mình có bản vẽ autocad của tháp nhé.liên hệ để lấy ............................................................................................................................................................................
Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Viện khoa học & Công nghệ Môi trường Độc lập – Tự – Hạnh phúc NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Ngyễn Thanh Tùng Lớp: Công nghệ môI trườngA – K46 I ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ: Thiết kế hệ thống tháp chưng luyện sản xuất II CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU: Hỗn hợp cần tách: Etylic – nước Lưu lượng hỗn hợp đầu vào tháp( Kg h ): F = 7000 Kg h VF 0,15 Nồng độ hỗn hợp đầu (phần thể tích): V P 0,935 Nồng độ sản phẩm đỉnh (phần thể tích): VW 0,006 Nồng độ sản phẩm đáy (phần thể tích): Chỉ số hồi lưu: Mơ theo số điều kiện Thiết bị chưng luyện: Tháp đệm Nhiệt độ: t = 20 C III NỘI DUNG CÁC PHẦN THUYẾT MINH TÍNH TỐN: Mở đầu Tính tốn thiết kế tháp chưng luyện (mơ theo số điều kiện) Đường kính Chiều cao Trở lực tháp Các chi tiết tháp Tính tốn thiết bị truyền nhiệt đun sơi hỗn hợp đầu Tính tốn hệ thống bơm hỗn hợp đầu Tính chọn khí Kết luận IV CÁC BẢN VẼ VÀ ĐỒ THỊ - Bản vẽ sơ đồ dây chuyền - Bản vẽ hệ thống tháp V Giáo viên hướng dẫn: Thạc sỹ Phạm Hà Thanh VI Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: Ngày 16 tháng 08 năm2004 VII Ngày hoàn thành nhiệm vụ: Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường Ngày 08 tháng 11 năm 2004 Chủ nhiệm khoa (Họ tên chữ ký) Cán hướng dẫn (Họ tên chữ ký) Ngày Đánh giá kết qủa: Điểm thiết kế : chữ ký) Điểm bảo vệ : Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 tháng năm 2004 Cán bảo vệ (Họ tên Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường Mục lục Phần mở đầu A.Vẽ thuyết minh dây chuyền B.Tính tốn thiết bị I.Tính cân vật liệu II.Đường kính tháp Lưu lượng khối lượng trung bình dòng pha tháp Khối lượng riêng trung bình Độ nhớt trung bình Đường kính tháp III Chiều cao tháp Xác định số đơn vị chuyển khối Chiều cao đơn vị chuyển khối IV Trở lực tháp V.Tính tốn thiết bị 21 Thân tháp 21 2.Nắp đáy nắp 23 Chọn mặt bích 24 Tính đường kính ống dẫn 25 Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường Khối lượng tháp 29 Tính chân đỡ 31 VI Cân nhiệt 31 1.Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 31 Tháp chưng luyên Thiết bị ngưng tụ 4.Thiết bị làm lạnh 38 VII Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 39 Hiệu sô nhiệt ban đầu 39 Lượng nhiệt trao đổi 40 VIII Tính bơm 40 Các trở lực trình cấp liệu 45 Chiều cao thùng cao vị 51 Tính bơm Áp suất toàn phần suất bơm Kết lụân 56 Tài liệu tham khảo 57 Phụ lục Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường LỜI MỞ ĐẦU Trong cơng nghiệp việc phân tích cấu tử từ hỗn hợp đầu cần thiết nhằm mục đích hồn thiện khai thác, chế biến , có nhiều phương pháp phân tích cấu tử cơng nghiệp, chưng luyện phương pháp hay sử dụng Nó dùng rộng rãi nhiều ngành công nghiệp chế biến dầu mỏ Chưng phương pháp tách cấu tử từ hỗn hợp đầu dụa vào độ bay khác chúng hỗn hợp Hỗn hợp chất lỏng chất khí, thường chưng hỗn hợp có cấu tử ta thu nhiêu sản phẩm Với hốn hợp có hai cấu tử ta thu hai sản phẩm sản phẩm đỉnh gồm phần lớn cấu tử dễ bay & sản phẩm đáy chứa phần lớn cấu tử khó bay Trong thực tế gặp nhiều kiểu chưng luyện khác như; chưng nước trực tiếp, chưng đơn giản, chưng luyện Tuy nhiên nhằm mục đích thu sản phẩm có nồng độ cao, người ta tiến hành chưng nhiều lần hay chưng luyện Chưng luyện phương pháp chưng phổ biến hay dùng để tách hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hòa tan hồn tồn hay phần vào Có nhiều loại tháp dùng để chưng luyện tháp đĩa lỗ, đĩa chóp có ống chảy chuyền, tháp đệm, Tháp đệm với ưu điểm cấu tạo đơn giản, làm việc với suất lớn, hiệu suất cao, khoảng làm việc rộng, ổn định ứng dụng rộng rãi thực tế đặc biệt chưng luyện hỗn hợp Etylic – nước Do thời gian có hạn để sâu vào nội dung chính, đồ án thực giải việc tính tốn kỹ thuật thiết kế tháp chưng luyện chưa sâu tính tốn hết thiết bị phụ Nội dung đồ án bao gồm phần sau: Sơ đồ nguyên lý dây chuyền sản xuất Tính tốn cân vật liệu tháp Xác định đường kính tháp Xác định số đĩa thực tế phương pháp đường cong động học từ xác định chiều cao tháp Tính tốn chọn thiết bị phụ Tính tốn khí Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường A DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ I SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CƠNG NGHỆ N íc N í c lạ nh Hơi đốt N ớc N c l¹ nh 11 N í c ng ng Hơi đốt 11 N c ng ng 10 Chú thích : 1- Thùng chứa hỗn hợp đầu 3- Thùng cao vị 5- Tháp chưng luyện 7- Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh 9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 11- Thiết bị tháo nước ngưng Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 2- Bơm 4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 6- Thiết bị ngưng tụ hồi lưu 8- Thùng chứa sản phẩm đỉnh 10- Thùng chứa sản phẩm đáy Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường II THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN Hỗn hợp đầu từ thùng chứa bơm bơm liên tục lên thùng cao vị Mức chất lỏng cao thùng cao vị khống chế nhờ ống chảy tràn Từ thùng cao vị, hỗn hợp đầu (được điều chỉnh nhờ van lưu lượng kế) qua thiết bị đun nóng dung dịch Tại đây, dung dịch gia nhiệt nước bão hoà đến nhiệt độ sơi Sau đó, dung dịch đưa vào tháp chưng luyện qua đĩa tiếp liệu Tháp chưng luyện gồm hai phần: Phần từ đĩa tiếp liệu trở lên đoạn luyện, từ đĩa tiếp liệu trở xuống đoạn chưng Như tháp, pha lỏng từ xuống tiếp xúc với pha từ lên Hơi bốc từ đĩa lên qua lỗ đĩa tiếp xúc với pha lỏng đĩa trên, ngưng tụ phần, nồng độ cấu tử dễ bay pha lỏng tăng dần theo chiều cao tháp Vì nồng độ cấu tử dễ bay lỏng tăng nên nồng độ lỏng bốc lên tăng Cấu tử dễ bay có nhiệt độ sơi thấp cấu tử khó bay nên nồng độ tăng nhiệt độ sơi dung dịch giảm Tóm lại, theo chiều cao tháp nồng độ cấu tử dễ bay (cả pha lỏng pha hơi) tăng dần, nồng độ cấu tử khó bay (cả pha lỏng pha hơi) giảm dần, nhiệt độ giảm dần Cuối cùng, đỉnh tháp ta thu hỗn hợp có thành phần hầu hết cấu tử dễ bay đáy tháp ta thu hỗn hợp lỏng có thành phần cấu tử khó bay chiếm tỷ lệ lớn Để trì pha lỏng đĩa đoạn luyện, ta bổ xung dòng hồi lưu ngưng tụ từ đỉnh tháp Hơi đỉnh tháp ngưng tụ nhờ thiết bị ngưng tụ hoàn toàn 6, dung dịch lỏng thu sau ngưng tụ phần dẫn hồi lưu trở lại đĩa luyện để trì pha lỏng đĩa đoạn luyện, phần lại đưa qua thiết bị làm lạnh để vào bể chứa sản phẩm đỉnh Chất lỏng đáy tháp tháo đáy tháp, sau phần đun sơi thiết bị gia nhiệt đáy tháp hồi lưu đĩa đáy tháp, phần chất lỏng lại đưa vào bể chứa sản phẩm đáy 10 Nước ngưng thiết bị gia nhiệt tháo qua thiết bị tháo nước ngưng 11 Như vậy, thiết bị làm việc liên tục (hỗn hợp đầu đưa vào liên tục sản phẩm lấy liên tục) Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Cơng nghệ Mơi trường B.TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH I CÁC PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU VÀ CHỈ SỐ HỒI LƯU: - Truớc hết ta đổi nồng độ phần thể tích sang nồng độ phần mol M C H OH 46 Kg m C H OH 789 Kg m [I – 9] 3 M H O 18 H O 998 Kg m Kg m [I – 9] Ta có mối liên hệ: 2 VE m E n E M E V nE E E E E ME Suy ta có: xE VE E ME V E E 1 VE N ME MN Áp dụng cơng thức ta có: xF VE E ME 789 0,15 46 0,0518 789 998 0,15 1 0,15 46 18 VE E 1 VE N ME MN 789 VP E 0,935 ME 46 xP 0,8165 N 789 998 E 0,935 1 0,935 VP 1 V P 46 18 ME MN 789 VW E 0,006 ME 46 xW 0,0019 N 789 998 E 0,006 1 0,006 VW 1 VW 46 18 ME MN Kmol Kmol Kmol Kmol Kmol Kmol Khối lượng hỗn hợp phân tử đầu: M F x F M E 1 x F M N M F 0,0518 46 1 0,0518 18 19,4504 Năng suất hỗn hợp đầu tính theo Kmol h F GF MF 7000 GF 359,8898 19,4504 Kmol h - Phương trình cân vật liệu: + Phương trình cân vật liệu cho toàn tháp: G F G P GW Đối với cấu tử dễ bay ta có: Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 [I – 144] Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường G F x F G P x P GW xW Theo quy tắc đòn bẩy ta có: [I – 144] GW GF GP x P xW x F xW xP xF Lượng sản phẩm đỉnh: x xW 0,0518 0,0019 G P G F F 359,8898 22,0458 x P xW 0,8165 0,0019 Kmol h Lượng sản phẩm đáy: Kmol h GW G F G P 359,8898 22,0458 337,844 + Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện: y Rx x x P Rx Rx [II – 144] +Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn trưng: Rx L y xW Rx L L Rx GF Với L G P R x : Chỉ số hồi lưu thích hợp RL L y x xW R 1 R 1 x Suy ra: [II – 158] [II –158] - Xác định số hồi lưu thích hợp: Theo bảng IX 2a – Sổ tay II – Trang 148 x 10 20 30 40 50 y 33,2 44,2 53, 57, 61,4 65, t 100 90, 86, 83,2 81,7 80,8 80 5 60 70 69,9 75, 79,4 79 80 90 100 81,8 89,8 100 78,6 78,4 78,4 78,15 Từ đồ thị: Hình x F 0,0518 y F 0.3378 Theo công thức số hồi lưu tối thiểu tháp chưng luyện là: Rmin x P y ú yú xF Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 [II – 158] Hỗn hợp đẳng phí 89,4 Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Mơi trường Rmin Đồ án q trình sản xuất x P y F 0.8165 0.3378 1,67 y F x F 0.3378 0,0518 Ta có cơng thức: [II – 159] R b Rmin b : Chỉ số dư Cho số giá trị b ta có: b R b Rmin x B P R 1 N 1,3 2,171 25,749 1,5 2,505 23,295 1,8 3,006 20,382 2,0 3,34 18,813 2,5 4,175 15,778 18 16 14 13 12 Ta có đồ thị: Hình 6; N R 1 R biểu diễn mối quan hệ kích thước thiết bị số hồi lưu thích hợp Từ đồ thị: Hình Rth 2,505 b 1,.5 Đồ thị biểu diễn mối quan hệ y – x đoạn làm việc đoạn chưng, đoạn luyện tương ứng với Rth 2,505 Lượng hỗn hợp đầu tính theo Kmol sản phẩm đỉnh L G F 359,8898 16,3246 GP 22,0458 + Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện y 2,505 0,8165 x 0,7147 x 0,233 2,505 2,505 + Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng y 2,505 16,3246 16,3246 x 0,0019 5,3722 x 0,0083 2,505 2,505 Với Rth 2,505 dựa vào đường cân ta xác định số đĩa lý thuyết: N LT 16 II ĐƯỜNG KÍNH CỦA THÁP: D 0.0188 g tb y y tb [II – 181] Lưu lượng khối lượng trung bình dòng pha tháp a Lưu lượng khối lượng trung bình lỏng cho đoạn luyện & đoạn chưng Kg h - Đọan luyện: G x G x R G P M L Kg h - Đoạn chưng: G x' G x G F R G P G F M C Với: Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 10 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường 2201, 4.103 � 1 2, 04.186, 65 10375,1722 (W/m2.độ) 4.1, q1 = 1 t1 = 10375,1722 = 41500,6887 (W/m2) qT = q1 =41500,6887 (W/m2) tT = qT rO = 29,77 (oC) tT2 = tT1 - tT = 115 – 29,77=85,23 (oC) Theo bảng toán đồ (I-102) với nhiệt độ tường tT2: E = 0,4056 (cP) H = 0,3375 (cP) Theo (I-93), ta có: lg t xF lg( E ) (1 xF ).lg( H ) t = 0,3408 (cP) Khối lượng riêng Etylic Nước (I-10) theo tT2: E 730, 0315 (kg/m3) H 968, 339 (kg/m3) Theo (II-183), ta có: 1 �a aF � t � F � 931,105 (kg/m ) H � � E � Prt 75,12.10 0,3408.103 931,1057 2,8157 0,25 �Pr � � Nu 58,6448 � � 62,9306 �PrT � Nu. 62,9306.0,5002 � 2 1573,8946 (W/m2.độ) l 0, 02 t2 = tT2 – tdd = 85,23 – 62,2 = 23,03 (oC) q2 = 2 t2 = 36246,7926 (W/m2) Ta có nhiệt tải riêng trung bình: qtb q1 q2 38873, 74 W m 2 e Diện tích trao đổi nhiệt: Q 298501,8662 7, 68 m (m2) qtb 38873, 74 Số ống truyền nhiệt cần dùng là: F Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 47 Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Cơng nghệ Mơi trường Đồ án q trình sản xuất F 7, 68 122 (ống) dO hO 3,14.0, 020.1, Chọn cách xếp ống theo hình lục giác, gọi a số ống cạnh hình lục giác Tổng số ống : nO = 3.a.(a-1) + (ống) [V.139 – II.48] Chọn a = 7, nO = 3.7.(7-1)+1 = 127 (ống) Số ống đường chéo hình lục giác : b = 2a – = 13 (ống) Chọn bước ống là: t = 0,03 (m) (1,2d –1,5 d) Đường kính ngồi ống là: d = 0,025 (m) Đường kính thiết bị là: D = t.(b - 1) + 4.d = 0,03.(13 - 1) + 0,025 = 0,46 (m) [V.139 – II.48] Vận tốc dung dịch ống: Theo giả thiết ( chế độ chảy xoáy với Re = 104): Re. 104.0,3408.103 wGT 0,183 (m/s) dO 931,1058 - Theo tính tốn: nO wGT wTT 0,183 0, 0283 84,5% 5% wGT 0,183 Ta cần phải chia ngăn thiết bị, số ngăn chia là: wGT 0,183 6, 47 (ngăn) wTT 0, 0283 Quy chuẩn, ta chia thiết bị làm ngăn Như vậy: Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Số ống: n0=127 chia làm ngăn Bố trí ống theo hình lục giác, số ống cạnh = ống Chiều cao ống h= 1(m), đường kính d= 25(mm), chiều dày thành ống 2,5 (mm), đường kính ống d0 = 20(mm) Vật liệu chế tạo ống thép không gỉ �13 VIII.TÍNH BƠM Bơm làm việc liên tục q trình chưng luyện, đưa dung dịch từ bể chứa lên thùng cao vị, mức chất lỏng thùng cao vị giữ mức không đổi nhờ ống chảy tràn để trì áp suất ổn định cho trình cấp liệu Lưu lượng bơm : GB = GF = 1,105 (kg/s) � Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 48 Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường Đồ án q trình sản xuất Kí hiệu : H0 : Chiều cao tính từ mặt thống bể chứa dung dịch đến mặt thoáng thùng cao vị (m) H1 : Chiều cao tính từ đáy tháp đến đĩa tiếp liệu H (m) H2 : Chiều cao tính từ nơi đặt bơm đến đáy tháp (m) Z : Chiều cao tính từ đĩa tiếp liệu đến mặt thống thùng cao vị (m) Z 2 H1 H2 Các trở lực trình cấp liệu: Tronh trình sản xuất a Trở lực ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt: P m1 = P ms1 + P cb1 + Pw (N/m2) Trong đó: P ms1: Trở lực ma sát (N/m2) P cb1: Trở lực cục (N/m2) Số liệu: Chiều dài ống: L1 = (m) Đường kính ống: dO = 0,09 (m) Lưu lượng: GF = 0,105 (kg/s) Thế vận tốc chất lỏng ống: 1.w2O1 (N/m2) Pw1 [I - 458] Trong đó: 1: Khối lượng riêng dung dịch trước gia nhiệt (kg/m3) Nhiệt độ dung dịch lúc đầu: t = 20 oC Khối lượng riêng Etylic Nước (bảng I-10) theo t: E = 780 (kg/m3) H = 998 (kg/m3) Nồng độ khối lượng dung dịch a = aF = 0,1225 Khối lượng riêng dung dịch lúc đầu là: Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 49 Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Cơng nghệ Mơi trường Đồ án q trình sản xuất 1 1 �a a1 � �0,1225 0,1225 � 1 � � � � 966, 6334 (kg/m ) H � � 789 998 � � E wO1: Vận tốc dung dịch ống (m/s) GF 1, 05 wO1 0,171 (m/s) 1.0, 785.dO 966, 6334.0,785.0, 09 966, 6334.0,1712 � Pw1 14,1327 (N/m2) Trở lực ma sát: Pms1 L1 Pw1 (N/m2) dO [I - 458] Trong đó: : Hệ số ma sát Nhiệt độ dung dịch ống là: t = 20 oC Theo toán đồ xác định độ nhớt theo nhiệt độ (I-102), ta có: E = 1,19 (cP) H = (cP) Nồng độ dung dịch: x = 0,174 lg(1) = x.lg(E) + (1- x).lg(H) = 0,0518 lg(1,19) + (1- 0,0518) lg(1) = 3,9133.10-3 1 = 1,009 (cP) = 1,009.10-3 (Ns/m2) w d 0,171.966, 6334.0, 09 � Re O1 O 14743, 7939 104 3 1 1, 009.10 Chế độ chảy xốy Xác định theo cơng thức: 6,81 0,9 2.lg [I - 464] 3,7 Re Với loại ống thép khơng gỉ ta chọn, theo bảng I-466, ta có độ nhám tuyệt đối = 0,1 (mm) Độ nhám tương đối: = /dO = 0,1/90 = 1,11.10-3 [I - 464] 6,81 0,9 2.lg 3,7 Re Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 50 2 Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Mơi trường Đồ án q trình sản xuất 2 0,9 � � � � 6,81 � 1,11.10 3 � � 0, 0299 � 2.lg � � � 3, � � � 14734, 7939 � � � � � � � � � Pms1 0, 0299 14,1327 9,3904 (N/m ) 0, 09 Trở lực cục bộ: Pcb1 .Pw1 (N/m2) Trong đó: : Hệ số trở lực cục Các trở lực cục ống gồm: - Trở lực cửa vào từ thùng cao vị vào ống: với cạnh nhẵn = 0,5 - Trở lực đột mở từ ống vào thiết bị gia nhiệt: Thiết bị có đường kính d = 0,46 (m) Tiết diện đầu thiết bị (chia ngăn) là: 0, 785.d 0, 785.0, 462 f1 0, 0237 (m2) 7 Tiết diện ống là: fO 0, 785.d O2 0, 785.0, 09 0, 0064 (m2) 2 � fO � � 0, 0064 � � � � � 1 � 0,5328 � f1 � � 0, 0237 � - Trở lực van: Coi van mở 50% = 2,1 - Trở lực ống chuyển hướng lần với góc chuyển 90o = 1,1 [I 479] Trở lực cục bộ: Pcb1 (0,5 0,5328 2,1 1,1).14,1327 75,3669 (N/m2) Pm1 9,3904 75,3669 84, 7573 (N/m2) b Trở lực ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt đến tháp: P m2 = P ms2 + P cb2 +Pw (N/m2) Trong đó: P ms2: Trở lực ma sát (N/m2) P cb2: Trở lực cục (N/m2) Số liệu: - Chiều dài ống: L2 =0,5 (m) - Đường kính ống: dO = 0,09(m) Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 51 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường - Lưu lượng: GF = 1,05 (kg/s) - Thế vận tốc chất lỏng ống: 2.w2O2 (N/m2) Pw2 Trong đó: 2: Khối lượng riêng dung dịch sau gia nhiệt (kg/m3): 2 = F = 725,785 (kg/m3) 0 : Vận tốc dung dịch ống(m/s) GF 1, 05 wO 0, 2275 0, 785.dO2 725, 785.0, 785.0, 092 725, 785.0, 22752 � Pw 18, 782 (N/m2) Trở lực ma sát: Pms2 L2 Pw2 (N/m2) dO Trong đó: : Hệ số ma sát Nhiệt độ dung dịch ống là: t = 83,7645 oC Theo toán đồ xác định độ nhớt theo nhiệt độ (I-102), ta có: E = 0,3789 (cP) H = 0,3194 (cP) Nồng độ dung dịch: x = 0,0518 lg(2) = x.lg(E) + (1- x).lg(H) = 0,0518 lg(0,3789) + (1- 0,0518) lg(0,3194) = - 0,49 2 = 0,3222 (cP) = 0,322.10-3 (Ns/m2) wO dO 0, 2275.725,785.0, 09 46121,8122 10 3 2 0,3222.10 Chế độ chảy xoáy - Xác định hệ số ma sát theo công thức II-464: 6,81 0,9 2.lg Re 3,7 � Re 2 0,9 � � � � �6,81 � � �2.lg � � � � � � Re 3, � � � � � � Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 52 Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Mơi trường Đồ án q trình sản xuất 2 0,9 � � � � 6,81 � 1,11.103 � � 0, 0221 � 2.lg � �46121,8122 � 3, � � � � � � � � � � � � Pms 0, 0221 0, 18, 782 2,305 (N/m ) 0, 09 Trở lực cục bộ: Pcb2 .Pw2 (N/m2) Trong đó: : Hệ số trở lực cục Các trở lực cục ống gồm: - Trở lực đột thu từ thiết bị gia nhiệt vào ống: f 0, 00785 � O 0, 27 � 0, 401 f1 0, 0237 - Trở lực cửa từ ống vào tháp: = 1,0 - Trở lực van: Coi van mở 50% = 2,1 - Trở lực ống chuyển hướng với góc chuyển 90o = 1,1 Pcb (0, 401 1, 2,1 1,1).18, 782 86, 416 (N/m2) Vậy: Pm 2,306 86, 416 88, 722 (N/m2) c Trở lực thiết bị gia nhiệt: P m3 = P ms3 + P cb3 +Pw3 + PH(N/m2) Trong đó: P ms3: Trở lực ma sát (N/m2) P cb3: Trở lực cục (N/m2) Thế vận tốc chất lỏng ống truyền nhiệt: Pw .w2 (N/m2) Trong đó: : Khối lượng riêng dung dịch ống (kg/m3): = 931,1057 (kg/m3) w: Vận tốc dung dịch ống truyền nhiệt (m/s) Thiết bị chia làm ngăn: w = wTT = 0,0283= 0,1981 (m/s) Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 53 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường 931,1057.0,19812 � Pw 18, 27 (N/m2) Trở lực ma sát: Pms L Pw3 (N/m2) dO Trong đó: L: Chiều dài ống truyền nhiệt chia7 ngăn : L = 1,0 = 7,0 (m) dO: Đường kính ống truyền nhiệt (m) : dO = 0,02 (m) : Hệ số ma sát Độ nhớt dung dịch ống: = 0,3408 10-3 (N.s/m2) w. dO 0,1981.931,1057.0,02 Re 10824, 65 104 3 0,3408.10 � Chế độ chảy xốy Xác định theo cơng thức II-464: 6,81 0,9 2.lg 3,7 Re Với loại ống thép không gỉ ta chọn, theo bảng I-466, ta có độ nhám tuyệt đối = 0,1 (mm) Độ nhám tương đối: = /dO = 0,1/20 = 5.10-3 2 0,9 � � � � �6,81 � � �2.lg � � � � � � Re 3, � � � � � � 2 0,9 � � � � 6,81 � 5.103 � � 0, 0377 � 2.lg � � � 3, � � � 10824, 65 � � � � � � � � Pms 0,0374 10,0 48,44 905,828 (N/m ) 0,02 Trở lực cục bộ: Pcb3 .Pw (N/m2) Trong đó: : Hệ số trở lực cục Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 54 Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Cơng nghệ Mơi trường Đồ án q trình sản xuất a b d c e f h g Các trở lực cục thiết bị gia nhiệt gồm: - Trở lực đột thu từ đầu thiết bị vào chùm ống - Thiết bị có số ống truyền nhiệt nO = 127 chia làm7 ngăn - Tiết diện chùm ống ngăn là: 0, 785.dO2 nO 0, 785.0, 022.127 f2 0, 0006 (m2) 7 f 0, 0006 0, 0253 � 0, 4949 f1 0, 0237 - Trở lực đột mở từ chùm ống đầu thiết bị: � f2 � � � 0, 0253 0,95 � f1 � - Trở lực dòng chuyển hướng 10 lần với góc chuyển 900 1,1 Pcb (7.0, 4949 7.0,95 12 � 1,1).18, 27 425,9522 (N/m2) Pm 241, 0727 425,9523 667, 025 (N/m2) Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu: Viết phương trình Becnuli cho hai mặt cắt 1-1 2-2 (lấy 2-2 làm mặt chuẩn): 1 � 12 2 � 22 Z� 1 � g P1 P2 Pm 2 Trong đó: P1, P2: áp suất mặt cắt (N/m2) P1 = Pa = 9,81.104(N/m2) P2 = P1 +PL=1866,516 + 9,81.104 (N/m2) =93666,5(N/m2) Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 55 Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Cơng nghệ Mơi trường Đồ án q trình sản xuất w1: Vận tốc dung dịch mặt cắt (m/s) Coi w1 = tiết diện thùng cao vị lớn so với tiết diện ống w2: Vận tốc dung dịch mặt cắt 2: w2 = 0,2275 (m/s) 1: Khối lượng riêng dung dịch trước gia nhiệt (kg/m3) 1 = 966,6334(kg/m3) 2 : Khối lượng riêng dung dịch sau gia nhiệt (kg/m3) 2 = 725,785(kg/m3) Pm :Tổn thất áp suất trở lực Pm Pm1 Pm2 Pm3 84, 7573 88, 722 667, 025 840,50 � P2 � P1 w22 Z � ( ) hm � � g 1.g 2.g � Hay: Z Z � � � 2 � �P2 P1 2 Pm � g� 1 � � � 725, 785 � 0, 22752 � � 1866,5 � � 0,199 9,81 � 966, 6334 � � Tính bơm Bơm ly tâm làm việc áp suất thường, 20 0C chiều cao hút bơm 5(m)[Bảng II.34a – I.539] Chiều cao đẩy bơm là: H0 = Z + H1 + H2 (m) H1=HC+hday=0,5+0,5=1 (m) H2=1 (m) H0 = 1+1+0,199=2,199 (m) Áp suất toàn phần bơm suất bơm a Trở lực ống dẫn từ bể chứa lên thùng cao vị P m0 = P ms0 + P cb0 (N/m2) Trong đó: P ms0: Trở lực ma sát (N/m2) P cb0: Trở lực cục (N/m2) Số liệu: - Chiều dài ống: L0 = H0 + 0,2 = 8,7572 + 0,2 = 8,9572 (m) - Đường kính ống : dO = 0,1 (m) - Lưu lượng : GB =0,8333 (kg/s) Thế vận tốc chất lỏng ống: Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 56 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường 1.w20 (N/m2) Pw0 Trong đó: 1: Khối lượng riêng dung dịch trước gia nhiệt (kg/m3) w0: Vận tốc dung dịch ống (m/s) GF 1, 05 wO1 0,171 (m/s) 1.0, 785.dO2 966, 6334.0, 785.0, 09 966, 6334.0,1712 Pw0 14,133 (N/m2) Trở lực ma sát: Pms L0 Pw0 (N/m2) dO [II.55 – I.458] Trong đó: : Hệ số ma sát Nhiệt độ dung dịch ống là: t = 20 oC Độ nhớt dung dịch ống: 0 1 1, 009 � 103 N m2 wO1.1.dO 0,171.966, 6334.0, 09 14743, 794 104 3 0 1, 009.10 � Chế độ chảy xoáy Xác định theo công thức: 6,81 0,9 2.lg [II.65 – I.464] Re 3,7 Re 2 0,9 � � � � �6,81 � � �2.lg � � � � � � Re 3, � � � � � � 2 0,9 � � � � 6,81 � 1,11.10 3 � � 0, 0299 � 2.lg � � � � � � 14743, 794 3, � � � � � � � � Pms 0, 0299 2,5 14,133 11, 738 (N/m ) 0, 09 Trở lực cục bộ: Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 57 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Mơi trường Pcb0 .Pw0 (N/m2) Trong đó: : Hệ số trở lực cục Các trở lực cục ống gồm: - Trở lực van: Coi van mở 50% = 2,1 - Trở lực ống chuyển hướng với góc chuyển 90o = 1,1 Pcb (2,1 1,1).14,133 45, 2256 (N/m2) Pm 11, 7382 45, 2256 56,9638 (N/m2) Chiều cao cột chất lỏng tương ứng: Hm P0 82,6632 0,0093(m) g 908,2.9,81 b Áp suất toàn phần bơm: PB 1 � g1 � H Pmo PB 966,6334 � 9,81� 2,199 56,9638 20909, N m c Năng suất bơm: N Q. g H (KW) 1000. Trong đó: Q: Lưu lượng thể tích bơm (m3/s) G 1, 05 Q B 1, 0862.103 (m3/s) 1 966, 6334 :Hiệu suất toàn phần bơm tl � ck phụ thuộc vào loại bơm suất, với bơm ly Theo [I – 439] 0 � tâm chọn 0,85 Vậy Nb 1, 0862.103 � 21867,1132 0, 279(kw) 1000.0,85 Chọn bơm có cơng suất 0,3(kw) cơng suất mô tơ: tr:hiệu suất truyền động trục tr=1 đc: hiệu suất truyền động đc=0,85 N moto 0, 279 0,328(kw) 1.0,85 Sinh viên: Nguyễn Thanh Tùng Lóp : CNMT A – K46 58 Đồ án trình sản xuất Đại học Bách Khoa Hà Nội Viện Khao học & Công nghệ Môi trường Thông thường để đảm bảo an toàn người ta chọn động có cơng suất lớn cơng suất tính tốn lượng dự trữ dựa vào khả tải bơm t N moto N moto [1-439] Trong hệ số dự trữ công suất trường hợp ta chọn =2(do Nmơtơ