P =∆ +∆ +∆ ∆ = 176,3766+7,0935+187,2869 =370,757 N/m2 TRỞ LỰC ĐOẠN LUYỆN LÀ : L P ∆ = NTT2.∆PdL= 52.370,757 = 9268,925 N/m2
TỔNG TRỞ LỰC CỦA MỘT ĐĨA ĐOẠN CHƯNG LÀ :
tC sC kC dC P P P P =∆ +∆ +∆ ∆ = 142,0660+7,2934+227,7187 =377,1771 N/m2 TRỞ LỰC ĐOẠN CHƯNG LÀ : C P ∆ = NTT2.∆PdC= 62. 377,1771 = 13578,3756 N/m2 TRỞ LỰC CỦA TOÀN THÁP : P ∆ = ∆PL+ ∆PC= 9268,925+13578,3756 = 22847,3006 N/m2
V. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG:
1. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu:
Phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu Theo STQTTB II _ 196 : QD1 + Qf = QF + Qng1 + Qxq1 ( J/h )
Trong đó :
QD1 : Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào ( J/ h ) Qf : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào ( J/ h ) QF : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra ( J/ h ) Qng1 : Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ( J/ h )
Qxq1 : Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh ( J/ h )
Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 2 at, dựa vào toán đồ hình I.62 STQTTB I _ 250 để xác định nhiệt độ sôi của dung dịch.
Ta có nhiệt độ sôi ts = 119,62oC
1.1 Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào:
Trong đó :
D1 : Lượng hơi đốt ( kg/h )
λ1: Hàm nhiệt ( nhiệt lượng riêng ) của hơi đốt ( J/ kg )
θ1 : Nhiệt độ nước ngưng θ1 = 119,62oC
C1 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ( J/ kg.độ ) r1 : Ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đốt ( J/ kg )
Theo bảng số liệu nhiệt hóa hơi STQTTB I _ 254 tại to = 119,62oC, nội suy ta được : r1 = 182,228 (kcal/kg) = 182,228. 4,1868.103 (J/kg)=762,9522.103 (J/kg)
1.2 Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào:
Theo STQTTB II _ 196: Qf = F. Cf. tf (J/h) Trong đó :
F : lượng hỗn hợp đầu. F= 6000 kg/h
tf : Nhiệt độ đầu của hỗn hợp ( thường lấy ở 20oC ) Cf : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu ( J/ kg.độ ) Theo bảng số liệu nhiệt dung riêng STQTTB I _ 171 ta có:
CA = 2480 ( J/ kg.độ ) ; CB = 4180 ( J/ kg.độ ) Nồng độ hỗn hợp đầu af = aF = 0,3
Thay số vào ta có :
Cf = 2480.0,3 + 4180. (1 – 0,3 ) = 3670 ( J/ kg.độ ) Từ đó ta tính được nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào : Qf = F. Cf. tf = 6000. 3670. 20 = 440400.103 ( J/ h )
1.3 Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra:
Theo STQTTB II _ 196: QF = F. CF. tF
Trong đó
F : Lượng hỗn hợp đầu ( kg/h )
CF : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu khi đi ra ( J/ kg.độ ) t : Nhiệt độ của hỗn hợp đầu sau khi đun nóng t = 85,0612 oC
Theo bảng số liệu nhiệt dung riêng STQTTB I _ 171 ta có:
CA = 3295,918 ( J/ kg.độ ) ; CB = 4200,1224 ( J/ kg.độ ) Nồng độ hỗn hợp đầu af = aF = 0,3
Thay số vào ta có :
CF = 3295,918.0,3 + 4200,1224. (1 – 0,3 ) = 3928,8611 ( J/ kg.độ ) Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra
QF = F. CF. tF = 6000. 3928,8611. 85,0612 = 2005161,938.103 ( J/ h )
1.4 Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra:
Theo STQTTB II _ 197: Qng1 = Gng1. C1. θ1 = D1. C1. θ1
Trong đó :
Gng1 : Lượng nước ngưng, bằng lượng hơi đốt D1 ( kg/ h ) θ1 : Nhiệt độ nước ngưng
1.5 Nhiệt lượng mất mát ra ngoài môi trường xung quanh:
Lượng nhiệt mất mát ra ngoài môi trường lấy bằng 5% lượng nhiệt tiêu tốn tính theo STQTTB II_197: Qxql = 0,05.D1.r1 (J/h)
1.6 Lượng hơi đốt cần thiết:
Theo STQTTB II _ 97, lượng hơi đốt được tính : D1 = 1 1 1 λ f xq ng F Q Q Q Q + + − = 1 . 95 , 0 r Q QF − f = 3 3 10 . 9522 , 762 . 95 , 0 10 ). 440400 938 , 2005161 ( − = 2158,8742 ( kg/h )
2. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện:
Phương trình cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện STQTTB II _ 197 QF + QD2 + QR = Qy + QW + Qxq2 + Qng2 ( J/ h )
Trong đó:
QF : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào tháp ( J/ h ) QD2 : Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào tháp ( J/ h )
QR : Nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu mang vào ( J/ h ) Qy : Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp ( J/ h ) QW : Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra ( J/ h )
Qxq2:Nhiệt lượng do hơi mang ra môi trường xung quanh ( J/ h ) Qng2 : Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ( J/ h )
Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 2 at, có nhiệt độ sôi = 119,62 oC
2.1 Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào tháp:
QD2 = D2.λ2= D2. ( r2 + θ2.C2) Trong đó:
D2 : Lượng hơi đốt ( kg/ h )
λ2: Hàm nhiệt của hơi đốt (nhiệt lượng riêng ) ( J/ kg ) θ2 : Nhiệt độ nước ngưng ( oC )
r2 : Ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đốt ( J/ kg )
C2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ( J/ kg.độ )
2.2 Nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu mang vào:
Theo STQTTB II _ 197 : QR = GR. CR. tR
Trong đó :
GR : Lượng lỏng hồi lưu ( kg/ h )
tR : Nhiệt độ của lượng lỏng hồi lưu ( oC ) CR : Nhiệt dung riêng của lượng lỏng hồi lưu
- GR = P. Rx
P : Lượng sản phẩm đỉnh; P = 1875 ( kg/ h ) Rx : Chỉ số hồi lưu Rx = 1,1124
→ GR = 2085,75 ( kg/ h)
Lượng lỏng hồi lưu ( sau khi qua thiết bị ngưng tụ ) ở trạng thái sôi, có nồng độ bằng nồng đố của hơi ở đỉnh tháp x = xp = 0,6892
- Nhiệt dung riêng của lượng lỏng hồi lưu CR = CA.aR + CB. (1 – aR ) với aR = aP =0,85
Theo bảng số liệu nhiệt dung riêng STQTTB I _ 171 ta có: CA = 3208,04 ( J/ kg.độ ) ; CB = 4190 ( J/ kg.độ )
Thay số vào ta có :
CR = 3208,04.0,85 + 4190.( 1 – 0,85 ) = 3355,334 ( J/ kg.độ ) Thay số vào :
QR = GR. CR. tR = 2085,75.3355,334.79,0432= 553174,9737.103 ( J/ h )
2.3 Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp
Theo STQTTB II _ 197: Qy = P. ( 1+ Rx ). λd ( J/ h ) Trong đó:
λd : Hàm nhiệt, nhiệt lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp ( J/ kg )
P : Lượng sản phẩm đỉnh ( kg/ h ) Rx : Chỉ số hồi lưu thích hợp
Tính λd theo STQTTB II _ 197 : λd = λ1.a+λ2.(1−a)
Với λ1,λ2 : Nhiệt lượng riêng của rượu etylic và nước ( J/ kg ) λ1 = r1 + C1. θ1 ( J/ kg )
λ2 = r2 + C2. θ2 ( J/ kg )
1
θ = θ2 = tR = 79,0432 oC Theo số liệu ở trên ta có
CA = 3208,04 ( J/ kg.độ ) ; CB = 4190 ( J/ kg.độ )
Với tR = 79,0432 oC tra bảng STQTTB I _ 254, nội suy ta được r1 = 202,3827 kcal/kg = 847,336.103 J/ kg
r2 = 559,9568 kcal/kg = 2344,427.103 J/ kg
λ2 =2344,427.103 +4190. 79,0432 = 2675618,008J/ kg a : Nồng độ phần khối lượng a = aP = 0,85
Thay các giá trị vào λd = λ1.a+λ2.(1−a)
λd =1100909,747.0,85 + (1 – 0,85).2675618,008 = 1337115,986 (J/kg) Vậy nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp:
Qy = P. ( 1+ Rx ). λd ( J/ h )
=1875.( 1 + 1,1124 ). 1337115,986 = 5295982142 J/h
2.4 Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra:
Theo STQTTB II _ 197: QW = W. CW. tW
Trong đó :
W : lượng sản phẩm đáy. W = 4125 ( kg/h ) CW : Nhiệt dung riêng của sản phẩm đáy J/ kg.độ Từ tW = 96,162oC ta nội suy theo số liệu bảng I.171 ta được CA = 3462,43 J/ kg.độ ; CB = 4222,324 J/ kg.độ
Nồng độ sản phẩm đáy aW = 0,05 CW = CA. aW + ( 1 - aW ). CB
= 3462,43 . 0,05 +4222,324.( 1 – 0,05 ) = 4184,3293 J/ kg.độ Thay số vào ta tính được nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra QW =4125. 4184,3293.96,162 = 1659790581 ( J/ h )
2.5 Nhiệt lượng mất mát ra ngoài môi trường:
Lượng nhiệt mất mát ra ngoài môi trường lấy bằng 5% lượng nhiệt tiêu tốn ở đáy tháp tính theo STQTTB II _ 198 :
Qxq2 = 0,05. D2. r2 ( J/ h )
2.6 Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ngoài:
Theo STQTTB II _ 198: Qng2 = Gng2. C2. θ2 = D2. C2. θ2
Trong đó Gng2 : Lượng nước ngưng, bằng lượng hơi đốt ( kg/ h )
D2 = 2 2 2 2 .