: nhiệt lượng tổn thất ra môi trường của toàn tháp
5.3.4. Thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đáy
Chọn thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt dạng ống lồng ống. Ống truyền nhiệt được làm bằng inox SUS 304, kích thước ống trong 25 x 2, kích thước ống ngồi 38 x 2.
Dịng nhập liệu đi trong ống 25 x 2 với nhiệt độ đầu oC. Sản phẩm đáy đi trong ống 38 x 2 với nhiệt độ đầu tW = 94,254 oC, nhiệt độ cuối t’W = 50 oC
Ứng với nhiệt độ dòng nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy:
oC
Nhiệt dung riêng: CW = 4,194 (kJ/kg.độ) (I.147, trang 156, [6]) Suất lượng sản phẩm đáy:
(kg/h) = 0,129 (kg.s-1) Lượng nhiệt cần tải:
Ở 30 oC ta xem như nhiệt dung riêng của dòng nhập liệu là hằng số [6]: (kJ.kg-1.độ) (bảng I.154, trang 172, [6])
CN = 4,181 (kJ.kg-1.độ)(I.147, trang 156, [6]) (kJ/kg.độ)
Nhiệt độ dòng nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy:
Các tính chất lý học của dịng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo [6] ứng với nhiệt độ trung bình:
Khối lượng riêng: (kg.m-3) (bảng I.2, trang 9, [6]), (I.5, trang 11, [6])
Độ nhớt động học: (N.s.m-2) (bảng I.101, trang 91, [6]), (I.102, trang 94, [6]) Nhiệt dung riêng: (kJ.kg-1.độ) (bảng I.154, trang 172, [6]), (I.147, trang 156, [6]) Hệ số dẫn nhiệt: (W.m-1.độ) (bảng I.130, trang 134, [6]), (I.129, trang 133, [6])
5.3.4.1. Xác định bề mặt tuyền nhiệt
(V.1, trang 3, [7])
Xác định :
Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều nên:
Xác định hệ số truyền nhiệt K:
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:
(W.m-2.độ) (V.5, trang 4, [7]) Với:
- : hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống W.m-2.độ
Quy trình cơng nghệ CBHD: PGS.TS.Lương Huỳnh Vủ Thanh
- : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu
5.3.4.2. Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy ở ống ngoài
Vận tốc của sản phẩm đáy đi ở ống ngoài: (m.s-1) Đường kính tương đương:
dtđ = Dtr – dng = 0.034 - 0.025 =0.009 (m) Chuẩn số Reynolds:
Chuẩn số Nusselt:
Nuw = K0�1Prw0,43()0,25 (V.44, trang 16, [7]) (5-41) Trong đó:
- Hệ số K0 phụ thuộc vào ReN, tra bảng 10.5/218 [8] được hệ số K0= 24,407 - : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào Rew và tỷ lệ chiều dài với đường kính
ống
và nên chọn (tra bảng V.2, trang 15, [7])
- : Chuẩn số Prandlt của dòng sản phẩm đáy ở 72,127 oC nên
(V.35, trang 12, [7]) (5-42)
- : chuẩn số Prandlt của sản phẩm đỉnh tính theo nhiệt độ trung bình của vách
Suy ra:
Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy trong ống ngồi:
(5-43) Nhiệt tải phía sản phẩm đáy:
(5-44) Với : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngoài ống nhỏ).
Nhiệt tải qua thành ống nhỏ và lớp cặn bẩn:
(5-45) Trong đó:
- : nhiệt độ của vách tiếp xúc với dòng nhập liệu (trong ống nhỏ) - Bề dày thành ống: mm
- Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: (W.m-2.độ) (XII.7, trang 313, [7])
- Nhiệt trở của lớp bẩn ở tường với hơi nước sạch: (m2.độ.W-1)
- Nhiệt trở của lớp cáu phía sản phẩm đáy: (m2.độ.W-1)
(m2.độ.W-1) Vậy:
(W.m-2) (5-463)
5.3.4.3. Hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống
Vận tốc nước đi trong ống:
(m.s-1) Chuẩn số Reynolds:
Quy trình cơng nghệ CBHD: PGS.TS.Lương Huỳnh Vủ Thanh
(V.40, trang 14, [7]) (5-47) Trong đó:
- : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReF và tỷ lệ chiều dài với đường kính ống:
và (bảng V.2, trang 15, [7])
- : chuẩn số Prandlt của dòng nhập liệu ở oC
(5-48) - : chuẩn số Prandlt của dịng nhập liệu tính theo nhiệt độ trung bình của
vách Suy ra:
Hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu:
(5-49) Nhiệt tải phía nhập liệu:
(5-50) Chọn oC.
Sản phẩm đáy lúc này được xem như nước nên:
(I.249, trang 310, [6]) Từ (5-46) ta có:
(W.m-2) Từ (5-13) ta có:
Các thơng số của dịng nhập liệu ứng với nhiệt độ oC được tra ở tài liệu tham khảo [6]:
Nhiệt dung riêng: (kJ.kg-1.độ) (I.154, trang 172, [6]), (I.147, trang 156, [6]) Khối lượng riêng: = 862,128 (kg.m-3) (I.2, trang 9, [6]), (I.5, trang 11, [6]) Độ nhớt động học: = 0,4319 x 10-3 (N.s.m-2) (I.101, trang 91, [6]), (I.102, trang 94, [6])
Hệ số dẫn nhiệt: = 0,427 (W.m-1.độ) (I,130, trang 134, [6]), (I.129, trang 133, [6])
Khi đó:
Từ (5-50) ta có:
(W.m-2) Kiểm tra sai số:
Vậy oC và oC
Khi đó:
Nên: (W.m-2.độ) Bề mặt truyền nhiệt trung bình:
(m2)
Chiều dài ống truyền nhiệt:
Chọn m (dự trữ khoảng 20%) Kiểm tra:
Quy trình cơng nghệ CBHD: PGS.TS.Lương Huỳnh Vủ Thanh
Vậy thiết bị trao đổi nhiệt giữa sản phẩm đáy và dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt m. Chia thành 14 dãy mỗi dãy dài 1,5 m.
Bảng 5-16: Tóm tắt thơng số thiết bị trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu
Thơng số Kí hiệu Giá trị
Loại thiết bị Ống lồng ống
Đường kính ngồi của ống dng 38 mm
Bề dày ống ngồi 2 mm Đường kính ống trong dtr 25 mm Bề dày ống trong 2 mm Chiều dài ống L 21 m Số dãy ống N 14 dãy Hệ số truyền nhiệt K 559,101(W.m-2.độ)
Bề mặt truyền nhiệt trung bình Ftb 1,636 m2