LỜI MỞ ĐẦU
Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển và cùng với nó là nhu cầu ngày càng cao về độ tinh khiết của các sản phẩm. Vì thế, các phương pháp nâng cao độ tinh khiết luôn luôn được cải tiến và đổi mới để ngày càng hoàn thiện hơn, như là: cô đặc, hấp thụ, chưng cất, trích ly, Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp phù hợp. Đối với hệ Nước – Axit axetic là 2 cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết.
Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư Công nghệ Hóa học tương lai. Môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: quy trình công nghêä, kết cấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hóa chất - thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều môn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp.
Nhiệm vụ của Đồ án này là thiết kế hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic có năng suất là 500l/h, nồng độ nhập liệu là 8%(kg axit/kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đỉnh là 95,5%(kg nước/kg hỗn hợp), nồng độ sản phẩm đáy là 28%(kg axit/kg hỗn hợp). Sử dụng hơi đốt có áp suất 2,5at.
MỤC LỤC
Lời mở đầu 1
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU . 2
I. Lý thuyết về chưng cất 2
1. Khái niệm 2
2. Các phương pháp chưng cất. 2
3. Thiết bị chưng cất 3
II. Giới thiệu sơ bộ về nguyên liệu. 3
1. Axit axetic 3
2. Nước. 4
CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 5
CHƯƠNG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 8
I. Các thông số ban đầu. 8
II. Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy thu được 8
III. Xác định tỉ số hoàn lưu làm việc 9
IV. Xác định suất lượng mol các dòng pha 10
CHƯƠNG IV: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT 12
CHƯƠNG V: TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH. 14
I. Đường kính tháp . 14
II. Chiều cao tháp 18
III. Trở lực tháp 19
IV. Bề dày tháp 23
V. Bề dày mâm 25
VI. Bích ghép thân – đáy và nắp 26
VII. Chân đỡ tháp 27
VIII. Tai treo tháp 28
IX. Cửa nối ống dẫn với thiết bị – bích nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn . 29
1. Ống nhập liệu 30
2. Ống hơi ở đỉnh tháp. 30
3. Ống hoàn lưu 31
4. Ống hơi ở đáy tháp. 31
5. Ống dẫn lỏng vào nồi đun. 31
6. Ống dẫn lỏng ra khỏi nồi đun. 32
X. Lớp cách nhiệt 33
CHƯƠNG V: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ. 34
I. Thiết bị đun sôi đáy tháp . 34
II. Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy 37
III. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh 41
IV. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu 44
V. Bồn cao vị 48
VI. Bơm. 51
CHƯƠNG VII: TÍNH KINH TẾ. 53
Lời kết 55
Tài liệu tham khảo 55
56 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 2430 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Chưng cất hệ nước - Acid acetic dùng tháp mâm xuyên lỗ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ûy löïc do doøng loûng chaûy töø oáng chaûy chuyeàn vaøo maâm, ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc (5.10), trang 115, [2]:
, (mm.chaát loûng)
QL : löu löôïng cuûa chaát loûng (m3/h).
Sd : tieát dieän giöõa oáng chaûy chuyeàn vaø maâm.
Sd = 0,8 . Smaâm = 0,8. .0,852 = 0,454 (m2)
Ñeå thaùp khoâng bò ngaäp luït khi hoaït ñoäng thì: hd £ Dh = 150 (mm)
Phaàn luyeän:
DhlL = 6,74.10-3 (m) = 6,74 (mm)
DpL = = 52,164 (mm.chaát loûng)
= 10(mm.chaát loûng)
Neân: hdL = 50 + 6,74 + 52,164 + 10= 108,9041 (mm) < 150 (mm)
Vaäy: Khi hoaït ñoäng thì maâm ôû phaàn luyeän seõ khoâng bò ngaäp luït.
Phaàn chöng:
DhlC = 3,94.10(m) = 3,94 (mm)
DPC = = 53,932 (mm.chaát loûng)
=2.10(mm.chaát loûng)
Neân: hdC = 50 + 3,94 + 53,932 + 2.10= 107,872 (mm) < 150 (mm)
Vaäy: Khi hoaït ñoäng thì maâm ôû phaàn chöng seõ khoâng bò ngaäp luït.
Keát luaän: Khi hoaït ñoäng thaùp seõ khoâng bò ngaäp luït.
Kieåm tra tính ñoàng nhaát cuûa hoaït ñoäng cuûa maâm.
Tính vaän toác toái thieåu qua loã cuûa pha hôi vmin ñuû ñeå cho caùc loã treân maâm ñeàu hoaït ñoäng:
vminC = 0,67= 13,635 < 16,07
vminL = 0,67= 14,775 < 16,05
Þ Caùc loã treân maâmñeàu hoaït ñoäng.
BEÀ DAØY THAÙP :
Thaân thaùp:
Vì thaùp hoaït ñoäng ôû aùp suaát thöôøng neân ta thieát keá thaân hình truï baèng phöông phaùp haøn hoà quang ñieän, kieåu haøn giaùp moái 2 phía. Thaân thaùp ñöôïc gheùp vôùi nhau baèng caùc moái gheùp bích.
Vì thaùp hoaït ñoäng ôû nhieät ñoä cao (>100oC) neân ta phaûi boïc caùch nhieät cho thaùp.
Ñeå ñaûm baûo chaát löôïng cuûa saûn phaåm vaø khaû naêng aên moøn cuûa axit axetic ñoái vôùi thieát bò, ta choïn thieát bò thaân thaùp laø theùp khoâng gæ maõ X18H10T.
Caùc thoâng soá caàn tra vaø choïn phuïc vuï cho quaù trình tính toaùn:
Nhieät ñoä tính toaùn:
Töø xWN = 0,8955, Döïa vaøo hình 2
Þ Nhieät ñoä soâi cuûa pha loûng TSL = 100,6315 (oC)
Nhieät ñoä soâi cuûa pha hôiTSH = 100,966 (oC)
Þ tmax =100,966 oC)
Tra baûng 1.249, trang 310, [5]
Þ Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 100,966oC: rN = 957,2755 (kg/m3)
Tra baûng 1.2, trang 9, [5]
Þ Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 100,966oC: rA = 956,2612(kg/m3)
AÙp duïng trong coâng thöùc (1.2), trang 5, [5]:
Þ rLW = 956,9913 (kg/m3)
Þ t = tmax + 20oC = 100,966 + 20 = 120,966 (oC)
AÙp suaát tính toaùn:
Vì thaùp hoaït ñoäng ôû aùp suaát thöôøng neân: P = Pthuûy tónh + DP
Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha loûng trong toaøn thaùp:
rL = = 958,14(kg/m3)
Neân: P = rLgH = 958,14 . 9,81 . 14,325 + 23262,4738
= 157908,21 (N/m2) = 0,1579(N/mm2)
Heä soá boå sung do aên moøn hoùa hoïc cuûa moâi tröôøng:
Vì moâi tröôøng axit coù tính aên moøn vaø thôøi gian söû duïng thieát bò laø trong 20 naêm
Þ Ca = 1. 2 = 2 (mm)
ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån:
Vì vaät lieäu laø X18H10T Þ [s]* = 140 (N/mm2) (Hình 1.1, trang 18, [7])
Heä soá hieäu chænh:
Vì thieát bò coù boïc lôùp caùch nhieät Þ h = 0,95 (trang 26, [7])
ÖÙng suaát cho pheùp: [s] = h [s]* = 133 (N/mm2)
Heä soá beàn moái haøn:
Vì söû duïng phöông phaùp haøn hoà quang ñieän, kieåu haøn giaùp moái 2 phía
Þ jh = 0,95 (Baûng XIII.8, trang 362, [6])
Tính beà daøy:
Ta coù: = 800,19 > 25
Þ S’ = = 0,5311 Þ S’ + Ca = 0,5311 + 2 = 2,5311 (mm)
Quy troøn theo chuaån: S = 3 (mm) (Baûng XIII.9, trang 364, [6])
Beà daøy toái thieåu: Smin = 3 (mm) (Baûng 5.1, trang 128, [7])
Þ Beà daøy S thoûa ñieàu kieän.
Kieåm tra ñoä beàn:
Ñieàu kieän: Û Û 0,001176 £ 0,1 (thoûa)
Neân: = 0,297 > P= 0,1579 (thoûa)
Keát luaän: S = 3 (mm)
Ñaùy vaø naép:
Choïn ñaùy vaø naép coù daïng hình ellip tieâu chuaån, coù gôø, laøm baèng theùp X18H10T
Choïn beà daøy ñaùy vaø naép baèng vôùi beà daøy thaân thaùp: S = 3 (mm).
Kieåm tra ñieàu kieän:
Trong ñoù: Dt = f
Vì ñaùy vaø naép coù hình ellip tieâu chuaån vôùi Þ Rt = Dt
Þ Ñieàu kieän treân ñöôïc thoûa nhö ñaõ kieåm tra ôû phaàn thaân thaùp.
Keát luaän: Kích thöôùc cuûa ñaùy vaø naép:
Ñöôøng kính trong: Dt = f = 850 (mm)
ht = 212,5 (mm)
Chieàu cao gôø: hgôø = 50 (mm)
Beà daøy: S = 3 (mm)
Dieän tích beà maët trong: Sbeà maët = 0,92 (m2) (Baûng XIII.10, trang 382, [6])
BEÀ DAØY MAÂM :
Caùc thoâng soá caàn tra vaø choïn phuïc vuï cho quaù trình tính toaùn:
Nhieät ñoä tính toaùn: t = tmax = 100,966 (oC)
AÙp suaát tính toaùn: P = Pthuûy tónh + Pgôø
Choïn beà daøy gôø chaûy traøn laø 3mm.
Theå tích cuûa gôø chaûy traøn:
V = 0,6893. (50 + 50 + 300 – 20). 3. 10-6 = 7,858.10(m3)
Tra baûng XII.7, trang 313, [6]
Þ Khoái löôïng rieâng cuûa theùp X18H10T laø: rX18H10T = 7900 (kg/m3)
Khoái löôïng gôø chaûy traøn: m = VrX18H10T = 6,2078 (kg)
AÙp suaát do gôø chaûy traøn taùc duïng leân maâm troøn: = 107,32 (N/m2)
Khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng taïi ñaùy thaùp: rLW = 956,9913(kg/m3)
AÙp suaát thuûy tónh:
Pthuûy tónh = rLWg .(hgôø + DhlC)
= 956,9913 . 9,81 . (0,05 + 3,94.10) = 506,3933 (N/m2)
Þ P = 506,3933 + 107,32 = 613,71 (N/m2) = 6,137.10(N/mm2)
Heä soá boå sung do aên moøn hoùa hoïc cuûa moâi tröôøng:
Vì moâi tröôøng axit coù tính aên moøn vaø thôøi gian söû duïng thieát bò laø trong 20 naêm
Þ Ca = 1. 2 = 2 (mm)
ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån:
Vì vaät lieäu laø X18H10T Þ [s]* = 140 (N/mm2) (Hình 1.1, trang 18, [7])
Heä soá hieäu chænh: h = 1 (trang 26, [7])
ÖÙng suaát cho pheùp: [s] = h [s]* = 140 (N/mm2)
Moâñun ñaøn hoài: E =199990 (N/mm2) (Baûng 2.12, trang 45, [7])
Heä soá Poisson: m = 0,33 (Baûng XII.7, trang 313, [6])
Heä soá ñieàu chænh: jb = = 0,571
Tính beà daøy: Ñoái vôùi baûn troøn ñaëc ngaøm keïp chaët theo chu vi:
ÖÙng suaát cöïc ñaïi ôû voøng chu vi:
(Coâng thöùc 6.36, trang 100, [8])
Ñoái vôùi baûn coù ñuïc loã:
Û S = 1,0198 (mm)
Neân: S + Ca = 3,0198 (mm)
Choïn S = 3 (mm)
Kieåm tra ñieàu kieän beàn:
Ñoä voõng cöïc ñaïi ôû taâm: (Coâng thöùc 6.35, trang 100, [8])
Ñoái vôùi baûn coù ñuïc loã:
Vôùi:
Þ
Ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän beàn thì: Wlo < ½ S
Maø: = 1,085 < ½ . 3 = 1,5
Þ Beà daøy S ñaõ choïn thoûa ñieàu kieän.
Vaäy: S = 3 (mm)
BÍCH GHEÙP THAÂN – ÑAÙY vaø NAÉP :
Maët bích laø boä phaän quan troïng duøng ñeå noái caùc phaàn cuûa thieát bò cuõng nhö noái caùc boä phaän khaùc vôùi thieát bò. Caùc loaïi maët bích thöôøng söû duïng:
Bích lieàn: laø boä phaän noái lieàn vôùi thieát bò (haøn, ñuùc vaø reøn). Loaïi bích naøy chuû yeáu duøng thieát bò laøm vieäc vôùi aùp suaát thaáp vaø aùp suaát trung bình.
Bích töï do: chuû yeáu duøng noái oáng daãn laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao, ñeå noái caùc boä baèng kim loaïi maøu vaø hôïp kim cuûa chuùng, ñaëc bieät laø khi caàn laøm maët bích baèng vaät lieäu beàn hôn thieát bò.
Bích ren: chuû yeáu duøng cho thieát bò laøm vieäc ôû aùp suaát cao.
Choïn bích ñöôïc gheùp thaân, ñaùy vaø naép laøm baèng theùp CT3, caáu taïo cuûa bích laø bích lieàn khoâng coå.
Tra baûng XIII.27, trang 417, [6]:
ÖÙng vôùi Dt = f = 850 (mm) vaø aùp suaát tính toaùn P = 0,1579 (N/mm2) Þ choïn bích coù caùc thoâng soá sau:
Dt
D
Db
D1
Do
h
Bu loâng
db
Z
(mm)
850
980
930
900
861
20
M20
24
Tra baûng IX.5, trang 170, [6], vôùi Dh = 300 (mm) Þ khoaûng caùch giöõa 2 maët bích laø 1200mm vaø soá maâm giöõa 2 maët bích laø 4.
Ta coù: = 6,9
Þ Soá maët bích caàn duøng ñeå gheùp laø: (7 + 1).2 = 16 (bích)
Khoaûng caùch giöõa 2 maët bích theo thöïc teá: Dlbích = = 0,8625 (m)
Ñoä kín cuûa moái gheùp bích chuû yeáu do vaät ñeäm quyeát ñònh. Ñeäm laøm baèng caùc vaät lieäu meàm hôn so vôùi vaät lieäu bích. Khi xieát bu loâng, ñeäm bò bieán daïng vaø ñieàn ñaày leân caùc choã goà gheà treân beà maët cuûa bích. Vaäy, ñeå ñaûm baûo ñoä kín cho thieát bò ta choïn ñeäm laø daây amiaêng, coù beà daøy laø 3(mm).
CHAÂN ÑÔÕ THAÙP :
Tính troïng löôïng cuøa toaøn thaùp:
Tra baûng XII.7, trang 313, [6]
Þ Khoái löôïng rieâng cuûa thaùp CT3 laø: rCT3 = 7850 (kg/m3)
Khoái löôïng cuûa moät bích gheùp thaân:
mbích gheùp thaân = = 11,776 (kg)
Khoái löôïng cuûa moät maâm:
mmaâm =
= .0,852.0,003.0,82.7900 = 11,028(kg)
Khoái löôïng cuûa thaân thaùp:
mthaân = .(D2ng –D2t).Hthaân . rX18H10T
== 876,45 (kg)
Khoái löôïng cuûa ñaùy (naép) thaùp:
mñaùy(naép) = Sbeà maët .dñaùy . rX18H10T = 0,92 . 0,003. 7900 = 21,804 (kg)
Khoái löôïng cuûa toaøn thaùp:
m = 16 mbích gheùp thaân + 47 mmaâm + mthaân + 2 mñaùy(naép)
= 16. 11,776 + 47. 11,082 + 876,45 + 2. 21,804 = 1626,79(kg)
Tính chaân ñôõ thaùp:
Choïn chaân ñôõ: thaùp ñöôïc ñôõ treân boán chaân.
Vaät lieäu laøm chaân ñôõ thaùp laø theùp CT3.
Taûi troïng cho pheùp treân moät chaân: Gc = = 0.399.104 (N)
Ñeå ñaûm baûo ñoä an toaøn cho thieát bò, ta choïn: Gc = 0,5.104 (N)
Tra baûng XIII.35, trang 437, [6] Þ choïn chaân ñôõ coù caùc thoâng soá sau:
L
B
B1
B2
H
h
s
l
d
160
110
135
195
240
145
10
55
23
Theå tích moät chaân ñôõ:
Vchaân ñôõ » (230. 10. 195. 2 + 160. 10. 110). 10-9 = 0,001073 (m3)
Khoái löôïng moät chaân ñôõ: mchaân ñôõ = Vchaân ñôõ. rCT3 = 8,423 (kg)
TAI TREO THAÙP :
Choïn tai treo: tai treo ñöôïc gaén treân thaân thaùp ñeå giöõ cho thaùp khoûi bò dao ñoäng trong ñieàu kieän ngoaïi caûnh.
Choïn vaät lieäu laøm tai treo laø theùp CT3.
Ta choïn boán tai treo, taûi troïng cho pheùp treân moät tai treo: Gt = Gc = 0,5.104 (N).
Tra baûng XIII.36, trang 438, [6] Þ choïn tai treo coù caùc thoâng soá sau:
L
B
B1
H
S
l
a
d
100
75
85
155
6
40
15
18
Khoái löôïng moät tai treo: mtai treo = 1,23 (kg)
Tra baûng XIII.37, trang 439, [6]
Þ Choïn taám loùt tai treo baèng theùp CT3 coù caùc thoâng soá sau:
Chieàu daøi taám loùt: H = 260 (mm).
Chieàu roäng taám loùt: B = 140 (mm).
Beà daøy taám loùt: SH = 6 (mm).
Theå tích moät taám loùt tai treo: Vtaám loùt = 260 .140 .6 .10-9 = 2,184.10(m3)
Khoái löôïng moät taám loùt tai treo: mtaám loùt = Vtaám loùt. rCT3 = 1,714 (kg)
CÖÛA NOÁI OÁNG DAÃN VÔÙI THIEÁT BÒ – BÍCH NOÁI CAÙC BOÄ PHAÄN CUÛA THIEÁT BÒ vaø OÁNG DAÃN :
OÁng daãn thöôøng ñöôïc noái vôùi thieát bò baèng moái gheùp thaùo ñöôïc hoaëc khoâng thaùo ñöôïc. Trong thieát bò naøy, ta söû duïng moái gheùp thaùo ñöôïc.
Ñoái vôùi moái gheùp thaùo ñöôïc, ngöôøi ta laøm ñoaïn oáng noái, ñoù laø ñoaïn oáng ngaén coù maët bích hay ren ñeå noái vôùi oáng daãn:
Loaïi coù maët bích thöôøng duøng vôùi oáng coù ñöôøng kính d > 10mm.
Loaïi ren chuû yeáu duøng vôùi oáng coù ñöôøng kính d £ 10mm, ñoâi khi coù theå duøng vôùi
d £ 32mm.
OÁng daãn ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T.
Bích ñöôïc laøm baèng theùp CT3 , caáu taïo cuûa bích laø bích lieàn khoâng coå.
OÁng nhaäp lieäu:
Nhieät ñoä cuûa chaát loûng nhaäp lieäu laø tFS = 100,1524 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 957,886 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 957,726 (kg/m3)
Neân: Þ rF = 957,873 (kg/m3)
Choïn loaïi oáng noái caém saâu vaøo thieát bò.
Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø vF = 0,2 (m/s).
Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái:
Dy = = 0,0303822 (m) =30,3822 (mm)
Þ Choïn oáng coù Dy = 32 (mm).
Tra baûng XIII.26, trang 409, [6]
Þ Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,1579 (N/mm2) laø:
Dy
Dn
D
Db
D1
h
Bu loâng
db
Z
(mm)
(caùi)
32
38
120
90
70
12
M12
4
OÁng hôi ôû ñænh thaùp:
Nhieät ñoä cuûa pha hôi taïi ñænh thaùp laø tHD = 100,013 (oC).
Khoái löôïng rieâng cuûa pha hôi taïi ñænh thaùp:
= 0,59017 (kg/m3)
Choïn vaän toác hôi ra khoûi ñænh thaùp laø vHD = 120 (m/s).
Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái:
Dy = = 0,088 (m) = 88 (mm)
Þ Choïn oáng coù Dy = 100 (mm).
Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] Þ Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l = 120 (mm).
Tra baûng XIII.26, trang 409, [6]
Þ Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,23134 (N/mm2) laø:
Dy
Dn
D
Dd
D1
h
Bu loâng
db
Z
(mm)
(caùi)
100
108
205
170
148
14
M16
4
OÁng hoaøn löu:
Nhieät ñoä cuûa chaát loûng hoaøn löu laø tLD = 100,009 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 957,99325 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 957,9838 (kg/m3)
Neân: Þ rLD = 957,9932 (kg/m3)
Choïn loaïi oáng noái caém saâu vaøo thieát bò.
Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø vLD = 0,2 (m/s).
Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái:
Dy = = 0,0467 (m) = 46,7 (mm)
Þ Choïn oáng coù Dy = 50 (mm).
Tra baûng XIII.26, trang 409, [6]
Þ Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,23134 (N/mm2) laø:
Dy
Dn
D
Dd
D1
h
Bu loâng
db
Z
(mm)
(caùi)
50
57
140
110
90
12
M12
4
OÁng hôi ôû ñaùy thaùp:
Nhieät ñoä cuûa pha hôi taïi ñænh thaùp laø tHW = 100,966 (oC).
Choïn vaän toác hôi vaøo ñaùy thaùp laø vHW = 120 (m/s).
Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái:
Dy = = 0,088 (m) = 88 (mm)
Þ Choïn oáng coù Dy = 100 (mm).
Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] Þ Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l = 120 (mm).
Tra baûng XIII.26, trang 409, [6]
Þ Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,1579 (N/mm2) laø:
Dy
Dn
D
Dd
D1
h
Bu loâng
db
Z
(mm)
(caùi)
100
108
205
170
148
14
M16
4
OÁng daãn loûng vaøo noài ñun:
Nhieät ñoä cuûa chaát loûng taïi ñaùy thaùp laø tLW = 100,6315 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 957,5263 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 956,8633 (kg/m3)
Neân: Þ rLW = 957,457 (kg/m3)
Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø vLW = 1 (m/s).
Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái:
Dy = = 0,02755 (m) = 27,55 (mm)
Þ Choïn oáng coù Dy = 32 (mm).
Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] Þ Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l = 90(mm).
Tra baûng XIII.26, trang 409, [6]
Þ Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,1579 (N/mm2) laø:
Dy
Dn
D
Dd
D1
h
Bu loâng
db
Z
(mm)
(caùi)
32
38
120
90
70
12
M12
4
OÁng daãn loûng ra khoûi noài ñun:
Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø vW = 0,15 (m/s).
Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái:
Dy = = 0,01832(m) = 18,32 (mm)
Þ Choïn oáng coù Dy = 20 (mm).
Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] Þ Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l = 80 (mm).
Tra baûng XIII.26, trang 409, [6]
Þ Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,1579 (N/mm2) laø:
Dy
Dn
D
Dd
D1
h
Bu loâng
db
Z
(mm)
(caùi)
20
25
90
65
50
12
M10
4
Khoái löôïng moät bích gheùp oáng nhập liệu :
mbích = = 0,9896(kg)
Khoái löôïng moät bích gheùp oáng hoaøn löu :
mbích = = 1,2651(kg)
Khoái löôïng moät bích gheùp oáng daãn loûng vaøo noài ñun :
mbích = = 0,9896(kg)
Khoái löôïng moät bích gheùp oáng daãn loûng ra khoûi noài ñun
mbích = = 0,56968(kg)
Khoái löôïng moät bích gheùp oáng daãn hôi :
mbích = = 2,7642 (kg)
LÔÙP CAÙCH NHIEÄT :
Trong quaù trình hoaït ñoäng cuûa thaùp, do thaùp tieáp xuùc vôùi khoâng khí neân nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh ngaøy caøng lôùn. Ñeå thaùp hoaït ñoäng oån ñònh, ñuùng vôùi caùc thoâng soá ñaõ thieát keá, ta phaûi taêng daàn löôïng hôi ñoát gia nhieät cho noài ñun ñeå thaùp khoâng bò nguoäi (nhaát laø saûn phaåm ñænh, aûnh höôûng ñeán hieäu suaát cuûa thaùp). Khi ñoù, chi phí cho hôi ñoát seõ taêng.
Ñeå thaùp khoâng bò nguoäi maø khoâng taêng chi phí hôi ñoát, ta thieát keá lôùp caùch nhieät bao quanh thaân thaùp.
Choïn vaät lieäu caùch nhieät cho thaân thaùp laø amiaêng coù beà daøy laø da .
Tra baûng 28, trang 416, [4]: Heä soá daãn nhieät cuûa amiaêng laø la = 0,151 (W/m.K).
Nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh:
Qm = 0,05.Qñ = 0,05. 3481914,263 = 174095,713 (kJ/h) = 48359,92 (W)
Nhieät taûi maát maùt rieâng:
qm = (W/m2)
Trong ñoù:
tv1 : nhieät ñoä cuûa lôùp caùch nhieät tieáp xuùc vôùi beà maët ngoaøi cuûa thaùp.
tv2 : nhieät ñoä cuûa lôùp caùch nhieät tieáp xuùc vôùi khoâng khí.
Dtv : hieäu soá nhieät ñoä giöõa hai beà maët cuûa lôùp caùch nhieät.
Ñeå an toaøn ta laáy Dtv = Dtmax = tñaùy - tkk
Choïn tkk = 25oC Þ Dtv = Dtmax = 100,966 – 25 = 75,966 (K)
ftb : dieän tích beà maët trung bình cuûa thaùp (keå caû lôùp caùch nhieät), m2.
ftb = pDtbH = = p(Dt + Sthaân + da)H
Ta coù phöông trình:
Û
Û da = 9,2.10 (m) = 9,2 (mm)
Vaäy: choïn da = 10 (mm).
Theå tích vaät lieäu caùch nhieät caàn duøng:
V = p(Dt + 2Sthaân + da).da .H
= p.(0.85 + 2. 0,003 + 0,01).0,01.14,325 = 0,38973 (m3).
Chöông 6
TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ
THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI ÑAÙY THAÙP :
Choïn thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp laø noài ñun Kettle.
OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T, kích thöôùc oáng 38 x 3:
Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m)
Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m)
Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m)
Hôi ñoát laø hôi nöôùc ôû 2,5at ñi trong oáng 38 x 3.
Tra baûng 1.251, trang 314, [5]:
Nhieät hoùa hôi: = rn = 2189500 (J/kg)
Nhieät ñoä soâi: = tn = 126,25 (oC)
Doøng saûn phaåm taïi ñaùy coù nhieät ñoä:
Tröôùc khi vaøo noài ñun (loûng): tS1 = 100,6315 (oC)
Sau khi ñöôïc ñun soâi (hôi): tS2 = 100,966 (oC)
Hieäu soá nhieät ñoä trung bình:
Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:
= 25,45 (K).
Heä soá truyeàn nhieät:
Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc nhö ñoái vôùi töôøng phaúng:
,(W/m2.K)
Vôùi:
an : heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát (W/m2.K).
aS : heä soá caáp nhieät cuûa saûn phaåm ñaùy (W/m2.K).
årt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu.
Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu:
, (W/m2).
Trong ñoù:
tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ñoát (trong oáng), oC
tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi saûn phaåm ñaùy (ngoaøi oáng), oC
Beà daøy thaønh oáng: dt = 0,003 (m)
Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ:
lt = 16,3 (W/mK) (Baûng XII.7, trang 313, [6])
Nhieät trôû lôùp baån trong oáng:
r1 = 1/5800 (m2.K/W) (Baûng 31, trang 419, [4])
Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m2.K/W)
Neân: årt = 5,289.10-4 (m2.K/W)
Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng:
AÙp duïng coâng thöùc (V.89), trang 26, [6]:
aS = 7,77 . 10-2.
Nhieät ñoä soâi trung bình cuûa doøng saûn phaåm ôû ngoaøi oáng:
= 100,798 (oC)100,8 (oC)
Þ TS = 100,8 + 273 = 373,8 (K)
Taïi nhieät ñoä soâi trung bình thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa pha hôi trong doøng saûn phaåm ôû ngoaøi oáng:
= 0,73(kg/m3)
Khoái löôïng rieâng :
rN = 957,808 (kg/m3) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
rA = 956,56 (kg/m3) (Baûng 1.2, trang 9, [5])
Neân: Þ r = 957,458 (kg/m3)
Ñoä nhôùt
mN = 2,8.10-4 (N.s/m2) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
mA = 4,6.10-4 (N.s/m2) (Baûng 1.101, trang 91, [5])
Neân: lgm = xWlgmN + (1 - xW)lgmA = 0,8955.lg(2,8.10-4) + (1 - 0,8955).lg(4,6.10-4)
Þ m = 2,95.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät ;
lN = 0,68216 (W/mK) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
lA = 0,15484 (W/mK) (Baûng 1.130, trang 134, [5])
AÙp duïng coâng thöùc (1.33), trang 123, [5]):
l = lN.`xW + lA.(1 - `xW) – 0,72 `xW.(1 - `xW)(lN - lA) = 0,458 (W/mK)
Nhieät dung rieâng :
cN = 4221,04 (J/kgK) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
cA = 2434,2 (J/kgK) (Baûng 1.154, trang 172, [5])
Neân: c = cN + cA. (1 - ) = 3720,725 (J/kgK)
Söùc caêng beà maët:
sN = 0,586932 (N/m) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
sA = 0,019728 (N/m) (Baûng 1.242, trang 300, [5])
Neân: = 0,019086 (N/m)
Nhieät hoùa hôi
rN = 2258080 (J/kg) (Baûng 1.250, trang 312, [5])
rA = 418600 (J/kg) (Toaùn ñoà 1.65, trang 255, [5])
Neân: r = rN + rA. (1 - ) = 1743025,6 (J/kg)
Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát trong oáng:
AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]:
Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 117,5 (oC)
Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï: tm = ½ (tn + tW1) = 121,875 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 941,544 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mn = 2,23344.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,686 (W/mK)
Neân: an = 2291,9831 (W/m2K)
Þ qn = an (tn – tW1) = 20054,852 (W/m2)
Þ qt = qn = 20054,852 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 106,893 (oC)
Þ aS = 3426,773 (W/m2K) (vôùi q = qt)
Þ qS = aS (tW2 – tS) = 30879,328 (W/m2)
Kieåm tra sai soá:
e = 100% = 4,11% < 5% (thoûa)
Keát luaän: tw1 = 117,5 oC vaø tw2 = 106,893 oC
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät:
= 795,53 (W/m2K)
Beà maët truyeàn nhieät:
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:
F = = 49,644 (m2)
Caáu taïo thieát bò:
Choïn soá oáng truyeàn nhieät: n = 127 (oáng). OÁng ñöôïc boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu.
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 3,555 (m) Þ choïn L = 4 (m)
Tra baûng V.II, trang 48, [6] Þ Soá oáng treân ñöôøng cheùo: b = 13 (oáng)
Tra baûng trang 21, [3] Þ Böôùc oáng: t = 48 (mm) = 0,048 (m)
AÙp duïng coâng thöùc (V.140), trang 49, [6]:
Þ Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò: D = t(b-1) + 4dn = 0,728 (m)
THIEÁT BÒ LAØM NGUOÄI SAÛN PHAÅM ÑAÙY :
Choïn thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng.
OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T:
Kích thöôùc oáng trong: 38 x 3
Kích thöôùc oáng ngoaøi: 57 x 3
Choïn:
Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo tV = 25oC vaø nhieät ñoä ra tR = 35oC.
Saûn phaåm ñaùy ñi trong oáng ngoaøi vôùi nhieät ñoä vaøo tWS = 100,6315oC vaø nhieät ñoä ra tWR = 40oC.
Suaát löôïng nöôùc laøm laïnh caàn duøng:
Caân baèng nhieät: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 40oC = 4,178 (kJ/kg.K)
Nhieät dung rieâng cuûa axit ôû 40oC = 2,1(kJ/kg.K)
Neân: hWR = (0,72. 4,178 + 0,28. 2,1). 40 = 143,8464 (kJ/kg)
Tra baûng 1.250, p312, ST I Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 25oC : hV = 104,75 (kJ/kg)
Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 35oC : hR = 146,65 (kJ/kg)
Löôïng nhieät trao ñoåi: Q = GW(hWS – hWR) = 31435,7 (kJ/h)
Suaát löôïng nöôùc caàn duøng: = 750,255 (kg/h)
Hieäu soá nhieät ñoä trung bình:
Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:
= 34,303 (K).
Heä soá truyeàn nhieät:
Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc:
,(W/m2.K)
Vôùi:
an : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nöôùc laïnh (W/m2.K).
aW : heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy (W/m2.K).
årt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu.
Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc trong oáng:
Kích thöôùc cuûa oáng trong:
Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m)
Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m)
Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m)
Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng nöôùc trong oáng: tf = ½ (tV + tR) = 30 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 995,7 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: nn = 8,05.10-7 (m2/s)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,617 (W/mK)
Chuaån soá Prandtl: Prn = 5,42
Vaän toác nöôùc ñi trong oáng:
= 0,26025 (m/s).
Chuaån soá Reynolds :
= 10345,3416 > 104 : cheá ñoä chaûy roái
AÙp duïng coâng thöùc (3.27), trang 110, [4] Þ coâng thöùc xaùc ñònh chuaån soá Nusselt:
Trong ñoù: e1 – heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa heä soá caáp nhieät theo tyû leä giöõa chieàu daøi L vaø ñöôøng kính d cuûa oáng.
Tra baûng 3.1, trang 110, [4] Þ choïn e1 = 1
Heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc trong oáng: an =
Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu:
, (W/m2).
Trong ñoù:
tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi saûn phaåm ñaùy (trong oáng trong), oC
tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi nöôùc laïnh (ngoaøi oáng trong), oC
Beà daøy thaønh oáng: dt = 0,003 (m)
Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ: lt = 16,3 (W/mK)
Nhieät trôû lôùp baån trong oáng: r1 = 1/5000 (m2.K/W)
Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m2.K/W)
Neân: årt = 5,565.10-4 (m2.K/W)
Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng:
Kích thöôùc cuûa oáng ngoaøi:
Ñöôøng kính ngoaøi: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m)
Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m)
Ñöôøng kính trong: Dtr = 0,051 (m)
Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng:
tW = ½ (tWS + tWR) = 70,31575 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 977,61 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 992,137 (kg/m3)
Neân: Þ r = 981,6345 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 3,9767.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 6,278.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgm = xWlgmN + (1 - xW)lgmA = 0,8955.lg(3,9767.10-4) + 0,1045.lg(6,278.10-4)
Þ m = 4,171.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,6682 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,1617 (W/mK)
Neân: l = lN. xW + lA.(1 - xW) – 0,72 .xW.(1 - xW)(lN - lA) = 0,45286 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4187,2526 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa axit: cA = 2263,22 (J/kgK)
Neân: c = cN + cA. (1 - ) = 3641,8616 (J/kgK)
Heä soá daõn nôû theå tích cuûa nöôùc : = 5,816.10(1/ñoä)
Heä soá daõn nôû theå tích cuûa axit : = 1,16.10(1/ñoä)
Neân := 0 8955. 5,816.10+ 0,1045. 1,16.10= 6,42.10(1/ñoä)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 3,3543
Vaän toác cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng:
= 0,042463 (m/s)
Ñöôøng kính töông ñöông: dtñ = Dtr – dn = 0,051 – 0,038 = 0,013 (m)
Chuaån soá Reynolds :
= 1299,165
Þ 10< Re <2300: cheá ñoä chaûy maøng
AÙp duïng coâng thöùc (V.45), trang 17, [6]: coâng thöùc xaùc ñònh chuaån soá Nusselt
Trong ñoù: e1 – heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa heä soá caáp nhieät theo tyû leä giöõa chieàu daøi L vaø ñöôøng kính d cuûa oáng.
Tra baûng 3.1, trang 110, [4] Þ choïn e1 = 1
Chuaån soá Grashof :
Gr = (coâng thöùc trang 305, [3])
Trong ñoù :
L = dtñ = 0,013 (m)
: heä soá daõn nôû theå tích , (1/ñoä)
: ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa löu chaát , (m2/s)
= 4,33.10(m2/s)
: cheânh leäch nhieät ñoä giöõa thaønh oáng vaø doøng saûn phaåm ñaùy
= , (oC)
Heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng: aW =
Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 43,5 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 6,145.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 8,615.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmW1 = xWlgmN + (1 - xW)lgmA = 0,8955.lg(6,145.10-4) + 0,1045.lg(8,615.10-4)
Þ mW1 = 6,366.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,6389 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,1672 (W/mK)
Neân: lW1 = lN.`xW + lA.(1 - xW) – 0,72 xW.(1 - xW)(lN - lA) = 0,4383 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4178 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2118,425 (J/kgK)
Neân: cW1 = cN + cA. (1 - ) = 3601,403 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 5,23078
Neân: NuW = 11,69963
Þ aW = 407,561 (W/m2K)
Þ qW = aW (tW – tW1) = 10929,057(W/m2)
Þ qt = qW = 10929,057 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 37,418 (oC)
Þ = 4,614676
Þ Nun = 73,63746
Þ an = 1419,822 (W/m2K)
Þ qn = an (tW2 – tf) = 10532,2396 (W/m2)
Kieåm tra sai soá:
e = 100% = 3,63% < 5% (thoûa)
Keát luaän: tw1 = 43,5oC vaø tw2 = 37,418oC
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät:
= 269,22 (W/m2K)
Beà maët truyeàn nhieät:
Löôïng nhieät trao ñoåi: Q = GW(hWS – hWR) = 31435,7 (kJ/h)
Suaát löôïng nöôùc caàn duøng: = 750,255 (kg/h)
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:
F = = 0,94554 (m2)
Caáu taïo thieát bò:
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 8,6 (m) Þ choïn L = 9 (m)
Kieåm tra: = 281,25 > 50 Þ el = 1: thoûa
Keát luaän: Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng vôùi chieàu daøi oáng truyeàn nhieät L = 9 (m), chia thaønh 3 daõy, moãi daõy 3m.
THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ SAÛN PHAÅM ÑÆNH :
Choïn thieát bò ngöng tuï voû – oáng loaïi TH, ñaët naèm ngang.
OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T, kích thöôùc oáng 38 x 3:
Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m)
Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m)
Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m)
Choïn:
Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng vôùi nhieät ñoä vaøo tV = 25oC vaø nhieät ñoä ra tR = 40oC.
Doøng hôi taïi ñænh ñi ngoaøi oáng vôùi nhieät ñoä ngöng tuï tngöng = 100,009 (oC)
Hieäu soá nhieät ñoä trung bình :
Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:
= 67,23(K).
Heä soá truyeàn nhieät:
Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc:
,(W/m2.K)
Vôùi:
an : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nöôùc laïnh (W/m2.K).
angöng : heä soá caáp nhieät cuûa doøng hôi ngöng tuï (W/m2.K).
årt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu.
Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc ñi trong oáng :
Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng nöôùc trong oáng: tf = ½ (tV + tR) = 32,5 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 994,85 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: nn = 7,64.10-7 (m2/s)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,6215 (W/mK)
Chuaån soá Prandtl: Prn = 5,16
Choïn vaän toác nöôùc ñi trong oáng:vn = 1 (m/s)
Þ Soá oáng: = 19,254
Tra baûng V.II, trang 48, [6] Þ choïn n = 37 (oáng)
Þ Vaän toác thöïc teá cuûa nöôùc trong oáng:
= 0,52 (m/s).
Chuaån soá Reynolds :
= 21796,127 > 104 : cheá ñoä chaûy roái
AÙp duïng coâng thöùc (3.27), trang 110, [4],coâng thöùc xaùc ñònh chuaån soá Nusselt:
Trong ñoù: e1 – heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa heä soá caáp nhieät theo tyû leä giöõa chieàu daøi L vaø ñöôøng kính d cuûa oáng.
Tra baûng 3.1, trang 110, [4] Þ choïn e1 = 1
Heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc ñi trong oáng trong: an =
Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu :
, (W/m2).
Trong ñoù:
tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ngöng tuï, oC
tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi nöôùc laïnh, oC
Beà daøy thaønh oáng: dt = 0,003 (m)
Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ: lt = 16,3 (W/mK)
Nhieät trôû lôùp baån trong oáng: r1 = 1/5000 (m2.K/W)
Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m2.K/W)
Neân: årt = 5,565.10-4 (m2.K/W)
Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ngöng tuï ngoaøi oáng :
Ñieàu kieän:
Ngöng tuï hôi baõo hoøa.
Khoâng chöùa khoâng khí khoâng ngöng.
Hôi ngöng tuï ôû maët ngoaøi oáng.
Maøng chaát ngöng tuï chaûy taàng.
OÁng naèm ngang.
AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]Þ Ñoái vôùi oáng ñôn chieác naèm ngang thì:
Tra baûng V.II, trang 48, [6] :
Vôùi soá oáng n = 37 thì soá oáng treân ñöôøng cheùo cuûa hình 6 caïnh laø: b = 7
Tra hình V.20, trang 30, [6] Þ heä soá phuï thuoäc vaøo caùch boá trí oáng vaø soá oáng trong moãi daõy thaúng ñöùng laø etb = 0,6 (vì xeáp xen keõ vaø soá oáng trong moãi daõy thaúng ñöùng laø 7)
Þ Heä soá caáp nhieät trung bình cuûa chuøm oáng: angöng = etba1 = 0,6a1
Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 91 (oC)
Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng chaát ngöng tuï: tm = ½ (tngöng + tW1) = 95,5045 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 961,457 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 963,17 (kg/m3)
Neân: Þ r = 961,4655 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 2,955.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 4,825.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgm = xDlgmN + (1 – xD)lgmA = 0,9985.lg(2,955.10-4) + 0,0015.lg(4,825.10-4)
Þ m = 2,957.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,6811 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,156124 (W/mK)
Neân: l = lN. xD + lA.(1 - xD) – 0,72 xD.(1 - xD)(lN - lA) = 0,6766 (W/mK)
Nhieät ngöng tuï cuûa doøng hôi: r = rD = 2271688,3 (J/kg)
Neân: a1 = 11487,63 (W/m2K)
Þ angöng = 6892,5776 (W/m2K)
Þ qngöng = angöng (tngöng – tW1) = 62095,23167 (W/m2)
Þ qt = qngöng = 62095,23167(W/m2)
(xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 56,444 (oC)
Þ Prw2 = 3,465
Þ Nun = 138,8677
Þ an = 2677,54355 (W/m2K)
Þ qn = an (tW2 – tf) = 64111,10274 (W/m2)
Kieåm tra sai soá:
e = 100% = 3,2464% < 5% (thoûa)
Keát luaän: tw1 = 91 oC vaø tw2 = 56,444 oC
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät:
= 930,18 (W/m2K)
Beà maët truyeàn nhieät:
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:
F = = 15,4827 (m2)
Caáu taïo thieát bò:
Soá oáng truyeàn nhieät: n = 37 (oáng). OÁng ñöôïc boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu.
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 3,8056 (m) Þ choïn L = 4 (m)
Soá oáng treân ñöôøng cheùo: b = 7 (oáng)
Tra baûng trang 21, [3] Þ Böôùc oáng: t = 48 (mm) = 0,048 (m)
AÙp duïng coâng thöùc (V.140), trang 49, [6]:
Þ Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò: D = t(b-1) + 4dn = 0,44 (m)
THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI DOØNG NHAÄP LIEÄU :
Choïn thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng.
OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T:
Kích thöôùc oáng trong: 38 x 3
Kích thöôùc oáng ngoaøi: 57 x 3
Choïn:
Doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo tV = tFV = 25 oC vaø nhieät ñoä ra tR = tFS = 100,1524 oC.
Hôi ngöng tuï ñi trong oáng ngoaøi coù aùp suaát 2,5at:
Nhieät hoùa hôi: = rn = 2189500 (J/kg)
Nhieät ñoä soâi: = tn = 126,25 (oC)
Hieäu soá nhieät ñoä trung bình :
Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:
= 55,4324 (K)
Heä soá truyeàn nhieät :
Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc:
,(W/m2.K)
Vôùi:
aF : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nhaäp lieäu trong oáng (W/m2.K).
an : heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát ngoaøi oáng (W/m2.K).
årt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu.
Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng nhaäp lieäu trong oáng:
Kích thöôùc cuûa oáng trong:
Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m)
Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m)
Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m)
Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng nhaäp lieäu trong oáng: tF = ½ (tV + tR) = 62,5762 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 981,809 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 1001,037 (kg/m3)
Neân: Þ rF = 983,32 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 4,5145.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 6,8197.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,9746.lg(4,5145.10-4) + 0,0254.lg(6,8197.10-4)
Þ mF = 4,562.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,66106 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,16305 (W/mK)
Neân: lF = lN.`xF + lA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(lN - lA) = 0,59483 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4183 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2221,04 (J/kgK)
Neân: cF = cN + cA. (1 - ) = 4026,043(J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 3,08774
Vaän toác cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng:
= 0,1756 (m/s)
Chuaån soá Reynolds :
= 12113,576 > 104 : cheá ñoä chaûy roái
AÙp duïng coâng thöùc (3.27), trang 110, [4] Þ coâng thöùc xaùc ñònh chuaån soá Nusselt:
Trong ñoù: e1 – heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa heä soá caáp nhieät theo tyû leä giöõa chieàu daøi L vaø ñöôøng kính d cuûa oáng.
Tra baûng 3.1, trang 110, [4] Þ choïn e1 = 1
Heä soá caáp nhieät cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng trong: aF =
Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu :
, (W/m2).
Trong ñoù:
tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ñoát, oC
tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi doøng nhaäp lieäu, oC
Beà daøy thaønh oáng: dt = 0,003 (m)
Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ: lt = 16,3 (W/mK)
Nhieät trôû lôùp caùu trong oáng: r1 = 1/5800 (m2.K/W)
Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m2.K/W)
Neân: årt = 5,289.10-4 (m2.K/W)
Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ngöng tuï ngoaøi oáng :
Kích thöôùc cuûa oáng ngoaøi:
Ñöôøng kính ngoaøi: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m)
Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m)
Ñöôøng kính trong: Dtr = 0,051 (m)
AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]:
Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 123,25 (oC)
Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï: tm = ½ (tn + tW1) = 124,75 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 939,1575 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mn = 2,28.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,686 (W/mK)
Neân: an = 15967,7555 (W/m2K)
Þ qn = an (tn – tW1) = 47903,2664 (W/m2)
Þ qt = qn = 47903,2664 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 97,914 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 2,88.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 4,7.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmW2 = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,9746.lg(2,88.10-4) + 0,0254.lg(4,7.10-4)
Þ mW2 = 2,916.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,6816 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,1555 (W/mK)
Neân: lW2 = lN.`xF + lA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(lN - lA) = 0,611633 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4218,33 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2418,11 (J/kgK)
Neân: cW2 = cN + cA. (1 - ) = 4074,3124 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 1,942455
Neân: NuF = 70,74614
Þ aF = 1315,03(W/m2K)
Þ qF = aF (tW2 - tF) = 46470,24 (W/m2)
Kieåm tra sai soá:
e = 100% = 2,9915% < 5% (thoûa)
Keát luaän: tw1 = 123,25 oC vaø tw2 = 97,914 oC
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät :
= 739,664 (W/m2K)
Beà maët truyeàn nhieät :
Caân baèng nhieät: Q = GF(hFS – hFV) = Gnrn
Neân: Q = GF(hFS – hFV) = 500.(408,326 – 100,135) = 154095,5 (kJ/h)
Löôïng hôi ñoát caàn duøng: = 70,3793 (kg/h)
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:
F = = 1,044 (m2)
Caáu taïo thieát bò :
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 9,495 (m) Þ choïn L = 12 (m)
Kieåm tra: = 375 > 50 Þ el = 1: thoûa
Keát luaän: Thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng vôùi chieàu daøi oáng truyeàn nhieät L = 12 (m), chia thaønh 4 daõy, moãi daõy 3m.
BOÀN CAO VÒ :
Toån thaát ñöôøng oáng daãn:
Choïn oáng daãn coù ñöôøng kính trong laø dtr = 80 (mm)
Tra baûng II.15, trang 381, [5]
Þ Ñoä nhaùm cuûa oáng: e = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (aên moøn ít)
Toån thaát ñöôøng oáng daãn:
(m)
Trong ñoù:
l1 : heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng.
l1 : chieàu daøi ñöôøng oáng daãn, choïn l1 = 30(m).
d1 : ñöôøng kính oáng daãn, d1 = dtr = 0,08(m).
åx1 : toång heä soá toån thaát cuïc boä.
vF : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn
Xaùc ñònh vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn :
Caùc tính chaát lyù hoïc cuûa doøng nhaäp lieäu ñöôïc tra ôû nhieät ñoä trung bình:
tF = = 62,5762 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 981,809 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 1001,037 (kg/m3)
Neân: Þ rF = 983,32 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 4,5145.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 6,8197.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA
= 0,9746.lg(4,5145.10-4) + 0,0254.lg(6,8197.10-4)
Þ mF = 4,562.10-4 (N.s/m2)
Vaän toác cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng:
= 0,0281 (m/s)
Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng :
Chuaån soá Reynolds :
= 4845,43 > 4000 : cheá ñoä chaûy roái
Chuaån soá Reynolds tôùi haïn: Regh = 6(d1/e)8/7 = 5648,5125
Vì 4000 < ReF < Regh Þ cheá ñoä chaûy roái öùng vôùi khu vöïc nhaün thuûy hoïc
AÙp duïng coâng thöùc (II.61), trang 378, [5]:
l1== 0,04
Xaùc ñònh toång heä soá toån thaát cuïc boä :
Choã uoán cong :
Tra baûng II.16, trang 382, [5]:
Choïn daïng oáng uoán cong 90o coù baùn kính R vôùi R/d = 2 thì xu1 (1 choã) = 0,15.
Ñöôøng oáng coù 6 choã uoán Þ xu1 = 0,15. 6 = 0,9
Van :
Tra baûng 9.5, trang 94, [1]:
Choïn van caàu vôùi ñoä môû hoaøn toaøn thì xvan (1 caùi) = 10.
Ñöôøng oáng coù 2 van caàu Þ xvan = 10. 2 = 20
Löu löôïng keá : xl1 = 0 (coi nhö khoâng ñaùng keå).
Vaøo thaùp : xthaùp = 1
Neân: åx1 = xu1 + xvan + xll = 21,9
Vaäy: = 1,485.10 (m)
Toån thaát ñöôøng oáng daãn trong thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu;
(m)
Trong ñoù:
l2 : heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng.
l2 : chieàu daøi ñöôøng oáng daãn, l2 = 12 (m).
d2 : ñöôøng kính oáng daãn, d2 = dtr = 0,032(m).
åx2 : toång heä soá toån thaát cuïc boä.
v2 : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn
Vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn :v2 = 0,1756 (m/s)
Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng :
Chuaån soá Reynolds : Re2 = 12113,576 > 4000: cheá ñoä chaûy roái
Ñoä nhaùm: e = 0,0002
Chuaån soá Reynolds giôùi haïn:
Regh = 6(d1/e)8/7 = 1982,191
Chuaån soá Reynolds khi baét ñaàu xuaát hieän vuøng nhaùm:
Ren = 220(d1/e)9/8 = 66383,120
Vì Regh < Re1 < Ren Þ cheá ñoä chaûy roái öùng vôùi khu vöïc quaù ñoä.
AÙp duïng coâng thöùc (II.64), trang 379, [5]:
l2 = = 0,0363
Xaùc ñònh toång heä soá toån thaát cuïc boä :
Chöõ U :
Tra baûng 9.5, trang 94, [1]: xU2 (1 choã) = 2,2
Ñöôøng oáng coù (4 – 1) = 3 chöõ U Þ xU2 = 2,2. 3 = 6,6
Ñoät thu :
Tra baûng II.16, trang 382, [5]:
Khi = 0,160 thì xñoät thu 2 (1choã) = 0,458
Coù 1 choã ñoät thu Þ xñoät thu 1 = 0,458
Ñoät môû :
Tra baûng II.16, trang 382, [5]:
Khi = 0,160 thì xñoät môû 2 (1choã) = 0,708
Coù 1 choã ñoät môû Þ xñoät môû 2 = 0,708
Neân: åx2 = xU2 + xñoât thu 2 + xñoät môû 2 = 7,766
Vaäy: = 0,19134 (m)
Chieàu cao boàn cao vò:
Choïn :
Maët caét (1-1) laø maët thoaùng chaát loûng trong boàn cao vò.
Maët caét (2-2) laø maët caét taïi vò trí nhaäp lieäu ôû thaùp.
Aùp duïng phöông trình Bernoulli cho (1-1) vaø (2-2):
z1 + + = z2 + + +åhf1-2
Û z1 = z2 + +åhf1-2
Trong ñoù:
z1: ñoä cao maët thoaùng (1-1) so vôùi maët ñaát, hay xem nhö laø chieàu cao boàn cao vò Hcv = z1.
z2: ñoä cao maët thoaùng (2-2) so vôùi maët ñaát, hay xem nhö laø chieàu cao töø maët ñaát ñeán vò trí nhaäp lieäu:
z2 = hchaân ñôõ + hñaùy + (nttC – 1)Dh + 0,5
= 0,24 + 0,2625 + (13 – 1).0,3 + 0,5 = 4,6025 (m)
P1 : aùp suaát taïi maët thoaùng (1-1), choïn P1 = 1 at = 9,81.104 (N/m2)
P2 : aùp suaát taïi maët thoaùng (2-2)
Xem DP = P2 – P1 = nttL .DPL = 34. 490,4024 = 16673,6816 (N/m2)
v1 : vaän toác taïi maët thoaùng (1-1), xem v1 = 0 (m/s).
v2 : vaän toác taïi vò trí nhaäp lieäu, v2 = vF = 0,0281 (m/s).
åhf1-2 : toång toån thaát trong oáng töø (1-1) ñeán (2-2):
åhf1-2 = h1 + h2 = 0,192825 (m)
Vaäy: Chieàu cao boàn cao vò:
Hcv = z2 + +åhf1-2
= 4,6025++ 0,192825
= 6,523858 (m)
Choïn Hcv = 10 (m).
BÔM :
Naêng suaát:
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu laø tF = 25oC.
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 996,9 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 1042,75 (kg/m3)
Neân: Þ rF = 1000,42 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 8,92.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 1,125.10-3 (N.s/m2)
Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,9746.lg(8,92.10-4) + 0,0254.lg(1,125.10-3)
Þ mF = 8,973.10-4 (N.s/m2)
Suaát löôïng theå tích cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng:
= 0,49979 (m3/h)
Vaäy: choïn bôm coù naêng suaát Qb = 0,5 (m3/h)
Coät aùp:
Choïn :
Maët caét (1-1) laø maët thoaùng chaát loûng trong boàn chöùa nguyeân lieäu.
Maët caét (2-2) laø maët thoaùng chaát loûng trong boàn cao vò.
AÙp duïng phöông trình Bernoulli cho (1-1) vaø (2-2):
z1 + + + Hb = z2 + + +åhf1-2
Trong ñoù:
z1: ñoä cao maët thoaùng (1-1) so vôùi maët ñaát, choïn z1 = 1m.
z2: ñoä cao maët thoaùng (2-2) so vôùi maët ñaát, z2 = Hcv = 10m.
P1 : aùp suaát taïi maët thoaùng (1-1), choïn P1 = 1 at.
P2 : aùp suaát taïi maët thoaùng (2-2), choïn P2 = 1 at.
v1,v2 : vaän toác taïi maët thoaùng (1-1) vaø(2-2), xem v1= v2 = 0(m/s).
åhf1-2 : toång toån thaát trong oáng töø (1-1) ñeán (2-2).
Hb : coät aùp cuûa bôm.
Tính toång trôû löïc trong oáng:
Choïn ñöôøng kính trong cuûa oáng huùt vaø oáng ñaåy baèng nhau: dtr = 50 (mm)
Tra baûng II.15, trang 381, [5]
Þ Ñoä nhaùm cuûa oáng: e = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (aên moøn ít)
Toång trôû löïc trong oáng huùt vaø oáng ñaåy
åhf1-2 =
Trong ñoù:
lh : chieàu daøi oáng huùt.
Chieàu cao huùt cuûa bôm:
Tra baûng II.34, trang 441, [5] Þ hh = 4,5 (m) Þ Choïn lh = 6 (m).
lñ : chieàu daøi oáng ñaåy, choïn lñ = 15 (m).
åxh : toång toån thaát cuïc boä trong oáng huùt.
åxñ : toång toån thaát cuïc boä trong oáng ñaåy.
l : heä soá ma saùt trong oáng huùt vaø oáng ñaåy.
vF : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng huùt vaø oáng ñaåy (m/s).
= 0,0707 (m/s)
Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong oáng huùt vaø oáng ñaåy :
Chuaån soá Reynolds :
= 3943,23
Vì 2320 < ReF < 4000 Þ cheá ñoä chaûy quaù ñoä.
AÙp duïng coâng thöùc (II.59), trang 378, [5]: l == 0,04
Xaùc ñònh toång toån thaát cuïc boä trong oáng huùt :
Choã uoán cong :
Tra baûng II.16, trang 382, [5]:
Choïn daïng oáng uoán cong 90o coù baùn kính R vôùi R/d = 2 thì xu1 (1 choã) = 0,15.
OÁng huùt coù 2 choã uoán Þ xu1 = 0,15. 2 = 0,3
Van :
Tra baûng 9.5, trang 94, [1]:
Choïn van caàu vôùi ñoä môû hoaøn toaøn thì xv1 (1 caùi) = 10.
OÁng huùt coù 1 van caàu Þ xv1 = 10
Neân: åxh = xu1 + xv1 = 10,3
Xaùc ñònh toång toån thaát cuïc boä trong oáng ñaåy :
Choã uoán cong :
Tra baûng II.16, trang 382, [5]:
Choïn daïng oáng uoán cong 90o coù baùn kính R vôùi R/d = 2 thì xu2 (1 choã) = 0,15.
OÁng ñaåy coù 4 choã uoán Þ xu2 = 0,15. 4 = 0,6
Van :
Tra baûng 9.5, trang 94, [1]:
Choïn van caàu vôùi ñoä môû hoaøn toaøn thì xv2 (1 caùi) = 10.
OÁng ñaåy coù 1 van caàu Þ xv2 = 10
Vaøo boàn cao vò : xcv = 1
Neân: åxñ = xu1 + xv1 + xcv = 11,6
Vaäy: åhf1-2 ==7,862.10 (m) 8 (mm)
Tính coät aùp cuûa bôm:
Hb = (z2 – z1) + åhf1-2 = (10 – 1) +7,862.10 = 9,007862 (m)
Coâng suaát:
Choïn hieäu suaát cuûa bôm: hb = 0,8.
Coâng suaát thöïc teá cuûa bôm: Nb =
= 15,348 (W) = 0,0206 (Hp).
Keát luaän: Ñeå ñaûm baûo thaùp hoaït ñoäng lieân tuïc ta choïn 2 bôm li taâm loaïi XM, coù:
Naêng suaát: Qb = 0,5 (m3/h)
Coät aùp: Hb = 9,007862 (m)
Coâng suaát: Nb = 0,0206 (Hp)
Chöông 7
TÍNH KINH TEÁ
Löôïng theùp X18H10T caàn duøng:
M1 = 47mmaâm + mthaân + 2mñaùy(naép) = 1438,374 (kg)
Löôïng theùp CT3 caàn duøng:
M2 = 16mbích noái thaân + 2.( mbích gheùp oáng nhaäp lieäu + mbích gheùp oáng hoaøn löu + mbích gheùp oáng daãn loûng vaøo noài ñun + mbích gheùp oáng daãn loûng ra khoûi noài ñun ) + 2. 2. mbích gheùp oáng hôùi + 4. mchaân ñôõ + 4. mtai treo + 4. mtaám loùt = 252,56876 (kg)
Soá buloâng caàn duøng:
n = 8. 24 + 4.2 + 4.4 = 216 (caùi)
Chieàu daøi oáng 38 x 3mm:
L1 = 127.4 + 9 + 4.37 + 12 = 677 (m)
Chieàu daøi oáng 57 x 3mm:
L2 = 9 + 12 = 21 (m)
Choïn toång chieàu daøi oáng hoaøn löu, oáng daãn loûng vaøo noài ñun, oáng daãn loûng ra khoûi noài ñun laø 30m.
Chieàu daøi oáng 32mm: 20 (m)
Chieàu daøi oáng 20mm: 10 (m)
L3 = 30 + 20 + 10 = 60 (m)
Chieàu daøi oáng 100mm: Choïn toång chieàu daøi oáng hôi ôû ñænh thaùp vaø oáng hôi ôû ñaùy thaùp laø L4 = 10m.
Chieàu daøi oáng 50mm: Choïn toång chieàu daøi oáng chaûy traøn vaø oáng xaû ñaùy töø boàn cao vò laø 20m.
L5 = 2. 6 + 8 + 20 = 40 (m)
Kính quan saùt: ñöôøng kính laø 180mm, daøy 20mm
S = . 0,182 = 0,025 (m2)
Choïn 2 kính quan saùt Þ S = 2. 0,025 = 0,051 (m2)
Bôm ly taâm: choïn 2 bôm ly taâm Þ Nb = 2. 0,0206 = 0,0412 (Hp)
Cuùt inox 38 x 3mm: n = (1 + 2).2 = 6 (caùi)
Cuùt inox 57 x 3mm: n = 6 (caùi)
Vaät lieäu
Soá löôïng
Ñôn giaù
Thaønh tieàn (ñ)
Theùp X18H10T
1438,374 (kg)
50000 (ñ/kg)
71918700
Theùp CT3
252,56876(kg)
10000 (ñ/kg)
2525687,6
Buloâng
216 (caùi)
5000 (ñ/caùi)
1080000
Vaät lieäu caùch nhieät
0,38973 (m3)
4000000 (ñ/m3)
1558920
OÁng daãn 38 x 3mm
677 (m)
50000 (ñ/m)
33850000
OÁng daãn 57 x 3mm
21 (m)
100000 (ñ/m)
2100000
OÁng daãn loûng ( L3)
60 (m)
100000 (ñ/m)
6000000
OÁng 100mm
10 (m)
100000 (ñ/m)
1000000
OÁng 50mm
(m)
100000 (ñ/m)
4000000
Kính quan saùt
0,051 (m2)
250000 (ñ/m2)
12723
Bôm ly taâm
0,0412 (Hp)
700000 (ñ/Hp)
28840
AÙp keá töï ñoäng
1 (caùi)
600000 (ñ/caùi)
600000
Nhieät keá ñieän trôû töï ghi
3 (caùi)
200000 (ñ/caùi)
600000
Löu löôïng keá (³ 50mm)
2 (caùi)
1500000 (ñ/caùi)
3000000
Van inox 50mm
5 (caùi)
150000 (ñ/caùi)
750000
Van inox 32mm
4 (caùi)
150000 (ñ/caùi)
600000
Van inox 20mm
2 (caùi)
150000 (ñ/caùi)
300000
Racco inox 50mm
5 (caùi)
150000 (ñ/caùi)
750000
Racco inox 32mm
1 (caùi)
150000 (ñ/caùi)
150000
Racco inox 20mm
1 (caùi)
150000 (ñ/caùi)
150000
Cuùt inox 38 x 3mm
6(caùi)
15000 (ñ/caùi)
90000
Cuùt inox 57 x 3mm
6 (caùi)
30000 (ñ/caùi)
180000
Cuùt inox 32mm,20mm
14 (caùi)
30000 (ñ/caùi)
420000
Cuùt inox 100mm
3 (caùi)
30000 (ñ/caùi)
90000
Cuùt inox 50mm
10 (caùi)
30000 (ñ/caùi)
300000
T inox 50
3 (caùi)
30000 (ñ/caùi)
90000
Toång chi phí vaät tö
132144870,6
Vaäy toång chi phí vaät tö laø 133 trieäu ñoàng.
Xem tieàn coâng cheá taïo baèng 200% tieàn vaät tö.
Vaäy: toång chi phí laø 400 trieäu ñoàng.
LÔØI KEÁT
Vôùi heä thoáng chöng caát Nöôùc – Axit axetic duøng thaùp maâm xuyeân loã nhö ñaõ thieát keá, ta thaáy beân caïnh nhöõng öu ñieåm cuõng coøn coù nhieàu nhöôïc ñieåm. Thieát bò coù öu ñieåm laø naêng suaát vaø hieäu suaát cao nhöng thieát bò coøn raát coàng keành, ñoøi hoûi phaûi coù söï vaän haønh vôùi ñoä chính xaùc cao. Beân caïnh ñoù, khi vaän haønh thieát bò naøy ta cuõng phaûi heát söùc chuù yù ñeán vaán ñeà an toaøn lao ñoäng ñeå traùnh moïi ruûi ro coù theå xaûy ra, gaây thieät haïi veà ngöôøi vaø cuûa.
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
Traàn Huøng Duõng – Nguyeãn Vaên Luïc – Hoaøng Minh Nam – Vuõ Baù Minh, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 1, Quyeån 2: Phaân rieâng baèng khí ñoäng, löïc ly taâm, bôm, quaït, maùy neùn. Tính heä thoáng ñöôøng oáng”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 1997, 203tr.
Voõ Vaên Bang – Vuõ Baù Minh, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 3: Truyeàn Khoái”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 2004, 388tr.
Phaïm Vaên Boân – Nguyeãn Ñình Thoï, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 5: Quaù trình vaø Thieát bò Truyeàn Nhieät”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 2002, 372tr.
Phaïm Vaên Boân – Vuõ Baù Minh – Hoaøng Minh Nam, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 10: Ví duï vaø Baøi taäp”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 468tr.
Taäp theå taùc giaû, “Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát – Taäp 1”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi, 1999, 626tr.
Taäp theå taùc giaû, “Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát – Taäp 2”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi, 1999, 447tr.
Hoà Leâ Vieân, “Thieát keá vaø Tính toaùn caùc thieát bò hoùa chaát”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 1978, 286tr.
Nguyeãn Minh Tuyeån, “Cô sôø Tính toaùn Maùy vaø Thieát bò Hoùa chaát – Thöïc phaåm”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 1984, 134tr.
Traàn Höõu Queá, “Veõ kyõ thuaät cô khí – Taäp 1”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc vaø Giaùo duïc chuyeân nghieäp, 1991, 160tr.
Phaïm Ñình Trò, “380 phöông thöùc ñieàu cheá vaø öùng duïng hoùa hoïc trong saûn xuaát vaø ñôøi soáng”, Nhaø xuaát baûn TpHCM, 1988, 144tr.
Nguyeãn Theá Ñaït, “Khoa hoïc kyõ thuaät baûo hoä lao ñoäng vaø moät soá vaán ñeà veà moâi tröôøng”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 2005, 283tr.
Theá Nghóa, “Kyõ thuaät an toaøn trong saûn xuaát vaø söû duïng hoùa chaát ”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät, 2000, 299tr.