Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức cô đặc dung dịch K2SO4

ĐỒ ÁN MƠN HỌC Q TRÌNH THIẾT BỊ Họ tên: NGUYỄN THẢO PHƯƠNG Lớp: DHKTHH01 – K13 Khoa: CÔNG NGHỆ HÓA GVHD: PGS.TS NGUYỄN THẾ HỮU NỘI DUNG ĐỀ BÀI Thiết kế hệ thống nồi cô đặc xuôi chiều tuần hồn cưỡng đặc dung dịch K2SO4 với suất 2780 kg/h Chiều cao ống gia nhiệt: m Nồng độ đầu vào dung dịch: 12,5% Nồng độ cuối dung dịch: 39,8% Áp suất đốt nồi 1: at Áp suất ngưng tụ: 0,3 at NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN  Hà Nội, ngày … tháng …năm Người nhận xét MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI MỞ ĐẦU PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu thiết bị cô đặc dung dịch cô đặc 1.1.1 Cô đặc nhiều nồi .7 1.1.2 Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng 1.1.3 Giới thiệu dung dịch K2SO4 .9 1.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất 10 1.2.1 Sơ đồ dây chuyền hệ thống cô đặc hai nồi xi chiều tuần hồn cưỡng .11 1.2.2 Nguyên lý làm việc .11 PHẦN TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 13 2.1 Số liệu ban đầu 13 2.2 Cân vật liệu 13 2.2.1 Xác định lượng nước bốc (lượng thứ) .13 2.2.2 Xác định nồng độ cuối dung dịch nồi 14 2.3 Cân nhiệt lượng 14 2.3.1 Xác định áp suất nhiệt độ nồi 14 2.3.2 Xác định tổn thất nhiệt độ 16 2.3.3 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ hệ thống nồi 18 2.3.4 Lập phương trình cân nhiệt lượng .19 2.4 Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình nồi 23 2.4.1 Tính hệ số cấp nhiệt ngưng tụ 23 2.4.2 Xác định nhiệt tải riêng phía ngưng tụ 24 2.4.3 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi 25 2.4.4 Nhiệt tải riêng phía dung dịch 30 2.4.5 So sánh q2i q1i 30 2.5 Xác định hệ số truyền nhiệt cho nồi 30 2.6 Nhiệt độ hữu ích 31 2.6.1 Xác định tỉ số 31 2.6.2 Xác định nhiệt độ hữu ích nồi 32 2.7 So sánh Ti’, Ti tính theo giả thiết phân phối áp suất 32 2.8 Tính bề mặt truyền nhiệt (F) .33 PHẦN TÍNH TỐN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN .34 3.1 Buồng đốt 34 3.1.1 Xác định số ống buồng đốt 34 3.1.2 Đường kính buồng đốt 35 3.1.3 Chiều dày buồng đốt .36 3.1.4 Chiều dày lưới đỡ ống 39 3.1.5 Chiều dày đáy buồng đốt 40 3.1.6 Tra bích để lắp đáy vào thân buồng đốt 43 3.2 2.Buồng bốc 43 3.2.1 Thể tích buồng bốc 43 3.2.2 Chiều cao buồng bốc 44 3.2.3 Chiều dày buồng bốc 45 3.2.4 Chọn chiều dày nắp buồng bốc (như đáy buồng đốt) 46 3.2.5 Tra bích để lắp thân buồng bốc 48 3.3 Chiều dày ống có gờ thép CT3 49 3.4 Tính tốn số chi tiết khác .50 3.4.1 Tính đường kính ống nối dẫn hơi, dung dịch vào, thiết bị 50 3.4.2 Tính chọn tai treo giá đỡ 54 3.4.3 Tính Gnk 55 3.4.4 Tính Gnd 59 3.4.5 Chọn tai treo chân đỡ .60 3.4.6 Chọn kính quan sát .61 3.4.7 Tính bề dày lớp cách nhiệt 61 PHẦN TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ .63 4.1 Gia nhiệt hỗn hợp đầu 63 4.1.1 Nhiệt lượng trao đổi (Q) .63 4.1.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích .63 4.1.3 Bề mặt truyền nhiệt 67 4.1.4 Số ống truyền nhiệt .68 4.1.5 Đường kính thiết bị đun nóng .69 4.2 Chiều cao thùng cao vị 70 4.3 Bơm .79 4.3.1 Xác định áp suất toàn phần bơm tạo 79 4.3.2 Năng suất trục bơm .83 4.3.3 Công suất động điện 84 4.4 Thiết bị ngưng tụ baromet 84 4.4.1 Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ 86 4.4.2 Đường kính thiết bị 87 4.4.3 Kính thước ngăn 87 4.4.4 Chiều cao thiết bị ngưng tụ 89 4.4.5 Các kích thước ống baromet 89 4.4.6 Lượng khơng khí cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ 91 4.4.7 Tính tốn bơm chân không 92 PHẦN KẾT LUẬN 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO .96 CHUYỂN ĐỔI ĐƠN VỊ THƯỜNG GẶP 96 LỜI CẢM ƠN Sau thời gian cố gắng tìm, đọc tra cứu số tài liệu tham khảo với giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Thế Hữu thầy, giáo mơn “Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học", em hồn thành nhiệm vụ thiết kế giao Bên cạnh kết thu được, việc thiết kế đồ án mơn học q trình thiết bị giúp em củng cố thêm kiến thức q trình đặc nói riêng q trình khác nói chung; nâng cao kỹ tra cứu, tính tốn, xử lý số liệu Biết cách trình bày theo văn phong khoa học nhìn nhận vấn đề cách có hệ thống Việc thiết kế đồ án mơn học “Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học" Là hội tốt cho sinh viên nghành hóa nói chung thân em nói riêng làm quen với cơng việc kỹ sư hóa chất Mặc dù cố gắng hoàn thành tốt nhiệm vụ, song hạn chế tài liệu, hạn chế khả nhận thức kinh nghiệm thực tế, nên em khơng tránh khỏi thiếu sót q trình thiết kế Em mong thầy xem xét dẫn thêm Em xin chân thành cảm ơn! LỜI MỞ ĐẦU Trong công nghiệp sản xuất hóa chất thực phẩm ngành cơng nghiệp khác nói chung thường phải làm việc với hệ dung dịch lỏng chứa chất tan không bay hơi, để làm tăng nồng độ chất tan người ta thường làm bay phần dung môi dựa nguyên lý truyền nhiệt, nhiệt độ sôi, phương pháp gọi phương pháp cô đặc Cô đặc phương pháp quan trọng công nghiệp sản xuất hóa chất, làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể, thu dung môi dạng nguyên chất, dung dịch chuyển không nhiều công sức mà đảm bảo yêu cầu Thiết bị dùng để cô đặc gồm nhiều loại như: thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm, thiết bị cô đặc buồng đốt treo, thiết bị đặc loại màng, thiết bị đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết bị đặc phịng đốt ngồi, thiết bị đặc tuần hồn cưỡng bức, thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm… Tùy sản phẩm suất khác mà người ta thiết kế thiết bị cô đặc phù hợp với điều kiện cho suất cao, tạo sản phẩm mong muốn, giảm tổn thất trình sản xuất Các thiết bị cô đặc phong phú đa dạng Tuy nhiên ta phân loại theo số đặc điểm sau: - Theo nguyên lý làm việc: Có loại thiết bị đặc làm việc theo chu kỳ làm việc liên tục - Theo áp suất làm việc bên thiết bị - Theo nguồn cấp nhiệt: + Nguồn phản ứng cháy nhiên liệu + Nguồn điện + Nguồn nước (là nguồn cấp nhiệt thường gặp nhất) + Nguồn nước nóng, dầu nóng hỗn hợp điphenyl cho thiết bị chu kỳ có cơng suất nhỏ Cấu trúc thiết bị đặc thường có phận sau: - Bộ phận nhận nhiệt: Ở thiết bị đốt nóng nước, phận nhận nhiệt dàn ống gồm nhiều ống nhỏ nước ngưng tụ bên ống, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động bên ống - Không gian để phân ly: Hơi dung mơi tạo cịn chứa dung dịch nên phải có khơng gian lớn để tách dung dịch rơi trở lại phận nhiệt - Bộ phận phân ly: Để tác giọt dung dịch lại Cấu tạo thiết bị cô đặc cần đạt yêu cầu sau: - Thích ứng tính chất đặc biệt dung dịch cần cô đặc như: độ nhớt cao, khả tạo bọt lớn, tính ăn mịn kim loại - Có hệ số truyền nhiệt lớn - Tách ly thứ tốt - Bào đảm tách khí khơng ngưng cịn lại sau ngưng tụ đốt PHẦN GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Giới thiệu thiết bị cô đặc dung dịch cô đặc 1.1.1 Cô đặc nhiều nồi Cơ đặc nhiều nồi q trình sử dụng thứ thay đốt, có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt Nguyên tắc đặc nhiều nồi tóm tắt sau: Nồi thứ dung dịch đun đốt, thứ nồi đưa vào đun nồi thứ hai, thứ nồi thứ hai đưa vào đun nồi thứ ba,…hơi thứ nồi cuối vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch vào từ nồi sang nồi kia, qua nồi bốc phần, nồng độ tăng dần lên Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt nồi phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dịch sơi, hay nói cách khác chênh lệch áp suất đốt thứ nồi nghĩa áp suất làm việc nồi phải giảm dần thứ nồi trước đốt nồi sau Thơng thường nồi đầu làm việc áp suất dư nồi cuối làm việc áp suất thấp áp suất khí (chân khơng) Cơ đặc nhiều nồi có hiệu kinh tế cao sử dụng đốt so với nồi Lượng đốt dùng để bốc kg thứ hệ thống cô đặc nhiều nồi tăng Dưới số liệu lượng tiêu hao đốt theo kg thứ: - Trong hệ thống cô đặc nồi: 1,1 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,57 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,40 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,30 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,27 kg/ kg Qua số liệu cho thấy, lượng đốt giảm theo số nồi tăng không giảm theo tỉ lệ bậc mà từ nồi lên nồi giảm 50%, từ nồi lên nồi giảm 10%, thực tế từ nồi 10 lên nồi 11 giảm không 1% nghĩa xét mặt đốt hệ thống cô đặc nhiều nồi 10 nồi Mặt khác số nồi tăng hiệu số nhiệt độ có ích giảm nhanh bề mặt đun nóng nồi tăng Vì vây, cần lựa chọn số nồi thích hợp cho hệ thống cô đặc nhiều nồi 1.1.2 Thiết bị cô đặc tuần hồn cưỡng Hình 1.1 Thiết bị đặc tuần hồn cưỡng - Cấu tạo: Phịng đốt Phịng bốc Ống tuần hồn Bơm tuần hoàn - Nguyên tắc làm việc: + Dung dịch đưa vào phịng đốt bơm tuần hồn + Dung dịch đặc phần phòng bối hơi, cịn phần chảy ống bơm tuần hòa hút trộn lẫn với dung dịch đầu vào phòng đốt + Tốc độ dung dịch ống truyền nhiệt 1,5 đến 3,5 m/s, hệ số cấp nhiệt lớn tuần hoàn tự nhiên tới đến lần + Có thể làm việc điều kiện hiều số nhiệt độ có ích nhỏ (3-50°C) cường độ tuần hồn khơng phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ mà phụ thuộc vào suất bơm - Ưu điểm: + Hệ số cấp nhiệt lớn làm việc điều kiện hiệu số nhiệt độ hữu ích nhỏ (3-5ºC) + Tránh tượng bám cặn bề mặt truyền nhiệt + Có thể đặc dung dịch có độ nhớt lớn mà tuần hồn tự nhiên khó thực - Nhược điểm: + Tốn lượng để bơm + Thường ứng dụng cường độ khí bay lớn 1.1.3 Giới thiệu dung dịch K2SO4 Kali sulfat có khối lượng phân tử 174,2602g điều kiện thông thường dạng tinh thể màu trắng, mịn, cứng, khơng màu, vón cục, có vị mặn đắng Ở kỉ 17, người phương Tây gọi với tên khác Acarnuni Sal Duplicatum, tổ hợp muối axit muối kiềm Muối khơng cháy, có điểm nóng chảy 1,078°C dễ dàng hịa tan nước khơng tan dung dịch Kali hydroxit hay cồn khan Trong tự nhiên, tồn dạng khống vật gọi arcanit, tương đối khoáng vật phổ biến muối Stassfurt Chúng đồng kết tinh kali sulfat với sulfat magie, canxi natri Người ta khai thác Kali sulfat cách hòa tan đồng kết tinh muối tương ứng muối tan; với Kali clorua (KCl) kết tinh bị chuyển hóa sau Kali sulfat tan nước Bên cạnh đó, Kali sulfat sản xuất phản ứng Kali clorua axit sulfuric: Ứng dụng phổ biến Kali sulfat làm phân bón cung cấp kali lẫn lưu huỳnh cho trồng Ngồi sử dụng thực phẩm chứng minh hợp chất an tồn, khơng độc hại Trong thể, Kali sulfat giúp phát triển cơ, tim, chất điện giải Tuy nhiên lượng sulfat cần giữ mức độ vừa đủ không xảy số vấn đề ảnh hưởng tới sức khỏe sỏi thận, xuất huyết đường tiêu hóa… 1.2 Sơ đồ dây chuyền sản xuất Q trình đặc thực thiết bị cô đặc nồi hay thiết bị cô đặc nhiều nôi, cô đặc nồi gây lãng phí nhiên liệu, hiệu kinh tế khơng cao phù hợp q trình sản xuất đơn giản, vậy người ta sử dụng cô đặc nhiều nồi Hệ thống cô đặc xuôi chiều (hơi đốt dung dịch chiều với từ nồi sang nồi kia) dùng phổ biến cơng nghiệp hóa chất Loại có ưu điểm dung dịch tự chảy từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất nồi Nhiệt độ sôi nồi trước sang nồi sau, đó, dung dịch vào nồi (trừ nồi 1) có nhiệt độ cao nhiệt độ sơi, kết dung dịch vào làm lạnh lượng nhiệt bốc thêm lượng nước gọi trình tự bốc Nhưng dung dịch vào nồi đầu có nhiệt độ thấp nhiệt độ sơi dung dịch, cần phải đun nóng dung dịch, tiêu tốn thêm lượng đốt Vì vậy, đặc xi chiều, dung dịch trước vào nồi nấu cần đun nóng sơ phụ nước ngưng tụ Sau hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều 10 Pk =0 Vậy tổng trở lực: (N/m²) Vậy tổn thất áp suất để khắc phục trở lực hệ thống dẫn từ nguyên liệu đầu vào thùng cao vị: hm= Vậy: H = H0 + hm = 12 + 0,47 = 12,47 (m) Vậy chọn bơm có áp suất tồn phần có H ≥ 13m Theo bảng 66 chọn bơm có OB có suất (2-150).103 (m3/h), áp suất tồn phân tử từ đến 20, số vịng quay từ 250 đến 960 vòng/phút, nhiệt độ bé 35oC, bánh guồng làm thép 20X18H9T 4.3.2 Năng suất trục bơm Công suất yêu cầu trục bơm xác định theo công thức67: kw H: áp suất toàn phần bơm m F:năng suất bơm kg/h : hiệu suất toàn phần bơm Tra bảng68 hiệu suất thể tích (do hao hụt chuyển từ P caoP thấp) hiệu suất thủy lực tính đến ma sát tạo dịng xốy bơm =0,85 hiệu suất khí, tính đén ma sát khí ổ bi lót trục 66 II.36-ST1/444 67 II.189-ST1/439 68 II.32-ST1/439 75 Hiệu suất toàn phần bơm là: Vậy: (kw) 4.3.3 Công suất động điện Công suất đơng điện tính theo cơng thức69: kw hiệu suất truyền động trục =0,95 hiệu suất truyền động =0,95 Vậy: Thông thường để đảm bảo an tồn người ta chọn động có cơng suất lớn cơng suất tính tốn lượng dự trữ dựa vào khả tái bơm: với  hệ số dự trữ công suất theo bảng70 ta chọn =2 Do đó: (kw) Vậy ta chọn bơm có cơng suất 0,3 kw 4.4 Thiết bị ngưng tụ baromet Hơi thứ sau khỏi nồi cô đăc cuối dẫn vào thiết bị ngưng tụ baromet để thu hồi lượng nước hơi, đồng thời tách khí khơng ngưng dung dịch mang vào khe hở thiết bị.Hơi vào thiết bị ngưng tụ từ lên,nước làm lạnh từ xuống,chui qua lỗ ngăn,hỗn hợp nước làm lạnh,nước ngưng tụ chảy xuống ống barômet Hệ thống thiết bị: Chọn thiết bị ngưng tụ Baromet – thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô ngược chiều chân cao 69 II.190-ST1/439 70 II.33-ST1/440 76 Chú thích: 1- Thân 2- Thiết bị thu hồi bọt Nước lạnh 3- Ống baromet Hơi thứ 4- Ống dẫn khí khơng ngưng 5- Bơm chân khơng Hình 4.1 Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô ngược chiều chân cao Nguyên lý làm việc chủ yếu thiết bị ngưng tụ trực tiếp phun nước lạnh vào hơi, tỏa ẩn nhiệt đun nóng nước ngưng tụ lại Do thiết bị ngưng tụ trực tiếp để ngưng tụ nước chất lỏng khơng có giá trị khơng tan nước chất lỏng trộn lẫn với nước làm nguội Sơ đồ nguyên lý làm việc thiết bị ngưng tụ Baromet ngược chiều loại khơ mơ tả hình vẽ Thiết bị gồm thân hình trụ (1) có gắn ngăn hình bán nguyệt có lỗ nhỏ ống Baromet (3) để tháo nước chất lỏng ngưng tụ Hơi thứ vào thiết bị từ lên, nước chảy từ xuống, chảy trần qua cạnh ngăn, đồng thời phần chui qua lỗ ngăn Hỗn hợp nước làm nguội cà chất lỏng ngưng tụ chảy xuống ống Baromet, khí khơng ngưng lên qua ống (4) sang thiết bị thu hồi bọt (2) tập trung chảy xuống ống Baromet Khí khơng ngưng hút qua phía bơm chân không (5) 77 Ống Baromet thường cao H > 10,5m để độ chân không thiết bị có tăng nước khơng dâng lên ngập thiết bị Loại có ưu điểm nước tự chảy khơng cần bơm nên tốn lượng , suất lớn Trong cơng nghiệp hóa chất, thiết bị ngưng tụ Baromet chân cao ngược chiều loại khô thường sử dụng hệ thống cô đặc nhiều nồi, đặt vị trí cuối hệ thống nồi cuối thường làm việc áp suất chân không  Các số liệu cần biết:  Lượng ngưng vào thiết bị ngưng tụ: W =W2= 955,489(kg/h)  Áp suất thiết bị ngưng tụ: pnt= 0,3 at  Nhiệt độ ngưng tụ: tnt = 68,5885 4.4.1 Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ Áp dụng công thức71: Gn= kg/h Gn :lượng nước lạnh cần thiết (kg/h) W: lượng nóng vào (kg/h) W= 955,489 (kg/h ) i: hàm nhiệt i=2623,82.103 (J/kg) tđ : nhiệt độ đầu nước lạnh, chọn tđ = 25(oC) tc : nhiệt độ cuối nước lạnh, chọn tc = 50(oC) Cn nhiệt dung riêng trung bình nước, chọn 37,5oC Cn = 4178 (J/kg.độ) Thay số vào ta có: Vậy: (kg/h) 71 VI.51-ST2/84 78 4.4.2 Đường kính thiết bị Áp dụng cơng thức72: Dtr = 1.383 (m) Dtr: đường kính thiết bị ngưng tụ (m) : khối lượng riêng nhiệt độ tnt=68,5885, p=0,3at h h = 0,1875 kg/m3 tốc độ thiết bị ngưng tụ Do thiết bị ngưng tụ làm việc với áp suất thuộc khoảng 0,2 - 0,4 at =1535 m/s, chọn = 10 m/s Vậy: Dt = 1,383 = 0,142 (m) Chọn Dtr = 0,5 (m) 4.4.3 Kính thước ngăn Tấm ngăn có dạng hình viên phấn, để đảm bảo làm việc tốt, chiều rộng ngăn xác định theo công thức73: b =( Dtr/2)+50 (mm) Vậy: b = = 300 mm Trên ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, dùng nước nguội nước vậy đường kính lỗ mm Chiều dày ngăn chọn Chiều cao gờ ngăn: hgò=40 mm Tốc độ tia nước n=0,62 (m/s) hgờ=40 mm Tổng diện tích bề mặt lỗ toàn mặt cắt ngang thiết bị ngưng tụ, nghĩa cặp ngăn theo công thức74 là: f =(m2), với: Gc = 72 VI.52-ST2/84 73 VI.53-ST2/85 74 VI.54-ST-2/85 79 Gc : lưu lượng nước kg/s : khối lượng riêng nước : = 1000 kg/m3 Vậy : f = m2 Thay số ta có: f = Các lỗ xếp theo hình lục giác đều, ta xác định lỗ theo cơng thức75 sau: t =0,866.d.(fc/ftb)1/2 (mm) d: đường kính lỗ (mm) fc/ftb : tỉ số tổng số diện tích tiết diện lỗ với diện thiết bị ngưng tụ Chọn fc/ftb = 0,1 Vậy: t = 0,866.d = 0,866.2 = 0,5477 (mm) 75 VI.55-STS2/85 80 diện tích tiết 4.4.4 Chiều cao thiết bị ngưng tụ Mức độ đun nóng thiết bị theo công thức76: P= tbh nhiệt độ bão hòa ngưng tụ (oC) tbh =68,5885 oC Thay số: P = = 0,574 Quy chuẩn P=0,580 Dựa vào bảng77 ta tìm thơng số sau: Số bậc: Số ngăn: m= Khoảng cách ngăn: htb = 400mm Thời gian rơi qua bậc: 0,41s Chiều cao hữu ích thiết bị: H = số ngăn = m Tổng khoảng cách ngăn = 4.400 = 1600 mm 4.4.5 Các kích thước ống baromet a Đường kính ống Baromet Áp dụng công thức78: d= : tốc độ hỗn hợp nước chất lỏng, Thường lấy = 0,5 - 0,6 Chọn = 0,5 Vậy: d ==0,13m Quy chuẩn d = 0,2 m b Chiều cao ống Baromet Áp dụng công thức79: H = h1+ h2 + 0,5 (m) 76 VI.56-ST2/85 77 VI.7-ST2/86 78 VI.57-ST2/86 79 VI.58-ST2/86 81 h1 : chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bị ngưng tụ h1 = 10,33 (m) b: độ chân không thiết bị ngưng tụ (mmHg) b = 1- 0,3 = 0,7 at  h1 = 10,33= 7,231 m h2: chiều cao cột nước ống baromet cần khắc phục toàn trở lực nước chảy ống: h2 = (m) :hệ số trở lực ma sát nước chảy ống H: chiều cao ống baromet Để tính ta cần kiểm tra chế độ chảy chất lỏng ống theo chuẩn độ Re: Re = d = 0,2 m n=993,1 (kg/m3) (ở nhiệt độ trung bình 37,50C) =0,5m/s =0,6881.10-3 (N.s/m2)  Khi đó: Thay vào H ta có: Chiều cao dự trữ 0,5 m để ngăn ngừa nước dâng lên ống chảy tràn vào đường ống dẫn áp suất khí tăng 82 4.4.6 Lượng khơng khí cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ a Lượng khơng khí cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ Áp dụng công thức80: Gkk = 0,000025(W+Gn)+0,01W Gkk=0,000025.(955,489 + 22091,235) + 0,01.955,489 = 10,131 (kg/h) b Thể tích khí cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ (m3/h) Áp dụng công thức81: Vkk= (m3/h) Rkk = 288 (J/kg.độ): số khí khơng khí tkk: nhiệt độ khơng khí tkk = tđ +4+0,1(tc - tđ ) = 25 + + 0,1(50-25) = 31,5 p: áp suất chung hỗn hợp thiết bị (N/m2) p = Pnt = 0,3 (at) : áp suất riêng phần nước hỗn hợp (N/m2) = 0,0475 at (ở nhiệt độ 31,5) Vậy: Vkk = =35,87 (m3/h) Vkk =0,01 (m3/s) 4.4.7 Tính tốn bơm chân khơng Cơng suất bơm chân khơng tính theo cơng thức: Trong đó: m = 1,25: hệ số biến dạng Pk = Pck – Ph = 0,3 – 0,0475 = 0,2525 (at) P1 = Pnt = 0,3 (at) P2 = Pkk = (at) 80 VI.47-ST2/84 81 VI.49-ST2/84 83 : hiệu suất Dựa vào Nb chọn bơm quy chuẩn theo bảng 82 Chọn bơm chân khơng vịng nước PMK-1 có thơng số:     Số vịng quay: 1450(vịng/phút) Cơng suất u cầu trục bơm: 3,75kw Công suất động điện: 4.5kw Lưu lượng nước: 0,01m3/h 82 II.58-tr.513-T1 84  Kích thước: Dài 575m Rộng 410m Cao 390m  Khối lượng: 93kg Bảng 4.12 Thông số thiết bị ngưng tụ83 STT Các kích thước Kí hiệu Kích thước (mm) Đường kính thiết bị D 500 Chiều dày thành thiết bị S Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị a 1300 P 1200 Bề rộng ngăn b - Khoảng cách tâm thiết bị ngưng tụ thiết bị thu hồi K1 K2 675 - Chiều cao hệ thống thiết bị H 4300 Chiều rộng hệ thống thiết bị T 1300 Đường kính thiết bị thu hồi D1 400 10 Chiều cao thiết bị thu hồi h1(h) 1400 Khoảng cách từ ngăn cuối đến đáy thiết bị 83 ST2, Tr88, VI.8 85 11 Đường kính thiết bị thu hồi D2 - 12 Chiều cao thiết bị thu hồi h2 - a1 a2 a3 a4 a5 220 260 320 360 390 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 300 100 80 125 80 50 50 - 13 14 Khoảng cách ngăn Đường kính cửa vào Hơi vào Nước vào Hỗn hợp khí Nối với ống barơmét Hỗn hợp khí; vào t.bị thu hồi Hỗn hợp khí; t.bị thu hồi Nối từ thiết bị thu hồi với ống barômet 86 PHẦN KẾT LUẬN Sau hoàn thành nhiệm vụ thiết kế giao, em xin đưa số kết luận sau: - Việc thiết kế tính tốn hệ thống đặc việc làm phức tạp, tỉ mỉ lâu dài Nó khơng yêu cầu người thiết kế phải có kiến thức thực sâu q trình đặc mà cịn phải biết số lĩnh vực khác như: Cấu tạo thiết bị phụ, quy định vẽ kỹ thuật - Các công thức tốn học khơng cịn gị bó mơn học khác mà mở rộng dựa giả thuyết điều kiện, chế độ làm việc thiết bị Bởi tính tốn người thiết kế tính đến số ảnh hưởng điều kiện thực tế, nên đem vào hoạt động hệ thống làm việc ổn định 87 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tập thể tác giả, Sổ tay trình và thiết bị Cơng nghệ hóa học, NXB Khoa học – Kỹ tḥt (1974, tập 1) Tập thể tác giả, Sổ tay q trình và thiết bị Cơng nghệ hóa học, NXB Khoa học – Kỹ thuật (1982, tập 2) Tập thể tác giả, Cơ sở trình và thiết bị Cơng nghệ hóa học, NXB Khoa học – Kỹ tḥt (2000, tập 1,3,4) GS.TSKH Nguyễn Bin, Tính tốn q trình thiết bị cơng nghệ hóa tập 1,2 Hồ Lê Viên, Cơ sở thiết kế máy hóa chất (1997) CHUYỂN ĐỔI ĐƠN VỊ THƯỜNG GẶP  1N  kg m / s  1Nm  1J  1ws  4,1868cal 1( Ns / m )  10 P  1000Cp    1at  9,81.104 N / m  735,5mmHg  kg / cm 88  89 ... tụ Sau hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều 10 1 .2. 1 Sơ đồ dây chuyền hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều tuần hồn cưỡng Hình 1 .2 Sơ đồ dây chuyền hệ thống cô đặc nồi xuôi chiều tuần hồn cưỡng Chú... nồi tăng Dưới số liệu lượng tiêu hao đốt theo kg thứ: - Trong hệ thống cô đặc nồi: 1,1 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,57 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc nồi: 0,40 kg/ kg Trong hệ thống cô đặc. .. 1.1 Giới thiệu thiết bị cô đặc dung dịch cô đặc 1.1.1 Cô đặc nhiều nồi .7 1.1 .2 Thiết bị đặc tuần hồn cưỡng 1.1.3 Giới thiệu dung dịch K2SO4 .9 1 .2 Sơ đồ dây chuyền