Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy

Một phần của tài liệu ĐỒ án THIẾT kế kỹ THUẬT HOÁ học TÍNH TOÁN và THIẾT kế THÁP CHƯNG cất mâm CHÓP hệ METHANOL – nước (Trang 59 - 61)

Chọn thiết bị đun sôi đáy tháp là nồi đun Kettle

Ống truyền nhiệt làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 25x2, 7 ống

Dòng sản phẩm đáy, trước khi vào nồi đun có nhiệt độ tw1 = 99,08oC, sau khi ra khỏi nồi đun là hơi ở nhiệt độ tw2 = 100oC, đi ở ngồi

Dịng hơi nước ở áp suất 3 at ngưng tụ ở thơi = 132,7oC, đi ở ống trong Nhiệt hoá hơi rh = 2171,29 (kJ/kg)

Diện tích bề mặt truyền nhiệt được tính theo công thức: 𝐹𝑡𝑏 = 𝑄𝑛𝑡

𝐾.∆𝑡̅̅̅ (ST2_V.1/3) Hiệu số nhiệt độ trung bình:

∆𝑡 ̅̅̅ =∆𝑡1−∆𝑡2 𝑙𝑛 (∆𝑡1 ∆𝑡2) =(132,7−99,08)−(132,7−100) 𝑙𝑛 (132,7−99,08132,7−100) = 30,16℃ (ST2_V.8/5) Nhiệt lượng hơi đốt cung cấp cho nồi đun:

𝑄𝐷2 = 71603,52 (kJ/h) = 19889,87 (W) (đã tính ở cân bằng năng lượng)

Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:

𝐾 = 1 1 𝛼𝑆+∑ 𝑟𝑡+ 1 𝛼ℎ (ST2_V.5/3) Trong đó:

𝛼𝑆: hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy trong ống (W/m2.K) 𝛼ℎ: hệ số cấp nhiệt của hơi nước ngưng tụ (W/m2.K) ∑ 𝑟𝑡: nhiệt trở của thành ống và lớp cáu (m2.K/W)

* Hệ số cấp nhiệt của hơi nước được xác định theo công thức:

𝛼ℎ = 1,28𝐴. ( 𝑟ℎ

(𝑡ℎ−𝑡𝑤1).𝑑𝑡𝑟)0,25 = 129,07.𝐴

(132,7−𝑡𝑤1)0,25 (ST2_V.111/30) Với A là hệ số phụ thuộc vào tính chất vật lý của nước theo nhiệt độ Nhiệt tải phía hơi nước:

𝑞ℎ = 𝛼ℎ(𝑡ℎ− 𝑡𝑤1) = 129,07. 𝐴. (132,7 − 𝑡𝑤1)0,75 (*)

* Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đáy:

Do nồng độ methanol trong dòng sản phẩm đáy là rất nhỏ, nên ta xem dung dịch sản phẩm đáy là nước:

Nhiệt độ trung bình của sản phẩm đáy trong nồi: tStb = (99,08+100)/2 = 99,54oC Khi sủi bọt trong thể tích lớn, hệ số cấp nhiệt được tính theo cơng thức:

𝛼𝑆 = 7,77. 10−2. (𝜌′𝑆.𝑟𝑆ℎ 𝜌𝑆−𝜌′ 𝑆 ) 0,033 . (𝜌𝑆 𝜎𝑆)0,333. 𝜆𝑆 0,75 .𝑞0,7 𝜇𝑆0,45.𝐶𝑆0,117.𝑇0,37 (ST2_V.89/26)

54 | P a g e →𝛼𝑆 = 7,77. 10−2.(0,589.2258,61 958,32−0,589)0,033.(958,32 0,059)0,333. 0,683 0,75.𝑞0,7 (0,286.10−3)0,45.4229,080,117.(99,54+273)0,37 = 2,467. 𝑞0,7

Các thông số của nước ở tStb = 99,54oC, 1at là ( tra ở ST1) Khối lượng riêng pha lỏng: 𝜌𝑆 = 958,32 kg/m3

Khổi lượng riêng pha hơi, ta có: 𝜌′𝑆 =273.𝑀𝑛ướ𝑐 22,4.𝑇 = 273.18 22,4.(99,54+273) = 0,589 kg/m3 Độ nhớt động lực học: 𝜇𝑆 = 0,286. 10−3 N.s/m2 Hệ số dẫn nhiệt: 𝜆𝑆 = 0,683 W/m.oC Sức căng bề mặt: 𝜎𝑆 = 0,059 N/m Nhiệt dung riêng: 𝐶𝑆 = 4229,08 J/kg.oC Nhiệt hoá hơi: 𝑟𝑆 = 2258,61 kJ/kg Giả sử q = qt

→ 𝑞𝑆 = 𝛼𝑆(𝑡𝑤2− 99,54) (**)

* Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:

𝑞𝑡 =𝑡𝑤1−𝑡𝑤2 ∑ 𝑟𝑡 (W/m2) Trong đó: ∑ 𝑟𝑡 =𝛿𝑡 𝜆𝑡 + 2𝑟 𝛿𝑡 = 2 mm: bề dày thành ống

𝜆𝑡 = 17,5 (W/m.oK): hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ (ST3_Bảng 28/28)

r = 1/5000 (m2.oK/W): Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống (ST2_V.1/4) → 𝑞𝑡 =0,0021

17,5+2.50001 (tw1− tw2) = 1944,44 (tw1− tw2) (***) Từ (*), (**), (***), tính lặp để tìm tw1 và tw2

Chọn tw1 = 130,72oC

Ta tra được giá trị của A = 191,216 → qh = 41195,37 (W/m2) Giả sử qt = qh → tw2 = 109,53 oC

→ qS = 41891,75 (W/m2)

Kiểm tra sai số: 𝜀 =|𝑞𝑆−𝑞ℎ|

𝑞ℎ . 100% = 1,69% < 5% (thoả)

Vậy tw1 = 130,72oC và tw2 = 109,53oC

55 | P a g e

→ 𝐾 = 1 1

20805,74+1944,441 +4193,371 = 1001,72 (W/m2.oC) (ST2_V.8/5) Diện tích bề mặt truyền nhiệt: 𝐹𝑡𝑏 = 𝑄𝐷2

𝐾.∆𝑡̅̅̅ = 19889,87

1001,72.30,16 = 0,65 m2

Chiều dài ống truyền nhiệt: 𝐿 = 𝐹𝑡𝑏

𝜋.𝑛.(𝑑𝑛+𝑑𝑡𝑟)/2 = 1,18 (𝑚) (ST2_V.1/3) → Vậy chọn L = 1,5 (m), thoả điều kiện L/dtr>50.

Một phần của tài liệu ĐỒ án THIẾT kế kỹ THUẬT HOÁ học TÍNH TOÁN và THIẾT kế THÁP CHƯNG cất mâm CHÓP hệ METHANOL – nước (Trang 59 - 61)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(70 trang)