CHƯƠNG 5 : TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
5.1 Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị đun nĩng hỗn hợp
QD1+Qf=QF+Qnt+Qmf (IX.149, trang 197, [2]) (5-1) Trong đĩ:
QD1: nhiệt lượng do hơi đốt cấp vào thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu
QD1=D1. λ1=D1.(r1+C1.t1) (IX.150, trang 197, [2]) (5-2) Với:
D1: lượng hơi đốt cần thiết để đun sơi hỗn hợp đầu (kg.h-1)
λ1: nhiệt lượng riêng của dịng hơi vào thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu (kJ.kg-1) Vì nhiệt độ sơi của hỗn hợp đầu là 84.503 oC nên nhiệt độ của dịng hơi cấp nhiệt phải lớn. Chọn nhiệt độ của dịng hơi cấp nhiệt thiêt bị là 130 oC tương đương với nhiệt độ sơi của nước ở 2,025 at. Theo bảng I.250, trang 312, [1] ta cĩ nhiệt lượng riêng của hơi nước ở 120 oC là 2711 kJ.kg-1⇒λ1=2727 kJ.kg-1.
Qf: Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào thiết bị đun sơi
Qf=F .Cf.tf (IX.151, trang 197, [2]) (5-3) Với :
- Cf: nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu J.kg-1.độ-1 - tf: nhiệt độ đầu của hỗn hợp, xét ở 40 oC
Cf=xF.CR+(1−xF).CN (5-4)
Nhiệt dung riêng của ethanol ở 30 oC, CR=2982,5 J.kg-1.độ-1 (bảng I.154, trang 172, [1])
Nhiệt dung riêng của nước ở 40 oC, CN=4180,391 J.kg-1.độ-1 (bảng I.147, trang 165, [1])
⇒Cf=0,384.2982,5+(1−0,348).4180,39=3720,400 (J.kg-1.độ-1)
⇒Qf=1691.3971000 ⋅3720,400⋅30=188774,6648 (kJ.h-1)
QF: nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra khỏi thiết bị đun sơi
QF=F .CF.tF (IX.152, trang 197, [2]) (5-5) Với:
CHƯƠNG 5: Cân bằng năng lượng CBHD: Nguyễn Việt Bách
- CF: nhiệt dung riêng của hỗn hợp đi ra khỏi thiết bị đun sơi (J.kg-1.độ-1)
tF=84,503 oC Ở 83.19 oC, CR=38839,27 J.kg-1.độ-1 (bảng I.154, trang 172, [1]) Ở 83.19 oC, CN=4202,001J.kg-1.độ-1 (bảng I.147, trang 165, [1]) Ta cĩ: CF=xF.CR+(1−xF).CN = ¿0,384.38839,27+(1−0,384).4202,001=4062,712265 (J.kg-1.độ-1) ⇒QF=F .CF.tF=1691.397 1000 .4062,712265 .30=580658,6634 (kJ.h-1)
Qnt: Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra (kJ.h-1)
Qnt=Gnt.C1.t1(IX.153, trang 197, [2]) (5-6)
Với:Gnt=D1
Tại p=2,755 at tương đương t1=130 oC
Ở 130 oC, C1=4262,542 kJ.kg-1.độ-1 (tra bảng I.148, trang 166, [1])
Qmf: nhiệt lượng tỏa ra mơi trường ở bộ phận gia nhiệt hỗn hợp nhập liệu
Nhiệt lượng tỏa ra mơi trường xung quanh lấy bằng 5% lượng nhiệt tiêu tốn:
Qmf=0,05.D1.r1 (IX.154, trang 197, [2]) (5-7) Tại t1=130oC tra bảng I.250, trang 312, [1] ta cĩ r1=2727 kJ.kg-1
Suy ra cơng thức (5-1) bằng:
D1.λ1+Qf=QF+D1.C1.t1+0,05.D1.r1
Lượng hơi cần dùng để đốt nĩng hỗn hợp đầu:
D1= QF−Qf
λ1−0,05r1−C1. t1=2727−580658,66340,05.2727−−188774,66484262,542.130=181,4920 (kg.h-1) Suy ra: QD1=D1.λ1=181,4920.2727=494928,9326 (kJ.h-1)
Qmf=0,05.D1.r1=0,05.181,4920 .2179=24746,44663 (kJ.h-1) Qnt = 100570,2894 kJ.h-1