MỤC LỤC
Chương 1: Tổng quan 2
I. Nhiệm vụ đồ án 2
II. Lựa chọn thiết bị 2
III. Quy trình công nghệ 3
Chương 2: Thiết bị cô đặc 7
I. Sơ lược về thiết bị cô đặc 7
II. Cân bằng vật chất năng lượng 7
III. Kích thước thiết bị 10
Chương 3: Thiết bị phụ 29
I. Thiết bị ngưng tụ baromet 29
II. Thiết bị gia nhiệt 34
III. Tính và chọn bơm 35
Chương 4: Kiểm soát và điều khiển quá trình 41
Tổng kết 45
Tài liệu tham khảo
CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN
I. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:
Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài
ã Năng suất nhập liệu: 3500 Kg/h
ã Nồng độ đầu: 8% khối lượng
ã Nồng độ cuối: 25% khối lượng
ã Aùp suất ngưng tụ: 0,3at
ã Aùp suất hơi đốt: 3at
II. LỰA CHỌN THIẾT BỊ:
1. Khái niệm:
Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch 2 hay nhiều cấu tử . Tuỳ theo tính chất của cấu tử khó bay hơi hay dễ bay hơi ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay bằng phương pháp làm lạnh kết tinh.
Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt. Trong phương pháp nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt (đun nóng), dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng của dung dịch (tức khi dung dịch sôi). Để cô đặc các dung dịch không chịu được nhiệt độ cao (như dung dịch đường) đòi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân bằng ở mặt thoáng thấp.
2. Sơ lược về nguyên liệu:
Nguyên liệu cho công đoạn cô đặc là nước mía đã được làm sạch, loại bỏ các tạp chất, tẩy màu, tẩy mùi. Sau công đoạn làm sạch, nước mía có pH khoảng 6,5 – 6,8 .
Thành phần chính của nước mía là đường saccharose một phần nhỏ là các đường đơn (glucose, fructose ) và một số các chất vô cơ, hữu cơ khác ( axit amin, HNO3, NH3, protein, .)
Do có hàm lượng đường cao, nước mía là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển nên trong quy trình sản xuất đường, nước mía phải được chứa đựng, vận chuyển, xử lý trong các thiết bị kín, liên tục.
Đường saccharose không bền nhiệt, ở nhiệt độ cao và pH axit, nó dễ bị biến đổi thành các đường đơn, các hợp chất có màu làm giảm hiệu suất thu hồi đường và giảm giá thành sản phẩm. Vì vậy trong quá trình sản xuất, người ta luôn tìm cách giảm nhiệt độ vẫn bảo và giảm thời gian dung dịch tiếp xúc với nhiệt độ cao.
3. Phân loại thiết bị cô đặc:
Thiết bị cô đặc được chia làm 3 nhóm:
- Nhóm 1: Dung dịch được đối lưu tự nhiên hay tuần hoàn tự nhiên. Thiết bị dạng này dùng để cô đặc các dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt.
- Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức hay tuần hoàn cưỡng bức. Thiết bị trong nhóm này được dùng cho các dung dịch khá sệt, độ nhớt cao, giảm đựơc sự bám cặn hay kết tinh từng phần trên bề mặt truyền nhiệt.
- Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, màng có thể chảy ngược lên hay xuôi xuống. Thiết bị nhóm này chỉ cho phép dung dịch chảy thành màng qua bề mặt truyền nhiệt một lần tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất một số thành phần của dung dịch.
Đối với mỗi nhóm thiết bị đều có thể thiết kế buồng đốt trong hay buồng đốt ngoài. Tuỳ theo điều kiện của dung dịch mà ta có thể sử dụng cô đặc ở điều kiện chân không, áp suất thường hay áp suất dư.
4. Lựa chọn thiết bị cô đặc:
Theo tính chất của nguyên liệu, cũng như ưu nhược điểm của các dạng thiết bị nói trên ta chọn loại thiết bị ống dài, thẳng đứng, màng chảy xuôi xuống có buồng đốt ngoài, sử dụng hai nồi xuôi chiều liên tục.
Ưu điểm của hệ thống:
Dùng thiết bị cô đặc kiểu màng chất lỏng, dung dịch vào và ra khỏi dàn ống một lần, không có tuần hoàn trở lại, nên thời gian dung dịch tiếp xúc trực tiếp với bề mặt truyền nhiệt ngắn, thích hợp với sản phẩm dễ bị biến tính vì nhiệt độ.
Dùng hệ thống 2 nồi xuôi chiều liên tục có thể sử dụng hợp lý lượng hơi bằng cách dùng hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt của nồi sau. Nhiệt độ của dung dịch và áp suất giảm dần từ nồi trước ra nối sau, do đó nhiệt độ của dung dịch ở nồi cuối cùng sẽ thấp.
Sử dụng buồng đốt ngoài nhằm giảm bớt chiều cao thiết bị, tách bọt triệt để do buồng đốt cách xa không gian hơi.
Nhược điểm:
Hệ cô đặc 2 nồi xuôi chiều loại ống dài không có lợi khi phải cô đặc dung dịch có độ nhớt cao và nồng độ cuối lớn, vì dung dịch khi lấy ra ở nhiệt độ thấp có độ nhớt lớn nên khó lấy ra.
Không thích hợp khi cô đặc dung dịch đến nồng độ cuối cao và dung dịch dễ kết tinh vì dung dịch sẽ dính trên đường ống gây tắc ống.
Với ống quá dài nên việc vệ sinh ống khó khăn và ống chịu sự dãn nở vì nhiệt nhiều.
49 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 2949 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Cô đặc mía đường 2 nồi liên tục xuôi chiều, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
rt
m2.ñoä/W
3,87.10-4
Phía hôi ñoát
Nhieät ñoä hôi
tD
oC
132,9
101,16
Nhieät ñoä vaùch
tv1
oC
129,2
97,75
Nhieät ñoä trung bình
oC
131,05
99,455
(27)
Aàn nhieät ngöng tuï
rD
kJ/kg
2171
2257,2
Tra baûng I.250-[3] theo tD
Khoái löôïng rieâng
ρD
kg/m3
933,9
958,8
Tra baûng I.249-[3] theo
Heä soá daãn nhieät
λD
W/m.ñoä
0,684
0,681
Ñoä nhôùt tuyeät ñoái
μD
10-4.Pa.s
2,16
2,18
Heä soá caáp nhieät
αD
W/m2.ñoä
7140,11
6949,79
(26)
Cöôøng ñoä doøng nhieät
qD
W/m2
26418,4
23698,8
(37)
Phía dung dòch
Suaát löôïng dung dòch
Gñ
Kg/h
3500
2310
Noàng ñoä trung bình
%
0,1006
0,1856
Nhieät ñoä soâi trung bình
oC
103,29
69,97
Phaân töû löôïng trung bình
19,79
21,61
(31)
Nhieät ñoä vaùch
tv2
oC
110,24
80,74
(43)
Nhieät ñoä trung bình
oC
106,77
75,35
(33)
Khoái löôïng rieâng
ρL
kg/m3
1040,1
1076,9
Tra baûng I.87-[3]
Heä soá daãn nhieät
λL
W/m.ñoä
0,560
0,543
(30)
Ñoä nhôùt tuyeät ñoái
μL
10-4.Pa.s
3,81
7,0
Baûng I.112-[3]
Nhieät dung rieâng
Cp
J/kg.ñoä
4018,09
3828,86
(32)
Chuaån soá Re
Re
1546,3
554,1
(36)
Chuaån soá Pr
Pr
2,73
4,94
(35)
Chuaån soá Nu
Nu
0,1616
0,1399
(29)
Kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng
θ
m
2,4.105
3,5.105
(34)
Heä soá caáp nhieät
αL
W/m2.ñoä
3789,34
2165,79
(26)
Cöôøng ñoä doøng nhieät
qL
W/m2
26324,6
23338,3
(38)
SS cöôøng ñoä doøng nhieät
Δq/q
%
0, 355
1,5
(44)
Kieåm tra ÑK
Ñaït
Ñaït
Heä soá truyeàn nhieät
K
W/m
748,92
650,18
(26)
Nhieät löôïng coù ích
Q
W
743641
684027
(23), (24)
Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích tính
Δthitính
oC
30,02
31,78
(45)
Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích choïn
Δthichoïn
oC
29,61
31,19
Baûng 3
So saùnh
%
1,37
1,86
(46)
Dieän tích beà maët truyeàn nhieät
F
m2
33,18
33.18
(47)
Soá oáng truyeàn nhieät
n
oáng
58,3
58,3
(48)
SS soá oáng truyeàn nhieät
%
4,43
4,43
Kieåm tra ÑK
Ñaït
Ñaït
Choïn thoâng soá chung cho caû 2 noài.
Ta choïn dö beà maët truyeàn nhieät 20%.
Soá oáng truyeàn nhieät laø: n = 91 oáng (laøm troøn theo baûng V.11-[4])
Chieàu cao oáng truyeàn nhieät laø : Hoâ= 5m
Chieàu cao thaân buoàng ñoát laáy baèng chieàu cao oáng truyeàn nhieät: Hñ = 5m
KÍCH THÖÔÙC BUOÀNG ÑOÁT VAØ BUOÀNG BOÁC:
Kích thöôùc buoàng ñoát:
Oáng ñöôïc boá trí treân væ oáng theo ñænh hình tam giaùc ñeàu, oáng ñöôïc laép vaøo maïng baèng phöông phaùp nong oáng, vôùi böôùc oáng t =1,4.dn
Ñöôøng kính voû buoàng ñoát: (CT 2.85,trang 58 – [1])
Dñ = t (m-1) + 4dn (51)
Soá oáng treân ñöôøng cheùo: (CT2.86-[1])
(52)
Kích thöôùc buoàng boác:
Nhieäm vuï chuû yeáu cuûa buoàng boác laø taùch hoãn hôïp loûng hôi thaønh nhöõng gioït loûng rôi xuoáng döôùi, coøn hôi ñi leân phía treân.
Ñöôøng kính buoàng boác tính töø ñieàu kieän phaân ly ñöôïc nhöõng gioït loûng coù ñöôøng kính töø 0,3 mm trôû leân.
Ta choïn ñöôøng kính buoàng boác theo daõy chuaån sao cho Db > Dñ.
Kieåm tra ñieàu kieän: vaän toác cuûa hôi thöù trong buoàng boác khoâng quaù 70 – 80% vaän toác laéng cuûa gioït loûng: (53)
Vaän toác cuûa hôi thöù trong buoàng boác:
(54)
Vaän toác laéng cuûa gioït loûng:
(55)
Vôùi: dL= 0,3 mm =0,0003 m.
Heä soá trôû löïc ñöôûc tính nhö sau:
Neáu 0,2 < Re < 500 thì (56)
Neáu 500 < Re < 150000 thì (57)
Chuaån soá Re: (58)
Chieàu cao khoâng gian hôi cuûa buoàng boác:
, m (59)
Theå tích khoâng gian hôi: (CT VI.32-[4])
,m3 (60)
Vôùi Utt: cöôøng ñoä boác hôi theå tích cho pheùp cuûa khoaûng khoâng gian hôi ( theå tích hôi nöôùc boác hôi treân moät ñôn vò theå tích cuûa khoâng gian hôi trong 1 ñôn vò thôøi gian).
Utt = f.Utt(1 at) , m3/m3.h (61)
Heä soá hieäu chænh f xaùc ñònh theo ñoà thò hình VI.3-[4]
Utt(1 at) = 1700 m3/m3.h (62)
Baûng 5: kích thöôùc thieát bò chính
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Ghi chuù
noài 1
noài 2
Toång soá oáng TN
n
oáng
91
Soá oáng treân ñöôøng cheùo
m
oáng
11
(52)
Ñöôøng kính oáng TN
dn
mm
38
Böôùc oáng
t
mm
53.2
t=1,4.dn
Chieàu cao buoàng ñoát
Hñ
m
5
Ñöôøng kính buoàng ñoát
Dñ
m
800
(51),ñaõ quy troøn theo chuaån
Ñöôøng kính buoàng boác
Db
m
1200
Choïn
Hôi thöù
Suaát löôïng
W
Kg/h
1190
1190
Baûng 1
Nhieät ñoä
tw
oC
102,16
68,7
Aùp suaát
Pw
at
1,12
0,3
Khoái löôïng rieâng
ρw
Kg/m3
0,6431
0,1883
Baûng I.250-[3]
Ñoä nhôùt tuîeât ñoái
μw
10-7. Pa.s
125
109
Baûng I.121-[3]
Vaän toác
vw
m/s
0,454
1,552
(54)
Chuaån soá Re
Re
7,01
8,04
(58)
Heä soá trôû löïc
ξ
5,752
5,297
(56), (57)
Dung dòch
Noàng ñoä cuoái
xc
0,1212
0,25
Baûng 1
Nhieät ñoä soâi
tsc
oC
103,345
70,1
Khoái löôïng rieâng
ρL
Kg/m3
1040,1
1076,9
Baûng I.87-[3]
Vaän toác laéng
vL
m/s
1,05
2,058
(55)
So saùnh vaän toác
%v
%
43,2
75,4
(53)
Kieåm tra ÑK %v <70%
Ñaït
Ñaït
Heä soá hieäu chænh
f
0,99
1,6
Cöôøng ñoä boác hôi theå tích cho pheùp
Utt
m3/m3.h
1683
2720
(61)
Theå tích khoâng gian hôi
Vb
m3
1,099
2,323
(60)
Chieàu cao khoâng gian hôi
Hb
m
0,97
2,054
(59)
Chieàu cao buoàng boác
Hb
m
2,5
Kích thöôùc cöûa nhaäp lieäu, thaùo lieäu, hôi ñoát, hôi thöù, thaùo nöôùc ngöng, noái buoàng ñoát vaø buoàng boác:
Ñöôøng kính oáng daãn vaø cöûa ra vaøo cuûa thieát bò ñöôïc xaùc ñònh töø phöông trình löu löôïng.
Choïn toác ñoä cuûa khí (hôi) hoaëc dung dòch ñi trong oáng daãn theo trang 74-[4], sau ñoù tính ñöôøng kính oáng theo coâng thöùc sau:
(63)
Laøm troøn ñöôøng kính oáng ñeán ñöôøng kính chuaån. Döïa vaøo ñöôøng kính vöøa choïn, tra baûng XIII.32 –[4] ta choïn kích thöôøc chieàu daøi ñoaïn oáng noái.
Baûng 6 : Kích thöôùc cöûa ra vaøo cuûa thieát bò
Ñaïi löôïng
Nhaäp lieäu
Hôi
ñoát
Nöôùc ngöng
Khí khoâng ngöng
Thaùo lieäu
Hôi thöù
OÁng noái buoàng ñoát vaø boác
Suaát löôïng (kg/h)
Noài 1
3500
1371.6
1371.6
2310
1190
Noài 2
2310
1213.2
1213.2
1120
1190
Vaän toác (m/s)
Noài 1
0.5
20
0.5
0.5
30
Noài 2
0.5
20
0.5
0.5
30
Khoái löôïng rieâng(kg/m3)
Noài 1
1040.1
1.618
932.28
1040.1
1.618
Noài 2
1079.9
0.622
957.54
1076.9
0.188
Ñöôøng kính (mm)
Noài 1
48.8
122.4
32.3
39.64
93.1
Noài 2
39
185.7
29.9
27.1
274.1
Ñöôøng kính quy troøn theo chuaån (mm)
50
200
40
25
50
300
300x200
Chieàu daøi (mm)
100
130
100
90
100
140
700
TÍNH CÔ KHÍ:
Kí hieäu caùc ñaïi löôïng:
Kí hieäu ñôn vò yù nghóa
S’ mm beà daøy toái thieåu
S mm beà daøy
Dt mm ñöôøng kính trong
Dn mm ñöôøng kính ngoaøi
l’ mm chieàu daøi tính toaùn
Ca mm heä soá boå sung do aên moøn hoaù hoïc
Cb mm heä soá boå sung do baøo moøn cô hoïc cuûa moâi tröôøng
Cc mm heä soá boå sung do sai leäch khi cheá taïo
Co mm heä soá boå sung ñeå quy troøn kích thöôùc
C mm heä soá boå sung beà daøy tính toaùn
heä soá beàn moái haøn
heä soá hieäu chænh
öùng suaát cho pheùp tieâu chuaån
öùng suaát cho pheùp
[P], [Pn] N/mm2 aùp suaát , aùp suaát ngoaøi cho pheùp
Pt,Pn aùp suaát , aùp suaát ngoaøi tính toaùn
nc heä soá an toaøn theo giôùi haïn chaûy
Et N/mm2 moâñun ñaøn hoài
giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu cheá taïo thieát bò
Z caùi soá bulong
hg mm chieàu cao phaàn gôø cuûa ñaùy vaø naép
Löïa choïn vaät lieäu vaø phöông phaùp gia coâng:
Thaân buoàng ñoát ñöôïc laøm baèng theùp CT3. Ñaùy vaø naép buoàng ñoát coù daïng hình elip (chòu löïc toát), laøm baèng theùp X18H10T. ñaùy vaø naép ñöôïc noái vôùi thaân baèng moái gheùp bích.
Thaân, ñaùy, naép buoàng boác laøm töø theùp X18H10T, naép coù daïng hình elip, ñaùy daïng noùn coù gôø vôùi goùc ñaùy 60o.
Caû thaân, ñaùy, naép buoàng ñoát vaø buoàng boác ñeàu ñöôïc boïc caùch nhieät.
Xaùc ñònh ñieàu kieän laøm vieäc:
Nhieät ñoä laøm vieäc tlv laø nhieät ñoä lôùn nhaát cuûa moâi tröôøng beân trong thieát bò
Nhieät ñoä tính toaùn: ttt = tlv+ 20oC (do thieát bò coù boïc caùch nhieät) (64)
Aùp suaát laøm vieäc laø aùp suaát cuûa moâi tröôøng trong thieát bò
Aùp suaát tính toaùn Ptt ñoái vôùi buoàng ñoát vaø buoàng boác
Neáu Plv>1 at thì : Ptt = Plv -1 , ( at ) (65)
Neáu Plv <1 at thì Ptt = Plv + 1 , (at) (66)
Baûng 7: Ñieàu kieän laøm vieäc cuûa thieát bò
Daïng chòu löïc
Nhieät ñoä laøm vieäc (oC)
Nhieät ñoä tính toaùn (oC)
Aùp suaát laøm vieäc (at)
Aùp suaát tính toaùn (at)
Noài 1
Buoàng ñoát
Thaân
Chòu aùp suaát trong
132,9
152,9
3
2
Ñaùy
Naép
Buoàng boác
Thaân
Chòu aùp suaát trong
103,27
123,27
1,12
0,12
Ñaùy
Naép
Noài 2
Buoàng ñoát
Thaân
Chòu aùp suaát trong
101,16
121,16
1,08
0,08
Ñaùy
Naép
Buoàng boác
Thaân
Chòu aùp suaát ngoaøi
70,1
90,1
0.3
1,7
Ñaùy
Naép
Tính beà daøy:
Ñoái vôùi buoàng ñoát ta tính beà daøy cuûa 2 noài roài choïn keát quaû lôùn nhaát laøm beà daøy chung cho caû 2 noài. Coøn ñoái vôùi buoàng boác, do noài 2 chòu aùp suaát ngoaøi neân luoân coù beà daøy lôùn hôn buoàng boác cuûa noài 1 chòu aùp suaát trong, do ñoù ta chæ caàn tính beà daøy buoàng boác noài 2 laøm beà daøy chung cho caû 2 noài.
-Thaân chòu aùp suaát trong:
Beà daøy toái thieåu theo ñieàu kieän beàn: (CT 5.1 , 5.3 trang 130-{[6])
Khi thì (67)
Khi thì (68)
Beà baøy thöïc: S = S’ + C (69)
Vôùi C = Ca + Cb + Co + Cc (70)
Ca = 1 mm
Cb = 0
Cc = 0
Co choïn theo kích thöôùc quy troøn cuûa theùp taám.
Choïn beà daøy thöïc cuûa thaân thieát bò theo chieàu daøy cuûa theùp taám (baûng XIII.9 trang 364-[4])
Kieåm tra ñoä beàn:
(71)
Neáu beà daøy thaân tính theo coâng thöùc maø cho keát quaû S< 2 mm thì choïn S theo ñöôøng kính trong Dt (baûng 5-1 trang 128– [6])
Thaân chòu aùp suaát ngoaøi:
Beà daøy toái thieåu cho thaân chòu aùpsuaát ngoaøi: (CT 5.14/133-[6])
(72)
Vôùi l’= lhai maët bích = Hb (73)
Et tra baûng 2.12/45-[6] theo ñieàu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo.
Choïn beà daøy thöïc theo coâng thöùc (69) vaø (70)
Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu aùp suaát ngoaøi:
Khi thoaû ÑK:
Thì
(74)
Khi thoaû ÑK:
Thì
(75)
Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu taùc duïng cuûa löïc neùn chieàu truïc:
Xaùc ñònh löïc neùn chieàu truïc:
, (N) (76)
Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân:
(77)
Vôùi (78)
kc tra baûng trang 140-[6],theo tæ soá
Xaùc ñònh öùng suaát neùn chieàu truïc:
(79)
Xaùc ñònh öùng suaát neùn chieàu truïc cho pheùp:
(80)
Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu taùc duïng ñoàng thôøi:
(81)
hay >1 nhöng khoâng quaù 5% so vôùi 1.
Baûng 8: Thoâng soá vaät lieäu cheá taïo
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Ghi chuù
noài 1
noài 2
Buoàng ñoát (theùp CT3)
Öùng suaát tieâu chuaån
N/mm2
131
135
Tra hình 1.1-[6]
Heä soá hieäu chænh
0,95
0,95
Choïn theo trang 26-[6]
Öùng suaát cho pheùp
N/mm2
124,45
128,25
Heä soá beàn moái haøn
0,95
0,95
baûng 17/24-[6]
HS boå sung do aên moøn hoaù hoïc
Ca
mm
1
1
Choïn theo trang 28-[6]
Buoàng boác (theùp X18H10T)
Öùng suaát tieâu chuaån
N/mm2
143
Tra hình 1.2-[6]
Moâñun ñaøn hoài
Et
N/mm2
20,5.104
Tra baûng 2.12-[6]
Heä soá an toaøn
nc
1,65
Tra baûng 1.6-[6]
Öùng suaát cho pheùp
N/mm2
135,85
Giôùi haïn chaûy
N/mm2
235,95
Baûng 8: Tính chieàu daøy thaân thieát bò
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Ghi chuù
noài 1
noài 2
Buoàng ñoát
Ñöôøng kính trong cuûa voû
Dt
mm
800
800
Chieàu cao thaân
Hñ
m
5
5
591
15229
Beà daøy toái thieåu
S'
mm
0,68
0,026
Beà daøy thöïc
S
mm
3
3
Aùp suaát cho pheùp
N/mm2
0,59
0,61
Aùp suaát tính toaùn
Pt
N/mm2
0,2
0,08
Kieåm tra ÑK
Thoaû
Thoaû
Buoàng boác
Ñöôøng kính trong voû
Db
mm
1200
1200
Chieàu cao thaân
Hb
m
2,5
2,5
Beà daøy toái thieåu
S'
mm
7,02
Beà daøy thöïc
S
mm
10
Aùp suaát ngoaøi cho pheùp
N/mm2
0,3
Aùp suaát ngoaøi tính toaùn
Pn
N/mm2
0,17
Kieåm tra ÑK
Thoaû
Löïc neùn chieàu truïc
Pct
N
198727,7
Heä soá
kc
0,066
Heä soá
Kc
0,066
Öùng suaát neùn chieàu truïc
N/mm2
5,81
Öùng suaát neùn chieàu truïc cho pheùp
N/mm2
101,475
ÑK
0,624 <1
Ñaùy vaø naép:
Ta choïn beà daøy cuûa ñaùy vaø naép baèng vôùi beà daøy cuûa thaân roài kieåm tra theo caùc coâng thöùc töông öùng.
Kieàm tra beàn cuûa ñaùy vaø naép elip chòu aùp suaát trong:
Ta choïn ñaùy vaø naép elip tieâu chuaån, do ñoù coâng thöùc tính beà daøy vaø kieåm tra ÑK beàn gioáng vôùi caùc coâng thöùc tính cuûa phaàn thaân chòu aùp suaát trong. Vì vaäy vôùi S thoaû cho thaân thì cuõng thoaû cho ñaùy vaø naép.
Kieåm tra ÑK oån ñònh cuûa naép elip chòu aùp suaát ngoaøi(buoàng boác):
Choïn S=S thaân buoàng boác.
Choïn naép elip tieâu chuaån. Baùn kính cong beân trong ôû ñænh ñaùy Rt = Dt .
Aùp suaát ngoaøi cho pheùp:
, N/mm2 (82)
Trong ñoù: (83)
x=0,7
Kieåm tra ÑK: neáu thì choïn ñuùng beà daøy, ngöôïc laïi taêng beà daøy leân.
Kieåm tra ÑK oån ñònh cuûa ñaùy noùn chòu aùp suaát ngoaøi:
Tính löïc tính toaùn P neùn ñaùy: (CT 6-26/178-[6]) (84)
Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp : ( CT 6-27/178-[6])
(85)
Xaùc ñònh aùp suaát ngoaøi cho pheùp [P] theo coâng thöùc
Vôùi l’laø chieàu cao phaàn noùn cuûa ñaùy l’ = h.
Kieåm tra ÑK oån ñònh: (86)
Neáu ñieàu kieän khoâng thoaû thì laáy taêng chieàu daøy leân.
Baûng 9: Kích thöôùc ñaùy vaø naép thieát bò
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Ghi chuù
buoàng ñoát
buoàng boác
ñaùy vaø naép elip
Vaät lieäu
Theùp X18H10T
Theùp X18H10T
Beà daøy
S
mm
4
10
Ñöôøng kính trong
Dt
mm
800
1200
Chieàu cao gôø
hg
mm
25
40
Chieàu cao
h
mm
200
300
Ñöôøng kính phoâi
D
mm
988
1490
Heä soá
β
1,96
Aùp suaát ngoaøi cho pheùp
N/mm2
1,04
Kieåm tra ÑK
Thoaû
Ñaùy noùn , goùc ñaùy 60o
Ñöôøng kính trong
Dt
mm
1200
Beà daøy
S
mm
10
Chieàu cao gôø
hg
mm
50
Chieàu cao
h
mm
1087
Baùn kính trieån khai
R1
mm
1037
Baùn kính trieån khai
r
mm
59
Ñöôøng kính loã thaùo
d
mm
50,4
Khoái löôïng
M
kg
27,775
Theå tích
V
m3
0,532
Beà maët trong
F
m2
2,608
Löïc neùn ñaùy
P
N
192265,5
Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp
[P]
N
2582224
Aùp suaát ngoaøi cho pheùp
[Pn]
N/mm2
Aùp suaát ngoaøi tính toaùn
Pn
N/mm2
0,17
ÑK
Thoaû
Caùc boä phaän phuï:
Bích vaø buloâng
Duøng bích lieàn (kieåu 1) ñeå noái thaân buoàng ñoát, buoàng boác vôùi ñaùy vaø naép.
Duøng bích töï do ñeå noái thieát bò vôùi caùc oáng daãn. Soá lieäu bích töï do tra baûng XIII.27 theo ñöôøng kính thieát bò vaø aùp suaát laøm vieäc cuûa thaân vaø XIII.28 –[4] theo ñöôøng kính oáng noái
Baûng 10 : Keát quaû tính bích vaø buloâng
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Ghi chuù
Noài 1
Noài 2
Bích vaø buloâng
Ñöôøng kính trong
Dt
mm
800
1200
Ñöôøng kính ngoaøi
D
mm
930
1400
Tra baûng XIII.27 –[4]
Ñöôøng kính ñöôøng troøn qua taâm buloâng
Db
mm
880
1340
Chieàu daøy
h
mm
22
45
Ñöôøng kính buloâng
db
mm
20
36
Soá buloâng
z
caùi
24
36
Ñeäm
Vaät lieäu
Paronit
Choïn
Chieàu daøy
mm
2
2
Ñöôøng kính trong
Dt
mm
813
1213
Ñöôøng kính ngoaøi
Dn
mm
828
1228
Væ oáng :
Choïn ñöôøng kính ngoaøi cuûa væ oáng baèng ñöôøng kính trong cuûa thaân TB
Choïn vaät lieäu laøm væ oáng laø theùp X18H10T, væ oáng loaïi troøn phaúng (kieåu 2 hình 8-8 trang 211-[6])
Chieàu daøy tính toaùn toái thieåu cuûa væ oáng ôû phía giöõa:
(87)
K : heä soá baèng 0,28 -0,36
jo - heä soá laøm yeáu væ oáng do khoan loã
(88)
Sd – toång ñöôøng kính caùc loã trong væ , mm
Kieåm tra öùng suaát uoán: (89)
Trong ñoù (90)
Baûng 11 : Keát quaû tính væ oáng vaø ñóa phaân phoái
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Væ oáng
Ñóa phaân phoái
Vaät lieäu
Theùp X18H10T
Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng
dn
mm
38
25
Aùp suaát laøm vieäc cuûa moâi tröôøng trong TB
P
at
3
0,3
Öùng suaát cho pheùp khi uoán
N/mm2
138
138
Toång soá ñöôøng kính caùc loã trong væ
Σd
mm
418
275
Ñöôøng kính trong cuûa thaân TB
Dt
mm
800
800
Heä soá laøm yeáu væ oáng
0,478
0,656
Chieàu daøy toái thieåu ôû phía giöõa
h’
mm
16,39
16,9
Chieàu daøy thöïc ôû phía giöõa
h
mm
18
18
Kieåm tra ñieàu kieän uoán
Thoaû
Thoaû
Tai treo
Baûng 12 : Khoái löôïng thieát bò chính
Boä phaän
Vaät lieäu
Khoái löôïng
Soá löôïng
Thaân chính
CT3
296
1
Thaân phuï
X18H10T
59,6
1
Naép/ ñaùy
X18H10T
24,4
2
Bích
CT3
67,4
3
Væ oáng
X18H10T
71,5
2
OÁng truyeàn nhieät
X18H10T
15
91
Khoái löôïng dung dòch
1125,9
Buoàng boác
Thaân
X18H10T
744,6
1
Ñaùy
X18H10T
213
1
Naép
X18H10T
138
1
Bích
CT3
311,9
2
Khoái löôïng dung dòch
1533,6
Baûng 13 : Keát quaû tính tai treo:
Ñaïi löôïng
Buoàng ñoát
Buoàng boác
Toång khoái löôïng (kg)
3240,5
3253
Toång taûi troïng (N)
31789,3
31911.9
Soá tai treo
4
4
Taûi troïng leân 1 tai treo
7947,3
7978
Choïn tai treo chung coù taûi troïng 104 N (tra baûng XIII.36-[4])
Trong phaàn tính thieát bò chính naøy ta boû qua phaàn tính taêng cöùng cho caùc loã vaø phaàn tính caùc chi tieát buø daõn nôû cho thaân thieát bò.
Buoàng ñoát vaø buoàng boác ñeàu ñöôïc boïc caùch nhieät vôùi beà daøy lôùp caùch nhieät ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: (91)
Trong ñoù heä soá caáp nhieät αn töø beà maët ngoaøi cuûa lôùp caùch nhieät ñeán khoâng kh:
,W/m2.ñoä (92)
Tính beà daøy lôùp caùch nhieät cho noài 1, coøn lôùp caùch nhieät cho noài sau laáy nhö noài 1.
Vôùi tT1: nhieät ñoä lôùp caùch nhieät tieáp giaùp beà maët thieát bò. Vì trôû löïc nhieät töôøng raát nhoû so vôùi trôû löïc nhieät cuûa lôùp caùch nhieät cho neân tT1 coù theå laáy baèng nhieät ñoä cuûa hôi ñoát. tT1=132,9oC
tT2: nhieät ñoä beà maët lôùp caùch nhieät veà phía khoâng khí, choïn tT2 = 40oC.
Tkk: nhieät ñoä khoâng khí trung bình naêm tKK = 27,2oC
: heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät.
Choïn vaät lieäu caùch nhieät laø taám polystirol. = 0,047 W/m.ñoä
ñoä m
Choïn beà daøy caùch nhieät theo taám tieâu chuaån, do ñoù ta choïn taám polystirol cô baûn laø 0,05m.
CHÖÔNG 3
THIEÁT BÒ PHUÏ
THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ BAROMET
Thieát bò ngöng tuï baromet laø thieát bò ngöng tuï kieåu tröïc tieáp. Ñöôïc söû duïng khi hôi ñi ra laø nöôùc hoaëc chaát loûng khoâng caàn söû duïng.
Hôi thöù seõ ñöôïc daãn vaøo ñi töø döôùi leân, nöôùc laøm laïnh ñi töø treân xuoáng, hôùi thöù seõ ngöng tuï thaønh nöôùc vaø cuøng chaûy xuoáng döôùi, ra ngoaøi. Khí khoâng ngöng seõ tieáp tuïc ñi töø döôùi leân vaø ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi.
Baromet ñaët cao hôn maët ñaát ( chieàu cao baromet phuï thuoäc vaøo aùp suaát ngöng tuï). Aùp suaát ngöng tuï caøng thaáp, chieàu cao caøng lôùn. Aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò laø aùp suaát chaân khoâng, do ñoù noù phaûi ñöôïc laép ñaët ôû moät ñoä cao caàn thieát ñeå nöôùc ngöng coù theå töï chaûy ra ngoaøi khí quyeån maø khoâng caàn duøng bôm.
Öu ñieåm:
Hieäu suaát truyeàn nhieät tröïc tieáp raát cao, oån ñònh aùp suaát toát.
Keát caáu thieát bò ñôn giaûn, hoaït ñoäng oån ñònh.
Ít toán naêng löôïng
Trong thieát bò ngöng tuï baromet, hôi thöù ngöng tuï chuyeån töø hôi sang loûng, laøm giaûm theå tích, daãn ñeán aùp suaát giaûm. Do ñoù coù cheânh leäch aùp suaát giöõa buoàng boác vaø thieát bò ngöng tuï, neân hôi töï ñoäng ñi qua maø khoâng caàn duøng bôm hay quaït, khoâng toán chi phí naêng löôïng.
Kí hieäu caùc ñaïi löôïng
Kí hieäu Ñôn vò yù nghóa
G kg/h Löu löôïng
i Kj/kg entanpi
t 0C nhieät ñoä
c Kj/kg.ñoä nhieät dung rieâng
v m/s vaän toác doøng löu chaát
“ h” kyù hieäu öùng vôùi doøng hôi thöù
“t” kyù hieäu öùng vôùi doøng nöôùc laøm nguoäi
“v” kyù hieäu öùng vôùi doøng vaøo
“r” kyù hieäu öùng vôùi doøng ra
“kk” kyù hieäu öùng vôùi doøng khí khoâng ngöng
Dt m ñöôøng kính trong thieát bò
b mm Chieàu roäng taám ngaên
hg mm Chieàu cao gôø taám ngaên
z caùi soá taám ngaên
de mm Ñöôøng kính loã
fe m2 Toång dieän tích loã treân taám ngaên
ftb m2 Dieän tích tieát dieän ngang thieát bò
t mm Böôùc loã
E Möùc ñoä ñun noùng
Htb mm chieàu cao thieát bò
Hb m Chieàu cao oáng Baromet
dt m Ñöôøng kính oáng baromet
Heä soá ma saùt
Chieàu daøy taám ngaên
Heä soá trôû löïc cuïc boä
Caân baèng vaät chaát naêng löôïng:
Doøng hôi thöù töø noài coâ ñaëc 2:
Löu löôïng: W=1190 kg/h = 0,33 kg/s
Aùp suaát : Pw2 = 0,2 at
Nhieät ñoä: tw2 = 68,7 oC
Do toån thaát aùp suaát treân ñöôøng oáng daãn hôi thöù, doøng hôi thöù vaøo thieát bò ngöng tuï coù nhieät ñoä vaø aùp suaát thaáp hôn.
Nhieät ñoä doøng hôi vaøo thieát bò ngöng tuï: thv = tw2 – Δ’” = tw2 – 1 = 67,7 oC
Choïn: nhieät ñoä cuûa nöôùc laøm nguoäi: t1 = 30 oC
Nhieät ñoä cuûa doøng nöôùc ngöng ra khoûi thieát bò: t2 = 50 oC
Khí khoâng ngöng ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Thöôøng thöôøng trong hôi thöù coù laãn khoâng khí vaø caùc khí khoâng ngöng khaùc. Coù theå xem raèng trong 1 kg nöôùc ôû ñieàu kieän tieâu chuaån (0 oC, 1 at) coù cöùa khoaûng 2% theå tích (töùc 25.10-6 kg) khoâng khí coù khoái löôïng rieâng 1,25 kg/m3
Tính trung bình cöù ngöng tuï 1 kg hôi nöôùc thì bò khoâng khí beân ngoaøi loït theâm vaøo heä thoáng laø 0,01 kg
Löôïng khoâng khí vaø khí khoâng ngöng ñöôïc huùt ra khoûi thieát bò ngöng tuï:
, kg/s (93)
Theå tích khí khoâng ngöng: (CT VI.49/84-[4])
(94)
vôùi Ph laø aùp suaát rieâng phaàn cuûa hôi nöôùc trong hoãn hôïp vaø ñöôïc laáy baèng aùp suaát hôi baõo hoaø ôû nhieät ñoä khoâng khí tkk
nhieät ñoä cuûa khoâng khí laáy baèng nhieät ñoä ra cuûa nöôùc laøm nguoäi tkk = t2
löôïng nöôùc laïnh caàn thieát ñeå ngöng tuï: (CT VI.51/84-[4])
, kg/s (95)
Baûng 14 : keát quaû caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng ñoái vôùi thieát bò ngöng tuï
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Ghi chuù
Hôi vaøo
Suaát löôïng
W2
Kg/s
0,33
Nhieät ñoä
th
oC
67,7
Aùp suaát
P
at
0,3
Entanpi
i”2
kJ/kg
2624
Khoái löôïng rieâng
ρh
Kg/m3
0,188
Vaän toác
ωh
m/s
25
Nöôùc laøm nguoäi
Nhieät ñoä ñaàu
t1
oC
30
Nhieät ñoä cuoái
t2
oC
50
Nhieät dung rieâng
c
4,18
Suaát löôïng
Gn
Kg/s
9,53
Aùp suaát rieâng phaàn hôi nöôùc
Ph
at
0,1258
Khoái löôïng rieâng
ρ
Kg/m3
Vaän toác
m/s
Khí khoâng ngöng
Suaát löôïng
Gkk
Kg/s
3,55.10-3
Theå tích
Vkk
m3
0,0189
Nhieät ñoä
tkk
oC
50
Doøng nöôùc ra
Suaát löôïng
G
Kg/s
9,856
Nhieät ñoä
t2
oC
50
Khoái löôïng rieâng
ρ
Kg/m3
988
Ñoä nhôùt
μ
Pa.s
0,549.10-3
Vaän toác
ω
m/s
0,5
Kích thöôùc cuûa thieát bò:
Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò tính töø ñieàu kieän vaän toác hôi cho pheùp sao cho khoâng keùo theo caùc gioït nöôùc nhoû. Toác ñoä hôi phuï thuoäc vaøo caùch phaân phoái nöôùc trong thieát bò, töùc laø theo ñoä lôùn cuûa caùc tia nöôùc. Khi tính toaùn choïn ωh = 25 m/s.
Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò ngöng tuï: (CT VI.52/84-[4])
, (m) (96)
Kích thöôùc taám ngaên: taám ngaên coù daïng hình vieân phaân ñeå ñaûm baûo laøm vieäc toát.
Chieàu roäng cuûa taám ngaên: (CT VI.53/85-[4])
, (mm) (97)
Treân taám ngaên coù ñuïc nhieàu loã nhoû, choïn ñöôøng kính loã nhoû laø 2 mm, chieàu daøy taám ngaên laø δ = 4 mm
Chieàu cao gôø taám ngaên: hg = 40 mm
Toång dieän tích beà maët cuûa caùc loã trong toaøn boä maët caét ngang cuûa thieát bò ngöng tuï, nghóa laø treân moät caëp taám ngaên: (CT VI.54-[4])
m2 (98)
Vôùi toác ñoä cuûa tia nöôùc coù theå laáy ωc = 0,62 m/s
Caùc loã treân taám ngaên xeáp theo hình luïc giaùc ñeàu, vôùi böôøc loã:
,mm (99)
Vôùi ftb laø dieän tích tieát dieän cuûa thieát bò ngöng tuï: , m2 (100)
Möùc ñoä ñun noùng nöôùc: (CT VI.56/85-[4])
(101)
Döïa vaøo möùc ñoä ñun noùng ta xaùc ñònh soá ngaên n vaø khoaûng caùch trung bình giöõa caùc ngaên. (baûng VI.7/86-[4]). Thöïc teá khi hôi ñi trong thieát bò ngöng tuï töø döôùi leân thì theå tích cuûa noù seõ giaûm daàn, do ñoù khoaûng caùch hôïp lyù nhaát giöõa caùc ngaên cuõng neân giaûm daàn theo höôùng töø döôùi leân khoaûng chöøng 50 mm cho moãi ngaên.
Döïa vaøo ñöôøng kính trong cuûa thieát bò ngöng tuï, ta choïn chieàu daøy cuûa thaønh thieát bò vaø khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng ñeán naép cuûa thieát bò, khoaûng caùch töø ngaên döôùi cuøng ñeán ñayù thieát bò, khoaûng caùch giöõa caùc ngaên (baûng VI.8/88-[4])
Chieàu cao thieát bò ngöng tuï : , mm (102)
Kích thöôùc oáng baromet:
Ñöôøng kính trong cuûa oáng baromet:
, m (103)
Vôùi ω laø vaän toác cuûa hoãn hôïp nöôùc vaø chaát loûng ñaõ ngöng chaûy trong oáng baromet, choïn ω = 0,5 m/s
Chieàu cao cuûa oáng baromet: ; m (104)
Chieàu cao coät nöôùc trong oáng baromet caân baèng vôùi hieäu soá giöõa aùp suaát khí quyeån vaø aùp suaát trong thieát bò ngöng tuï: , m (105)
Chieàu cao coät nöôùc trong oáng baromet caàn ñeå khaéc phuïc toaøn boä trôû löïc khi nöôùc chaûy trong oáng: , m (106)
, m (107)
Vôùi heä soá trôû löïc do ma saùt khi nöôùc chaûy trong oáng phuï thuoäc vaøo chuaån soá Re
Chuaån soá Re: (108)
Heä soá ma saùt: ñoái vôùi tröôøng hôïp chaûy taàng: (109)
Ñoái vôùi tröôøng hôïp chaûy roái trong oáng nhaùm: (110)
Baûng 15: Keát quaû tính thieát bò ngöng tuï
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Ghi chuù
Thieát bò ngöng tuï vaø thieát bò thu hoài
Ñöôøng kính trong TBNT (tính)
Dt
mm
366
Ñöôøng kính trong TBNT (thöïc)
Dt
mm
500
Chieàu daøy cuûa thaønh TB
S
mm
5
Khoaûng caùch giöõa taâm TBNT vaø TB thu hoài
K
mm
675
Ñöôøng kính TB thu hoài
D
mm
400
Chieàu cao TB thu hoài
Ht
mm
1440
Ñöôøng kính caùc cöûa ra vaø vaøo
Hôi vaøo
d1
mm
300
Nöôùc vaøo
d2
mm
100
Hoãn hôïp khí vaø hôi ra
d3
mm
80
Noái vôùi oáng baromet
d4
mm
125
Hoãn hôïp khí vaø hôi vaøo TB thu hoài
d5
mm
80
Hoãn hôïp khí vaø hôi ra khoûi TB thu hoài
d6
mm
50
Noái töø TB thu hoài ñeán oáng baromet
d7
mm
50
Oáng thoâng khí
d8
mm
25
Taám ngaên
Chieàu roäng
b
mm
300
Chieàu daøy
δ
mm
4
Chieàu cao gôø
hg
mm
40
Ñöôøng kính loã
de
mm
2
Toång dieän tích loã
f
m2
Dieän tích tieát dieän thieát bò
ftb
m2
Böôùc loã
t
mm
Möùc ñoä ñun noùng
E
0,53
Soá ngaên
z
Caùi
4
Khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng ñeán naép thieát bò
a0
mm
1300
Khoaûng caùch giöõa caùc ngaên
a1
mm
220
a2
mm
260
a3
mm
320
Khoaûng caùch töø ngaên cuoái cuøng ñeán ñaùy thieát bò
a4
mm
1200
Chieàu cao TBNT
H
mm
3300
oáng baromet
Ñöôøng kính trong
d
mm
25
Ñoä nhaùm
Δ
mm
0,5
Chuaån soá Re
Re
22495
Heä soá trôû löïc do ma saùt
λ
0,051
Chieàu cao coät nöôùc
h1
m
7
h2
m
0,13
Chieàu cao oáng baromet
Hb
m
7,63
THIEÁT BÒ GIA NHIEÄT
Kí hieäu caùc ñaïi löôïng
Kí hieäu ñôn vò YÙ nghóa
G kg/h suaát löôïng dung dòch mía ñöôøng
rh kJ/kg aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi nöôùc baõo hoøa.
t 0C Nhieät ñoä dung dòch mía ñöôøng
C KJ/kg.ñoä nhieät dung rieâng cuûa dung dòch mía ñöôøng
“h“ Kyù hieäu doøng hôi ñoát
“ñ’ Kyù hieäu öùng vôùi doøng vaøo
“c“ kyù hieäu öùng vôùi doøng ra
ñoä aåm hôi baõo hoaø
Vai troø cuûa thieát bò gia nhieät laø ñun noùng dung dòch mía ñöôøng töø nhieät ñoä ñaàu ñeán nhieät ñoä soâi cuûa noài coâ ñaëc. Taùc nhaân gia nhieät laø doøng hôi nöôùc baõo hoøa.
Caùc thoâng soá cuûa dung dòch mía ñöôøng:
Suaát löôïng: 3500 kg/h
Noàng ñoä : 8%
Nhieät ñoä ñaàu : 30 0C
Nhieät ñoä cuoái: 103 0C
Caùc thoâng soá cuûa doøng hôi nöôùc baõo hoøa:
Aùp suaát : 3 at
Ñoä aåm : 5%
Nöôùc ngöng ôû traïng thaùi loûng soâi.
Phöông trình caân baèng naêng löôïng:
Gh.rh. (1- =G.( Cc.tc -Cñtñ) + Qtt (111)
Giaû söû: Qtt = 0.05Ghrh (1-
Phöông trình thaønh :
0.9 Ghrh = G(Cc.tc -Cñtñ) (112)
Löôïng hôi ñoát caàn thieát:
(113)
Baûng 16: Keát quûa tính caân baèng naêng löôïng cuûa thieát bò gia nhieät :
Ñaïi löôïng
Kyù hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Ghi chuù
Dung dòch mía ñöôøng
Noàng ñoä
x
0.08
Suaát löôïng
G
Kg/h
3500
Nhieät ñoä doøng vaøo
tñ
0C
30
Nhieät dung rieâng doøng vaøo
Cñ
J/kg.ñoä
4007
Nhieät ñoä doøng ra
tc
0C
103
Nhieät dung rieâng doøng ra
Cc
J/kg.ñoä
4051
Hôi ñoát
Aùp suaát
P
at
3
Nhieät ñoâ
th
0C
132.9
Aàn nhieät ngöng tu
rhv
Kj/kg
2171
Suaát löôïng
Gh
Kg/h
532
TÍNH VAØ CHOÏN BÔM
Kyù hieäu caùc ñaïi löôïng:
Kyù hieäu Ñôn vò YÙ nghóa
G kg/s löu löôïng
Q m3/s naêng suaát bôm
N KW coâng suaát bôm
Hb m coät aùp bôm
kg/m3 khoái löôïng rieâng cuûa doøng löu chaát
hieäu suaát bôm
Bôm chaát loûng:
Theo phöông trình Becnulli:
(114)
Choïn ñöôøng kính oáng huùt baèng ñöôøng kính oánh ñaåy, neân vaän toác trung bình treân ñöôøng oáng huùt vaø ñöôøng oáng ñaåy baèng nhau ( v1 = v2 = v )
(m/s) (115)
Toån thaát ñöôøng oáng: (116)
Coâng suaát bôm:
(117)
Löu löôïng cuûa bôm:
Q= (118)
Baûng 17: Keát quaû tính bôm
Ñaïi löôïng
Kyù hieäu
Ñôn vò
Bôm nhaäp lieäu
Bôm thaùo lieäu
Ghi chuù
Noài I
Noài II
Ñöôøng kính oáng
dt
m
0,05
0,05
0,05
Choïn
Chieàu daøi oáng
l
m
15
15
15
Suaát löôïng
G
Kg/s
0,972
0,642
0,311
Löu löôïng bôm
Q
10-4m3/s
9,3
6,2
2,9
Vaän toác dung dòch
V
m/s
0,474
0,316
0,148
Chieàu cao hình hoïc
Z2-Z1
m
10
8
2
Aùp suaát
P1
105N/m2
1
1,12
0,3
P2
105N/m2
1,12
0,3
1
Trôû löïc cuïc boä
Cöûa vaøo
0.5
0.5
0.5
Cöûa ra
1
1
1
Van thaúng (2 caùi )
0.79
0.79
0.79
Co 90 0(4 caùi)
1.1
1.1
1.1
Toång trôû löïc
7.5
7.5
7.5
Chuaån soá Re
Re
64699
43133
11384
Heä soá masaùt
0,039
0, 04
0,043
Ñoä nhaùm
mm
0,5
0,5
0,5
Coät aùp bôm
H
mH2O
11,4
0,10
9,08
Hieäu suaát
0.75
0.75
0.75
Coâng suaât bôm
N
W
144,2
0,84
35,8
TÍNH HEÄ THOÁNG CHAÂN KHOÂNG
Nhö vaäy aùp suaát chaân khoâng caàn duy trì laø: P1 = 0,3 at = 0,3.105 Pa
Theå tích khí khoâng ngöng caàn huùt: S1 = 0,0189 m3/s.
Chieàu cao töø mieäng ra cuûa thieát bò thu hoài ñeán maët ñaát laø H’ 11 m.
Ta ñaët bôm chaân khoâng ôû maët ñaát, do ñoù ta choïn toång chieàu daøi caùc ñoaïn oáng daãn töø thieát bò thu hoài ñeán bôm chaân khoâng laø 11 m.
Choïn bôm chaân khoâng:
Choïn loaïi bôm chaân khoâng tröôùc heát phuï thuoäc vaøo loaïi vaø löu löôïng khí caàn huùt cuõng nhö vuøng aùp suaát laøm vieäc.
Ta thaáy khí caàn huùt coù theå xem nhö khoâng khí, aùp suaát laøm vieäc laø 0,3 at = 228 tor , neân ta coù theå choïn bôm chaân khoâng voøng nöôùc. Do ñoù ta khoâng caàn phaûi laøm khoâ khí tröôùc khi huùt veà bôm chaân khoâng.
Toác ñoä khí caàn huùt laø 0,0189 m3/s = 1,134 m3/ph. Döïa vaøo baûng 6.2 trang 176-[1], ta choïn loaïi bôm PMK-2 coù caùc thoâng soá nhö sau:
Toác ñoä huùt ôû 0oC vaø 760 mmHg : 3,6 m3/ph
Aùp suaát giôùi haïn: 76 mmHg
Löu löôïng nöôùc: 1200 l/h
Coâng suaát ñoäng cô: 10 KW
Khoái löôïng bôm: 414 kg
Kích thöôùc: 0,7x0,42
Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa bôm voøng nöôùc:
Bôm voøng nöôùc laø loaïi bôm ñaåy, taïo chaân khoâng baèng caùch loâi cuoán khí ra khoûi theå tích, döïa treân nguyeân taéc chuyeån ñoäng cô hoïc ñeå huùt khí. Coù moät ñoäng cô laøm cho roâto chuyeån ñoäng, taïo theå tích thay ñoåi ñeå huùt vaø neùn khí. Quaù trình huùt vaø neùn khí ñöôïc thöïc hieän döïa treân nguyeân taéc môû roäng vaø thu heïp theå tích laøm vieäc cuûa caùc khoang bôm. Khi roâto quay leäch taâm vôùi thaân bôm hình truï, do löïc ly taâm nöôùc vaêng ra taïo thaønh voøng nöôùc bít kín caùc khoaûng bôm giöõa caùc caùnh gaït. Vì caùnh gaït quay leäch taâm vôùi thaân bôm neân ñoä ngaäp saâu cuûa caùnh gaït taïi caùc vò trí khaùc nhau trong voøng nöùôc cuõng khaùc nhau. Khoang bôm giôùi haïn giöõa 2 caùnh gaït vaø voøng nöôùc coù theå tích thay ñoåi tuyø theo vò trí. Taïi vò trí theå tích khoang bôm taêng leân ñöôïc noái vôùi cöûa huùt, coøn phaàn cuoái cuûa voøng quay hôi theå tích bò thu heïp ñöôïc noái vôùi cöûa ñaåy. Do ñoù bôm raát thuaän lôïi ñeå huùt caùc loaïi khí coù hôi nöôùc.
Choïn heä thoáng oáng daãn khí
Ta choïn heä thoáng oáng daãn töø thieát bò ngöng tuï ñeán bôm nhö sau:
Baûng 18: Kích thöôùc caùc loaïi oáng daãn
Loaïi oáng
Ñöôøng kính (mm)
Chieàu daøi (m)
Loaïi oáng
OÁng noái 1 töø cöûa ra cuûa thieát bò thu hoài ñeán co 90o
50
l1= 0,15
l2= 0,05
OÁng ngaén
OÁng daãn 2
50
9,5
OÁng daøi
OÁng huùt cuûa bôm 3
34
1,5
OÁng daøi
Co 4 vaøo mieäng huùt cuûa bôm
34
l1= 0,034
l2= 0,034
OÁng ngaén
Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa caùc oáng daãn vaø trôû löïc cuûa toaøn heä thoáng:
Khí khoâng ngöng ra khoûi thieát bò ngöng tuï coù nhieät ñoä laø 50oC, nhöng ta coù theå boû qua aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø trong caùc coâng thöùc ta tính gaàn ñuùng ôû 20oC.
Xaùc ñònh cheá ñoä chaûy trong oáng daãn 1:
Xem khí khoâng ngöng laø khoâng khí, ta tính gaàn ñuùng ôû nhieät ñoä T = 293K
Neân cheá ñoä chaûy laø chaûy nhôùt.
cheá ñoä chaûy nhôùt - doøng.
Löu löôïng khí caàn huùt trong oáng daãn laø : Q = S1.P1 = 0,0189.0,3.105 = 567 Pa.m3/s
Coi löu löôïng Q laø khoâng ñoåi trong toaøn boä heä thoáng oáng.
Xaùc ñònh aùp suaát taïi ñaàu vaøo cuûa oáng daãn 2:
Töø phöông trình:
Chieàu daøi töông ñöông cuûa oáng daãn 1:
Suy ra P2 =29961,5 Pa
Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa oáng 1: m3/s
Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa oáng 2:
Q = L2.(P2 – P3)
Suy ra P3 = 29940 Pa
L2 =26,37 m3/s
Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa oáng 3:
Q = L3.(P3 – P4)
Suy ra P4 = 29924,4 Pa
L3 = 36,346 m3/s
Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa oáng noái vaøo bôm 4:
Chieàu daøi töông ñöông cuûa co 4:
Pa
m3/s
Ñoä daãn khí cuûa toaøn boä heä thoáng:
m3/s
Xaùc ñònh toác ñoä huùt khí cuûa bôm:
m3/s
Xaùc ñònh vaän toác huùt khí thöïc cuûa toaøn boä heä thoáng:
m3/s
Xaùc ñònh thôøi gian huùt khí vaø aùp suaát tôùi haïn cuûa heä thoáng:
Theå tích heä thoáng thieát bò caàn huùt V = V1 + V2
V1: theå tích cuûa thieát bò ngöng tuï
V2: theå tích cuûa thieát bò phaân ly
Baûng 19: Tính theå tích caùc thieát bò:
Ñaïi löôïng
Ñôn vò
Thieát bò ngöng tuï
Thieát bò thu hoài
Ñöôøng kính
mm
500
400
Chieàu cao phaàn thaân truï
m
3,3
1,44
Theå tích phaàn thaân truï
m3
0,648
0,181
Theå tích naép elip
m3
0,0214
0,0115
Theå tích ñaùy noùn
m3
0,042
0,023
Toång theå tích thieát bò
m3
0,711
0,216
V = 0,711 + 0,216 = 0,927 m3
Söï thay ñoåi traïng thaùi khí trong theå tích V chính laø do 1 löôïng khí bò bôm huùt ñi
pdV/dt = Qb = p.St vaø 1 löôïng khí boå sung vaøo pdVbs/dt = Qbs
do ñoù ta coù:
vôùi
Vaäy toác ñoä thay ñoåi aùp suaát seõ laø
ñeå xaùc ñònh thôøi gian huùt khí cuûa heä thoáng thieát bò coù theå tích V = 0,927 m3 vôùi vaän toác huùt khí cuûa heä thoáng St = 0,01893 m3/s töø aùp suaát khí quyeån ñeán aùp suaát p= 0,3at=228 mmHg ta söû duïng ñoà thò hình 6.32 –[1]
Coi löôïng khí roø laø khoâng ñaùng keå nhö vaäy löôïng khí boå sung seõ baèng löôïng khí khoâng ngöng thoaùt ra töø thieát bò ngöng tuï vaø vaän toác huùt khí: S = 0,0189 m3/s =68,04 m3/h. töø ñoù ta xaùc ñònh ñöôïc thôøi gian t = 25 ph. Vaäy thôøi gian khôûi ñoäng ban ñaàu raát laâu (25 ph)
Xaùc ñònh aùp suaát tôùi haïn cuûa bôm ( laø aùp suaát nhoû nhaát do bôm taïo ñöôïc taïi mieäng huùt cuûa bôm). Aùp suaát trong heä thoáng thieát bò ñaït aùp suaát tôùi haïn khi , coù nghóa laø vôùi aùp suaát ñoù thì löu löôïng khí boå sung baèng löu löôïng khí huùt ñi vaø bôm vaãn laøm vieäc nhöng aùp suaát trong heä thoáng khoâng theå haï thaáp ñöôïc nöõa. Khi ñoù:
Pa
CHÖÔNG 4:
KIEÅM SOAÙT VAØ ÑIEÀU KHIEÅN QUAÙ TRÌNH
Muïc tieâu ñieàu khieån quaù trình coâ ñaëc laø saûn phaåm thu ñöôïc phaûi ñaït noàng ñoä, naêng suaát theo yeâu caàu ñoàng thôøi, phaûi ñaûm baûo ñöôïc caân baèng vaät chaát vaø nhieät löôïng.
Ñeå ñaït ñöôïc muïc tieâu treân ta phaûi khaûo saùt toaøn boä heä thoáng coâ ñaëc, xaùc ñònh caùc thoâng soá caàn kieåm tra vaø ñieàu chænh, xaùc ñònh caùc yeáu toá nhieãu cuõng nhö löïa choïn caùc ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh, caùc taùc ñoäng ñieàu chænh, löïa choïn caùc thieát bò ñieàu khieån vaø kieåm tra.
CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG LEÂN QUAÙ TRÌNH COÂ ÑAËC:
ñöôïc chia laøm 3 nhoùm sau:
Taùc ñoäng nhieãu cho pheùp oån ñònh :
Löu löôïng, nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu:Gñ, tñ
Aùp suaát cuûa hôi ñoát :Pñ.
Ñaây laø caùc yeáu toá ta coù theå kieåm soaùt ñöôïc chuùng, coù theå oån ñònh ñöôïc chuùng.
Ñoái vôùi doøng nhaäp lieäu caùc thoâng soá cô baûn löu löôïng, noàng ñoä, nhieät ñoä seõ coù aûnh höôûng ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm, cuõng nhö aûnh höôûng ñeán dieãn bieán cuûa quaù trình coâ ñaëc.
Aûnh höôûng cuûa löu löôïng doøng nhaäp lieäu:
Neáu löu löôïng ñuùng nhö ñaõ tính laø 3500 kg/h vaø caùc yeáu toá khaùc ñeàu oån ñònh thì quaù trình coâ ñaëc xaûy ra ñuùng nhö ta döï ñoaùn, chaát löôïng doøng thaønh phaåm ñöôïc baûo ñaûm nhöng neáu:
Nhoû hôn 3500 kg/h (trong khoaûng cho pheùp): quaù trình coâ ñaëc xaûy ra nhanh, coù theå khoâng ñuû dung dòch cho quaù trình caáp nhieät cuûa hôi ñoát , ñieàu naøy coù theå aûnh höôûng söï soâi trong noài, hôi boác leân nhieàu, aûnh höôûng ñeán ñoä chaân khoâng, aûnh höôûng ñeán chaát löôïng saûn phaåm. Trong tröôøng hôïp xaáu nhaát töùc laø khi löu löôïng quaù ít coù theå gaây chaùy oáng truyeàn nhieät, chaùy saûn phaåm, keát quaû laø quaù trình coâ ñaëc seõ khoâng dieãn ra nhö mong muoán.
Lôùn hôn 3500 kg/h (trong khoaûng cho pheùp) : luùc naøy löôïng nhieät do hôi ñoát cung caáp seõ khoâng ñuû ñeå laøm bay hôi dung moâi, noàng ñoä doøng thaønh phaåm khoâng ñaït, vì ôû ñaây dung dòch chæ chaûy qua daøn oáng 1 laàn khoâng coù tuaàn hoaøn trôû laïi neân neáu löu löôïng nhieàu hôn khi ta tính toaùn thì löôïng nhieät do hôi ñoát cung caáp khoâng ñuû ñeå ñöa dung dòch ñeán noàng ñoä mong muoán. Tröôøng hôïp xaáu nhaát laø khi löu löôïng quaù lôùn seõ gaây ngaäp trong caùc oáng truyeàn nhieät, giaûm khoaûng khoâng gian boác hôi, aûnh höôûng ñeán quaù trình boác hôi, quaù trình coâ ñaëc khoâng dieãn ra ñöôïc.
AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu:
Quaù trình coâ ñaëc chuû yeáu laø döïa vaøo ñaëc tính soâi cuûa dung dòch hay laø döïa vaøo ñaëc tính nhieät ñoä. Do ñoù yeáu toá nhieät ñoä laø coù aûnh höôûng nhieàu ñeán quaù trình coâ ñaëc. Theo tính toaùn nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu khi vaøo thaùp laø 103oC thì söï soâi seõ xaûy ra . Maëc duø ñaõ coù gia nhieät ban ñaàu cho doøng nhaäp lieäu, nhöng thieát bò gia nhieät cuõng laø moät ñoái töôïng coâng ngheä, cuõng bò aûnh höôûng caùc yeáu toá beân ngoaøi, cuï theå ôû ñaây laø nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu taïi boàn chöùa. Do khoâng xeùt ñeán thieát bò gia nhieät cho neân ta xem nhö chæ xeùt nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu sau khi ra khoûi thieát bò gia nhieät:
Neáu thaáp hôn 103oC: dung dòch seõ khoâng soâi khi vaøo noài, ta laïi phaûi toán nhieät cuûa hôi ñoát, nhöng do ñaëc ñieåm cuûa thieát bò laø dung dòch chæ chaûy qua 1 laàn töø treân xuoáng khi ñi heát chieàu cao cuûa oáng truyeàn nhieät, aûnh höôûng ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm (noàng ñoä thaáp hôn)
Neàu nhieät ñoä cao hôn: neáu cao hôn trong khoaûng cho pheùp thì khoâng aûnh höôûng nhieàu ñeán quaù trình coâ ñaëc.
Ñoái vôùi hôi ñoát vì söû duïng hôi nöôùc baûo hoøa ñeå caáp nhieät cho neân thoâng soá aùp suaát laø coù aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán hieäu quaû truyeàn nhieät , löu löôïng hôi ñoát cuõng coù aûnh höôûng nhöng khoâng nhieàu.
AÛnh höôûng cuûa aùp suaát :
Neáu aùp suaát thaáp töùc nhieät ñoä hôi ñoát thaáp seõ coù aûnh höôûng lôùn ñeán hieäu suaát truyeàn nhieät, khoâng ñuû nhieät löôïng ñeå cung caáp cho dung dòch soâi, noàng ñoä dung dòch khoâng ñaït, cho duø ta coù taêng löu löôïng hôi ñoát leân cuõng khoâng theå ñaùp öùng ñuû cho quaù trình truyeàn nhieät vì ñoäng löïc cuûa quaù trình truyeàn nhieät laø do cheânh leäch nhieät ñoä cuûa hai doøng “noùng” vaø “laïnh”.
Neáu aùp suaát cao: neáu cao ôû möùc cho pheùp thì khoâng aûnh höôûng nhieàu nhöng neáu quaù cao seõ aûnh höôûng ñeán thieát bò, do taïo aùp löïc cao beà daøy buoàng ñoát seõ khoâng ñaùp öùng ñöôïc tính beàn töø ñoù daãn ñeán hö hoûng thieát bò, nghieâm troïng coù theå gaây noå. Do ñoù khi söû duïng hôi ñoát ngöôøi ta thöôøng phaûi kieåm tra aùp löïc ñeå traùnh gaây tai naïn cheát ngöôøi.
AÛnh höôûng cuûa löu löôïng hôi ñoát:
Yeáu toá naøy khoâng aûnh höôûng nhieàu.Neáu löu löôïng thaáp seõ khoâng ñuû hôi caáp nhieät cho dung dòch, Neáu löu löôïng cao thì khoâng aûnh höôûng nhieàu nhöng nhö vaäy seõ gaây toån thaát nhieät, cuõng coù theå laøm taêng aùp löïc cho buoàng ñoát.
Taùc ñoäng nhieåu kieåm soaùt ñöôïc nhöng khoâng theå oån ñònh:
Aûnh höôûng cuûa noàng ñoä doøng nhaäp lieäu:
Noàng ñoä doøng nhaäp lieäu ban ñaàu laø 8 %kl khi tính toaùn ta ñaõ cho laø noàng ñoä naøy oån ñònh do ñoù khi vaøo trong noài söï soâi seõ xaûy ra nhöng neáu:
Noàng ñoä nhoû hôn 8% kl: söï soâi vaãn dieãn ra (trong khoaûng cho pheùp), nhöng neáu quaù nhoû thì noàng ñoä saûn phaåm seõ khoâng ñaït yeâu caàu.
Noàng ñoä lôùn hôn 8%kl: doøng nhaäp lieäu vaøo noài khoâng soâi ñöôïc, phaûi toán theâm moät löôïng nhieät ñeå naâng nhieät ñoä doøng leân khi ñoù quaù trình coâ ñaëc môùi dieãn ra. Ñieàu naøy seõ gaây toån thaát nhieät cuûa hôi ñoát, vaø seõ laøm taêng noàng ñoä cuûa doøng saûn phaåm
Taùc ñoäng nhieåu khoâng kieåm soaùt ñöôïc:
Caùc thoâng soá naøy ta khoâng theå kieåm soaùt ñöôïc, khi tính toaùn ta chæ döïa theo kinh nghieäm, caùc coâng thöùc thöïc nghieäm ñeå tính toaùn do ñoù khoâng theå chính xaùc ñöôïc, khoâng theå traùnh khoûi sai soá lôùn.Ta coù theå xeùt ñeán hai thoâng soá coù aûnh höôûng nhieàu ñeán quaù trình coâ ñaëc:
Nhieät toån thaát: Qtt
Heä soá truyeàn nhieät: K
Xeùt thoâng soá nhieät toån thaát Qtt:
Khi tính ta cho nhieät toån thaát ra moâi tröôøng laø 5 % löôïng nhieät do hôi ñoát cung caáp tuy nhieân ñaây chæ laø con soá thöïc nghieäm khoâng theå tính ñöôïc do ñoù ñeå kieåm soaùt noù laø raát khoù vaø chuùng ta khoâng theå ñieàu chænh ñöôïc, chæ coù theå giaûm ñeán möùc thaáp nhaát (caùch nhieät).
Xeùt heä soá truyeàn nhieät K:
Khi tính toaùn ta döïa theo coâng thöùc thöïc nghieäm , caùc thoâng soá rcaùu laïi laø töø thöïc nghieäm do ñoù khoâng theå chính xaùc ñöôïc. Theo thôøi gian lôùp caùu taêng leân seõ aûnh höôûng ñeán heä soá K vaø seõ aûnh höôûng ñeán hieäu suaát truyeàn nhieät cuûa hôi ñoát , aûnh höôûng ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm. Thoâng soá naøy ta khoâng theå kieåm soaùt, ñieàu chænh ñöôïc.
ÑAÏI LÖÔÏNG CAÀN ÑIEÀU CHÆNH:
Coù nhieàu ñaïi löôïng ñaëc tröng cho muïc ñích ñieàu khieån, ta khoâng theå naøo ñaùp öùng heát caùc ñaïi löôïng ñoù cho neân phaûi tìm caùc thoâng soá, ñaïi löôïng naøo cuûa quaù trình coâ ñaëc coù yù nghóa quan troïng aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán muïc ñích ñieàu khieån, vaø tìm caùch ñieàu chænh chuùng. Ta goïi caùc ñaïi löôïng naøy laø ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh.Vaø ñeå ñaït muïc tieâu ñieàu khieån cuûa quaù trình coâ ñaëc ta coù theå xeùt caùc ñaïi löôïng sau:
Noàng ñoä saûn phaåm:xc
Aùp suaát trong noài: P
Löu löôïng nhaäp lieäu
Möùc dung dòch trong töøng noài
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu vaøo noài coâ ñaëc: tñ
Xeùt noàng ñoä saûn phaåm :
Noàng ñoä saûn phaåm chính laø noàng ñoä maø ta muoán dung dòch phaûi ñaït sau quaù trình coâ ñaëc, vaø ta cuõng mong muoán noàng ñoä naøy oån ñònh trong suoát quaù trình, neáu coù söï xaùo troän noàng ñoä naøy thì chaát löôïng saûn phaåm seõ khoâng ñaït yeâu caàu cho caùc coâng ñoaïn sau.
Xeùt aùp suaát trong noài :
Quaù trình coâ ñaëc tieán haønh vôùi aùp suaát noài cuoái cuøng laø aùp suaát chaân khoâng, muïc ñích laø ñeå giaûm nhieät ñoä boác hôi traùnh aûnh höôûng chaát löôïng saûn phaåm . Do dung dòch ñöôøng khoâng chòu aûnh höôûng nhieàu töø thoâng soá nhieät ñoä cho neân muïc ñích naøy laø quan troïng. Duø coù tieán haønh trong ñieàu kieän naøo thì aùp suaát trong noài cuõng phaûi ñöôïc oån ñònh vì noù coù aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä boác hôi, aûnh höôûng ñeán khaû naêng taùch dung moâi cuûa dung dòch.
Neáu aùp suaát quaù thaáp ( chaân khoâng cao ), ñieåm soâi caøng thaáp , aùp suaát hôi caøng lôùn, dung dòch ñöôøng soâi caøng maïnh. Nhöng neáu ñoä chaân khoâng cao hôn nöõa, ñoä nhôùt lôùn aûnh höôûng ñeán ñoái löuvaø truyeàn nhieät.
Neáu aùp suaát quaù cao ( chaân khoâng thaáp ) thì khaû naêng boác hôi cuûa dung moâi seõ giaûm, aûnh höôûng ñeán noàng ñoä saûn phaåm
Do ñoù ta phaûi oån ñònh thoâng soá naøy vì noù coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán quaù trình taùch dung moâi .
Xeùt nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu:
Nhö ñaõ phaân tích ôû treân, nhieät ñoä caùc doøng ñeàu coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán quaù trình coâ ñaëc do ñoù nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu phaûi ñöôïc kieåm soaùt.
TAÙC ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH:
Löu löôïng saûn phaàm
Suaát löôïng hôi ñoát
Suaát löôïng thaùo lieäu ôû moãi noài.
Löu löôïng nöôùc laøm nguoäi ôû thieát bò ngöng tuï
CAÙC THOÂNG SOÁ CAÀN KIEÅM TRA:
Aùp suaát trong caùc noài trung gian: Pi
Löu löôïng nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: Gñ, tñ
Aùp suaát trong noài nhö ñaõ phaân tích laø thoâng soá raát quan troïng vaø noù luoân bieán ñoåi trong moät khoaûng heïp do ñoù ta coù theå theo doõi kieåm tra noù, hieån thò thoâng soá taïi choã hay trong baøn ñieàu khieån.
Löu löôïng, nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: cuõng nhö aùp suaát trong noài, ñaây laø caùc thoâng soá ta coù theo doõi hieån thò ra.
HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN:
Caùc thoâng soá coâng ngheä cuûa quaù trình ñöôïc oån ñònh baèng heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng, ñeå ñôn giaûn ta duøng heä thoáng moät voøng.
STT
Thoâng soá caàn oån ñònh
Taùc ñoäng ñieàu chænh
1
Noàng ñoä saûn phaåm xc
Löu löôïng hôi ñoát cho noài 1
2
Möùc dung dòch trong caùc noài
Suaát löôïng thaùo lieäu ôû moãi noài
3
Aùp suaát hôi thöù noài cuoái
Löu löôïng nöôùc laïnh vaøo TBNT
4
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu tñ
Löu löôïng hôi ñoát cho thieát bò gia nhieät
Duïng cuï ño vaø ñieàu khieån:
Ño aùp suaát baèng aùp keá bieán daïng loaïi hoäp xeáp kieåu xiphoâng vì ñaây laø loaïi aùp keá coù caáu truùc ñôn giaûn vaø tin caäy, kích thöôùc nhoû, deã ñoïc, chính xaùc cao vaø coù khoaûng ño cao, ñöôïc söû duïng nhieàu ñeå ño vaø ghi laïi aùp suaát vaø chaân khoâng.
Ño noàng ñoä saûn phaåm ta khoâng duøng cô caáu thöû maãu maø xaùc ñònh söï cheânh leäch tín hieäu nhieät ñoä hôi thöù vaø tín hieäu nhieät ñoä doøng saûn phaåm sau ñoù qua cô caáu tính toaùn suy ra noàng ñoä saûn phaåm. Cô sôû cuûa phöông phaùp naøy laø so noàng ñoä saûn phaåm coù quan heä ñôn trò vôùi cheânh leäch nhieät ñoä treân. Do ñoù caûm bieán ño löôøng chính laø caûm bieán ño löôøng nhieät ñoä.
Ta choïn duïng cuï do nhieät ñoä laø caëp nhieät ñieän vì ôû ñaây caàn ñoä chính xaùc cao
TOÅNG KEÁT
THOÂNG SOÁ COÂNG NGHEÄ
Heä thoáng coâ ñaëc
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Giaù trò
Noài 1
Noài 2
Dung dòch vaøo
Suaát löôïng
Gñ
kg/h
3500
2310
Nhieät ñoä
tñ
oC
103,345
70,1
Noàng ñoä
xñ
%
8
12
Dung dòch ra
Suaát löôïng
Gc
kg/h
2310
1120
Nhieät ñoä
tc
oC
103,345
70,1
Noàng ñoä
xc
%
12
25
Hôi thöù
Suaát löôïng
W
kg/h
1190
1190
Aùp suaát
Pw
at
1,12
0,3
Nhieät ñoä
tw
oC
102,16
68,7
Hôi ñoát
Suaát löôïng
D
kg/h
1371,6
1213,2
Aùp suaát
PD
at
3
1,12
Nhieät ñoä
tD
oC
132,9
101,16
Nöôùc ngöng
Suaát löôïng
D
kg/h
1371,6
1213,2
Nhieät ñoä
tD
oC
132,9
101,16
Thieát bò phuï
Ñaïi löôïng
Ñôn vò
Thieát bò ngöng tuï
Thieát bò gia nhieät
Kí hieäu
Giaù trò
Kí hieäu
Giaù trò
Nöôùc laøm nguoäi
Doøng loûng vaøo
Suaát löôïng
kg/h
Gn
9,53
Gñ
3500
Nhieät ñoä
oC
t1
30
tñ
30
Noàng ñoä
%
xñ
8
Doøng loûng ra
Suaát löôïng
kg/h
Gñ
3500
Nhieät ñoä
oC
tc
103
Noàng ñoä
%
xñ
8
Hôi thöù vaøo
Doøng hôi vaøo
Suaát löôïng
kg/h
W2
1190
Ghv
532
Aùp suaát
at
P
0,3
P
3
Nhieät ñoä
oC
tw
68,7
th
132,9
Khí khoâng ngöng
Suaát löôïng
kg/h
Gkk
12,78
Aùp suaát
at
P
0,3
Nhieät ñoä
oC
tkk
50
Nöôùc ngöng
Suaát löôïng
kg/h
G
35481
G
532
Nhieät ñoä
oC
t2
50
t
132,9
KÍCH THÖÔÙC THIEÁT BÒ CHÍNH
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Ñôn vò
Buoàng ñoát
Buoàng boác
Thaân
Chính
Phuï
Vaät lieäu
CT3
X18H10T
X18H10T
Chieàu cao
H
m
5
0,7
2,5
Ñöôøng kính
Dt
mm
800
800
1200
Beà daøy
S
mm
4
4
10
Aùp suaát laøm vieäc
P
at
3
3
0,3
Ñaùy vaø naép elip
Vaät lieäu
X18H10T
X18H10T
Ñöôøng kính
Dt
mm
800
1200
Beà daøy
S
mm
4
10
Chieàu cao
h
mm
200
300
Chieàu cao gôø
hg
mm
25
40
Ñaùy noùn 60o
Vaät lieäu
X18H10T
X18H10T
Ñöôøng kính
Dt
mm
1200
Beà daøy
S
mm
10
Chieàu cao
h
mm
1087
Chieàu cao gôø
hg
mm
50
OÁng truyeàn nhieät
Vaät lieäu
X18H10T
Ñöôøng kính
d
mm
38
Beà daøy
S
mm
3,5
Chieàu cao
H
mm
5
Soá oáng
n
mm
91
Böôùc oáng
t
53,2
Væ oáng
Vaät lieäu
X18H10T
Beà daøy
h
mm
18
Soá löôïng
caùi
2
Ñóa phaân phoái
Vaät lieäu
X18H10T
Beà daøy
h
mm
18
Soá löôïng
caùi
1
Tai treo
Vaät lieäu
CT3
CT3
Soá löôïng
caùi
4
4
Taûi troïng
N
N
104
104
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
[1]. Phaïm Vaên Boân (Chuû bieân ), Nguyeãn Ñình Thoï, ”Quaù trình vaø thieát bò coâng
ngheä hoùa hoïc taäp 5 –Giaùo trình Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät”, Nhaø xuaát baûn
Ñaïi hoïc Quoác Gia Tp.HCM, 2002.
[2].Phaïm Vaên Boân, Vuõ Baù Minh, Hoaøng Minh Nam, “Quaù trình vaø thieát bò coâng
ngheä hoùa hoïc taäp 10 – Ví duï vaø baøi taäp”, Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp.HCM
[3].Nhieàu taùc giaû, ”Soå tay Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát, taäp I “, Nhaø xuaát
baûn khoa hoïc kyõ thuaät Haø Noäi, 1992.
[4].Nhieàu taùc giaû, ”Soå tay Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát, taäp II “, Nhaø xuaát
baûn Khoa hoïc kyõ thuaät Haø Noäi, 1999.
[5].Nguyeãn Ngoä,”Kyõ thuaät saûn xuaát ñöôøng mía “, Nhaø xuaát baûn KHKT Haø Noäi, 1984
[6].Hoà Leâ Vieân, ”Thieát keá vaø tính toaùn caùc chi tieát thieát bò hoùa chaát “, Nhaø xuaát baûn
giaùo duïc, 1978
[7].Buøi Haûi vaø taäp theå taùc giaû,” Thieát bò trao ñoåi nhieät ”.
[8].Phaïm Vaên Thôm,” Soå tay thieát keá hoaù chaát vaø cheá bieán thöïc phaåm ña duïng “,Boä GDÑT Vieän ÑT môû roäng.
[9].Phaïm Vaên Boân,”Giaùo trình quaù trình &Thieát bò Coâng ngheä Hoaù hoïc, taäp 11, höôùng daãn ñoà aùn moân hoïc “