Lựa chọn và thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt loại kettle nằm ngang

Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
LỜI GIỚI THIỆU
Từ khi được phát hiện đến nay, dầu mỏ và khí tự nhiên đã và đang là nguồn
nguyên liệu quý giá, đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống của con người, ảnh
hưởng trực tiếp đến hoạt động kinh tế của mỗi quốc gia. Trên thế giới các quốc gia
có dầu và ngay cả các quốc gia không có dầu đã xây dựng cho mình nền công
nghiệp dầu mỏ và hoá dầu nhằm làm tăng hiệu quả kinh tế trong việc sử dụng dầu
mỏ . Ngành công nghiệp này có tầm quan trọng đặc biệt trong nền kinh tế quốc dân
và quốc phòng các nước. Các sản phẩm dầu mỏ đã và đang góp phần quan trọng
trong cán cân năng lượng của thế giới , là nguồn nguyên liệu phong phú, trụ cột
cho nhiều ngành công nghiệp khác.
Việt Nam là một trong những quốc gia trên thế giới có tiềm năng về dầu
khí, nước ta đã và đang có những bước tiến quan trọng trong việc khai thác và chế
biến dầu mỏ thành các sản phẩm có giá trị kinh tế cao. Việc sản xuất và chế biến
các sản phẩm thương mại có nguồn gốc từ dầu thô đòi hỏi nhiều quá trình phức tạp
và tiêu tốn nhiều năng lượng. Đây là một trong những vấn đề hàng đầu quyết định
đến giá trị kinh tế của nhà máy.
Trong nhà máy lọc dầu, các phân xưởng phân tách như phân xưởng chưng
cất hay trích ly thì nguồn năng lượng luôn đóng vai trò cần thiết do mối quan hệ
chặt chẽ giữa nhiệt độ và các sản phẩm tách. Cũng như vậy , các phân xưởng
chuyển hoá hoá học như cracking , reforming, đòi hỏi cần cung cấp một lượng
nhiệt lớn để đạt tới ngưỡng nhiệt độ cần thiết mà ở đó các phản ứng hoá học có thể
xảy ra. Để cung cấp một nhiệt lượng cần thiết cho các phân xưởng hoạt động có
hiệu quả thì cần sử dụng các lò cấp nhiệt để đun nóng dòng nguyên liệu lên đến
nhiệt độ cần thiết. Tuy nhiên việc sử dụng các lò cấp nhiệt sẽ gây tốn kém nhiều
chi phí trong khi các sản phẩm đi ra từ các phân xưởng sản xuất đều mang theo
một nhiệt lượng đáng kể , nên cần phải có các thiết bị làm mát chúng trước khi
1
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
đem lưu trữ . Do vậy vấn đề đặt ra là cần sử dụng các thiết bị trao đổi nhiệt đề có
thể tận dụng một cách có hiệu quả các nguồn nhiệt kể trên với các thiết bị trao đổi

nhiệt để có thể tận dụng một cách có hiệu quả các nguồn nhiệt kể trên với mục đích
nâng nhiệt độ dòng nạp liệu lên đến một nhiệt độ thích hợp và làm giảm nhiệt độ
của các sản phẩm trước khi cho vào trong các bồn lưu trữ đồng thời làm giảm
đáng kể các chi phí tiêu tốn từ các lò cấp nhiệt và nâng cao tính kinh tế của nhà
máy. Ngoài việc sử dụng các lưu chất có nguồn gốc từ dầu thô ra thì nước, hơi
nước và không khí cũng được sử dụng để đun nóng hay làm sạch các sản phẩm đến
một nhiệt độ thích hợp cho việc sản xuất hay lưu trữ.
Các thiết bị trao đổi nhiệt luôn được thiết kế sao cho có thể thu được hiệu
quả cao . Nhìn chung , người ta phân biệt ra làm 3 loại thiết bị với các chức năng
khác nhau:
+ Thiết bị trao đổi nhiệt và làm lạnh : Trong trường hợp này không có sản
phẩm nào thay đổi pha. Loại thiết bị này thường được áp dụng trong các trường
hợp thu hồi lượng nhiệt ở các dòng chất lỏng nóng cũng như để làm lạnh các dòng
chất lỏng khác.
+ Thiết bị ngưng tụ : thiết bị này cho phép ngưng tụ và làm lạnh hơi đỉnh
tháp chưng cất bằng 1 sản phẩm lạnh hay 1 chất làm lạnh khác như : nước, không
khí, nước muối
+ Thiết bị đun sôi lại : thiết bị này bảo đảm cho sự bay hơi của các sản
phẩm ở đáy tháp với sự tuần hoàn của chất lỏng nóng hay hơi nước.
Những thông số quan trọng trong các thiết bị trao đổi nhiệt là nhiệt độ của
các lưu chất , bề mặt trao đổi nhiệt, tổn thất áp suất, Những thông số này quyết
định đến việc thu hồi nhiệt lượng sử dụng và hiệu quả của thiết bị này.
Mỗi loại có ứng dụng và tính chất khác nhau.
2
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
Những tính toán thiết kế và quá trình vận hành được trình bày trong đồ án
công nghệ I này là thiết bị trao đổi nhiệt loại Kettle nằm ngang nhằm bốc hơi lại
Cyclohexan ra từ đáy thiết bị chính.
3
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN
Quá trình tính toán được tiến hành theo trình tự sau.
4
Chọn thiết bị (đầu phân phối, thân và đáy thiết bị)
Dự đoán hệ số truyền nhiệt: U
Tính bề mặt truyền nhiệt: A
estime
Tính toán thiết kế (số ống, chiều dài, A
inst
. . )
Tính U
glopbal
và A
total
Tính U
Vapo
và A
Vapo
Tính U
Prechau
và A
Prechau
Tính tổn thất áp suất
Kết quả cuối cùng
P > P
adm

A
total
>A

inst
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
Thiết bị bốc hơi loại Kettel nằm ngang
Bảng số liệu
Các thông số Ngoài ống Trong ống
Cyclohexa
ne
Hơi nước
Lưu lượng (kg/h) 13000
5
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
Vào Ra Vào Ra
Hơi (kg/h) 2085
Lỏng (kg/h) 13000 2085
Nhiệt độ (
o
C) 83.5 83.5 108.5 108.5
Aps suất (bar) 1.14 1.37
Tổn thất áp suất cho phép
(bar)
mini 0.2
Hệ số bám bẩn (h.
0
C.m
2
/kcal) 0.0004 0.0001
Lỏng
Khối lượng riêng (kg/m
3
) 725 952

Độ nhớt (cP) 0.4 0.128 0.262
Nhiệt dung riêng (kcal/kg.
0
C) 0.45
Hệ số dẫn nhiệt (kcal/h.m.
0

C)
Enthalpie
(kcal/kg)
Hơi
Khối lượng riêng (kg/m
3
) 3.2
Độ nhớt (cP) 0.009
Ân nhiệt bay hơi (kcal/kg) 85.5 533.6
Thể tích riêng (m3/kg) 1.275 1051.5
Đặc trưng của chùm ống
Đặc trưng Đơn vị đo Chùm ống Vỏ
Loại BWG 14
Vật liệu Thép
Carbon
Thép
Carbon
Đường kính
ngoài De
mm 19.05
Đường kính
trong Di
mm 14.85

Bề dày thành ống mm 2.1
6
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
e
Hệ số dẫn nhiệt kcal/h.m.
0
C)
45
Chiều dài L max m 5
Bố trí ống Tự chọn
7
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
PHẦN I:
TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ
I%Mục đích thiết bị bốc hơi Kettel loại nằm ngang
Thiết bị Kettle loại nằm ngang được sử dụng nhằm mục đích tận dụng nhiệt để
bốc hơi Cyclohexan .
II%Lựa chọn thiết bị
Yêu cầu của thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống nhiệt

∗
Hệ số truyền nhiệt có giá trị lớn để với cùng lượng nhiệt trao đổi thì diện
tích thiết bị nhỏ.

∗
Trở kháng thủy lực đối với dòng môi chất nóng và lạnh càng nhỏ càng tốt,
khi đó công suất bơm, quạt cho sự chuyển động của môi chất sẽ nhỏ. Nhưng
thường khi tăng tốc độ , hệ số truyền nhiệt tăng và trở kháng tăng , vậy nên cần
chọn điều kiện tối ưu

∗
Bề mặt trao đổi nhiệt : ít bị bám bẩn,dể làm sạch ,dễ sửa.

∗
Ngăn cách các dòng môi chất nóng và lạnh tốt để tránh hiện tượng 2 dòng
môi chất bị hòa trộn vào nhau (trừ loại trao đổi nhiệt hỗn hợp).
Phần lớn các thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống, sử dụng trong công nghệ dầu khí
đều được chấp nhận trong các tiêu chuẩn “ Standards of Tubular exchanger
Manufactuers ” . Nó được lựa chọn trong khuôn khổ các tiêu chuẩn cơ bản và loại
thiết bị xác định nhờ vào ba đặc trưng sau:
+ Kiểu buồng phân phối
+ Kiểu của thân thiết bị.
+ Kiểu buồng đáy ra
8
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
Việc lựa chọn thiết bị phù hợp cần thiết phải quan tâm đến các đặc trưng của
dòng lưu thể (độ nhớt dễ hay khó đóng cặn ), thông số vận hành thiết bị ( nhiệt
độ , áp suất ), tính kinh tế của loại thiết bị rẻ tiền, dễ chế tạo, dễ sử dụng ).
Theo tiêu chuẩn TEMA dựa vào các đặc trưng của lưu thể:
1.1 Lựa chọn kiểu buồng phân phối
Buồng phân phối cho phép phân chia dòng lưu chất trong chùm ống có thể là
1, 2, 4, 6, passe . Số passe này giới hạn bởi:
 Tổn thất áp suất có thể chấp nhận được.
 Vấn đề giãn nỡ rất ít của các lớp ống ở các passe là bắt buộc khi có
sự chênh lệch của dòng vào và dòng ra.
Lưu thể hơi H
2
O đi vào trong ống, ít phải làm sạch thường xuyên chọn loại
đầu phân phối A.
Đặc điểm buồng phân phối và đáy vom kính:

Đáy chủ yếu hình Elipe, có thể là hình bán cầu trong trường hợp là một
passe, hình nón cụt hoặc cấu tạo thu gọn một đầu.
Loại này có những thuận lợi như sau:
 Chỉ cần một joint ở giữa buồng phân phối và lớp ống do đó hạn chế
được nguy cơ bị rò rỉ ra bên ngoài.
 Đáy hình Elipe hoặc hình bán cầu thì chịu áp suất tốt hơn tấm phẳng
mặt khác còn cho phép giảm trọng lượng và giảm chi phí hơn.
Tuy nhiên loại này có những hạn chế sau
 Đường vào bên trong các chùm ống để kiểm tra hay là vệ sinh chỉ có
thể khi tháo các ống ra khỏi buồng phân phối và joint.
Vì vậy loại này được dùng cho các sản phẩm đặc thù không yêu cầu làm vệ
sinh thường xuyên như nước hay các Hydrocacbon nhẹDDT
9
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
1.2Lựa chọn kiểu thân
Ống sử dụng kiểu chữ U được tạo thành bằng cách uốn khúc thành hai đoạn
song song rồi kết hợp lại.Giá thành thấp, ít có nguy cơ rò rỉ, chịu đựng ở áp suất
cao. Có khả năng giãn nở đồng đều cho phép chịu dòng nhiệt lớn.
Tuy nhiên có những hạn chế của loại ống chữ U:
Nó được dành riêng cho loại sản phẩm đặc thù đi trong hoặc đi ngoài
ống.
Tốc độ lớn tại khúc uốn có thể gây nên mài mòn đặc biệt đối với
dòng có hạt rắn.
Vì vậy loại này được thường dùng với áp suất trung bình hoặc cao và nhiệt độ
cao trong trường hợp việc gắn kết là quan trọng. Chẳng hạn như hơi nước trong
ống thiết bị bốc hơi kiểu Kettle.
 Loại bốc hơi kiểu KETTLE.
Loại này ứng với kiểu K : kết hợp tốt với chùm thẳng cũng như chùm ống chữ
U , đảm bảo một thể tích không gian lớn phía trên của chùm ống.
∗

Thuận lợi .
Nó tạo được cân bằng lỏng - hơi ( Sự phân tách nguyên liệu thành pha hơi
giàu cấu tử nhẹ và một pha lỏng giàu có tử nặng hơn).
Cho phép sản xuất ra một lưu lượng hơi lớn mà không cuốn theo lỏng và ngay
cả phân đoạn bốc hơi đòi hỏi đến 30-40% cho phép trích ra pha lỏng ( trong cân
bằng với hơi sinh ra ) với thiết bị điều khiển mực lỏng.
∗
Nhược điểm.
Phức tạp và đắt tiền .
∗
Ứng dụng. Rộng rãi
 Loại chùm ống chữ U:
10
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
Loại này ứng với kiểu chữ U. Điểm nổi bật là được tạo thành bằng cách uốn
khúc thành hai đọan song song rồi được kết hợp lại.
∗
Thuận lợi.
+ Giá thành thấp, chỉ cần môt chùm ống và đầu uốn cong không cần
liên kết.
+ Không có Joint ở đáy và ít nguy cơ rò rỉ.
+ Chịu đựng ở áp suất khá cao.
+ Có khả năng giãn nở đồng đều cho phép chịu dòng nhiệt lớn.
∗
Hạn chế của loại ống này.
+ Nó được dành riêng cho loại sản phẩm đặc thù đi trong hoặc đi
ngoài ống.
+Tốc độ lớn tại khúc uốn có thể gây nên mài mòn đặc biệt đối với
dòng có hạt rắn.
Vì vậy, loại này được thường dùng với áp suất trung bình hoặc cao

và nhiệt độ cao trong trường hợp việc gắn kết là quan trọng. Chẳng hạn như hơi
nước trong ống, thiết bị đun sôi lại kiểu Kettle.
11
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
PHẦN II:
LỰA CHỌN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT BỊ.
I. LỰA CHỌN THIẾT BỊ.
Để lựa chọn loại thiết bị theo tiêu chuẩn TAME, chúng ta dựa vào đặc
trưng của các lưu thể. Lưu thể đi ngoài ống là Cyclohexan dễ đóng cặn trên thành
ống, thân thiết bị chọn loại thường dùng là loại K đặc trưng cho reboileur. Lưu thể
đi trong ống chữ U là nước nên không cần làm sạch thường xuyên, nên chọn đầu
phân phối loại A chi phi rẻ,chịu lực tốt và ít cần tháo lắp.
Vậy thiết bị lựa chọn theo tiêu chuẩn là loại: TAME AKU
II. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT:
Tính hệ số màng của lưu thể đi trong và ngoài ống.
1.Tính cho lưu thể đi trong ống.
Hệ số màng của nước khi bay hơi. Chọn giá trị:
hi = 8000 (kcal/h.m
2
.C)
2.Tính cho lưu thể đi ngoài ống.
Hệ số màng của Cyclohexan phụ thuộc vào nhiệt độ & độ nhớt
Dùng hàm Solver có he tối ưu =2300 (kcal/h.m
2
.C) phù hợp với tài liệu Eschange.
Ta có:
Hệ số màng quy chuẩn về bề mặt ngoài của ống:
hie =
=
e

ii
D
Dh *
3897.638 (kcal/h.m
2
.C)
⇒
1/hie = 0.000257
12
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
1/he = 0.004762
Hệ số dẫn nhiệt
Cmhkcal
0
/45=
λ
Nhiệt trở của thành ống
Rp =
λ
e
= 0.0000466667
Hế sốbám bẩn
Rse = 0.0004
Rsi = 0.0001
Hệ số cặn trong ống bề mặt theo tỉ lệ bên ngoài
Rsie =
=
i
e
D

DRsi*
0.000128
Hệ số truyền nhiệt được xác định theo công thức
⇒
U = 854.638 (kcal/h.m
2
.C)
Do đẳng nhiệt
Nhiệt do Cyclohexan Q
1
= M
1
*r
1
= 1111500 Kcal/h
Nhiệt do hoá hơi của nước Q
2
= M
2
*r
2
= 1112556 Kcal/h
Lượng nhiệt trao đổi trong quá trình

=
+
=
2
21
QQ

Q
1112028 Kcal/h
⇔
1289952.48 W
Ta có:
==
ΔtU*
Q
A
est
52.0467 (m
2
)
13
RsieRse
λ
e
he
1
hie
1
U
1
++++=
C
t
C
t
C
t

C
T
C
T
m
0
0
1
0
2
0
2
0
1
25
5.83
5.83
5.108
5.108
=∆⇒
=
=
↑
=
=
↓
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
Khi đó
==
est

A
Q
q
21365.966 (kcal/m
2
)
Dùng hàm Solver chọn chiều dài ống phần thẳng L = 4.3m
Diện tích của một ống thẳng
==
π*L*dea
0.2572(m
2
)
Số ống là
==
a
A
N
est
203 (ống)
⇒
Nc =204 ống
Theo bảng tra :”Perry’s Chemical Engineers ‘ Handbook ‘
+ Chọn xếp ống hình vuông
+ P = 1 inch, 2 passe

⇒
Số ống chuẩn cần chọn là 204 ống .
Nếu tính A
cong

= 5%A
est
thì diện tích cần thiết :

==
LNc*π*de**1.05A
inst
55.095 (m
2
)
 Tính toán các hệ số màng sôi
Theo công thức của Mostinski

[ ]
12
r
1.2
r
0.17
r
0.70.69
Cnb
P*10P*4P*1.8*q*P*0.00658h
++=
Công thức tính đơn giản

C
F*F*P*
A
Q

*10*3.5492h
P
0.69
c
0.7
5
nb






=
−
Với Pc là áp suất tới hạn của Cyclohexan
Vậy
( )
=





















=
−
1*
1.41
14.1
*8.1*10*1.41*
095.55
48.1289952
*10*3.5492h
17.0
0.69
5
0.7
5
1
= 1455.115 W/m
2
.
0
K
14

Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
Và
ncCb1nbb
hF*F*hh
+=
Với sự tuần hoàn tự nhiên ,hệ số truyền nhiệt của Hydrocacbon h
nc
= 250 W/m
2
.
0
K
Nên h
e
=h
1
*1.5 + 250 = 2432.6727 W/m
2
.
0
K
 Kiểm tra tính toán lại toàn bộ các hệ số
Qua bảng tính Excel ta có U
*
= 956.98137 W/m
2
.
0
K
Nên A

Cần
= 53.9176 (m
2
) < A
inst
=55.095 (m
2
)
→
2.13% thoả điều kiện <5%
 Sự kiểm tra về nhiệt lượng dòng
Theo công thức Mostinski

9.035.0
0.9
r
0.35
rcmax1
)
1.41
14.1
1(*)
1.41
14.1
(*4110*367
)P(1*P*P*367q
−=
−=
= 419358.2955 W/m
2

Theo công thức Forste_Zuber

( )
[ ]
[ ]
25.0
23
25.0
2
max1
2.3*)2.3725(*81.9*0178.0*10*39.357*18.0
*****18.0
−=
−=
VVL
gq
ρρρσλ
= 385581.6546 W/m
2
(Gần bằng)

==
Aest
b
b
A
LD **
π
ψ
0.11933

==Φ
bb
ψ
*2.2
0.2625

=Φ=
bb
qq *
max1max
110095.7341 W/m
2
Vậy q
binst
<< q
bmax
15
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
III.TÍNH THIẾT BỊ
D
b
=0.46 m = 460 mm
Chọn khoảng cách từ chùm ống chữ U đến thành thiết bị = 0.05 m = 50 mm
Chọn chiều cao của vách ngăn = 0.2 m = 200 mm
Vậy B = 0.71m = 710 mm
Giả sử B =2/3 D
c
,sử dụng công thức tính diện tích hình quạt kết hợp với hàm
Solver ở bảng tính Excel ta co Dc = 1.25 m thoả điều kiện V

h
< 0.8*V
c
(Vận tốc tới
hạn)
(Hoặc có thể sử dụng bảng thực nghiệm trang 1387 tập V rafinat có kèm ở
phụ lục theo công thức S = K*R
2
dựa vào tỉ lệ h/D
c
)
Ta có
tubV
h
N*2*ρS*
M
V
=
= 0.575 (m/s)
&
V
VL
C
ρ
ρρ
*0.0479V
−
=
= 0.719 m/s
16

Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
PHẦN III:
TÍNH TỔN THẤT ÁP SUẤT CỦA THIẾT BỊ
Thiết bị gồm :
 Đường ống dẫn lỏng Cyclohexan vào.
 Một cửa hơi H
2
O vào,một cửa H
2
O ngưng ra.
 Một cửa lỏng Cyclohexan vào,2 cửa hơi Cyclohexan đi ra.
Vậy tổn thất áp suất ở thiết bị do
+Lưu chất trong chùm ống chữ U
+Lưu chất tại các đường ống dẫn,và tại các cửa ra vào
I.Tổn thất áp suất do masat trong đường ống vào của lưu thể Cyclohexan
Chọn vận tốc của chất lỏng là V = 0.5 m/s
Lưu lượng lỏng vào:

==
Lt
VG
ρ
*
362.5 kg/s.m
2

Diện tích ống :

===
t

i
t
G
M
D
S
4
*
2
π
0.009961686 m
2
Đường kính trong của ống dẫn là

==
π
/4*
ti
SD
0.113 m
Chọn bề dày e = 0.006 m = 0.24 inch
Đường kính trong D
I
= 0.113 m = 4.45 inch
17
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
Đường kính ngoài D
e
= 0.125 m = 4.92 inch
Chuẩn số Reynol

==
L
ti
GD
µ
*
Re
102406.25 Chảy xoáy
Vì vậy ta áp dụng công thức sau để tính hệ số masat :
fe = 0.0035 + 0.264* Re
-0.42
f
e
= 0.005f5762
Chọn chiều dài đường ống vào L = 18 m
Tổn thất áp suất được tính theo công thức:

==∆
Li
t
e
D
LGf
P
ρ
*.2
***4
2
321.9878844 Pa = 0.00322 bar

Tổn thất do ống nối là
barPn 5.0=∆
Nên tổn thất áp suất ở trong đường ống vào là:

=∆+∆=∆
ne
PPP
0.50322 bar
II. Tổn thất masat trong chùm ống
Trong ống tồn tại hai pha lỏng và hơi do hơi nước đi vào chùm ống toả nhiệt
ngưng tụ đi ra.Giả thiết lượng hơi nước đi vào được ngưng hoàn toàn thành lỏng đi
ra.
Giả sử để tính toán:
Phần thể tích của lỏng
8.0
=
λ
Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp lỏng _hơi của H
2
O

=−+= )1(**
LGLLns
λρλρρ
761.765 kg/m
3
Diện tích các ống
18
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ

==
4
**
2
i
t
DNc
S
π
0.0353 m
2
Xem như vận tốc hai pha là như nhau

===
tnsns
t
S
M
G
V
*
ρρ
0.02153 m/s
Ta có chuẩn số Reynol

==
L
ti
GD
µ

*
Re
1035.476
Chế độ chảy màng.
Vậy tổn thất áp suất do masat trong chùm ống thẳng :

==∆
gD
NLGf
P
nsi
t
t
**.144.2
****4
2
ρ
1.2018 Pa = 0.000012 bar
Bỏ qua masat tại miệng chùm ống
Tổn thất masat do phần cong của chùm ống

==∆
ns
t
cong
Gn
P
ρ
*10*741.2
**2

6
2
2.1*10
-11
bar
Với n = 2 :số pass
Vậy tổng tổn thất của chùm ống chữ U

congt
PPP
∆+∆=∆
= 1.2018*10
-5
bar
Nhận xét <<0.2 bar của giả thiết.
III.Dòng lỏng ở ngoài chùm ống
Bỏ qua trở lực do các đĩa đỡ
19
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
Diện tích Cyclohexan chiếm trong thiết bị ở dạng lỏng
= 0.569816281 m
2
Chọn 3 đĩa đỡ chùm ống .
Khoảng cách giữa 2 đĩa là B = L/2 = 2.15 m
Khoảng hở giữa những lỗ trống trong chùm ống
lm = (P- de)*(Db-de)/p
= 0.1102375m
Vậy A
CT
= lm*B = 0.237010625 m

2
Do sự đẳng nhiệt .Nhiệt độ lưu thể vào = nhiệt độ lưu thể ra,nên chọn nhiệt độ
thành là nhiệt độ trung bình của hai lưu thể nóng và lạnh Tp = 96
0
C
IV.Tổn thất áp suất ở cửa vào
Điều kiện được xác định theo đường kính thiết bị là:
Tại cửa vào
=
υ
2.86476815 m/s
Chọn
sm /3.0=
υ
thoả < 0.5 m/s tại cửa ống vào
Tổn thất tại cửa vào của thiết bị
20
SSSS
tubehåitbloíng
−−=
ρ
υυρ
5950
5950*
2
=→<
2
**5.1
2
υ

ρ
=∆Pe
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
= 48.94 Pa = 0.00049 bar
Diện tích cửa vào:
= 0.0166 m
2
Vậy đường kính cửa vào D
v
= 0.145 m
V.Tổn thất áp suất ở cửa ra
Thiết bị gồm 2 cửa ra của hơi cyclohexan & 1 cửa ra của nước ngưng
Chọn đường kính cửa ra bằng đường kính cửa vào
Dr = Dv = 0.145 m
nên S
v
= S
e
Vậy vận tốc tại cửa ra của

ii
S
M
**3600
ρ
υ
=
 Của H
2
O ngưng = 0.036642494 m/s

 Của hơi Cyclohexan = 33.984375 m/s
Công thức tính trở lực tại mỗi cửa ra:
 Do H
2
O ngưng = 3.196E-06 bar
 Do hơi Cyclohexan = 0.0092395 bar
21
==
3600**
ρυ
M
Se
2
**5.0
2
υ
ρ
=∆
s
P
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
VI.Tổng trở lực
= 0.522203471 bar
Nhận xét:Tổn thất áp suất nhỏ
KẾT LUẬN
Được sự hướng dẫn của giáo viên cùng với sự nỗ lực của nhóm , chúng em
đã hoàn thành đề tài “ Tính toán thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt loại Kettle nằm
ngang”.
Qua quá trình tiến hành , chúng em đã nắm được phương pháp tính toán
dựa trên các số liệu được cho ban đầu là :

 Lưu lượng và đặc trưng lưu thể đi trong và ngoài ống.
 Nhiệt độ đầu và cuối của lưu thể.
 Tổn thất áp suất cho phép.
 Hệ số bám bẩn.
Và các bước tính toán như sau :
 Lựa chọn thiết bị
 Tính bề mặt truyền nhiệt
 Tính thiết bị
 Tính tổn thất áp suất
Cùng với các bước sử dụng vòng lặp và Solver trong Excell tính được :
 Loại thiết bị theo tiêu chuẩn TEMA kiểu AKU
22
=∆=
∑
∆
i
P
P
Nguy n Qu c D ng CNKTD1–ễ ố ũ
 Số ống , số passe , đường kính ống , chiều dài ống, bước ống
Qua thời gian thực hiện đồ án chúng em đã có thêm một số kiến thức để hiểu
hơn về thiết bị trao đổi nhiệt. Đồng thời qua tìm hiểu , nghiên cứu chúng em nhận
thấy rằng : Cùng sự phát triển khoa học kỹ thuật và sự ứng dụng tin học vào trong
công nghiệp dầu khí đã giúp cho quá trình tính toán thiết kế các thiết bị trao đổi
nhiệt đơn giản hơn. Nhưng các phần mềm này chỉ có tính chất kiểm tra và xây
dựng bước đầu trong tính toán thiết kế còn để tính toán chính xác ta vẫn phải tính
toán bằng tay , sử dụng phương pháp lặp.
Do còn những hạn chế về mặt tài liệu và kiến thức, quá trình tính toán còn
gặp nhiều sai sot ,chúng em rất mong được sự chỉ dẫn của quý thầy cô.
PHỤ LỤC

1.Échanges Thermiques A.Grange Technip
2.Raffinage et génie chimique _tome I,II_Pierre Wuithier _1972
3.Perry Pro Hand Book
23