- Hao hụt và tổn thất nguyênliệu qua từng công đoạn:
TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ 5.1 Các thiết bị sản xuất chính
5.1.22. Các thiết bị phụ trợ cho tháp tinh
5.1.22.1. Thiết bị ngưng tụ ở tháp tinh
Bộ ngưng tụ ở tháp tinh gồm một thiết bị nằm ngang để ngưng tụ hầu hết cồn hồi lưu, còn thiết bị đặt thẳng đứng để ngưng tụ cồn đầu và một phần cồn hồi lưu.
Lượng hơi đi ra khỏi tháp tinh luyện là 21,32 kg/100kg giấm. Nhiệt độ rượu - nước là 78,2730C, nồng độ 93,84% khối lượng, khối lượng riêng 745,85 (kg/m3).
1.Thiết bị nằm ngang
Chọn lượng hơi ra khỏi tháp tinh đi vào thiết bị này là 85%.
Lượng rượu ngưng tụ: = × 21,32 × 0,85 = 9.896,791 (kg/h).
Năng suất tính theo lít/ngày:
Ntb =
Bề mặt truyền nhiệt: F = = = 445,843 (m2)
Chọn vật liệu ống truyền nhiệt là đồng thanh, đường kính trong ống dt =48mm, đường kính ngoài ống dn = 50mm, đường kính trung bình ống dtb = 49mm.
Giả sử chiều dài ống: l = 5m.
Số ống của thiết bị: n = = = 580 (ống).
Hình 5.27.Thiết bị ngưng tụ thẳng đứng
Theo bảng V.11 [7, tr 48]: Phân bố các ống trên hình lục giác, số ống trên đường chéo chính là b =29ống, Bước ống: t = 1,5×dn; với dn = 0,05m.
Đường kính thiết bị:
D = 1,5×dn×(b - 1) + 4×dn = 1,5×0,05×(29 - 1) + 4×0,05 = 2,3 (m).
Chiều dài ống truyền nhiệt: l0 = = = 5,0 (m). l1,l2 chiều dài 2 đầu thiết bị: l1 = l2 = 0,3 (m).
Chiều dài toàn bộ thiết bị: L = 5,0+ 2×0,3 = 5,6 (m).
Vậy chọn thiết bị ngưng tụ tháp tinh dạng nằm ngang có kích thước như sau:
D (m) l0(m) l1(m) l2 (m) L(m) SL(cái) 2,300 5,0 0,3 0,3 5,6 1 2.Thiết bị thẳng đứng
Chọn lượng hơi ra khỏi tháp tinh đi vào thiết bị này là 15%.
Lượng rượu ngưng tụ: = × 21,32 × 0,15 = 1.746,492(kg/h) Năng suất tính theo lít/ngày:
Ntb =
Bề mặt truyền nhiệt:
F = = = 78,678 (m2).
Chọn vật liệu ống truyền nhiệt là đồng thanh, đường kính trong ống dt = 48mm, đường kính ngoài ống dn = 50mm, đường kính trung bình ống dtb = 49mm.
Số ống của thiết bị: n = = = 171(ống).
Theo bảng V.11 [7, tr 48]: Phân bố các ống trên hình lục giác, số ống trên đường chéo chính là b = 21 ống. Bước ống: t = 1,5×dn; với dn = 0,05 m.
Đường kính thiết bị:
D = 1,5×dn×(b - 1) + 4×dn = 1,5×0,05×(21 - 1) + 4×0,05 = 1,7(m).
Chiều dài ống truyền nhiệt: l0 = = = 3,0 (m). h1,h2 là chiều cao hai đầu tháp : h1 = h2 = 0,15 (m).
Chiều dài toàn bộ thiết bị: H= 3,0 + 2×0,15 = 3,3 (m).
Vậy chọn thiết bị ngưng tụ kiểu thẳng đứng có kích thước như sau: D (m) h0(m) h1(m) h2 (m) H(m) SL(cái ) 1,700 3,0 0,15 0,15 3,3 1
5.1.22.2. Thiết bị làm nguội cồn đầu
Lượng cồn đầu tách ra khỏi tháp tinh là: 3.147,541lit/ngày. Lượng cồn đầu vào ống trong 1giờ:
= = 101,705 (kg/h).
Khối lượng riêng của cồn sản phẩm = 0,7755 ở 70oC, p=
1atm.
Nhiệt lượng toả ra trên bề mặt ống: Q = ×c×( t1 – t2 )
= 101,705 × 281,905 × (78–70) = 229.369,184 (kcal/h).
Trong đó: + c = 1180 KJ/kg.độ = 281,905 kcal/kg độ là nhiệt dung riêng của cồn đầu. + t1, t2 nhiệt độ đầu và cuối của cồn đầu.
Vì thiết bị ngưng tụ thẳng đứng đã ngưng tụ 80% nên nhiệt lượng cần là :
Q’ = 10%×Q = 0,1×229.369,184 = 22.936,918 (kcal/h). Lượng nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh:
Qtt = 10%×Q’ = 10% ×22.936,918 = 2.293,692(kcal/h). Nhiệt lượng cần cung cấp:
Q” = Q – Q’ = 22.936,918 – 2.293,692= 20.643,227(kcal/h). Khối lượng nước làm nguội:
Q” = ×CN×(t1 – t2)
Trong đó: CN = 1 kcal/kg.độ là nhiệt dung riêng của nước [7, tr 165].
= = = 1.032,161(kg/h).
nước = 1000 kg/m3 [7, tr 9] . Vậy: Vnước = = 1,032 (m3/h).
Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F = = =7,882 (m2).
Trong đó: + K = 150÷250 kcal/m2.h.độ là hệ số truyền nhiệt. Chọn K = 200 kcal/m2.h.độ [7, tr 97].
Chọn ống truyền nhiệt làm từ đồng hợp kim có các kích thước sau :
Hình 5.28.Thiết bị ngưng tụ và làm nguội cồn đầu
Đường kích trong : Dt = 48 mm. Đường kích ngoài : Dn = 50 mm.
Tổng chiều dài ống truyền nhiệt: L = = = 50,203 (m). Chọn chiều cao nắp trên và nắp dưới: ho = 0,2 m.
Bước xoắn ống ruột gà: t = 0,08m. Đường kính vòng xoắn: dx = 0,8m.
Chiều dài một vòng xoắn:
Số vòng xoắn n = = = 19,9→ chọn 20 vòng. Chiều cao phần ruột gà: h = n t = 20 0,08 = 1,6 m.
Chiều cao bình làm nguội: H = h + 2ho = 1,6 + 2 0,2 = 2 m.
Đường kính bình làm nguội: D = dx + 2do = 0,8+ 2 0,08 = 0,96 m.
Vậy chọn 1 thiết bị ngưng tụ ống xoắn ruột gà có các thông số sau: chiều cao nắp ho
= 0,2 m; đường kính ống trong 15mm; đường kính vòng xoắn dx = 0,8m; chiều cao bình H = 2 m; đường kính bình D = 0,96 m.
5.1.22.3. Thiết bị ngưng tụ và làm nguội dầu fuzel
Lượng dầu fuzel cần làm lạnh: 3.147,541 lit/ngày = 314,754 (dal/cyr) = Π.
Bề mặt truyền nhiệt thiết bị: F = 0,02 × Π = 0,025 ×314,754 =7,87 (m2). Thiết bị có cấu tạo giống thiết bị ngưng tụ cồn thô có:
đường kính trong dt=28 mm, đường kính ngoài: dn = 32 mml đường kính trung bình: dtb = 30 mm, số ống trên đường chéo chính: b = 13, tổng số ống n = 127, bước ống t = 1,2 dn . [7,
Hình 5.30. Thiết bị gia nhiệt tr 48] .
Đường kính: D = t (b – 1)+4 dn=1,2 × 0,032 × (13 –1) + 4 × 0,032= 0,589 (m).
Chiều dài ống truyền nhiệt: lo = (m).
Chiều dài thiết bị: L = lo + 2 × 0,2 = 0,658+ 0,4 = 1,060 (m).
Vậy ta chọn một thiết bị làm nguội dầu fuzel có L= 1,060 m , D = 0,589 m.