Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc

Bài Giảng Phương Pháp Số TRong CNHH

PHƯƠNG PHÁP SỐ TRONG CÔNG NGHỆ HÓA HỌC Mã học phần: CH3454 TS. Nguyễn Đặng Bình Thành BM:Máy & TBCN Hóa chất Numerical Methods in Chemical Engineering Tuần 8 Chương 1. Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình 1.3 Ứng dụng Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc Chương 1. Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình 1.3 Ứng dụng Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc đđđpđ atCG ,,, , HH IpD ,, 111,1 ,,, atCG sp '' 11 ,, p CD θ 222,2 ,,, atCG sp cscpc atCG ,,, 3, 11 ' 11 ,,, HTHTp ItCW 22 ' 22 ,,, HTHTp ItCW 33 ' 33 ,,, HTHTp ItCW '' 221 ,, p CW θ '' 333 ,, p CW θ Chương 1. Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình 1.3 Ứng dụng Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc Mục đích của việc tính toán hệ thống cô đặc (nhiều nồi liên tiếp – multi-effect evaporation): - Xác định các đại lượng D, W 1 , W 2 , W 3 để đảm bảo 1) Nâng cao nồng độ dung dịch cần cô đặc từ a đ đến a c 2) Đảm bảo đủ khả năng trao đổi nhiệt từ hơi đốt D và hơi thứ W i trong từng thiết bị cô đặc. - Dựa vào hai lựa chọn chính: 1) Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt trong các thiết bị là bằng nhau 2) Tổng diện tích bề mặt trao đổi nhiệt là nhỏ nhất Chương 1. Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình 1.3 Ứng dụng Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc Cơ sở tính toán: - Xây dựng phương trình cân bằng chất cho từng nồi và cho hệ thống - Xây dựng phương trình cân bằng nhiệt (năng lượng) cho từng nồi và cho hệ thống - Kết hợp với một số giả thiết nhằm đơn giản hóa mô hình Hệ phương trình tuyến tính với các ẩn số: D, W i Chương 1. Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình 1.3 Ứng dụng Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc Cân bằng chất:    = += 11 11 aGaG WGG đđ đ 1 1 WG aG a đ đđ − = TB1 (n=1) Chương 1. Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình 1.3 Ứng dụng Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc Cân bằng chất:    = ++= 22 212 aGaG WWGG đđ đ 21 2 WWG aG a đ đđ −− = TB2 (n=2) Chương 1. Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình 1.3 Ứng dụng Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc Cân bằng chất:    = +++= 33 3213 aGaG WWWGG đđ đ 321 2 WWWG aG a đ đđ −−− = TB3 (n=3) Chương 1. Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình 1.3 Ứng dụng Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc Cân bằng nhiệt: 1 '' 1111, θ pspHđđpđ DCtCGDItCG +=+ TB1 (n=1) Thông thường dung dịch được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi trước khi đưa vào cô đặc: 1 ' 111111, spspsđpđ tCWtCGtCG += ' 11,1,1 pđpđp CWCGCG −= cđttsHTpđsđpđpH QQttCWttCGCID ++−+−=− )()()( 11 ' 111,1 '' 1 θ Chương 1. Các phương pháp giải phương trình và hệ phương trình 1.3 Ứng dụng Tính toán hệ thống thiết bị cô đặc Cân bằng nhiệt: TB2 (n=2) )()()( 2 ' 2212112 '' 211 2 spssppHT ttCWttCGCIW HT −+−=− θ TB3 (n=3) )()()( 33 ' 3323223 '' 322 sHTpssppHT ttCWttCGCIW −+−=− θ