Cô đặc 2 nồi xuôi chiều ống tuần hoàn cưỡng bức dùng cô đặc dung dịch NaOH

GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
Số : …………………
Họ và tên HS-SV : Nguyễn Thị Thu Huyên.
Lớp : CĐ-ĐH Hóa 1

Khoá: 10

Khoa : Công nghệ Hoá
Giáo viên hướng dẫn : Vũ Minh Khôi
Nội dung
Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều ống tuần hoàn cưỡng bức dùng cô
đặc dung dịch NaOH.
Các số liệu ban đầu:
- Năng suất là: 13600 kg/giờ.
- Chiều cao ống gia nhiệt H = 4 m.
- Nồng độ đầu của dung dịch là: 12 %.
- Nồng độ cuối là: 30 %.
- Áp suất hơi đốt nồi 1 là: 4,8 atm.
- Áp suất hơi ngưng tụ là: 0,28 atm.
TT

Tên bản vẽ
1 Vẽ dây chuyền sản xuất
2 Vẽ nồi cô đặc dung dịch NaOH

Khổ giấy
A4
A0

Số lượng
01
01

PHẦN THUYẾT MINH

Ngày giao đề : ……………
TRƯỞNG KHOA

Đồ án môn QT&TB

Ngày hoàn thành : ……………
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

1


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

MUÏC LUÏC

Đồ án môn QT&TB

2


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

I - GIỚI THIỆU CHUNG
1.1- MỞ ĐẦU
Trong ngành công nghiệp hóa chất và thực phẩm, 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
trong 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 hợp 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 mẽ. Vì thế nhu cầu sử dụng các loại hợp chất tinh khiết và có nồng độ
theo ý muốn là không thể thiếu. Chẳng hạn như quá trình làm sạch muối ăn
trong công nghiệp, quá trình cô đặc đường để tạo độ ngọt thích hợp, hay các
quy trình sản xuất khác như:NaOH, NH4NO3, KOH…; các ứng dụng trong
ngành công nghiệp mỹ phẩm, tổng hợp các hợp chất hữu cơ và vô cơ… Để
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.

Việc nắm bắt được những yêu cầu cần thiết trong quá trình chế biến hóa
học cũng như để tiếp cận với cách toán công nghệ đã được học từ các môn
họ c : thủy cơ, truyền nhiệt, truyền khối;
Đề tài: Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều có ống tuần
hoàn ngoài sẽ bổ sung thêm kiến thức giúp các sinh viên khối kỹ thuật hóa
học hình dung một cách rõ ràng và chi tiết hơn về các thiết bị sử dụng trong
lĩnh vực hóa chất, thực phẩm, dầu khí. Từ công đoạn chọn vật liệu chế tạo
đến các phần tính toán các thiết bị chính và phụ như: buồng đốt, buồng bốc, hệ
thống ngưng tụ… Cụ thể phần tính toán chi tiết sẽ được trình bày ở phần nội
dung công nghệ.

Đồ án môn QT&TB

3


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

1.2- CÔ ĐẶC
1.2.1- 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 được 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 hợp cùng bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ
trong hỗn hợp.
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:
- Làm tăng nồng độ chất tan
- Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể ( kết tinh )
- Thu dung môi ở dạng nguyên chất
Cô đặc được tiến hành ở nhiệt độ sôi, ở mọi áp suất ( áp suất chân không,
áp suất thường hay áp suất dư ) trong thiết bị cô đặc một nồi hay nhiều nồi
và quá trình có thể gián đoạn hay liên tục.
1.2.2- Các phương pháp cô đặc.
Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong thiết bị 1 nồi hoặc nhiều nồi, làm
việc gián đoạn hoặc liên tục. Khi cô đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị
một lần rồi cô đặc đến nồng độ yêu cầu, hoặc cho vào liên tục trong quá trình
bốc hơi 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
hơi đốt cho vào liên tục, sản phẩm cũng được 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 thường (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.
Cô đặc chân không có thể dùng hơi đốt ở áp suất thấp, điều đó rất có lợi
khi ta dùng hơi thải của các quá trình sản xuất khác. Cô đặc chân không cho
Đồ án môn QT&TB

4


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

phép ta cô đặc những dung dịch ở nhiệt độ sôi cao (ở áp suất thường) có thể
sinh ra những phản ứng phụ không cần thiết (oxy hóa, nhựa hóa, đường hóa
…). Mặt khác do nhiệt độ sôi của dung dịch thấp thì tổn thất nhiệt ra môi
trường xung quanh sẽ nhỏ hơn khi cô đặc ở áp suất thường.
Cô đặc ở áp suất dư thường dùng cho các dung dịch không bị phân hủy ở
nhiệt độ cao như các dung dịch muối vô cơ, để sử dụng hơi thứ cho cô đặc và
cho các quá trình đun nóng khác.
Cô đặc ở áp suất khí quyển thì hơi thứ không được sử dụng mà được thải
ra ngoài không khí. Phương pháp đơn giản nhưng không kinh tế.
Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt tức là dưới tác dụng của nhiệt
(đun nóng), dung môi 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 của dung dịch
(khi dung dịch sôi). Để cô đặc các dung dịch không chịu được nhiệt độ cao (như
dung dịch Natri sunphat) đòi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất
cân bằng ở mặt thoáng thấp.
1.2.3- Dung dịch cô đặc Sodium hydroxide NaOH (Natri hiđroxit)
a/ Giới thiệu về Natri hiđroxit NaOH (Xút, xút ăn da, kiềm).
Công thức phân tử: NaOH.
Khối lượng phân tử: 39,9971 g/mol
Là tinh thể màu trắng, rắn ở nhiệt độ phòng và áp suất tiêu chuẩn.
NaOH tan trong nước ở nhiệt độ 20°C, 100 g nước (100 ml) có thể hoà tan
được 111 g NaOH.
Natri hydroxit tinh khiết là chất rắn có màu trắng ở dạng viên, vảy hoặc hạt

hoặc ở dạng dung dịch bão hòa 50%. Natri hydroxit rất dễ hấp thụ CO2trong
không khí vì vậy nó thường được bảo quản ở trong bình có nắp kín. Nó phản ứng
mãnh liệt với nước và giải phóng một lượng nhiệt lớn, hòa tan
trong etanol và metanol. Nó cũng hòa tan trong ete và các dung môi không phân
cực, và để lại màu vàng trên giấy và sợi.
Điểm nóng chảy ở 318 ĢC
Điểm sôi khoảng 1390 ĢC
Tỷ trọng: 2100 kg/m3 .
* Tính chất vật lý:
- Entanpi hòa tan ΔHo -44,5kJ/mol
- Ở trong dung dịch nó tạo thành dạng monohydrat ở 12,3-61,8 °C với
nhiệt độ nóng chảy 65,1 °C và tỷ trọng trong dung dịch là 1,829 g/cm3
* Tính chất hóa học:
* Phản ứng với các axít và ôxít axít tạo thành muối và nước
Đồ án môn QT&TB

5


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

NaOH(dd) + HCl(dd) → NaCl(dd) + H2O
* Phản ứng với cacbon điôxít
2NaOH + CO2 → Na2CO3 + H2O
NaOH + CO2 → NaHCO3
•

Phản ứng với các axít hữu cơ tạo thành muối của nó và thủy

phân este:

•

Phản ứng với muối tạo thành bazơ mới và muối mới:

2 NaOH + CuCl2 → 2 NaCl + Cu(OH)2↓
b/ Ứng dụng của NaOH:
NaOH là hóa chất cơ bản được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành như:
công nghiệp nhẹ, công nghiệp hóa chất và luyện kim, dệt, nhuộm, y dược, thuốc
trừ sâu, hóa hữu cơ tổng hợp…; hóa chất này ít ứng dụng trong ngành phân bón.
Ứng dụng NaOH trong phân bón chủ yếu để điều chỉnh pH. Khi pha dung dịch
phân bón đậm đặc dùng trong trồng cây thủy canh thì có sử dụng NaOH để điều
chỉnh pH nếu môi trường nước có pH thấp, thường điều chỉnh pH lên 6. Ngoài ra,
NaOH trong một số loại phân bón sinh học có khả năng phân hủy loại bỏ lignin là
một trong những thành phần khó phân hủy của chất thải phụ phẩm nông nghiệp
khi kết hợp với hiệu ứng nhiệt. Trong quá trình phân hủy các hợp chất thải hữu cơ
trong phụ phẩm nông nghiệp, NaOH đóng vai trò làm biến đổi cấu trúc của các sợi
micel nhờ vào nhóm-OH bậc 1 của glucose tác dụng với NaOH giúp cho quá trình
phân hủy diễn ra nhanh hơn. Các phân tử cellulose, hemicellulose, lignin bị tác
động bởi NaOH sẽ thay đổi cấu trúc và giúp các vi sinh vật trong môi trường dễ
dàng hấp thu sử dụng và phân hủy.
1.3- SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ.
1.3.1- Sơ đồ quy trình công nghệ:
Đồ án môn QT&TB

6


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

Hình 1: Sơ đồ dây chuyền cô đặc ống tuần hoàn cưỡng bức dung dịch NaOH
Chú thích
1. Thùng chứa dung dịch đầu
2. Bơm
3. Thùng cao vị
4. Lưu lượng kế
5. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu
6,7. Thiết bị cô đặc

8. Thùng chứa nước
9. Thùng chứa sản phẩm
10.Thiết bị ngưng tụ Baromet
11. Thiết bị tách bọt
12. Bơm chân không
13. Ống tuần hoàn

Hệ thống cô đặc xuôi chiều làm việc liên tục :
Dung dịch đầu NaOH 12% được bơm (2) đưa vào thùng cao vị số (3) từ
thùng chứa, sau đó chảy vào thiết bị trao đổi nhiệt (5). ở thiết bị trao đổi nhiệt
dung dịch được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sôi rồi đi vào nồi 1; ở nồi 1, dung
dịch tiếp tục được đun nóng bằng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm, dung dịch
chảy trong các ống truyền nhiệt, hơi đốt được đưa vào buồng đốt để đun nóng
dung dịch . Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng cửa tháo nước ngưng.
Dung môi bốc hơi lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ, hơi thứ trước khi ra khỏi
nồi cô đặc được đưa qua bộ phận tách bọt nhằm hồi lưu phần dung dịch bốc hơi
theo hơi thứ qua bọt. Hơi thứ ra khỏi nồi 1 được làm hơi đốt cho nồi 2. Dung
dịch từ nồi 1 tự di chuyển sang nồi thứ 2 do có sự chênh lệch áp suất làm việc

giữa các nồi, áp suất nồi sau nhỏ hơn áp suất nồi trước. Nhiệt độ của nồi trước
Đồ án môn QT&TB
7


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

lớn hơn nhiệt độ của nồi sau, do đó dung dịch đi vào nồi 2 có nhiệt độ cao hơn
nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch được làm lạnh, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi
thêm một lượng dung môi gọi là quá trình tự bốc hơi. Nhưng khi dung dịch đi
vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch do đó cần phải tiêu
tốn thêm 1 lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch. Vì vậy khi cô đặc xuôi chiều
dung dịch trước khi đưa vào nồi đầu được đun nóng sơ bộ .
Dung dịch sản phẩm ở nồi 2 được đưa vào thùng chứa sản phẩm (9). Hơi thứ
bốc ra khỏi nồi thứ 2 được đưa vào thiết bị ngưng tụ barômet (10). Trong thiết bị
ngưng tụ nước làm lạnh từ trên đi xuống, hơi cần ngưng đi từ dưới đi lên, ở đây
hơi được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống baromet ra ngoài, còn khí không
ngưng đi qua thiết bị thu hồi bọt rồi vào bơm hút chân không (12).
Dung dịch đặc đi ra ở phần dưới phòng bốc ở dạng sản phẩm, còn phần lớn lại
chảy qua ống tuần hoàn ngoài và trộn lẫn với dung dịch đầu đi qua phòng đốt
của thiết bị cô đặc (6, 7).

Đồ án môn QT&TB

8


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

II- TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH
1 - Thông số ban đầu:
- Dung dịch cô đặc: NaOH
- Nồng độ đầu (xd) : 12 %
- Nồng độ cuối (xc) : 30 %
- Áp suất hơi đốt nồi I: 4,8 at
- Áp suất hơi ngưng tụ : 0,28 at
- Năng suất sản phẩm Gd = 13600 Kg/h
- Chiều cao ống gia nhiệt: H = 4 m
2 - Phương trình cân bằng vật liệu
Gd.xd = Gc.xc
Trong đó: Gd , Gc – lượng dung dịch ban đầu (vào) và cuối cùng (ra) [Kg/h]
xd , xc - nồng độ đầu, cuối của dung dịch [% khối lượng]
⇒ Gc =

=

13600.12
= 5440 (kg/h)
30

3 - Lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống
Từ công thức: Gd = Gc + W

W - lượng hơi thứ của toàn hệ thống (kg/h)

⇒ W = Gd - Gc = 13600 – 5440 = 8160 (kg/h)

4 - Lượng hơi thứ bốc ra khỏi mỗi nồi
Ta có: WI + WII = W
Chọn tỉ số giữa hơi thứ bốc lên từ nồi I và nồi II là:

1

= 1,036

⇒ WI +1,036.WI = W = 8160 (kg/h)
⇒ WI = 4007,86 (kg/h) ; WII = 4152,14 (kg/h)
5 - Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi mỗi nồi
- Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi nồi I:
13600.12

xc’ = = 13600 − 4007,86 = 17,01 %
- Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi nồi II:
Đồ án môn QT&TB

9


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN
13600.12

xc” = = 13600 − 4007,86 − 4152,14 = 30 %
6 - Áp suất chung của hệ thống, áp suất, nhiệt độ hơi đốt, hơi thứ của mỗi
nồi:
- Hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc:

Theo bài ra áp suất ngưng tụ là: Png = 0,28 at
Áp suất hơi đốt nồi I là: P1 = 4,8 at
Khi đó hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc là:
∆ Pt = P1 - Png = 4,8 - 0,28 = 4,52 (at)

Chọn tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi là: = 2,07483
∆ P1 + ∆ P2 = ∆ Pt = 4,52 at

Mặt khác:

⇒ ∆ P1 = 3,05 at
∆ P2 = 1,47 at

P1’= P1 - ∆ P1 = 4,8 - 3,05 = 1,75 (at)

Áp suất hơi thứ nồi I:

Vì hệ thống là hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều, hơi thứ nồi I dùng làm
hơi đốt nồi II nên P’1 = P2
Áp suất hơi thứ nồi II: P2’= P2 - ∆ P2 = 1,75 - 1,47 = 0,28 (at)
Dựa vào dữ kiện trên và nội suy theo STQTTB tập I – 314, 315 ta có bảng sau:
Loại

Nồi I

Nồi II

Tháp ngưng tụ

P (at)

t (oC)

P (at)

t (oC)

Hơi đốt

4,8

149,46

1,75

115,4

Hơi thứ

1,75

115,4

0,28

66,9

P (at)

t (oC)

7 - Xác định nhiệt độ tổn thất:
- Tổn thất do nhiệt độ tăng cao ( ∆ ’):
Áp dụng công thức của Tisenco
∆ ’ = ∆ o’.f

Trong đó:

∆ o’ - tổn thất nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi ở áp

Đồ án môn QT&TB

10


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

suất thường, STQTTB Bảng VI.2 - T2 – 67
f

- hệ số hiệu chỉnh vì thiết bị cô đặc làm việc ở áp suất khác với áp suất

thường.
f = 16,2.
ti’ : nhiệt độ hơi thứ ở nồi thứ i
ri : ẩn nhiệt hóa hơi của hơi ở nhiệt độ ti’
Từ các dữ kiện trên và nội suy theo STQTTB tập I (Bảng I.212 - I-254)
Bảng số liệu 1:

xc

∆ o’

t’

Nồi I

(% k.lg)
17,01

(oC)
6,29

(oC)
115,4

(j/kg)
2214,78

(oC)
6,94

Nồi II

30

17,0

66,9

2395,27

13,28

Số hiệu

r.10 3

∆ i’

Từ đây ta có tổng tổn thất nhiệt do nhiệt độ tăng cao
Σ ∆ ’ = ∆ I’ + ∆ II’ = 6,94 + 13,28 = 20,22 (oC)
- Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh ( ∆ ”):
Tổn thất này do nhiệt độ sôi ở đáy thiết bị cô đặc luôn lớn hơn nhiệt độ sôi
của dung dịch ở trên mặt thoáng. Thường tính toán ở khoảng giữa ống truyền
nhiệt:
Ptbi = P0i + ( h1 +

h2
g
).ρ ddsi . , [N/m2]
2
2

Để thuận tiện cho tính toán ta chuyển sang đơn vị tính atm. Lúc đó công thức
trên trở thành:
Ptbi = P0i + (h1 +

h2

g
).ρ ddsi .
, [at]
2
2.9,81.10 4

Với g = 9,81 m/s2: Gia tốc trọng

trường
Trong đó:

Poi : Áp suất hơi thứ trên mặt thoáng các nồi, (at)

Theo kết quả trên:

Po1 = 1,75 at
Po2 = 0,28 at

Đồ án môn QT&TB

11


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

h1: Chiều cao lớp dung dịch sôi kể từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng của
dung dịch, h1 = 0,5 m
h2 : Chiều cao ống truyền nhiệt, h2 = 4 m

ρddsi : Khối lượng riêng của dung dịch khi sôi.
Tra từ bảng I.29 STQTTB T1 - 35, nội suy ta có:
Nồi I: x1 = 17,01 %

→ ρdds1 = 1138,38

(kg/m3)

t '1 = 115,4 oC

Nồi II: x2 = 30 %

→ ρdds2 = 1268,22

(kg/m3)

t '2 = 66,9 oC

Vậy ta có:
Ptb1 = 1,75 + (0,5 +

4 1138,38.9,81
).
= 1,89 (at)
2.9,81.10 4
2

Ptb2 = 0,28 + (0,5 +

4 1268,22.9,81

).
= 0,44 (at)
4
2 2.9,81.10

- Nhiệt độ sôi ứng với áp suất P tb vừa tính được xác định bằng cách nội suy theo
bảng I.251 STQTTB T1- 314:
Ptb1 = 1,89 at

→ ttb1 = 117,79 (oC)

Ptb2 = 0,44 at → ttb2 = 77,6 (oC)
* Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao:
∆”i = ttbi - toi

Trong đó:

ttbi; toi là nhiệt độ ứng với các áp suất Ptbi; Poi
Ta có:
* Ptb1 = 1,89 at → ttb1 = 117,79 oC
Po1 = 1,75 at → to1 = 115,4 (oC) → ∆”1 = 117,79 – 115,4 = 2,39 (oC)
* Ptb2 = 0,44 at → ttb2 = 77,6
Po2 = 0,28 at → to2 = 66,9

o

C
(oC)

→ ∆”2 = 77,6 – 66,9 = 10,7 (oC)

Vậy tổng tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh:
Σ ∆ ” = ∆”1 + ∆”2 = 2,39 + 10,7 = 13,09

(oC)

- Tổn thất nhiệt độ do trở lực thủy lực trên đường ống ( ∆ ’”):
Đồ án môn QT&TB

12


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

Tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống thường chọn ∆”’ i = 1-1,5 oC. Vậy để đơn
giản ta chọn ∆”’1 = ∆”’2 = 1oC
Vậy tổng tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống bằng:
Σ ∆ ”’ = ∆”’1 + ∆”’2 = 1 + 1 = 2 (oC)
- Tổn thất chung trong toàn hệ thống cô đặc:
Σ ∆ = Σ ∆ ’ + Σ ∆ ” + Σ ∆ ”’ = 20,22 + 13,09 + 2 = 35,31 (oC)
8. Hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống.
- Hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống:
2

2

i =1

i =1

∑ ∆Ti = T1 − Tng − ∑ ∆

Theo công thức VI.17 , VI.18, VI.19 (2-67)

Trong đó:
: Nhiệt độ hơi đốt ở nồi i; oC

Ti

Tng : Nhiệt độ của hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ; oC
2

∑ ∆ :Tổng tổn thất nhiệt độ của 2 nồi; oC
i =1

Ta có:
T1 = 149,46 oC
Tng = 66,9 oC
2

∑ ∆ = 35,31 oC
i =1

2

Vậy:

∑ ∆ Ti = 149,46 – 66,9 – 35,31 = 47,25

i =1

(oC)

- Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong mỗi nồi: là hệ số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi
đốt Ti và nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch cô đặc:
∆Ti = Ti − t si = Ti − t 'i − ∆'i −∆' 'i - ∆ i”’ (oC)

Ta có:
∆T1 = T1 − t s1 = T1 − t '1 −∆'1 − ∆' '1 - ∆ 1”’ =149,46-115,4 - 6,94 - 2,39 - 1 = 23,73 (oC)
∆T2 = T2 − t s 2 = T2 − t '2 −∆'2 − ∆' '2 - ∆ 2”’=115,4 - 66,9 - 13,28 - 10,7 - 1 = 23,52 (oC)

Nhiệt độ sôi của từng nồi:
Đồ án môn QT&TB

13


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

Nồi I: ∆ T1 = T1 - ts1 ⇒ ts1 = T1 - ∆ T1 = 149,46 – 23,73 = 125,73 (oC)
Nồi II: ∆ T2 = T2 - ts2 ⇒ ts2 = T2 - ∆ T2 = 115,4 – 23,52 = 91,88 (oC)
Bảng số liệu 2:
Nồi
I

∆', oC
6,94

∆'', oC
2,39

∆''', oC
1

∆T, oC
23,73

ts, oC
125,73

II

13,28

10,7

1

23,52

91,88

9. Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt lượng để tính lượng hơi đốt D i,
lượng hơi thứ Wi ở từng nồi.
a. Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng:

Trong đó:

- Gđ

: Lượng hỗn hợp đầu đi vào thiết bị; kg/h
Gđ = 13600 kg/h

-D

: Lượng hơi đốt vào nồi thứ nhất; kg/h

-W1, W2

: Lượng hơi thứ bốc lên từ nồi I,II ; kg/h

- C0; C1; C2: Nhiệt dung riêng của hơi đốt nồi I, nồi II và ra khỏi nồi II; J/kg.độ
- Cnc1, Cnc2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng nồi I, nồi II; J/kg độ
- tso, ts1, ts2 : Nhiệt độ sôi của dung dịch đầu, dung dịch ra khỏi nồi I, nồi II; oC
- θ1, θ2

: Nhiệt độ nước ngưng nồi I, nồi II ; oC

- i1, i2

: Nhiệt lượng riêng của hơi đốt vào nồi I, nồi II; J/kg.độ

- i'1, i'2

: Nhiệt lượng riêng của hơi thứ ra khỏi nồi I, nồi II; J/kg.độ

Đồ án môn QT&TB

14


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

- Qm1, Qm1 : Nhiệt lượng mất mát ở nồi I, nồi II;
b. Hệ phương trình cân bằng nhiệt:
Được thành lập dựa trên nguyên tắc:

Tổng nhiệt đi vào = Tổng nhiệt đi ra

Nồi I:
D.i1 + Gđ .Co .t so = W1 .i '1 +(Gđ − W1 ).C1 .t s1 + D.C nc1 .θ1 + Qm1

Nồi II:
W1 .i2 + (Gđ − W1 ).C1 .t s1 = W2 .i '2 + (Gđ − W1 − W2 ).C 2 .t s 2 + W1 .C nc 2 .θ 2 + Qm 2

Và:

W1 + W2 = W

* Nhiệt độ nước ngưng lấy bằng nhiệt độ hơi đốt:
θ1 = 149,46 oC
θ2 = 115,4 oC
• Nhiệt độ sôi của từng nồi:
→ ts1 = 125,73 oC
→ ts2 = 91,88 oC
Để giảm lượng hơi đốt tiêu tốn, người ta gia nhiệt hỗn hợp đầu đến nhiệt độ

càng cao càng tốt vì quá trình này có thể tận dụng nhiệt lượng thừa của các quá
trình sản xuất khác.
Do đó có thể chọn: tso = ts1 = 125,73 oC
-Nhiệt dung riêng của nước ngưng – tra theo nhiệt độ nước ngưng ở từng nồi –
Bảng I.249 STQTTB T1-311, Ta có:
θ1 = 149,46 oC → Cnc1 = 4310,65
θ2 = 115,4 oC → Cnc2 = 4242,18

J/kg.độ
J/kg.độ

- Tính nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nồi:
Nồi I:
Nồng độ đầu dung dịch xd = 12 % < 20% nên ta áp dụng công thức:
Cd = 4186.(1 - xd ) = 4186.(1 - 0,12) = 3683,68 ( J/kg.độ )
Dung dịch trong nồi I có nồng độ là 17,01 %
Cũng áp dụng công thức trên ta có:
C1 = 4186.(1 – x) = 4186.(1 – 0,1701) = 3473,96 (J/kg.độ)
Đồ án môn QT&TB

15


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

Nồi II:
Do xc = 30 % > 20% nên ta áp dụng công thức:
C2 = 4186 - ( 4186 - Cht).xc = Cht.xc + 4186 ( 1 - xc )

Cht - nhiệt dung riêng của chất hòa tan ( J/kg.độ)
Áp dụng công thức I.41 (STQTTB T1 - 152)
MNaOH.Cht = ΣCi.ni

Trong đó:

M NaOH : khối lượng mol của kiềm NaOH
Cht

: nhiệt dung riêng của hợp chất hóa học ( J/kg.độ )

ni

: số nguyên tử của các nguyên tố trong hợp chất

Ci

: nhiệt dung riêng của các nguyên tố tương ứng ( J/kg nguyên tử.độ )

(Bảng I.141,ST1,152)
Với CNa = 26000 ( J/kg nguyên tử.độ )
CH = 9630 ( J/kg nguyên tử.độ )
CO = 16800 ( J/kg nguyên tử.độ )
n Na .C Na + n H .C H + nO .CO 1.26000 + 1.9630 + 1.16800
M NaOH
40
Vậy Cht=
=
= 1310,75 (J/kg.độ)

C2 = Cht.xc + 4186.( 1- xc ) = 1310,75.0,3 + 4186.(1- 0,3) = 3323,43 (J/kg.độ)
Tra bảng I.250, STQTTB T1 – 312, 313 và nội suy ta tìm được nhiệt
lượng của hơi đốt, hơi thứ nồi I, II:
Td = 149,46 oC ⇒ i
T1 = 115,4 o C ⇒ i

= 2752,35.10
= 2704,56.10

J/kg
J/kg (ở đây i’ = i )

T2 = 66,9 oC ⇒ i’ = 2620,84.10 J/kg
• Nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh 2 nồi:
Nhiệt mất mát này thường lấy bằng 5% lượng nhiệt tiêu tốn để bốc hơi ở từng
nồi. nghĩa là:
Qm1 = 0,05D(i1 – Cnc1 × θ1)
Qm2 = 0,05D(i2 – Cnc2 × θ2)
Thay vào hệ phương trình cân bằng nhiệt lượng. Qua một số phép biến đổi đơn
giản ta sẽ có biểu thức:
Đồ án môn QT&TB

16


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

W (i ' 2 −C 2 t s 2 ) + Gđ (C 2 t s 2 − C1t s1 )

* W1 = 0,95(i − C θ ) + (i ' −C t )
2
nc 2 2
2
1 s1

8160.(2620,84.10 3 − 3323,43.91,88) + 13600.(3323,43.91,88 − 3473,96.125,73)
=
0,95 * (2704,56.10 3 − 4242,18.115,4) + (2620,84.10 3 − 3473,96.125,73)

= 4003,6 (kg/h)
*D =

W1 (i '1 −C1t s1 ) + Gđ (C1t s1 − C 0 t s 0 )
0,95(i1 − C nc1θ1 )

4003,6.(2704,56.10 3 − 3473,96.125,73) + 13600.(3473,96.125,73 − 3683,68.125,73)
=
0,95.(2752,35.10 3 − 4310,65.149,46)

= 4354,5 (kg/h)
• WII = W - WI = 8160 – 4003,6 = 4156,4 (kg/h)
Chênh lệch giữa W1i; W2i
ε1 =
ε2 =

4007,86 − 4003,6
4007,86
4152,14 −4156,4

4152,14

= 0,106 % < 5%
= 0,103 % < 5%

Sai số giữa Wi tính toán và giả thiết nằm trong giới hạn sai số kỹ thuật cho phép
(<5%).
Bảng số liệu 3
Nồi

C

Cnc

θ , oC

I
II

j/kg.độ
3473,96
3323,43

j/kg.độ
4310,65
4242,18

149,46
115,4

W, kg/h
Giả thiết Tính toán
4007,86
4003,6
4152,14
4156,4

Sai số
%
0,106
0,103

Tỷ lệ phân phối hơi thứ giữa 2 nồi:
WI:WII = 4003,6: 4156,4 = 1: 1,038166
10. Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi:
a. Tính hệ số cấp nhiệt α1 khi ngưng tụ hơi.

Đồ án môn QT&TB

17


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

Τ1i ; α1i

∆t1i

TT2 i
∆t2i
Τ2i ; α 2i

TT1i

- Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt nồi I là
∆t1i.
- Với điều kiện làm việc của phòng đốt thẳng đứng H = 4 m; hơi ngưng bên
ngoài ống, máng nước ngưng chảy dòng. Hệ số cấp nhiệt được tính theo công
thức: V.101 - 2 - 28 :
α1i= 2,04.A.() (W/m2.độ)
Trong đó:
α1i : hệ số cấp nhiệt khi ngưng hơi ở nồi i, (W/m2.độ)
∆t1i : hiệu số giữa nhiệt độ ngưng và nhiệt độ phía mặt tường tiếp xúc với hơi

ngưng của nồi i. (oC)
Giả thiết: ∆t11 = 2,49

o

C;

∆t12 = 2,2 oC

ri : Ẩn nhiệt ngưng tụ tra theo nhiệt độ hơi đốt.
t1 = 149,46 oC
t2 = 115,4 °C

⇒

r1 = 2120,54.103 J/kg (I - Bảng I.251 – 314, 315)

⇒ r2 = 2219,88.103 J/kg

A : Hệ số phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng (tm) : STQTTB T2-29
Với tm được tính:
tmi = 0,5(tTi + Ti) = Ti – 0,5∆t1i
Trong đó:
Ti : Nhiệt độ hơi đốt
Theo bảng số liệu 1: T1 = 149,46 oC
T2 = 115,4 oC
Đồ án môn QT&TB

18


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

Từ đó tính được:
tm1 = T1 - 0,5.∆t11 = 149,46 - 0,5.2,49 = 148,22 (oC)
tm2 = T2 - 0,5.∆t12 = 115,4 - 0,5.2,2 = 114,3 (oC)
Tra bảng T2-29 ta được A tương ứng với tm
tm1 = 148,22 oC nội suy ta có: A1 = 195,23
tm2 = 114,3 oC

→

A2 = 185,44

Vậy ta có:
2120,54.10 3
α11= 2,04.A1.() = 2,04.195,23. (
) = 8555,17 [W/m2.độ]
2,49.4
2219,88.10 3
α12= 2,04.A2.() = 2,04.185,44.(
) = 8477,81 [W/m2.độ]
2,2.4

b. Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ:
Theo công thức (10) [5-12]
q1i = α1i. ∆ t1i [W/m2]

Ta có:

q11 = α11. ∆ t11 = 8555,17.2,49 = 21302,37 [w/m2]
q12 = α12. ∆ t12 = 8477,81.2,2 = 18651,18 [w/m2]
Bảng số liệu 4:
Nồi
I
II

o
∆ t1i , C

2,49
2,2

tm , o C
148,22
114,3

A
195,23
185,44

α1 , W/m2.độ

8555,17
8477,81

q1i , W/m2
21302,37
18651,18

c. Tính hệ số cấp nhiệt α2 từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi:
Tùy thuộc cấu tạo thiết bị, giá trị nhiệt tải riêng q, áp suất làm việc cũng như
chế độ sôi điều kiện tối ưu của chất lỏng mà chọn công thức tính α2 cho tích hợp.
Thông thường có thể tính theo α2 theo công thức [3-234]

α2i = 45,3.pi0,5. ∆ t2i2,33.ψi

[W/m2độ]

Trong đó:
Pi : Áp suất hơi thứ <xem bảng số liệu bảng trên>
P1 = 1,75 at

P2 = 0,28 at
Đồ án môn QT&TB

19


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

∆t2i : Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống truyền nhiệt và dung dịch
∆t2i = tT2i – tddi = ∆Ti - ∆t1i - ∆tTi
• Hiệu số nhiệt độ ở 2 mặt thành ống truyền nhiệt
∆tTi = q1i.∑r , [oC]
• Tổng nhiệt trở của thành ống truyền nhiệt [2-3]

∑r = r + r
1

2

+

δ
, [m2.độ/W]
λ

r1, r2 : Nhiệt trở của cặn bẩn 2 mặt ngoài và trong ống truyền nhiệt (theo V.I
STQTTB T2- 4)
r1 = 0,232.10-3 , [m2.độ/W]

r2 = 0,387.10-3 , [m2.độ/W]
δ : Bề dày ống truyền nhiệt.
Chọn bề dày ống truyền nhiệt δ = 0,002 m, vật liệu chế tạo thiết bị cô đặc
là thép không gỉ X18H10T và hệ số dẫn nhiệt λ = 46 (w/m2độ)
→ Σ r = 0,232.10-3 + 0,387.10-3 + 0,043.10-3 = 0,662.10-3 [m2độ/W]
Từ đó:
∆ tT1 = q11.∑r = 21302,37.0,662.10-3 = 14,1
∆ tT2 = q12.∑r = 18651,18.0,662.10-3 = 12,35

[oC]
[oC]

Vậy:
∆t21 = ∆T1 - ∆t11 - ∆tT1 = 23,73 - 2,49 - 14,1 = 7,14 [oC]
∆t22 = ∆T2 - ∆t12 - ∆tT2 = 23,52 - 2,2 - 12,35 = 8,97 [oC]
• ψ : Hệ số hiệu chỉnh, được tính theo công thức VI.27 STQTTB T2-71 :
λ
Ψ =  dd
 λ nc





0, 585

 ρ
. dd
 ρ nc





2

 C dd

 C nc

 µ nc

 µ dd





0, 435

(Kí hiệu: dd: dung dịch ; nc: nước)

Trong đó :
λ : Hệ số dẫn nhiệt,

[W/m.độ]

ρ : Khối lượng riêng, [kg/m3]
C: Nhiệt dung riêng, [J/kg.độ]
Đồ án môn QT&TB

20


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

μ : Độ nhớt,

[Cp]

λ, ρ, C, μ : Lấy theo nhiệt độ sôi của dung dịch:
ts1 = 125,73 oC
ts2 = 91,88 oC
Các thông số:
• Khối lượng riêng:
- Với nước: Tra bảng I.5 - STQTTB T1 – 12, nội suy ta có:
ρnc1 = 938,7 [kg/m3]
ρnc2 = 964,05 [kg/m3]
- Với dung dịch NaOH: Tra theo bảng I.29 - STQTTB T1 - 35
(kg/m3)

ρdd1 = 1138,38
ρdd2 = 1268,22

(kg/m3)

(Khối lượng ρ của dung dịch NaOH theo nồng độ, nhiệt độ)
• Nhiệt dung riêng:

- Của nước: Tra bảng I.147, I.148-Sổ tay QTTB tập I -165,166; nội suy ta có:
Cnc1 = 4256 [J/kg.độ] (Bảng I.148-Sổ tay QTTB tập I - T166)
Cnc2 = 4209,7 [J/kg.độ] (Bảng I.147-Sổ tay QTTB tập I - T165)
- Của dung dịch: Tra theo bảng số liệu 3
Cdd1 = 3473,96 [J/kg.độ]
Cdd2 = 3323,3

[J/kg.độ]

• Hệ số dẫn nhiệt:
- Với nước: Tra bảng I.249; - I- 311 ; nội suy ta có:
λnc1 = 0,686

[W/m.độ]

λnc2 = 0,6804 [W/m.độ]
- Với dung dịch: Theo công thức I.32 [1-123]
λdd = A.C ddi .ρ ddi .3

ρ ddi
M

+ A : hệ số tỉ lệ phụ thuộc hỗn hợp chất lỏng, A = 3,58.10-8
+ M : khối lượng mol của hỗn hợp lỏng. Ở đây là hỗn hợp của NaOH và H2O:
M = a NaOH.40 + (1- a NaOH).18
Đồ án môn QT&TB
21


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

a NaOH : nồng độ phần trăm mol của NaOH
→ M = 40.a + (1- a).18 = 22.a + 18
Nồi I: x = 17,01 % khối lượng:
a1 =

17,01/40
= 0,084 [% mol] → M1 = 22.0,084 + 18 = 19,848
17,01/40 + 82,99/18

Nồi II: x = 30 % khối lượng:
30/40
a2 =
= 0,162 [% mol] → M2 = 22.0,162 + 18 = 21,564
30/40 + 70/18
Vậy ta có:

λ dd1 = 3,58.10-8.3473,96.1138,38.
λ dd2 = 3,58.10-8.3323,3.1268,22.

1138,38
→ λdd1 = 0,546 [W/m.độ]
19,848

3

3

1268,22
21,564

→ λdd = 0,587 [W/m.độ]
2

• Độ nhớt:
- Của nước: Tra bảng I.103, I.104 - I - 95,96, nội suy ta được:
μnc1 = 0,221 [Cp]
μnc2 = 0,261 [Cp]
- Của dung dịch: Tra bảng I.107 - I - 100
μdd1 = 0,929 [Cp]
μdd2 = 1,27 [Cp]
Bảng số liệu 5:
Nồi
I
II

λdd ,

λnc ,

ρ dd ,

3

W/m.độ W/m.độ kg/m
0,546
0,686 1138,38
0,587

0,6804 1268,22

ρ nc ,

M

3

kg/m
938,7
964,05

19,848
21,564

Cdd ,

Cnc ,

J/kg.độ
3473,96
3323,3

J/kg.độ
4256
4209,7

µ nc ,Cp

µ dd ,Cp

0,221
0,261

0,929
1,27

Từ đó tính được ψ1, ψ2 của từng nồi:
 0,546 

ψ1 = 
 0,686 

0, 585

 0,587 

ψ2 = 
 0,6804 

 1138,38  2  3473,96  0,221 
 

. 

 938,7   4256  0,929 

0, 585

0 , 435

 1268,22  2  3323,3  0,261 
 


. 
 964,05   4209,7  1,27 

=

0,5073

0 , 435

= 0,5279

Vậy hệ số cấp nhiệt α2i từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi hoàn toàn xác định:
α 21 = 45,3. p10,5 .∆t 212,33 .Ψ1 = 45,3.(1,75)0,5 .(7,14)2,33 .0,5073 = 2962,6

[W/m2độ]

α 22 = 45,3. p20,5 .∆t 222,33 .Ψ2 = 45,3.(0,28)0,5 .(8,97)2,33 .0,5279 = 2101,5

[W/m2độ]

d. Nhiệt tải riêng về phía dung dịch.
q21 = α21.∆t21 = 2962,6. 7,14 = 21146,5 [W/m2]
q22 = α22.∆t22 = 2101,5. 8,97 = 18856,6 [W/m2]
Đồ án môn QT&TB

22


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

e.So sánh q2i và q1i:
- Chênh lệch giữa q21 và q11
q11 - q 21

ε1 =

q11

=

21302,37 − 21146,5
21302,37

= 0,73 % < 5 %

- Chênh lệch giữa q22 và q12

ε2 =

18651,18 −18856,6
18651,18

= 1,1 % < 5 %

Vậy giả thiết ∆t11, ∆t12 ban đầu là chấp nhận được.
11. Xác định hệ số truyền nhiệt cho từng nồi:
Áp dụng công thức:
Ki =

qtbi
∆Ti

, [N/m2.độ]

Trong đó:
∆Ti : Hiệu số nhiệt độ hữu ích của từng nồi. (oC) Ta có:
21302,37 + 21146,5
= 21224,45 [W/m2]
2
18651,18 + 18856,6
= =
= 18753,88 [W/m2]
2

qtb1 = =
qtb2
Từ đó:

21224,45
= 894,41
23,73
18753,88
K2 = =

= 797,36
23,52

K1 =

=

Từ công thức VI.6a - 2- 57 ⇒ Lượng nhiệt tiêu tốn được tính theo công thức:
Qi =

Di .ri
3600

[W]

Ta có:
D.r1
4354,5.2120,54.10 3
=
Q1 =
= 2564946,2 [W]
3600
3600
W1 .r2
4003,6.2219,88.10 3
=
Q2 =
= 2468725,87 [W]
3600
3600

12. Hiệu số nhiệt độ hữu ích cho từng nồi:
* Lập tỷ số Qi/Ki:
2564946,2
= 2867,74
894,41
2468725,87
=
= 3096,13
797,36
=

Đồ án môn QT&TB

23


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

* Hiệu số nhiệt độ hữu ích:

∆T*i = Σ∆Ti.

Ta có:

2867,74

∆T*1=(∆T1 + ∆T2). = (23,73+23,52). 2867,74 + 3096,13 =22,72 [oC]

3096,13

∆T*2=(∆T1 + ∆T2). =(23,73+23,52). 2867,74 + 3096,13 =24,53 [oC]
13. So sánh ∆Ti* và ∆Ti tính được ban đầu theo giả thiết của phân bố áp suất.
• Chênh lệch giữa ∆T1* = 22,72 [oC] và ∆T1 = 23,73 [oC]

ε1 =
•

ε2 =

23,73 - 22,72
23,73

= 4,26 % < 5%

Chênh lệch giữa ∆T2* = 24,53 [oC]
23,52 - 24,53
23,52

và

∆T2 = 23,52 [oC]

= 4,29 % < 5%

Bảng số liệu 6:
Nồi
I
II

∆t2i, oC
7,14
8,97

α2i, W/m2độ
2962,6
2101,5

Ψi
0,5073
0,5279

q2i, W/m2
21146,5
18856,6

Bảng số liệu 7:
Nồi
I
II

Ki ,
W/m2.độ
894,41
797,36

Qi

∆ Ti , oC

∆ T*i , oC

Sai số ε %

2564946,2
2468725,87

23,73
23,52

22,72
24,53

4,26
4,29

14. Bề mặt truyền nhiệt: (F)
Tính bề mặt truyền nhiệt theo phương thức: Bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng
nhau
Theo [3-328]:
Fi =

Qi
*
K i .∆Ti

Ta có:
F1 = =

2564946,2
= 126,22 [m2]
894,41.22,72

F2 = =

2468725,87
= 126,22 [m2]
797,36.24,53

Vậy F1 = F2 = 126,22 m2
Đồ án môn QT&TB

24


GV: VŨ MINH KHÔI

SV : NGUYỄN THỊ THU HUYÊN

III - TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ
1. Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu:
Lựa chọn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là loại thiết bị trao đổi nhiệt kiểu ống
chùm, tác nhân tải nhiệt là hơi nước bão hòa. Hỗn hợp đầu đi trong lòng ống
truyền nhiệt, hơi nước đi trong khoảng không gian giữa các ống truyền nhiệt.
Yêu cầu:
+ Gia nhiệt đến nhiệt độ sôi ts1 = 125,73 0C trước khi đưa vào thiết bị cô đặc.
+ Lựa chọn nhiệt độ hơi đốt cung cấp cho thiết bị thd = 149,46 0C
Dung dịch đầu vào NaOH có các thông số:
. Năng suất : Gd = 13600 kg/giờ = 3,78 kg/s

. Nồng độ đầu vào : xd = 12 %
. Nhiệt độ đầu vào : td = 25 0C
. Nhiệt dung riêng : Cd = 3683,68 ( J/kg.độ )
a. Lượng nhiệt trao đổi:
Q = Gd . Cd .( ts1- td) = 3,78. 3683,68.( 125,73 - 25) = 1402595,8
b. Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa 2 lưu thể:

(W)

. Hiệu số nhiệt độ lớn:
∆ td = thd - td = 149,46 - 25 = 124,46 (0C)

. Hiệu số nhiệt độ bé:
∆ tc = thd - ts1 = 149,46 – 125,73 = 23,73 (0C)

Nhiệt độ trung bình giữa 2 lưu thể là:
∆t d − ∆t c
∆t
∆ ttb =
2,3. lg d
∆t c

( Bảng 1.101. QTTB T3- 66 ).

124,46 − 23,73
= 2,3. lg 124,46 = 60,85 (0C)
23,73

Vậy nhiệt độ trung bình từng lưu thể:
+ Hơi đốt : ttb1 = 149,46 0C

Đồ án môn QT&TB

25