1m4 = 2....(0,205” —0,108”).0,014.7900 = 5,27kg -_ Bích nối ống dẫn lỏng hồi lưu :
ms = 2. 2:(0260° ~0,159”).0,016.7900 = 8,4kg Vậy tổng khối lượng các loại bích nối thân, nắp, đáy và ống dẫn :
M:; =mị +mạ +m; +ma +ms = I§1,7 kg
f-_ Khối lượng đệm : cĩ.
Một cách gân đúng xem đệm đơ đây tháp. Đoạn luyện:
Khối lượng riêng đệm : Ø„ = 640(&g/m`)(193/1) Suy ra khối lượng đệm đoạn luyện:
My=ø, 2 HD = 640.2..124. L0? = 6229,76(g)
Đoạn chưng: ø¿ =570 (kg/m”)
Mạ =Ø, 1H, = 5ĩ0....4.374.1,07 =1957,15(*g)
=M6 =5229,76 + 1957,15 =8186,9 (kg) => Vậy tải trọng của tồn tháp :
ME=M¡+M?¡+ Mạ +M; + M¿ + M: + Mẹ = 19552,5(kg) 2- Tai treo, chânđỡ
Do chiêu cao tháp lớn nên ta dùng 3 tai treo, tải trọng trên mỗi tai treo là:
M= 1335325 x9,8I= 63936,7 (N)
Chọn tai treo (VIII-36/438.ID):
L B Bị H S 1 a d
270 240 240 420 14 120 25 34
CHƯƠNG IV : TÍNH THIẾT BỊ PHỤ I- TÍNH THIẾT BỊ ĐUN SƠI HƯN HỢP ĐẦU: I- TÍNH THIẾT BỊ ĐUN SƠI HƯN HỢP ĐẦU:
Đối với quá trình chưng luyện, để nâng cao hiệu quả làm việc thì hỗn hợp đầu thường đưa vào tháp ở trạng thái lòng sơi (xét đến ảnh hưởng của trạng thái nhiệt động) nhằm tạo ra sự tiếp xúc tốt giữa 2 pha lỏng - hơi. Điều này được thực hiện nhờ thiết bị đun sơi
hỗn hợp đầu .
Dựa trên các tiêu chuẩn kinh tế, kỹ thuật ta chọn thiết bị đun nĩng kiểu ống chùm. Tác nhân đun nĩng là hơi nước bão hịa vì nĩ cĩ hệ số cấp nhiệt lớn và ân nhiệt ngưng tụ cao.
1 - Diễn biến của quá trình :
Trong thực tế nhiệt lượng bao giờ cũng truyền từ nơi cĩ nhiệt độ cao đến nơi cĩ nhiệt độ thấp. Với thiết bị mà ta tính thì nhiệt lượng truyền từ phía hơi bão hồ cĩ nhiệt độ tì vào phía dung dịch sơi cĩ nhiệt độ t;. Ta ký hiệu nhiệt lượng truyền qua một đơn vị bề mặt ống truyền nhiệt là q (W/m ). Quá trình truyền nhiệt được mơ tả như sau: nhiệt lượng q¡ từ phía hơi ngưng tụ cĩ hệ sơ câp nhiệt ơi (W/n? .độ), nhiệt độ tị truyền qua lớp màng nước ngưng cĩ nhiệt độ tạ, qua lớp cặn bám vào thành (6 cl)- Rồi qua ơÚng truyền nhiệt (ồ=3mm) cĩ nhiệt độ thành ngồi là trị và nhiệt độ thành trong là tr;, qua lớp cặn trong
cuối cùng đến chất lỏng sơi cĩ hệ số cấp nhiệt là œạ, nhiệt độ t”›. Ký hiệu nhiệt lượng truyền đến q› (W/m?). truyền đến q› (W/m?).
Lưu lượng hỗn hợp đầu : F = 3291,67 kg/h = 48,096 kmol/h Thành phân khối lượng: a: = 0,405 (phần khối lượng) Thành phần mol: xy = 0,478 (phần mol)
Hơi nước bão hịa : 99,1°C (hơi) —>99,1°C (lỏng), áp suất P= 1 atm Hỗn hợp đầu: 25°C (lỏng nguội) —> 64,8°C (lỏng sơi ) Hỗn hợp đầu: 25°C (lỏng nguội) —> 64,8°C (lỏng sơi )
Hiệu số nhiệt độ giữa chất tải nhiệt và lưu thẻ: T T
99,1% Tụ
AT, =99,1— 25 = 74,1°C AT, =99,1- 64,8 = 34,32C AT, =99,1- 64,8 = 34,32C
Hiệu số nhiệt độ trung bình tính theo hiệu số nhiệt AT, AT,
độ trung bình logarit vì: ———>2: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2
>AT, "¬..~...
AT, 8 343
2 -Tính lượng nhiệt trung bình truyền qua một đơn vị bề mặt ống truyền nhiệt: a- Hệ sơ câp nhiệt của hơi nước ngưng tụ bên ngồi thành ơng : ø,
0,25 a,= 0| r HAI, (V.101/28.1). Trong đĩ
r : Ấn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hịa ở 99,1°C, r= 2264.10” J/kg Hớn 1-250/ 312.)
: chiều cao ống : chọn H = 1,5m
¡, : hiệu số nhiệt độ giữa hơi nước ngưng và thành ngồi ống, Ati = tị - trị T Ar, = I?C —= trị = 99,1-2= 97,1”C
A : hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ màng tmạ :
2ï “Án, 2x99/1—1
Đồ án mơn học Trang 36 Chưng luyện liên tục =A = 178,3 (bảng trang 29.]I) 30,25 =>ø, =2,04x178,3x () =12749,05 (W/mđ@) x Là =q¡ = đ,Ai, =12749,05x1= 12749,05(W 0m”) b- Tính hệ số cấp nhiệt cho hỗn hợp tớ, N„^ - Tính ø;=———— Trong đĩ ụ „
^ : Hệ số dẫn nhiệt của hồn hợp ở Tụ = 99,1-51,72 = 47,38°C, được tính theo cơng thức sau:
Â=a,4, +Í—a,)4; - với ar = 0,405 (phần khối lượng)
^,.^; : hệ số dẫn nhiệt của Axeton và Benzen ở 47,38 °C 2i=0,165 (W/m.độ) (bảng L.130/134.1)
24; =0,139. (W/m.độ) (bảng I.130/134.]) => 2=0,149(W/m.độ)
Chọn đường kính ống d= 0,02m =20mm ,
Chuân sơ Nụ được tính theo cơng thức (V-40/14.IT) trong trường hợp câp nhiệt khi dịng chảy xốy trong ống :
0,25
N„ =0,021z,R "` Pr°9 l) Pr, Pr,
«,: hệ số hiệu chỉnh tính đến ánh hưởng của tỷ số giữa chiều dài và đường kính ống. Với R¿= 10”, theo bảng V-2/15.II ta cĩ :
TS bŠ =75—=ø,=l
Pr, :Chuẩn số Prant của địng tính theo nhiệt độ trung bình của tường. Vì
0.25
chênh lệch nhiệt độ giữa thành ống và dịng nhỏ nên Ế =1
tt
Chuẩn số Prant được xác định theo cơng thức V-35/12.II
p_C"
Ä ˆ é
C : nhiệt dung riêng của hơn hợp đâu ở 47,38 °C: (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
€C =ar CA + (l-ar)Cp
CA , Cp: nhiệt dung riêng của Axeton và Benzen ở 47,38 °C theo Bảng I.154 /171.1: /171.1: C‡”*= 2264 (1/kg.độ) Cz”*= 1863,7 (1/kg.độ) ar = 0,405 (phần khối lượng) =C=202585 (1/kg.độ) ¿: độ nhớt của hơn hợp ở 47,38 °C:
lg/= xz lg, +(— Xe) |8 y Với : xy = 0,478 (phân mol) Với : xy = 0,478 (phân mol)
„uy là độ nhớt của Axeton và Benzen ở 47,38 °C, theo bảng
1.101/911 ụ =0,2488.102(Ns/m”) uy =0,4507.1072(N /mÊ) —ø=0,3542.102(Ns/mÈ) -3 Do đĩ ;p, — Cế - 202585 0.3592.102 _,.. Ậ 0,149 = N, =0,021x1(10* Ÿ`(4,82)9% x1 = 65,45 N Vậy: ø, = .Ã „ 654559142 _ v7 7 (W/mP4ộ) x. 0,02 -_ Tìm A/,: AI, =fz, —Í, mà: /„, = f„¡ — Af„
Ta cĩ chênh lệch nhiệt độ tường : A/„ = 37.4, Trong đĩ: Xr =n +ry +
r¡ : nhiệt trở của cặn bân mặt trong: rị = 0,116.10” (m?độ/W)
(bảng V.I/4J) — ‹ ‹
ra : nhiệt trở thành ơng (làm băng thép khơng gỉ 40XFA) cĩ bê dày
ổ =0,002m = 2mm; Â = 52,4(W/mđộ)
?Ä 524
r¿ : nhiệt trở của nước: r; = 03.10” (mđộ/W) (V-1⁄4.1I) =šr =0,454.10 (mđộ/W) =šr =0,454.10 (mđộ/W) = Ai, =12749,05 x 0,454.10”) = 5,/79°C — r„, =98,1— 5,79 = 92,3°C = Ai, =92,3-— 64,8 = 27,5°C —=q; =ứ;At, =4Đ7,/1x 21,5 = 13417,571W !m?) =0,038.10” (m”độ/W) lá —as| | 12749.05~13417,57 | ————=—~---= =0.049 =4,9%< 5% 4; 13417,57 +4; =>q„= T4; -12749,05 + 13417.57 — 1s0§3.31(gy /m°) 2 2 3- Tính bề mặt truyền nhiệt :
Đồ án mơn học Trang 38 Chưng luyện liên tục
Q: chính là lượng nhiệt do hơi nước bão hịa cấp cho hỗn hợp đầu đề nĩ tăng nhiệt độ từ 25°C đến 64,8°C : từ 25°C đến 64,8°C : O=G,CAT C =2025,85 (J/kg.độ) Gr = 3291,67(kg/h) =0,91 (kg/s) AT =64.8— 25 =39,8°C =@=2025.85 x0,91x39,8= 73372,20V)
Vậy bề mặt truyền nhiệt :
F _Ø8 _ 133722 =5,6l0n?) 4„ — 13083.31 4„ — 13083.31
Số ống trao đổi nhiệt :
E56
==—=————_=9.54(ĩn adiH zx0,02x1,5 (ơng) adiH zx0,02x1,5 (ơng)
Theo bảng V.11/48.1I, ta chọn số ống là 61 và sắp xếp theo hình 6 cạnh đều thì ta bố, trí 61 ống thành 4 vịng sáu cạnh với số ống trên đường chéo chính của hình 6 cạnh là
9ơng.
Theo cơng thức V.140/49.1I thì đường kính trong của thiết bị được tính : D=t(b-l)+4.dạ ,m
Với dạ : đường kính ngồi của ống truyền nhiệt dạ= 0,02 + 0,002.2 = 0,024m
t: bước ống , t = 1,2.dạ =0,0288 m
b: số ống trên đường chéo chính của hình sáu cạnh , b = 9 => D=0,0288x(9-1) + 4x0,024 = 0,3326 m.
Chọn D= 0,4 m.
Vậy thiết bị cĩ đường kính trong là 400 mm, gồm 61 ống xếp theo hình lục giác đều gồm 5 vịng. Mỗi ống dài 1,5 m, đường kính trong 0,02 m, dày 0,002 m. đều gồm 5 vịng. Mỗi ống dài 1,5 m, đường kính trong 0,02 m, dày 0,002 m.