Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn trung tâm cô đặc dung dịch Na2SO4 với năng suất 16000 kgh

LỜI MỞ ĐẦUĐể bước đầu làm quen với công việc của một kĩ sư hoá chất là thiết kế mộtthiết bị hay hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất, sinh viênkhoa Công nghệ Hoá học t

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Khoa : Công Nghệ Hóa

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Xuân Huy

NỘI DUNG ĐỀ BÀI:

Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn Trung Tâm cô đặc dung dịch Na2SO4 với năng suất 16000 kg/h

Chiều cao ống gia nhiệt: 2,0 m

Nồng độ đầu vào của dung dịch: 10%

Nồng độ cuối của dung dịch: 34%

Áp suất hơi đốt nồi 1: 4,1 at

Áp suất hơi ngưng tụ: 0,3 at

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

*****

………

Hà Nội, Ngày … Tháng …Năm 2015

Người nhận xét

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 5

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG 6

1 Tổng quan về dung dịch Na 2 SO 4 6

2.Tổng quan về quá trình cô đặc 7

2.1 Khái niệm 7

2.2 Cô đặc nhiều nồi xuôi chiều 8

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 11

Số liệu ban đầu : 11

1 Xác định lượng hơi thứ bốc ra trong toàn bộ hệ thống: 11

2.Xác định lượng hơi thứ bốc ra từ mỗi nồi : 11

3 Xác định nồng độ cuối của dung dịch tại từng nồi 11

4.Tính chênh lệch áp xuất chung của hệ thống 12

5 Chênh lệnh áp suất , nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi 12

6 Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi: 13

7 Tính tổn thất nhiệt độ cho từng nồi: 14

7.1 Tính tổn thất nhiệt độ do nồng độ : 14

7.2 Tổn thất do áp suất thuỷ tĩnh:Δ,, 15

7.3 Tổn thất do đường ống ( Δ,,,) 16

8 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống: 16

9 Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt để tính lượng hơi đốt D và lượng hơi thứ W i ở từng nồi: 17

9.1-Nhiệt lượng vào 18

9.2- Nhiệt lượng mang ra: 18

9.3- Hệ phương trình cân bằng nhiệt: 19

9.4Tính toán các thông số: 19

10.Tính hệ số cấp nhiệt , nhiệt lượng trung bình từng nồi: 22

10.1.Tính hệ số cấp nhiệt α khi ngưng tụ hơi 22

10.2 Xác định nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ: 23

10.3.Tính hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi α2i W/m 2 độ: 24

10.4.Nhiệt tải riêng về phía dung dịch : 29

10.5.So sánh q 2i và q 1i : 29

11 Xác định hệ số truyền nhiệt cho từng nồi 29

12.1 Xác định tỷ số sau : 30

12.2.Xác định nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi : 30

13 So sánh T i ', T i tính được theo giả thiết phân phối áp suất 31

14 Tính bề mặt truyền nhiệt (F) 31

PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 32

I Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 32

1- Nhiệt lượng trao đổi :( Q) 32

2- Hiệu số nhiệt độ hữu ích: 32

2.1- Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể : 32

2.2- Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ : 33

2.3- Hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy : 33

2.4- Nhiệt tải riêng về phía dung dịch : 36

2.5- Kiểm tra sai số: 36

3 Bề mặt truyền nhiệt: 36

4 Số ống truyền nhiệt: 37

5- Đường kính trong của thiết bị đun nóng : 37

6- Tính vận tốc và chia ngăn 38

II THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 40

1 Hệ thống thiết bị ngưng tụ baromet: 40

2 Tính toán hệ thiết bị ngưng tụ baromet: 41

2.1/ Tính lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ: 41

2.2/ Tính đường kính trong của thiết bị ngưng tụ: 41

2.3/ Tính kích thước tấm ngăn: 42

2.4/ Tổng diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ: 42

2.5/ Tính bước lỗ t: 42

2.6/ Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ: 43

2.7/ Kích thước ống baromet: 43

2.8/ Xác định chiều cao ống baromet: 44

2.9/ Tính lượng hơi và không khí ngưng: 45

2.10 Tính toán bơm chân không: 46

III Bơm 47

3.1.Xác định áp suất toàn phần do bơm tạo ra: 47

3.2.Năng suất trên trục bơm: 50

3.3.Công suất động cơ điện: 50

4.1 :Trở lực của đoạn ống từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu đến nồi cô đặc: 51

4.2 Trở lực của ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 53

4.3 Trở lực của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 56

4.4 Chiều cao thùng cao vị: 58

PHẦN IV: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 60

I.Buồng đốt nồi cô đặc 60

1.2 Đường kính trong của ống đốt 60

Đường kính ống tuần hoàn trung tâm 60

1.3.Tính bề dày buồng đốt 62

1.4.Chiều dày lưới đỡ ống: 64

1.5.Chiều dày đáy phòng đốt : 66

1.6- Tra bích để lắp đáy vào thân : 68

2 Buồng bốc hơi 68

2.1 Thể tích không gian hơi 68

2.2.Chiều cao phòng bốc hơi: 69

2.3 Bề dày thân buồng bốc 69

2.4 Bề dày nắp buồng bốc 70

2.5.Tra bích để lắp đáy và nắp và thân buồng bốc 72

III Chiều dày ống có gờ bằng thép CT3, góc đáy 60 o 72

PHẦN IV: TÍNH TOÁN MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC 74

I- Tính đường kính các ống nối dẫn hơi , dung dịch vào ra thiết bị : 74

1.1- Ống dẫn hơi đốt nồi 1 : 74

1.2- Ống dẫn dung dịch vào : 74

1.4- Ống dẫn dung dịch ra : 75

1.5- Ống tháo nước ngưng : 76

II- Tra bích đối với ống dẫn bên ngoài : 76

III Tính và chọn tai treo giá đỡ : 77

3.1- Tính G nk : 77

3.2 Tính M nd : 82

3.3 Chọn tai treo và chân đỡ 82

IV Chọn kính quan sát 83

V.Tính bề dày lớp cách nhiệt 84

PHẦN VI: KẾT LUẬN 85

LỜI MỞ ĐẦU

Để bước đầu làm quen với công việc của một kĩ sư hoá chất là thiết kế mộtthiết bị hay hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất, sinh viênkhoa Công nghệ Hoá học trường Đại học Công nghiệp Hà Nội được nhận đồ ánmôn học: “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hoá học” Việc thực hiện đồ án làđiều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với thực tiễn saukhi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá trình vàthiết bị Công nghệ Hoá học” Trên cơ sở lượng kiến thức đó và kiến thức củamột số môn khoa học khác có liên quan, mỗi sinh viên sẽ tự thiết kế một thiết

bị, hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trong các quátrình công nghệ Qua việc làm đồ án môn học này, mỗi sinh viên phải biết cách

sử dụng tài liệu trong việc tra cứu, vận dụng đúng những kiến thức, quy địnhtrong tính toán và thiết kế, tự nâng cao kĩ năng trình bày bản thiết kế theo vănphong khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống

Trong đồ án môn học này, nhiệm vụ cần phải hoàn thành là thiết kế hệthống cô đặc hai nồi xuôi chiều, ống tuần hoàn trung tâm làm việc liên tục vớidung dịch Na2SO4, năng suất 16000 kg/h, nồng độ dung dịch ban đầu 10%,nồng độ sản phẩm 34%

Do hạn chế về thời gian, chiều sâu về kiến thức, hạn chế về tài liệu, kinhnghiêm thực tế và nhiều mặt khác nên không tránh khỏi những thiếu sót trongquá trình thiết kế Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, xem xét và chỉdẫn thêm của các thầy cô giáo để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Xuân Huy đã hướng dẫn emhoàn thành đồ án này

PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG

Để bước đầu làm quen với công việc của một kĩ sư hoá chất là thiết kế thiết bị,

hệ thống thiết bị phục vụ một nhiệm vụ kỹ thuật trong sản xuất, sinh viên khoacông Nghệ Hoá học được nhận đồ án môn học“ Qúa trình & Thiết bị côngNghệ Hoá học“ Việc làm đồ án là một công việc tốt giúp cho mỗi sinh viêntrong bước tiếp cận tốt với thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thứccủa giáo trình“ Cơ sở các quá trinh & thiết bị Công Nghệ Hoá học” Trên cơ sởlượng kiến thức đó và lượng kiến thức của môn học khác, mỗi sinh viên biếtdùng tài liệu tham khảo trong tra cứu, vận dụng đúng những kiến thức, quyđịnh trong thiết kế, tự nâng cao kỹ năng vận dụng, tính toán, trình bày nội dungthiết kế theo văn phong khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống Trong đồ án này, nhiệm vụ cần hoàn thành là thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồixuôi chiều ống tuần hoàn trung tâm làm việc liên tục với dung dịch Na2SO4

năng suất 16000kg/h, nồng độ đầu 10%, nồng độ sản phẩm 34%

nó rất yếu miễn là có ion kim loại trong dung dịch

Na2SO4 + H2SO4 → 2NaHSO4

* Điều chế

Phần lớn thu được là trong quá trình sản xuất axit clohidric

Các ứng dụng khác bao gồm phá băng cửa kính, trong chất làm thơm thảm, sảnxuất bột hồ và chất phụ gia trong thức ăn gia xúc

2.Tổng quan về quá trình cô đặc

2.1 Khái niệm

Quá trình cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan( không hoặckhó bay hơi) trong dung môi bay hơi Đặc điểm của quá trình cô đặc là dungmôi được tách ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn dung chất hoà tan trong dungdịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung chất sẽ tăng dần lên, khác với quátrình chưng cất, cấu tử trong hỗn hợp nay cùng bay hơi, chỉ khác nhau về nồng

độ ở mỗi nhiệt độ Hơi của dung môi tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơithứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng 1 thiết bị khác

Cô đặc nhiều nồi

Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó có ýnghĩa về sử dụng nhiệt Nguyên tắc của cô đặc nhiều nồi là: nồi đầu dung dịchđược đun nóng bằng hơi đốt, hơi bốc lên ở nồi này được đưa vào nồi thứ 2 đểlàm hơi đốt, hơi thứ của nồi thứ 2 lại làm hơi đốt cho nồi thứ 3… Hơi thứ ở nồicuối được đưa vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi đầu đến

nồi cuối, qua mỗi nồi nồng độ của dung dịch tăng dần lên do một phần dungmôi bốc hơi Hệ thống cô đặc xuôi chiều được sử dụng khá phổ biến Ưu điểmcủa loại này là dung dịch tự di chuyển từ nồi trước ra nồi sau nhờ chênh lệch ápsuất giữa các nồi Nhược điểm của nó là nhiệt độ nồi sau thấp hơn nhưng nồng

độ lại cao hơn nồi trước nên độ nhớt của dung dịch tăng dần dẫn đến hệ sốtruyền nhiệt của hệ thống giảm từ nồi đầu đến nồi cuối

2.2 Cô đặc nhiều nồi xuôi chiều

Hệ thống cô đặc xuôi chiều làm việc liên tục :

 Sơ đồ dây chuyền sản xuất: (sơ đồ đi kèm)

Trong dây chuyền gồm có các thiết bị sau:

1 - Bể chứa dung dịch đầu

11 – Bơm chân không

12- Thùng chứa nước ngưng

Hệ thống cô đặc xuôi chiều (hơi đốt và dung dịch đi cùng chiều với nhau từ nồi

nọ sang nồi kia) được dùng khá phổ biến trong công nghiệp hóa chất Loại này

có ưu điểm là dung dịch tự chảy từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch ápsuất giữa các nồi Nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nồi sau, do đó, dung dịch

đi vào mỗi nồi (trừ nồi 1) đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dungdịch sẽ được làm lạnh đi và lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượngnước gọi là quá trình tự bốc hơi Nhưng khi dung dịch vào nồi đầu có nhiệt độthấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch, thì cần phải đun nóng dung dịch do đó tiêutốn thêm một lượng hơi đốt Vì vậy, khi cô đặc xuôi chiều, dung dịch trước khivào nồi nấu đầu cần được đun nóng sơ bộ bằng hơi phụ hoặc nước ngưng tụ.Nhược điểm của cô đặc xuôi chiều là nhiệt độ của dung dịch ở các nồi sauthấp dần, nhưng nồng độ của dung dịch tăng dần làm cho độ nhớt của dungdịch tăng nhanh, kết quả là hệ số truyền nhiệt sẽ giảm từ nồi đầu đến nồi cuối

PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

Số liệu ban đầu :

Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn trung tâm cô đặc dungdịch Na2SO4 với năng suất 16000 kg/h

Chiều cao ống gia nhiệt: 2m

Nồng độ đầu vào của dung dịch: 10%

Nồng độ cuối của dung dịch: 34%

Áp suất hơi đốt nồi 1: 4,1 at

Áp suất hơi ngưng tụ: 0,3 at

1 Xác định lượng hơi thứ bốc ra trong toàn bộ hệ thống:

2.Xác định lượng hơi thứ bốc ra từ mỗi nồi :

W1 : Lượng hơi thứ bốc ra từ nồi 1

W2 : Lượng hơi thứ bốc ra từ nồi 2

Chọn tỉ lệ phân phối hơi thứ ở hai nồi như sau:

W1 : W2= 1:1

Mà ta có: W1 + W2 = 11782,5376

W1=W2=5647,06 (kg/h)

3 Xác định nồng độ cuối của dung dịch tại từng nồi

x1:nồng độ cuối của dung dich tại nồi 1

x2:nồng độ cuối của dung dich tại nồi 2

Áp dụng công thức :

4.Tính chênh lệch áp xuất chung của hệ thống

- Độ chênh lệch áp suất giữa hơi đốt nồi 1 và thiết bị ngưng tụ là:

Trong đó P1 là áp xuất hơi đốt

Png là áp xuất hơi ngưng

5 Chênh lệnh áp suất , nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi

- Chọn tỉ lệ chênh lệch áp suất hơi đốt ở 2 nồi là:

Nồi 1: với P1=4,1at ta được :

t1=143,72 ˚C

Nhiệt lượng riêng: i1=2745.103[J/kg]

Nhiệt hoá hơi: r1=2138,6.103[J/kg]

Nồi 2: với P2=1,3857 ta được :

T2=108,38 ˚C

Nhiệt lượng riêng: i1= 2692499,5 J/Kg

Nhiệt hoá hơi: r2=2237858 J/Kg

Png=0,3 ta được tng=68,7˚C

6 Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi:

Gọi:

: nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi thứ i

: tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống

nó còn phụ thuộc vào bản chất chất tan và dung môi đồng thời Δ’ phụ thuộcvào áp suất.

-Δ’ được tính theo công thức dần gần đúng của Tensico

T: nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho ° K

r: ẩn nhiệt hoá hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc J/kg

* Tra bảng (VI.2/[2 – 65])

x1=15 ,455%⇒ Δ o 1 , =1,3655°C

x2=34%⇒ Δ o 2 , =3,32° C

* Xác định nhiệt độ Ti

khối lượng riêng của dung dịch ở 20ºC

T0i=nhiệt độ sôi ứng với áp suất Pi’

g: gia tốc trọng trường m/s2

- Khối lượng riêng của dung dịch 20ºC ứng với mỗi nồng độ được xác địnhtheo bảng (I.23/ST1 – T48)

⇒ tổng tổn thất nhiệt độ là:

∑ Δ= ∑ Δ,+ ∑ Δ,,+ ∑ Δ,,,

¿ 4,152+7,25+2=13,402

8 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống:

Nhiệt độ hữu ích của hệ thống.

Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng của hệ thống

D: Lượng hơi đốt vào (kg/h)

: Hàm nhiệt của hơi đốtnồi 1 , nồi 2 (J/kg)

: Hàm nhiệt của hơi thứ nồi 1 , nồi 2 (J/kg)

θ1, θ2

: Nhiệt độ nước ngưng ở nồi 1, nồi 2

Cd:Nhiệt dung riêng của dung dịch đầu (J/kg độ)

Cnc1 , Cnc2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ)

C1, C2 : Nhiệt dung riêng của dung dịch ra khỏi nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ)

Qm1,Qm2 : nhiệt lượng mất mát ở nồi 1 và nồi 2

Gd : lượng hỗn hợp đầu đi vào thiết bị (kg/h)

W1 , W2 : lượng hơi thứ bốc lên từ nồi 1, nồi 2

9.1-Nhiệt lượng vào

- Nồi 1: Nhiệt do hơi đốt mang vào : D.i1

Nhiệt do dung dịch mang vào : Gđ Cd.ts0

- Nồi 2: Nhiệt do hơi thứ mang vào : W1.i2

Nhiệt do dung dịch từ nồi 1 chuyển sang : (Gd – W1)C1ts1

9.2- Nhiệt lượng mang ra:

9.3- Hệ phương trình cân bằng nhiệt:

Các PT được thành lập dựa trên nguyên tắc :

Tổng nhiệt đi vào = Tổng nhiệt đi ra

* Phương trình cân bằng nhiệt cho từng nồi:

 Nhiệt dung riêng:

Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ nhỏ hơn 20% tính theo công thứcsau:

C = 4186.(1 - x) (J/kg.độ) ( CT I.43 – [1 – 152])

x : nồng độ chất hòa tan, phần khối lượng (%)

Cht: nhiệt dung riêng của chất hòa tan khan( không có nước) J/kg.độ

Cht được tính theo công thức

MNa2SO4.Cht = Ci.Ni ( CT I.41 – [1 –152])

M :khối lượng phân tử của chất tan

Ci :nhiệt dung riêng của các đơn chất(tra bảng I.141- ST1- T152)

Ni :số nguyên tử trong phân tửVới : CNa =26000 (J/kg độ); CS = 22600 (J/kg độ)

Tỷ lệ phân phối hơi thứ 2 nồi được thể hiên như sau W1 : W2 = 1: 1,009 Sai sốgiữa lượng hơi thứ các nồi được tình từ phần cần bằng nhiệt lượng và sự giảthiết trong cân bằng vật chất < 5% ,vậy thoả mãn.

10.Tính hệ số cấp nhiệt , nhiệt lượng trung bình từng nồi:

10.1.Tính hệ số cấp nhiệt α khi ngưng tụ hơi.

1 i H)0 ,25 W/m2 độ( V.101/[2 – 28])

Trong đó:

α1i: hệ số cấp nhiệt khi ngưng hơi ở nồi thứ i W/m2 độ

Δ1i: hiệu số giữa nhiệt độ ngưng và nhiệt độ phía mặt tường tiếp xúc với hơi

ngưng của nồi I ( o C )

Bảng 4:

Nồi Δt1i,°C Δtmi,°C A α1i,W /m2do q1i,W /m2

10.3.Tính hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi α2i W/m 2 độ:

Ta xác định hệ số này theo công thức:

r1 , r2 : nhiệt trở của cặn bẩn 2 phía tường ( bên ngoài cặn bẩn của nướcngưng ,bên trong cặn bẩn do dung dịch.

- Tra theo bảng V.I[2 _ 4 ]

λ : hệ số dẫn nhiệt , W/m độ

ρ :khối lượng riêng , kg/m3

C: nhiệt dung riêng , J/kg độ

μ: độ nhớt , Cp

λ, ρ ,C , μ: lấy theo nhiệt độ sôi của dung dịch.

ts1 = 111,605oC

ts2 =78,8766oC

* Khối lượng riêng :

- Khối lượng riêng của nước: tra bảng I.249[1_311]

* Nhiệt dung riêng :

- Nhiệt dung riêng của nước :tra bảng I.249 [1 – 310]

*Tính hệ số dẫn nhiệt của dung dịch Na 2 SO 4 :

Theo I.32, [1-123] ta có công thức:

ψ1= ( 0 ,505

0 ,671 )0,565

[ ( 1072,21 949,732 )2

( 3539,0537 4233,68 ) ( 0,252

( 3102,28 4191,1 ) ( 0,3615

 Lượng nhiệt tiêu tốn được xác định theo công thức:

K 1 .ΔT 1 } } = { {3855776,99} over {922,7 31,61} } =128,2 \( m rSup { size 8{2} } \) } {} # F rSub { size 8{2} } = { {Q rSub { size 8{2} } } over {K rSub { size 8{1} } ΔT rSub { size 8{2} } =3493863,262 852,4.30,5034 =128,2(m 2 ) ¿

PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

I Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu.

Chọn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là thiết bị đun nống loại ống chùm ngược chiều dung hơi nước bão hòa ở 4,1at,Chọn thđ = t1 = 143,72 (0C), hơi nước đi ngoài ống từ trên xuống, hỗn hợp nguyên liệu đi trong ống từ dưới lên

Ở áp suất 4,1at t1=143,72 oC ( Tra bảng I.251[1/315]

Hỗn hợp đầu vào thiết bị gia nhiệt ở nhiệt độ phòng(25oC) đi ra ở nhiệt độsôi của hỗn hợp đầu(tso = 111,605oC)

Chọn loại ống bằng thép crom niken titan ( X18H9T )đường kính d=382

⇒λ = 46,5W/m.độ (bảng I.125, [1-127])

1- Nhiệt lượng trao đổi :( Q)

Q = F.Cp.(tF – tf) ,W

Trong đó :

- F: lưu lượng hỗn hợp đầu , F = 16000 (kg/h)

- tF : Nhiệt độ sôi của hỗn hợp tF = tso = 111,605oC

- Cp: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp tại: Cp= Co=3767,4 J/kg.độ

- tf: Nhiệt độ môi trường: tf = 25oC

32,115 ) = 66,31(0C)

- Hơi đốt: t1tb = 143,72 (0C)

- Phía hỗn hợp: t2tb =thđ−Δttb= 143,72 – 66,31= 77,406(0C)

2.1- Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể :

- Hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ :

α1 = 2,04.A.(

r

Δt1.H )0,25

Trong đó:

- r: ẩn nhiệt ngưng tụ lấy theo nhiệt độ hơi bão hòa r = 2138600 (J/Kg)

- Δt1:Chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi đốt và nhiệt độ thành ống truyềnnhiệt

- H: Chiều cao ống truyền nhiệt : H = 2(m)

- A: Hằng số tra theo nhiệt độ màng nước ngưng

Giả sử : Δt1 = 4,2 (0C)

Ta có : tm =143,72 -

4,2

2 = 141,62 (0 C)Tra bảng [2-29]=> A = 194,243

+ Hiệu số nhiệt độ ở 2 phía thành ống :

Δtt = tt 1- tt 2= q1.∑rt

Trong đó : tt 2 : Nhiệt độ thành ống phía hỗn hợp

- Tổng nhiệt trở của thành ống truyền nhiệt

m2 độ/W

r1 , r2 : nhiệt trở của cặn bẩn 2 phía tường ( bên ngoài cặn bẩn của nước ngưngbên trong cặn bẩn do dung dịch.

- Tra theo bảng V.I[2 _ 4 ]

Thay số vào ta được : Prt =

Trong đó : Nhiệt lượng trao đổi : Q = 1450114,12 (W)

q tb :Nhiệt tải riêng trung bình về phía dung dịch

qtb =

37384,14+36887,98

Thay số : F =

1450114 ,12 37136,06 =39,05 (m2)

4 Số ống truyền nhiệt:

Công thức tính : n=

F

π dH

Trong đó : F : Bề mặt truyền nhiệt F= 39,05 (m2)

d : đường kính ống truyền nhiệt d = 0,034 m

H : Chiều cao ống truyền nhiệt H = 2 (m)

Thay số : n=

39,05 3,14.2.0,034=182,88

Qui chuẩn n = 187 ống Theo bảng V.11-[2-48] ta có:

kể các ốngtrong cáchình viênphân

Số ống trong cácHình viên phân

Tổng sốống trongtất cả cáchình viênphân

TổngSốốngthiếtbịDãy1 Dãy 2 Dãy3