Thiết kế tháp mâm chóp họat động liên tục để chưng cất hỗn hợp Etanol – Nước ở áp suất thường.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO  BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÁC Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CƠNG NGHỆ THỰC PHẨM (Từ ngày 5/10/2020-6/1/2021) GVHD: PGS.TS Vũ Bá Minh SVTH: TP.Hồ Chí Minh – tháng 10/2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM -oOo - NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ MÁY VÀ THIẾT BỊ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Bá Minh Họ tên sinh viên thực hiện: MSSV Đầu đề đồ án: Thiết kế tháp mâm chóp họat động liên tục để chưng cất hỗn hợp Etanol – Nước áp suất thường Số liệu ban đầu: 1) Năng suất ngun liệu: 2.000 lít/h 2) Nhập liệu có nồng độ ruợu 20% mol Etanol 3) Nồng độ sản phẩm đỉnh 85% mol Etanol 4) Tỷ lệ thu hồi rượu 97% 5) Các số liệu khác tự chọn Nội dung phần thuyết minh tính tóan: 1) Tổng quan sản phẩm loại tháp chưng cất, thiết bị trao đổi nhiệt ngưng tụ 2) Đề nghị qui trình chưng cât 3) Tính cân vật chất-năng lượng 4) Tính số mâm thực tế tháp chưng cất 5) Tính tốn cấu tạo tháp chưng cất 6) Lập bảng tính khối lượng vật tư chi phí chế tạo tháp 7) Kết luận Các vẽ đồ thị:  01 vẽ qui trình khổ A1 (bản khổ A4 kẹp tập thuyết minh)  01 vẽ cấu tạo tháp chưng cất khổ A1 Ngày giao đồ án: 05/10/2020 Ngày hòan thành đồ án: 01/2021 Ngày bảo vệ hay chấm: theo thông báo môn Ngày 05/10/2020 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) VŨ BÁ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM -oOo NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Bá Minh Họ tên sinh viên thực hiện: MSSV Tên đồ án: Thiết kế tháp mâm xuyên lỗ họat động liên tục để chưng cất hỗn hợp Etanol – Nước áp suất thường Nhận xét nội dung phần thuyết minh: Nhận xét vẽ thiết kế: Nhận xét trình thực thiết kế sinh viên (kỹ năng, thái độ): Điểm số: 1……………………………………………… Điểm: ………………… 2……………………………………………… Điểm: ………………… Kết luận (cho phép bảo vệ/khơng cho phép bảo vệ): TP Hồ Chí Minh, 06 tháng 01 năm 2021 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN PGS.TS Vũ Bá Minh LỜI MỞ ĐẦU Trong thời buổi cơng nghiệp hóa, đại hóa ngày nay, hóa học chiếm phần quan khơng thể thiếu ngành cơng nghiệp từ hóa dầu, hóa dược, hóa mỹ phẩm đến hóa phân tử, hóa thực phẩm…giúp đóng góp phần quan trọng phát triển không ngừng xã hội Hiện nay, nhiều ngành sản suất hóa học sử dụng sản phẩm hóa học, nhu cầu sử dụng nguyên liệu sản phẩm có độ tinh khiết cao ngày gia tăng để giúp có sản phẩm sau chất lượng Ngày nay, phương pháp sử dụng để nâng cao độ tinh khiết: trích ly, chưng cất, đặc, hấp thu… Tùy theo đặc tính yêu cầu sản phẩm mà ta có lựa chọn phương pháp thích hợp Đối với hệ Etanol Nước cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho Etanol Đồ án mơn học Q trình Thiết bị mơn học mang tính tổng hợp q trình học tập kỹ sư hố thực phẩm tương lai Môn học giúp sinh viên giải nhiệm vụ tính tốn cụ thể về: u cầu công nghệ, kết cấu, giá thành thiết bị sản xuất hoá chất - thực phẩm rèn luyện cho sinh viên khả tính tốn tư logic Đây bước để sinh viên vận dụng kiến thức học nhiều môn học vào giải vấn đề kỹ thuật thực tế cách hiệu Nhiệm vụ đồ án môn học thiết kế tháp chưng cất hệ Etanol Nước hoạt động liên tục với nâng suất sản phẩm đỉnh : 2000 lít/h, nhập liệu có nồng độ rượu 20% mol ethanol, thu sản phẩm đỉnh có nồng độ 85% mol etanol với độ thu hồi etanol 97% Nhóm em chân thành cảm ơn thầy TS Vũ Bá Minh, giúp nhóm em hồn thành đồ án Tuy nhiên, thời gian thực đồ án có hạn, q trình hồn thành đồ án khơng thể khơng có sai sót, em mong q thầy đóng góp ý kiến, dẫn để chúng em hồn thiện tốt hoàn thành thật tốt đồ án MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan sản phẩm .9 1.1.1 Ethanol .9 1.1.2 Nước 10 1.1.3 Hỗn hợp Ethanol – Nước: 10 1.2 Phương pháp thiết bị chưng cất 11 1.2.1 Phương pháp chưng cất .11 1.2.2 Thiết bị chưng cất: .12 1.3 Công nghệ chưng cất Ethanol-Nước: 13 CHƯƠNG : ĐỀ NGHỊ QUY TRÌNH CHƯNG CẤT 13 2.1 Sơ đồ nguyên liệu .13 2.2 Sơ đồ quy trình chưng cất Ethanol – Nước 14 CHƯƠNG 3: TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT – NĂNG LƯỢNG .17 3.1 Các thông số ban đầu .17 3.2 Cân vật chất .17 3.2.1 Xác định số lượng sản phẩm đỉnh sản phẩm đáy thu được, suất lượng mol dòng pha .17 3.2.2 Xác định tỉ số hoàn lưu làm việc 18 3.3 Cân lượng 24 3.3.1 Cân nhiệt lượng thiết bị đun nóng dịng nhập liệu 24 3.3.3 Cân nhiệt lượng thiết bị ngưng tụ .28 3.3.4 Cân nhiệt lượng thiết bị làm lạnh 29 CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 31 4.1 Chọn bích chọn vịng đệm .47 4.1.1 Bích đệm để nối bít kín thiết bị : 47 4.1.2 Bích để nối ống dẫn .47 4.2 Chân đỡ tai treo 51 4.2.1 Tính khối lượng toàn tháp: 51 4.2.2 Chọn chân đỡ: 55 4.3 Tính lớp cách nhiệt 56 CHƯƠNG TÍNH THIẾT BỊ PHỤ 57 5.1 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 57 5.1.1 Hiệu số nhiệt trung bình hai lưu thể 57 5.1.2 Xác định thông số dịng nhập liệu theo nhiệt độ trung bình 57 5.1.3 Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng dịng nhập liệu .58 5.1.4 Khối lượng nước bão hòa dùng để trao đổi nhiệt 58 5.1.5 Tính hệ số cấp nhiệt nước bão hòa 58 5.1.6 Xác định chế độ chảy dòng nhập liệu ống 59 5.1.7 Tính hệ số cấp nhiệt dịng nhập liệu ống 60 5.1.8 Tính tổng trở thành ống 60 5.1.9 Nhiệt tải riêng phía dịng nhập liệu 61 5.1.10.Tính nhiệt tải trung bình 61 5.1.11 Xác định hệ số truyền nhiệt K 61 5.1.12 Bề mặt truyền nhiệt 62 5.1.13 Tính đường kính thiết bị 62 5.1.14 Kiểm tra lại vận tốc chuẩn số Re 62 5.2 Tính bơm thùng cao vị 63 5.2.1 Các trở lực 63 5.2.2 Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu 73 5.2.3 Tính chọn bơm 74 CHƯƠNG 6: LẬP BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG VẬT TƯ VÀ CHI PHÍ CHẾ TẠO THÁP .76 6.1 Tính sơ giá thành thiết bị 76 6.2 Tổng số tiền .77 CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN 78 DANH MỤC HÌ Hình 1 Cấu trúc phân tử Ethhanol 11 Y Hình Đồ thị đường cân Aceton – Nước .15 Hình 2 Sơ đồ quy trình 17 Hình Đồ thị cân lỏng x – y hệ Ethanol – nước .21 Hình Đồ thị biểu diễn quan hệ R N(R+1) .22 Hình 3 Đồ thị số mâm lý thuyết 24 Hình Diện tích bề mặt 48 Hình Bề mặt đỡ 56 Hình Chân đỡ 57 DANH MỤC BẢ Bảng 1 Thành phần lỏng (x) – (y) 12 Bảng So sánh ưu nhược điểm loại tháp 14 Y Bảng 1.Thành phần cân lỏng (x), (y) , ( Acetone – Nước ) .15 Bảng Số liệu cân lỏng hệ Ethanol – nước .20 Bảng Bảng quan hệ số hồi lưu thích hợp với Ni 22 Bảng 3 Tính tốn cân vật chất thiết bị chưng cất mâm chóp .25 Bảng Bảng Bảng Bảng 4 4 Kích thước bulong 52 Kích thước bề mặt 53 Kích thước tai treo 57 Chân thép thiết bị thẳng đứng 58 Bảng Bảng Bảng Bảng 6 6 1.Tính tốn sơ độ giá thành thiết bị .79 Gía vật liệu .79 Gía bulong 79 Giá chi tiết khác 80 10 - ω1 tốc độ trung bình dịng nhập liệu ống dẫn từ thùng chứa đến thùng cao vị, m/s Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng (Công thức II.55, trang 377 [5] ) Trong đó: - λf hệ số ma sát - L chiều dài ống dẫn từ thùng chứa tới thùng cao vị, m Chọn L = 20m - dtđ đường kính tương đương ống, m dtđ = 0.08 m Tại nhiệt độ tf = 27 oC, tra bảng I.101, trang 91, [5] : - Độ nhớt nước: μN =0,853 x 10-3 N.s/m2 - Độ nhớt ethanol: μE = 1,053 x 10-3 N.s/m2 Độ nhớt dịng nhập liệu tính theo cơng thức I.12, trang 84 [5] : Chuẩn số Re: Vậy dòng nhập liệu chảy chế độ chảy độ Hệ số ma sát tính theo cơng thức II.64, trang 380 chảy độ: Trong đó, độ nhám tương đối: Vậy hệ số ma sát: = 0,0412 Vậy áp suất để khắc phục trở lực ma sát: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục (Công thức II.56, trang 377 [5] ) Trong đó: - Σξ tổng hệ số trở lực cục [5] chế độ - ξ1 hệ số trở lực khuỷu 90o độ khuỷu 30o tạo thành Chọn hệ số a/b = 1, tra bảng II.16, trang 397 [5] , ta có ξ1 = 0.3, có khủy 90o - ξ2 hệ số trở lực van tiêu chuẩn mở hoàn toàn theo bảng II.16, trang 397 [5] , ta có ξ2 = 4, có van Vậy tổng hệ số trở lực cục bộ: Vậy áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục là: Chiều cao cột chất lỏng tương ứng: Tính trở lực đường ống từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Trong đó: - GF suất hỗn hợp đầu (kg/h) - ρ khối lượng riêng dòng nhập liệu trước gia nhiệt (kg/m3) - dống dẫn đường kính ống dẫn dòng nhập liệu từ thùng chứa dung dịch đến thùng cao vị (m) Nhiệt độ dung dịch lúc đầu: t f = 27 oC Tại nhiệt độ này, tra bảng I.2, trang [5] : - Khối lượng riêng nước: ρN = 996,377 kg/m3 - Khối lượng riêng ethanol: ρE = 783,089kg/m3 Khối lượng riêng dung dịch hỗn hợp đầu trước gia nhiệt: = 944,905 kg/m3 Chọn đường kính ống dẫn dống dẫn = 0,08 m Vậy tốc độ dòng chảy từ thùng chứa đến thùng cao vị: Áp suất động học (tức áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dịng chảy khỏi ống dẫn (Cơng thức II.54, trang 377 [5] ) Trong đó: - ρF1 khối lượng riêng dòng nhập liệu trước gia nhiệt, kg/m3 - ω1 tốc độ trung bình dòng nhập liệu ống dẫn từ thùng chứa đến thùng cao vị, m/s Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng (Cơng thức II.55, trang 377 [5] ) Trong đó: - λf hệ số ma sát - L chiều dài ống dẫn từ thùng chứa tới thùng cao vị, m Chọn L = 12 m - dtđ đường kính tương đương ống, m dtđ = 0.08 m Tại nhiệt độ tf = 27 oC, tra bảng I.101, trang 91, [5] : - Độ nhớt nước: μN =0,853 x 10-3 N.s/m2 - Độ nhớt ethanol: μE = 1,053 x 10-3 N.s/m2 Độ nhớt dòng nhập liệu tính theo cơng thức I.12, trang 84 [5] : Chuẩn số Re: Vậy dòng nhập liệu chảy chế độ chảy độ Hệ số ma sát tính theo cơng thức II.64, trang 380 chảy q độ: Trong đó, độ nhám tương đối: Vậy hệ số ma sát: = 0,0412 Vậy áp suất để khắc phục trở lực ma sát: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục [5] chế độ (Công thức II.56, trang 377 [5] ) Trở lực cục qua đoạn ống gồm: - Trở lực đột thu từ thùng cao vị vào ống: Chọn đường kính thùng cao vị dcao vị = 0,8 m Ta có: Tra bảng II.16, trang 388 [5] , ta trở lực đột thu từ ống vào thùng cao vị ξ1 = 0,5 - Trở lực đột mở từ ống dẫn vào thiết bị gia nhiệt: Đường kính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Dtr = 0,3 m Đường kính ống dẫn dống dẫn = 0,08 m Ta có: - Trở lực van: Chọn van tiêu chuẩn mở hoàn toàn, tra bảng II.16, trang 397 [5] , ta trở lực van ξ3 = Ở có van - Trở lực khủyu 90o khuỷu 30o tạo thành: Chọn hệ số a/b = 1, tra bảng II.16, trang 397 [5] , ta có ξ4 = 0,3, có khủy 90o Vậy tổng trở lực cục từ thùng cao vị tới thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu: Vậy áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục là: Chiều cao cột chất lỏng tương ứng:  Tính trở lực đường ống từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu đến tháp Xác định tốc độ chảy từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu đến tháp Trong đó: - GF suất hỗn hợp đầu (kg/h) - ρ khối lượng riêng dòng nhập liệu sau gia nhiệt (kg/m 3) - dống dẫn đường kính ống dẫn dòng nhập liệu từ thiết bị gia nhiệt đến tháp (m) Chọn dống dẫn = 0,08 m Nhiệt độ dòng nhập liệu sau gia nhiệt: t F = 83,2 oC Tại nhiệt độ này, tra bảng I.2, trang [5] : - Khối lượng riêng nước: ρN = 969,94 kg/m3 - Khối lượng riêng ethanol: ρE = 733,044 kg/m3 Khối lượng riêng dòng nhập liệu sau gia nhiệt:  ρ = 911,055 kg/m3 Vậy tốc độ dòng chảy ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt đến tháp: Áp suất động học (tức áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dịng chảy khỏi ống dẫn (Cơng thức II.54, trang 377 [5] ) Trong đó: - ρ khối lượng riêng dòng nhập liệu sau gia nhiệt, kg/m3 - ω tốc độ trung bình dòng nhập liệu ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt đến tháp, m/s Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng (Cơng thức II.55, trang 377 [5] ) Trong đó: - λ hệ số ma sát - L chiều dài ống dẫn, m Chọn L = m - dtđ đường kính tương đương ống, m dtđ = 0,08 m Tại nhiệt độ tF = 83,2 oC, tra bảng I.101, trang 91, [5] : - Độ nhớt nước: μN = 0,343 x 10-3 N.s/m2 - Độ nhớt ethanol: μE = 0,415 x 10-3 N.s/m2 Độ nhớt dòng nhập liệu ống dẫn tính theo cơng thức I.12, trang 84 [5] : Chuẩn số Re: Vậy dòng nhập liệu chảy chế độ chảy xốy Hệ số ma sát tính theo cơng thức II.65, trang 380 [5] chế độ chảy xốy: Trong đó, Δ độ nhám tương đối: Chọn ống làm thép tráng kẽm mới, bình thường có m (tra bảng II.15, trang 381 [5] ) Vậy hệ số ma sát: Vậy áp suất để khắc phục trở lực ma sát: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục (Công thức II.56, trang 377 [5] ) Trong Σξ tổng hệ số trở lực cục Trở lực cục qua đoạn ống gồm: - Trở lực khuỷu 90o độ khuỷu 30o tạo thành: Chọn hệ số a/b = 1, tra bảng II.16, trang 397 [5] , ta có ξ1 = 0,3, có khủy 90o - Trở lực van: Đường kính ống dẫn dịng nhập liệu từ thiết bị gia nhiệt đến tháp 0,08 m Chọn van tiêu chuẩn mở hoàn toàn, tra bảng II.16, trang 397 ξ2 = 4, có van - Trở lực đột thu từ thiết bị gia nhiệt vào ống: Ta chọn ξ2 = 0,5 (tra bảng II.16, trang 397 Vậy hệ số trở lực cục bộ: [5] ) [5] , ta có Vậy áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục là: Chiều cao cột chất lỏng tương ứng:  Tính trở lực thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu Xác định tốc độ chảy dòng nhập liệu thiết bị gia nhiệt Trong đó: - QF lưu lượng hỗn hợp đầu (m3/s) - GF suất lượng hỗn hợp đầu (kg/h) - ρ khối lượng riêng dòng nhập liệu ống truyền nhiệt (kg/m3) - f tiết diện bề mặt truyền nhiệt (m2) Tiết diện bề mặt truyền nhiệt: Trong đó: - dtr đường kính ống truyền nhiệt (m) - n số ống thiết bị gia nhiệt, n = 37 ống - m số ngăn thiết bị, m = ngăn Tại nhiệt độ trung bình dịng nhập liệu: t tbF = 59.41 oC, tra bảng I.2, trang 9, [5] : - Khối lượng riêng nước: ρN = 983.43 kg/m3 - Khối lượng riêng ethanol: ρE =755 kg/m3 - Khối lượng riêng dịng nhập liệu tính theo cơng thức I.2, trang [5] :  ρF = 791,783 kg/m3 Vậy tốc độ dòng nhập liệu thiết bị gia nhiệt: Áp suất động học (Công thức II.54, trang 377 Trong đó: [5] ) - ρ khối lượng riêng dòng nhập liệu thiết bị gia nhiệt, kg/m3 - ω tốc độ trung bình dịng nhập liệu thiết bị gia nhiệt, m/s Áp suất để khắc phục trở lực ma sát dòng chảy ổn định ống thẳng (Công thức II.55, trang 377 [5] ) Trong đó: - λ hệ số ma sát - L chiều dài ống truyền nhiệt, L = 1,5 m - dtđ đường kính tương đương ống truyền nhiệt, m d tđ = dtr = 0.021 m Tại nhiệt độ trung bình dịng nhập liệu: ttbF = 59,41 oC, tra bảng I.101, trang 91, [5] : - Độ nhớt nước: μN =0.47 x 10-3 N.s/m2 - Độ nhớt ethanol: μE = 0.6 x 10-3 N.s/m2 Độ nhớt dịng nhập liệu tính theo công thức I.12, trang 8, [5] : μ = 5,17 x 10-4 N.s/m2 Chuẩn số Re: Vậy dòng nhập liệu chảy chế độ chảy xoáy Hệ số ma sát tính theo cơng thức II.65, trang 380 [5] chế độ chảy xốy: Trong đó, Δ độ nhám tương đối: Chọn ống làm thép tráng kẽm mới, bình thường có m (tra bảng II.15, trang 381 [5] ) Vậy hệ số ma sát: Vậy áp suất để khắc phục trở lực ma sát: Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục (Công thức II.56, trang 377 [5] ) Trong Σξ tổng hệ số trở lực cục Dòng chất lỏng chảy qua thiết bị gia nhiệt phải qua ngăn, chia ngăn nên có đột mở, đột thu 12 lần đổi chiều 90 o chất lỏng chảy từ ngăn sang ngăn khác Tiết diện cửa vào thiết bị: Trong đó, dtr đường kính ống truyền nhiệt, m Tiết diện khoảng trống hai đầu thiết bị gia nhiệt ngăn: Trong đó: - Dtr đường kính thiết bị gia nhiệt, m - m số ngăn m = ngăn Tiết diện ống truyền nhiệt ngăn: Khi chất lỏng chảy vào khoảng trống ngăn (đột mở): Khi chất lỏng chảy từ khoảng trống vào ngăn (đột thu): Nội suy theo bảng II.16, trang 388 [5] , ta có Khi chất lỏng chảy từ ngăn khoảng trống (đột mở): Khi chất lỏng chảy khỏi thiết bị (đột thu): Nội suy theo bảng II.16, trang 388 [5] , ta có Khi chất lỏng chảy từ ngăn sang ngăn kia, sử dụng ống khuỷu 180o Theo bảng II.16, trang 394 [5] , ta chọn a/b = 0,25, ta có Vậy hệ số trở lực cục bộ: Vậy áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục là: Tính trở lực thủy tĩnh Trong đó, H chiều dài ống truyền nhiệt, m H = 1.5 m Chiều cao cột chất lỏng tương ứng: 5.2.2 Tính chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu Theo phương trình becnuli cho mặt cắt 1-1 2-2 so với mặt cắt chuẩn 0-0 Coi chất lỏng chảy hết từ thùng cao vị (mặt cắt 1-1) Do đường kính thùng lớn so với đường kính ống dẫn liệu lên coi vận tốc mặt thoáng thùng ω1 = Trong đó: - ρ1 khối lượng riêng hỗn hợp đầu 27 oC Khối lượng riêng Nước Ethanol bảng I.2, trang [5] , theo tf = 27 oC Khối lượng riêng trung bình ρ1 = 944,905 (kg/m3) - ρ2 khối lượng riêng hỗn hợp t F = 83,2 oC  khối lượng riêng trung bình hỗn hợp là: ρ2 = 911,055 (kg/m3) - P1 áp suất mặt cắt 1-1, P1 = Pa = 9.81 x 104 N/m2 - P2 áp suất mặt cắt 2-2, P2 = P1 + ΔPL = 9.81 x 104 +12799,2 = 110899,2 N/m2 - ΔPL trở lực đoạn luyện (N/m2) ΔPL = 12799,2 N/m2 - 0,0092 + 0,05 + 1,608 = 1,6672 (m) Vậy Vậy thùng cao vị đặt cao ống tiếp liệu 3,493 m chất lỏng tự chảy 5.2.3 Tính chọn bơm Ta thiết kế bơm đặt sát mặt đất tức h h = chất lỏng tự chảy vào bơm Chiều cao đẩy bơm Hđ (m): Hđ = HC + (H1 – H2) + Hb + Trong đó: - HC chiều cao đoạn chưng HC = 2,32 m - Hb chiều cao bệ đặt tháp, Hb = m - - chiều cao đáy, chọn m Vậy Hđ = HC + (H1 – H2) + Hb + = 2,32 + 3,493 +1 + 0,5 = 7,313 (m) Áp suất toàn phần là: HTP = H` + H’ Trong đó, H’ tổn thất áp suất đường ống hút từ thùng chứa đến thùng cao vị Theo tính tốn phần trước H’ = 0,005 m Vậy áp suất toàn phần : (m) Công suất yêu cầu trục bơm là: (Cơng thức II.189, trang 439 ) [5] Trong đó: - Q suất bơm: - ρ khối lượng riêng hỗn hợp đầu vào (Kg/m3) - H áp suất toàn phần bơm (m) - η hiệu suất chung bơm: Trong đó: - η0 hiệu suất thể tích tính đến hao hụt chất lỏng từ P cao P thấp chất lỏng rò rỉ qua khe hở - ηtl hiệu suất thủy lực tính đến ma sát tạo dịng xốy bơm - ηck hiệu suất khí tính đến ma sát co khí bơm Yêu cầu chọn bơm phải suất cao liên tục ta chọn bơm li tâm Các thông số bơm li tâm là:  chọn  chọn  chọn Vậy Vậy công suất yêu cầu trục bơm là: Công suất động là: (Công thức II.190, trang 439 ) [5] Trong đó: - ηtr hiệu suất truyền động Chọn - ηđk hiệu suất động điện Chọn Vậy: Thông thường người ta chọn động điện có cơng suất lớn so với cơng suất tính tốn (lượng dự trữ dựa vào khả tải) (Công thức II.191, trang 439 ) [5] β hệ số dự trữ công suất, dựa vào bảng II.33, trang 440 [5] , ta chọn β=2 Vậy công suất hoạt động thực tế bơm là: CHƯƠNG 6: LẬP BẢNG TÍNH KHỐI LƯỢNG VẬT TƯ VÀ CHI PHÍ CHẾ TẠO THÁP 6.1 Tính sơ giá thành thiết bị Bảng 1.Tính toán sơ độ giá thành thiết bị Khối lượng vật liệu (Kg) Chi tiết Vỏ tháp Thép X18H10T 953,03 Thép CT3 Nắp-đáy 27,808 Mâm 292,226 Chóp 147,518 Ống 96,42 Ống chảy chuyền 4,924 Bích nối thân 272,263 Bích nối ống dẫn 24,16 Tổng 1521,926 296,423 Bảng Gía vật liệu Giá vật liệu Thành tiền ( Đồng/Kg) ( Đồng) Thép X18H10T 50000 76096300 Thép CT3 10000 2964230 Vật liệu Bảng Gía bulong Số lượng Thành tiền ( Con) (Đồng) 500 60 3000 M12 1000 204 204000 M16 2000 24 48000 M20 2500 20000 Bulông Đồng/con M10 Bảng Giá chi tiết khác Thành tiền Chi tiết khác Đồng/Đơnvị Đơn vị Kiếng thủy tinh 250000/m2 0.318 m2 80000 Ap kế 600000/cái 1200000 Nhiệt kế 150000/cái 600000 Lưu lượng kế 1000000/cái 1000000 0.44m3 1750000 Vật liệu cách 4000000/m3 ( Đồng) nhiệt 6.2 Tổng số tiền Tổng tiền vật tư chế tạo tháp thiết bị có liên quan đến họat động tháp: 83965530 (Đồng) Tiền gia công chế tạo lắp đặt (lấy 1,5 tiền vật tư): 125.948.295 (Đồng) Vậy giá thành tháp chưng: 209.913.825 (Đồng) CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN Các vấn đề thiết kế: Thiết kế tháp chưng cất Etanol – Nước tương đối hoàn chỉnh biết trước suất, nồng độ nhập liệu nồng độ sản phẩm đỉnh,đáy Tính tốn tương đối chi tiết q trình làm việc thiết bị khả chịu bền thiết bị tính ăn mịn học hố học, điều kiện làm việc thiết bị Sơ tính chi phí đầu tư ban đầu cho tháp chưng cất Đặc tính kỹ thuật thiết bị chưng cất thiết kế ứng với thông số cho ban đầu: + Tỉ số hồn lưu thích hợp: R = 1,366 + Số mâm chưng cất thực tế: 37 mâm + Đường kính tháp chưng cất: 600 mm + Đường kính chóp: 74 mm + Bề dày mâm: mm + Trở lực toàn tháp: 14932,4 (N/m2) + Khoảng cách hai mâm: 400 mm + Chiều cao tháp: 16 m + Thân – đáy – nắp làm thép X18H10T, có bề dày: mm + Bích ghép thân – đáy – nắp làm thép CT3, loại bích liền khơng cổ + Bích ghép ống dẫn làm thép CT3, loại bích liền khơng cổ ... thước tháp : đường kính tháp chiều cao tháp tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí tháp độ tinh khiết sản phẩm Ta khảo sát loại tháp chưng cất thường dùng tháp mâm tháp chêm  Tháp mâm: thân tháp. .. HỌC THIẾT KẾ MÁY VÀ THIẾT BỊ Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Vũ Bá Minh Họ tên sinh viên thực hiện: MSSV Đầu đề đồ án: Thiết kế tháp mâm chóp họat động liên tục để chưng cất hỗn hợp Etanol – Nước áp. .. đáy tháp: chưng cất hỗn hợp nhập kiệu thu nước đáy tháp chưng cất, cấu tử cịn lại đễ bay ta sử dụng nước để cấp nhiệt trực tiếp cho đáy tháp  Sử dụng nồi đun để cấp nhiệt cho tháp chưng cất: