CHƯƠNG 5 : TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ
5.4. Nồi đun đáy tháp
Chọn nồi đun đáy tháp là nồi Kettle, hơi đốt đi trong ống truyền nhiệt, dòng sản phẩm đáy đi bên ngoài ống truyền nhiệt.
Ống truyền nhiệt được làm bằng INOX 304 có các thơng số sau:
Thơng số Giá trị.
Đường kính ngồi của ống dng= 38 mm = 0,038 m.
Đường kính trong của ống dtr= 34 mm = 0,034 m.
Bề dày thành ống δ = 2 mm = 0,002 m.
Hệ số dẫn nhiệt của thành ống thép λ = 16,3 (W/m.oC ).
Gia nhiệt bằng hơi nước bão hoà đi bên ngoài ống ở áp suất tuyệt đối: PF= 2at; tra bảng I.250, trang 312 [1] được giá trị ẩn nhiệt hóa hơi của nước: rnước= r1= 2,208 kJ/kg. Nhiệt độ vào là th = 119,6oC.
Suất lượng hơi đốt:D2 = 357722,3 kg/h.
Dịng sản phẩm đáy có:
Suất lượng dịng sản phẩm đáy: GW= 958,4 kg/h. Nhiệt độ dòng sản phẩm đáy là tw= 98,3oC. Nhiệt độ dòng hơi vào tháp là twy= 100oC.
Nhiệt lượng trao đổi giữa 2 dòng là QD2= 789493,1 kJ/h. Xác định nhiệt độ trên lệch trung bình ΔTlog:
∆Tlog = th− tW − th − tWy ln thth− tW− tW
y
= 119,6 − 98,3 − (119,6 − 100)
ln 119,6 − 98,3119,6 − 100 = 20,44 ℃.
Hệ số cấp nhiệt của dòng hơi đốt, αh.
Giả sử, chọn nhiệt độ bề mặt thành trong của ống là tv1= 112℃. Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng
tm =tv1+ th
2 =
112 + 119,6
2 = 115,8 ℃.
Tại tm= 115,8 ℃có:
Thơng số Giá trị Nội suy theo bảng.
Khối lượng riêng (��, kg/m3) 946,2 Bảng I.2,tr 9, [1].
Độ nhớt (��, 10-3N/m2.s) 0,243 Bảng I.101, tr 91- 92, [1]. Hệ số dẫn nhiệt (��, W/m.độ) 0,684 Bảng I.130, tr 134, [1]. Từ (3.65, trang 210, [8]), ta có: αh = 0,72.4 rh. λn3. ρn2. g μn. th− tv1 . dtr = = 0,72.4 (2208kJ/kg). (0,684W/m. độ)3. (946,2kg/m3)2. (9,81m/s2) (0,243. 10−3N/m2. s). (119,6 − 112)℃. (0,034m) = = 2270,2 W/m2. độ.
Nhiệt tải hơi đốt trong ống:
Nhiệt trở lớp bẩn thành ống ngoài r2=50001 m2. độ/W.
Nhiệt độ thành ngoài của ống
tv2 = tv1 − Qh. r1+ r2+δλ =
= 112,7℃ − (16079,1 W m2) . (58001 m2. độ/W) + (50001 m2. độ/W) + 0,002m 16,3W/m. độ = 104,2 ℃.
Hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đáy,αW.
Xem sản phẩm đáy chỉ có nước, áp dụng cơng thức V.91, trang 26 [2]:
αw = 0,145. ∆t2,33. p0,5 Hiệu số nhiệt độ của bề mặt truyền nhiệt và nước sôi
∆t = tv2 − tW = 104,2 − 98,3 = 5,9℃.
Áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng p = 1 at = 105N/m2.
→ αW = 0,145. ∆t2,53. p0,5= 0,145. 5,92,33. 102,5 = 2819,5 W/m2. độ.
Nhiệt tải của dòng sản phẩm đáy:
QW = αW. tv2 − tW = (2819,5 W/m2. độ). 104,2 − 98,3 ℃ = 16515,4 W/m2.
Kiểm tra điều kiệnε0 < 0,05: ε0 = QWQ− Qh
h = 16525,4 − 17253,317253,3 = 0,043.
Tạitv1 = 112 ℃thỏa mãn điều kiện ε0< 0,05. Hệ số truyền nhiệt K ứng với làtv1 = 112 ℃:
K = 1 1 αh + r1+ δλ + r2+ 1α W = = 1 1 2270,2 W/m2. độ+ ( 15800 m2. độ/W) + 0,002m 16,3W/m. độ+ ( 15000 m2. độ/W) + 1 2819,5 W/m2. độ = 775 W/m2. độ.
Diện tích bề mặt truyền nhiệt, F
F = K. ∆Tlog. 3600QD2. 1000 = (789493,1 kJ/h). 1000
(775 W/m2. độ). (20,44 ℃). 3600= 13,8 m2.
Chiều dài ống ứng với diện tích F là
L = F
π.dtr+ d2 ng =
13,8m2
π. 0,038 + 0,0342 m = 122 m.
Vậy để dự trữ 10% diện tích truyền nhiệt an tồn ta chọn ống truyền nhiệt dài 135 m. Chọn chiều dài một ống là 5m.
Tổng số ống1355 = 27 ống.
Vậy diện tích truyền nhiệt ta chọn 27 ống.