Đồ án thiết bị cô đặc 2 nồi xuôi chiều buồng đốt ngoài

Đồ án giúp các bạn vượt qua môn đồ án quá trình và thiết bị. Đồ án dễ hiểu làm chăm chút. Giúp các bạn tư duy làm nhanh hơn và hiệu quả hơn. Tiết kiệm nhiều thời gian cho các công việc khác

MỤC LỤC

Ch ươ ng 1: T NG QUANỔ

I. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:

Thiết kế hệ thống cô đặc liên tục 2 nồi xuôi chiều để cô đặc dụng dịch NH4Cl

• Năng suất tính theo dung dịch đầu: 8100 kg/h

• Nồng độ dầu của dung dịch : 8% khối lượng

• Nồng độ cuối của dung dịch : 25% khối lượng

• Áp suất dư của hơi đốt ở nồi 1 : 0,15 at

• Loại thiết bị: Thiết bị cô đặc buồng đốt ngoài kiểu đứng (tuần hoàn cưỡng bức)

II LỰA CHỌN THIẾT BỊ

1 Khái ni mệ :

Công nghiệp ngày càng phát triển, nhu cầu về hóa chất ngày càng tăng Do đó ngànhcông nghiệp hóa chất cơ bản cũng phát triển không ngừng, nhu cầu về sản phẩm ngàycàng phong phú Trên cơ sở đó, quy trình sản xuất luôn được cải tiến và đổi mới để ngàycàng hoàn thiện hơn Vấn đề đặt ra là việc sử dụng hiệu quả năng lượng cho quá trình sảnxuất nhưng vẫn đảm bảo năng suất

Để sản xuất NH4Cl dạng rắn hay dạng dung dịch có nồng độ cao cần tiêu hao nhiều năng lượng cho quá trình cô đặc (bốc hơi nước, tăng nồng độ dung dịch) Việc tiết kiệm năng lượng cho quá trình này được quan tâm hàng đầu

Cô đặc là phương pháp thường dùng để tăng nồng độ của một cấu tử nào đó trong dungdịch 2 hoặc nhiều cấu tử Tùy theo độ bay hơi của cấu tử dung môi mà ta có thể dùng phương pháp đun sôi bằng nhiệt hoặc phương pháp kết tinh lạnh

Trong đồ án này ta dùng phương pháp đun sôi bằng nhiệt độ Trong phương pháp này, dưới tác dụng của nhiệt, dung môi ở thể lỏng chuyển sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng của dung dịch.

2 S lơ ượ ềc v nguyên li uệ :

Nguyên liệu cô đặc là dung dịch NH4Cl

Hóa chất NH4Cl ứng dụng rất nhiều trong thực tiễn như: là một nguồn cung cấp nitơ trong phân bón; sử dụng trong xi mạ hoặc hàn; trong y học, NH4Cl còn được gọi là muối lạnh sử dụng trong thuốc ho, bệnh rối loạn hệ bài tiết; trong thực phẩm nó còn được gọi làsal amoniac dùng như một phụ gia của một vài thực phẩm để tăng thêm độ đậm của hương vị; NH4Cl còn được sử dụng trong một dung dịch nước làm việc trên các giếng dầu vv

3 Phân lo i các thi t b cô đ cạ ế ị ặ

Thiết bị cô đặc được chia làm 3 nhóm:

- Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên hay là tuần hoàn tự nhiên Thiết bị loại này dùng để cô đặc các dung dịch khá loãng và có độ nhớt thất Đảm bảo sự tuần hoàn

tự nhiên của dung dịch dể dàng qua bề mặt truyền nhiệt

- Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡng bức hay là tuần hoàn cưỡng bức Dùng có các dung dịch khá sệt, độ nhớt cao, giảm sự đóng cặn hay kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt

- Nhóm 3: Dung dịch chảy thành màng , cho phép dung dịch chảy thành màng qua

bề mặt truyền nhiệt 1 lần tránh hiện tượng quá nhiệt làm biến đổi thành phần của nguyên liệu

Với mỗi nhóm thiết bị đều có thể thiết kế buồng đốt ngoài hay trong Tùy thuộc vào điều kiện dung dịch mà thiết kế cô đặc ở áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư

4 L a ch n thi t bự ọ ế ị.

Theo tính chất nguyên liệu chọn thiết bị ống dài, thẳng đứng, đối lưu cưỡng bức, cô đặc

2 nồi xuôi chiều liên tục

Ưu điểm của hệ thống:

Dùng cho dung dịch có độ nhớt cao, khó đóng cặn hay kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt

Nhược điểm:

Do thiết bị loại ống dài nên việc vệ sinh khó khăn, không thuận lợi cho việc lấy sản

phẩn các loại dung dịch có độ nhớt khá cao và khó cô đặc đến nồng độ cuối

Chương 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

II.1 Dữ kiện ban đầu:

- Dung dịch NH4Cl

- Năng suất tính theo dung dịch đầu: 8100 kg/h

- Nồng độ dầu của dung dịch : 8% khối lượng

- Nồng độ cuối của dung dịch : 25% khối lượng

- Áp suất dư của hơi đốt ở nồi 1 : 0,15 at

- Áp suất hơi đốt nồi 1 : 3 at

W - lượng hơi thứ khi nồng độ thay đổi từ xđ đến xc, kg/h

Gđ , Gc - lượng dung dịch đầu, dung dịch cuối, kg/h

xđ , xc - nồng độ đầu và nồng độ cuối của dung dịch, % khối lượng

Gọi : là lượng hơi thứ của nồi 1 và nồi 2

Ta có:

c

d

x x

Để đảm bảo việc dùng toàn bộ hơi thứ của nồi trước cho nồi sau, người ta phải dùng cách lựa chọn áp suất và lượng hơi thứ ở từng nối thích hợp.

Giả sử chọn tỉ số giữa hơi thứ bốc lên từ nồi 1 và nồi 2:

Ta có lượng nước bốc hơi của các nồi:

=>

Gọi : là nồng độ tương ứng trong nồi 1 và 2 , % khối lượng

Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi :

II.2.2 Xác định nhiệt độ và áp suất mỗi nồi:

Gọi: : hiệu áp suất chung, at;

Pi: áp suất giảm ở nồi i;

P1, P2: áp suất hơi đốt nồi 1, 2, at;

Pnt: áp suất hơi ở thiết bị ngưng tụ, at

Bằng cách giả thiết hệ số áp suất giữa các nồi là 1 đại lượng thích hợp

Áp suất hơi đốt cho nồi 1 là: P1 = 3 at

Hiệu số áp suất cho cả hệ thống: ∆P = P1 – Pnt = 3 – 0,15 = 2,85 at

Chọn tỷ lệ hiệu số áp suất cho các nồi như sau: ∆P1/∆P2 = 2,1/1

Suy ra: P2 = P1 - ∆P1 = 3 – 1,93 = 1,07 at

Với: P1,P2 : áp suất hơi đốt nồi 1, 2 , at

Pnt : áp suất ở thiết bị ngưng tụ, at

∆P1, ∆P2 : hiệu số áp suất nồi 1 so với nồi 2, nồi 2 so với thiết bị ngưng tụ , at

∆P: hiệu số áp suất cho cả hệ thống, at

Nhiệt độ hơi đốt nồi sau bằng nhiệt độ hơi thứ nồi trước trừ đi 1 (1 chính là tổn thất nhiệt

độ do trở lực thuỷ học trên ống dẫn), còn nhiệt độ hơi thứ của nồi cuối cùng thì bằng nhiệt

độ ở thiết bị ngưng tụ cộng thêm 1oC (trang 106 [2])

Bảng 1: Áp suất, nhiệt độ của hơi đốt và hơi thứ ở mỗi nồi

Tổn thất nhiệt độ trong hệ cô đặc bao gồm: tổn thất do tăng nhiệt độ sôi, tổn thất do áp

suất thủy tĩnh và tổn thất do trở lực đường ống.

II.2.3.1 Tổn thất nhiệt do tăng nhiệt độ sôi ∆ ’:

Ở cùng một áp suất, nhiệt độ sôi của dung dịch NH4Cl bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ sôi của nước

Độ tăng nhiệt độ sôi tỷ lệ thuận với nồng độ chất khô trong dung dịch

Khi áp lực của dung dịch khác áp lực thường , độ tăng nhiệt độ sôi có sai khác một ít,

tính dộ tăng nhiệt đô sôi ở áp lực bất kì theo công thức:

Theo Tisencô: ∆’ = ∆o’f IV-12/196 [X]

nhiệt độ hơi thứ, oC

r : ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi ở áp suất làm việc, J/kg

Từ nồng độ và nhiệt độ hơi thứ của hiệu bốc hơi , có thể tra độ tăng nhiệt độ sôi theo

II.2.3.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh: ∆’’

Áp suất thủy tĩnh ở lớp giữa của khối chất lỏng cần cô đặc : Ptb

Ptb = Po + ( h1 + ρdds g ; N/ m2

Trong đó:

- Po : áp suất hơi thứ trên mặt thoáng, N/ m2

- h1 : chiều cao lớp dung dịch sôi từ miệng trên của ống truyền nhiệt đến mặt thoáng của dung dịch , m

II.2.3.3 Tổn thất nhiệt độ do đường ống gây ra: ∆’’’

Chọn tổn thất nhiệt độ ở mỗi nồi là: 1 0C

Tổn thất nhiệt độ do đường ống gây ra trên cả hệ thống ∆’’’ = 2 0C

II.2.3.4 Tổn thất nhiệt độ cả hệ thống:

Σ∆ = ∆’ + ∆’’ + ∆’’’ , 0C

= 8,78 + 19,51 + 2 = 30,29 0C

II.2.3.5 Chênh lệch nhiệt độ hữu ích của từng nồi và của cả hệ thống:

Theo định nghĩa, hiệu số nhiệt độ hữu ích là:

∆ti = ∆tch - ∑∆ III-9/111[2]

∆tch = T – tng

Hoặc: ∆ti = T – ts III-10/111 [2]

Mà: ts = t’ + ∆’ + ∆’’

Vậy hiệu số nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi:

Nồi I: ∆tiI = TI – tsI = TI – (tI’ + ∆I’ + ∆I’’)Nồi II: ∆tiII = TII– tsII = TII – (tII’ + ∆II’ + ∆II’’)Trong đó:

∆tiI, ∆tiII, : Hiệu số nhiệt độ hữu ích ở nồi I, nồi II, oC

TI, TII, : Nhiệt độ hơi đốt nồi I, nồi II, oC

tI’, tII’ , : Nhiệt độ hơi thứ nồi I, nồi II, , oC

tsI, tsII, : Nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi I, nồi II, oC

∆I’, ∆II’, : Tổn thất nhiệt độ do nồng độ ở nồi I, nồi II, oC

∆I’’, ∆II’’, : Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh ở nồi I, nồi II, , oC Tổng hiệu số nhiệt độ hữu ích của toàn hệ thống:

3 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG:

II.3.1 Nhiệt dung riêng:

Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ x < 20%

C = 4186.(1 - x), J/kg.độ; I.43/152[4]

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

Nhiệt dung riêng dung dịch đầu: Cđ = 4186.(1 - 0,08) = 3851,12 J/kg.độ; Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ x > 20%

C = Cht.x + 4186.(1 - x), J/kg.độ; I.44/152[4]

Cht: nhiệt dung riêng của chất hoà tan (J/kg.độ);

Nhiệt dung riêng của dung dịch ra khỏi nồi I:

C1 = 4186 (1 - 0,1212 ) = 3678,61 J/kg.độ;

Nhiệt dung riêng của dung dịch ra khỏi nồi II:

C2 = 1423.0,25 + 4186.(1-0,25) = 3562,49 J/kg.độ;

Theo công thức:

MNH4Cl Cht = ΣCi Ni I.41/152[4]

M : khối lượng mol của hợp chất

Ci : nhiệt dung riêng của đơn chất

Ni : số nguyên tử trong phân tử

Ta có: CN = 2600 (J/kg.độ); CCl = 2600 (J/kg.độ) CH = 9630 (J/kg.độ) Vậy : Cht = 1692 J/kg.độ

II.3.2 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng:

D : Lượng hơi đốt dùng cho hệ thống, kg/h

Gđ : Lượng dung dịch ban đầu, kg/h

ϕ : Độ ẩm của hơi đốt

i, i1, i2 : Hàm nhiệt của hơi đốt, hơi thứ nồi I và nồi II, J/kg

tđ, t1, t2 : Nhiệt độ sôi ban đầu, ra khỏi nồi I, nồi II của dung dịch,

Cđ, C1, C2 : Nhiệt dung riêng ban đầu, ra khỏi nồi I, nồi II của dd, J/kg.độ

θ1, θ2 : Nhiệt độ nước ngưng tụ của nồi I, nồi II.

Cng1, Cng2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ ở nồi I, nồi II, J/kg.độ Qxq1, Qxq2 : Nhiệt mất mác ra môi trường xung quanh, J

Phương trình cân bằng nhiệt lượng:

Hàm nhiệt của hơi đốt và hơi thứ nồi I và nồi II:

Nhiệt độ nước ngưng tụ (xem như bằng nhiệt độ hơi đốt): θ1 = 132,9 oC

%100

W1 : lượng hơi thứ theo giả thuyết hay tính toán có giá trị lớn

Wn : lượng hơi thứ theo giả thuyết hay tính toán có giá trị nhỏ

Từ phương trình (1) ta tính được D = 2938,93 kg/h

II.4 KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH

II.4.1 Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt :

Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt có thể tính theo công thức tổng quát như sau:

Trong đó: IV-16/200[X]

Q : nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp, W

Q = Dr nếu chất tải nhiệt là hơi nước bão hoà

D : lượng hơi đốt, kg/s

r : ẩn nhiệt ngưng tụ, J/kg

K : hệ số truyền nhiệt, W/m2độ

∆ti : hiệu số nhiệt độ hữu ích,

Giả thuyết quá trình truyền nhiệt là liên tục và ổn định

II.4.1.1 Tính nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp:

Nồi I: QI = Dr (W)

r = 2171000 J/kg ; D = 2,93893 kg/s nên ta tính được QI=6380417,03W

Nồi II : QII = W1r1 ( W)

r1= 2223429 J/kg; W1= 2,71064kg/s nên ta tính được QII= 28261205,58W

r, r1: Ẩn nhiệt hóa hơi (ngưng tụ) của hơi đốt ở nồi I và nồi II J/kg (I.250/312 [4])

II.4.1.2 Tính hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi:

a. Nhiệt tải riêng trung bình : (trang 116 [2])

Nhiệt tải riêng của hơi đốt cấp cho thành thiết bị:

i t K

Q F

∆

=

q1 = α1(t1 – tw1) = α1∆t1

Nhiệt tải riêng của thành thiết bị: (trang 3 [5])

) )(

1 1

( ) (

1

2 1 1

2

c w

r r

t t r

Trong đó:

t1 : Nhiệt độ hơi đốt, oCt2 : Nhiệt độ của dung dịch trong nồi, oCtw1, tw2 : Nhiệt độ 2 bên thành ống, oC

α 1 : Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ, W/m2độ

α 2 : Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch, W/m2độ

rc1 : Nhiệt trở cặn bẩn phía hơi đốt (nước sạch)

Tổng nhiệt trở của tường là: 6,541.10-4 (m2.độ/W)

b. Tính hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ :

Khi tốc độ của hơi nhỏ (10 m/s) và màng nước ngưng chuyển động dòng (Rem <100) thì hệ số cấp nhiệt α1 đối với ống thẳng đứng được tính theo công thức sau:

4

1 1

Ht

rA

∆t1 = t1 – tw1: Hiệu số nhiệt độ giữa hơi ngưng tụ và thành thiết bị,

(Chọn t1 là nhiệt độ của hơi đốt)

r : Ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hòa, J/kg

H : Chiều cao ống truyền nhiệt, m

Chọn H = 5 m để đảm bảo truyền nhiệt được tốt nhất

Với nước ngưng tụ giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng

Công thức tính nhiệt độ màng tm: tm = 0,5(tw1 + t1) trang 29 [5]

A phụ thuộc tm (nhiệt độ màng) trang 29 [5]

λ

δV

25 0 3 2

λρ

=

c. Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi :

Giả sử chế độ sôi sủi bọt và quá trình là đối lưu tự nhiên, ta có:

435 0 2

565 0

dd n

dd n

dd n

C

C

µ

µρ

ρλ

λαα

(W/m2độ) VI.27/71 [5] Với: (W/m2độ) V.91/26 [5]

Trong đó:

P : Áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng, (N/m2)

∆t2 : Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống và dung dịch sôi, oC

∆t2 = tw2 – tsdd

λdd , λn : hệ số dẫn nhiệt của dung dịch và nước, W/m.độ , : khối lượng riêng của dung dịch và nước, kg/m3Cdd , Cn : nhiệt dung riêng của dung dịch và nước, J/kg.độ

µdd , µn : độ nhớt dung dịch và hơi đốt, Ns/m2 Xem như sự mất mát nhiệt không đáng kể

q = q1 = q2 tw2 = tw1 – ∆tw Tính hệ số dẫn nhiệt của dung dịch:

5 0 33 2 2

145

3

M

AC p

dd

ρρ

λ =

(W/m.độ)

Cp : Nhiệt dung riêng đẳng áp của dung dịch (J/kgđộ)

ρ : khối lượng riêng của dung dịch (kg/m3) ;

A : hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng đối với nước A = 3,58.10-8

M : khối lượng mol trung bình của dung dịch

Thay các số liệu vào công thức trên ta được: λdd1 = 0,49 ( w/m.độ )

Đối với nồi II có ts2 = 105,77oC , x2= 25% khối lượng

Cp= 3562,49 J/kgđộ

ρ = 1027,68 kg/m3 (Trang 91/I)

µdd = 0,00048 Ns/m2 (Trang 91/I)

Thay các số liệu vào công thức trên ta được:λdd2 = 0,48 ( w/m.độ )

Các thông số của nước

Bảng 8: Các số liệu tra cứu

% 100

i

tb

t

q K

∆

=

m im

K Q

t K

Q

iII iI

Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi:

Phân phối ∆ti theo điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau:

Công thức chung: (oC) III-19/117[2]

Vậy bề mặt truyền nhiệt cả 2 nồi là 163,77 m2

II.5 T ính kích thước buồng đốt và buồng bốc:

II.5.1 Buồng đốt:

Tính số ống truyền nhiệt:

(ống) III-25/121 [2]

F : diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2 F = 163,77 m2

h : chiều dài ống truyền nhiệt, h = 5 m (đã chọn ở trên)

d : đường kính ống truyền nhiệt, m

% 5

% 100 )

t

t t t

Chọn đường kính ống truyền nhiệt (bảng VI.6 [5]) dn = 38 mm để đảm bảo sự

truyền nhiệt

Thay các thông số vào công thức ở trên ta được n=275 ống

Theo sổ tay thiết bị II trang 48 ta có:

Cách sắp xếp số ống gần nhất theo hình sáu cạnh là 301 ống

Cách sắp xếp số ống theo vòng tròn là 279 ống

Vậy để tiết kiệm chi phí và gần với con số tính toán để dể dàng thiết kế và vận hành thì nên chọn cách sắp xếp số ống truyền nhiệt là 279 ống và sắp xếp theo vòng tròn với số ống trên đường chéo là 19 và 9 vòng tròn

Đường kính buồng đốt:

(m) V140–II/49

Với: t- bước ống, chọn t= 1,4.dn =1,4.0,038=0,0532 (m)

b- số ống trên đường chéo b = 19 ống

d- đường kính ngoài của ống, m

Thay các thông số vào công thức trên và theo sổ tay quá trình thiết bị ta chọn D = 1,4 mNhư vậy bề mặt truyền nhiệt thực tế là: F=166,45m2

II.5 2 Buồng bốc:

Theo bảng XIII.6/359-[2] ta chọn đường kính trong buồng bốc Db = 2400mm = 2,4m

II.6 TÍNH BỀN CƠ KHÍ CHO THIẾT BỊ

II.6.1 Tính bền cho thân:

II.6.1.1 Chiều dày buồng đốt:

Chọn vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3

Bề dày buồng đốt được xác định theo công thức :

(công thức XIII.8, [2]/ 360).

Trong đó :

Dt : đường kính trong của buồng đốt (m), Dt =1,4 (m)

: hệ số bền của thành hình trụ tính theo phương dọc, chọn =0,9 (XIII.8,[2]/ 362)

C : hệ số bổ sung do ăn mòn (m) C=C1+C2+C3

C1: bổ sung do ăn mòn (chọn 1mm)

C2: bổ sung do hao mòn, (bỏ qua)

C3: bổ sung do dung sai, (phụ thuộc vào tấm vật liệu)

P: áp suất trong thiết bị (at) P=Phd

(CT XIII.1và XIII.2, [2]/355)

Trong đó :

:hệ số hiệu chỉnh, chọn =0.9 (bảng XIII.2, [2]/ 356) : hệ số an toàn bền, chọn =2,6 ; = 1,5 (bảng CT XIII.3, [2]/ 356)

Ta chọn giá trị bé hơn để tính toán

P=Phđ + Pthủy tỉnh (N/m2)

Nồi 1 348082,4 (N/m2)Nồi 2

160351,9

Nồi 1 0,0034Nồi 2 0,0026 Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:

Vậy chọn chiều dày buồng đốt 2 nồi là: S=6(mm) để đảm bảo độ bên vật liệu

II.6.1.2 Chiều dày đáy và nắp buồng đốt:

Đáy cũng như nắp được chế tạo cùng loại vật liệu với thân thiết bị; đáy và nắp được nối với thân thiết bị bằng cách hàn, ghép bích hoặc hàn liền với thân Đối với thân hình trụ thẳng đứng, áp suất trong lớn hơn 7.104 N/m2, thường chọn đáy hình elip

Chiều dày S được xác định theo CT XIII.47/385-[2]:

(m)

Trong đó:

hb – chiều cao phần lồi của đáy, tra bảng XIII.10/382-[2] ta chọn hb = 300mm = 0,3m

- hệ số bền của mối hàn hướng tâm, tra bảng XIII.8/362-[2], chọn = 0,95

k – hệ số không thứ nguyên, xem như: k = 1

- ứng suất kéo được tính ở trên, = 131,54.106 (N/m2)

Theo bảng XIII.11/384-[2], quy chuẩn S = 5mm.

Kiểm tra ứng suất thành của nắp thiết bị theo áp suất thử thủy lực bằng

Do đó, S = 5 mm phù hợp cho đáy và nắp buồng đốt 2 nồi

II.6.1.3 Tính bền cho thân buồng bốc và nắp th iết bị:

Hình 3: Nắp elip

II.6.1.3.2 Chiều dày nắp buồng bốc:

Nồi 1:

Chọn nắp dạng elip, vật liệu chế tạo là thép CT3, chiều dày S của nắp được các định

theo công thức [XIII.47, [2]/385]:

Trong đó : Đường kính trong của buồng bốc Db = 2,4 (m)

Áp suất : P = Pht1=107606,32 (N/m2)

Ứng suất cho phép : = 1,46.108 (N/m2)Nắp có lỗ được tăng cứng hoàn toàn k = 1Chiều cao hb của nắp : hb = Db 0,25 = 0,6 (m)

Thay vào công thức trên ta được S – C= 0,12.10-3 m

Vì S – C = 0,12 10-3 < 1 (m) nên tăng thêm 2 mm cho chiều dày của nắp vào giá trị C:

Không thỏa mãn điều kiện

Vậy chọn chiều dày của nắp nồi 1 là S = 4(mm)

Nồi 2:

Nắp nồi 2 làm việc chịu áp suất ngoài, chiều dày S được tính theo công thức

[XIII.50, [2]/ 387]

Trong đó : chọn k=1 đối với lỗ tăng cứng

Thay vào công thức ta được S – C= 0,02.10-3 m

Vì S – C = 0,02 10-3 < 1 (m) nên tăng thêm 2 mm cho chiều dày của nắp vào giá trị C:

C=(0,02+2) =2,02 (m)

Khi đó chiều dày của nắp: S=(0,02+2.02) =2,04 (m)

Chọn S=4 (m) tương tự nồi 1

Chọn chiều dày của nắp buồng bốc cho cả hai nồi là 4 mm

II.6.1.3.3 Chiều dày buồng bốc:

Giả sử chiều cao mức dung dịch sôi dâng lên buồng bốc là 0.5m

Khi đó: S=(1,08 + 1,8).10-3= 2,88 10-3 (m)

Chon S=3 (m)

Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:

(công thức XIII.26, [2]/ 365)

Không thỏa mãn điều kiện

Vậy chọn chiều dày buồng bốc nồi 1 là: S=7(mm)

Ta chọn chiều dày buồng bốc nồi 1 cho nồi 2 vì 2 nồi cùng làm việc ở áp suất chân không

Vậy chiều dày buồng bốc là S=7mm

II.6.2 Tính kích thước ống dẫn:

Phương trình lưu lượng: (công thức V.41, [2]/ 74)

(m) Với: Vs: lưu lượng khí, hơi, dung dịch chảy trong ống (m3/s)

Chọn dt= 32 (mm) ,dn=38(mm) (bảng XIII.26, [2]/ 409)

Chọn các đường ống như nhau để thuận lợi trong việc bảo trì và sửa chửa

Ống dẫn dung dịch đầu, ống dẫn từ nồi 1 sang nồi 2, ống dẫn nồi 2 sang bể chứa có đường kình: dt=50 mm, dn=57 mm

c.5 Đường kính ống tháo nước ngưng :

Lưu lượng khối lượng nước ngưng: W = W1=2710,64 (kg/s).

II.6.3 Kính quan sát:

Ta dùng cửa quan sát để kiểm tra chất lỏng bên trong Cửa quan sát hình tròn, có đường kính 100 mm được lắp vào thân buồng bốc

II.6.4 Bề dày lớp cách nhiệt của thiết bị

a Bề dày lớp cách nhiệt cho các ống dẫn

Bề dày lớp cách nhiệt bọc các ống dẫn trong điều kiện cấp nhiệt ra không khí chuyển động tự do ,nhiệt độ môi trường xung quanh 250C

Bề dày cách nhiệt cho các ống tính theo công thức V.137/41-[2]:

,mm

Với : dn- đường kính ngoài của ống dẫn (không kể lớp cách nhiệt), mm

- hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt, W/m.độ

q1 – nhiệt tổn thất tính theo 1m chiều dài ống( W/m), được tra theo bảng

V.7/42-[2].

tt2 – nhiệt độ bên ngoài của ống kim loại chưa kể lớp cách nhiệt, 0C

Chọn vật liệu cách nhiệt là amiang sợi có hệ số dẫn nhiệt là = 0,1115 W/m.độ 128/1).

(I.126-Đối với ống dẫn hơi đốt.

Đại lượng q được tra từ bảng V.7/42-[2], xem nhiệt độ tt2 bằng nhiệt độ hơi đốt đi trong

ống nếu nhiệt độ tổn thất trong là rất nhỏ, ta có bảng tổng hợp sau:

Bảng 2.11 Lớp cách nhiệt ống hơi đốt

Chọn chiều dày lớp cách nhiệt chung là 9 mm

Đối với ống dẫn hơi thứ.

Lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi thứ nồi 1 chính là lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi đốt nồi

2 nên lấy = 9 mm

Tính riêng lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi thứ nồi 2 như sau:

Nồi 2: dn=550

δ2= 2,86mm

Chọn chiều dày lớp cách nhiệt ống dẫn hơi thứ nồi 2 là 3 mm

Đối với ống dẫn dung dịch và ống tuần hoàn ngoài

Dựa vào kết quả đã tính được, ta lập bảng sau:

Chọn bề dày cách nhiệt cho ống dẫn dung dịch và ống tuần hoàn ngoài là 10 mm

b Bề dày lớp cách nhiệt cho thân thiết bị

Tính bề dày lớp cách nhiệt theo công thức sau: