Đề tài Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức cô đặc dung dịch (NH4)2SO4 với năng suất 12587 kg/h

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Họ và tên : Nguyễn Sĩ Nam Lớp : ĐHHÓA K4 Khoa : Công Nghệ Hóa Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thế Hữu NỘI DUNG ĐỀ BÀI: Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức cô đặc dung dịch (NH4)2SO4 với năng suất 12587 kg/h. Chiều cao ống gia nhiệt: 3 m Nồng độ đầu vào của dung dịch: 13,3% Nồng độ cuối của dung dịch: 41,8% Áp suất hơi đốt nồi 1: 4 atm Áp suất hơi ngưng tụ: 0,19 atm NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ***** ………………………………………… Hà Nội, Ngày … Tháng …Năm 2012 Người nhận xét MỤC LỤC QUY ƯỚC K‎Ý‎ HIỆU Để đơn giản trong việc chú thích tài liệu, quy ước k‎ý hiệu như sau: - [ST1] – Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hóa chất, tập 1. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật - [ST2] – Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hóa chất, tập 2. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật -CT: công thức -Tx: trang thứ x -BTQTTB: sách bài tập quá trình và thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm LỜI NÓI ĐẦU Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết kế một thiết bị hay hệ thống thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất. Được sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Thế Hữu em đã thực hiện đồ án với đề tài:“Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi dung dịch (NH4)2SO4 “ Việc thực hiện đồ án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với việc thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học“ trên cơ sở lượng kiến thức đó và kiến thức của một số môn khoa học khác có liên quan,mỗi sinh viên sẽ tự thiết kế một thiết bị, hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trong quá trình công nghệ .Qua việc làm đồ án môn học này, mỗi sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu trong việc tra cứu ,vận dụng đúng những kiến thức,quy định trong tính toán và thiết kế,tự nâng cao kĩ năng trình bầy bản thiết kế theo văn bản khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống. Đồng thời, đồ án này còn giúp sinh viên tổng hợp được kiến thức đã học ở các môn cơ sở. Xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Thế Hữu đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và truyền đạt những kinh nhiệm quý báu để tôi em hoàn thành đồ án này. Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án này. Trong quá trình làm đồ án em không tránh khỏi những sai lầm, thiếu sót....Vì vậy kính mong sự đóng góp nhiệt tình của quý Thầy, Cô và các bạn sinh viên để đồ án này được hoàn thiện thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! Phần 1: Giới thiệu chung 1.1 Giới thiệu chung về (NH4)2SO4 a)Lời mở đầu Trong thời kỳ đất nước đang trong quá trình phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì nền công nghiệp của nước ta đang phát triển mạnh kéo theo sự phát triển của ngành sản xuất các hợp chất hóa học,bởi các hợp chất hóa học có ứng dụng vô cùng quan trọng để các ngành khác phát triển. Trong kỹ thuật sản xuất công nghiệp hóa chất và các ngành khác, thường phải làm việc với các hệ dung dịch rắn tan trong lỏng, hoặc lỏng trong lỏng. Để năng cao nồng độ của dung dịch theo yêu cầu của sản xuất kỹ thuật người ta cần dùng biện pháp tách bớt dung môi ra khỏi dung dịch. Phương pháp phổ biến là dùng nhiệt để làm bay hơi còn chất rắn tan không bay hơi, khi đó nồng độ dung dịch sẽ tăng lên theo yêu cầu mong muốn. Thiết bị dùng chủ yếu là thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm, tuần hoàn cưỡng bức, phòng đốt ngoài, …trong đó thiết bị cô đặc tuần hoàn có ống trung tâm được dùng phổ biến vì thiết bị này có cấu tạo và nguyên lý đơn đơn giản, dễ vận hành và sửa chữa, hiệu suất xử dụng cao… dây truyền thiết bị có thể dùng 1 nồi, 2 nồi, 3 nồi…nối tiếp nhau để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu. trong thực tế người ta thường xử dụng thiết hệ thống 2 nồi hoặc 3 nồi để có hiệu suất xử dụng hơi đốt cao nhất, giảm tổn thất trong quá trình sản xuất. Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết kế một thiết bị hay hệ thống thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất ,em được nhận đồ án môn học : “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học”.Việc thực hiện đồ án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với việc thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học “ trên cơ sở lượng kiến thức đó và kiến thức của một số môn khoa học khác có liên quan,mỗi sinh viên sẽ tự thiết kế một thiết bị , hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trong quá trình công nghệ .Qua việc làm đồ án môn học này, mỗi sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu trong việc tra cứu ,vận dụng đúng những kiến thức,quy định trong tính toán và thiết kế,tự nâng cao kĩ năng trình bầy bản thiết kế theo văn bản khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống. b) Giới thiệu về dung dịch (NH4)2SO4. AMONI SUNFAT ( (NH4)2SO4 ) khối lượng phân tử là 132,15. Ở dạng tinh thể thì (NH4)2SO4 không màu hình thoi, hoặc bột màu trắng, khối lượng riêng là 1,77g/cm3 ,tnc = 140oC, tphanhuy = 280oC. Dễ tan trong nước : ở 20oC, 100 g nước hoà tan được 76 g (NH4)2SO4,không tan trong etanol ,là chất kết tủa protein. Ở điều kiện thường , dễ hút ẩm , chảy nước, và có mùi khai của amoniac , do muối này bị phân hủy một phần thành amoniac và axit sunfuric: (NH4)2SO4 → NH3↑ + H2SO4 Khi hòa tan trong nước ta được dung dịch (NH4)2SO4 là dung dịch không màu,có tính chất của muối của một axit mạnh với một bazo yếu và ngoài ra dung dịch này còn có tính axit yếu. Ở điều kiện thích hợp amoni sunfat sẽ tham gia phản ứng để số oxi hóa của N lên mức cao hơn . Qúa trình tổng hợp nhờ phản ứng của amoniac và axit sunfuric. NH3 + H2SO4 → (NH4)2SO4 Sau đó dung dịch amoni sunfat được tiếp tục tuần hoàn thông qua thiết bị bay hơi để cô đặc dung dịch và tạo ra tinh thể .Các tinh thể này được tách ra từ dung dịch nhờ thiết bị ly tâm.Tinh thể được làm khô bằng phương pháp quay ly tâm và tạo hình trước khi đi đóng bao. Ứng dụng của muối amonisunfat là : →làm phân đạm 1 lá nhưng có khả năng làm đất bị chua do bị thủy phân tạo ra môi trường axit. →dùng trong lĩnh vực phân tích.Đặc biệt là dung dịch muối Mo, hay sắt amonisunfat (NH4)2Fe(SO4)2.6H2O được sử dụng rất phổ biến trong phân tích. 1.2 Vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất. 1.2.1. Cơ sở lý thuyết của quá trình cô đặc. Trong công nghiệp sản xuất hóa chất và thực phẩm và các ngành công nghiệp khác nói chung thường phải làm việc với các hệ dung dịch lỏng chứa chất tan không bay hơi, để làm tăng nồng độ của chất tan người ta thường làm bay hơi một phần dung môi dựa trên nguyên lý truyền nhiệt, ở nhiệt độ sôi, phương pháp này gọi là phương pháp cô đặc. Mục đích của quá trình cô đặc đó là làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh), thu dung môi ở dạng nguyên chất. Cô đặc được tiến hành ở hiệt độ sôi, ở mọi áp suất (như áp suất chân không,áp suất khí quyển,áp suất dư), trong hệ thống cô đặc một nồi hay nhiều nồi.Hơi của dung môi tách ra gọi hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ đun nóng một thiết bị ngoài hệ thống cô đặc thì ta gọi là hơi phụ.Truyền nhiệt trong quá trình cô đặc có thể trục tiếp hay gián tiếp,truyền nhiệt trực tiếp thường dùng kói lò cho tiếp xúc với dung dịch, còn truyền nhiệt gián tiếp thường dùng hơi nước bão hòa để đốt nóng. Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở các áp suất khác nhau tùy theo từng yêu cầu kỹ thuật. Đó là cô đặc ở áp suất chân không, áp suất cao hơn áp suất khí quyển, áp suất khi quyển. Khi cô đặc ở áp suất chân không dùng cho các dun dịch có nhiệt đóôi cao và dung dịch dễ bị phân hủy bởi nhiệt, ngoài ra còn làm tăng hiệu sốnhiệt độ của hơi đốt và nhiệt độ sôi trung bình của trung bình của dung dịch ( hiệu số nhiệt độ hữu ĩch), dẫn đến giảm bề mặt truyền nhiệt.Mặt khác, cô dặc chân không thì nhiệt độ sôi của dung dịch thấp nên có thể tận dụng nhiệt thừa của các quá trình sản xuất khác (hay sử dụng hơi thứ) cho quá trình cô dặc. Cô đặc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển thòng dùng cho các dung dịch không bị phân hủy o nhiệt độ cao như các dung dịch muoi vô cơ, để sử dụng hơi thứ cho cô đặc và cho các quá trình đun nóng khác. Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dụng mà đượcthải ra ngoài không khí. Đây là phương pháp tuy đơn giản nhưng không kinh tế. Trong hệ thống cô đặc nhiều nồi thì nồi đầu tiên thường làm việc ở aps suất cao hơn áp suất khí quyển, các nồi khác làm ở áp suất chân không. Cô đặc được úng dụng trong các nhà máy sản xuất hóa chất và thực phẩm, ví dụ cô đặc các muối vô cơ,dung dịch kiềm Quá trình cô đặc có thể thực hiện trong thiết bị cô đặc một nồi hay thiết bị cô đặc nhiều nồi, nhưng cô đặc một nồi gây lãng phí nhiên liệu,hiệu quả kinh tế không cao chỉ thích hợp trong quá trình sản xuất đơn giản,do vậy người ta phải cô đặc nhiều nồi Sau đây em xin giới thiệu về cô đặc hai nồi xuôi chiều 1.2.2.Dây chuyền sản xuất: Sơ đồ dây chuyền sản xuất thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức. Hinh1: Sơ đồ dây chuyền sản xuất của thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức Chú thích: 1. Thùng chứa dung dịch đầu 7. Thiết bị cô đặc 2. Bơm 8. Thùng chứa nước 3. Thùng cao vị 9. Thùng chứa sản phẩm 4. Lưu lượng kế 10.Thiết bị ngưng tụ Baromet 5. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 11.Thiết bị tách bọt 6. Thiết bị cô đặc 12.Bơm chân không 13. Ống tuần hoàn Nguyên tắc hoạt động: Dung dịch đầu (NH4)2SO4 được bơm (2) đưa vào thùng cao vị (3) từ thùng chứa (1) thùng cao vị được thiết kế có gờ chảy tràn để ổn định mức chất lỏng trong thùng, sau đó chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) (thiết bị ống chùm). Ở gthiết bị trao đổi nhiệt dung dich được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bảo hòa cung cấp từ ngoài vào, rồi đi vào nồi (6). Ở nồi này dung dich tiếp tục được dung nóng bằng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm , dung dịch chảy trong các ống truyền nhiệt hơi đốt được đưa vào buồng đốt để đun nóng dung dịch . Một phần khí không ngưng được đưa qua của tháo khí không ngưng.Nước nưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng của tháo nước ngưng . Dung dịch sôi , dung môi bốc lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ .Dưới tác dụng của hơi đốt ở buồng đốt hơi thứ sẽ bốc lên và được dẫn sang buong đốt của thiết bị (7).Dung dịch từ nồi (6) tự di chuyển qua nồi thứ (7) do đó sự chênh lệch áp suất làm việc giữa các nồi , áp suất nồi sau < áp suất nồi trước .Nhiệt độ của nồi trước lớn hơn của nồi sau do đó dung dịch đi vào nồi thứ (7) có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi , kết quả là dung dịch sẽ được làm lạnh đi và lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi .Dung dịch sản phẩm của nồi (7) được đưa vào thùng chứa sản phẩm (9) qua thiết bị bơm (2).Hơi thứ bốc ra khỏi nồi (7) được đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet (10).Trong thiết bị ngưng tụ , nước làm lạnh từ trên đi xuống , ở đây hời thứ được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet vào thùng chứa còn khí không ngưng đi qua thiết bị tách bọt (11) hơi sẽ được bơm chân không (12) hút ra ngoài còn hơi thứ ngưng tụ chảy vào thùng chứa nước ngưng PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH 1. Số liệu ban đầu : Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức cô đặc dung dịch (NH4)2SO4 với năng suất 12587 kg/h. Chiều cao ống gia nhiệt: 3 m Nồng độ đầu vào của dung dịch: 13,3% Nồng độ cuối của dung dịch: 41,8% Áp suất hơi đốt nồi 1: 4 atm Áp suất hơi ngưng tụ: 0,19 atm 2.Tính cân bằng vật liệu : 2.1. Xác định lượng nước bốc hơi ( lượng hơi thứ ) toàn bộ hệ thống và trong từng nồi: 2.1.1. Xác định lượng hới thứ bốc ra trong toàn bộ hệ thống: Áp dụng công thức (VI.1/ST 2 – T 55) W = Gd – Gc = Gd (1 - ) W =12587(1 -) = 8582,0455 (kg/h) 2.1.2.Xác định lượng hơi thứ bốc ra từ mỗi nồi : W1 : Lượng hơi thứ bốc ra từ nồi 1 W2 : Lượng hơi thứ bốc ra từ nồi 2 Chọn tỉ lệ phân phối hơi thứ ở hai nồi như sau: Mà ta có: W1 + W2 = 8582,0455 (kg/h) 2.2. Xác định nồng độ cuối của dung dịch tại từng nồi x1:nồng độ cuối của dung dich tại nồi 1 x2:nồng độ cuối của dung dich tại nồi 2 Áp dụng công thức : W1 = Gd ( 1- ) x 1 = x 1 = % x2 = 41,8% 3.Tính cân bằng nhiệt lượng : 3.1.Xác định áp suất và nhiệt độ trong mỗi nồi: 3.1.1 Xác định áp suất và nhiệt độ hơi đốt trong mỗi nồi. - Độ chênh lệch áp suất giữa hơi đốt nồi 1 và thiết bị ngưng tụ là: - Chọn tỉ lệ chênh lệch áp suất hơi đốt ở 2 nồi là: mà: * Vậy áp suất hới đốt ở từng nồi là: * Xác định nhiệt độ hơi đốt ở 2 nồi: Tra bảng (I.251/ST1-T316): 3.1.2 Xác định nhiệt độ và áp suất hơi thứ ở mỗi nồi. NX: khi hơi thứ đi từ nồi 1 sang nồi 2 ,và hơi thứ từ nồi 2 đi sang thiết bị ngưng tụ thì sẽ chịu tổn thất về nhiệt độ là ,và khi đó nó sẽ trở thành hơi đốt cho nồi 2: chọn Gọi nhiệt độ và áp suất của hơi thứ ở nồi 1 và nồi 2 lần lượt là: Ta có: Tra bảng (I.250/ST1-T312), ứng với mỗi nhiệt độ hơi thứcủa mỗi nồi sẽ cho áp hơi thứ tương ứng: Kết quả tính được cho ta bảng dưới đây: Bảng 1: Loại Nồi I Nồi 2 Hơi ngưng tụ Áp suất Nhiệt độ (0C) Áp suất Nhiệt độ (0C) Áp suất Nhiệt độ (0C) Hơi đốt P1= 4,1327 t1=143,988 P2=1,3581 t2=107,76 Png=0.19 tng=59,252 Hơi thứ P’1=1,4042 t’1=108,76 P’2=0,2057 t’2 =60,252 3.2.Xác định tổn thất nhiệt độ: 3.2.1. Tổn thất nhiệt độ do nồng độ : Áp dụng công thức: (CT.VI.10/ST2 – T59) D’o : tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi ở áp suất thường T: nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho r: ẩn nhiệt hoá hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc J/kg * Tra bảng (VI.2/ST2 – T63) * Xác định nhiệt độ Ti * Xác định ri: Tra bảng (I.250/ST1 – T312) Vậy: 3.2.2 Tổn thất do áp suất thuỷ tĩnh: - Áp dụng công thức VI.13 : áp suất hơi thứ trên bề mặt thoáng (at) :chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên của ống truyền nhiệt (m) : chiều cao của ống truyền nhiệt (m) : khối lượng riêng của dung dịch khi sôi (kg/m3 ). Lấy gần đúng bằng khối lượng riêng của dung dịch ở 20ºC : gia tốc tọng trường m/s2 - Khối lượng riêng của dung dịch (NH4)2SO4 ở 20ºC ứng với mỗi nồng độ được xác định theo bảng (I.46/ST1 – T42) Vậy khối lượng riêng của dung dịch sôi là Chọn h1=0,5m và h2=3m ta có Tra bảng (I.251/ST1- T314) Vậy: 3.2.3 Tổn thất do đường ống - Như đã nói ở trên ta chọn tổn thất nhiệt độ do đường ống là :1oC Vậy: tổng tổn thất nhiệt độ là: 3.3.Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ hệ thống và từng nồi 3.3.1 Hệ số nhiệt độ hữư ích trong hệ thống được xác định : (CT VI.16/ST2 –T67) Hiệu số nhiệt độ chung giữa hiệu số nhiệt độ hơi đốt nồi 1 và nhiệt độ ngưng ở thiết bị ngưng tụ. (CT VI.16/ST2 – T67) Vậy : 3.3.2 Xác định nhiệt độ sôi của từng nồi nhiệt độ hơi thứ của từng nồi 3.3.3 Xác định nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi; 3.4.Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng: GdCdtso W1i1 W1.i2 W2i3 W Qm1 Qm2 D.i W1Cn1 DCn1 (Gd-W1)C1ts1 (Gd-W1-W2 )C2.ts2 D:Lượng hơi đốt vào kg/h :hàm nhiệt của hơi đốt và hơi thứ J/kg : Nhiệt độ nước ngưng ở nồi 1, nồi 2 Cd, C1,Cn1,Cn2,C2: nhiệt dung riêng của dung dịch đầu ,cuối và nước ngưng. Qm1,Qm2 : nhiệt lượng mất mát ở nồi 1 và nồi 2 Gd : lượng hỗn hợp đầu đi vào thiết bị W1 , W2 : lượng hơi thứ bốc lên từ nồi 1, nồi 2 3.4.1 Nhiệt lượng vào gồm có: - Nồi 1: Nhiệt do hơi đốt mang vào : D.i Nhiệt do dung dịch mang vào : G - Nồi 2: Nhiệt do hơi thứ mang vào : W1.i2 Nhiệt do dung dịch từ nồi 1 chuyển sang : (Gd – W1)C1ts1 3.4.2 Nhiệt lượng mang ra: - Nồi 1: - Hơi thứ mang ra : W1i1 - Nước ngưng :D..Cn1 - Dung dịch mang ra : (Gd – W1)C1ts1 - Nhiệt mất mát : Qm1=0,05D(i - C1) - Nồi 2 : - Hơi thứ : W2i3 - Nước ngưng : W1..Cn2 - Do dung dịch mang ra : (Gd – W1 – W2)C2.ts2 - Nhiệt mất mát: Qm2 = 0,05W1(i2– Cn2) 3.4.3 Hệ phương trình cân bằng nhiệt: Được thành lập dựa trên nguyên tắc : Tổng nhiệt đi vào = Tổng nhiệt đi ra - Nồi 1 : (1) - Nồi 2 : (2) mà ta lại có: (3) Kết hợp pt (1),(2),(3) ta được (4) (5) - Nhiệt độ nước ngưng lấy bằng nhiệt độ hơi đốt -Nhiệt độ sôi của dung dịch: Tra bảng I204/ Tr 236/ ST1 x0 = 13,3% ↔: ts0 =101ºC Đã tính được : ts1 = 113,8147oC ts2 = 77,97836oC - Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở từng nồi tra theo bảng (I.249/ST1 – T310) q1 = 143,988 oC Þ Cn1 = 4296,97 (J/kg độ) q2 = 107,76 oC Þ Cn2 = 4230,086 (J/kg độ) - Nhiệt dung riêng của hơi đốt vào nồi 1 ,nồi 2, ra khỏi nồi 2 : - Dung dịch vào nồi 1 có nồng độ xd = 13,3% Áp dụng công thức I.41 /ST1 – T152 ta có: Cd = 4186 (1- x) = 4186 (1- 0,133) = 3629,262 (J/kg độ) - Dung dịch trong nồi 1 có nồng độ x1 = 19,724 % Cũng áp dụng công thức trên ta được: C1 = 4186 (1- x) = 4186 (1- 0,19724) =3360,3534 (J/kg độ) - Dung dịch trong nồi 2 có nồng độ xc = 41,8 % Áp dụng công thức I.44/ST1 – T152 ta có: C2 = Cht.x + 4186 (1- x) Với Chr là nhiệt dung riêng của (NH4)2SO4 được xác định theo công thức I.41/ST1 – T152: M.Cht = n1.c1 + n2.c2 + n3.c3 trong đó : M : KLPT của (NH4)2SO4 : M1 = 132,15 n1 : Số nguyên tử N: n1 = 2 n2 : Số nguyên tử S : n2 = 1 n3 : Số nguyên tử H : n3 = 8 n4 : Số nguyên tử O : n4=4 c1 , c2 ,c3, c4 : Nhiệt dung riêng của nguyên tử N,S,O,H C1 , C2 , C3, C4 Nhiệt dung riêng của nguyên tử N, S , H ,O.Tra từ bảng ( I.141 /ST1 – T152) ta có : C1 = 26000 J/kg.nguyên tử. độ C2 = 22600 J/kg.nguyên tử. độ C3 = 9630 J/kg.nguyên tử. độ C4 = 16800 J/kg.nguyên tử. độ Vậy: Cht= Từ đó ta sẽ tính được nhiệt dung riêng của hơi đốt ra khỏi nồi 2 : C2=16560,418+4186(1-0,418)=3128,46(J/kg.độ) - Xác định hàm nhiệt hơi đốt và hơi thứ Tra bảng ( I.250/ST1 – 312 ) Thay các kết quả ta đã tính toán được vào pt (1) và pt (2) ta được kết quả sau : Ta có bảng số liệu như sau Bảng 3 Nồi C J/kg độ Cn J/kg độ q, °C W , kg/h Sai số e CBVC CBNL 1 3360,3534 4296,97 143,988 4291,023 4264,15 0,63% 2 3128,46 4230,086 107,76 4291,023 4317,8955 0,63% Tỷ lệ phân phối hơi thứ 2 nồi được thể hiên như sau W1 : W2 = 1: 1,05 Sai số giữa W được tình từ phần cần bằng nhiệt lượng và sự giả thiết trong cân bằng vật chất < 5% ,vậy thoả mãn. 4.Tính hệ số cấp nhiệt , nhiệt lượng trung bình từng nồi: 4.1.Tính hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi. - Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt nồi 1 và nồi 2 là : - Với điều kiện làm việc của phòng phòng đốt thẳng đứng H = 2m ,hơi ngưng bên ngoài ống ,máng nước ngưng chảy dòng như vậy hệ số cấp nhiệt được tính theo công thức ( V.101/ST2 – T28 ). W/m2. độ Trong đó: : hệ số cấp nhiệt khi ngưng hơi ở nồi thứ i W/m2. độ : hiệu số giữa nhiệt độ ngưng và nhiệt độ phía mặt tường tiếp xúc với hơi ngưng của nồi I ( o C ). Giả thiết: ri: ẩn nhiệt nhiệt ngưng tụ tra theo nhiệt độ hơi đốt: (Tra bảng I.250/ST1 – T321) ta có: t1 = 143,988 oC r1 = 2130,06 .103 J/kg t2 = 107,76oC r2 = 2240,272.103 J/kg A: hệ số phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng Với tm được tính: tmi = 0,5(tTi +ti ) oC ( * ) ti: nhiệt độ hơi đốt tTi : nhiệt độ bề mặt tường mà ta lại có: ( * * ) thay (**) vào (*) ta được : Với: t1 = 143,988 oC tm1 = 143,988 – 0,5.3,5 = 142,238 oC t2 = 107,76 oC tm2 = 107,76 – 0,5.3,15 = 106,185oC Tra bảng giá trị A phụ thuộc vào tm : (ST2 – T 29 ) với: t1 = 142,238oC A1 = 194,3357 t2 = 106,185 oC A2 = 181,7832 Vậy: 4.2. Xác định nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ: ( CT 4.14/QTTB1 – T1 ) W/m2 q11 = 8413,6296.3,5 = 29447,7 (W/m2) q12 = 8182,7851 = 25775,7731 (W/m2) Bảng 4: Nồi 1 3,5 142,238 194,3357 8413,6296 29447,7 2 3,15 106,185 181,7832 8182,7851 25775,7731 4.3.Tính hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi W/m2 độ: Ta xác định hệ số này theo công thức: (CT /QTTB1 – T332) (W/m2 độ ) Pi: áp suất hơi thứ at Xem bảng 1: : hiệu số nhiệt độ giữa thành ống với dung dịch sôi. - Hiệu số nhiệt độ giữa 2 mặt thành ống truyền nhiệt , oC - Tổng nhiệt trở của thành ống truyền nhiệt m2 độ/W r1 , r2 : nhiệt trở của cặn bẩn 2 phía tường ( bên ngoài cặn bẩn của nước ngưng ,bên trong cặn bẩn do dung dịch. - Tra theo bảng ( V.I/ ST2 – T4 ) r1 = 0,387.10-3 m2 độ/W r2 = 0,2