YÙ nghóa Cường độ dòng nhiệt Khối lượng phân tử đường saccharose Khối lượng phân tử nước Khối lượng phân tử trung bình của dung dịch đường mía Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt AÅn nhie[r]
(1)CHÖÔNG Toång quan 1.1.NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN - Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri nồi, xuôi chiều với các thông số sau : Thiết bị cô đặc dạng ống dài thẳng đứng Naêng suaát saûn phaåm: 3000 kg/h Nồng độ nhập liệu: 10 % Nồng độ sản phẩm : 45% Aùp suất đốt: at Aùp suất thứ thiết bị ngưng tụ: 0.2 at Các thông số khác tự chọn 1.2 LỰAC CHỌN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1.2.1.Khaùi quaùt veà coâ ñaëc Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ chất rắn hoà tan dung dịch cách tách phần dung môi dạng hay kết tinh chất tan Quá trình cô đặc thường dùng phổ biến công nghiệp với mục đích làm tăng nồng độ các dung dịch loãng, để tách các chất rắn hoà tan Quá trình cô đặc bốc có đặc điểm sau: + thường tiến hành các áp suất khác Khi làm việc áp suất thường ( áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị hở, còn làm việc áp suất khác (ví dụ áp suất chân không) người ta duøng thieát bò kín + có thể tiến hành hệ thống cô đặc nồi nhiều nồi, có thể làm việc liên tục gián đoạn, xuôi chiều hay ngược chiều + thường tiến hành trạng thái sôi, nghĩa là áp suất riêng phần dung môi treân beà maët dung dòch baèng aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò 1.2.2 Phân loại thiết bị cô đặc Có nhiều cách phân loại thường phân loại thành nhóm sau: Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên → dùng để cô đặc các dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn tự nhiên dung dịch dẽ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng → dùng cho các dung dịch khá sệt, có độ nhớt khá cao, giảm bám cặn hay kết tinh phần trên bề mặt truyền nhiệt (2) Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng → cho pheùp dung dòch chaûy thaønh maøng qua bề mặt truyền nhiệt lần để tránh tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính số thành phaàn cuûa dung dòch ⇒ Tuyø vaøo moät soá tính chaát cuûa dung dòch, tính hieäu quaû cuõng nhö maët baèng maø coù theå thiết kế buồng đốt hay ngoài cho thiết bị cô đặc 1.2.3 Khaùi quaùt veà nguyeân lieäu Sơri (Barbados), tên khoa học Malpighia glaboa, thuộc họ Malpighiacea, là thứ trái nhỏ, có khía, tròn, màu đỏ (khi chín) và có hương vị đặc trưng Trước đến sơ ri dùng để ăn số trái cây khác, tính chất mềm, dễ dập nên phải thường ăn Ngày nay, sau phân tích thành phần các chất có trái sơ ri, người ta phát nó có hàm lượng vitamin cao(đặc biệt là vitamin C), khoáng, đạm…Điều đó có nghĩa là sơ ri có giá trị cao việc chế biến số thức uống: rược vang, nước trái cây có hàm lượng đường vừa đủ, thêm số vitamin và khoáng chất… Thành phần tính cho 100g ăn Đườn g (g) 8.0 Chaát đạm (g) 0.67 Nước (g) 91.0 Vitamin (mg) C 3.00 B1 0.02 B2 0.03 Caroten (mg) B3 0.27 500 Chất khoáng (mg) Ca 13 Mg 11 K 127 Fe 0.69 1.2.4 Lựa chọn thiết bị cô đặc Chọn thiết bị cô đặc chảy màng, ống dài, buồng đốt ngoài, hệ thống hai nồi , xuôi chieàu, lieân tuïc Öu ñieåm: Hệ thống cô đặc áp suất không cao, nhiệt độ sôi không cao nên thích hợp để cô đặc dung dịch dễ biến tính, tránh hư hỏng sản phẩm phù hợp với dung dịch dung dịch thực phẩm, chứa đường và số vitamin Dùng hệ cô đặc nồi nên đã tiết kiệm chi phí đốt tận dụng thứ nồi trước làm đốt nồi sau Cô đặc dạng màng lưu chất dàn ống và bốc nhẹ nhàng Sử dụng ống dài giúp tăng thời gian lưu để bốc tốt hơn, dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt lần nên tránh tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính dung dịch Nồng độ nước sơ ri dây thực chất coi là nồng dộ đường vì sau chế biến ép nước sơ ri nồng dộ đường là lớn nhất, nồng độ các chất khác nhỏ coi mức ảnh hưởng không đáng kể Tuy nhiên việc muốn giữ lại các chất đó sau cô đặc xong ta phải quan tâm đến nhiệt độ quá trình Đồng thời việc chảy xuôi chiều giúp nhiệt độ không cao quá phần cuối dế làm biến tính dung dịch quá nhiêt cục (3) Nhượïc điểm: Hệ cô đặc nhiều nồi đòi hỏi chi phí cho thiết bị nhiều hơn, diện tích nhà xưởng lớn hơn, đặc biệt việc chọn buồng đốt ngoài càng làm tốn diện tích Cô đặc chân không nên điều kiện an toàn khó khăn, tốn lượngvà chi phí vận hành thieát bò 1.3.QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ 1.3.1 Thuyết minh quy trình công nghệ (có sơ đồ đính kèm) Dung dịch nước sơ ri sau qua số công đoạn ép, lọc, tinh chế trước đó đưa vào bồn chứa, trì nhiệt độ 60 C nhằm tránh phát triển vi sinh vật Sau đó nước sơ ri bơm lên trên thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3000 kg/h Qua trình bơm có điều chỉnh lưu lượng cho thích hợp với hệ thống tự động điều khiển lưu lượng Thiết bị gia nhiệt sử dụng là thiết bị gia nhiệt ống chùm dạng vỏ áo, đặt thẳng đứng, bên gồm nhiều ống truyền nhiệt nhỏ bố trí theo đỉnh tam giác Các đầu ống này giữ cố định nhờ các vỉ ống gắn với thân Thiết bị gia nhiệt sử dụng đốt lấy từ lò với áp suất tuyệt đối là at Dung dịch đưa vào cùng chiều dòng để tránh tượng dòng bị cháy tiếp xúc với nhiệt độ quá cao.Ngoài việc dung dịch chảy từ trên xuống tận dụng lực trọng trường nên không tiêu tốn lượng Trong thiết bị gia nhiệt có trao đổi nhiệt dòng lỏng và dòng qua vách ống truyền nhiệt Dòng lỏng gia nhiệt để đạt đến nhiệt độ sôi trước vào thiết bị cô đặc t =110.21 0C Việc gia nhiệt lên nhiệt độ sôi có ý nghĩa lớn cho quá trình diễn lúc sau thiết bị cô đặc vì ta không phải thêm lượng cho việc gia nhiệt đến nhiệt độ sôi, ngoài còn đảm bảo quá trình truyền nhiệt để bốc buồng đốt là thật hiệu Còn dòng ngưng tụ thành lỏng sôi và đựơc thoát ngoài Ơû thiết bị gia nhiệt có ống thoát khí không ngưng để đảm bảo an toàn áp suất thiết bị và quá trình truyền nhiệt có hiệu Từ thiết bị gia nhiệt, dung dịch đưa sang hệ thống cô đặc Ở đây ta sử dụng thiết bị cô đặc có buồng đốt ngoài, ống dài, và hai nồi liên tục xuôi chiều Loại thiết bị này khá thích hợp với việc cô đặc dung dịch thực phẩm chế độ nhiệt êm dịu và không tăng quá nhanh Đầu tiên dòng lỏng vào buồng đốt (thiết bị cô đặc 1) Thiêùt bị này có cấu tạo thiết bị gia nhiệt loại màng có phận phân phối lỏng (là phận có nhiều lỗ nhỏ và ống ngắn hàn vào đĩa, các ống này có dưòng kính nhỏ ống truyền nhiệt và đặt đồng tâm, lọt vào ống truyền nhiệt Ở đây dòng lỏng để chế độ chảy màng từ trên xuống các ống truyền nhiệt để tận dung lực trọng trường có thể tạo màng lỏng mỏng và Việc phân phối lỏng trên thực nhờ vào đĩa phân phối lỏng Khi lỏng vào buồng đốt (phần nắp) chảy từ từ qua các lỗ nhỏ men theo thành rỗng ống truyền nhiệt và ống ngắn để tạo thành màng mỏng với bề dày theo yêu cầu đặt Dòng sử dụng từ lò với áp suất tuyệt đối là at, dùng lượng lấy từ ngưng tụ nước để cấp nhiệt cho dòng lỏng Trong thiết bị này, khác với thiết bị gia nhiệt chỗ dòng lỏng không nhận nhiệt để thay đổi nhiệt độ mà đẻ thay đổi entanpi nhằm chuẩn bị cho quá trình bốc diễn buồng bốc Tưong tự thiêát bị gia nhiệt dòng ngưng (4) tụ thành lỏng thoát ngoài và buồng đốt có ống thoát khí không ngưng Sau chảy qua hệ thống ống truyền nhiệt, dung dịch xuống thân phụ để chuyển qua buồng bốc Thân phụ giúp trì vận tốc ổn dịnh cho dòng lỏng Thân phụ nối với bồng bốc nhờ ống hình chữ nhật vuông góc với thân phụ và tiếp tuyến với thân buồng bốc để tạo dòng chuyển động xoáy giúp xáo trộn tốt và lỏng giúp quá trình bốc dễ dàng Ở buồng bốc 1, dung dịch thực quá trình bốc (sau đã nhận đủ nhiệt để chuyển trạng thái) Hơi nứơc bốc lên với áp suất là 1.47 at và dung dịch còn lại tăng nồng độ lên là 16.9% Trong quá trình bốc có tượng dòng lôi các giọt lỏng theo nó và điều này làm ảnh hưởng đến thiết bị phía sau có tạo cặn lên các ống truyền nhiệt làm giảm hiệu truyền nhiệt Để khắc phục điều này các buồng bốc thường có phận phân ly giọt lỏng Tuỳ vào loại thiết bị mà có thể dựa vào lực trọng trường, dính ướt hay ly tâm Ơû đây ta sử dụng thiết bị phân ly theo kiểu dính ướt dạng nón Khi dòng bốc lên gặp bề mặt nón, các giọt lỏng bị giữ lại trên nón và chảy xuống lại buồng đốt theo ống mao quản, còn thứ tràn qua phần nón ngoài theo ống dẫn để sang truyền nhiệt cho buồng đốt Còn dung dịch bơm sang buồng đốt để tiếp tục thực quá trình cô đặc Ở hệ thống nồi cô đạc tượng xảy tương tự nồi nhiên có số khác biệt đốt và đầu các dòng sau: Ở buồng đốt 2, dung dịch sơ ri (lúc này đã có giảm mạnh lưu lượng) chảy màng từ trên xuống thực chế độ truyền nhiệt êm dịu Hơi đốt lúc này chính là thứ lấy từ buồng bốc Do có thay đổi đáng kể áp suất mặt thoáng dung dịch nên nhiệt độ sôi dung dịch đã giảm xuống ứng vơi nhiệt độ có dung dịch Do đó dung dịch cần nhận nhiệt lượng phục vụ cho việc tăng entanpi để có thể bốc sang buồng bốc Nứơc ngưng cùng khí không ngưng thoát ngoài Dung dịch chảy xuống thân phụ đưa sang buồng bốc Tại buồng bốc 2, quá trình bay thực Hơi thứ lúc này có áp suất tuyệt đối khá nhỏ 0.21 at theo ống dẫn đên thiết bị ngưng tụ baromet Trong đó dung dịch nước sơ ri sau quá trình bốc đạt đến nồng độ 45 % nhiệt độ 61.30C đưa vào bồn chứa chuẩn bị cho các công đoạn sau đó Thiết bị ngưng tụ baromet chọn đây là thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô Lúc này dòng thứ từ lên, tiếp xúc trực tiếp dòng lỏng cấp vào từ trên xuống có nhiệt độ thấp 300C ngưng tụ thành lỏng theo dòng nước xuống bồn chứa với nhiệt độ nước ngưng 500C Trong quá trình này có lượng lớn ngưng tụ nên áp suất giảm tạo áp suất chân không Chính nhờ điều này mà áp suất thiết bị trì ổn định Sau qua thiết bị ngưng tụ, dòng khí không ngưng còn lại chuyển qua thiết bị tách lỏng Tấm ngăn làm vật cản để dính ướt các giọt lỏng có thể còn sót lại dòng khí này sau đó cho nó qua thiết bị bơm chân không để tránh tượng xâm thực có thể xảy làm hư bơm.Do áp suất bên thiết bị thấp áp suất bên ngoài nên khí không ngưng không tự thoát ngoài vì phải sử dụng bơm hút chân không giúp hút khí không ngưng để áp suất không bị thay đỏi hệ thống (5) Lượng nước ngưng thoát từ thiết bị gia nhiệt, buồng đốt 1, buồng đốt gom lại và qua tháp giaiû nhiệt hạ đến nhiệt độ thường phục vụ cho mục đích khác tuỳ vào độ tinh nó (6) 8 N ö ô ùcn g ö n g N ö ô ùcn g u o äi S T T D o øn glö uc h a át 0 0 N g u y e ân lie äu tr ö ô ùcg ian h ie ät S u a átlö ô ïn g (k g /h ) 7 7 6 6 N g u y e ân lie äu sau g ian h ie ät 2 2 2 H ô iñ o átth ie átb òg ian h ie ät S aûnp h a åm N g u y e ânlie äuv aøo n o à i2 H ô iñ o átth ie átb ò1 H ô ith ö ùn o ài2 H ô ith ö ùn o ài1 1 1 1 K h ík h o ân gn g ö n g 1 L A T I N h ie ätñ o ä (C ) 1 6 9 1 0 1 N o àn gñ o ä F E F C A Ùps u a át(a t) 4 T I C P I L IC T E Q Y Q IC T E P I C L IC 1 C h ö õk y ù S Ô Ñ O ÀN G U Y E ÂN L Y Ù S L 2 H o ï te ân V u õB aùM in h C N B M C h ö ùcn aên g T rö ô øn gÑ aïih o ïcB a ùc h K h o aT p H C M K h o aC o ân gn g h e äh o a ùh o ïc B O ÄM O ÂN M A ÙY V A ØT H IE ÁT B Ò Ñ A ËC T ÍN H K Y ÕT H U A ÄT T h ie á tb òg ian h ie ät T E ÂN G O ÏI B u o àn g ñ o át B o àn c h ö ù asa ûnp h a åm B u o àn g b o ác T h ie átb òn g ö n g tu ïB a r o m e t B o ànc h ö ùan g u y e ânlie äu T h ie átb òta ùc h lo ûn g L e âP h a nH o aøn gC h ie âu P h aïm T h òT h an hH ie àn T H I E ÁTK E ÁH E ÄT H O ÁN G C O ÂÑ A ËC D U N G D ÒC H N Ö Ô ÙC S Ô R I B A ÈN G H E ÄH A IN O ÀIL IE ÂN T U ÏC G V H D S V T H Ñ o àa ùnm o ânh o ïc :Q u a ù trìn hv a ø th ie átb ò S T T L A T I 7 6 1 V A ÄT L IE ÄU N g a øyB V : N g a øyH T : T æle ä: B aûnv e õ so á: -0 5 -0 5 (7) Thoâng soá coâng ngheä Kyù hieäu 10 Doøng löu chaát Nguyên liệu ban đầu Nguyên liệu đã gia nhiệt Nguyeân lieäu vaøo noài Saûn phaåm Hơi đốt Hơi thứ nồi I Hơi thứ nồi Nước làm nguội Nước khỏi thiết bị ngưng tụ Khí khoâng ngöng Suất lượng (kg/h) 3000 3000 1777.78 666.67 1473.2 1222.22 1111.11 34812 35928 12.06 1.3.2.Kiểm soát và điều khiển quá trình Nồng độ 0.1 0.1 0.169 0.45 Nhiệt độ (0C)ä 60 110.21 61 61.6 142.9 110.1 60.7 30 50 36 Aùp suaát (at) 1.47 0.21 Mục tiêu điều khiển quá trình cô đặc là thu sản phẩm có nồng độ mong muốn và đảm bảo cân vật chất và lượng tất các thiết bị suốt quá trình 1.3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc chia thành các nhóm sau dựa vào việc ta có thể kiểm soát, điều khiển có đặt yêu cầu kiểm soát và điều khiển hay không đòng thời với vai trò định chúng đến kết quá trình Tác động nhiễu cho phép ổn định: - Lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ dung dịch nhập liệu - Lưu lượng đốt Tác động nhiễu không ổn định: - Nhiệt lượng tổn thất - Aùp suất đốt - Nồng độ dung dịch nhập liệu - Heä soá truyeàn nhieät Các đại lượng cần điều chỉnh: - Nồng độ sản phẩm - Lưu lượng nhập liệu - Aùp suất thứ nồi cuối - Mức dung dịch nồi - Nhieät doä cuûa dung dòch nhaäp lieäu Tác động diều chỉnh: - Lưu lượng sản phẩm - Lưu lượng dung dịch vào nồi - Lưu lượng đốt vào nồi và thiết bị gia nhiệt (8) - Lưu lượng nước làm nguội thiết bị ngưng tụ Caùc thoâng soá caàn kieåm tra: - Aùp suaát caùc noài trung gian - Lưu lượng và nhiệt độ dòng nhập liệu - Mức chất lỏng cùng bồn chứa và nhiệt độ dung dịch 1.3.2.2 Heä thoáng ñieàu khieån: Các thông số công nghệ ổn định các hệ thống điều khiển tự động vòng nhö sau: STT Thoâng soá caàn oån ñònh Nồng độ sản phẩm Mức dung dịch các nồi Aùp suất thứ nồi cuối Nhiệt độ nhập liệu vào nồi Tác động điều chỉnh Lưu lượng đốt cho nồi Suất lượng tháo liệu nồi Lưu lượng nước ngưng tụ Lưu lượng đốt cho thiết bị gia nhiệt Với nồng độ dung dịch xác định gián tiếp thông qua độ tăng phí điểm dung dịch sản phẩm Tiến hành đo nhiệt độ sôi dung dịch buồng bốc II và nhiệt độ thứ cùng điều kiện áp suất Tín hiệu đo nhiệt độ truyền đến tính toán để tính hiệt nhiệt độ và xác định nồng độ sản phẩm Ngoài phải kể đến việc có thay đổi áp suất phần thân buồng đốt có mặt khí không ngưng,và ta có phận xả khí không ngưng tự động có tăng áp suất thiết bị mà không cần phải kiểm soát 1.3.2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động vòng: x BP TH x Ñ C Z y ÑTÑK TBÑC - ĐTĐK: đối tượng điều khiển - TBÑC: thieát bò ñieàu chænh - y: đại lượng điều chỉnh y CB ÑL u - CBĐL: cảm biến đo lường - BPTH: phận thừa hành - x: tác động điều chỉnh (9) - xDC: tín hieäu ñieàu khieån - u: giá trị chủ đạo 1.3.2.4 Duïng cuï ño vaø ñieàu khieån: Để đảm bảo an toàn sản xuất các cấu thừa hành sử dụng nguyên tắc truyền động khí nén Dụng cụ đo chọn sau: - Ño aùp suaát baèng aùp keá hoäp xeáp khí neùn coù tín hieät daïng khí neùn - Đo nhiệt độ cặp nhiệt điện cho độ chính xác cao và có thể áp dụng trên khoảng biến thiên rộng đại lượng - Đo mức mức kế thuỷ tĩnh có phao chìm - Đo lưu lượng lưu lượng kế có độ chênh áp biến thiên (10) CHÖÔNG Thieát bò coâ ñaëc 2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG 2.1.1.Ký hiệu các đại lượng Kyù hieäu G W D X xtb Q I R C Qtt Qcñ P P t t ts ttbs thi ’o ’ ” ”’ thi Ñôn vò kg/h kg/h kg/h kJ/h kJ/kg kJ/kg kJ/kg.độ kJ/kg kJ/kg at at o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C YÙ nghóa Suất lượng dung dịch đường Suất lượng thứ Suất lượng đốt Nồng độ dung dịch đường Nồng độ trung bình dung dịch đường Nhiệt lượng có ích Entanpi Aån nhieät ngöng tuï Nhieät dung rieâng Nhiệt lượng tổn thất Nhiệt lượng cô đặc Aùp suaát Cheânh leäch aùp suaát Nhiệt độ Chênh lệch nhiệt độ Nhiệt độ sôi dung dịch Nhiệt độ trung bịnh dung dịch Nhênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích 2.1.2.Tính cân vật chất và lượng: Mục đích : Giúp tính toán đốt hữu ích, Q, ∆thi để tính toán bề mặt truyền nhiệt, từ đó tính kích thước thiết bị Sơ đồ: (11) Chọn tỉ lệ thứ: W1 : W2 = m Tính W1,W2 , G, x Δ p1 : Δ p2 = a B1: Choïn tæ leä hieäu aùp suaát : B2: Tính aùp suaát taïi moãi noài p1, p2, pw1, pw2 B3: Xác định nhiệt độ nồi t1, t2 , tw1 , tw2 B4 : Xác định nhiệt độ tổn thất cho nồi B5 : Xác định nhiệt độ sôi nồi B6 : Xác định nhiệt độ chênh lệch hữu ích nồi B7 : Kieåm tra ñieàu kieän |Δt h − Δt h 2| ≤5% (1) max( Δt h , Δt h ) Nếu điều kiện thỏa thì ngừng, điều kiện không thỏa thì lặp lại từ B1 Tính lại W , W2 , D theo phương trình cân lượng nồi và nồi Kieåm tra ñieàu kieän |W choïn − W tính| Δ W = 5% (2) Max ( wcoïn , wtính ) Nếu điều kiện đạt thì ta tính tiếp, không đạt thì lặp lại tính từ bước Công thức tính toán : 2.1.2.1 Xác định nồng độ và thứ - Lượng thứ bốc lên toàn hệ thống: W = Gñ ( 1- XD ) XC - Phân phối thứ các nồi:W1/ W2 =m maø :W = W1 + W2 vaø W2 = W - W1 W W 1= => 1+ m G ∗ XD X CI = D - Nồng độ dung dịch nồi 1: G D −W 2.1.2.2 Xác định áp suất và nhiệt độ nồi Theo T105-[1] - Hieäu soá aùp suaát cuûa caû heä thoáng coâ ñaëc: P = P1 – P2’ ΔP1 Choïn =a ΔP2 maø P = P1 + P2 => P1, P2 vaø P1 = P1- P1’ => P1, P2 2.1.2.3 Xác định nhiệt độ tổn thất (5.17-[2]) (3) (4) (5) (5.17-[2]) (6) (12) -Tổn thất nhiệt độ nồng độ tăng cao ’: Theo công thức Tisencô 273+t ¿ ¿ (VI.10-[2]) (7) ¿ ' Δ ' =Δ ∗ 16 ∗¿ Với ’o tra bảng III.1-[5] -Tổn thất nhiệt độ áp suất thuỷ tĩnh ’’: Vì chọn chế độ chảy màng hệ thống ống dài nên xem dung dịch sôi mặt thoáng tức ’’= oC -Tổn thất nhiệt độ trở lực thuỷ học trên đường ống ’’’: Thường chấp nhận tổn thất nhiệt độ trên các đoạn ống dẫn thứ từ nồi này sang nồi và từ nồi cuối đến thiết bị ngưng tụ là 1C Nên: ’’’1 = ’’’2 = 1C -Toån thaát chung: = ’ + ’’ + ’’’ (T184-[3]) (8) 2.1.2.4 Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi nồi Theo T111-[1] tddsi = ti’ + ’i + ’’i tddsi’ = ti’ + ’i’ + ’’i ‘ thii = ti - tsitbdd Tổng hiệu nhiệt độ hữu ích: hi = thi1 + thi2 (8a) (8b) (8c) (9) 2.1.2.5 Nhiệt dung riêng dung dịch các nồi -Neáu x< 20% => C = 4190 (1 – x) (4.10-[3]) x > 20% => C = 4190(1-x) +C1 x (4.11-[3]) Xem thành phần đường sơri chủ yếu dạng C12H22O11 nên: 12 ∗11700+ 22∗ 18000+ 11 ∗25100 C ht = =2375 73 342 (10) (11) 2.1.2.6 Lập phương trình cân nhiệt lượng Theo T181-[3] - Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản sau : W , i1 Qxq1 W , i2 Qxq2 D,i Gd,Cd,td Cng2 , 2 (Gd – W1)C1t1 (Gd – W)C2t2 D , C ng1 , W1 , (13) Phương trình cân lượng: D.c. + D(1-).i”D +Gd.cd td = W.i” +Gc.cc tc + D.c.+ Qtt+ Qcd (4.4-[3]) Maø: = 0.5% ; i”D- c. =rD Qtt =0.05 QD ; Qcd =0 ; QD=D.rD => 0.9 D.rD = W.i” +Gc.cc tc - Gd.cd td => Noài 1: 0.9 D1.rD1 = W1.i”1 +Gc1.cc1 tc1 - Gd1.cd1 td1 Noài 2: 0.9 D2 rD2 = W2.i”2 +Gc2.cc2 tc2 - Gd2.cd2 td2 Ma ø: W1=D2; Gc1=Gd1; W1+W2=W, i= c.t.10-3 W (i ''❑W −i❑c2)+G d (i❑c2 −i❑d2) W 1= => r D 2+i ''❑W − i❑d W2 = W – W1 t c i= Với: 1000 - Kiểm tra lại giả thiết phân bố thứ các nồi: (III.15-[1]) |W tính − W chon| ΔW = max(W tính , W chon ) - Lượng đốt tiêu tốn chung: W i ''❑W −G c i ❑c2 −G d i ❑d2 D 1= rD (12) (13) (14) (15) (16) (17) Keát quaû: Baûng 2.1: Baûng thoâng soá vaø keát quaû sô boä pha hôi vaø pha loûng Với m=1.1, a=2 TT Hơi thứ Hơi đốt Suaát luượng Đại lượng Cheânh leäch aùp suaát Suâùt lượng Aùp suaát Nhiệt độ Entanpi Aån nhieät ngöng tuï Nhiệtđộ Aùp suaát Aån nhieät ngöng tuï Entanpi Dung dòch vaøo Dung dòch Dung dòch vaøo Kí Ñôn vò Giaù trò hieäu Noài P at 2.53 W kg/h 1222.22 PW at 1.47 tW C 110.1 iW kJ/kg 2696.5 rW kJ/kg 2233.5 tD C 142.9 PD at rD kJ/kg 2141 iD kJ/kg 2744 Gñ kg/h 3000 Gc kg/h 1777.78 xñ 0.1 Ghi chuù (CTTT) Noài 1.26 Theo [1] 1111.11 (4) 0.21 60.7 Baûng 57-[3] 2609.59 theo Pw 2355.26 109.1 1.42 Baûng 57-[3] 2223.7 theo tD 2702.35 1777.78 666.67 0.169 (6) (14) Nồng độ Độ tăng phí ñieåm 1at Dung dòch Trung bình Dung dòch vaøo xc x Δ C 0.169 0.134 0.1 0.45 0.31 0.338 C 0.338 1.3 C 0.219 0.819 ’ oñ Dung dòch Trung bình Δ ’ oc ' Δ (6) Baûng III.1-[5] theo x vaø tw Bảng 2.2.Bảng kết tính toán cân vật chất và lượng TT Kí hieäu Δ ’o Đại lượng Dung dòch vaøo Độ tăng phí ñieåm Nhiệt độ sôi Nhieät dung rieâng Entanpi Ñôn vò C Giaù trò Noài Noài 0.106 0.259 Ghi chuù (7) ñ Dung dòch Trung bình Dung dòch vaøo Dung dòch Trung bình Dung dòch vaøo Dung dòch tñ tc t Cñ Cc C C C C C kJ/kg.độ kJ/kg.độ 0.18 0.143 110.206 110.28 110.24 3771 3481.9 0.996 0.63 61 61.6 61.3 3481.9 3373.6 Trung bình C kJ/kg.độ 3628.54 3627.58 Dung dòch vaøo Dung dòch Trung bình iñ ic i kJ/kg kJ/kg kJ/kg 415.6 384 212.4 215.76 (15) Suất lượng thứ W kg/h 1268.98 1064.35 Sai soá Δ W 3.7% 4.2% (13), (14) (2) đạt 1473.72 32.66 đạt 2696.5 48.4 (17) (8c) Kieåm tra ñieàu kieän Suất lượng đốt Cheânh leäch nhieät độ hữu ích Nhiệt lượng có ích Δ ’ oc 0 D Δ Q th kg/h C kJ/h 2395.2 2379.89 (8a,b) (10), (11) (15) 2.2 KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH Mục đích : Tính F => số ống n, chiều cao thiết bị H, tính kích thước buồng đốt, buồng bốc làm sở tính bền Sơ đồ: Các bước tính toán: Chọn vật liệu ống truyền nhiệt và các thông số kích thước thiết bị: H ô , dt, dn, n Chọn giá trị chênh lệch nhiệt độ phía đốt Δt suy nhiệt độ vách ngoài tương ứng Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía đốt ( α D và q D ) Tính chênh lệch nhiệt độ hai phía thành ống và chênh lệch nhiệt độ phía dung dòch Choïn soá oáng truyeàn nhieät nchoïn Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía dung dịch ( α l và α D ) Coi cường độ dòng nhiệt phụ thuộc tuyến tính vào Δt D ,ta dựng hai đường thẳng qD=f( Δt D ) và qL = g( Δt D ), giao điểm hai đường thẳng này ứng vớigiá trị Δt D cần xác định Lặp lại các bước – với giá trị này Kieåm tra ñieàu kieän: |q L − q D| Δ q= 5% max(q L , q D ) Nếu điều kiện không thoả, ta thực lại bước – điều kiện thoả, ta tiếp tục bước tieáp theo Tính heä soá truyeàn nhieät K 10 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích thực nồi 11 Tính dieän tích beà maët truyeàn nhieät F 12 Tính laïi soá oáng truyeàn nhieät n 13 kieåm tra ñieàu kieän: |nchon −n tinh| Δn= ≤5 % nchon Nếu điều kiện chưa thoả thì ta điều chỉnh lại các thông số kích thước thiết bị đã chọn trên Nếu điều kiện thoả, ta làm tròn diện tích bề mặt truyền nhiệt và số ống truyền nhiệt đến thông số chuẩn (16) 2.2.1.Kí hiệu các đại lượng Kyù hieäu q MSac Mdm M K rs r g H D F d d n m V v Utt f α β δ λ μ ρ θ “L” “D” “W” “n” “t” “v” “ñ” “b” “oâ” Ñôn vò W/m2 W/m2.độ kJ/kg m2.độ/W m/s2 m m m2 m m oáng oáng m3 m/s m /m3.h W/m.độ m m W/m.độ Pas kg/m3 m YÙ nghóa Cường độ dòng nhiệt Khối lượng phân tử đường saccharose Khối lượng phân tử nước Khối lượng phân tử trung bình dung dịch đường mía Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt AÅn nhieät ngöng tuï Nhiệt trở Gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s2) Chieàu cao thieát bò Đường kính thân thiết bị Dieän tích beà maët truyeàn nhieät Đường kính ống truyền nhiệt Đường kính trung bình ống truyền nhiệt Toång soá oáng truyeàn nhieät Số ống truyền nhiệt trên đường chéo chính Theå tích thieát bò Vaän toác löu chaát Cường độ bốc thể tích Hệ số điều chỉnh cho cường độ bốc thể tích Heä soá caáp nhieät Bước ống truyền nhiệt Chieàu daøy oáng truyeàn nhieät Heä soá daãn nhieät Độ nhớt tuyệt đối Khối lượng riêng Kích thước hình học đặc trưng Ký hiệu ứng với dung dịch đường mía Kí hiệu ứng với đốt Kí hiệu ứng với thứ Kí hiệu bên ngoài ống truyền nhiệt Kí hieäu beân oáng truyeàn nhieät Kí hiệu ứng với vách ống truyền nhiệt Kí hiệu ứng với buồng đốt Kí hiệu ứng với buồng bốc Kí hiệu ứng với ống truyền nhiệt (17) 2.2.2 Bề mặt truyền nhiệt buồng đốt - Bề mặt truyền nhiệt buồng đốt có thể tính theo công thức tổng quát: Q F = K ti (m2) (II.16-[1]) Với Qi = 0.9Di.ri (W) (Theo CMT) 2.2.2.1 Tính heä soá truyeàn nhieät K cuûa moãi noài 2.2.2.1.1.Tính nhieät taûi rieâng trung bình - Giaû thieát quaù trình laø lieân tuïc vaø oån ñònh - Nhiệt tải riêng đốt cấp cho thành thiết bị: qD = 1.(t1 – tw1) = 1.t1 - Nhieät taûi rieâng cuûa thaønh thieát bò: q= ( tw1 tw2) δv +r t +r n λv - Nhieät taûi rieâng cuûa phía dung dòch soâi: qL = 2.(tw2 – t2) = 2.t2 (18) (19) (20) (21) (22) 2.2.2.1.2 Tính heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng tuï D Khi tốc độ nhỏ (’ 10 m/s, chính xác ’’2 30) và màng nước ngưng chuyển động dòng (Rem <100) thì hệ số cấp nhiệt 1 ống thẳng đứng tính theo công thức sau: Hệ số cấp nhiệt phía bão hoà ngưng tụ (V.105-[4]) ρ2D r S λ3D g α D =1 15( ) (W/m2.độ) (23) H o μD (t D −t ) với rs: ẩn nhiệt ngưng tụ bão hoà nhiệt độ tD Các thông số vật lý khác ( ρn , μ n , λ n ) là số liệu nước sôi nhiệt độ trung bình phía đốt: tm = 0,5.(tw1 + t1) (24) - Xem mát nhiệt không đáng kể : q = q1 = q2 tw2 = tw1 – q1 r (25) 2.2.2.1.3 Tính heä soá caáp nhieät phía dung dòch L Theo T183-[2] - Hệ số cấp nhiệt L từ bề mặt ống vào dung dịch chảy dọc từ trên xuống tính sau: Ta coù: Nue = 0,01.(Re.Pr)1/3 (5.62-[2]) (26) e Maët khaùc: => Nue = l 0, 01.Re1/ Pr1/ l e = L (T183-[2]) (W/m2.độ) (27) (28) (18) Trong đó: Re= 4.G 3600 n π d t μ L với G=(Gđ +Gđ)/ μL ❑ ❑ ¿ θe = ρL g C μL P= λL (T21-[5]) (29) (30) ( ) (T183-[2]) (31) (T21-[5]) (32) (I.32-[5]) (33) (III.17-[1]) (34) λl =3 58 ∗10− ∗ C dd ∗ ρdd ∗ X = M dd M C H 12 + 22 O 11 1− X MH O √ ρdd M dd 2.2.2.1.4 Tính hệ số truyền nhiệt nồi thứ i: Theo T116-117-[1] qtbI tiI Ki = q1 q2 Kieåm tra sai soá: q = Neáu q < 5% thì thoûa 100% q1 (35) q1 q2 => Nhieät taûi trung bình: qtb = (36) 2.2.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực nồi Theo T117-[1] Q ti t *im m Q Km Ki i ( C) - Công thức chung: (III.19-[1]) (37) - Trong đó: chữ số “m” là nồi thứ m ti tiI tiII (38) Qi QI QII K i K I K II (39) Kiểm tra lại hiệu số nhiệt độ hữu ích: t *i ti ti) = Neáu ti) < 5% thì thoûa t *i .100% (40) (19) 2.2.4 Tính dieän tích beà maët truyeàn nhieät cuûa moãi noài QI K t *iI Fi = I (III.21a,b-[1]) (41) Bề mặt truyền nhiệt thực: Fithưc = 1.1Fi (42) Vì đây xét thêm dự trữ 10% để đảm bảo an toàn tránh cố có thể xảy đốt, chân không… Thông thường theo kinh nghiệm lấy lên 20% tuỳ vào thiết bị chọn cho phù hợp với kết tính toán nên ta có thể chọn nhỏ => Soá oáng truyeàn nhieät: F n d l (II.25-[1])(43) Với d tính theo phía có α bé là d trung bình với giá trị α gần Baûng 2.3: Keát quaû tính heä soá truyeàn nhieät toång quaùt vaø dieän tích beà maët truyeàn nhieät Đại lượng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Noài I Noài II Ghi chuù OÁng truyeàn nhieät Theùp X18H10T Vaät lieäu Heä soá daãn nhieät Chieàu cao Đường kính Đường kính ngoài Chieàu daøy Nhiệt trở lớp nước ngöng Nhiệt trở lớp cặn bẩn Hoâ dt dn Nhiệt độ nhiệt độ vách Nhiệt độ trung bình tD tvn tn Aån nhieät ngöng tu Khối lượng riêng Heä soá daãn nhieät Độ nhớt tuyệt đối Heä soá caáp nhieät Cường độ dòng nhiệt rD D D μD αD rn rt qD Tra baûng XII.7 – [ 4] W/m.độ 16,3 m m m m m độ/W 0,034 0,038 0,0035 4.64.10- m2.độ/W 3,87.10- Phía đốt C 142.9 109.1 C 139.7 105.6 C 141.3 107.35 kJ/kg 2141 kg/m 924.83 W/m.độ 0.685 -4 10 Pas 1.95 W/m độ 7542.7 10 W/m 24136.64 Phía loûng 2235 952.86 0.684 2.63 7015.2 24553.2 Choïn theo baûng VI.6 – [ 4] Tra baûng V.1 – [4 ] Baûng 2.1 Choïn Baûng 56-[3] Baûng 39-[3] t theo n (23) (20) (20) Suất lượng dung dịch trung bình Nồng độ trung bình Nhiệt độ sôi trung bình Phân tử lượng trung bình Nhiệt độ vách Nhiệt độ trung bình ts kg/h 2365.51 1198.84 Baûng 2.1 C 0.134 110.24 0.31 61.3 Baûng 2.2 Baûng 2.2 20.6 25.48 C C 116.29 113.27 81.78 71.54 Choïn M tvt t t = tm 0 Khối lượng riêng ρL kg/m3 1054.4 1134.5 Nhieät dung rieâng Độ nhớt tuyệt đối Cp μL J/kg.độ 10-4Pas 3628.54 2.57 3627.58 11.61 Heä soá daãn nhieät Chuaån soá Re Chuaån soá Pr Chuaån soá Nu Kích thuớc hình học ñaëc tröng Heä soá caáp nhieät Cường độ dòng nhiệt Kieåm tra ñieàu kieän Δq ≤5 % λL W/m.độ 0.508 1570.4 1.84 0.142 0.522 176.2 8.07 0.112 Baûng I 87[4] Baûng 2.2 Baûng I.112[4] (33) (29) (32) (33) θ 10-5m 1.82 4.74 (31) αL W/m2độ 104W/m2 3963.5 23979 0.65% => thoả 736.62 719.36 1233.4 24107.2 2.8% =>thoả 514.6 717.36 (28) (22) Re Pr Nu qL (36) Heä soá truyeàn nhieät K W/m2 độ (34) Nhiệt lượng có ích Q 10 W Baûng 2.2 Chênh lệch nhiệt độ Δt hi C 32.66 48.4 Baûng 2.2 hữu ích Chênh lệch nhiệt độ Δt ❑ C 33.39 47.67 (37) hi hữu ích thực Dieän tích beà maët F* m2 29.25 29.24 (41) truyeàn nhieät tính Soá oáng truyeàn nhieät nchon OÁng 61 61 choïn Soá oáng truyeàn nhieät ntính OÁng 55=>61 55=>61 (43) tính Nhö vaäy ta choïn thoâng soá chung cho ba noài: Choïn beà maët truyeàn nhieät : F= 29.5m2 Soá oáng truyeàn nhieät: n = 61 oáng ( laøm troøn theo baûng V.11 – [ ]) Chieàu cao oáng truyeàn nhieät: Hoâ = m (21) - Chiều cao buồng đốt lấy chiều cao ống truyền nhiệt: Hđ = m 2.2.4 Tính kích thước buồng đốt và buồng bốc 2.2.4.1 Đường kính buồng đốt - Đường kính buồng đốt tính theo công thức sau: Dt = s.(m – 1) + 4.do (m) ( CT2.85/ 58/ [2])(44) Trong đó: Chọn s = 1.5do 1+ (n −1) = m= (45) Ngoài ta còn có thêm thân phụ buồng đốt lấy Htp=(70-100%)Dt (46) 2.2.4.2 Kích thước buồng bốc Theo T157-158-[2] - Goïi chieàu cao buoàng boác laø: Hb (m) 4.Vb H b - Đường kính buồng bốc: Db = (m) (T72- [5]) (47) Trong đó:Vb : thể tích buồng bốc tính theo công thức sau: W U Vb = h p (m3) (5.15-[2]) (48) 3 Với: Up = fp Ut (m /m h) (III.24-[1]) (49) 3 Choïn Ut = 1700m /m Choïn fp ( theo đồ thị VI.3-[5]) g (ρl − ρ) d - Vaän toác laéng: 0 = (5.14-[2]) ξ ρh (50) 18,5 0,6 Neáu 0.2 < Re < 500: = Re √ √ Neáu 500 < Re < 150000: = 0.44 w h d ρh Re = μh Vh F Vaän toác hôi: h = b W π Db Vh = ρ vaø Fb = h - Điều kiện: + phân ly giọt lỏng có đường kính từ 0.3 mm trở lên + w0 < 70%.wh 18,5 0,6 Dựa vào lý luận trên cùng giả thiết = Re ta có kết sau: cùng giả sử => Hb ,Db wh =AHb w0 =B(Hb)0.3 wh =0.6w0 (46) (51) (22) Kiểm tra lại: Vì có chọn lại đường kính thiết bị nên ta kiểm tra lại điều kiện Ta có bảng kieåm tra nhö sau: Bảng 2.4 Kích thước buồng đốt & buồng bốc OÁng Giaù trò Noài I Noài II 61 Choïn vaø tính m OÁng (46) dt m 0.034 Baûng 2.3 Đại lượng Kyù hieäu Ñôn vò Toång soá oáng TN Số ống trên đường xuyên taâm Đường kính ống truyền nhieät Tỉ số bước ống Chiều cao buồng đốt Đường kính buồng đốt Chieàu cao thaân phuï n β Hñ Dñ Htp Suất lượng Khối lượng riêng Độ nhớt tuyệt đối W ρwξ μw Nồng độ cuối Nhiệt độsôi cuối Khối lượng riêng Heä soá hieäu chænh Cường độ bốc thể tích cho pheùp Cường độ bốc thể tích hieäu chænh Heä soá A Heä soá B Chieàu cao khoâng gian hôi Chiều cao buồng bốc thực Đường kính buồng bốc tính Đường kính buồng bốc thực Vaän toác doøng hôi Vaän toác doøng loûng Chuaån soá Re Tæ soá xc tsc ρL f mm 1.5 m m 0.608 → choïn 0.6 m 0.6 Hơi thứ Kg/h 1268.98 1064.35 Kg/m 1.2092 0.1345 -4 10 pas 0.128 0.106 Dung dòch 0.169 0.45 C 110.28 61.696 kg/m 1069.62 1205.6 0.95 1.6 Utt m3/m3.h 1700 1700 U’tt m3/m3.h 1615 2720 0.449 0.928 1360 0.776 1.894 1894 A B Hb Hb Db mm mm mm Db m wh w0 Re wh/w0 m/s m/s Ghi chuù Choïn Theo baûng 2.3 (44) Choïn Baûng 2.2 Baûng 57-[3] Baûng I.87-[4] (49) 2000 643 1360 (47) 1.43 2.29 5.43 62.4% (52) (50) (51) thoả 1400 0.19 0.72 5.37 26.4% (23) 2.2.5.Kích thước các cửa (nhập liêu, tháo liệu, đốt, thứ, nước ngưng, nối buồng bốc và buồng đốt) - Sử dụng công thức và cách chọn theo tài liệu [8], T74 - Chọn vật liệu làm ống dẫn dung dịch là thép không rỉ X18H10T, còn ống dẫn đốt và nước ngưng là thép CT3 - Công thức chung để tính vận tốc lưu chất: G v= (m/s) (VIII.42-[5](53) ρA Trong đó : G : Lưu lượng lưu chất (kg/s) v: Vaän toác löu chaát (m/s) : Khối lượng riêng lưu chất (kg/m3) Từ công thức này ta có thể tính vận tốc dựa vào giá trị d chọn trước Bảng 2.5: Đường kính ống dẫn Đại lượng Nhaäp lieäu Kích thước OÁngtroøn 50 (mm) Ống chữ nhật Suất lượng Noài I 0.833 (kg/s) Noài I 0.481 Khối lượng Noài I 1040 rieâng Noài I 1069.6 (kg/m3) Vaän toác löu Noài I 0.4 chaát (m/s) Noài I 0.2 Với dt : theo tiêu chuẩn ống [10] Thaùo lieäu 50 Hôi đốt 150 Hôi thứ 300 Nước ngöng Hỗn hợp sau qua BMTN 20 0.481 0.185 1069.6 1205.6 0.409 0.352 2.12 0.8 0.325 0.3 0.8 0.134 0.409 0.352 923.39 951.63 200x300 0.833 0.481 0.8 0.134 0.2 0.1 10.9 24.9 5.75 31.68 2 17.35 59.82 (24) 2.3.TÍNH CÔ KHÍ Mục đích tính toán bề dày thiết bị thoả với điều kiện làm việc thiết bị 2.3.1.Kýhiệu các đại lượng Kyù hieäu Ñôn vò S m Sm m Dt m Dn m l m C m Ca m Cb m Cc m ht m hg m db m z caùi k ptt N/m2 Pn N/m2 Pt N/m2 Pa N/m2 P0 N/m2 Pth N/m2 Et N/m2 η ϕh nc * σu , σk , σ c [ σu ] , [ σk ] , [ σc ] [ σn N/mm2 x YÙ nghóa Chieàu daøy Chieàu daøy toái thieâu Đường kính Đường kính ngoài Chieàu daøi Chieàu daøy boå xung Chieàu daøy boå xung aên moøn Chieàu daøy boå xung baøo moøn Chiều dày bổ xung quy tròn kích thước Chiều cao đáy hoặ c nắp Chiều cao gờ đáy nắp Đường kính chân ren Soá bulon Hệ số thứ nguyên Áp suất tính toán Áp suất ngoài AÙp suaát AÙp suaát khí quyeån Áp suất thử Áp áp suất tới hạn Modun đàn hồi Hệ số an toàn Heä soá beàn moái haøn Hệ số an toàn chảy Ứng suất cho phép tiêu chuẩn Giới hạn ứng suất Ứng suất uốn , kéo , chảy Ứng suất giới hạn uốn , kéo , chảy Ứng suất cho phép nén Tỉ số giới hạn đàn hồi vật liệu 2.3.2 Thân thiết bị buồng đốt và buồng bốc (25) Chọn thân hình trụ và vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3, đó buồng bốc thì dùng X18H10T, thiết bị có vỏ cách nhiệt, các công thức và cách chọn áp dụng theo tài liệu [6] Buồng đốt nối với nắp và thân phụ bích, thân phụ nói với thân buồng bốc ống hình chữ nhật Thân buồng bốc nối với nắp và đáy bích 2.3.2.1.Thaân laøm vieäc ñieàu kieän aùp suaát trong: Theo TL [6] Thoâng soá laøm vieäc: - P=Ptt = Pdö=Ptb-Pkq - ttt = tmt + 20 - = * (1.9-[6]) Trong đó = 0.95 (tra T26-[6]) Tính beàn: [σ ] ∗ϕ h > 25 - Xét biểu thức nếu: P -=> Bề dày tối thiểu thân buồng đốt tính theo công thức: Dt P S= (mm) [ σ ] ϕh Trong đó: h=0.95 (Baûng 1.7- [6]) => Bề dày thực thân buồng đốt: Theo T27-[6] S’ = S + C (mm) Với C = Ca + Cb +Cc +C0 (1.10-[6]) Kieåm tra ñieàu kieän: ( S −C a) <0 - Ñieàu kieän 1: (5.10-[6]) Dt - Điều kiện 2: áp suất tính toán cho phép bên thiết bị: [ σ ] ϕ h ( S −C a ) [ P ]= >P (N/mm2) (5.11-[6]) Dt +( S − Ca ) Nếu hai điều kiện trên không thoả thì ta tăng bề dày lên kiểm tra lại 2.3.2.2.Thân làm việc điều kiện áp suất ngoài Thoâng soá laøm vieäc: - P=Ptt = Pa + PCK=Pa+( Pa –Pmt ) -ttt= tmt+20 - c = nc.* Với nc = 1.65 Tính oån ñònh: P t l' S '=1 18∗ D ∗ ∗ Ta coù: t E Dt ( Vôi ) (54) (55) (56) (57) (58) (59) (60) (61) (62) (Baûng 1.7- [6]) (5.1-[6]) l’= H (thaân duøng moái gheùp bích) Kiểm tra điều kiện ổn định thân chịu tác dung áp suất ngoài (63) (26) - Ñieàu kieän 1: - Ñieàu kieän 2: √ (S −C a) Dt l' E ≥ Dt σc √[ Dt l' ≤ Dt (S −C a) √ (S −C a) Dt (64) (5.16-[6]) (65) (5.19-[6]) (66) ] - Điều kiện 3: áp suất tính toán cho phép bên thiết bị: D S−C S − Ca [ Pn ]=0 649 E l 't D a Dt t ( (5.15-[6]) )√ Kiểm tra điều kiện ổn định thân chịu tác dung lực nén chiều trục: Xác định lực nén chiều trục: D t +2 S ¿ ¿ ([6]) (67) π¿ Pct =¿ D kc : phuï thuoäc vaøo 25,250 2( S − Ca ) σ K c =875 c k c (5.34-[6]) (68) Et Với kc tra bảng T140 -[6] Pct Kiểm tra độ ổn định thân: S −C a ≥ (5.32-[6]) (69) t πK c E Kiểm tra điều kiện ổn định thân chịu tác dung đồng thời lực nén chiều trục và áp suất ngoài: Bỏ qua ứng suất uốn Xác định ứng suất nén chiều trục : Pct σn= (T149-[6]) (70) π (D t +S )(S − C a) Xác định ứng suất nén chiều trục cho phép : S −C a [σ n ]=K c Et (5.40-[6]) (71) Dt kiểm tra độ ổn định thân chịu tác dụng đồng thời: σ n Pn + ≤ >1 nhiên không quá 5% (5.45-[6]) (72) [ σ n ] [ Pn ] Nếu các điều kiện trên không thoả thì ta tăng bề dày lên kiểm tra lại √ (27) Baûng 2.6 : Keát quaû tính beàn cho thaân thieát bò Đại lượng Kyù hieäu Ñôn vò P 105N/m2 Vaâït lieäu Áp suất tính toán Nhiệt độ tính toán Heä soá hieäu chænh Ứng suất cho phép tieâu chuaån Ứng suất cho phép C η Buồng đốt Noài Noài CT3 CT3 2.943 1.42 trong 162.9 129.1 0.95 0.95 Buoàng boác Noài Noài X18H-10T X18H-10T 0.461 0.21 ngoài 130.24 60.3 0.95 0.95 * 106N/m2 132 135 139 143.5 106N/m2 125.4 128.25 132.05 136.32 Heä soá beàn moái haøn ϕh 0.95 0.95 0.95 0.95 0.95 Modul đàn hồi Et 106N/cm2 20.5 20.5 20.5 20.5 Hệ số an toàn theo giới hạn chảy Giới hạn chảy vaät lieäu Heä soá boå sung aên mòn hoá học Heä soá boå sung aên moøn cô hoïc Đường kính cuûa thieát bò Chieàu cao thieát bò Beà daøy toái thieåu Bề dày thực Aùp suất tính toán cho pheùp [P]>Ptt Luïc neùn chieàu truïc Kieåm tra ñieàu kieän (69) Ứng suất nén chiều truïc Ứng suất nén chiều truïc cho pheùp Kieåm tra ñieàu kieän nc 1.65 c 106N/m2 Ca mm 236.78 1 Ghi chuù T26-[6] Hình1-1, 1-2-[6] (54) Baûng 1.7-[6] Baûng 2.12-[6] Baûng 1.6-[6] (61) T28-[6] Cb mm 0 0 Dt mm 600 600 1400 1400 l S’ S mm mm mm 0.74 0.123 0.15 8.73 [Pn] 105N/m2 11.85 15.58 16.02 3.09 đạt đạt đạt đạt 277953 0.1425 Pct Kc N Baûng 2.4 (55),(63) Choïn (59),(66) (67) (68) Đạt n 106N/m2 7.0 (70 n] 106N/m2 187.8 (71) Đạt (72) (28) Chọn thân phụ cùng bề dày với thân buồng đốt và ta có kết đúng bề dày đã tính 2.3.3 Tính bền nắp và đáy thiết bị 2.3.3.1 Nắp và đáy elip Chọn nắp elip và vật liệu là thép không rỉ X18H10T sử dụng cho buồng đốt và nắp buồng bốc, có bọc cách nhiệt, chọn đáy nắp tiêu chuẩn, loại có gờ Nguyên tắc chung: Lấy chiều dày đã có sẵn thân tính bền theo điều kiện nắp elip 2.3.3.1.1 Nắp (đáy) làm việc áp suất Thoâng soá laøm vieäc: Xét theo môi trường làm việc nắp và thiết bị sử dụng nắp Tính beàn : Choïn Snaêp = Sthaân vaø ht vaø hg ( T382-[5]) Kieåm tra ñieàu kieän: Tương tài thân chịu áp suất ngoài với Dt thay Rt Dt2 4.ht Với Rt = ht D Đối với nắp elip tiêu chuẩn thì t = 0,25 => Rt = Dt 2.3.3.1.2 Nắp (đáy) làm việc áp suất ngoài Thoâng soá laøm vieäc Xét theo môi trường làm việc nắp và thiết bị sử dụng nắp Tính beàn : Choïn Snaêp = Sthaân vaø ht vaø hg ( T382-[5]) Kiểm tra điều kiện ổn định nắp theo công thức Rt 15 E So saùnh : vaø (x=0.7 theoT167-[6]) x σc SN R t 15 E t < Neáu: (73) S xσ tc =>Kiểm tra áp suất tính toán cho phép bên thiết bị: t S −C a [ P ] =0 09 E KR t ( ) (6.6-[6]) Rt 0,15.E t < S x.sct Neáu: =>Kiểm tra áp suất tính toán cho phép bên thiết bị: [ σ n ] ( S N −C a ) [ P ]= (N/mm2) β Rt Trong đó: Et ( S − Ca )+5 x σ c Rt β= Et (S − Ca )− x σ c Rt (1 − x ) (74) (75) (6.7-[6]) (76) (77) (29) [ σ n ]=K c Et S −C a Dt (N/mm2) (5.40-[6]) (78) 2.3.3.2 Đáy nón - Để đảm bảo tháo liệu tốt ta chọn đáy nón và vật liệu làm đáy là thép không rỉ X18H10T và chọn góc đỉnh = 300C , loại đáy có gờ 2.3.3.2.1 Nắp (đáy) làm việc áp suất Thoâng soá laøm vieäc: Xét theo môi trường làm việc nắp và thiết bị sử dụng nắp Tính beàn: Choïn Sñ = Sboác Kieåm tra: S ' 25 ≤ Ñieàu kieän1: (6.22-[6]) (79) Dt cos α [σ ]ϕ (S − C a) [ p]= Ñieàu kieän2: (6.23-[6]) (80) Dt y cos α [σ ]ϕ( S − Ca ) [ p]= Hoặc (6.24-[6]) (81) D+2 cos α (S −C a) Chọn giá trị bé để so sánh với p 2.3.3.2.2 Nắp (đáy) làm việc áp suất ngoài Thoâng soá laøm vieäc: Xét theo môi trường làm việc nắp và thiết bị sử dụng nắp Tính beàn: Choïn Sñ = Sboác Kieåm tra: Lực nén đáy P theo công thức: π P= D2n pn (N) (6.26-[6]) (82) Lực nén chiều trục: P = .Kc.Et.(S- Ca)2.cos2 (6.27-[6]) (83) D Trong đó: Kc phụ thuộc vào 2( S − C ) 25,250 a σc K c =875 k c => (kc tra baûng/140 [6]) Et Aùp suất ngoài cho phép: S −C a D ' S −C a (5.19-[6]) [ Pn ]=0 649 E l ' ' D' D ( (84) với l’: chiều cao phần đáy nón D t +0 Dt D' = vaø cos α p P + n ≤1 Ñieàu kieän oån ñònh: [ P ] [ pn ] )√ (tra baûng/394 [5]) (6-28-[6]) (85) (6.30-[6]) (86) (30) Bảng 2.7: Kết tính bền nắp và đáy thiết bị Đáy , nắp elip Đại lượng Vaâït lieäu Áp suất tính toán Nhiệt độ tính toán Ứng suất cho phép tiêu chuaån Giới hạn chảy vật lieäu Modul đàn hồi Hệ số an toàn theo giới haïn chaûy Heä soá boå sung aên mòn hoá học Heä soá boå sung aên moøn cô hoïc Đường kính Chiều cao gờ Chieàu cao phaàn elip Bề dày thực Kyù hieäu Ñôn vò Buồng đốt Buoàng boác P 10 N/m C CT3 1.756 80.3 X18H10T 1.756 80.3 * 106N/m2 143.5 143.5 Hình 1-1,1-2[6] c 106N/m2 236.775 236.775 (61) Et 106N/cm2 20.5 20.5 Baûng 2.12-[6] 1.65 1.65 Baûng 1.6-[6] 1 nc Ca mm T28-[6] Cb mm 0 Dt mm 600 1400 hg ht mm mm 25 150 40 350 S mm 10 0.099 2.68 0.077 2.18 (77) (78) Kc Ứng suất nén chiều trục cho pheùp Aùp suất tính toán cho pheùp [P]>Ptt Đại lượng Vaâït lieäu Áp suất tính toán Nhiệt độ tính toán Ứng suất cho phép tiêu chuaån Ghi chuù n] 106N/m2 102.553 102.553 [Pn] 105N/m2 3.83 6.05 đạt Đáy , nắp elip đạt Kyù hieäu Buoàng boác Ñôn vò P 10 N/m C * 106N/m2 Baûng 2.4 Baûng XIII.10[5] Choïn theo thaân (76) Ghi chuù X18H10T 1.756 80.3 143.5 Hình 1-1,1-2[6] (31) Giới hạn chảy vật lieäu Modul đàn hồi Hệ số an toàn theo giới haïn chaûy Heä soá boå sung aên mòn hoá học Heä soá boå sung aên moøn cô hoïc Đường kính đáy lớn Đường kính đáy beù Chiều cao gờ Chieàu cao phaàn elip Bề dày thực Đường kính tính toán Lực nén đáy Lực nén chiều trục Aùp suất tính toán cho pheùp [P]>Ptt Ñieàu kieän 86 c 106N/m2 236.775 (61) Et 106N/cm2 20.5 Baûng 2.12-[6] 1.65 Baûng 1.6-[6] T28-[6] nc Ca mm Cb mm Dt mm 1400 Dt1 mm 50.4 hg ht mm mm 50 1269 S mm 10 Kc D’ P [P] mm 105N 105N [Pn] 105N/m2 0.081 1460.7 2.7 31.67 6.05 Baûng 2.4 Baûng XIII.22[5] Choïn theo thaân (84) (82) (83) ((84) đạt đạt Kết luận :Trong tính toán trên đã bỏ qua bước tính toán và chọn bề dày thực tiêu chí chọn các thiết bị giống để tiện việc thiết kế, giảm chi phí gia công, dễ thay caàn (32) 2.4 BÍCH - ĐỆM- BULÔNG 2.4.1 Bích Chọn bích liền kiểu 1, chịu áp suất tối đa 0.6 N/mm và vật liệu làm bích là thép không gỉ X18H10T, tra kích thước bích và số bulong từ bảng XIII.27-[5] Baûng 2.8: Keát quaû choïn vaø kieàm tra beàn bích, bulong Đại lượng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Buoàng boác Buồng đốt Bích vaø bulong Theùp X18H10T mm 600 1400 Vaät lieäu Đường kính Dt Đường kính ngoài Dn m 740 1540 Db mm 690 1490 H D Z mm m Caùi 20 M20 20 Đệm Đường kính đường troøn qua taâm bulong Chieàu daøy Đường kính chân ren Soá bulong Vaät lieäu Chieàu daøy Đường kính Đường kính ngoài mm mm mm 630 650 Tra baûng XIII.27[4] 30 20 40 Paronit Dt Dn Ghi chuù 1430 1454 Baûng 7-1-[6] choïn Baûng XIII.31-[4] (33) 2.4.2 Væ oáng vaø ñóa phaân phoái Vỉ ống thiết bị, hai vỉ ống phải cố định: bề dày vỉ ống phải đảm bảo giữ chặt ống sau nong , giữ nguyên hình dạng vỉ ống sau khoan, nong và sau nong, bền duới tác dụng các loại ứng suất chống ăn mòn dn - Beà daøy toái thieåu cuûa væ/ ñóa phaân phoái: h ' = +5 (8.23-[6])(87) p σu= ≤ [ σu] d n h' - Ứng suất uốn : (88) 6(1 −0 )( ) l l Baûng 2.9: Baûng tính væ oáng vaø ñóa phaân phoái Đại lượng Vaät lieäu Đường kính ngoài cuûa oáng Bước ống Khoảng cách l Beà daøy toái thieåu Bề dày thực Aùp suất tính toán lớn Ứùng suất uốn Ứng suất uốn cho pheùp Kieåm tra ñieàu kieän Giaù trò Væ oáng Ñóa phaân phoái Theùp X18H10T Kí hieäu Ñôn vò Dn mm 38 28 t l Sm S mm mm mm mm 57 49.36 9.75 15 57 49.36 8.5 10 P 105N/m2 1.756 1.756 σu [ σu ] 105N/m2 0.96 1.97 106N/m2 139 139 Đạt Đạt Ghi chuù Xét với bề dày maøng laø 3mm Baûng 8.1-[6] Aùp suất lớn noài (34) Chöông THIEÁT BÒ PHUÏ 3.1 THIEÁT BÒ GIA NHIEÄT 3.1.1 Mục đích : đun nóng dung dịch nước sơ ri từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ sôi đầu, tác nhân gia nhiệt là đốt lấy từ lò với áp suất tuyệt đối là at 3.1.2 Tính toán Ký hiệu đại lượng Kyù hieäu Ñôn vò YÙù nghóa G kg/h Lưu lượng I kJkg Entanpi R kJ/kg Ẩn nhiệt ngưng tụ bão hoà T C Nhiệt độ C kJ/kg.độ Nhiệt dung riêng dung dịch đường “h” Kí hiệu ứng với dòng đốt “i” Kí hiệu ứng với dung dịch đường “v” Kí hiệu ứng với dòng vào thiết bị “r” Kí hiệu ứng với dòng khoỉ thiết bị “ng” Kí hiệu ứng với dòng nước ngưng Thoâng soá caùc doøng: Dung dịch mía đường nồng độ: x= 0.1 nhiệt độ đầu: tlv=60 0C nhiệt độ cuối: tlr=110.2060C Hơi đốt aùp suaát: Ph=4 at độ ẩm: 5% Nước ngưng trạng thái lỏng sôi Công thức tính : tương tự thiết bị cô đặc buồng đốt ngoài nhiên có khác chỗ là gia nhiệt để tăng nhiệt độ dung dịch vGl i lv +Ghv i hv =Gl i l +Gng i ng+Q tt Cân lượng: (89) Ghv r hv (1− ϕ)=Gl (i lv −i lv )+Qtt (90) Qtt =0 05 Ghv r hv (1− ϕ) giaû thieát (91) 9G hv r hv =Gl (i lr −i lv ) (92) Gl (i lr − i lv ) Ghv = Lưu lượng đốt cần thiết: (93) r hv Baûng3.1 : Keát quaû caân baèng vaät chaát thieát bò gia nhieät (35) Đại lượng Kí hieäu Suất lượng Nồng độ Nhiệt độ dòng vào Nhieät dung rieâng doøng vaøo Entanpi doøng vaøo Nhiệt độ dòng Nhieät dung rieâng doøng Entanpi doøng G1 x tlv clv ilv tlr clr ilr Aùp suaát Nhệt độ Aån nhieät ngöng tuï Suất lượng Ph th rhv Ghv Ñôn vò Dung dòch kg/h C J/kg.độ kJ/kg C J/kg.độ kJ/kg Hơi đốt at C kJ/kg kg/h Giaù trò Ghi chuù 3000 0.1 60 3771 266.26 110.21 3771 415.6 (10) (15) 142.9 2141 294.8 (10) (15) Baûng 2.1 (93) (36) 3.2 THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ BAROMET 3.2.1.Tính toán Ký hiệu các đại lượng Kyù hieäu Ñôn vò YÙ nghóa G I T C V P Ph kg/h kJ/kg C kJ/kg.độ m/s N/m2 N/m2 Lưu lượng Entanpi Nhiệt độ Nhieät dung rieâng Vaän toác löu chaát Aùp suaát chung cuûa thieát bò ngöng tuï Aùp suất riêng phâøn nước hỗn hợp Kí hiệu ứng với dòng thứ Kí hiệu ứng với dòng nước làm nguội Kí hiệu ứng với dòng vào thiết bị Kí hiệu ứng với dòng khỏi thiết bị Kí hiệu ứng với dòng không ngưng Dtm “h” “l” “v” “r” “kk” b hg z de fe ftb t P Htb Hb dt λ δ ξ - đường kính thiết bị mm mm caùi mm m2 m2 mm mm m m Chieàu roäng taám ngaên Chiều cao gờtấm ngăn Soá taám ngaên Đường kính lỗ Toång dieän tích loã treân ngaên Dieän tích tieát dieän ngang thieát bò Bước lỗ MưÙc độ đun nóng Chieàu cao thieát bò Chieàu cao oáng baromet Đường kính ống baromet Heä soá ma saùt Chieàu daøy taám ngaên Hệ số trở Lực cục Cân vật chất và lượng: Dùng thiết bị ngưng tụ trực tiếp khô để ngưng tụ lượng thứ từ buồng đốt Aùp dụng công thức và lý luận lấy từ T84-88/[] Lượng không khí không ngưng cần hút khỏi thiết bị: Gkk=0.000025W2 +0.000025Gn +0.01W2 (VI.47-[5])(94) Theå tích khí khoâng ngöng: (37) 288 Gkk (273+t kk) P− Ph Nhiệt độ khí không ngưng: tkk= tlr + + 0.1(tlr –tlv) Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ W (i − c t ) Glv = hv l lr c l (t lr − t lv ) Suất lượng nước khỏi thiết bị: Glr=Glv+W2-Gkk Bảng 3.2 : Kết cân vật chất và lượng thiết bị ngưng tụ Vkk = Đại lượng Kí hieäu Ñôn vò Thoâng soá hôi vaøo W2 kg/s thv C Phv 10 N/m2 ihv kJ/kg Nước làm nguội tlv C tlr C Glv kg/s cl kJ/kg.độ Ph 104.N/m2 Suất lượng Nhiệt độ Aùp suaát Entanpi Nhiệt độ đầu Nhiệt độ cuối Suất lượng Nhieät dung rieâng Aùp suaát rieâng phaàn hôi nước Khí khoâng ngöng Gkk 10-3.kg/s Vkk m3/s tkk C Dòng nước Glr kg/s tlr C Suất lượng Theå tích Nhiệt độ Suất lượng Nhiệt độ 3.2.2.Kích thước thiết bị: Tính theo các công thức và lý luận có T84-85/[5] Đường kính thiết bị ngưng tụ: W2 Dt = 1.383 ρh v h Choïn vh= 35 m/s Kích thước ngăn: Chieàu roäng taám ngaên: √ (VI.49-[5])(95) (VI.50-[5])(96) (VI.51-[5])(97) (98) Giaù trò Ghi chuù 0.31 59.7 1.962 2607 Theo baûng 2.1 30 50 9.67 4.18 0.6 Choïn Choïn (97) Baûng 56-[3] 3.35 0.022 36 (94) (95) (96) 9.98 50 (98) Baûng 56-[3] (VI.52-[5]) (99) (38) Dt + 50 (VI.53-[5]) (100) Chieàu daøy taám ngaên: =4mm Chiều cao gờ ngăn: hg=40mm Đường kính lỗ trên ngăn: de=2mm Tổng diện tích bề mặt các lỗ toàn mặt cắt ngang thiết bị: G f e = lv (VI.54-[5]) (101) ρ lv v l choïn vl=0.62m/s f e 12 ¿ Bước lỗ : f tb (VI.55-[5]) (102) t=0 866 d ¿ πD Trong đó: (103) f tb = t Chieàu cao thieát bò: t lr − t lv Mức độ đun nóng: P= (VI.56-[5]) (104) t w −t lv H tb =n htb +( ÷ 6) Chieàu cao thieát bò: (III.38-[1]) (105) Kích thước ống baromet: Đường kính ống: 004 G lv dt = (VI.57-[5]) (106) πv lr với vlr=0.5 m/s Chieàu cao oáng baromet: H=h1+h2+0.5 (VI.58-[5]) (107) Trong đó: Chiều cao cột nước cân hiệu số áp suất khí và áp suất ngưng b tuï: h1= 10 33 (VI.59-[])(108) 760 Chiều cao cột nước để khắc phục trở lực nước chảy ống: v 2lr H (1+ λ + ∑ ξ) H2= (VI.60-[5]) (109) 2g dt Heä soá phuï thuoäc chuaån soá Re v lr d t ρ lr Re = (110) μ lr 64 λ= => Chaûy taàng: (1.75-[10]) (111) Re b= √ => Chaûy roái oáng nhaùm: Δ 81 =−2 lg + d t Re √λ [ Baûng 3.3: Thoâng soá thieát bò ngöng tuï ( ) ] (1.76g-[10]) (112) (39) Đại lượng Suất lượng Khối lượng riêng Vaän toác Sáuất lượng Khối lượng riêng Vaän toác Suất lượng Nhiệt độ Vaän toác Độ nhớt tuyệt đối Khối lượng riêng Độ chân không thiết bị Kí hieäu Ñôn vò Hôi vaøo W3 kg/s h kg/m3 vh m/s Nứơc làm nguôïi Glv kg/s lv kg/m3 vl m/s Dòng nước Glr kg/s tlr C vlr m/s lr 10-3Pas lr kg/m3 b mmHg Giaù trò Ghi chuù 0.31 0.134 35 Choïn theo T85-[4] 9.67 996 0.62 Tra baûng 39-[2] Choïn theo T85-[4] 6.63 50 0.5 0.556 988 608 Choïn theo T85-[4] Tra baûng 39-[2] (40) Baûng 3.4: Keát quûa tính thieát bò ngöng tuï Đại lượng Đường kính thiết bị ( tính) Đường kính thiết bị (thực) Chieàu roäng Chieàu daøy Chiều cao gờ Đường kính lỗ Mức độ đun nóng Soá ngaên Toång dieän tích loã Dieän tích tieát dieän thieát bò Bước lỗ Khoảng cách các ngăn Chieàu cao thieát bò ngöng tuï Đường kính Chuaån soá Re Hệ số trở lực vào ống Hệ số trở lực khỏi ống Hệ số trở lực masát Chiều cao cột nước Chiều cao khắc phục trở lực Chieàu cao oáng baromet Kyù hieäu Ñôn vò Dt mm Dt mm Taám ngaên b mm δ mm hg mm de mm P Z caùi fe m2 ftb m2 t mm h mm Htb mm OÁng baromet dt mm Re ξ1 ξ2 λ h1 m h2 m Hb m Giaù trò 364 500 Ghi chuù (99) Choïn 300 40 0.673 0.016 0.198 0.495 400 4000 Choïn Choïn Choïn (104) Baûng VI.7-[5] (101) (103) Choïn Baûng VI.17-[5] (105) 160 142158 0.5 0.03 8.3 0.054 8.854 (106) (110) Choïn (112) (108) (109) (107) (41) 3.3 BÔM Ký hiệu các đại lượng Kyù hieäu G Q N H P1, p2 ρ η Ñôn vò kg/s m3/s KW m kg/m3 YÙ nghóa Lưu lượng Naêng suaát bôm Coâng suaát bôm Coät aùp bôm Aùp suất đầu hút và đầu bơm Khối lượng riêng dòng lưu chất Hieäu suaát bôm 3.3.1.Bôm chaát loûng Được tính theo tài liệu [7], T112-113 QH ρg N= Coâng suaát bôm: (113) 1000 η G Lưu lượng bơm: Q= ρ (114) Coät aùp bôm: H = H1 + H2 + H3 + H4 + H5 (115) Cột áp để khác phục chiều cao nâng hình học: H1 = z2-z1 (116) Cột áp để khắc phục chênh lệch áp suất hai đầu ống hút và đẩy: p2 − p1 H2= (117) ρg Cột áp để khắc phục trở lực trên đường ống: l λ +∑ ξ d H3+H4 ) (upload.123doc.net) v2 ¿ ¿ 2g 4Q 4G = Với : v= (119) 2 πd ρπ d ρ vd Re = (120) μ Đối với trường hợp chảy rối ống nhám ( CT1.76 –[10]) ¿ Δ 81 =−2 lg ( + ) (121) d t Re √λ ¿ Cột áp để khắc phục động ống hút và ống đẩy: Coi đường kính ống hút và ống đẩy là => v1= v2 => H5 = ( ) (42) Vaäy coät aùp bôm laø: H= ξ l λ +∑ ¿ d p2 − p1 v2 +( z − z 1)+ ¿ ρg g (122) (43) Baûng 3.5 :Keát quûa tính bôm Đại lượng Đường kính ống Chieàu daøi oáng Suất lượng Độ nhớt Khối lượng riêng Vaän toác dung dòch Chieàu cao hình hoïc Aùp suaát Noài I Noài II 0.025 15 0.833 0.221 1040.1 0.025 15 0.48 0.291 1069.6 0.025 15 0.185 0.61 1205.6 Bôm nước laøm nguoäi 0.15 15 9.67 0.8007 995.7 m/s 1.63 0.91 0.31 0.55 (104) H0 m 10 10 10 14 Choïn P1 P2 105N/m 105N/m 1.442 1.442 0.21 0.21 0.981 0.2 0.5 0.97 0.5 1.11 0.5 0.98 0.5 0.39 1.1 9.44 9.72 9.46 5.58 191.78 0.05 8.361 0.054 25.317 0.052 102.59 0.03 Kyù hieäu Ñôn vò Bôm nhaäp lieäu dt L G μ ρ m m kg/s 10-3 Pas kg/m3 V Trở lực cục Cửa vào Cửa Van thaúng (2 caùi) Co 90 (3 caùi) Bôm thaùo lieäu Tổng trở lực Chuaån soá Re Heä soá masaùt Re λ 10 Độ nhám Δ mm 0.5 0.5 0.5 0.5 Coät aùp bôm Hieäu suaát Coâng suaât bôm H η N mH2O 25.08 0.75 0.27 2.36 0.75 0.015 16.91 0.75 0.061 6.074 0.75 0.77 3.3.2.Bôm chaân khoâng kW Coâng suaát bôm chaân khoâng: V kk ΔP 022(1 −0 2) ,81 104 N= = =2 kW 1000 η 1000 75 Ghi chuù Choïn Choïn Baûng 13-[3] (106) Baûng 12-[3] (102) (100) (44) 3.4 TAI TREO Choïn vaät lieäu laøm tai treo laø theùp CT3 Tai treo hàn vào thiết bị, chọn số gân là Chọn thiết bị có khối lượng lớn để tính toán tai treo, đó ta chọn nồi cô đặc và keát quaû seõ thoáng nhaát cho caû hai noài Taûi troïng taùc duïng leân tai treo: Choïn soá tai treo laø G 81 Bảng 3.6 :Khối lượng thiết bị chính và tính tai treo - Taûi troïng taùc duïng leân tai treo: Q = Boä phaän Thaân Thaân phuï Nắp và đáy Bích Væ oáng Ñóa phaân phoái Oáng truyeàn nhieät Khối lượng dung dịch (kg) Khối lượng vật liệu (kg) Thaân Đáy Naép Bích Khối lượng dung dịch (kg) Khối lượng vật liệu (kg) Đại lượng Tổng khối lượng Soá tai treo Taûi troïng (N) Taûi troïng choïn (N) Theå tích Vaät lieäu roãng m3 Buồng đốt CT3 1.43 X18H10T 0.17 X18H10T 35.2*10-3 X18H10T X18H10T X18H10T X18H10T Buoàng boác X18H10T 3.08 X18H10T 0.823 X18H10T 0.421 X18H10T Theå tích vaät lieäu m3 Khoái lượng (kg) 0.038 4.56*10-3 298.3 36.2 14.14 23.78 25.38 19.43 8.96 1689.2 1122.16 1 61 705.6 286.84 184.83 158.57 5213.01 1504.9 1 0.003 0.0032 2.45*10-3 4.54*10-3 0.089 0.02 Buồng đốt 2811.36 6894.86 10000 Choïn theo baûng XIII.36-[5] Số lượng (caùi) Buoàng boác 6717.91 16475.7 25000 (45) 3.5 LỚP CÁCH NHIỆT Bề dày lớp cách nhiệt (theo T92-[5]) λc α n (t t − t kk )= (t ti −t t ) δc Với α n : Hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài lớp cách nhiệt đến không khí α n =9.3+0.058t2 (W/m2.độ) tt2: nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt phía không khí khoảng 40-50 0C, chọn 450C tt1: nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị Vì trở lực tường thiết bị thường nhỏ so với trở lực nhiệt lớp cách nhiệt nên coi t t1 = tD tkk: nhiệt độ không khí chọn 300C Chọn lớp cách nhiệt là bông thuỷ tinh có hệ số cấp nhiệt 0.0372W/m 2.độ Kyù hieäu Ñôn vò tt2 αn C W/m2.độ C C W/m2.độ m tt1 tkk λc δc => Thoáng nhaát cho hai noài ta choïn nhö sau: Buồng đốt : δ c =200mm Buoàng boác : δ c =150mm Giaù trò Buồng đốt Buoàng boác 45 11.92 142.9 110.28 30 0.0372 0.02 0.014 (46) CHÖÔNG Tính giaù thaønh thieát bò Baûng4.1: Baûng tính kinh teá thieát bò chính(xeùt cho noài) Boä phaän Vaät lieäu Buồng đốt Thaân chính CT3 Thaân phuï X18H10T Nắp và đáy X18H10T Bích X18H10T Væ oáng X18H10T Ñóa phaân X18H10T phoái OÁng truyeàn X18H10T nhieät Buoàng boác Thaân X18H10T Đáy X18H10T Naép X18H10T Bích X18H10T Toång giaù thaønh vaät tö Giaù gia coâng Toång Ñôn vò tính Ñôn giaù (đồng) Khoái lượng Soá lượng Thaønh tieàn (triệu đồng ) kg kg kg kg kg kg 10000 50000 50000 50000 50000 50000 298.3 36.15 14.14 23.78 25.38 19.43 2 5.966 3.615 2.828 7.134 5.076 1.943 kg 50000 8.96 122 54.656 kg kg kg kg 50000 50000 50000 50000 705.6 286.84 184.83 158.57 2 70.56 28.684 18.483 31.714 230.659 230.689 461.318 (47) TOÅNG KEÁT Thoâng soá coâng ngheä HEÄ THOÁNG COÂ ÑAËC Đại lượng Suất lượng Nhiệt độ sôi Nồng độ Suất lượng Nhiệt độ sôi Nồng độ Kyù hieäu Gñ tñ xñ Gc tc xc Suất lượng Aùp suaát Nhiệt độ W PW tW Suất lượng Aùp suaát Nhiệt độ D PD tD Suất lượng Nhiệt độ D tD Ñôn vò Dung dòch vaøo kg/h C Dung dòch kg/h C Hơi thứ kg/h at C Hơi đốt kg/h at C Nước ngưng Kg/h C Giaù trò Noài I Noài II 3000 110.206 0.1 1777.78 61 0.169 1777.78 110.28 0.169 666.67 61.6 0.45 1222.22 1.47 110.1 1111.11 0.21 60.7 1473.2 142.9 1222.22 1.42 109.1 1473.2 142.9 1222.22 109.1 (48) THIEÁT BÒ PHUÏ Đại lượng Ñôn vò Suất lượng Nhiệt độ Nồng độ kg/h C Suất lượng Nhiệt độ sôi Nồng độ kg/h C Suất lượng Aùp suaát Nhiệt độ kg/h at C Suất lượng Aùp suaát Nhiệt độ kg/h at C Suất lượng Nhiệt độ kg/h C Thieát bò gia nhieät Kyù hieäu Giaù trò Doøng loûng vaøo Glv 3000 tlv 60 xv 0.1 Doøng loûng Glr 3000 tlr 110.21 xr 0.1 Doøng hôi vaøo D 294.8 PD tD 142.9 Doøng hôi D tD Nước ngưng 294.8 142.9 Thieát bò ngöng tuï Kyù hieäu Giaù trò Glv tlv 34812 30 Glr tlr 35928 50 W pW tW 1111.11 0.2 59.7 Gkk tkk pkk 12.06 36 (49) KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH Đại lượng Vaät lieäu Chieàu cao Đường kính Beà daøy Aùp suaát laøm vieäc Plv Noài I Noài II Vaät lieäu Số lượng Đường kính Beà daøy Chieàu cao Chiều cao gờ Kyù hieäu Thaân H Dt S Ñôn vò mm mm mm 105N/m2 2.943 10 N/m 0.461 Đáy và nắp elip có gờ Z Dt S ht h Caùi mm mm mm mm Đáy nón Vaät lieäu Đường kính Beà daøy Chieàu cao Chiều cao gờ Dt S hb h mm mm mm mm OÁng truyeàn nhieät Vaät lieäu Dieän tích BMTN Chieàu cao Đường kínhtrong Beà daøy Soá oáng Bước ống F H dt S n t mm mm mm mm Oáng mm Væ oáng Vaät lieäu Số lượng Đường kính lỗ Beà daøy Vaät lieäu Beà daøy Buồng đốt Buoàng boác chính phuï CT3 X18H10T 5000 600 2000 600 600 1200 4 10 z dt S S Caùi mm mm Ñóa phaân phoái loûng mm 1.67 1.756 X18H10T 600 150 25 1.67 1.756 X18H10T 1200 10 300 40 X18H10T 1400 10 1269 50 X18H10T 29.25 34 61 47.5 X18H10T 38 15 X18H10T 10 (50) Đường kính lỗ Đường kính ngoài oáng Beà daøy oáng Vaät lieäu Số lượng Taûi troïng Caáu taïo cuûa bích Vaät lieäu Đường kính bên thieát bò Đường kính bích Đường kính tâm buloâng Chieàu cao bích Đường kính bulông Soá buloâng Số bích ghép thânđáy-nắp dt doâ mm mm 15 28 S mm Tai treo 2.5 z Q Theùp CT3 104 Theùp CT3 2.5*104 caùi N Bich - Buloâng Bích lieàn khoâng coå Theùp X18H10T Dt mm 600 1400 D mm 740 1540 Db mm 690 1490 h db mm mm caùi 20 20 20 30 20 40 bích z Đệm Vaät lieäu Đường kính Đường kính ngoài Chieàu daøy OÁng nhaäp lieäu OÁng thaoù lieäu Ống cấp đốt Ống dẫn thứ Ống dẫn nước ngöng Paronit Dt Dn δ mm mm 630 mm 650 Đường kính các ống dẫn 50 1430 1454 50 Doáng mm 150 300 20 (51) Tyû leä caùc chi tieát treân baûn veõ Kyù hieäu Thieát bò A-A B-B C-C Chi tieát I Chi tieát II Chi tieát III Chi tieát IV Chi tieát V Chi tieát VI Chi tieát VII Chi tieát VIII Ghi chuù Noài coâ ñaëc Ñóa phaân phoái Thân buồng đốt Ống dẫn từ buồng đốt sang buoàng boác Bích, bulong và vỉ ống buồng đốt Cửa đốt Tai treo Cửa tháo nước ngưng Bích vaø bulong buoàng boác Boá trí oáng taïo maøng treân ñóa Boá trí loã treân ñóa Boá trí oáng truyeàn nhieät Tyû leä treân baûn veõ : 15 1:5 1:5 1:5 1:2 1:4 1:4 1:2 1:2 1:2 1:2 1:2 (52) TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Phan Vaên Thôm “Sổ tay thiết kế hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng” Bộ GD và ĐT, Viên Đào Tạo Mở Rộng, 1992 [2] Phaïm Vaên Boân (chuû bieân), Nguyeãn Ñình Thoï “Quá trình và thiết bị Công nghệ hoá học – Tập –Quá trình và thiết bị truyền nhiệt ” ÑHBK Tp HCM [3] Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam “Quá trình và thiết bị Công nghệ hoá học – Tập 10 – Ví dụ và bài tập” ÑHBK TpHCM [4] Caùc taùc giaû “ Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hoá chất – Tập 1” NXB KHKT [5] Caùc taùc giaû “Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hoá chất – Tập 2” NXB KHKT [6] Hoà Leâ Vieân “Thiết kế và tính toán các chi tiết thiết bị hóa chất” NXB KHKT [7] Trần Văn Dũng, Nguyễn Văn Lục, Hoàng Minh Nam, Vũ Bá Minh “Quá trình và thiết bị Công nghệ hoá học – Tập – Quyển – Phân riêng khí động, lực ly tâm, bơm, quạt, máy nén, tính hệ thống đường ống” ÑHBK Tp HCM [8] Nguyeãn Ngoä “Kỹ thuật đường mía” [9] Tiêu chuẩn ống cho nghành Hoá & Thực phẩm [10] Nguyeãn Vaên Luïa “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hoá học-Tập 1-Quyển 1-Khuấy-Lắng lọc” ÑHBK TpHCM [11] Phaïm Vaên Boân Giáo trình “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hoá học- Tập 11- Hướng dẫn đồ án môn học” ÑHBK Tp.HCM [12] Lê Phan Hoàng Chiêu, Trần Tấn Việt, “Tài liệu hướng dẫn đồ án- Biểu diễn thiết bị Tự động hoá trên sơ đồ công nghệ” ÑHBK TpHCM (53)