Thiết kế hệ thống cô đặc ba nồi xuôi chiều Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài kiểu đứng.Cô đặc dung dịch NaOH Năng suất tính theo dung dịch đầu (Tấngiờ): 16 Nồng độ đầu của dung dịch (% khối lượng): 10 Nồng độ cuối của dung dịch (% khối lượng): 34 Áp suất hơi đốt nồi 1 (at): 3,5 Áp suất hơi còn lại trong thiết bị ngưng (at): 0,3
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM HUẾ KHOA CƠ KHÍ CÔNG NGHỆ Bộ môn: Công nghệ sau thu hoạch - CỘNG HOÀ XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o - NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIẾT BI Họ tên sinh viên : Trần Văn Tiến Lớp : CNTP 47B Ngành : Công Nghệ Thực Phẩm 1/ Tên đề tài Thiết kế hệ thống cô đặc ba nồi xuôi chiều Thiết bị cô đặc phòng đốt kiểu đứng Cô đặc dung dịch NaOH 2/ Các số liệu ban đầu - Năng suất tính theo dung dịch đầu (Tấn/giờ): 16 - Nồng độ đầu dung dịch (% khối lượng): 10 - Nồng độ cuối dung dịch (% khối lượng): 34 - Áp suất đốt nồi (at): 3,5 - Áp suất lại thiết bị ngưng (at): 0,3 3/ Nội dung phần thuyết minh tính toán - Đặt vấn đề - Chương 1: Tổng quan sản phẩm, phương pháp điều chế, chọn phương án thiết kế - Chương 2: Tính toán công nghệ thiết bị - Chương 3: Tính khí thiết bị - Chương 4: Tính chọn thiết bị phụ - Chương 5: Kết luận - Tài liệu tham khảo 4/ Các vẽ đồ thị (ghi rõ loại kích thước loại vẽ) - vẽ hệ thống thiết bị chính, khổ A3 đính kèm thuyết minh - vẽ thiết bị chính, khổ A1 5/ Giáo viên hướng dẫn Phần: toàn Họ tên giáo viên: Nguyễn Thị Diễm Hương 6/ Ngày giao nhiệm vụ: 15/02/2016 7/ Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 15/05/2016 Thông qua môn Ngày tháng TỔ TRƯỞNG BỘ MÔN (Ký, ghi rõ họ tên) năm 2016 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN (Ký, ghi rõ họ tên) ThS Nguyễn Thị Diễm Hương ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, với phát triển khoa học kĩ thuật, ngành công nghiệp sản xuất hóa chất thưc phẩm ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành sản xuất khác Một hóa chất sản xuất sử dụng nhiều NaOH khả ứng dụng rộng rãi Trong quy trình sản xuất NaOH, trình cô đặc khâu quan trọng Nó đưa dung dịch NaOH đến nồng độ cao hơn, thỏa mãn nhu cầu sử dụng đa dạng, tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ, tạo điều kiện cho trình kết tinh cần Nhiệm vụ cụ thể đồ án thiết kế hệ thống cô đặc ba nồi xuôi chiều, phòng đốt kiểu đứng, làm việc liên tục áp suất chân không, cô đặc dung dịch NaOH từ 10% lên 34% Đối với sinh viên ngành 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 Ngoài ra, qua việc thiết kế thiết bị, biết cách thiết lập vẽ kĩ thuật, biết cách đọc, phân tích hiểu vẽ Trong trình thực đồ án, chưa có kinh nghiệm kiến thức hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, em mong nhận đóng góp hướng dẫn quý thầy cô giáo anh chị năm trước để hoàn thành tốt đồ án giao Em xin chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thị Diễm Hương thầy cô thuộc khoa Cơ Khí – Công Nghệ tận tình hướng dẫn, giúp đỡ em trình làm đồ án CHƯƠNG TỔNG QUAN SẢN PHẨM – PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1 Giới thiệu natri hydroxit 1.1.1 Tình hình sử dụng natri hydroxit Trên giới, năm có khoảng 45 - 50 triệu natri hydroxit sản xuất Trong đó, 16% (7 - triệu tấn) buôn bán thị trường, chủ yếu xút sản xuất Mỹ châu Âu (chiếm 80% thị trường) Khoảng 94% xút buôn bán dạng lỏng (thường 50% natri hydroxit), gần triệu vận chuyển đường Giá xút rắn thường cao giá xút lỏng (tính theo dạng khô) 100 – 200 USD/tấn Thị trường xút rắn chủ yếu nước phát triển sở hạ tầng không thích hợp cho việc vận chuyển sử dụng xút lỏng Nhưng với sở hạ tầng ngày phát triển, thị trường lớn Trung Quốc giảm tiêu thụ xút rắn chuyển sang nhập xút lỏng Ngày nước Cuba, Angiêri châu Phi thị trường tiêu thụ xút rắn Ở châu Á, Inđônêxia nước nhập xút rắn với khối lượng lớn Do giá xút rắn cao nên khối lượng buôn bán sản phẩm giới đạt 400.000 tấn/năm giảm với tốc độ 8% năm Xút lỏng buôn bán giới chủ yếu phục vụ nhu cầu sản xuất nhôm oxit (alumin) nước Ôxtrâylia, Braxin, Vênêzuêla, Surinam, Giamaica Ghinê, đáng kể Ôxtrâylia Ở Việt Nam, sản xuất natri hydroxit ngành công nghiệp hóa chất quan trọng bậc Nó góp phần to lớn phát triển ngành công nghiệp khác sản xuất xà phòng, công nghệ giấy, công nghiệp lọc dầu, công nghệ dệt nhuộm, thực phẩm, xử lý nước, sản xuất loại hóa chất từ xút silicat natri, chất trợ lắng PAC, 1.1.2 Tính chất hóa lý natri hydroxit Natri hydroxyt khối tinh thể không màu, không mùi, dễ tan nước, tan nhiều rượu không tan ete Natri hydroxit có trọng lượng riêng 2,02 Độ pH 13,5 Nhiệt độ nóng chảy 327,6 ± 0,9 oC Nhiệt độ sôi 1388 oC Hấp thụ nhanh CO2 nước không khí, chảy rữa biến thành Na2CO3 Natri hydroxit bazơ mạnh; có tính ăn da, khả ăn mòn thiết bị cao; trình sản xuất cần lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị, đảm bảo an toàn lao động Ngoài ra, natri hydroxit có tính hút ẩm mạnh, sinh nhiệt hòa tan vào nước nên hòa tan natri hydroxit cần phải dùng nước lạnh Người ta biết số hiđrat NaOH.H 2O, NaOH.3H2O NaOH.2H2O Nước hiđrat hoàn toàn chúng nóng chảy Các phương pháp điều chế natri hydroxit - Trong phòng thí nghiệm + Natri tác dụng với nước 2Na + 2H2O → 2NaOH + H2↑ + Natri oxit tác dụng với nước 2NaO + H2O → 2NaOH - Trong công nghiệp Trước kia, người ta điều chế NaOH cách cho canxi hiđroxit tác dụng với dung dịch natri cacbonat loãng nóng: Ca(OH)2 + Na2CO3 → 2NaOH + CaCO3 Ngày người ta dùng phương pháp đại điện phân dung dịch NaCl bão hòa: 2NaCl + 2H2O dòng điện Cl2 + H2 + 2NaOH NaOH dùng để sản xuất xenlulozơ từ gỗ, sản xuất xà phòng, giấy tơ nhân tạo, tinh chế dầu thực vật sản phẩm chưng cất dầu mỏ, chế phẩm nhuộm dược phẩm, làm khô khí thuốc thử thông dụng phòng thí nghiệm hóa học 1.2 Sơ lượt lý thuyết 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, dùng 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 Cấu tạo thiết bị cô đặc Trong công nghệ hóa chất thực phẩm loại thiết bị cô đặc đun nóng dùng phổ biến, loại gồm phần chính: a) Bộ phận đun sôi dung dịch (phòng đốt) bố trí bề mặt truyền nhiệt để đun sôi dung dịch b) Bộ phận bốc (phòng bốc hơi) phòng trống, thứ tách khỏi hỗn hợp lỏng – dung dịch sôi (khác với thiết bị có phòng đốt) Tùy theo mức độ cần thiết người ta cấu tạo thêm phận phân ly – lỏng phòng bốc ống dẫn thứ, để thu hồi hạt dung dịch bị thứ mang theo 1.2.3 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 dụnglên mặt thoáng mà trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh 1.2.4 Ứng dụng cô đặc - Dùng sản xuất thực phẩm: đường, mỳ chính, nước trái - Dùng sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl2, muối vô 1.2.5 Phân loại thiết bị cô đặc 1.2.5.1 Phân loại theo cấu tạo 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 tự nhiên dung dịch 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: sử dụng cho dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ - Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt hay ngoài: sử dụng cho dung dịch sôi tạo bọt bọt dễ vỡ 1.2.5.2 Phân loại theo phương pháp thực trình - Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để đạt suất cực đại thời gian cô đặc ngắn Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt không cao - Cô đặc áp suất chân không: dung dịch có nhiệt độ sôi 100 oC, áp suất chân không Dung dịch tuần hoàn tốt, tạo cặn, bay nước liên tục Cô đặc chân không dùng cho dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ bị phân hủy nhiệt - Cô đặc áp suất dư: 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 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 chọn phương án thiết kế 1.3.1 Lựa chọn phương án thiết kế Theo tính chất nguyên liệu, ưu điểm dạng thiết bị nói ta chọn thiết bị cô đặc nồi xuôi chiều, buồng đốt kiểu đứng Ưu điểm hệ thống Dùng hệ thống nồi xuôi chiều liên tục: + Có thể sử dụng hợp lí lượng cách dùng thứ nồi trước làm đốt nồi sau + Nhiệt độ dung dịch áp suất giảm dần từ nồi trước nồi sau, nhiệt độ dung dịch nồi cuối thấp + Dung dịch di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất nồi + Do nhiệt độ sôi nồi trước lớn nồi sau nên dung dịch nồi có nhiệt độ cao nhiệt độ sôi, kết ta có lượng nhiệt thừa lượng nhiệt làm bốc cho lượng nước gọi trình tự bốc Sử dụng buồng đốt nhằm: + Giảm bớt khoảng cách theo chiều cao buồng bốc không gian hơi, điều chỉnh tuần hoàn + Hoàn toàn tách hết bọt, buồng đốt cách xa không gian + Có khả sử dụng không gian phận phân ly loại ly tâm + Cường độ tuần hoàn, cường độ bốc lớn + Có thể ghép nhiều buồng đốt với buồng bốc để tiện cho 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 Sơ đồ hệ thống thiết bị thuyết minh quy trình công nghệ Dung dịch ban đầu có nồng độ 10% chứa thùng chứa nguyên liệu (1) bơm (2) bơm lên thùng cao vị (3) qua lưu lượng kế (4) sau vào thiết bị gia nhiệt (6) Tại thiết bị gia nhiệt (6) dung dịch gia nhiệt đến nhiệt độ sôi nồi cô đặc thứ Sau dung dịch đưa vào buồng đốt (9), dung dịch NaOH đun sôi tạo thành hỗn hợp lỏng vào phòng bốc thứ tách lên phía trên, dung dịch quay buồng đốt (9) theo ống tuần hoàn (8), thứ nồi làm đốt cho nồi 2, thứ nồi làm đốt cho nồi 3, thứ nồi vào thiết bị ngưng tụ (10) ngưng tụ lại lượng khí không ngưng bơm chân không (14) hút sau qua thiết bị thu hồi bọt (11) Dung dịch nồi đạt nồng độ chất khô yêu cầu làm nguyên liệu cho nồi 2, sản phẩm nồi làm nguyên liệu cho nồi 3, sản phẩm nồi sản phẩm hệ thống có nồng độ chất khô 34% đưa vào bể chứa sản phẩm (12) Nước ngưng tụ tháo qua cửa tháo nước ngưng chứa bể chứa nước ngưng (7) CHƯƠNG TÍNH CÔNG NGHỆ THIẾT BI CHÍNH 10 4.1.2.3 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 công thức: (CT VI.56 STQTTB, T2/trang 85) Với: t2c, t2đ : nhiệt độ cuối, đầu nước tưới vào thiết bị (oC) tbh : nhiệt độ nước bão hoà (oC) 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 T2/88, 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(4 – 1) + 1300 + 1200 = 3400 (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) 79 4.1.2.4 Tính kích thước ống baromet Áp suất thiết bị ngưng tụ 0,3 (at) Do để tháo nước ngưng ngưng tụ cách tự nhiên thiết bị phải có ống Baromet Đường kính ống Baromet xác định theo công thức: (m) (CT VI.57 STQTTB, T2/trang 86) Với: W: lượng ngưng, kg/s Gn: lượng nước lạnh tưới vào thiết bị, kg/s : tốc độ hỗn hợp nước, chất lỏng ngưng chảy ống baromet, m/s Thường lấy (0,5 - 0,6) m/s Chọn = 0,5 (m/s) (m) Chọn dB = 290 (mm) Chiều cao ống Baromet xác định theo công 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 toàn trở lực nước chảy ống (m) Ta có: (m) (CT VI.59 STQTTB, T2/trang 86) Ở b độ chân không thiết bị ngưng tụ (mmHg) b = (1 – 0,3).760 = 532 (mmHg) 80 (m) Và (m) (CT VI.60 STQTTB, T2/trang 87) Hệ số trở lực vào đường ống lấy = 0,5; khỏi ống lấy công thức có dạng sau: = (m) Với: H : toàn chiều cao ống Baromet (m) d : đường kính ống Baromet (m) : hệ số ma sát nước chảy ống Để tính ta tính hệ số chuẩn Re chất lỏng chảy ống Baromet: (Trang 63 Cơ sở trình thiết bị công nghệ hóa học, T1) Với: dB : đường kính ống dẫn, m : khối lượng riêng nước tra theo t2đ = 25 (oC) = 997,08 (kg/m3) (Bảng I.6 STQTTB, T1/trang 12) : độ nhớt nước tra 25 (oC) = 0,8937.10-3 (N.s/m2) (Bảng I.102 STQTTB, T1/trang 94) 81 Vậy ống Baromet có chế độ chảy xoáy, chế độ chảy xoáy ta xác định hệ số ma sát theo công thức sau: (CT II.65 STQTTB, T1/trang 380) Với: độ nhám tương đối xác định theo công thức sau: (CT II.65 STQTTB, T1/trang 380) Trong đó: : độ nhám tuyệt đối, chọn = 0,1 (mm) dtd: đường kính tương đương ống (m) (m) (W/m.độ) 82 Nên: Và: H = h1 + h2 + 0,5 = 7,231 + h2 + 0,5 Giải hệ phương trình ta được: H = 7,769 (m) h2 = 0,038 (m) Ngoài lấy thêm chiều cao dự trữ để tránh tượng nước dâng lên ngập thiết bị 0,5 m Suy chiều cao Baromet là: H = 8,269 (m) Nhưng thực tế người ta thường chọn chiều cao Baromet H = 12 (m) 4.2 Chọn bơm 4.2.1 Bơm chân không Ngoài tác dụng hút khí không ngưng không khí, bơm chân tác dụng tạo độ chân không cho thiết bị ngưng tụ va thiết bị cô đặc Trong thực tế trình hút khí trình đa biến nên: (3.3, trình thiết bị công nghệ hoá chất thực phẩm, T1/119) Với: P1 : áp suất khí lúc hút (N/m2); P1 = Pkk P2 : áp suất khí lúc đẩy (N/m2) K : số đa biến không khí, lấy k = 1,25 : hiệu số khí bơm chân không kiểu pittông, = 0,9 N : công suất tiêu hao (W) vkk : thể tích khí không ngưng không khí hút khỏi hệ thống (m3/s) 83 P1 = Pkk = (0,3 – 0,0461).9,81.104 = 24907,59 (N/m2) Chọn: P2 = Pkq = 1,033 (at) = 101337,3 (N/m2) (W) Vậy công suất tiêu hao bơm chân không là: N = 1797,822 (W) Công suất động cơ: (CT II.250 STQTTB, T1/trang 466) Với: : hệ số dự trữ công suất, thường lấy Chọn = 1,12 : hiệu suất truyền động, lấy Chọn = 1,1 - 1,15 = 0,96 – 0,99 = 0,96 : hiệu suất động cơ, lấy = 0,95 (W) Vậy công suất động bơm chân không 2207,852 (W) 4.2.2 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 toàn đường ống 22 (m) Đường kính ống dẫn nước: 84 (m) (chọn ) Chọn d = 0,14 (m) Công suất động tính theo công thức sau: (KW) (CT II.189 STQTTB, T1/trang 439) Với: : khối lượng riêng nước 25 (oC) (kg/m3) N : công suất cần thiết bơm (KW) Q : suất bơm (m3/s) H : áp suất toàn phần (áp suất cần thiết để chất lỏng chảy ống) : hiệu suất bơm, chọn = 0,85 (II.32 STQTTB, T1/trang 439, chọn • Tính Q: ) (m3/s) Với: Gn lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ (kg/s) (m3/s) • Tính H: H = Hm + Ho + Hc (m) (CT II.185 STQTTB, T1/trang 438) Trong đó: Hm: trở lực thủy lực mạng ống Hc: chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút 85 Ho: tổng chiều dài hình học mà chất lỏng đưa lên (gồm chiều cao hút chiều cao đẩy) Tính Hm : Với: l d (m) : chiều dài toàn ống, l = 22 (m) : đường kính ống, d = 0,14 (m) : tốc độ nước ống (m/s) : hệ số ma sát : trở lực chung Hệ số ma sát xác định qua chế độ chảy Re: Với: : độ nhớt nước 25 (oC) = 0,8937.10-3 (N.s/m2) (Bảng I.102 STQTTB, T1/trang 94) Nên ống có chế độ chảy xoáy Tính hệ số ma sát: (CT II.65 STQTTB, T1/trang 380) Với: độ nhám tương đối xác định theo công thức sau: 86 Trong đó: d tđ : đường kính tương đương ống (m) : độ nhám tuyệt đối, = 0,1 (mm) (Bảng II.15 STQTTB, T1/trang 381) (W/m.độ) Tổng trở lực theo bảng II.16 STQTTB, T1/trang 382, ta có: cửa vào cửa khuỷu ống = 0,5 (Bảng N010) = (Bảng N010) = 0,38 (6 khuỷu) (Bảng N029) van tiêu chuẩn van chắn = 4,1 (Bảng N037) = 0,5 (Bảng N045) Vậy: (m) 87 Chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút: (m) Với: P1, P2 áp suất tương ứng đầu ống hút, cuối ống đẩy (m) Áp suất toàn phần bơm là: H = 2,317 + 18 + (- 7,02) = 13,297 (m) Công suất bơm: (KW) Công suất động điện: (KW) Người ta thường lấy động có công suất lớn công suất tính toán để tránh tượng tải Vì Ndc > KW nên tra bảng II.33 STQTTB, T1/trang 440, chọn hệ số dự trữ = 1,17 Suy ra: N = Ndc = 1,17.5,201 = 6,085 (KW) 4.2.3 Bơm dung dịch lên thùng cao vị Chọn bơm ly tâm với chiều cao ống hút ống đẩy bơm là: Ho = 18 (m) Công suất động tính theo công thức sau: (KW) (CT II.189 STQTTB, T1/trang 439) Với: 88 : khối lượng riêng NaOH có nồng độ 10%; t = 25 (oC) (kg/m3) (Bảng I.23 STQTTB, T1/trang 35) Q : suất bơm (m3/s) H : áp suất càn thiết để dung dịch chuyển động ống H = H m + 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) : hiệu suất bơm, chọn = 0,85 (II.32 STQTTB T1/trang 439, chọn • ) (m3/s) Tính Q: Với: Gđ lượng dung dịch đầu (kg/s) (m3/s) • Tính H: Tính Hm : (m) (m) (chọn Chọn d = 0,08 (m) 89 m/s) (N.s/m2) tra Xđ = 10%; t = 25 (oC) (Bảng I.107 STQTTB, T1/trang 100) Hệ số ma sát xác định qua chế độ chảy Re: Nên ống có chế độ chảy xoáy, suy ra: (W/m.độ) Với Tổng trở lực theo bảng II.16 STQTTB, T1/trang 382, ta có: cửa vào cửa khuỷu ống = 0,5 (Bảng N010) = (Bảng N010) = 0,38 (3 khuỷu) (Bảng N034) van tiêu chuẩn van chiều = (Bảng N037) = 8,31 (Bảng N047) 90 Vậy: (m) Chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút: (m) Với: P1, P2 áp suất tương ứng đầu ống hút, cuối ống đẩy (m) Áp suất toàn phần bơm là: H = 3,234 + 18 + 22,106 = 43,34 (m) Công suất bơm: (KW) Công suất động điện: (KW) Người ta thường lấy động có công suất lớn công suất tính toán để tránh tượng tải Vì Ndc < KW nên tra bảng II.33 STQTTB, T1/trang 440, chọn hệ số dự trữ = 1,2 Suy ra: N = Ndc = 1,2.2,438 = 2,926 (KW) 91 CHƯƠNG KẾT LUẬN Trong thời gian giao nhiệm vụ thiết kế đồ án thiết bị, em cố gắng tham khảo, học hỏi ý kiến giảng viên hướng dẫn, tham khảo học hỏi từ bạn bè cố gắng hết khả thân Đến nay, em hoàn thành nhiệm vụ thiết kế Sau thực đồ án này, giúp em nắm vững phần lý thuyết học, cách tính toán thiết bị phân tích lựa chọn thiết bị, vật liệu làm thiết bị để phù hợp với yêu cầu thực tế Và phần hình dung công việc người thiết kế Nhưng qua em nhận thấy thân phải học hỏi nhiều, để thiết kế vào thực tế cần phải thực nhiều vấn đề Tuy em cố gắng nhiều kiến thức thân hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Vì em kính mong nhận góp ý thầy cô, bạn bè để thiết kế hoàn thiện 92 Em xin chân thành cám ơn Cô Nguyễn Thị Diễm Hương - GVHD tận tình dẫn góp ý để em hoàn thành thiết kế TÀI LIỆU THAM KHẢO Phạm Xuân Toản, Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa chất – Tập 3, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Hồ Lê Viên, Sổ tay Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa chất – Tập 1, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội Năm 2005 Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuông, Phạm Xuân Toản, Sổ tay Quá trình Thiết bị Công nghệ Hóa chất – Tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội Năm 2003 https://vi.wikipedia.org/wiki/Natri_hi%C4%91roxit 93 ... bị thuyết minh quy trình công nghệ Dung dịch ban đầu có nồng độ 10% chứa thùng chứa nguyên liệu (1) bơm (2) bơm lên thùng cao vị (3) qua lưu lượng kế (4) sau vào thiết bị gia nhiệt (6) Tại thiết