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. 4
1. Axit axetic 4
2. Nước. 5
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 THIẾT BỊ CHÍNH. 12
I. Đường kính tháp . 12
II. Chiều cao tháp 16
III. Trở lực tháp 17
IV. Bề dày tháp 21
V. Bề dày mâm 22
VI. Bích ghép thân – đáy và nắp 24
VII. Chân đỡ tháp 25
VIII. Tai treo tháp 26
IX. Cửa nối ống dẫn với thiết bị – bích nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn . 26
1. Ống nhập liệu 27
2. Ống hơi ở đỉnh tháp. 27
3. Ống hoàn lưu 28
4. Ống hơi ở đáy tháp. 28
5. Ống dẫn lỏng vào nồi đun. 29
6. Ống dẫn lỏng ra khỏi nồi đun. 29
X. Lớp cách nhiệt 30
CHƯƠNG V: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ. 31
I. Thiết bị đun sôi đáy tháp . 31
II. Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy 35
III. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh 39
IV. Thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng nhập liệu với sản phẩm đỉnh 42
V. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu 47
VI. Bồn cao vị 50
VII. Bơm. 54
CHƯƠNG VI: AN TOÀN và TỰ ĐỘNG HÓA. 57
I. An toàn lao động . 57
1. Phòng chống cháy nổ 57
2. An toàn điện. 59
II. Tự động hóa 60
CHƯƠNG VII: TÍNH KINH TẾ. 60
Lời kết 62
Tài liệu tham khảo 62
GIỚI THIỆU
I. LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT :
1. Khái niệm:
Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng cũng như hỗn hợp khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hòa của các cấu tử khác nhau).
Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữa hai pha như trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cất pha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ.
Trong trường hợp đơn giản nhất, chưng cất và cô đặc không khác gì nhau, tuy nhiên giữa hai quá trình này có một ranh giới cơ bản là trong quá trình chưng cất dung môi và chất tan đều bay hơi (nghĩa là các cấu tử đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), còn trong quá trình cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không bay hơi.
Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ có 2 cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm:
Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít các cấu tử có độ bay hơi bé.
Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi lớn.
Đối với hệ Nước – Axit axetic thì:
Sản phẩm đỉnh chủ yếu là nước.
Sản phẩm đáy chủ yếu là axit axetic.
2. Các phương pháp chưng cất:
2.1. Phân loại theo áp suất làm việc:
- Áp suất thấp
- Áp suất thường
- Áp suất cao
2.2. Phân loại theo nguyên lý làm việc:
- Chưng cất đơn giản
- Chưng bằng hơi nước trực tiếp
- Chưng cất
2.3. Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp:
- Cấp nhiệt trực tiếp
- Cấp nhiệt gián tiếp
Vậy: đối với hệ Nước – Axit axetic, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường.
3. Thiết bị chưng cất:
Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất. Tuy nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất này vào lưu chất kia. Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta có các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta có tháp chêm, tháp phun, Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là tháp mâm và tháp chêm.
Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu tạo khác nhau, trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có:
- Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chóp dạng tròn, xupap, chữ s
- Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm có nhiều lỗ hay rãnh
Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự.
63 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 3520 | Lượt tải: 5
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế chưng cất hệ acid acetic - Nước mâm xuyên lỗ, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
goaøi oáng:
= 117,35 (oC) Þ TS = 117,35 + 273 = 390,35 (K)
Taïi nhieät ñoä soâi trung bình thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa pha hôi trong doøng saûn phaåm ôû ngoaøi oáng:
= 1,852 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 945,1935 (kg/m3) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 926,77 (kg/m3) (Baûng 1.2, trang 9, [5])
Neân: Þ r = 926,860 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 2,43.10-4 (N.s/m2) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 3,60.10-4 (N.s/m2) (Baûng 1.101, trang 91, [5])
Neân: lgm = xWlgmN + (1 - xW)lgmA = 0,016.lg(2,43.10-4) + (1 - 0,016)lg(3,60.10-4)
= -3,447 Þ m = 3,577.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,68547 (W/mK) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,15153 (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) = 0,152 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4245,495 (J/kgK) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
Nhieät dung rieâng cuûa axit: cA = 2521,0875 (J/kgK) (Baûng 1.154, trang 172, [5])
Neân: c = cN + cA. (1 - ) = 2529,7095 (J/kgK)
Söùc caêng beà maët cuûa nöôùc: sN = 0,5542 (N/m) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
Söùc caêng beà maët cuûa axit: sA = 0,0182385 (N/m) (Baûng 1.242, trang 300, [5])
Neân: = 0,018 (N/m)
Nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc: rN = 2214420 (J/kg) (Baûng 1.250, trang 312, [5])
Nhieät hoùa hôi cuûa axit: rA = 606460,6 (J/kg) (Toaùn ñoà 1.65, trang 255, [5])
Neân: r = rN + rA. (1 - ) = 415500,397 (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 = 126,1961412(oC)
Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï: tm = ½ (tn + tW1) = 126,223 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 937,935 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mn = 2,25.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,686 (W/mK)
Neân: an = 45649,776 (W/m2K)
Þ qn = an (tn – tW1) = 2458,642 (W/m2)
Þ qt = qn = 2458,642 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 124,896 (oC)
Þ aS = 325,828 (W/m2K) (vôùi q = qt)
Þ qS = aS (tW2 – tS) = 2458,641 (W/m2)
Kieåm tra sai soá:
e = 100% = 0,00004% < 5% (thoûa)
Keát luaän: tw1 = 126,1961412oC vaø tw2 = 124,896oC
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät:
= 276,252 (W/m2K)
Beà maët truyeàn nhieät:
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:
F = = 1023,270 (m2)
Caáu taïo thieát bò:
Choïn soá oáng truyeàn nhieät: n = 1657 (oáng). OÁng ñöôïc boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu.
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 5,616 (m) Þ choïn L = 6 (m)
Tra baûng V.II, trang 48, [6] Þ Soá oáng treân ñöôøng cheùo: b = 47 (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 = 2,36 (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 = 27oC vaø nhieät ñoä ra tR = 43oC.
Saûn phaåm ñaùy ñi trong oáng ngoaøi vôùi nhieät ñoä vaøo tWS = 117,1oC vaø nhieät ñoä ra tWR = 35oC.
Suaát löôïng nöôùc laøm laïnh caàn duøng:
Caân baèng nhieät: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 35oC = 4,178 (kJ/kg.K)
Nhieät dung rieâng cuûa axit ôû 35oC = 2,0735 (kJ/kg.K)
Neân: hWR = (0,005. 4,178 + 0,995. 2,0735). 35 = 72,940788 (kJ/kg)
Tra baûng 1.250, p312, ST I Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 27oC = hV = 113,13 (kJ/kg)
Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 43oC = hR = 180,17 (kJ/kg)
Löôïng nhieät trao ñoåi: Q = GW(hWS – hWR) = 461537,184 (kJ/h)
Suaát löôïng nöôùc caàn duøng: = 6884,505 (kg/h)
Hieäu soá nhieät ñoä trung bình:
Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:
= 29,695 (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) = 35 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 994 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: nn = 7,23.10-7 (m2/s)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,626 (W/mK)
Chuaån soá Prandtl: Prn = 4,9
Vaän toác nöôùc ñi trong oáng:
= 2,392 (m/s).
Chuaån soá Reynolds :
= 105877,980 > 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) = 76,05 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 974,17 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 985,5425 (kg/m3)
Neân: Þ r = 985,485 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 3,73.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 4,75.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgm = xWlgmN + (1 - xW)lgmA = 0,016.lg(3,73.10-4) + (1 - 0,016)lg(4,75.10-4)
= -3,325 Þ m = 4,734.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,672 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,161 (W/mK)
Neân: l = lN.`xW + lA.(1 - `xW) – 0,72 `xW.(1 - `xW)(lN - lA) = 0,161 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4191,84 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2294,4725 (J/kgK)
Neân: c = cN + cA. (1 - ) = 2303,959 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 6,757
Vaän toác cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng:
= 0,642 (m/s)
Ñöôøng kính töông ñöông: dtñ = Dtr – dn = 0,051 – 0,038 = 0,013 (m)
Chuaån soá Reynolds :
= 17362,792 > 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 saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng: aW =
Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 54,361476 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 5,12.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 7,51.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmW1 = xWlgmN + (1 - xW)lgmA = 0,016.lg(5,12.10-4) + (1 - 0,016)lg(7,51.10-4)
= -3,127 Þ mW1 = 7,460.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,652 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,165 (W/mK)
Neân: lW1 = lN.`xW + lA.(1 - `xW) – 0,72 `xW.(1 - `xW)(lN - lA) = 0,165 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4178 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2176,834 (J/kgK)
Neân: cW1 = cN + cA. (1 - ) = 2186,840 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 9,860
Neân: NuW = 107,074
Þ aW = 1329,497 (W/m2K)
Þ qW = aW (tW – tW1) = 28834,837 (W/m2)
Þ qt = qW = 28834,837 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 38,316 (oC)
Þ PrW2 = 4,509
Þ Nun = 444,512
Þ an = 8695,774 (W/m2K)
Þ qn = an (tW2 – tf) = 28834,837 (W/m2)
Kieåm tra sai soá:
e = 100% = 0,000001% < 5% (thoûa)
Keát luaän: tw1 = 54,361476oC vaø tw2 = 38,316oC
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät:
= 702,432 (W/m2K)
Beà maët truyeàn nhieät:
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:
F = = 6,146 (m2)
Caáu taïo thieát bò:
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 55,899 (m) Þ choïn L = 57 (m)
Kieåm tra: = 1781,250 > 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 = 57 (m), chia thaønh 19 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 = 27oC vaø nhieät ñoä ra tR = 43oC.
Doøng hôi taïi ñænh ñi ngoaøi oáng vôùi nhieät ñoä ngöng tuï tngöng = 100,1 (oC)
Suaát löôïng nöôùc laøm laïnh caàn duøng :
Caân baèng nhieät: Qnt = (R + 1)GDrD = G2 (hR – hV)
Neân: Qnt = (R + 1)DrD = 8982230,942 (kJ/h)
Löôïng nöôùc caàn duøng: = 133983,158 (kg/h)
Hieäu soá nhieät ñoä trung bình :
Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:
= 64,771 (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) = 35 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 994 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: nn = 7,23.10-7 (m2/s)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,626 (W/mK)
Chuaån soá Prandtl: Prn = 4,9
Choïn vaän toác nöôùc ñi trong oáng:vn = 1 (m/s)
Þ Soá oáng: = 46,556
Tra baûng V.II, trang 48, [6] Þ choïn n = 61 (oáng)
Þ Vaän toác thöïc teá cuûa nöôùc trong oáng:
= 0,763 (m/s).
Chuaån soá Reynolds :
= 33779,509 > 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 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] Þ vôùi soá oáng n = 61 thì soá oáng treân ñöôøng cheùo cuûa hình 6 caïnh laø: b = 9
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 = 0,62 (vì xeáp xen keõ vaø soá oáng trong moãi daõy thaúng ñöùng laø 9)
Þ Heä soá caáp nhieät trung bình cuûa chuøm oáng: angöng = etba1 = 0,62a1
Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 89,915675 (oC)
Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng chaát ngöng tuï: tm = ½ (tngöng + tW1) = 95,008 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 961,795 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 963,741 (kg/m3)
Neân: Þ r = 961,882 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 2,97.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 4,85.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgm = xDlgmN + (1 – xD)lgmA = 0,986.lg(2,97.10-4) + (1 - 0,986)lg(4,85.10-4)
= -3,524 Þ m = 2,990.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,681 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,156 (W/mK)
Neân: l = lN.`xD + lA.(1 - `xD) – 0,72 `xD.(1 - `xD)(lN - lA) = 0,641 (W/mK)
Nhieät ngöng tuï cuûa doøng hôi: r = rD = 2176,908 (kJ/kg) = 2176908 (J/kg)
Neân: a1 = 10559,531 (W/m2K)
Þ angöng = 6546,909 (W/m2K)
Þ qngöng = angöng (tngöng – tW1) = 66675,849 (W/m2)
Þ qt = qngöng = 66675,849 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 52,813 (oC)
Þ Prw2 = 3,393
Þ Nun = 191,340
Þ an = 3743,093 (W/m2K)
Þ qn = an (tW2 – tf) = 66675,863 (W/m2)
Kieåm tra sai soá:
e = 100% = - 0,00002% < 5% (thoûa)
Keát luaän: tw1 = 89,915675oC vaø tw2 = 52,813oC
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät:
= 1024,207 (W/m2K)
Beà maët truyeàn nhieät:
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:
F = = 37,611 (m2)
Caáu taïo thieát bò:
Soá oáng truyeàn nhieät: n = 61 (oáng). OÁng ñöôïc boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu.
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 5,607 (m) Þ choïn L = 6 (m)
Soá oáng treân ñöôøng cheùo: b = 9 (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 = 0,536 (m)
THIEÁT BÒ TRAO ÑOÅI NHIEÄT GIÖÕA DOØNG NHAÄP LIEÄU vaø SAÛN PHAÅM ÑÆNH :
Choïn thieát bò trao ñoåi nhieät giöõa doøng nhaäp lieäu vaø saûn phaåm ñænh 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 tFV = 27oC.
Saûn phaåm ñænh ñi trong oáng ngoaøi vôùi nhieät ñoä vaøo tDS = 100,1oC vaø nhieät ñoä ra tDR = 35oC.
Nhieät ñoä ñaàu ra cuûa doøng nhaäp lieäu :
Caân baèng nhieät: Q = GF(hFR – hFV) = GD(hDS – hDR)
Taïi nhieät ñoä 27oC thì:
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4,178 (kJ/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2,0311 (kJ/kgK)
Þ hFV = cF.tFV = []tFV = 72,230 (kJ/kg)
Taïi nhieät ñoä 35oC thì:
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4,178 (kJ/kg.K)
Nhieät dung rieâng cuûa axit: cA = 2,0735 (kJ/kg.K)
Þ hDR = cD.tDR = []tDR = 142,915 (kJ/kg)
Neân: Q = GD(hDS – hDR) = 461537,184 (kJ/h)
Þ = 156,525 (kJ/kg)
Duøng pheùp laëp Þ tFR = 56,2134 (oC)
Hieäu soá nhieät ñoä trung bình :
Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:
= 21,083 (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).
aD : heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñænh 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 (tFV + tFR) = 41,6067 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 991,525 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 1025,152 (kg/m3)
Neân: Þ rF = 1014,827 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 6,35.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 8,82.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,588.lg(6,35.10-4) + (1 - 0,588)lg(8,82.10-4)
= -3,138 Þ mF = 7,273.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,636 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,168 (W/mK)
Neân: lF = lN.`xF + lA.(1 - `xF) – 0,72 `xF.(1 - `xF)(lN - lA) = 0,237 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4178 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2729,417 (J/kgK)
Neân: cF = cN + cA. (1 - ) = 2303,959 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 8,363
Vaän toác cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ñi trong oáng:
= 1,021 (m/s)
Chuaån soá Reynolds :
= 45588,056 > 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 trong oáng: aF =
Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu:
, (W/m2).
Trong ñoù:
tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi saûn phaåm ñænh, 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 doøng saûn phaåm ñænh 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 ñænh ngoaøi oáng: tD = ½ (tDS + tDR) = 67,55 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 979,123 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 995,3175 (kg/m3)
Neân: Þ rD = 979,840 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 4,16.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 5,94.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmD = xDlgmN + (1 – xD)lgmA = 0,986.lg(4,16.10-4) + (1 - 0,986)lg(5,94.10-4)
= -3,379 Þ mD = 4,182.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,666 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,162 (W/mK)
Neân: lD = lN.`xD + lA.(1 - `xD) – 0,72 `xD.(1 - `xD)(lN - lA) = 0,627 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4185,04 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2248,1475 (J/kgK)
Neân: cD = cN + cA. (1 - ) = 4097,88 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 2,732
Vaän toác cuûa doøng saûn phaåm ñænh ngoaøi oáng:
= 0,291 (m/s)
Ñöôøng kính töông ñöông: dtñ = Dtr – dn = 0,051 – 0,038 = 0,013 (m)
Chuaån soá Reynolds :
= 8851,772
Þ 2300 < Re < 10000 Þ Cheá ñoä chaûy quaù ñoä.
AÙp duïng coâng thöùc (V.44), trang 16, [6] 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
ko – heä soá phuï thuoäc vaøo Re
Tra baûng trang 16, [6] Þ ko = 29,683
Heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñænh ngoaøi oáng: aD =
Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 59,24484523 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 4,76.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 7,07.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmW1 = xDlgmN + (1 – xD)lgmA = 0,986.lg(4,76.10-4) + (1 - 0,986)lg(7,07.10-4)
= -3,320 Þ mW1 = 4,782.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,658 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,164 (W/mK)
Neân: lW1 = lN.`xD + lA.(1 - `xD) – 0,72 `xD.(1 - `xD)(lN - lA) = 0,621 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4182,245 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2202,960 (J/kgK)
Neân: cW1 = cN + cA. (1 - ) = 4093,177 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 3,154
Neân: NuD = 44,115
Þ aD = 2128,781 (W/m2K)
Þ qD = aD (tD – tW1) = 17679,854 (W/m2)
Þ qt = qD = 17679,854 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 49,894 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 5,50.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 7,91.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmW2 = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,588.lg(5,50.10-4) + (1 - 0,588)lg(7,91.10-4)
= -3,195 Þ mW2 = 6,388.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,647 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,166 (W/mK)
Neân: lW2 = lN.`xF + lA.(1 - `xF) – 0,72 `xF.(1 - `xF)(lN - lA) = 0,237 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4178 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2152,935 (J/kgK)
Neân: cW2 = cN + cA. (1 - ) = 2760,454 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 7,430
Neân: NuF = 287,590
Þ aF = 2133,269 (W/m2K)
Þ qF = aF (tW2 - tF) = 17679,854 (W/m2)
Kieåm tra sai soá:
e = 100% = 0,0000001% < 5% (thoûa)
Keát luaän: tw1 = 59,24484523oC vaø tw2 = 49,894oC
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät:
= 681,481 (W/m2K)
Beà maët truyeàn nhieät:
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:
F = = 4,889 (m2)
Caáu taïo thieát bò:
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 44,465 (m) Þ choïn L = 45 (m)
Kieåm tra: = 1406,250 > 50 Þ el = 1: thoûa
Keát luaän: Thieát bò trao ñoåi nhieät giöõa doøng nhaäp lieäu vaø saûn phaåm ñænh laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng vôùi chieàu daøi oáng truyeàn nhieät L = 45 (m), chia thaønh 15 daõy, moãi daõy 3m.
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 = tFR = 56,2134oC vaø nhieät ñoä ra tR = tFS = 103,4oC.
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)
Suaát löôïng hôi ñoát caàn duøng :
Caân baèng nhieät: Q = GF(hFS – hFR) = Gnrn
Neân: Q = GF(hFS – hFR) = 455077,044 (kJ/h)
Löôïng hôi ñoát caàn duøng: = 207,845 (kg/h)
Hieäu soá nhieät ñoä trung bình :
Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:
= 42,128 (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) = 79,8067 (oC).
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 971,916 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 981,222 (kg/m3)
Neân: Þ rF = 978,412 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 3,56.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 5,61.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,588.lg(3,56.10-4) + (1 - 0,588)lg(5,61.10-4)
= -3,367 Þ mF = 4,294.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,675 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,160 (W/mK)
Neân: lF = lN.`xF + lA.(1 - `xF) – 0,72 `xF.(1 - `xF)(lN - lA) = 0,237 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4194,845 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2314,947 (J/kgK)
Neân: cF = cN + cA. (1 - ) = 2878,916 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 5,223
Vaän toác cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng:
= 1,059 (m/s)
Chuaån soá Reynolds :
= 77226,631 > 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 = 123,232701 (oC)
Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï: tm = ½ (tn + tW1) = 124,7413505 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 939,1646791 (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 = 15945,030 (W/m2K)
Þ qn = an (tn – tW1) = 48110,923 (W/m2)
Þ qt = qn = 48110,923 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 97,788 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 2,87.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 4,71.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmW2 = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,588.lg(2,87.10-4) + (1 - 0,588)lg(4,71.10-4)
= -3,454 Þ mW2 = 3,519.10-4 (N.s/m2)
Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,682 (W/mK)
Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,156 (W/mK)
Neân: lW2 = lN.`xF + lA.(1 - `xF) – 0,72 `xF.(1 - `xF)(lN - lA) = 0,234 (W/mK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4220,461 (J/kgK)
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2417,391 (J/kgK)
Neân: cW2 = cN + cA. (1 - ) = 2958,312 (J/kgK)
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 4,453
Neân: NuF = 361,817
Þ aF = 2675,614 (W/m2K)
Þ qF = aF (tW2 - tF) = 48110,909 (W/m2)
Kieåm tra sai soá:
e = 100% = 0,00003% < 5% (thoûa)
Keát luaän: tw1 = 123,232701oC vaø tw2 = 97,788oC
Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät :
= 1035,907 (W/m2K)
Beà maët truyeàn nhieät :
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:
F = = 2,897 (m2)
Caáu taïo thieát bò :
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 26,343 (m) Þ choïn L = 27 (m)
Kieåm tra: = 843,75 > 50 Þ el = 1: thoûa
Keát luaän: Thieát bò trao ñoåi nhieät giöõa doøng nhaäp lieäu vaø saûn phaåm ñænh laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng vôùi chieàu daøi oáng truyeàn nhieät L = 27 (m), chia thaønh 9 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 = = 65,4 (oC)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 980,392 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 998,02 (kg/m3)
Neân: Þ rF = 992,665 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 4,33.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 6,64.10-4 (N.s/m2)
Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,588.lg(4,33.10-4) + (1 - 0,588)lg(6,64.10-4)
= -3,287 Þ mF = 5,159.10-4 (N.s/m2)
Vaän toác cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng:
= 0,167 (m/s)
Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng :
Chuaån soá Reynolds :
= 25706,225 > 4000 : cheá ñoä chaûy roái
Chuaån soá Reynolds tôùi haïn: Regh = 6(d1/e)8/7 = 5648,513
Chuaån soá Reynolds khi baét ñaàu xuaát hieän vuøng nhaùm: Ren = 220(d1/e)9/8 = 186097,342
Vì Regh < ReF < Ren Þ cheá ñoä chaûy roái öùng vôùi khu vöïc quaù ñoä.
AÙp duïng coâng thöùc (II.64), trang 379, [5]: l1== 0,029
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: = 0,047 (m)
Toån thaát ñöôøng oáng daãn trong thieát bò trao ñoåi nhieät giöõa doøng nhaäp lieäu vaø saûn phaåm ñænh:
(m)
Trong ñoù:
l2 : heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng.
l2 : chieàu daøi ñöôøng oáng daãn, l2 = 45(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 = 1,021 (m/s)
Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng :
Chuaån soá Reynolds : Re2 = 45588,056 > 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== 0,022
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 (15 – 1) = 14 chöõ U Þ xU2 = 2,2. 14 = 30,8
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 = 31,966
Vaäy: = 3,316 (m)
Toån thaát ñöôøng oáng daãn trong thieát bò trao ñoåi nhieät giöõa doøng nhaäp lieäu vaø saûn phaåm ñænh:
(m)
Trong ñoù:
l3 : heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng.
l3 : chieàu daøi ñöôøng oáng daãn, l2 = 27(m).
d3 : ñöôøng kính oáng daãn, d3 = dtr = 0,032(m).
åx3 : toång heä soá toån thaát cuïc boä.
v3 : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn
Vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn :v2 = 1,059 (m/s)
Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng :
Chuaån soá Reynolds : Re2 = 77226,631 > 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 Re > Ren Þ cheá ñoä chaûy roái öùng vôùi vuøng nhaùm.
AÙp duïng coâng thöùc (II.64), trang 379, [5]: l3== 0,032
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 (9 – 1) = 8 chöõ U Þ xU2 = 2,2. 8 = 17,6
Ñoät thu :
Tra baûng II.16, trang 382, [5]: Khi = 0,160 thì xñoät thu 3 (1choã) = 0,458
Coù 1 choã ñoät thu Þ xñoät thu 3 = 0,458
Ñoät môû :
Tra baûng II.16, trang 382, [5]: Khi = 0,160 thì xñoät môû 3 (1choã) = 0,708
Coù 1 choã ñoät môû Þ xñoät môû 3 = 0,708
Neân: åx3 = xU3 + xñoât thu 3 + xñoät môû 3 = 18,766
Vaäy: = 2,640 (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 + 0,4
= 0,4 + 0,4 + (31 – 1)0,4 + 0,5 = 13,3 (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 = 40. 577,638 = 23105,533 (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 = 0,167 (m/s).
åhf1-2 : toång toån thaát trong oáng töø (1-1) ñeán (2-2):
åhf1-2 = h1 + h2 + h3 = 6,002
Vaäy: Chieàu cao boàn cao vò: Hcv = z2 + +åhf1-2
= 13,3 ++ 6,015
= 21,676 (m)
Choïn Hcv = 25 (m).
BÔM :
Naêng suaát:
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu laø tF = 27oC.
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 996,42 (kg/m3)
Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 1040,65 (kg/m3)
Neân: Þ rF = 1026,974 (kg/m3)
Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 8,56.10-4 (N.s/m2)
Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 1,18.10-3 (N.s/m2)
Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,588.lg(8,56.10-4) + (1 - 0,588)lg(1,18.10-3)
= -3,011 Þ mF = 9,753.10-4 (N.s/m2)
Suaát löôïng theå tích cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng:
= 2,921 (m3/h)
Vaäy: choïn bôm coù naêng suaát Qb = 3 (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 = 25m.
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 = 4,3 (m)
Þ Choïn lh = 6 (m).
lñ : chieàu daøi oáng ñaåy, choïn lñ = 20 (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).
= 0,424 (m/s)
Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong oáng huùt vaø oáng ñaåy :
Chuaån soá Reynolds :
= 22344,356 > 4000 : cheá ñoä chaûy roái
Chuaån soá Reynolds tôùi haïn: Regh = 6(dtr/e)8/7 = 3301,065
Chuaån soá Reynolds khi baét ñaàu xuaát hieän vuøng nhaùm: Ren = 220(dtr/e)9/8 = 109674,381
Vì Regh < ReF < Ren Þ cheá ñoä chaûy roái öùng vôùi khu vöïc quaù ñoä.
AÙp duïng coâng thöùc (II.64), trang 379, [5]: l == 0,032
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 == 0,353 (m)
Tính coät aùp cuûa bôm:
Hb = (z2 – z1) + åhf1-2 = (25 – 1) + 0,353 = 24,353 (m)
Coâng suaát:
Choïn hieäu suaát cuûa bôm: hb = 0,8.
Coâng suaát thöïc teá cuûa bôm: Nb =
= 255,572 (W) = 0,343 (Hp).
Keát luaän: Ñeå ñaûm baûo thaùp hoaït ñoäng lieân tuïc ta choïn 2 bôm li taâm loaïi XM, coù:
Naêng suaát: Qb = 3 (m3/h)
Coät aùp: Hb = 24,353 (m)
Coâng suaát: Nb = 0,343 (Hp)
Chöông 6
AN TOAØN vaø TÖÏ ÑOÄNG HOÙA
AN TOAØN LAO ÑOÄNG :
Phoøng choáng chaùy noå:
Taát caû caùc chaát loûng ñeàu coù khaû naêng bay hôi vaø nhieät ñoä bay hôi phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä soâi cuûa noù. Söï chaùy khi naøo cuõng xaûy ra trong pha hôi vaø treân beà maët thoaùng cuûa chaát loûng. Sau khi ñaõ bay hôi thì söï chaùy vaø caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình ñeàu gioáng nhö söï chaùy cuûa hôi, khí.
Khaû naêng chaùy cuûa chaát loûng coù theå xaùc ñònh baèng caùc thoâng soá khaùc nhau nhö nhieät ñoä buøng chaùy, nhieät ñoä boác chaùy, nhieät ñoä töï boác chaùy hoaëc giôùi haïn noå, nhöng hay duøng nhaát laø nhieät ñoä buøng chaùy. Chaát loûng caøng deã chaùy thì nhieät ñoä buøng chaùy caøng thaáp vaø nhieät ñoä boác chaùy caøng gaàn nhieät ñoä buøng chaùy.
Axit axetic laø chaát coù nhieät ñoä boác chaùy laø 35oC ôû aùp suaát khí quyeån.
Nhöõng nguyeân nhaân gaây chaùy noå tröïc tieáp:
Nhö tabieát, moät ñaùm chaùy xuaát hieän caàn coù 3 yeáu toá: ñoù laø chaát chaùy, chaát oxy hoùa vôùi tyû leä xaùc ñònh giöõa chuùng vôùi moài baét chaùy.
Moài baét chaùy trong thöïc teá cuõng raát phong phuù.
Seùt laø hieän töôïng phoùng ñieän giöõa caùc ñaùm maây coù tích ñieän traùi daáu hoaëc giöõa ñaùm maây vôùi maët ñaát. Ñieän aùp giöõa ñaùm maây vôùi maët ñaát coù theå ñaït haøng trieäu hay haøng traêm trieäu voân. Nhieät ñoä do seùt ñaùnh raát cao, haøng chuïc nghìn ñoä, vöôït quaù xa nhieät ñoä töï baét chaùy cuûa caùc chaát chaùy ñöôïc.
Hieän töôïng tónh ñieän: tónh ñieän sinh ra do söï ma saùt giöõa caùc vaät theå. Hieän töôïng naøy raát hay gaëp khi bôm roùt (thaùo, naïp) caùc chaát loûng nhaát laø caùc chaát loûng coù chöùa nhöõng hôïp chaát coù cöïc nhö xaêng, daàu,… Hieän töôïng tónh ñieän taïo ra moät lôùp ñieän tích keùp traùi daáu. Khi ñieän aùp giöõa caùc lôùp ñieän tích ñaït tôùi moät giaù trò nhaát ñònh seõ phaùt sinh tia löûa ñieän vaø gaây chaùy.
Moài chaùy cuõng coù theå sinh ra do hoà quang ñieän, do chaäp maïch ñieän, do ñoùng caàu dao ñieän. Naêng löôïng giaûi phoùng ra cuûa caùc tröôøng hôïp treân thöôøng ñuû ñeå gaây chaùy nhieàu hoãn hôïp. Tia löûa ñieän laø moài khaù phoå bieán trong moïi lónh vöïc söû duïng ñieän. Tia löûa coù theå sinh ra do ma saùt, va ñaäp giöõa caùc vaät raén.
Trong coâng nghieäp hay duøng caùc thieát bò coù nhieät coù nhieät ñoä cao, ñoù laø caùc moài baét chaùy thöôøng xuyeân nhö loø ñoát, loø nung; caùc thieát bò naøy hay söû duïng caùc nhieân lieäu nhö than, saûn phaåm daàu moû, caùc loaïi khí chaùy töï nhieân, nhaân taïo; do ñoù neáu thieát bò hôû maø khoâng phaùt hieän ñöôïc ñeå xöû lyù kòp thôøi seõ gaây chaùy noå nguy hieåm.
Ñoâi khi chaùy noå xaûy ra do ñoä beàn cuûa thieát bò khoâng ñaûm baûo, chaúng haïn aùp suaát trong bình khí neùn coù theå gaây noå neáu nhö ñoä beàn cuûa bình khoâng ñaûm baûo.
Trong saûn xuaát neáu nhieät ñoä gia nhieät cuûa moät chaát chaùy naøo ñoù lôùn hôn nhieät ñoä buøng chaùy cuõng gaây ra chaùy, noå. Moät soá chaát khi tieáp xuùc vôùi nöôùc nhö cacbua canxi (CaC2) gaây chaùy noå; nhieàu chaát khi tieáp xuùc vôùi ngoïn löûa traàn hay taøn löûa raát deã gaây chaùy noå, chaúng haïn nhö thuoác noå clorat kali (KClO3)…
Nhieàu khi chaùy noå xaûy ra do ngöôøi saûn xuaát thao taùc khoâng ñuùng quy trình, chaúng haïn duøng chaát deã chaùy ñeå nhoùm loø gaây chaùy, khoâng thöïc hieän ñuùng trình töï thao taùc…
Coù theå thaáy raèng nguyeân nhaân chaùy noå raát ña daïng töø thieát keá, coâng ngheä, quaûn lyù, thanh tra, kieåm tra trong saûn xuaát.
Caùc bieän phaùp phoøng choáng chaùy noå:
Ngoïn löûa traàn:
Ñoâi khi ngöôøi ta vaãn söû duïng ngoïn löûa traàn (khoâng che chaén kín) ñeå chöng caát caùc chaát loûng deã chaùy. Nhöõng vuï chaùy noå thöôøng xuyeân xaûy ra vôùi caùc thieát bò kieåu naøy laø baèng chöùng veà söï nguy hieåm cuûa chuùng. Moät maët, nguy cô chaùy noå coù theå xuaát hieän trong quaù trình roùt naïp chaát loûng hoaëc do thieát bò chöùa chaát loûng khoâng kín. Maët khaùc coù nguy cô laø hôi chöng caát boác leân vaø laéng xuoáng phía döôùi tieáp xuùc vôùi löûa.
Khi laøm vieäc vôùi ngoïn löûa traàn phaûi thöôøng xuyeân kieåm tra ñoä kín cuûa caùc oáng daãn khí (hoaëc hôi) baèng caùch duøng dung dòch cuûa chaát coù boït (nhö dung dòch xaø phoøng) pheát leân caùc choã caàn kieåm tra ñeå phaùt hieän xem khí (hoaëc hôi) coù roø ræ ra ngoaøi khoâng.
Chæ ñöôïc thöïc hieän caùc coâng vieäc haøn hoaëc caùc coâng vieäc coù söû duïng ngoïn löûa traàn trong nhöõng daây chuyeàn saûn xuaát coù nguy hieåm chaùy noå neáu ñöôùc söï ñoàng yù vaø cho pheùp cuûa caáp thaåm quyeàn baèng vaên baûn chính thöùc, ñoàng thôøi phaûi thöïc hieän caùc bieän phaùp phoøng choáng chaùy noå thích hôïp. Trong tröôøng hôïp caàn thieát phaûi coù ñoäi cöùu hoûa tröïc taïi choã.
Hoaït ñoäng cuûa xe, maùy coù ñoäng cô ñieän:
Hoaït ñoäng cuûa caùc xe, maùy coù chaïy baèng ñoäng cô ñieän phaûi ñöôïc quy ñònh ñaëc bieät. Caùc xe, maùy naøy khoâng ñöôïc hoaït ñoäng trong khu vöïc nguy hieåm vaø neáu hoaït ñoäng gaàn ñoù thì phaûi giöõ moät khoaûng caùch an toaøn laø 10m (ñoái vôùi khu vöïc coù khi deã chaùy thì khoaûng caùch an toaøn laø 20m). Nhöõng khu vöïc nguy hieåm ôû ñaây laø nhöõng khu vöïc coù khaû naêng xuaát hieän hoãn hôïp deã chaùy noå giöõa khí, hôi hoaëc buïi vôùi khoâng khí, ví duï nhöõng khu vöïc kho coù chaát deã chaùy noå, nhöõng khu vöïc coù thao taùc pha troän, roùt, naïp caùc khí vaø chaát loûng deã chaùy noå. Ñoái vôùi nhöõng khu vöïc chæ löu giöõ löôïng nhoû khí hoaëc chaát loûng deã chaùy (ví duï 10 bình khí côõ nhoû) thì khoâng caàn giöõ khoaûng caùch an toaøn treân.
Xung quanh caùc khu vöïc coù nguy hieåm chaùy noå phaûi coù bieån caûnh baùo ñaët ôû vò trí deã thaáy.
Huùt thuoác laù, baät dieâm, ñoát löûa:
Leänh caám huùt thuoác laù phaûi ñöôïc tuaân thuû tuyeät ñoái trong caùc khu vöïc coù nguy hieåm chaùy noå. Maët khaùc caàn quy ñònh nhöõng nôi ñöôùc pheùp huùt thuoác laù vaø neáu coù ñieàu kieän thì boá trí caùc phoøng ñöôïc pheùp huùt thuoác laù. Vieäc khoâng coù hoaëc coù quaù ít caùc phoøng ñöôïc pheùp huùt thuoác laù coù theå daãn ñeán söï vi phaïm leänh caám huùt thuoác vôùi nhöõng haäu quaû raát naëng.
Caùc haønh ñoäng baät dieâm, ñoát löûa cuõng phaûi ñöôc caám hoaøn toaøn.
Caùc thieát bò ñieän:
Trong nhöõng khu vöïc coù nguy hieåm noå, caùc thieát bò ñieän phaûi ñöôïc thieát keá laép ñaët sao cho:
Nhieät ñoä cao nhaát cuûa caùc phaàn thieát bò ñieän luoân thaáp hôn nhieät ñoä buøng chaùy cuûa hoãn hôïp nguy hieåm.
Caùc boä phaän coù phaùt ra tia löûa ñieän ñeàu ñöôïc baûo veä che chaén.
Caùc nguoàn gaây taùc nhaân chaùy khaùc:
Tia löûa do haøn ñieän, maøi hoaëc va ñaäp.
Tónh ñieän.
Caùc khí vaø hôi coù nhieät ñoä buøng chaùy thaáp coù theå seõ boác chaùy khi gaëp caùc vaät theå noùng.
Caùc phaûn öùng toûa nhieät coù theå trôû neân nguoàn taùc nhaân ñoát noùng vaø gaây chaùy nguy hieåm neáu nhieät ñoä phaûn öùng taêng quaù cao.
An toaøn ñieän:
Caùc nguyeân nhaân gaây ra tai naïn ñieän :
Tai naïn ñieän giaät xaûy ra khi cô theå con ngöôøi tieáp xuùc vôùi 2 ñieån ñieän theá khaùc nhau khieán cho moät doøng ñieän chaïy qua cô theå. Coù theå xaûy ra caùc tình huoáng sau:
Chaïm vaøo 2 daây ñieän trong maïng ñieän:
Ñoái vôùi maïng ñieän 3 pha neáu cuøng chaïm vaøo 2 daây noùng cô theå seõ chòu moät ñieän aùp daây, neáu chaïm vaøo 1 daây noùng vaø 1 daây nguoäi cô theå seõ chòu ñieän aùp pha. Ñieän aùp daây coù giaù trò baèng 1,73 laàn ñieän aùp pha neân möùc ñoä nguy hieåm cuõng cao hôn.
Chaïm moät daây noùng trong maïng 3 pha trung tính noái ñaát (maïng sao):
Neáu cô theå khoâng caùch ñieän vôùi ñaát seõ chòu moät ñieän aùp pha.
Chaïm moät daây noùng trong maïng 3 pha trung tính khoâng noái ñaát (maïng tam giaùc):
Doøng ñieän qua cô theå phuï thuoäc giaù trò ñieän trôû roø vaø ñieän dung kyù sinh cuûa maïng.
Roø ñieän ra voû thieát bò:
Voû thieát bò, ñoäng cô,… thöôøng khoâng mang ñieän. Khi chaát löôïng caùch ñieän giaûm hay daây daãn ñieän cuûa thieát bò chaïm voû seõ laøm voû thieát bò mang ñieän (töông töï nhö moät daây noùng trong maïng ñieän), neáu ngöôøi chaïm vaøo voû thieát bò seõ bò ñieän giaät.
Do ñieän aùp böôùc:
Do phoùng ñieän cao aùp:
Do hoà quang:
Caùc bieän phaùp kyõ thuaät ñeà phoøng tai naïn ñieän :
Noái ñaát baûo veä.
Noái ñaát trung tính (coøn goïi laø noái khoâng).
Noái ñaúng theá.
Duøng ñieän aùp thaáp.
Bieán aùp caùch ly.
Caét ñieän baûo veä.
Caùch ñieän.
Ngaên chaën vaø che chaén.
TÖÏ ÑOÄNG HOÙA :
Töï ñoäng hoùa laø moät vaán ñeà raát quan troïng trong saûn xuaát hieän nay. Noù seõ giuùp tieát kieäm nhaân coâng vaø cho naêng suaát cao hôn.
Trong heä thoáng chöng caát Nöôùc – Axit axetic naøy, ta caàn phaûi töï ñoäng hoùa trong caùc khaâu sao:
Nhaäp lieäu.
Hoaøn löu.
Cung caáp hôi ñoát vaø nöôùc laøm laïnh
Ñoàng thôøi phaûi coù heä thoáng an toaøn, töï ñoäng ñoùng ngaét khi coù söï coá xaûy ra.
Chöông 7
TÍNH KINH TEÁ
Löôïng theùp X18H10T caàn duøng:
M1 = 71mmaâm + mthaân + 2mñaùy(naép) = 7730,671 (kg)
Löôïng theùp CT3 caàn duøng:
M2 = 32mbích noái thaân + 4. 2. mbích gheùp oáng loûng + 2. 2. mbích gheùp oáng hôùi
+ 4. mchaân ñôõ + 4. mtai treo + 4. mtaám loùt = 3322,338 (kg)
Soá buloâng caàn duøng:
n = 16. 40 + 4. 4 + 2. 8 = 672 (caùi)
Chieàu daøi oáng 38 x 3mm:
L1 = 1657. 6 + 57 + 61. 6 + 45 + 27 = 10437 (m)
Chieàu daøi oáng 57 x 3mm:
L2 = 57 + 45 + 27 = 129 (m)
Chieàu daøi oáng 80mm: Choïn toång chieàu daøi oáng hoaøn löu, oáng daãn loûng vaøo noài ñun, oáng daãn loûng ra khoûi noài ñun vaø oáng daãn saûn phaåm ñænh vaøo thieát bò trao ñoåi nhieät laø 30m.
L3 = 30 + 30 = 60 (m)
Chieàu daøi oáng 150mm: 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 50m.
L5 = 2. 6 + 20 + 50 = 82 (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. 0,343 = 0,685 (Hp)
Cuùt inox 38 x 3mm: n = (18 + 14 + 8).2 = 80 (caùi)
Cuùt inox 57 x 3mm: n = (18 + 14 + 8).2 = 80 (caùi)
Vaät lieäu
Soá löôïng
Ñôn giaù
Thaønh tieàn (ñ)
Theùp X18H10T
7730,671 (kg)
50000 (ñ/kg)
386533562
Theùp CT3
3322,338 (kg)
10000 (ñ/kg)
33223379
Buloâng
672 (caùi)
5000 (ñ/caùi)
3360000
Vaät lieäu caùch nhieät
1,998 (m3)
4000000 (ñ/m3)
7993230
OÁng daãn 38 x 3mm
10437 (m)
50000 (ñ/m)
521850000
OÁng daãn 57 x 3mm
129 (m)
100000 (ñ/m)
12900000
OÁng 80mm
60 (m)
100000 (ñ/m)
6000000
OÁng 150mm
10 (m)
100000 (ñ/m)
1000000
OÁng 50mm
82 (m)
100000 (ñ/m)
8200000
Kính quan saùt
0,051 (m2)
250000 (ñ/m2)
12723
Bôm ly taâm
0,685 (Hp)
700000 (ñ/Hp)
479626
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 80mm
6 (caùi)
150000 (ñ/caùi)
900000
Racco inox 50mm
5 (caùi)
150000 (ñ/caùi)
750000
Racco inox 80mm
2 (caùi)
150000 (ñ/caùi)
300000
Cuùt inox 38 x 3mm
80 (caùi)
15000 (ñ/caùi)
1200000
Cuùt inox 57 x 3mm
80 (caùi)
30000 (ñ/caùi)
2400000
Cuùt inox 80mm
14 (caùi)
30000 (ñ/caùi)
420000
Cuùt inox 150mm
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
992.952.521
Vaäy toång chi phí vaät tö laø 1 tyû ñoàng.
Xem tieàn coâng cheá taïo baèng 200% tieàn vaät tö.
Vaäy: toång chi phí laø 3 tyû 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.