CHƯƠNG 4 : TÍNH THIẾT BỊ PHỤ
4.4. Nồi đun đáy tháp
- Chọn nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là nồi cĩ ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 16x2mm.
- Chọn hơi đốt là hơi nước 2 at, đi trong ống 16x2mm. Tra tài liệu tham khảo [1], ta cĩ:
Nhiệt độ sơi: tsN = 119,6oC.
Ẩn nhiệt ngưng tụ: rN = 2208*103 (J/kg) = 2208 (KJ/kg).
Sản phẩm đáy được đun sơi ở 99,24oC.
Suất lượng hơi nước cần dùng:
Lượng nhiệt cần tải cung cấp cho đáy tháp: Qđ = (Qw + Qp + Qnt – QF) Trong đĩ: Qw = 891,393*106 (J/h). QP = 264,852*106 (J/h). QF = 904,371*106 (J/h). ⇒ Qw = P(R + 1)Mprp = 7,54*(3,302 + 1)*39,812*997,744*103 = 1288,472*106 (J/kg). ⇒ Qđ = (891,393*106 + 264,852*106 + 1288,472*106 – 904,371*106) = 1621,417*106 (J/h) = 1621,417*103 (KJ/h) = 1621,417*103(KW). Vậy, suất lượng hơi nước cần dùng:
QhN = = 0,2039 (Kg/h). - Xác định bề mặt truyền nhiệt: Ftb = (m2) (1) Trong đĩ: K : hệ số truyền nhiệt. ttb : nhiệt độ trung bình.
a. Xác định ttb
Dịng nĩng: 119,6 oC (hơi bão hịa) 119,6oC (lỏng ngưng). Dịng lạnh: 99,240C (hơi) 99,240C (lỏng sơi). ⇒ ttb = 119,6 – 99,24 = 20,360C.
b. Xác định hệ số truyền nhiệt K
K = = (W/m2.độ) (2) Trong đĩ:
: hệ số cấp nhiệt của hơi nước (W/m2độ).
: hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy (W/m2độ).
: nhiệt trở của thành ống và lớp cáu cặn. - Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi nước:
= 1,28A Với:
tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi nước(trong ống).
A : hệ số phụ thuộc vào tính chất vật lý nước theo nhiệt độ [2]. - Nhiệt tải phía hơi:
qN = (tsN – tW1) = 138,733*A(119,6 – tW1)0,75 (W/m2) (3) - Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu cặn:
qt = (W/m2) Trong đĩ
tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngồi ống).
Bề dày thành ống: t = 2 (mm).
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: t = 16,3 (W/mđộ).
Nhiệt trở của lớp bẩn bám ở hai bên tường ống xem như khơng đáng kể, cĩ thể bỏ qua.
⇒ = 1,227*10-4 (m2.độ/W)
- Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy: Tại nhiệt độ của dịng lỏng đáy t = 99,24oC ta cĩ:
w = 0,6799(W/mđộ).
Cw = 4221,922(J/kgđộ).
w = 2,875*10-4 (N.s/m2).
w = 0,013 (N/m).
rw = 2245,296*103 (J/kg).
Khối lượng riêng của dung dịch đáy = 955,876 (kg/m3).
*: khối lượng riêng của hơi:
= 0,593(Kg/m3)
Vậy hệ số cấp nhiệt cho dịng chất lỏng đi ngồi ống là: (CT V.89, T26 [2]) = 7,77*10-2
=7,77*10-2 = 5,096*q0,7
- Nhiệt tải phía sản phẩm đáy:
qW = (tw2 – 99,24) = 5,096* (tw2 – 99,24) (W/m2)
Chọn: tw1 = 114,8oC :
Khi đĩ, ở nhiệt độ trung bình:
Ta tra được A = 186,74
Từ (3) ⇒ qN = 138,733*186,74(119,6 - 114,8)0,75 = 84013,303(W/m2). Xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể: qt = qN = 84013,303 (W/m2). Từ (4), ta cĩ: tw2 = tw1 - *qt = 103,3620C
qw = 5,096* (103,362 – 99,24) ⇒ qw = 86428,161 (W/m2). Kiểm tra sai số:
= 2,794% < 5% (thỏa).
Khi đĩ:
= 17502,771 (W/m2.độ).
= 5,096*86428,1610,7 = 14550,842 (W/m2.độ). Từ (2) ⇒ K = = 4023,2 (W/m2.độ).
Từ (1), bề mặt truyền nhiệt trung bình: Ftb = = 4,369 (m2).
Chọn số ống truyền nhiệt: n = 37 (ống).
Chiều dài ống truyền nhiệt: L = = 4,176 (m). ⇒ Chọn: L = 3(m).
Vậy, nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt vỏ-ống với số ống n = 37, chiều dài ống truyền nhiệt L = 3(m).
Ống được bố trí theo hình lục giác đều nên ta cĩ số ống trên đường chéo hình lục giác: b = 7(ống). Chọn bước ngang giữa hai ống: t = 1,5dng = 1,5*0,016 = 0,024 (m).
Đường kính vỏ thiết bị: Dv = t(b-1)+4dng = 0,024(7-1)+ 4*0,016 = 0,208(m). Chọn Dv = 0,3(m).