ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT HĨA HỌC
CƠ SỞ TÍNH TỐN THIẾT KẾ THIẾT BỊ HĨA HỌC
CHỦ ĐỀ 3
THIẾT LẬP QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG
CƠ ĐẶC CHÂN KHƠNG 3 NỒI LIÊN TỤC
GVHD: ThS. HỒNG TRUNG NGƠN
NHĨM THỰC HIỆN: 4
TIEU LUAN MOI download :
THÀNH VIÊN
1911140
1910649
1910706
191179
9
1910208
Nguyễn Hoàng Huy
Trần Thị Thủy Tiên
1910122
Nguyễn Phan Minh Đăng
Nguyễn Hoàng Uyên
1915915
Phạm Quốc Việt
Phạm Thị Tường Vân
1912193
1910684
1915891
TIEU LUAN MOI download :
2/97
MỤC LỤC
I
TỔNG QUAN
II
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
III
TÍNH TỐN CƠNG NGHỆ
IV
TÍNH TỐN THIẾT BỊ
VTỔNG KẾT
TIEU LUAN MOI download :
3/97
I. TỔNG QUAN
1.1. NHIỆM VỤ
Thiết kế cơ khí cho thiết bị cô đặc chân không 3 nồi xuôi chiều
liên tục để cô đặc dung dịch NaOH
Năng suất nhập liệu
Nồng độ đầu
Nồng độ cuối
5000 kg/h
10%
40%
Gia nhiệt
Hơi nước bão hịa có
áp suất dư pe = 3at
Áp suất ngưng tụ buồng
bốc pvac = 0.2at
u cầu
Tính tốn cơ khí cho thiết bị chính theo tiêu chuẩn ASME và TCVN
Tính tốn cơ khí cho thiết bị phụ theo tiêu chuẩn ASME và TCVN
TIEU LUAN MOI download :
4/97
TỔNG QUAN
1.2. NGUN LIỆU
NaOH 5%
Tính chất vật lý
Tính chất hóa học
Khối lượng mol: 40.01 g/mol
Rắn, màu trắng
Tỷ trọng: 2.13 g/cm3
Nhiệt độ nóng chảy: 318oC
Nhiệt độ sơi: 1390oC
Độ hịa tan trong nước: 11mg/100ml (20oC)
pH: 14
TIEU LUAN MOI download :
5/97
TỔNG QUAN
1.3. ỨNG DỤNG
Xử lý
nước hồ bơi
Công nghiệp
dệt và nhuộm màu
Cơng nghiệp
chế biến thực phẩm
Cơng nghiệp
dầu khí
Cơng nghiệp
năng lượng
Cơng nghiệp
sản xuất gỗ, giấy
Khử trùng y tế
TIEU LUAN MOI download :
6/97
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP CÔ ĐẶC
2.1. ĐỊNH NGHĨA
Cơ đặc
Là q trình làm bay hơi một phần dung mơi của dung dịch có chứa chất
tan khơng bay hơi.
Mục đích của q trình cơ đặc
Làm tăng nồng độ chất tan
Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh)
Thu dung môi ở dạng nguyên chất (cất nước)
TIEU LUAN MOI download :
7/97
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP CÔ ĐẶC
2.3. BẢN CHẤT
Q trình cơ đặc là sự chuyển thể của phần dung mơi
từ thể lỏng sang thể hơi
Trong q trình cơ đặc
Dung môi được tách bớt khỏi dung dịch
Chất tan trong dung dịch không bay hơi
Nồng độ của chất tan trong dung dịch sẽ tăng dần
TIEU LUAN MOI download :
8/97
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP CÔ ĐẶC
2.3. PHÂN LOẠI
Chế độ hoặt động
Cô đặc gián đoạn
Cô đặc liên tục
Áp suất
Cô đặc chân không
Cô đặc áp suất dương
Cô đặc áp suất khí quyển
Số giai đoạn
Chế độ làm việc
Cơ đặc một nồi
Xuôi chiều
Cô đặc nhiều nồi
Ngược chiều
Song song
TIEU LUAN MOI download :
9/97
CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ PHƯƠNG PHÁP CÔ ĐẶC
2.4. CÁC THIẾT BỊ VÀ CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG CÔ ĐẶC
Thiết bị chính
Ống nhập liệu, ống tháo liệu
Ống tuần hồn, ống truyền nhiệt
Buồng bốt, buồng bốc, đáy, nắp
Các ống dẫn: hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, khí khơng ngưng
Thiết bị phụ
Bể chứa nguyên liệu, bể chứa sản phẩm, bồn cao vị
Lưu lượng kế, thiết bị đo nhiệt độ, áp suất
Thiết bị gia nhiệt, thiết bị ngưng tụ barometer
Bơm nguyên liệu vào bồn cao vị, bơm tháo liệu, bơm nước vào thiết bị ngưng tụ,
bơm chân không
TIEU LUAN MOI download :
Các van
10/97
III. TÍNH TỐN CƠ ĐẶC
SƠ ĐỒ HỆ THỐNG
V, T
1
Pht1
Nhập liệu F
T
1
Hơi đốt 1 S
T
P
s1,
s1
Nước ngưng
s2
P
ht2
P
ht3
TIEU LUAN MOI download :
TÍNH TỐN CƠ ĐẶC
3.1. XÁC ĐỊNH HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT TỔNG QUÁT MỖI NỒI
Hệ số truyền nhiệt tổng quát của hệ thống cô đặc 3 nồi dung dịch NaOH *:
ΣU = 4070 J/m2-s-K
Chọn các giá trị hệ số truyền nhiệt tổng quát cho hệ 3 nồi như sau:
Nồi
Số %
U (J/m2-s-K)
Hệ số truyền nhiệt của mỗi nồi trong hệ thống cô đặc 3 nồi
trong đó, số % là giá trị của HSTN của nồi thứ i so với nồi đầu của hệ nhiều nồi.
TIEU LUAN MOI download :
* Phạm Văn Bơn & Vũ Đình Thọ, Q trình và Thiết bi truyền nhiệt - Tập 1, tr. 295
TÍNH TỐN CƠ ĐẶC
3.2. CÂN BẰNG VẬT CHẤT TỔNG QT
Chất tan (NaOH)
Nhập liệu F
(kg/h)
Dòng sản phẩm L
(kg/h)
Tổng hơi thứ VΣ
Lưu lượng các dịng trong hệ thống cơ đặc
TIEU LUAN MOI download :
13/97
TÍNH TỐN CƠ ĐẶC
3.3. SỰ PHÂN BỐ HƠI THỨ TRONG CÁC
NỒI
Sự phân phối Vi:
mi ≡
Li
≥ 1.2 ÷ 1.25
Vi
Tức đảm bảo:
V
1
=
V
2
=…=
V
V 2V 3V n
Chọn m = 1.2, ta được:
V1 = 1483.5 kg/h
V3 = 1030.2 kg/h
V2 = 1236.3 kg/h
n −1
=m ≥ 1.2÷ 1.25
TIEU LUAN MOI download :
TÍNH TỐN CƠ ĐẶC
3.4. NỒNG ĐỘ DUNG DỊCH CỦA TỪNG NỒI
NỒI 1
NỒI 3
TIEU LUAN MOI download :
15/97
TÍNH TỐN CƠ ĐẶC
3.5. TÍNH CHẤT CỦA HƠI NƯỚC
Áp suất hơi (at)
Nhiệt độ (oC)
Nhiệt hóa hơi
(kJ/kg)
Một số tính chất của hơi nước
Tra nhiệt độ sôi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi theo giản đồ Dühring
TIEU LUAN MOI download :
16/97
TÍNH TỐN CƠ ĐẶC
3.5. TÍNH CHẤT CỦA HƠI NƯỚC
Giản đồ Dühring xác định nhiệt độ sôi của dung dịch NaOH theo nồng độ*
TIEU LUAN MOI download :
* Christie J. Geankoplis, Transport Processes and Unit Operations – 3rd edition, 1993, p.500
TÍNH TỐN CƠ ĐẶC
3.6. BỐ TRÍ GIA NHIỆT NỒI CƠ ĐẶC
Giả thiết
Chênh lệch nhiệt độ giữa hơi thứ nồi trước và hơi đốt nồi sau:
Nồi 1
Nồi 2
Nồi 3
Nhiệt độ hơi đốt
Nhiệt độ dung dịch
Động lực q trình
Nhiệt độ các dịng và động lực truyền nhiệt
TIEU LUAN MOI download :
18/97
TÍNH TỐN CƠ ĐẶC
3.7. CÂN BẰNG NHIỆT
Giả thiết
Mỗi nồi đều có sự truyền nhiệt như nhau
=
= U1 A1∆T1=U2 A2∆T2¿U3 A3∆T3
với lần lượt là diện tích truyền nhiệt của mỗi nồi,
Chế độ làm việc
Chọn chế độ hoạt động và cấu tạo theo các điều kiện tối ưu
A1=A2=
A3
TIEU LUAN MOI download :
19/97