Đồ án Môn học máy và thiết bị

Lôøi noùi ñaàu Ngaøy nay, coâng nghieäp saûn xuaát hoùa chaát laø moät ngaønh coâng nghieäp quan troïng aûnh höôûng ñeán nhieàu ngaønh khaùc. Moät trong nhöõng saûn phaåm ñöôïc quan taâm saûn xuaát khaù nhieàu laø Kali hydroxyt (KOH) do khaû naêng söû duïng roäng raõi cuûa noù. Trong qui trình saûn xuaát KOH, quaù trình coâ ñaëc thöôøng ñöôïc söû duïng ñeå thu ñöôïc dung dòch KOH coù noàng ñoä cao, thoûa maõn nhu caàu söû duïng ña daïng vaø tieát kieäm chi phí vaän chuyeån, toàn tröõ. Nhieäm vuï cuï theå cuûa Ñoà aùn moân hoïc naøy laø thieát keá heä thoáng coâ ñaëc chaân khoâng giaùn ñoaïn dung dòch KOH töø noàng ñoä 25% ñeán noàng ñoä 40%, naêng suaát 2.5m3/meû, söû duïng oáng chuøm. Coù theå noùi thöïc hieän Ñoà aùn moân hoïc laø moät cô hoäi toát cho sinh vieân oân laïi toaøn boä caùc kieán thöùc ñaõ hoïc veà caùc quaù trình vaø coâng ngheä hoùa hoïc. Ngoaøi ra ñaây coøn laø dòp maø sinh vieân coù theå tieáp caän vôùi thöïc teá thoâng qua vieäc löïa choïn, tính toaùn vaø thieát keá caùc chi tieát cuûa moät thieát bò vôùi caùc soá lieäu raát cuï theå vaø raát thöïc teá. Tuy nhieân vì coøn laø sinh vieân neân kieán thöùc thöïc teá coøn haïn heïp do ñoù trong quaù trình thöïc hieän ñoà aùn khoù coù theå traùnh ñöôïc thieáu xoùt. Em raát mong ñöôïc söï goùp yù vaø chæ daãn cuûa thaày coâ vaø baïn beø ñeå coù theâm nhieàu kieán thöùc chuyeân moân. Ñoà aùn naøy ñöôïc thöïc hieän döôùi söï giuùp ñôõ vaø höôùng daãn tröïc tieáp cuûa thaày Leâ Xuaân Haûi, vaø caùc thaày coâ boä moân Maùy vaø Thieát Bò khoa Coâng ngheä Hoùa hoïc vaø Daàu khí tröôøng Ñaïi hoïc Baùch khoa thaønh phoá Hoá Chí Minh. Em xin chaân thaønh caûm ôn thaày Leâ Xuaân Haûi vaø caùc thaày coâ khaùc cuõng nhö caùc baïn beø ñaõ giuùp ñôõ em trong quaù trình thöïc hieän ñoà aùn. CHÖÔNG I. GIÔÙI THIEÄU TOÅNG QUAN NHIEÄM VUÏ CUÛA ÑOÀ AÙN Nhieäm vuï cuï theå cuûa Ñoà aùn moân hoïc naøy laø thieát keá heä thoáng coâ ñaëc chaân khoâng giaùn ñoaïn dung dòch KOH töø noàng ñoä 25% ñeán noàng ñoä 40%, naêng suaát 2.5m3/meû, söû duïng oáng chuøm. TÍNH CHAÁT NGUYEÂN LIEÄU KOH laø moät khoái tinh theå trong suoát, maøu traéng, aên da maïnh. Nhieät ñoä noùng chaûy laø 360.40C (khan). Nhieät ñoä soâi laø 13250C (khan). Ñoä nhôùt laø 1.63 Cp ôû 200C (dung dòch 20%). Noù haáp thu maïnh hôi aåm vaø CO2 cuûa khoâng khí, deã chaûy röõa thaønh K2CO3. KOH deã daøng tan trong nöôùc, toûa nhieàu nhieät taïo dung dòch KOH (daïng dung dòch ñöôïc söû duïng nhieàu). Aùp suaát hôi cuûa nöôùc treân KOH ôû nhieät ñoä phoøng laø 0.002 mmHg 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 = 0.65 at. Sau ñoù bôm dung dòch ban ñaàu coù noàng ñoä 25% töø beå chöùa nguyeân lieäu vaøo noài coâ ñaëc baèng bôm ly taâm. Quaù trình nhaäp lieäu dieãn ra trong voøng 15 phuùt ñeán khi nhaäp ñuû 2.5m3 thì ngöøng. Khi ñaõ nhaäp lieäu ñuû 2.5m3 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 40% (sau thôøi gian coâ ñaëc ñaõ tính: 45 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 KOH 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 KOH coù: Nhieät ñoä ñaàu 25oC, noàng ñoä ñaàu 25%. Noàng ñoä cuoái 40%. Choïn hôi ñoát laø hôi nöôùc baõo hoøa ôû aùp suaát 3at. Aùp suaát ngöng tuï: Pck = 0.65 at. Coâ ñaëc giaùn ñoaïn vôùi naêng suaát 2.5m3/meû Khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch theo noàng ñoä Noàng ñoä, % 25 30 35 40 Khoái löôïng rieâng, kg/m3 1239 1291 1344 1399 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 KOH trong dung dòch, kg Giai ñoaïn 25% ñeán 30% Gñ = 2.5m3 = 2.5*1239 = 3097.5 kg xñ = 0.25 ; xc = 0.3 Löôïng saûn phaåm ( laø dung dòch KOH 30% ) Gc = Gñ . kg Löôïng hôi thöù W = Gñ - Gc = 3097.5 – 2581.25 = 516.25 kg Giai ñoaïn 30% ñeán 35% Gñ = 2581.25 kg ; xñ = 0.3 ; xc = 0.35 Gc = kg W = Gñ – Gc = 2581.25 – 2212.5 = 368.75 kg Giai ñoaïn 35% ñeán 40% Gñ = 2212.5 kg ; xñ = 0.35 ; xc = 0.4 kg W = 2212.5 – 1935.9375 = 276.5625 kg Toång löôïng hôi thöù boác hôi Wt = 516.25 + 368.75 + 276.5625 = 1161.5625 kg Ta coù baûng toùm taét keát quaû caân baèng vaät chaát Noàng ñoä dung dòch, % 25 30 35 40 Theå tích dung dòch trong noài, m3 2.5 2 1.65 1.38 Khoái löôïng dung dòch, kg 3097.5 2581.25 2212.5 1935.9375 Löôïng hôi thöù ñaõ boác hôi, kg 0 516.25 885 1161.5625 Khoái löôïng rieâng dung dòch, kg/m3 1239 1291 1344 1399 CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG Aùp suaát thieát bò ngöng tuï Po = 0.35 at. Nhieät ñoä hôi thöù ôû thieát bò ngöng tuï to = 72.05oC ( Baûng I.251 trang 314 Taøi lieäu [1] ). Choïn toån thaát nhieät ñoä töø noài coâ ñaëc veà thieát bò ngöng tuï . Nhieät ñoä hôi thöù ôû buoàng ñoát t1 = 72.05 + 1 = 73.05oC. Ñaây cuõng laø nhieät ñoä soâi cuûa dung moâi (laø nöôùc) treân maët thoaùng dung dòch = 73.05oC. Aùp suaát treân maët thoaùng dung dòch trong buoàng boác P1 = 0.3636 at 0.36 at (Baûng I.250 trang 312 Taøi lieäu [1]). Caùc toån thaát nhieät ñoä – Nhieät ñoä soâi dung dòch Ta coù toån thaát nhieät ñoä soâi theo noàng ñoä dung dòch KOH ôû aùp suaát khí quyeån (Baûng VI.2 trang 61 Taøi lieäu [2]). Töø ñoù suy ra nhieät ñoä soâi dung dòch KOH ôû aùp suaát khí quyeån theo caùc noàng ñoä laø: Noàng ñoä dung dòch, % 25 30 35 40 ôû Pa, oC 10 12.2 17 23.6 Nhieät ñoä soâi dung dòch ôû Pa, oC 110 112.2 117 123.6 Xaùc ñònh toån thaát nhieät ñoä do noàng ñoä vaø nhieät ñoä soâi dung dòch KOH theo noàng ñoä ôû aùp suaát P1 = 0.3636 at Theo phöông phaùp Babo ( Coâng thöùc 5.9 trang 150 Taøi lieäu [3] ) Xeùt dung dòch KOH 25% Nhieät ñoä dung dòch KOH 25% ôû Pa = 1.033 at laø 110oC ÔÛ 110oC aùp suaát hôi nöôùc baõo hoøa laø 1.461 at ( Baûng I.250 trang 312 Taøi lieäu [1] ). Ta caàn xaùc ñònh nhieät ñoä soâi dung dòch ôû P1 = 0.3636 at 4 at Vaäy nhieät ñoä soâi cuûa nöôùc ôû 0.51 at laø t = 81.54oC ( Baûng I.251 trang 314 Taøi lieäu [2] ) Nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch KOH 25% ôû P1 = 0.3636 at laø 81.54oC Toån thaát nhieät ñoä soâi oC Tính töông töï ôû caùc noàng ñoä 30%, 35%, 40% ta ñöôïc keát quaû sau: Noàng ñoä dung dòch, % 25 30 35 40 Nhieät ñoä soâi dung dòch, oC 81.54 83.43 87.36 92.96 Toån thaát , oC 8.49 10.38 14.31 19.91 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 KOH 25% Do trong khoaûng nhieät ñoä nhoû, hieäu soá thay ñoåi khoâng ñaùng keå neân ta choïn tra ôû 15oC m Nhieät ñoä soâi cuûa H2O ôû 0.394 at laø 74.998oCoC ( Baûng I.251 trang 314 Taøi lieäu [1] ) Ñoä taêng nhieät ñoä soâi do coät thuûy tónh oC nhieät ñoä soâi dung dòch KOH 25% ôû aùp suaát P1+ oC Tính töông töï ta ñöôïc Noàng ñoä dung dòch, % 25 30 35 40 , oC 1.94 1.94 2.41 2.41 83.48 85.37 89.77 95.37 Caân baèng naêng löôïng cho caùc giai ñoaïn Tính theo coâng thöùc 4.4 trang 181 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 r = : nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû aùp PÑ Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch Tính theo coâng thöùc 4.11 trang 182 Taøi lieäu [4] cdd = 4190.(1-x) + c1.x Trong ñoù x: noàng ñoä dung dòch c1: nhieät dung rieâng KOH khan, J/kg ñoä Theo coâng thöùc 4.12 trang 183 Taøi lieäu [4] c1 =J/kg ñoä Vaäy nhieät dung rieâng dung dòch theo noàng ñoä Noàng ñoä dung dòch. % 25 30 35 40 Nhieät dung rieâng dung dòch, J/kg ñoä 3376.5 3213.8 3051.1 2888.4 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 =2632.2*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 25% töø 25oC ñeán 83.48oC Gñ = Gc = 3097.5 kg cñ = cc =3376.5 J/kg ñoä tñ = 25oC ; tc =83.48oC ; W = 0 kg Nhieät löôïng tieâu toán cho quaù trình Q1 =3097.5*3376.5*(83.48-25) =6.12*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 25% ñeán 30% Gñ = 3097.5 kg ; cñ =3376.5 J/kg ñoä ; tñ =83.48oC Gc = 2581.25 kg ; cc = 3213.8 J/kg ñoä ; tc = 85.37oC W = 516.25 Nhieät löôïng tieâu toán cho quaù trình: Q2 = 2581.25*3213.8*85.37 – 3097.5*3376.5*83.48 + 516.25*2632.2*103 Q2 =11.94*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 30% ñeán 35% Gñ = 2581.25 kg ; cñ = 3213.8 J/kg ñoä ; tñ = 85.37oC Gc = 2212.5 kg ; cc = 3051.1 J/kg ñoä ; tc = 89.77oC W = 368.75 kg Nhieät löôïng tieâu toán cho quaù trình Q3 = 2212.5*3051.1*89.77 – 2581.25*3213.8*85.37 + 368.75*2632.2*103 Q3 = 8.68*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 35% ñeán 40% Gñ = 2212.5 kg ; cñ = 3051.1 J/kg ñoä ; tñ = 89.77oC Gc = 1935.9375 kg ; cc = 2888.4 J/kg ñoä ; tc = 95.37oC W = 276.5625 kg Nhieät löôïng tieâu toán cho quaù trình Q4 = 1935.9375*2888.4*95.37 – 2212.5*3051.1*89.77 + 276.5625*2632.2*103 Q4 = 6.55*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 = 6.44*108 + 12.57*108 + 9.14*108 + 6.89*108 =35.04*108 J Toång löôïng hôi ñoát D = 312.25 + 609.47 + 443.16 + 334.07 =1698.95 kg Löôïng hôi ñoát rieâng Drieâng = kg/kg hôi thöù Toùm taét caân baèng naêng löôïng Noàng ñoä dung dòch. % 25(25oC) 25(83.48oC) 30 35 40 Nhieät löôïng höõu ích, J*10-8 0 6.12 18.06 26.74 33.29 Toång nhieät löôïng cung caáp, J*10-8 6.44 19.01 28.15 35.04 Löôïng hôi ñoát söû duïng, kg 312.25 921.72 1364.88 1698.95 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 = 132.9oC 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 = 0.3636 at = 35669.16 N/m2 Caùc thoâng soá cuûa nöôùc ( Baûng I.249 trang 311 Taøi lieäu [2] ) tsdm = 73.05oC 975.97 kg/m3 cn = 4189.44 J/kg ñoä = 0.38619*10-3 Ns/m2 = 66.983*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