Kính quan sát

Ta dùng cửa để quan sát kiểm tra chất lỏng bên trong. Cửa quan sát hình tròn có đường kính là 200 mm được lắp vào thân buồng bốc.

4.9 Tổng kết các thông số kích thước thiết bị chính

Bảng 4.13. Bảng tổng kế các thông số kích thƣớc thiết bị chính

Buồng Ống truyền nhiệt Số ống truyền nhiệt 331 ống

đốt Hình Lục giác

6 cạnh: 10

Số ống trên đường xuyên tâm 21 ống của hình 6 cạnh

Ở dãy thứ nhất 6 ống

Tổng số ống trong tất cả các 36 ống viên phân

Bề dày ống truyền nhiệt 0,002m 2mm

Đường kính ngoài ống truyền 0,042m 42mm nhiệt

Đường kính trong buồng đốt 1,3m 1300mm

Bề dày thân Bề dày thân buồng đốt nồi I 0,005m 5mm

buồng đốt Bề dày thân buồng đốt nồi II 0,005m 5mm

Bề dày thân buồng đốt nồi III 0,005m 5mm

Bề dày của vỉ ống 0,01m 10mm

Bề dày đáy buồng đốt 0,007m 7mm

Chiều cao buồng đốt 3,1m 3100mm

Khoảng trống vành khăn 1,34m 1340mm

Buồng Đường kính buồng bốc 1,4m 1400mm

bốc Chiều cao buồng Chiều cao buồng bốc nồi I 2,5m 2500mm

bốc Chiều cao buồng bốc nồi II 2,5m 2500mm

Chiều cao buồng bốc nồi III 2,5m 2500mm

Bề dày thân Bề dày thân buồng bốc nồi I 0,005m 5mm

buồng bốc Bề dày thân buồng bốc nồi II 0,005m 5mm

Bề dày thân buồng bốc nồi III 0,005m 5mm

Bề dày nắp Bề dày nắp buồng bốc nồi I 0,006m 6mm

buồng bốc Bề dày nắp buồng bốc nồi II 0,006m 6mm

Bề dày nắp buồng bốc nồi III 0,006m 6mm

Đường kính cửa sửa chữa và vs 0,5m 500mm

Đường Đg kính ống dẫn Đg kính ống dẫn hơi đốt nồi I 0,15m 150mm

kính hơi đốt

Đg kính ống dẫn hơi đốt nồi II 0,2m 200mm

dẫn Đg kính ống dẫn Đg kính ống dẫn hơi thứ nồi I 0,3m 300mm

hơi thứ Đg kính ống dẫn hơi thứ nồi II 0,15m 150mm

Đg kính ống dẫn hơi thứ nồi III 0,2m 200mm

Đường kính ống Ống dẫn dd Nồi I 0,04m 40mm dẩn dd vào Nồi II 0,04m 40mm Nồi III 0,05m 50mm Ống dẫn dd ra Nồi I 0,06m 60mm Nồi II 0,04m 40mm Nồi III 0,04m 40mm Đường kính ống Nồi I 0,025m 25mm

dẫn nước ngưng Nồi II 0,025m 25mm

Nồi III 0,025m 25mm

Bề dày Cách nhiệt ống Ống dẫn hơi đốt Nồi I 0,01m 10mm

lớp dẫn Nồi II 0,008m 8mm

cách Nồi III 0,008m 8mm

nhiệt Ống dẫn hơi thứ Nồi I 0,008m 8mm

Nồi II 0,006m 6mm Nồi III 0,008m 8mm Ống dẫn dd vào Nồi I 0,005m 5mm Nồi II 0,005m 5mm Nồi III 0,005m 5mm Ống dẫn dd ra Nồi I 0,005m 5mm Nồi II 0,005m 5mm Nồi III 0,005m 5mm Thân hình trụ Nồi I 0,013m 13mm Nồi II 0,013m 13mm Nồi III 0,013m 13mm Tai 4 Thép CT3 treo Đường kính kính quan sát 0,2m 200mm

CHƢƠNG 5TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

5.1 Tính thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu:

5.1.1 Dữ kiện đã chọn ban đầu:

Năng suất nhập liệu: 5000 kg/h Nhiệt độ dung dịch vào: 25oC Nhiệt độ dung dịch ra: 61oC

Áp suất hơi đốt (hơi nước bão hòa): 4 at

Chọn loại thiết bị ống chùm thẳng đứng, dung dịch đi trong ống, hơi đốt đi ngoài ống, để gia nhiệt nguyên liệu từ 25oC đến 61oC.

5.1.2 Tính lượng hơi đốt cần dùng:

Phương trình cân bằng vật liệu:

ΣQvào = ΣQra Lượng hơi đốt cần dùng:

D = ;

0 95 ;

Trong đó:

• Gđ: Lưu lượng dung dịch cần đun nóng, kg/h

• Cdd, C: Nhiệt dung riêng của dung dịch và nước ngưng, j/kg.độ

• Qtt = 0,05D.(ih – Cq): Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh, W

• ih: Hàm nhiệt của hơi nước, j/kg

• q: Nhiệt độ của nước ngưng, oC

 D =

5000 3767 4 61;25

= 418,85 kg/h = 0,116 kg/s

5.2 Thiết bị ngưng tụ

5.2.1 Lượng nước lạnh cần tưới vào thiết bị ngưng tụ

Gn =

;

(Kg/s) [5]

;

Trong đó:

• W: Lượng hơi đi vào thiết bị ngưng tụ, kg/s.

• i: Hàm nhiệt của hơi ngưng tụ, J/kg.

• t2đ, t2c: nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh, oC • Cn: nhiệt dung riêng trung bình của nước, J/kg.độ Chọn: t2đ = 25oC t2c = 61oC Ta có: W= W3 = 1217,47 kg/h i = 2610300 J/kg Cn = Cn3 = 4265 J/kg.độ Gn = 25342,68 kg/h

5.2.2 Thể tích không khí và khí không ngưng cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ baromet

Lượng không khí cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ: Gkk = 0,000025.W + 0,000025. Gn + 0,01W

Gkk = 12,84 kg/h

Thể tích không khí cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ: Vkk = 0,001.[0,02.(W+Gn) + 8W] VI.48/84[5]

= 0,001.[0,02. (1217,47 + 25342,68) + 8. 1217,47] = 10,27 m3/h = 2,8.10-3 m3/s

5.3 Các kích thước chủ yếu của thiết bị ngưng tụ Baromet

5.3.1 Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ Baromet

Dtr = 1,383.√ m, VI.52/84 [5] Trong đó:

• W: Lượng hơi ngưng tụ, W = 1217.47/3600 = 0,34 Kg/m

• ρh: Khối lượng riêng của hơi, kg/m3

.

 ρ h = 0,158 kg/m

3

bảng I.250/312 [4] Tốc độ của hơi trong thiết bị ngưng tụ, m/s.

Do thiết bị làm việc với áp suất Pn = 0,21at, nên ta có thể chọn wh = 25m/s.

Dtr = 0,405 m

Chọn đường kính của thiết bị ngưng tụ Baromet: Dtr = 0,6 m.

5.3.2 Kích thước tấm ngăn

Tấm ngăn có dạng hình viên phân với chiều rộng là: b = 50 mm, VI.53/85 [5]

2

Chọn nước làm nguội là nươc sạch thì đường kính lỗ là: d = 2 mm [5] Trong đó: Dtr là đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, mm

Suy ra: b = 600/2 + 50 = 350 mm, Tốc độ của tia nước là 0,62 m/s

Chọn chiều dày của tấm ngăn (3 5 mm): chọn = 4 mm. [5]

Chọn chiều cao gờ tấm ngăn: ho = 40 mm. t85 [5]

5.3.3 Chiều cao thiết bị ngưng tụ

Mức độ đun nóng nước được xác định theo công thức:

;

m, VI.56/85 [5]

;

Trong đó:

• t2đ, t2c : nhiệt độ đầu và cuối của nước tưới vào thiết bị, 0C.

• tbh : Nhiệt độ của hơi bão hòa ngưng tụ, oC Ta có: t2đ = 23oC , t2c = 50oC, tbh = 61oC P =

50;23

= 0,71 m,

61;23

Ta có số sau [5]: chọn P theo quy chuẩn P = 0,687

 Số bậc: 3 

 Số tấm ngăn: n = 6 

 Khoảng cách giữa các ngăn: htb = 400 mm 

 Thời gian rơi qua 1 bậc: t = 0,41s

Chiều cao hữu ích của thiết bị : [2]

H = ( số ngăn -1)*khoảng cách giữa 2 ngăn Suy ra H = 5.400 = 2000, mm

Tra bảng VI.8/88 ta có:

 Khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp thiết bị : 1300 mm 

 Khoảng cách từ ngăn cuối cùng đến đáy thiết bị là 1200 mm 

5.3.4 Kích thước ống Baromet

TBNT Baromet làm việc ở áp suất chân không 0.21 at. Do đó, để đảm bảo thiết bị làm việc bình thường, cần phải tháo hỗn hợp nước lạnh và nước ngưng tụ ra ngoài bằng ống Baromet.

Đường kính trong của ống Baromet được tính bằng công thức:

√0 004 : m VI.57/86[5]

Trong đó:

• Gn: Lượng nước lạnh tưới vào tháp, kg/s => Gn = 25342,68 (kg/s)

• W: Lượng hơi ngưng tụ, kg/s => W3 = 0,1217 (kg/s)

• ω: Tốc độ của hỗn hợp nước lạnh và nước ngưng chảy trong ống Baromet. Chọn w = 0,6 m/s

dba = 0,125 m

Chọn theo qui chuẩn dba = 0,2 ,m

Chiều cao của ống Baromet được xác định theo công thức sau [5]: hba = h1 + h2 + 0,5 (m)

Trong đó: h1 là chiều cao cột nước trong ống Baromet cân bằng với hiệu số giữa áp suất khí quyển và áp suất trong thiết bị ngưng tụ..

h1 = 10,33 m, VI.59/86 [5].

760

Với b là độ chân không trong thiết bị ngưng tụ, mmHg.

[5]

b = Pa – Png = 1 – 0,21 = 0,79 at = 0,79.760 mmHg

 h = 10,33. 0 79 760 8,16( m)

1 760

h2 là chiều cao cột nước trong ống Baromet cần để khắc phục toàn bộ trở lực khi nước chảy trong ống [2]:

2 H   h 1   ( d 2 2g  Trong đó:

 λ: Hệ số trở lực do ma sát khi nước chảy trong ống 

 Σξ: Tổng trở lực cục bộ 

 H : là toàn bộ chiều cao của ống Baromet, H = Hba= 4,5 m

Chọn hệ số trở lực cục bộ khi vào ống là ξ1 = 0,5 và hệ số trở lực cục bộ khi ra khỏi ống

2

là=1

=> = 1,5

Tính hệ số trở lực do ma sát :

Có khối lượng riêng của nước: ρ = 988,1 kg/m3, bảng I.249/311 [4] Độ nhớt của nước ở 50oC: μ = 0,549.10-3 N.m/s bảng I.249/311 [4] Chuẩn số Re: Re = 02988106 215978 14 0 549 10 3 Re > 4000.

Chọn vật liệu làm ống Baromet là thép CT3 – ( tính Hệ số nhám với ống dẫn nước trong điều kiện ít rò nên độ nhám = 2 mm [4]:

Δ = 2

0 0025 80

Độ nhám tương đối:

Theo công thức Cônacốp (Re > 100000): 

1 (1.8 log Re1.5)2

 = 0,015

Giả sử chiều cao của ống Baromet là: hba = 9 m. Vậy: h2 = 0,016

Suy ra: hba = 8,16 + 0,016 + 0,5 = 8,68 (m)

Nhận. Vậy chiều cao của ống Baromet là: hba = 9 m

Bảng 5.1. Thông số của thiết bị ngƣng tụ Baromet

Lượng nước lạnh cần tưới vào TBNT Gn = 25342,68kg/h

Thể tích không khí cần hút ra khỏi TBNT Vkk = 2,8.10-3 m3

/s

Thiết bị Đường kính trong Dba = 0,6 m

Chiều cao Hba = 4,5 m

Số ngăn n = 6

Khoảng cách giữa các htb = 0,4 m

ngăn

Số bậc K = 3

Thời gian rơi qua 1 bậc t = 0,41 s

Ống Đường kính trong dba = 0.2 m

Chiều cao hba = 9 m

Tổng chiều cao TBNT h = 9 + 4,5 = 13,5 m

5.4 Chọn bơm

5.4.1 Bơm ly tâm để bơm nước lên thiết bị

5.4.1.1 Công suất của bơm

Công suất bơm được tính theo công thức:

N = 1000 KW Trong đó:

• Q: năng suất bơm, m3/s Q = = = 0,007 m3

/s

H: áp suất toàn phần lên bơm

H = Với

;

+ Ho+ hms+ hi

• p2- p1: áp suất trên mặt thoáng ở chỗ hút và đẩy

• P1= 0,21at

• P2= 1at

• H0: Chiều cao hình học đưa chất lỏng lên tháp

• H0 = H1+ H2 Với

• H1: Chiều cao hút

• H2: chiều cao đẩy

Ở25oC, thì chiều cao hút thường H1 = 5m, Tr.156 [3]

Chiều cao đẩy = chiều cao tháp + chiều cao ống Baromet = 4,5 + 9 = 13,5 m Suy ra, H0 = H1 + H2 = 5+ 13,5 = 18,5 m

• hms: là tổn thất do khắc phục trở lực ma sát trong ống hút và ống đẩy, m hms = ( . +. . ). , m I.117/72 [1]

2

Với

• λd, λh: hệ số ma sát theo chiều dài ống đẩy và ống hút.

• ld, lh : Chiều dài ống đẩy và ống hút.

5.4.1.2 Đường kính ống dẫn

Đường kính ống dẫn: d = √4 , m Torng đó:

• W: lượng nước đo trong ống, W= Gn = 25342,68 m3/h

• w : vận tốc nước trong ống, coi vận tốc nước trong ống hút và ống đẩy bằng 66

3600 988 1 25342 68

nhau và bằng 0,6 m/s. Suy ra, d = √ 4 25342 68 = 0,17 m 069881 Vậy dh = dđ = d = 0,17 m 5.4.1.3 Hệ số ma sát: Với ống hút: Re = w = 0,6 m/s d = 0,17 m ρ= 988,1 kg/m3 µ = 0,549.10-3 Re = 183581,42 8 9 Ren = 220. 7 = 947714,92 II.62/379 [1].

Vì Renh < Re < Ren. Hệ số ma sát được tính theo công thức: λ = 0,1. (1,46. 100

0 25 II.64/380 [4]

 λ = 19,2.10-3

 λh = λd = 0,0192.

5.4.1.4 Chiều dài ống đẩy và hút:



Hệ số trở lực cục bộ:

Với ống hút: 

Trên ống hút có lắm một van điều chỉnh lưu lượng. Với d = 0,17 m, tra bảng II.16/397 [4], ta có: ξ1 = 4,52.

Ngoài ra, còn có lắp một khuỷu có góc α = 90o, Tra bảng II.16/394 [4], ta có: ξ = 1,19

Σξ = ξ1 + ξ2 = 4,52 + 1,19 = 5,71.

Chọn chiều dài ống hút: lh = 5 m

Với ống đẩy:

Có một van điều chỉnh lưu lượng. Với d = 0,17 m, tra bảng II.16/397 [4], ta có: ξ1 = 4,52.

Có một trở lực đột mở, dựa vào bảng II.16/387 [4], chọn ξ2 = 0,43. Có một trục khuỷu với góc α = 90o, tra bảng II.16/394 [4], ta có: ξ3 = 1,1

Σξ = ξ1 + ξ2 + ξ3 = 4,52 + 0,43 + 1,1 = 6,05.

Chiều dài ống đẩy: hđ = 9 + 4,5 + 2 = 15,5 m.

 hms + hi = (0,0192. 15 5 0 0192 8 5 71 + 6,05 + 2). 0 6 = 0,3 m. 0 17 0 17 2981  H = 1;0 21 9 81 10 185 03 26 8 m 9881981

5.4.1.5 Công suất mô tơ chạy bơm:

Nm = kW. Trong đó:

• Ψv: Công suất mô tơ truyền động, chọn Ψv = 0,9

• Ψm: Hiệu suất mô tơ, chọn Ψm = 0,9. N = = 00079881981268 = 2,02 kW. 1000 1000 0 9  Nm = = 2 02 2,495 kW. 0909

Thông thường chọn công suất mô tơ tính toán bằng 1,2 lần công suất mô tơ lý thuyết để tránh quá tải.

Vậy ta lấy Nmtt = 1,2.Nm = 1,2.2.495 = 3 kW

5.4.2 Tính bơm chân không cho thiết bị ngưng tụ:

5.4.2.1 Đường kính ống dẫn khí không ngưng ra khỏi tháp:

d = √0 785 m. Trong đó:

• Vk là thể tích không khí, Vk = 19,063 m3/h,

• wk là vận tốc khí, chọn wk = 20 m/s.

 d = √0 785 = 0,0186m = 18,6 mm Chọn d = 20 mm.

5.4.2.2 Công suất bơm:

Bơm chân không làm việc với năng suất nhỏ, ta chọn bơm chân không kiểu pittông để hút không khí khô ra ngoài.

Công suất lý thuyết:

N = 1000 Trong đó: • Q: lượng khí được hút, kg/h.

• L: Công suất nén của lý thuyết đoạn nhiệt, J/kg.

L = 1 − ( ) − 1 :1 Với:

• k là chỉ số đa biến, với không khí k = 1,4.

•P1, P2: là áp suất khí hút và đẩy; P1 = 0,21 at, P2 = 0,75 at.

•vk: là thể tích riêng của không khí.

 N = 1 − 1 ;1 1000 = 1 4 021981 104 19 603 ( 0 75 ) − 1 = 0,172 kW 1 4;1 1000 3600 0 21

Công suất động cơ điện:

Nđc = Tr.29 [4]. Với:

•hc: là hiệu suất chung, hc = hck.hđc.htr

•hck = 0,85; hdc = 0,95; htr = 0,91.

 Nđc = = 0 172 0,23 kW.

085095091

Động cơ dự trữ:

 Nt = Nđc. 1,15 = 0,23. 1,15 = 0,27 kW.

5.4.3 Bơm dung dịch đầu vào thùng cao vị:

5.4.3.1 Chọn bơm ly tâm.

Dung dịch bơm ban đầu có nhiệt độ thường là t = 25oC và có nồng độ là 10%. Khi đó:

ρđ NaOH = 1142,5 kg/m3

µđ NaOH = 19.10-3 N.s/m2

Chọn tốc độ đi vào của dung dịch trong ống hút và ống đẩy là w = 0,88 (m/s)

5.4.3.2 Đường kính ống hút và đẩy:

d = √4 kg/m3,



Gđ: Lượng dung dịch đầu, Gđ = 5000 kg/h

4 5000 = 10,517.10-3 m.  d = √ 3 14 1 4 1142 5 36000 Chọn d = 11.10-3 m = 11mm. 5.4.3.3 Hệ số ma sát: Re = 14001111425 926,03 19 10 3 8  Renh = 6. 7 = 1291,73 II.60/378 [4].

Với e là độ nhám tuyệt đối của thép, e = 0,1mm Do Renh < Re nên ta tính ở khu vực nhám Ren = 220. 9 = 92698,012 II.62/379 [1]. 7

Vì Renh < Re < Ren. Hệ số ma sát được tính theo công thức: λ = 0,1. (1,46. 100 0 25 II.64/380 [4] λ=01 1 46 01103 100 0 25 = 0,06 0 011 926 03 λh = 0,06. 70

5.4.3.4 Hệ số trở lực cục bộ:



Với ống hút: 

Trên ống hút có lắm một van điều chỉnh lưu lượng. Với d = 0,011 m, tra bảng II.16/397 [4], ta có: ξ1 = 4,675.

Ngoài ra, còn có lắp một khuỷu có góc α = 90o, Tra bảng II.16/394 [4], ta có: ξ = 1,1 Σξ = ξ1 + ξ2 = 4,52 + 1,19 = 5,775.  Chọn chiều dài ống hút: lh = 5 m  Với ống đẩy: 

Có một van điều chỉnh lưu lượng. Với d = 0,17 m, tra bảng II.16/397 [4], ta có: ξ1 = 4,675.

Có một trở lực đột mở, dựa vào bảng II.16/387 [4], chọn ξ2 = 0,01.