Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy

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 73 - 77)

CHƯƠNG 6 : Tính tốn thiết bị phụ

6.3 Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy

Chọn nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là nồi đun Kettle, ống truyền nhiệt được làm bằng theo X18H10T, kích thước ống 25 x 2.

Chọn dịng hơi cấp nhiệt đi trong ống 25 x 2 là hơi nước ở 4,025 at, tương đương với nhiệt độ sơi của nước: tsN=150 oC

Ẩn nhiệt ngưng tụ: rN=2753 kJ.kg-1 (I.250, trang 312, [1])

Sản phẩm đáy trước khi vào nồi đun cĩ nhiệt độ t1'=tw=120,787 oC, nhiệt độ ra

t'w=130 oC.

Suất lượng hơi nước cần dùng

Lượng nhiệt cần tải cung cấp cho đáy tháp:

Qđá y=QD2−Qnt2=1011972,924−190191,184=494929,10513 (kJ.h-1)

Qđá y=394359 (kW)

Suất lượng hơi nước cần dùng:

GhN=Qđá y

rN =3943592753 =0,0398 (kg.s-1)

6.3.1. Xác định bề mặt truyền nhiệt

Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt:

Ftb= Qđá y

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

Xác định Δtlog:

Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều ta cĩ:

Δt Δt1−Δt2 ln ΔtΔt1 2 (150−130)−(150−120,787) ln( 150−130 150−120,787) =24,32❑ oC (V.8, trang 5, [2]) Xác định hệ số truyền nhiệt K:

Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:

K= 1 1

αN+∑rt+α1

D

(W.m-2.độ-1) (V.5, trang 4, [2]) Với:

αN: hệ số cấp nhiệt của nước trong ống W.m-2.độ-1

αD: hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ W.m-2.độ-1

rt: nhiệt trở của thành ống và lớp cáu

Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi nước:

Hệ số cấp nhiệt của hơi nước được tính theo cơng thức:

αN=0,725.A .( rN (tsNtw1).dtr)0,25 (5-34) αN=0,725.A .( 2753.1200 (150−tw1).0,021)0,25 =107.¿¿A Với:

tw1: nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi nước (trong ống)

A: hệ số phụ thuộc vào tính chất vật lý của nước theo nhiệt độ

Nhiệt tải ngồi thành ống:

qNN.(150−tw1)=107.A .¿(5-35) Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:

qt=tw1−tw2

rt (5-36) Trong đĩ:

- tw2: nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngồi ống)

SVTH: Đỗ Huỳnh Trung Trang 13

rt=δt

λt+r1+r2 (5-37) Bề dày thành ống: δt=2 mm

Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: λt=16,3 W.m-2.độ-1 (XII.7, trang 313, [2]) Nhiệt trở của lớp bẩn ở tường với hơi nước sạch: r1= 1

5000 m2.độ.W-1 Nhiệt trở của lớp cáu phía sản phẩm đáy: r2=50001 m2.độ.W-1

Suy ra: ∑rt=5,227.1 0−4 m2.độ.W-1 Vậy: qt= (tw1−tw2)

5,227.1 0−4 (5-38)

Xác định hệ số cấp nhiệt sản phẩm đáy:

Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy được xác định theo cơng thức (chế độ sơi sủi bọt và xem sản phẩm đáy như là nước).

αđá y=0,145.P0,5.¿ (V.91, trang 26, [2]) (5-39)

Với P: áp suất để đạt nhiệt độ sơi của sản phẩm đáy, khi đĩ P=1 at ¿105 N.m-2.

αđá y=0,145.¿

qđá y=45,853.¿ (5-40) Chọn: tw1=142,63oC

Khi đĩ ở nhiệt độ trung bình:

ttb=150+142,63

2 =146,315 oC

Ta được: A=194,95 oC (tra V.101, trang 29, [2]). Từ (5-35) ta cĩ:

qN=107.194,95.¿ (W.m-2)

Xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể: qt=qN=64762,3 (W.m-2) Từ (5-38) ta cĩ:

tw2=tw1−qt.5,227 .10−4=142,63.64762,3.5,22710,25=108,77 oC Từ (5-40) ta cĩ:

qđá y=45,853.¿ (W.m-2) Kiểm tra sai số:

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

ε=|qN−qđá y|

qđá y =

|64762,3−63533,7|

23354,428 100=1,9%<5% (thỏa điều kiện) Vậy tw1=194,95oC và tw2=106,5oC Khi đĩ: αN=107.¿¿A W.m-2.độ-1 αđá y=45,853.¿ W.m-2,độ-1 K= 1 1 8787,28+5,227.10−4+7237,191 =1290,86 W.m-2.độ-1 Bề mặt truyền nhiệt trung bình:

Ftb=1290,86.24,32394,359.1000=3,489 (m2) Chọn số ống truyền nhiệt là 91 ống. Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt:

L= 3,489 π.91.0,025+0,021

2

=0,53 (m)

Chọn chiều dài mỗi ống là 2 m. Vậy nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt vỏ - ống với số ống n = 91

Ống được bố trí theo hình lục giác đều, nên ta cĩ số ống trên đường chéo hình lục giác: b = 11 ống. Chọn bước ngang giữa hai ống: t=1,4.dng=0,035 m (trang 49, [2]).

Đường kính vỏ thiết bị:

Dv=t(b−1)+4dng=0,035.(11−1)+4.0,025=0,45 (m) (V.140, trang 49, [2])

Bảng 6-21: Tĩm tắt các thơng số nồi đun chất lỏng ở đáy tháp

Thơng số

hiệu

Giá trị

Loại thiết bị Nồi đun Kettle

SVTH: Đỗ Huỳnh Trung Trang 15

Thơng số hiệu

Giá trị

Đường kính ngồi của ống 25 mm

Bề dày ống 2 mm

Chiều dài ống L 2 m

Số ống N 91 ống

Hệ số truyền nhiệt K 1290,86 W.m-2.độ-1

Bề mặt truyền nhiệt trung bình Ftb 3,489 m2

Đường kính vỏ thiết bị Dv 0,5 m

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 73 - 77)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(101 trang)