Nguồn gốc của loài thực vật này là chủ đề gây tranh cãi, trong đó một số học giả cho rằng nó có nguồn gốc ở khu vực đông nam châu Á trong khi những người khác cho rằng nó có nguồn gốc ở miền tây bắc Nam Mỹ. Các mẫu hóa thạch tìm thấy ở New Zealand chỉ ra rằng các loại thực vật nhỏ tương tự như cây dừa đã mọc ở khu vực này từ khoảng 15 triệu năm trước. Thậm chí những hóa thạch có niên đại sớm hơn cũng đã được phát hiện tại Rajasthan và Maharashtra, Ấn Độ. Không phụ thuộc vào nguồn gốc của nó, dừa đã phổ biến khắp vùng nhiệt đới, có lẽ nhờ có sự trợ giúp của những người đi biển trong nhiều trường hợp. Quả của nó nhẹ và nổi trên mặt nước và có lẽ đã được phát tán rộng khắp nhờ các dòng hải lưu: quả thậm chí được thu nhặt trên biển tới tận Na Uy cũng còn khả năng nảy mầm được (trong các điều kiện thích hợp). Tại khu vực quần đảo Hawaii, người ta cho rằng dừa được đưa vào từ Polynesia, lần đầu tiên do những người đi biển gốc Polynesia đem từ quê hương của họ ở khu vực miền nam Thái Bình Dương tới đây
MỤC LỤC I.LỜI MỞ ĐẦU II.SƠ ĐỒ MÔ TẢ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT III.TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH 1.Tổng lượng thứ bốc khỏi hệ thống: W [kg/h] 2.Tính sơ lượng thứ bốc nồi : Wi 3.Tính nồng độ cuối dung dịch nồi 4.Chênh lệch áp suất chung hệ thống ΔP 5.Xác định áp suất, nhiệt độ đốt nồi 6.Tính nhiệt độ áp suất thứ khỏi nồi 7.Tính tổn thất nhiệt độ nồi 7.1/Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh tăng cao Δi’’ 7.2/Tổn thất nhiệt độ nồng độ Δi’: dùng phương pháp Tysenco 10 7.3/Tổng tổn thất nhiệt độ hệ thống 11 8.Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ thống 11 9.Thiết lập phương trình cân nhiệt lượng để tính lượng đốt Di, lượng thứ Wi nồi 11 9.1/Tính nhiệt dung riêng dung dịch NaCl 12 9.2/Các thông số nước ngưng: 13 9.3/Lập hệ phương trình cân nhiệt lượng: 13 10.Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình nồi 15 10.1/Tính hệ số cấp nhiệt α1i ngưng tụ 15 10.2/Tính nhiệt tải riêng phía ngưng tụ 16 10.3/Tính hệ số cấp nhiệt α2i từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi 16 10.4/Tính nhiệt tải riêng phía dung dịch 21 10.5/So sánh q1i q2i 21 11.Xác định hệ số truyền nhiệt nồi 21 12.Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích nồi 22 13.So sánh Δti’ Δti 22 14.Tính bề mặt truyền nhiệt F 22 IV.TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 23 1.Tính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 23 1.1/Tính nhiệt lượng trao đổi Q 23 1.2/Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích 23 1.3/Tính hệ số cấp nhiệt cho lưu thể 24 1.4/Tính nhiệt tải riêng phía ngưng tụ 24 1.5/Tính hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xốy 24 1.6/Tính nhiệt tải riêng phía dung dịch 28 1.7/Tính bề mặt truyền nhiệt 28 1.8/Tính số ống truyền nhiệt 28 1.9/Tính đường kính thiết bị gia nhiệt 29 1.10/Tính vận tốc chia ngăn 29 2.Tính tốn hệ thiết bị ngưng tụ baromet: 30 2.1/Tính lượng nước lạnh Gn cần thiết để ngưng tụ: 31 2.2/Tính đường kính thiết bị ngưng tụ: 31 2.3/Tính kích thước ngăn: 32 2.4/Tổng diện tích bề mặt lỗ toàn mặt cắt ngang thiết bị ngưng tụ: 32 2.5/Tính bước lỗ t: 32 2.6/Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ: 32 2.7/Tính kích thước ống baromet: 33 2.8/Xác định chiều cao ống baromet: 33 2.9/Tính lượng khơng khí ngưng: 34 3.Tính tốn bơm chân khơng: 35 V.TÍNH TỐN CƠ KHÍ 36 1.Buồng đốt: 36 1.1.Xác định số ống buồng đốt: 36 1.2 Xác định đường kính buồng đốt: 36 1.3 Xác định chiều dày phòng đốt 37 1.4.Tính chiều dày lưới đỡ ống: 40 1.5Tính chiều dày đáy lồi phòng đốt: 42 1.6 Tra bích để lắp đáy thân, số bulơng cần thiết để lắp ghép bích đáy: 43 2.Buồng bốc hơi: 44 2.1 Thể tích phịng bốc hơi: 44 2.2.Chiều cao phòng bốc hơi: 44 2.3 Chiều dày phòng bốc hơi: 44 2.4 Chiều dày nắp buồng bốc: 46 2.5 Tra bích để lắp vào thân buồng bốc: 47 3.Tính số chi tiết khác: 47 3.1Tính đường kính ống nối dẫn hơi, dung dịch vào thiết bị: 47 3.1.1.Ống dẫn đốt vào: 47 3.1.2.Ống dẫn dung dịch vào: 48 3.1.3 Ống dẫn thứ ra: 49 3.1.4.Ống dẫn dung dịch 50 3.1.5.Ống tháo nước ngưng: 50 3.3 Tính chọn tai treo 51 3.3.1.Tính Gnk 51 3.3.2 Tính Gnd 53 3.3.3/ Chọn kính quan sát 55 3.3.4 Tính bề dày lớp cách nhiệt: 55 Các thơng số kỹ thuật hệ thống đặc phịng đốt với dung dịch NaCl 57 Các thông số cấu tạo thiết bị 58 V.I.KẾT LUẬN 59 V.II DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 I.LỜI MỞ ĐẦU Đồ án môn học Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học nhằm giúp sinh viên biết vận dụng kiến thức mơn học Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học mơn học khác có liên quan vào việc thiết kế thiết bị số thiết bị phụ hệ thống thiết bị để thực nhiệm vụ kỹ thuật có giới hạn q trình cơng nghệ Để bước đầu làm quen với công việc kỹ sư hóa chất thiết kế thiết bị, hệ thống thiết bị phục vụ nhiệm vụ kỹ thuật sản xuất, sinh viên làm đồ án Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học Việc làm đồ án công việc tốt cho sinh viên bước tiếp cận tốt với thực tiễn sau hoàn thành mơn học Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học Trong đồ án này, nhiệm vụ cần hồn thành thiết kế hệ thống đặc nồi xi chiều có ống tuần hồn trung tâm làm việc liên tục với dung dịch NaCl, suất 5,4 kg/s từ nồng độ đầu 5% đến nồng độ cuối 22,3% Q trình đặc: Là q trình làm tăng nồng độ chất tan (khơng khó bay hơi) dung mơi bay Đặc điểm q trình cô đặc dung môi tách khỏi dung dịch dạng hơi, chất hòa tan dung dịch khơng bay hơi, nồng độ dung chất tăng dần lên, khác với trình chưng cất, cấu tử hỗn hợp bay hơi, khác nồng độ nhiệt độ Hơi dung mơi tách q trình đặc gọi thứ, hới thứ nhiệt độ cao đun nóng thiết bị khác Cơ đặc nhiều nồi: Cơ đặc nhiêu nồi q trình sử dụng thứ thay cho đốt, có ý nghĩa sử dụng nhiệt hiệu Nguyên tắc cô đặc nhiều nồi là: nồi đầu dung dịch đun nóng đốt, bốc lên nồi bốc lên để làm đốt cho nồi thứ 2, thứ nồi thứ làm đốt cho nồi thứ 3,…Hơi thứ nồi cuối đưa vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch vào từ nồi đầu đến nồi cuối, qua nồi nồng độ dung dịch tăng dần lên phần dung môi bốc Hệ thống sử dụng phổ biến Ưu điểm loại dung dịch tự di chuyển từ nồi trước nồi sau nhờ chênh lệch áp suất nồi Phương pháp cô đặc hai nồi xuôi chiều phương pháp sử dụng phổ biến có ưu điểm dung dịch tự di chuyển từ nồi sang nồi nhờ chênh lệch áp suất hai nồi Nhiệt độ thứ nồi lớn nhiệt độ sôi nồi nên thứ nồi làm đốt cho nồi tiết kiệm lượng Nhược điểm nhiệt độ nồi sau thấp nồng độ lại cao nồi trước nên độ nhớt dung dịch tăng dần dẫn đến hệ số truyền nhiệt hệ thống giảm từ nồi đầu đến nồi cuối Giới thiệu NaCl: Natri clorua hay gọi muối ăn, muối mỏ, hợp chất hóa học với cơng thức hóa học NaCl Natri clorua muối chủ yếu tạo độ mặn đại dương chất lỏng ngoại bào nhiều thể đa bào Là thành phần muối ăn, sử dụng phổ biến đồ gia vị chất bảo quản thực phẩm Natri clorua tạo thành tinh thể có cấu trúc cân đối lập phương Có điểm nóng chảy 801oC Tỷ trọng 2,16 g/cm3 Độ hòa tan nước khoảng 35,9 g / 100 ml 25oC Ngày nay, muối NaCl sản xuất cách cho bay nước biển hay nước muối từ nguồn khác, chẳng hạn giếng nước muối hồ muối khai thác muối mỏ NaCl có nhiều ứng dụng thực tế Trong gia đình sử dụng gia vị khơng thể thiếu Trong y dược cịn dùng để sát trùng vết thương, cầm máu vết thương da Trong cơng nghiệp hóa chất lượng muối tiêu thụ hàng năm chiếm 80 % sản lượng muối giới II.SƠ ĐỒ MÔ TẢ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT 2.1 Sơ đồ công nghệ Các thiết bị sơ đồ công nghệ 2a 2b Thùng chứa dung dịch đầu Bơm đẩy dung dịch đầu lên thùng cao vị Bơm đẩy dung dịch cuối vào thùng chứa sản phẩm Thùng cao vị chứa dung dịch đầu Lưu lượng kế Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 10 11 Nồi cô đặc Nồi cô đặc Hệ thiết bị ngưng tụ chân cao baromet Thùng chứa nước ngưng Bơm chân không Cốc tháo nước ngưng 12 Thiết bị trao đổi nhiệt 2.2 Nguyên lý làm việc hệ thống thiết bị Dung dịch chứa thùng chứa (1) bơm (2a) đứa lên thùng cao vị có chảy tràn để ổn định lưu lượng Lưu lượng kế (4) điều chỉnh lưu lượng cần thiết dung dịch vào thiết bị gia nhiệt đầu Thiết bị gia nhiệt đầu (5) gia nhiệt dung dịch tới nhiệt độ sơi dung dịch Sau đưa vào nồi cô đặc (6) Dung dịch sau nồi đạt nồng độ x1 sang nồi nhờ chênh lệch áp suất Sau nồi dung dịch đạt nồng độ cuối làm lạnh thiết bị làm lạnh (12) sau bơm (2b) đẩy vào thùng chứa sản phẩm cuối (13) Hơi thứ nồi làm đốt cho nồi có nhiệt độ lớn nhiệt độ sơi dung dịch nồi Hơi thứ nồi vào thiết bị ngưng tụ Baromet nhờ chênh lệch áp suất Hơi ngưng tụ thành lỏng tự chảy xuống thùng chứa nước ngưng (9) Khí khơng ngưng có lẫn bọt qua cấu tách bọt, bọt xuống thùng chứa, cịn khí khơng ngưng ngồi nhờ bơm hút chân khơng (10) III.TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH Các số liệu đầu o Năng suất tính theo dung dịch đầu Gđ =5,4[kg/s]=19440[kg/h] o Nồng độ đầu dung dịch xđ = 5% o Nồng độ cuối dung dịch xc = 22.3% o Áp suất đốt p1 = [at] o Áp suất ngưng tụ p2 = 0,2 [at] o Chiều cao ống truyền nhiệt H = 3m 1.Tổng lượng thứ bốc khỏi hệ thống: W [kg/h] Ta có: 𝑥đ W = Gđ (1 − Trong : 𝑥𝑐 ) [4-55] W: Tổng lượng thứ bốc ra, kg/h Gđ : Lượng dung dịch đầu, kg/h xđ, xc: Nồng độ đầu nồng độ cuối dd, % khối lượng => 𝑊 = 19440 × (1 − 22.3 ) = 15081,26 [kg/h] 2.Tính sơ lượng thứ bốc nồi : Wi o Lượng thứ bốc nồi 1: W1, [kg/h] o Lượng thứ bốc nồi 2: W2, [kg/h] Giả thiết mức phân phối lượng thứ bốc nồi W1:W2 = 1:1,04 Ta có hệ { 𝑊 = 7392,77(𝑘𝑔/ℎ) 1,04𝑊1 − 𝑊2 = => { 𝑊1 + 𝑊2 = 𝑊 𝑊2 = 7688,48(𝑘𝑔/ℎ) 3.Tính nồng độ cuối dung dịch nồi Theo công thức xi = Gd xd i Gd − W j ,% (VI.2,[4-57]) j =1 Ta có: • Với nồi 1: = ì ã Vi ni 2: = 𝐺𝑑 × 𝑥𝑑 𝐺𝑑 −𝑊1 = 19440 × 𝑥𝑑 𝐺𝑑 −𝑊1 −𝑊2 19440−7392,77 = 19440 × Được x2 = xc phù hợp với số liệu ban đầu 4.Chênh lệch áp suất chung hệ thống ΔP = 8,07% 19440−7392,77−7688,48 = 22,3% Theo công thức: ΔP = 𝑝1 − 𝑝𝑛𝑔 = − 0,2 = 4,8 [𝑎𝑡] Trong đó: ΔP hiệu số áp suất đốt sơ cấp p1 nồi áp suất thứ thiết bị ngưng tụ png, at 5.Xác định áp suất, nhiệt độ đốt nồi Gọi Δpi : chênh lệch áp suất nồi thứ i [at] Giả thiết phân bố áp suất đốt nồi là: Δp1 : Δp2 = 2,5 : Ta có { 𝛥𝑝1 − 2,5𝛥𝑝2 = 𝛥𝑝1 + 𝛥𝑝2 = 𝛥𝑝 = 4,8 => { 𝛥𝑝1 = 3,43(𝑎𝑡) 𝛥𝑝2 = 1,37(𝑎𝑡) Tính áp suất đốt nồi suy nhiệt độ đốt Áp suất nồi: pi = pi-1 – Δpi-1 [at] Ta có: • Nồi 1: p1 = at • Nồi 2: p2 = p1 – Δp1 = − 3.43 = 1.57 (at) Tra bảng I.250,[3-314] kết hợp nội suy ta có: Nồi 1: với p1 = at ta được: - Nhiệt độ đốt: T1 = 151,1 °C - Nhiệt lượng riêng: i1 = 2754 (kJ/kg) - Nhiệt hóa hơi: r1 = 2117 (kJ/kg) Nồi 1: với p2 = 1,63 at ta được: - Nhiệt độ đốt: T2 = 112.1 °C - Nhiệt lượng riêng: i2 = 2701.5(kJ/kg) - Nhiệt hóa hơi: r2 = 2228.5(kJ/kg) Với png = 0,2 (at) ta có Tng = 59,7 °C 6.Tính nhiệt độ áp suất thứ khỏi nồi ti’ = tt=1 + Δi’’’ [ °C] Trong đó: - Δi’’’: Tổn thất nhiệt độ trở lực đường ống - ti’: Nhiệt độ thứ khỏi nồi thứ i, °C Ta chọn Δi’’’ = °C Theo công thức ta có: + Nhiệt độ thứ khỏi nồi t1’ = t2 + Δ1’’’ = 112.1 + = 113.1 °C + Nhiệt độ thứ khỏi nồi t2’ = tng + Δ2’’’ = 59,7+ = 60,7 °C Tương ứng với nhiệt độ tính xác định thứ nồi Tra bảng I.250, [3-315] kết hợp nội suy ta có: + Nồi 1: với t1’ = 1131 °C ta - Áp suất thứ : p1’ = 1,624 (at) + Nồi 2: với t2’ = 60,7 °C ta - Nhiệt lượng riêng: i1’ = 2700.96 (kJ/kg) - Nhiệt hóa hơi: r1’ = 2225,94(kJ/kg) - Áp suất thứ: p2’ = 0,209(at) - Nhiệt lượng riêng: t2’ = 2608,23 (kJ/kg) - Nhiệt hóa hơi: r2’ = 2355,5 (kJ/kg) Lập bảng tổng hợp số liệu 1: Hơi đốt Nồi Hơi thứ p’, at t’, °C i’, kJ/kg r’, kJ/kg x, % p, at T, °C i, kJ/kg r, kJ/kg 151,1 2754 2117 1,624 113,1 2700,96 2225,9 8,07 1,57 112,1 2701,5 2228,5 0.209 60.7 2608,23 2355,5 22.3 7.Tính tổn thất nhiệt độ nồi 7.1/Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh tăng cao Δi’’ Cơng thức tính: Δi’’ = ttbi – ti’ (°C) Áp suất thủy tĩnh lớp khối chất lỏng cần cô đặc tính theo cơng thức: 𝐻 2 𝑝𝑡𝑏𝑖 = 𝑝𝑖′ + [ (ℎ1 + ) × 𝜌𝑑𝑑𝑠 × 𝑔], N/m2 Trong đó: - pi’: áp suất thứ mặt thoáng dung dịch, at - h1: Chiều cao lớp dung dịch sôi kể từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng dung dịch Chọn h1 = 0,5m - H: Chiều cao ống truyền nhiệt H = 3m - ρdds: Khối lượng riêng dung dịch sôi, [kg/m3] Do khối lượng riêng dung dịch sôi sấp xỉ khối lượng riêng dung dịch 20°C nên ta tra khối lượng riêng 20°C - g: Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 Nồi 1: p1’ = 1.624 (at) Tra bảng I.57, [3-45] với x1 = 8,07% có ρdd1 = 1056,3 kg/m3 ( nhiệt độ thường 20°C) Thay vào phương trình ta có: 1056,3 ×9,81 9,81×104 ×2 𝑝𝑡𝑏1 = 1,624 + [(0,5+ ) × ] = 1,73 [at] Tra bảng I.251, [3-314] nội suy với ptb1 = 1,73 at ta có ttb1 = 115.04°C Δ1’’ = ttb1 – t1’ =115,04-113,1 = 1,94 (°C) Nồi 2: p2’ = 0,209 (at) Tra bảng I.57,[3-45] ta có x2 = 22,3 % có ρdd2 = 1166,5 kg/m3 ( nhiệt độ thường 20°C) Thay vào phương trình ta có: 1166,5×9,81 9,81×104 ×2 𝑝𝑡𝑏2 = 0,209 + [(0,5+ ) × ] = 0,326 [at] Tra bảng I.251, [3-314] nội suy với ptb2 = 0,326 at ta có ttb1 = 70,51 °C Δ2’’ = ttb2 – t2’ = 70,51 – 69,7 = 9,81 [ °C] 7.2.Tổn thất nhiệt độ nồng độ Δi’: dùng phương pháp Tysenco Theo công thức [4-59]: ∆′𝑖 = 𝑓 ∆′0 = 16,2 × 𝑇𝑠𝑖 𝑟𝑖 ′ × ∆𝑜 ′ , [ °C] Trong - Δ0’: Tổn thất nhiệt độ nhiệt độ sôi dung dịch lớn nhiệt độ sôi dung môi nồng độ định áp suất khí - ri’: Ẩn nhiệt hóa dung mơi ngun chất áp suất làm việc, [ J/kg] - Tsi: Nhiệt độ sôi dung môi nguyên chất áp suất, [ °K] Với nồi ta có: Ts1 = (t’1 + 273) = 113.1 + 273 = 383.1 [K] Tra bảng VI.2 [4-66] nội suy với nồng độ dung dịch x1 = 8,07% ta Δ01’ = 1,5°C 𝛥1 ′ = 16,2 × 383.12 2225,94×103 × 1,5 = 1,62 [ ̊C] Với nồi ta có: Ts2 = (t2’ + 273) = 70,51 + 273 = 343,51 [ °K] Tra bảng VI.2, [4-66] nội suy với nồng độ dung dịch x2 = 22,3% ta Δ02’ = 5,74 °C 2.4 Chiều dày nắp buồng bốc: Chiều dày đáy nắp phịng bốc tính theo cơng thức (XIII.47 [4-385]): S= Dtr p D tr + C ,m 3,8. bk k h − p 2hb Điều kiện: D k tr 2,5 0, 2hb [4-385] Trong - Pb: Áp suất buồng bốc Pb = 1,624.9,81.104 = 15,93.104 (N/m2) - Dtr: Là đường kính buồng bốc, Dtr= 1,6 m - hb: Chiều cao phần lồi đáy Theo bảng XIII.10 [4-382] Dtr = 1,6 m nên hb = 400 mm - φh: Hệ số bền hàn mối hàn hướng tâm, φh = 0,95 - σbk: Ứng suất cho phép vật liệu - k: Hệ số bền đáy, xác định theo công thức k = − d (CT XIII.48 Dtr [4-385]) - C: Hệ số bổ sung Lấy C = 1,8 mm - d: Đường kính lỗ, tính theo đáy buồng bốc có cửa tháo dung dịch: dtr = V (m) 0, 785. Trong đó: - ω: Là vận tốc thích hợp thứ => lấy ω = 40 (m/s) - V: Lưu lượng thứ khỏi nồi 1, V = 𝑉= Do đó: => k = − Ta có: 7420,83 3600.0,831 = 2,48(m3/s) 𝑑𝑡𝑟 = √ 0,281 2,48 0,785.40 = 0,281 (m) = 0,719 0,719 0,6 = 1,2 < 1,6.103 2.400 = ≤ 2,5 W1 (m3/h) + C: hệ số bổ xúng, C = 1,8mm + P: áp suất buồng bốc, P =1,624.9,81 104 = 15,93.104(N/𝑚2 ) Vì 𝜎𝑏𝑘 𝜑.𝑘 𝑃𝑏 = 132.106 0,95 15,93.104 = 787 > 50 nên bỏ qua Pb mẫu Thay số: 𝑆= 1,6.15,93.104 1,6 3,8.132.106 0,719.0,95 2.0,4 + 𝐶 = 1,48.10−3 + 𝐶 (m) =>S-C=1,48mm thêm 2mm vào công thức hay S = 1,48+1,6=3,08mm Chọn S=6mm Kiểm tra ứng suất thử thủy lực: D 2tr + 2hb ( S − C ) P0 = c (XIII.49 [4-387]) 7, 6.k h hb ( S − C ) 1, P0 = 1,5P = 1,5.15,93.104 = 23,895.104 (N/m2) Ta có: 𝜎= [1,62 +2.0,4.(6−3,6).10−3 ].23,895.104 7,6.0,719.0,95.0,4.(6−3,6).10−3 = 123.106 < 220.106 1,2 = 183.106 Vậy S = 6mm 2.5 Tra bích để lắp vào thân buồng bốc: Tra bảng XIII.27 ,[4-417] Kiểu bích Kích thước nối Py.10-6 (N/m2) 0,3 Dy (mm) 1600 D (mm) Db (mm) D1 (mm) D0 (mm) 1750 1700 1660 1613 Bulơng db (mm) Z(cái) H(mm) M24 40 35 3.Tính số chi tiết khác: 3.1Tính đường kính ống nối dẫn hơi, dung dịch vào thiết bị: 3.1.1.Ống dẫn đốt vào: Đường kính ống dẫn đốt vào tính theo cơng thức: dtr = V (m) 0, 785. Trong đó: - ω: Là vận tốc thích hợp đốt ống Chọn ω = 30(m/s) - V: Lưu lượng đốt cháy ống, V = D (m3/h) - D: Lượng đốt vào nồi 1, D = 8182,13 (kg/h) - ρ: Khối lượng riêng đốt, ρ = 2,614 (kg/𝑚3 ) 𝑉= Do 8182,13 3600.2,164 𝐷=√ = 0,869 (m3/s) 0,869 0,785.30 = 0,192 (m) Quy chuẩn dtr = 200 mm Tra bảng XIII.26, [4-413] bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị ống dẫn Ống Pb.10-6 (N/𝑚2 ) 0,6 𝐷𝑦 (mm) 200 Kiểu bích Kích thước nối 𝐷𝑛 (mm) D (mm) 𝐷𝛿 (mm) 𝐷1 (mm) 219 290 255 232 Bulông 𝑑𝑏 (mm) Z(cái) H(mm) M16 22 Tra bảng XIII.32 [4-434] lấy chiều dài ống L = 130 mm 3.1.2.Ống dẫn dung dịch vào: Đường kính ống dẫn đốt vào tính theo cơng thức: dtr = V (m) 0, 785. Trong đó: - ω: Là vận tốc thích hợp dung dịch đầu ống => lấy ω = 1,5(m/s) - V: Lưu lượng lỏng chảy ống, V = G (m3/h) - G: Lượng dung dịch đầu vào , G = 19440 (kg/h) - ρ: Khối lượng riêng dung dịch đầu, ρ = 19440 𝑉 = 1033,9 Do đó: 3600 1033,9 (kg/𝑚3 ) = 10,44.10−3 (m3/s) 𝑑𝑡𝑟 = √ 10,44.10−3 0,785.1,5 = 0,94 (m) Quy chuẩn dtr = 100 mm Tra bảng XIII.26, [2-413] bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị ống dẫn Ống 𝑃𝑏 10−6 (N/𝑚2 ) 0,25 𝐷𝑦 (mm) 100 Kiểu bích Kích thước nối 𝐷𝑛 (mm) D (mm) 𝐷𝛿 (mm) 𝐷1 (mm) 108 205 170 148 Bulông 𝑑𝑏 (mm) Z(cái) H(mm) M16 14 Tra bảng XIII.32 [4-434] lấy chiều dài ống L = 120 mm 3.1.3 Ống dẫn thứ ra: Đã tính phần buồng bốc d = 0,281m Quy chuẩn d = 300mm Tra bảng XIII.26,[2-413] bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị ống dẫn Ống Pb.10-6 (N/𝑚2 ) 0,25 𝐷𝑦 (mm) 300 Kiểu bích Kích thước nối 𝐷𝑛 (mm) D (mm) 𝐷𝛿 (mm) 𝐷1 (mm) 325 435 395 365 Tra bảng XIII.32 [4-434] lấy chiều dài ống L = 140 mm Bulông 𝑑𝑏 (mm) Z(cái) H(mm) M20 12 22 3.1.4.Ống dẫn dung dịch Đã tính phần buồng đốt d = 0,0651m Quy chuẩn d = 70mm Tra bảng XIII.26, [2-413] bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị ống dẫn Ống Pb.10-6 (N/𝑚2 ) 0,25 𝐷𝑦 (mm) 70 Kiểu bích Kích thước nối 𝐷𝑛 (mm) D (mm) 𝐷𝛿 (mm) 𝐷1 (mm) 76 160 130 110 Bulông 𝑑𝑏 (mm) Z(cái) H(mm) M12 14 Tra bảng XIII.32 [4-434] lấy chiều dài ống L = 110 mm 3.1.5.Ống tháo nước ngưng: 𝑉= 𝐷 𝜌𝑛𝑐1 D=8182,13 kg/h Png=0,2at Tra bảng I.251,[3-314]: ρnc1=128,3 kg/m3 Chọn ω= m/s Thay số: dtr = √ 8182,13 128,3.3600.0,785.1 =0,15m Chọn dtr=150mm Tra bảng XIII.26, [2-413] bích liền kim loại đen để nối phận thiết bị ống dẫn Ống 𝑃𝑏 10−6 (N/𝑚2 ) 0,25 𝐷𝑦 (mm) 150 Kiểu bích Kích thước nối 𝐷𝑛 (mm) D (mm) 𝐷𝛿 (mm) 𝐷1 (mm) 159 260 225 202 Bulông 𝑑𝑏 (mm) Z(cái) H(mm) M16 16 Tra bảng XIII.32 ,[4-434] lấy chiều dài ống L = 130 mm 3.3 Tính chọn tai treo 3.3.1.Tính Gnk • Khối lượng đáy buồng đốt nắp buồng bốc: Tra bảng XIII.11 [4-384] chiều dày khối lượng đáy elip có gờ: 𝐷𝑡𝑟 = 1400(mm) , S = 8(mm), ℎ𝑏 = 350(mm) ta 𝑚1 = 142.1,01=143,42kg 𝐷𝑡𝑟 = 1600(mm) , S = 6(mm), ℎ𝑏 = 400(mm) ta 𝑚2 = 137.1,01=138,37kg • Khối lượng thân buồng đốt: 𝑚3 = 𝜌.V (kg) Trong đó: 𝜌: khối lượng riêng thép X18H10T, 𝜌 = 7900 (kg/𝑚3 ) 𝜋 V: thể tích thân buồng đốt, V = H .(𝐷 𝑛 - 𝐷 𝑡𝑟 ) (𝑚3 ) H: chiều cao buồng đốt, H = 3m 𝐷𝑡𝑟 : đường kính buồng đốt, 𝐷𝑡𝑟 = 1,4m 𝐷𝑛 : đường kính ngồi buồng đốt, 𝐷𝑛 = 𝐷𝑡𝑟 + 2.S = 1,4 + 2.0,05 = 1,41m V = 3.0,785.(1,412 - 1,42 ) = 0,066 (𝑚3 ) Vậy m3 = 7900.0,066=521,4(kg) • Khối lượng thân buồng bốc: 𝑚4 = 𝜌.V (kg) Trong đó: 𝜌: khối lượng riêng thép X18H10T, 𝜌 = 900 (kg/𝑚3 ) 𝜋 V: thể tích thân buồng đốt, V = H .(𝐷 𝑛 - 𝐷 𝑡𝑟 ) (𝑚3 ) H: chiều cao buồng bốc, H=2,75m 𝐷𝑡𝑟 : đường kính buồng bốc, 𝐷𝑡𝑟 = 1,6m 𝐷𝑛 : đường kính ngồi buồng đốt, 𝐷𝑛 = 𝐷𝑡𝑟 + 2.S = 1,6 + 2.0,05 = 1,61m V = 2,75.0,785.(1,612 - 1,62 ) = 0,069 (𝑚3 ) Vậy m4 = 7900.0,069=545,1(kg) • Khối lượng bích ghép lắp vào thân buồng đốt: 𝑚5 = 4.𝜌.V (kg) Trong đó: 𝜌 = 7900 (kg/𝑚3 ) 𝜋 V = h .(𝐷 - 𝐷 – z.𝑑 𝑏 ) (𝑚3 ) V = 0,035.0,785.(1,552 - 1,4132 – 40.0,0242 )=0,0105 m3 Vậy 𝑚5 = 4.7900.0,0105 = 331,8 kg • Khối lượng bích ghép thân buồng bốc với nắp buồng bốc m6= 2.ρ.V (kg) Trong đó: - ρ: khối lượng riêng thép X18H10T , ρ = 7900 (kg/m3) - V = h .(D − D − z.d 2b ) (m3) V = 0,035.0,785.(1,752–1,6132– 40.0,0242) = 0,012 (m3) Vậy m6= 2.0,012 7900 = 189,6 (kg) • Khối lượng hai lưới đỡ ống: m7 = 2.ρ.V (kg) Trong - ρ: khối lượng riêng thép X18H10T, ρ = 7900 (kg/m3) - V = S ( D − n.d n ) (m3) S: chiều dày lưới đỡ ống, S = 0,012(m) D: đường kính thân buồng đốt, D = 1,4(m) n: số ống truyền nhiệt, n = 439(ống) dn: đường kính ngồi ống truyền nhiệt, dn= 0,038(m) Thay vào ta có: V = 0,012.0,785.(1,42 –439.0,0382) (m3) = 0,0125 (m3) Vậy m7 = 0,0125.7900 = 197,5 (kg) • Khối lượng ống truyền nhiệt m8= n.ρ.V (kg) Trong đó: - ρ: khối lượng riêng thép X18H10T, ρ = 7900 (kg/m3) - n: số ống truyền nhiệt, n = 439(ống) 𝜋 - V = h .(𝑑 𝑛 - 𝑑 𝑡𝑟 ) (𝑚3 ) h: chiều cao ống truyền nhiệt, h = 3(m) dn: đường kính ngồi ống truyền nhiệt, dn = 0,038(m) dtr: đường kính ống truyền nhiệt, dtr = 0,034(m) Thay vào ta có: V = 3.0,785.(0,0382 -0,0342) = 6,78.10−4 (m3) Vậy m8 = 439.6,78 10−4 7900 =2351,37 (kg) • Khối lượng phần nón cụt nối ống tuần hoàn thân buồng bốc: m9 = ρ.V (kg) Trong đó: - ρ: khối lượng riêng thép X18H10T, ρ = 7900 (kg/m3) - V = h .( D n − D 2tr ) (m3) Dtr: đường kính phần nón cụt, Dtr = Dtrbb + Dtrbd 1,6+1,4 = = 1,5(m) 2 Dn: đường kính ngồi phần nón cụt, Dn = Dnbb + Dnbd 1,61+1,41 = = 1,51(m) 2 H: chiều cao phần nón cụt, chọn h = 0,2(m) Thay vào ta có: V = 0,2.0,785.(1,512 – 1,52) = 4,73.10-3 (m3) Vậy m9 = 7900 4,73.10-3 = 37,367(kg) Vậy tổng khối lượng nồi chưa tính bu lơng, đai ốc là: Gnk = g mi (N) i =1 G: gia tốc trọng trường, g = 9,81(m/s2) Gnk = g mi = m1+m2+m3+m4+m5+m6+m7+m8+m9 i =1 =143,42+138,37+521,4+545,1+331,8+189,6+197,5+2351,37+37,367 = 4455,927(kg) Vậy Gnk = 9,81,.4455,927 = 43712,64(N) 3.3.2 Tính Gnd Thể tích khơng gian nồi: V= (D 2trbb hb + D 2trbd hd + D 2trtb hnc ) (m3) Trong đó: - hb: chiều cao buồng bốc, hb = 2,75(m) - Dtrbb: đường kính buồng bốc, Dtrbb = 1,6(m) - hd: chiều cao buồng đốt, hd = 3(m) - Dtrbd: đường kính buồng đốt, Dtrbd = 1,4(m) - hnc: chiều cao phần nón cụt nối, hb = 0,2(m) - Dtrtb: đường kính trung bình nón cụt nối, Dtrtb = 1,5(m) Thay vào ta có: V = 0,785.(1,62.2,75+1,42.3+1,52.0,2) = 10,495 (m3) Khối lượng nước chứa đầy nồi là: Gnd = g.ρ.V = 9,81.1000.10,495 = 102955,95(N) Khối lượng nồi thử thủy lực là: Gtl = Gnk + Gnd = 43712,64+ 102955,95= 146668,59(N) Ta chọn số tai treo tải trọng tai treo phải chịu là: G= 146668,59 Gtl = = 36667,15 (N) 4 Chọn tai treo: Tra bảng XIII.36 tai treo thiết bị thẳng đứng [4-438] Tải trọng cho phép tai treo G.10-4, N 4,0 Bề mặt đỡ F.104(m2) 297 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10-6(N) 1,34 L 190 B 160 B1 170 mm H 280 S 10 L 80 A 25 D 30 Khối lượng tai treo, kg 7,35 3.3.3/ Chọn kính quan sát Ta chọn kính quan sát có áp suất làm việc p