đồ án: quy trình cô đặc đường mía trong sản xuất đường

Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ
++
LỜI MỞ ĐẦU

Bộ môn “Quá trình và thiết bò công nghệ hoá học” cung cấp những kiến thức
cần thiết cho sinh viên và kỹ sư công nghệ hoá học và thực phẩm , kỹ sư chế biến nông
sản ,thuỷ hải sản và kỹ sư máy hoá chất . Ngoài ra bộ môn này góp phần đào tạo kỹ sư
cho các ngành kỹ thuật sản xuất , có đủ khả năng hiểu và vận hành các thiết bò máy
móc trong công nghiệp sản xuất liên quan. Đây là nền tảng căn bản , là cơ sở để các kỹ
sư hiểu sâu hơn và nghiên cứu sản xuất các máy móc hiện đại hơn trên thế giới, nhất là
trong thời đại mà máy móc khoa học phát triển như vũ bão.
Trong giới hạn “Đồ án môn học – Hệ thống cô đặc nước đường hai nồi liên tục
xuôi chiều “chỉ đề cập chủ yếu đến các quá trình xảy ra trong thiết bò cũng như các thiết
bò chính của hệ thống.Như chúng ta đã biết cô đặc được dùng rất nhiều trong quá trình
sản xuất hoá chất và thực phẩm,nhằm làm tăng nồng độ của sản phẩm bằng cách lấy
bớt dung môi ra.Đồ án được thực hiện dưới sự hướng dẩn của Thầy NGUYỄN VĂN
HOÀ,sinh viên thực hiện PHẠM LƯU KIM THUỶ .Do kiến thức của sinh viên còn
nhiều hạn chế kính mong được sự hướng dẩn giúp đở của quý thầy cô.

1

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

Chương I

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC –ĐẶC ĐIỂM
VÀ
TÍNH CHẤT CỦA ĐƯỜNG- QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
I.1 Đặc điểm và tính chất của đường
Đường là nguyên liệu quan trọng được sử dụng nhiều trong các ngành công
nghiệp chế biến như nước ngọt, bánh kẹo, dược ,hoá học, đặc biệt trong đời sống của
con người . Đường cung cấp chất dinh dưỡng cho hoạt động sống của con người . Do
đó ngành công nghiệp sản xuất đường rất phát triển trên thế giới có nhiều nguyên
liệu sản xuất đường như mía, củ cải đường… Ở Việt Nam cây mía- cây phát triển
mạnh ở khí hậu nhiệt đới được sử dụng là cây chủ lực sản xuất đường .
Thành phần chủ yếu cây mía là nước chiếm khoảng 74.5 %, các loại đường
chiếm khoảng 13.4 % (chủ yếu là saccarose chiếm 12%) còn lại là đạm, axít amin,
NH3, các axít béo và sáp, các chất vô cơ.
I.2 Cô đặc và thiết bò cô đặc
Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đó
trong dung dòch hai hay nhiều cấu tử. Quá trình cô đặc của dung dòch lỏng – rắn hay
dung dòch lỏng – lỏng mà có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thì thường được tiến
hành bằng cách tách một phần dung môi. Ta có thể tách một phần dung môi hay cấu
tử dễ bay hơi bằng phương pháp nhiệt độ hay phương pháp lạnh kết tinh tuỳ theo
tính chất cấu tử khó bay hơi.
Trong phương pháp nhiệt, dưới tác dụng nhiệt , dung dòch chuyển từ trạng
thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngoài
tác dụng lên mặt thoáng dung dòch . Để cô đặc dung dòch không chòu được nhiệt độ
cao –dung dòch đường chẳng hạn đòi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp
suất cân bằng ở mặt thoáng thấp, thường ở chân không. Đó là phương pháp cô đặc
chân không.
Trong phương pháp lạnh, khi hạ thấp nhiệt độ đến mức độ yêu cầu nào đó thì
một cấu tử được tách ra dưới dạng tinh thể đơn chất tinh khiết-thường là kết tinh
dung môi để tăng nồng độ chất tan . Tuỳ theo tính chất các cấu tử – nhất là kết tinh
dung môi, và điều kiện áp suất bên ngoài tác dụng lên dung dòch mà quá trình kết

tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và có khi phải dùng đến máy lạnh (kết tinh
nước để cô đặc nước quả ép giàu sinh tố).
Trong giới hạn đồ án môn học chỉ xét cô đặc bằng phương pháp nhiệt . nó là
quá trình ngược quá trình hoà tan , quá trình cô đặc là quá trình thu nhiệt . Nhiệt do
dung dòch toả ra hay thu vào trong quá trình cô đặc gọi là nhiệt cô đặc.
Phân loại:
Có rất nhiều cách phân loại khác nhau nhưng sau đây là cách phân loại tổng
quát.
Các thiết bò cô đặc được chia loại như sau
Nhóm 1 : dung dòch được đối lưu tự nhiên
2

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

• Loai 1 có buồng đốt trong
• Loại 2 có buồng đốt ngoài
Nhóm 2: dung dòch đối lưu cưỡng bức
• Loại 3 có buồng đốt trong ống tuần hoàn ngoài
• Loại 4 có buồng đốt ngoài ống tuần hoàn ngoài
Nhóm 3 :dung dòch chảy thành màng mỏng
• Loai 5 màng dung dòch chảy ngược lên, có thể có buồng đốt trong hay ngoài
• Loai 6 màng dung dòch chảy xuôi, có thể có buồng đốt trong hay ngoài
Ngoài ra người ta còn tiến hành phân loại thiết bò cô đặc theo các cách sau :
• Theo sự bố trí bề mặt đun nóng : nằm ngang , thẳng đứng, nghiêng…
• Theo chất tải nhiệt : đun nóng bằng hơi (hơi nước bão hoà, hơi quá nhiệt),

bằng khói lò, chất tải nhiệt có nhiệt độ cao (dầu, nước ở áp suất cao…), bằng
dòng điện
• Theo chế độ tuần hoàn : tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức…
• Theo cấu tạo bề mặt đun nóng: võ bọc ngoài , ống xoắn , ống chùm trong công
nghiệp hoá chất thường dùng các thiết bò cô đặc đun nóng bằng hơi, loại này
gồm các phần chính sau:
 Phòng đốt – bề mặt truyền nhiệt
 Phòng phân ly hơi- khoảng trống để tách hơi thứ ra khỏi dung dòch
 Bộ phận tách bọt- dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo
I.3 Quy trình công nghệ
Dung dòch đường ban đầu có nồng độ 12% từ bồn chứa nguyên liệu được bơm
lên bồn cao vò nhờ bơm nhập liệu . Bồn cao vò được thiết kế có gờ chảy tràn để ổn
đònh mức chất lỏng có trong bồn .Sau đó nguyên liệu đi qua bộ phận đo lưu lượng kế
đảm bảo lưu lượng nhập liệu là 2.6 tấn/h.
Dung dòch được đưa vào thiết bò gia nhiệt (thiết bò loại chùm ống).Mục đích
dùng thiết bò gia nhiệt giảm chi phí hơi đốt và giảm thời gian trong thiết bò cô đặc.
Tại đây dung dòch được nâng lên đến nhiệt độ sôi bằng hơi bão hoà cung cấp từ ngoài
vào .Sau khi trao đổi nhiệt thì hơi ngưng tụ thành nước theo đường ống chảy vào
thùng chứa, trên đường tháo nước ngưng có lắp bẫy hơi để không cho hơi theo nước
ngưng ra ngoài,phần khí không ngưng trong hơi đốt như H2S,RSH (Mercaptan)được
dẫn đến bộ phận tách giọt được bơm chân không hút ra ngoài.
Dung dòch sau khi gia nhiệt đến trạng thái sôi thì đi vào nồi cô đặc I . Hơi đốt
được cung cấp vào buồng đốt của nồi I là hơi bão hoà có áp suất 3 at.Dưới tác dụng
của hơi đốt ở buồng đốt , hơi thứ được bốc lên và dẫn qua buồng đốt của nồi II để gia
nhiệt cho quá trình cô đặc tiếp theo . Đồng thời ,dung dòch đường trong nồi I đạt
nồng độ 19.649% được chuyển sang nồi II. Hơi đốt nồi I sau khi ngưng tụ được dẫn ra
ngoài qua cửa tháo nước ngưng , sau đó chảy vào thùng chưá. Phần khí không ngưng
trong hơi đốt ở nồi I được dẫn đến bộ phận tách giọt được bơm chân không hút ra
ngoài.
3

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

Tương tự như quá trình diễn ra ở nồi I, dung dòch ở nồi II được cô đặc .Sau khi
ra khỏi nồi II dung dòch đạt nồng độ 50% được bơm tháo liệu đưa vào thùng chứa sản
phẩm. Hơi thứ nồi II có áp suất 0.3at được dẫn qua thiết bò ngưng tụ barômét .Tại
thiết bò barômét hơi bốc từ dưới lên gặp nước lạnh từ trên xuống khí được ngưng tụ
một phần thành nước, phần hơi không ngưng sẽ đi vào thiết bò phân ly lỏng hơi để
tách hơi có lẩn giọt lỏng ra khỏi nhau , hơi được bơm chân không hút ra ngoài còn hơi
thứ ngưng tụ được ngưng tụ và dẩn về ống baromét chảy về buồng chứa.Thùng chứa
nước ngưng có lắp ống để nối với cống xả,khi cần xả lượng nước ngưng thừa.

4

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

Chương II

TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG
II.1 Tính cân bằng vật chất

• Tính cân bằng vật liệu lượng nước bốc hơi khỏi dung dòch trong toàn bộ dây
chuyền:
W= Gđ –Gc=Gđ(1- xđ/xc) (CT VI-1 p55 TL[7])
Trong đó:
 Gđ,Gc : lượng dung dòch đầu ,lượng dung dòch cuối của quá trình,kg/s
 xđ,xc nồng độ đầu và nồng độ cuối của dung dòch ,% khối lượng
 W lượng nước bốc hơi khỏi dung dòch, kg/s
Lượng nhập liệu: Gđ=3000(kg/h)
Nồng độ đầu: xđ=12(%),
Nồng độ cuối : xc=50(%)
Tổng lượng hơi thứ tạo thành W (kg/h)
 12 


x
d 
1 −


1
−
W= G d 
 = 3000 
 = 2280 (kg/h)
xC 

 50 
Theo W1 +W2=W và
W1
W2 =1.05,

Tacó :W1= 1167.805 (kg/h)
W2 =1112.195(kg/h)
Lượng dung dòch nhập từ nồi I sang nồi II
G1= Gđ-W1=1832.195(kg/h), ,
Nồng độ cuối dung dòch ra khỏi nồi I
3000 * 12
G .x
x1 = d− d = 3000 − 1167.805 =19.649 %
Gd W 1
II.1.1 Xác đònh áp suất và nhiệt độ mỗi nồi
• Hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc
 Tổng chênh lệch áp suất giữa hơi đốt nồi I và thiết bò ngưng tụ
∆ Pt = Pđ – Png = 3 – 0,3 = 2,7 (at) (CT III-4 p105 TL[5])
∆ Pt = ∆ P1 + ∆ P 2 = 2,7 (at) (1)
 Pdáp suất hơi đốt nồi 1, với Pd=3 (at)
 Png áp suất ở tháp ngưng tụ, Png=0.3(at)

5

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

∆p1
 Thường tỉ số ∆p =1.2÷2.5(p106 TL[5]).
2
∆p1

⇒
 Chọn ∆p = 2..25
2.25 ∆ P2 − ∆ P1 = 0 (2)
2
Do đó ∆p1 =1.869 at
∆p2 =0.831 at
 ∆p1 > ∆ pt> ∆p2
 Thoả điều kiện phân bố áp suất
∆ P1 = PĐ – P1 ⇒ P1= Pđ - ∆p1 =3 – 1.869=1.131(at)

∆ P2 = P1 – P2 ⇒ P2= P1 - ∆p1 =1.131 – 0.831=0.3 (at)
Theo TL[5] p106 ta nhận thấy
 p suất hơi đốt của nồi II chính là áp suất hơi thứ của nồi I
 Nhiệt độ hơi đốt của nồi sau bằng nhiệt độ hơi thứ của nồi trước trừ đi 1 oC(1
o
C chính là tổn thất nhiệt độ do trở lực thuỷ học trên ống dẫn)
 Nhiệt độ hơi thứ của nồi cuối cùng thì bằng nhiệt độ ở thiết bò ngưng tụ cộng
thêm 1 oC
 Bảng 4 trang 195 tra TL[4]
Loại
nồi 1
Nồi 2
Baromet
p suất(at) Nhiệt
p suất(at)
Nhiệt
p
Nhiệt độ
o
o

độ ( C)
độ( C)
suất(at)
(oC)
Hơi đốt
3
132.9
1.131
101.44
Hơi thứ
1.131
102.44
0.3
69.7
II.1.2 Xác đònh nhiệt độ tổn thất
• ∑  ’ độ giảm nhiệt độ hoá lí trong hai nồi
Theo Tisencô
∆' = ∆'0 . f (CT III-5 p106 TL[5]).
T2
f = 16.2. m (TL[5] p106).
r
 ∆' 0 tổn thất nhiệt độ ở áp suất thường p =1 at
 f hệ số hiệu chỉnh vì thiết bò cô đặc thường làm việc ở áp suất khác với áp suất
thường
 Tm nhiệt độ của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc, về giá trò bằng nhiệt
độ hơi thứ (K)
 r ẩn nhiệt hoá hơi của dung môi ở áp suất làm việc j/kg

6

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

Độ giảm nhiệt độ hoá lí trong hai nồi được xác đònh theo bảng sau:
Đại
Xđ(%
o
∆' (oC)
lượng
∆'0 ( C)
khối
t(oC)
r (j/kg)
f
lượng)
Nồi
I
II

19.649
50

0.381
1.7

102.44

69.7

2259.175 1.048
2236000 0.0.843

∑ ∆ ' (oC)

0.399
1.433

• Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tónh
Gọi chênh lệch áp suất từ bề mặt dung dòch đến giữa ống là ∆P (N/m2), ta có:
1
∆P = ρ S.g.Hop N/m2
2
Trong đó:
ρ s : khối lượng riêng của dung dòch khi sôi
, kg/m3
ρ s =0.5 ρ dd
ρ dd : Khối lượng riêng của dung dòch ,kg/m3
Hop: Chiều cao thích hợp tính theo kính quann sát mực chất lỏng ,m
Hop = [0.026+0.0014(ρ dd-ρ dm)].Ho
Từ ∆P ta sẽ tính được áp suất trung bình của dung dòch ở từng nồi thông qua công
thức:
Ptbi= P’i+∆Pi
( i ): nồi thứ i
Tra sổ tay ta có được bảng sau:

Nồi I
Nồi II

x C ,%
19.649
50.00

t’ ,0C
102.441
69.7

ρ dd , kg/m3
1081.3
1231.74

ρ dm ,kg/m3
958
958

Coi ρ dd trong mỗi nồi thay đổi không đáng kể trong khoảng nhiệt độ từ bề mặt
đến độ sâu trung bình của chất lỏng.
Chọn chiều cao ống truyền nhiệt là Ho=2 m.
Nồi I:
Hop1 = [0.026+0.0014(ρ dd-ρ dm)].Ho=[0.026+0.0014(1081.3 - 958)].2= 0.3972 m
Áp suất trung bình:
Ptb1= P’1+∆P1=1.131+ 0,5.0,5.1081.3.10-4.0.60524 =1.1473 at
Tra sổ tay tại Ptb1=1.1473 (at) ta có t”1=102.85770C.
Suy ra : ∆”1=(t”1+∆’1) – (t’1+∆’1)= 102.8577– 102.441 =0.4167 0C
Nồi II:
7

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ

Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

Hop2 = [0.026+0.0014(ρ dd-ρ dm)].Ho=[0.026+0.0014(1231-958)].2=0.8164 ,m

Áp suất trung bình:
Ptb2= P’2+∆P2=0.31+0,5.0,5.1231.10-4.1.0244= 0.335 at
Tra sổ tay tại Ptb2 = 0.335(at) ta có t”2= 71.483 0C.
Suy ra : ∆”2=(t”2+∆’2) – (t’2+∆’2)= 71.483 – 69.8 =1.783 0C
Vật tổn thất nhiệt của hai nồi là:
Σ∆ ” =∆”1+∆”2 =0.4167+1.783 = 2.2017 0C
• Tổn thất nhiệt do trở lực thuỷ học trên đường ống
Theo TL[7] trang 67 thường chọn cho mỗi nồi ’’’ =1÷1.5(oC)
Chọn’’’1 =1(oC), ’’’2=1.5(oC)
∑’’’=0.5+1.5=2.0(oC)
∑’’’ độ giảm nhiệt độ do thuỷ động
• Tính hiệu nhiệt độ toàn bộ thiết bò
t=th – th2-(∑’ +∑’’ +∑’’’)(CT 5-22 p327 TL[3]).
=132.9 - 68.7-(1.817+2.2017+2)= 58.1813 oC
 th nhiệt độ hơi cấp ở nồi I ,th ở 3atm , th=132.9oC
 th2 nhiệt độ dung dòch ra khỏi Barômét với p=0.3 at ta có th2=68.7(at)
Ta có theo qui tắc babo áp suất ở nhiệt độ sôi là
 P sdd   P sdd 

 =



 

 P sdm  t  P sdm  t '
Dung dòch đường 19.649% tra sách kỹ nghệ sản xuất đường mía
0
⇒ t Sdd (1atm ) =100.350C
Từ

t

0
Sdd

=tsdm tra bảng 3 T191 – [7] ⇒

P

H 2O

= 1.047 (at)

Psdm =(P1*P’1) /Pkq = (1.131*1.047)/1=1.1842 at
Từ bảng số liệu ta tra ra tsdm = ts1 =103.8353 0C
th1 =ts1-(’1 +’’1 +’’’1)(p326 TL[3]).
t1= th- ts1 =132.9-103.8353=29.065 oC
th1 = 132.9-29.104-(0.399+0.4167+1)= 102.01960C
giả sử
t2 = th1 - ts2 = 102.0196- 73.416 =28.60360C
ts2 = th2+ -(’2 +’’2 +’’’2)= 68.7+(1.433+1.783+1.5)=73.4160C
Hệ thống thiết bò có hai nồi giống nhau diện tích bề mặt giống nhau

F1=F2, F1+F2 sao cho F min t1= t2=t/2=29.0906oC.
 Quá trình tính toán được thể hiện như bảng sau

8

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

Cấp 1
Ph1=1.131at
th1=102.441 oC
’o=0.381 oC
’1=0.399 oC
’’1=0.4167 oC
’’’1=0.5 oC
ts1 =102.0196 oC
t1=29.065oC

Cấp 2
Ph2=0.3 at
th2=68.7oC
’o=1.7oC
’2=1.433 oC
’’2=1.783 oC
’’’2=1.5 oC
ts2 =73.416oC

t2=28.6036oC

∆t − ∆t1
/=/29.0906-29.065/ 29.0906=0.00088 tức là0.088%<5%
∆t
Thoả mãn điều kiện nhận các kết quả thu được

 /

th1

ph=3at

th2,ph2=0.2a

F1,k1

Q1

Q2

ts1

F2,k2
ts2

dung dòch

dung dòch
Sơ đồ trích từ hình 5-13 p327 TL[3]

II.2 Tính toán cân bằng nhiệt lượng
• Lập phương trình cân bằng nhiệt của hai nồi
 Cân bằng ở nồi 1 :
Di’’h + Gđ.Cđ. tđ = D.i’h + (Gđ-W1 ).C1.t1 +W1.i’’1 +Qxq1(1)
(CT VI-62 p89 TL[7]).
9

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

 Cân bằng ở nồi 2 :
W1.i’’1 + (Gđ- W1).C1.t1 = W1.i’1 +(Gđ-W1-W2).C2.t2 +W2.i’’2+Qxq2(2)
(CTVI-63 p89 TL[7]).
W=W1+W2 (CTVI-65 p90 TL(6))
Qxq1 =0.05(i’’h-i’h).D
Qxq2=0.05(i’’1-i’1).W1
Trong đó:
 D lượng hơi nước cần ứng (kg/h)
 W1,W2lượng hơi thứ cấp (kg/h)
 i’’h,i’hentanpi của hơi đốt đưa vào và nước ngưng lấy ra(J/kg) ( bảng 4 p194
TL[4]).
 i’’1,i’1entanpi của hơi thứ cấp I đưa vào và nước ngưng lấy ra(J/kg)( bảng 4
p194 TL[4]).
 i’’2,i’2entanpi của hơi thứ cấp II đưa vào và nước ngưng lấy ra(J/kg)( bảng 4
p194 TL[4]).

 Ci nhiệt dung riêng của dung dòch ở cấp thứ i J/kg.độ

i"1,W1

W2,i"2

Qxq1

Qxq2

D,i"h

Gđ,Cđ,tđ

D,i'h

(Gđ-W1)C1t1

W1,i'1

(Gđ-W1-W2)C2t2

Sơ đồ hình minh hoạ cô đặc hai cấp thuận chiều p113 TL[5].
Theo TL[6] p 153 ta tìm được
• Nhiệt dung riêng của dung dòch đường
C=4190-(2514-7.542t).x (j/kg.độ)
 t nhiệt độ của dung dòch oC
 x nồng độ của dung dòch ,% khối lượng

10

Bảng số liệu
SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

th =132.9 (oC)
th 1 = 102.0196(oC)
th1 =68.7(oC)
i'h(J/kg)
i"h(J/kg)
i'1(J/kg)
i"1(J/kg) i"1(J/kg)
i"2(J/kg)
558900
2730000
427411
2682144 288565
2624300
Cđ =4008.6 (J/kg.độ)
C1 =3847.129 (J/kg.độ) C2 =2194.135 (J/kg.độ)
 Thế
W= 2280 (kg/h)
W1=
1167.805 (kg/h)
W2= 1112.195 (kg/h)
Tính nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh ở nồi 1, nồi 2

(*)

Q

xq1

= 0,05. D(

"

'

h

h

i −i

)= 0,05. D(2730-558.9).103

= 108555. D
(*)

Q

"

xq2

'

= 0,05 W1 ( i1 − i1 )= 0,05 (2682.144-427.411 )W1. 103
= 12736.65W1

 Từ 5 phương trình trên, ta rút ra được hơi thứ bốc lên tứ nồi I là:
W .i"2 +Gd * C 2 * t 2 − W * C 2 * t 2 − Gd * * C1 * t1
W1n =
0.95( i"1 −i '1 ) + i"2 −C 2 * t 2
W1n = 1123.7539 (kg/h)
Suy ra: W2n=W- W1n =2280-1123.7539=1156..2461(kg/h)
D'
= 1.2 − 1.25 ; ta chọn
Lượng hơi đốt tiêu tôn chung
W1n
D’tt =1.25 . W1n =1.2*1123.7539 =1348.505 (kg/h)
 Kiểm tra giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi;
W1 − W1n
= 0.0377 < 5%
W1
W2 − W 2 n
= 0.0396 < 5%
W2
 Lượng hơi đốt tiêu tốn lý thuyết: Dlt=

W
= 1341.176 (kg/h)(CT 5-13 p322
0.85.n

TL[3])
Dlt − Dtt

= 0.00543 < 5%
Dlt
 Khoảng chênh lệch 0.543 %<5% chấp nhận
Vậy
W1= 1167.805 (kg/h)
11

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

W2= 1112.195(kg/h)
D’tt = 1348.505(kg/h)

Chương III

TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH
III.1.1 Xác đònh bề mặt truyền nhiệt
• Diện tích bề mặt của dàn ống Fi của nồi cô đặc thứ i được xác đònh như sau:
Qi
Fi= k ∆t (CTV-1 p3 TL[7]).
i
 Qi lượng nhiệt do hơi đốt (hoặc hơi thứ cấp làm hơi đốt ) ngưng tụ toả ra
Qi=Di.ri (TL[5] p115)
Trong đó :
 Di lượng hơi đốt hơi cấp (kg/h)
 ri nhiệt hoá hơi (J/kg)

 ∆ t hiệu nhiệt độ của nồi cô đặc , oC, ∆ t=29.0906 oC.
 ki hệ số truyền nhiệt của dàn ống trong nồi cô đặc thứ i(W/m2K)
• Vì các ống dài và chiều dài ống mỏng nên k i có thể tính như truyền nhiệt qua
vách phẳng:
1
k1= 1 + 1 + δ + δc (CT 5.35 T333 TL[3]).
α ni α si λ λc
Chọn chiều dày lớp cáu là 0.001mm
Chọn hệ số dẫn nhiệt lớp cáu là 1.16w/m0k bảng 31 T419 [1]
 δ = (d2-d1)/2 chiều dày của vách ống, m. δ =0.0025m
 d1, d2đường kính trong và ngoài của ống ,m. d1=25mm, d2=20mm.

12

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

 λ hệ số dẫn nhiệt của vách ống (W/m.K), chọn λ =14.25(W/m.K).Vật liệu chế
tạo ống là X25H20 thép Crôm - Niken.
 α ni hệ số toả nhiệt của hơi nùc ngưng tụ bên ngoài ống , (W/m2K)
•

Với ống đứng ta có thể dùng công thức sau:
α ni=1.34. 4

λ3 .ρ 2 .r. g

µ.∆t. H

(CT 5-36 p332 TL[3]).

Trong đó
 g :gia tốc trọng trường g=9.81m2/s.
 λ : hệ số dẫn nhiệt của màng nước ngưng, W/m.K.
 r : nhiệt hoà hơi (J/kg).
 ρ : khối lượng riêng của nước ngưng , (kg/m3)
 µ : độ nhớt động học của nước ngưng (Ns/m2)
 H :chiều cao của ống, m.
 ∆ti : hiệu số nhiệt độ sôi của hơi với nhiệt độ bề mặt ngoài của ống, oC
Hệ số toả nhiệt khi sôi của dung dòch xác đònh theo công thức sau
Nu = 0.023. Re 0.8 . Pr 0.4 (1)
Trong đó:
Wd .ρ
Re : chuẩn số Reynold
Re =
(2)
µ
C P .µ
Pr : chuẩn số Prandtl
Pr =
(3)
λ
α S .d1
Mặt khác : Nu =
(4)
λ
Từ 4 phương trình trên ta có hệ số cấp nhiệt phía dung dòch

•

0.8

0.4

 ωd   γ 
λ
α s = .0.023. 1  .  (p339 TL[3]).
d1
 γ  a

•






•

13

γ µ .c p
=
(V-35 p12 TL[7])
a
λ
µ hệ số độ nhớt động lực học N.s/m2
µ

γ = hệ số độ nhớt động học m2/s TL[1] p107.
ρ
Cp nhiệt dung đẳng áp J/kg.độ
g gia tốc trọng trường m/s2
ω tốc độ của dung dòch m/s
d1 đường kính trong ống m
Tìm hệ số dẫn nhiệt của dung dòch đường:
ρ
λ = A.c p .ρ 3
(p122 TL[6]).
M
Pr =

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

 A là hằng số A=3.58.10-8
 M khối lượng phân tử đường M=342
 t nhiệt độ của dung dòch oC.
 x nồng độ dung dòch ,phần khối lượng
 ρ : khối lượng riêng của dung dòch nước đường , (kg/m3)
 λ : hệ số dẫn nhiệt của dung dòch nước đường, W/m.K.
III.1.2Tính hệ số toả nhiệt ở hơi nước ngưng tụ ở bên ngoài ống
•
Tính α n1 cho nồi I


áp suất 3atm
Q1=D1.r1= (1348.505*2173.05)/3600= 814043.6(W)

Bảng số liệu
-2
µ .10-6(Ns/m2)
ρ (kg/m3)
λ .10 (W/mK)
r (kJ/kg)
2173.05
68.521
208.68
933.1325
Chọn H=2(m)
Chọn ∆t1 =th-tw1=1.65oC nên nhiệt độ ở ngoài của ống ở nồi 1 là t w1=131.25 oC
tra số liệu ta được bảng trên.
Nhiệt độ trung bình của nước ngưng là
ttb =(132.9+131.25)/2=130.075 oC
α n1= 12931.12 (W/m2K)
•
Tính α n2 cho nồi II
 áp suất 1.131atm
Q2=W1.r2= (1167.805*2259840)/3600= 732253.8(W)

Bảng số liệu
-2
µ .10-6(Ns/m2)
ρ (kg/m3)
λ .10 (W/mđộ)
r (kJ/kg)

2259840
68.32
279
957.219
Chọn H=2(m)
Tương tự chọn ∆t 2 =1.7 oC nên tw2 =102.09 oC
α n2= 12176.94 (W/m2K).
III.1.3Tính hệ số toả nhiệt khi sôi của dung dòch
•
Tính α s cho nồi I,nồi II
Theo các công thức tính toán ở trên ta tìm được α s1 như bảng sau
Nồi

I

t
o
C
103.79
6

14

ρ

µ

Cp
J/kg.độ

kg/m

3849.84

1083.7
6

3

Ns/m

m/s

λ
W/m.
đô

d1
m

αs
W/m2độ

1.5

0.219

0.02

3173.608

ω
2

0.0005
5

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

II

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

3508.27 1231.7 0.0042
73.133 3
4
4
1.5
0.217
0.02
III.1..4.Tính hệ số truyền nhiệt
•
Nồi I
k1= 716.267
F1= 39.05 m2
 Kiểm tra
∆t1 =k1 ∆t / α n1 =1.6121 oC

Chênh lệch nhiệt độ giữa giá trò chọn và tính toán 2..297%chấp nhận
•
Nồi II
k2= 696.996
F2= 36.435m2
 Kiểm tra
∆t 2 =k2 ∆t / α n2=1.650oC
Chênh lệch nhiệt độ giữa giá trò chọn và tính toán 2 .915% chấp nhận
Chọn theo bề mặt truyền nhiệt chuẩn F=40m2 (p156 TL[2]).

3555.093

III.2 Tính kích thước buồng đốt
•
Xác đònh số ống truyền nhiệt
F
n=
(CT III-25 p121 TL[5])
π .d .H
 F diện tích truyền nhiệt bề mặt F=40m2
 H :chiều cao ống truyền nhiệt H=2m
 d đường kính ống truyền nhiệt d=20mm
Số ống truyền nhiệt
40
n=
= 318 ống
3.14 * 0.02 * 2
 Chọn theo TL[7] (bảng 5-11)
Số ống tiêu chuẩn là 331 ống
 Ta chọn cách bố trí ống truyền nhiệt là loại ống chùm bố trí theo hình lục giác

đều.
 Số ống trên đường xuyên tâm là 21
 Số hình lục giác đều là 10
•
Đường kính ống tuần hoàn trung tâm
π .d 2
Ta có Fth ≥ n.
=0.104 m2(III-26 vàIII-27) TL[5] p121
4
4 * ft
⇒ Dth ≥
với ft=(0.25 ÷ 0.3 )*Fth
π
Chọn ft=0.3 F0ta có Dth= 0.199mm
15

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

•

Theo p 155 TL[2].Chọn Dth= 219mm
Dth= 219mm>10*d=10*20=200mm
Đường kính vỏ buồng đốt(Ds)
Ds =








GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

0.4 β 2 . sin(60o ). F .d n
2
+ ( Dth + 2 β .d n ) (III-28 p121 TL[5].
ψ .H
β hệ số –tỷ số bước ống 1.3:1.5 chọn β =1.3

dn đường kính ngoài ống truyền nhiệt dn=0.025 m
H chiều cao ống truyền nhiệt H=2m
ψ hệ số sử dụng lưới đở ống ψ =0.7
Sin60o do bố trí ống truyền nhiệt là loại ống chùm bố trí theo
hình lục giác đều nên ba ống cạnh nhau ở hai dãy sát nhau tạo thành tam giác
đều nên α = 60o
Tìm được Ds= 0.7063 m
 Chọn đøng kính chuẩn Ds=1000 mm theo p156 TL[2] dth=(1/4 :1/8) ds.
 Theo p48 TL[7] ta có
Số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh 20 ống
Số hình sáu cạnh là 10
Tổng số ống không kể các ống ngoài các hình viên phấn là 331 ống
• Kiểm tra diện tích truyền nhiệt
Số ống truyền nhiệt bò thay thế bởi ống tuần hoàn trung tâm
Dth <=t(b-1)
Mà t=1.3 :1.5 dn.chọn t=1.4 dn
Ta có b là số ống truyền nhiệt trên đường ống xuyên tâm
b>=Dth/t +1 = 0.219/(1,4 .0.025)+1=7.257 . chọn b=9

theo T48 [7] số ống thay thế là n’= 61 ống
Số ống truyền nhiệt còn lại là n’’= 331-61=270 ống
Bề mặt truyền nhiệt là F ' = n'.H .d 0. Π + Π.d th .H = Π.H .(n'.d 0 + d th ) =3,14.2.
(270.0,02+0.219)=35.287<39.05 m2
nhằm mục đích tăng diện tích truyền nhiệt ta bố trí thêm n’’’=36 ống nữa nên
bề mặt truyền nhiệt là
F ' ' = n'.H .d 0. Π + Π.d th .H = Π.H .(n' ' '.d 0 + d th ) =3,14.2.
(306.0,02+0,219)=39,8089>39.05 m2
vậy tổng số ống truyền nhiệt lả 306 ống
III.3.Tính kích thước buồng bốc
 Nhiệm vụ chủ yếu của buồng bốc là tách hỗn hợp lỏng hơi thành những giọt
rơi trở lại, hơi được dẫn qua ống dẫn hơi thư.ù
 Vận tốc hơi của hơi thứ trong buồng bốc không quá 70-80 % vận tốc lắng (W0)
• Theo TL[2] CT (5.14) p 276
16

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

W0=

4. g.( ρ l − ρ h ).d
3.ξ .ρ h

Trong đó
 W0 Vận tốc lắng(m/s)

 ρ l , ρ h : khối lượng riêng của giọt lỏng và của hơi thứ(kg/m3)
 d: Đường kính của giọt chất lỏng(m) . Chọn d=0.0003(m)
 ξ : hệ số trở lực
0.2Wh .d .ρ h
Re= µ
h
 µh: Độ nhớt của hơi thứ (N.S/m2) được tra ở toán đồ hình VI p451 TL[1].
 Wh: vận tốc thực của hơi thứ (m/s)
Wh=(Vh/Fb)
 Vh : lưu lượng thể tích hơi thứ (m3/s)
Vh=Wi/ ph
 Wi: lưu lượng hơi thứ bốc ra ở nồi I (kg/s)
 Fb : diện tích buồng bốc (m2)
Fb= ( π .D2b/4)
 Db đường kính buồng bốc(m). chọn Db = 1400mm
 Utt : cường độ bốc hơi cho phép ở áp suất làm việc (m3/m2.h)
Utt=U tt(1at).f(CT VI.33 p72 TL[7]).
 U tt(1at) : cường độ bốc hơi cho phép ở 1at (m 3/m2.h). U tt(1at) = (1600:1700).chọn U
tt(1at) =1600
 f : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào áp suất làm việc . Được tra ở hình VI 3, p72
TL[7].
• Thể tích buồng bốc(m3)
Vb=Wi/( Utt .phi )(CT VI.32 p71 TL[7]).
• Chiều cao buồng bốc(m)
H=4.V/( π .D2b) (CT VI.34) TL [7].
 Bảng số liệu
ph
Nồi
P(at)

(kg/m3)
pl(kg/m3) µ (N.S/m2)*10-3 f
1
1.131
0.6161
956.356
0.0135
0.9
2
0.31
0.1934
978.15
0.0120
1.27

p dụng các công thức trên tóm tắt kết quả như bảng sau
17

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học
•

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

Nồi I

Vh1
0.5265

Wh1
0.342
Fb1
1.5394
Re1
4.6825
W01
0.9115
Utt1
1440
Vb1
1.316
H1
0.8551
 Đường kính buồng bốc chọn theo dãy đường kính chuẩn buồng bốc D b= 1.4(m)
p157 TL(2)
Wh1=0.342 (m/s)<80%W01=0.79138 (m/s)(thoả mãn) nên ξ
=7.32628
• Nồi II
Vh2
1.59743
Wh2
1.0377
Fb2
1.5394
Re2
5.8189
W02
1.75655
Utt2

2032
Vb2
2.9716
H2
1.930
 Đường kính buồng bốc chọn theo dãy đường kính chuẩn buồng bốc D b=1.4(m)
p157 TL(2)
Wh2=1.03823 (m/s)<80%W02=1.34433 (m/s) (thoả )
ξ =7.02680
 Nói chung ,ta chọn cho cả hai nồi như sau
Đường kính Db=1.4(m)
Chiều cao H=2(m)

Chương IV
18

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ
TÍNH BỀN CƠ KHÍ

IV.1 Tính thân thiết bò
IV.1.1 Tính thân buồng bốc
 Chọn vật liệu để chế tạo thân thiết bò là thép hợp kim X18H10T thân thiết bò có
dạng trụ
IV.1.1.1 Tính thân buồng bốc nồi I
•

Thân buồng bốc ở nồi I chòu áp suất trong p=p1+ ρ .g.h
•
Với ρ =958 Kg/m3
•
p suất tính toán: p=1.131 .98100+9.81.958.2 =0.12975 N/mm 2
•
Nhiệt độ tính toán là 102.441 oC

[ ] =133(N/mm ) tra theo hình 1-

ng suất cho phép tiêu chuẩn σ

•
1 p18 TL[8].
•

[ ]

[ ]

ng suất cho phép σ =η * σ

∗

∗

2

(CT 1-9 p23 TL[8])

Trong đó
 η : hệ số hiệu chỉnh xác đònh theo điều kiện làm việc của thiết bò , theo TL [8]
p26.Chọn η =1
σ =1*133=133N/mm2
[σ ] .ϕ
Theo TL [8] p130 ta có
h =133*0.95/0.1275=973.796>25
p
 ϕ h hệ số bền mối hàn theo bảng 1-7 p25 tài liệu TL[8]

[ ]

Bề dày tối thiểu thân thiết bò buồng bốc
D
t. p
S' =
2[σ ]ϕ h công thức (5-3) p130 TL[8]
1400 * 0.12975
S' =
=0.7188 (mm)
2 * 133 * 0.95
theo t28 [8] D=1000: 2000 thì chọn S’=4mm
 Dt đường kính trong buồng bốc(mm)

Khi tính toán kiểm tra độ bền của các chi tiết hoặc các bộ phận của
các thiết bò ta phải chú ý đến độ tác dụng hoá học và cơ học của môi trường
lên vật liệu chế tạo thiết bò.Do đó cần bổ sung cho bề dày tính toán của các
chi tiết và bộ phận đó một đại lượng C
• Ta bổ sung đại lượng C cho bề dày buồng bốc nồi I như sau
C=Ca+Cb+Cc+Co


Ca-hệ số bổ sung do ăn mòn hoá học của môi trường ,mm.
Chọn Ca=1mm

Cb –hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường,mm.
Chọn Cb=0mm
•

19

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

Cc –hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp,mm.


Chọn Cc=0mm


GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

Co – hệ số bổ sung để quy tròn kích thước ,mm. Chọn

Co=1.05mm
C=4+0+0+1.05=6.05mm. Vậy S=S’+C
S=0.6349+2.05 =2 .6849 mm

Kiểm tra theo (5-10) p131 TL[8]

S − C a 6.05 − 1
Dt = 1400 =0.00361 <0.1 thoả
chọn S=8 mm

Kiểm tra áp suất tính toán cho phép ở bên trong thiết bò theo công
thức (5-11) p131 TL[8]
2.[σ ].ϕ h .( S − Ca ) 2 *133 * 0.95 * (8 − 1)
p=
=1.2572(N/mm2)>p=0.12975(N/mm2)
Dt + ( S − Ca ) =
1400 + (8 − 1)

Do đó bề dày buồng bốc ở nồi I là S=8mm
IV.1.1.2 Tính thân buồng bốc nồi II

Chòu áp suất ngoài
• p suất làm việc trong nồi II là p=0.3(at)
• p suất môi trường là pa=1(at)
• p suất tính toán là pn=1-0.3=0.7(at)=0.0709275(N/mm2)
• Nhiệt độ tính toán là t=89.3 oC.Tra theo TL[4] p195
• Bề dày thân thiết bò tính theo công thức
p
l'
S ' = 1.18. Dt ( tn . ) 0.4 công thức (5-14) p133 TL[8]
E Dt
 Dt đường kính thân thiết bò mm, Dt=1400mm
 pn áp suất ngoài tính toán ,N/mm2
 Et môđun đàn hồi của vật liệu thân ở nhiệt độ làm việc của nó,N/mm 2.
Et=2.05.105(N/mm2). Tra theo 2-120p44 TL[8]
 l’ chiều dài tính toán của thân l’=2000mm

[ ] =138 N/mm

Tra hình 1.2,p22 TL[8] ta có σ
•

∗

2

t
Giới hạn chảy của vật liệu σ c = [σ ] .nc
∗

Theo p20 TL[8] ta có nc là hệ số an toàn ,chọn nc=1.65
σ ct = 138 * 1.65 =227.7 (N/mm2)
Theo tài liệu [8] p134 khi thân trụ lắp với hai đáy phẳng thì l’ bằng chiều dài
thân tính đến đáy
0.0709275 2000 0.4
S ' = 1.18.1400(
.
) =4.9613mm
2.05.10 5 1400
S=S’+C=4.9613+2.05=6.511mm
 Kiểm tra
20

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ

Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

1.5

2( S − C a )
l'
≤
≤
Dt
Dt

1.5

2(6.511 − 1) 2000
≤
≤
1400
1400

Dt
theo (5-15) p134 TL[8]
2( S − C a )
1400
⇔ 0.133094 ≤ 1.428571 ≤ 11.2703 (thoả)
2(6.511 − 1)

3
2

l'
E  2( S − C a ) 
≥ 0.3 t 
 theo công thức (5-16) p134 TL(7)
Dt
σc 
Dt

t

3

2000
2.05.10 5  2(6.511 − 1)  2 ⇔
1.4285714 ≥ 0.18867 (thoả)
≥ 0.3
1400
227.7  1400 
 Kiểm tra áp suất tính toán cho phép như sau:
D
p = 0.649. E . t
l'
t

 S − Ca

 Dt






2

S − Ca
≥ pn công thức (5-19) p135 TL(7)
Dt
2

1400  6.511 − 1  6.511 − 1
p = 0.649.2.05.10 .
≥ pn


2000  1400 
1400
⇔ 0.0905 N/mm2 ≥ 0.0709275 N/mm2
 Kết luận chọn bề dày thân buồng bốc chung cho cả hai nồi là S=8mm
IV.1.2 Tính thân buồng đốt
IV.1.2.1 Tính thân buồng đốt nồi I
•
Thân buồng đốt ở nồi I chòu áp suất trong
p suất tính toán: p=3 (at)= 0.2943 N/mm2
•
Nhiệt độ tính toán là 132.9oC
5

[ ] =132(N/mm ) tra theo hình 1∗

ng suất cho phép tiêu chuẩn σ

•
2 trang 22 TL[8]
•

[ ]

[ ]

ng suất cho phép σ =η * σ

∗

2

(công thức 1-9 p23 TL[8])

Trong đó
 η : hệ số hiệu chỉnh xác đònh theo điều kiện làm việc của thiết bò , theo TL [8]
p26.Chọn η =1
σ =1*132=132 N/mm2
[σ ] .ϕ
Theo TL [8] p130 ta có
h =132*0.95/0.2943=426.0958 >25
p
 ϕ h hệ số bền mối hàn theo bảng 1-7 p25 tài liệu TL[8]

[ ]

•

21

Bề dày tối thiểu thân thiết bò buồng đốt
Dt . p
S' =
2[σ ]ϕ h công thức (5-3) p130 TL[8]
1000 * 0.2943
S' =
=1.1734 (mm)
2 *132 * 0.95
SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

 Dt đường kính trong buồng đốt(mm)
• Ta bổ sung đại lượng C cho bề dày buồng đốt nồi I như sau
C=Ca+Cb+Cc+Co

Ca-hệ số bổ sung do ăn mòn hoá học của môi trường ,mm.
Chọn Ca=1mm

Cb –hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường,mm.
Chọn Cb=0mm

Cc –hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, lắp ráp,mm.

Chọn Cc=0 mm

Co – hệ số bổ sung để quy tròn kích thước ,mm. Chọn
Co=1mm
C=1+0+0+1=2mm. Vậy S=S’+C mà theo t128[8] S’=4mm
S=1.1734 +2=3.1734 mm
Chọn S=6mm

Kiểm tra theo (5-10) p131 TL[8]
S − C a 3.1734 − 1
Dt = 1000 =0.00136 <0.1 thoả

Kiểm tra áp suất tính toán cho phép ở bên trong thiết bò theo công
thức (5-11) p131 TL[8]
2.[σ ].ϕ h .( S − Ca ) 2 * 132 * 0.95 * (6 − 1)
p=
=1.2478(N/mm2)>p=0.2943 (N/mm2)
Dt + ( S − Ca ) =
1000 + (6 − 1)

Do đó bề dày buồng đốt ở nồi I là S=6 mm
IV.1.2.2 Tính thân buồng đốt nồi II
•
Thân buồng đốt ở nồi II chòu áp suất trong
•
p suất tính toán: p=1.131 (at)=0.12975 N/mm2
•
Nhiệt độ tính toán là 102 .441 oC

[ ] =135(N/mm ) tra theo hình 1∗

ng suất cho phép tiêu chuẩn σ

•
1 p18 TL[8].
•

[ ]

[ ]

ng suất cho phép σ =η * σ

∗

2

(CT 1-9 p23 TL[8])

Trong đó
 η : hệ số hiệu chỉnh xác đònh theo điều kiện làm việc của thiết bò , theo TL [8]
p26.Chọn η =1
σ =1*135=135N/mm2
[σ ] .ϕ
Theo TL [8] p130 ta có
h =135*0.95/0.12975=988.439>25
p
 ϕ h hệ số bền mối hàn theo bảng 1-7 p25 tài liệu TL[8]

[ ]

•

22

Bề dày tối thiểu thân thiết bò buồng đốt
Dt . p
S' =
2[σ ]ϕ h công thức (5-3) p130 TL[8]
SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

1000 * 0.12975
=0.5058 (mm)
2 * 135 * 0.95
C=2 mm. Vậy S=S’+C
S=0.5058 +2=2.4074 mm

Kiểm tra theo (5-10) p131 TL[8]
S − C a 2.4074 − 1
Dt = 1000 =0.00136 <0.1 thoả

Kiểm tra áp suất tính toán cho phép ở bên trong thiết bò theo công
thức (5-11) p131 TL[8]
2.[σ ].ϕ h .( S − Ca ) 2 * 135 * 0.95 * (6 − 1)
p=

=1.5932(N/mm2)>p=0.12975(N/mm2
Dt + ( S − Ca ) =
1000 + (6 − 1)
S' =


Do đó bề dày buồng đốt ở nồi II là S=6mm
Chọn bề dày chung cho cả hai buồng đốt ở hai nồi là S=6mm
IV.2 Nắp thiết bò

Một trong những hình dáng nắp hợp lí nhất của thiết bò hình trụ (theo
quan điểm chòu áp suất )là nắp hình elíp.Chọn chi tiết nắp cho cả hai nồi là nắp
elíp tiêu chuẩn có gờ. Vật liệu chế tạo vẫn là thép X18H10T
IV.2.1 Nắp thiết bò nồi I
• Bề dày nắp ở nồi I chòu áp suất trong
• p suất tính toán: p=1.131 (at)=0.12975 N/mm2
• Nhiệt độ tính toán là 102.441 oC

[ ] =135(N/mm ) tra theo hình 1∗

ng suất cho phép tiêu chuẩn σ

•
1 p18 TL[8].
•

[ ]

[ ]

ng suất cho phép σ =η * σ

∗

2

(CT 1-9 p23 TL[8])

Trong đó
 η : hệ số hiệu chỉnh xác đònh theo điều kiện làm việc của thiết bò , theo TL [8]
p26.Chọn η =1
σ =1*135=135N/mm2
[σ ] .ϕ
Theo TL [8] p130 ta có
h =135*0.95/0.12975=988.439>25
p
 ϕ h hệ số bền mối hàn theo bảng 1-7 p25 tài liệu TL[8]

[ ]

Bề dày tối thiểu thân thiết bò buồng bốc
D
t. p
S' =
2[σ ]ϕ h công thức (5-3) p130 TL[8]
1400 * 0.12975
S' =
=0.7052 (mm)
2 * 135 * 0.95
S=0.7052 +2.05=2.7552 mm

chọn S’=4mm nên S =6,05m

Kiểm tra theo (5-10) p131 TL[8]
•

23

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ

S − C a 2.7552 − 1
Dt = 1400 =0.001968 <0.1 thoả
Kiểm tra áp suất tính toán cho phép ở bên trong thiết bò theo công
thức (5-11) p131 TL[8]
2.[σ ].ϕ h .( S − Ca ) 2 *135 * 0.95 * (8 − 1)
p=
=1.276(N/mm2)>p=0.12975(N/mm2)
Dt + ( S − Ca ) =
1400 + (8 − 1)



Do đó bề dày nắp ở nồi I là S=8mm
IV.2.2 Nắp thiết bò nồi II
• Chòu áp suất ngoài
• p suất làm việc trong nồi II là p=0.3(at)

• p suất môi trường là pa=1(at)
• p suất tính toán là pn=1-0.3=0.7(at)=0.0709275(N/mm2)
• Nhiệt độ tính toán là t=89.3 oC.Tra theo TL[4] p195
• Chọn S=8mm
• Theo TL [8]
Rt 1400
=
=175 (p166)
S
8
0.15.E t
(p166)
x.σ c

σ ty
x = t -tỷ số giới hạn đàn hồi của vật liệu
σc



làm đáy với giới hạn chảy của nó ở nhiệt độ tính toán,đây là thép cacbon nên
x=0.9

Et môđun đàn hồi của vật liệu thân ở nhiệt
độ làm việc của nó,N/mm2. Et=2.05.105(N/mm2). Tra theo 2-120p44 TL[8].

•
σ ct = [σ ] ∗ .nc
•

[ ]

Tra hình 1.2,p22 TL[8] ta có σ

•

toàn ,chọn nc=1.65
σ ct = 138 * 1.65 = 227.7 (N/mm2)

=138 N/mm2
Giới hạn chảy

của

vật

liệu

Theo p20 TL[8] ta có nc là hệ số an

0.15.E t 0.15 * 2.05.10 5
=
=150.051
x.σ ct
0.9 * 227.7
0.15.E t 0.15 * 2.05.10 5
Rt 1400
=
=175>
=

=150.051
x.σ ct
S
8
0.9 * 227.7
•
24

∗

p suất ngoài cho phép được xác đònh
SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ


Đồ án môn học

GVHD: THẦY NGUYỄN VĂN HOÀ
2

[ pn ] = 0.09.E  S − Ca  (N/mm2)
 K . Rt 

K hệ số K=0.948 theo p167 TL(8)
t

2

8 −1

 =0.5132( N/mm2) >p=0.0709275 (N/mm2)

 0.948 * 1400 
Chọn kích thước nắp chung cho cả hai nồi tra theo bảng XIII.11 p384 TL[7]
 Chiều dày nắp S=8mm
 Chiều cao nắp h=350mm
 Chiều cao gờ hgờ=25mm

[ p n ] = 0.09 * 2.05.10 5 

•

D

b

D

h

D
d

b

l

0

D

t

IV.3 Đáy thiết bò
 Đáy nón ở thiết bò hình trụ đặt thẳng đứng có tác dụng tháo nhanh các chất
lỏng nhớt . Do đó chọn đáy thiết bò là dạng hình nón ,có gờ..Góc α càng bé
thì độ bền đáy nón càng tăng, chọn 2 α =60o,kiểu nón có uốn mép.
 Đáy buồng bốc là đáy phẳng. Đáy buồng đốt là đáy nón.
-Chọn đáy thiết bò của buồng đốt ở 2 nồi là dạng hình elip có gờ có bề dày đáy
giống nắp của buồng đốt nên ta không cần tính toán lại
Nồi 1:
+Buồng bốc : đáy chòu áp suất trong
-P=0,12975(N/mm2)
25

SVTH: PHẠM LƯU KIM THUỶ