4.2.1.1. Tính nhiệt cấp cho giai đoạn nâng nhiệt
Chi phí nhiệt cho quá trình nâng nhiệt tính cho một thùng ngâm: Q’ = Q1 + Q2 + Q3 + Q4
Q1: Chi phí nhiệt đun nóng vỏ thiết bị, (kj)
Q2: Chi phí nhiệt để đun nóng nguyên liệu trong thùng, (kj) Q3: Chi phí nhiệt đun nóng dung dịch kiềm trong thùng, (kj) Q4: Nhiệt lượng hao tổn ra môi trường xung quanh, (kj)
Chi phí nhiệt đun nóng vỏ thiết bị
Q1 = Gtb Ctb (t2tb – t1tb)
Gtb: Khối lượng vỏ thiết bị, Gtb = 950 (kg)
Ctb: Nhiệt dung riêng của vỏ thép, Ctb = 0,5 (kj/kg.oC) [16] t1tb: Nhiệt độ ban đầu của thiết bị, t1tb = 25 oC
t2tb: Nhiệt độ cuối của thiết bị, t2tb = 65 oC
Thay số ta có: Q1 = 950 0,5 (65 – 25) = 19 000 (kj) Chi phí nhiệt để đun nóng nguyên liệu trong thùng
Q2 = Gnl Cnl (t2nl – t1nl)
Gnl: Khối lượng nguyên liệu trong thùng, Gnl = 500 (kg) t1nl: Nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu, t1nl = 25 oC t2nl: Nhiệt độ cuối của nguyên liệu, t2nl = 65 oC Cnl: Nhiệt dung riêng của nguyên liệu, (kj/kg.oC)
Trong đó: Cnl = 1,67 + 2,51 Xw [6]
Xw: Hàm lượng nước của nguyên liệu, Xw = 20% Cnl = 1,67 + 2,51 0,2 = 2,172 (kj/kg.oC)
Chi phí nhiệt đun nóng dung dịch NaOH 4% trong thùng
Q3 = Gdd Cdd (t2dd – t1dd)
Gdd: Khối lượng dung dịch trong thùng, Gdd = 2 550 (kg) 2dd: Nhiệt độ ban đầu của dung dịch, t1dd = 25 oC
2dd: Nhiệt độ cuối của dung dịch, t2dd = 65 oC Cdd: Nhiệt dung riêng của dung dịch, (kj/kg.oC)
Trong đó: Cdd =1,67 + 2,51 Xw [6]
Xw: Hàm lượng nước của dung dịch, Xw = 96% Cdd = 1,67 + 2,51 0,96 = 4,0796 (kj/kg.oC)
Thay số ta có: Q3 = 2 550 4,0796 (65 - 25) = 416 119,2 (kj) Nhiệt lượng hao tổn ra môi trường xung quanh
Q4 = FO T α (t – tkk) [17]
FO: Tiết diện tỏa nhiệt của bề mặt thiết bị, (m2) FO = 2πRL + 2πR2 = 2πR(L+R)
R: Bán kính ngoài của thiết bị, R = 0,75 (m)
L: Chiều dài của thiết bị, L = 2,5 (m)
FO = 2 3,14 0,75 (2,5 + 0.75) = 7,948 (m2) t: Nhiệt độ thành thiết bị, chọn t = 45 oC
tkk: Nhiệt độ không khí, t = 25 oC
T: Thời gian nâng nhiệt, T = 15 (phút) = 900 (giây) α: Hệ số tỏa nhiệt
α = 9,3 + 0,058 t = 9,3 + 0,058 45 = 11,91 (w/m.oC) [4]
Thay số ta có: Q4 = 7,948 900 11,91 (45 – 25) = 1 703 892(j) = 1 703,9 (kj)
Chi phí nhiệt cho cả quá trình nâng nhiệt cho một thùng ngâm là:
Q’ = 480 263,1 (kj)
Một ngày có 13 thùng ngâm cùng làm việc. Vậy chi phí nhiệt cho cả quá trình nâng nhiệt ở công đoạn ngâm NaOH trong một ngày là:
Q = 13 Q’ = 13 480 263,1 = 6 243 240,3 (kj/ngày)
4.2.1.2. Tính nhiệt cấp cho giai đoạn giữ nhiệt
Chi phí nhiệt cho giai đoạn này bằng lượng nhiệt tổn thất ra môi trường bên ngoài:
Q’ = FO T α (t – tkk)
T: Thời gian giữ nhiệt, T = 2 (giờ) = 7 200 (giây)
Q’ = 7,948 7 200 11,91 (45 – 25) = 13 631 138 (j) = 13 631,1 (kj)
Vậy chi phí nhiệt cho cả quá trình giữ nhiệt ở công đoạn ngâm NaOH trong một
ngày là:
Q = 13 Q’ = 13 13 631,1 = 177 204,3 (kj/ngày)
4.2.1.3. Tính hơi dùng cho thiết bị
Áp suất hơi làm việc của thiết bị: 1,2 (kg/cm2) hay 1,2 (at)
Lượng hơi tiêu tốn cho một quá trình: [16]
D = (kg)
D: Lượng hơi tiêu tốn cho một quá trình, (kg/ngày)
Q: Lượng nhiệt tiêu tốn cho một quá trình, (kj/ngày) ih: Nhiệt hàm của hơi tại áp suất 1,6 at
in: Nhiệt hàm của nước ngưng tại áp suất 1,6 at
Tra bảng I.125 (Sổ tay Quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất - Tập 1), ta có: ih = 2 671 (kj/kg), in = 465 (kj/kg).
Vậy ih - in = 2 671 - 465 = 2 206 (kj/kg)
D = = , = 2 830,1 (kg/ngày)
Chi phí hơi cho giai đoạn giữ nhiệt:
D = = , = 80,3 (kg/ngày)