Tính toán thiết kế thiết bị phụ

Một phần của tài liệu TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG CHƯNG cất cồn CÔNG SUẤT 1000 kgh (Trang 39 - 61)

PHẦN HAI: TÍNH TOÁN VÀ BỐ TRÍ THIẾT BỊ

2.5. Tính toán thiết kế thiết bị phụ

Mục đích của việc tính toán cân bằng nhiệt lượng là để xác định lượng hơi đốt cần thiết khi đun nóng hỗn hợp đầu, đun bốc hơi ở đáy tháp cũng như xác định lượng nước lạnh cần thiết cho quá trình ngưng tụ làm lạnh.

Chọn nước làm chất tải nhiệt vì nó là nguồn nguyên liệu rẻ tiền, phổ biến trong thiên nhiên và có khả năng đáp ứng yêu cầu công nghệ.

2.5.2. Thiết bị đun sôi đáy tháp

Chọn thiết bị đun sôi đáy tháp là nồi đun Kettle:

- Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 38*3 mm

- Đường kính ngoài: dn= 38mm = 0.038 m

- Bề dày ống: δt= 3mm = 0.003 m

- Đường kính trong: dt= 0.032 m

 Hơi nước là hơi đốt ở 2at đi trong ống 38*3. (Tra tài liệu tham khảo [1], Bảng I.251, trang 314).

- Nhiệt hóa hơi: = rn = 2208 Kj/Kg

- Nhiệt độ sôi: = tn = 119.60C

Dòng sản phẩm tại đáy có nhiệt độ: 600C

- Trước khi vào nồi nun (lỏng): tS1= 96.20C

- Sau khi được đun sôi (hơi): tS2= 99.60C

2.5.2.1. Suất lượng hơi nước cần dùng

• Cân bằng nhiệt cho toàn tháp: Áp dụng công thức (IX.156), trang 197, tài liệu tham khảo [2]:

Qđ + GF * hFS = (R+1) * GD * rD + GD * hDS + GW * hWS + Qm

Chọn Qm = 0.5* Qđ (nhiệt lượng tổn thất tỏ ra môi trường xung quanh) 0.95* Qđ = (R+1) * GD * rD + GD * (hDS – hFS) + GW * (hWS – hFS) Trong đó:

- hFS = tF*tFS = (cN + (1 - )*cA)*tFS

- hWS= cW*tWS = (cN + (1 - )*cA)*tWS

- hDS= cD*tDS = (cN + (1 - )*cA)*tDS

- rD = *rN + (1 - )*rA

Với xF = 0.0791 tFS = 88.1720C xW = 0.0079 tWS = 0C

xD = 0.7788 tDS = 0C

q Nhiệt dung riêng:

Tra tài liệu tham khảo [1], Bảng I.249, trang 310.

- Nhiệt dung riêng của nước ở 88.172 0C = 4.244

- Nhiệt dung riêng của nước ở 0C = 4.219

- Nhiệt dung riêng của nước ở 0C = 4.194

Tra tài liệu tham khảo [1], Bảng I.154, trang 172.

- Nhiệt dung riêng của ethanol ở 88.172 0C = 3.343

- Nhiệt dung riêng của ethanol ở 96.40C = 3.466

- Nhiệt dung riêng của ethanol ở 0C =3.204

q Enthaply:

hFS = tF*tFS = (cN + (1 - )*cA)*tFS

= (0.18*3.343 + (1-0.18)*4.244))*88.172 = 359.902 hWS = cW*tWS = (cN + (1 - )*cA)*tWS

= (0.02*3.466 + (1-0.02)*4.219))*96.4 = 405.2598 hDS = cD*tDS = (cN + (1 - )*cA)*tDS

= (0.9*3.204 + (1-0.9)*4.194)*= 259.909

q Nhiệt hóa hơi:

Tra tài liệu tham khảo [1], Bảng I.250, trang 312.

- Nhiệt hóa hơi của nước ở 0C = rN =2312

Tra tài liệu tham khảo [1], dùng toán đồ Hình 1.65, trang 255.

- Nhiệt hóa hơi của ethanol ở 0C

rM = 225 () = 942 ( ) Nên: rD = *rN + (1- )*rE

= 0.9*2312+ (1-0.9)*942

= 2175 ()

q Tính lượng nhiệt hơi cần dùng:

• Nhiệt lượng cần cung cấp:

= 1214517.325)

• Nếu dùng hơi nước bão hòa (không chứa ẩm) để cấp nhiệt thì:

Qđ = *

Tra tài liệu tham khảo [1], bảng 1.251, trang 314.

- Nhiệt hóa hơi của nước ở 2at = = 2208 Vậy = = = 550.0531 (kg/h) 2.5.2.2. Hiệu suất nhiệt độ trung bình

• Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:

- : hệ số cấp nhiệt của hơi đốt, .

- : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy, . - : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu

q Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:

Trong đó:

- : nhiệt độ tiếp xúc với vách qua hơi đốt (trong ống), 0C - : nhiệt độ tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngoài ống), 0C

= + r1 + r2

- Bề dày thành ống: = 0.003 m

- Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: = 16.3 (Tra tài liệu tham khảo [1], bảng XII.7, trang 313)

- Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1= 1/5800 - Nhiệt trở cáu lớp ngoài ống: r2= 1/5800

Nên: = 5.289*10-4

q Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đáy ngoài ống:

• Áp dụng công thức (V.89), trang 26, tài liệu tham khảo [2]:

• Nhiệt độ sôi trung bình của dòng sản phẩm ở ngoài ống:

Ts= 97.9 + 273 = 370.9 (K) Tại nhiệt độ sôi trung bình thì:

- Khối lượng riêng của pha hơi trong dòng sản phẩm ở ngoài ống:

Các thông số của nước ở 97.9oC được tra ở tài liệu tham khảo [1], bảng I.249, trang 310.

Các thông số của Ethanol ở 97.9 oC được tra ở tài liệu tham khảo [1], trang 9, 91, 135, 172.

- Khối lượng riêng của nước:

- Khối lượng riêng của ethanol:

Nên sử dụng công thức để tính :

- Độ nhớt của nước:

- Độ nhớt của ethanol:

• Sử dụng công thức (I.12), trang 84, tài liệu tham khảo [1] suy ra độ nhớt của hỗn hợp lỏng:

- Hệ số dẫn nhiệt của nước:

- Hệ số dẫn nhiệt của ethanol:

Áp dụng công thức (1.33), trang 124, tài liệu tham khảo [1]:

λ = 0.161*0.02 + 0.68*(1-0.02) – 0.72*0.02*(1-0.02)*(0.161 – 0.68)

 )

- Nhiệt dung riêng của nước:

- Nhiệt dung riêng của ethanol:

• Áp dụng công thức:

- Sức căng bề mặt của nước:

- Sức căng bề mặt của ethanol:

Áp dụng công thức:

- Nhiệt hóa hơi của nước:

- Nhiệt hóa hơi của ethanol:

(Toán đồ 1.65, trang 255, tài liệu tham khảo [1]) Áp dụng công thức:

q Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi đốt trong ống:

Áp dụng công thức (3.65), trang 120, [4]:

 Chọn tw1 = 119.4 oC

• Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng tụ:

Tại nhiệt độ này thì:

- Khối lượng riêng của nước: ρn = 943.495 kg/m3 - Độ nhớt của nước: μn = 2.827*10-4 N.s/m2

- Hệ số dẫn nhiệt của nước: λn = 0.6859 W/m.độ - d đường kính trong: 0.032 (m)

Ta có

• qs = αs * (tw2 – ts) =

2.5.2.3. Xác định hệ số truyền nhiệt

2.5.2.4. Xác định bề mặt truyền nhiệt

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

2.5.2.5. Cấu tạo thiết bị

Chọn chiều dài ống truyền nhiệt là 2 (m).

Diện tích truyền nhiệt 1 ống: ).

Số ống truyền nhiệt:

Chọn 91 ống và kiểm tra hệ số cấp nhiệt của rượu khi có kể đến sự ảnh hưởng của sự sắp xếp, bố trí ống. Chọn cách sắp xếp thẳng hàng, bố trí theo hình lục giác đều, vậy với 91 ống ta xếp được 11 hàng, đường chéo b = 11 ống.

Tra bảng V.II, trang 48, tài liệu tham khảo [2]:

Cách sắp xếp ống : n= 91, L = 2m, ống được bố trí theo hình lục giác, b

= 11 ống, a = 6 ống:

- b: số ống trên 1 đường chéo hình lục giác đều - a: số ống trên 1 cạnh ngoai cùng hình lục giác đều

Chọn bước ống: t = 1.4dn = 0.0532 (m)

• Đường kính trong của thiết bị (Áp dụng công thức (V.140), trang 49, tài liệu tham khảo [2])

dtr= t * (b – 1) + 4 * 0.038 = 0.0532*(11 – 1) + 4*0.038 = 0.684 (m).

2.5.3. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh

Chọn thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống :

Ống trong :

- Đường kính trong: dtr = 0.032 m

- Đường kính ngoài: dn = 0.038 m

- Bề dày ống: δt = 3 mm = 0.003 m Ống ngooài :

- Đường kính trong: Dtr = 0.051 m

- Đường kính ngoài: Dtr = 0.057 m

- Bề dày ống: δt = 3 mm = 0.003 m Chọn:

- Nước làm lạnh đi trong ống ngoài (ngoài ống trong) với nhiệt độ vào tV = 5oC và nhiệt độ ra tR = 15oC

- Dòng sản phẩm đỉnh đi trong ống trong (trong ống trong) với nhiệt độ vào , có thể lấy tròn là 80 oC, nhiệt độ ra phải nhỏ hơn nhiệt độ bốc hơi của sản phẩm đỉnh (Ethanol), nên chọn nhiệt độ ra là

q Các tính chất vật lý của ethanol tại đỉnh tháp nồng độ 90% (được tra ở tài liệu tham khảo [1], trang 9, 92, 135, 172) ở nhiệt độ trung bình là :

- Khối lượng riêng:

- Độ nhớt động lực:

- Hệ số dẫn nhiệt:

- Nhiệt dung riêng:

q Các tính chất vật lý của nước là lạnh (được tra ở tài liệu tham khảo [1], bảng I.249, trang 310 ) ở nhiệt độ trung bình là

- Khối lượng riêng:

- Độ nhớt động lực:

- Hệ số dẫn nhiệt:

- Nhiệt dung riêng:

2.5.3.1. Suất lượng nước gia nhiệt dòng nhập liệu cần dùng:

- Suất lượng sản phẩm đỉnh:

• Lượng nhiệt cần tải:

• Suất lượng nước cần dùng:

2.5.3.2. Hiệu số nhiệt độ trung bình

• Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:

- : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu.

- : hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đỉnh,

2.5.3.4. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đỉnh:

• Vận tốc của dòng sản phẩm đỉnh:

Đường kính tương đương: dtd = dtr = 0.032 (m)

• Chuẩn số Reynolds (Công thức V.36, trang 13, tài liệu tham khảo [2]):

 Chế độ chảy quá độ

Áp dụng công thức V.44, trang 16, tài liệu tham khảo [2]  công thức xác định chuẩn số Nusselt:

Trong đó:

ε hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống (bảng V.2, trang 15, tài liệu tham khảo [2]): Chọn ε = 1

hệ số phụ thuộc vào Re (tra tài liệu tham khảo [2], trang 16):

- chuẩn số Prandlt của dòng sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ trung bình 70oC (tài liệu tham khảo [2], trang 17):

chuẩn số Prandlt của dòng sản phẩm đỉnh tính theo nhiệt độ vách

• Hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đỉnh

• Nhiệt tải của dòng sản phẩm đỉnh:

2.5.3.5. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:

Trong đó:

- : nhiệt độ của vách tiếp xúc với dòng sản phẩm đỉnh, .

- : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước làm lạnh, .

- Bề dày thành ống: = 0.003 m

- Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: = 16.85 W/moC

- Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5800

- Nhiệt trở lớp cáu ngoài ống: r2 =1/5800

 Nên ta có :

2.5.3.6. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước cấp nhiệt đi ngoài ống trong:

• Vận tốc của nước đi trong ống :

• Chuẩn số Reynolds

Chế độ chảy dòng (áp dụng công thức V.45, trang 17, tài liệu tham khảo [2]) :

Trong đó

ε hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống (bảng V.2, trang 15, tài liệu tham khảo [2]): Chọn ε = 1

Gr : chuẩn số Grashof : Trong đó :

- hiệu nhiệt độ giữa lưu chất và thành ống,

- Hệ số giãn nở thể tích, (tra tài liệu tham khảo [1], bảng I.235, trang 285)

• Hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống ngoài:

• Nhiệt tải nước làm lạnh:

q Chọn:

-

Tra tài liệu tham khảo với , ta có

Kiểm tra sai số :

Vậy Khi đó :

••

2.5.3.7. Xác định hệ số truyền nhiệt:

2.5.3.8. Bề mặt truyền nhiệt:

• Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương thức truyền nhiệt:

2.5.3.9. Cấu tạo thiết bị:

• Chiều dài ống truyền nhiệt:

Chọn chiều dài ống là L ≈ 3 (m).

Kiểm tra:

 Vậy thiết bị ngưng tụ sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt là 3 (m), đặt nằm ngang.

2.5.4. Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh

Chọn thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống :

Ống trong :

- Đường kính trong: dtr = 0.032 m

- Đường kính ngoài: dn = 38 mm = 0.038 m

- Bề dày ống: δt = 3 mm = 0.003 m Ống ngooài :

- Đường kính trong: Dtr = 0.051 m

- Đường kính ngoài: Dtr = 0.057 m

- Bề dày ống: δt = 3 mm = 0.003 m

Chọn:

- Nước làm lạnh đi trong ống trong với nhiệt độ vào tV = 5oC và nhiệt độ ra tR = 15oC

- Sản phẩm đáy đi trong ống ngoài với nhiệt độ vào và nhiệt độ ra

- Các tính chất lý học của nước làm lạnh được tra ở tài liệu tham khảo [1], trang 310 ứng, với nhiệt độ trung bình ttbN =

- Khối lượng riêng:

- Độ nhớt động lực:

- Hệ số dẫn nhiệt:

- Nhiệt dung riêng:

Các tính chất lý học của sản phẩm đỉnh được tra ở tài liệu tham khảo [1]

trang 9, 92,135, 172, với nhiệt độ trung bình ttbD =

- Khối lượng riêng:

- Độ nhớt động lực:

- Hệ số dẫn nhiệt:

- Nhiệt dung riêng:

2.5.4.1. Suất lượng nước làm nguội sản phẩm đỉnh cần dùng.

• Suất lượng sản phẩm đỉnh GD = 181.87 () = 0.05 ()

• Lượng nhiệt cần tải

• Suất lượng nước cần dùng:

2.5.4.2. Hiệu số nhiệt độ trung bình

• Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:

2.5.4.3. Hệ số truyền nhiệt trung bình

• Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức:

- : hệ số cấp nhiệt của dòng nước lạnh,

- : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu.

- : hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đỉnh,

2.5.4.4. Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh ở ống ngoài:

• Chuẩn số Reynolds:

 Chế độ chảy quá độ

Áp dụng công thức V.44, trang 16, tài liệu tham khảo [2]  công thức xác định chuẩn số Nusselt:

Trong đó:

- ε hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống.

Chọn ε = 1

- hệ số phụ thuộc vào Re (tra tài liệu tham khảo [2], trang 16):

- chuẩn số Prandlt của dòng sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ trung bình 40oC (tài liệu tham khảo [2], trang 17):

- chuẩn số Prandlt của dòng sản phẩm đỉnh tính theo nhiệt độ vách

• Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh trong ống ngoài:

• Nhiệt tải phía sản phẩm đỉnh:

2.5.4.5. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:

Trong đó:

- : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đỉnh (ngoài ống trong), .

- : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước lạnh (ngoài ống trong), .

- Bề dày thành ống: = 0.003 m

- Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: = 16.85 W/mK

- Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5800

- Nhiệt trở lớp cáu ngoài ống: r2 =1/5800

 Nên ta có :

2.5.4.6. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống trong:

Vận tốc của nước đi trong ống :

• Chuẩn số Reynolds : Chế độ chảy quá độ Trong đó

- : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào và tỉ lệ chiều dài ống với đường kính ống, ta chọn

- Chuẩn số Prandlt của nước ở 15oC,

- chuẩn số Prandlt của dòng sản phẩm đỉnh tính theo nhiệt độ vách

- (tra tài liệu tham khảo [2], trang 16)

• Hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống :

• Nhiệt tải nước làm lạnh:

q Chọn:

Khi đó:

Xem nhiệt tải mất mác là không đáng kể:

Vậy ta có:

Tra tài liệu tham khảo với , ta có

Kiểm tra sai số :

Vậy Khi đó :

• ,

2.5.4.8. Bề mặt truyền nhiệt:

• Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương thức truyền nhiệt:

2.5.4.9. Cấu tạo thiết bị:

• Chiều dài ống truyền nhiệt:

Chọn chiều dài ống là L ≈ 10 (m).

Kiểm tra:

 Vậy thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt là 10 (m), chia thành 2 dãy, mỗi dãy dài 5 (m).

2.5.5. Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu

Chọn thiết bị đun sôi dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống :

Ống trong :

- Đường kính trong: dtr = 0.032 m

- Đường kính ngoài: dn = 38 mm = 0.038 m

- Bề dày ống: δt = 3 mm = 0.003 m Ống ngooài :

- Đường kính trong: Dtr = 0.051 m

- Đường kính ngoài:Dng = 0.057 m

- Bề dày ống: δt = 3 mm = 0.003 m

- Lưu lượng: 1000 Kg/h Chọn:

- Nước cấp nhiệt đi trong ống trong (trong ống trong) trong với nhiệt độ vào tV = 100oC và nhiệt độ ra tR = 70oC

- Dòng nhập liệu Ethanol 20% đi trong ống ngoài (ngoài ống trong) với nhiệt độ vào nhiệt độ ra

q Các tính chất vật lý của nước trong hổn hợp nhập liệu (được tra ở tài liệu tham khảo [1], bảng I.249, trang 310) ở nhiệt độ trung bình là

- Khối lượng riêng:

- Độ nhớt động lực:

- Hệ số dẫn nhiệt:

- Nhiệt dung riêng:

q Các tính chất vật lý của Ethanol trong hổn hợp nhập liệu (được tra ở tài liệu tham khảo [1], trang 9, 92, 135, 172 ) ở nhiệt độ trung bình là

- Khối lượng riêng:

- Độ nhớt động lực:

- Hệ số dẫn nhiệt:

- Nhiệt dung riêng:

q Ta tính được các thông số của dòng nhập liệu:

• Khối lượng riêng (công thức I.2, trang 5, tài liệu tham khảo [1]):

• Độ nhớt động lực (công thức I.12, trang 84 tài liệu tham khảo [1]):

• Hệ số dẫn nhiệt (công thức I.33, trang 124, tài liệu tham khảo [1]):

• Nhiệt dung riêng (công thức I.42, trang 152, tài liệu tham khảo [1]):

q Các tính chất vật lý nước làm tác nhân truyền nhiệt (được tra ở tài liệu tham khảo [1], trang 310) ở nhiệt độ trung bình là

- Khối lượng riêng:

- Độ nhớt động lực:

- Hệ số dẫn nhiệt:

- Nhiệt dung riêng:

2.5.5.1. Suất lượng nước gia nhiệt dòng nhập liệu cần dùng:

- Suất lượng dòng nhập liệu:

• Lượng nhiệt cần tải:

• Suất lượng nước cần dùng:

2.5.5.2. Hiệu số nhiệt độ trung bình

• Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:

2.5.5.3. Hệ số truyền nhiệt trung bình

• Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức:

- : hệ số cấp nhiệt của dòng nước nóng,

- : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu.

- : hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu,

2.5.5.4. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu:

• Vận tốc của dòng nhập liệu:

• Chuẩn số Reynolds:

 Chế độ chảy quá độ

Áp dụng công thức V.44a, trang 16, tài liệu tham khảo [2]  công thức xác định chuẩn số Nusselt:

Trong đó:

ε hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống (bảng V.2, trang 15, tài liệu tham khảo [2]): Chọn ε = 1

- chuẩn số Prandlt của dòng nhập liệu ở nhiệt độ trung bình 55oC (tài liệu tham khảo [2], trang 17):

• Hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu

• Nhiệt tải của dòng nhập liệu:

2.5.5.5. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:

Trong đó:

- : nhiệt độ của vách tiếp xúc với dòng nhập liệu (ngoài ống trong), .

- : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước cấp nhiệt (ngoài ống trong), .

- Bề dày thành ống: = 0.003 m

- Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: = 16.3 W/mK

- Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5000

- Nhiệt trở lớp cáu ngoài ống: r2 =1/5800

 Nên ta có :

2.5.5.6. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước cấp nhiệt đi trong ống trong:

• Vận tốc của nước đi trong ống :

• Chuẩn số Reynolds

Chế độ chảy rối (áp dụng công thức V.40, trang 14, tài liệu tham khảo [2]) : Trong đó

- : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào và tỉ lệ chiều dài ống với đường kính ống, ta chọn

- Chuẩn số Prandlt của nước ở 85oC,

- Chuẩn số Prandlt của nước ở nhiệt độ trung bình của vách

• Hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống :

• Nhiệt tải nước làm lạnh:

q Chọn:

Xem nhiệt tải mất mác là không đáng kể:

Vậy ta có:

Tra tài liệu tham khảo với , ta có

Kiểm tra sai số :

Vậy Khi đó :

2.5.5.7. Xác định hệ số truyền nhiệt:

2.5.5.9. Cấu tạo thiết bị:

• Chiều dài ống truyền nhiệt:

Chọn chiều dài ống là L ≈ 15 (m).

Kiểm tra:

 Vậy thiết bị đun sôi dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt là 15 (m), chia thành 5 dãy, mỗi dãy dài 3 (m).

2.5.6. Bồn cao vị

Chọn đường kính ống dẫn nguyên liệu (nhập liệu): d = 50 (mm), độ nhám của ống

Các tính chất lý học của dòng nhập liệu được tra ở bảng tài liệu khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbF =

- Khối lượng riêng:

- Độ nhớt động lực:

2.5.6.1. Tổn thất đường ống dẫn h1 = (λ1 * + )* (m) Trong đó:

- λ1: hệ số ma sát trong đường ống.

- l1: chiều dài đường ống dẫn, chọn d1 = 20 m

- d1: đường kính ống dẫn, d1 = dtr = 0.05 m

- : tổng hệ số tổn thất cục bộ.

- vF: vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn vF = 0.1526 (

- ε: độ nhám tuyệt đối của ống mới, ε = 0.1 (mm)

q Xác định λ1:

• Chuẩn số Reynolds dòng nhập liệu trong ống:

Re1 =

Theo tài liệu tham khảo [1], ta có:

• Chuẩn số Reynolds tới hạn:

Regh1 = 6* ()8/7 = 6*(8/7 = 7289.343

• Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám:

Renl = 220*()9/8 = 220*(9/8 = 23.9*104

Reghl < Rel < Renl chế độ chảy rối ứng với khu vực quá độ.

Áp dụng công thức (II.64), trang 379, tài liệu tham khảo [1]:

λ1 = 0.1*(1.46* +)0.25 = 0.25 = 0.028 q Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ

Tra tài liệu tham khảo [ Ví dụ và bài tập (tập 10)/407]- hệ số tổn thất của dòng nhập liệu qua:

- 1 chỗ uốn cong: =1.1,1 = 1,1.

- 1 lần đột thu: = 0,5.

- 1 lần đột mở: = 1.

- 1 lưu lượng kế: = 0 (không đáng kể).

h1 = (λ1 * + ) * =

 Vậy tổn thất đường ống dẫn h1 = 0.0133 (m) 2.5.6.2. Tổn thất đường ống dẫn nhập liệu:

h2 = (λ2 * + ) * , (m) Trong đó:

- λ2: hệ số ma sát trong đường ống.

- l2: chiều dài đường ống dẫn, l2 = 12 m.

- d2: đường kính ống dẫn, d2 = dtr = 0.032 m - : tổng hệ số tổn thất cục bộ.

- v3: vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn

 ttb =

- =935.3884 (

- = 0.395*10-3 (Ns/s)

q Vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn:

v2= * = 0.3692 (

q Xác định hệ số ma sát trong đường ống:

• Chuẩn số Reynolds dòng nhập liệu trong ống:

Một phần của tài liệu TÍNH TOÁN và THIẾT kế hệ THỐNG CHƯNG cất cồn CÔNG SUẤT 1000 kgh (Trang 39 - 61)

Tải bản đầy đủ (DOCX)

(89 trang)
w