MỤC LỤC
Lời nói đầu 2
Chương I: Giới thiệu tổng quan
I.Nhiệm vụ của đồ án 3
II.Tính chất nguyên liệu và sản phẩm 3
III.Cô đặc 4
IV.Quy trình công nghệ 5
Chương II : Thiết kế thiết bị chính A.Cân bằng vật chất và năng lượng 8
I. Cân bằng vật chất 8
II. Cân bằng năng lượng 9
B. Tính thiết kế thiết bị chính
I.Hệ số truyền nhiệt 14
II.Bề mặt truyền nhiệt và thời gian cô đặc 21
III.Buồng đốt và đáy 23
IV. Buồng bốc và nắp 24
C. Tính cơ khí cho thiết bị chính 27
I.Buồng đốt 27
II.Buồng bốc 28
III.Đáy 30
IV.Nắp 32
V. Tính cách nhiệt cho thân 32
VI.Mối ghép bích 33
VII.Vỉ ống 34
VIII.Khối lượng và tai treo 35
IX.Các ống dẫn ,cửa 37
Chương III :Tính chi tiết thiết bị phụ
I.Thiết bị ngưng tụ Baromet 39
II.Bơm 44
Chương IV : Tính giá thành thiết bị 49
Kết luận 51
Tài liệu tham khảo 52
Lời nói đầu
Ngày nay, công nghiệp sản xuất hóa chất là một ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành khác. Một trong những sản phẩm được quan tâm sản xuất khá nhiều là Natri Clorua (NaCl) do khả năng sử dụng rộng rãi của nó.NaCl tinh khiết được sử dụng nhiều trong thực phẩm dưới dạng muối ăn ,hay sử dụng nhiều trong ngành y tế dưới dạng dịch truyền.đ
Nhiệm vu cụ thể của đồ án môn học là thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián đoạn NaCl từ 10% lên 27% ,năng suất 1200kg /mẻ ,sử dụng ống chùm.
Đồ án gồm 4 chương :
ã Chương I:Giới thiệu tổng quan
ã Chương II :Thiết kế thiết bị chính
ã Chương III :Thiết kế các chi tiết phụ
ã Chương IV: Tính toán giá thành thiết bị
Có thể nói thực hiện Đồ án môn học là một cơ hội tốt cho sinh viên ôn lại toàn bộ các kiến thức đã học về các quá trình và công nghệ hóa học. Ngoài ra đây còn là dịp mà sinh viên có thể tiếp cận với thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán và thiết kế các chi tiết của một thiết bị với các số liệu rất cụ thể và rất thực tế.
Đồ án này được thực hiện dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn trực tiếp của thầy Trần Văn Nghệ , và các thầy cô bộ môn Máy và Thiết Bị khoa Công nghệ Hóa học và Dầu khí trường Đại học Bách khoa thành phố Hố Chí Minh. Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Nghệ và các thầy cô khác cũng như các bạn bè đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án.
52 trang |
Chia sẻ: banmai | Lượt xem: 1744 | Lượt tải: 2
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án môn học Máy và Thiết bị, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
saûn phaåm trong quaù trình coâ ñaëc:
Trong quaù trình coâ ñaëc, tính chaát cô baûn cuûa nguyeân lieäu vaø saûn phaåm bieán ñoåi khoâng ngöøng. Thôøi gian coâ ñaëc taêng laøm cho noàng ñoä dung dòch taêng daãn ñeán tính chaát dung dòch thay ñoåi:
Caùc ñaïi löôïng giaûm: heä soá daãn nhieät, nhieät dung, heä soá caáp nhieät, heä soá truyeàn nhieät.
Caùc ñaïi löôïng taêng: khoái löôïng rieâng dung dòch, ñoä nhôùt, toån thaát nhieät do noàng ñoä, nhieät ñoä soâi.
Yeâu caàu chaát löôïng saûn phaåm :
Ñaït noàng ñoä vaø ñoä tinh khieát yeâu caàu.
Thaønh phaàn hoaù hoïc chuû yeáu khoâng thay ñoåi.
COÂ ÑAËC:
Ñònh nghóa
Coâ ñaëc laø phöông phaùp thöôøng duøng ñeå laøm taêng noàng ñoä moät caáu töû naøo ñoù trong dung dòch hai hay nhieàu caáu töû. Tuøy theo tính chaát cuûa caáu töû khoù bay hôi (hay khoâng bay hôi trong quaù trình ñoù) ta coù theå taùch moät phaàn dung moâi (caáu töû deã bay hôi hôn) baèng phöông phaùp nhieät hay baèng phöông phaùp laøm laïnh keát tinh.
Coâ ñaëc laø quaù trình laøm taêng noàng ñoä cuûa chaát raén hoøa tan trong dung dòch baèng caùch taùch bôùt moät phaàn dung moâi qua daïng hôi.
Caùc phöông phaùp coâ ñaëc:
Phöông phaùp nhieät (ñun noùng): dung moâi chuyeån töø traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi döôùi taùc duïng cuûa nhieät khi aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù baèng aùp suaát taùc duïng leân maët thoaùng chaát loûng.
Phöông phaùp laïnh: khi haï thaáp nhieät ñoä ñeán moät möùc naøo ñoù thì moät caáu töû seõ taùch ra daïng tinh theå ñôn chaát tinh khieát, thöôøng laø keát tinh dung moâi ñeå taêng noàng ñoä chaát tan.Tuøy tính chaát caáu töû vaø aùp suaát beân ngoaøi taùc duïng leân maët thoaùng maø quaù trình keát tinh ñoù xaûy ra ôû nhieät ñoä cao hay thaáp vaø ñoâi khi phaûi duøng ñeán maùy laïnh.
Phaân loaïi vaø öùng duïng
a. Theo caáu taïo
Nhoùm 1: dung dòch ñoái löu töï nhieân (tuaàn hoaøn töï nhieân) duøng coâ ñaëc dung dòch khaù loaõng, ñoä nhôùt thaáp, ñaûm baûo söï tuaàn hoaøn töï nhieân cuûa dung dòch deã daøng qua beà maët truyeàn nhieät. Goàm:
Coù buoàng ñoát trong (ñoàng truïc buoàng boác), coù theå coù oáng tuaàn hoaøn trong hoaëc ngoaøi.
Coù buoàng ñoát ngoaøi ( khoâng ñoàng truïc buoàng boác).
Nhoùm 2: dung dòch ñoái löu cöôõng böùc, duøng bôm ñeå taïo vaän toác dung dòch töø 1,5 - 3,5 m/s taïi beà maët truyeàn nhieät. Coù öu ñieåm: taêng cöôøng heä soá truyeàn nhieät, duøng cho dung dòch ñaëc seät, ñoä nhôùt cao, giaûm baùm caën, keát tinh treân beà maët truyeàn nhieät. Goàm:
Coù buoàng ñoát trong, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi.
Coù buoàng ñoát ngoaøi, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi.
Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng, chaûy moät laàn traùnh tieáp xuùc nhieät laâu laøm bieán chaát saûn phaåm. Ñaëc bieät thích hôïp cho caùc dung dòch thöïc phaåm nhö dung dòch nöôùc traùi caây,hoa quaû eùp…Goàm:
Maøng dung dòch chaûy ngöôïc, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi taïo boït khoù vôõ.
Maøng dung dòch chaûy xuoâi, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi ít taïo boït vaø boït deã vôõ.
b. Theo phöông phaùp thöïc hieän quaù trình
Coâ ñaëc aùp suaát thöôøng (thieát bò hôû): coù nhieät ñoä soâi, aùp suaát khoâng ñoåi. Thöôøng duøng coâ ñaëc dung dòch lieân tuïc ñeå giöõ möùc dung dòch coá ñònh ñeå ñaït naêng suaát cöïc ñaïi vaø thôøi gian coâ ñaëc laø ngaén nhaát.Tuy nhieân, noàng ñoä dung dòch ñaït ñöôïc laø khoâng cao.
Coâ ñaëc aùp suaát chaân khoâng: Dung dòch coù nhieät ñoä soâi döôùi 100oC, aùp suaát chaân khoâng. Dung dòch tuaàn hoaøn toát, ít taïo caën, söï bay hôi nöôùc lieân tuïc.
Coâ ñaëc nhieàu noài: Muïc ñích chính laø tieát kieäm hôi ñoát. Soá noài khoâng neân lôùn quaù vì seõ laøm giaûm hieäu quaû tieát kieäm hôi. Coù theå coâ chaân khoâng, coâ aùp löïc hay phoái hôïp caû hai phöông phaùp. Ñaëc bieät coù theå söû duïng hôi thöù cho muïc ñích khaùc ñeå naâng cao hieäu quaû kinh teá.
Coâ ñaëc lieân tuïc: Cho keát quaû toát hôn coâ ñaëc giaùn ñoaïn. Coù theå aùp duïng ñieàu khieån töï ñoäng, nhöng chöa coù caûm bieán tin caäy.
Öu ñieåm vaø nhöôïc ñieåm cuûa coâ ñaëc chaân khoâng giaùn ñoaïn
Öu ñieåm
Giöõ ñöôïc chaát löôïng, tính chaát saûn phaåm, hay caùc caáu töû deã bay hôi.
Nhaäp lieäu vaø thaùo saûn phaåm ñôn giaûn, khoâng caàn oån ñònh löu löôïng.
Thao taùc deã daøng.
Coù theå coâ ñaëc ñeán caùc noàng ñoä khaùc nhau.
Khoâng caàn phaûi gia nhieät ban ñaàu cho dung dòch.
Caáu taïo ñôn giaûn, giaù thaønh thaáp.
Nhöôïc ñieåm
Quaù trình khoâng oån ñònh, tính chaát hoùa lyù cuûa dung dòch thay ñoåi lieân tuïc theo noàng ñoä, thôøi gian.
Nhieät ñoä hôi thöù thaáp, khoâng duøng ñöôïc cho muïc ñích khaùc.
Khoù giöõ ñöôïc ñoä chaân khoâng trong thieát bò.
QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ
Thuyeát minh quy trình coâng ngheä
Khôûi ñoäng bôm chaân khoâng ñeán aùp suaát Pck = 0,7 at.
Sau ñoù bôm dung dòch ban ñaàu coù noàng ñoä 10% töø beå chöùa nguyeân lieäu vaøo noài coâ ñaëc baèng bôm ly taâm. Quaù trình nhaäp lieäu dieãn ra trong voøng 20 phuùt ñeán khi nhaäp ñuû 3240 kg thì ngöøng.
Khi ñaõ nhaäp lieäu ñuû 3240 kg thì baét ñaàu caáp hôi ñoát (laø hôi nöôùc baõo hoøa ôû aùp suaát 3 at) vaøo buoàng ñoát ñeå gia nhieät dung dòch. Buoàng ñoát goàm nhieàu oáng nhoû truyeàn nhieät (oáng chuøm) vaø moät oáng tuaàn hoaøn trung taâm coù ñöôøng kính lôùn hôn. Dung dòch chaûy trong oáng ñöôïc gia nhieät bôûi hôi ñoát ñi ngoaøi oáng. Dung dòch trong oáng seõ soâi vaø tuaàn hoaøn qua oáng tuaàn hoaøn (do oáng tuaàn hoaøn coù ñöôøng kính lôùn hôn caùc oáng truyeàn nhieät neân dung dòch trong oáng tuaàn hoaøn seõ soâi ít hôn trong oáng truyeàn nhieät, khi ñoù khoái löôïng rieâng dung dòch trong oáng tuaàn hoaøn seõ lôùn hôn khoái löôïng rieâng dung dòch trong oáng truyeàn nhieät vì vaäy taïo aùp löïc ñaåy dung dòch töø oáng tuaàn hoaøn sang caùc oáng truyeàn nhieät). Dung moâi laø nöôùc boác hôi vaø thoaùt ra ngoaøi qua oáng daãn hôi thöù sau khi qua buoàng boác vaø thieát bò taùch gioït. Hôi thöù ñöôïc daãn qua thieát bò ngöng tuï baromet vaø ñöôïc ngöng tuï baèng nöôùc laïnh, sau khi ngöng tuï thaønh loûng seõ chaûy ra ngoaøi boàn chöùa. Phaàn khoâng ngöng seõ ñöôïc daãn qua thieát bò taùch gioït ñeå chæ coøn khí khoâng ngöng ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Hôi ñoát khi ngöng tuï chaûy ra ngoaøi qua cöûa thaùo nöôùc ngöng, qua baãy hôi roài ñöôïc xaû ra ngoaøi.
Quaù trình cöù tieáp tuïc ñeán khi ñaït noàng ñoä 27% (sau thôøi gian coâ ñaëc ñaõ tính: 121,3 phuùt) thì ngöng caáp hôi. Môû van thoâng aùp, sau ñoù thaùo saûn phaåm ra baèng caùch môû van thaùo lieäu.
Caùc thieát bò ñöôïc löïa choïn trong quy trình coâng ngheä
Bôm
Bôm ñöôïc söû duïng trong quy trình coâng ngheä goàm: bôm ly taâm vaø bôm chaân khoâng.
Bôm ly taâm ñöôïc caáu taïo goàm voû bôm, baùnh guoàng treân ñoù coù caùc caùnh höôùng doøng. Baùnh guoàng ñöôïc gaén treân truïc truyeàn ñoäng. OÁng huùt vaø oáng ñaåy.
Bôm ly taâm ñöôïc duøng ñeå bôm dung dòch NaCl töø beå chöùa nguyeân lieäu vaøo noài coâ ñaëc.
Bôm chaân khoâng ñöôïc duøng ñeå taïo ñoä chaân khoâng khi heä thoáng baét ñaàu laøm vieäc.
Thieát bò coâ ñaëc
Ñaây laø thieát bò chính trong quy trình coâng ngheä. Thieát bò goàm ñaùy, naép, buoàng boác vaø buoàng ñoát. Beân trong buoàng ñoát goàm nhieàu oáng truyeàn nhieät nhoû vaø moät oáng tuaàn hoaøn trung taâm coù ñöôøng kính lôùn hôn.
Taùc duïng cuûa buoàng ñoát laø ñeå gia nhieät dung dòch, buoàng boác laø ñeå taùch hoãn hôïp loûng hôi thaønh nhöõng gioït loûng rôi trôû laïi, hôi ñöôïc daãn qua oáng daãn hôi thöù. OÁng tuaàn hoaøn ñöôïc söû duïng ñeå taïo moät doøng chaûy tuaàn hoaøn trong thieát bò.
Thieát bò ngöng tuï
Thieát bò ngöng tuï ñöôïc söû duïng trong quy trình coâng ngheä laø loaïi thieát bò ngöng tuï tröïc tieáp (thieát bò ngöng tuï baromet). Chaát laøm laïnh laø nöôùc ñöôïc ñöa vaøo ngaên treân cuøng thieát bò. Thieát bò thöôøng laøm vieäc ôû aùp suaát chaân khoâng neân noù phaûi ñöôïc ñaët ôû moät ñoä cao caàn thieát ñeå nöôùc ngöng coù theå töï chaûy ra ngoaøi khí quyeån maø khoâng caàn maùy bôm.
Thieát bò taùch loûng
Thieát bò taùch loûng ñöôïc ñaët sau thieát bò ngöng tuï baromet nhaèm ñeå taùch caùc caáu töû bay hôi coøn soùt laïi, chöa kòp ngöng tuï, khoâng cho chuùng ñi vaøo bôm chaân khoâng.
Caùc thieát bò phuï trôï khaùc
Baãy hôi
Caùc thieát bò ño aùp suaát, ño nhieät ñoä, caùc loaïi van.
CHÖÔNG II. THIEÁT KEÁ THIEÁT BÒ CHÍNH
CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG
CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT
Caùc soá lieäu ban ñaàu:
Dung dòch NaCl coù:
Nhieät ñoä ñaàu 25oC, noàng ñoä ñaàu 10%.
Noàng ñoä cuoái 27%.
Choïn hôi ñoát laø hôi nöôùc baõo hoøa ôû aùp suaát 3at.
Aùp suaát ngöng tuï: Pck = 0,7 at.
Coâ ñaëc giaùn ñoaïn vôùi naêng suaát 1200 kg/meû
Khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch theo noàng ñoä
Noàng ñoä, %
10
15
20
27
Khoái löôïng rieâng, kg/m3
1073
1110
1150
1205
Caân baèng vaät chaát cho caùc giai ñoaïn
G ñ= Gc + W
Gñ.xñ = Gc.xc
Trong ñoù
Gñ , Gc : löôïng dung dòch ñaàu vaø cuoái moãi giai ñoaïn (kg)
W : löôïng hôi thöù boác leân trong moãi giai ñoaïn (kg)
xñ , xc : noàng ñoä ñaàu vaø cuoái cuûa moãi giai ñoaïn
Gñ.xñ, Gc.xc : khoái löôïng NaCl trong dung dòch (kg)
Khoái löôïng dd ñaàu :
Gñ = 1200 *0,27 /0,1 = 3240 (kg)
Giai ñoaïn 10% ñeán 15%
Gñ = 3240 (kg)
xñ = 0,1 ; xc = 0,15
Löôïng saûn phaåm ( laø dung dòch NaCl 15% ):
Gc = Gñ . (kg)
Löôïng hôi thöù:
W = Gñ - Gc = 3240 – 2160 = 1080 (kg)
Giai ñoaïn 15% ñeán 20%
Gñ = 2160(kg) ; xñ = 0,15 ; xc = 0,2
Gc = (kg)
W = Gñ – Gc = 2160 – 1620 = 540 (kg)
Giai ñoaïn 20% ñeán 27%
Gñ = 1620 (kg) ; xñ = 0,2 ; xc = 0,27
(kg)
W = 1620 – 1200 = 420 (kg)
Toång löôïng hôi thöù boác hôi
Wt = 1080+540+420 = 2040 (kg)
Ta coù baûng toùm taét keát quaû caân baèng vaät chaát
Noàng ñoä dung dòch, %
10
15
20
27
Theå tích dung dòch trong noài, m3
3,02
1,946
1,4
1
Khoái löôïng dung dòch, kg
3240
2160
1620
1200
Löôïng hôi thöù ñaõ boác hôi, kg
0
1080
1620
2040
Khoái löôïng rieâng dung dòch, kg/m3
1073
1110
1150
1205
CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG
Aùp suaát laøm vieäc trong buoàng boác thieát bò coâ ñaëc P1 = 0,3 at.
Nhieät ñoä hôi thöù ôû buoàng boác t1 = 68,7oC ( Baûng I.251 trang 314 Taøi lieäu [1] ).
Ñaây cuõng laø nhieät ñoä soâi cuûa dung moâi (laø nöôùc) treân maët thoaùng dung dòch = 68,7 oC
Choïn toån thaát nhieät ñoä töø noài coâ ñaëc veà thieát bò ngöng tuï .
Nhieät ñoä hôi thöù ôû thieát bò ngöng tuï : t0 = 68,7 - 1 = 67,7oC.
Caùc toån thaát nhieät ñoä – Nhieät ñoä soâi dung dòch
Xaùc ñònh toån thaát nhieät ñoä do noàng ñoä vaø nhieät ñoä soâi dung dòch NaCl theo noàng ñoä ôû aùp suaát P1 = 0,3 at () :
Theo taøi lieäu [3] trang 149:
= *f
Vôùi f tra ôû taøi lieäu [3] trang 147 :
Vôùi = 68,7oC ,f = 0,81
Noàng ñoä dung dòch, %
10
15
20
27
Toån thaát , oC
1,9
3,25
4,85
8
Toån thaát ,oC
1,54
2,63
3,9
6,48
Nhieät ñoä soâi dd , oC
70,2
71,3
72,6
75,2
Toån thaát nhieät ñoä do hieäu öùng thuûy tónh . Nhieät ñoä soâi dung dòch ôû aùp suaát trung bình
Tính theo ví duï 4.8 trang 207 Taøi lieäu [4]
Vôùi: Ptb = P1 + 0,5.g.Hop = P1 + P
P = 0,5.g.Hop
Trong ñoù : Khoái löôïng rieâng dung dòch tính theo noàng ñoä cuoái ôû nhieät ñoä
Hop : Chieàu cao lôùp chaát loûng soâi
Trong thieát bò tuaàn hoaøn töï nhieân
Hop =
Vôùi Ho : Chieàu cao oáng truyeàn nhieät
: Khoái löôïng rieâng dung moâi ôû tsdm
Choïn chieàu cao oáng truyeàn nhieät Ho = 1,5m
Tính cho tröôøng hôïp dung dòch NaCl 10 %
Do trong khoaûng nhieät ñoä nhoû, hieäu soá thay ñoåi khoâng ñaùng keå neân :
(m)
Nhieät ñoä soâi cuûa H2O ôû 0,315 at laø 69,7 oC ( Baûng I.251 trang 314 Taøi lieäu [1] )
Ñoä taêng nhieät ñoä soâi do coät thuûy tónh
oC
nhieät ñoä soâi dung dòch NaCl 10 % ôû aùp suaát P1+
oC
Tính töông töï ta ñöôïc
Noàng ñoä dung dòch, %
10
15
20
27
, oC
1
1,14
1,34
1,7
72,2
73,6
75,3
78,6
Caân baèng naêng löôïng cho caùc giai ñoaïn
Tính theo coâng thöùc 2.4 trang 104 Taøi lieäu [4]:
Phöông trình caân baèng nhieät
Vôùi
D : löôïng hôi ñoát söû duïng (kg)
: tæ leä nöôùc ngöng bò cuoán theo
: nhieät ñoä nöôùc ngöng (oC)
C : nhieät dung rieâng nöôùc ngöng ôû (J/kg ñoä)
cñ, cc : nhieät dung rieâng dung dòch ñaàu vaø cuoái moãi giai ñoaïn (J/kg ñoä)
tñ, tc : nhieät ñoä dung dòch ñaàu vaø cuoái moãi giai ñoaïn (oC)
: entanpi cuûa hôi ñoát (J/kg)
: entanpi cuûa hôi thöù (J/kg)
Qt : nhieät löôïng toån thaát (J)
Qcñ : nhieät löôïng coâ ñaëc (J)
Nhieät löôïng do hôi ñoát cung caáp ( do coù 5% hôi nöôùc ngöng cuoán theo )
QD = D.(1-).() = D.(1-).r =Gñ(cctc - c ñ t ñ ) +W (iw’’- cctc) Qcd
r = : nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû aùp PÑ
Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch
Tính theo coâng thöùc 2.11 trang 106 Taøi lieäu [4]
cdd = 4190.(1-x) + c1.x
Trong ñoù
x: noàng ñoä dung dòch
c1: nhieät dung rieâng NaCl khan (J/kg ñoä)
Theo coâng thöùc 2.12 trang 183 Taøi lieäu [4]
c1 = (J/kg ñoä)
Vaäy nhieät dung rieâng dung dòch theo noàng ñoä
Noàng ñoä dung dòch. %
10
15
20
27
Nhieät dung rieâng dung dòch, J/kg ñoä
3771
3652
3370
3082,7
Choïn hôi ñoát coù aùp suaát PD =3 at tD =132,9oC
Nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû aùp suaát 3 at
r = 2171*103 J/kg ñoä (Baûng I.251 trang 314 Taøi lieäu [1] )
Entanpi cuûa hôi thöù ôû 73,05oC
=2620*103 J/kg ( Baûng I.250 trang 312 Taøi lieäu [1] )
Toån thaát nhieät Qt = 0,05*QD
Xem nhieät coâ ñaëc laø khoâng ñaùng keå
Giai ñoaïn ñöa dung dòch 10% töø 25oC ñeán 72,2oC
Gñ = Gc = 3240 (kg)
cñ = cc =3771 (J/kg ñoä)
tñ = 25oC ; tc =72,2oC ; W = 0 kg
Nhieät löôïng tieâu toán cho quaù trình:
Q1 =3240*3771*(72,2-25) =5,77*108 (J)
Nhieät löôïng caàn cung caáp ( keå caû toån thaát ):
QD1 = (J)
Löôïng hôi ñoát söû duïng:
D1 = (kg)
Giai ñoaïn ñöa dung dòch töø 10% ñeán 15%:
Gñ = 3240 (kg) ; cñ =3771 (J/kg ñoä ); tñ =72,2 (oC)
Gc = 2160 (kg) ; cc = 3562 (J/kg ñoä) ; tc = 73,6 (oC)
W = 1080 (kg)
Nhieät löôïng tieâu toán cho quaù trình:
Q2 = 2160*3562*73,6 – 3240*3771*72,2 + 1080*2620*103
Q2 =25,14*108 (J)
Nhieät löôïng caàn cung caáp ( keå caû toån thaát )
QD2 =(J)
Löôïng hôi ñoát söû duïng
D2 = (kg)
Giai ñoaïn ñöa dung dòch töø 15% ñeán 20%:
Gñ = 2160 (kg) ; cñ = 3562 (J/kg ñoä) ; tñ = 72,2(oC)
Gc = 1620 (kg) ; cc = 3370 (J/kg ñoä ); tc = 75,3(oC)
W = 540 (kg)
Nhieät löôïng tieâu toán cho quaù trình
Q3 = 1620*3370*75,3 – 2160*3370*72,2 + 540*2620*103
Q3 = 12,6*108 (J)
Nhieät löôïng caàn cung caáp ( keå caû toån thaát nhieät ):
QD3 = (J)
Löôïng hôi ñoát söû duïng
D3 = (kg)
Giai ñoaïn ñöa dung dòch töø 20% ñeán 27%:
Gñ = 1620 (kg) ; cñ = 3370 (J/kg ñoä ); tñ = 75,3(oC)
Gc = 1200 (kg) ; cc = 3082,7 (J/kg ñoä ); tc = 78,6 (oC)
W = 420 (kg)
Nhieät löôïng tieâu toán cho quaù trình
Q4 = 1200*3082,7*78,6 – 1620*3370*75,3 + 420*2620*103
Q4 = 9,8*108 (J)
Nhieät löôïng caàn cung caáp ( keå caû toån thaát nhieät ):
QD4 = (J)
Löôïng hôi ñoát söû duïng:
D4 = (kg)
Toång nhieät löôïng:
QD = 6,07*108 + 26,46*108 + 13,26*108 + 9,8*108 =56,11*108 (J)
Toång löôïng hôi ñoát:
D = 294,3 + 1283 + 643 + 500 =2720,3 (kg)
Löôïng hôi ñoát rieâng:
Drieâng = (kg/kg hôi thöù)
Toùm taét caân baèng naêng löôïng:
Noàng ñoä dung dòch. %
10(25oC)
10(72,2oC)
15
20
27
Nhieät löôïng höõu ích, J*10-8
0
5,77
30,9
43,5
53,3
Toång nhieät löôïng cung caáp, J*10-8
6,07
32,53
45,79
56,11
Löôïng hôi ñoát söû duïng, kg
294,3
1577,3
2220,0
2720,3
TÍNH THIEÁT KEÁ THIEÁT BÒ CHÍNH
HEÄ SOÁ TRUYEÀN NHIEÄT
Heä soá truyeàn nhieät trong quaù trình soâi
Caùc kí hieäu vaø coâng thöùc
: heä soá caáp nhieät khi ngöng tuï hôi (W/m2K)
: heä soá caáp nhieät phía dung dòch soâi( W/m2K)
q1 : nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng (W/m2)
q2 : nhieät taûi rieâng phía dung dòch soâi(W/m2)
qv : nheät taûi rieâng phía vaùch oáng truyeàn nhieät (W/m2)
: nhieät ñoä trung bình vaùch ngoaøi oáng (oC)
: nhieät ñoä trung bình vaùch trong oáng (oC)
tD : nhieät ñoä hôi ngöng, tD = 132,9(oC)
tdd : nhieät ñoä dung dòch soâi (oC)
: nhieät ñoä maøng nöôùc ngöng (oC)
Phía hôi ngöng:
(1)
Theo coâng thöùc V.101 trang 28 Taøi lieäu [2]
(2)
Vôùi A= phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä maøng tm
tm , oC
40
60
80
100
120
140
160
180
200
A
139
155
169
179
188
194
197
199
199
: khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä tm (kg/m3)
: heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä tm (W/mK)
:ñoä nhôùt cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä tm (Pas)
r : aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ôû nhieät ñoä tD
r = 2171*103 (J/kg)
H = 1,5 m: chieàu cao oáng truyeàn nhieät
Phía dung dòch
q2 = (3)
Theo coâng thöùc VI.27 trang 71 Taøi lieäu [2]
(4)
Trong ñoù
: heä soá daãn nhieät (W/mK), khoái löôïng rieâng (kg/m3), nhieät dung rieâng (J/kg ñoä), ñoä nhôùt (Pas) cuûa nöôùc
: caùc thoâng soá cuûa dung dòch theo noàng ñoä
: heä soá caáp nhieät töông öùng cuûa nöôùc (W/m2K)
(5), (coâng thöùc V.90 trang 26 Taøi lieäu [2])
Vôùi q : nhieät taûi rieâng (W/m2)
p : aùp suaát tuyeät ñoái treân maët thoaùng (N/m2)
p = p1 = 0,3 at = 29430 (N/m2)
Caùc thoâng soá cuûa nöôùc ( Baûng I.249 trang 311 Taøi lieäu [2] ):
tsdm = 68,7 (oC)
978,5 (kg/m3)
cn = 4186 (J/kg ñoä)
= 0,4*10-3 (Ns/m2)
= 66,7*10-2 (W/mK)
Caùc thoâng soá cuûa dung dòch:
tra ôû baûng I.107 trang 101 Taøi lieäu [1] ( ôû 40oC )
tính theo coâng thöùc I.32 trang 123 Taøi lieäu [1]
, W/mK
Mdd =
Vôùi x : noàng ñoä dung dòch
cdd vaø xaùc ñònh theo noàng ño
Noàng ñoä dung dòch, %
10
15
20
27
tsdd, oC
72,2
73,6
75,3
78,6
, kg/m3
1073
1110
1150
1205
cdd , J/kg ñoä
3771
3562
3370
3082,7
, Ns/m2
0,71*10-3
0,78*10-3
0,89*10-3
1,08*10-3
Mdd
19,34
20,09
20,9
22,14
, W/mK
0,55
0,54
0,528
0,504
Phía vaùch oáng truyeàn nhieät
Theo thí duï 19 trang 148 Taøi lieäu [4]
(6)
=
Trong ñoù:
Laáy , (W/mK)-1: nhieät trôû cuûa nöôùc thöôøng
(W/mK )-1: nhieät trôû cuaû caùu baån
mm: beà daøy oáng truyeàn nhieät
17,5 W/mK: heä soá daãn nhieät qua vaùch
=9,653*10-4, (W/mK)-1
Heä soá truyeàn nhieät K
, W/m2K
Do khoâng bieát chính xaùc nhieät ñoä vaùch oáng truyeàn nhieät neân phaûi thöïc hieän tính laëp nhö sau
Choïn (< tD )
Tính theo coâng thöùc (2)
Tính q1 theo coâng thöùc (1)
Tính theo coâng thöùc (6) vôùi qv = q1
Tính theo coâng thöùc (5) vôùi q = q1
Tính theo coâng thöùc (4)
Tính q2 theo coâng thöùc (3)
Tính qtb =
Xaùc ñònh sai soá ss =
Neáu ss > 5% thì choïn laïi vaø laëp laïi quaù trình tính ñeán khi ñaït sai soá nhoû
Tính K theo coâng thöùc (7)
Tính K cho caùc giai ñoaïn
Tímh ôû noàng ñoä 10% :
Choïn
Tính :
(W/m2K)
(W/m2K)
(W/m2)
(thoûa)
Vaäy
K =
Tính ôû noàng ñoä 15%:
Tính töông töï
K =
Tính ôû noàng ñoä 20%:
Tímh töông töï (oC)
K =
Tính ôû noàng ñoä 27%:
Tính töông töï
K =
Baûng toùm taét
Noàng ñoä dung dòch,%
10
15
20
27
tsdd, oC
72,2
73,6
75,3
78,6
q1, W/m2
44509,5
42449,63
41057,72
37506,29
q2,W/m2
43552,76
43115,41
39083,09
34434,39
qtb, W/m2
44031,13
42782,52
40070,4
35970,34
,W/m2K
9083,57
9228,18
9331,3
9616,99
, W/m2K
3402,56
3141,75
2880,75
2425,78
K, W/m2K
730
718
704
675
ss, %
1
0,78
2,4
4
Heä soá truyeàn nhieät trong quaù trình gia nhieät dung dòch ban ñaàu töø 25oC ñeán 72,2oC:
Caùc kí hieäu vaø coâng thöùc
Caùc kí hieäu ,, q1, q2, qv, , , tD, tdd, , tm nhö muïc 1.1
Phía hôi ngöng:
A xaùc ñònh theo tm
r = 2171*103 J/kg
H = 1,5 m
Phía vaùch:
Phía dung dòch:
Trong ñoù
C vaø n phuï thuoäc vaøo Pr vaø Gr nhö sau
Gr*Pr thì Nu = 0.5
Gr*Pr thì
thì
Gr*Prthì
l : chieàu cao oáng truyeàn nhieät, l = 1,5 m
: khoái löôïng rieâng ( kg/m3 ), heä soá daõn nôû theå tích ( K-1 ), heä soá daãn nhieät ( W/mK ), ñoä nhôùt ( Pa.s ), nhieät dung rieâng ( J/kg ñoä ) cuûa dung dòch NaCl laáy ôû nhieät ñoä maøng
Vôùi
cdd = 3771 (J/kg ñoä)
(Ns/m2)
cuûa dung dòch NaCl 25%
To ,oC
0
20
40
60
80
100
120
0,425
0,455
0,48
0,505
0,535
0,57
0,605
Heä soá truyeàn nhieät :
, W/m2K
Trình töï tính laëp
Choïn
Tính
Tính q1
Tính
Tính Nu2
Tính q2
Tính qtb =
Tính ss =, tính cho ñeán sai soá nhoû (vaø phaûi nhoû hôn 5% )
Thöïc hieän tính laëp
Choïn
(oC)
tm=
(oC)
(oC)
Tính :
(K-1)
ta thaáy Gr*Pr > 2.107
(W/m2K)
qtb = 64197,25(W/m2)
ss=0.035=3,5% (thoaû)
Vaäy heä soá truyeàn nhieät giai ñoaïn naøy
BEÀ MAËT TRUYEÀN NHIEÄT VAØ THÔØI GIAN COÂ ÑAËC
Phöông trình truyeàn nhieät cho khoaûng thôøi gian nhoû dT
dQ= K*F(T-t)*dT
Giaû söû ñeán cuoái quaù trình dung dòch vaãn ngaäp heát beà maët truyeàn nhieät khoâng ñoåi, T khoâng ñoåi
T=
Laáy tích phaân ta ñöôïc
F.T2 = (1)
T2 : thôøi gian coâ ñaëc ( khoâng keå thôøi gian gia nhieät cho dung dòch ñaàu ñeán 83.48oC ), s
Q : nhieät löôïng tieâu toán cho quaù trình naøy, J
Ta tính tích phaân (1) baèng ñoà thò. Caàn xaùc ñònh Q, ôû töøng thôøi ñieåm.
Noàng ñoä dung dòch, %
10
15
20
27
Q*10-8, J
0
26,46
39,72
50,04
t(tsdd), oC
72,2
73,6
75,3
78,6
K, W/m2K
730
718
704
675
T-t
60,7
59,3
57,6
54,3
2,257
2,349
2,466
2,728
Veõ ñoà thò coù : truïc hoaønh : Q*10-8 (x)
: truïc tung : *105 (y)
Töø vieäc tính tích phaân ñoà thò ta coù
Giai ñoaïn 1 ( 10%15% ) : S1 = F. T1 = 60937 (m2s)
Giai ñoaïn 2 ( 15%20% ) : S2 = F. T2 = 31923(m2s)
Giai ñoaïn 3 ( 20%27% ) : S3 = F. T3 = 26801 (m2s)
Toång quaù trình coâ ñaëc töø 10% ñeán 27%
S = F. T = 119661 (m2s)
Choïn thôøi gian coâ ñaëc laø 80 phuùt
Beà maët trao ñoåi nhieät laø
F = 119661 / 4800 = 24,9 (m2) .
Choïn F=25 (m2)
Thôøi gian cuûa caùc giai ñoaïn
Giai ñoaïn 1 : T1 = 60937 / 25 = 2438 s
Giai ñoaïn 2 : T2 = 31923/ 25 = 1277 s
Giai ñoaïn 3 : T3 = 26801 / 25 = 1072 s
Thôøi gian gia nhieät ban ñaàu
T
T =
Vôùi Q : nhieät löôïng duøng cho gia nhieät, J
K : heä soá truyeàn nhieät cho quaù trình gia nhieät, W/m2K
: cheânh leäch nhieät ñoä, K
T = (phuùt)
Choïn thôøi gian nhaäp lieäu 20 phuùt
Thôøi gian thaùo saûn phaåm 15 phuùt
Toàng thôøi gian coâ ñaëc 1 meû laø
Tt = 20 + 6,3 + 80 + 15 = 121,3( phuùt)
BUOÀNG ÑOÁT VAØ ÑAÙY:
Dieän tích beà maët truyeàn nhieät : F = 32 (m2) (laáy dö 20% ñeå an toaøn )
Chieàu cao oáng truyeàn nhieät : H = 1,5m
Choïn oáng truyeàn nhieät coù ñöôøng kính : dng = 38mm
: dtr = 34 mm
Soá oáng caàn :
(oáng)
Choïn böôùc oáng t = (1.2).dng
Choïn t = 56 mm
Choïn oáng tuaàn hoaøn
Ñöôøng kính oáng tuaàn hoaøn
Choïn dtr (th) = 315 mm
dng(th) = 325 mm
Soá oáng truyeàn nhieät bò chieám choã
Goïi m : laø soá oáng naèm treân ñöôøng cheùo oáng tuaàn hoaøn
m=( dng(th)- dng)/t +1 =
Choïn m=7
coù 5 oáng treân ñöôøng cheùo oáng tuaàn hoaøn
a=(m +1)/2 = 4 ( coâng thöùc V.139 Taøi lieäu [2] trang 48 )
Toång soá oáng bò chieám choã
(coâng thöùc V.139 Taøi lieäu [2] trang 48)
Xeáp oáng theo hình luïc giaùc ñeàu ( theo Taøi lieäu [2] trang 48 )
Soá hình luïc giaùc ñeàu : 9 hình
Soá oáng treân ñöôøng cheùo : 19 oáng
Toång soá oáng : 271 oáng
Soá oáng truyeàn nhieät coøn laïi
(oáng)
Nhö vaäy ta coù theå choïn soá oáng an toaøn laø 234 oáng .
Ñöôøng kính trong buoàng ñoát
Dt = t.(b-1) + 4.dng= 56*(19-1) + 4*38 =1160 (mm)
Vôùi b = 19 , soá oáng treân ñuôøng cheùo luïc giaùc
Choïn ñöôøng kính buoàng ñoát Dt (bñ) = 1200 (mm)
Ñaùy :
Choïn ñaùy noùn tieâu chuaån coù gôø, goùc ñaùy 60o
Tra baûng XIII.21 trang 394 Taøi lieäu [2]
Chieàu cao gôø hgôø = 50 mm
Chieàu cao phaàn noùn hn = 1087 (mm)
Beà maët trong :Ft= 2,608( m2)
Theå tích ñaùy noùn Vñaùy = 0,532 (m3)
Theå tích truyeàn nhieät vaø oáng tuaàn hoaøn
Voâ = (m3)
Cuoái quaù trình coâ ñaëc Vdd = 1 > 0,532 +0,436
dung dòch vaãn ngaäp heát beà maët truyeàn nhieät
BUOÀNG BOÁC VAØ NAÉP
Ñöôøng kính
Löu löôïng hôi thöù
Ta tính löu löôïng hôi thöù trong giai ñoaïn ñaàu ( do löôïng hôi thöù trong giai ñoaïn naøy laø lôùn nhaát )
/(* T1) ( m3/s)
Trong ñoù
W1 : löôïng hôi thöù trong giai ñaàu (kg)
W1 = 1080 (kg)
: khoái löôïng rieâng hôi thöù ôû aùp suaát P1 = 0,3 at
= 0,1876 (kg/m3 ) ( Baûng I.251 trang 314 Taøi lieäu [1] )
T1 : thôøi gian gia nhieät giai ñoaïn ñaàu ( töø 10% ñeán 15% )
T1 = 2438 s
(m3/s)
Vaän toác hôi:
Vaän toác laéng:
Xaùc ñònh theo coâng thöùc 5.14 trang 157 Taøi lieäu [3]
Trong ñoù
: khoái löôïng rieâng gioït loûng (kg/m3)
: khoái löôïng rieâng hôi thöù, = 0,1876 (kg/m3)
dl : ñöôøng kính gioït loûng, dl = 0,3 mm = 3*10-4 m
: heä soá trôû löïc
Ta coù
= 978,5 (kg/m3), tra ôû nhieät ñoä 68,7oC (Baûng I.249 trang 310 Taøi lieäu [1])
tính theo Re
Vôùi =0,0106*10-3 Pa.s : ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïc cuûa hôi thöù
Giaû söû 0,2< Re < 500
Vaän toác laéng
Maø
(m)
Ta choïn ñöôøng kính buoàng boác
Dtr(bb) =1,6 m = 1600 (mm)
Kieåm tra Re
(thoûa)
Chieàu cao
Tính theo trang 71,72 Taøi lieäu [2]
Theå tích khoâng gian hôi
( m3)
Vôùi W : löôïng hôi thöù boác leân trong thieát bò (kg/h)
Utt : cöôøng ñoä boác hôi theå tích cho pheùp cuûa khoaûng khoâng gian hôi (m3/m2h)
: khoái löôïng rieâng hôi thöù, (kg/m3)
Ta coù W = (kg/h)
Utt = f.(Utt (1at) )
Vôùi Utt (1at) : cöôøng ñoä boác hôi theå tích cho pheùp khi aùp suaát baèng 1 at
f : heä soá hieäu chænh
Choïn Utt (1at) = 1650 (m3/m3h) (laáy trung bình giöõa 1600 vaø 1700)
f = 1,5 ( Ñoà thò VI.3 trang 72 Taøi lieäu [2] )
Utt = 1,5*1650 =2475 (m3/m3h)
Theå tích khoâng gian hôi:
(m3)
Chieàu cao phaàn khoâng gian hôi trong truï boác
(m)
h1= 50 mm : chieàu cao phaàn
gôø buoàng boác
h2= 400 mm :chieàu cao phaàn
noùn buoàng boác
h3 : chieàu cao dung dòch trong
phaàn truï
h1 =50 mm
h3
h2 =400 mm
Theå tích dung dòch trong buoàng boác tröôùc khi coâ ñaëc
Vdd (bb) = Vdd – Voâ - Vñaùy = 3,02 – 0,436 – 0,532 = 2,052 (m3)
Maët khaùc :
Vdd(bb) = Vdd phaàn gôø + Vdd phaàn noùn + Vdd phaàn truï
=
(m)
Chieàu cao phaàn truï buoàng boác
Hb = Hkgh + h3 = 1,64 + 0,68 = 2,32 (m)
Choïn chieàu cao phaàn truï buoàng boác 2,4 (m)
Chieàu cao buoàng boác
2,4+ 0,4 + 0,05 = 2,85 (m)
Khi keát thuùc coâ ñaëc Vdd = 1 (m3)
Theå tích dung dòch trong buoàng boác
Vdd(bb) = 1 – 0,436 -0,532= 0,032 (m3)
Töông töï nhö treân ta ñöôïc chieàu cao dung dòch ngaäp phaàn buoàng boác laø
h’1 = 0,028 m = 28 (mm)
Naép
Choïn naép elip tieâu chuaån coù gôø, ñöôøng kính trong 1600 mm
Tra baûng XIII.10 trang 382 Taøi lieäu [2]
Chieàu cao gôø : hg = 50 (mm)
Chieàu cao phaàn Elip : ht = 400 (mm)
Dieän tích beà maët trong : Ft = 3,03 (m2)
Theå tích naép :Vn= 0,637 (m3)
Chieàu cao cuaû thieát bò:
0,45+2,85+1,5+1,087+0,05= 5,937 (m)
TÍNH CÔ KHÍ THIEÁT BÒ CHÍNH
BUOÀNG ÑOÁT
Ñöôøng kính trong : Dt = 1200 (mm)
Chieàu cao : Hñ = 1500 (mm)
Caùc thoâng soá tra vaø choïn
Aùp suaát tính toaùn
Buoàng ñoát chòu aùp suaát trong
PBÑ = Phôi ñoát –Pa = 3 – 1 = 2 at = 0,2 (N/mm2)
Nhieät ñoä tính toaùn
Nhieät ñoä hôi ñoát tD = 132.9oC
Buoàng ñoát ñöôïc boïc caùch nhieät neân nhieät ñoä tính toaùn tBÑ = 132.9 + 20
Choïn vaät lieäu
Vaät lieäu ñöôïc choïn laø theùp khoâng gæ X18H10T doNaCl coù tính aên moøn
ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån ôû 153oC
(N/mm2 ) ( hình 1.2 trang 22 Taøi lieäu [7] )
ÖÙng suaát cho pheùp:
(N/mm2)
Vôùi laø heä soá hieäu chænh
Heä soá beàn moái haøn (baûng 1-7 trang 24 Taøi lieäu [7] )
Tính vaø choïn beà daøy – tính beàn cho buoàng ñoát
Ta coù
Beà daøy toái thieåu thaân buoàng ñoát tính theo coâng thöùc
(mm)
Beà daøy naøy quaù nhoû. Tra baûng 5-1 trang 128 Taøi lieäu [7] ñöôïc Smin = 3-4 mm
Dung dòch aên moøn (NaCl ) neân Ca = 1
Vaäy choïn beà daøy buoàng SBÑ = 4 mm
Kieåm tra aùp suaát tính toaùn
Cho neân aùp suaát tính toaùn cho pheùp xaùc ñònh theo coâng thöùc
(N/mm2)
PBÑ = 0,2 N/mm2 < [P]BÑ = 0,518 N/mm2 (thoaû)
Vaäy beà daøy buoàng ñoát SBÑ = 4 mm
BUOÀNG BOÁC
Ñöôøng kính trong buoàng boác Dtr(bB) = 1600 mm
Chieàu cao Hb = 2850 m
Caùc thoâng soá tra vaø choïn
Aùp suaát tính toaùn
Thaân buoàng boác chòu aùp suaát ngoaøi
PBB = Pa + ( 1- 0,3 ) = 1,7 at =0,17 (N/mm2)
Nhieät ñoä tính toaùn
Nhieät ñoä hôi thöù : tD = 68,7 (oC)
Suy ra nhieät ñoä tính toaùn : tBB = 68,7 + 20 = 88,7oC ( do boïc caùch nhieät )
Choïn vaät lieäu
Choïn vaät lieäu laøm buoàng boác laø theùp khoâng gæ X18H10T∕ŽČ∕∕∕∙
ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån ôû 88,7oC
N/mm2 ( hình 1.2 trang 22 Taøi lieäu [7] )
Moñun ñaøn hoài ôû 88,7 oC tra ôû baûng 2-12 trang 45 Taøi lieäu [7]
EBB = 20*106 (N/cm2) = 2*105 (N/mm2)
Giôùi haïn chaûy ôû 88,7oC
(N.mm2)
Vôùi nc =1,65 tra ôû baûng 1-6 trang 20 Taøi lieäu [7]
Tính beà daøy – Tính oån ñònh cho buoàng boác
Beà daøy toái thieåu ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc 5.14 trang 133 Taøi lieäu [7]
(mm) : chieàu daøi tính toaùn buoàng boác
(mm)
Beà daøy thöïc buoàng boác
SBB = (mm)
Kieåm tra ñieàu kieän :
Theá soá ta ñöôïc
(thoûa)
Kieåm tra aùp suaát cho pheùp
=(N.mm2)
PBB = 0,17 (N/mm2) < (N/mm2) à thoûa
Kieåm tra löïc neùn chieàu truïc
Löïc neùn chieàu truïc ( trang 149 Taøi lieäu [7] )
(N)
Tæ soá (baûng trang 140 Taøi lieäu [7] )
=0,077
Ñieàu kieän
SBB – Ca
9 (thoûa )
Vaäy beà daøy buoàng boác thoûa löïc neùn chieàu truïc
Kieåm tra ñoàng thôøi aùp suaát ngoaøi vaø löïc neùn chieàu truïc
ÖÙng suaát cho pheùp khi neùn ( coâng thöùc 3.51 trang 140 Taøi lieäu [7] )
(N/mm2)
ÖÙng suaát khi neùn ( coâng thöùc 5.48 trang 145 Taøi lieäu [7] )
(N/mm2)
Kieåm tra ñieàu kieän ( coâng thöùc 5.47 trang 145 Taøi lieäu [7] )
(thoûa )
Vaäy thaân buoàng boác thoûa ñoàng thôøi ñieàu kieän aùp suaát ngoaøi vaø löïc neùn chieàu truïc
Keát luaän : Beà daøy buoàng boác laø SBB = 10 mm
ÑAÙY
Tính theo coâng thöùc trang 178-179 Taøi lieäu [7]
Ñaùy noùn chòu cuøng aùp suaát ngoaøi vôùi buoàng boác
PÑ = 0,17 (N/mm2)
Choïn sô boä beà daøy ñaùy SÑ = 10 mm
D’ : ñöôøng kính tính toaùn cuûa ñaùy noùn
(mm)
Vôùi dt = 32 mm laø ñöôøng kính loã thaùo saûn phaåm
Xeùt
0,89 > 0,53
Xeùt :
0,180,898,22 (thoûa)
Vaäy aùp suaát cho pheùp tính theo coâng thöùc 5.19 trang 135 Taøi lieäu [7]
= 0,649* (N/mm2) > 0,17 (N/mm2) (thoûa)
Kieåm tra ñieàu kieän oån ñònh:
Löïc neùn chieàu truïc ( coâng thöùc 6.26 trang 178 Taøi lieäu [7] )
Vôùi DngÑ = DtrÑ + 2SÑ = 1200 + 2*10 = 1220 mm
(N)
Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp ( coâng thöùc 6.27 trang 178 Taøi lieäu [7] )
Xaùc ñònh Kc
tra ôû baûng trang 140 Taøi lieäu [7]
( N)
Ñieàu kieän oån ñònh ( coâng thöùc 6.30 trang 178 Taøi lieäu [7] )
(thoaû )
Vaäy beà daøy ñaùy laø 10 (mm)
NAÉP ELIP
Naép elip tieâu chuaån coù gôø
Ñöôøng kính trong 1600 mm
Chieàu cao gôø : hg = 50 mm
Chieàu cao phaàn Elip : ht = 400 mm
Rt = Dt = 1600 mm
Naép chòu aùp suaát ngoaøi nhö buoàng boác PN = 0,17 (N/mm2 )
Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ X18H10T
EN = 2*105 (N/mm2)
(N/mm2)
Choïn beà daøy naép SN = SBB = 10 mm
Kieåm tra
( vôùi ñoái vôùi theùp khoâng gæ )
Ta thaáy neân tính aùp suaát cho pheùp theo coâng thöùc 6.7 trang 166 Taøi lieäu [7]
( kieåm tra ñieàu kieän 0,2 <thoaû )
=
(N/mm2.)
Ta thaáy PN = 0,17 < [PN] =0,447 cho neân naép thoûa ñieàu kieän ngoaøi aùp suaát
Vaäy beà daøy naép SN =10 (mm)
TÍNH CAÙCH NHIEÄT CHO THAÂN
Choïn vaät lieäu caùch nhieät laø amiang carton
Beà daøy lôùp caùch nhieät
, m (coâng thöùc VI.66 trang 92 taøi lieäu [2] )
Trong ñoù
: heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät,
tT1 : nhieät ñoä lôùp caùch nhieät tieáp giaùp beà maët thieát bò
tT2 : nhieät ñoä beà maët lôùp caùch nhieät veà phía khoâng khí vaøo khoaûng 40oC à 50oC
tKK : nhieät ñoä khoâng khí
: heä soá caáp nhieät töø beà maët ngoaøi cuûa lôùp caùch nhieät ñeán khoâng khí
(coâng thöùc VI.67 trang 92 taøi lieäu [2] )
(m)
Vaäy choïn beà daøy lôùp caùc nhieät
MOÁI GHEÙP BÍCH
Bích noái buoàng boác vôùi naép
Aùp suaát trong thieát bò P = 0,17 N/mm2
Ñöôøng kính trong bích Dt = 1600 mm
Choïn bích lieàn baèng theùp ñeå noái thieát bò
Tra baûng XIII.27 trang 420 Taøi lieäu [2], bích kieåu 1, ta ñöôïc caùc thoâng soá
h
Dt = 1600 mm
Dn = 1620 mm
D1 = 1660 mm
Db = 1700 mm
D = 1750 mm
h = 35 mm
db = M 24
Soá bulong 40 caùi
D
Db
db
Dt
Dn
D1
Do moâi tröôøng aên moøn ta choïn ñeäm amiang-carton
Beà daøy 3 mm
Aùp suaát lôùn nhaát chòu ñöôïc 0,6 N/mm2
Nhieät ñoä lôùn nhaát chòu ñöôïc 500oC
Bích noái buoàng ñoát vaø ñaùy
Choïn theo baûng XIII.27 trang 420 Taøi lieäu [2]. Bích lieàn baèng theùp, kieåu 1
Dt = 1200 mm D = 1340 mm
Dn = 1208 mm h = 25 mm
D1 = 1260 mm Soá bulong 32 caùi
Db = 1290 mm db = 20 mm ( M20)
Bích noái buoàng ñoát vaø buoàng boác
Choïn nhö bích buoàng ñoát vaø ñaùy
VÆ OÁNG
Choïn væ troøn phaúng
Vaät lieäu X18H10T
à nhieät ñoä tính toaùn Ttt = 132,9(oC)
ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån []* = 120 (N/mm2)
Heä soá an toaøn nB = 2,6 (baûng 1-6 trang 20 Taøi lieäu [7])
Giôùi haïn beàn uoán []u = 120*2.6 = 312 N/mm2
Aùp suaát laøm vieäc Po : Po = PÑ + PCK = 3+(1-0.3) = 3,7 at = 0,37 (N/mm2)
Chieàu daøy tính toaùn toái thieåu cuûa væ oáng :
h’= (coâng thöùc 8.19 trang 212 Taøi lieäu [7])
K : heä soá, K = 0,28à 0,36. Choïn K= 0,3
Dt : ñöôøng kính trong thaân buoàng ñoát, mm
mm
Choïn h’ = 13 (mm)
Tính sô boä chieàu daøy væ:
(mm) (dn ñöôøng kính ngoaøi oáng truyeàn nhieät)
Kieåm tra öùng suaát uoán
ÖÙng suaát uoán trong væ cuûa thieát bò trao ñoåi nhieät laép cöùng trong phaïm vi dieän tích hình chöõ nhaät ABCD
B
l =0,5*(AB + CD)
AB = t*sin60o = CD
= 56*sin60o = 45,3 mm
à l = 45,3 (mm)
D
t
C
A
60o
thoûa
Choïn beà daøy væ baèng beà daøy bích, hvæ =25 mm
KHOÁI LÖÔÏNG VAØ TAI TREO
Khoái löôïng theùp laøm thieát bò
Khoái löôïng rieâng theùp khoâng gæ (kg/m3)
Theå tích theùp buoàng ñoát
VTÑ =/4 * ( D2ngbÑ - D2ngbÑ) (m3)
Vôùi DngbÑ = 1,208 m : ñöôøng kính ngoaøi buoàng ñoát
DtrbÑ = 1,2 m : ñöôøng kính trong buoàng ñoát
HÑ = 1,5 m : chieàu cao buoàng ñoát
Theå tích theùp buoàng boác
(m3)
= 0,6377-0,62 = 0,0177 (m3)
VnoùnngoaøiB(m3)
VnoùntrongB(m3)
Vt.gôø (m3)
Vaäy theå tích theùp buoàng boác:
(m3)
Theå tích theùp laøm ñaùy:
Vt.ñaùy = dieän tích beà maët trong ñaùy * beà daøy ñaùy = 2,57*10*10-3 = 0,0257 (m3)
Theå tích theùp laøm naép:
Vt naép = dieän tích beà maët trong naép * beà daøy naép = 3,03*10*10-3 = 0,0303 (m3)
Theå tích theùp laøm oáng truyeàn nhieät
Vt.oáng = Vt.oángTN + Vt.oángtuaànhoaøn
= 234* (m3)
Theå tích theùp laøm bích buoàng ñoát
Theå tích theùp laøm 2 maët bích khoâng coù væ oáng:
(m3)
Theå tích theùp 2 maët bích coù væ:
V2 =
= (m3)
Theå tích theùp laøm bích noái buoàng boác vôùi naép
V3 = 2* (m3)
Toång theå tích theùp laøm thieát bò khoâng keå oáng truyeàn nhieät :
Vtheùp.1 = 0.0227 + 0,141 + 0,0257 + 0,0303 + 0,0132 +0,056 +0,024
= 0,3129 (m3)
Khoái löôïng theùp laøm thieát bò khoâng tính oáng truyeàn nhieät:
mtheùp.1 = 0,3129*7900 2472 (kg)
Khoái löôïng theùp laøm thieát bò
mtheùp = 2472 + 0,087*7900 3160 (kg)
Khoái löôïng dung dòch lôùn nhaát laø 3240 (kg)
Toång taûi troïng cuûa thieát bò :
M = 3160 + 3240 = 6400 (kg)
Tai treo
Duøng 4 tai treo
Taûi troïng treân moãi tai treo
m = (N)
Tra baûng XIII.36 trang 438 Taøi lieäu [2] ta ñöôïc
Taûi troïng cho pheùp 25000 (N)
Beà maët ñôõ 173*10-4 (m2)
Taûi troïng cho pheùp treân beà maët ñôõ q = 1,45*106 (N/m2)
Caùc kích thöôùc
L = 150 mm S = 8 mm
B = 120 mm l = 60 mm
B1 = 130 mm a = 20
H = 215 mm d = 30 mm
Khoái löôïng 3,48 kg, vaät lieäu theùp CT3
CAÙC ÑÖÔØNG OÁNG DAÃN, CÖÛA
OÁng vaø cöûa nhaäp lieäu
Thôøi gian nhaäp lieäu : Tnl = 20 phuùt = 1200 s
Löu löôïng nhaäp lieäu
(m3/s)
Choïn vaän toác dung dòch ñi trong oáng
m/s (trang 74 Taøi lieäu [2])
Vaäy ñöôøng kính oáng nhaäp lieäu:
m =46 (mm)
Choïn oáng theùp tieâu chuaån theo baûng XIII.33 Taøi lieäu [2]
Ñöôøng kính trong 50 (mm)
Beà daøy 3,5 (mm)
Chieàu daøi oáng 100 (mm)
OÁng vaø cöûa thaùo lieäu:
Thôøi gian thaùo lieäu Ttl = 15 phuùt = 900 (s)
Löu löôïng thaùo lieäu ( m3/s)
Choïn vaän toác dung dòch ñi trong oáng
(m/s) (trang 74 Taøi lieäu [2])
Ñöôøng kính oáng thaùo lieäu
m = 31 (mm)
Choïn oáng thaùo lieäu :
Ñöôøng kính trong 32 (mm)
Beà daøy 3 (mm)
Chieàu daøi 90 (mm)
OÁng daãn hôi thöù :
Thôøi gian coâ ñaëc (laáy trong giai ñoaïn ñaàu)
T1 = 2438 (s)
Löôïng hôi thöù trong giai ñoaïn ñaàu 1080 (kg)
Vaäy löu löôïng hôi thöù:
(m3/s) ( (kg/m3)
Choïn vaän toác hôi ñi trong oáng vht = 20 (m/s)
ñöôøng kính oáng daãn hôi thöù:
m = 390 (mm)
Choïn dht = 400 (mm)
Beà daøy S = 13 (mm)
Chieàu daøi 150 (mm)
OÁng daãn hôi ñoát:
Thôøi gian coâ ñaëc vaø gia nhieät T =86,3 phuùt = 5178 (s)
Löôïng hôi ñoát D = 2720,3 (kg)
Khoái löôïng rieâng hôi ñoát ôû 3 at (kg/m3)
löu löôïng hôi ñoát:
D/(. T ) = (m3/s)
Choïn vaän toác hôi ñoát vhñ = 20 m/s
ñöôøng kính oáng daãn hôi ñoát
m = 143 (mm)
Choïn dhñ = 150 mm
Beà daøy S = 4,5 mm
Chieàu daøi 150 mm
OÁng daãn nöôùc ngöng:
Löôïng nöôùc ngöng mn = 2720,3 (kg)
Thôøi gian ngöng T =86,3 phuùt = 5178 (s)
Khoái löôïng rieâng nöôùc ngöng ôû 132,9oC
(kg/m3)
löu löôïng nöôùc ngöng:
(m3/s)
Choïn vaän toác nöôùc ngöng chaûy trong oáng vnn = 1,5( m/s)
ñöôøng kính oáng daãn nöôùc ngöng:
m = 22 (mm)
Choïn dnn = 25 mm
Beà daøy S = 3,5 mm
Chieàu daøi 90 mm
Toùm taét caùc ñöôøng oáng daãn vaø cöûa
OÁng
Ñöôøng kính trong, mm
Beà daøy, mm
Chieàu daøi, mm
Nhaäp lieâu
50
3,5
100
Thaùo lieäu
32
3
90
Hôi thöù
400
13
150
Hôi ñoát
150
4,5
150
Nöôùc ngöng
25
3,5
90
CHÖÔNG III. CAÙC CHI TIEÁT THIEÁT BÒ PHUÏ
THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ BAROMET
Chi phí nöôùc ñeå ngöng tuï
Coâng thöùc 4.39 trang 188 Taøi lieäu [4]
Trong ñoù
Gn : löôïng nöôùc caàn cung caáp (kg)
W : löôïng hôi thöù caàn ngöng (kg)
i : entanpi cuûa hôi thöù ôû aùp suaát ngöng tuï 0,3 at (J/ kg)
i = 2620*103 J/kg (baûng I.251 trang 314 Taøi lieäu [1])
cn : nhieät dung rieâng trung bình cuûa nöôùc (J/kg ñoä)
cn =4178 (J/kg ñoä)
tn1, tn2: nhieät ñoä vaøo vaø ra cuûa nöôùc (oC )
tn1 = 25oC
tn2 = 60oC
(kg)
Löôïng khoâng khí do bôm huùt töø thieát bò ngöng tuï
Theo coâng thöùc 4.40 trang 188 Taøi lieäu [4]
Gkk = 0,01*W + 2,5*10-5*(W + Gn)
Trong ñoù
W : löôïng hôi thöù caàn ngöng (kg)
Gn : löôïng nöôùc caàn cho ngöng tuï (kg)
Gkk : löôïng khoâng khí caàn huùt (kg)
(kg)
Theå tích khoâng khí caàn huùt (coâng thöùc VI.49 trang 84 Taøi lieäu [2])
Vôùi
tkk : nhieät ñoä khoâng khí (oC)
Thieát bò ngöng tuï tröïc tieáp loaïi khoâ (coâng thöùc VI.50 trang 84 Taøi lieäu [2]):
tkk = tn1 + 4 + 0,1*(tn2 – tn1) = 25 + 4 + 0,1*(60 – 25) = 32,5 (oC)
P : aùp suaát hoãn hôïp trong thieát bò ngöng tuï (N/m2)
P = 0,3 at = 29430 (N/m2)
Ph : aùp suaát rieâng phaàn cuûa hôi nöôùc trong hoãn hôïp, laáy baèng aùp suaát hôi baõo hoaø ô tkk
Ph = 0,0448 (at) = 4394,88 (N/m2)
Vaäy theå tích khoâng khí caàn huùt :
Vkk = (m3)
Theå tích khoâng khí caàn huùt ôû 0oC vaø 760 mmHg
Vkk1 = 0,001*(0,02*(W+Gn)+8W)
=0,001*(0,02*(2040+36491)+8*2040) = 17 (m3)
Ñöôøng kính thieát bò ngöng tu:ï
Theo coâng thöùc VI.52 trang 84 Taøi lieäu [2]
Vôùi W : löu löôïng hôi ngöng, kg/s
W = (kg/s)
: khoái löôïng rieâng hôi ôû aùp suaát 0,3 (at)
(kg/m3) (trang 314 Taøi lieäu [1])
: toác ñoä hôi (m/s)
Choïn = 20 (m/s )
Dtr(NT) : ñöôøng kính trong thieát bò ngöng tuï
( m )
Choïn ñöôøng kính trong thieát bò ngöng tuï 500 mm
Kích thöôùc taám ngaên
Taám ngaên daïng hình vieân phaân
Chieàu roäng taám ngaên b
(mm)
Treân taám ngaên ñuïc nhieàu loã nhoû
Nöôùc laøm nguoäi laø nöôùc saïch
Laáy ñöôøng kính loã dloã = 2 (mm)
Toång dieän tích loã treân moät caëp taám ngaên
, coâng thöùc VI.54 trang 85 Taøi lieäu [2]
Gn : löu löôïng nöôùc (m/s)
Gn = (kg/s)
: toác ñoä tia nöôùc (m/s)
Choïn chieàu cao gôø taám ngaên laø 40 mm neân =0,62 (m/s)
(mm2)
Vôùi (kg/m3 ) ôû 68,7oC
Soá loã n
(loã)
Choïn chieàu daøy taám ngaên 4 mm
Caùc loã xeáp theo hình luïc giaùc ñeàu
Böôùc loã t = 0,866* (mm)
tæ soá giöõa dieän toång dieän tích tieát dieän loã vôùi dieän tích tieát dieän thieát bò ngöng tuï
Vaäy böôùc loã :
(mm)
Chieàu cao thieát bò ngöng tuï:
Möùc ñoä ñun noùng nöôùc ( coâng thöùc VI.56 trang 85 Taøi lieäu [2])
Tra baûng VI.7 trang 86 Taøi lieäu [2] vôùi ñöôøng kính tia nöôùc 2 mm thì
Soá baäc 4
Soá ngaên 8
Khoaûng caùch giöõa caùc ngaên 400 mm
Thôøi gian rôi qua moät baäc 0,41 s
Choïn khoaûng caùch giöõa caùc ngaên giaûm daàn töø döôùi leân nhö sau 400 mm, 350 mm, 300 mm, 250mm, 200 mm, 150mm, 100 mm
Khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng naép thieát bò 1300 (mm)
Khoaûng caùch töø ngaên döôùi cuøng ñeán ñaùy thieát bò 1200 (mm)
Naép elip tieâu chuaån coù gôø, ñuôøng kính trong 500 (mm)
Chieàu cao gôø 50 (mm)
Chieàu cao phaàn elip 125 (mm)
Ñaùy noùn tieâu chuaån coù gôø , goùc ñaùy 60oC, ñuôøng kính trong 500 (mm)
Chieàu cao gôø 50 (mm)
Chieàu cao phaàn noùn 450 (mm )
Vaäy chieàu cao thieát bò ngöng tuï
Hnt = 125 + 25 +1300 + 100 +150 +200 +250 +300 +350 +400 +1200 +50 +450
=4900 mm = 4,9 (m)
Ñöôøng kính oáng baromet
Theo coâng thöùc VI.57 trang 86 Taøi lieäu [2]
(m)
Vôùi W : löu löôïng hôi ngöng (kg/s)
Gn : löu löôïng nöôùc laïnh töôùi vaøo thaùp (kg/s)
: toác ñoä hoãn hôïp nöôùc vaø hôi ñaõ ngöng chaûy trong oáng, thöôøng laáy
=0,50,6 m/s. Vaäy choïn = 0,55 (m/s)
db : ñöôøng kính trong oáng baramet (m)
(m)
Choïn ñöôøng kính oáng baromet db = 150 mm
Chieàu cao oáng baromet
H = h1 + h2 + 0,5 (m) (coâng thöùc VI.58 trang 86 Taøi lieäu [2])
h1 : 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
h2 : chieàu cao coät nöôùc trong oáng daãn caàn ñeå khaùc phuïc toaøn boä trôû löïc khi nöôùc chaûy trong oáng
Tính h1
h1 = , m (coâng thöùc Vi.59 trang 86 Taøi lieäu [2])
P’ ñoä chaân khoâng trong thieát bò ngöng tuï P’ = 0,7 at = 514,5 (mmHg)
h1 = (m)
Tính h2:
, m (coâng thöùc VI.60 trang 87 Taøi lieäu [2])
Laáy
heä soá trôû löïc khi vaøo oáng
heä soá trôû löïc khi ra khoûi oáng
H : chieàu cao oáng baromet (m)
db : ñöôøng kính trong oáng baromet, db = 0,15 (m)
: heä soá trôû löïc do ma saùt khi nöôùc chaûy trong oáng
Re =
Vôùi = 0,5 (m/s) vaän toác nöôùc chaûy trong oáng
d = 0,15 (m) ñöôøng kính trong oáng baromet
(kg/m3 ) khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 60oC
(Ns/m2) ñoä nhôùt ñoäng löïc cuûa nöôùc ôû 60oC
à cheá ñoä chaûy roái
Tính H
H= 7 + 0,03185 + 1,51*10-3H
m
Caùc kích thöôùc khaùc
Chieàu daøy thaønh thieát bò 5 (mm)
Loã hôi vaøo 300 (mm)
Loã nöôùc vaøo 100 (mm)
Hoãn hôïp khí vaø hôi ra noái vôùi thieát bò thu hoài 80 (mm)
Ñöôøng kính oáng noái töø thieát bò thu hoài ñeán oáng baromet 50 (mm)
Khoaûng caùch töø taâm thieát bò ngöng tuï ñeán taâm thieát bò thu hoài 675 (mm)
Ñöôøng kính thieát bò thu hoài 400 (mm)
Chieàu cao thieát bò thu hoài 1440 (mm)
Hoãn hôïp khí vaø hôi ra khoûi thieát bò thu hoài 50 (mm)
OÁng thoâng khí 50 (mm)
BÔM
Bôm chaân khoâng
Toác ñoä huùt cuûa bôm chaân khoâng ôû 0oc vaø 760 mmHg
SB = 17/80 = 0,2125 (m3/ph) = 12,75 (m3/h)
Coâng suaát bôm chaân khoâng
m : chæ soá ña bieán, thöôøng m = 1,2 à 1,62. Laáy m = 1,5
p1 : aùp suaát tröôùc khi neùn. p1 = P – Ph = 0,3 – 0,05 = 0,25 at
Ph = 0,05 aùp suaát hôi nöôùc trong hoãn hôïp
p2 : aùp suaát sau khi neùn. P2 = Pa = 1 at = 9.81*104 (N/m2)
Vkk : theå tích khoâng khí caàn huùt (m3)
t : thôøi gian coâ ñaëc (s )
: heä soá hieäu chænh, = 0.8
(W)
Choïn bôm chaân khoâng
Hieäu bôm KBH-4
Toác ñoä huùt ôû 0oC vaø 760 mmHg: 0,4 (m3/ph)
Aùp suaát giôùi haïn: 110 (mmHg)
Coâng suaát ñoäng cô 1,5 (kW)
Khoái löôïng bôm 38 (kg)
Bôm nhaäp lieäu
Coâng suaát bôm
Q : löu löôïng nhaäp lieäu (m3/s)
(m3/s)
H : coât aùp cuûa bôm (m)
Phöông trình Bernoulli cho 2 maët caét 1-1 (maët thoaùng beå chöùa nguyeân lieäu) vaø 2-2 (mieäng oáng nhaäp lieäu)
Z1+= Z2+h1-2
Trong ñoù
Z1, Z2 : chieàu cao hình hoïc cuûa maët caét so vôùi ñaát. Choïn Z1 = 2 m, Z2 = 6,5 m
p1,p2 : aùp suaát taïi 2 maët caét. p1 = p2 = 1 at
v1,v2 : vaän toác dung dòch taïi 2 maët caét (m/s)
v1 = 0
v2 = v : vaän toác dung dòch ñi trong oáng ( m/s)
h1-2 : toång toån thaát trong oáng (m)
Ta coù
: toång heä soá toån thaát cuïc boä
l, d : chieàu daøi, ñöôøng kính oáng noái bôm ( m)
: heä soá ma saùt
Xaùc ñònh
Choïn ñöôøng kính d = dhuùt = dñaåy = dnl = 50 (mm)
Vaän toác chaûy trong oáng
(m/s)
Chuaån soá Re =
Vôùi : khoái luôïng rieâng dung dòch NaCl 10% (kg/m3)
: ñoä nhôùt ñoäng löïc cuûa dung dòch NaCl 10% (Pa.s)
Choïn ñoä nhaùm oáng theùp (mm)
Vaäy Regh < Re < Ren neân
Chieàu daøi ñöôøng oáng töø beå leân cöûa nhaäp lieäu l =8 m
Toång toån thaát aùp suaát:
(m)
Choïn Coät aùp cuûa bôm
H = (Z2 – Z1) + (m)
Coâng suaát bôm
(kW)
Choïn bôm theo baûng 1.7 trang 35 Taøi lieäu [4]
Hieäu bôm : X20/18
Löu löôïng Q = 5,5*10-3 m3/s
Coät aùp H = 10,5 m
Soá voøng n = 48,3 v/ph
Ñoäng cô ñieän : Loaïi A02-31-2
Coâng suaát N = 3 kW
Hieäu suaát
Bôm vaøo thieát bò ngöng tuï
Coâng suaát bôm
: khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 25oC, =996,9 (kg/m3)
: hieäu suaát cuûa bôm, = 0,8
Q : löu löôïng nhaäp lieäu (m3/s)
(m3/s)
t : thôøi gian coâ ñaëc (s)
H : coât aùp cuûa bôm (m)
Phöông trình Bernoulli cho 2 maët caét 1-1 (maët thoaùng boàn chöùa nöôùc vaøo thieát bò ngöng tuï) vaø 2-2 (maët thoaùng cöûa vaøo oáng daãn nöôùc)
Z1+= Z2+h1-2
Trong ñoù
Z1, Z2 : chieàu cao hình hoïc cuûa maët caét so vôùi ñaát. Choïn Z1 = 2 m, Z2 = 12 m
p1 : aùp suaát taïi maët caét 1-1, p1 = 1 at à mH2O
p2 : aùp suaát taïi maët caét 2-2, p2 = 0,3 at à mH2O
v1,v2 : vaän toác nöôùc taïi 2 maët caét, m/s
v1 = 0
v2 = v : vaän toác nöôùc chaûy trong oáng, m/s
h1-2 : toång toån thaát trong oáng, m
Ta coù
: toång heä soá toån thaát cuïc boä
l, d : chieàu daøi, ñöôøng kính oáng noái töø beå chöùa ñeán thieát bò ngöng tuï (m)
: heä soá ma saùt
Xaùc ñònh
Choïn ñöôøng kính d = dhuùt = dñaåy = dnl =100 mm
Vaän toác chaûy trong oáng
(m/s)
Chuaån soá Re =
Vôùi : khoái luôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 25oC (kg/m3)
: ñoä nhôùt ñoäng löïc cuûa nöôùc ôû 25oC, =0,892*10-3 (Pas)
Choïn ñoä nhaùm oáng theùp mm
Vaäy Regh < Re < Ren neân
Chieàu daøi ñöôøng oáng töø beå leân cöûa nhaäp lieäu l = 15 m
Toång toån thaát aùp suaát
(m)
Choïn Coät aùp cuûa bôm
H = (Z2 – Z1) + (m)
Coâng suaát bôm
(kW)
Choïn bôm theo baûng 1.7 trang 35 Taøi lieäu [4]
Hieäu bôm : X45/21
Löu löôïng Q = 12,5*10-3 (m3/s)
Coät aùp H = 13,5 (m)
Soá voøng n = 48,3 (v/ph)
Ñoäng cô ñieän : Loaïi A02-51-2
Coâng suaát N = 10 (kW)
Hieäu suaát
CHÖÔNG IV. TÍNH GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ
Khoái löôïng theùp laøm thieát bò khoâng keå oáng truyeàn nhieät : 2464 kg
Giaù theùp X18H10T : 50000 ñ/kg
à $thieát bò = 50000*2472 = 123600000 (ñ)
OÁng truyeàn nhieät
OÁng coù d < 50 mm giaù 50000 ñ/m
OÁng coù d >50 mm giaù 100000 ñ/m
à $oáng = 234*1,5*50000 + 100000*1,5 = 17700000 (ñ)
Bulong
Giaù 1 bulong 3000 ñ/caùi
à $bulong = (32*2 +40 )*3000 = 312000 (ñ)
Ñeäm :
Giaù 250000 ñ
à $ñeäm = 3*250000 = 750000 (ñ)
Tai ñôõ
Vaät lieäu CT3, giaù 10000 ñ/kg
Khoái löôïng 1 tai 3,48 kg
à $tai treo = 3,48*4*10000 = 139000 (ñ)
Cöûa quan saùt : 300000 (ñ/caùi)
Vaäy toång giaù thaønh thieát bò chính:
$thieát bò chính = (123,6 + 17,7 +0,312 + 0,75 + 0,139 +0, 3)*106 = 142801000 (ñ)
Nhieät keá giaù: 150000 ñ/caùi
à $nhieät keá = 150000*2 = 300000 (ñ)
Aùp keá giaù: 600000 ñ/caùi
à $aùp keá = 60000*3 = 1800000 (ñ)
Bôm chaân khoâng 1500000 ñ/caùi
Bôm nhaäp lieäu
Coâng suaát N = 0,23 kW = 0,3 Hp
Choïn bôm 0,5 Hp
Giaù bôm 700000 ñ/Hp
à $bôm nhaäp lieäu = 700000*0,5 = 350000 (ñ)
Bôm vaøo thieát bò ngöng tuï (bôm nöôùc)
N = 0,39 kW = 0,52 Hp
Choïn bôm 1 Hp
à $bôm nöôùc = 700000*1= 700000 (ñ)
Thieát bò ngöng tuï baromet vaø bình taùch loûng giaù: 15000000 (ñ)
OÁng daãn lieäu: 8m oáng theùp vaø 2 cuùt:
Giaù 1 cuùt 2000 (ñ)
1m oáng d 50 laø 20000 (ñ/m)
$nhaäp lieäu= 20000*8+8*2000= 176000 (ñ)
OÁng daãn nöôùc vaøo thieát bò ngöng tuï : 15m oáng theùp vaø 2 cuùt :
Giaù 1m oáng d100 laø 30000 (ñ/m)
$ngöng= 30000*15+ 10*2000= 470000 (ñ)
Vaäy toång giaù thaønh thieát bò ( chöa keå tieàn gia coâng laép ñaët)
$ = (142,801 + 0,3 + 1,8 +1,5 +0,35*2 +15+0,176+0,47)*106 = 162747000 (ñ)
Neáu tình giaù gia coâng baèng 100% giaù vaät tö thì toång giaù thaønh thieát bò laø:
$toång = 2*162747000 = 325494000 (ñ)
KEÁT LUAÄN
Heä thoáng coâ ñaëc giaùn ñoaïn ñöôïc thieát keá goàm noài coâ ñaëc vaø thieát bò ngöng tuï baromet khaù ñôn giaûn, khoâng phöùc taïp, khoâng caàn thieát bò gia nhieät ban ñaàu vaø boàn cao vò ñeå oån ñònh löu löôïng. Thôøi gian coâ ñaëc töông ñoái ngaén (121,3 phuùt ), heä soá truyeàn nhieät ñaït ñöôïc trong quaù trình coâ ñaëc laø khaù cao.
Thieát bò töông ñoái nhoû goïn, giaù thaønh khoâng quaù cao coù theå chaáp nhaän ñöôïc.
Tuy nhieân ta khoù coù theå ñieàu khieån ñöôïc quaù trình coâ ñaëc vaø thôøi gian coâ ñaëc coù theå thay ñoåi khoâng oån ñònh.
Quaù trình coâ ñaëc laø quaù trình caàn thieát trong coâng ngheä hoùa chaát vaø thöïc phaåm neân caàn ñöôïc nghieân cöùu phaùt trieån ñeå coù ñöôïc hieäu quaû coâ ñaëc cao, chi phí thaáp.
TAØI LIEÄU THAM KHAÛO
[1] Caùc taùc giaû, Soå tay Quaù trình vaø thieát bò Coâng ngheä hoaù chaát, Taäp 1, NXB Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, 1992
[2] Caùc taùc giaû, Soå tay Quaù trình vaø thieát bò Coâng ngheä hoaù chaát, Taäp 2, NXB Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, 1992
[3] Phaïm Vaên Boân (chuû bieân) – Nguyeãn Ñình Thoï, Giaùo trình QT & TB CNHH taäp 5 : Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät, NXB ÑH Quoác gia TP HCM, 2002
[4] Phaïm Vaên Boân – Vuõ Baù Minh – Hoaøng Minh Nam, QT & TB CNHH taäp 10 : Ví duï vaø Baøi taäp, Tröôøng ÑH Baùch Khoa TP HCM
[5] Phaïm Vaên Boân : Höôùng daãn ñoà aùn moân hoïc, Tröôøng ÑH Baùch Khoa TP HCM, 1993
[6] Traàn Huøng Duõng – Nguyeãn Vaên Luïc – Hoaøng Minh Nam – Vuõ Baù Minh, QT & TB CNHH taäp 1, quyeån 2 : Phaân rieâng baèng khí ñoäng, löïc ly taâm, Bôm, quaït, maùy neùn, Tính heä thoáng ñöôøng oáng, NXB ÑH Quoác gia TP HCM, 1997
[7] Hoà Leâ Vieân, Thieát keá tính toaùn caùc chi tieát thieát bò hoùa chaát, NXB Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, 1978
[8] Nguyeãn Vaên Luïa, QT & TB CNHH taäp 1, quyeån 1: Khuaáy – Laéng – Loïc, NXB ÑH Quoác gia TP HCM, 2002