Tính tốn bơm nhập liệu

Một phần của tài liệu THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG CẤT LIÊN TỤC HỖN HỢP ETHANOL-NƯỚC BẰNG THÁP MÂM XUYÊN LỖ, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2200 L.H-1 , NỒNG ĐỘ PHÂN KHỐI LƯỢNG CẤU TỬ DỄ BAY HƠI TRONG HỖN HỢP ĐẦU LÀ 0,4, (Trang 89 - 95)

CHƯƠNG 6 : Tính tốn thiết bị phụ

6.7 Tính tốn bơm nhập liệu

6.7.1. Tính tốn chiều cao bồn cao vị

Chọn đường kính ống dẫn nguyên liệu: d=50 mm. Độ nhám của ống: ε=0,1 mm (hình II.14, trang 380, [1])

Các tính chất lý học của dịng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo [1] ứng với nhiệt độ trung bình:

ttbF=tF+tF'

2 =84,5+281,3=82,905 oC

Khối lượng riêng: ρF=895,26 kg.m-3 (bảng I.2, trang 9, [1])

Độ nhớt động học: μF=57,6.1 0−3 N.s-1.m-2 (bảng I.101, trang 91, [1]) Vận tốc trung bình của dịng nhập liệu trong ống dẫn:

vF=GF ρF π .d4 tr2=961,8580,236 4 π.0,052=1,515 (m.s-1) 6.7.1.1 Tổn thất dọc đường ống h1=(λ1dl1 F+∑ξ1) v1 2 2g (m) (5-60) Trong đĩ: λ1: hệ số ma sát trong đường ống.

l1: chiều dài đường ống dẫn, chọn l1=15 m.

dF: đường kính ống dẫn (m).

ξ1: tổng hệ số tổn thất cục bộ.

vF=v1: vận tốc dịng nhập liệu trong ống m.s-1.

Xác định λ1:

CHƯƠNG 6: Tính Tốn thiết bị phụ CBHD: Nguyễn Việt Bách

F¿vF.dtr. ρF

μF =1,515.0,05 .895,260,576.1 0−3 =11071,11 Chuẩn số Reynolds tới hạn:

gh1¿6(d1 ε )8

7=6( 50 0,1)8

7=7289,343(II.60, trang 378, [1]) Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám:

n1¿220(d1 ε )9

8=23,9.1 04 (II.61, trang 378, [1])

Suy ra: ℜgh¿ℜF¿ℜn1❑: chế độ chảy rối (khu vực quá độ) khi đĩ:

→ λ1=0,1(1,46dε 1+ℜ100 F❑)0,25 =0,1(1,460,150+494,1417100 )0,25 =0,002 (II.64, trang 380, [1]) Xác định ξ1:

Hệ số tổn thất của dịng nhập liệu qua đường ống dẫn (khơng tính các đoạn ống trong thiết bị trao đổi nhiệt và thiết bị gia nhiệt):

3 chỗ uốn cong: ξu1=3.0,15=0,43 (trang 393, [1]) 3 van cầu: ξv1=3.10=30 (van với độ mở hồn tồn) 1 lần đột thu: ξthu=0,5 (trang 387, [1])

1 lần đột mở: ξm=1 (trang 387, [1]) 1 lưu lượng kế: khơng đáng kể

Suy ra: ∑ξ1=31,85. Vậy tổn thất dọc đường ống dẫn:

h1=(0,002 15

0,05+11,85)1,5152

2.9,81=1,029 (m)

6.7.1.2 Tổn thất đường ống trong thiết bị trao đổi nhiệt của dịng nhập liệu và sản phẩm đáy

h2=(λ2 l2

d2+∑ξ2) v22

2g (5-61)

Với:

λ2: hệ số ma sát trong đường ống trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy.

l2: chiều dài đường ống dẫn, l2=15 m.

SVTH: Đỗ Huỳnh Trung Trang 29

d2: đường kính ống dẫn, d2=0,021m

ξ2: tổng hệ số tổn thất cục bộ.

vF=v2: vận tốc dịng nhập liệu trong ống trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy.

vF=1,516 m.s-1

Xác định λ2:

Chuẩn số Renolds của dịng nhập liệu trong ống: ℜF¿49411,17>104

Chuẩn số Reynolds tới hạn[1] ℜgh2¿6(d2

ε )8

7=6(21 0,1)8

7=2704,682(II.60, trang 378, [1]) Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám

n1¿220(d2 ε )9

8=220(21 0,1)9

8=90140,38 (II.61, trang 378, [1]) Suy ra: ℜgh¿ℜF¿ℜn1❑: chế độ chảy rối (khu vực quá độ) khi đĩ:

→ λ2=0,1(1,46dε 2+ℜ100 F❑)0,25 =0,1(1,460,121+49411,17100 )0,25 =0,03 (II.64, trang 380, [1]) Xác định ∑ξ2:

Hệ số tổn thất của dịng nhập liệu qua thiết bị trao đổi nhiệt: 6 chỗ uống cong quay ngược: ξu2=3,22=6,6

1 lần đột thu: ξthu2=0,46 1 lần đột mỡ: ξm2=0,68

Suy ra: ∑ξ2=724. Vậy tổn thất đường ống dẫn:

h2=(0,036,02115 +724)1,5162.9,812=3,48 (m)

Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị gia nhiệt nhập liệu

h3=(λ3dl3 3 +∑ξ3) v3 2 2g (5-62) Với:

CHƯƠNG 6: Tính Tốn thiết bị phụ CBHD: Nguyễn Việt Bách

- λ3: hệ số ma sát trong đường ống trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy.

- l3: chiều dài đường ống dẫn, l3=15 m. - d3: đường kính ống dẫn, d3=0,021 m - ∑ξ3: tổng hệ số tổn thất cục bộ.

- vF=v3: vận tốc dịng nhập liệu trong ống trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy.

- vF=1,519 m.s-1

Xác định λ3:

Chuẩn số Renolds của dịng nhập liệu trong ống: ℜF¿49411,7>104

Chuẩn số Reynolds tới hạn [1] ℜgh3¿6(d3

ε )8

7=6(21 0,1)8

7=2704,682 (II.60, trang 378, [1]) Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám

n1¿220(d3 ε )9

8=220(21 0,1)9

8=90140,38 (II.61, trang 378, [1]) Suy ra: ℜgh¿ℜF¿ℜn1❑: chế độ chảy rối (khu vực quá độ) khi đĩ:

→ λ3=0,1(1,46dε 3+ℜ100 F❑)0,25 =0,1(1,460,121 +32333,163100 )0,25 =0,032 (II.64, trang 380, [1]) Xác định ∑ξ3:

Hệ số tổn thất của dịng nhập liệu qua thiết bị trao đổi nhiệt: 3 chỗ uống cong quay ngược: ξu3=4.2,8=8,8

1 lần đột thu: ξthu3=0,46 1 lần đột mỡ: ξm3=0,68

Suy ra: ∑ξ2=9,94. Vậy tổn thất đường ống dẫn:

h3=(0,037⋅0,0218 +9,94)2.9,811,512 =3,74 (m)

Chọn:

- Mặt cắt (1 - 1) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị - Mặt cắt (2 – 2) là mặt cắt tại vị trí nhập liệu của đáy tháp Áp dụng phương trình Bernolli cho hai mặt cắt:

SVTH: Đỗ Huỳnh Trung Trang 31

z1+ P1 ρF.g+ v12 2g=z2+ P2 ρF.g+ v22 2g+∑hf1−2 (5-63) Hay: z1=z2+P2−ρ P1 F. g + v22−v12 2.g +∑hf1−2 Với:

z1: độ cao mặt thống (1 – 1) so với mặt đất hay bằng chiều cao bồn cao vị

Hcv=z1

z2: độ cao mặt thống (2 – 2) so với mặt đất hay bằng chiều cao vị trí nhập liệu

z2=hchân+hnắp+(Nchưng+1).(hmâm+δmâm)

z2=0,35+0,125+(8+1).(0,25+0,002)=2,743 (m) P1: áp suất mặt thống (1 – 1), chọn P1=1 at P2: áp suất tại mặt thống (2 – 2) v1: vận tốc tại mặt thốt (1 – 1), xem v1=0 m.s-1 v2: vận tốc tại vị trí nhập liệu, v2=vF=1,516 m.s-1 ∑hf−2: tổn thất đường ống từ (1 – 1) đến (2 – 2) ∑hf−2=h1+h2+h3=1,029+9,48+3,74=8,25 (m) Xem: ΔP=P2−P1=Ncất.htl=17.521,438=8864,446 (N.m-2) Vậy chiều cao bồn cao vị là:

Hcv=8,25+Pρ2−P1 F.g + v22−v12 2.g +∑hf1−2 Hcv=2,788+961,858.9,818864,446 +0,1252.9,812+1,447=5,175 (m) Hb = Hcv +hf−2 =5.175+8.25= 19.36 (m)

Dung dịch nhập liệu luơn chảy liên tục từ bồn cao vị vào vị trí nhập liệu của tháp chưng cất khi độ cao của bồn cao vị từ 19,36 m trở lên. Ta chọn khoảng cách từ mặt đất đên bồn cao vị là 20 m.

6.7.1.3 Chọn bơm nhập liệu

Chọn bơm cĩ năng suất Qb=2 m3.h-1 Chọn hiệu suất của bơm: ηb=0,8 Hb = 20 m

CHƯƠNG 6: Tính Tốn thiết bị phụ CBHD: Nguyễn Việt Bách

Cơng suất thực tế của bơm:

Nb=Qb. HbF.g

3600.ηb =2.2 0 .895,26 .9,813600.0,8 =118,2 (W)

Kết luận: để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn máy bơm ly tâm Ebara 3M 32-160/1.5 với cơng suất 1,5 kW, lưu lượng 100 L.phút-1, đường kính hút – xả từ 42- 60 mm và rượu nguyên chất là chất khơng độc hại.

SVTH: Đỗ Huỳnh Trung Trang 33

Một phần của tài liệu THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHƯNG CẤT LIÊN TỤC HỖN HỢP ETHANOL-NƯỚC BẰNG THÁP MÂM XUYÊN LỖ, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2200 L.H-1 , NỒNG ĐỘ PHÂN KHỐI LƯỢNG CẤU TỬ DỄ BAY HƠI TRONG HỖN HỢP ĐẦU LÀ 0,4, (Trang 89 - 95)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(101 trang)