Đề tài Chưng cất hỗn hợp etanol - Nước bằng tháp mâm chóp

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH TRUNG TÂM MÁY VÀ THIẾT BỊ  TIỂU LUẬN MÔN HỌC TRUYỀN KHỐI Đề tài: Chưng cất hỗn hợp etanol-nước bằng tháp mâm chóp GVHD: ThS. Cao Thanh Nhàn Nhóm: DHMT 4 Lớp HP: Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 3 năm 2010 BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC  TIỂU LUẬN MÔN HỌC CƠ LƯU CHẤT Đề tài: Lực cản và ứng dụng GVHD: ThS. Cao Thanh Nhàn Nhóm: DHMT 4 Lớp HP: Danh sách sinh viên nhóm DHMT4: SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 1 BÀI SỐ 1:KHẢO SÁT CHẾ ĐỘ CỘT CHÊM (THÁP ĐỆM) I. Mục đích thí nghiệm: Khảo sát đặc tính động lực học lưu chất và khả năng hoạt động của tháp đệm bằng cách xác định: - Ảnh hưởng của vận tốc khí và lỏng lên độ giảm áp suất của dòng khí qua cột. - Sự biến đổi của hệ số ma sát fck trong cột theo chuẩn số Reynolds Rec của dòng khí và suy ra các hệ thức thực nghiệm. - Sự biến đổi của thừa số liên hệ giữa độ giảm áp của dòng khí khi cột khô và khi cột ướt với vận tốc dòng chảy. II. Lý thuyết thí nghiệm: 2.1. Cấu tạo Tháp đệm là một tháp hình trụ gồm nhiều gia đoạn nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật đệm đổ đầy trong tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự. Vật đệm sử dụng phổ biến : Vòng Rasching Vật đệm hình yên ngựa Vật đệm vòng xoắn 2.2. Sự chuyển động của lưu chất qua tháp đệm Khi chất lỏng chuyển động từ trên xuống và pha khí chuyển động từ dưới có thể xảy ra 4 chế độ thủy lực: Chế độ màng Chế độ treo Chế độ nhũ tương Chế độ kéo theo 2.2.1. Độ giảm áp khi cột khô SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 2 ∆PC Gn ( với n = 1.8 - 2) lg∆PC/Z = nlgG – lgZ Đây là phương trình đường thẳng có hệ số góc n 2.2.2. Độ giảm áp khi cột khô Trong giai đoạn đầu lượng chất lỏng bị giữ lại trong tháp là không đổi theo tốc độ khí. Giai đoạn kế tiếp lượng chất lỏng bị giữ lại trong tháp tăng nhanh theo tốc độ khí, các chỗ trống trong tháp nhỏ dần và độ giảm áp của pha khí tăng nhanh. 2.3. Thừa số ma sát Fck theo Rec khi cột khô Thừa số ma sát fck là hàm số theo chuẩn số Re với Re : Rec = G*De/ = 4G/a Trong đó:  : độ nhớt của dòng khí, kg/m.s Zhavoronkow đã xác định được khí dòng khí chuyển từ chế độ chảy tầng sang chảy rối ứng với trị số Rec = 50. Trong vùng chảy rối 50 < Re < 7000 với cột chêm ngẫu nhiên thì: fck = 3.8/Re0.2 Trong vùng chảy dòng Re < 50 thì hệ số ma sát được tính: fck = 140/Re 2.4. Độ giảm áp ∆Pcư khi cột ướt Sự liên hệ: ∆Pcư =  ∆Pck fcư =  fck 2.5. Điểm lụt của cột chêm L G L Gck G L g vaf          2 2.0 3 2 1 .2 .... Trong đó: fck = được tính từ hệ thức liên hệ với Re.  = vận tốc dài của khí ngay trước khi vào cột chêm.  = độ nhớt tương đối của chất lỏng so với nước. Hệ thống hấp thu lỏng khí DIDACTA SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 3 Mô hình thí nghiệm Các bước tiến hành Mở van cho nước vào trong bình chứa (khóa van 11). Mở các van 14 và 6, khóa van 5. Mở bơm lỏng đến khi nước qua van 6 chảy ngược vào bình chứa thì ngừng bơm và khóa van 6. Khóa van 23, mở van 22, sau đó mở máy nén để thổi hết lượng nước còn đọng trong các khe của vật đệm. Sau khoảng 5 phút, chuẩn bị làm thí nghiệm khi cột khô. SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 4 Đo độ giảm áp khi cột khô - Khóa van 22 để thay đổi lượng khí qua cột. Ứng với 6 giá trị lưu lượng khí ghi lại 6 giá trị ∆Pck trên áp kế thủy ngân. Điều chỉnh lưu lượng từ mức cao xuống thấp để đảm bảo điều kiện làm việc của máy nén. - Sau khi tiến hành xong thí nghiệm cột khô tắt máy nén. Đo độ giảm áp của dòng khí khi cột ướt - Mở van 13 và 6. Bật bơm lỏng, điều chỉnh van 14 để giữ lưu lượng lỏng không đổi. - Mở van 22, mở máy nén để đưa không khí vào tháp. - Khóa dần van 22 thay đổi lưu lượng khí G tương ứng với các giá trị G khi đo cột khô và đọc ∆Pcư trên áp kế. - Lặp lại 5 giá trị khác nhau của L. Nếu xảy ra hiện tượng ngập lụt thì tắt máy nén. - Sau khi làm xong thí nghiệm ngừng máy tắt bơm, máy nén mở van 5 xả hết chất lỏng còn lại trong tháp ra ngoài. III. Báo cáo thí nghiệm: 1. Kết quả thí nghiệm Bảng 1: Kết quả thí nghiệm trên cột khô: STT G (kg/m2.s) ∆Pck (N/m2) 1 0,097 0,98.105 2 0,194 1,96.105 3 0,293 2,94.105 4 0,39 4,9.105 5 0,487 7,84.105 6 0,584 10,79.105 Bảng 2: Kết quả thí nghiệm trên cột ướt: SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 5 Llỏng (l/s) 0,004 0,053 0,067 0,08 0,093 STT G( kg/s.m2) ∆Pcư (N/m2) 1 0,097 2,02. 105 2,94. 105 2,94.105 2,94. 105 9,81. 105 2 0,194 4,9. 105 6,86. 105 9. 105 9,81. 105 23,53. 105 3 0,293 9,81. 105 11,76. 105 18,63. 105 20,6. 105 39,62. 105 4 0,39 21,33. 105 25,15. 105 39,22. 105 44,62. 105 71. 105 5 0,487 37,26. 105 48,55. 105 76,5. 105 80,95. 105 128,17. 105 6 0,584 58,82. 105 60,89. 122,39. 105 128,24. 105 205,88. 105 2. Xử lý số liệu  Đổi đơn vị: 1N/m2 = 1Pa = 1,02.10-6 mmH2O 3 2 2 1.10001 60 út 3600 . 4 80 m l kg Dh ph s m D mm          Z = 1.6 m 2 2 7601 1033 1 1,33.10 cmH O mmHg mmHg Pa    Công thức tính Re: a G4Re (2) Với: a: diện tích bề mặt riêng của vật chêm, m3/m2; a = 360 m3/m2  k: Độ nhớt của dòng khí, kg/m.s;  = 0,187 Ns/m2 VD: 4.0,097Re 0,00576 360.0,187   SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 6  Công thức tính fck: Do Re < 50 => fck = 140 Re (3) VD : fck = 140/0,00576= 24305,56  Công thức tính fcư: fcư =  .fck (4) Với  = ck cu P P   VD:  = ck cu P P   = 5 5 2,02.10 2,06 0,98.10  => fcư =  .fck = 2,06.24305,56 = 50068,63 3. Bảng kết quả tính toán và đồ thị minh họa Kết quả tính toán cột khô G, kg/m2.s Log G ∆Pck/Z, N/m2 / m log(∆P/Z), N/m2 / m Reck fck 0,097 -1,013 0,61.105 4,79 0,0058 24305,56 0,194 -0,712 1,23. 105 5,09 0,0115 12145,36 0,293 -0,533 1,84. 105 5,26 0,0174 8041,64 0,39 -0,409 3,06. 105 5,49 0,0232 6041,54 0,487 -0,312 4,90. 105 5,69 0,0289 4838,19 0,584 -0,234 6,74. 105 5,83 0,0347 4034,59  Đồ thị log (∆Pck/Z) theo log G SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 7  Đồ thị fck theo Re 3.2.Kết quả tính toán cột ướt: Sự liên hệ giữa độ giảm áp khô ∆Pcư =  .∆Pck với: STT  SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 8 1 2.06 3.00 3.00 3.00 10.01 2 2.50 3.50 4.59 5.01 12.01 3 3.34 4.00 6.34 7.01 13.48 4 4.35 5.13 8.00 9.11 14.49 5 4.75 6.19 9.76 10.33 16.35 6 5.45 5.64 11.34 11.89 19.08  Kết quả tính toán fcư cho cột ướt Llỏng (l/s) 0.004 0.053 0.067 0.08 0.093 STT Recư fcư 1 1.40 50068.63 72872.16 72872.16 72872.16 238291.98 2 2.81 30363.40 42508.76 55769.51 60788.77 285780.34 3 4.24 26832.81 32166.55 50957.73 56346.17 318609.71 4 5.64 26299.19 31009.12 48356.97 55014.99 428949.23 5 7.05 22993.76 29961.00 47209.41 49955.58 620111.20 6 8.45 21993.93 22767.95 45763.98 47951.41 830641.19 3.3. Kết quả tính toán log (∆Pcư /Z) cho cột ướt: Llỏng (l/s) 0.004 0.053 0.067 0.08 0.093 STT log G log (∆Pcư /Z) 1 -1,013 5,1 5,26 5,26 5,26 5,79 2 -0,712 5,49 5,63 5,75 5,79 6,17 3 -0,533 5,79 5,87 6,07 6,11 6,39 4 -0,409 6,12 6,2 6,39 6,45 6,65 5 -0,312 6,37 6,48 6,68 6,7 6,9 6 -0,234 6,57 6,58 6,88 6,9 7,11  Đồ thị log (∆Pcư /Z) theo log G SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 9 4. Bàn luận Dựa vào đồ thị và số liệu thực nghiêm ta thấy: - Đối với cột khô: khi G tăng thì độ giảm áp tăng theo đường thẳng. - Đối với cột ướt: khi G tăng thì độ giảm áp cũng tăng theo nhưng chia thành từng vùng rõ rệt như giản đồ trong lý thuyết đã đề cập. Khi lưu lượng lỏng càng tăng thì cột càng dễ gần đến điểm lụt hơn. Từ đồ thị thu được ta thấy vùng sau điểm gia trọng thì giá trị P tăng lên rất nhanh, đột ngột. Đoạn thẳng trong vùng này rất dốc nên ta rất khó vận hành cột chêm ở chế độ nhũ tương này mặc dù cột chêm hoạt động tốt nhất ở chế độ đó. Giản đồ f theo Re được lập nhằm để biểu diễn sự phụ thuộc của trở lực vào lưu lượng của dòng lưu chất. Nếu lưu lượng của dòng lưu chất càng lớn thì thì hệ số ma sát f giữa hai pha càng tăng. Lập đồ thị nhằm xác định được lưu lượng hợp lý để vận hành cột, để trở lực nhỏ và thu được hiệu suất truyền khối tốt nhất giữa hai pha với nhau mà cột vẫn không bị lụt. Tuy nhiên trong đồ thị trên thì ta lại thấy điều ngược lại tức là khi lưu lượng tăng lên thì trở lực lại giảm dần, kết quả này thu được do ảnh hưởng của sai số SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 10 trong quá trình thí nghiệm. Nếu biết một trong hai giá trị Re hoặc f thì có thể dùng đồ thị có thể dùng đồ thị để xác định giá trị còn lại như sau: Từ giá trị f hoặc Re đã biết kẻ một đường thẳng theo phương ngang hoặc theo phương đứng, cắt đồ thị f-Re tại một điểm. Từ giao điểm đó, kẻ một đường thẳng vuông góc với trục còn lại thì sẽ xác định được giá trị cần tìm. Sự liên hệ giữa các đối tượng tương đối gần với dự đoán. Cụ thể là các mối liên hệ sau: - Log(Pck/Z) - logG: là phụ thuộc tuyến tính với nhau theo đường thẳng giống như lý thuyết đã nhận định. - Pcử/Z - G càng gần như được chia thành hai hướng rõ rệt: vùng dưới điểm gia trọng và vùng trên điểm gia trọng. vùng dưới điểm gia trọng thì P tăng chậm và đều dặn nên các điểm này thu được gần như cùng nằm trên một đường thẳng. Vùng trên điểm gia trọng thì P tăng nhanh, đột ngột nên đoạn thẳng rất dốc; nếu tăng lưu lượng lỏng và khí lên cao nữa thì sẽ tiến đến điểm lụt của cột. - Log - L: hoàn toàn phụ thuộc tuyến tính với nhau nên được thể hiện thành một đường thẳng trên đồ thị. Phù hợp với lý thuyết đã đề cập đến. Tuy nhiên trong quá trình làm thí nghiệm cũng có nhiều sai số. Những nguyên nhân có thể dẫn đến sai số là do: - Lưu lượng dòng lỏng không ổn định. - Lưu lượng dòng khí không ổn định. - Cột nước duy trì ở đáy cột không đảm bảo yêu cầu làm cho mực nước xâm nhập vào ống đo độ chênh áp làm ảnh hưởng đến kết quả. - Ma sát giữa dòng khí có tốc độ lớn với ống dẫn làm cho ống nóng lên và làm tăng thể tích khí làm tăng áp suất cũng ảnh hưởng đến độ chênh áp. SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 11 BÀI SỐ 2:CHƯNG GIÁN ĐOẠN KHÔNG HOÀN LƯU I. Mục đích thí nghiệm: Quá trình chưng cất gián đoạn không hoàn lưu nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của các thông số sau:  Hiệu suất tháp chưng khi tiến hành không hồi lưu  Sự biến đổi nồng độ sản phẩm đỉnh theo thời gian chưng cất II. Lý thuyết thí nghiệm: 1. Định nghĩa hoàn lưu Chưng là phương pháp dùng để tách các hỗn hợp chất lỏng, khí lỏng thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (cùng nhiệt độ, áp suất hơi của các cấu tử khác). Chưng thì dung môi và chất tan đều bay hơi, cô đặc thì chỉ có dung môi bay hơi còn chất tan không bay hơi. Khi chưng trường hợp 2 cấu tử ta sẽ thu được sản phẩm đỉnh gồm các cấu tử có độ bay hơi lớn và một phần rất ít cấu tử có độ bay hơi bé, sản phẩm đáy gồm cấu tử có độ bay hơi bé và một phần rất ít có độ bay hơi lớn. 2. Cân bằng vật chất Xét quá trình chưng gián đoạn, thành phần và lượng sản phẩm luôn thay đổi theo thời gian. Lượng hỗn hợp đầu là kg, thành phần cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu là Tại một thời điểm bất kỳ lượng chất lỏng trong nồi chưng là với nồng độ là . Khi bóc hơi một lượng vô cùng nhỏ dw thì nồng độ trong nồi sẽ giảm đi một lượng và SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 12 lượng chất lỏng còn lại trong nồi là - . Như vậy lượng cấu tử dễ bay hơi trong nồi tại thời điểm đang xét là: ( -dW)( - ) Lượng cấu tử dễ bay hơi chuyển vào pha hơi là: . Phương trình cân bằng vật liệu đối với cấu tử dễ bay hơi ở thời điểm đang xét: Lượng rất bé ta có thể bỏ qua được, đơn giản đi ta có: Phương trình cho toàn bộ quá trình là: 3. Cân bằng năng lượng 3.1. Cân bằng nhiệt lượng toàn tháp QF +QK = QD +QW +Qm +Qng  QK = QD + QW +Qm +Qng -QF QK: nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun, W Qm: nhiệt lượng mất mát do môi trường xung quanh (W). được lấy từ 5% đến 10% nhiệt lượng cần cung cấp. QF: nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào, W QD: nhiệt lượng do dòng sản phẩm đỉnh mang ra, W QW: nhiệt lượng do dòng sản phẩm đáy mang ra, W Qng: nhiệt lượng trao đổi trong thiết bị ngưng tụ, W ____ ___ ... DxWxFx DWF WF    Dng rDQ . _  WPW tCWQ R .. _  DPD tCDQ D ..   FPF tCFQ F ..   SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 13 :,, WDF PPP CCC nhiệt lượng riêng của nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy, J/kg.độ. WDF ttt ,, : nhiệt độ của nhập liệu, sản phẩm đỉnh, sản phẩm đáy, 0C. Dr : nhiệt hóa hơi của sản phẩm đỉnh, kJ/kg 3.2. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ Đối với quá trình ngưng tụ không làm lạnh: Đối với quá trình ngưng tụ làm lạnh: Trong đó: rv tt , : nhiệt độ vào và ra của nước, 0C G: lưu lượng dòng giải nhiệt, kg/s C: nhiệt dung riêng của dòng giải nhiệt, J/kg/độ DS t : nhiệt độ sôi hỗn hợp sản phẩm đỉnh, 0C 4. Nguyên tắc và sơ đồ chưng gián đoạn không hoàn lưu Trong quá trình chưng đơn giản hơi nước được lấy ra ngay và cho ngưng tụ. mvrDSPDng QttCGttCDrDQ DD   ).(.).(.. _ mvrDng QttCGrDQ  ).(.. _ SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 14 5. Mô hình chưng cất Hệ thống chưng cất 7 mâm xuyên lỗ 6. Tiến hành thí nghiệm SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 15  Mở van W tháo hết sản phẩm đáy ở nồi đun và đo độ rượu bằng phù kế.Sau đó lấy cồn 960 pha với sản phẩm đáy thành rượu 200 rồi đổ đầy bình chứa nhập liệu.Đo lại độ rượu bình nhập liệu rồi ghi vào bảng kết quả độ rượu nhập liệu VF.  Đóng cầu dao tổng của hệ thống,mở công tắc điện của nguồn chính.Đóng khoảng ¾ van hoàn lưu N1 của bơm nhập liệu,mở van N3,N5 đóng van N2 và van N4.Mở bơm nhập liệu bơm rượu vào nồi đun cho đến khi mực lỏng trong ống chỉ mực tới vạch khoảng ½ nồi đun.Khi hỗn hợp dưới nồi đun dưới vạch trắng (1/3) nồi đun sẽ cháy điện trở nồi đun,luôn luôn phải chú ý mức chất lỏng trong nồi đun  Mở công tắc gia nhiệt nồi đun, chờ nồi đun sôi.Khi hỗn hợp sôi ta mở van nước GN cho thiết bị ngưng tụ.  Dùng thì kế đo thời gian cứ 3 phút ta tiến hành đo nhiệt độ nồi đun , nhiệt độ sản phẩm đỉnh ,lượng sản phẩm đỉnh thu được qua bình chứa sản phẩm đỉnh và nồng độ sản phẩm đỉnh.Xác định nồng độ sản phẩm đỉnh bằng cách mở van D để lấy mẫu sản phẩm vào ống đong và đo nồng độ bằng phù kế.  Khi sản phẩm thu được khoảng 200ml thì dừng thí nghiệm. Ngừng máy  Tắt gia nhiệt nồi đun.  Tháo sản phẩm đỉnh bình chứa cồn.  Tắt van nước GN cho thiết bị ngưng tụ qua sản phẩm đỉnh.  Ngắt công tắc điện vào hệ thống.  Ngắt cầu dao điện của hệ thống. 7. Hệ thống chưng cất DVI 3000 và các bước tiến hành thí nghiệm  Hòa trộn 5 lít hỗn hợp nhập liệu có nồng độ cồn là 150.  Đổ dung dịch vào nồi đun qua nắp nồi,đo nồng độ nhập liệu sau mỗi lần đổ vào lấy giá trị trung bình.  Đóng chặt nắp nồi.  Mở công tắc điện chính,đèn trắng được kích hoạt.  Mở hệ thống nước giải nhiệt. SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 16  Mở công tắc tổng bằng cách mở nút khóa khẩn cấp và nhấn vào nút bấm màu xanh.  Thiết lập giá trị trên bộ điều khiển PID của lưu lượng dòng giải nhiệt.  Mở điện trở nồi đun.  Cài đặt độ giảm áp của tháp chưng cất ở giá trị thấp nhất 10mB trên bộ điều khiển PID.  Chuyển công tắc chia dòng hoàn lưu sang chế độ “Reflux” hồi lưu hoàn toàn.  Sau khi đạt trạng thái ổn định ( khoảng 30 đến 45 phút ) chuyển công tắc chia dòng hoàn lưu sang chế độ “Draw off” không hoàn lưu và thu sản phẩm đỉnh.  Đợi 15 phút đo thể tích và nồng độ sản phẩm thu được.  Cài đặt giá trị P ở mức bằng 12mB và đợi thêm khoảng 15 phút lấy mẫu đo.  Tương tự tiến hành thí nghiệm với các giá trị P khác nhau. Lưu ý: trong số trường hợp mặc dù giá trị nhiệt độ dọc theo tháp chưng cất không thay đổi nhưng trạng thái ổn định có thể chưa đạt được bởi vì các giá trị thành phần của các pha thay đổi rất chậm.Vì vậy thời gian làm việc kéo dài hơn và để dễ dàng hơn xác định thời gian lấy mẫu ứng với mỗi 15 phút. III. Báo cáo thí nghiệm: 1. Kết quả thí nghiệm Bảng kết quả thí nghiệm nồng độ và năng suất: STT (s) vF (%V) VF (lít) P (mB) vD (%V) VD (lít) vW (%V) G (l/s) 1 0 15 5 10 - - - 300 2 900 15 4,17 10 82 0,1 13 300 3 1800 13 3,762 12 86 0,173 12 300 4 2700 12 3,497 14 74 0,178 11 300 5 3600 11 3,256 16 65 0,162 10 300 6 4500 10 3,053 18 58,5 0,132 8 300 SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 17 Bảng kết quả thí nghiệm nhiệt độ STT T1 0C T2 0C T3 0C T4 0C T5 0C T7 0C T8 0C 1 90,7 81,7 77,09 76,7 77,5 29,1 29,4 2 91,5 89,6 81,07 78,1 78,3 29,2 29,4 3 92,8 91,5 87,9 87 85,8 29,2 29,7 4 94,3 93,3 90,5 89,5 88,8 29,1 29,8 5 95,9 94,8 91,3 91,4 90,4 29,1 29,7 6 97,2 96,4 93,6 93,4 92,2 29 29,5 T2 0C: Nhiệt độ sản phẩm đáy. T5 0C: Nhiệt độ sản phẩm đỉnh. T7 0C: Nhiệt độ dòng giải nhiệt vào. T8 0C: Nhiệt độ dòng giải nhiệt ra. 2. Xử lý số liệu  Nồng độ phần mol Etanol nhập liệu  Nồng độ phần khối lượng Etanol nhập liệu  Lượng hỗn hợp đầu SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 18 : khối lượng riêng của rượu nhập liệu Nội suy theo bảng I.2 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 9 vF (%) t0C (kg/m 3) 15 30 980,71 13 89,6 950,635 12 91,5 957,28 11 93,3 958,952 10 94,8 960,76  Nồng độ phần mol Etanol sản phẩm đỉnh  Nồng độ phần khối lượng Etanol sản phẩm đỉnh  Lượng sản phẩm đỉnh : khối lượng riêng của rượu sản phẩm đỉnh Nội suy theo bảng I.2 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 9 vD (%) t0C (kg/m 3) SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 19 82 78,3 788,72 86 85,8 772,408 74 88,8 800,384 65 90,4 821,935 58,5 92,2 837,1835  Lượng sản phẩm đáy Áp dụng phương trình cân bằng vật chất.Ta có:  Nồng độ phần mol Etanol sản phẩm đáy Áp dụng phương trình cân bằng vật chất.Ta có:  Diện tích giới hạn bởi đường cong và  Nhiệt lượng do dòng nhập liệu mang vào :nhiệt dung riêng của dòng nhập liệu SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 20 Nội suy theo bảng I.154 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 172 vF (%) t0C (J/kgđộ) 15 30 3938,4 13 89,6 4081,713 12 91,5 4093,704 11 93,3 4104,07 10 94,8 4114,59  Nhiệt lượng do dòng sản phẩm đỉnh mang ra :nhiệt dung riêng của dòng sản phẩm đỉnh Nội suy theo bảng I.154 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 172 vD (%) t0C (J/kgđộ) 82 78,3 3403,54 86 85,8 3448,12 74 88,8 3580,2 65 90,4 3668,13 58,5 92,2 3733,455  Nhiệt lượng do dòng sản phẩm đáy mang ra :nhiệt dung riêng của dòng sản phẩm đáy Nội suy theo bảng I.154 – Sổ tay QTTB tập 1 – trang 172 vW (%) t0C (J/kgđộ) 13 89,6 4081,713 SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 21 12 91,5 4093,704 11 93,3 4104,07 10 94,8 4114,59 8 96,4 4131,096  Nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun Áp dụng phương trình cân bằng nhiệt toàn tháp.Ta có: Trong đó :  Qm : nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh và thường được lấy gần bằng khoảng 5% đến 10% lượng nhiệt cần cung cấp. Chọn :  Qng : nhiệt lượng trao đổi trong thiết bị ngưng tụ Trong đó: G: lưu lượng khối lượng dòng giải nhiệt.Quy đổi đơn vị từ l/s sang kg/h. : khối lượng riêng của nước giải nhiệt (kg/m3) Tra theo bảng I.5 – sổ tay QTTB tập 1 – trang 11 C:nhiệt dung riêng của nước giải nhiệt. (J/kgđộ) Tra theo bảng I.147 – sổ tay QTTB tập 1 – trang 165 SVTH: Đinh Tuấn Hoàng GVHD :Phạm Quỳnh Thái Sơn 22 Từ (1),(2) và (3) suy ra:  Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh  Nhiệt lượng trao đổi trong thiết bị ngưng tụ Các số liệu sau xử lý tương tự như trên ta thu được bảng kết quả 3. Bảng kết quả tính toán và đồ thị minh họa Bảng thành phần cân bằng lỏng – hơi và nhiệt độ sôi của hai cấu tử Etanol – H2O ở 760mm