LÍ THUYẾT CÔ ĐẶC _ TRUYỀN NHIỆT

7/14/2017 3.2 Cô đặc nồi 19 Giới thiệu Cô đặc nồi dùng khi: o Năng suất thấp o Không dùng thứ làm chất tải nhiệt để đun nóng Một hệ thống đặc nồi bao gồm: o Nhập liệu:  Dùng bơm bồn cao vị  Có khơng có thiết bị gia nhiệt sơ o Nồi cô đặc:  Buồng đốt  Buồng bốc  Bộ phận phân ly o Hệ thống ngưng tụ thứ 20 7/14/2017 Sơ đồ quy trình cơng nghệ hệ thống đặc nồi 21 Nhập liệu 22 7/14/2017 Nồi cô đặc Bộ phận phân ly Buồng bốc Buồng đôt 23 Ngưng tụ thứ 24 7/14/2017 Sơ đồ quy trình cơng nghệ hệ thống cô đặc nồi 25 Nhập liệu Bồn cao vị Thiết bị gia nhiệt sơ bộ 26 7/14/2017 3.2.1 Cân vật chất Kí hiệu: o đ _lưu lượng khối lượng dung dịch nhập liệu (Feed) (kg/s) o _lưu lượng khối lượng dung dịch sản phẩm (Concentrated Product) (kg/s) o _lưu lượng khối lượng dung mơi bay hơi, gọi thứ (Vapor) (kg/s) o đ _phần khối lượng chất tan nhập liệu (kg chất tan/kg dung dịch) o _phần khối lượng chất tan sản phẩm(kg chất tan/kg dung dịch) đ đ 27 3.2.1 Cân vật chất Xem khơng thất thốt, phương trình cân vật chất: đ đ đ W đ đ đ Ví dụ: Một thiết bị đặc làm việc liên tục để cô đặc dung dịch NaOH với lưu lượng nhập liệu 5,0 tấn/h Nồng độ dung dịch ban đầu 8%, nồng độ dung dịch sản phẩm thu 15% Hãy xác định: o Năng suất sản phẩm thu o Lượng thứ o Khi muốn tăng nồng độ sản phẩm lên 20% lượng thứ thay đổi đ đ 28 7/14/2017 3.2.2 Cân nhiệt lượng Cân lượng (bỏ qua nhiệt cô đặc) o Nhiệt mang vào:  Nhập liệu (Feed): đ  Hơi đốt (Steam): o Nhiệt mang ra:  Sản phẩm (Concentrated product):  Hơi thứ (Vapor):  Nước ngưng tụ (Condensed steam): o Nhiệt tổn thất: đ 29 3.2.2 Cân nhiệt lượng Cân lượng (bỏ qua nhiệt cô đặc) đ o Nhiệt mang vào:  Nhập liệu (Feed):  Hơi đốt (Steam): o Nhiệt mang ra:  Sản phẩm (Concentrated product):  Hơi thứ (Vapor):  Nước ngưng tụ (Condensed steam): o Nhiệt tổn thất: đ đ đ đ đ đ đ 30 7/14/2017 3.2.2 Cân nhiệt lượng Cân lượng (bỏ qua nhiệt cô đặc) o Lượng đốt cần thiết: đ đ đ đ đ  Nếu đốt ngưng tụ thì:  Nếu đốt có chứa ẩm với hàm ẩm : đ đ đ 31 3.2.3 Bề mặt đun nóng Bề mặt đun nóng thiết bị đặc: ∆ o Q_nhiệt lượng hữu ích (W) o K_hệ số truyền nhiệt (W/(m.K)) o ∆ _hiệu số nhiệt độ hữu ích ∆  _nhiệt độ đốt  _nhiệt độ sơi trung bình dung dịch đ đ 32 7/14/2017 3.2.4 Nhiệt độ sôi dung dịch tổn thất nhiệt độ Các tổn thất nhiệt độ o Tổn thất nhiệt độ nồng độ (độ tăng phí điểm): Δ o Tổn thất nhiệt độ cột thủy tĩnh DD sôi: Δ o Tổn thất nhiệt độ đường ống dẫn thứ: Δ H 1,2: nhiệt độ đốt 3: nhiệt độ sôi dd đáy buồng đốt 4: nhiệt độ sơi trung bình dd tnt 5,6: nhiệt độ sôi dd 7: nhiệt độ thứ TBNT po tsdm(po) tsdd(po) 1/2h tstb hay tsdd(po+p) h ’’’ ’ tc ’’ t tD  t 33 H 1,2: nhiệt độ đốt 3.2.4 Nhiệt độ sôi dung dịch tổn thất nhiệt độ 3: nhiệt độ sôi dd đáy buồng đốt 4: nhiệt độ sơi trung bình dd tnt 5,6: nhiệt độ sôi dd 7: nhiệt độ thứ TBNT o Tổn thất nhiệt độ nồng độ (độ tăng phí điểm): Δ Δ o Tổn thất nhiệt độ cột thủy tĩnh DD sôi: Δ Δ Δ po tsdm(po) tsdd(po) 1/2h tstb hay tsdd(po+p) h ’’’ ’ tc ’’ t tD  t  khối lượng riêng trung bình DD sơi bọt • dd_khối lượng riêng thực DD đặc khơng có bọt h_chiều cao thực tế mức chất lỏng theo ống mực o Tổn thất nhiệt độ đường ống dẫn thứ: Δ  Thường chọn  ‘’’=1 ÷1,5oC 34 7/14/2017 H 1,2: nhiệt độ đốt 3.2.4 Nhiệt độ sôi dung dịch tổn thất nhiệt độ 3: nhiệt độ sôi dd đáy buồng đốt 4: nhiệt độ sơi trung bình dd tnt 5,6: nhiệt độ sôi dd 7: nhiệt độ thứ TBNT Từ sơ đồ ta suy po tsdm(po) tsdd(po) Δ ΔΣ Δ Δ ΔΣ Δ Δ Δ o Với tnt_nhiệt độ ngưng tụ thứ TBNT Độ tăng nhiệt độ sôi cột thủy tĩnh phụ thuộc vào độ tăng áp suất thũy tĩnh phụ thuộc vào chiều cao lớp chất lỏng thích hợp Hop Chiều cao chất lỏng thích hợp dung dịch sơi TBCĐ tuần hồn tự nhiên tính theo cơng thức sau: 0,26 0,0014 o H_chiều cao ống truyền nhiệt Từ tính độ tăng áp suất sau: Δ 1/2h tstb hay tsdd(po+p) h ’’’ ’ tc ’’ t tD  t 35 3.2.4 Nhiệt độ sôi dung dịch tổn thất nhiệt độ Ví dụ 1: Hãy tính tổn thất nhiệt độ ‘’ dung dịch CaCl2 25% TBCĐ chân khơng loại ống tuần hồn trung tâm với áp suất buồng bốc la 0,36at, chiều cao ống truyền nhiệt 4m Ví dụ 2: Hãy xác định diện tích bề mặt truyền nhiệt cần thiết TBCĐ ống tuần hồn trung tâm chi phí đốt nước bão hòa (áp suất tuyệt đối 2at, độ ẩm 5%) Biết áp suất buồng bốc 0,4at, dung dịch cô đặc CaCl2 từ 15% lên 25% (KL), nhập liệu 20 tấn/h, nhiệt độ đầu 75oC, hệ số truyền nhiệt 1000W/(m2.K), nhiệt tổn thất lấy 5% so với lượng nhiệt hữu ích, bỏ qua nhiệt đặc 36