Lọc dung dịch muối cô đặc 20

Thiết kế tính toán hệ thống ống dẫn, máy bơm, máy lọc
Lọc dung dịch muối cô đặc 20% hòa tan từ muối đã qua kết tinh lần 1, năng suất
500kg/h trước khi kết tinh.
Khối lượng riêng dd NaCl 20%: d=1148kg/m
3
Khối lượng dd NaCl cần bơm: m= 500: 20% = 2500 (kg/h) dd NaCl 20%
Xét thời gian tính toán trong 1 giờ:
Năng suất của bơm lý thuyết: Q
1
= =2,18 (m
3
/h)
Biết lưu lượng V=2,18 m
3
/h = 6,055.10
-4
m
3
/s
MÁY BƠM
Dựa vào năng suất, công suất bơm, theo bảng II.42 bơm pittong nằm ngang – sổ
tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1.
Ta chọn được bơm:
Loại
bơm
chất
lỏng
cần
bơm
Năng
suất

bơm
(m3/h)
Áp
suất
đẩy,
at
Số chu
kỳ
piston
số xi
lanh
Đường
kính
xilanh,
mm
Khoản
g chạy
của
piston,
mm
Đường
kính ống
dẫn,mm
KÍch thước bơm,
mm
hút đẩy Dài Rộn
g
Cao
∏H∏
-4

Nước
ngọt,
nước
muối,
sản
phẩm
dầu mỏ
co
nhiệt
độ
<100
o

C
và độ
nhớt
825St
2,1 - 6 4 45-110 2 70 75 40 32 808 400 308
Chất liệu làm bơm : X17H13M2T: thép không rỉ
Có C< 0,1 %, Cr 18 %, Ni 12%, Mo 2%, Ti 1-1,5%
Công suất yêu cầu trên trục bơm xác định theo công thức:
N= ,kW Q: năng suất của bơm m
3
/s
: Khối lượng riêng của chất lỏng kg/m
3
H: áp suất toàn phần của bơm hơi m
�: hiệu suất chung của bơm (�= 0.72)
Vân tốc của dòng chất lỏng trong ống:
Biết lưu lượng V=2,18 m

3
/h = 6,055.10
-4
m
3
/s
1. Quá trình hút
Vận tốc hút
v
h
= =0,482 m/s
Chuẩn số Reynolds:
γ
hh
dv .
Re
=

Với v
h
: Vận tốc hút (m/s)
D
h
: đường kính ống hút (m)

γ
: hệ số nhớt động học m
2
/s (
ρ

µ
γ
=
)
Tra bảng I.101 độ nhớt chất lỏng– sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất
tập 1.
 độ nhớt của NaCl 20% ở 20
o
C là µ= 1,56. 10
-3
s/m
2
γ
=1,36.10-6 m2/s
Re= =14176,47 >10000
Chế độ chảy rối trong ống thành trơn thủy lực
Công thức tính hệ số ma sát
λ
= ==0,029
Tổn thất do ma sát
g
V
d
L
h
d
2
.
2
λ

=
Trong đó
L : Chiều dài ống (m)(L= 4m)
d : Đường kính ống

λ
: hệ số ma sát
= 0,034 m
Tổn thất cục bộ
Trong đó : v vận tốc chất lỏng trong ống hút m/s
g gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2

ϕ
hệ số tổn thất cục bộ
Diện tích bể chứa rất lớn hơn diện tích ông dẫn ta có
ϕ
=0,5
 =6.10
-3
m
Vậy tổng trở lực ống hút là H= H
d
+ H
c
=0,034 + 0,006 =0,04 m
2. Quá trình đẩy
Vận tốc đẩy v
d
= = =0,753
Chuẩn số Reynoylds : Re =

µ
ρ
dv
= =17732,18 >10000
Chế độ chảy rối trong ống thành trơn thủy lực
Công thức tính hệ số ma sát
λ
= = =0,027
Tổn thất do ma sát
g
V
d
L
h
d
2
.
2
λ
=
Dường ống đẩy dài 8m (L=8m)
=0,195 m
Tổn thất động trong ống
Hệ số tổn thất tra bảng
cđ
ϕ
=
covan
ϕϕ
.3+

=2,5 +3.1,1 = 5,8
H
cđ
= = = 0,17 m
Tổng tổn thất ống đẩy:
H = H
d
+ H
cđ
= 0,195 + 0,17 =0,365 m
Sử dụng phương trình Bernoully, ta có:
z
1
+
g
v
p
2
2
11
1
α
γ
+
+H
b
= z
2
+
∑

−++ )21(
2
222
h
g
vp
α
γ
Đặc ống nằm ngang nên H
b
= z
2
+
γγ
p
h
p
1
)21(
2
−−+
∑

H
b
=4 +
Vậy năng suất là N= = = 2,7 kW
Máy lọc ly tâm
Do phải lọc nước biển với lưu lương khoảng 2,18 m
3

/h cặn lơ lững đường kính
khoảng 0,4 đến 0,1mm. Tra trong sổ tay quá trình va thiết bị công nghệ hóa chất,
bảng III.28 Máy ly tâm làm việc gián đoạn.
Loại treo, truyền động ở phía trên.
Loại Đường
kính
trong của
roto
Dung
tích, lit
Trọng tải
giới hạn,
kg
Số vòng
quay,
vg/phút
Yếu tố
phân ly
lớn nhất
Công suất
động cơ
điện, kW
ΠH-1000 1000mm 300 450 1450 1180 40
Chọn vách ngăn lọc sợi kim loại có đường kính lổ mau quản khoảng 0,05mm
Với hệ thống máy ly tâm như trên, ta cần diện tích bề mặt lọc F= 5m
2
Như vậy chiều cao L của thùng lọc được xác định như sau
F = 2r.L
Trong đó: r (m) là khoảng cách từ tâm roto bề mặt lọc (r =0,506m) để roto khi
quay tạo ra dung tích khoảng 300lit

L = = =1,421 m
Vậy bán kính của thùng quay được xác định R = 0,86 m
1 Tốc độ lọc yêu cầu:
C = = =1,21.10
-4
(m
3
/m
2
s)
2 Thời gian lọc tinh sơ bộ
= =
Thể tích nước trên 1 đơn vị diện tích lọc (m
2
) V= = 436 (l/m
2
)
Theo thí nghiệm của Tiller, ta ước tính thời gian lọc = 120 phút
Thời gian rữa bả lọc là = 20 phút, rữa bả bằng phương pháp phun nước rữa ngược.
3. Kiểm tra bả lọc
Theo bảng III.27. Chế độ làm việc của máy ly tâm
Sản phẩm Kích thước
hạt, mm
Nhiệt độ
làm việc,
o
C
Nồng độ
huyền phù,
% sản phẩm

Năng suất
tính toán
theo sản
phẩm
Độ ẩm cuối
%
Muối ăn 0,4 80-90 50 5 1,5-2
Chọn độ cuối vào khoảng 2%
Lượng nước còn lại trong bả V
1
= =0,0436 m
3
Nồng độ huyền phù và tạp chất trong nước biển thường chiếm khoảng 3-5%
Thể tích bả lọc theo nước trong: x = 2,18. 5% = 0,109 m
2

4. Tính toán năng suất lọc của máy lọc ly tâm
Năng suât lọc xác định theo công thức
(V + V
1
)
2
= ( 1)
Trong đó
V: năng suất lọc tính theo m
3
trong khoảng thời gian lọc
V
1
=0,0436 m

3
: thể tích nước tương ứng trong bả tạo thành m
3
P
oz
: áp suất tác dụng lên thanh thùng
P
oz
= = =1,6.10
-3
kp/m
2
Mà = = = 151,8 độ
F
oz
: bề mặt của thùng chứa m
2
F
oz
= 2RL = 2. 0,86.1,421 =7,678 m
2
: tổng thời gian lọc + mở máy + rữa bã
µ: độ nhớt của dung dich NaCl 20%
µ= 1,56. 10
-3
s/m
2
= 3.10
8
(1/m

2
): trở lực của bả lọc đang chịu nén
x = 0,109 m
2
: thể tích bả lọc theo 1m
3
nước trong, m
3

Vậy (V + V1)
2
= = 1,17.10
-2
(m
3
)
V + V1 = = 0,10816 m
3

V = 0,108 – 0,00436 = 0,06456 m
3
Năng suất của máy lọc ly tâm theo thời gian được xác định theo công thức:
V
h
= = = 0,028 m
3
/h