CHƯƠNG 5 : TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
5.2 Cân bằng nhiệt lượng cho tồn tháp chưng cất
QF+QD2+QR=Qy+Qw+Qnt2+Qmf2 (IX.156, trang 197, [2]) (5-8) Trong đĩ:
QD2: nhiệt độ do dịng hơi đốt để đun sơi dung dịch trong đáy tháp
SVTH: Đỗ Huỳnh Trung Trang 2
QD2=D2. λ2=D2.(r2+C2.t2) (IX.157, trang 197, [2]) (5-9) Với:
- D2: lượng hơi đốt cần thiết để đun sơi dung dịch ở đáy tháp (kg.h-1) - λ2: nhiệt lượng riêng của dịng hơi mang vào đáy tháp (kJ.kg-1)
Vì nhiệt độ sơi của đáy là 120,787 oC nên nhiệt độ của dịng hơi cấp nhiệt phải lớn. Chọn nhiệt độ của dịng hơi cấp nhiệt của thiết bị là 150 oC tương đương với nhiệt độ sơi của nước ở 4.855 at. Theo bảng I.250 trang 312, [1] ta cĩ nhiệt lượng riêng của nước ở 150 oC là 2753 kJ.kg-1⇒λ2=2753 kJ.kg-1
QR: nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu mang vào tháp
QR=D .Rx.CR.tR (IX.158, trang 197, [2]) (5-10) Với:
- CR: nhiệt dung riêng của dịng hồi lưu (J.kg-1.độ-1) - tR: nhiệt độ của dịng hồi lưu ( oC)
Ở tR=79,778 oC:
Tra bảng I.154, trang 172, [1] ⇒CR=3808,668 J.kg-1.độ-1 Tra bảng I.147, trang 165, [1] ⇒CN=4198,147 J.kg-1.độ-1
CR=xD.CR+(1−xD).CN
CR=0,65883.3808,668+(1−0,65883).4198,147=3941,54583(J.k g-1. C❑o -1)
Suy ra:
QR=15,088.43,144 .1,716 .79.778=351252,231 (kJ.h-1)
Qy: nhiệt lượng do dịng hơi mang ra khỏi đỉnh tháp
Qy=D .(1+Rth). λD (IX.159, [2]) (5-11)
Với λD: nhiệt lượng riêng của hơi rượu ở đỉnh tháp (J.kg-1).
λD=λR. y¿D+λN.(1−y¿D) Ở tD=79,778 oC:
Tra bảng I.154, trang 172, [1] ⇒CR=3808,668 J.kg-1.độ-1 Tra bảng I.212, trang 254, [1] ⇒rR=845,5395kJ.kg-1 Ta cĩ:
λR=rR+CR.tR=845,5395+3808,668.79,778=1159,988182 (kJ.kg-1)
CHƯƠNG 5: Cân bằng năng lượng CBHD: Nguyễn Việt Bách
y¿D= 0,659.46
0,659.46+(1−0,659).18=0,658875
Tra bảng I.250, trang 312, [2] ta cĩ λN=2643 kJ.kg-1 Suy ra:
λD=1159,988182.0,658875+2753(1−0,658875)=1703,404759 (kJ.kg-1)
Qy=43,144.(1+1,716).1703,404759=3011616,754 (kJ.h-1)
Qw: nhiệt lượng sản phẩm đáy mang ra
Qw=W .Cw.tw (IX.160, trang 197, [2]) (5-12) Trong đĩ:
Cw: nhiệt dung riêng của dịng sản phẩm đáy (J.kg-1.độ-1)
tw: nhiệt độ của dịng sản phẩm đáy ( oC)
Tra bảng I.147, trang 165, [1] ở 120,7 oC ⇒CN=¿ J.kg-1.độ-1 Xem hỗn hợp đáy chỉ gồm nước ⇒Cw=CN=4239,46 J.kg-1.độ-1
Suy ra: Qw=1014,845.[0,025.4178,14+(1−0,025).4241,04].120,787=519673,1654 (kJ.h-1)
QNt2: nhiệt lượng do nước ngưng ở bộ phận đun sơi hỗn hợp đáy
Qnt2=D2. Cnt2.tnt2 (IX.161, trang 198, [2]) (5-13) Với:
Tại p=2,088 at tương đương tnt2=120,787 oC
Tra bảng I.148, trang 166, [1] ở 120,787 oC: Cnt2=4,24662 kJ.kg-1.độ-1
Qxq2: nhiệt lượng tổn thất ra mơi trường của tồn tháp
Qxq2=0,05.D2.r2 (IX.162, trang 198, [2]) (5-14)
Tại t1=120,787 oC ta cĩ r2=2204.95 kJ.kg-1 (tra bảng I.212, trang 254, [1]) Cơng thức (5-8) bằng: QF+D2.λ2+QR=Qy+Qw+D2.Cnt2.tnt2+0,05.D2. r2 Suy ra: D2= Qy+Qw−QR−QF λ2−0,05.r2−Cnt2.tnt2 D2=3011616,754+2753−0.05 .2712,1018−519673,1654−351252,231−580658,66344,24662.120,787 =1235,177234 ( kg.h-1) QD2=D2.λ2=1235,177234.2753=633567,5787 (kJ.h-1)
SVTH: Đỗ Huỳnh Trung Trang 4
QNt2=D2.Cnt2.tnt2=167496,3199 (kJ.h-1)
Qxq2=0,05.D2.r2=3400442 (kJ.h-1)