Chương 6: TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT THIẾT BỊ PHỤ
6.5.1Chiều cao bồn cao vị
- Chọn đường kính ống dẫn nhập liệu d = 40 (mm) = 0,04(m) - Độ nhám của ống ε = 0,2(mm) = 0,0002 (m) 6.5.1.1Tổn thất đường ống dẫn (m) (6.12) Trong đĩ: - λ1: hệ số ma sát trong đường ống
- l1: chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 20 (m)
- d1: đường kính ống dẫn, d1 = d = 0,04(m)
- : tổng hệ số tổn thất cục bộ
- vF : vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn Vận tốc dịng nhập liệu chảy trong ống
Nhiệt độ trung bình của dịng nhập liệu ttbF = 0,5(tf + tF) = 0,5(27 + 157,1) = 92,05 oC. Tại nhiệt độ này ta tra các thống số được
Khối lượng riêng của nước : ρN = 961,77 (kg/m3) Khối lượng riêng của Etilenglicol: ρEG = 1060,6(kg/m3)
ρF = 1055,32(kg/m3) Độ nhớt của nước μN = 3,093.10-4 (N.s/m2) Độ nhớt của Etilenglicol μEG = 2.10-3 (N.s/m2) Nên: μF = 1,512.10-3 (N.s/m2). vF = 0,314 (m/s). 6.5.1.2 xác định hệ số ma sát trong đường ống
chuẩn số Reynolds của dịng nhập liệu trong ống: : chế độ chảy xốy rối, trong hệ độ
Chuẩn số Regh khu vực nhẵn thủy học Regh≈ 6(d/ε)8/7 = 2558
Chuẩn số Ren khi bắt đầu xuất hiện vùng chảy nhám Ren≈ 220(d/ε)9/8 = 85326 Nhận xét: Regh < Re < Ren
khu vực chảy quá độ(là khu vực nằm giữa khu vực nhẵn thủy lực và khu vực nhám) Hệ số ma sát ở khu vực quá độ phụ thuộc vào chuẩn số Renolds và độ nhám của ống Áp dụng cơng thức (11.64), trang 380[5], ta cĩ:
0,25 = 0,037
6.5.1.3 xác định hệ số tổn thất cục bộ
Hệ số tổn thất nhập liệu qua
- 6 chỗ uốn cong 90o cĩ R/d = 0,15 ζu1 = 6.0,15 = 0,9
- 2 van cầu, cho van cầu với độ mở hồn tồn ζvan (1 cái) = 10 ζv1 = 2.10 = 20
- 1 lần đột thu ζt1 = 0,5
- 1 lần đột mở ζm1 = 1
= ζu1 + ζv1 + ζt1 + ζm1 = 0,9 + 20 + 0,5 + 1 = 22,4 Vậy h1 = = 0,206(m)
6.5.1.4. Tổn thất đường ống trong thiết bị đun sơi dịng nhập liệu
(m) Trong đĩ:
- λ2: hệ số ma sát trong đường ống
- l2: chiều dài đường ống dẫn, chọn l2 = 12(m)
- d2: đường kính ống dẫn, d2 = 0,0032(m)
- : tổng hệ số tổn thất cục bộ
- v2= VF = 0,0054(m/s)
Chuẩn số Renolds chảy trong thiết bị truyền nhiệt dịng nhập liệu là 109 Re <2320 (chế độ chả dịng), tra bảng II.11-trang 378[5]
λ2 = 0,6112
Xác định tổng hệ sơ tổn thất cục bộ
Hệ số trở lực khi dịng chảy dọc theo trục ống (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tra bảng II.16 trang 382-sổ tay tập 1,xét cho 2 ống với b/d = 0 thì ζo (1 ống) = 0,5 Thiết bị gia nhiệt dịng nhập liệu cĩ 187 ống nên ζch = 187.0,5 = 93,5
- Đột thu
Hệ số đột thu sau thiết bị gia nhiệt(chọn đường kính lỗ mở thiết bị gia nhiệt 60(mm),10<Re<10000)
tra bảng II.16, trang 382-sổ tay tập 1 khi 0,44 thì ζđột thu1 = 0,839
hệ số đột thu bồn cao vị chảy vào thiết bị gia nhiệt chọn đường kính lỗ mở ở bồn cao vị là 100(mm) 0,16, tra bảng ta được ζđột thu 2 = 1,19
ζđột thu =ζđột thu 1 + ζđột thu 2 = 0,839 + 1,19 = 2,029
- Đột mở
hệ số đột mở trước khi vào thiết bị gia nhiệt(chọn đường kính lỗ mở thiết bị gia nhiệt 60(mm), 10<Re<3500)
0,44 , tra bảng II.16, trang 382-sổ tay tập 1, ta được ζđột mở = 1,01 = ζch + ζđột thu + ζđột mở = 93,5 + 2,029 + 1,01= 96,539
h2 = (0,6112. = 4,84.10-4 (m)
6.5.2 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 ở tháp Ap dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2): Trong đĩ:
- z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, ta xem như chiều cao bồn cao vị z1= Hcv - z2: độ cao mặt thống (2-2) so với mặt đất, xem như là chiều cao từ mặt đất đến vị
trí nhập liệu
z2 = h chân đỡ + h đáy + (nttc +1)(∆h + δmâm) + 0,5 = 0,15 + 0,125 + (8+1).(0,25+0,004) = 2,561 (m) - P1: áp suất mặt thống 1-1; P1 = 9,81.104 (N/m2). - P2: áp suất mặt 2-2 Xem ∆P = P2 – P1 = ∆P luyện = 2819,64 (N/m2). - v1: vận tốc mặt thống 1-1, v1 = 0 - v2: vận tốc mặt thống 2-2, v2 = vF = 0,314 (m/s) - : tổng tổn thất trong ống từ 1-1 đến 2-2 = h1 + h2 = 0,206 + 4,84.10-4 = 0,2065 (m)
Vậy chiều cao bồn cao vị:
Hcv = z2 + = 2,561 + + 0,2065 = 3,045 (m) Chọn Hcv = 4 (m)
6.6Bơm
6.6.1 Năng suất
Nhiệt độ dịng nhập liệu là tF = 27oC, tại nhiệt độ này ta cĩ:
- Khối lượng riêng của nước: ρN = 993,96 (kg/m3)
- Khối lượng riêng của Etilenglicol: ρEG = 1108,8(kg/m3) Nên: ρF = 1102,6(kg/m3)
- Độ nhớt của nước: μN = 8,545.10-4 (N.s/m2)
- Độ nhớt của Etilenglicol: μEG = 0,016 (N.s/m2)
logμF = xF.logμN + (1 – xF).logμEG = 0,15.log(8,545.10-4) + (1-0,15).log(0,016)
μF = 0,0103 (N.s/m2)
Suất lượng của dịng nhập liệu trong ống: QF = GF/ρF = 1500/1102,6 = 1,36 (m3/h) Chọn bơm cĩ năng suất 1,4 (m3/h).
6.6.2 Cột áp
Chọn: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Mặt cắt 1-1 là mặt thống chất lỏng trong bồn nguyên liệu.
- Mặt cắt 2-2 là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị. Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2):
(6.13) Trong đĩ:
- z1: độ cao mặt thống 1-1 so với mặt đất, chọn z1 = 1m
- z2: độ cao mặt thống 2-2 so với mặt đất, z2 = Hcv = 4m
- P1: áp suất tại mặt thống 1-1, chọn P1 = 1at
- P2: áp suất tại mặt thống 2-2, chọn P2 = 1at
- v, v2: vận tốc tại mặt thống 1-1 và 2-2, xem v1 =v2 = 0 (m/s)
- : tổng tổn thất trong ống từ 1-1 đến 2-2
- Hb: cột áp của bơm
6.6.3 Tính tổng trở lực trong ống
Chọn độ nhám của ống ε= 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (ống nguyên và ống hàn trong điều kiên ăn mịn ít) Tổng trở lực trong ống hút và ống đẩy (6.14) Trong đĩ : - lh: chiều dài ống hút
Chiều cao ống hút: tra bảng II.34 trang 441 [5] hh= 4,3(m), chọn chiều dài ống hút lh = 6(m)
- lđ: chiều dài ống đẩy, chọn lđ = 15 (m)
- : tổng tổn thất cục bộ trong ống hút
- : tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy
- λ: hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy
- vF; vận tốc dịng nhập liệu trong ống hút và ống đẩy vF = = 0,192(m/s) - xác định hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy chuẩn số Reynolds: = 1027,7 ReF < 2320 chế độ chảy dịng Tra bảng II.11-trang378[5] λ = 0,0623 - xác định tổn thất cục bộ trong ống hút
o chọn dạng uốn cong 90o cĩ bán kính R với R/d =2 thì ζu1 (1 chỗ) = 0,15 ống hút uốn cong 2 chỗ nên ζu1 = 0,15.2 = 0,3
- van:
o chọn van cầu với độ mở hồn tồn ζv1(1 cái) = 10 ống hút cĩ 1 van cầu ζv1 = 10
ζh = ζu1 + ζv1 = 0,3 + 10 = 10,3
- xác định tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy
o chỗ uốn cong
chọn dạng uốn cong 90o cĩ bán kính R với R/d = 2 thì ζu2 (1 chỗ) = 0,15 ống đẩy cĩ 4 chỗ uốn ζu2 = 4.0,15 = 0,6
- van
o chọn van cầu với độ mở hồn tồn thì ζv2(1 cái) = 10 ống đẩy cĩ 1 van cầu ζv2 = 10
- đột mở vào bồn cao vị: ζcv = 1 ζđ = ζu2 + ζv2 + ζcv = 10 + 0,6 + 1 = 11,6 Vậy: = 0,08(m) = 80(mm) Tính cột áp của bơm Hb= (z2 – z1) + = (4-1) + 0,08 = 3,08 (m) 6.6.4 .cơng suất
chọn hiệu suất cơng suất bơm: ηb = 0,85
cống suất bơm thực tế: (6.15) = 15,242 (W) = 0,0203 (Hp) Kết luận: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn 2 bơm li tâm loại XM, cĩ
- năng suất: Qb = 1,46 (m3)
- cột áp: Hb = 3,08(m)
- cơng suất: Nb = 0,0203 (Hp)