b) Tính đường kính ống dẫn nguyên liệu
4.2. Thiết bị calorife
Với q trình cấp nhiệt cho dịng khí ngun liệu. Ta chọn thiết bị calorife hơi nước-khí vì các lý do sau:
+ Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị lớn. + Dễ dàng tự động hoá.
+ Dễ dàng kiểm soát được nhiệt độ của dịng khí ngun liệu.
+ Thiết bị gọn, không quá cồng kềnh, việc làm sạch là tương đối dễ dàng. Calorifier hơi nước –khí là loại thiết bị cấp nhiệt sử dụng hơi nước từ nồi hơi đi trong các ống truyền nhiệt cho khí nguyên liệu. Khí nguyên liệu sau khi qua calorifier để có đủ nhiệt độ vào thiết bị phản ứng.
Ta có các số liệu ban đầu: Nhiệt độ khí nguyên liệu vào:
55
Nhiệt độ khí nguyên liệu ra khỏi calorifier:
Dùng hơi nước quá nhiệt có nhiệt độ vào 140oC để gia nhiệt cho hỗn hợp khí, nhiệt độ đầu ra của hơi nước là 110oC.
Lưu lượng khí vào:
Vì thành phần chủ yếu của khí ngun liệu là axetilen nên ta lấy nhiệt dung riêng của axetilen làm nhiệt dung trung bình cho khí ngun liệu:
Cơng suất nhiệt của calorifier là:
Bề mặt truyền nhiệt của calorifier là:
Chênh lệch nhiệt độ đầu nhỏ:
Chênh lệch nhiệt độ đầu lớn:
Với : : hệ số hiệu chỉnh (0,970,99) Hiệu suất nhiệt của calorifier
Hệ số truyền nhiệt: 140 0 25 110 97
Với:
a = 10,5 ÷ 14, ta chọn a = 12 b = 0,5÷0,7, ta chọn b = 0,6
ω: tốc độ hơi nước tại khe hẹp, ở đây ta chọn ω= 4( m/s ) ρ: khối lượng riêng của hơi nước, ở đây ρ= 917,3 (Kg/m3)
Bề mặt truyền nhiệt:
Dựa vào diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, tra bảng 4 (phụ lục 1) [5],ta chọn calorifier kiểu Kϕ1 với các thông số sau:
Bảng 4.2. Thông số của thiết bị calorife đã chọn
Ký hiệu Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt, (m2) Diện tích tiết diện khí đi qua, (m2) Diện tích tiết diện mơi chất đi qua, (m2) Kích thước, mm Đường kính ống mơi chất vào, A mm B mm C mm Kϕ1 7,25 0,084 0,005 610 412 200 1,5 Chọn ống thép dẫn hơi có d = 28/26(mm), Ống xếp so le với bước ống ngang :
Bước ống dọc là:
Cánh được làm bằng đồng có hệ số dẫn nhiệt :
Chiều dày cánh δC = 1(mm), đường kính cánh là dC = 49( mm), bước cánh là SC = 3,5 (mm)
Tổng số các ống:
Vậy số ống trong thiết bị là 71 ống.
57
4.3. Bơm
4.3.1. Năng suất
Ta tính bơm dùng để bơm dung dịch axetandehit từ bồn chứa lên thùng cao vị để từ đây nhập vào tháp tinh luyện.
Nhiệt độ dòng nhập liệu là: thh = 20oC. Tra bảng I.2, [3, 9]
Khối lượng riêng của nước:
Khối lượng riêng của axetandehit :
Ta có
Độ nhớt của nước:
Độ nhớt của axetandehit :
Nên:
Suất lượng thể tích của dịng nhập liệu đi trong ống:
Vậy: chọn bơm có năng suất Qb =
4.3.2. Cột áp
Chọn:
• Mặt cắt (2-2) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị. Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2):
Trong đó:
Z1 : độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, chọn z1 = 1m. Z2: độ cao mặt thoáng (2-2) so với mặt đất, cz1 =Hcv = 10m. P1 : Áp suất tại mặt thoáng (1-1), chọn P1 = 2at.
P2 : Áp suất tại mặt thoáng (2-2), chọn P2 = 2 at.
v1,v2 : vận tốc tại mặt thoáng (1-1) và (2-2), xem v1 = v2 = 0 (m/s) Σhf1-2: tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2).
Hb: cột áp của bơm.