Chọn thiết bị gia nhệt nhập liệu là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 25 x 2.
Chọn chiều dài ống L = 1,5 m.
• Đường kính ngồi:
• Đường kính trong:
• Bề dày ống: Chọn:
Nước làm lạnh đi trong ống: 0C. Nhiệt độ ra: 0C. Dịng hơi tại đỉnh đi ngồi ống: 0C.
Quá trình truyền nhiệt là ổn định.
Từ phương trình Newton – Furie (phương trình truyền nhiệt)
Trong đĩ:
K: Hệ số truyền nhiệt, W/m2.độ. F: Bề mặt trao đổi nhiệt, m2.
Hiệu số nhiệt trung bình của chất tải nhiệt ở hai bên bề mặt tường, 0C. 1. Hiệu số nhiệt độ trung bình
Chọn kiểu truyền nhiêt ngược chiều, nên:
Trong đĩ:
Hệ số cấp nhiệt của hơi đốt, W/m2.độ. Hệ sớ cấp nhiệt dịng nhập liệu, W/m2.độ. Nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu.
3. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu
Trong đĩ:
Nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi đốt phía vỏ, 0C
: Nhiệt độ của vách tiếp xúc dịng nhập liệu trong ống, 0C Bề dày thành ống:
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: W/m.độ (Tra bảng XII.7 trang 313 STTB tập 2) Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: (Tra bảng 31 trang 419 [4]).
Nhiệt trở lớp cáu trong ống: (Tra bảng 31 trang 419 [4]).
3.1
Xác định hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống. Nhiệt độ trung bình của dịng nước đi trong ống: 0C
Tại nhiệt độ này:
Khối lượng riệng của nước: Độ nhớt của nước:
Hệ số dẫn nhiệt của nước: Chuẩn số Pradtl:
Chọn: vận tốc nước đi trong ống : Số ống:
Tra bảng VII trang 48 STTB tập 2 chọn n = 19 ống. Vận tốc thực tế của nước trong ống:
Chuẩn số Reynolds
Ta thấy 2300 < Re < 10000 Chế độ chảy quá độ Áp dụng cơng thức V44 trang 16 STTB tập 2 Hệ số k0 phụ thuộc vào Re , với Re = 8905,8
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào Re và tỉ lệ đường ống L và dường kính d của ống. Khi
Chuần số Prandlt của nước ở nhiệt độ trung bỉnh cùa vách. Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống:
3.2 Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ ngồi ống.Điều kiện: Điều kiện:
- Ngưng tụ hơi bão hồ
- Khơng chứa khơng khí khơng ngưng - Hơi ngưng tụ ở mặt ngồi ống
- Màng chất ngưng tụ chảy tầng - Ống nằm ngang
Áp dung cơng thức V.111 trang 30 [6]. Đối với ống đơn chiếc nằm ngang.
Với số ống n = 19 ống thì số đường chéo của hình sáu cạnh b = 5. Hệ số phụ thuộc vào cách bố trí ống và số ống trong mỗi dãy thẳng đứng (vì xếp xen kẽ và số ống trong dãy thẳng đứng là 9)
Hệ số cấp nhiệt trung bình của ống chum:
Dùng phép lặp: Chọn 0C
Nhiệt độ trung bình của màng chất ngưng tụ: 0C. Tại nhiệt độ này thì:
Khối lượng riêng của Benzen: Khối lượng riêng của Toluen:
Khối lượng riêng của dịng nhập liệu là:
Độ nhớt của Benzen: Độ nhớt của Toluen:
Độ nhớt của hỗn hợp:
Hệ số dẫn nhiệt của Benzen: Hệ số dẫn nhiệt của Toleen: Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp: Ẩn nhiệt ngưng tụ KJ/kg.
0C.
Kiểm tra sai số:
Kết luận: chọn 0C. và 0C. Vậy hệ số truyền nhiệt:
4.
Bề mặt truyền nhiệt.
5. Cấu tạo thiết bị
Số ống truyền nhiệt n = 19 ống. Ống bố trí theo hình lục giác đều. Chiều dài ống truyền nhiệt:
Số ống trên đường chéo: b = 5 ống
Bước ống: t = 1,2b = 1,2.0,025 = 0,03 (m) Đường kính vỏ thiết bị:
III. THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐỈNH
Chọn thiết bị gia nhệt nhập liệu là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 25 x 2.
Chọn chiều dài ống L = 1,5 m.
• Đường kính ngồi:
• Đường kính trong:
• Bề dày ống: Chọn:
Nước làm lạnh đi trong ống: 0C. Nhiệt độ ra: 0C. Nhiệt độ đầu, cuối của sản phẩm đỉnh: 0C, 0C.
Từ phương trình Newton – Furie (phương trình truyền nhiệt)
Trong đĩ:
K: Hệ số truyền nhiệt, W/m2.độ. F: Bề mặt trao đổi nhiệt, m2.
Hiệu số nhiệt trung bình của chất tải nhiệt ở hai bên bề mặt tường, 0C. 1. Hiệu số nhiệt độ trung bình
Chọn kiểu truyền nhiêt ngược chiều, nên:
2. Hệ số truyền nhiệt
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức như đối với tường phẳng: Trong đĩ:
Hệ số cấp nhiệt của hơi đốt, W/m2.độ. Hệ sớ cấp nhiệt dịng nhập liệu, W/m2.độ. Nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu.
3. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu
Trong đĩ:
Nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi đốt phía vỏ, 0C
: Nhiệt độ của vách tiếp xúc dịng nhập liệu trong ống, 0C Bề dày thành ống:
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: W/m.độ (Tra bảng XII.7 trang 313 STTB tập 2) Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: (Tra bảng 31 trang 419 [4]).
Nhiệt trở lớp cáu trong ống: (Tra bảng 31 trang 419 [4]).
3.1
Xác định hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống. Nhiệt độ trung bình của dịng nước đi trong ống: 0C
Tại nhiệt độ này:
Khối lượng riệng của nước: Độ nhớt của nước:
Chuẩn số Pradtl:
Chọn: vận tốc nước đi trong ống : Chuẩn số Reynolds
Ta thấy Re > 10000 Chế độ chảy rối
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào Re và tỉ lệ đường ống L và dường kính d của ống. Khi
Chuần số Prandlt của nước ở 33,50C
Chuần số Prandlt của nước ở nhiệt độ trung bình cùa vách. Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống:
3.2 Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy ngồi ống. Nhiệt độ trung bình của dịng nước đi trong ống: 0C
Tại nhiệt độ này:
Khối lượng riêng của Benzen: Khối lượng riêng của Toluen:
Khối lượng riêng của dịng nhập liệu là:
Độ nhớt của Benzen: Độ nhớt của Toluen:
Độ nhớt của hỗn hợp:
Hệ số dẫn nhiệt của Benzen: Hệ số dẫn nhiệt của Toleen: Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp:
Nhiệt dung riêng của Benzen: CB = 1935,3 J/Kg.0C Nhiệt dung riêng của Toluen: CT = `1904 J/Kg.0C
J/Kg.0C
Chuẩn số Reynolds
Ta thấy Re > 10000 Chế độ chảy rối
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào Re và tỉ lệ đường ống L và dường kính d của ống. Khi
Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh ngồi ống:
Dùng phép lặp: Chọn 0C Tại nhiệt độ này thì: Độ nhớt của Benzen: Độ nhớt của Toluen:
Độ nhớt của hỗn hợp:
Hệ số dẫn nhiệt của Benzen: Hệ số dẫn nhiệt của Toleen: Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp:
Nhiệt dung riêng của Benzen: CB = 1877,5 J/Kg.0C Nhiệt dung riêng của Toluen: CT = `1850 J/Kg.0C Nhiệt dung riêng của hỗn hợp là:
(xem nhiệt mất mát khơng đáng kể) 0C.
Kiểm tra sai sơ:
Kết luận: chọn 0C. và 0C. Vậy hệ số truyền nhiệt:
4.
Bề mặt truyền nhiệt.
5. Cấu tạo thiết bị
Chọn số ống truyền nhiệt là n = 19 ống Chiều dài ống truyền nhiệt:
Số ống trên đường chéo: b = 5 ống
Bước ống: t = 1,2b = 1,2.0,025 = 0,03 (m) Đường kính vỏ thiết bị:
IV. THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY
Chọn thiết bị gia nhệt nhập liệu là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 25 x 2.
Chọn chiều dài ống L = 1,5 m.
• Đường kính ngồi:
• Đường kính trong:
• Bề dày ống: Chọn:
Nước làm lạnh đi trong ống: 0C. Nhiệt độ ra: 0C. Nhiệt độ đầu, cuối của sản phẩm đáy: 0C, 0C.
Từ phương trình Newton – Furie (phương trình truyền nhiệt)
Trong đĩ:
K: Hệ số truyền nhiệt, W/m2.độ. F: Bề mặt trao đổi nhiệt, m2.
Hiệu số nhiệt trung bình của chất tải nhiệt ở hai bên bề mặt tường, 0C. 3. Hiệu số nhiệt độ trung bình
Chọn kiểu truyền nhiêt ngược chiều, nên:
4. Hệ số truyền nhiệt
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức như đối với tường phẳng: Trong đĩ:
Hệ số cấp nhiệt của hơi đốt, W/m2.độ. Hệ sớ cấp nhiệt dịng nhập liệu, W/m2.độ. Nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu.
3. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu
Trong đĩ:
Nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi đốt phía vỏ, 0C
: Nhiệt độ của vách tiếp xúc dịng nhập liệu trong ống, 0C Bề dày thành ống:
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: W/m.độ (Tra bảng XII.7 trang 313 STTB tập 2) Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: (Tra bảng 31 trang 419 [4]).
Nhiệt trở lớp cáu trong ống: (Tra bảng 31 trang 419 [4]).
3.1
Xác định hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống. Nhiệt độ trung bình của dịng nước đi trong ống: 0C
Tại nhiệt độ này:
Khối lượng riệng của nước: Độ nhớt của nước:
Chuẩn số Pradtl:
Chọn: vận tốc nước đi trong ống : Chuẩn số Reynolds
Ta thấy Re > 10000 Chế độ chảy rối
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào Re và tỉ lệ đường ống L và dường kính d của ống. Khi
Chuần số Prandlt của nước ở 33,50C
Chuần số Prandlt của nước ở nhiệt độ trung bình cùa vách. Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống:
3.2 Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy ngồi ống. Nhiệt độ trung bình của dịng nước đi trong ống: 0C
Tại nhiệt độ này:
Khối lượng riệng của hỗn hợp: Độ nhớt của hỗn hợp:
Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp: Chuẩn số Reynolds
Ta thấy Re > 10000 Chế độ chảy rối
Hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào Re và tỉ lệ đường ống L và dường kính d của ống. Khi
Dùng phép lặp: Chọn 0C Tại nhiệt độ này thì: Độ nhớt của Benzen: Độ nhớt của Toluen:
Độ nhớt của hỗn hợp:
Hệ số dẫn nhiệt của Benzen: Hệ số dẫn nhiệt của Toleen: Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp:
Nhiệt dung riêng của Benzen: CB = 1935,25 J/Kg.0C Nhiệt dung riêng của Toluen: CT = `1904,3 J/Kg.0C Nhiệt dung riêng của hỗn hợp là:
J/Kg.0C
(xem nhiệt mất mát khơng đáng kể) 0C.
Kiểm tra sai số:
Kết luận: chọn 0C. và 0C. Vậy hệ số truyền nhiệt:
4.
Bề mặt truyền nhiệt.
5. Cấu tạo thiết bị
Chọn số ống truyền nhiệt là n = 19 ống Chiều dài ống truyền nhiệt:
Số ống trên đường chéo: b = 5 ống
Bước ống: t = 1,2b = 1,2.0,025 = 0,03 (m) Đường kính vỏ thiết bị:
V. THIẾT BỊ GIA NHIỆT SẢN PHẨM ĐÁY
Chọn thiết bị gia nhiệt sản phẩm đáy là thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống chùm. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 25 x 2.
• Đường kính ngồi:
• Đường kính trong:
• Bề dày ống: Chọn:
Sản phẩm đáy trước khi vào nồi đun cĩ nhiệt độ: 0C. Nhiệt độ ra: 0C.
Hơi đốt là hơi nước cĩ áp suất 2,5at. Hơi nước đi phía ngồi ống từ trên xuống, dịng nhập liệu đi phía trong ống từ dưới lên.
Tra bảng I.125 trang 314 STTB tập 2.
• Nhiệt hố hơi: J/kg.
• Nhiệt độ sơi: 0C.
Quá trình truyền nhiệt là ổn định.
Từ phương trình Newton – Furie (phương trình truyền nhiệt)
Trong đĩ:
K: Hệ số truyền nhiệt, W/m2.độ. F: Bề mặt trao đổi nhiệt, m2.
Chọn kiểu truyền nhiêt ngược chiều, nên:
2. Hệ số truyền nhiệt
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức như đối với tường phẳng: Trong đĩ:
Hệ số cấp nhiệt của hơi đốt, W/m2.độ.
Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy, W/m2.độ. Nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu.
3. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu Trong đĩ:
Nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi đốt phía vỏ, 0C
: Nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy ngồi ống, 0C Bề dày thành ống:
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: W/m.độ (Tra bảng XII.7 trang 313 STTB tập 2) Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: (Tra bảng 31 trang 419 [4]).
Nhiệt trở lớp cáu trong ống: (Tra bảng 31 trang 419 [4]).
3.1
Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy ngồi ống Áp dụng cơng thức V.89 trang 26 STTB tập 2.
Nhiệt độ sơi trung bình sản phẩm đáy ngồi ống 0C 0K
Tại nhiệt độ này:
Khối lượng riêng của Benzen: Khối lượng riêng của Toluen:
Khối lượng riêng của dịng nhập liệu là:
Độ nhớt của Benzen: Độ nhớt của Toluen:
Độ nhớt của hỗn hợp:
Hệ số dẫn nhiệt của Benzen: Hệ số dẫn nhiệt của Toleen: Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp:
Nhiệt dung riêng của Benzen: CB = 2150,3 J/Kg.0C Nhiệt dung riêng của Toluen: CT = `2100,3 J/Kg.0C
J/Kg.0C
Sức căng bề mặt của Benzen: Sức căng bề mặt của Benzen:
Nhiệt dung riêng của Benzen: = 2150,3 J/Kg.0C Nhiệt dung riêng của Toluen: = `2100,3 J/Kg.0C
J/Kg.0C 3.2
Hệ số cấp nhiệt của hơi nước đi ngồi ống
Dùng phép lặp: Chọn 0C
Nhiệt độ trung bình của màng chất ngưng tụ: 0C. Tại nhiệt độ này thì:
Khối lượng riệng của nước: Độ nhớt của nước:
Hệ số dẫn nhiệt của nước:
0C.
Vậy hệ số truyền nhiệt: 4. Bề mặt truyền nhiệt. 5. Cấu tạo thiết bị
Số ống truyền nhiệt n = 19 ống. Ống bố trí theo hình lục giác đều. Chiều dài ống truyền nhiệt:
Số ống trên đường chéo: b = 5 ống
Bước ống: t = 1,2b = 1,2.0,025 = 0,03 (m) Đường kính vỏ thiết bị:
VI. BỒN CAO VỊ
1. Tổn thất đường ống dẫn
Chọn ống dẫn nguyên liệu nhập liêu cĩ đường kính trong là Tra bảng II.5 trang 381 STTB tập 1.
Độ nhám tuyệt đối của ống (ống nguyên và ống hàn trong điều kiện ăn mịn ít) Tổn thất đường ống dẫn:
Trong đĩ:
: Hệ số ma sát trong đường ống. : Chiều dài đường ống dẫn, chọn : Đường kính ống dẫn,
: Tổng hệ số tổn thất cục bộ
Vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn.
Độ nhám tuyệt đối của ống (ống nguyên và ống hàn trong điều kiện ăn mịn ít) - Xác định vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn
Các tính chất lý học của dịng nhập liệu ứng với nhiệt độ trung bình:
tbF t = 2 FS Fv t t + = 2 24 , 97 30+ = 63,62 0C Tại nhiệt độ này thì:
Tra bảng I.2 trang 9 STQTTB tập 2 Khối lượng riêng của Benzen: Khối lượng riêng của Toluen:
Độ nhớt của Toluen:
Độ nhớt của hỗn hợp:
Vận tốc của dịng nhập liệu đi trong ống:
- Xác định hệ số ma sát trong đường ống Chuẩn số Reynolds:
Chuẩn số Reynolds tới hạn:
Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng xám: Vì Khu vực chảy quá độ
Áp dung cơng thức II.64 trang 379 STTB tập 1 - Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ
• Uốn cong:
Chọn dạng ống uốn cong 900 cĩ bán kính R với R/d = 2 thì Đường ống cĩ 6 chỗ uốn cong
• Van: Chọn van cầu với độ mở hồn tồn thì Đường ống cĩ 2 van cầu:
• Lưu lượng kế: (Coi như khơng đáng kể)
• Vào tháp:
Vậy:
2. Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị đun sơi dịng nhập liệu
Trong đĩ:
: Hệ số ma sát trong đường ống. : Chiều dài đường ống dẫn, chọn : Đường kính ống dẫn,
: Tổng hệ số tổn thất cục bộ
Vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn.
a. Xác định vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn
tbF t = 2 FS Fv t t + = 2 24 , 97 30+ = 63,62 0C Tại nhiệt độ này thì:
Tra bảng I.2 trang 9 STQTTB tập 2 Khối lượng riêng của Benzen: Khối lượng riêng của Toluen:
Khối lượng riêng của dịng nhập liệu là:
Độ nhớt của Benzen: Độ nhớt của Toluen:
Độ nhớt của hỗn hợp:
Vận tốc của dịng nhập liệu đi trong ống:
b. Xác định hệ số ma sát trong đường ống Chuẩn số Reynolds:
Chuẩn số Reynolds tới hạn:
Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng xám: Vì Khu vực chảy quá độ
Áp dung cơng thức II.64 trang 379 STTB tập 1 c. Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ
• Chữ U: Tra bảng 9.5 trang 94 [1] Đường ống cĩ 3 chữ U
• Đột thu: Tra bảng II.16 trang 382 STTB tập 2
Vậy:
3. Chiều cao bồn cao vị
Chọn: Mặt cắt (1 - 1) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị. Mặt cắt (2 - 2) là mặt cắt tại vị trí nhập liệu của tháp.
Áp dung phương trình Bernouli cho (1 - 1) và (2 - 2)
Trong đĩ:
- Độ cao mặt thống (1- 1) so với mặt đất, hay xem như chiều cao bồn cao vị - Độ cao mặt thống (2- 2) so với mặt đất, hay xem như chiều cao từ mặt đất
đến vị trí nhập liệu.
- Áp suất tại mặt thống (1 - 1), chọn - Áp suất tại mặt thống (2 - 2)
- Vận tốc tại mặt thống (1 - 1), xem