Tổng nhiệt lượng mang vào thỏp = Tổng nhiệt lượng mang ra khỏi thỏp QF + QD2 + QR = Qy + QW + Qxq2 + Qng2
Trong đú: +) QF là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào thỏp (J/h) +) QD2 là nhiệt lượng hơi đốt mang vào thỏp (J/h)
+) QR là nhiệt lượng do chất lỏng hồi lưu mang vào (J/h) +) Qy là nhiệt lượng do hơi nước mang ra đỉnh thỏp (J/h) +) QW là nhiệt lượng do sản phẩm mang ra (J/h)
+) Qxq2 là nhiệt lượng tổn thất ra mụi trường xung quanh (J/h) +) Qng2 là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
4.2.1. Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào:
QF = F.CF.tF
Trong đú: +) QF là nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào ( J/h) +) CF là nhiệt dung riờng của hỗn hợp đầu (J/kg)
+) tF là nhiệt độ hỗn hợp sau khi ra khỏi thiết bị đun núng (⁰C)
Từ số liệu trong bảng sử dụng cụng thức nội suy tỡm nhiệt dung riờng của CH3OH và H2O ở nhiệt độ cuối 81,15⁰C là CCH3OH = 3237,25 (J/kg); CH2O = 4192,3 (J/kg)
28
Sử dụng cụng thức (I-152-1.42) tớnh nhiệt dung riờng của hỗn hợp đầu khi đi ra là : CF = aF.CCH3OH + (1 – aF).CH2O = 0,489. 3237,25 + (1 – 0,489). 4192,3 = 3725,28 (J/kg)
QF = F.CF.tF = 4000 . 3725,28 . 81,15 = 1209225888 (J/h)
4.2.2. Nhiệt lượng hơi đốt mang vào đỏy thỏp:
QD2 = D2.λ2 = D2.(r2 + θ2.C2)
Trong đú: +) QD2 là nhiệt lượng hơi đốt mang vào đỏy thỏp (J/h)
+) D2 là lượng hơi đốt cần thiết để đun sụi dung dịch trong đỏy thỏp (kg/h)
+) r2 là ẩn nhiệt húa hơi (J/kg)
+) λ2 là hàm nhiệt (nhiệt lượng riờng) của hơi đốt (J/kg) +) θ2 là nhiệt độ nước ngưng
+) C2 là nhiệt dung riờng của nước ngưng (J/kg.độ)
Sử dụng hơi đốt là hơi nước bóo hũa, ở nhiệt độ 99,1⁰C tương ứng với ỏp suất 1 atm
Tra bảng tớnh chất húa lý của hơi nước bóo hũa phụ thuộc ỏp suất cú nhiệt húa hơi r2 = 539,9 (kcal/kg) = 2264.103 (J/kg); nhiệt lượng riờng (hàm nhiệt) λ2 = 639 (kcal/kg) = 2677.103 (J/kg)
4.2.3. Nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu mang vào:
QR = GR.CR.tR
Trong đú: +) QR là nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu (J/h) +) GR = P.Rx là lượng lỏng hồi lưu (kg/h)
+) CR là nhiệt dung riờng của chất lỏng hồi lưu (J/kg.độ) +) tR = tP = 65,1⁰C là nhiệt độ chất lỏng hồi lưu (⁰C) +) P = 1907,31 (kg/h) là lượng sản phẩm đỉnh +) Rx = 1,486 là chỉ số hồi lưu
Lượng lỏng hồi lưu: GR = P.Rx = 1907,31 . 1,486 = 2834,26 (kg/h)
Từ số liệu bảng * sử dụng cụng thức nội suy tỡm giỏ trị nhiệt dung riờng của CH3OH và H2O ở nhiệt độ tR = 65,1⁰C là CCH3OH = 2785,5; CH2O= 4190 (J/kg)
Sử dụng cụng thức tớnh nhiệt dung riờng của hỗn hợp hồi lưu:
CR = aP.CCH3OH + (1-aP).CH2O = 0,977.2785,5 + (1–0,977).4190 = 2817,8 (J/kg)
QR = GR.CR.tR = 2834,26 . 2817,8 . 65,1 = 519913196,6 (J/h)
4.2.4. Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh thỏp:
Qy = P.(1 + Rx).λd
Trong đú: +) Qy là nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh thỏp (J/h)
+) λd là hàm nhiệt (nhiệt lượng riờng) của hơi ở đỉnh thỏp (J/kg) +) λd = aP . λCH3OH + (1 – aP).λH2O
Từ số liệu bảng * sử dụng cụng thức nội suy tỡm giỏ trị nhiệt dung riờng của CH3OH và H2O ở nhiệt độ tP = 65,1⁰C là CCH3OH = 2785,5; CH2O= 4190 (J/kg)
29
Từ bảng số liệu 1.212 trang 254 sổ tay tập 1, sử dụng cụng thức nội suy tỡm giỏ trị nhiệt húa hơi của CH3OH và H2O ở nhiệt độ tP = 65,1⁰C là
rCH3OH = 262,068 (kcal/kg) = 1097230 (J/kg); rH2O = 573,9 (kcal/kg) = 2402800 (J/kg)
Nhiệt lượng riờng của CH3OH và H2O trong hỗn hợp hơi là:
λCH3OH = rCH3OH + tP . CCH3OH = 1097230 + 65,1 . 2785,5 = 1278566,05 (J/kg) λH2O = rH2O + tP . CH2O = 2402800 + 65,1 . 4190 = 2675569 (J/kg)
Nhiệt lượng riờng của hỗn hợp hơi ở đỉnh thỏp:
λd = aP . λCH3OH + (1 – aP).λH2O = 0,977 . 1278566,05 + (1 – 0,977).2675569 = 1310697,118 (J/kg)
Qy = P.(1+Rx).λd = 1907,31 . (1+1,486) . 1310697,118 = 6214765620 ( J/h)
4.2.5. Nhiệt lượng do sản phẩm đỏy mang ra:
QW = W.CW.tW
Trong đú: +) QW là nhiệt lượng do sản phẩm đỏy mang ra (J/h) +) W là lượng sản phẩm đỏy thỏp (kg/h)
+) CW là nhiệt dung riờng của sản phẩm đỏy (J/kg.độ) +) tW = 97,69⁰C là nhiệt độ của sản phẩm đỏy (⁰C)
W = 2092,69(kg/h)
Từ số liệu bảng * sử dụng cụng thức nội suy tỡm giỏ trị nhiệt dung riờng của CH3OH và H2O ở nhiệt độ tW = 97,69⁰C là CCH3OH = 3485,35; CH2O=
4225,38(J/kg)
Sử dụng cụng thức tớnh nhiệt dung riờng của hỗn hợp sản phẩm đỏy: CW = aW.CCH3OH + (1 – aW).CH2O = 0,026.3485,35 + (1 – 0,026).4225,38 = 4206,14 (J/kg)
QW = W.CW.tW = 2092,69 . 4206,14 . 97,69 = 859881751,8 (J/h)
4.2.6. Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra:
Qng2 = Gng2.C2.θ2 = D2.C2.θ2
Trong đú: +) Qng2 là nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (J/h)
+) Gng2 là lượng nước ngưng tụ, bằng lượng hơi đốt (kg/h) +) C2 là nhiệt dung riờng của nước ngưng (J/kg.độ)
+) θ2 là nhiệt độ của nước ngưng (⁰C)
4.2.7. Nhiệt lượng do mụi trường xung quanh lấy:
Qxq2 = 0,05 . D2. r2
Trong đú: +) Qxq2 là nhiệt lượng mất ra mụi trường xung quanh, lấy bằng 5% nhiệt lượng tiờu tốn ở đỏy thỏp (J/h)
Như vậy QF + QD2 + QR = Qy + QW + Qxq2 + Qng2
⇒ QF + D2.(r2 + θ2.C2) + QR = Qy + QW + 0,05.D2.r2 + D2.C2.θ2
Nờn lượng hơi đốt cần thiết để đun sụi dung dịch ở đỏy thỏp là: D2 = 𝑄𝑦+𝑄𝑊+𝑄𝑛𝑔2+𝑄𝑥𝑞2−𝑄𝐹−𝑄𝑅
30
⇒ D2 = 𝑄𝑦+𝑄𝑊−𝑄𝐹−𝑄𝑅
0,95.𝑟2
⇒ D2 = 6214765620+859881751,8−1209225888−519913196,6
0,95.2264.103 = 2485,36 (kg/h)
Nhiệt lượng hơi đốt mang vào thỏp:
QD2 = D2 . λ2 = 2485,36 . 2264 . 103 = 5626855040 (J/h)
Nhiệt lượng nước ngưng mang ra:
Qng2 = D2.C2.θ2 = 2485,36 . (2677 – 2264) . 103 = 1026453680 (J/h)
Nhiệt lượng mất ra mụi trường xung quanh:
Qxq2 = 0,05 . D2 . r2 = 0,05 . 2485,36 . 2264 . 103 = 281342752 (J/h)
4.3. Cõn bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ: 4.3.1. Nếu chỉ ngưng tụ hồi lưu:
P.Rx.r = Gnl.Cn.(t2 – t1) [2 – 198]
Trong đú: +) r là ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp sản phẩm đỉnh (J/kg) +) Gnl là lượng nước lạnh tiờu tốn cần thiết (kg/h)
+) Cn là nhiệt dung riờng của nước ở nhiệt độ trung bỡnh (t1 + t2)/2 (J/kg.độ)
+) t1, t2 là nhiệt độ vào, ra của nước lạnh (⁰C)
Từ bảng số liệu 1.212 trang 254 sổ tay tập 1, sử dụng cụng thức nội suy tỡm giỏ trị nhiệt húa hơi của CH3OH và H2O ở nhiệt độ tP = 65,1⁰C là
rCH3OH = 262,068 (kcal/kg) = 1097230 (J/kg); rH2O = 573,9 (kcal/kg) = 2402800 (J/kg)
Ẩn nhiệt húa hơi của hốn hợp sản phẩm đỉnh: rhh(P) = aP.rCH3OH + (1 – aP).rH2O = 0,977 . 1097230 + (1 – 0,977).2402800 = 1127258,11 (J/kg)
Ẩn nhiệt ngưng tu của hốn hợp sản phẩm đỉnh: rnt(P) = rhh(P) = 1127258,11 (J/kg)
Chọn nhiệt độ vào của nước làm lạnh t1 = 20⁰C, nhiệt độ ra là t2 = 65⁰C để trỏnh đúng cặn và kết tủa cỏc muối trờn bề mặt trao đổi nhiệt
Nội suy dựa vào bảng I.149, nhiệt dung riờng của nước và hơi nước ở 0- 500⁰C [1 - 168] xỏc định giỏ trị nhiệt dung riờng của nước ở nhiệt độ trung bỡnh t = (t1 + t2)/2 = (20 +65)/2 = 42,5⁰C là Cn = 1,001375 cal/kg.độ = 4192,6 (J/kg.độ)
Vậy lượng nước lạnh cần tiờu tốn là: Gnl = 𝑃.𝑅𝑥.𝑟
𝐶2.(𝑡2−𝑡1) (kg/h) [2-198-IX.164]
⇒ Gnl = 4000.1,486.1127258,11
4192,6 .(65−20) = 35514,54 (kg/h)
4.3.2. Nếu ngưng tụ hoàn toàn:
P.(Rx + 1).r = Gn.Cn2.(t2 – t1) [2 – 198]
31
Giả thiết tương tự với trường hợp chỉ ngưng tụ hồi lưu, tớnh được lượng nước lạnh cần tiờu tốn là: Gn2 = 𝑃.(𝑅𝑥+1).𝑟
𝐶2.(𝑡2−𝑡1) (kg/h) [2-198-IX.165]
⇒ Gn2 = 4000.(1,486+1).1127258,11
4192,6 .(65−20) = 59413,97 (kg/h)
4.4. Cõn bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh:
4.4.1. Nếu trong thiết bị ngưng tụ chỉ ngưng tụ lượng hồi lưu:
P.[r + CP.(t’1 – t’2)] = Gn3.Cn.(t2 – t1) [2 – 198 - IX.166] Trong đú: +) CP là nhiệt dung riờng của sản phầm đó ngưng tụ (J/kg.độ)
+) t’1, t’2 là nhiệt độ đầu và cuối của sản phẩm đỉnh đó ngưng tụ (⁰C)
Nhiệt dung riờng của sản phẩm đỉnh đó ngưng tụ chớnh bằng nhiệt dung riờng của lỏng hồi lưu vào thỏp: CP = CR = 2817,8 (J/kg)
Ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp sản phẩm đỉnh là: rnt(P) = rhh(P)= 1127258,11 (J/kg)
Hỗn hợp sản phẩm đỉnh từ t’1 = tP = 65,1⁰C, giả sử được làm lạnh đến t’2 = 20⁰C
Chọn nhiệt độ vào của nước lạnh t1 = 20⁰C, nhiệt độ ra là t2 = 65⁰C để trỏnh đúng cặn và kết tủa cỏc muối trờn bề mặt trao đổi nhiệt.
Nhiệt dung riờng của nước ở nhiệt độ trung bỡnh: t = (t1 + t2)/2 = (20 + 65)/2 = 42,5⁰C là Cn = 1,001375 cal/kg.độ = 4192,6 (J/kg.độ)
Vậy lượng nước làm lạnh cần tiờu tốn là: Gn3 = 𝑃.[𝑟+𝐶𝑃.(𝑡1
′−𝑡2′)]
𝐶𝑛.(𝑡2−𝑡1) = 4000.[1,486+2817,8.(65,1−20)]
4192,6.(65−20) = 2694,36 (kg/h)
4.4.2. Nếu đó ngưng tụ hồn tồn trong thiết bị cần ngưng tụ:
P.CP.(t’1 – t’2) = Gn4 . Cn . (t2 – t1) [2 – 198 – IX.167]
Trong đú: +) CP là nhiệt dung riờng của sản phẩm đỉnh đó ngưng tụ (J/kg.độ) +) t’1, t’2 là nhiệt độ đầu, cuối của sản phẩm đỉnh đó ngưng tụ (⁰C)
Giả thiết tương tự với trường hợp thiết bị ngưng tụ chỉ ngưng tụ hồi lưu, tớnh được lượng nước lạnh cần tiờu tốn là:
Gn4 = 𝑃.𝐶𝑃.(𝑡1 ′−𝑡2′) 𝐶𝑛.(𝑡2−𝑡1) = 4000.2817,8.(65,1−20) 4192,6.(65−20) = 2694,33 (kg/h) PHẦN 5: TÍNH CHỌN CƠ KHÍ VẬT LIỆU PHỤ TRỢ: 5.1. Tớnh cơ khớ:
Tớnh toỏn cơ khớ là nhằm thiết kế được thỏp chưng luyện phự hợp với cỏc thụng số cụng nghệ của quỏ trỡnh. Do yờu cầu của thiết kế thỏp chúp chưng luyện là làm ở ỏp suất 1 atm, nhiệt độ làm việc trong khoảng từ 20 - 100⁰C nờn ta chọn vật liệu chế tạo được cho toàn bộ thỏp chưng là thộp X18H10T.
Thộp X18H10T là thộp khụng gỉ trong đú thành phần C<0,1%, crom khoảng 18%, niken khoảng 10% và titan khụng quỏ 1-1,5%. Dựa vào số liệu cỏc bảng XII.4. Tớnh chất cơ học của thộo tấm [2 – 310], bảng XII.7. Tớnh chất vật lý của kim loại đen và
32
hợp kim của chỳng [2 – 313], ta cú bảng số liệu một số tớnh chất của thộp X18H10T như sau:
Vật liệu Với tấm thộp dày 4-25mm Độ nhớt va đập ak, J/m2 Hệ số dón khi kộo ở 20-100⁰C at, 1/⁰C Khối lượng riờng, ρ, kg/m3 Hệ số dẫn nhiệt ở 20-100⁰C, λ, W/m.độ Giới hạn bền kộo σk, N/m2 Giới hạn bền chảy σc, N/m2 Thộp X18H10T 550.106 220.106 2,0.10-6 16,6.10-6 7,9.103 16,3 5.1.1. Tớnh và chọn đường kớnh cỏc ống nối:
Đường kớnh ống dẫn của cỏc thiết bị vào ra thiết bị phụ thuộc vào lưu lượng dũng hơi đi trong thỏp xỏc định theo cụng thức:
d = √ 𝑉
0,785 . 𝜔 , m [2 – 369 – II.36] Trong đú: +) V là lưu lượng thể tớch của dũng lỏng, m3/s +) ω là tốc độ trung bỡnh, m/s
5.1.1.1. Ống dẫn nhập liệu đầu:
- Nhiệt độ của hỗn hợp nguyờn liệu lỏng vào thỏp: tF = 81,15⁰C
- Dựa vào bảng số liệu khối lượng riờng phụ thuộc nhiệt độ của CH3OH và H2O, sử dụng cụng thức nội suy tỡm được khối lượng riờng của 2 chất tại nhiệt độ
tF = 81,15⁰C lần lượt là: ρCH3OH = 734,735 (kg/m3), ρH2O = 971,195 (kg/m3) - Khối lượng riờng của hỗn hợp lỏng: 1
𝜌ℎℎ = 𝑎1 𝜌1 + 𝑎2 𝜌2 [1 – 5 – I.2] - Do đú: 1 𝜌𝐹 = 𝑎𝐹 𝜌𝐶𝐻3𝑂𝐻 + 1−𝑎𝐹 𝜌𝐻2𝑂 = 0,489 734,735 + 1−0,489 971,195 ⇒ ρF = 839,136 (kg/m3) - Lưu lượng thể tớch chất lỏng chảy trong ống: V = 𝐹
𝜌𝐹 = 1,1
839,136 = 1,31.10-3 (m3/s) - Dựa vào bảng II.2 [1 – 370], với chất lỏng tự chảy ω = 0,1 – 0,5 (m/s). Chọn vận tốc chất lỏng chảy trong ống là 0,25 m/s
- Đường kớnh trong của ống là: dt(F) = √1,31 . 10−3
0,785 . 0,25 = 0,082 (m) - Quy chuẩn đường kớnh ống nhập liệu là dt(F) = 0,09 (m) = 90 mm - Vận tốc thực tế: ωF = 𝑉
0,785 . 𝑑2 = 1,31 . 10
−3
0,785 . 0,092 = 0,206 (m/s)
5.1.1.2. Ống thỏo sản phẩm đỏy:
- Nhiệt độ của hỗn hợp sản phẩm đỏy: tW = 97,69⁰C
- Dựa vào bảng số liệu khối lượng riờng phụ thuộc nhiệt độ của CH3OH và H2O, sử dụng cụng thức nội suy tỡm được khối lượng riờng của 2 chất tại nhiệt độ
33 - Khối lượng riờng của hỗn hợp lỏng: 1
𝜌ℎℎ = 𝑎1 𝜌(1) + 𝑎2 𝜌(2) [1 – 5 – I.2] - Do đú: 1 𝜌𝑊 = 𝑎𝑊 𝜌𝐶𝐻3𝑂𝐻 + 1−𝑎𝑊 𝜌𝐻2𝑂 = 0,026 716,541 + 1−0,026 959,617 ⇒ ρW = 951,227 (kg/m3) - Lưu lượng thể tớch chất lỏng chảy trong ống: V = 𝑊
𝜌𝑊 = 0,58
951,277 = 6,097.10-4 (m3/s) - Dựa vào bảng II.2 [1 – 370], với chất lỏng tự chảy ω = 0,1 – 0,5 (m/s). Chọn vận tốc chất lỏng chảy trong ống là 0,2 m/s
- Đường kớnh trong của ống là: dt(W) = √6,097 . 10−4
0,785 . 0,2 = 0,062 (m) - Quy chuẩn đường kớnh ống nhập liệu là dt(W) = 0,07 (m) = 70 mm - Vận tốc thực tế: ωW = 𝑉
0,785 . 𝑑2 = 6,097 . 10
−4
0,785 . 0,072 = 0,159 (m/s)
5.1.1.3. Ống dẫn lấy sản phẩm đỉnh:
- Nhiệt độ của hỗn hợp hơi đi ra trờn đỉnh thỏp: tP = 65,1⁰C → TP = 338,1 K - Nồng độ phần mol của cấu tử phõn bố trong pha hơi tại đỉnh thỏp: yP = 0,96 - Khối lượng riờng của hơi đi ra khỏi thỏp:
ρP = [𝑦̽𝑃.𝑀𝐶𝐻3𝑂𝐻+(1−𝑦̽𝑃).𝑀𝐻2𝑂].273
22,4.𝑇𝑃 (kg/m3) [2 – 183 – IX.102] - Do đú: ρP = [0,96.32+(1−0,96).18].273
22,4 . 338,1 = 1,133 (kg/m3)
- Lượng hơi đi ra khỏi thỏp là: gd = P . (Rx + 1) = 0,305 . (1,486 + 1) = 0,758 (kg/s) - Lưu lượng thể tớch hơi di chuyển trong ống: V = 𝑔𝑑
𝜌𝑃 = 0,758
1,133 = 0,67 (m3/s) - Dựa vào bảng II.2 [1 – 370], với hơi bóo hũa đi trong ống dẫn khớ ở ỏp suất p = 1-0,5 atm thỡ ω = 20-40 (m/s). Chọn vận tốc khớ di chuyển trong ống dẫn là ω=24 (m/s)
- Đường kớnh trong của ống dẫn hơi là: dt(P) = √ 0,67
0,785 . 24 = 0,189 (m) - Quy chuẩn đường kớnh ống lấy sản phẩm đỉnh là dt(P) = 0,2 m = 200 mm - Vận tốc thực tế: ωP = 𝑉
0,785 . 𝑑2 = 0,67
0,785 . 0,22 = 21,34 (m/s)
5.1.1.4. Ống dẫn hồi lưu lỏng từ thiết bị ngưng tụ về thỏp:
- Nhiệt độ của hỗn hợp lỏng hồi lưu về thỏp: tR = tP = 65,1⁰C
- Dựa vào bảng số liệu khối lượng riờng phụ thuộc nhiệt độ của CH3OH và H2O, sử dụng cụng thức nội suy tỡm được khối lượng riờng của 2 chất tại nhiệt độ
tW = 65,1⁰C lần lượt là: ρCH3OH = 750,9 (kg/m3), ρH2O = 980,195 (kg/m3) - Khối lượng riờng của hỗn hợp lỏng: 1
𝜌ℎℎ = 𝑎1 𝜌1 + 𝑎2 𝜌2 [1 – 5 – I.2] - Do đú: 1 𝜌𝑅 = 𝑎𝑃 𝜌𝐶𝐻3𝑂𝐻 + 1−𝑎𝑃 𝜌𝐻2𝑂 = 0,977 750,9 + 1−0,977 980,195 ⇒ ρR = 754,962 (kg/m3) - Lưu lượng thể tớch chất lỏng chảy trong ống:
V = 𝐺𝑅
𝜌𝑅 = 𝑃 . 𝑅𝑥
𝜌𝑅 = 0,305 . 1,486
34
- Dựa vào bảng II.2 [1 – 370], với chất lỏng tự chảy ω = 0,1 – 0,5 (m/s). Chọn vận tốc chất lỏng chảy trong ống là 0,2 m/s
- Đường kớnh trong của ống dẫn là: dt(R) = √6,003 . 10−4
0,785 . 0,2 = 0,062 (m) - Quy chuẩn đường kớnh ống nhập liệu là dt(W) = 0,07 (m) = 70 mm - Vận tốc thực tế: ωW = 𝑉
0,785 . 𝑑2 = 6,003 . 10
−4
0,785 . 0,072 = 0,156 (m/s)
5.1.1.5. Ống dẫn hồi lưu ở đỏy thỏp:
- Nhiệt độ của hỗn hợp hồi lưu về đỏy thỏp: tW = 97,69⁰C → TW = 370,69 K - Nồng độ phần mol của cấu tử phõn bố trong pha hơi tại đỏy thỏp: yP = 0,015 - Khối lượng riờng của hơi hồi lưu về đỏy thỏp:
ρW = [𝑦̽𝑊.𝑀𝐶𝐻3𝑂𝐻+(1−𝑦̽𝑊).𝑀𝐻2𝑂].273
22,4.𝑇𝑊 (kg/m3) [2 – 183 – IX.102] - Do đú: ρW = [0,015.32+(1−0,015).18].273
22,4 . 370,69 = 0,599 (kg/m3)
- Lượng hơi hồi lưu vào đỏy thỏp là: 𝑔1′ = 1861,77 (kg/h) = 0,52 (kg/s) - Lưu lượng thể tớch hơi di chuyển trong ống: V = 𝑔1
′
𝜌𝑊 = 0,52
0,599 = 0,87 (m3/s) - Dựa vào bảng II.2 [1 – 370], với hơi bóo hũa đi trong ống dẫn khớ ở ỏp suất p = 1-0,5 atm thỡ ω = 20-40 (m/s). Chọn vận tốc khớ di chuyển trong ống dẫn là ω=24 (m/s)
- Đường kớnh trong của ống dẫn hơi là: dt(P) = √ 0,87
0,785 . 24 = 0,215 (m)
- Quy chuẩn đường kớnh ống hồi lưu ở đỏy thỏp là dt(P) = 0,22 m = 220 mm - Vận tốc thực tế: ωP = 𝑉
0,785 . 𝑑2 = 0,87
0,785 . 0,222 = 22,90 (m/s)
5.1.2. Tớnh chiều dày thành thỏp,đỏy thỏp và nắp thỏp: 5.1.2.1. Tớnh chiều dày thõn thỏp: 5.1.2.1. Tớnh chiều dày thõn thỏp:
Thõn hỡnh trụ là bộ phận chủ yếu để tạo thành thiết bị húa chất. Thỏp chưng luyện hỗn hợp hai cấu tử CH3OH – H2O đang làm việc ở ỏp suất 1 atm là ỏp suất thấp (< 1,6.106 N/m2) nờn chọn phương ỏn chế tạo thõn thỏp hỡnh trụ bằng cỏch hàn (cuốn cỏc tấm vật liệu với kớch thước đó định, sau đú hàn ghộp mối lại) và đặt thẳng đứng.
Khi chế tạo cần chỳ ý:
- Đảm bảo đường hàn càng ngắn càng tốt - Chỉ hàn giỏp mối
- Bố trớ cỏc đường hàn dọc (ở cỏc đoạn thõn trụ riờng biệt lõn cận) cỏch nhau
100 mm
- Bố trớ cỏc mối hàn ở vị trớ dễ quan sỏt - Khụng khoan lỗ qua cỏc mối hàn
35
Chiều dày của thõn hỡnh trụ làm việc chịu ỏp suất trong p được xỏc định theo cụng thức sau:
S = 𝐷𝑡 . 𝑝
2 . [𝜎]𝜑+𝑝 + C(m) [2 – 360 – XIII.8]
Trong đú: +) Dt là đường kớnh trong (m)
+) [σ] là ứng suất cho phộp của vật liệu (N/m2)
+) φ là hệ số bền của thành hỡnh trụ theo phương dọc
+) C là bổ sung do ăn mũn, bào mũn và dung sai về chiều dày (m) +) p là ỏp suất trong thiết bị (N/m2)