thiết kế hệ thống cô đặc CaCl2

Canxi Clorua CaCl2 là tinh thể lớn, màu trắng hoặc không màu, có vị mặn đắng. Tan nhiều trong nước. Thường tồn tại ở dạng kết tinh với 6 phân tử nước có CTHH là CaCl2.6H2O. Ngoài ra còn có canxi clorua ngậm hai nước là CaCl2.2H2O và canxi clorua khan CaCl2 Khi đung nóng CaCl2, CaCl2.6H2O mất bốn phân tử nước chuyển thành đihidrat là CaCl2.2H2O có dạng hình khối xốp trắng Khi nung chảy CaCl2.2H2O và làm mất nước, nó trở thành CaCl2 khan : là một khối tinh thể trắng, rất háo nước. Do bị phân hủy một phần nên CaCl2 nóng chảy luôn luôn chứa một lượng CaO canxi oxit. 1.2 Tính chất vật lý Khối lượng phân tử 110,99. Nhiệt độ nóng chảy 772 – 782oC Nhiệt độ sôi > 160oC Tỷ trọng 2152 2512 kgm3. Canxiclorua tan nhiều trong nước, dung dịch bão hòa sôi ở 180oC. Trong các dung dịch có nồng độ khác nhau thì nCanxi Clorua CaCl2 là tinh thể lớn, màu trắng hoặc không màu, có vị mặn đắng. Tan nhiều trong nước. Thường tồn tại ở dạng kết tinh với 6 phân tử nước có CTHH là CaCl2.6H2O. Ngoài ra còn có canxi clorua ngậm hai nước là CaCl2.2H2O và canxi clorua khan CaCl2 Khi đung nóng CaCl2, CaCl2.6H2O mất bốn phân tử nước chuyển thành đihidrat là CaCl2.2H2O có dạng hình khối xốp trắng Khi nung chảy CaCl2.2H2O và làm mất nước, nó trở thành CaCl2 khan : là một khối tinh thể trắng, rất háo nước. Do bị phân hủy một phần nên CaCl2 nóng chảy luôn luôn chứa một lượng CaO canxi oxit. 1.2 Tính chất vật lý Khối lượng phân tử 110,99. Nhiệt độ nóng chảy 772 – 782oC Nhiệt độ sôi > 160oC Tỷ trọng 2152 2512 kgm3. Canxiclorua tan nhiều trong nước, dung dịch bão hòa sôi ở 180oC. Trong các dung dịch có nồng độ khác nhau thì n

PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ CaCl2

1 Giới thiệu

1.1 Tên gọi và công thức hóa học

- Công thức hóa học: CaCl2

- Canxi Clorua CaCl2là tinh thể lớn, màu trắng hoặc không màu, có vị mặn đắng Tan nhiều trong nước Thường tồn tại ở dạng kết tinh với 6 phân tử nước có CTHH là

CaCl2.6H2O Ngoài ra còn có canxi clorua ngậm hai nước là CaCl2.2H2O và canxi clorua

CaCl2.2H2O có dạng hình khối xốp trắng

- Khi nung chảy CaCl2.2H2O và làm mất nước, nó trở thành CaCl2 khan : là một khối tinh

một lượng CaO canxi oxit

- Canxiclorua tan nhiều trong nước, dung dịch bão hòa sôi ở 180oC Trong các dung dịch

có nồng độ khác nhau thì nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc thay đổi Bột Canxiclorua khan thu được khi phun sấy ở nhiệt độ cao hơn 260oC Khi hòa tan trong nước tan rất tốt kèm theo toả nhiều nhiệt dung dịch có vị mặn đắng Tất cả các hóa chất Canxi Clorua

CaCl2 đều dễ tan trong nước và ethanol, ít tan trong aceton

- Clorua canxi có thể gây dị ứng, cụ thể là trên da ẩm Đeo găng tay và kính hay mặt nạ

để bảo vệ tay và mắt; tránh hít thở phải hơi hay bụi chứa clorua canxi

- Clorua canxi khan phản ứng tỏa nhiệt khi tiếp xúc với nước Các vết bỏng có thể sinh ratại miệng hay thực quản nếu vô tình nuốt phải các viên clorua canxi khan

- Điều chế: Điều chế Canxi Clorua CaCl2 bằng phản ứng giữa Canxi Cacbonate CaCO3

và HCl

- Bảo quản: Calcium Chloride khan phải được giữ trong nắp đậy kín chứa không khí chặt chẽ

1.3 Ứng dụng

Trong công nghiệp, hóa chất Cacl2 được ứng dụng rộng rãi Có hàng triệu tấn Clorua

canxi (hóa chất CaCl2) được sản xuất mỗi năm, như tại Bắc Mỹ, lượng tiêu thụ năm 2002

là 1.687.000 tấn (3,7 tỷ pao) Các cơ sở sản xuất của Công ty hóa chất Dow tại Michigan chiếm khoảng 35% tổng sản lượng tại Hoa Kỳ về clorua canxi

nó là một trong những nguyên liệu thô phụ gia hỗ trợ được dùng làm chất hút ẩm, chống sương mù, chống bụi, và chống cháy trong công nghiệp dệt Nó cũng được dùng trong táichế giấy nhằm tách thành phần mực in, được dùng trong các bể bơi nhằm tránh ô nhiễm.Phụ gia: ngành thực phẩm: được dùng trong sản xuất kem, là phụ gia đông cứng, dùng trong sản phẩm đậu, bia, nước giải khát… ngoài ra CaCl2 còn là chất phụ gia cho ngành công nghiệp sản xuất xi măng pooclăng giúp làm tăng giá trị sản phẩm công nghiệp Canxi clorua khan dùng cho điện phân sản xuất canxi kim loại và điều chế các hợp kim của canxi Với tính hút ẩm lớn của canxiclorua cho phép dùng nó làm tác nhân sấy khí vàcác chất lỏng Nhiệt độ đông đặc thấp của các dung dịch CaCl2 cho phép chúng làm chấttải lạnh trong các hệ thống lạnh

Do áp suất hơi thấp của các hyđrat và các dung dịch Canxiclorua nên được dùng để hạn chế bụi đường xá Canxiclorua còn dùng để diệt cỏ trên đường sắt, chất keo tụ trong hóa dược và dược phẩm và được dùng rất nhiều trong công nghiệp khoan dầu khí

2 Tổng quan về quá trình cô đặc

2.1 Sơ lược về lý thuyết cô đặc:

2.1.1 Định nghĩa:

Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tankhông bay hơi, ở nhiệt độ sôi với mục đích:

- Làm tăng nồng độ chất tan

- Tách các chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể

- Thu dung môi ở dạng nguyên chất

Quá trình cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất (áp suất chân không,

áp suất thường hay áp suất dư), trong hệ thống một thiết bị cô đặc hay trong hệ thốngnhiều thiết bị cô đặc Trong đó:

Cô đặc chân không dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao, dễ bị phân hủy vìnhiệt

Cô đặc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển dùng cho dung dịch không bị phânhủy ở nhiệt độ cao như các dung dịch muối vô cơ, để sử dụng hơi thứ cho cô đặc và chocác quá trình đun nóng khác

Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dụng mà được thải ra ngoàikhông khí Đây là phương pháp tuy đơn giản nhưng không kinh tế

PHẦN II: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ

Số liệu ban đầu

- Suất lượng nhập liệu: 1500 kg/h

- Dung dịch cô đặc: CaCl2

- Nồng độ nguyên liệu ban đầu: 10 %, nhiệt độ đầu của nguyên liệu là tđ = 90oC

- Nồng độ cuối của sản phẩm: 35 %

- Gia nhiệt bằng hơi nước bão hoà áp suất tuyệt đối hơi đốt vào nồi 1 là 3.5 at

- Áp suất thiết bị ngưng tụ: Pnt = 0,5 at

1 Tính cân bằng vật chất năng lượng

Áp dụng công thức : , kg/h 

10 (1 ) 1500.(1 ) 1071, 43

35

D D C

WI + WII = W

- Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi nồi I :

1.2 Tính cân bằng năng lượng

1.2.1 Xác định áp suất và nhiệt độ của mỗi nồi:

1.2.1.1 Áp suất của mỗi nồi:

Gọi P1, P2, Pnt là áp suất ở nồi 1, 2, và thiết bị ngưng tụ

P1: hiệu số áp suất của nồi 1 so với nồi 2

P2: hiệu số áp suất của nồi 2 so với thiết bị ngưng tụ

Pt: hiệu số áp suất của cả hệ thống.

Giả sử chọn:

Ta có: Áp suất của hơi đốt vào nồi 1 là P1 = 3.5 (at), của thiết bị ngưng tụ là Pnt = 0,5 (at).Hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc là: Pt =P1 – Pnt = 3.5 – 0,5 = 3,0 (at)

Chọn tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi là: 2.4

Kết hợp với phương trình: P1 + P2 = Pt = 3,0 (at) P1 = 2,12 (at); P2 = 0,88 (at) Vậy: P2 = P1 – P1 = 3.5 – 2,12 = 1,38 (at)

1.2.1.2 Nhiệt độ trong các nồi:

Gọi thđ1, thđ2, tnt là nhiệt độ đi vào của nồi 1, nồi 2 và của thiết bị ngưng tụ

tht1, tht2 là nhiệt độ của hơi thứ ra khỏi nồi 1, nồi 2

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

- Áp suất tuyệt đối tại thiết bị ngưng tụ : 0,5 at  to ngưng tụ = 80,9 oC (I.251/314 [4])

thường gây ra; f: hệ số hiệu chỉnh ;Ts : là nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất (K).r: ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất làm việc (J/kg) ; t’: nhiệt độ của hơi thứ (oC)

Tra bảng VI.2, Trang 67, [5]

(111, 7 273)2236,1.10

(81,9 273)

2305, 6.10



= 12,560CVậy ổng tổn thất nhiệt độ do nồng độ trong toàn hệ thống:

Σ’ = ’1 + ’2 = 15,029 + 12,56 = 27,59 (oC)

1.2.2.2 Tổn thất nhiệt do áp suất thủy tĩnh ( ’’ ):

Nhiệt độ sôi của dung dịch cô đặc tăng cao vì hiệu ứng thủy tĩnh "(tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao):

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

P0 : áp suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch (N/m2)

h : chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên ống truyền nhiệt đến mặt thoáng

của dung dịch (m)

h : chiều cao ống truyền nhiệt (m)

: khối lượng riêng của dung dịch khi sôi (kg/m3)

g :gia tốc trọng trường (m/s2), g=9,81 m/s2

Vậy ta có: " = ttb – t0 , độ;

Ở đây: ttb - nhiệt độ sôi dung dịch ứng với áp suất ptb, 0C;

t0 - nhiệt độ sôi của dung môi ứng với áp suất p0, 0C

Áp suất trung bình:

Ptb1 = P0 0,5.dds g H op  = 1,43+ 0,5. 4

.9,812.9,81

1289,

.10

3

.1,503 = 1,454(at)Với P = Po1 = 1,43 at

Nồi 2: Tính tương tự Hop2 = 0,91 (m) Áp suất trung bình:Ptb2 = 0,54 (at)

Vậy ổng tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh trên toàn bộ hệ thống :

” = ”1 + ”2 = 0,62 + 0,76 = 1,38 (oC)

1.2.2.3 Tổn thất nhiệt do trở lực thuỷ lực trên đường ống ( ”’) :

Giả sử tổn thất nhiệt độ trên các đoạn ống dẫn hơi thứ từ nồi này sang nồi nọ và từ nồicuối đến thiết bị ngưng tụ là 1oC

Do đó: ”’1=1 (oC); ”’2 =1 (oC) �= 1 + 1 = 2 (oC)

 Tổn thất chung trong toàn hệ thống cô đặc:

Tổng hiệu số nhiệt độ hữu ích của toàn hệ thống: ∑thi = thiI + thiII

Toàn hệ thống:tthi = tchung –  = thi1 + thi2 = 22,195 + 23,96 = 46,155 (0C)

- Nhiệt độ sôi của dung dịch các nồi:

1.2.3 Cân bằng năng lượng

1.2.3.1 Tính nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nồi:

I.42, trang 152,[4]:

Cđ = 4186.(1- xđ) = 4186(1 – 0,1) = 3771 (J/kg.độ)

Cc2 = 4186.(1 – xc2) = 4186.(1 – 0,1658) = 3495,3 (J/kg.độ)

 Nhiệt dung của dung dịch ra khỏi nồi 1 (sản phẩm) : Cc1 = Cht.xc1+ 4186.(1- xc1)

Vì xc1 = 35 % > 20 % nên ta tính theo công thức CT I.44, trang 152,[4]

Trong đó: Cht: là nhiệt dung riêng của chất hoà tan khan, (J/kg.độ)

Tính Cht theo công thức CT I.41, trang 152,[4]: M.Cht = nCa.cCa + nCl.cCl

Tra bảng I.141, trang 152,[4] ta có:

1.2.3.2 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng (CBNL)

Phương trình cân bằng nhiệt lượng :nhiệt vào = nhiệt ra

Nồi 1: D.I1 + (Gđ –W2)C1.t1 = W1.i1 + (Gđ – W)C1.t1 + D1c.Cng1 1 + Qcđ1 + Qxq1

Nồi 2: (1-).W1.i1 + Gđ.Cđ.tđ = W2.i2 + (Gđ – W2)C2.t2 + W1.Cng2.2 + Qcđ2 + Qxq2

Trong đó:

 D: lượng hơi đốt cho toàn hệ thống (kg/h), Gđ : lượng dung dịch ban đầu, (kg/h)

 I, i1, i2: hàm nhiệt của hơi đốt, hơi thứ nồi 1 và nồi 2, (J/kg)

 tđ, t1, t2: nhiệt độ sôi ban đầu, nhiệt độ sôi dung dịch ra khỏi nồi 1, nhiệt độ sôi dung dịch ra khỏi nồi 2 của dung dịch, (oC)

 Cđ, C1, C2: nhiệt dung riêng ban đầu, nhiệt dung riêng ra khỏi nồi 1 và nồi 2 của dung dịch, (J/kg.độ)

  : nhiệt độ nước ngưng tụ của nồi 1 và nồi 2, (oC)

 Cng1, Cng2: nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1 và nồi 2, (J/kg.độ).

 Qxq1,Qxq2 :nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh của nồi 1 và nồi 2, (J)

 Qcđ1 ,Qcđ2 : nhiệt cô đặc khi cô đặc dung dịch Với dung dịch CaCl2 quá trình cô đặc

là quá trình thu nhiệt nên Qcđ > 0

Chọn hơi đốt, hơi thứ là hơi bão hoà, nước ngưng là lỏng sôi ở cùng nhiệt độ, khi đó ta có: i- Cng1 1 = r (1) và i1- Cng2 2 = r(2)

Với W1 = D2; W= W1+W2; Cho: Qxp1 = 0,05.D.(i – Cng1 1); Qxp2 = 0,05.W.(i1 – Cng2 2)

Kiểm tra lại giả thiết phân phối hơi thứ ở các nồi:

1

.100 %, / , [ ] W

497,16 476,19

.100% 4,22% 5%

497,

 16

Lý thuyết ban đầu tính theo CBVC: WI = 595,24 kg/h; WII = 476,19 kg/h

Vậy : Lượng hơi thứ nồi 1 là : W1 = 577,27 (kg/h)

Lượng hơi thứ nồi 2 là: W2 = 497,16 (kg/h)

Lượng hơi đốt nồi I là : D = 755,85 (kg/h)

+ Chi phí hơi đốt riêng:

1 1 1 2 2 2

Sử dụng công thức Paplov I.17, trang 85,[4]

Trong đó: t1, t2: nhiệt độ của chất lỏng có độ nhớt là µ1, µ2

θ1, θ2 : nhiệt độ của chất lỏng tiêu chuẩn có độ nhớt là µ1, µ2

Nồi 1: Nồng độ dung dịch x1 = 16,58 % Chọn chất chuẩn là anilin

Tra bảng I.101, Trang 91,[4] ,I.102, Trang 94,[4]

o s

s

t t

C k

       

µs2 = 1,258.10-3 (N.s/m2)

1.1.2 Hệ số truyền nhiệt của dung dịch:

Hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi được tính dựa trên nhiệt tải q và ∆t1

+ Nhiệt tải riêng trung bình: (trang 116 [2]) q1 = α1(t1 – tw1) = α1∆t1

Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là thép không rỉ, có thể làm việc trong môi trường có

10 

Với r: ẩn nhiệt ngưng (J/kg)

H: chiều cao ống truyền nhiệt ( chọn H= 1,5m)

2 3 4



= 142,22 (0C)

Nội suy  A1= 193,3→

3 4

3 4

(W/m2.độ)  q2,n2 = α1,n2.∆t1 = 15321,33.0,52= 7969,09 (W/m2)

1.1.2.2 Về phía dung dịch sôi α2

Giả sử chế độ sôi sủi bọt và quá trình là đối lưu tự nhiên, tuần hoàn mãnh liệt trong ống

∆t2 = tw2 – tsdd; dd , n : hệ số dẫn nhiệt của dung dịch và nước, W/m.độ

, : khối lượng riêng của dung dịch và nước, kg/m3

Cdd , Cn : nhiệt dung riêng của dung dịch và nước, J/kg.độ

dd , n : độ nhớt dung dịch và hơi đốt, Ns/m2

Xem như sự mất mát nhiệt không đáng kể q = q1 = q2 ; tw2 = tw1 – q1

 Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch :

Nồi 1: Tại tsdd1 = t2 = 125,9 (oC)

Ta có : ∆tw = q1.∑ r1 =8600,96 7,417.10-4 = 6,38 (oC)

 tw2 = tw1 – ∆t = 137,9– 6,38 = 131,25 ( oC)

Hiệu số cấp nhiệt của nước : ∆t2,n1 = tw2 – t2 = 131,25– 125,9 = 5,35 (oC)

Áp suất hơi thứ tại nồi 1 : Pht1 = 1,43.98100 = 144894,75 (N/m2)

dd

A: hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết của chất lỏng đối với nước

Cp: nhiệt dung riêng đẳng áp của chất lỏng (J/kg độ)

ρ: khối lượng riêng (kg/m3)

M: khối lượng mol của chất lỏng

Chọn A = 3,58.10-8 ; M m M i chat  (1 m ).Mi H O 2 với 2

i

chat i

chat H O

xMm

1289,3 3,58.10 2969,4.1289,3.

11063,58.10 3495,3.1106

20,9 0 52,

�

(W/m.độ)

1.2 Tính hệ số phân bố nhiệt độ hữu ích cho các nồi:

trong các nồi là:

2

*

2 1

1.

i i

j i

Q K

Q K

Bảng 10 : Hệ số truyền nhiệt của mỗi nồi

Nồi i qtb (W/m2) ti (oC) K (W/m2độ)

i i

j i

Q K

Q K

Bảng 11: Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực mỗi nồi

Q (kW) (W/m K 2 độ) K

Nồi II 358,91 645,88 555,68 12,01 13,03 (thỏa)7,83

1.2.2 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt của mỗi nồi

Q F

506 0, 021 1,5 3,14

Số ống trong tất cả các viên phân là b=25 ống

2.2 Đường kính ống tuần hoàn trung tâm:

f D



= 0,263 mChọn ft = 0,3.FD = 0,3 =0,3

2

3,14.(0,021) 517

2.3 Đường kính thiết bị buồng đốt:

Dt= (m), III-28/ trang 121 [2]

Trong đó :  = : Hệ số, thường  = 1,3 –1,5 Chọn  = 1,4 t: Bước ống (m), t = 1,4.dn

dn = 0,025 (m): Đường kính ngoài của ống truyền nhiệt;

= 0,8 : Hệ số sử dụng lưới đỡ ống, thường  = 0,7 – 0,9;

h = 1,5 (m) : Chiều dài của ống truyền nhiệt

Dth = 1 (m) : Đường kính ngoài của ống tuần hoàn trung tâm

F = 50 (m2) : Diện tích bề mặt truyền nhiệt

 Dt=

2 0, 4.1, 4 sin 60 50.0,025(0, 273 2.1, 4.0,025)

0,8.1,5

0,910 (m)

Chọn quy chuẩn (trang 291/ [1]) Dt = 1000 (mm)

 Ống truyền nhiệt bị thay thế bởi ống tuần hoàn trung tâm:

Kiểm tra diện tích truyền nhiệt

b: là số ống bị loại nằm trên đường kính ngoài của lục giác đều tính từ tâm, ống

 Chọn b = 9 ống Vậy số ống truyền nhiệt (không kể ống trong các hình viên phân) đã

bị thay thế bởi ống tuần hoàn trung tâm là:

Với o là vận tốc lắng: ω0 = (m/s) ( 5.14/ trang 276 [1])

’h : Khối lượng riêng của giọt lỏng và của hơi thứ, kg/m3

v Re

Vậy đường kính buồng bốc Db = 1,4 m

3.2 Chiều cao buồng bốc

Thể tích không gian hơi: boc kgh_ h. tt

W V





3

)'(

(m/s)

Trong đó: Vboc_kgh: là thể tích không gian hơi (m3);

W: là lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị (m3) ρh: là khối lượng riêng củahơi thứ (kg/m)

tt: là cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi trong

một đơn vị thời gian (m3/m3.h)

tt = f.tt(1at) khi P ≠ 1(at) (trang 81, [5])

: Hệ số hiệu chỉnh  = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) (trang 17 [6])

[ ] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [ ]   .[ ]* 130.0,95 123,5 N/mm2

t h

D p S

Cc: Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp, mm  Chọn Cc = 0 mm

Vậy bề dày thân buồng đốt nồi I thỏa điều kiện bền: S = 5 mm

4.1.2 Buồng đốt nồi II:

Do trong buồng đốt nồi 2, áp suất hơi đốt (là hơi thứ) nhỏ hơn nồi 1 lại chịu áp suất

chắn sẽ thỏa mãn Vậy chiều dày buồng đốt cho nồi 2 là 8 (mm)

4.2 Tính thân buồng bốc:

4.2.1 Thân buồng bốc nồi 1 : Thông số làm việc: Dt = 1400 mm

Ptrong = 1,43at  Thân buồng đốt nồi I chịu áp suất trong

[ ] : Ứng suất cho phép khi kéo, N/mm2 [ ]   .[ ]* 140.0,95 133 N/mm2

(1-9/17 [6]); h = 0,95

3001, 20,04

D p S

Vậy bề dày thân buồng bốc nồi I thỏa điều kiện bền: S = 5 mm

4.2.2 Thân buồng bốc nồi 2:

Thông số làm việc: Dt = Db = 1400 mm

Pt = 0,524 at  Thân buồng bốc nồi II chịu áp suất ngoài

S’ = 1,18.Dt Nhiệt độ hơi thứ t = 81,9 oC

Thông số tính toán: Ptt = 1 at = 0,098 N/mm2

ttt = 81,9oC

L: chiều dài tính toán thân thiết bị, mm, L = Hb = 1600 mm

[]* : Ứng suất cho phép tiêu chuẩn, N/mm2

Et : mođun đàn hồi của vật liệu ở nhiệt độ làm việc, N/mm2, Tra bảng 2-12/34 [6]

0,098 1600.2.10 1400

a t

Bán kính cong bên trong ở đỉnh Rt =

t t

D 1, 4

1, 44.h  4.0,35

Vậy chọn bề dày nắp thiết bị là: S = 5 (mm)

 Nồi 2: Thiết bị làm việc ở áp suất ngoài, áp suất trong buồng bốc là P = 0,52 (at)

 Ptt = 1at = 0,098 N/mm2

t

c

Tỉ số giới hạn đàn hồi x = 0,7 và K= 0,955 tra bảng ( trang 127,[6])

Chọn nắp có bề dày S = 8 (mm) (bằng bề dày buồng bốc nồi 2)

+ Kiểm tra ứng suất cho phép: Áp dụng CT XIII.51,trang 387,[5]

t t

R0,15

- Chiều cao của đáy nón (không kể phần gờ) là H: H = 906 mm

- Chiều cao phần gờ: hgờ = 40 mm

- Thể tích của đáy nón là Vđ = 0,306 m3

- Vật liệu chế tạo là thép không gỉ X18H12M2T

Ta chọn chiều cao của dung dịch dâng lên trong buồng bốc là 150 mm

Chiều cao cột thủy tĩnh: H = H + h + H1 + H2

Trong đó : + H1: chiều cao cột chất lỏng trong buồng đốt H1 = 1,2 (m), thường bằng0,4÷0,7 chiều cao ống truyền nhiệt

+ H2: chiều cao cột chất lỏng trong buồng bốc H2 = 0,2(m)

D = D t2[ (1 cos ) 10 '.sin ]R t    S  = 1000 – 2[150(1-cos30)+10.0,753.sin30] = 952,28mm

Chọn bề dày đáy là : S = 5 (mm) (bằng bề dày thân nồi 1)

Kiểm tra : Áp suất cho phép tính toán:

Vậy chọn bề dày đáy là : S = 5 (mm)

 Nồi 2: Vì nồi 2 cũng làm việc trong điều kiện áp suất trong (P =1,38 at ) nên các

bước tính toán đều giống nồi 1, nhưng do áp suất nhỏ hơn áp suất nồi 1 (do dung dịch

đã bị bốc hơi bớt một phần nên áp suất thủy tĩnh cũng bị giảm)

Áp suất trong buồng đốt: Po= 1,38 (at)

D=D t 2[ (1 cos ) 10 '.sin ]R t    S  = 1000 – 2[150(1-cos30)+10.0,162.sin30] = 979,09mm

Chọn bề dày đáy là : S = 8 (mm) (bằng bề dày thân nồi 2)

Kiểm tra : Áp suất cho phép tính toán:

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

ω : tốc độ thích hợp đi trong ống (m/s)

Chọn ωl = 20 (m/s) ωh = 0,5 (m/s)

Lại cĩ: Vs = w.v Với: W là lưu lượng khối lượng (kg/s), v là thể tích riêng(m3/kg)

Chọn d chuẩn theo bảng XIII.26, trang 409, [5].

Chọn đường kính ống dẫn khí khơng ngưng bằng đường kính ống dẫn nước ngưng tụ

Bảng 18 - Tĩm tắt đường kính ống dẫn :

Ống dẫn

W (lưu lượng khối lượng) (kg/s)

v Thể tích riêng (m 3 /kg)

Vs (thể tích)

Đường kính trong d (mm)

Đường kính ngồi dn (mm)

Ống nhập liệu

Ống nhập liệu

Ống dẫn nguyên liệu

Ống dẫn hơi

Ống dẫn nước

P D K

Cần tăng cứng cho lỗ nối ống dẫn hơi đốt, dẫn nước ngưng và xả khí không ngưng

Kiểm tra bền: S B dn(  ) � S d d (  max)

Sn(B-d) = 5.(70,7-32) = 193,5

S(d-dmax) = 5.(32-5,4) = 133 => Thỏa điều kiện

Kiểm tra bền Sn(B - d) = 15.(123 – 80) = 645

S(d - dmax) = 5.(80 – 5,4) = 373 => Thỏa điều kiện

 Buồng bốc: Đường kính lớn nhất của lỗ cho phép không cần tăng cứng là

dmax=0,37 1400.(5 1)(1 0,112) 6,4(3    mm)