Đề tài Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn Trung Tâm cô đặc dung dịch NaOH với năng suất 3,6 kg/s

Để bước đầu làm quen với công việc của một kĩ sư hoá chất là thiết kế một thiết bị hay hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất, sinh viên khoa Công nghệ Hoá học trường Đại học Công nghiệp Hà Nội được nhận đồ án môn học: “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hoá học”. Việc thực hiện đồ án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ Hoá 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 các 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 bày bản thiết kế theo văn phong khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống. Trong đồ án môn học này, nhiệm vụ cần phải hoàn thành là thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều, ống tuần hoàn trung tâm làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 3 kg/s, nồng độ dung dịch ban đầu 5%, nồng độ sản phẩm 30%.

docx86 trang | Chia sẻ: lvbuiluyen | Lượt xem: 14086 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn Trung Tâm cô đặc dung dịch NaOH với năng suất 3,6 kg/s, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ Họ và tên : Vũ Thế Dương Lớp : LT CĐĐH Khoa : Công Nghệ Hóa Giáo viên hướng dẫn : Th.s Phan Thị Quyên NỘI DUNG ĐỀ BÀI: Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn Trung Tâm cô đặc dung dịch NaOH với năng suất 3,6 kg/s. Chiều cao ống gia nhiệt: 2,0 m Nồng độ đầu vào của dung dịch: 5% Nồng độ cuối của dung dịch: 30% Áp suất hơi đốt nồi 1: 5 at Áp suất hơi ngưng tụ: 0,3 at NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ***** ………………………………………… Hà Nội, Ngày … Tháng …Năm 2012 Người nhận xét LỜI MỞ ĐẦU Để bước đầu làm quen với công việc của một kĩ sư hoá chất là thiết kế một thiết bị hay hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất, sinh viên khoa Công nghệ Hoá học trường Đại học Công nghiệp Hà Nội được nhận đồ án môn học: “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hoá học”. Việc thực hiện đồ án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ Hoá 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 các 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 bày bản thiết kế theo văn phong khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống. Trong đồ án môn học này, nhiệm vụ cần phải hoàn thành là thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều, ống tuần hoàn trung tâm làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 3 kg/s, nồng độ dung dịch ban đầu 5%, nồng độ sản phẩm 30%. Do hạn chế về thời gian, chiều sâu về kiến thức, hạn chế về tài liệu, kinh nghiêm thực tế và nhiều mặt khác nên không tránh khỏi những thiếu sót trong quá trình thiết kế. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến, xem xét và chỉ dẫn thêm của các thầy cô giáo để đồ án được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn Th.S Phan Thị Quyên đã hướng dẫn em hoàn thành đồ án này. Phần I Giới Thiệu Chung Để bước đầu làm quen với công việc của một kĩ sư hoá chất là thiết kế thiết bị, hệ thống thiết bị phục vụ một nhiệm vụ kỹ thuật trong sản xuất, sinh viên khoa công Nghệ Hoá học được nhận đồ án môn học“ Qúa trình & Thiết bị công Nghệ Hoá học“. Việc làm đồ án là một công việc tốt giúp cho mỗi sinh viên trong bước tiếp cận tốt với thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình“ Cơ sở các quá trinh & thiết bị Công Nghệ Hoá học”. Trên cơ sở lượng kiến thức đó và lượng kiến thức của môn học khác, mỗi sinh viên biết dùng tài liệu tham khảo trong tra cứu, vận dụng đúng những kiến thức, quy định trong thiết kế, tự nâng cao kỹ năng vận dụng, tính toán, trình bày nội dung thiết kế theo văn phong khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống. Trong đồ án này, nhiệm vụ cần hoàn thành là thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều ống tuần hoàn trung tâm làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 12960kg/h, nồng độ đầu 5%, nồng độ sản phẩm 30%. Tổng quan về dung dịch NaOH tính chất hóa lý Natri hydroxit tinh khiết là chất rắn có màu trắng ở dạng viên, vảy hoặc hạt hoặc ở dạng dung dịch bão hòa 50%. Natri hydroxit rất dễ hấp thụ CO2 trong không khí vì vậy nó thường được bảo quản ở trong bình có nắp kín. Nó phản ứng mãnh liệt với nước và giải phóng một lượng nhiệt lớn, hòa tan trong etannol và metannol. Nó cũng hòa tan trong ete và các dung môi không phân cực, và để lại màu vàng trên giấy và sợi. Điều chế, sản xuất Toàn bộ dây chuyền sản xuất xút ăn da (NaOH) là dựa trên phản ứng điện phân nước muối (nước cái). Trong quá trình này dung dịch muối (NaCl) được điện phân thành clo nguyên tố (trong buồng anốt), dung dịch natri hyđroxit, và hidro nguyên tố (trong buồng catôt) Nhà máy có thiết bị để sản xuất đồng thời xút và clo thường được gọi là nhà máy xút-clo. Phản ứng tổng thể để sản xuất xút và clo bằng điện phân là: 2 Na+ + 2 H2O + 2 e- → H2 + NaOH Phản ứng điện phân dung dịch muối ăn trong bình điện phân có màng ngăn: NaCl + 2 H2O → 2 NaOH + H2 + Cl2 Các kiểu buồng điện phân Điểm phân biệt giữa các công nghệ này là ở phương pháp ngăn cản không cho natri hyđroxit và khí clo lẫn lộn với nhau, nhằm tạo ra các sản phẩm tinh khiết. Buồng điện phân kiểu thủy ngân Trong buồng điện phân kiểu thuỷ ngân thì không sử dụng màng hoặc màn chắn mà sử dụng thuỷ ngân như một phương tiện chia tách. Buồng điện phân kiểu màng chắn Trong buồng điện phân kiểu màng chắn, nước muối từ khoang anôt chảy qua màng chia tách để đến khoang catôt; vật liệu làm màng chia tách là amian phủ trên catôt có nhiều lỗ .. Buồng điện phân kiểu màng ngăn Còn trong buồng điện phân kiểu màng ngăn thì màng chia tách là một màng trao đổi iôn  . Ứng dụng Natri hiđroxit hay hyđroxit natri (công thức hóa học NaOH)[1] hay thường được gọi là xút hoặc xút ăn da. Natri hydroxit tạo thành dung dịch kiềm mạnh khi hòa tan trong dung môi như nước. Nó được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp như giấy, dệt nhuộm, xà phòng và chất tẩy rửa. Sản lượng trên thế giới năm 1998 vào khoảng 45 triệu tấn. Natri hydroxit cũng được sử dụng chủ yếu trong các phòng thí nghiệm. 2.Tổng quan về quá trình cô đặc 2.1 Khái niệm Quá trình cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan( không hoặc khó bay hơi) trong dung môi bay hơi. Đặc điểm của quá trình cô đặc là dung môi được tách ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn dung chất hoà tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung chất sẽ tăng dần lên, khác với quá trình chưng cất, cấu tử trong hỗn hợp nay cùng bay hơi, chỉ khác nhau về nồng độ ở mỗi nhiệt độ. Hơi của dung môi tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng 1 thiết bị khác. Cô đặc nhiều nồi Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó có ý nghĩa về sử dụng nhiệt. Nguyên tắc của cô đặc nhiều nồi là: nồi đầu dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi bốc lên ở nồi này được đưa vào nồi thứ 2 để làm hơi đốt, hơi thứ của nồi thứ 2 lại làm hơi đốt cho nồi thứ 3…. Hơi thứ ở nồi cuối được đưa vào thiết bị ngưng tụ. Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi đầu đến nồi cuối, qua mỗi nồi nồng độ của dung dịch tăng dần lên do một phần dung môi bốc hơi. Hệ thống cô đặc xuôi chiều được sử dụng khá phổ biến. Ưu điểm của loại này là dung dịch tự di chuyển từ nồi trước ra nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi. Nhược điểm của nó là nhiệt độ nồi sau thấp hơn nhưng nồng độ lại cao hơn nồi trước nên độ nhớt của dung dịch tăng dần dẫn đến hệ số truyền nhiệt của hệ thống giảm từ nồi đầu đến nồi cuối . 2.2 Cô đặc nhiều nồi xuôi chiều Hệ thống cô đặc xuôi chiều làm việc liên tục : Sơ đồ dây chuyền sản xuất: (sơ đồ đi kèm) Trong dây chuyền gồm có các thiết bị sau: 1 - Bể chứa dung dịch đầu 2 – Bơm 3 – Thùng cao vị 4 – Lưu lượng kế. 5 - Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 6,7 - Nồi cô đặc 1, 2. 8 – Baromet. 9 – Hút chân không 10 –Thùng chứa sản phẩm. 11 – Bơm chân không. 12- Thùng chứa nước ngưng Hệ thống cô đặc xuôi chiều (hơi đốt và dung dịch đi cùng chiều với nhau từ nồi nọ sang nồi kia) được dùng khá phổ biến trong công nghiệp hóa chất. Loại này có ưu điểm là dung dịch tự chảy từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi. Nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nồi sau, do đó, dung dịch đi vào mỗi nồi (trừ nồi 1) đều 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 thêm một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi. Nhưng khi dung dịch vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch, thì cần phải đun nóng dung dịch do đó tiêu tốn thêm một lượng hơi đốt. Vì vậy, khi cô đặc xuôi chiều, dung dịch trước khi vào nồi nấu đầu cần được đun nóng sơ bộ bằng hơi phụ hoặc nước ngưng tụ. Nhược điểm của cô đặc xuôi chiều là nhiệt độ của dung dịch ở các nồi sau thấp dần, nhưng nồng độ của dung dịch tăng dần làm cho độ nhớt của dung dịch tăng nhanh, kết quả là hệ số truyền nhiệt sẽ giảm từ nồi đầu đến nồi cuối. PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH Số liệu ban đầu : Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn trung tâm cô đặc dung dịch NaOH với năng suất 3,6 kg/s = 12960 kg/h Chiều cao ống gia nhiệt: 2m Nồng độ đầu vào của dung dịch: 5% Nồng độ cuối của dung dịch:30% Áp suất hơi đốt nồi 1: 5 at Áp suất hơi ngưng tụ: 0,3 at 1. Xác định lượng hơi thứ bốc ra trong toàn bộ hệ thống: Áp dụng công thức (VI.1/[ 2 – 55]) W = Gd – Gc = Gd . (1 - ) W = 12960 x (1 -) =10800 (kg/h) 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: W1 : W2= 1:1 Mà ta có: W1 + W2 = 10800 W1=W2=5400(kg/h) 3. 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 = 30% 4. Tính chênh lệch áp xuất chung của hệ thống . - Độ chênh lệch áp suất giữa hơi đốt nồi 1 và thiết bị ngưng tụ là: Trong đó P1 là áp xuất hơi đốt Png là áp xuất hơi ngưng. 5. Chênh lệnh áp suất , nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi - Chọn tỉ lệ chênh lệch áp suất hơi đốt ở 2 nồi là: mà: * Vậy áp suất hơi đốt ở từng nồi là: * Xác định nhiệt độ hơi đốt ở 2 nồi: Tra bảng (I.251[1-316]: Nồi 1: với ta được : . t1=151.1˚C Nhiệt lượng riêng: i1=2754.103[J/kg] Nhiệt hoá hơi: r1=2117.103[J/kg] Nồi 2: với P2=1,792 ta được : T2=116,156 ˚C Nhiệt lượng riêng: i1= 2708760 J/Kg Nhiệt hoá hơi: r2=2217400J/Kg Png=0,3 ta được tng=68,7˚C 6. Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi: Gọi: : nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi thứ i. : tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống. Chọn Tương ứng với các nhiệt độ tính toán được ta xác định được áp suất hơi thứ của mỗi nồi. Ta tính nhiệt độ theo công thức: Nồi 1: t’1 = t2 + = 116,156+1= 117,156 (ºC) Nồi 2: T2 = tng + = 68.7+ 1 = 69,7 (ºC) Dựa vào nhiệt hơi thứ, theo bảng I.251 –[1- 314] ta tra được áp suất, nhiệt lượng riêng, nhiệt hoá hơi của hơi thứ được tổng hợp theo bảng sau: BẢNG SỐ LIỆU 1 Tra các thông số của hơi thứ tại đây Nồi i Hơi đốt Hơi thứ x% P T i r 1 5 151,1 2754 2117 1,982 117,156 2709,25 2214.656 8,57 2 1,792 116.156 2708,76 2217,4 0,25 69,7 2627 2340 30 7. Tính tổn thất nhiệt độ cho từng nồi: 7.1. Tính tổn thất nhiệt độ do nồng độ : -Nhiệt độ sôi của dung dịch phụ thuộc vào tính chất của dung môi chất tan, đặc biệt là nồng độ của chất tan. Nhiệt độ của dung dịch luôn lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở cùng áp suất. Khi nồng độ của chất tan tăng thì nhiệt độ sôi của dung dịch càng tăng. -’ là tổn thất nhiệt độ của dung dịch so với dung môi nguyên chất, trong cô đặc thường gọi đó là tổn thất nồng độ, ’ là thông số vật lý của dung dịch, nó phụ thuộc vào nồng độ chất tan, nồng độ càng tăng thì ’ càng tăng, nó còn phụ thuộc vào bản chất chất tan và dung môi đồng thời ’ phụ thuộc vào áp suất. -’ được tính theo công thức dần gần đúng của Tensico (CT.VI.10/[2 – 59]) 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/[2 – 67]) * Xác định nhiệt độ Ti Vậy: 7.2 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 T0i=nhiệt độ sôi ứng với áp suất Pi’ : gia tốc trọng trường m/s2 - Khối lượng riêng của dung dịch 20ºC ứng với mỗi nồng độ được xác định theo bảng (I.23/ST1 – T34) Vậy khối lượng riêng của dung dịch sôi là - chọn h1 = 0,5 m và h2 = 2 m ( đề ra ) Tra bảng (I.251/ST1- T314) Vậy: 7.3 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: 8. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống: Nhiệt độ hữu ích của hệ thống. (CT VI.16/[2 –67]) 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 : Xác định nhiệt độ sôi của từng nồil nhiệt độ hơi thứ của từng nồi Xác định nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi Bảng số liệu số 2 Nồi T 1 2,54 3,304 1 28,1 123 2 13,82 2,32 1 30,316 85,84 9. Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt để tính lượng hơi đốt D và lượng hơi thứ Wi ở từng nồi: Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng của hệ thống D.i1 W1 . W1 . i2 W2 . Qm1 Qm2 (Gd -W1 -W2)C2.ts2 Gd .ts0 .Cd (Gd - W1 )C1 .ts1 D.Cnc1 . W1 .Cnc2 . Trong đó : D: Lượng hơi đốt vào (kg/h) : Hàm nhiệt của hơi đốt nồi 1 , nồi 2 (J/kg) : Hàm nhiệt của hơi thứ nồi 1 , nồi 2 (J/kg) : Nhiệt độ nước ngưng ở nồi 1, nồi 2 Cd : Nhiệt dung riêng của dung dịch đầu (J/kg độ) Cnc1 , Cnc2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ) C1, C2 : Nhiệt dung riêng của dung dịch ra khỏi nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ) Qm1,Qm2 : nhiệt lượng mất mát ở nồi 1 và nồi 2 Gd : lượng hỗn hợp đầu đi vào thiết bị (kg/h) W1 , W2 : lượng hơi thứ bốc lên từ nồi 1, nồi 2 9.1- Nhiệt lượng vào - Nồi 1: Nhiệt do hơi đốt mang vào : D.i1 Nhiệt do dung dịch mang vào : Gđ .Cd.ts0 - Nồi 2: Nhiệt do hơi thứ mang vào : W1.i2 Nhiệt do dung dịch từ nồi 1 chuyển sang : (Gd – W1)C1ts1 9.2- Nhiệt lượng mang ra: - Nồi 1: - Hơi thứ mang ra : W1 - Nước ngưng : D..Cnc1 - Dung dịch mang ra : (Gd – W1)C1ts1 - Nhiệt mất mát : Qm1=0,05D(i1 – Cnc1) - Nồi 2 : - Hơi thứ : W2. - Nước ngưng : W1..Cnc2 - Do dung dịch mang ra : (Gd – W1 – W2)C2.ts2 - Nhiệt mất mát: Qm2 = 0,05W1(i2– Cnc2) 9.3- Hệ phương trình cân bằng nhiệt: Các PT được thành lập dựa trên nguyên tắc : Tổng nhiệt đi vào = Tổng nhiệt đi ra * Phương trình cân bằng nhiệt cho từng nồi: - Nồi 1: (1) - Nồi 2: (2) 9.4 Tính toán các thông số: Nhiệt dung riêng: Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ nhỏ hơn 20% tính theo công thức sau: C = 4186,8.(1 - x) (J/kg.độ) ( CT I.43 – [1 – 152]) x : nồng độ chất hòa tan, phần khối lượng (%) Dung dịch vào nồi 1 có nồng độ x= 5% C0 = 4186( 1-0,05) =3976,7 (J/kg.độ) Dung dịch trong nồi 1 có nồng độ là 8,57%: C1 =4186.(1-0.0857) = 3827,259(J/kg.độ) Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ >20% được tính theo công thức sau: Theo công thức I.144- [1-152] C = Cht .x + 4186( 1-x) (J/kg.độ) Cht: nhiệt dung riêng của chất hòa tan khan( không có nước) J/kg.độ Cht được tính theo công thức MNaOH.Cht = SCi.Ni ( CT I.41 – [1 –152]) M :khối lượng phân tử của chất tan Ci :nhiệt dung riêng của các đơn chất(tra bảng I.141- ST1- T152) Ni :số nguyên tử trong phân tử Với : CH =9630 (J/kg độ); CO = 16800 (J/kg độ) CN = 26000(J/kg độ) Vậy : Cht = == 1310,75 (J/kg độ) Nhiệt dung riêng của dung dịch ra khỏi nồi 2 là: C2 = 1310,75.0.3+ 4186(1-0,3) = 3323,425 (J/kg độ) * Nhiệt độ nước ngưng bằng nhiệt độ hơi đốt 1 = 151,1 0C 2 = 116,156 0C Ts0=Ts1=123 oC Ts2=85,84 oC Dựa vào bảng I.249 –[1_310] ta có nhiệt dung riêng của nước ngưng tra theo nhiệt độ. Cnc1=4255,5 J/kgđộ Cnc2=4213 J/kgđộ Thay vào phương trình cân bằng nhiệt lượng ta có: W1 = Thay W1 vào (1) D1 D1 = Thay các số liệu ở trên vào và Ta có bảng số liệu như sau Bảng 3 Nồi C J/kg độ Cnc J/kg độ q, °C W , kg/h Sai số e Giả thuyết Tính toán 1 3827,259 4255,5 151,1 5400 5365,83 0,63 2 3323,425 4213 116,156 5400 5434,17 0,63 Tỷ lệ phân phối hơi thứ 2 nồi được thể hiên như sau W1 : W2 = 1: 1 Sai số giữa Lượng hơi thứ các nồi được tình từ phần cần bằng nhiệt lượng và sự giả thiết trong cân bằng vật chất < 5% ,vậy thoả mãn. 10.Tính hệ số cấp nhiệt , nhiệt lượng trung bình từng nồi: 10.1.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 W/m2. độ ( V.101/[2 – 28]). 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 đã ghi ở bảng số liệu 1: 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 = 151,1 oC tm1 = 151,1 – 0,5.2,12= 150,04 oC t2 = 116,156 oC tm2 = 116,156 – 0,5.1,98 = 115,166oC Tra bảng giá trị A phụ thuộc vào tm : [2 – 29 ] với: t1 = 150,04oC A1 = 195,506 t2 = 115,166oC A2 = 185,3747 Vậy: 10.2. Xác định nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ: W/m2 ( CT 4.14/[1_1] q11 = 10601,785.2,12 = 22475,785 (W/m2) q12 =10344,698.1,98 = 20482,5 (W/m2) Bảng 4: Nồi 1 2,12 150,04 195,506 10601,785 22475,785 2 1,98 115,166 185,3747 10344,698 20482,5 10.3.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: (W/m2 độ ) (CT /[1_332]) Pi: áp suất hơi thứ at Xem bảng 1: P1’=1,982 at P2’=0,25 : 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[2 _ 4 ] r1 = 0,232.10-3 m2 độ/W r2 = 0,387.10-3 m2 độ/W - Tra bảng ( VI.6[2 – 80] ) ta chọn bề dày thành ống truyền nhiệt là - Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là thép Crom Niken Titan( X18H9T ), hệ số dẫn nhiệt của nó là: W/m. độ Þ m2 độ/W Þ Vậy : * : hệ số hiệu chỉnh ,xác định theo công thức(VI.27/ST2 – T71) ( dd:dung dịch , nc: nước ) Trong đó: : hệ số dẫn nhiệt , W/m. độ :khối lượng riêng , kg/m3 C: nhiệt dung riêng , J/kg. độ : độ nhớt , Cp : lấy theo nhiệt độ sôi của dung dịch. ts1 = 123 oC ts2 85,84 oC * Khối lượng riêng : - Khối lượng riêng của nước: tra bảng I.249[1_311] - Khối lượng riêng của dung dịch NaOH :tra bảng ( I.22[1_34] Lấy = 1/2 khối lượng riêng của dd ở 20 oC * Nhiệt dung riêng : - Nhiệt dung riêng của nước :tra bảng I.249 [1 – 310] Cnc1 = 4254,8J/kg. độ Cnc2 = 4213 J/kg. độ - Nhiệt dung riêng của dung dịch NaOH:( theo bảng 3 ) Cdd1 = 3827,259 J/kg. độ Cdd2 = 3323,425 J/kg. độ * Hệ số dẫn nhiệt: - Hệ số dẫn nhiệt của nước: tra bảng I.129[1_133] 6 W/m. độ W/m. độ - *Tính hệ số dẫn nhiệt của dung dịch NaOH: Theo I.32, [1-123] ta có công thức: A: Hệ số tỉ lệ phụ thuộc hỗn hợp chất lỏng, ta chọn A = 3,58.10-8 M: Khối lượng mol của hỗn hợp lỏng, ở đây là hỗn hợp của NaOHvà H2O, kg/mol M=a.MNaOH + (1- a).MH2O = 111a + 18(1 – a) a: là nồng độ phần mol của CaCl2 Nồi 1: x1=8,57% khối lượng =>M1 = 40.0,04+ 18(1-0,04) = 18,88 (kg/mol) Nồi 2: x2 = 30% khối lượng =>M2 = 40.0,1616+ 18(1-0,1616) = 21,555 (kg/mol) Vậy ta có: = 0,219 (W/m.độ) = 0,247 (W/m.độ) * Độ nhớt : - Độ nhớt của nước tra bảng ;(I.104/ST1 – 96) ( Cp) Độ
Luận văn liên quan