Đồ án: Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều buồng đốt treo, cô đặc dung dịch K2CO3 từ 5% lên 27%

Với kết cấu nội dung gồm 4 phần, đồ án Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều buồng đốt treo, cô đặc dung dịch K2CO3 từ 5% lên 27% trình bày tổng quan sản phẩm, phương pháp điều chế, chọn phương án thiết kế, tính cân bằng vật chất của quá trình, tính thiết bị chính,... Với các bạn chuyên ngành Kỹ thuật - Công nghệ thì đây là tài liệu tham khảo hữu ích.

TRƯƠNG ĐAI HOC NƠNG LÂM H     ̀ ̣ ̣ ́ CỘNG HỒ XàHƠI CHỦ NGHĨA VIỆT  NAM      KHOA CƠ KHI CƠNG NGHÊ                             ́ ̣ Độc lập ­ Tự do ­ Hạnh phúc          Bộ môn: Công nghệ sau thu hoạch         ­­­­­­­­o0o­­­­­­­           ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­ NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN THIÊT BI ́ ̣ Họ và tên sinh viên: Nguyễn Lê Vũ     Lớp: CNTP43 Ngành: Cơng nghệ Thực Phẩm 1/ Tên đề tài: Thiết kế hệ thống cơ đặc hai nồi xi chiều Thiết bị cơ đặc phòng đốt treo Cơ đặc dung dịch K2CO3 2/ Các số liệu ban đầu: ­ Năng suất tính theo dung dịch đầu (kg/h): 27.000 ­ Nồng độ đầu của dung dịch (% khối lượng): ­ Nồng độ cuối của dung dịch (% khối lượng): 27 ­ Áp suất hơi đốt nồi 1 (at): 3.2 ­ Áp suất hơi còn lại trong thiết bị ngưng (at): 0,3 3/ Nội dung các phần thuyết minh và tính tốn: ­  Đặt vấn đề  ­ Chương I: Tổng quan về sản phẩm, phương pháp điều chế, chọn phương   án thiết kế ­ Chương II:Tính tốn cơng nghệ thiết bị chính ­ Chương III:Tính và chọn thiết bị  phụ: Thiết bị  Baromet, bơm chân khơng,   bơm dung dịch, thiết bị gia nhiệt ­ Chương IV: Kết luận ­ Tài liệu tham khảo 4/ Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ các loại bản và kích thước các loại bản vẽ): ­ 1 bản vẽ  hệ  thống thiết bị  chính, khổ  A1 và A3 đính kèm trong bản thuyết   minh ­ 1 bản vẽ thiết bị chính, khổ A1 5/ Giáo viên hướng dẫn: Phần: Tồn bộ     6/ Ngày giao nhiệm vụ: Họ và tên giáo viên: Nguyễn Thị Thủy Tiên.  19/03/2014 7/ Ngày hồn thành nhiệm vụ: 19/05/2014     Thơng qua bộ mơn                                                                  TỔ TRƯỞNG BỘ MƠN   GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN   (Ký, ghi rõ họ tên)  (Ký, ghi rõ họ tên) DANH MỤC CÁC BẢNG MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay, cơng nghiệp hóa chất là một ngành cơng nghiệp quan trọng  ảnh hưởng lớn đến nhiều ngành sản xuất khác. Một trong những hóa chất   được sản xuất, sử dụng nhiều là K2CO3 vì khả năng ứng dụng của nó Trong quy trình sản xuất K2CO3, q trình cơ đặc là một khâu hết sức  quan trọng. Nó đưa dung dịch lên nồng độ cao hơn, có độ  tinh khiết cao thỏa  mãn nhu cầu sử  dụng đa dạng, tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ, và tạo  điều kiện cho q trình kết tinh nếu cần Đối với sinh viên khối ngành cơng nghệ  hóa chất và cơng nghệ  thực   phẩm, việc nắm vững các kiến thức về  mơn học q trình và thiết bị  trong  cơng nghệ  hóa chất là hết sức cần thiết. Bên cạnh đó, việc thực hiện đồ  án  thiết bị là hết sức quan trọng. Nó vừa tạo cơ hội cho sinh viên ơn tập và hiểu  một cách sâu sắc những kiến thức về các q trình thủy lực, truyền nhiệt và  chuyển khối, vừa giúp sinh viên tiếp xúc, quen dần với việc lựa chọn, thiết   kế, tính tốn các chi tiết của thiết bị với thơng số kỹ thuật cụ thể Nhiệm vụ  cụ  thể  của đồ  án này là:  “Thiết kế  hệ  thống cơ đặc hai   nồi xi chiều buồng đốt treo, cơ đặc dung dịch K2CO3 từ 5% lên 27%” Trong q trình thực hiện đồ  án, do hạn chế về  thời gian và kiến thức  nên  việc thực hiện đồ  án còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, em rất mong nhận   được sự đóng góp và hướng dẫn của q thầy cơ để có thể tích lũy kiến thức,   kinh nghiệm cho bản thân và hồn thành tốt đồ án này PHẦN I TỔNG QUAN SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1.1. Tổng quan về sản phẩm Ngày nay, các hóa chất được sản xuất từ ngành cơng nghiệp hóa chất   có một vai trò khơng thể  thiếu và được  ứng dụng rộng rãi trong các ngành   cơng   nghiệp       đời   sống   Trong   đó,   kali   carbonate   (tên   quốc   tế   là  potassium carbonate, tên thường gọi là bồ  tạt) với cơng thức hóa học K2CO3,  là một trong những hóa chất thơng dụng với nhiều ứng dụng trong thực tiễn 1.1.1. Các tính chất cơ bản của K2CO3 ­ Màu trắng ­ Phân tử lượng: 138,205 (gam/mol) ­ Khối lượng riêng: 2,29 (g/cm3) ­ Nhiệt độ nóng chảy: 8910C ­ Nhiệt chuyển pha từ rắn sang lỏng: 7800cal/mol ­ Độ tan trong nước: 52,8/100ml (ở 200C) ­ Cơng thức hidrat hóa: K2CO3.2H2O ­ Tan nhiều trong nước, anion bị thủy phân mạnh tạo thành mơi trường   bazơ mạnh ­ Q trình hòa tan là q trình tỏa nhiệt ­ Nóng chay khơng phân hủy ­ Bị thủy phân trên 12000C: K2CO3 → K2O + CO2 K2CO3 có thể tồn tại ở các dạng tinh thể hidrat hóa (thường gặp) hoặc  dạng khan, hay có thể tồn tại dưới dạng dung dịch ở các nồng độ khác nhau K2CO3 thương phẩm thường chứa 99,5% Na2CO3. Các tạp chất thường  tồn tại kèm theo là KCl (dạng vết, đi kèm do tạo ra trong q trình điện phân   KCl sản xuất KOH), KHCO3 1.1.2. Các ứng dụng của K2CO3 K2CO3 là hợp chất rất quan trọng được sử dụng rộng rãi trong cơng  nghiệp xà phòng, thủy tinh và các ngành dân dụng. Có thể kể đến một số ứng   dụng sau: ­ Làm phụ gia thêm vào trong hỗn hợp ngun liệu sản xuất thủy tinh  để giảm nhiệt độ nóng chảy ­ K2CO3  (cùng với Na2CO3) mặc dù khơng có khả  năng xà phòng hóa  dầu mỡ nhưng có thể xà phòng hóa tùng hương và các axit béo tổng hợp do đó   nó được sử dụng để sản xuất xà phòng, bột giặt và chất tẩy rửa ­ Làm mềm nước cứng nhờ các phản ứng carbonate hóa các ion Ca2+, Mg2+: K2CO3 + Ca(OH)2 = 2KOH + CaCO3↓ ­ Trong phòng thí nghiệm, nó có thể được sử dụng nhờ một số chất làm  khơ nhẹ, nơi các tác nhân khác làm khơ như clorua canxi và magiê sulfat có thể  khơng tương thích. Tuy nhiên với mơi trường axit khơng dùng K 2CO3  để  làm  khơ 1.1.3. Các phương pháp sản xuất ­ Phương pháp điều chế từ KCl: Hiện nay phương pháp điều chế K2CO3 chủ yếu là từ KCl, trải qua các  cơng đoạn sau: Điện phân (có màng ngăn) dung dịch KCl tạo ra KOH: KCl + H2O → KOH + 1/2 H2↑ +Cl2↑ Sục khí CO2 đi chậm qua dung dịch dư KOH 2KOH + CO2 → K2CO3 + H2O Phương pháp này có nhược điểm là tạo dung dịch K 2CO3  có nồng độ  thấp ­Phương pháp solvay (tương tự sản xuất Na2CO3): Q trình này trải qua 2 giai đoạn: Tạo ra KHCO3 từ phản ứng: KCl +NH3 + CO2 + H2O → KHCO3 + NH4Cl Nhiệt phân KHCO3: 2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O 1.2. Cơ sở và q trình cơ đặc 1.2.1. Định nghĩa Cơ đặc là q trình làm tăng nồng độ của chất tan trong dung dịch bằng  cách tách bớt một phần dung mơi qua dạng hơi Ứng dụng: –  Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch (làm đậm đặc); –  Tách các chất hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh); –  Tách dung mơi ở dạng ngun chất (nước cất); 1.2.2. Đặc điểm của q trình cơ đặc Trong cơng nghiệp hóa chất và thực phẩm thường làm đậm đặc dung   dịch nhờ  đun sơi gọi là q trình cơ đặc, đặc điểm của q trình cơ đặc là  dung mơi được tách khỏi dung dịch   dạng hơi, còn chất hòa tan trong dung  dịch khơng bay hơi, do đó nồng độ  của dung dịch sẽ  tăng dần lên, khác với   q trình chưng cất, trong q trình chưng cất các cấu tử trong hỗn hợp cùng  bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ trong hỗn hợp Hơi của dung mơi được tách ra trong q trình cơ đặc gọi là hơi thứ, hơi  thứ ở nhiệt độ  cao có thể dùng để  đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi   thứ đun nóng một thiết bị ngồi hệ thống cơ đặc thì ta gọi hơi đó là hơi phụ   Truyền nhiệt trong q trình cơ dặc có thể trực tiếp hoặc gián tiếp, khi truyền  nhiệt trực tiếp thường dùng khói lò cho tiếp xúc với dung dịch, còn truyền   nhiệt gián tiếp thường dùng hơi nước bão hòa để đốt nóng 1.2.3. Các phương pháp cơ đặc ­ Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung mơi chuyển từ  trạng thái lỏng  sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó  bằng áp suất tác dụng lên mặt thống chất lỏng ­ Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì cấu   tử  sẽ  tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung mơi   để tăng nồng độ chất tan. Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngồi tác dụng  lên mặt thống mà q trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đơi   khi phải dùng đến máy lạnh 1.2.4. Bản chất của sự cơ đặc bằng phương pháp nhiệt Dựa theo thuyết động học phân tử: Để tạo thành hơi (trạng thái tự do) thì tốc độ chuyển động vì nhiệt của  các phân tử  chất lỏng gần mặt thống lớn hơn tốc độ  giới hạn. Phân tử  khi  bay hơi sẽ  thu nhiệt để  khắc phục lực liên kết   trạng thái lỏng và trở  lực   bên ngồi. Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để  các phần tử  đủ  năng lượng thực   hiện q trình này  Bên cạnh đó, sự bay hơi chủ yếu là do các bọt khí hình thành trong q  trình cấp nhiệt và chuyển động liên tục, do chênh lệch khối lương riêng các   phần tử ở trên bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hồn tự nhiên trong nồi cơ   đặc. Tách khơng khí và lắng keo khi đun sơ bộ sẽ ngăn chặn được sự tạo bọt   khí khi cơ đặc tkk = t2đ + 4 + 0,1 (t2c – t2đ); (0C) (CT VI.50, ST QTTB T2/Trang 84) Với t2đ; t2c : nhiệt độ đầu và cuối của nước làm nguội  tkk = 25 + 4 + 0,1.(45 – 25) = 31(0C)  Ph = 0,0461 (at). (Bảng I.250, ST QTTB T1/Trang 312) Vậy:  4.2. Kích thước thiết bị ngưng tụ 4.2.1. Đường kính thiết bị ngưng tụ Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ được xác định theo hơi ngưng   tụ  và tốc độ  hơi qua thiết bị.Thiết bị làm việc   áp suất 0,3 (at) nên tốc độ  lựa chọn khoảng 30 (m/s) ( ST QTTB T2/ Trang 85) Thực tế thì người ta lấy năng suất của thiết bị gấp 1,5 lần so với năng  suất thực của nó. Khi đó, đường kính của thiết bị tính theo cơng thức:   (CT VI.52, ST QTTB T2/Trang 84) Với:  Dtr: đường kính trong của thiết bị ngưng tụ.(m) W: lượng hơi ngưng tụ (kg/s) ρh: khối lượng riêng của hơi (kg/m3) Png = 0,3 at h  ρh = 0,1876 (kg/m3) : tốc độ hơi trong thiết bị ngưng tụ (m/s) chọn  h  = 30(m/s) Vậy theo bảng VI.8 ST QTTB T2/Trang 88: Chọn đường kính của thiết bị ngưng tụ là Dtr = 1000 (mm) 4.2.2. Kích thước tấm ngăn Để  đảm bảo làm việc tốt, tấm ngăn phải có dạng hình viên phân. Do  đó, chiều rộng của tấm ngăn được xác định theo cơng thức sau: (CT VI.53, ST QTTB T2/Trang 85) Với: Dtr: là đường kính trong của thiết bị ngưng tụ (mm) Vì trên tấm ngăn có nhiều lỗ nhỏ, chọn nước làm nguội là nước sạch   Chọn đường kính của lỗ là 2 (mm) Ta có:                                 Chiều cao của gờ cạnh tấm ngăn là 40(mm) Tổng diện tích bề mặt của các lỗ trong tồn bộ mặt cắt ngang của thiết  bị ngưng tụ nghĩa là trên một cặp tấm ngăn: Với:  Gn: lưu lượng nước(m3/s); Gn phụ thuộc vào hơi nước được ngưng tụ  và thường thay đổi theo giới hạn (15 – 60)W; chọn Gn = 54W (m3/s) : tốc độ tia nước(m/s); chọn  c   c  = 0,62(m/s) ρn: khối lượng riêng của nước(kg/m3); chọn ρn = 995,68 (kg/m3) (ở  nhiệt độ 30oC) (Bảng I.5, ST QTTB T1/Trang 11) Các lỗ  trên tấm ngăn sắp xếp theo hình lục giác đều nên ta có thể  xác   định bước của các lỗ bằng cơng thức: (CT VI.55, ST QTTB T2/Trang 85) Với: d: đường kính của lỗ(mm) : tỷ số giữa tổng số diện tích tiết diện các lỗ với diện tích tiết diện  của thiết bị ngưng tụ, thường lấy 0,025 – 0.1 Vậy chọn:  4.2.3. Chiều cao thiết bị ngưng tụ Để  chọn khoảng cách trung bình giữa các tấm ngăn và tổng chiều cao  hữu ích của thiết bị ngưng tụ, ta dựa vào mức độ đun nóng nước và thời gian  lưu của nước trong thiết bị ngưng tụ Mức độ đun nóng nước được xác định bằng cơng thức: (Cơng thức VI.56, ST QTTB T2/Trang 85) Với:   t2c; t2đ : là nhiệt độ cuối, đầu của nước tưới vào thiết bị; (oC) tbh: là nhiệt độ hơi nước bão hồ ngưng tụ; (0C)  chọn P = 0,580 (at) Tra bảng VI.7, ST QTTB T2 /Trang 86, ta có: Số Số Bậc Ngăn Khoảng cách  Thời gian rơi  giữa các ngăn  qua một bậc  (mm) (s) 400 0,41 Mức độ đun  nóng khi đường  kính tia nước 2  (mm) 0,580 Tra bảng VI.8, ST QTTB T2/ Trang 88, ta có: Khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp thiết bị là a = 1300 (mm) Khoảng cách từ ngăn dưới cùng đến đáy thiết bị là b = 1200 (mm) Chiều cao tổng của thiết bị ngưng tụ là: H = H’ + a + b = 400 (4 – 1) + 1300 + 1200 = 3700 (mm) Khoảng cách giữa tâm của thiết bị ngưng tụ và thiết bị thu hồi: K1 = 1100 (mm); K2 = 935(mm) Chiều cao của hệ thống thiết bị: H = 5680 (mm) Chiều rộng của hệ thống thiết bị: T = 2600 (mm) Đường kính của thiết bị thu hồi: D1 = 500 (mm); D2 = 400 (mm) Chiều cao của thiết bị thu hồi: h1 = 1900 (mm); h2 = 1350 (mm) 4.2.4. Tính kích thước ống Baromet Áp suất trong thiết bị ngưng tụ là 0,3 (at); do đó để tháo nước ngưng và  hơi ngưng tụ một cách tự nhiên thì thiết bị phải có ống Baromet Đường kính trong của ống Baromet được xác định theo cơng thức:  (CTVI.57. STQTTB T2/ Trang 86) Với:  W: là lượng hơi ngưng (kg/s) Gn: lượng nước lạnh tưới vào thiết bị để làm nguội (kg/s) : tốc độ  của hỗn hợp nước, chất lỏng đã ngưng chảy trong  ống  baromet (m/s)  thường lấy (0,5 ÷ 0,6) m/s; chọn   = 0,5(m/s) Chọn dB = 500 (mm) Chiều cao của ống Baromet được xác định theo cơng thức: H = h1 + h2 + 0,5 (m)    (CT VI.58, ST QTTB T2/Trang 86) Với:    h1 : là chiều cao của cột nước trong ống cân bằng với hiệu số giữa áp  suất khí quyển và áp suất trong thiết bị ngưng tụ (m) h2 : là chiều cao cột nước trong  ống Baromet cần để khắc phục tồn  bộ trở lực của nước chảy trong ống (m) Ta có:        (CT VI.59, ST QTTB T2/Trang 86) Với b là độ chân khơng trong thiết bị ngưng tụ (mmHg)  b = (1 – 0,3) 760 = 532 (mmHg) Mà  (CT VI.60, ST QTTB T2/Trang 87) Hệ số trở lực khi vào đường ống lấy  1 = 0,5; khi ra khỏi ống lấy  2 = 1  thì cơng thức trên có dạng như sau: Với:      H: tồn bộ chiều cao ống Baromet (m) d: đường kính trong của ống Baromet (m) λ: hệ số ma sát khi nước chảy trong ống Để tính λ ta tính hệ số chuẩn Re khi chất lỏng chảy trong ống Baromet:  (Trang 63, Cơ sở các q trình và thiết bị cơng nghệ hóa học,T1) Với:    dB: đường kính ống dẫn (m) dB = 0,5 (m) ρn: khối lượng riêng của nước tra theo t2đ = 30 (0C); ρn = 995,68 (kg/m3) (Bảng I.6, ST QTTB T1/Trang 12) : độ nhớt của nước tra ở 30 (0C):   = 0,8007.10­3(N.s/m2) (Bảng I.102, ST QTTB T1/Trang 94) Vậy  ống Baromet có chế  độ  chảy xốy,   chế  độ  chảy xốy ta có thể  xác định hệ số ma sát theo cơng thức sau:  (Cơng thức II.65, ST QTTB T1/Trang 380) Với:   Δ: độ nhám tương đối xác định theo cơng thức sau:  (Cơng thức II.66, ST QTTB T1/Trang 380) Trong đó:   :   độ   nhám   tuyệt   đối:     =   0,1(mm),   (tra   bảng   II.15,   ST   QTTB  T1/Trang381) dtd: đường kính tương đương của ống (m)  (W/m.độ) Với:   h2 = 0,032 + 0,40810­3H   0,40810­3H ­ h2 = ­ 0,032        (1) V: H = h1 + h2 + 0,5 = 7,231 + h2 + 0,5   H ­ h2 = 7,731   (2) Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được:  H = 7,766 (m)                                                                      h2 = 0,035 (m) Ngồi ra còn lấy thêm chiều cao dự trữ để tránh hiện tượng nước dâng   lên ngập thiết bị 0,5 (m). Suy ra chiều cao của Baromet là: H = 8,266 (m) Tuy nhiên, trong thực tế, để thiết bị ngưng tụ làm việc ổn định và tránh  hiện tượng nước trào ra ngồi thì ta phải chọn chiều cao của nó từ 12 m 4.4. Chọn bơm 4.3.1. Bơm chân khơng Ngồi tác dụng hút khí khơng ngưng và khơng khí, bơm chân khơng còn  có tác dụng tạo độ chân khơng cho thiết bị ngưng tụ và thiết bị cơ đặc Trong thực tế q trình hút khí là q trình đa biến nên: (CT III.3 GT QTTB T1 / Trang 119) Với:       +  P1: áp suất khí lúc hút (N/m2); P1= Pkk + P2: áp suất khí lúc đẩy (N/m2) + k: chỉ số đa biến của khơng khí, lấy k = 1,25 +  ck : hiệu số cơ khí của bơm chân khơng kiểu pittơng,  = 0,9 ck  + N: cơng suất tiêu hao ( W) + vkk: thể  tích khí khơng ngưng và khơng khí được hút ra khỏi hệ  thống   (m /s)  P1 = Pkk = (0,3 – 0,0461) 9,81104 = 24907,59 (N/m2) Chọn: P2 = Pkq = 1,0339,81104 = 101337,3 (N/m2) Vậy cơng suất tiêu hao của bơm chân khơng là: N = 4393,68 (W) Cơng suất của động cơ:  (CT II.250, ST QTTB T1/Trang 466) Với:  +  : là hệ số dự trữ cơng suất,thường lấy   = 1,1÷1,15 chọn   = 1,12 +  tr: hiệu suất truyền động, thường lấy 0,96÷0,99, chọn  +  đc : hiệu suất động cơ, lấy  đc  tr  = 0,96 = 0,95 Vậy cơng suất của động cơ bơm chân khơng là 5395,75 (W) 4.3.2. Bơm nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ Chọn bơm ly tâm 1 guồng để  bơm nước lạnh lên thiết bị  ngưng tụ, ta  chọn chiều cao ống hút và ống đẩy của bơm là: Ho= 18 (m) Chiều dài tồn bộ đường ống là: 22 (m) Đường kính ống dẫn nước:  (chọn   = 2 m/s) Chọn d = 0,25 (m) Cơng suất của động cơ được tính theo cơng thức sau:  (CT II.189, ST QTTB T1/Trang 439) Với:   + ρ: khối lượng riêng của nước ở 25(0C) + N: cơng suất cần thiết của bơm (kW) + Q: năng suất của bơm (m3/s) + H: áp suất tồn phần (áp suất cần thiết để chất lỏng chảy trong ống) +  : hiệu suất của bơm, chọn   = 0,85 (Bảng II.32, ST QTTB T1/ Trang 439, chọn   = 0,8 ÷ 0,94) Tính Q: Với:   Gn: là lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ. (kg/s) Tính H:   H = Hm + Ho+ Hc (m). (CT II.185, ST QTTB T1/Trang438) Trong đó:   + Hm: trở lực thủy lực trong mạng ống + Hc:  chênh lệch áp suất ở cuối ống đẩy và đầu ống hút + Ho: tổng chiều dài hình học mà chất lỏng được đưa lên (gồm chiều   cao hút và chiều cao đẩy) Tính Hm: Với:   + l: chiều dài tồn bộ ống, l = 22(m) + d: đường kính trong của ống, d = 0,25(m) +  : tốc độ của nước trong ống (m/s). (Chọn   = 2 m/s) + λ:  hệ số ma sát + Σ : trở lực chung Hệ số ma sát được xác định qua chế độ chảy Re: (II.42, ST QTTB T2/trang 370) Với:   +  : độ nhớt của nước ở 30(0C),   = 0,800710­3(N.s/m2) ( Bảng I.102, ST  QTTB T1/Trang 94) Nên trong ống có chế độ chảy xốy Tính hệ số ma sát: (CT II.65, ST QTTB T1/Trang 380) Với:             + Δ: là độ nhám tương đối được xác định theo cơng thức sau: Trong đó:   + dtđ: đường kính tương đương của ống. (m) +  : độ nhám tuyệt đối,   = 0,1(mm)  (W/m.độ) Tổng trở lực: theo bảng II.16, ST QTTB T1/Trang 382; ta có: Σ Σ = 0,5 (Bảng N010) cửa vào    = 1 (Bảng N010) cửa ra     khuỷu ống  = 0,38 (6 khuỷu) (Bảng No29) van tiêu chuẩn  van chắn  = 5,1 (Bảng N037) = 0,25 (Bảng N045)  Σ   = 0,5 + 1 + 0,386 + 5,1 + 0,25 = 9,13 Vậy: Chênh lệch áp suất cuối ống đẩy và đầu ống hút:  Với: P1, P2: áp suất tương ứng đầu ống hút, cuối ống đẩy Áp suất tồn phần của bơm là: H = 2,167 + 18 + (­7,03) = 13,137 (m) Cơng suất của bơm: Cơng suất của động cơ điện: Người ta thường lấy động cơ có cơng suất lớn hơn cơng suất tính tốn  để tránh hiện tượng q tải. Vì Nđc nằm trong khoảng 5 – 50 kW nên tra bảng  II.33, ST QTTB T1/ Trang 440, chọn hệ số dự trữ   =1,15 Suy ra:  N =  Nđc = 1,1514,39 = 16,549 (KW) 4.3.3. Bơm dung dịch lên thùng cao vị Chọn bơm ly tâm với chiều cao hút và chiều cao đẩy là 18 (m) Cơng suất của bơm được tính theo cơng thức: (CTII.189, ST QTTB T1/Trang 439) Với:      +  : hiệu suất của bơm, chọn   = 0,85. (Bảng II.32, ST QTTB T1/Trang   439) + ρ: khối lượng riêng của K2CO3 có C = 5 %, t = 25(0C) (Bảng I.44, ST QTTB T1/ Trang 41) ρ= 1041,99  (kg/m3) + Q : năng suất của bơm (m3/s) + H : áp suất cần thiết để dung dịch chuyển động trong ống Tính Q: Với:  Gđ : là lượng dung dịch đầu (kg/s) Tính H: H = Hm + Ho+ Hc (m). (CT II.185, ST QTTB T1/Trang438) Trong đó:   + Hm: trở lực thủy lực trong mạng ống + Hc:  chênh lệch áp suất ở cuối ống đẩy và đầu ống hút + Ho: tổng chiều dài hình học mà chất lỏng được đưa lên (gồm chiều   cao hút và chiều cao đẩy), chọn Ho = 18 (m) Tính Hm: (chọn  n = 2 m/s) Chọn d = 0,08 (m)  = 0,892510­3(N.s/m2)  (Bảng I.107, ST QTTB T1/Trang 100) dd Hệ số ma sát được tính qua chế độ chảy Re: Nên trong ống có chế độ chảy xốy Tính hệ số ma sát: (CT II.65, ST QTTB T1/Trang 380) Với:             + Δ: là độ nhám tương đối được xác định theo cơng thức sau: Trong đó:   + dtđ: đường kính tương đương của ống. (m) +  : độ nhám tuyệt đối,   = 0,1(mm)  (W/m.độ) Tổng trở lực : theo bảng II.16, ST QTTB T1/Trang 382; ta có: Σ Σ = 0,5 (Bảng N010) cửa vào    = 1 (Bảng N010) cửa ra     khuỷu ống  = 0,38 (3 khuỷu) (Bảng No29) van tiêu chuẩn  van chắn  = 4,0(Bảng N037) = 8,61 (Bảng N045)  Σ   = 0,5 + 1 + 0,38.3 + 4 + 8,61 = 15,25 Vậy: Chênh lệch áp suất cuối ống đẩy và đầu ống hút:  Với: P1, P2: áp suất tương ứng đầu ống hút, cuối ống đẩy Áp suất tồn phần của bơm là: H = 4,34 + 18 + 21,11 = 43,45 (m) Cơng suất của bơm: Cơng suất của động cơ điện: Người ta thường lấy động cơ có cơng suất lớn hơn cơng suất tính tốn  để tránh hiện tượng q tải. Vì Nđc nằm trong khoảng 1 – 5 kW nên tra bảng  II.33, ST QTTB T1/ Trang 440, chọn hệ số dự trữ   = 1,4 Suy ra:  N =  Nđc = 1,44,12 = 5,77 (KW) PHẦN 5 KẾT LUẬN Trong thời gian thực hiện đồ án, ta rút ra được các nhận xét sau: ¶ Ưu điểm: Tiết kiệm được lượng hơi đốt trong q trình vận hành Dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp  suất  giữa các nồi, khơng cần sử dụng bơm Do nhiệt độ  sơi của nồi trước lớn hơn nồi sau, do đó, dung dịch đi   vào mỗi nồi (trừ  nồi đầu) đều có nhiệt độ  cao hơn nhiệt độ  sơi, kết quả  là  dung dịch sẽ  được làm lạnh và lượng nhiệt này sẽ  bốc hơi thêm một lượng   nước gọi là q trình tự bốc hơi ¶ Nhược điểm: Nhiệt độ  các nồi sau thấp dần, nhưng nồng độ  lại tăng dần làm cho   độ  nhớt của dung dịch tăng nhanh, dễ  xảy ra hiện tượng đóng cặn (tạo lớp  cao), kết quả là hệ số truyền nhiệt giảm từ nồi đầu đến nồi cuối Sau khi thực hiện bản đồ  án này, em đã hình dung ra cơng việc của  người thiết kế. Ngồi ra còn giúp em nắm vững hơn phần lý thuyết đã học,  cách tính tốn các thiết bị và phân tích lựa chọn thiết bị, vật liệu làm thiết bị  để phù hợp với u cầu thực tế Nhưng qua đó em cũng nhận thấy rằng bản thân còn phải học hỏi rất  nhiều, và để  thiết kế  của mình có thể  đi vào thực tế  thì cần phải thực hiện   rất nhiều vấn đề nữa. Tuy em đã cố gắng rất nhiều nhưng do kiến thức bản   thân còn hạn chế nên khơng tránh khỏi thiếu sót. Vì vậy, em mong nhận được  ý kiến đóng góp của các thầy cơ để đồ án này được hồn chỉnh hơn    Qua đây em xin chân thành cảm  ơn cơ giáo Nguyễn Thị Thủy Tiên và  các thầy cơ trong khoa đã tận tình chỉ dẫn góp ý để  em hồn thành bản thiết   kế này, cảm ơn sự góp ý chân thành của các bạn và các anh chị khóa trước để  bài đồ án hồn thành tốt TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]  TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khng, KS Hồ  Lê Viên, Sổ  tay  Q trình và Thiết bị  Cơng nghệ Hóa chất – Tập 1, Nhà xuất bản khoa học và  kỹ thuật Hà Nội [2] TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khng, TS Phạm Xn Toản, Sổ  tay Q trình và Thiết bị   Cơng nghệ  Hóa chất – Tập 2, Nhà xuất bản Khoa  học và Kỹ thuật Hà Nội [3]  Phạm Xn Toản, Q trình và Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập   3, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội [4] Nguyễn Bin và cộng sự, Các q trình và thiết bị  trong cơng nghệ  hóa chất và thực phẩm – Tập 1, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội ... chuyển khối, vừa giúp sinh viên tiếp xúc, quen dần với việc lựa chọn, thiết   kế,  tính tốn các chi tiết của thiết bị với thơng số kỹ thuật cụ thể Nhiệm vụ  cụ  thể  của đồ  án này là:   Thiết kế hệ thống cơ đặc hai   nồi xi chiều buồng đốt treo, cơ đặc dung dịch K2CO3 từ 5% lên 27% ... Ứng dụng: dùng để cơ đặc dung dịch kết tinh 1.3.2. Thuyết minh quy trình cơng nghệ Ngun liệu ban đầu là dung dịch K2CO3 có nồng độ 3 ,5%, dung dịch từ bể chứa ngun liệu được bơm đưa lên thùng cao vị. Từ thùng cao vị dung dịch ... dịch thực phẩm như dung dịch nước trái cây, hoa quả ép… Gồm có:  Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt khó vỡ  Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt trong hay ngồi: dung dịch sơi tạo ít bọt và bọt dễ vỡ.