Thiết kế hệ thống cô đặc xuôi chiều ba nồi loại ống tuần hoàn trung tâm , cô đặc dung dịch KOH làm việc liên tục năng suất 45000 kg trên giờ

ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
1. Họ và tên nhóm sinh viên: NHÓM 2- Lớp DH10H1
Phan Đình An
Đặng Phạm Việt Anh
Lê Nguyễn Tuấn Anh
Nghành: Công nghệ kĩ thuật hóa học chuyên nghành Hóa Dầu.
2. Nhiệm vụ thiết kế:
Thiết kế hệ thống cô đặc xuôi chiều ba nồi loại ống tuần hoàn trung tâm , cô đặc dung
dịch KOH làm việc liên tục.
3. Các dữ liệu ban đầu.
- Dung dịch cô đặc: KOH
- Năng suất dung dịch đầu: 45000kg/h.
- Nồng độ đầu: 6%
- Nồng độ cuối: 41%
- Áp suất hơi nồi 1: 11,01 at
- Áp suất còn lại trong thiết bị ngưng tụ: 0,15 at.
- Loại ống tuần hoàn trung tâm.
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán.
3.1. Lời nói đầu.
3.2. Tổng quan sơ đồ hệ thống công nghệ .
3.3. Tình toán thông số làm việc của hệ thống.
3.4. Tính toán thiết bị chính và chi tiết hình vẽ.
3.5. Tính toán và lựa chọn thiết bị phụ: Baromet và bơm chân không.
3.6. Kết luận.
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 3
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
3.7. Phụ lục.
3.8. Tài liệu tham khảo.
4. Bản vẽ hoàn chỉnh.
4.1. Sơ đồ công nghệ của quá trình cô đặc.

4.2. Thiết bị chính ( Tháp cô đặc KOH).
5. Ngày giao đồ án: 21/01/2013
Ngày nộp đồ án: 2/5/2013
Ngày báo cáo: 5/2013
6. Giảng viên hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Văn Thông.
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 4
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
Nhóm sinh viên thực hiện
Phan Đình An
Đặng Phạm Việt Anh
Lê Nguyễn Tuấn Anh
Xác nhận của người hướng dẫn.
Sinh viên đã hoàn thành đầy đủ
nhiệm vụ được giao.
Xác nhận của trưởng khoa
cho phép bảo vệ.
Thành phần hội đồng bảo vệ. Điểm:
1 - Bằng số:
2 - Bằng chữ:
3
4
5
Vũng Tàu, ngày tháng năm 2013
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 5
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
MỤC LỤC
1. Cân bằng vật liệu: 15
1.1. L ng h i th b c h i ra kh i h th ng:ượ ơ ứ ố ơ ỏ ệ ố 15
1.2. S phân b h i th trong các n iự ố ơ ứ ồ : 16
1.3. N ng dung d ch t ng n i:ồ độ ị ở ừ ồ 16

2. Phân bố áp suất làm việc trong các nồi: 17
3. Tổn thất nhiệt độ ở mỗi nồi 19
3.1. T n th t nhi t o n ng ( '):ổ ấ ệ độđ ồ độ Δ 19
3.2. T n th t nhi t do áp su t th y t nh ( ’’):ổ ấ ệ độ ấ ủ ĩ ∆ 21
3.3. T n th t do tr l c c a ng ng,( ”’):ổ ấ ở ự ủ đườ ố Δ 24
3.4. T n th t cho toàn b h th ng:ổ ấ ộ ệ ố 24
3.5 Hi u s h u ích trong toàn h th ng và trong t ng n i:ệ ố ữ ệ ố ừ ồ 25
4. Tính nhiệt lượng, nhiệt dung riêng, ẩn nhiệt ngưng tụ: 25
5. Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng và tính lượng hơi đốt cần thiết: 28
6.1. nh t:Độ ớ 31
6.2. H s d n nhi t c a dung d ch:ệ ố ẫ ệ ủ ị 33
6.3. H s c p nhi t:ệ ố ấ ệ 34
TÀI LIỆU THÁM KHẢO 75
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đồ án Qúa Trình và Thiết Bị, nhóm chúng em xin gửi lời chân thành
cảm ơn đến:
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 6
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
Các thầy cô trong khoa Hóa học và Công nghệ thực phẩm đã giúp đỡ chúng em trong
quá trình nghiên cứu và tìm hiểu về đồ án của nhóm mình.
Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn đặc biệt tới PGS.TS Nguyễn Văn Thông, đã trực
tiếp hướng dẫn nhóm chúng em hoàn thành tốt đồ án này.
Vũng Tàu, tháng 4 năm 2013.

Nhóm sinh viên
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành công nghiệp hóa chất hiện nay đang có sự phát triện mạnh mẽ và
ngày càng trở nên quan trọng. Nó ảnh hưởng đến các ngành công nghiệp khác.
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 7
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông

Kali hydroxit (KOH) nguyên liệu quan trọng để sản xuất nhiều hóa chất
chứa kali và được sử dụng để tổng hợp chất tẩy rửa dạng lỏng, mềm. Trong sản xuất
KOH người ta thường sử dụng quá trình cô đặc để thu được dụng dịch có nồng độ theo
yêu cầu sử dụng.
Có nhiều thiết bị được dùng để cô đặc như: thiết bị cô đặc ống tuần hoàn
trung tâm, tuần hoàn cưỡng bức, phòng đốt ngoài, Trong đó được dùng chủ yếu là thiết
bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm. Cô đặc ống tuần hoàn trung tâm có cấu tạo đơn giản,
dể sửa chữa và làm sạch.
Trong đồ án này chúng tôi “thiết kế hệ thống cô đặc ba nồi xuôi chiều dung
dịch KOH bằng thiết bị cô đặc loại ống tuần hoàn trung tâm”
Phần I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN, LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ.
1. Giới Thiệu Tổng Quan
1.1. Sơ lược về Kali hydroxit:
Hiện nay ngành công nghiệp hóa chất ngày càng đòng vai trò quang trọng. Nhiều
hóa chất đã được sử dụng cho nhiều ngành công nghiệp. Kali hydroxit (có công thức
là KOH) là hóa chất thông dụng có nhiều ứng dụng trong công nghiệp. Ngày nay nó
đang được sản xuất với sảng lượng lớn.
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 8
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
 Tính chất vật lý của KOH:
-KOH là tinh thể màu trắng, ưa ẩm, ăn da mạnh.
-Nhiệt độ nóng chảy 304
o
C, nhiệt độ sôi 1327
o
C [1]
-Độ hòa tan ở 25
o
C là 121g/100ml, hòa tan trong nước tỏa nhiều nhiệt.
-Có khả năng hút ẩm và CO

2
trong không khí.
Các ứng dụng của KOH:
-Sản xuất diesel sinh học.
-Sản xuất xà phòng mềm.
-Làm pin điện phân (dung dịch điện phân trong pin kiềm).
-Hóa chất trong sản xuất kem cạo râu và thuộc da.
-Dùng loại bỏ các axit hữu cơ và các hợp chất lưu huỳnh.
Các phương pháp điều chế:
-Điện phân có màng ngăn dung dịch KCl, đây là phương pháp phổ biến trong công
nghiệp.
+Cấu tạo bể điên phân: katot làm bằng thép có khoan lỗ, anot làm bằng grafit.
Màng ngăn làm bằng amian được đính chặc vào katot.
+Các phản ứng:
Trên katot: H
2
O + e [H] + OH
-
2[H] H
2
Trên anot: 2Cl
-
- 2e Cl
2
Trong dung dịch muối các ion K
+
không có khả năng phóng điện. Vì vậy các
ion OH
-
sẽ tác dụng với K

+
tạo thành KOH.
Phương trình tổng quát:
2H
2
O + 2KCl Cl
2
+ H
2
+ 2KOH
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 9
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
-Điều chế từ Kali:
Phản ứng của Kali với nước diển ra mảnh liệt và tạo ra lượng nhiệt lớn, lượng
nhiệt sinh ra có thể đốt cháy lượng Hydro sinh ra.
Phản ứng: 2K + 2H
2
O 2KOH + H
2
+ Q
-Điều chế từ K
2
CO
3
:
+Trong quá khứ KOH được điều chế bằng cách đung sôi K
2
CO
3
trong Canxi

hydroxit, ta lọc bỏ kết tủa CaCO
3,
ta thu được dung dịch KOH. Đây là phương
pháp quan trọng nhất cho tới cuối thế kỉ XIX.
+ phản ứng: K
2
CO
3
+ Ca(OH)
2
2KOH + CaCO
3

1.2. Lý thuyết về cô đặc
1.2.1. Một số khái niệm
Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tan
không bay hơi, ở nhiệt độ sôi, với mục đích:
- 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).
Cô đặc được tiến hành ở các áp suất khác nhau (áp suất chân không, áp suất
thường hay áp suất dư).
- Cô đặc chân không dùng cho các dung dịch có nhiệt độ sôi cao và dung
dịch dể bị phân hủy vì nhiệt. Cô đặc chân không có thể tận dụng nhiệt thừa của các quá
trình sản xuất khác hoặc hơi thứ cho quá trình cô đặc.
- Cô đặc ở áp suất cao hơn áp suất khí quyển thường dùng cho dung dịch
không bị phân hủy ở nhiệt độ cao. Hơi thứ được sử dụng cho cô đặc và các quá trình
đung nóng khác.
- Cô đặc ở áp suất khí quyển hơi thứ thải ra không khí.
Hơi thứ là hơi thoát ra trong quá trình cô đặc. Hơi thứ sử dụng ngoài dây

chuyền cô đặc gọi là hơi phụ.
Quá trình cô đặc có thể tiến hành ở hệ thống cô đặc một nồi hay hệ thống cô đặc
nhiều nồi:
- Cô đặc một nồi năng suất thấp và không dùng hơi thứ lầm chất tải nhiệt
đặc một nồi có thể là cô đặc gián doạn hay là liên tục.
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 10
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
- Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt do đó có ý
nghĩa cao về mặt sử dụng nhiệt. Nguyên tắc hoạt động: Nồi thứ nhất, dung dịch được
đung nóng bằng hơi đốt, hơi thứ của nồi thứ nhất được đưa vào nồi thứ ha. Hơi thứ nồi
hai đưa vào nồi thứ ba…. Và hơi thứ của nồi cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ. Dung
dịch đi từ nồi này qua nồi kia, qua môi nồi dung môi được bốc hơi một phần, nồng độ
dung dịch tăng dần. Điều kiện làm việc là áp suất các nồi giảm dần. Thông thừng nồi đầu
làm việc ở áp suất dư, nồi cuối làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển. Hệ thống
cô dặc nhiều nồi có thể làm việc xuôi chiều, ngược chiều hoặc song song.
1.2.3. Cấu tạo thiết bị cô đặc.
Gồm hai phần chính:
- Bộ phận đung sôi dung dịch (phòng đốt) –bề mặt truyền nhiệt.
- Bộ phận bốc hơi (phòng bốc hơi) tách hơi ra khỏi dung dịch.
Phân loại thiết bị cô đặc:
- Theo sự bố trí bề mặt truyền nhiệt: loại nằm ngan, thẳng đứng, loại
nghiêng.
- Theo chất tải nhiệt: loại đung nóng bằng điện, bằng khói lò, bằng hơi
nước.
- Theo tính tuần hoàn của dung dịch: tuần hoàn tự nhiên và tuần hoàn
cưỡng bức.
Một số thiết bị cô đặc:
- Thiết bị cô dặc tuần hoàn ở tâm:
+ Cấu tạo: phòng đốt, ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn.
+ Cấu tạo đơn giản, dể sửa chửa và làm sạch. Vận tốc tuần hoàn nhỏ

(không quá 1.5m/s) vì ống chuyền nhiệt cũng bị đốt nóng.
- Thiết bị phòng đốt treo:
+ Cấu tạo: võ thiết bị, phòng đốt, ống truền nhiệt, ống dẫn hơi đốt, tai đở.
+ Vận tốc tuần hoàn tốt hơn, có thể lấy phòng đốt ra khi cần sửa chửa.
cấu tạo thiết bị phức tạp, kích thước lớn.
- Thiết bị cô đặc phòng đốt ngoài:
+ Thiết bị phòng đốt kiểu dứng:
 Cấu tạo: phòng đốt, phòng bốc hơi, ống tuần hoàn, bộ phận tách bọt,
ống dẩn hổn hợp lỏng-hơi.
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 11
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
 Ống tuyền nhiệt dài nên có tốc độ tuần hoàn lớn, cường độ bốc hơi cao
+ Thiết bị phòng đốt ngoài kiểu nằm ngang:
 Cấu tạo: phòng đốt, phòng bốc hơi.
 Dể dàng tháo phòng đốt ra để sửa chửa và làm sạch. Tốc độ tuần hoàn
lớn hơn loại tuần hoàn ở giữa phòng đốt treo.
- Thiết bị cô đặc tuần hoàn cưỡng bức:
+ Cấu tạo: phòng đốt, phòng bốc hơi, ống tuần hoàn, bơm tuần hoàn.
+ Hệ số cấp nhiệt lớn (lớn hơn tuần hoàn tự nhiên từ 3-4 lần), cô đặc được
dung dịch có độ nhớt lớn, tránh được sự bám cặn trên bề mặt truyền nhiệt.
Nhưng tốn năng lượng cho bơm hoạt động.
- Thiết bị cô đặc loại màng:
+ Cấu tạo: phòng đốt, phòng bốc hơi, bộ phận tách bọt, ống dẫn.
+ Hệ số truyền nhiệt lớn, tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tỉnh nhỏ. Nhưng
khó làm sạch, khó điều chỉnh khi mực chất lỏng và áp suất hơi đốt thay đổi.
không thích hợp cho dung dịch nhớt và kết tinh.
- Thiết bị cô đặc có vành dẩn chất lỏng:
+ Cấu tạo: phòng đốt, phòng sôi, vòng đồng tâm, ống tuần hoàn, phòng bốc
hơi, dáy hình phểu.
+ Tốc độ tuần hoàn lớn (3m/s), ít bị bám cặn, thích hợp với các dung dịch

đậm đặc, kết tinh vá độ nhớt lớn.
- Thiết bị cô đặc dạng Roto:
+ Cấu tạo: thân thiết bị, bao hơi, rôto, cánh.
+ Cường độ truyền nhiệt lớn, dung dịch bị hơi thứ kéo theo nhỏ. Nhưng cấu
tạo và gia công phức tạp, chi phí cao. Dùng cho các dung dịch dạng keo,
đặc sệt.
2. Lựa chọn công nghệ- thuyết minh:
2.1. Lựa chọn công nghệ:
Ta lựa chọn hệ thống cô đặc 3 nồi, xuôi chiều, phòng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài.
 Ưu điểm: dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất
giữa các nồi. Nhiệt đọ sôi của nồi trước cao hơn nồi sau, do đó dung dịch đi vào mỗi
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 12
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
nồi (trừ nồi 1) đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch sẽ được bay
hơi thêm một lượng nước. Hơi thứ nồi trước làm hơi đốt nồi sau.
Nhược điểm: nhiệt độ của dung dịch ở các nồi sau thấp dầ, nhưng nồng độ dung
dịch tăng dần làm độ nhớt dung dịch tăng, kết quả là hệ số truyền nhiệt giãm dần từ nồi
đầu đến nồi cuối.
2.2. Thuyết minh:
 Chú thích:
1- Thùng chứa nguyên liệu
2,8- Bơm ly tâm
3- Thùng cao vị
4- Thiết bị gia nhiệt
5,6,7- Nồi cô đặc 1,2,3
9- Thùng chứa sản phẩm
10- Hệ thống ngưng tụ
11- Baromet
12- Thiết bị thu hồi bọt
13- Bơm chân không

Hệ thống cô đặc 3 nồi, làm việc xuôi chiều liên tục:
Dung dịch KOH 6% khối lượng từ thùng chứa (1) được bơm (2) bơm lên thùng cao vị
(3), đi vào tiết bị gia nhiệt (4). Ở thiết bị gia nhiệt (4) dung dịch được đung nóng đến nhiệt
độ sôi, sau đó đi vào nồi cô đặc 1,2 và 3. Tai đây dung dịch được đung sôi nhờ bằng thiết
bị ống tuần hoàn ở tâm, có phòng đốt, trong đó có các ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn
tương đối lớn, dung dịch ở trong ống còn hơi đốt ở ngoài ống. Khi làm việc dung dịch
trong ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp hơi lỏng có khối lượng riêng giảm đi và bị
đảy từ dưới lên trên miệng ống, còn trong ống tuần hoàn lượng hơi tạo ra ít hơn do đó
khối lượng riêng hỗn hợp hơi-lỏng lớn hơn trong ống truyền nhiệt,sẽ bị đẩy xuống. tại nồi
1 hơi đốt ngưng tụ, lượng nhiệt hơi đốt cung cấp làm bay hơi một lượng hoi thứ. Hơi thứ
từ nồi 1làm hơi đốt cho nồi 2, và hơi thứ nồi 2 làm hơi đốt nồi 3. Hơi nước ngưng tụ của
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 13
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
nồi 1,2,3 được xử lý nhờ hệ thống ngưng tụ (10), dung dich từ nồi cô đặc 3 được lấy ra
thùng chứa sản phẩm (9) nhờ bơm ly tâm (8). Hơi thứ của nồi 3 được ngưng tụ nhờ
baromet (11), được hút chân không nhờ bơm chân không (13). Lượng khí không ngưng đi
vào thiết bị tách bọt (12) ngưng tụ 1 phần, phần còn lại khí không ngưng được thải ra
ngoài.
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 14
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
Phần 2:TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH
1. Cân bằng vật liệu:
Các số liệu ban ban đầu:
Dung dịch cô đặc: KOH.
Năng suất dung dịch đầu: 45000 kg/h.
Nồng độ đầu: 6%
Nồng độ cuối: 41%
Áp suất hơi nồi 1: 11.01at
Áp suất còn lại trong thiết bị ngưng tụ: 0.15at
1.1. Lượng hơi thứ bốc hơi ra khỏi hệ thống:

Gọi: G
đ
, G
c
là lượng dung dịch lúc đầu và cuối, kg/h
x
đ,
x
c
là nồng độ đầu và cuối, % khối lượng.
W là lượng hơi thứ bốc hơi, kg/h.
Phương trình cân bằng vật liệu cho toàn hệ thống:
G
đ
= G
c
+ W (1)
Phương trình cân bằng vật liệu cho cấu tử phân bố:
G
đ.
x
đ
= G
c
x
c
+ W x
w
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 15
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông

Ở đây ta coi quá trình cô đặc coi khối lượng chất tan không bị mất theo lượng hơi
bốc ra nên ta có:
G
đ
x
đ
= G
c
x
c
(2)
Từ (1) và (2) ta có :
W = G
đ
(1 – x
đ
/x
c
) (3)
Theo số liệu đề tài ta có lượng hơi thứ bốc ra toàn hệ thống là :
W = 45000(1 – 6/41) = 38415 (kg/h)
1.2. Sự phân bố hơi thứ trong các nồi :
Gọi W
1,
W
2,
W
3
là lượng hơi thứ của nồi 1, nồi 2, nồi 3 kg/h.
Chọn sự phân bố hơi thứ theo tỷ lệ : W

1
:W
2
:W
3
= 1:1.1:1.2
Từ cách chọn tỷ lệ này ta tính được lượng hơi thứ bốc ra từng nồi:
W=W
1
+W
2
+W
3
Nồi 1: W
1
=11606 (kg/h)
Nồi 2: W
2
=12766 (kg/h)
Nồi 3: W
3
=14043 (kg/h)
1.3. Nồng độ dung dịch ở từng nồi:
Theo đầu bài dung dịch có nồng độ đầu x
đ
=6% và nồng độ cuối, tức khi ra khỏi nồi
3 là x
c
= 41%.
Gọi: x

1,
x
2
, x
3,
là nồng độ tương ứng trong nồi 1, nồi 2, nồi 3.
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 16
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
Vậy:
- Nồng độ của nồi 1:
x
1
= G
đ
x
đ
/(G
đ
– W
1
) [3-57] (4)
= 45000. 6/(45000 - 11606)
= 8.1(%khối lượng)
- Nồng độ của nồi 2:
x
2
= G
đ
x
đ

/(G
đ
– W
1
- W
2
) (5)
= 45000 . 6 / (45000 – 11606 – 12766)
= 13.1 (% khối lượng)
- Nồng độ của nồi 3:
x
3
= G
đ
x
đ
/( G
đ
– W
1
– W
2
– W
3
) (6)
= 45000 . 6 /(45000 – 11606 - 12766 – 14043)
= 41(%khối lượng)
2. Phân bố áp suất làm việc trong các nồi :
Gọi:P
1,

P
2,
P
3
, P
nt
, là áp suất hơi đốt trong các nồi I, II, III và thiết bị ngưng tụ.
Giả dụ sự giảm áp suất xảy ra giữa các nồi là không bằng nhau và giảm theo tỷ lệ
sau: P
1
:P
2
:P
3
=6.25:2.5:1
Vậy áp suất làm việc ở từng nồi là:
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 17
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
Ta có:
∆
P = P
hd1
-P
nt
= 11.01 - 0,015 = 10.995at

∆
P =
∆
P

1
+
∆
P
2
+
∆
P
3
= 10.995at
⇒
∆
P
1
=7.048at
⇒
∆
P
2
=2.819at
⇒
∆
P
3
=1.128at
P
hd1
=11.01
P
hd2

= P
hd1
-
∆
P
1
=11.01-7.048=3.962
P
hd3
= P
hd2
-
∆
P
2
=3.962-2.819=1.143
P
nt
=0.15
⇒
t
nt
=53,6
o
C
Gọi t
hđ1,
t
hđ2,
t

hđ3,
t
nt
là nhiệt độ của hơi đốt đi vào nồi 1, nồi 2, nồi 3 và thiết
bị ngưng tụ.
t
ht1,
t
ht2,
t
ht3,
là nhiệt độ của hơi thứ ra khỏi nồi 1, nồi 2, nồi 3.
Coi sự tổn thất nhiệt độ do mất mát khi vận chuyển hơi từ thiết bị này sang thiết bị
khác là 1
0
C
Do đó t
ht1
= t
hđ2
+ 1 (7)
t
ht2
= t
hđ3
+ 1 (8)
t
ht3
= t
nt

+ 1 (9)
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 18
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
Từ áp suất của P
hd2,
P
hd2
, P
hd3
đã biết, ta tra bảng [2-314] ta được nhiệt độ hơi
đốt của nồi 1, nồi 2, nồi 3, từ đó biết được nhiệt độ hơi thứ của các nồi 1, 2, 3 qua công
thức (8) (9). Biết nhiệt độ của hơi thứ ta biết được áp suất của hơi thứ bằng cách tra bảng
[2-312]
Bảng 1.1. Nhiệt độ, áp suất hơi đốt và hơi thứ của nồi 1, nồi 2, nồi 3 và Baromet
Nồi 1 Nồi 2 Nồi 3 TB barômet
P
1
(at) t
0
C P
2
(at) t
0
C P
3
(at) t
0
C P
nt
(at) t

0
C
Hơi đốt 11.01 164.2 3.962 130.7 1.143 102.4 0.15 53,6
Hơi thứ 2.9 131.7 1.17 103.4 0.158 54,6
3. Tổn thất nhiệt độ ở mỗi nồi
3.1. Tổn thất nhiệt độ đo nồng độ (Δ'):
Δ' = t
0
sdd
– t
0
sdm
Ta sử dụng công thức Tisencô:
Δ’ = Δ
0
’.f [3-59]
Trong đó Δ’
0
– tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt
độ sôi của dung môi ở áp suất thường.
f = 16,2. T
2
/r [3-59]
Trong đó T- nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho,
0
K;
r- là ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất
làm việc,J.kg.
Dựa vào bảng [4-33] ta biết được tổn thất nhiệt độ Δ’
0

theo nồng độ a (%
khối lượng)
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 19
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
Bảng 1.2. Nồng độ dung dịch và nhiệt độ sôi của nồi 1, nồi 2 và nồi 3
Nồng độ của dung
dịch(%kl)
T
sKOH
Δ’
0
(
0
C)
Nồi 1 8.1 101.9 1.9
Nồi 2 13.1 103.4 3.4
Nồi 3 41 125,2 25.2
Dựa vào [3-312] ta xác định được nhiệt hóa hơi r:
Bảng 1.3. Nhiệt độ của hơi thứ, nhiệt hóa hơi của nồi 1, nồi 2 và nồi 3
Nồi1 Nồi 2 Nồi 3
nhiệt độ của hơi thứ t
ht
(
o
C) 131.7 103.4 54,6
Nhiệt hóa hơi .10
-3
. r, J/kg
2174.2 2369,14 2369,14
Vậy: Δ’

1
= Δ’
0.
16,2 (t
ht1
+ 273)
2
/r
1
= 1,9 . 16,2.( 131,7+ 273)
2
/2174,2*10
3
= 2,32
0
C
Tương tự ta có
Δ’
2
= 3,29
o
C
Δ’
3
= 18,49
o
C
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 20
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
Vậy tổn thất nhiệt cả ba nồi:

Δ’ = Δ’
1
+ Δ’
2
+Δ’
3
= 2,32+ 3,29+ 18,49= 24,1
0
C
3.2. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (∆’’):
Hiệu số của dung dịch ở giữa ống truyền nhiệt và trên mặt thoáng gọi là tổn thất
nhiệt dộ do áp suất thuỷ tĩnh.
''
∆
= t
(P+
∆
P)
- t
P
Với :
– t
(P+
∆
P)
là nhiệt độ sôi ứng với P
tb
.
– t
P

là nhiệt độ sôi tại mặt thoáng của dung dịch.
Tính áp suất thủy tĩnh ở độ sâu trung bình của chất lỏng:

Với:
P
o
là áp suất hơi thứ trên bề mặt dung dịch.
– h
1
: là chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt
thoáng dung dịch, chọn h
1
=0,5 cho cả 3 nồi.
– h: là chiều cao ống truyền nhiệt, chọn h = 4m cho cả 3 nồi.
–
ddsoi
ρ
là khối lượng riêng của dung dịch khi sôi, kg/m
3
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 21
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
ddsoi
ρ
=
2
dd
ρ
Nồi 1: ứng với x
1
= 8.1%

t
s1
=101.9
o
C [5-33]

→
Áp suất hơi nước bão hoà là 1,11at [1-312]
ta có :
6.859
=
dd
ρ
→
8.429
2
6.859
==
dds
ρ
91,0
11.1
1
===
s
P
P
K

atg

h
hPP
ddsoiotb
01.310108.429
2
4
5.09.2.
2
5
1
=×××






++=






++=
−
ρ
Mà
atPPP
tb

31,3
91,0
01,3
01
==→=

Ct
o
136
0
=→

Ctt
o
tbs
136
11
==→

Nhiệt độ sôi của dung dịch tại bề mặt thoáng là t
P
t
P
= t
ht1
+ Δ
’
1
= 131,7+ 2,32= 134,02
o

C
Vậy
( )
Ctt
PPP
0
1
98.102.134136''
=−=−=∆→
∆+
Nồi 2: ứng với x
1
= 13,1%
t
s1
=103,4
o
C
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 22
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông

→
Áp suất hơi nước bão hoà là 1,17at
75,889
=
dd
ρ

→
86,444

2
75,889
==
dds
ρ
855,0
17,1
1
0
===
P
P
K
atg
h
hPP
ddsoiotb
28,1101086,444
2
4
5,017,1.
2
5
1
=×××







++=






++=
−
ρ
Mà
atPPP
tb
5.1
855.0
28.1
01
==→=

Ct
o
7.106
0
=→

Ctt
o
tbs
7.106

22
==→

Nhiệt độ sôi của dung dịch tại bề mặt thoáng là t
P.
t
P
= t
ht2
+ Δ
’
2
= 103.4 + 3.29 = 106.69
o
C
Vậy
( )
Ctt
PPP
0
2
01,069.1067.106''
=−=−=∆→
∆+
Nồi 3: ứng với x
1
= 41%
t
s1
=125.2

o
C

→
Áp suất hơi nước bão hoà là 2.386at .
88.1061
=
dd
ρ

→
94.530
2
88.1061
==
dds
ρ
42,0
386.2
1
0
==
P
P
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 23
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
atg
h
hPP
ddsoiotb

29.0101094.530
2
4
5.0158.0.
2
5
1
=×××






++=






++=
−
ρ
Mà
atPPP
tb
69,0
42,0
29,0

01
==→=

Ct
o
3,89
0
=→

Ctt
o
tbs
3,89
22
==→

Nhiệt độ sôi của dung dịch tại bề mặt thoáng là t
P.
t
P
= t
ht2
+ Δ
’
2
= 54,6 + 18,49 = 73,09
o
C
Vậy
( )

Ctt
PPP
0
3
21,1609,733,89''
=−=−=∆→
∆+
Vậy
C
o
19,18''''''''
321
=∆+∆+∆=∆
3.3. Tổn thất do trở lực của đường ống,(Δ”’):
Chọn tổn thất áp suất do trở lực của đường ống trong từng nồi là 1
o
C
C
o
3111'''
'"
3
"'
2
"'
1
=++=∆+∆+∆=∆→
3.4. Tổn thất cho toàn bộ hệ thống:
∆=∆’+∆’’+∆’’’=24,1+18,19+3=45,29
o

C
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 24
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
3.5 Hiệu số hữu ích trong toàn hệ thống và trong từng nồi:
– Nồi 1:
Cttt
o
dhhdthi
2,28)198,132,2(1302,164
121
1
=++−−=∆−−=∆
∑
Nồi 2:
Cttt
o
hdhdthi
24)101,029,3(4,1027,130
2
32
2
=++−−=∆−−=∆
∑
– Nồi 3:
Cttt
o
nthdthi
71,13)121,1618,49(534,102
3
3

3
=++−−=∆−−=∆
∑
– Cho toàn hệ thống:

Cttt
o
nthdht
31,6545,296,532,164
1
=−−=∆−−=∆
∑
4. Tính nhiệt lượng, nhiệt dung riêng, ẩn nhiệt ngưng tụ:
4.1. Tính nhiệt lượng riêng:
– I: nhiệt lượng riêng của hơi đốt, J/kg
– i: nhiệt lượng riêng của hơi thứ, J/kg
Các giá trị trên được tra trong bảng: [2-312]
4.2. Tính nhiệt dung riêng C, J/kg.độ:
o Nhiệt dung riêng của dung dịch trước khi cô đặc:
Vì x
đ
=6%<20% nên áp dụng công thức [2-152]
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 25
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
84,3934)06,01(4186)1(4186
=−=→−=→
oo
CxC
J/kg.độ
o Nhiệt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 1:

Ta có: x
1
=8,1%<20%
9,3846)081,01(4186
1
=−=→ C
J/kg.độ
o Nhiêt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 2:
Ta có x
2
= 13,1%<20% nên áp dụng
6,3637)131,01(4186)1(4186
22
=−=→−=→ CxC
J/kg.độ
o Nhiệt dung riêng của dung dịch ở nồi 3
Vì x
3
= 41 % > 20% nên ta áp dụng công thức [2-152]
C
3
= C
ht
x
3
+ 4186(1 – x
3
)
Tính C
ht

theo công thức [1-152]
OOHHKKhtct
CnCnCnCM
++=
Trong đó:
n
K
, n
H
, n
O
: là số nguyên tử K, H, O trong hợp chất.
C
K
,C
H
, C
O
: là nhiệt dung riêng của các nguyên tố K, H, O.[2-152]
C
K
= 26000J/kg.độ C
H
= 9630J/kg.độ
C
O
=16800J/kg.độ
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 26
ÐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: PGS. TS Nguyễn Văn Thông
( )

OOHHKK
ct
ht
CnCnCn
M
C
1
++=→

( )
25,93616800.19630.126000
56
1
=++=→
ht
C
J/kg.độ
Do đó: C
3
=919,8.0,41+4,86(1-0,41)= 2853,6J/kg.độ
4.3. Tính nhiệt độ hơi đốt, hơi thứ và nhiệt độ sôi của các dung dịch trong các nồi:
Chọn tổn thất nhiệt độ khi hơi thứ nồi trước di chuyển trong hệ thống ống đi làm
hơi đốt cho nồi sau là 1
o
C
t
1
= 164,2
o
C

t
s1
= t
1
– Δ
thi1
=

164,2-28,2=136
o
C
t
ht1
= t
s1
– (Δ’
1
+ Δ”
1
) = 136-
(2,32+1,98)=131,78
o
C
t
2
= t
ht1
– Δ’”
2
= 131,72-1=130,72

o
C
t
s2
= t
2
– Δ
thi2
=

130,72-24=106,72
o
C
t
ht2
= t
s2
– (Δ’
2
+ Δ”
2
) = 106,72-(3,29+0,01)=103,42
o
C
t
3
= t
ht2
– Δ’”
3

= 103,42-1=102,42
o
C
t
s3
= t
3
– Δ
thi3
=

102,42-13,71=88,71
o
C
t
ht3
= t
s3
– (Δ’
3
+ Δ”
3
) = 88,71-(18,19-16,21)=54,31
o
C
Từ nhiệt độ của hơi đốt và hơi thứ, sử dụng: [2-310] và [2-312]
Nhóm 2 - Lớp DH10H1 Page 27