1. Tính tốn các chi tiết của chóp trịn
Dựa vào các cơng thức tính tốn cho chóp (ST2/236, 237), ta có: Đường kính ống hơi của chóp: chọn dh = 50 mm.
Số chóp phân bố trên một mâm: 𝑛 = 0,1.𝐷2
𝑑ℎ2 = 0,1. 0,72
0,052 = 19,6 (𝑐ℎó𝑝). → Chọn số chóp phân bố trên mâm: n = 19 (chóp) để bố trí lục giác.
Chiều cao của chóp phía trên ống dẫn hơi: ℎ2 = 0,25𝑑ℎ = 0,25.50 = 12,5 (𝑚𝑚). Chiều dày của chóp: chọn 𝛿𝑐ℎ= 2 mm = 0,002 m.
Khoảng cách từ mép dưới của khe chóp tới mép dưới của chóp hsr = 5 mm. Chiều cao mức chất lỏng trên khe chóp: h1 = 15 ÷ 40 mm, chọn h1 = 25 mm. Đường kính chóp:
𝑑𝑐ℎ= √𝑑ℎ2+ (𝑑ℎ2+ 2𝛿𝑐ℎ2 ) = √0,052+ (0,05 + 2.0,002)2= 0,0736 m = 73,6 mm ≈ 74 𝑚𝑚.
Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng tồn tháp: 𝜌𝑥 =𝜌𝑥𝑡𝑏+𝜌′𝑥𝑡𝑏
2 =799,34 + 916,89
2 = 858,12 (kg/m3)
Khối lượng riêng trung bình của pha hơi toàn tháp: 𝜌𝑦 =𝜌𝑦𝑡𝑏+𝜌′𝑦𝑡𝑏
2 =0,994 + 0,729
2 = 0,862 (kg/m3)
Lượng hơi trung bình đi trong tồn tháp: 𝑔 =𝑔𝑡𝑏+𝑔′𝑡𝑏
2 =1041,64 + 760,84
2 = 901,24 (kg/h)
Lưu lượng hơi đi trong tháp: 𝑉𝑦 = 𝑔 𝜌𝑦 =901,24 0,862 = 1045,52 (m3/h) Tốc độ của dòng hơi: 𝜔𝑦 = 4𝑉𝑦 3600𝜋𝑑ℎ2𝑛 = 4.1045,52 3600𝜋.0,052.19 = 7,785 (m/s) (ST2/236) Chọn trở lực của chóp: ξ = 2. Chiều cao khe chóp:
𝑏 =𝜉𝜔𝑦
2𝜌𝑦
𝑔𝜌𝑥 =2.7,7852.0,862
9,81.858,12 = 0,012 m.
→ Chọn chiều cao của khe chóp là b = 15 mm = 0,015 m.
Chọn khoảng cách giữa các khe c = 4 mm, chiều rộng khe chóp a = 6 mm. Số lượng khe hở: 𝑖 =𝜋 𝑐(𝑑𝑐ℎ−𝑑ℎ2 4𝑏) = 𝜋 0,004(0,0736 − 0,052 4.0,015) = 25,08 → Chọn i = 26 khe Khoảng cách nhỏ nhất giữa các chóp: l2 = 12,5 + 0,25.dch = 30,9 mm → Chọn l2 = 35 mm
Bước tối thiểu của chóp trên mâm:
tmin = dch + 2𝛿𝑐ℎ + l2 = 73,6 + 2.2 + 35 = 112,6 (mm) ≈ 113 mm Khoảng cách từ tâm ống chảy chuyền đến tâm chóp gần nhất:
𝑡1 = 𝑑𝑐
2 + 𝛿𝑐+𝑑𝑐ℎ
2 + 𝛿𝑐ℎ+ 𝑙1 (ST2_IX.221/238)
Trong đó: 𝛿𝑐: bề dày ống chảy chuyền, chọn 𝛿𝑐 = 2 𝑚𝑚, 𝑙1: khoảng cách nhỏ nhất giữa chóp và ống chảy chuyền, chọn 𝑙1 = 50 𝑚𝑚.
→𝑡1 = 50
2 + 2 +74
2. Tính tốn chi tiết ống chảy chuyền
Lượng lỏng trung bình đi trong tồn tháp: 𝐺𝑥 =𝐺1+𝐺′1
2 =440,63 +1686,63
2 = 1063,63 (kg/h)
Lưu lượng lỏng đi trong tháp: 𝑉𝑥 =𝐺𝑥
𝜌𝑥 =1063,63
858,12 = 1,239 (m3/h) Đường kính ống chảy chuyền:
𝑑𝑐 = √ 4𝐺𝑥
3600𝜋𝜌𝑥𝜔𝑐𝑧 ( ST2_IX.217/236) Trong đó:
Gx: lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp (kg/h). ρx: khối lượng riêng trung bình của lỏng (kg/m3). z: số ống chảy chuyền.
ωc: tốc độ chất lỏng trong ống chảy chuyền.
Chọn hình dạng ống chảy chuyền là hình trịn, số ống chảy chuyền một mâm là z = 2. Tốc độ chất lỏng trong ống chảy chuyền: chọn 𝜔𝑐 = 0,1 (𝑚
𝑠) 𝑑𝑐 = √3600𝜋.858,12.0,1.24.1063,63 = 0,047 m
→ Chọn đường kính ống chảy chuyền là dc = 0,05 m.
Chiều cao mực chất lỏng trên ống chảy chuyền (m): ∆ℎ = √( 𝑉𝑥
3600.1,85.𝜋𝑑𝑐)2 3 →∆ℎ = √( 𝑉𝑥 3600.1,85. 𝜋𝑑𝑐) 2 3 = √( 1,239 3600.1,85. 𝜋. 0,05) 2 3 = 0,01 𝑚
Chiều cao ống chảy chuyền lên trên mâm:
ℎ𝑤 = (ℎ1+ 𝑏 + 𝑆) − ∆h = (0,025 + 0,015 + 0,015) − 0,01 = 0,045 𝑚
Khoảng cách từ mâm đến ống chảy chuyền: S1 = 0,25.dc = 0,25.0,05 = 0,013 m = 13 mm Chiều dài gờ chảy tràn:
Từ điều kiện Schảy tràn = 20%.Ftháp, ta tính được các thơng số sau: Ta có: Squạt – Stam giác = Sbán nguyệt
→ 𝛼.𝑅2
2 −1
2. 𝑅2. 𝑠𝑖𝑛𝛼 =20%
2 . 𝜋. 𝑅2 → 𝛼 − 𝑠𝑖𝑛𝛼 = 0,2𝜋
Chiều dài gờ chảy tràn: 𝐿𝑤 = 2. 𝑅. 𝑠𝑖𝑛𝛼
2 = 𝐷𝑡. 𝑠𝑖𝑛𝛼
2 = 0,7. 𝑠𝑖𝑛93,32
2 = 0,51 m
Khoảng cách giữa hai gờ chảy tràn: 𝐿 = 2.𝑅2.𝑠𝑖𝑛𝛼
𝐿𝑤 = 2.0,352.sin (93,32)
0,51 = 0,48 m
Tỷ lệ Lw/D = 0,73
Diện tích mâm: Amâm = 𝜋𝐷
2
4 = 0,385 𝑚2
Diện tích ống chảy chuyền:
𝐴𝑐ℎ𝑢𝑦ề𝑛= 2. (𝑆𝑞𝑢ạ𝑡− 𝑆𝑂𝐴𝐵) = 2. (𝜋𝐷 2 4 . 2. arcsin (2𝑂𝐴)𝐴𝐵 360 − 1 2. 𝐴𝐵. √𝑂𝐴2− 𝐴𝐵2 4 ) = 2. (𝜋. 0,7 2 4 . 2. arcsin (2.0,350,49 ) 360 − 1 2. 0,49. √0,352− 0,492 4 ) = 0,067 𝑚 2
Diện tích giới hạn bởi gờ chảy tràn: A = Amâm - Achuyền = 0,318 𝑚2 Bề rộng trung bình của mâm: Bm = A/Lw = 0,318/0,51 = 0,624 m
3. Tính tốn lỗ tháo lỏng
Tiết diện ngang của tháp: A = 0,385 𝑚2. Cứ mỗi 1 𝑚2 tiết diện ngang của tháp, chọn 3 𝑐𝑚2, tổng diện tích lỗ tháo lỏng cần thiết cho một mâm là: 0,385.3 = 1,155 𝑐𝑚2.
Chọn đường kính một lỗ tháo lỏng là 0,6 cm, khi đó số lỗ tháo lỏng cần thiết cho một mâm là: 1,155/(𝜋𝑙2
4 ) = 4,08 (lỗ). Chọn số lỗ trên một mâm là 5 lỗ.