Đồ án hóa công - Đồ án cô đặc

I.Phần mở đầu: 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 có phòng đốt ngoài làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 6480 kg/h, nồng độ đầu 7%, nồng độ sản phẩm 22%. Quá trình cô đặc 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 .

doc60 trang | Chia sẻ: ngtr9097 | Lượt xem: 4703 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án hóa công - Đồ án cô đặc, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục Trang I- Phần mở đầu 4 II- Sơ đồ mô tả dây chuyền sản xuất 5 III- Tính thiết bị chính 7 1. Tổng lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống 7 2. Lượng hơi thứ bốc ra khỏi mỗi nồi 7 3. Nồng độ dung dịch trong mỗi nồi 7 4. Chênh lệch áp suất chung của hệ thống 8 5. Chênh lệch áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi 8 6. Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi 9 7. Tính tổn thất nhiệt độ cho từng nồi 10 7.1/ Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao 10 7.2/ Tổn thất nhiệt độ do nồng độ 11 7.3/ Tổng tổn thất nhiệt độ của hệ thống 12 8. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống 12 8.1/ Nhiệt độ hữu ích của hệ thống 12 8.2/ Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong từng nồi 12 9. Tính lượng hơi đốt, lượng hơi thứ trong từng nồi 13 9.1/ Tính nhiệt dung riêng của dd KNO3 13 9.2/ Các thông số của nước ngưng 14 9.3/ Lập phương trình của cân bằng nhiệt lượng 14 10. Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi 16 10.1/ Tính hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi 16 10.2/ Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ 17 10.3/ Tính hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi 18 10.4/ Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ 20 10.5/ So sánh q1i và q2i 20 11. Xác định hệ số truyền nhiệt của từng nồi 21 12. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích từng nồi 21 13. So sánh và 22 14. Tính bề mặt truyền nhiệt F 22 IV. Tính thiết bị phụ 23 1. Hệ thống thiết bị ngưng tụ Baromet 23 2. Tính toán hệ thiết bị ngưng tụ Baromet 23 2.1/ Tính lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ 24 2.2/ Tính đường kính trong của thiết bị ngưng tụ 24 2.3/ Tính kích thước tấm ngăn 23 2.4/ Tính diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ 24 2.5/ Tính bước lỗ t 26 2.6/ Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ 26 2.7/ Kích thước ống Baromet 27 2.8/ Chiều cao ống Baromet 27 2.9/ Tính lượng hơi nước và không khí ngưng 28 3. Tính toán bơm chân không 29 V. Tính toán cơ khí 29 V.A_ Buồng đốt 29 V.A.1/ Xác định số ống trong buồng đốt 29 V.A.2/ Xác định đường kính trong buồng đốt 30 V.A.3/ Xác định chiều dày phòng đốt 30 V.A.4/ Tính chiều dày lưới đỡ ống 32 V.A.5/ Tính chiều dày đáy nồi phòng đốt 34 V.A.6/ Tìm bích để lắp đáy và thân, số bulong cần thiết để lắp ghép bích đáy 36 V.B_ Buồng bốc hơi 37 V.B.1/ Thể tích buồng bốc hơi 37 V.B.2/ Chiều cao phòng bốc hơi 37 V.B.3/ Chiều dày phòng bốc hơi 38 V.B.4/ Chiều dày nắp buồng bốc 39 V.B.5/ Tìm bích để nắp vào thân buồng bốc 41 V.C_ Tính một số chi tiết khác 41 V.C.1/ Tính đường kính các ống dẫn hơi dung dịch vào và ra thiết bị 41 1.1/ Ông dẫn hơi đốt vào 41 1.2/ Ông dẫn dung dịch vào 42 1.3/ Ông dẫn hơi thứ ra 43 1.4/ Ông dẫn dung dịch ra 44 1.5/ Ông tháo nước ngưng 44 V.C.2/ Tính và chọn tai treo 45 1. Tính khối lượng mỗi nồi khi thử thủy lực 45 1.1/ Tính Gnk 45 1.2/ Tính Gnd 48 V.C.3/ Chọn kính quan sát 49 V.C.4/ Tính bề dày lớp cách nhiệt 50 VI. Kết luận 51 I.Phần mở đầu: 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 có phòng đốt ngoài làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 6480 kg/h, nồng độ đầu 7%, nồng độ sản phẩm 22%. Quá trình cô đặc 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 . II.Sơ đồ mô tả dây chuyền sản xuất Hệ thống cô đặc xuôi chiều làm việc liên tục : Dung dịch đầu(NaOH) được bơm( 6) đưa vào thùng cao vị số( 5) từ thùng chứa, sau đó chảy vào thiết bị trao đổi nhiệt( 3). ở thiết bị trao đổi nhiệt dung dịch được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sôi rồi đi vào nồi 1. ở nồi 1, dung dịch tiếp tục được đun 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 . Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng cửa tháo nước ngưng. Dung môi bốc hơi lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ, hơi thứ trước khi ra khỏi nồi cô đặc được đưa qua bộ phận tách bọt nhằm hồi lưu phần dung dịch bốc hơi theo hơi thứ qua bọt. Hơi thứ ra khỏi nồi 1 được làm hơi đốt cho nồi 2. Dung dịch từ nồi 1 tự di chuyển sang nồi thứ 2 do có sự chênh lệch áp suất làm việc giữa các nồi, áp suất nồi sau nhỏ hơn áp suất nồi trước. Nhiệt độ của nồi trước lớn hơn nhiệt độ của nồi sau, do đó dung dịch đi vào nồi 2 có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch được làm lạnh, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượng dung môi gọi là quá trình tự bốc hơi. Nhưng khi dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch do đó cần phải tiêu tốn thêm 1 lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch, vì vậy khi cô đặc xuôi chiều dung dịch trước khi đưa vào nồi đầu được đun nóng sơ bộ . Dung dịch sản phẩm ở nồi 2 được đưa vào thùng chứa sản phẩm. Hơi thứ bốc ra khỏi nồi thứ 2 được đưa vào thiết bị ngưng tụ barômet. Trong thiết bị ngưng tụ nước làm lạnh từ trên đi xuống hơi cần ngưng đi từ dưới đi lên, ở đây hơi được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống baromet ( 10) ra ngoài, còn khí không ngưng đi qua thiết bị thu hồi bọt rồi vào bơm hút chân không. III.Tính thiết bị chính: Các số liệu đầu : Năng suất tính theo dung dịch đầu Gd = 12600 [ kg/ h ] Nồng độ đầu của dung dịch Nồng độ cuối của dung dịch Áp suất suất hơi đốt Áp suất hơi ngưng tụ 1. Tổng lưọng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống : W ( kg/h ) Ta có: [4-55] 2. Lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi: Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 1 :, [kg/h] Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 2 :, [kg/h] Giả thiết mức phân phối lượng hơi thứ bốc ra ở 2 nồi là: Ta có hệ: 3. Nồng độ dung dịch trong mỗi nồi : Theo công thức: [4-57] Ta có: Với nồi 1 : Với nồi 2 : Ta được : phù hợp với số liệu ban đầu 4. Chênh lệch áp suất chung của hệ thống : ∆p Theo công thức: Ta có: [at] 5. Chênh lệch áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi: Gọi ∆pi: chênh lệch áp suất trong nồi thứ i [at] Giả thiết phân bố áp suất hơi đốt giữa 2 nồi là: Ta có hệ: Tính áp suất hơi đốt từng nồi suy ra nhiệt độ hơi đốt: Theo công thức Ta có: Nồi 1: Nồi 2: Tra bảng I.251 [3-314] (Tính chất lý hóa của hơi nước bão hòa phụ thuộc áp suất) và nội suy ta có: Nồi 1: với ta được: - Nhiệt độ hơi đốt: - Nhiệt lượng riêng: - Nhiệt hoá hơi: Nồi 2: với ta được : - Nhiệt độ hơi đốt: - Nhiệt lượng riêng: - Nhiệt hoá hơi: Với ta được: 6. Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi: Gọi : nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi thứ i (i =1,2) : tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống (chọn ) Theo công thức: ta có: Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 1 là: Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 2 là: Tra bảng I.250 [3.314] (Tính chất lý hóa của hơi nước bão hòa phụ thuộc nhiệt dộ) ta có : Nồi 1: với ta được: - Áp suất hơi thứ: [at] - Nhiệt lượng riêng: - Nhiệt hoá hơi: Nồi 2: với ta được : - Nhiệt độ hơi đốt: - Nhiệt lượng riêng: - Nhiệt hoá hơi: Bảng tổng hợp số liệu 1: Nồi Hơi đốt Hơi thứ x% P, at T, oC i, KJ/Kg r, KJ/Kg p’, at t’, oC i’, KJ/Kg r’, Kj/Kg 1 5 151,1 2754 2117 1,638 113,4 2701,38 2225,26 9.5 2 1,583 112.4 2702.15 2227.85 0,21 60,7 2609,59 2355,26 25 7. Tính tổn thất nhiệt độ cho từng nồi: 7.1. Tính tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh tăng cao ∆i’’: Công thức tính: Với: : nhiệt độ sôi ứng với [at] : nhiệt độ sôi ứng với [at] là áp suất thủy tĩnh ở giữa ống truyền nhiệt, tính theo công thức: , Trong đó: : áp suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch [at] : chiều cao lớp dung dịch từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng, chọn =0,5 [m] H: chiều cao ống truyền nhiệt, chọn H = 5 [m] : khối lượng riêng của dung dịch ở nhiệt 20 oC [kg/m3] g: gia tốc trọng trường Với nồi 1 : Tra bảng I.59 [3-46] – Khối lượng riêng của dung dịch NaNO3- nước và nội suy với và ta có Thay vào phương trình ta có: Tra bảng I.251 [3-314] và nội suy với ta có Với nồi 2: Tra bảng I.59 [3-46] – Khối lượng riêng của dung dịch NaNO3- nước và nội suy với và ta có Thay vào phương trình ta có: Tra bảng I.251 [3-314] và nội suy với ta có 7.2. Tính tổn thất nhiệt độ do nồng độ ∆i’ Ta dùng phương pháp Tysenco: Trong đó: : nhiệt độ sôi của dung môi r: ẩn nhiệt hoá hơi của dung môi [J/kg] : Tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn của dung môi ở áp suất khí quyển. Với nồi 1 ta có: Tra bảng VI.2 [4-63] và nội suy với nồng độ dung dịch là ta được Với nồi 2 ta có: Tra bảng VI.2 [4-63] và nội suy với nồng độ dung dịch là ta được Tính nhiệt độ sôi của dung dịch trong từng nồi theo công thức: 7.3. Tổng tổn thất nhiệt độ của hệ thống: 8. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống: Hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống: Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong mỗi nồi. Ta có: Bảng tổng hợp số liệu 2: Nồi 1 1,16 2,9 1 33,66 117,44 2 2,71 14,9 1 35,12 77,24 9. Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt để tính lượng hơi đốt D và lượng hơi thứ Wi ở từng nồi: 9.1. Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng: Trong đó: D: lượng hơi đốt cho vào nồi 1 C0, C1, C2: nhiệt dung riêng của dung dịch ban đầu, dung dịch ra khỏi nồi 1, nồi 2 , : nhiệt dung riêng của nước ngưng ra khỏi nồi 1, nồi 2 , , : nhiệt độ sôi của dung dịch đầu, dung dịch ra khỏi nồi 1, nồi 2 ,: nhiệt độ nước ngưng nồi 1, nồi 2 , : nhiệt lượng mất mát ở nồi 1, nồi 2 (bằng 5% nhiệt lượng tiêu tốn để bốc hơi ở từng nồi) 9.2. Tính nhiệt dung riêng của dung dịch: Với dung dịch loãng nhiệt dung riêng tính theo công thức: [3-152] Dung dịch ban đầu có nên ta có: [j/kg.độ] Dung dịch ra khỏi nồi 1 có nên ta có: [j/kg.độ] Với dung dịch đặc nhiệt dung riêng tính theo công thức: [1-152] tính theo công thức: [1-152] Với ta có Tra bảng I.141 [3-] ta có nhiệt dung nguyên tử của các nguyên tố: [j/kg nguyên tử.độ] [j/kg nguyên tử.độ] [j/kg nguyên tử.độ] Từ đó ta có: [j/kg.độ] Dung dịch ra khỏi nồi 2 có nên ta có: [j/kg.độ] 9.3. Các thông số của nước ngưng: Nhiệt độ của nước ngưng : Nhiệt dung riêng của nước ngưng: Tra bảng I.249 [ 3-310 ] và nội suy với: [j/kg.độ] [j/kg.độ] 9.4. Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng Với nồi 1: Lượng nhiệt mang vào: do dung dịch đầu : do hơi đốt: Lượng nhiệt mang ra: do sản phẩm mang ra: do hơi thứ : do nước ngưng : D=D4246,5151,1[kg/h] do tổn thất Qm1: Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 1: Với nồi 2: Lượng nhiệt mang vào: do hơi đốt: do dung dịch từ nồi 1: Lượng nhiệt mang ra : do hơi thứ : do dung dịch mang ra: do nước ngưng: do tổn thất Qm2: Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 2: Kết hợp phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 1 và nồi 2 với phương trìnhta có hệ phương trình: Giải hệ phương trình này ta được: Thay các số liệu ta có : Xác định lại tỉ lệ phân phối hơi thứ giữa 2 nồi:   Kiểm tra sai số: Với nồi 1: Với nồi 2: Các sai số đều nhỏ hơn 5% nên chấp nhận được giả thiết. Lập bảng số liệu 3: Nồi C, [J/kg.độ] ,[J/kg.độ] ,[oC] W, [kg/h] Sai số, % Giả thiết Tính 1 151,1 4717,24 4857,93 0,018 2 112,68 4858,76 4718,07 0,017 10. Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi: 10.1. Tính hệ số cấp nhiệt α1 khi ngưng tụ hơi Chọn ống truyền nhiệt có kích thước: [mm] Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt : Nồi 1 là: Nồi 2 là: Điều kiện làm việc: phòng đốt ngoài thẳng đứng (H<6m), hơi ngưng bên ngoài ống, màng nước ngưng chảy dòng nên hệ số cấp nhiệt tính theo công thức: [W/m2.độ] Giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng Nhiệt độ màng tính theo công thức: Tra bảng A-t [2-28] và nội suy ta có: Với Với Thay các số liệu vào ta có : [W/m2.độ] [W/m2.độ] 10.2. Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ: Gọi : Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ nồi thứ i Ta có: [3-278] Lập bảng số liệu 4: Nồi A , [W/m2.độ] 1 4,77 148,72 195,308 2 4,73 110 183,5 10.3. Tính hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi: Dung dịch khi sôi ở chế độ sủi bọt, có đối lưu tự nhiên hệ số cấp nhiệt xác định theo công thức: [W/m2.độ] : Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống truyền nhiệt và dung dịch Ta có: Hiệu số nhiệt độ ở 2 bề mặt thành ống truyền nhiệt: Tổng nhiệt trở của thành ống truyền nhiệt: [m2độ/W] : Nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của thành ống. Tra bảng II.V.1 [4 – 4] lấy: [m2độ/W] là nhiệt trở của cặn bẩn () là nhiệt trở của chất tải nhiệt (hơi nước) : bề dày ống truyền nhiệt, (m) : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống truyền nhiệt (chọn thép cacbon) [W/m.độ] Thay số vào ta có: [m2độ/W] Từ đó ta có: Tính hệ số hiệu chỉnh: Trong đó: : hệ số dẫn nhiệt [W/m.độ] (lấy theo nhiệt độ sôi của dung dịch). : khối lượng riêng [kg/] : độ nhớt [Ns/m2] Chỉ số dd: là dung dịch Chỉ số nc: là nước. Các thông số của nước : Tra bảng I.129 [3 – 133] và nội suy ta có : Nồi 1: [W/m.độ] Nồi 2: [W/m.độ] Tra bảng I.5 [3 – 11] và nội suy ta có: Nồi 1: Nồi 2: Tra bảng I.148 [3 – 166] và nội suy ta có : Nồi 1: [J/kg.độ] Nồi 2: [J/kg.độ] Tra bảng I.104 [3 – 96] và nội suy ta có : Nồi 1: Nồi 2: Các thông số của dung dịch : Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch tính theo công thức: [3-123] A : Hệ số tỷ lệ với chất lỏng liên kết : Nhiệt dung riêng của dung dịch. Theo tính toán ở bước 9 ta có : [J/kg.độ]; [J/kg.độ]  : Khối lượng riêng của dung dịch . Tra bảng I.59 [3 – 46] và nội suy ta có: Nồi 1: và Nồi 2: và M : Khối lượng mol của dung dịch tính theo công thức :  : phần mol của trong dung dịch Ta có: Với nồi 1: Với nồi 2: Thay vào công thức ta có: Với nồi 1 : Với nồi 2 : Như vậy ta có : [W/m.độ] [W/m.độ] Độ nhớt của dung dịch tính theo công thức Pavalov : [3-85] Chọn chất lỏng tiêu chuẩn là nước. Chọn  ; Với nồi 1 : Tra bảng I.107 [3-100] và nội suy ta có : và ta có và ta có Tra bảng I.102 [3-94] ta có: Tại dung dịch có độ nhớt là tướng ứng với nhiệt độ của nước có cùng độ nhớt nên ta có: Tra bảng I.104 [3-96] và nội suy với ta được Với nồi 2 : Tra bảng I.107 [3-100] và nội suy ta có : và ta có và ta có Tra bảng I.102 [3-94] ta có: Tại dung dịch có độ nhớt là tướng ứng với nhiệt độ của nước có cùng độ nhớt nên ta có: Tra bảng I.102 [3-94] và nội suy với ta được Thay các số liệu vào công thức tính hệ số hiệu chỉnh ta có: Nồi 1: Nồi 2: Thay vào công thức ta có: [W/m2.độ] [W/m2.độ] Lập bảng số liệu 5: Nồi J/kg.độ J/kg.độ W/m.độ W/m.độ 1 1006 945,35 4243,64 3784,56 0,5076 0,6859 0,271 0,2381 2 1145 973,52 4207,73 3440,68 0,5233 0,6726 0,6259 0,3691 10.4/ Tính nhiệt tải riêng về phía dung dịch Theo công thức: Thay số ta có: 10.5/So sánh và : Ta có: Vậy ta chấp nhận giả thiết : ; Nồi 1 7,1 0,635 3636,62 25820,03 2 10 0,578 25677,27 25677,27 11. Xác định hệ số truyền nhiệt của từng nồi: Ta có: Theo phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ hữu ích theo điều kiện bề mặt truyền nhiệt cấc nồi bằng nhau và nhỏ nhất thì áp dụng công thức: [W/m2.độ] Thay số ta có: [W/m2.độ] [W/m2.độ] Lượng nhiệt tiêu tốn : 12. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích từng nồi: Tỉ số : Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích cho từng nồi theo công thức: 13. So sánh ∆Ti* và ∆Ti Ta có sai số: Các sai số đều nhỏ hơn 5% nên chấp nhận giả thiết phân bố áp suất ∆p1 : ∆p2 = 2,47:1 Lập bảng số liệu 7: Nồi [W/m2.độ] Sai số % 1 33,66 33,485 0,520 2 35,12 35,296 0,501 14. Tính bề mặt truyền nhiệt F: Theo phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ hữu ích, điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau: Nồi 1 : Nồi 2 : Ta có . IV. Tính thiết bị phụ: 1. Hệ thống thiết bị ngưng tụ baromet: 2. Tính toán hệ thiết bị ngưng tụ baromet: - Lượng hơi thứ ở nồi cuối trong hệ thống cô đặc: - Áp suất ở thiết bị ngưng tụ là: - Nhiệt độ ngưng tụ - Các thông số vật lí của hơi thứ ra khỏi nồi thứ 2 : ; ; ; 2.1/ Tính lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ: (kg/h) [2-78] Với : i: nhiệt lượng riêng của hơi nước ngưng , :nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh. Chọn ; : nhiệt dung riêng trung bình của nước, chọn ở nhiệt độ ta có: (J/kg.độ) Thay vào công thức ta có: 2.2/ Tính đường kính trong của thiết bị ngưng tụ: , ( m) [4-84] Với : : khối lượng riêng của hơi ngưng. Tra bảng I.250 [3-312] và nội suy ta có (kg/m3) : tốc độ hơi trong thiết bị ngưng chọn (m/s) Ta có: (m) Quy chuẩn theo bảng VI.8 [4-88] lấy (mm) 2.3/ Tính kích thước tấm ngăn: Tấm ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo làm việc tốt, chiều rộng tấm ngăn là b, có đường kính là d. Chiều rộng tấm ngăn tính theo công thức: (mm) [4-79] Với là đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, . Ta có: Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, đường kính lỗ là 5 mm (nước làm nguội là nước bẩn), chiều dày tấm ngăn là 4 mm. 2.4/ Tổng diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ: Tính theo công thức: [4-79] Với là tốc độ của tia nước, lấy m/s khi chiều cao của gờ tấm ngăn là 40mm Thay số vào ta có : () 2.5/ Tính bước lỗ t: Lỗ xếp theo hình lục giác đều bước lỗ được tính theo công thức: dlỗ dlỗ (mm) Với : dlỗ: đường kính của lỗ (mm) dùng nước bẩn có d= 5mm. : tỉ số giữa tổng diện tích thiết diện các lỗ với diện tích thiết diện của thiết bị ngưng tụ. Chọn Thay vào ta được (mm). 2.6/ Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ: Mức độ đun nóng thiết bị ngưng tụ được xác định theo công thức sau: Trong đó là nhiệt độ của hơi bão hòa ngưng tụ Quy chuẩn theo bảngVI.7 [4-86] lấy Tra bảng số liệu ta có: Số bậc Số ngăn Khoảng cách giữa các ngăn Thời gian rơi qua 1 bậc Mức độ đun nóng Đường kính của tia nước 4 8 400 0,41 0,774 2 Ta có chiều cao của thiết bị ngưng tụ: Thực tế, khi hơi đi trong thiết bị ngưng tụ từ dưới lên thì thể tích của nó sẽ giảm dần, do đó khoảng cách hợp lý giữa các ngăn cũng nên giảm dần từ dưới lên trên khoảng 50 mm cho mỗi ngăn. Khi đó chiều cao thực tế của thiết bị ngưng tụ là . Khoảng cách trung bình giữa các ngăn là 400 mm, ta chọn khoảng cách giữa hai ngăn dưới cùng là 450 mm. Do đó: 2.7/ Tính kích thước ống baromet: Đ
Luận văn liên quan