5.2. Tớnh trở lực thỏp chúp 52-
5.2.2. Trở lực do lớp chất lỏng khụng chứa khớ trờn đĩa tạo ra ΔPL 54-
ΔPL = hL . ρL . g = hf . ρL . εL .g, N/m2 [ 4 – 59 – 7.38b] Trong đú: +) hf là chiều cao lớp bọt, m
+) εL là lượng lỏng tương đối
Lượng lỏng tương đối: εL = ℎ𝐿
ℎ𝑓 = 1 – ( 𝐹
𝐹𝑚𝑎𝑥)0,28 [4 – 59 – 7.38c] Trong đú: +) F: tải trọng của dũng khớ
+) Fmax: tải trọng cực đại của dũng khớ
Tải trọng của dũng khớ: F = UG . √𝜌𝐺 [4 – 59]
Trong đú: +) UG: tốc độ dũng khớ tớnh theo tiết diện ngang của thỏp, m/s +) ρG: khối lượng riờng của dũng khớ, kg/m3
Tải trọng cực đại của dũng khớ: Fmax=2.5 . [ϕ2.σ.(ρL – ρG).g]1/4 [4 – 59] Trong đú: +) ϕ: phần tiết diện tự do của đĩa
+) σ: sức căng bề mặt, N/m Chiều cao lớp bọt: hf = hW + 1,45 𝑔1⁄3 ( 𝑉𝐿 𝐿𝑊 ⁄ 𝜀𝐿 ) 2 3 ⁄ + 12,5 (𝜌𝐿−𝜌𝐺).𝑔 . (𝐹−0,2.√𝜌𝐺 1−𝜀𝐿 ) 2 , (m) [4 – 59 – 7.38d] Trong đú: +) VL: tải trọng của lỏng, m3/s
+) hW: chiều cao của ngưỡng chảy tràn, m +) LW: chiều dài ngưỡng chảy tràn, m
Trong phần tớnh toỏn chúp cú: hW = 0,08 (m), LW = 0,886 (m)
5.2.2.1. Trở lực do lớp chất lỏng khụng chứa khớ trờn đĩa đoạn luyện:
Đoạn luyện: UG = ωytb(đl) = 0,86 (m/s); ρG = ρytb(đl) = 1,035 (kg/m3); ρL = ρxtb(đl) = 809,54 (kg/m3); σhh = 14,15 (dyn/cm) = 14,15.10-3 (N/m); diện tớch tự do tương đối ϕ = 0,112.
56
Tải trọng của dũng khớ: F = UG.√𝜌𝐺 = 0,86 . √1,035 = 0,875
Tải trọng cực đại của dũng khớ:
Fmax = 2,5 . [0,1122 . 14,15 . 10-3 . (809,54 – 1,035).9,81]1/4 = 2,72
Lượng lỏng tương đối: εL = 1 - ( 𝐹
𝐹𝑚𝑎𝑥)0,28 = 1 - (0,875
2,72)0,28 = 0,272
Lượng lỏng trung bỡnh đi trong đoạn luyện: Gtb = 2151,19 (kg/h)
Tải trọng của lỏng: VL = 𝐺𝑡𝑏 𝜌𝑥𝑡𝑏(đ𝑙) = 2151,19 809,54 = 2,66 (m3/h) = 7,4.10-4 (m3/s) Chiều cao lớp bọt: hf = hW + 1,45 𝑔1⁄3 ( 𝑉𝐿 𝐿𝑊 ⁄ 𝜀𝐿 ) 2 3 ⁄ + 12,5 (𝜌𝐿−𝜌𝐺).𝑔 . (𝐹−0,2.√𝜌𝐺 1−𝜀𝐿 ) 2 = 0,08 + 1,45 9,811⁄3 ( 7,4.10−4 0,886 ⁄ 0,272 ) 2 3 ⁄ + 12,5 (809,54−1,035).9,81 . (0,875−0,2.√1,035 1−0,272 ) 2 ⇒ hf = 0,096 (m)
Trở lực do lớp chất lỏng ở 1 đĩa của đoạn luyện:
ΔPL = hf . ρL . εL .g = 0,096 . 809,54 . 0,272 . 9,81 = 207,37 (N/m2)
5.2.2.1. Trở lực do lớp chất lỏng khụng chứa khớ trờn đĩa đoạn chưng:
Đoạn chưng: UG = ωytb(đc) = 0,66 (m/s); ρG = ρytb(đc) = 0,783 (kg/m3); ρL = ρxtb(đc) = 910,504 (kg/m3); σhh = 13,11 (dyn/cm) = 13,11.10-3 (N/m); diện tớch tự do tương đối ϕ = 0,112.
Tải trọng của dũng khớ: F = UG.√𝜌𝐺 = 0,66 . √0,783 = 0,584
Tải trọng cực đại của dũng khớ:
Fmax = 2,5 . [0,1122 . 13,11 . 10-3 . (910,504 – 0,783).9,81]1/4 = 2,75
Lượng lỏng tương đối: εL = 1 - ( 𝐹
𝐹𝑚𝑎𝑥)0,28 = 1 - (0,584
2,75)0,28 = 0,352
Lượng lỏng trung bỡnh đi trong đoạn chưng: Gtb = 4921,85 (kg/h)
Tải trọng của lỏng: VL = 𝐺𝑡𝑏
𝜌𝑥𝑡𝑏(đ𝑐) = 4921,85
57 Chiều cao lớp bọt: hf = hW + 1,45 𝑔1⁄3 ( 𝑉𝐿 𝐿𝑊 ⁄ 𝜀𝐿 ) 2 3 ⁄ + (𝜌 12,5 𝐿−𝜌𝐺).𝑔 . (𝐹−0,2.√𝜌𝐺 1−𝜀𝐿 ) 2 = 0,08 + 1,45 9,811⁄3 ( 1,5.10−3 0,886 ⁄ 0,352 ) 2 3 ⁄ + 12,5 (910,504−0,783).9,81 . (0,584−0,2.√0,783 1−0,352 ) 2 ⇒ hf = 0,099 (m)
Trở lực do lớp chất lỏng ở 1 đĩa của đoạn chưng:
ΔPL = hf . ρL . εL .g = 0,099 . 910,504 . 0,352 . 9,81 = 311,26 (N/m2)
5.2.3. Tổng trở lực của thỏp chưng luyện:
Trở lực của thỏp chưng luyện được xỏc định theo cụng thức:
ΔP = Ntt . ΔPđ [2 – 192 – IX.135]
Trong đú: Trong đú Ntt – số đĩa thực tế của thỏp; ΔPđ- tổng trở lực của một đĩa, N/m2
Trở lực tổng cộng của đĩa ở đoạn luyện:
ΔPđ = ΔPk + ΔPL + ΔPR = 188,71 + 207,37 + 0 = 396,08 (N/m2)
Trở lực tổng cộng của đĩa ở đoạn chưng:
ΔPđ = ΔPk + ΔPL + ΔPR = 84,49 + 311,26 = 395,75 (N/m2)
Mà số đĩa thực tế đoạn luyện NTT(đl) = 10 (đĩa); đoạn chưng NTT(đc) = 8 (đĩa)
Trở lực tổng cộng của toàn thỏp chưng luyện là:
ΔP = Ntt . ΔPđ = 396,08 . 10 + 395,75 . 8 = 7126,8 (N/m2)
PHẦN 6: TÍNH TỐN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ
6.1. Tớnh toỏn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu:
Để đun núng hỗn hợp đầu gồm 0,489 (phần khối lượng) CH3OH và 0,511 (phần khối lượng) H2O với năng suất F = 1,1 (kg/s) = 4000 (kg/h). Ta giả thiết hỗn hợp đầu cú nhiệt độ ban đầu là 20⁰C, cần đun núng tới nhiệt độ sụi của hỗn hợp đầu là tF = 81,15⁰C. Để đun núng hỗn hợp ta dựng thiết bị gia nhiệt loại ống chựm, kiểu thẳng
58
đứng, chế tạo từ thộp CT3, cú bọc lớp cỏch nhiệt bờn ngồi và dựng hơi nước bóo hũa ở 99,1⁰C, 1 at [1 – 314 – Bảng I.251] để đun sụi hỗn hợp
Ta chọn thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chựm thằng đứng với cỏc thụng số: - Chiều cao ống truyền nhiệt: h0 = 1,5 (m)
- Đường kớnh ngoài của ống truyền nhiệt: dn = 25 (mm) - Chiều dày thành ống truyền nhiệt: δ = 2 (mm)
- Hai lưu thể chuyển động ngược chiều: hỗn hợp CH3OH – H2O đi từ dưới lờn trong khụng gian trong ống , hơi nước bóo hũa đi trong khụng gian ngoài ống, ngưng tụ và đi ra ngoài
- Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu: λ = 50 (W/m.độ) [2 – 313]
Yờu cầu thiết kế quan trọng nhất của việc thiết kế thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là xỏc định được bề mặt truyền nhiệt. Ngoài ra cũn xỏc định cỏc thụng số khỏc như: đường kớnh, chiều cao, số ống và số ngăn thiết bị.
Diện tớch bề mặt truyền nhiệt được xỏc định thụng qua phương trỡnh cơ bản của truyền nhiệt: Q = K.F.∆𝑡̅̅̅ , W [2 – 3 – V.1] ⇒ F = 𝑄
𝐾.∆𝑡̅̅̅ , m2 Trong đú: +) Q là lượng nhiệt trao đổi (W)
+) F là diện tớch bề mặt truyền nhiệt (m2) +) K là hệ số truyền nhiệt (W/m2.độ) +) ∆𝑡̅̅̅ là hiệu số nhiệt độ trung bỡnh (⁰C)
6.1.1. Tớnh nhiệt lượng trao đổi:
6.1.1.1. Xỏc định động lực quỏ trỡnh truyền nhiệt:
Nhiệt độ vào của dung dịch: tđ = 20⁰C
Nhiệt độ ra của dung dịch: tc = tF = 81,15⁰C
Hơi đốt là hơi nước bóo hũa nờn nhiệt độ khụng thay đổi và là nhiệt độ sụi ở ỏp suất đó chọn (1 at): tbh=99,1⁰C [1 – 314 – Bảng I.251. Tớnh chất húa lý của hơi nước bóo hũa phụ thuộc vào ỏp suất]
59
→ Δt1 = tbh – tđ = 99,1 – 20 = 79,1⁰C; Δt2 = tbh – tc = 99,1 – 81,15 = 17,95⁰C
Hiệu số nhiệt độ trung bỡnh giữa hai lưu thể: ∆𝑡̅̅̅ = ∆𝑡1−∆𝑡2
ln ∆𝑡1 ∆𝑡2 [2 – 5 –V.8] Thay số: ∆𝑡̅̅̅ = 79,1−17,95 𝑙𝑛79,1 17,95 = 41,23⁰C
6.1.1.2. Lượng nhiệt trao đổi:
Nhiệt độ trung bỡnh của dung dịch: ttb = tbh - ∆𝑡̅̅̅ = 99,1 – 41,23 = 57,87⁰C
Lượng nhiệt cần thiết để đun núng hỗn hợp đầu từ nhiệt độ tđ=20⁰C đến nhiệt độ sụi của hỗn hợp đầu tc = tF = 81,15⁰C, tớnh theo cụng thức: Q = F.C.(tc – tđ), J/s
Trong đú: +) Q là nhiệt lượng cần thiết để đun sụi hỗn hợp đầu, J/s +) F = 1,1 (kg/s) là lượng hỗn hợp đầu
+) C là nhiệt dung riờng của hỗn hợp đầu (J/kg.độ) tại ttb = 57,87⁰C
Ứng với nhiệt độ ttb=57,87⁰C. Từ bảng số liệu(*) cú nhiệt dung riờng của CH3OH và H2O tương ứng là: CCH3OH=2750,4 (J/kg.độ); CH2O=4188,4 (J/kg.độ)
Sử dụng cụng thức [1 – 152 – I.42] tớnh nhiệt dung riờng của hỗn hợp đầu: C = aF.CCH3OH + (1 – aF).CH2O = 0,489.2750,4 + (1 – 0,489).4188,4 = 3485,2 (J/kg.độ)
Thay số: Q = 1,1 . 3485,2 . (81,15 – 20) = 234431,9 (J/s)
6.1.2. Xỏc định hệ số truyền nhiệt K:
Quỏ trỡnh truyền nhiệt bao gồm 3 phần:
Cấp nhiệt bằng hơi nước bóo hũa cho thành ống truyền nhiệt phớa bờn hơi: q1 = α1.Δt1 (W/m2)
Trong đú: +) α1 là hệ số cấp nhiệt của hơi đốt (W/m2.độ)
+) Δt1 = tbh – tT1 là hiệu số nhiệt độ của hơi đốt và thành ống tiếp xỳc với hơi đốt
60
Dẫn nhiệt từ thành ống phớa tiếp xỳc hơi (tường trỏi) sang thành ống tiếp xỳc với lỏng (tường phải) (dẫn nhiệt qua 1m2 thành ống): qT = 1
∑ 𝑟.ΔtT (W/m2) Trong đú: +) Σr là tổng nhiệt trở của thành ống (m2.độ/W)
+) ΔtT = tT1 – tT2 là hiệu số nhiệt độ giữa hai phớa thành ống +) tT1, tT2 là nhiệt độ hai phớa thành ống
Cấp nhiệt từ thành ống phớa tiếp xỳc với pha lỏng cho hỗn hợp lỏng: q2 = α2 . Δt2 (W/m2)
Trong đú: +) α2 là hệ số cấp nhiệt từ thành ống (W/m2.độ)
+) Δt2 = tT2 – ttb là hiệu số nhiệt độ hỗn hợp lỏng và thành ống tiếp xỳc với hỗn hợp lỏng.
Do đú hệ số truyền nhiệt K sẽ được tớnh theo cụng thức: K = 1 1 𝛼1+∑ 𝑟+ 1 𝛼2 [2 – 3 – V.5] (W/m2.độ) Trong đú: +) Σr = ∑𝛿𝑖 𝜆𝑖 = r1 + 𝛿 𝜆 + r2 là tổng nhiệt trở của thành ống (m2.độ/W) +) r1, r2 là nhiệt trở cặn bẩn ở 2 phớa của thành ống (m2.độ/W) +) δ là bề dày của thành ống, m
+) λ = 50 (W/m.độ) là hệ số dẫn nhiệt của thành ống
6.1.2.1. Xỏc định hệ số cấp nhiệt α2:
a. Tớnh chuẩn số Re, xỏc định chế độ chảy của hỗn hợp lỏng trong ống:
Re = 𝜔.𝑙.𝜌
𝜇 [2 – 13 – V.36]
Trong đú: +) ω là tốc độ của lỏng chảy trong ống, do lỏng vào ống nhờ bơm mà tốc độ lỏng trong ống đẩy của bơm ω = 1,5-2,5 (m/s) [1 – 370]. Chọn ω = 2 m/s
+) l = dtd là kớch thuớc hỡnh học, đường kớnh tương đương của ống truyền nhiệt
61
+) ρ là khối lượng riờng của hỗn hợp lỏng, (kg/m3)
+) μ (N.s/m2) là độ nhớt động lực của hỗn hợp ở nhiệt độ trung bỡnh ttb=57,87⁰C.
Ứng với ttb = 57,87⁰C. Tra sổ tay tập 1 cú độ nhớt của CH3OH và H2O tương ứng lần lượt là: μCH3OH = 0,375 (cP), μH2O = 0,486 (cP)
Độ nhớt của hỗn hợp lỏng thường khụng liờn hợp [1 – 84 – I.12]
log μ = xF . log μCH3OH + (1 – xF). log μH2O = 0,489.log 0,375 + (1 – 0,489).log 0,486 → μhh = 0,428 cP = 0,428.10-3 (N.s/m2)
Ứng với ttb = 57,87⁰C. Tra sổ tay tập 1 quỏ trỡnh thiết bị cú khối lượng riờng của CH3OH và H2O tương ứng lần lượt là ρCH3OH= 773,29; ρH2O= 983,96 (kg/m3)
- Khối lượng riờng của hỗn hợp lỏng [2 – 183 – IX.104]
1 𝜌ℎℎ = 𝑎𝐹 𝜌𝐶𝐻3𝑂𝐻 + 1−𝑎𝐹 𝜌𝐻2𝑂 = 0,489 773,29 + 1−0,489 983,96 ⇒ ρhh = 868,29 (kg/m3)
Chọn ống truyền nhiệt kớch thước 25x2 (mm) (đường kớnh ngoài 25mm, dày 2mm) nờn đường kớnh trong của ống: dt = 25 – 2.2 = 21 (mm). Ống dạng trũn nờn đường kớnh tương đương; dtd = dt = 21 (mm)
Do đú: Re = 2 . 0,021 . 868,29
0,428.10−3 = 85206,03 > 104
b. Tớnh chuẩn số Pran:
Pr = 𝐶𝑝.𝜇
𝜆 [2 – 12 – V.35]
Trong đú: +) CP là nhiệt dung riờng đẳng ỏp của hỗn hợp đầu tại ttb=57,87⁰C. Đó tớnh được ở trờn CP = 3485,2 (J/kg.độ)
+) μ (N.s/m2) là độ nhớt động lực của hỗn hợp ở nhiệt độ trung bỡnh ttb=57,87⁰C. Đó tớnh ở trờn μ =0,428.10-3 (N.s/m2)
+) λ là hệ số dẫn nhiệt của dung dịch (W/m.độ).
62 λ = A . CP . ρ . √𝜌
𝑀
3
[1 – 132 – I.32]
Trong đú: +) CP là nhiệt dung riờng đẳng ỏp của hỗn hợp đầu tại ttb=57,87⁰C. Đó tớnh được ở trờn CP= 3485,2 (J/kg.độ)
+) ρ = 868,29 (kg/m3).là khối lượng riờng của hỗn hợp lỏng.
+) M = 22,9 (kg/kmol) là khối lượng mol trung bỡnh của hỗn hợp đầu
+) A là hệ số phụ thuộc vào mức độ liờn kết của chất lỏng. Với chất lỏng liờn kết (CH3OH-H2O), A = 3,58.10-8 [1 – 123] Thay số: λ = 3,58.10-8 . 3485,2 . 868,29 . √868,29 22,9 3 = 0,363 (W/m.độ) Do đú: Pr = 3485,2 .0,428 .10−3 0,363 = 4,12
c. Tớnh chuẩn số Nuyxen, xỏc định hệ số cấp nhiệt α2:
Chuẩn số Nuyxen được xỏc định theo cụng thức: Nu = 𝛼 . 𝑙
𝜆 [2 – 11 – V.33] ⇒ α = Nu . 𝜆
𝑙
Trong đú: +) α = α2 là hệ số cấp nhiệt từ thành ống (W/m2.độ) +) l = dtd = 0,021 (m) là kớch thước hỡnh học
+) λ = 0,363 (W/m.độ) là hệ số dẫn nhiệt của dung dịch.
Do chế độ chảy của chất lỏng trong ống là chế độ chảy xoỏy nờn: Nu = 0,021.ε1.Re0,8.Pr0,43.(𝑃𝑟
𝑃𝑟𝑡)0,25 [2 – 14 – V.40]
Trong đú: +) Prt là chuẩn số Pran của hỗn hợp lỏng tớnh theo nhiệt độ trung bỡnh của tường
+) ε1 là hệ số hiệu chỉnh tớnh đến ảnh hưởng của tỉ số giữa chiều dài l và đường kớnh d của ống. Do tỉ số 𝑙
𝑑 > 50 và Re = 85206,03 nờn tra bảng V.2 [2 – 15] cú ε1 = 1.
63
Tỉ số 𝑃𝑟
𝑃𝑟𝑡 thể hiện ảnh hưởng của dũng nhiệt (đun núng hay làm nguội). Khi chờnh lệch giữa tường và dũng nhỏ thỡ (𝑃𝑟 𝑃𝑟𝑡)0,25 ≈ 1 [2 – 15] Thay số: Nu = 0,021.1. 85206,030,8 . 4,120,43 .1 = 330,99 Do đú: α2 = Nu . 𝜆 𝑙 = 330,99 . 0,363 0,021 = 5721,4 (W/m2.độ) 6.1.2.2. Xỏc định tổng trở nhiệt của thành ống Σr:
Giả thiết lớp cặn bẩn bỏm trờn bề mặt truyền nhiệt (ở 2 bờn thành ống phớa hơi đốt và phớa dung dịch) cú bề dày khoảng 0,5 mm và cú nhiệt trở trung bỡnh - Lớp cặn bẩn phớa hơi nước ngưng tụ: r1 = 0,464 .10-3 (m2.độ/W) [2 – 4] - Lớp cặn bẩn phớa hỗn hợp: r2 = 0,116.10-3 (m2.độ/W) [2 – 4] Thành ống dày δ = 2 (mm) = 0,002 (m); làm bằng thộp CT3 cú hệ số dẫn nhiệt λ = 50 (W/m.độ). Do đú, tổng nhiệt trở của thành ống là: Σr = ∑𝛿𝑖 𝜆𝑖 = r1 + 𝛿 𝜆 + r2 = 0,464 .10-3 + 0,002 50 + 0,116.10-3 = 6,2 . 10-4 (m2.độ/W)
6.1.2.3. Xỏc định hệ số cấp nhiệt của hơi nước bóo hũa α1:
Khi tốc độ hơi trong ống nhỏ (Wh < 10 m/s) và màng nước ngưng chuyển động dũng thỡ hệ số cấp nhiệt α1 của hơi nước bóo hũa đối với ống thẳng đứng: α = 2,04 . A . √∆𝑟
𝑡1.𝐻
4
[2 – 28 – V.101], (W/m2.độ) Trong đú: +) α = α1 là hệ số cấp nhiệt của hơi đốt (W/m2.độ)
+) A là hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ màng nước ngưng tm +) r (J/kg) là ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt
+) Δt1 là hiệu số nhiệt độ giữa nước ngưng (tn = tbh = 99,1⁰C) và nhiệt độ phớa thành ống tiếp xỳc (tT1) → Δt1 = tbh – tT1
64
Ứng với hơi nước bóo hũa ở 99,1⁰C, 1 at, tra bảng tớnh chất húa lý của hơi nước bóo hũa phụ thuộc ỏp suất [1 – 314] cú ẩn nhiệt ngưng tụ r = 539,9 (kcal/kg) = 2264.103 (J/kg)
Giả thiết Δt1 = 5,4⁰C → tT1 = tbh – Δt1 = 99,1 – 5,4 = 93,7⁰C
Hệ số A phụ thuộc vào nhiệt độ màng tm=0,5(tT1+tbh)=0,5.(93,7+99,1)=96,4⁰C, tra cứu dựa vào bảng số liệu [2 – 29] ta cú: A = 177,2
Do đú: α1 = 2,04 . 177,2 . √2264.103
5,4 . 1,5
4
= 8311,74 (W/m2.độ)
Tải nhiệt riờng phớa hơi đốt: q1 = α1 . Δt1 = 8311,74 . 5,4 = 44883,37 (W/m2)
Hiệu số nhiệt độ giữa 2 phớa thành ống là:
ΔtT = tT1 – tT2 = Σr . q1 = 6,2 . 10-4 . 44883,37 = 27,83⁰C
⇒ tT2 = tT1 – ΔtT = 93,7 – 27,83 = 65,87⁰C
Hiệu số nhiệt độ hỗn hợp lỏng và thành ống tiếp xỳc với hỗn hợp lỏng: Δt2 = tT2 – ttb = 65,87 – 57,87 = 8⁰C
Tải nhiệt riờng phớa hỗn hợp CH3OH-H2O: q2 = α2.Δt2 = 5721,4 . 8 = 45784,41 (W/m2)
Sai số: |𝑞1−𝑞2
𝑞1 | = |44883,37−45784,41
44883,37 | = 2 % < 5%. Giả thiết đưa ra chấp nhận
được. Chọn giỏ trị α1 = 8311,74 (W/m2.độ) và lượng nhiệt truyền cho 1m2 ống trung bỡnh: qtb = 𝑞1+𝑞2 2 = 44883,37+45784,41 2 = 45333,89 (W/m2) 6.1.2.4. Xỏc định hệ số truyền nhiệt K: K = 1 1 𝛼1+∑ 𝑟+ 1 𝛼2 = 1 1 8311,74 +6,2.10−4+ 1 5721,4 = 1092,78 (W/m2.độ)
6.1.3. Xỏc định diện tớch bề mặt truyền nhiệt:
Diện tớch bề mặt truyền nhiệt xỏc định thụng qua phương trỡnh cơ bản của truyền nhiệt: F = 𝑄
𝐾.∆𝑡̅̅̅ = 234431,9
65
6.1.4. Xỏc định số ống, cỏch sắp xếp ống trong thiết bị trao đổi nhiệt:
Số ống của thiết bị được xỏc định theo cụng thức: n = 𝐹
𝑓
Trong đú: +) F = 5,2 m2 là tổng diện tớch bề mặt trao đổi nhiệt
+) f = π . dtb . h0 là diện tớch bề mặt một ống truyền nhiệt, m2 +) h0 = 1,5 m là chiều cao ống truyền nhiệt
+) dtb = 𝑑𝑡+𝑑𝑛
2 =
25+21
2 = 23 mm = 0,023 m là đường kớnh trung bỡnh của một ống truyền nhiệt
Thay số: n = 5,2
𝜋 . 0,023 . 1,5 = 48 (ống)
Chọn sắp xếp ống theo hỡnh 6 cạnh (kiểu bàn cờ). Quy chuẩn theo bảng số liệu V.II [2 – 48] ta cú:
- Tổng số ống của thiết bị là: n = 61 ống - Số hỡnh 6 cạnh là: 4 ống
- Số ống trờn đường xuyờn tõm của hỡnh 6 cạnh là: b = 9 (ống)
- Số ống trờn 1 cạnh của hỡnh 6 cạnh: a = 0,5.(b+1) = 5 (ống) [2 – 48 – V.139]
6.1.5. Tớnh lại vận tốc và chia ngăn trong thiết bị:
Vận tốc lỏng chảy trong ống cần đạt: ωt = 4.𝑉𝐹
𝜋.𝑑𝑡2.𝑛
Trong đú: +) VF là lưu lượng thể tớch chất lỏng, (m/s)
+) dt = 21mm = 0,021 m là đường kớnh trong của một ống Khối lượng riờng của hỗn hợp lỏng tại ttb=57,87⁰C là ρ = 868,29 (kg/m3)