III. TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
3. Tính đường kính tháp
3.4, Đường kính đoạn luyện
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện tính gần đúng bằng trung bình cộng đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện:
Gy = gtb = 𝑔đ + 𝑔1
2 , kg/h [2 - 181] Trong đó:
• gtb: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện, kg/h • gđ: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp, kg/h • g1: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện, kg/h Lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp:
• gđ = GR + GP(R+1) = GP(R+1) (GR: lượng lỏng hồi lưu) • gđ = 2998,8(1,7+1) = 8096,76 kg/h
Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1 và lượng lỏng G1 đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện được xác định theo hệ phương trình:
Sinh viên: Vũ Anh Đức – MSSV: 20180668 Trang 30
• g1 = G1 + Gp
• g1.y1 = G1.x1 + Gp.xP [2 – 182] • g1r1 = gđ.rđ
Trong đó:
• y1: hàm lượng hơi đi vào đĩa 1 của đoạn luyện (phần khối lượng) • G1: lượng lỏng đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện
• r1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn luyện • rđ: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi ra khỏi đỉnh tháp
Nội suy từ bảng số liệu cân bằng lỏng – hơi và nhiệt độ sôi của hỗn hợp ta có: • tF = 80.52oC
• tP = 65.03oC • tW = 99.54oC
- x1 = aF = 0,35 (phần khối lượng) - r1 = rm.y1 + (1-y1).rn [2-182]
Trong đó: rm, rn lần lượt là ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử nguyên chất là rượu metylic và nước ở nhiệt độ to1 = toF = 80,52oC
=> Nội suy từ bảng I.212 [I.254] ta có rm = 253,2 kcal/kg = 1060,1 kJ/kg; rn = 558,48 kcal/kg = 2338,24 kJ/kg
=> r1 = 1060,1.y1 + (1 – y1).2338,24 => r1 = 2338,24 – 1278,14y1 - rđ = rm.yđ + (1-yđ).rn [2-182]
Trong đó:
• yđ: hàm lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp, phần khối lượng
• yđ = yP = 0,985 (Nội suy từ đồ thị cân bằng pha ta có xP = 0.965 => yP = 0.985) • rm, rn lần lượt là ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử nguyên chất là rượu metylic và nước
ở nhiệt độ to2 = toP = 65,03oC
=> Nội suy từ bảng I.212 [I.254] ta có rm = 262,11 kcal/kg = 1097,4 kJ/kg; rn = 573,97 kcal/kg = 2403,1 kJ/kg
Sinh viên: Vũ Anh Đức – MSSV: 20180668 Trang 31
Thay các giá trị đã tính được vào hệ phương trình trên ta được: • g1 = G1 + 2998,8 • g1.y1 = 0,35.G1 + 2998,8.0,98 • g1(2338,24 – 1278,14y1) = 8096,76.1116,99. Giải hệ phương trình ta có: • g1 = 6093.62 kg/h • y1 = 0,66 (phần khối lượng) • G1 = 3094.82 kg/h => r1 = r1 = 2338,24 – 1278,14y1 = 2338,24 – 1278,14. 0,66 = 1494.67 kg/h Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện:
- Với Gy = gtb = 𝑔đ + 𝑔1 2 = 8096,76 + 6093.62 2 = 7123,68 (kg/h) - Với Gx = 𝐺𝑅 + 𝐺1 2 = 𝑃.𝑅𝑡ℎ + 𝐺1 2 = 2998,8 .1,719 + 3094.82 2 = 4124.88 (kg/h) - Với X = (𝐺𝑥 𝐺𝑦) 1 4 . (𝜌𝑦𝑡𝑏 𝜌𝑥𝑡𝑏) 1 8 = (4124.88 7123,68) 1 4 . ( 1,028 807,81 ) 1 8 = 0,379 - Với Y = 1,2e-4X = 1,2e-4.0,379 = 0,2635
𝜔𝑠𝑙2 = 𝑌.𝑔.𝑉𝑑 3.𝜌𝑥𝑡𝑏 𝜎𝑑.𝜌𝑦𝑡𝑏.(𝜇𝑥 𝜇𝑛) 0,16 = 0,2624.9,81.0,95 3.807,81 130.1,028.(0,505.10−31,005.10−3) 0,16 = 14,89 m/s => ωsl = 3.85 (m/s)
* Kiểm tra điều kiện làm việc thực tế
Đường kính được xác định theo công thức D = 0,0188.√ 𝑔𝑡𝑏 (𝜌𝑦.𝜔𝑦)𝑡𝑏
Chọn ωL = 0,8.ωsL = 0,8. 3,85 = 3,08 m/s
=> DL = 0,0188.√ 𝟕𝟏𝟐𝟑,𝟔𝟖
𝟏,𝟎𝟐𝟖 .𝟑,𝟎𝟖 = 0,892 (m)