Đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch nacl 1 nồi liên tục năng suất 3000 kg trên giờ

GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG TỔNG QUAN I NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: Thiết kế hệ thống cô đặ c dung dịch NaCl, nồi, liên tục Yêu cầu thiết kế: - Năng suất sản phẩm: 3000 kg/h - Nồng độ nhập liệu: 10%kl - Nồng độ sản phẩm: 20%kl - Aùp suất đốt: at - Aùp suất ngưng tụ: 0.3 at II CHỌN LỰA CÔNG NGHỆ VÀ THIẾT BỊ: 2.1 Sơ lượ c nguyên liệu: Dung dịch NaCl khơng màu, có vị mặn Tinh thể NaCl dễ tan nước, độ tan thay đổi theo nhiệt độ Ở 100 0C dung dịch bão hòa 28.15%, 20 0C 26.4% Nhiệt độ sôi dung dịch muối ăn 109 0C Dung dịch NaCl dùng để sản xuất NaOH hợp chất có chứa Clo, ngồi NaCl cịn dùng làm chất tải lạnh 2.2 Phân loại thiết bị công nghệ: Nhóm 1: Dung dịch đượ c đố i lưu tự nhiên hay tuần hoàn tự nhiên Thiết bị dạng dùng để cô đặ c dung dịch lỗng, độ nhớt thấp, đả m bảo tuần hồn tự nhiên dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡ ng hay tuần hoàn cưỡ ng Thiết bị nhóm dùng cho dung dịch sệt, độ nhớt cao, giảm đượ c bám cặn hay kết tinh phần bề mặt truyền nhiệt Nhóm 3: Dung dịch chảy thành màng mỏng, màng chảy ngượ c lên hay xuôi xuống Thiết bị dạng cho phép dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt lần để tránh tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất số thành phần dung dịch Đối với nhóm thiết bị thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngồi, có ống tuần hồn hay khơng Tùy theo điều kiện kỹ thuật tính chất dung dịch mà ta sử dụng chế độ đặc điều kiện chân không, áp suất thường hay áp suất dư 2.3 Lựa chọn thiết bị cô đặc: SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu Theo tính chất ngun liệu, ta chọn thiết bị đặc nồi, làm việc liên tục, áp suất chân không, có buồng đốt ống tuần hồn trung tâm - Thiết bị đặc dạng có cấu tạo đơn giản, dễ cọ rửa sửa chữa - Cô đặ c áp suất chân không làm giảm nhiệt độ sơi dung dịch, giảm đượ c chi phí lượ ng, hạn chế không cho NaCl bị lôi theo bám lại thành thiết bị, làm hư thiết bị - Tuy nhiên tốc độ tuần hoàn nhỏ, hệ số truyền nhiệt thấp III THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ: Ngun liệu NaCl có nồng độ 10%, nhiệt độ 250C bơm từ bồn chứa vào thiết bị gia nhiệt với suất lượng 6000 kg/h để gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi 73.590C * Thiết bị gia nhiệt thiết bị trao đổ nhiệt dạng ống chùm Thân hình trụ, đặt đứng, bên gồm nhiều ống nhỏ, bố trí theo đỉnh hình tam giác Các đầu ống giữ chặt vĩ ống vĩ ống hàn dính vào thân Hơi nước bão hịa có áp suất at bên ngồi ống (phía vỏ) Dung dịch bơm vào thiết bị, bên ống, từ lên Hơi nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống cấp nhiệt cho dung dich nâng nhiệt độ dung dịch lên đến nhiệt độ sôi Dung dịch sau gia nhiệt, đưa vào thiết bị cô đặc, gồm có phần * Buồng đốt: Bộ phận nhận nhiệt dàn ống, gồm nhiều ống nhỏ, bố trí theo đỉnh hình tam giác đề u, đầu ống giữ chặt vĩ ống Trong đó, đốt ngưng tụ bên ống nhả nhiệt, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển độ ng bên ống Dung dịch bên ống từ xuống nhận nhiệt đố t ngưng tụ cung cấp sơi, làm hóa phần dung mơi Điều kiện cần thiết để q trình truyền nhiệt xảy phải có chênh lệch nhiệt độ đố t dung dịch Hỗn hợp lỏng qua khỏi dàn ống đến buồng bốc * Buồng bốc: Là phần không gian rộng lớn để tách hỗn hợp lỏng thành dòng, dòng thứ lên phía buồng bốc đến phận phân ly, dung dịch cịn lại hồn lưu trở lại Nhờ lưc trọng trường, hạt chất lỏng to rơi xuống, tách khỏi dòng thứ chảy xuống dưới, dòng thứ tiếp tục lên * Bộ phận phân ly: Trong trình bốc dung dịch, dòng thứ tạo thành tách khỏi bề mặt dung dịch kéo theo lượng định hạt lỏng, gây tổn thất dung dịch Do đó, nhiệm vụ phận phân ly phải tách hạt chất lỏng dung dịch lại khỏi thứ Dung dịch sau khỏi nồi cô đặc đạt đến nồng độ 20% bơm vào bốn chứa Hơi thứ có áp suất 0.314 at tách lỏng đến thiết bị ngưng tụ * Thiết bị ngưng tụ Baromet thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp Chất làm lạnh nư c đượ c đưa vào ngăn thiết bị, dòng thứ dẫn vào mâm cuối thiết bị Dòng thứ lên gặp nướ c giải nhiệt, ngưng tụ thành lỏng rơi xuống trở lại, khí khơng ngưng tiếp tục lên dẫn qua bình tách Khi ngưng tụ chuyển từ thành lỏng thể tích giảm, làm áp suất giảm, SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang GVHD: TS.Lê Phan Hồng Chiêu tự thân thiết bị áp suất giảm Vì thiết bị ngưng tụ Baromet thiết bị ổn định chân khơng, trì áp suất chân khơng hệ hệ thống * Bình tách vách ngăn, có nhiệm vụ tách giọt lỏng bị lơi theo dịng khí khơng ngưng để đưa trở bồn chứa nước ngưng, cịn khí khơng ngưng đượ c bơm chân khơng hút ngồi * Q trình tách nướ c khỏi khí khơng ngưng để tránh trườ ng hợp nướ c bị hút vào bơm chân không gây va đập thủy lực Aùp suất làm việc thiết bị Baromet áp suất chân không, phải lắp đặ t độ cao cần thiết để nước ngưng tự chảy ngồi khí mà khơng cần dùng máy bơm * Bơm chân khơng có nhiệm vụ hút khí khơng ngưng ngồi để tránh trường hợp khí không ngưng tồn thiết bị ngưng tụ nhiều, làm cho áp suất thiết bị ngưng tụ tăng lên, làm cho nước chảy ngược lại sang nồi cô đặc SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH I CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG: Ký hiệu G W D x i rD c Qtt QD p p t t tsdd tsdm th.i  ' " '''  H0 Hop “c” “o” “D” “đ” “c” Đơn vị kg/g, kg/s kg/g, kg/s kg/g, kg/s %kl kj/kg kj/kg kj/kgđộ kj/kg kj/kg at at C C C C C % C C C C m m Ngưng tụ Hơi thứ Hơi đốt Đầu Cuối Ý nghĩa Lưu lượng dung dịch Lưu lượng thứ Lưu lượng đốt Nồng độ khối lượng Entanpi Nhiệt hóa hơi đốt Nhiệt dung riêng Nhiệt lượ ng tổn thất Nhiệt lượng đốt Aùp suất Chênh lệch áp suất Nhiệt độ Chênh lệch nhiệt độ Nhiệt độ sôi dung dịch Nhiệt độ sôi dung môi Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Độ ẩm đố t Tổn thất nhiệt độ nồng độ Tổn thấ t0 cột thủy tĩnh Tổn thất t0 đườ ng ống Tổng tổn thất nhiệt độ Chiều cao ống truyền nhiệt Chiều cao chất lỏng theo kính QS 1.1 Cân vật chất: * Phương trình Cân vật chất: Gđ = G c + W (CT 4.1-[4]) (1) * Lượng thứ SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu   W  G C  x C  1    xd  (2) 1.2 Tổn thất nhiệt độ: Ở áp suất khí pk dung dịch xđ =10% có nhiệt độ sơi t dd =104.88 C Ở nhiệt độ áp suất nướ c bão hoà p2=1.2272 at * Phương pháp Babo: (CT 5.9-[3])  p0    p   t  pk   p   t  (3) ss p1  tsdd(p0) (Bảng 57-[4]) mà tsdm(p0) = t0 * Tổng thất nhiệt độ nồng độ: ' = tsdd(p0) – tsdm(p0) (4) * Chiều cao thích hợp mức chất lỏng theo kính quan sát: H op  hh    0.26  0.004      dd dm H (5) (6) dd * Aùp suất lớp trung bình: p tb  p (CT4.20-[4])  p  p  0.5g  hh (CT 4.19-[4]) H (7) op ptb  tsdm(ptb) (Bảng 57-[4]) * Độ tăng nhiệt độ sôi dung dịch cột thủy tĩnh: " = tsdm(ptb) - tsdm(p0) (8) * Nhiệt độ sơi dung dịch áp suất trung bình: tsdd(ptb) = " + tsdd(p0) = " + (tsdm(p0) + ' ) (9) * Tổn thất nhiệt độ đường dẫn thứ: chọn ''' = 0C * Tổng tổn thất nhiệt độ:  = ' + " + ''' * Chênh lệch nhiệt độ hữu ích: SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm (10) (CT 4.23-[4]) Trang í GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu th.i = T -  = tD - tC -  Thông số (11) Ký hiệu Đơn vị Giá trị Nồng độ NaCl đầu Nồng độ NaCl cuối Năng suất nhập liệu Năng suất sản phẩm xđ xC Gđ Gc Pha lỏng %kl %kl Kg/h kg/h 10 20 6000 3000 Lương thứ thoát Aùp suất Nhiệt độ Entanpi W p0 t0 iw Hơi thứ Kg/h at C Kj/kg 3000 0.314 69.7 2626 pD tD rD Hơi đốt at C Kj/kg 132.9 2171 Aùp suất Nhiệt độ Aån nhiệt ngưng tụ Nhiệt độ sôi dd áp suất p0 Tổn thất nhiệt độ nồng độ Aùp suất lớp trung bình Nhiệt độ sơi trung bình dm Tổn thất t0 cột thủy tĩnh Nhiệt độ sôi dd áp suất TB Tổn thất t0 đườ ng ống Tổng tổn thất nhiệt độ Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Tổn thất nhiệt độ tsdd(p0) C C ' ptb at ttbdm C C " tsdd(p0) C C ''' C  C th.i 73.59 3.89 0.34 71.38 1.68 75.27 6.57 57.629 Ghi (2) Bảng 56-[4] Trang 161-[1] (3) (4) (7) Bảng 57-[10] (8) (9) Chọn (10) (11) 1.3 Cân lương: * Nhiệt độ đầu lấy đáy thiết bị:(CT4.15-[4]) tC = tsdd(p0) + " = (tsdm(p0) + ' ) + " (12) * Nhiệt dung riêng dung dịch: (CT4.10-[4]) C = 4190x(1-x%) (13) * Phương trình cân lượ ng: (CT 4.5b-[4]) QD = GcCctc – GđCđtđ – W x iw+ Qt Với Qt = 0.05QD SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm (14) Trang GVHD: TS.Lê Phan Hồng Chiêu * Chi phí đốt cho q trình cô đặc: G D  Q (15) D rx(1  ) * Lượ ng tiêu hao riêng: (CT 4.8-[4]) d  D G (16) W Thông số Nhiệt độ vào BB Nhiệt độ lấy đáy BD Nhiệt dung riêng dd 10% Nhiệt dung riêng dd 20% Entanpi thứ Nhiệt lượng đốt cung cấp Chi phí đố t Lượng tiêu hao riêng SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Ký Đơn vị Giá trị hiệu Cân lượng tđ C 73.59 tC C 76.95 xđ Kj/kgđộ 3771 xC Kj/kgđộ 3352 iw Kj/kg 2626 QD w 2042913 GD d Kg/s Kg/kg Ghi tđ = tsdd(p0) (12) (13) (14) Tra 69.7 0C (14) 0.99 1.188 Trang GVHD: TS.Lê Phan Hồng Chiêu II KÍCH THƯỚ C THIẾT BỊ CHÍNH: Ký hiệu q K r H D F d dtr n V v Utt α t δ λ μ ρ β Đơn vị w/m2 w/m2 độ m2 độ/w m m m2 m m ống m3 m/s m3/m2h w/m2 độ m m w/mđộ Ns/m2 kg/m3 Ý nghĩa Cường độ dòng nhiệt Hệ số truyền nhiệt tổng quát Nhiệt trở Chiều cao thân TB Đường kính thân TB Diện tích bề mặt truyền nhiệt Đường kính ngồi ống truyền nhiệt Đường kính ống truyền nhiệt Tổng số ống truyền nhiệt Thể tích thiết bị vận tốc Cườ ng độ bốc thể tích Hệ số cấp nhiệt Bướ c ống truyền nhiệt Bề dày ống truyền nhiệt Hệ số dẫn nhiệt Độ nhớt tuyệt đối Khối lượng riêng Hệ số dãn nở thể tích 2.1 Diện tích bề mặt truyền nhiệt: tm1 T q2 tT2 tT1 q1 q t2 tm2 2.1.1 Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ:   04 A r H  t1 với t1= tD – tv1 t m1  t D  t v1 SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm ( V.101-[1]) (17) (18) (19) Trang GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu q1 = α1t1 (20) 2.1.2 Nhiệt trở tổng: R  r1  r    (21) 2.1.3 Hệ số cấp nhiệt phía ống: d  Tính chuẩn số Gr  Pr    c  với t2 = tv2 - tsdd q2 q ta có  t g (22) (23) (24) t R  t = q1R (25) t = tv1 –tv2 (26) t2 = tv2 - tsdd(p0) (27) t m2  t v2  t sdd (28) Xét GrxPr > 2x107  chảy rối Nu = 0.135(GrxPr)0.33 (CT 3.57-[4])    Nu d (30) q2 = 2t2 * so sánh q2  q1 x100%  5% q (29) (31) (thỏa) (32) * Thuật toán: SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu Chọn giá trị tv1 Tính giá trị q1 q2 , so sánh theo (33) Nếu không thỏa, ta chọn lại tv1 khác * Hệ số truyền nhiệt: K 1   R  (33)  2.1.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F  Q K t D (34) h i * Số ống truyền nhiệt: n F dH (35) * Bướ c ống t = 1.2÷1.5d Chọn t = 1.4d (36) Thông số Ký Đơn vị Giá trị hiệu Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ Nhiệt độ vách tv1 C 129.4 Chênh lệch nhiệt độ C 3.5 t1 đốt vách ngồi Nhiệt độ trung bình tm1 C 131.15 đố t vách Hệ số A 191.345 Aån nhiệt ngưng tụ r Kj/kg 2175.9x103 Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ α1 w/m2độ 9151.47 w/m2 Cường độ dịng nhiệt q1 32258.53 Nhiệt trở lớp cặn phía Nhiệt trở nước Bề dày lớp truyền nhiệt Hệ số dẫn nhiệt VL Nhiệt trở tổng Nhiệt trở tổng r1 m2độ/w 0.193x10-3 r2 m2độ/w 0.464x10-3 δ m 0.002 λ w/mđộ 17.5 ∑R m độ/w 0.771x10-3 Ghi Chọn (18) (19) Trang 29-[2] Bảng 56-[2] (17) (20) Bảng 1-[2] Bảng 1-[2] Chọn (21) Hệ số cấp nhiệt phía bốc SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang 10 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu V V V BB TH    H BB BB (88)  D BD H Bd  n TN D  (89) d H (90) BD tr Chọn tai treo, nên trọng lượ ng tai treo G 9.81M (91) Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Diện tích nắp Diện tích đáy Khối lượng riêng X18H10T Khối lượ ng riêng CT3 Khối lượng nắp Khối lượ ng đáy Khối lượng buồng đốt Khối lượ ng buồng bốc Khối lượng vĩ ống Khối lượ ng ống truyền nhiệt Khối lượng ống tuần hoàn Khối lượng bích đáy-BD Khối lượng bích nắp-BB Tổng khối lượng bích Tổng khối lượ ng Thiết bị Thiết bị Fn m2 Fd m2 ρ Kg/m3 ρ Kg/m3 Mnắp Kg Mđáy Kg MBD Kg MBB Kg Mvĩ Kg MốngTN Kg MốngTH Kg Mđáy-BD Kg Mnắp-BB Kg Mbích Kg ∑Mtb Kg 4.66 2.026 7900 7850 515.396 64.022 238.258 2223.745 155.927 968.52 141.416 105.674 155.517 261.191 4568.475 Khối lượng riêng dd Thể tích dd BB Thể tích dd ống TH Thể tích ống TN Thể tích dd đáy Tổng khối lượng dd Tổng khối lượ ng tai treo đỡ Tải trọng tai treo Dung dịch ρdd Kg/m3 VBB m3 VốngTH m3 VốngTN m3 Vđáy m3 ∑Mdd Kg ∑M Kg G N 1122.36 4.021 0.251 0.492 0.36 5750.97 10319.445 25308.439 Gx10 -4 Fx10 q=10 -6 SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Tai treo (BảngXIII.36-[2]) L B B1 H S Ghi Bảng XIII.10-[2] Bảng XIII.22-[2] (79) (79) (80) (80) (81) (82) (83) (84) (84) (85) (78) (88) (89) (90) Bảng XIII.22-[2] (87) (78) (91) l a d M Trang 22 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu 279 1.34 190 160 170 280 10 80 VIII BẢNG LIỆT KÊ KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH: Thơng số Vật liệu Chiều cao Đườ ng kính Bề dày Thơng số Vật liệu Chiều cao Đườ ng kính Bề dày Chiều cao gờ Thơng số Đường kính cửa thứ Đường kính ống nhập liệu Đườ ng kính ống tháo liệu Đường kính ống vào đốt Đườ ng kính ống nướ c ngưng Đường kính ống khí khơng ngưng Thơng số Diện tích bề mặt TN Đường kính ống Đườ ng kính ngồi ống Số ống truyền nhiệt SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Ký hiệu Đơn vị Buồng bốc 25 30 7.35 Buồng đố t Thép X18H10T H D S m m m 3.2 0.014 Ký hiệu Đơn vị Nắp elip h D S hg Đáy nón Thép X18H10T 0.5 0.675 1.2 0.014 0.004 0.05 0.05 m m m m Ký Đơn vị hiệu Đường kính ống dh m dnl m dtl m dD m dC m dk 1.2 0.004 m Ký Đơn vị hiệu Oáng truyền nhiệt F m2 dtr m d m n Oáng Giá trị 0.425 0.045 0.030 0.200 0.040 0.020 Giá trị 72 0.034 0.038 271 Trang 23 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG THIẾT BỊ PHỤ I THIẾT BỊ GIA NHIỆT: *Lưu lượ ng đố t: QD = Gđcđ(tc – tđ) + Qt (92) * Chi phí đốt : G D  Q (93) D rx (1   ) Thông số Suất lượng Nồng độ Nhiệt độ dd đầu vào Nhiệt độ dd đầu Nhiệt dung riêng dd Nhiệt độ đốt Aån nhiệt ngưng tụ Chiều cao TBGN Đường kính ống TN Đườ ng kính ngồi ống TN Lưu lượng đốt Chi phí đố t SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Ký Đơn vị hiệu Dung dịch Gđ Kg/h xđ %kl td C tC C c J/kgđộ tD rD H dtr dng Qd Gd Hơi đốt C Kj/kg m m m w Kg/s Giá trị Ghi 6000 0.1 25 73.59 3771 Chọn 132.9 2171 0.038 0.034 321461 0.156 Chọn Chọn Chọn (92) (93) Trang 24 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu II.THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET: *Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ: (CT VI.51-[2]) G  n C t  C t  t  W i w  n n (94) 2C 2c 2d * Lượng khơng khí khí ngưng rút khỏi thiết bị: (CT VI.47-[2]) G kk  0.00025(W  Gn)  0.01W (95) *Thể tích khơng khí cần thiết khỏi thiết bị: (CTVI.49-[2]) V kk  G 273  t  p  p 288 kk 2C C (96) h *Đườ ng kính thiết bị ngưng tụ: (CT VI.82-[2]) D tr W  383  v h (97) h * Kích thước ngăn: Tấm ngăn có hình viên phân để đảm bảo làm viêc tốt Chiều rộng ngăn: (CT VI.53-[2]) D b tr  50 (98) * Các lỗ xếp theo hình lục giác đều, nên bước lỗ: (CT VI.54-[2]) t  0.886d f f e f f e tb  (99) TB * Chiều cao thiết bị ngưng tụ: Mức độ đun nóng nước xác định:(CT VI.56-[2])  p  t 2C t d t C  t 2d SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm (100) Trang 25 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu * Kích thước ống Baromet: Đường kính ống: d 0.004Gn  W  (101) v * Chiều cao ống Baromet: Chiều cao cột nướ c ống Baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bị ngưng tụ: x = 735(pa-pC) h  10 33 (102) x 760 (CT VI.59-[2]) (103) Chiều cao cột nước ống Baromet cần để khắc phục toàn trở lực nước chảy ống: h  Re  Re Re H      1   2g  d  v gh n (104) vd   (105)  d       d      220  (CT II.60-[1]) (106) (CT II.62-[1]) (107) Regh < Re < Ren     100    46   d Re   25 (CT II.64-[1]) (108) * Chiều cao ống Baromet: (CT VI.58-[2]) H = h1 +h2 +0.5 Thông số (109) Ký hiệu Đơn vị Giá trị Ghi Hơi vào SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang 26 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu Suất lượ ng Nhiệt độ Aùp suất Entanpi Nhiệt độ đầ u vào Nhiệt độ đầu Nhiệt dung riêng nướ c Lượng nước lạnh cần thiết ngưng tụ Aùp suất riêng phần nước Lượng kk khí ngưng rút khỏi thiết bị Thể tích kk cần rút khỏi thiết Nhiệt độ W Kg/h tC C pC at i Kj/kg Nước làm nguội t2d C t2r C cn Kj/kgđộ Gn Kg/s 25 60 4186 13.474 Chọn Chọn ph 0.2031 Tra 600C at 3000 68.7 0.3 2620 Khí khơng ngưng Gkk Kg/s 8.691x10-3 Vkk m3/s 0.0877 tkk C 60 Đường kính thiết bị Khối lượng riêng ρh Kg/m3 0.1876 Tốc độ ngưng vh m/s 20 Đường kính TBTN Dtr mm 600 Kích thướ c ngăn Chiều rộng ngăn b mm 350 Đường kính lỗ ngăn d mm Bề dày ngăn δ mm Bước lỗ t mm 0.548 Chiều cao thiết bị ngưng tụ Mức độ đun nóng nước p 0.8 Số ngăn z Khoảng cách từ ngăn a0 mm 1300 đến nắp thiết bị a1 mm 150 a2 mm 200 a3 mm 250 Khoảng cách ngăn a4 mm 300 a5 mm 350 a6 mm 400 a7 mm 450 Khoảng cách từ ngăn cuối a8 mm 1200 đến đáy thiết bị Chiều cao TBNT H mm 4600 Kích thướ c ống Baromet ộ ã Tốc đ hh nư c lỏng đ v m/s 0.5 SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Tra 0.3 at (93) (94) (95) Tra 0.3 at Chọn Làm tròn (98) (99) Bảng VI.8-[2] Tăng 50mm bậc từ xuống Bảng VI.8-[4] Chọn Trang 27 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu ngưng chảy ống Đườ ng kính ống Độ chân khơng Độ nhám Chiều cao cột nước CB với hiệu số pkq p TBNT Toàn chiều cao ống Baromet Hệ số trở lực vào Khối lượ ng riêng nướ c Độ nhớt Chuẩn số Re Hệ số trở lực Chiều cao cột nước cần khắc phục trở lực nước chảy ống Chiều cao toàn ống SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm d x ∆ h1 mm mmHg mm m 200 514.5 0.2 (101)-Làm tròn (102) H m Chọn sơ Chọn m 0.5 978.65 414.32 2362063 0.0208 0.134 Tra 68.70C Tra 68.70C (105) (108) (104) m (109)-Làm tròn ε1 ε2 ρn μn Re λ h2 H Kg/m3 Ns/m3 (103) Trang 28 GVHD: TS.Lê Phan Hồng Chiêu III BƠM: 3.1 Bơm chân không: Công suất bơm chân không: pKK = p0 - ph N   (110) m m 1 p V KK KK CK       p1 p kk    1    m 1 m (111) 3.2 Bơm thường: H  p  p g  H  H (CT 2.1-[3]) (112) với H0 = Z2 – Z1 l         2g  d  (113)  =  vaøo +  + ∑  khủy + ∑  van (114) H  v + Công suất bơm: (Trang 113-{6}) N QgH 1000 Thông số Hiệu suất bơm Chỉ số đa biến Aùp suất bão hòa Aùp suất khơng khí Thể tích kk cần rút khỏi TB Công suất bơm chân không SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm (115) Ký Đơn vị hiệu Bơm chân không ηCK m ph at pKK at VKK m3/s NCK Kw Giá trị Ghi 0.75 1.25 0.2031 0.0969 0.08768 Chọn Chọn Tra 60 0C (110) (95) 3.3056 (111) Trang 29 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu Vận tốc nhập liệu Khối lượng riêng dd Suất lượ ng nhập liệu Đường kính nhập liệu Độ nhớt dd Chuẩn số Re Hệ số trở lực ma sát Hệ số trở lực Tổng hệ số trở lực Chiều dài ống Tổn thất đường ống Chiều cao cần đưa dd lên Aùp suất mặt thoáng Aùp suất cửa vào Chiều cao cột áp bơm Công suất bơm Vận tốc tháo liệu Khối lượng riêng sản phẩm Suất lượ ng tháo liệu Đường kính ống tháo liệu Độ nhớt dd tháo liệu Chuẩn số Re Hệ số trở lực ma sát Hệ số trở lực Tổng hệ số trở lực Chiều dài ống Tổn thất đường ống Chiều cao đưa sản phẩm bồn Aùp suất sau cửa tháo liệu Aùp suất mặt thống Chiều cao cột áp bơm Cơng suất bơm Khối lượng riêng nước Bơm nhập liệu vnl m/s ρ Kg/m3 Qd m3/s dnl m μ Ns/m2 Re λ ξvào ξra ξvan ∑ξ l m ∆H m H0 m p1 at p2 at H m N Kw 1068.885 1.559x10-3 0.045 1.07x10-3 44953 0.0304 0.5 0.5x2 2.5 0.454 0.314 1.036 0.023 Chọn Bơm tháo liệu vtl m/s ρC Kg/m3 Qc m3/s dtl m μ Ns/m3 Re λ ξvào ξra ξvan ξkhủy ∑ξ l m ∆H m H0 m 1121.53 0.743x10-3 0.03 0.6022x10-3 55872 0.0327 0.5 0.5x2 1.1x2 4.7 0.735 Chọn p1 p2 H N at at m Kw 0.314 10.852 0.12 Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ ρn Kg/m3 996.7 SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm (108) (114) Chọn (113) Chọn (112) (115) (108) (114) Chọn (113) Chọn (112) (115) Tra 250C Trang 30 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu Lưu lượng thể tích Đườ ng kính ống Vận tốc nước chảy ống Độ nhớt dd nướ c Chuẩn số Re Hệ số trở lực ma sát Tổng hệ số trở lực Chiều dài ống Tổn thất đường ống Chiều cao cần đưa nướ c lên Aùp suất mặt thoáng Aùp suất cửa vào TBNT Chiều cao cột áp bơm Công suất bơm SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Qn d v μ Re λ ∑ξ l ∆H H0 p1 p2 H N m /s m m/s Ns/m3 m m m at at m Kw 0.0135 0.1 1.719 0.894x10-3 191647 0.0242 4.7 16 1.442 15 0.3 9.419 1.658 Chọn (108) (114) Chọn (113) Chọn (112) (115) Trang 31 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu CHƯƠNG THIẾT LẬP HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG HÓA Mục tiêu kiểm sốt điều khiển q trình để thu sản phẩm với nồng độ mong muốn, đảm bảo cân vật chất cân lượng thiết bị suốt trình I CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN Q TRÌNH CƠ ĐẶC: Tác động nhiễu cho phép ổn định: * Lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ dung dịch nhập liệu * Aùp suất đốt Tác động nhiễu ổn đị nh: * Nhiệt lượng tổn thất * Hệ số truyền nhiệt Các đại lượng cần điều chỉnh: * Nồng độ sản phẩm * Lưu lượng nhập liệu * Aùp suất thứ * Mức dung dịch nồi cô đặc * Nhiệt độ dung dịch đầu thiết bị gia nhiệt Tác động điều chỉnh: * Lưu lượng sản phẩm * Lưu lượng dung dịch nồi * Lưu lượng đố t * Lưu lượng nướ c làm nguội thiết bị ngưng tụ Các thông số cần kiểm tra * Aùp suất nồi * Lưu lượng nhiệt độ dòng nhập liệu * Mức chất lỏng bồn chứa SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang 32 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu II HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: STT Thông số cần điều chỉnh Nồng độ sản phẩm Mức dung dịch nồi Aùp suất thứ Nhiệt độ nhập liệu Tác độ ng điều chỉnh Lưu lượ ng đố t Suất lượng tháo liệu Lưu lượ ng nước làm nguội vào TBNT Lưu lượng đốt cho TB gia nhiệt III DỤNG CỤ ĐO VÀ ĐIỀU KHIỂN: Cơ cấu thừa hành sử dụng nguyên tắc truyền động khí nén để đảm bảo an toàn sản xuất Dụng cụ đo chọn: * Đo lưu lượng lưu lượng kế với giảm áp thay đổi bao gồm: Thiết bị tiết lưu, hiệu áp kế với tính hiệu điện, dụng cụ ghi thị * Đo áp suất áp kế hộp xếp khí nén có tín hiệu dạng khí nén * Đo nhiệt độ cặp nhiệt điện có độ xác cao * Đo mức mức kế thũy tĩnh (có phao chìm) SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang 33 GVHD: TS.Lê Phan Hồng Chiêu CHƯƠNG TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ CHÍNH Bộ phận Vật liệu Đơn vị tính Kg Đơn giá (đồng) 50000 Buồng bốc buồng đốt Đáy nắp Vĩ ống Oáng truyền nhiệt Bích Đệ m X18H10T 2462.003 Thành tiền (triệu) 123.1 X18H10T X18H10T X18H10T Kg Kg m 50000 50000 50000 579.418 1550927 542 28.97 7.796 27.1 CT3 Kg Cái Tổng 10000 250000 261.191 2.612 0.75 190.328 SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Giá trị Trang 34 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu KẾT LUẬN Sau hồn thành tập đồ án này, ta rút nhận xét: * Về mặt công nghệ: tương đối đơn giản * Về mặt thiết bị: + Thiết bị hoạt động điều kiện chân không, nhiệt độ sôi dung dịch thấp, đốt có nhiệt độ thấp, áp suất đốt giảm, giảm chi phí đốt + Thiết bị hoạt động liên tục, thích hợp để đặc NaCl có độ nhớt thấp + Thiết bị sử dụng ống tuần hoàn, giúp cho trình vận chuyển dung dịch NaCl nồi dễ dàng, nhiệt tổn thất môi trườ ng nhiều * Nguyên nhân gây sai số: + Các số liệu tra từ sách khác + Sai số qui trịn q trình tính tốn + Nhiệt tổn thất môi trường số liệu lý thuyết Trong đồ án này, em vận dụng kiến thức học mơn “Q trình thiết bị Cơng nghệ Hóa Học” Thầy Cơ truyền đạ t cho Nhưng áp dụng vào thực tế chưa kinh tế kiến thức thực tế Đây tập thiết kế đầu tiên, nên bắt tay vào làm gặp nhiều lúng túng khơng tránh khỏi sai sót Em mong dẫn Thầy Cô Em xin chân thành cảm ơn thầy Lê Phan Hồng Chiêu Thầy Cơ tận tình dạy giúp đỡ em hồn thành Đồ án SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang 35 GVHD: TS.Lê Phan Hoàng Chiêu TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tác giả, “ Sổ tay Quá trình thiết bị cơng nghệ Hóa học, tập I”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [2] Các tác giả, “ Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ Hóa học, tập II”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đì nh Thọ, “Q trình thiết bị cơng nghệ Hóa học, tập 5, Q trình thiết bị truyền nhiệt”, trường Đại học Bách khoa Tp.HCM [4] Phạm Văn Bơn, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, “Q trình thiết bị cơng nghệ Hóa học, tập 10, Ví dụ Bài tập”, trường Đại học Bách khoa Tp.HCM [5] Hồ Lệ Viên, “ Thiết kế tính tốn chi tiết thiết bị hố chất”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [6] Trần Hùng Dũng, Nguyễn Văn Lục, Hoàng Minh Nam, Vũ Bá Minh, “ Các QT & TB cơng nghiệp hố chất thực phẩm, tập 1, Phân riêng khí độ ng, lực li tâm, bơm, quạt, máy nén, tính hệ thống đườ ng ống, 2”, NXB Đạ i học quốc gia Tp.HCM [7] Bộ môn máy & thiết bị ĐHBK Tp.HCM, “ Tiêu chuẩn ống cho ngành hóa thực phẩm”, Đại học Bách khoa, 2004 SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm Trang 36 ... ∑ξ l ∆H H0 p1 p2 H N m /s m m/s Ns/m3 m m m at at m Kw 0. 013 5 0 .1 1. 719 0.894x10-3 19 1647 0.0242 4.7 16 1. 442 15 0.3 9. 419 1. 658 Chọn (10 8) (11 4) Chọn (11 3) Chọn (11 2) (11 5) Trang 31 GVHD: TS.Lê... Bích Đệ m X18H10T 2462.003 Thành tiền (triệu) 12 3 .1 X18H10T X18H10T X18H10T Kg Kg m 50000 50000 50000 579. 418 15 50927 542 28.97 7.796 27 .1 CT3 Kg Cái Tổng 10 000 250000 2 61. 1 91 2. 612 0.75 19 0.328... truyền nhiệt: tm1 T q2 tT2 tT1 q1 q t2 tm2 2 .1. 1 Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ:   04 A r H  t1 với t1= tD – tv1 t m1  t D  t v1 SVTH: Nguyễn Thị Băng Tâm ( V .10 1- [1] ) (17 ) (18 ) (19 ) Trang GVHD: