Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị đun sơi dịng nhập liệu

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 65 - 70)

V. Bồn cao vị

2. Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị đun sơi dịng nhập liệu

ℎ2 = (𝜆2.𝑙2 𝑑2+ ∑ 𝜉2) . 𝜈22 2𝑔 (𝑚) Trong đó: 𝜆2: hệ số ma sát trong đường ống

𝑙2: chiều dài đường ống dẫn, chọn 𝑙2 = 6 (m) 𝑑2: đường kính ống dẫn, 𝑑2 = 𝑑𝑡𝑟 = 0,032 (m)

∑ 𝜉2: tổng hệ số tổn thất cục bộ

𝜈2: vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn, 𝜈2 = 1,328 m/s

2.1. Xác định hệ số ma sát trong đường ống

Chuẩn số Reynolds: Re2 = 51667,51 > 10000: chế độ chảy rối. Độ nhám: 𝜀 = 0,0002 m Chuẩn số Reynolds giới hạn:

𝑅𝑒𝑔ℎ = 6. (𝑑2

𝜀)87 = 1982,19 (ST1_II.60/378) Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám:

𝑅𝑒𝑛 = 220. (𝑑2

𝜀)98 = 66383,12 (ST1_II.62/379)

Vì 𝑅𝑒𝑔ℎ < 𝑅𝑒2 < 𝑅𝑒𝑛 → chế độ chảy rối ứng với khu vực quá độ Áp dụng công thức ST1_II.64/380: 𝜆2 = 0,1. (1,46. 𝜀 𝑑𝑡𝑟+100 𝑅𝑒2)0,25= 0,032 2.2. Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ - Tra bảng ST1_II.16/382: Khi F0/F1 = 0,0322/0,082 = 0,16 thì 𝜉độ𝑡 𝑡ℎ𝑢 (1 𝑐ℎỗ) = 0,458. Có 1 chỗ đột thu → 𝜉độ𝑡 𝑡ℎ𝑢 = 0,458 - Tra bảng ST1_II.16/382: Khi F0/F1 = 0,0322/0,082 = 0,16 thì 𝜉độ𝑡 𝑚ở (1 𝑐ℎỗ) = 0,708 Có 1 chỗ đột mở → 𝜉độ𝑡 𝑚ở = 0,708. Nên: ∑ 𝜉2 = 𝜉độ𝑡 𝑡ℎ𝑢 + 𝜉độ𝑡 𝑚ở = 1,166 →ℎ2 = (𝜆2.𝑙2 𝑑2+ ∑ 𝜉2) .𝜈22 2𝑔 = (0,032. 6 0,032+ 1,166) .1,3282 2.9,81 = 0,644 (𝑚)

2.3. Chiều cao bồn cao vị

Chọn:

- Mặt cắt (1-1) là mặt thoáng chất lỏng trong bồn cao vị - Mặt cắt (2-2) là mặt cắt tại vị trí nhập liệu của tháp Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2):

𝑧1 = 𝑧2+𝑃2− 𝑃1 𝜌𝐹. 𝑔 +

𝜐22− 𝜐12

2𝑔 + ∑ ℎ𝑓1−2

Trong đó:

𝑧1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, hay xem như chiều cao bồn cao vị Hcv

𝑧2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao từ mặt đất đến vị

trí nhập liệu:

𝑃1: áp suất tại mặt thoáng (1-1), chọn P1 = 1 at = 9,81.104 (N/m2) 𝑃2: áp suất tại mặt thoáng (2-2)

Xem ∆𝑃 = 𝑃2− 𝑃1 = 𝑛𝑡𝑡 𝑐ấ𝑡. ∆𝑃𝐿 = 10.360,96 = 3609,6 (N/m2) 𝜐1: vận tốc tại mặt thoáng (1-1), xem 𝜐1 = 0 (m/s)

𝜐2: vận tốc tại vị trí nhập liệu, 𝜐2= 𝜐𝐹 = 1,328 m/s ∑ ℎ𝑓1−2: tổng tổn thất trong hệ thống đường ống: → ∑ ℎ𝑓1−2 = 0,086 + 0,664 = 0,75 m → 𝑧1 = 𝑧2+𝑃2−𝑃1 𝜌𝐹.𝑔 +𝜐22−𝜐12 2𝑔 + ∑ ℎ𝑓1−2 = 2,74 + 3609,6 932,25.9,81+1,3282 2.9,81 + 0,75 = 3,97 𝑚 → Chọn Hcv = 4 m VI. Bơm 1. Cột áp Chọn:

Mặt cắt (1-1) là mặt thoáng chất lỏng trong bồn chứa nguyên liệu Mặt cắt (2-2) là mặt thoáng chất lỏng trong bồn cao vị

Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2):

𝑧1+ 𝑃1 𝜌𝐹. 𝑔+ 𝜐12 2𝑔 = 𝑧2+ 𝑃2 𝜌𝐹. 𝑔+ 𝜐22 2𝑔 + ∑ ℎ𝑓1−2 Trong đó:

𝑧1: độ cao mặt thoáng (1-1) so với mặt đất, chọn 𝑧1 = 0,5 m 𝑧2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, chọn 𝑧2 = 𝐻𝑐𝑣 = 4 m 𝑃1: áp suất tại mặt thoáng (1-1), chọn 𝑃1 = 1 at

𝑃2: áp suất tại mặt thoáng (2-2), chọn 𝑃2 = 1 at

𝜐1, 𝜐2: vận tốc tại mặt thoáng (1-1) và (2-2), xem 𝜐1 = 𝜐2 = 0 m/s ∑ ℎ𝑓1−2: tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2)

𝐻𝑏: cột áp của bơm

Chọn đường kính trong của ống hút và ống đẩy bằng nhau dtr = 50 mm Tra ST1_II.15/381, độ nhám của ống 𝜀 = 0,0002 (m) (ăn mịn ít) Tổng trở lực trong ống hút và ống đẩy: ∑ ℎ𝑓1−2 = (𝜆.𝑙ℎ+𝑙đ

𝑑𝑡𝑟 + ∑ 𝜉ℎ + ∑ 𝜉𝑛) .𝜐𝐹2

2𝑔

𝑙ℎ: chiều dài ống hút, ở 25oC, tra bảng ST1_II.34/441, ta có chiều cao hút = 4,5 m

𝑙đ: chiều dài ống đẩy → chọn 𝑙đ = 7,5 m ∑ 𝜉ℎ và ∑ 𝜉𝑛 là tổng tổn thất cục bộ trong ống hút và ống đẩy 𝜆: hệ số ma sát trong ống 𝜐𝐹: vận tốc dòng nhập liệu: 𝜐𝐹 = 4𝐹 3600.𝜋.𝜌𝐹.𝑑𝑡𝑟2 = 4.1500 3600.𝜋.932,25.0,052 = 0,228 m/s 1.1. Xác định hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy Chuẩn số Reynolds: 𝑅𝑒𝐹 =𝜐𝐹. 𝑑𝑡𝑟. 𝜌𝐹 𝜇𝐹 = 0,228.0,05.932,25 0,547. 10−3 = 19428,98 > 10000 → Chế độ chảy rối

Chuẩn số Reynolds tới hạn: 𝑅𝑒𝑔ℎ = 6. (𝑑2

𝜀)87 = 3301,07 (ST1_II.60/378)

Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám: 𝑅𝑒𝑛 = 220. (𝑑2

𝜀)98 = 109674,4 (ST1_II.62/379)

Vì 𝑅𝑒𝑔ℎ < 𝑅𝑒𝐹 < 𝑅𝑒𝑛 → chế độ chảy rối ứng với khu vực quá độ Áp dụng công thức ST1_II.64/380: 𝜆𝐹 = 0,1. (1,46. 𝜀

𝑑𝑡𝑟+100

𝑅𝑒𝐹)0,25 = 0,032

1.2. Xác định tổng tổn thất cục bộ trong ống hút

Chỗ uốn cong: Tra ST1_II.16/382. Chọn dạng ống uốn cong 90o với R/d = 2 thì 𝜉𝑢1(1 𝑐ℎỗ) = 0,15. Ống hút có 2 chỗ uốn: 𝜉𝑢1 = 0,15.2 = 0,3

Van: Chọn van tiêu chuẩn với độ mở hoàn toàn 𝜉𝑣1 = 5

→ ∑ 𝜉𝑛 = 0,3 + 5 = 5,3

1.3. Xác định tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy

Chỗ uốn cong: Tra ST1_II.16/382. Chọn dạng ống uốn cong 90o với R/d = 2 thì 𝜉𝑢2(1 𝑐ℎỗ) = 0,15. Ống đẩy có 2 chỗ uốn: 𝜉𝑢2 = 0,15.2 = 0,3

Van: Chọn van tiêu chuẩn với độ mở hoàn toàn 𝜉𝑣2 = 5 Vào bồn cao vị: 𝜉𝑐𝑣 = 1 → ∑ 𝜉ℎ = 0,3 + 5 + 1 = 6,3 → ∑ℎ𝑓1−2 = (𝜆.𝑙ℎ+𝑙đ 𝑑𝑡𝑟 +∑𝜉ℎ +∑𝜉𝑛).𝜐𝐹 2 2𝑔 = 0,05 m

2. Công suất

Chọn hiệu suất của bơm: 𝜂𝑏 = 0,8 Công suất thực tế của bơm: 𝑁𝑏 = 𝐹̅.𝐻𝑏.𝑔

3600.𝜂𝑏 =1500.3,58.9,81

3600.0,8 = 18,29 (𝑊) = 0,025 𝐻𝑝 Vậy để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn bơm li tâm loại XM, có:

Năng suất: 𝑄𝑏 = 1500

932,25 = 1,61 m3/h Cột áp: 𝐻𝑏 = 3,58 m

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1]. Tập thể tác giả, “Sổ tay Q trình và Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 1”, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 626tr.

[2]. Tập thể tác giả, “Sổ tay Q trình và Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất – Tập 2”, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 447tr.

[3]. Tập thể tác giả, “Bảng tra cứu Quá trình cơ học Truyền nhiệt – Truyền khối”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 2012.

[4]. Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Quá trình và Thiết bị trong Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 2004, 388tr.

[5]. Phạm Văn Bơn – Vũ Bá Minh – Hồng Minh Nam, “Quá trình và Thiết bị trong Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 10: Ví dụ và Bài tập”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 468tr.

[6]. Phạm Văn Bơn – Nguyễn Đình Thọ, “Q trình và Thiết bị trong Cơng Nghệ Hóa Học – Tập 5: Quá trình và Thiết bị Truyền Nhiệt”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 2002, 372tr.

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 65 - 70)