Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (19.42 MB, 91 trang )
<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">
<b><small>GVHD: Hồng Trung Ngơn Nhóm: 01 - L01</small></b>
<b><small>ĐẠI HỌC BÁCH KHOA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHKHOA KĨ THUẬT HĨA HỌC</small></b>
<small>Bùi Thị Kim Chi2110849</small>
<small>Bùi Thị Vân Anh2112753</small>
<small>Cao Xuân Đào2012900</small>
<small>Đặng Trần Vĩ Khang2113654</small>
<small>Đinh Thiên Phước Lộc2113954</small>
<small>Đỗ Nguyễn Anh Thơ2114922</small>
<small>Đỗ Nguyễn Duy Khang2113656</small>
<small>Đoàn Quốc Đăng2111039</small>
<small>Dương Thị Cẩm Ly2114000</small>
<small>Hà Đức Truyền2115130</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3"><b>II. CƠ SỞ LÍ THUYẾT</b>
<b>III. TÍNH TỐN CƠNG NGHỆIV. TÍNH TỐN THIẾT BỊ</b>
<b>V. TÀI LIỆU THAM KHẢOI. TỔNG QUAN</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4"><small>Nhu cầu ngành cơng nghiệp hóa chất pháttriển khơng ngừng cùng với đó là u cầu vềquy trình cơng nghệ ln được cải thiện và</small>
<small>hồn thiện để phục vụ cho năng suất sản xuất.</small>
<b><small>NHIỆM VỤ</small></b>
<small>Tính tốn thiết kế cơ khí cho thiết bị cơ đặc 3 nồi liên tục để cô đặc NaOHtheo tiêu chuẩn TCVN.</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5"><small>Phản ứng với muối, các hợp chấtlưỡng tính, các kim loại đặc biệt.</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6"><b><small>Nước tẩy </small></b>
<b><small>Dược phẩmChế tạo nguyênliệu, năng lượng</small></b>
<b><small>Bảo quản thựcphẩm</small></b>
<b><small>Thuốc nhuộm,xử lí vải</small></b>
<b><small>Sản xuất giấyKhử trùng y tếCơng nghiệp dầu</small></b>
<b><small>khí</small></b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7"><small>Cơ đặc nhiều nồi là q trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, dođó nó mang lại lợi ích kinh tế cao về sử dụng nhiệt.</small>
<b><small>NỒI 1</small></b>
<small>Nồi thứ nhất dungdịch được đun bằng</small>
<small>hơi đốt, hơi thứ củanồi này được đưa vào</small>
<small>đun nồi thứ 2</small>
<b><small>NỒI 2</small></b>
<small>Hơi nồi thứ 2đưa vào đun</small>
<small>nồi thứ 3</small>
<b><small>NỒI 3</small></b>
<small>Cuối cùng hơithứ ở nồi thứ 3</small>
<small>đi vào thiết bịngưng tụ</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9"><small>Kiểm nghiệm</small>
<b><small>Xây dựng quy trìnhcơng nghệ</small></b>
<small>Xác định thơng số kĩ thuật</small>
<small>Lựa chọn vật liệu chế tạo</small>
<small>Tính tốn cân bằngvật chất & năng lượng</small>
<small>Tính tốn chi tiết thiếtbị cơ đặc</small>
<small>Buồng bốc</small>
<small>Buồng đốt</small> <sub>Đáy & nắp</sub> <small>Mặt bích, vỉ ống</small>
<small>Thiết bị ngưng tụ</small>
<small>Lập bản vẽ chi tiết</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 10</span><div class="page_container" data-page="10"><small> Hệ số truyền nhiệt tổng quát của hệ thống cô đặc 3 nồi dung dịch NaOH: </small>
<small> Chọn các tỷ lệ hệ số truyền nhiệt ở mỗi nồi như sau:</small>
<small>Chất tan(NaOH)kg/h</small>
<small>Dung môi(H2O)kg/h</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 14</span><div class="page_container" data-page="14"><small>Sự phân bố hơi trong các nồi:</small>
<small>Chọn sự phân bố hơi thứ theo tỷ lệ đảm bảo:</small>
<small>Chọn m = 1.2 ta tính được:</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 15</span><div class="page_container" data-page="15"><b>2.1. Xác định P và nhiệt độ mỗi nồi</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 17</span><div class="page_container" data-page="17">Ta tính được áp suất làm việc trong mỗi nồi:
Chênh lệch nhiệt độ giữa hơi thứ nồi trước với nhiệtđộ hơi đốt nồi sau là 1oC
</div><span class="text_page_counter">Trang 19</span><div class="page_container" data-page="19"><b>Khái niệm:</b>
<small> Là hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ sôi của dung dịchvà nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở cùngmột áp suất bất kì ∆' được xác định theo công thứcgần đúng của Tisencơ.</small>
<b>2.2 Xác định tổn thất nhiệt mỗi nồi</b>
2.2.1 Tổn thất do nồng độ gây ra
</div><span class="text_page_counter">Trang 20</span><div class="page_container" data-page="20"><small>Vậy tổn thất nhiệt độ do nồng độ gây ra của hệ thống là:</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 22</span><div class="page_container" data-page="22">Nếu áp suất trên bề mặt dung dịch là Po thì ápsuất trung bình của dung dịch trong nồi:
Với:
2.2.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh :
</div><span class="text_page_counter">Trang 23</span><div class="page_container" data-page="23">Vậy tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh của ba nồi là:
2.2.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh :
Chọn h=2m
</div><span class="text_page_counter">Trang 24</span><div class="page_container" data-page="24">2.2.3 Tổn thất nhiệt độ do áp suất trở lực
Giả sử tổn thất nhiệt độ trên các đoạn ống dẫnhơi thứ từ nồi 1 sang nồi 2 và từ nồi 2 sang nồi 3 vàtừ nồi 3 sang thiết bị ngưng tụ là 1oC.
Do đó:
</div><span class="text_page_counter">Trang 25</span><div class="page_container" data-page="25">Tổn thất nhiệt độ của toàn hệ thống:
</div><span class="text_page_counter">Trang 26</span><div class="page_container" data-page="26"><b>2.3. Nhiệt dung riêng</b>
<small>Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ x < 20% </small>
<small>Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ x > 20%</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 27</span><div class="page_container" data-page="27"><b>Nồi 2 :D2 = W1</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 29</span><div class="page_container" data-page="29"><b>Nồi 3: W=W1+W2+W3</b>
</div><span class="text_page_counter">Trang 30</span><div class="page_container" data-page="30">Giả thiết nhiệt cung cấp cho q trình cơ đặcchỉ là nhiệt ngưng tụ thì ta có thể xem nhiệt độnước ngưng bằng nhiệt độ hơi đốt :
Từ (*) ,(**) và(***) thay số và giải hệphương trình ta được :
</div><span class="text_page_counter">Trang 31</span><div class="page_container" data-page="31">Sau khi kiểm tra lại giả thiết phân phối hơi thứ ở các nồi :
Ta thấy các giá trị đều phù hợp
-> chấp nhận lượng hơi thứ như giả thuyết
</div><span class="text_page_counter">Trang 32</span><div class="page_container" data-page="32"><b>2.5. Tính hệ số truyền nhiệt</b>
2.5.1. Xác định hệ số truyền nhiệt k
<small>Sử dụng một cơng thức thực nghiệm để tính hệsố truyền nhiệt k :</small>
<small> Ta tính được các giá trị k :</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 33</span><div class="page_container" data-page="33">Nhiệt lượng cần thiết:
</div><span class="text_page_counter">Trang 34</span><div class="page_container" data-page="34"><b>2.6. Tính bề mặt truyền nhiệt</b>
<small>Nồi </small> <sup>Nhi</sup><small>ệt lượngQ</small>
<small>Hệ sốtruyềnnhiệt k</small>
<small>1 6,69872439,384001,49 218,03</small>
<small> 1039,382 11,44684437,41 2307,85 296,57</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 36</span><div class="page_container" data-page="36">Thay các giá trị
Hiệu số nhiệt độ có ích từng nồi :
</div><span class="text_page_counter">Trang 37</span><div class="page_container" data-page="37">Diện tích bề mặt truyền nhiệt :
Như vậy, dựa vào F1,F2,F3 ta có thể thiết kế hệthống cơ đặc 3 nồi có diện tích truyền nhiệt bằngnhau và bằng 37,8 m^2
</div><span class="text_page_counter">Trang 38</span><div class="page_container" data-page="38"><small>- Để dễ cho quá trình chế tạo và tínhtốn, an tồn, ta sẽ chọn nồi có lượnghơi đốt, áp suất làm việc lớn nhất đểtính tốn cho cả 3 nồi.</small>
<small>- Buồng bốc làm việc ở áp suất chânkhông nên chịu áp lực từ bên ngoài</small>
<small>- Chọn vật liệu chế tạo là thép X18H10T.</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 40</span><div class="page_container" data-page="40"><small>-Xác định bề dày tối thiểu:</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 46</span><div class="page_container" data-page="46"><i><b><small>Bề dày buồng bốc</small></b></i>
<small>-Xác định bề dày thực: Trong đó: </small>
<small>Ca: Hệ số bổ sung do ăn mịn hóa học của mơi trường (mm)Cb: Hệ số bổ sung do bào mịn cơ học của mơi trường (mm)Cc: Hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp (mm)</small>
<small>Co: Hệ số bổ sung để quy trịn kích thước (mm)</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 47</span><div class="page_container" data-page="47"><small>σt: Giới hạn chảy của vật liệu làm thân ở nhiệt độ tính tốn (N/mm2)*Nếu tính ra ([P]-P)/([P]) > 0.05 thì chọn lại đại lượng (S - Ca)</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 48</span><div class="page_container" data-page="48">Chọn thân hình trụ hàn,kiểu hàn giáp mối hai
bên, hàn tay hồ quangđiện, làm việc chịu ápsuất trong.
Vật liệu chế tạo là thépbền không gỉ X18H10T
</div><span class="text_page_counter">Trang 49</span><div class="page_container" data-page="49">Khi chế tạo cần lưu ý:
+Đảm bảo đường hàn càngngắn càng tốt
+Chỉ hàn giáp mối
+Bố trí các đường hàn dọc
+Bố trí mối hàn ở vị trí dễquan sát
+Khơng khoan lỗ qua mối hàn
</div><span class="text_page_counter">Trang 50</span><div class="page_container" data-page="50"><small>Số ống truyền nhiệt trong buồng đốt (n) của cả 3 nồi bằngnhau và được tính bằng cơng thức:</small>
<i><b><small>2.1. Xác định số ống trong buồng đốt</small></b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 52</span><div class="page_container" data-page="52"><i><b><small>2.1. Xác định số ống trong buồng đốt</small></b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 53</span><div class="page_container" data-page="53"><i><b><small>2.2. Xác định đường kính trong của buồng đốt</small></b></i>
<i><small>(m) (III.52 – Tr.135 – St2)</small></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 54</span><div class="page_container" data-page="54"><b><small> L: Chiều dài ống truyền nhiệt, m</small></b>
<b><small> dth: Đường kính ngồi của ống tuần hồn, m dn: Đường kính ngồi của ống truyền nhiệt, m</small></b>
<small> sinα = sin60° do xếp theo hình lục giác đều, ba ống cạnhnhau ở hai dãy sát nhau tạo thành 1 tam giác đều, có gócđỉnh α = 60°</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 55</span><div class="page_container" data-page="55"><i><b><small>2.3. Xác định chiều dày buồng đốt</small></b></i>
Chọn vật liệu làm thân buồng đốt là thép Crom – Niken – Titan(X18H10T) và phương pháp chế tạo là dạng thân hình trụ hàn.
Bề dày buồng đốt được tính theo cơng thức:
</div><span class="text_page_counter">Trang 56</span><div class="page_container" data-page="56"><i><b><small>2.3. Xác định chiều dày buồng đốt</small></b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 57</span><div class="page_container" data-page="57"><i><small>Lê Viên)</small></i>
<small>Từ đồ thị hình 1.2, xác định đượcứng suất cho phép tiêu chuẩn [σ]*</small>
<small>→ Ứng suất cho phép [σ]=η[σ]*Với: η=0,95 do thiết bị có lớp bọc</small>
<small>cách nhiệt</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 58</span><div class="page_container" data-page="58"><i><small>*Hằng số bền mối hàn </small></i>
<i><b><small>2.3. Xác định chiều dày buồng đốt</small></b></i>
<small>Tra giá trị hệ số bền hàn tại Bảng 1-8 – Tr.18 – Sách Tính tốn,thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí - Hồ Lê Viên</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 59</span><div class="page_container" data-page="59"><i><small>*Hằng số bền mối hàn </small></i>
<i><b><small>2.3. Xác định chiều dày buồng đốt</small></b></i>
<small>Tra giá trị hệ số bền hàn tại Bảng 1-8 – Tr.18 – Sách Tính tốn,thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu khí - Hồ Lê Viên</small>
<small>Hàn tay bằng hồ quang điện với Dtr ≥ 700 mm, giáp mốihàn hai phía, thép khơng gỉ → φ=0,95</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 60</span><div class="page_container" data-page="60"><i><b><small>2.3. Xác định chiều dày buồng đốt</small></b></i>
<i><small>*Xác định hệ số C</small></i>
<small>Ca: hệ số bổ sung do ăn mịn hóa học của mơi trường, mm </small>
<small> Đối với vật liệu có vận tốc ăn mịn v = 0,05 ÷ 0,1 mm/năm → Ca = 1 (mm)Cb: hệ số bổ sung do bào mịn cơ học của mơi trường, mm</small>
<small> Đối với thiết bị hóa chất có thể bỏ qua hệ số bào mịn → Cb = 0Cc: hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo lắp ráp, mm</small>
<small> → Phụ thuộc vào dạng chi tiết, vào công nghệ chế tạo chi tiết và thiết bịCo: hệ số bổ sung để quy trịn kích thước, mm</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 61</span><div class="page_container" data-page="61"><i><small>*Kiểm tra</small></i>
<i><small>2.3. Xác định chiều dày buồng đốt</small></i>
<small>Sau khi đã xác định được chiều dày thiết bị, ta cần kiểm tra theo công thức:Điều kiện 1: </small>
<small>Điều kiện 2: (với [P]: áp suất chịu lực tối đa)</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 62</span><div class="page_container" data-page="62"><small>Hình dạng: nắp và đáy có lỗ elip.Vật liệu: X18H10T </small>
<small>Tính theo TCVN 7704:2007</small>
<small>Đáy hình elip gồm 2 phần làphần hình trụ và phần elip.</small>
<small>Tỷ lệ chiều cao trên đường kínhtrong phải nằm trong phạm vi: </small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 63</span><div class="page_container" data-page="63"><i><b><small>Xác định bề dày tối thiểu của nắp (đáy) khichịu áp suất trong:</small></b></i>
<i><b>Trong đó K là hệ số hiệu</b></i>
chỉnh về hình dạng nắp và cóhay khơng có kht lỗ.
</div><span class="text_page_counter">Trang 64</span><div class="page_container" data-page="64"><i><b><small>Xác định bề dày tối thiểu của nắp (đáy) khichịu áp suất ngoài:</small></b></i>
<small>-Bề dày tối thiểu của nắp (đáy) khi chịu áp suất ngoài sẽ</small>
<i><b><small>bằng 1,7 lần giá trị tính ở (2).</small></b></i>
<i><b><small>Tăng cứng lỗ khoét: </small></b></i>
<small>-Xác định đường kính lỗ lớn nhất cho phép không cần tăng cứng:</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 65</span><div class="page_container" data-page="65">Khi d > dmax thì cần được tăng cứng
Khi d > dmax thì cần được tăng cứng
Khi d > dmax thì cần được tăng cứng
<small>- Mặt bích được dùng để nối nắp của thiết bị với buồng bốc và buồng đốtvới đáy của thiết bị.</small>
<small>- Buồng bốc và nắp được nối với nhau theo đường kính buồng bốc Dtr</small>
<small>- Chọn áp suất dự phịng trong thân là Py = 1,0 N/mm2 để bích kín thân.- Chọn Bulong M20 => Z = 16 bulong</small>
<small>- Chọn mặt bích liền, vật liệu là Thép 316</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 69</span><div class="page_container" data-page="69"><small>C (Db): Đường kính vịng bulong (mm)Do: Đường kính gờ bích (mm)</small>
<small>S: Bề dày thân thiết bị chỗ nối vớibích</small>
<small>t1: bề dày bích (mm)</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 72</span><div class="page_container" data-page="72"><i><b><small>Tính bề dày bích </small></b></i>
<i><b><small>Kiểm tra tính lặp</small></b></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 73</span><div class="page_container" data-page="73"><small>Chọn vỉ ống phẳng tròn, lắp cứngvới thân thiết bị</small>
<small>Vật liệu chế tạo thép không gỉX18H10T</small>
<small> + Chống ăn mòn + Chịu nhiệt cao</small>
<small> + Làm việc được với đa dạng phương pháp hàn</small>
<small> + Không nhiễm từ, hoặc nhiễm từvới tỉ lệ rất thấp</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 74</span><div class="page_container" data-page="74">Chiều dày lưới đỡ ống phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Chiều dày tính tốn tối thiểu ở phía ngồi của vỉ ống
</div><span class="text_page_counter">Trang 76</span><div class="page_container" data-page="76">Chiều dày tính tốn tối thiểu ở giữa của vỉ ống
</div><span class="text_page_counter">Trang 77</span><div class="page_container" data-page="77"><i><b><small> po: áp suất tính tốn ở trong ống, N/mm2 Dt: đường kính trong của thân thiết bị, mm</small></b></i>
<i><b><small>[σu]: là ứng suất uốn cho phép của vật liệu làm vỉ ống, N/mm2</small></b></i>
<i><b><small> K: hệ số, lấy = 0,028÷0,36 (với cơng thức tính ở phía ngồi vỉ</small></b></i>
<small>ống); lấy = 0,45÷0,6 (với cơng thức tính ở giữa vỉ ống)</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 78</span><div class="page_container" data-page="78"><small>Trong đó: </small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 79</span><div class="page_container" data-page="79">Bề dày lớp cách
nhiệt tính theocơng thức sau:
Trong đó, hệ số cấp nhiệt từ bề mặt ngoài của lớpcách nhiệt đến khơng khí:
</div><span class="text_page_counter">Trang 80</span><div class="page_container" data-page="80"><small>Với hệ cô đặc chân không, chọn thiết bị ngưngtụ trực tiếp loại khơ, ngược chiều.</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 81</span><div class="page_container" data-page="81">Dựa vào trị số Beta, tra khoảng cách trung bình giữacác ngăn theo bảng VI.7 [Sổ tay tập 2]
<small>Trong đó, w là tớc độ của hỡn hợp nước và nước ngưngchảy trong ống baromet, thường lấy: </small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 88</span><div class="page_container" data-page="88"><small>Chiều cao cột nước cân bằng với hiệu số ápsuất của thiết bị ngưng tụ và khó quyển:</small>
<small>Chiều cao cột nước trong ống Baromet, để khắcphục toàn bộ trở lực khi nước chảy trong ống:</small>
<small>Hệ số ma sát khi</small>
<small>nước chảy trong ống:</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 89</span><div class="page_container" data-page="89"><small>Lượng khơngkhí cần hút:</small>
<small>Thể tích khơng khí cầnhút ra khỏi tb ngưng tụ:Với nhiệt độ khơng khítính theo cơng thức:</small>
</div><span class="text_page_counter">Trang 90</span><div class="page_container" data-page="90"><i><small>[1] Hồ Lê Viên, Tính tốn thiết kế các chi tiết thiết bị hóa chất và dầu</small></i>
<i><small>khí, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ Thuật Hà Nội</small></i>
<i><small>[2] Nguyễn Bin, Sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1,</small></i>
<small>Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật. </small>
<i><small>[3] Nguyễn Bin, Sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2,</small></i>
<small>Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật.</small>
<i><small>[4] Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7704:2007 về nồi hơi - Yêu cầu kỹ thuật</small></i>
<i><small>về thiết kế, kết cấu, chế tạo, lắp đặt, sử dụng và sữa chữa (năm 2007).</small></i>
</div><span class="text_page_counter">Trang 91</span><div class="page_container" data-page="91">