động h1 h2 a) Xác đònh áp suất nồi cô đặc *Tổng chênh lệch áp suất đốt nồi I thiết bò ngưng tụ ∆ Pt = PĐ – PC = – 0,2 = 2,8 (at) ∆ Pt = ∆ P1 + ∆ P = 2,8 (at) (1) Theo tài liệu Phạm Văn Thơm “ sổ tay thiết kế thiết bò hoá chất chế biến thực phẩm đa dụng “ Viện đào tạo mở rộng 1992/T106 thì: ∆ P1 Ta chọn ∆ P2 ∆ P1 ∆ P2 = 1,2 = 1,5 Từ (1) (2) ta tính : → 2,5 (at) ⇒ 1,5 ∆ P ∆ P1 = 1,68at  ∆ P2 = 1,12at − ∆ P1 = (2) ∆P ∆ P1 > ∆P = ⇒ t > ∆ P2 Vậy chúng thoả điều kiện phân bố áp suất * p suất làm việc nồi ∆ P1 = PĐ – P1 ⇒ P1 = PĐ - ∆ P1 = – 1,68 = 1,32 (at) ∆ P2 = P1 – P2 ⇒ P2 = P1 - ∆ P2 = 1,32 – 1,12 = 0,2 (at) b) Xác đònh tổng nhiệt độ giáng nhiệt độ hoá lý Theo CT 5.3T148 –[3] ta có: ∆' = f * ∆'0 : - f : hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhiêït độ sôi dung môi (T) ẩn nhiệt hoá dung môi T − K  r − ( j / kg ) T2 f = 16,14 * r ∆'0 : tổn thất nhiệt độ sôi nồng độ P = at - Từ áp suất nồi cô đặc, tra bảng 5.2T148 – [3] ∆'0 tra bảng 4T194 – [7] r, T Số liệu cụ thể tính bảng sau : Thông số Nồi Vậy: Nồng độ cuối (%) ∆'0 (0C) P ( at ) t0hthứ (0C) r ( j/kg) ∆' (0C ) 21,23 43 9,184 32,2 1,32 0,2 107,58 60,08 2236,8.103 2358.103 9,598 24,452 ∑∆ = ∆ + ∆ ' c) ' ' = 9,598 + 24,452 = 34,05 ( 0C ) Xác đònh tổng độ giáng nhiệt độ thủy tónh thủy động Theo tài liệu [6] : độ giáng nhiệt độ thuỷ tónh Trong thực tế ta chọn ∆ =1 → 3C ∆ = ∆ = 1,5 C " i Ta chọn giá trò trung bình ⇒ ∑∆ = ∆ " '' + ∆ '' '' '' = 1,5 + 1,5 = (0C ) Còn độ giáng nhiệt thuỷ động : Ta chọn ⇒ ∆ = ∆ =1 C ∑∆ = ∆ + ∆ '" '" '" ∆ '" i = 0C '" '" d) Xác đònh nhiệt độ sôi dung dòch p dụng quy tắc Babô * Nồi 1: x1 = 21,23 % Ta có : = + = 0C  P sdd   P sdd    =       P sdm  t  P sdm  t ' (*) Chọn PSdd (t) = atm = 1,033 at Dung dòch NaOH 21,23% tra bảng 36 T424 – [2] t Từ t ⇒ Sdd (1atm ) Sdd = 108,830C tra bảng T191 – [7] ⇒ P H 2O = 1,3787 (at)  1,033   =  1,3787  P P ⇒ P 1,3787 = 1,762 at 1,033 ⇒ t ⇒ = 1,32 H 2O Sdm ( P1) = H 2O 1,32 P H 2O = 116,76 0C Đây nhiệt độ sôi dung dòch 1,32(at) t * Nồi II : Sdd ( P1) = 116,76 0C P2 = 0,2 at x2 = 43% Tính tương tự nồi : t Sd ( P ) = 83,99 0C e) Xác đònh nhiệt độ thứ cấp cho nồi 1, nhiệt độ khỏi barômet Theo giả thiết thứ cấp ta sử dụng nước bão hoà khô 3at Tra bảng T195- [7] ta được: th = 133,54 0C Mặt khác, ta có áp suất ngưng tụ 0,2 at tra bảng T195-[7] ta = 60,08 C Vậy : hiệu nhiệt độ cho toàn thiết bò t h2 ∆ t = t h − t h − ( ∑ ∆'+ ∑ ∆' '+ ∑ ∆' ' ') = 133,54 – 60,08 – ( 34,05 + + ) = 34,41 0C Hiệu nhiệt độ cho nồi ∆ t1 = t h − t S1 = 133,54 – 116,76 = 16,78 0C Theo phương pháp phân bố chênh lệch nhiệt độ hữu ích nồi trình cô đặc nhiều nồi : bề mặt truyền nhiệt nồi nhau, F1 = F2, tổng bề mặt truyền nhiệt hệ thống tối thiểu : F1 + F2 = Vì : ∆ t1 = ∆ t = * Kiểm tra lại điều kiện ∆t 34,41 = = 17,205 2 ∆t / − ∆t1 17,205 − 16,78 * 100% = * 100% ∆t / 17,205 ε = ε = 0,24% < 5% Vậy ta chấp nhận giả thiết phân bố áp suất III.2.2 Tính cân nhiệt ( cân lượng ) a) Tính nhiệt dung riêng nồi * Nhiệt dung riêng dung dòch ban đầu Do xđ = 13% = 0,13 < 0,2 ⇒ Cđ = 4186 ( – xđ ) (CT 1.43/152 – [5]) = 4186 ( – 0,13 ) = 3641,82 ( J/Kg độ ) * Nhiệt dung riêng dung dòch khỏi nồi I Do x1 = 21,23% = 0,2123 > 0.2 C = C x + 4186(1 − x ) ⇒ I ht (CT 1.44/T152-[5]) 1 Trong : C : nhiệt dung riêng NaOH khan J/Kg x : nồng độ dung dòch NaOH khỏi nồi I ht +Nhiệt dung riêng NaOH khan tính theo CT 5.12T 180 – [2] C ht n C = Na Na + nO C O + nH C H M (*) NaOH Trong đó: ni : số nguyên tử nguyên tố tham gia vào hợp chất Ci : nhiệt dung riêng nguyên tử nguyên tố Tra bảng 5.1 T181-[2] có : MNaOH = 40 đ.v.C CNa = 26 KJ/Kg độ CO = 16,8 KT/Kg độ CH = 9,6 KT/ Kg độ nNa = nH = nO = (*) ⇒ ht = 26 *1 + 16,8 *1 + 9,6 * = 1,315 KJ/Kg độ 40 = 1315 J/ Kg độ CI = 1315 0,2123 + 4186 ( – 0,2123 ) = 3576,49 J/ Kg độ Nhiệt dung riêng dung dòch khỏi nồi II Do x2 = 43% = 0,43 > 0,2 Vậy (*) ⇒ b) C C II = C ht x2 + 4186( 1- x2 ) = 1315 0,43 + 4186 ( – 0,43 ) = 2951,47 ( J/Kg độ) Phương trình cân nhiệt nồi i"1,W1 W2,i"2 Qxq1 Qxq2 D,i"h Gđ,Cđ,tđ D,i'h (Gđ-W1)C1t1 Phương trình cân nhiệt nồi I W1,i'1 (Gđ-W1-W2)C2t2 D.ih'' + Gđ Cđ tđ = D.ih' + ( Gđ – W1 )C1.t1 + W1 i1'' + Q xq1 (1) Phương trình cân nhiệt nồi II '' W1 i1 +( Gđ–W1 )C1.t1 =W2 i 2'' +W1 i1' +( Gđ–W1–W2 ).C2t2 + Q xq2 (2) PT cân nhiệt cho hệ W = W1 + W2 = 1953,49 (3) Trong : - D : tổng lượng đốt biểu kiến cung cấp cho hệ thống cô đặc " " " h ' ' h i , i , i : hàm nhiệt đốt, thứ nồi I, thứ nồi II (J/Kg) - i , i : hàm nhiệt nước ngưng lấy khỏi nồi I, II (J/Kg) - - Cđ , CI, CII : nhiệt dung riêng dung dòch ban đầu, khỏi nồi I, khỏi nồi II (J/Kg) - Q ,Q xq1 xq : nhiệt tổn thất môi trường xung quanh * Phương trình cân nhiệt thiết lập với giả thiết : - Bỏ qua hiệu ứng nhiệt cô đặc Qcđ = - Nhiệt tổn thất môi trường xq 5% nhiệt lượng cung cấp Q Tính i , i , i , i , i b.1 " " " ' ' h h xq1 = 0,05 Qđ Từ giá tri P điều kiện tra bảng T194-[7] có trò hàm nhiệt điều kiện Tên Hơi đốt ( P ( at) I ( KJ/Kg) b.2 b.3 b.4 (*) i " h ) Hơi thứ I ( " i) Hơi thứ II ( i " ) Nước ngưng I( Nước ngưng II( ' i) i h ) 1,32 0,2 2725 2687,6 2609 561,4 Tính Cđ , C1 , C2 Theo phần a ta tính : Cđ = 3641,82 ( J/Kg độ) C1 = 3576,49 ( J/Kg độ) C2= 2951,47 ( J/Kg độ) Tính tđ , t1, t2 Vì dung dòch nhập liệu trạng thái sôi nên tđ ≈ tS1 Vậy : tđ = tS1 = 116,76 (0C ) t1= tS1 = 116,76 (0C ) t2 = 83,99 (0C ) Tính nhiệt tổn thất môi trường xung quanh nồi 1, nồi Q xq1 = 0,05 D( " ' h h i −i )= 0,05 D(2725 – 451,06).103 = 113697 D (*) Q b.5 = 121810W1 Xác đònh W1,W2 xq2 = 0,05 W1 ( " ' 1 i −i Theo lúc đầu ta chọn W W )= 0,05 (2687,6 – 251,4 )W1 103 = 1,25 giá ' 1,32 451,06 ⇔ W1 – 1,25W2 = Bên cạnh W1 + W2 = 1953,49 Giải pt (1) (2) ta W1 = 1085,27 (Kg/h) W2 = 868,22 (Kg/h) Thế giá trò vừa tính vào pt (2) ta có VT = W i " (1) (2) + ( Gđ – W1) C1.t1 = 1085,27 2687,6.103 + (2800 – 1085,27) 3576,49 116,76 = 3632827420 VP = W i " + W i ' + ( Gđ – W1 - W2) C2t2 + Q xq2 = 868,22 2609 10 + 1085,27 451,06.10 + (2800 – 1085,27 – 2951,47 83,99 +111827 1085,27 = 3085915075 Tính sai số ε= 868,22 ) VT − VP 100% = 15,05 > 5% VP Vậy tỷ lệ ta lựa chọn việc phân bố lượng thứ nồi chưa đúngTa chọn lại W W = 1,045 ⇔ W1 – 1,045W2 = Bên cạnh W1 + W2 = 1953,49 Giải pt ta W1 = 998,24 ( Kg/h) W2 = 955,25 ( Kg/h) Khi ta cần tính lại giá trò sau : * Nồng độ sản phẩm cô đặc x = G x G −W d d x = d 2800.13 2800 − 998,24 = 20,25% * Từ x1 = 20,20% Theo quy tắc babô tính toán tương tự có nhiệt độ sôi dung dòch nồi * t S1 = 116 0C Hiệu nhiệt độ nồi t h = ∆ t1 − t S ∆ t1 = t h − t S1 = 133,54 – 116 = 17,54 % ′ = 8,3 0C Khi x1 = 20,20 % ⇒ ∆ 10 ⇒ * ⇒ ∆'1 (0C ) = 8,674 Vậy : * ' ' + ∆' = 8,674 + 24,452 = 33,126 Hiệu nhiệt độ nồi I nồi II ( tính tương tự ) ∆t = 35,334 0C ⇒ * ∑∆ = ∆ ∆t = 17,667 = ∆t1 = ∆t 2 Kiểm tra lại điều kiện ta ε= ∆t1 − ∆t / 17,74 − 17,667 100% = 100% =0,41 % < 5% ∆t1 17,74 Vậy ta chấp nhận giả thiết chọn Nhiệt dung riêng dd nồi I C1 = 3606,058 ( J/Kg độ) Thiết lập cân nhiệt Thế giá trò vừa tính lại vào pt (2) ta có VT = 3435251497 VP = 3263988289 Tính sai số * ε= VT − VP 3435251497 − 3263986269 100% = VP 3263988289 = 4,98 % < 5% Vậy W1 = 998,24 ( Kg/h) chấp nhận W2 = 955,25 ( Kg/h) Thế vào pt (1) ta D = 1097,001 ( Kg/h) Kiểm tra lại : * (W + W ) 1953,54 = = 1148,8235 D = ε= D −D 100% D* ε= 1148,8235 − 1097,001 100% 1148,8235 0,85.2 0,85.2 * ε = 4,5% < 5% Vậy tất giả thiết ta chấp nhận Tóm lại từ phương trình cân nhiệt ta xác đònh W1 = 998,24 ( Kg/h) W2 = 955,24 ( Kg/h) D = 1097,001 ( Kg/h) Phần IV TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH IV.1 Xác đònh bề mặt truyền nhiệt buồng đốt IV.1.1 Xác đònh hệ số cấp nhiệt phía đốt λ3 ρ r.g α n = 1,34 µ.∆t.H (CT 5-36/332- [9]) Trong : • g- gia tốc trường, g = 9,81 m/s2 • λ - hệ số dẫn nhiệt màng nước ngưng, W/mK • r- nhiệt hoá hơi, J/Kg ρ - khối lượng riêng nước ngưng, Kg/m3 • µ - độ nhớt động học nước ngưng, N.s/m3 • • H- chiều cao ống truyền nhiệt Ta chọn H= 3(m) buồng đốt ta buồng đốt • ∆t = ts – tW tS : nhiệt độ sôi ( ngưng) S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=0,707+2+0+0+1,05=3,75(mm) Vậy ta chọn bề dày theo tiêu chuẩn S=4(mm) -Kiểm tra: S − Ca 4−2 ≤ 0,1 ⇔ = 0,0025 < 0,1 (thoả) Dt 800 [ P] = 2.[σ ]ϕ h ( S − C a ) =0,382(N/mm2) Rt + ( S − C a ) ⇒ [ P ] =0,382>P=0,1295(N/mm2)(thoả) ∗ Buồng đốt -Nắp chòu áp suất trong: P=0,2943(N/mm2) - [σ ] ϕ P -S’= h = 423,2 >25 Rt P =0,97(mm) 2.[σ ]ϕ h -Bề dày tối thiểu thân S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=0,97+2+0+0+1,05=4,02(mm) Vậy ta chọn bề dày theo tiêu chuẩn S=5(mm) -Kiểm tra: S − Ca 5−2 ≤ 0,1 ⇔ = 0,00375 < 0,1 (thoả) Dt 800 [ P] = 2.[σ ]ϕ h ( S − C a ) =0,63(N/mm2) Rt + ( S − C a ) ⇒ [ P ] =0,63>P=0,2943(N/mm2)(thoả) Nồi 2: ∗ Buồng bốc -Làm việc chòu áp suất để tính -P=0,07848(N/mm2) -Chọn S=8(mm) -Kiểm tra: Rt 1400 = =140 S σ ty 0,15.E t Với x= t -tỷ số gjới hạn đàn hồi vật liệu làm nắp nhiệt x.σ Ct σC độ tính toán Chọn x=0,9 R 0,15.2,08.10 = 134 ≤ t = 155,56 0,9.239,25 S Kni [ Pn ] tính theo CT6-6T166-[1] ⇒   [ Pn ] =0,09.E  S − C a   K Rt  Với K: hệ số chọn theo bảng T167-[1] Chọn K=0,93 ⇒ [ Pn ] =0,5463>P=0,07848(N/mm2)(thoả) ∗ Buồng đốt -Nắp chòu áp suất trong: P=0,1295(N/mm2) - [σ ] ϕ P -S’= h =989,61>25 Rt P =0,405(mm) 2.[σ ]ϕ h -S=3,455(mm) Vậy ta chọn bề dày theo tiêu chuẩn S=4(mm) -Kiểm tra: S − Ca 4−2 ≤ 0,1 ⇔ = 0,0025 < 0,1 (thoả) Dt 800 [ P] = 2.[σ ]ϕ h ( S − C a ) =0,607(N/mm2) Rt + ( S − C a ) ⇒ [ P ] =0,607>P=0,1295(N/mm2)(thoả) Kết luận: chọn kích thước nắp chung cho nồi • Buồng bốc: + Chiều dày nắp: S=8(mm) + Chiều cao nắp: h=350(mm) + Chiều cao gờ: hgờ =25(mm) • Buồng đốt: + Chiều dày nắp: S=5(mm) + Chiều cao nắp: h=200(mm) + Chiều cao gờ: hgờ =25(mm) V.3 Tính đáy thiết bò -Chọn đáy thiết bò buồng bốc nồi dạng hình nón, có gờ Đáy hình nón, có gờ có tác dụng tháo nhanh chất lỏng có độ nhớt thiết bò có hình trụ thẳng đứng Góc đỉnh nón α =60o, kiểu nón uốn mép -Chọn đáy thiết bò buồng đốt nồi dạng hình elip có gờ có bề dày đáy giống nắp buồng đốt nên ta không cần tính toán lại Nồi 1: +Buồng bốc : đáy chòu áp suất -P=0,1625(N/mm2) - [σ ] ϕ P h = 133,95 0,95 =783,84>50 0,1625 -Bề dày tối thiểu thành đáy Dt P (CT6-8T174-[1]) 2.Cosα [σ ]ϕ h 1400.0,1625 S’= =1, 031(mm) 2.Cos 30 o.1339,95.0,95 S’= -Bề dày thực đáy S = S’ + Ca + Co = 1,031+2+1,05=4,08(mm) Chọn bề dày thực đáy buồng bốc (mm) -Kiểm tra: [ P] = 4.[σ ].ϕ h ( S − C a ) Dt + 2.Cos ( S − C a ) [ P] = 4.133,95.0,95.(5 − 1o ).Cos30 1400 + 2.Cos30 ( − 1) (CT6-24T176-[1]) o =0,9906 >P=0,1295 (thoả) Nồi 2: +Buồng bốc : đáy chòu áp suất -Chọn bề dày đáy:S=8(mm) -Kiểm tra lại điều kiện phải thoả: 1) l′ E ≥ 0,3 Dt σC  2.( S − C a )    Dt   ⇔ 2800 2,08.105 ≥ 0,3 1400 239,25 ⇔ 2≥ ⇔ (CT5-16T134-[1])  2.( − 2)   1400    0,1127 (thoả)  S − Ca  S − Ca   (CT5-19T135-[1]) D D t t   1400  −  − [ Pn ] = 0,649.2,08.105   2800  1400  1400 [ Pn ] =0,1193 ≥ P = 0,07848 (thoả) Dt 2) [ Pn ] = 0,649.E l′ ⇔ Kết luận : Chọn đáy chung cho nồi • Buồng bốc: -Bề dày đáy : S=8 (mm) -Chiều cao đáy : H=1269 (mm) -Chiều cao gờ : hgo=40 (mm) • Buồng đốt: -Bề dày đáy : S=5 (mm) -Chiều cao đáy : H=200 (mm) -Chiều cao gờ : hgo=25(mm) V.4 Tính mối ghép bích -Do áp suất bên nồi lớn nồi Do đó, ta lấy áp suất nồi để tính Giữa thân nắp ta chọn bích liền dựa vào bảng XIII.27 T417-[6] V.4.1 Bích nối nắp buồng bốc : Với P1=1,32(at) = 0,1925(N/mm2) Dt=1400(mm) Tra bảng XIII-27T417-[6] Ta có kích thước mối ghép lắp Dt=1540(mm) Db=1490(mm) D=1460(mm) Do=1413(mm) Bulông : db=M20 Z=40 Bề dày bích : h=30(mm) V.4.2 Bích nối nắp buồng đốt chế tạo tương tự bích nốiđáy buồng đốt : Với P1=3(at) = 0,2943(N/mm2) Dt=800(mm) Tra bảng XIII-27T417-[6] Ta có kích thước mối ghép lắp Dt=930(mm) Db=880(mm) D=850(mm) Do=811(mm) Bulông : db=M12 Z=24 Bề dày bích : h=22(mm) *Chọn loại đệm amiang-caton dày mm để tăng độ kín cho mối ghép V.5 Tính vỉ ống Vỉ ống để giữ chặt đầu ống trao đổi nhiệt Có cách bố trí vỉ ống theo đỉnh tam giác đều, hình vuông theo hình tròn đồng tâm Tuy nhiên, cách bố trí theo đỉnh hình tam giác có tính ưu việt nên ta chọn cách bố trí -Bước lỗ : l= a.b + c.d 2.a.b = = a.b = t.Sin60 o = 1,5d n Sin60 o 2 l=49,36 (mm) -Chọn vật liệu chế tạo vỉ ống truyền nhiệt thép X10H18T -Chiều dày tính toán tối thiểu phía ngoài: h’=K.Dt P0 [σ u ] (CT8-19T212-[1]) Trong : K: hệ số, 0,28 – 0,36 Chọn K=0,36 Dt: đường kính thân thiết bò, Dt=800(mm) P0: áp suất tính toán ống,(N/mm2) P0=Ph+ ρ gH =3.98100+1122,1865.3.9.81 =327326(N/m2)=0,327(N/mm2) [σ u ] : Ứng suất cho phép uốn vật liệu làm vỉ ống, tra hình-2T22-[1] ta [σ u ] =128,25(N/mm ) ⇒ h’=0,36.800 0,327 128,25 =14,5(mm) -Chiều dày tính toán tối thiểu phía giữa: h=K.Dt P0 [σ u ].ϕ CT9-19T212-[1] Trong : K: hệ số, 0,45-0,6 Chọn K=0,45 ϕ : hệ số làm yếu vỉ ống khoan lỗ ϕ0 = Dn − ∑ d Dn Dn: đường kính vỉ ống, (mm) ∑ d : tổng số đường kính lỗ vỉ,(mm) ⇒ ϕ0 = 800 − 38.11 =0,4775 800 ⇒ h=800.0,45 0,327 128,5.0,4775 Vậy ta chọn bề dày vỉ ống 28 (mm) -Kiểm tra lại: =26,28(mm) σ = P ≤ [σ u ] d  h′  3,6.1 − 0,7 n  l  l  (CT8-25T214-[1]) *Nồi 1: σ = *Nồi 2: 0,327 38  28 =0,347 ≤ [σ u ] (thoả)   3,6.1 − 0,7 49,36  49,36  σ = 0,1295 38  28 =0,138 ≤ [σ u ]   3,6.1 − 0,7 49 , 36   49,36 (thoả) V.6 Tính tai treo chân đỡ V.6.1 Tính tai treo -Nồi cô đặc thẳng đứng có khối lượng lớn chọn nồi tai treo mối hàn tai treo hàn gân -Tải trọng tác dụng lên tai Q= Gmax GTB = z (CT8-63T236-[1]) Trong đó: +GTB: trọng lượng nồi cô đặc +z: Số lượng tai treo ⇒ Q= M TB g V.6.1.1 Tính MTB *Nắp -Buồng bốc: S=8(mm) hgo=25(mm) Dt =1400(mm) ⇒ mnắp =142(Kg) (tra bảng XIII11T384-[6]) -Buồng đốt: S=5(mm) hgo=25(mm) Dt =800(mm) ⇒ mnắp =30,2(Kg) (tra bảng XIII11T384-[6]) *Thân -Buồng bốc: Thể tích bề dày thân π ( Dn − Dt2 ).H boc π 2 V= (1,416 − 1,4 ) 2,8 =0,099(m3) V= ⇒ mthan = V ρ X 18 H 10T =0,099 7900=782,36(Kg) -Buồng đốt: Thể tích bề dày thân π ( 0,810 − 0,8 ) =0,0303(m3) V= ⇒ mthan = V ρ CT =0,0303 7850 =239,33(Kg) *Đáy -Buồng bốc: S=8(mm) hgo=50(mm) Dt =1400(mm) ⇒ mđay =222(Kg) (tra bảng XIII21T384-[6]) -Buồng đốt: S=5(mm) hgo=25(mm) Dt =800(mm) ⇒ mđáy =30,2(Kg) (tra bảng XIII11T384-[6]) *Khối lượng ống -Buồng bốc: Thể tích bề dày ống đốt π n ( d n − d t2 ).H V= n: số ống truyền nhiệt, n=91 ống ⇒ π 91 ( 0,038 − 0,0312 ).3 =0,09(m3) = V ρ OX 17 H 5Γ A6 =0,09 7800=702,06(Kg) V= ⇒ mthan *Khối lượng vỉ ống π 0,028 ( 0,8 − 0,038 2.91).2 =0,008(m3) ⇒ mvi = 0,008.7900 = 63,08( m ) V= *Khối lượng bích -Bích nối nắp thân buồng bốc m1= ρ CT π ( D − Dn2 ).h Trong đó: D: kích thước bích, D=1540(mm) H: bề dày bích, h=45(mm) Dn : đường kính thân, Dn =1420(mm) ⇒ m1 = 7850 π (1,54 − 1,142 ).0,045 =100,35(Kg) -Bích nối nắp thân buồng đốt + bích nối đáy thân buồng đốt m1=2 ρ CT ⇒ m1 = 2.7850 π ( D − Dn2 ).h π ( 0,932 − 0,812 ).0,04 =104,53(Kg) Vậy: Khối lượng tổng cộng vật liệu buồng bốc nồi Mbuồngbốc=mthân+mnắp+mđáy+mbích Mbuồngbốc=279,41+142+222+100,35=743,76(Kg) Khối lượng tổng cộng vật liệu buồng đốt nồi Mbuồngđốt=mthân+mnắp+mđáy+mbích+mống +mvỉ Mbuồngđốt=239,33+30,2+30,2+104,53+702,06+63,08 =1169,4(Kg) V.6.1.2 Tính Md -Thể tích dung dòch nồi V= π n.d t2 π Dt2 H H dot + 4 Trong H: chiều cao mực chất lỏng buồng đốt, (m) H=[0,026+0,0014( ρ d − ρ dm )].Hđốt (CT5-23T184-[2]) H=[0,026+0,0014(1122,186-950).3=0,8(m) ⇒ V= 91.0,0312.π π 1,4 2.0,8 =1,14386(m3) + 4 -Khối lượng dung dòch M d =V ρ =1,4386.1122,1865=1614,43(Kg) V.6.1.3 Tính tai treo cho buồng bốc - Tải trọng tác dụng lên tai treo Q= M buongboc 9,81 = 1246,71.9,81 =3058,46(N) Chọn theo tiêu chuẩn: Q=0,5.104 (N) V.6.1.4 Tính tai treo cho buồng đốt - Tải trọng tác dụng lên tai treo Q= M buongdot 9,81 = 1169,4.9,81 =2867,95(N) Chọn theo tiêu chuẩn: Q=0,5.104 (N) Vậy ta chọn tai treo cho buồng bốc buồng đốt giống Dựa vào bảngXIII.36T438-[6] ta chọn kích thước tai treo sau: Khối lượng Tỉ trọng L B B1 H s l a tai treo (kg) q*10-6 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (N/m2) 1.23 0,69 100 75 85 155 40 15 d (mm) 18 V.6.2 Tính chân đỡ - Tải trọng tác dụng lên chân đỡ Q= ( M buongdot + M buongdot + M d ).9,81 =13470(N) Chọn theo tiêu chuẩn: Q=2,5.104 (N) Từ Q=2,5.104 (N) dựa vào bảng XIII.35T437-[6] ta chọn kích thước chân đỡ thiết bò thẳng đứng sau: Bề mặt đỡ F Tỉ trọng L B B1 B2 H h s l d *104 q*10-6 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (m2) (N/m2) 444 0,56 250 180 215 290 350 185 16 90 27 Phần VI: TÍNH CÁC THIẾT BỊ PHỤ VI.1 Tính đường kính loại ống: VI.1.1 Đường kính ống nhập liệu d= 4Gd 4Q = ρ d πν π ν Trong :ν -vận tốc nhập liệu ống Chọn ν =1 (m/s) ⇒ d= 4.2800 =0,0526 (m) 3600.1122,1865.1 Chọn theo tiêu chuẩn ống d:70 x3 (m) VI.1.2 Đường kính ống dẫn đốt dđốt = 4.Qdot π v dot Chọn tốc độ nồi: vđốt =40 (m/s) Nồi : dđốt = 4.D 4.1097,001 = =0.07666 (m) π ρ h1 v dot 3600.1,651.40.3,14 dđốt = 4.W1 4.998,24 = =0,108 (m) π ρ h v dot 3600.0,75046.40.3,14 Nồi : Vậy chọn đường kính ống dẫn hôi đốt cho nồi theo tiêu chuẩn d: 125 x (m) VI.1.3 Đường kính ống tháo nước ngưng Nồi : dn1 = 4.D 4.1097,001 = =0,020 (m) π ρ l1 v 3600.944,755.1.3,14 dn2 = 4.W1 4.998,24 = =0,019 (m) π ρ l v 3600.952,791.1.3,14 Nồi : Vậy chọn đường kính ống tháo nước ngưng cho nồi theo tiêu chuẩn d: 20x2,5 (m) VI.1.4 Đường kính ống tháo liệu: Nồi : d1 = 4.Gc1 4.1820 = =0,0234 (m) π ρ d v 3600.1175.1.3,14 d2 = 4.Gc 4.846,51 = =0,0146 (m) π ρ d v 3600.1390,4.1.3,14 Nồi : Vậy chọn đường kính ống tháo liệu chung cho nồi theo tiêu chuẩn d: 25x3,5 (m) VI.2 Tính bồn cao vò bơm VI.2.1 Bồn cao vò -Chiều cao bồn cao vò đặt độ cao cho thắng trở lực đường ống -Áp dụng phương trình Becnulli cho mặt cắt (1-1) (2-2) (1-1) : mặt thoáng thùng cao vò (2-2) : mặt thoáng dung dòch nồi P1 α v 21 P2 α v 2 z1 + + = z2 + + +hf1-2 γ γ 2.g 2.g Trong đó: P1 =1.033 (at) : áp suất mặt thoáng bồn cao vò P2 =1.32 (at) : áp suất mặt thoáng dung dòch nồi z1 : chiều cao bồn cao vò so với mặt đất z2 : chiều cao mặt thoáng dung dòch buồng bốc so với mặt đất , (m) Chọn z2 = (m) v1,v2 : vận tốc mặt thoáng mặt cắt (1-1) (2-2) Ta có: v1=v2 hf1-2 : tổn thất cột áp dòng chảy lưu chất ống dẫn Đường kính ống nhập liệu vào nồi :d =70 (mm) = 0,07(m) -Vận tốc dòng chảy ống v= 4.Gd 4.2800 = =0.18 (m/s) π d ρ 3600.3,14.0,07 2.1122,1865 -Chuẩn số Reynold Re= v.d ρ 0,18.0,07.1122,1865 = =15218,021 µ 0,9301.10 −3 ⇒ Dòng chảy ống chảy rối -Hệ số ma sát: ε 100   λ = 0,11,46 +  d Re   , 25 (CT1.76-T44-[2]) 0,2 100   λ = 0,11,46 +  70 15218,021   , 25 = 0,032 -Tổng hệ số trở lực cục ∑ξ = ξ vao + 5.ξ khuy 90o + 2.ξ van + ξ Trong đó: +Tổn thất cục miệng vào : + Tổn thất cục miệng : +Tổn thất van gây : +Tổn thất khuỷ 900 : ξ vao =0,5 ξ =1 ξ van =0,5 ξ khuy90o =1,1 ⇒ ∑ ξ =0,5+1,1.5+2.0,5+1=8 -Tổn thất đường ống hf1-2= v2  l   λ + ∑ ξ  2.g  d  Với l: chiều dài ống từ bồn cao vò đến nồi Chọn l=15m ⇒ hf1-2= 0,18  15  +  =0,025  0,032 2.9,81  0,07  -Chiều cao từ bồn cao vò đến mặt đất P2 − P1 (1,32 − 1,033).9,81.10 z1=z2+ +hf1-2 = 4+ +0,025=7,2 γ 1084,1075.9,81 Vậy ta chọn chiều cao tối thiểu bồn cao vò cách mặt đất 8(m) VI.2.2 Tính bơm VI.2.2.1 Tính bơm nhập liệu : chọn loại bơm ly tâm -Nhập liệu NaOH 13% nhiệt độ sôi -Năng suất : 2800 (Kg/h) = 0,7778 (Kg/s) ρ d =1084,1075 (Kg/m ) G 0,7778 -Lưu lượng : Q= = =0,00072 (m /s) ρ 1084,1075 -Chọn hiệu suất bơm : η = 0,75 ' ' ' ' -Phương trình Becnulli cho mặt cắt (1 −1 ) va ø(2 −2 ) ' ' (1 −1 ) : mặt thoáng bể chứa nguyên liệu ' ' ø(2 −2 ) : mặt thoáng bồn cao vò P1 α v 21 P2 α v 2 z1 + + = z2 + + +hf1-2 γ γ 2.g 2.g -Khối lượng riêng : Với v1=v2 =0 P1= P2=1.033 (at) - v2  l  hf1-2=  λ + ∑ ξ  2.g  d  +z2=8(m) +v=0,18(m/s) , d=0,07(m) , l=15(m) + λ =0,032 + ∑ξ = ξ vao + 2.ξ khuy 90o + 2.ξ van + ξ =0,5+2.1,1+2.0,5+1 = 4,7 ⇒ hf1-2=0,019 z1=z2+hf1-2 = 8+0,019=8,019(m) Vậy công suất bơm: N= Q.Hρ g 0,00072.8,019.1084,1074.9,81 = =0,09(kw) 1000.η 1000.0,75 Chọn bơm theo tiêu chuẩn có công suất 0,1(kw) IV.2.2.1 Tính bơm chân không -Bơm chân không dùng để hút khí không ngưng thứ sau qua thiết bò Barômet thiết bò tách giọt -Công suất bơm chân không :   P2 m P  P1 KK η CK 10 m −  N= VKK     m −1 m  − 1   Trong đó: +η CK : hệ số hiệu chỉnh Chọn η =0,75 +m : số đa biến , m=1,3 +P2 : áp suất khí , P2=1,033(at) +PKK: áp suất không khí thiết bò Barômet PKK=P1=Png-Ph Png: áp suất thứ thiết bò ngưng tụ, Png=0,2(at) Ph: áp suất thứ bão hoà nhiệt độ không khí Ph=0,0977(Kg/cm3) tKK=45 oC ⇒ PKK=0,2-0,0977=0,1023 (at) = 10035,63 (N/m2) +VKK: thể tích không khí cần hút khỏi thiết bò(m3/s) 1, 3−1   1, 101337 ,    1,3 − 1  10035,63 ⇒  10035,63   0,75.10 1,3 −    N= 0,026 N=1,06 (kw) VI.3 Tính toán thiết bò ngưng tụ Barômet VI.3.1 Tính lượng nước ngưng Ta có : Gn.Cn( t2C – t2đ ) = ⇒ Gn = ( ( W2 ii" − C n t 2C W2 i 2" − C n t 2C C n ( t 2C − t d ) ) ) ( Kg/s ) Trong : W2 = 955,24 ( Kg/h ) = 955,24 3600 = 0,2653 ( Kg/s ) i 2" : nhiệt dung riêng ngưng tụ i 2" = 2609.103 ( J/Kg ) t2đ : nhiệt độ đầu vào nước ngưng, chọn t2đ = 250C t2C : nhiệt độ đầu nước ngưng, chọn t2C = 45 0C Cn : nhiệt dung riêng trung bình nước t tb t d + t 2C 25 + 45 = = 35 ( 0C ) 2 Theo bảng T206 Cn = 4174 ( J/kg độ ) ⇒ ( ) 0,2653 2609.10 − 4174.45 = 7,6945 ( Kg/s ) Gn = 4174.( 45 − 25) VI.3.2 Lượng không khí cần hút khỏi thiết bò Thiết bò Barômet thiết bò ngưng tụ trực tiếp lượng không khí cần hút khỏi thiết bò tính sau : GKK = 0,000025 W2 + 0,000025Gn + 0,01W2 (CT5.7 T184 [6]) = 25.10-6 ( W2 + Gn ) + 10-2.W2 = 25.10-6 ( 0,2653 + 7,6945 ) + 10-2.0,2653 = 0,00285 ( Kg/s ) VI.3.3 Thể tích khí cần hút V KK = 288.G K ( 273 + t KK ) P − Ph ( m3/s ) Trong : tKK : nhiệt độ không khí ( 0C ) Do thiết bò ngưng tụ trực tiếp ⇒ tKK = t2C = 450C P : áp suất làm việc thiết bò ngưng tụ P = 0,2 (at) = 19620 ( N/m2 ) Ph : áp suất riêng phần nướctrong không khí ẩm tương ứng với t KK t KK = 450C ⇒ Ph = 0,0977 ( Kg/cm2 ) = 9584,37 ( N/m2 ) Từ ( tra bảng 56 trang 442 tập 10 ) V ⇒ KK = 288.0,00285( 273 + 45) = 0,026 ( m3/s ) 19620 − 9584,37 VI.3.4 Các kích thước chủ yếu thiết bò ngưng tụ Barômet a) Đường kính thiết bò ngưng tụ D tr = 1,383 Chọn : W2 ρ hωh (CTVI.52-[6]) ω h =35m/s PC =0,2 (at) (theo tài liệu tập T79) ρ h = 0,1308 (Kg/m3) W2 =0,2653 (Kg/s) D ⇒ tr =1,383 0,2653 = 0,33 (m) 0,1385.35 D Theo [6] Bảng IV8 T82 chọn b) Đường kính ống Barômet d T tr = 0,5 (m) 0,04(Gn + W2 ) π ω n = (CTVI - 57 - [6]) Trong : ω n : tốc độ nước bình ngưng, chọn ω n = 0,5 ÷ 1(m/s) Chọn ⇒ ω n = 0,5 ( m/s ) d T = 0,004( 7,6945 + 0,2653) = 0,142 ( m ) 3,14 * 0,5 c) Chiều cao ống Barômet H = h1 + h2 + 0,5 (m) (CT VI-58 – {6} ) Trong - h1 : chiều cao cột nước ống Baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bò Barômet h1 = 10,33 b CT VI-59-[6] 760 b : độ chân không thiết bò Barômet b = 1-0,2 = 0,8 (at) = 0,8 * 735 (mmHg) ⇒ h1 = 10,33 0,8 * 735 = 7,992 (m) 760 - h2 : chiều cao cột nước ống Barômet cần thiết để khắc phục trở nước chảy ống  ω n2  H 1 + λ + ∑ ξ  (m) 2g  dT  λ : hệ số ma sát Lấy λ = 0,03 ∑ ξ : tổng trở lực cục = ξ vào + ξ = 0,5 + = 1,5 h2 = lực h2 = ⇒ * Vậy : h 0,5  H  + 1,5  1 + 0,03 2.9,81  0,142  = 0,0318 + 0,00269 H = 7,992 + 0,0318 + 0,00269H + 0,5 H = 8,5468 ( m ) d) Kích thước ngăn - Tấm ngăn có dạng hình viên phân tử để đảm bảo làm việc tốt ngăn ⇒ Dtr + 50 ( mm ) 500 = + 50 = (mm ) b= (CT VI-53-[6]) Trên ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ Ta lấy nước làm nguội nên chọn đường kính lỗ 2mm - Tổng diện tích bề mặt lỗ toàn mặt cắt ngang ngưng tụ, tức cặp ngăn : ∂= Gn ωC Chiều rộng nước thiết bò (CT VI-54-[6]) ω C : tốc độ nước Lấy chiều cao gờ ngăn = 40mm ⇒ ω C = 0,62 m/s Gn = ( 15 ÷ 60 )W2 Chọn Gn = 40.W2 = 40 * 0,2653 = 10,612 ( Kg/s ) ρ ⇒ H 2O ∂= = 1000 ( Kg/m3 ) 10,612 = 0,0171 ( m2 ) 1000 * 0,62 - Chiều dày ngăn, chọn S = nm - Các lỗ xếp theo hình lục giác Ta xác đònh bước  ∂e  ∂ tb t = 0,866.d  Trong đó:    1/ ( mm ) (CT-55-[6]) d: đường kính lỗ = mm ∂e   ∂  : tỷ số tổng diện tích tiết diện lỗ với tb   diện tích tiết diện thiết bò ngưng tụ Theo [6] T80 chọn ∂e   ∂  = 0,625 tb   ⇒ t = 0,866 0,6251/2 = 1,369 ( mm ) e) Chiều cao thiết bò ngưng tụ Mức độ đun nóng nước ρ = t 2C − t d 45 − 25 = = 0,5586 t bh − t d 60,8 − 25 (CT VI-56-[6]) Theo bảng VI.7/86-[6] ta chọn với đường kính tia nước 3mm ⇒ Số bậc 4, số ngăn 8, khoảng cách ngăn 400nm , thời gian rơi qua bậc : 0,41s ⇒ Chiều cao thiết bò ngưng tụ lỗ: Hng = n htb + ( 0,8 ÷ 1,6 ) m n : số ngăn, n =8 htb : khoảng cách trung bình ngăn, htb = 0,4 m ⇒ Hng = 0,4 + 0,8 = ( m) VI.4 Cửa sửa chữa kính quan sát VI.4.1 Cửa sửa chữa -Dùng để làm vệ sinh nồi cô đặc sửa chữa thiết bò có cố Cửa thiết kế dạng tròn, đường kính 400 (mm) Cửa thiết kế dạng tròn ống, ống hàn liền với thân Cửa bòt kín đệm amiăng -Bích chọn cho cửa sữa chữa loại bích liền thép bảng XIII-T417-[6] Chọn kiểu bích kiểu Dt=400(mm) Db=475(mm) D=515(mm) Do=411(mm) Bulông : db=M10 Z=20 H=20(mm) VI.4.1 Kính quan sát -Dùng để kiểm tra mực chất lỏng bên thiết bò -Kính quan sát có hình tròn, đường kính D=200(mm) lắp thân buồng bốc KẾT LUẬN Hệ thống cô đặc dung dòch NaOH thiết kế có ống tuần hoàn buồng đốt Sự đặt phòng đốt bên vỏ thiết bò cho ta khả làm giảm chiều cao tăng cao hiệu suất Ngoài thiết bò có phòng đốt làm việc có tuần hoàn dung dòch mạnh ống tuần hoàn đặt phía thiết bò không đốt nóng, chiều cao dung dòch chảy từ xuống Ngoài ra, thiết bò cô đặc có phòng đốt đặt dễ cạo rửa sửa chửa, đồng thời công việc tiến hành mà không cần ngừng thiết bò lại, nối hai phận đốt nóng với vỏ thiết bò, làm việc thay Thiết bò cô đặc có phòng đốt dùng để cô đặc dung dòch bất kỳ, kể dung dòch có tinh thể nhiều bọt Do sử dụng rộng rãi công nghiệp hoá học Thiết bò cô đặc ta phải làm việc môi trường kiềm cao (13%- 43%) Do ta phải chọn vật liệu chế tạo có tính chống ăn mòn bền khí cao Trong đồ án ta sử dụng thép hợp kim cao X18H10T, vật liệu có nhiều tính chất quý bền, dai, bền môi trường kiềm, chòu tải trọng,… Qua đồ án này, ta biết trình tính toán ta phải lựa chọn dạng thiết bò cho phù hợp, lựa chọn vật liệu làm thiết bò để phận khí có sức bền cao để không gây tượng đáng tiết cho người vận hành TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] – Hồ Lệ Viên: “ Thiết kế tính toán chi tiết thiết bò hoá chất NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1987” [2] – Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam “Quá trình thiết bò công nghệ hoá học Tập 10 Ví dụ tập”NXB Trường ĐHBK TPHCM [3] – Phạm Văn Bôn (chủ biên), Nguyễn Đình Thọ “ Quá trình thiết bò conâg nghệ hoá học, tập Quá trình thiết bò truyền nhiệt” NXB ĐHQuốc Gia TPHCM 2002 [4] – Phạm Văn Thơm “Sổ tay thiết kế thiết bò hoá chất chế biến thực phẩm gia dụng” Viện đào tạo mở rộng 1992 [5] – Trần Xoa tác giả “Sổ tay trình thết bò công nghệ hoá học Tập 1” NXB KH KT Hà Nội 1992 [6] – Trần Xoa tác giả “Sổ tay trình thiết bò công nghệ hoá học Tập 2” NXB KH KT Hà Nội 1992 [7] – Trần Thế Sơn, Bùi Hải “Kỹ thuật nhiệt” NXB KH KT [8] – “Những trình thiết bò ngành công nghệ hoá học” NXB GD 1996 [...]... của dung dòch trong nồi của dung t TSố Nồi 0 Sd 1 2 xV + x R x= 2 (0C ) 11 6 83,99 16 ,6 31, 6 µ (NS/m2) λ (W/mK) 0,93 01. 103 2,3077 .10 3 0,5788 0,5628 ρ (Kg/m3 CP(J/Kg độ) 11 22 ,18 65 13 02,368 3773,686 3 616 * Nồi 1 0 ,8 0,5788  1. 0,0 31. 112 2 ,18 65   3773,686.0,93 01. 10 −3   = 0 , 023    α S1 0,0 31 −3 0,5788  0,93 01. 10    * Nồi 2 α S1 = 4020,86 ( W/m2K ) 0,8 0,5788  1. 0,0 31. 1302,368   3 616 .2,3077 .10 ... ∆t = 3 0C * Nồi 1 2 * Các thông số vật lý của dung môi được tra bảng 7 T206-[7] ứng với 1 áp suất xác đònh ρ (Kg/m3) µ (N.S/m2) P (at) R( J/Kg) λ ( W/mK) 3 68,25 10 -2 944,755 211 ,955 .10 -6 216 4 .10 3 1, 32 68,452 10 -2 925,7 91 264,687 .10 -6 2236,8 10 3 Nồi 1 : α n1 = 1, 34.4 * α n1 α n 2 = 1, 34.4 n2 −2 3 2 3 211 ,955 .10 −6.3.3 = 10 045,03 (W/m2K ) Nồi 2 : α ( 68,25 .10 ) 944,955 216 4 .10 9, 81 ( 68,452 .10 ) 952,7908... ( W/mK ) • α n , α S : hệ số cấp nhiệt phía hơi dung dòch ( W/m2K ) * Nồi 1 : K 1 = 1 1 0,0035 1 + + 10 045,03 16 ,7 4020,86 K1 = 17 76,3 ( W/m2K ) * Nồi 2 : K 2 = 1 1 0,0035 1 + + 9643, 21 16,7 3040,96 K2 = 15 57,33 ( W/m2K ) (*) Kiểm tra lại việc chọn ∆t • Nồi 1: ∆t = k1 ∆t1 17 ,54 = 17 76,33 αn1 10 045,03 ∆t = 3 ,1 ( 0C ) Đánh giá sai số : ε= ∆t − ∆t chon 3 ,1 − 3 10 0% = 10 0% ∆t 3 ,1 ε = 2,85% ≤ 5% Vậy chấp... CHÍNH V .1 Tính thân thiết bò V .1. 1 Thân buồng bốc Chọn vật liệu để chế tạo thân buồng bốc của thiết bò là thép hợp kim cao X18H10T,thân thiết bò có dạng hình trụ hàn Nồi 1: -Thân buồng bốc chòu áp suất trong - Áp suất tính toán: P=P1+ ρ gH (CT1-1T13- [1] ) Trong đó: +P1: áp suất làm việc trong nồi 1, P1 =1, 32(at) +g: gia tốc trọng trường, g=9, 81( m/s2) + ρ : khối lượng riêng của chất lỏng ở P1, ρ =11 22 ,18 65(Kg/m3)... / s ) ⇒ P =1. 32.9 810 0+9, 81. 112 2 ,18 65.3 =16 2 518 (N/m2) P=0 ,16 25(N/mm2) -Nhiệt độ tính toán: 11 6oC -Dựa vào hình 1- 2T22- [1] :ứng suất cho phép tiêu chuẩn [σ ] ∗ = 14 1 (N/mm ) ∗ - Ứng suất cho phép: [σ ] = η [σ ] 2 (CT1-9T23- [1] ) Với η =0,95: hệ số hiệu chỉnh tra theo T26- [1] ⇒ [σ ] =13 3.95(N/mm2) - Theo bảng 1- 7T25- [1] hệ số cấp mối hàn của thân hình trụ, hàn hồ quang điện, hàn 2 phía với Dt =14 00(mm)>700(mm)... Mbuồngđốt=239,33+30,2+30,2 +10 4,53+702,06+63,08 =11 69,4(Kg) V.6 .1. 2 Tính Md -Thể tích của dung dòch trong 1 nồi V= π n.d t2 π Dt2 H H dot + 4 4 Trong đó H: chiều cao mực chất lỏng trong buồng đốt, (m) H=[0,026+0,0 014 ( ρ d 2 − ρ dm )].Hđốt (CT5-23T184-[2]) H=[0,026+0,0 014 (11 22 ,18 6-950).3=0,8(m) ⇒ V= 91. 0,0 312 .π π 1, 4 2.0,8 =1, 14386(m3) 3 + 4 4 -Khối lượng của dung dòch M d 2 =V ρ =1, 4386 .11 22 ,18 65 =16 14,43(Kg) V.6 .1. 3 Tính... trong cả 2 nồi: vđốt =40 (m/s) Nồi 1 : dđốt = 4.D 4 .10 97,0 01 = =0.07666 (m) π ρ h1 v dot 3600 .1, 6 51. 40.3 ,14 dđốt = 4.W1 4.998,24 = =0 ,10 8 (m) π ρ h 2 v dot 3600.0,75046.40.3 ,14 Nồi 2 : Vậy chọn đường kính ống dẫn hôi đốt cho cả 2 nồi theo tiêu chuẩn d: 12 5 x 4 (m) VI .1. 3 Đường kính ống tháo nước ngưng Nồi 1 : dn1 = 4.D 4 .10 97,0 01 = =0,020 (m) π ρ l1 v 3600.944,755 .1. 3 ,14 dn2 = 4.W1 4.998,24 = =0, 019 (m)... (N.S/m2) 1, 32 0,2 0,7652 0 ,13 08 952,776 983 ,1 1,6 .10 -5 1, 15 .10 -5 1 2 (*) Nồi 1 : - Lưu lượng thể tích Vh1 = 998,24 1 = 0,3624 ( m3/s) 3600 0,7652 - Diện tích buồng bốc F b1 = Db2 3 ,14 4 Theo [3] T157 chọn đường kính chuẩn buồng bốc Db = 14 00 mm = 1, 4 (m) ⇒ 1, 4 2.3 ,14 = 1, 5386 ( m2 ) 4 F b1 = - Vận tốc thực của hơi thứ W h1 = 0,3624 = 0,2355 (m/s ) 1, 5386 - Chuẩn số Keynold 0,2355.0,0003.0,7652 = 3,3788 1, 6 .10 ... +v=0 ,18 (m/s) , d=0,07(m) , l =15 (m) + λ =0,032 + ∑ξ = ξ vao + 2.ξ khuy 90o + 2.ξ van + ξ ra =0,5+2 .1, 1+2.0,5 +1 = 4,7 ⇒ hf1-2=0, 019 z1=z2+hf1-2 = 8+0, 019 =8, 019 (m) Vậy công suất của bơm: N= Q.Hρ g 0,00072.8, 019 .10 84 ,10 74.9, 81 = =0,09(kw) 10 00.η 10 00.0,75 Chọn bơm theo tiêu chuẩn có công suất 0 ,1( kw) IV.2.2 .1 Tính bơm chân không -Bơm chân không được dùng để hút khí không ngưng và hơi thứ sau khi đã qua thiết. .. mặt cắt (1- 1) và (2-2) (1- 1) : mặt thoáng ở thùng cao vò (2-2) : mặt thoáng của dung dòch ở nồi 1 P1 α 1 v 21 P2 α 2 v 2 2 z1 + + = z2 + + +hf1-2 γ γ 2.g 2.g Trong đó: P1 =1. 033 (at) : áp suất mặt thoáng bồn cao vò P2 =1. 32 (at) : áp suất mặt thoáng dung dòch nồi 1 z1 : chiều cao bồn cao vò so với mặt đất z2 : chiều cao mặt thoáng dung dòch trong buồng bốc so với mặt đất , (m) Chọn z2 = 4 (m) v1,v2 :