ξcửa vào 0.06
ξcửa ra 1
ξkhuyí(900-2khuyí) 1.26 ξvan chắn 0.05 ξtiêu chuẩn(2
van) 4.5
Σξ 11.37
4.3.1 Cân bằng vật liệu
Chọn một số thông số đầu vào và ra như sau:
- Hơi đốt: Aùp suất 2.6 at ứng với nhiệt độ 127.6 0C;
- Dung dịch: Nhiệt độ vào 25 0C;
Nhiệt độ ra ở trạng thái sôi là 110.10C;
Phương trình cân bằng vật liệu:ΣQvào=ΣQra
Dih+ Gâcddt2â = Gâcddt2c + Dcnθ + Qm; Lượng hơi nước cần thiết để đun nóng:
D = G0.c95((it2 cθt1))
h d c dd d
−
− kg; Gđ - Lưu lượng dung dịch cần đun nóng,kg/h; cđ, c - Nhiệt dung riêng của dung dịch và nước ngưng, j/kg.độ; Qm= 0.05D(ih - cθ) - Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh, W; ih - Hàm nhiệt của hơi nước, j/kg; θ - Nhiệt độ của nước ngổng, 0C;
D = 0.957000*(2719765*3976.−74227(110..186−*25127) .6)= 1143.657, kg/h;
4.3.2 Bề mặt truyền nhiệt
Chọn chiều hai lưu thể chảy chéo dòng.
Bề mặt truyền nhiệt của từng nồi cô đặc tính theo công thức:
F = K ttb
Q
∆
. ,m2; (V.2 STQTTB T2) Q- Nhiệt tải, W;
K- Hệ số truyền nhiệt, W/m.độ;
∆ttb- Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể, 0C;
4.3.1 Tênh ∆ttb
∆ttb = 2.303lg( )
c d c d
t t t t
∆
∆
∆
−
∆
= )
1 . 110 6 . 127
25 6 . lg( 127 303 . 2
)) 1 . 110 6 . 127 ( ) 25 6 . 127 ((
−
−
−
−
−
= 48.1, 0C;
4.3.2 Tênh Q
Q = Gâcdd(t2â - t2c) = 36007000 *3796.7*(110.1 - 25) = 658033.39, W;
4.3.3 Tênh K
Hệ số truyền nhiệt K tính theo công thức V.5 ( STQTTB T2) :
K = + +∑ + +
2 2 1
1
1 1
1
α λ
δ
α r r ,W/m2.độ; α1 - Hệ số cấp nhiệt từ phía hơi đốt đến bề mặt ống đốt, W/m2.độ; α2 - Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt ống đốt đến dung dịch, W/m2.độ; r1, r2 - Nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía ống đốt, W/m2.độ; δ − bề dày của ống đốt, m; λ - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống đốt, W/m.độ;
Tính hệ số α1:
Hệ số α1 tính theo công thức 7-64 (QT và TBCNHH T1 ):
α1 = 2.04A(Hr∆t)0.25,W/m2.õọỹ;
Trong đó r - ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hoà, J/kg; H - Chiều cao ống đốt, m;
∆t = tn - tT1 ,0C(tn - Nhiệt độ nước ngưng tụ(Chọn tn = th) ; tT1 - Nhiệt độ bề mặt ống đốt) ; A - Phuỷ thuọỹc vaỡo tm ,0C;
Tra ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hoà theo nhiệt độ của hơi đốt ở bảng I.251 ( STQTTB T1):
Nhiệt độ hơi đốt (0C) r(j/kg)
127.6 2184027.08
Chọn ∆t như dưới, ta tính được tm = 2
) (tn +tT1
nhổ baớng sau:
∆t(0C) tn(0C) tT1(0C) tm(0C) 1.000 127.6 126.6 127.1
Từ giá trị của tm tra A theo bảng A phụ thuộc vào tm (QT và TBCNHH T1 ) trang 231:
Dựa vào các đại lượng đã tính thì α1 được tính dưới bảng sau:
A r(j/kg) ∆t1(0C) H(m) α (W/m2.độ) 190.124 2184027.08 1.000 2 12537.8802 Chọn nhiệt trở của cặn và vật liệu làm ống đốt:
Chọn nhiệt trở của hai nồi giống nhau như bảng sau:
Chọn ống làm bằng thép CacBon có bề dày và tra hệ số dẫn nhiệt như sau:
δ(m) λ(W/m.độ)
0.002 54.4
Tính hệ số cấp nhiệt α2 Công thức tính:
α2 = ψ.αn , W/m2.õọỹ; (7-70) (QT vaỡ TBCNHH T1 )
Với αn = 45.3p0.50∆t2.33, W/m2.độ; (7-69) (QT và TBCNHH T1 )
ψ = (
n dd
λ
λ )0.565[(
n dd
ρ ρ )2(
n dd
c c ) (
n dd
à
à )]0.435 (7-71)(QT vaỡ TBCNHH T1 )
Trong đó αn - Hệ số cấp nhiệt của nước; p - Ấp suất làm việc của thiết bị đun nóng, at; ∆t
= tT2-ts(hiệu số nhiệt độ sụi giữa thành ống đốt và dung dịch),0C; λ, ρ, c, à − Độ dẫn nhiệt, tm(0C) A
127.1 190.124
r1(m2.độ/W) r2(m2.độ/W) 0.0002 0.000387
khối lương riêng, nhiệt dung riêng, độ nhớt tương ứng vơi nhiêt độ sôi của dung dịch; dd - là của dung dịch; n - Là của nước;
Tênh αn :
tT2 được tính theo công thúc sau:
tT2 = ∆t2 - tT1,0C;
mà ∆t2 = q1Σr - t1, 0C; q1 - Nhiệt lượng truyền qua tường, q1 = ∆t1α1, W/m2; Σr - Tổng nhiệt trở của tường, m2.độ/W , với Σr = r1+δλ + r2, m2.độ/W;
Baớng tờnh tT2 nhổ sau:
α1(W/m2.độ) ∆t1(0C) q1(W/m2) Σr(m2.độ/W) tT1(0C) tT2(0C) 12537.88021 1 12537.88 0.0006558 126.6 118.4 Vậy hệ số cấp nhiệt của nước:
p(at) tT2(0C) ts(0C) ∆t2(0C) αn(W/m2.độ)
2.6 118.4 110.1 8.2 9966.057
Tênh ψ = (
n dd
λ
λ )0.565[(
n dd
ρ ρ )2(
n dd
c c ) (
n dd
à
à )]0.435
Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch tính theo công thức I.32 ( STQTTB T1):
λdd = Acpρ M
3 ρ , (W/m.õọỹ)
A - Hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết của chất lỏng; A=3.58.10-8; Cp - Nhiệt dung đẳng áp của dung dịch, j/kg.độ;
ρ - Khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3; M - Phân tử lượng cua chất tan;
Hệ số dẫn nhiệt của nước theo nhiệt độ tra bảng I.129 ( STQTTB T1):
ts(0C) λn(W/m.độ)
110.1 0.685
Nhiệt dung riêng của nước và dung dịch lấy từ kết quả tính cân bằng nhiệt lượng ở trãn.
Độ nhớt của dung dịch tính theo công thức Pavolop:
t K
t =
−
−
2 1
2 1
θ
θ = const; t1,t2 - Nhiệt độ tại đó dung dịch có độ nhớt tương ứng à1,à2;
θ1,θ2- Nhiệt độ tại đú chất lỏng chuẩn cú độ nhớt à1 và à2; Muốn tỡm độ nhớt à3 ở nhiệt độ t3 nào đú ta thay giỏ trị t3 vào phương trỡnh trờn, tỡm được nhiệt độ θ3 của nước:
2 2 3 3 2
3 2
3 θ θ
θ
θ = → = − +
−
−
K t K t
t t
A cp(j/kg.độ) ρ(kg/m3) M λdd(W/m.độ)
3.58E-08 3976.700 541.4 40 0.1835
sau đú từ trị số θ3 tra bảng độ nhớt của chất lỏng tiờu chuẩn là à3, đú cũng chớnh là độ nhớt của chất lỏng A tại nhiệt độ t3 cần tìm.
Aùp dụng cụng thức Pavolop để tớnh hệ số K của dung dịch NaOH như bảng sau:
t1(0C) t2(0C) θ1(0C) θ2(0C) K 20.000 40.000 4 20.2 1.235
Độ nhớt của dung dịch NaOH ở 2 nồi cô đặc tra theo độ nhớt của nước ở bảng I.104 ( STQTTB T1)
θ3(0C) àdd(N.s/m2) 77.0 0.0003655
Độ nhớt của nước theo nhiệt độ sôi của dung dịch tra ở bảng I.104 ( STQTTB T1):
àn(N.s/m2) 0.00024232
Khối lượng riêng của nước và dung dịch tra bảng I.5 và I.22 ( STQTTB T1):
ρn(kg/m3) ρdd(kg/m3) 971.448 541.4 Hệ số ψ tính ở bảng sau:
ψ 0.226692236 Hệ số cấp nhiệt α2 :
αn ψ α2
6542.104631 0.226692236 1483.044329
Nhiệt lượng q1 và q2 của quá trình truyền nhiệt qua lớp ống đốt:
∆t1(0C) α1(W/m2.độ) ∆t2(0C) α2 q1 q2 sai số(%) 1 12537.88 8.25 1483.044 12537.88 12230 2.45329 Hệ số truyền nhiệt K:
α1(W/m2.độ) Σr(m2.độ/W) α2 K(W/m.độ) 12537.88021 0.000655765 1483.04 709.3145929 Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị ngưng tụ:
F = K ttb
Q
∆
. ,m2;
Q(W) K(W/m.độ) ∆ttb(0C) F(m2) Choün F(m2)
658033.39 709.3145929 48.1 15.96 16
4.3.4 Số ống truyền nhiệt
Số ống truyền nhiệt tính theo công thức sau: n =
hdn
F 14 .
3 = 3.14*162*0.05 = 51 ống;
Với h - Chiều cao ống, m; dn - Đường kính ngoài của ống, m; F - Bề mặt truyền nhiệt, m2;
Chọn cách bố trí ống theo hình lục giác.
Các thông số của thiết bị đun nóng tra được như sau: