THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT CỒN THÔ VỚI NĂNG XUẤT THEO NGUYÊN LIỆU ĐẦU VÀO 5000 K/GH

z

TÀIĐỀ
THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT CỒN
THÔ VỚI NĂNG XUẤT THEO
NGUYÊN LIỆU ĐẦU VÀO 5000 KG/H
Giáo viên th c hi nự ệ :
Sinh viên th c hi nự ệ :
Phần 1: giới thiệu sơ lược về etanol
Phần 2: Thuyết minh quy trình
Phần 3: Cân bằng vật chất
Phần 4: Tính kích thước tháp
Phần 5: Tính cơ khí
Phần 6: Tính cân bằng năng lượng
Phần 7: Tính các thiết bị phụ
Kết luận
Tài liệu tham khảo
MỞ ĐẦU
Trong nhiều ngành sản xuất hoá học cũng như sử dụng, nguyên liệu cần có
độ tinh khiết cao .Để có được sản phẩm có độ tinh khiết cao, ta cần tách chúng từ
hỗn hợp nguyên liệu, thường hỗn hợp lỏng hoặc hỗn hợp khí
Các phương pháp phổ biến để tách riêng hỗn hợp cũng như nâng cao nồng
độ gồm: chưng cất , trích ly ,cô đặc ,hấp thu …
Tuỳ theo đặc tính của hỗn hợp cũng như yêu cầu của ssản phẩm mà ta chọn
phương pháp tách phù hợp
.Đối với hệ etanol-nước để tách cồn và nước , nâng cao nồng độ cồn ta dùng
phương pháp chưng cất.
Chưng cất là quá trình tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng hoặc hỗn hợp
khí thành những cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của chúng trong
hỗn hợp.
Có nhiều phương pháp chưng cất khác nhau:

• Chưng cất đơn giản
• Chưng bằng hơi nước trực tiếp
• Chưng gián đoạn …
Thiết bị chưng cất có nhiều loại:
• Tháp mâm chóp
• Tháp đệm
• Tháp mâm xuyên lỗ
Qúa trinh chưng cất được ứng dụng rộng rãi và có ý nghĩa quan trọng trong kĩ
thuật hóa học. Tuỳ theo tính chất của hệ cấu tử đem chưng cất, độ tinh khiết của
sản phẩm, hiệu suất chưng cất, … mà ta chọn phương pháp và thiết kế tháp cho
phù hợp. Vì vậy việc thiết kế tháp chưng cất cho phù hợp với yêu cầu sản xuất,
đáp ứng yêu cầu kĩ thuật và quan tâm đến tính kinh tế là vấn đề quan trọng.
Đồ án môn học này thiết kế tháp chưng cất cồn thô với năng xuất theo
nguyên liệu đầu vào 5000 kg/h. Nồng độ dung dịch đầu 35% (khối lượng), sản
phẩm đỉnh có độ thu hồi 99.5% Tháp chưng loại mâm chóp tròn , đun bằng cách
sục hơi nước trực tiếp, đáy chủ yếu là nước. Áp suất hơi đốt :2.5 at
PHẦN 1: SƠ LƯỢC VỀ ETANOL (hỏi thằng Trí thêm)
1. Tính chất vật lý cơ bản của Etanol:
Hệ số bay hơi K của etylic
% khối lượng
rượu
Hệ số bay
hơi
% khối lượng
rượu
Hệ số bay
hơi
10
8
6

4
2
5.16
5.78
6.63
7.80
9.25
0.9
0.7
0.5
0.3
0.1
10.6
11.1
11.3
11.2
11.0
Quan hệ giữa nồng độ rượu và nhiệt độ sôi
% khối lượng Nhiệt
độ sôi
o
C
99.8
99.3
98.75
91.3
89.0
87
85.7
84.7

83.1
81.9
80.96
80.2
79.5
78.5
% phân tử
Thể lỏng Thể
hơi
Thể lỏng Thể hơi
0.1
0.5
1.0
10
15
20
25
30
40
50
60
70
80
90
1.3
6.1
10.75
52.2
60
65

68.7
71.3
74.6
77
79.5
82.1
85.8
91.3
0.04
0.19
0.39
4.16
6.46
8.92
11.55
14.35
20.68
28.12
36.98
47.72
61.02
77.8
0.51
2.48
4.51
29.92
36.98
42.09
46.08
49.16

53.46
56.71
60.29
64.21
70.09
80.42
Khối lượng riêng và thể tích riêng của hỗn hợp etilic-nước ở áp suất
P= 1 & 1.1 at
% khối Nhiệt Khối Thể Nhiệt Khối Thể tích
lượng
trong
hơi
độ sôi,
o
C
lượng 1
m
3
ở
P=1.1 at
tích
của 1
Kg , m
3
độ sôi,
o
C
lượng
1 m
3

ở
P=1.0
at
của 1
Kg , m
3
0
5
10
25
50
75
100
100.0
99.5
99.0
98.0
92.4
84.5
78.4
0.638
0.670
0.693
0.768
0.95
1.247
1.75
1.567
1.492
1.443

1.302
1.052
0.802
0.571
100.0
95.0
91.5
85.8
81.9
79.7
78.2
0.589
0.620
0.643
0.722
0.887
1.145
1.592
1.697
1.513
1.555
1.385
1.127
0.812
0.622
2. Các nguồn điều chế Etanol :
a. Hidrat hóa anken: Đun nóng anken với nước
CH
2
=CH

2
+ H-OH  CH
3
-CH
2
-OH
Phương pháp này được dùng phổ biến trong sản xuất công nghiệp
b. Thuỷ phân dẫn xuất halogen trong dung dich kiềm
C
2
H
5
-Br + NaOH  C
2
H
5
-OH + NaBr
Phương pháp này chỉ dùg trong phòng thí nghiệm.
3. Ứng dụng của Etanol:
- Là nghuyên liệu để sản xuất cao su tổng hợp .
- Rượu etylic dùng để điều chế một số hợp chất hữu cơ như acid acetic,
dietyl ete, etylacetat…
- Do có khả năng hoà tan tốt một số chất hữu cơ nên rượu etylic dùng để
pha vecni, dược phẩm , nước hoa…
- Khi cháy toả nhiều nhiệt nên rượu etylic còn được dùng làm nhiên liệu
PHẦN 2: THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
Chưng cất được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp hóa học và có khả
năng tách hoàn toàn hỗn hợp các cấu tử dễ bay hơi có tính chất hòa tan một phần
hoặc hoàn toàn. Hỗn hợp cần chưng cất là etanol-nước.
Để cho qúa trình chưng cất được liên tục cần cho hỗn hợp đi vào phân li tiếp

xúc trực tiếp với luồng hơi có nộng độ cấu tử khó bay hơi lớn hơn so với dung
dịch. Do đó trong hệ thống thiết bị để chưng cất liên tục, tháp gồm hai phần đoạn
chưng và đoạn luyện.
Ơ đoạn chưng của tháp xảy ra: cấu tử dễ bay hơi được tách ra khỏi chất lỏng
chảy ở trên xuống, còn ở đoạn cất thì hơi đi lên càng giàu cấu tử dễ bay hơi.
Hệ thống thiết bị chưng cất (xem sơ đồ) :
Hỗn hợp etanol-nước có nồng độ 35%(khối lượng) etanol tại bình chứa 3 có
nhiệt độ 25
0
C được bơm vào thiết bị gia nhiệt 2. Ở đó hỗn hợp được làm nóng lên
đến nhiệt độ sôi của nhập liệu (t
F
=83.8
o
C), sau đó được đưa vào tháp chưng cất.
Từ thiết bị gia nhiệt, hỗn hợp đi vào tháp chưng cất 1, ở đĩa nhập liệu (đĩa trên
cùng của đoạn chưng). Tại đây qúa trình chưng cất xảy ra.
Trên đĩa nhập liệu , chất lỏng được trộn lẫn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp
chảy xuống. Trong tháp hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng đi từ trên xuống. Hơi từ
đĩa dưới đi vào các ống hơi của các chóp, vào trục qua lớp chất lỏng, một phần
chóp ngập vào chất lỏng , chóp có răng cưa , hơi đi qua đó, tạo thành những tia rất
nhỏ để làm tăng bề mặt tiếp xúc giữa hơi và lỏng. Vì nhiệt độ càng lên trên càng
thấp nên phần dưới là cấu tử có nhiệt độ bay hơi cao. Trên đỉnh, ta thu được hỗn
hợp hơi gồm etanol chiếm tỉ lệ cao. Hơi đó đi vào thiết bị ngưng tụ 5 và được
ngưng tụ hoàn toàn, thiết bị ngưng tụ với chất làm lạnh là nước, nhiệt độ vào là 25
o
C , nhiệt độ ra là 45
o
C
Một phần chất lỏng ngưng đi qua thiết bị làm nguội sản phẩm 4, phần còn lại

của chất lỏng ngưng được hồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng với chỉ số hồi lưu R= 2.5
Chất lỏng đi từ trên xuống gặp hơi có nhiệt độ cao hơn , một phần cấu tử có
nhiệt độ sôi thấp : etanol được bốc hơi ra do đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong
chất lỏng ngày càng tăng và cuối cùng ở đáy thápthu được hỗn hợp lỏng hầu hết là
nước. Dung dịch lỏng ở đáy tháp ra khỏi tháp một phần dược đưa vào thiết bị nồi
hơi để đung bốc hơi cung cấp cho tháp, một phần qua thết bị làm nguội sau đó đưa
vào bình chứa.
Hệ thống làm việc liên tục cho etanol ở đỉnh tháp
PHẦN 1: TÍNH TOÁN THÁP
Cân bằng vật chất và năng lượng cho toàn tháp trong trường hợp đun bằng
hơi nước trực tiếp:
Cồn loại 1 theo tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN-71) > = 96%(tt)
Chọn x
D
= 96%(tt) . Đổi ra 92.8% (khối lượng)
F + G
n+1
= D + W
Fx
F
+ 0 = Dx
D
+ Wx
W
Fh
F
+G
n+1
H
G n+1

= DH
D
+ WH
W
+ Q
C
Q
C
= (R+1)D (H
G
– H
D
)
R = 1.3 R
m
+ 0.3
Lượng Etanol có trong nhập liệu: 5000* 0.35= 1750 kg/h
Lượng Etanol có trong sản phẩm đỉnh: 0.995*1750=1741.25 kg/h
Suất lượng sản phẩm đỉnh: D=
928.0
25.1741
kg/h
Đổi ra phân mol:
x
F
=
nuoc
F
olE
F

olE
F
M
x
M
x
M
x
)1(
tan
tan
−
+
=
18
65.0
46
35.0
46
35.0
+
= 0.174
x
D
=
18
072.0
46
928.0
46

928.0
+
=0.834
x
F
= 0.174 từ đồ thị T-x,y => y
F
* = 0.51
Từ đồ thị, kẻ tiếp tuyến => y
o
= 0.31
Ta có
)1( +R
xD
= y
o
=> Rmin = 1.69
R = 1.3 R
m
+ 0.3 = 1.3* 1.69 + 0.3 = 2.4974 , lấy Rmin = 2.5
Mtb
F
= xF* M etanol + (1- x
F
) Mnước
= 0.174*46 + (1- 0.174)*18
= 22.872 kg/ kmol
F = F/Mtb,F

= 5000/ 22.872 = 218.6 kmol/h

D = D/ Mtb,D= 1876.35/ 41.352= 45.375 kmol/h
Mtb,D = 0.834 *46 +(1-0.834) *18 = 41.352 kg/kmol
Mtb,W= 18.02 kg/kmol
Từ giản đồ (T-xy)
x
F
= 0.174 => t
F,L
= 83.8
o
C
x
D
= 0.834 => t
D,L
= 78.6
o
C
C
F
= 3.81 kj/kg
o
C
C
D
= 3.325 kj/kg
o
C
C
w

= 4.18 kj/kg
o
C (Sản phẩm đáy xem như là nước nguyên chất ).
Hơi nước bão hoà ở P
t d
= 2 at.
Có H
G h
= 2710 kj/kg.
Qui về t
o
= 20
o
C :
H
G h
= [2710 kj/kg -4.18 kj/kg(20
o
C -0
O
C) ]-18kg/kmol
= 47275.2 kj/kmol.
Sản phẩm đáy xem như là nước nguyên chất , sôi ở 1 at => H
w
=415,2 kj/kg
 H
w
= 415.2 kj/kg ×18 kg/kmol =7473.6 kj/kmol
(t chuẩn = 20
o

C)
Quy về 20
o
C :
H
w
=7473.6 -18×4.18×20
= 5968.8kj/kmol.
• H
F
= C
F
( t
F
-t
o
)×M
tb,F
+ ∆H
s
Xem C
F
= const , ∆H
s
= 0,
H
F
= 3.81 kj/kg
o
C×(83.8

o
C -20
o
C)×22.872 kg/kmol
= 4640.36 kj/kmol.
• H
D
= 3.325 kj/kg
o
C×(78,6
o
C – 20
o
C)× 40.344 kg/kmol
= 7860.8 kj/kmol
Như vậy hệ phương trình (I) được viết lại :
218.6 + G
n+1
= 45.375 +W
218.6 *0.174 = 45.375*0.834 + W
218.6*4640.36 + 45275.2 G
n1
= 45.375*7860.8 + 5968.8*W+4565857.7
• Q
C
= (R+1)*D*(H
G
– H
D
)

= (2.4974 +1)*45.375*(47275.2-7860.8)
= 4565857.7 kj/kmol.
Giải hệ phương trình trên ta được :
G
n
= 119.645 kmol/h
W = 292.87 kmol/h
X
W
= 0.00066
Nồng độ Suất lượng
Đỉnh
Nhập liệu
Phần mol Phần khối lượng Phần mol Phần khối
lượng
0.834 0.9277 45.375 1876.35
0.174 0.35 218.6 5000
0.00066 0.00168 292.87 5277.5
- Phương trình đường làm việc phần luyện biểu thị quan hệ giữa nồng độ của cấu tử có
nhiệt độ sôi thấp; trong hơi đi lên (y) ,trong chất lỏng chảy xuống (x), trong sản phẩm
(x
D
) chỉ số hổi lưu R và được biểu diễn bằng phương trình:
Y
m+1
=
1+R
R
x
M

+
1+R
xD
= 0.714 x
M
+ 0.238
Phương trình đường làm việc phần chưng :
Y
m+1
=
1+
+
R
fR
x +
xW
R
f
1
1
+
−
Phương trình đường làm việc biểu diễn sự ra , vào khỏi một mâm trên tháp. Việc xác
định phương trình hai đường làm việc giúp ta xác định số mâm lý thuyết & vị trí mâm nhập liệu .
- Số mâm lý thuyết :
- Vẽ hai đường làm việc trên đồ thị xy. Hai đường này cắt nhau tại một điểm chính là
vị trí mâm nhập liệu. Vẽ các đường bậc thang tạo bởi hai đường làm việc và đường
can bằng (hình vẽ) , ta xác định được số mâm lý thuyết cũng là số bậc thang :15 mâm
- Xác định số mâm thực tế
Công thức xác định số mâm thực tế : N

t
= N
lt
/η
η: hiệu suất trung bình của đãi
N
tt
: số mâm thực tế
N
lt
: số mâm lý thuyết
Hiệu suất mâm η phụ thuộc vào độ bay hơi tương đối & độ nhớt µ của hỗn hợp : η =
f(α,µ)
Độ bay hơi tương đối :
α = =
*1
*
y
y
−

x
x−1
• vị trí mâm nhập liệu :
t
o
= 83.8
o
C [1]
x

o
= x
F
= 0.174
y
o
*
= 0.31
α =
31.01
31.0
−

174.0
174.01−
= 2.133
độ nhớt µ = 0.6 Ns / m
2
 α*µ= 2.133*0.6 = 1.28
tra đồ thị ta được η
o
= 0.47 [3] đồ thị IX-11
• tại đỉnh tháp :
t
D
= 78.6
o
C
x
D

= 0.834
o
C
y
D
= 0.835
o
C
µ = 0.5025
o
C
α =
835.01
835.0
−

835.0
834.01−
= 1
=> α*µ = 0.505
η
D
= 0.585 [3]
• tại đáy tháp :
t
W =
99.2
o
C
x

W =
0.00066
y
W =
0.06
µ
=
0.284 Ns/ m
2

α =
`06.01
06.0
−

00066.0
00066.01−
= 96.65
ηµ = 27.448
η
W
= 0.3
hiệu suất trung bình:
η = (η
o
+ η
D
+η
W
)*1/3 = (0.47 + 0.585 + 0.3) *1/3= 0.452

số mâm thực tế :
N
tt
= N
lt
/ η = 15 / 0.452 = 33.21
Chọn N
t
= 34 mâm
Tính riêng cho phần cất : N
t
cất =
452.0
13
= 28.7
Tính riêng cho phần cất : N
t
chưng =
452.0
2
= 4.4
Vị trí mâm nhậo liệu tại giao điểm đường làm việc phần chưng & phần cất. Đối với mâm
lý thuyết, vị trí mâm nhập liệu là mâm thứ 14. Đối với thực tế nhập liệu ở mâm thứ 30
đếm từ trên xuống
Vậy: số mâm thực là 33 mâm (trừ 1 mâm làm nồi đun)
Vị trí nhập liệu trên mâm thứ 30 (tính từ trên xuống)
Phần cất có 28 đĩa
Phần chưng có 5 đĩa

PHẦN III: KÍCH THƯỚC THÁP

Đường kính tháp được xác định theo công thức sau:
D =
wtb
Vtb
*3600*14.3
4
, m
= 0.0188
tbwyy
gtb
)*(
ρ
,m
trong đó :
Vtb: lượng hơi (khí ) trung bình đi trong tháp , m
3
/h
w
tb:
tốc độ hơi (khí ) trung bình đi trong tháp , m/s
g
tb:
lượng hơi (khí ) trung bình đi trong tháp , kg/h
(ρ
y
w
y
)
tb
: tốc độ (khí ) trung bình đi trong tháp , m

3
/h
lượng hơi (khí ) trung bình đi qua tháp luyện có thể tính gần đúng b82ng trung bình cộng của
lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp & lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện
g
tb
= 0.5(g
1
+g
d
)
- lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp:
g
D
= G
R
+ G
D
= G
D
+ (1+ R)
= 1876.35(1+2.5)
= 6557.225 kg/h
- lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện:
g
1
= G
1
+ G
D

Lượng hơi g
1
, hàm lượng hơi y
1
& lượng lỏng G
1
đối với đĩa thứ nhất của đoạn luyện được xác
định theo hệ phương trình can bằng vật chất và cân bằng nhiệt:
g
1
= G
1
+ G
D
g
1
y
1
= g
1
x
1
+ G
D
x
D
g
1
r

1
= g
d
r
d
xem x
1
= x
F
r
1
: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất
Ở t = 83.8
o
C (tại vị trí mâm nhập lịêu )
r
1
= r
etanol
y
1
+ (1-y
1
)r
nước
r
etanol
= 852.72 kj/kg [2]/ 256
r
nước

= 2303.5 kj/kg [4]/441
thay vào :
r
1
= 852.72 y
1
+ (1-y
1
) 2303.5
= 957.2 kj/kg
r
1
= 2303.5 – 1450.78 y
1

Ở t = 78.6
o
C (mâm trên cùng của tháp)
r
etanol
= 869.44 kj/kg [2]/ 269
r
nước
= 2315.5 kj/kg [4]/ 441
r
D
= 869.44* 0.9277 + (1- 0.9277) 2315.5
= 974 kj/ kg
Ta có:
g

1
= G
1
+ 1876.35 (1)
g
1
y
1
= 0.35G
1
+ 1740.69 (2)
3203.5g
1
- 1450.78g
1
y
1
= 6567.225*974 (3)
Giải hệ 3 phương trình trên ta được
G
1
= 2561.48 kg/h
y
1
= 0.594
g
1
= 4437.8 kg/h
r
1

= 1441.35 kj/kg
g
tb
= 0.5(g
d
+ g
1
) = 0.5(6567.225 + 4437.8) = 5502.5 kg/h
Xác định vận tốc hơi đi trong phần cất :
(ρ
y
w
y
)
tb
= 0.065 ϕ
σ

ρρ
H
Do σ
hh
> 20 dyn/ cm => ϕ
σ
= 1
Chọn chiều cao moat đĩa (khoảng cách giữa hai mâm )
H = 400 mm
Tính ρ
h
:

ρ
h
=
T
MnuocytbolytbMe
4.22
273])1(tan[ −+
y
tb
: phân mol pha hơi trung bìmh trong phần cất
T: nhiệt độ tuyệt đối (
o
K)
y
tb
= 0.5(y
dt
+ y
tl
)
y
dt
, y
tl
: nồng độ phần mol của pha hơi tại đỉnh tháp và đĩa tiếp liệu
y
tb
=
2

51.0835.0 +
= 0.673
T = 273+ t
tb
t
tb
= 0.5(78.6 + 83.8) = 81.2
T = 273 + 81.2 = 354.2
o
K
ρ
h
=
2.354*4.22
273]18*)673.01(46*673.0[ −+
= 1.268

ρ
1
=
ρ
xtb
+
ρ
xtb−1
x
tb
: phần khối lượng trung bình trong phần cất
x
tb

= 0.5(x
F
+ x
D
) = 0.5(0.35 + 0.9277)= 0.693
Ở t
tb
= 81.2
o
C:
ρ
etanol
= 897 kg/m
3
ρ
nước
= 972 kg/m
3

ρ
1
=
897
693.0
+
972
693.01−
 ρ
L
= 922.7 kg/m

3

Vậy (ρ
y
w
y
)
tb
= 0.065*1*
268.1*7.922*4.0
= 1.406 (kg/m
3
.h)
D
luyện
= 0.0188
406.1
5.5502
= 1.176 m
2. Phần chưng:
D
chưng
= 0.0188
tbw
gtb
)(
ρ
Lượng hơi trung bình: g
tb
= 0.5(g’

1
+ g’
c
)
Lượng hơi ra khỏi đoạn chưng bằng với lượng hơi vào đoạn cất
g’
c
= g
1
= 4437.8 kg/h
G’
1
+ G
nước
= g’
1
+ W (1)
G’
1
x’
1
= g’
1
y
W
+ Wy
W
(2)
g’
1

r’
1
= g’
c
r
c
+ G
nước
r
nước
(3)
Ở đáy:
t
W
= 99.2
o
C ; y
W
= 0.03
r
etanol
= 823.46 kj/kg [2]/ 256
r
nước
= 2260 kj/kg [4]/ 441
r’
1
= y’
1
r

etanol
+ (1- y’
1
) r
nước
y’
1
: phần khối lượng của hơi tại đáy tháp
y’
1
= y
w
= M
etanol
y
w
/ M
tb,M
= 46*0.055/18.02 = 0.14
y
c
= y
1
= 0.594 (Lượng hơi ra khỏi đoạn chưng bằng với lượng hơi vào đoạn cất)
 r’
1
= 0.14*823.46 +(1-0.14) 2260 = 2059.2 kj/kg
G
nước
r

nước
= (119.465*18)2207 = 4745866.6 kj/h
Ap suất hơi nước sục vào là 2.5 at (tuyệt đối)
t = 120
o
C [4]/427 , r
nước
= 2207 kj/kg
G’
1
+ 2150.37 = g’
1
+ 5277.5
g’
1
x’
1
= 0.14 g’
1
+ 8.866
2059.2g’
1
= 4437.8 * 1406.7 + 4745866.6
r’
c
= 0.594*823.46 + (1- 0.594) 2260
= 1406.7 kj/ kg
giải hệ ba phương trình trên ta được:
g’
1

= 5336.3 kg/h
G’
1
= 8463.43 kg/h
x’
1
= 0.089
g
tb
= 0.5( g’
1
+ g’
c
) = 0.5(5336.3 + 4437.8) = 4887.05 kg/h
Xác định vận tốc hơi đi trong phần chưng :
(ρ
y
w
y
)
tb
= 0.065 ϕ
σ

ρρ
H
Tính ρ
h
:

ρ
h
=
T
MnuocytbolytbMe
4.22
273])1(tan[ −+
y
tb
: phân mol pha hơi trung bình của pha hơi đi trong phần chưng
T: nhiệt độ tuyệt đối (
o
K)
y
tb
= 0.5(y
1
+ y
2
)
y
dt
, y
tl
: nồng độ phần mol của pha hơi tại đáy tháp và đĩa tiếp liệu
y
tb
= 0.5(y
d
+ y

tl
) = 0.5(0.51 + 0.031) = 0.27
t
tb
: nhiệt độ trung bình của phần chưng
t
tb
= 0.5( t
w
+ t
F
) = 0.5(99.2 + 83.8) = 91.5
o
C
= 91.5 + 273 = 364.5
o
K

ρ
h
=
5.364*4.22
273]18*)27.01(46*27.0[ −+
= 0.855 kg/m
3
ρ
1
=
ρ
xtb

+
ρ
xtb−1
x
tb
: phần khối lượng trung bình trong phần chưng
x
tb
= 0.5(x
W
+ x
F
) = 0.5(0.00168 + 0.35)= 0.176
Ở t
tb
= 91.5
o
C:
ρ
etanol
= 928 kg/m
3
[4]/397
ρ
nước
= 956 kg/m
3
[4]/397
ρ
1

=
928
176.0
+
965
176.01−
 ρ
L
= 958.28 kg/m
3

Ở 91.5
o
C σ
hh
> 20 dyn/cm [2]/299
=> ϕ
σ
= 1
Vậy (ρ
y
w
y
)
tb
= 0.065*1*
855.0*28.958*4.0
= 1.2 (kg/m
3
.h)

D
chưng
= 0.0188
2.1
05.4887
= 1.2 m
Chọn D = 1.2 m cho toàn tháp
PHẦN IV: TÍNH CHIỀU CAO THÁP VÀ TÍNH CHÓP
1. Chiều cao tháp:
H = N
t
(h + δ) + (0.8÷ 1)m
δ: chiều dày của đĩa(3÷5) mm
Chọn δ= 5 mm
N
t
: số mâm thực
h: khoảng cách giữa hai đĩa
H = 33(0.4 + 0.005)+ 1 = 14.365 m
2. Kiểm tra khoảng cách của đĩa :
H
min
= 23300
ρ
ρ
(
nd
FW
14.3
)

W: vận tốc hpa hơi ,m/s
F: tiết diện mặt cắt ngang của tháp, m
2
n: số chóp trên moat mâm
d
ch
: đường kính chóp, m
Phần cất:
H
min
= 2330
7.992
268.1
(
150*26*268.1*14.3*4
1000*406.1*2.1*2.1*14.3
)
2
= 0.31 m
Phần chưng:
H
min
= 2330
28.958
855.0
(
150*26*855.0*14.3*4
1000*2.1*2.1*2.1*14.3
)
2

= 0.349 m
Thấy rằng trong cả hai phần, H
min
< 400 mm (thỏa)

3. Tính chóp:
3.1 Đường kính ống hơi:
Chọn: d
h
= 75 mm
3.2 Số chóp phân bố trên đĩa:
n = 0.1D
2
/ d
2
h
= 0.1*1.2
2
/0.075
2
= 25.6
chọn : n = 26 chóp
3.3 Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi:
h
2
= 0.25d
h
= 0.25*75 = 18.75 mm
3.4 Đường kính chóp:
d

ch
=
))2((
2
2
chhh
dd
δ
++
δ
ch
: chiều dài của chóp 2÷3 mm
chọn : δ
ch
= 3 mm
d
ch
=
))3*275(75(
2
2
++
= 110.39 mm
chọn d
ch
= 120 mm
3.5 Khoảng cách từ mặt đĩa đến mép dưới của chân chóp:
h = 0÷25 mm . Chọn = 12.5 mm
3.6 Chiều cao mức chất lỏng trên khe chóp:
h

l
= 15÷40 mm ; chọn h
l
= 40 mm
3.7 Chiều cao khe chóp :
h
SO
= ξ
tb
hy
g
w
ρ
ρ
2

ξ: hệ số trở lực của đĩa chóp; ξ= 1.5÷2 ; chọn ξ= 2
ρ
h
, ρ
l
: khối lượng riêng trung bình của pha hơi & pha lỏng, kg/m
3

ω
h:
vận tốc pha hơi trong tháp, m/s
ω
h
=

nd
V
h
h
2
14.3*3600
*4
V
h
: lưu lượng hơi đi trong tháp , m
3
/h
n: số chóp trên một đĩa
d
h
: đường kính ống hơi
V
h
=
tb
tb
h
h
g
ρ
=
2
)()( chungtbluyentb
hh
gg +

g
htb
= 0.5(5502.5+ 4887.05) = 5194.775 kg/h
ρ
htb
= 0.5(1.268 + 0.855) = 1.06 kg/m
3
V
h
=
06.1
775.5194
= 4900.7 m
3
/h
ω
y
=
2
075.0*26*14.3*3600
7.4900*4
= 11.857 m/s
h
so
=
49.940*81.9
06.1*857.11*2
2
= 0.0323 m = 32.3 mm; chọn h
so

= 35 mm
3.8 Số khe hở mỗi chóp:
i =
)
4
(
2
kc
h
ch
h
d
d
c
−
π
c= 3÷4 mm khoảng cách giữa các khe
chọn : c = 4 mm
i =
)
35*4
75
120(
4
2
−
π
= 62.6 khe; chọn 63 khe
3.9 Bề rộng khe:
i ( a+c) = πd

ch
a= πd
ch
/ i – c = 3.14*120/63 – 4= 1.98 mm
chọn : a= 2 mm
3.10 Đường kính ống chảy chuyền:
d
c
=
clt
l
tb
tb
G
ωπρ
3600
4
G
ltb
: lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp, kg/h
z: số ống chảy chuyền
ρ
ltb
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng , kg/m
3
ρ
ltb
= 940.49 kg/m
3
ω

c
: vận tốc dòng lỏng trong ống chảy chuyền
ω
c
= 0.1÷ 0.2 m/s
chọn ω
c
=0.2 m/s
z = 1
Phần chưng:
G
1
= 0.5(G’
1
+W)= 0.5(8463.43 + 5277.5) = 6870.465 kg/h
Phần cất:
G’
1
= 0.5( G
1
+ G
D
R)
= 0.5(2561.48 + 1876.35* 2.5)
= 3626.177 kg/h
G
tb
= 0.5(6870.465 + 3626.177) = 5248.32 kg/h
d
c

=
2.0*49.940*3600
32.5248*4
π
= 0.1 m = 100 mm

3.11 Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền:
h
c
= 0.25d
c
= 0.25*100 = 25 mm
3.12 Chiều cao mực chất lỏng trên ống chảy chuyền:
h =
3
**85.1*3600
c
ltb
d
V
π
V
ltb
: lưu lượng thể tích trung bình trong tháp , m
3
/h
Phần cất:
V
l
=

l
G
ρ
'
1
=
7.922
177.3626
= 3.39 m
3
/h
Phần chưng:
V
ltb
= 0.5(3.93 + 7.71)= 5.55
V’
l
=
l
G
ρ
1
=
28.958
465.6870
= 7.17 m
3
/h
h
ow

=
3
2
)
100*85.1*3600
100*55.5
(
π
= 0.0192 m = 19.2 mm
3.13 Chiều cao gờ chảy tràn:
h
ow
= 40 + 35 +12.5 + 5 – 19.2 = 73.3 mm
lấy tròn 73 mm
3.14 Độ mở lỗ chóp :
h
s
= 7.55
3/1
)(
tb
tb
h
tb
l
h
ρρ
ρ
−
h

so
2/3
(
3/2
)(
s
h
S
V
tb
S
s
: tổng diện tích các lỗ chóp trên mỗi mâm
S
s
= n*i*a*h
so

n: số chóp trên mỗi mâm (26 chóp)
i: số khe mỗi chóp (87 khe)
a: chiều rộng khe chóp (2 mm)
h
so
: chiều cao khe chóp (35 mm)
S
s
= 26*87*2*35*10
-6
= 0.1583 m
2

h
s
= 7.55(
3/23/23/1
)
15834.0*3600
7.4900
(35)
06.128.958
06.1
−
= 35 mm
thấy rằng h
s
≈

h
so
, xem như chóp mở hoàn toàn
3.15 Gradien chiều cao mực chất lỏng trên mâm:
∆= C
g
. ∆
’
.n
n : số hàng chóp trên mỗi mâm
C
g
: hệ số hiệu chỉnh cho suất lượng pha khí
∆

’
: gradient chiều cao mực chất lỏng qua một hàng chóp
Tính ∆’:
x = 1.34
m
l
B
V
tb
; B
m
= 0.84D = 0.84*1.2 = 1.0 m
x = 1.34* 5.55 = 7.437
Chiều cao mực chất lỏng trên mâm:
h
m
= 40 + 12.5 + 25 + 35 = 112.5 mm
tra đồ thị 5.13 [5]/81
4∆’ = 2 => ∆’= 0.5
Tính C
g
: C
g
= 0.82ω
g
tb
h
ρ
Ứng với khoảng cách mâm là 400 mm ;
Ta có: c=0.025

ω
g
= 0.025
06.1
06.128.958 −
= 0.7513 m/s
C
g
= 0.28 *0.75
06.1
= 0.633
số hàng chóp trên mỗi mâm: n = 7
∆= 0.633* 0.5* 7= 2.216 mm

3.16 Độ giảm áp do ma sát & biến đổi vận tốc pha khí thổi qua chóp khi không có chất
lỏng :
h
fv
= 274K(
2
))((
S
V
tb
tbtb
tb
h
hl
h
ρρ

ρ
−
S: tổng diện tích ống hơi mỗi mâm, m
2
K: hệ số tra theo tỷ số (S
aj
/S
rj
) đồ thị 5.16 [5]/83
rj
aj
S
S
=
h
hch
d
dd
2
22
*
**
π
ππ
−
=
2
22
75
75120 −

= 1.56 => K= 0.43
S=
127.0
4
)10*2*210*75(14.3*26
4
)2(*
233
2
=
+
=
+
−−
δπ
h
dn
m
2
h
fv
= 274*0.43*(
15)
127.0*3600
7.4900
)(
06.128.958
06.1
2
=

−
mm
3.17 Chiều cao thủy tĩnh lớp chất lỏng trên lỗ chóp đến gờ chảy tràn:
h
ss
= h
W
– h
so
– h
sr
– h
sc

= 73 – 35 – 15 – 12.5
= 10.5 mm
3.18 Độ giảm áp tổng cộng qua một mâm:
h
t
= h
fv
+ h
s
+

h
ss
+ h
ow
+ ½ ∆

= 15 + 35 + 10.5 + 19.2 + ½ 2.2
= 80.8 mm
3.19 Chiều cao mực chất lỏng không bọt trong ống chảy chuyền:
h
d
= h
w
+ h
ow
+ ∆ + h
t
+ h
d’
h
d’
: tổn that thủy lực do dòng lỏng chảy từ ống chảy chuyền vào
h
d’
= 0.128 (
2
)
100
d
l
S
V
tb
S
d
: tiết diện giữa ống chảy chuyền & mâm

S
d
= π*d
c
*h
c
= π*0.1**0.025 = 0.00785 m
2
h
d’
= 0.128 (
2
)
00785.0*100
55.5
= 6.4 mm
h
d
= 73 + 19.2 + 2.2 + 80.8 + 6.4 = 181.6 mm
h
d
= 181.6 ≤
2
mam
h
= 400/ 2 → tháp làm việc không ngập lục
BẢNG TÓM TẮT:
STT Tên gọi Kí
hiệu
Kích

thước(mm)
Số lượng
(cái)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Đường kính trong của ống hơi của chóp
Số chóp phân bố trên mâm
Đường kính trong của chóp

Chiều cao mực chất lỏng trên khe chóp
Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi
Khoảng cách từ mặt đĩa đến mép dưới chân chóp
Chiều cao khe chóp
Số lượng khe hở của mỗi chóp
Chiều rộng khe chóp
Khoảng cách giữa các khe
Đường kính ống chảy chuyền
Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền
Chiều cao ống chảy chuyền trên đĩa
Chiều cao mực chất lỏng trên ống chảy chuyền
Bước tối thiểu của chóp trên đĩa
Số lượng ống chảy chuyền
K/c từ tâm ống chảy chuyền đến tâm chóp gần nhất
Chiều dày chóp
Chiều dày đĩa
Chiều dày ống chảy chuyền
Chiều cao gờ chảy tràn
Độ mở của chóp
Gradien chiều cao mực chất lỏng trên mâm
Độ giảm áp do ma sát và biến đổi vận tốc pha khí
d
h
n
d
ch
h
l
h
2

h
h
so
i
a
c
d
c
h
c
h
ow
N
t
*z
t
1
δ
1
δ
2
δ
3
h
w
h
s
∆
h
fv

75
120
40
18.75
12.5
35
2
4
100
25
19.2
3
5
3
73
35
2.216
15
26
63
33*2

PHẦN V: TÍNH TRỞ LỰC CỦA THÁP
Trở lực toàn tháp:
∆p = N
tt
. ∆
pd
N
tt

: số đĩa thực của tháp
∆
pd
: tổng trở lực 1 đĩa
∆
bd
= ∆
pk
+ ∆
ps
+ ∆
pt
• Phần cất:
Trở lực đĩa khô:
∆
pk
= ξ
2
2
oh
ωρ
ξ: hệ số trở lực ; ξ = 4.5÷5; chọn ξ = 5
ρ
h
: khối lượng riêng của pha hơi, ρ
h
= 1.268 kg/m
3
ω
o

: vận tốc qua rãnh chóp
ω
o
=
so
y
hain
V

V
y
=
3600
4.22*)1(
oD
mD
TM
TRG +
=
3600*273*352.41
)2.81273(4.22*)15.2(35.1876 ++
= 1.282 m
3
/s
ω
o
=
6
10*35*2*63*26
282.1

−
= 11.18 m/s
∆
pk
= 5
2
18.11*268.1
2
= 369.29 N/ m
2
Trở lực do sức căng bề mặt:
∆
ps
=
td
d
σ
4
=
σ : sức căng bề mặt (N/m
2
)
Ở 81.2
o
C : σ = 2 dyn / cm [2,301]
d
td
: đường kính tương đương của khe rãnh chóp (m)
d
td

=
)(2
4
so
so
ha
ah
+
=
)352(2
35*2*4
+
= 3.784*10
-3
(m)
∆
ps
=
33
10*10*784.3
21*4
−

= 22.2 N/ m
2
Trở lực lớp chất lỏng trên đĩa:
∆
pt
= ρ
b*

g(h
b
– h
so
/ 2)
ρ
b
: khối lượng riêng của bọt, kg/ m
3
h
b
: chiều cao lớp bọt trên đĩa, m
h
x
: chiều cao lớp chất lỏng không lẫn bọt trên đĩa, m
h
x
= h
sc
+ h
so
/ 2 = 12.5 + 35/2 = 30 mm
ρ
b
= (0.4÷0.6) ρ
x
= 0.5*922.7 = 461.35 kg/ m
3
h
b

=
b
bxchbxxxoww
F
fhhfhfFhhh
ρ
ρρρ
)())(( −++−−−
h
ch
: chiều cao chóp
h
ch
= h
sr
+ h
sc
+ h
so
+ h
1
+ h
2
= 5 + 12.5 + 35 + 40 + 18.75
= 111.25 mm
F: phần bề mặt của đĩa có gắn chóp, m
2
Tổng diện tích hình viên phân trên đĩa:
S
vp

= 0.5R
2
(α- sinα ), α (rad)
= 0.5*0.6
2
( 2.071- 0.9)
= 0.2 m
2
Diện tích của đĩa:
S
D
= πD
2
/ 4 = π 1.2
2
/ 4 = 1.13 m
2
f: tổng diện tích các chóp trên đĩa, m
2
f = 0.785 D
2
ch
*n
= 0.785*0.12
2
*26 = 0.3 m
2
F = 1.13- 2*0.2 = 0.73 m
2
h

b
=
35.461*73.0
4.461*3.0*)03.0111.0(3.0*35.461*03.010*7.922*)30010*73.0)(302.1973(
63
−++−−−
−
= 0.736 m
∆
pt
= 461.35*9.81 ( 0.0736 - 35*10
-3
/ 2)
= 254.1 (N/m
2
)
Trở lực một đĩa:
∆
pd
= ∆
pk
+ ∆
ps
+ ∆
pt
= 396.29 + 22.2 + 254.1
= 672.6 N/ m
2
Tổng trở lực phần cất:
∆

pc
= 28*672.6 = 18832.8 N/ m
2
• Phần chưng:
Trở lực đĩa khô:
V
y
=
3600
4.22
ow
mw
TM
TG
=
433.2
3600*273*02.18
)5.91273(4.22*5.5277
=
+
m
3
/ s
w
o
=
6
10*35*2*63*26
433.2

−
=
so
y
hain
V
= 21.22 m/ s
∆
pk
=
2
22.21*855.0*5
2
= 962.49 N/ m
2
Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt:
∆
ps
=
td
d
σ
4
=
784.3
30*4
= 31.71 N/ m
2
Trở lực lớp chất lỏng trên đĩa:
∆

pt
=
)
2
(
so
bb
h
hg −
ρ
ρ
b
= 0.5*958.28 = 479.14 kg/ m
3
h
b
=
14.497*73.0
14.479*3.0)03.0111.0(3.0*14.479*03.010*28.958)300730)(302.1973(
6
−++−−−
−

= 0.0722 m
∆
pt
= 497.14*9.81(0.0722-0.035/ 2) = 266.77 N/ m
2
Trở lực một đĩa:
∆

pd
= ∆
pk
+ ∆
ps
+ ∆
pt
= 962.49 + 31.71 + 266.77
= 1261 N/ m
2
Tổng trở lực phần chưng:
∆
pc
= 5*1261 = 6304.844 N/ m
2
Trở lực toàn tháp:
∆
p
= 18832.8 + 6304.844
= 25137.6 N/ m
2
= 0.25 at
PHẦN VI: TÍNH CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT
Nhiệt lượng cần cung cấp cho dòng nhập liệu đến trạng thái lỏng bảo hoà:
Q
F
= F*H
F
F: suất lượng nhập liệu (kmol/ s)
H

F
: enthalpy của dòng nhập liệu ở trạng thái lỏng bảo hòa (kj/ kmol)
Q
F
=
3600
6.218*36.4640
= 281 kw
• Nhiệt lượng sản phẩm đáy:
Q
W
= W H
W
=
3600
5968.8 * 292.87
= 485.58 Kw
• Nhiệt lượng do hơi nước cung cấp:
Q
H
= G
n+1
+ H
G n+1
G
n+1
: suất lượng hơi nước bảo hoà sục vào đáy tháp, kmol/ s
H
G n+1
: enthalpy của hơi nước

Q
H
=
3600
2.47275*645.119
= 1571.2 kw
• Nhiệt lượng làm nguội sản phẩm đỉnh:
Q
LN
= G
D
C
D
( t
D
– t
ra
)
C
D
: nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh, kj/ kg.độ
t
tb
= 0.5 ( t
D
+ t
ra
) = 0.5 ( 78.6 + 30) = 54.3
o
C

t
tb
= 54.3
o
C
C
etanol
= 3.480 kj/ kg.độ [2,172]
C
nước
= 4.177 kj/ kg.độ [2,165]
C
D
= x
D
C
etanol
+ ( 1 – 0.9277 ) *4.177
= 3.53 kj/ kg.độ
Q
H
=
3600
)306.78(53.3*35.1876 −
89.42 kw
I. Thiết bị gia nhiệt:
Chọn thiết bị gia nhiệt có dạng ống chùm
Đường kính ống d = 16 x 1.6
Tổng số ống: n = 37 ống
Số ống trên một cạnh của hình sáu cạnh r :

Số ống trên đường chéo của hình sáu cạnh:
b = 2* a – 1 = 2*4 – 1 = 7
Bước ống t:
t = 1.5 d = 1.5*16 = 24 mm
Đường kính trong của thiết bị trao đổi nhiệt:
D = t ( b – 1 ) + 4*d
n
= 24 ( 7 – 1 ) + 4*16
= 208
Nhiệt độ ra của dòng nóng sau khi trao đổi nhiệt:
Q = G
W
C
W
( t
W
– t
ra
) = 281 kw
Với :
t
W
= 99.2
o
C
t
ra
= 99.2 -
18.4*5.5277
3600*281

= 53.3
o
C
Dòng nóng: 99.2
o
C  53.3
o
C
Dòng lạnh : 83.8
o
C  30
o
C
)t
log
=
)8.832.99(
)303.53(
ln
)8.832.99()303.53(
−
−
−−−
= 19.078
o
C
Dòng lạnh đi phía vỏ:
t
tb1
= 0.5 ( 83.8 + 30 ) = 26.9

o
C
D
td
=
π
f4
f: tiết diện dòng chảy
Β: chu vi thấm ước của dòng , m
f =
44
2
2
n
d
n
D
π
π
−
Β = ΒD
t
+ Β n d
n
D
td
=
016.0*37208.0
016.0*37208.0
22

22
+
−
=
+
−
nt
nt
ndD
dnD
π
= 0.04224 m
Độ nhớt của dòng chảy:
log: = x log:
etanol
+ ( 1 –x ) log:
nước
x : phân mol của etanol, x = 0.174
Ở t
tb1
= 26.9
o
C
:
etanol
= 2.02*10
-3
Ns / m
2
[2,92]

:
nước
= 0.801*10
-3
Ns / m
2
[2,92]
log: = 0.174 log 2.02*10
-3
+ ( 1 – 0.174 ) log 0.801*10
-3
: = 0.94*10
-3
Ns / m
2
Hệ số dẫn nhiệt của dòng lạnh:
8 = x 8
etanol
+ ( 1 - x ) 8
nước
x : phân khối lượng etanol
Ở t
tb1
= 26.9
o
C
8
etanol
= 0.3985 W/ m.độ [2,135]
8

nước
= 0.62 W/ m.độ [2,135]
8 = 0.174*0.3985 + ( 1 – 0.174 ) 0.62
= 0.58 W/ m.độ
Khối lượng riêng của dòng lạnh:
nuocolehh
xx
ρρρ
−
+=
−
11
tan
−
x
: phân khối lượng của etanol
−
x
= 0.35
Ở t
tb1
= 26.9
o
C:
∆
etanol
= 929 kg/m
3
∆
etanol

= 995 kg/m
3
 ∆
hh
= 970.86 kg/m
3

Vận tốc của dòng lạnh đi phía ngoài ống:
w
F
=
22
04224.0*86.970*3600
5000*4
3600
4
ππρ
=
tdhh
F
D
G
= 1.02 m/s
Chuẩn số Reynolds:
Re =
3
10*941.0
86.970*04224.0*02.1
−
=

µ
ρ
hhtñF
Dw
= 44452
Chuẩn số Prant:
Pr =
λ
µ
P
C
C
P
: nhiệt dung riêng của dòng lạnh ( j/ kg.độ )
C
P
= xC
Petanol
+ ( 1 – x ) C
P nước
x: phân khối lượng etanol
x = 0.35
Ở t
tb1
= 26.9
o
C:
C
P etanol
= 3582.5 j / kg.độ [2,172]

C
P nước
= 4.175*10
3
j / kg.đo[2,165]
C
P
= 0.35*3582.5 + ( 1- 0.35) 4175 = 3967.6 J/kg.độ
Pr =
58.0
10*941.0*6.3967
3−
= 6.437
Chuẩn số Nuyxen:
Nu = 1.16
33.06.06.0
PrRe
td
D
= 1.16*0.04224
0.6
*44452
0.6
*6.437
0.33
= 197.466
Hệ số cấp nhiệt:
6.8947
0128.0
58.0*466.197

===
t
d
Nu
λ
α
Dòng nóng đi phía ống:
t
tb
= 0.5 ( 99.2 + 53.3 ) = 76.25
o
C
Độ nhớt của dòng nóng:
logµ = x logµ
etanol
+ ( 1-x ) logµ
nước
x: phân mol etanol có trong sản phẩm đáy
x
w
= 0.00066
Ở t
tb2
= 76.25
o
C
µ
etanol
= 0.51*10
-3

Ns/ m
2
[2,92]
µ
nước
= 0.377*10
-3
Ns/ m
2
[2,92]
logµ = 0.00066 log (0.51*10
-3
) + ( 1- 0.00066 )log(0.377*10
-3
)
µ = 0.377*10
-3
Khối lượng riêng của dòng nóng:
nuocole
xx
ρρρ
−−
−
+=
11
tan
−
x
: phân khối lượng của etanol
−

x
= 0.00168
Ở t
tb2
= 76.25
o
C
ρ
etanol
= 934 kg/ m
3
[2,9]
ρ
nước
= 972 kg/ m
3
[2,9]
 ρ = 972 kg/ m
3
Hệ số dẫn nhiệt của dòng nóng
λ = λ
nước
= 0.0669 W/ m.độ [2,135]
Vận tốc của dòng nóng đi trong ống:
w =
972*3600
4
0128.0*14.3
4
)137(

5.5277
3600
4
)1(
2
−
=
−
ρ
ong
w
S
n
G
= 1.3 m/ s
Chuẩn số Reynol:
Re =
3
10*377.0
972*0128.0*3.1
−
=
µ
ρ
t
wd
 chế độ chảy rối
 Nu =
25.043.08.0
1

)
Pr
Pr
(PrRe021.0
t
ε
Pr = 2.4 tra tại t
tb
= 76.25
o
C
Thực hiện tính lặp ta được kết quả sau:
Dòng lạnh đi phía ngoài ống:
t
tb1
(
o
C)

t
t1
(
o
C)
α
1
q
1
= (t
t1

- t
tb1
) α
1
∑r
cáu
26.9 33.0 8947.6 5580.35 0.6575*10
-3
26.9 32.5 8947.6 50106.56 0.6575*10
-3
Dòng nóng đi phía ngoài ống:
∆t =q∑r
cáu
t
tb2
(
o
C) t
t2
(
o
C) Pr Pr
t
N
u
α
2
q
2
=(t

tb2
– t
2
)
35.9 76.25 68.9 2.4 2.6 152 7944.3 58391.1