Thiết kế hệ thống cô đặc một nồi có ống tuần hoàn trung tâm
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (603.1 KB, 65 trang )
Đồ Án Môn Học
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Quá Trình Và Thiết Bị
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH
KHOA CÔNG NGHỆ HOÁ HỌC
Mục Lục
Trang 5.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN.....................................................................................Trang 7.
QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ TRONG CÔNG NGHỆ
HÓA CHẤT
ĐỀ TÀI: THIẾT KÉ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI
CÓ ỐNG TUẦN HOÀN TRƯNG TÂM
PHẦN 1: Cơ SỞ LÝ THUYẾT...............................................................................................................Trang 8.
Thành phố Hồ Chí Minh - 4/2009
1.1. Định nghĩa...........................................................................................................Trang
8.
Trang 12
1.2. Các phương pháp cô đặc......................................................................................Trang 8.
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
1.4.3................................................................Phưong trình cân bằng nhiệt luợng
............................................................................................................... Trang 20.
1.5. Hệ số cấp nhiệt............................................................................................. Trang 21.
1.5.1.............................................................Hệ số cấp nhiệt di, phía hơi ngung tụ
............................................................................................................... Trang 22.
1.5.2..........................................Hệ số cấp nhiệt a2từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi
...............................................................................................................Trang 22.
1.6. Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp.................................................................. Trang 27.
1.7. Be mặt truyền nhiệt...................................................................................... Trang 27.
2. Thiết kế chính..................................................................................................... Trang 27.
2.1. Buồng đốt của nồi cô đặc............................................................................. Trang 27.
2.1.1................................................................................Tính số ống truyền nhiệt
............................................................................................................... Trang 27.
2.1.2...................................................................................Đường kính buồng đốt
............................................................................................................... Trang 28.
2.1.3...................................................................................Tính bề dày buồng đốt
............................................................................................................... Trang 29.
2.1.4........................................................................................Tính đáy buồng đốt
............................................................................................................... Trang 31.
2.2. Buồng bốc hơi.............................................................................................. Trang 33.
2.2.1................................................................Kích thước của không gian bốc hơi
............................................................................................................... Trang 34.
2.2.2.................................................................................Thể tích không gian hơi
............................................................................................................... Trang 35.
2.2.3...................................................................................Bề dày thân buồng bốc
............................................................................................................... Trang 36.
Trang 3
2.2.4....................................................................................Bề
dày nắp buồng bốc
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
3.3. Đuờng kính ống dẫn nuớc vào thiết bị ngùng tụ................................................ Trang
............................................................................................................................... 48.
3.4. Đuờng kính ống tháo nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ.........................................Trang
............................................................................................................................... 48.
3.5. Đường kính ống dẫn hơi thứ vào thiết bị ngưng tụ............................................ Trang
............................................................................................................................... 48.
4. Be dày lớp cách nhiệt............................................................................................... Trang
...................................................................................................................................... 49.
4.1. Be dày lớp cách nhiệt ống.................................................................................. Trang
............................................................................................................................... 49.
4.2. Be dày lớp cách nhiệt của ống dẫn hơi đốt........................................................ Trang
............................................................................................................................... 49.
4.3. Cách nhiệt cho buồng đốt.................................................................................. Trang
............................................................................................................................... 50.
4.4. Cách nhiệt cho buồng bốc............................................................................Trang 51.
5. Tính vỉ ống.........................................................................................................Trang 51.
6. Chọn mặt bích.......................................................................................................... Trang
...................................................................................................................................... 52.
7. Chọn tai treo............................................................................................................. Trang
...................................................................................................................................... 54.
7.1. Tai treo cho thiết bị............................................................................................ Trang
............................................................................................................................... 54.
7.2. Thể tích các bộ phận thiết bị.............................................................................. Trang
............................................................................................................................... 54.
7.2.1......................................................................Thể tích thép làm ống truyền nhiệt
Trang 4
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Trang 5
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
Trong công nghiệp hóa chất và dầu khí vấn đề thiết kế và chế tạo các thiết bị phục vụ cho
lĩnh vực công nghiệp hóa học là yêu cầu cần thiết đối với các sinh viên được đào tạo chuyên
về khối kỹ thuật hóa học. Từ cách chọn lựa vật liệu, đến các quan hệ phụ thuộc giữa các kích
thước của các chi tiết thiết bị với tính chất của vật liệu; các phép tính toán công nghệ để kiểm
tra độ bền các chi tiết và các phương pháp thiết kế... Tất cả đều nhằm mục đích tìm được điều
kiện tối ưu và thích họp nhất để tạo ra được sản phẩm có chất lượng cao, có hiệu quả kinh tế
trong các quá trình chế biến sản xuất.
Ngày nay sự phát triển của công nghiệp hóa chất và thực phẩm ngày càng mạnh. Vì thế
nhu cầu sử dụng các loại họp chất tinh khiết và có nồng độ theo ý muốn là không thể thiếu.
Như quá trình làm sạch muối ăn trong công nghiệp, quá trình cô đặc đường để tạo độ ngọt
thích họp cũng như các quy trình sản xuất xút NaOH, KOH... ứng dụng trong ngành công
nghiệp mỹ phẩm, tổng họp các họp chất hữu cơ và vô cơ... Đe tạo ra được các sản phẩm
mong muốn này vấn đề công nghệ là yếu tố then chốt quyết định đến chất lượng sản phẩm. Từ
khâu nhập nguyên liệu đến hàng loạt các khâu trung gian: cô đặc, kết tinh, sấy, tẩy màu... Tất
cả đều phải được tính toán một cách chi tiết để hạn chế rủi ro xảy ra trong quá trình vận hành.
Trang 6
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
Trang 7
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
PHẦN 1: Cơ SỞ LÝ THUYẾT
Trang 8
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Õng Tuần Hoàn Trung Tâm
CÔ ĐẶC
1.1. Định nghĩa.
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng việc đun
sôi. Đặc điểm của quá trình này là dung môi đuợc tách ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, chất hòa
tan được giữ lại trong dung dịch. Do đó, nồng độ của dung dịch sẽ tăng lên. Khác với quá
trình chưng cất, trong quá trình chưng cất các cấu tử trong hỗn họp cùng bay hơi chỉ khác
nhau về nồng độ trong hỗn họp.
Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ
cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ đun nóng một thiết bị ngoài
hệ thống cô đặc thì ta gọi hơi đó là hơi phụ. Truyền nhiệt trong quá trình cô đặc có thể trực
tiếp hoặc gián tiếp, khi truyền nhiệt trực tiếp thường dùng khói lò cho tiếp xúc với dung dịch,
còn truyền nhiệt gián tiếp thường dùng hơi nước bão hòa để đốt nóng.
Trong công nghệ hóa chất và thực phẩm, cô đặc đóng một vai trò hết sức quan trọng. Nó
được ứng dụng với mục đích:
Trang 9
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
yêu cầu, hoặc cho vào liên tục trong quá trình bốc hoi để giữ mức dung dịch không đổi đến
khi nồng độ dung dịch trong thiết bị đã đạt yêu cầu sẽ lấy ra một lần sau đó lại cho dung dịch
mới để tiếp tục cô đặc.
Khi cô đặc liên tục trong hệ thống một nồi hoặc nhiều nồi dung dịch và hoi đốt cho vào
liên tục, sản phẩm cũng đuợc lấy ra liên tục. Quá trình cô đặc có thể thực hiện ở các áp suất
khác nhau tùy theo yêu cầu kỹ thuật, khi làm việc ở áp suất thuờng (áp suất khí quyển) thì có
thể dùng thiết bị hở; còn làm việc ở các áp suất khác thì dùng thiết bị kín cô đặc trong chân
không (áp suất thấp) vì có ưu điểm là: khi áp suất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịch cũng
giảm, do đó hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch tăng, nghĩa là có thể giảm được bề mặt
truyền nhiệt.
Trang 10
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
trong ống, hơi đốt ( hơi nước bão hòa ) đi vào khoảng trống phía ngoài ống. Phía trên phòng
đốt là phòng tách hơi thứ khỏi hỗn hợp hơi - lỏng còn gọi là buồng bốc. Trong buồng bốc có
bộ phận tách bọt dùng để tách những giọt lỏng do hơi thứ mang theo.
Dung dịch được đưa vào đáy phòng bốc hơi, chảy vào trong các ống truyền nhiệt và ống
tuần hoàn trung tâm, hơi đốt được đưa vào phòng đốt. Dung dịch được đun sôi, tạo thành hỗn
họp lỏng và hơi trong ống truyền nhiệt, khối lượng riêng của dung dịch giảm và chuyển động
từ dưới lên miệng ống. Trong ống tuần hoàn, thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền
nhiệt lớn hơn so với ống truyền nhiệt do đó lượng hơi tạo ra ít hơn vì vậy khối lượng riêng của
hỗn hợp hơi lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt. Do đó chất lỏng sẽ di chuyển từ trên
xuống dưới rồi đi vào ống truyền nhiệt lên trên và trở lại ống tuần hoàn tạo lên dòng tuần hoàn
tự nhiên.
Trang 11
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
hình 1: sơ đồ công nghệ hệ thống cô đặc một nồi có ống tuần hoàn trung tâm.
1. thùng chứa dung dịch; 2. buồng đốt; 3. thiết bị cô đặc; 4.Thiết bị ngưng tụ kiểu ống đứng; 5.
thùng chứa nước; 6. thùng chứa hơi thứ ngưng; 7. bơm dung dịch; 8. bơm nước; 9. Bồn cao
vị; 10. thùng chứa nước ngưng tụ; 11. ratomet (lưu lượng kế); 12. thùng chứa sản phẩm; 13.
thùng tháo nước ngưng;
Dung dịch đầu CaCl2 từ thùng chứa dung dịch (1) được bơm vào bồn cao vị (9), từ đây
Trang 12
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ống Tuần Hoàn Trung Tâm
những giọt nước này lắng lại trong thiết bị cô đặc (3) và sản phẩm được tháo ra ngoài qua
thùng chứa sản phẩm (12). Sản phẩm CaƠ2 sau khi ra khỏi buồng bốc có nồng độ đạt yêu cầu
40% và được đưa vào bể chứa sản phẩm (12).
3. Dung dịch cô đặc CaCl2.
3.1. Giói thiệu về dung dịch CaCl2.
Công thức hóa học CaCỈ2. Khối lượng phân tử 110,99 là
chất có tinh thể màu trắng, có tính hút ẩm mạnh. Nhiệt độ
nóng chảy 772 - 782°c nhiệt độ sôi > 1600°c tỷ trọng 2152 2512 kg/m3. Canxiclorua tan nhiều trong nước, dung dịch bão
hòa sôi ở 180°c. Trong các dung dịch có nồng độ khác nhau
thì nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc thay đổi.
Trang 13
http ://www. ebook. edu. vn
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ống Tuần Hoàn Trung Tâm
Do áp suất hơi thấp của các hyđrát và các dung dịch nuớc Canxiclorua nên được dùng để
PHẦN 2: Sơ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.
Sơ đồ quy trình công nghệ sẽ được trình bày chi tiết trong bản vẽ A3.
Trang 14
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ổng Tuần Hoàn Trung Tâm
PHẦN 3: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ.
Các thông số và số liệu ban đầu:
Dung dịch cô đặc: CaCỈ2
Nồng độ đầu (Xđ): 10% , tđ= 25°c
Trang 15
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
Năng suất sản phẩm: 20 kg/h
Áp suất buồng bốc: 1 at (99,1°C)
Tổn thất áp suất Ap trên đường ống dẫn hơi thứ tương ứng với tổn thất nhiệt độ A
ChọnA'"= rc
(VI.14, STQTTB T2, 60)
Với tht: nhiệt độ hơi bão hòa ứng với áp suất pht (áp suất hơi thứ) của hơi thứ, °c
Trang 16
Đồ Đồ
Án Án
MônMôn
HọcHọc
Quá
Trình
Và
Quá Trình VàThiết
ThiếtBị
Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng
Õng Tuần Hoàn Trung Tâm
1.2.1.nhiệt độ
Tổn
nồng dịch
độ. ở nồng độ đã cho ứng với áp suất nào đó
từ biểu thức này nếu biết
sôithất
củadodung
Hiệu
số
nhiệt
độ
giữa
nhiệt
độ
sôi
nhiệt độ sôi của dung môi nguyên
thì cũng có thể xác định đuợc
độ sôi ởcủa
các dung
áp suấtdịch
khácvànhau.
chất ở áp suất bất kì gọi là tổn thất nồng độ A được xác định theo công thức gần đúng của
Tisenco
pdds- khối lượng riêng của dung dịch khi sôi, kg/m3
tại nhiệt độ 119,19 nuớc nguyên chất có p = l,98at
À = Aa’.f (VI .10, STQTTB T2, 59)
^ỉu,1't=ĩi= 0,505
Theo quy tắc babô tỉ lệ trên
vẫn giữ nguyên giá trị tại mọi nhiệt độ sôi của dung dịch. Do đó
từ đó xác đinh đuơc: prữ = -7^7 = 2; 14 (af)
x
•
V r V 0,505
'
Trong đó: A0 : tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung
nhumôi
vậyởnhiệt
độ sôi
t của dung dịch CaCl2 ở áp suất 1,08 at bằng nhiệt độ sôi của nuớc ở áp
áp suất
thường.
suất 2,14 là 121,46cc .
vậy ta có: A"= t t b - t 0 = 121,46-119,19 = 2,
27°c
f: Hệ số hiệu chỉnh.
= l,08(at) Tổn thất do trở lực đưòiig ống.
1.2.3.
Chọn
tổntổn
thất thất
do trởnhiệt
lực đuờng
ốngdo
ần’=nồng
'l°c độ ở áp suất khác nhau có thể dung qui tắc Babô. Theo
để
tính
độ sôi
quy tắc Babô thì quan hệ giữa áp suất hơi bão hòa của dung môi trên dung dịch loãng p với áp
suất hơi bão hòa của dung môi nguyên chất Ptì ở cùng nhiệt độ là không đổi và đối với dung
dịch có nồng độ nhất định quan hệ đó không phụ thuộc vào nhiệt độ sôi.
với f = 16,2^- (VLll, STQTTB 12,59)
p
Với T: nhiệt độ
sôi =của
dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho, °K
(—)f
cosnt
Trang 19
17
18
http
://www. ebook. edu. vn
Đồ Án Đồ
Môn
ÁnHọc
Môn Học
Quá Trình Và
QuáThiết
TrìnhBịVà Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng
Õng Tuần Hoàn Trung Tâm
gọi /: nhiệt luợng riêng hơi đốt (J/kg)
Atu = Aí - £ A = 34,8 - 22,08 = 12,720 c
nhiệt độ sôi của dung dịch trong nồi:
1.4.3.
Phương trình cân bằng nhiệt lượng.
Cân bằng nhiệt lượng: X nhiệt vào = X nhiệt ra
nhiệt
vào độ
gồm
có:của dung dịch trong nồi:
sản phẩm lấy ra ở +
đáy
thiếtlượng
bị, nhiệt
cuối
tc = t„, + A'+2A' '+A' "=98,1 +18,81 + 2.2,27 +1 = 122,45° c
Do dung dịch đầu: G đ c đ t đ ( w)
1.4. Cân bằn nhiệt lưọng.
1.4.1.
Nhiệt dung riêng.
Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ nhỏ hơn 20% tính theo công thức sau:
hơi đốt:(1.43,
D(l-(p)i
D (w)
c = 4186.(1 -x), Do
(J/kg.độ);
STQTTB
Tl, 152)
Với: X - nồng độ chất hòa tan, phần khối luợng (%):
Trang 21
20
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Õng Tuần Hoàn Trung Tâm
Gd(CẠ-CA) + W(i-„-CA)
D
{\-£).(\-ẹ).(í U -C0)
Nhiệt hóa hơi của nước ĩhh chính là íD - cỡ
—> Í D - c ỡ = rhh = 2171.103 J/kg (ở Phd = 3 at)
Ta có tc = 122,45°c , chọntđ = 25°C
vậy lượng hơi đốt phải dùng là:
Trang 22
m
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
1.5.1.
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
Hệ số cấp nhiệt tti, phía hoi ngưng tụ.
Hệ số cấp nhiệt (Xi, với ống truyền nhiệt đặt thẳng đứng thì hệ số (Xi đối với hơi bão
hòa ngưng tụ được tính theo công thức (V.101, STQTTB T2, 28).
Trong đó: H: chiều cao ống truyền nhiệt, m.
A: là hệ số phụ thuộc vào nhiệt độ màng tm chọn: hiệu số giữa nhiệt độ ngưng và nhiệt độ phía mắt tường tiếp xúc với hơi ngưng Atj
tT\ ~ hid Aí|
.,
-> A tra bàng (STT2/29),
hd Cl
tu =132,9°c -» r„„ác = 2171.103 (J/kg)
1.5.2. Hệ số cấp nhiệt a2từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi.
Xem quá trình truyền nhiệt là ổn định.
ÁÍ2 — tj2 — tc mà tj2 — ÍT1 ~ <7/2T
Với = Vì +Ĩ2 +rj
chọn hơi đốt (hơi nước bão hòa) là nước sạch, theo (V.I, STQTTB T2, 4)
Trang 23
2
3
2
17,54
VVy
(W/m2
(W/m2
Đồ Án Môn Học
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
1,544.
Quá Trình Và Thiết Bị
Ống Tuần Hoàn Trung Tâm
Có Ồng
chọn nuớc làm chất lỏng chuẩn, dựa theo bảng 1.102, STQTTB Tl, 94:
chọn bề dày của ống truyền
nhiệt ô = 0,002
(m), vật liệu chế tạo thiết bị cô đặc là thép crôm 1,544.
=«».(^)0S6í,( kcal/m2.độ.h).
ỏ 0,002
4 ,
2 ỉ\\ĩ\
niken - titan. Mã hiệu ( 1X18H9T ) và hệ số dẫn nhiệt tại tn — 129,7 °c, X = 17,54 (W/m.độ)
1,544.
(1.125, STQTTBT1, 127)
với On là hệ sô câp nhiệt của nuớc đuợc tính theo công thức (V.91, STQTTB ST2, 26):
2 33
5
2
a„ 1,544.
=0,145.Aí
’ .jp0’tục
, (W/m
.độ).
-> Aổt 20,002
= t T24 -( 2t cmA= 74,117 -122,45 = -48,33°
c <20, tiếp
lặp lần 2.
r, 3= — = 12
= 1 ,14.10 (m .đôAV).
- áp (Ns/m
suất tuyệt
mặt thoáng, N/m2.
n™sc= 1.58.10'
) - 0đối
3,75°c
M =trên
-3
4
bảng lặp
để xác định
t"f i va -3t"f
2 : 1,544.
—»
= 0,464.10
+ 0,966.10
+1,14.10“
= 1,544.10“3 ( mlđộAV).
—» t T 1 = t n - y, r = t n -1,544.10”3, ( °c )
1,544.
#1
—^ A
?2
=
t j — t c = t j 2 —122,45, ( c )
2
1,544.
Tính
toán 3tT1
và tT22) lặp
theo
|X„„ÓC=
1,27.10'
(Ns/m
—0
,2=bảng
1 l°c sau :
At 2 - hiệu số nhiệt độ của bề mặt truyền nhiệt và của nuớc sôi, °c.
chọn AÍỊ = 3°c.
2 33
->a„ = 0,145.(0,2093)1,544.
’ .(9,81.104)0’5 =1,1874 (W/m2.độ).
chọn nhiệt độ tính toán a2 theo nhiệt dộ cuối tc = 122,45°c
jU„ =
O 9971
0,227l(cP) = —---------= 2,2696.ỈO~\N.s/m 2 ) (1.104, STQTTB Tl, 96)
0,70132
(W/m.độ
) (1.130,
STQTTB
Trong đó: t^i t^: nhiệtAddcaci2
độ mà tại=đó
chất lỏng
có độ nhớt
tuông
ứng là ịi\Tl,
và134)
p2.
ỡ
,n - ỡ/,2
2 2
q , == a,Aí,
= 12043.3 = 36129(W/m
(W/m
)
4095,7
.độ)
xem quá trình truyền nhiệt là ổn định
- tc mà ÌT2 = txi - qiSr
3
Pdd= 1,3348.10
) (1.32,
STQTTB
Tl,chuẩn
38) có cùng giá trị độ nhớt là Pi và ịi 2.
0^13, (kg/m
0^: nhiệt
độ của
chất lỏng
vậy: q 2 = a 2 At 2 =4095,7.0,2093 = 857,23 (W/m2.độ)
hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức:
Với 2r = ri +Ĩ2 +rj
chọn hơi đốt (hơi nuớc bão hòa) là nuớc sạch, theo (V.I, STQTTB T2, 4)
Tra bảng (1.107, STQTTB Tl, 100), ta có dung dịch CaCl2 10% có độ nhớt tuong ứng với các
Khi dung dịch (dung
môi
nuớc) sôi
và tuần hoàn mãnh liệt trong ống thì hệ số cấp nhiệt khi
Cdd=
Cc là
= 2792,68
(J/kg.độ)
nhiệt độ;
chất lỏng sôi đuợc tính theo công thức (VI.27, STQTTB T2, 71):
Trang 26
24
25
27
n
~ f~ n.dnH
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
Trong đó: F - diện tích bề mặt truyền nhiệt, đã được tính từ phần công nghệ, m 2
dn - đường kính ngoài của ống truyền nhiệt, m.
80(2792,68.122,45-3767,4.25) + 60(2677.103 -2792,68.122,45)
1AÒ/r
...
H - chiều cao của một ống truyền nhiệt, m.
chọn ống truyền nhiệt có kích thước: 20 X 2 (mm) và chiều cao: 80 ( cm)
=-------------------------------------- -— ----------------------------------=168,34.10
/ h)
0,95
chọn theo tiêu chuẩn (V.ll, STQTTB T2, 48) -> n t = 127(ống), chọn cách sắp xếp ống theo
hình sáu cạnh.
Trang 28
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
-> tổng diện tích cắt ngang của ống gia nhiệt:
Diện tích thiết diện của ống tuần hoàn lấy khoảng 20% thiết diện của tất cả các ống truyền
nhiệt -► Fđl = 0,2.F = 0,2. 0,057 = 0,0114 (m2)
chọn đuờng kính ống tuần hoàn theo tiêu chuẩn (QTTB T5, 155) —> dđi =159 (mm)
Giá trị buớc ống t = Ị3.dn = ( 1 . 3 - 1.5). dn. chọn Ị3 = 1,4
—> t = 1,4.24.10'3 = 0,0336 (m) - 33,6 (mm)
chọn giá trị t = 33 (mm)(khi thực hiện trên bản vẽ kĩ thuật)
khi lắp ống tuần hoàn trung tâm vào cùng trong mạng ống truyền nhiệt, cần phải bỏ đi một số
Trong đó: t = Ị3.dn - là bước ống, thường lấy Ị3 = 1,3 - 1,5, t - bước ống, m.
dđi - đường kính ngoài của ống đối lưu, m
n - số ống truyền nhiệt.
Trang 29
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
\|/ - hệ số sử dụng lưới đỡ ống, thường dao động trong khoảng 0,7 - 0,9.
sin a = sin 60° do xếp theo hình lục giác đều, ba ống cạnh nhau ở hai dãy sát nhau
tạo thành một tam giác đều, có góc đỉnh a = 60°.
A-
Ỉ4.127.(0,0336)2 sin + (0,159 + 2.0,0336)2 = 0,498(m) = 498(mm)
60
Chọn theo đường kính buồng đốt theo tiêu chuẩn (QTTB T5, 156) —> Dt = 600 (mm)
bề dày buồng đốt hình trụ được tính theo công thức: (XIII.8, STQTTB T2, 360)
s= rD{'P + c , ( m ) (1)
2 [ơ]p + p
w
Trong đó : Dt - đường kính trong của thiết bị, m
(p - hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc
c - hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày, m
p - áp suất bên trong của thiết bị, N/m2
Trang 30
n
J
h
J
2[ơ\p
2.132.106.0,9
Đồ Án
Án Môn
Môn Học
Học
Đồ
Quá
Trình
Và
Thiết Bị
Bị
Quá Trình Và Thiết
Thiết Kế
Kế Hệ
Hệ Thống
Thống Cô
Cô Đặc
Đặc Một
Một Nồi
Nồi
Thiết
Có
Ông
Tuần
Hoàn
Trung
Tâm
Có Ống
ỐngTuần Hoàn Trung Tâm
- đại lượng bổ sung do dung sai của chiều dày c3 phụ thuộc
vào
chiều dày tấm vật liệu theo
6
2
với:
giới
hạn
bền
khi
kéo
Ơ
K = 550.10 (N/m ) (XII.4, STQTTB T2,309)
lấy s = 4 (mm)
kiểm tra ứng suất của thiết bị theo áp suất thử bằng hoi H20: (XIII.26, STQTTB T2, 365)
hệ số an toàn theo giới han bền kéo nb = 2,6 (XIII.3, STQTTB T2, 356)
hệ số điều chỉnh r| = 0,9 (XDI.2, STQTTB T2, 356)
Rồ là_ y 90
0,15,
= 0,98 (theo đồ thị XIII. 15, STQTTB T2,
yếu tố hình dạng khi a = 30°=và
D. ~ 600
400).
STQTTB T2, 364) ta có: c3 = 0,4 (mm) đối với thép cán loại dày 4 (mm)
Xác [A+CS-Qto
định chiều
( A f / m 2)
2
'k,K
quả tính toán của công thức nào cho giá trị lớn hơn:
6
= 190,38.10
(N/m2)
s = DrtJP;y + c, (m)
2-kku Yrh
D'J
+ c, (m)
s =ẹ-p)
2(S - cyp 1,2
= 1 + 0,4 =1,4 (rnm)
Trong đó: y - yếu tố hình dạng
với áp suất thử tính toán Po đuợc xác định theo công thức Po = Pth + Pi, (N/m 2)
,rj,(N/m2)
Tính ứng suất chảy: [ơc] = —
D’ - đuờng kính đối với đáy có gờ, mm (theo hình XIII. 16, STQTTB T2, 400).
Pth
áp
suất
thủy
lực
theo
(xni.5,
T2, 358) K ] = — ĩ ì Á N I m 2 ) (xni.l, STQTTB T2, 355)
tính ứng suất kéo: Các đại lượng p,STQTTB
(ph, (p, c tính toán[ ơnhư
với thân hình trụ chịu áp suất trong,
từ
kết
quả
tính
toán
trên buồng đốt ta có:
nc
c = 1,4 (mm), (ph = 0,9.
với: giới hạn khi chảy ơc = 220.106 (N/m2) (XII.4, STQTTB T2,309)
2QQ| 1 A4
áp suất bên trong thiết bị: p = Pmt + Pi
hệ số an toàn theo giới hạn khi chảy nc = 1,5 (XIII.3, STQTTB T2, 356)
hệ số điều chỉnh ĩ ] = 0,9 (xm.2, STQTTB T2, 356)
Trang
Trang 31
33
32
2.126,43.106.0,9
Đồ Án Môn Học
Quá Trình Và Thiết Bị
Thiết Kế Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi
Có Ồng Tuần Hoàn Trung Tâm
lấy s = 2 ram
D'.p
2.COS a. ị[ơ\ẹ-p)
Tính bề dày s theo công thức : s =
xp = 126,43,103 .0,9 = 983,55 > 50 ■
CÓ thể bỏ qua đại lượng p trong công thức (2)
0,56.115,69.103
+1,4.10”3 =
2.COS30.126,43.106.0,9
chọn theo tiêu chuẩn (XIII.21, STQTTB T2, 394) s = 4 (mm)
kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thử thủy lực bằng công thức :
ơ-
ƯP
2cos
Xét:
+ p].-= ----------4.10 3.115,69.10-----—Ị-115,69.1
(V/ m2)
o3
3
3
_(p
2.cos30.(4.10“ -1,4.10“ )
= 220,10 = 183,33.106 >ơ = 218,45.103(V/m2)
1,2
1,2
2.2. Buồng bốc hoi.
2.2.1.
Kích thưóc của không gian bốc hoi.
kích thước của không gian bốc hoi phải đủ lớn để vận tốc hơi thứ trong đó không lớn hơn vận
tốc lắng của các hạt lỏng bị cuốn theo.
vận tốc lắng của các hạt lỏng được tính theo công thức sau (5.14, QTTBTN T5, 157)
4gịp, -Pk)du
co, =
3 4-Ph
Trong đó : Pi, Ph - là khối lượng riêng của chất lỏng và hơi thứ, Kg/m3
dhi - đường kính của hạt lỏng, m
Trang 34
