Đồ án thiết bị cô đặc 2 nồi xuôi chiều buồng đốt ngoài

MỤC LỤC

Chương 1:

TỔNG QUAN

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:
Thiết kế hệ thống cô đặc liên tục 2 nồi xuôi chiều để cô đặc dụng dịch NH4Cl
I.

•
•
•
•
•
II.

Năng suất tính theo dung dịch đầu: 8100 kg/h
Nồng độ dầu của dung dịch
: 8% khối lượng
Nồng độ cuối của dung dịch
: 25% khối lượng
Áp suất dư của hơi đốt ở nồi 1
: 0,15 at
Loại thiết bị: Thiết bị cô đặc buồng đốt ngoài kiểu đứng (tuần hoàn cưỡng bức)
LỰA CHỌN THIẾT BỊ

1. Khái niệm:

Công nghiệp ngày càng phát triển, nhu cầu về hóa chất ngày càng tăng. Do đó ngành
công nghiệp hóa chất cơ bản cũng phát triển không ngừng, nhu cầu về sản phẩm ngày

càng phong phú. Trên cơ sở đó, quy trình sản xuất luôn được cải tiến và đổi mới để ngày
càng hoàn thiện hơn. Vấn đề đặt ra là việc sử dụng hiệu quả năng lượng cho quá trình sản
xuất nhưng vẫn đảm bảo năng suất.
Để sản xuất NH4Cl dạng rắn hay dạng dung dịch có nồng độ cao cần tiêu hao nhiều
năng lượng cho quá trình cô đặc (bốc hơi nước, tăng nồng độ dung dịch). Việc tiết kiệm
năng lượng cho quá trình này được quan tâm hàng đầu.
Cô đặc là phương pháp thường dùng để tăng nồng độ của một cấu tử nào đó trong dung
dịch 2 hoặc nhiều cấu tử. Tùy theo độ bay hơi của cấu tử dung môi mà ta có thể dùng
phương pháp đun sôi bằng nhiệt hoặc phương pháp kết tinh lạnh.


Trong đồ án này ta dùng phương pháp đun sôi bằng nhiệt độ. Trong phương pháp này,
dưới tác dụng của nhiệt, dung môi ở thể lỏng chuyển sang trạng thái hơi khi áp suất riêng
phần của nó bằng áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng của dung dịch.
2. Sơ lược về nguyên liệu:

Nguyên liệu cô đặc là dung dịch NH4Cl
Hóa chất NH4Cl ứng dụng rất nhiều trong thực tiễn như: là một nguồn cung cấp nitơ
trong phân bón; sử dụng trong xi mạ hoặc hàn; trong y học, NH4Cl còn được gọi là muối
lạnh sử dụng trong thuốc ho, bệnh rối loạn hệ bài tiết; trong thực phẩm nó còn được gọi là
sal amoniac dùng như một phụ gia của một vài thực phẩm để tăng thêm độ đậm của
hương vị; NH4Cl còn được sử dụng trong một dung dịch nước làm việc trên các giếng
dầu...vv...
3. Phân loại các thiết bị cô đặc.

Thiết bị cô đặc được chia làm 3 nhóm:
Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên hay là tuần hoàn tự nhiên. Thiết bị loại này
dùng để cô đặc các dung dịch khá loãng và có độ nhớt thất. Đảm bảo sự tuần hoàn
tự nhiên của dung dịch dể dàng qua bề mặt truyền nhiệt.
- Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡng bức hay là tuần hoàn cưỡng bức. Dùng có các

dung dịch khá sệt, độ nhớt cao, giảm sự đóng cặn hay kết tinh trên bề mặt truyền
nhiệt.
- Nhóm 3: Dung dịch chảy thành màng , cho phép dung dịch chảy thành màng qua
bề mặt truyền nhiệt 1 lần tránh hiện tượng quá nhiệt làm biến đổi thành phần của
nguyên liệu.
Với mỗi nhóm thiết bị đều có thể thiết kế buồng đốt ngoài hay trong. Tùy thuộc vào
điều kiện dung dịch mà thiết kế cô đặc ở áp suất chân không, áp suất thường hay áp
suất dư.
-

4. Lựa chọn thiết bị.

Theo tính chất nguyên liệu chọn thiết bị ống dài, thẳng đứng, đối lưu cưỡng bức, cô đặc
2 nồi xuôi chiều liên tục.
Ưu điểm của hệ thống:
Dùng cho dung dịch có độ nhớt cao, khó đóng cặn hay kết tinh trên bề mặt truyền
nhiệt.
Nhược điểm:
Do thiết bị loại ống dài nên việc vệ sinh khó khăn, không thuận lợi cho việc lấy sản
phẩn các loại dung dịch có độ nhớt khá cao và khó cô đặc đến nồng độ cuối.


Chương 2: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
II.1 Dữ kiện ban đầu:
- Dung dịch NH4Cl
- Năng suất tính theo dung dịch đầu: 8100 kg/h
- Nồng độ dầu của dung dịch
: 8% khối lượng
- Nồng độ cuối của dung dịch
: 25% khối lượng

- Áp suất dư của hơi đốt ở nồi 1
: 0,15 at
- Áp suất hơi đốt nồi 1
: 3 at
II.2 Cân bằng vật chất:
II.2.1. Lượng dung môi nguyên chất bốc hơi (lượng hơi thứ): khi nồng độ dung
dịch thay đổi từ xđ đến xc :

Gđ = G c + W
xd

W = Gđ(1 - x ) , kg/h
c

5.24/281

= 8100.(1-) = 5508 kg/h;
W - lượng hơi thứ khi nồng độ thay đổi từ xđ đến xc, kg/h.
Gđ , Gc - lượng dung dịch đầu, dung dịch cuối, kg/h.
xđ , xc - nồng độ đầu và nồng độ cuối của dung dịch, % khối lượng.
Gọi : là lượng hơi thứ của nồi 1 và nồi 2.
Ta có:

[1]


Để đảm bảo việc dùng toàn bộ hơi thứ của nồi trước cho nồi sau, người ta phải dùng cách
lựa chọn áp suất và lượng hơi thứ ở từng nối thích hợp.
Giả sử chọn tỉ số giữa hơi thứ bốc lên từ nồi 1 và nồi 2:
Ta có lượng nước bốc hơi của các nồi:

=>
Gọi : là nồng độ tương ứng trong nồi 1 và 2 , % khối lượng.
Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi :

x1=
12,12 %
x2=
25,00 %
II.2.2 Xác định nhiệt độ và áp suất mỗi nồi:
Gọi:

: hiệu áp suất chung, at;
Pi: áp suất giảm ở nồi i;
P1, P2: áp suất hơi đốt nồi 1, 2, at;
Pnt: áp suất hơi ở thiết bị ngưng tụ, at.

Bằng cách giả thiết hệ số áp suất giữa các nồi là 1 đại lượng thích hợp.
Áp suất hơi đốt cho nồi 1 là: P1 = 3 at
Hiệu số áp suất cho cả hệ thống: ∆P = P1 – Pnt = 3 – 0,15 = 2,85 at
Chọn tỷ lệ hiệu số áp suất cho các nồi như sau: ∆P1/∆P2 = 2,1/1
Mà: ∆P1 + ∆P2 = ∆P = 2,85 at
Suy ra:
∆P1 = 1,93 at
∆P2 = 0,92 at
Ta có :

∆P1 = P1 – P2
∆P2 = P2 – Pnt

Suy ra: P2 = P1 - ∆P1 = 3 – 1,93 = 1,07 at
Với: P1,P2 : áp suất hơi đốt nồi 1, 2 , at
Pnt : áp suất ở thiết bị ngưng tụ, at
∆P1, ∆P2 : hiệu số áp suất nồi 1 so với nồi 2, nồi 2 so với thiết bị ngưng tụ , at
∆P: hiệu số áp suất cho cả hệ thống, at
Nhiệt độ hơi đốt nồi sau bằng nhiệt độ hơi thứ nồi trước trừ đi 1 (1 chính là tổn thất nhiệt
độ do trở lực thuỷ học trên ống dẫn), còn nhiệt độ hơi thứ của nồi cuối cùng thì bằng nhiệt
độ ở thiết bị ngưng tụ cộng thêm 1oC. (trang 106 [2])
Bảng 1: Áp suất, nhiệt độ của hơi đốt và hơi thứ ở mỗi nồi
Nồi I
Hơi
đốt
Hơi
thứ

Nồi II
o
1

o
2

P1(at)

t C

P2(at)

t C

3,00

132,90

1,07

100,87

1,10

101,87

0,15

54,60

Thiết bị ngưng tụ
Pn(at)
tnoC
0,15

53,60

(tra bảng I.250, I.251 [4])
II.2.3 Xác định tổn thất nhiệt độ:
Tổn thất nhiệt độ trong hệ cô đặc bao gồm: tổn thất do tăng nhiệt độ sôi, tổn thất do áp
suất thủy tĩnh và tổn thất do trở lực đường ống.
II.2.3.1 Tổn thất nhiệt do tăng nhiệt độ sôi ∆ ’:
Ở cùng một áp suất, nhiệt độ sôi của dung dịch NH4Cl bao giờ cũng lớn hơn nhiệt độ

sôi của nước .
Độ tăng nhiệt độ sôi tỷ lệ thuận với nồng độ chất khô trong dung dịch
Khi áp lực của dung dịch khác áp lực thường , độ tăng nhiệt độ sôi có sai khác một ít,
tính dộ tăng nhiệt đô sôi ở áp lực bất kì theo công thức:
Theo Tisencô:
∆’ = ∆o’f
IV-12/196 [X]
Mà:

f= 16,2. (T+273)2/r

T.197 [X]

Suy ra:

∆’ = ∆o’ . 0,003872

T.197[X]

Trong đó:
∆o’ : tổn thất nhiệt độ ở áp suất thường
f
: hệ số hiệu chỉnh.
Tm : nhiệt độ của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc, về giá trị bằng


nhiệt độ hơi thứ, oC
r
: ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi ở áp suất làm việc, J/kg.
Từ nồng độ và nhiệt độ hơi thứ của hiệu bốc hơi , có thể tra độ tăng nhiệt độ sôi theo

bảng: IV-1 T. 198 [X]
Bảng 2: Tổn thất nhiệt độ do nồng độ
∆'
Ts(oC)
r (10-3)(J/kg)
Nồi 1 101,87
2255,86
2,48
Nồi 2 54,60
2369,70
4,27
o
Tổng: ∆' = 6,78 ( C)

P(at)
1,10
0,15

Tsdd
102,17
105,77

Pnbh
1,11
1,26

II.2.3.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh: ∆ ’’
Áp suất thủy tĩnh ở lớp giữa của khối chất lỏng cần cô đặc : Ptb
Ptb = Po + ( h1 + . ρdds .g ; N/ m2.
Trong đó:

- Po : áp suất hơi thứ trên mặt thoáng, N/ m2.
- h1 : chiều cao lớp dung dịch sôi từ miệng trên của ống truyền nhiệt đến mặt
thoáng của dung dịch , m.
Chọn
h1 = 0,5 m.
- H : chiều cao của ống truyền nhiệt.
Chọn
H = 5 m.
- ρdds : khối lượng riêng của dung dịch ở nhiệt độ sôi, kg/ m3.
- g : gia tốc trọng trường, m/ s2.

Nồi I
Nồi II

x (%)
12,12
25

ρdds
996,8
1027,7

Từ áp suất trung bình ta có:
ttb
to

∆’’ = ttb - to
: nhiệt độ sôi ở Ptb;
: nhiệt độ sôi ở Po;

Po
0,15
0,154

Ptb
1,246
0,306

; 0C
o

C
C

o

Tra bảng [I–314; I–315]

Khi Ptb1 = 1,246( at ) ta được ttb1 = 108,25oC
Khi Ptb2 = 0,306( at ) ta được ttb2 = 74,47oC
Thay số ∆1’’ = ttb1 – T1’= 3,9
∆2’’ = ttb2 – T2’ = 15,6
∆’’ = ∆1’’ + ∆2’’ = 19,5 oC
II.2.3.3 Tổn thất nhiệt độ do đường ống gây ra: ∆ ’’’
Chọn tổn thất nhiệt độ ở mỗi nồi là: 1 0C
Tổn thất nhiệt độ do đường ống gây ra trên cả hệ thống ∆’’’ = 2 0C


II.2.3.4 Tổn thất nhiệt độ cả hệ thống:
Σ∆ = ∆’ + ∆’’ + ∆’’’ , 0C

= 8,78 + 19,51 + 2 = 30,29 0C
II.2.3.5 Chênh lệch nhiệt độ hữu ích của từng nồi và của cả hệ thống:
Theo định nghĩa, hiệu số nhiệt độ hữu ích là:
∆ti = ∆tch - ∑∆
III-9/111[2]
∆tch = T – tng
Hoặc:
∆ti = T – ts
III-10/111 [2]
Mà: ts = t’ + ∆’ + ∆’’
Vậy hiệu số nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi:
Nồi I:
∆tiI = TI – tsI = TI – (tI’ + ∆I’ + ∆I’’)
Nồi II:
∆tiII = TII– tsII = TII – (tII’ + ∆II’ + ∆II’’)
Trong đó:
∆tiI, ∆tiII,
: Hiệu số nhiệt độ hữu ích ở nồi I, nồi II, oC
TI, TII,
: Nhiệt độ hơi đốt nồi I, nồi II, oC
tI’, tII’ ,
: Nhiệt độ hơi thứ nồi I, nồi II, , oC
tsI, tsII,
: Nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi I, nồi II, oC
∆I’, ∆II’,
: Tổn thất nhiệt độ do nồng độ ở nồi I, nồi II, oC
∆I’’, ∆II’’,
: Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh ở nồi I, nồi II, , oC
Tổng hiệu số nhiệt độ hữu ích của toàn hệ thống:
∑∆ti = ∆tiI + ∆tiII

Bảng 4: Hiệu số nhiệt độ hữu ích của mỗi nồi
o
T( C )

o
t’( C )

o
∆ ’( C )

o
∆”( C )

o
ts( C )

Nồi I

132,9

101,87

2,95

3,9

108,72

∆ti( C )
24,18

Nồi II

100,87
54,6
5,83
∑∆ ti =24,18 + 24,84 =49,02

15,6

76,03

24.84

Tổng 2 nồi

o

II.3 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG:
II.3.1 Nhiệt dung riêng:
Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ x < 20%
C = 4186.(1 - x), J/kg.độ;
I.43/152[4]
x: nồng độ chất hòa tan, phần khối lượng(%);
Nhiệt dung riêng dung dịch đầu: Cđ = 4186.(1 - 0,08) = 3851,12 J/kg.độ;
Nhiệt dung riêng của dung dịch có nồng độ x > 20%
C = Cht.x + 4186.(1 - x), J/kg.độ;
I.44/152[4]
Cht: nhiệt dung riêng của chất hoà tan (J/kg.độ);

Nhiệt dung riêng của dung dịch ra khỏi nồi I:
C1 = 4186. (1 - 0,1212 ) = 3678,61 J/kg.độ;
Nhiệt dung riêng của dung dịch ra khỏi nồi II:
C2 = 1423.0,25 + 4186.(1-0,25) = 3562,49 J/kg.độ;
Theo công thức:
MNH4Cl .Cht = ΣCi. Ni.
I.41/152[4]
M
: khối lượng mol của hợp chất
Ci
: nhiệt dung riêng của đơn chất
Ni
: số nguyên tử trong phân tử
Ta có: CN = 2600 (J/kg.độ); CCl = 2600 (J/kg.độ) CH = 9630 (J/kg.độ)
Vậy :
Cht = 1692 J/kg.độ
II.3.2 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng:
D
: Lượng hơi đốt dùng cho hệ thống, kg/h
Gđ
: Lượng dung dịch ban đầu, kg/h.
ϕ
: Độ ẩm của hơi đốt.
i, i1, i2
: Hàm nhiệt của hơi đốt, hơi thứ nồi I và nồi II, J/kg.
tđ, t1, t2
: Nhiệt độ sôi ban đầu, ra khỏi nồi I, nồi II của dung dịch,
Cđ, C1, C2 : Nhiệt dung riêng ban đầu, ra khỏi nồi I, nồi II của dd, J/kg.độ.
θ1, θ2

: Nhiệt độ nước ngưng tụ của nồi I, nồi II.
Cng1, Cng2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ ở nồi I, nồi II, J/kg.độ.
Qxq1, Qxq2 : Nhiệt mất mác ra môi trường xung quanh, J.
Phương trình cân bằng nhiệt lượng:
Nồi I: Di + (Gđ –W2)C2t2 = W1i1 + DCng1θ1 + (Gđ – W)C1t1 + Qxq1 [1]
Nồi II: W1i1+GđCđtđ=W2i2+(Gđ – W2)C2t2+W1Cng1θ1 +Qxq1
[2]
Mà:
Cho:

W = W1 + W2
Qxq1 = 0,05 D(i – Cng1θ1)
[3]
Qxq2 = 0,05 W1(i1 – Cng2θ2)
Xem hơi đốt và hơi thứ ở trạng thái hơi bão hoà, các thông số tra được:
Hàm nhiệt của hơi đốt và hơi thứ nồi I và nồi II:
i = 2730,64 kJ/kg
i1 = 2680,39
kJ/kg
(tra Bảng I.250/312 [4])
i2 = 2598,42
kJ/kg
Nhiệt độ sôi của dung dịch: t1 = 108,25 oC
t2 = 74,47 oC
Nhiệt dung riêng của dung dịch: Cđ = 3851,12 J/kg.độ
C 1 = 3678,61 J/kg.độ
C 2 = 3562,49 J/kg.độ


Nhiệt độ nước ngưng tụ (xem như bằng nhiệt độ hơi đốt): θ1 = 132,9 oC

θ2 = 100,87 oC
Nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ: Cng1 = 427,64 J/kg.độ
Cng2 = 4220,69 J/kg.độ (I.249/310 [4])
Thay các giá trị tra được bên trên vào các phương trình (2), (3) giải hệ 2 phương trình
ẩn số W1, W2, ta được: W1 = 2710,64 kg/h;
W2 =2797,36 kg/h
Kiểm tra lại giả thiết phân phối hơi thứ ở các nồi: [III-15/114]
W1 − Wn
.100% < 5%
W1

W1
Wn

: lượng hơi thứ theo giả thuyết hay tính toán có giá trị lớn
: lượng hơi thứ theo giả thuyết hay tính toán có giá trị nhỏ
Nồi
Wgt
Wtt
W
Nồi I
2754
2710,64
1,57 %
Nồi II
2754
2797,36
1,57 %

Từ phương trình (1) ta tính được D = 2938,93 kg/h

II.4. KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH
II.4.1 Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt:
Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt có thể tính theo công thức tổng quát như sau:
Q
Trong đó:
IV-16/200[X]
F=

K ∆ti

Q
: nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp, W
Q = Dr nếu chất tải nhiệt là hơi nước bão hoà.
D
: lượng hơi đốt, kg/s.
r
: ẩn nhiệt ngưng tụ, J/kg.
K
: hệ số truyền nhiệt, W/m2độ.
∆ti
: hiệu số nhiệt độ hữu ích,
.
Giả thuyết quá trình truyền nhiệt là liên tục và ổn định.
II.4.1.1Tính nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp:
Nồi I:
QI = Dr
(W)
r = 2171000 J/kg ; D = 2,93893 kg/s nên ta tính được QI=6380417,03W
Nồi II:
QII = W1r1 ( W)

r1= 2223429 J/kg; W1= 2,71064kg/s nên ta tính được QII= 28261205,58W
r, r1 : Ẩn nhiệt hóa hơi (ngưng tụ) của hơi đốt ở nồi I và nồi II J/kg. (I.250/312 [4])
II.4.1.2 Tính hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi:
a.Nhiệt tải riêng trung bình: (trang 116 [2])
Nhiệt tải riêng của hơi đốt cấp cho thành thiết bị:


q1 = α1(t1 – tw1) = α1∆t1
Nhiệt tải riêng của thành thiết bị: (trang 3 [5])

q=

1
1 λ 1
(t w1 − t w 2 ) = ( + + )(t w1 − t w 2 )
∑r
rc1 δ rc2

Nhiệt tải riêng của phía dung dịch sôi:

q2 = α2(tw2 – t2) = α2∆t2
Trong đó:
t1
: Nhiệt độ hơi đốt, oC
t2
: Nhiệt độ của dung dịch trong nồi, oC
tw1, tw2 : Nhiệt độ 2 bên thành ống, oC
α1
α2
rc1

: Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ, W/m2độ.
: Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch, W/m2độ.
: Nhiệt trở cặn bẩn phía hơi đốt (nước sạch)
rc1 = 0,387.10-3(m2độ/W)
bảng V.1/4 [5]
: Nhiệt trở cặn bẩn phía dung dịch

rc2
δ V Tra bảng V.1/4 [5] ta có rc2=0,232.10-3 (m2độ/w)
λ : Nhiệt trở thành thiết bị, m2độ/W.

Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là thép không rỉ CT3 có: λ =57 (W/m.độ) Bảng
VII.7/313 [5]
Chọn bề dày thành ống là: δ = 2,0 mm.
Tổng nhiệt trở của tường là: 6,541.10-4 (m2.độ/W)
b.Tính hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ:
Khi tốc độ của hơi nhỏ (10 m/s) và màng nước ngưng chuyển động dòng (Rem <100)
thì hệ số cấp nhiệt α1 đối với ống thẳng đứng được tính theo công thức sau:
α 1 = 2.04A 4

r
∆t1H

(W/m2độ)

 ρ 2λ3 


A

=
Trong đó:
 µ 

0.25

V.101/28 [5]
trang 29 [5]

∆t1 = t1 – tw1: Hiệu số nhiệt độ giữa hơi ngưng tụ và thành thiết bị,
.
(Chọn t1 là nhiệt độ của hơi đốt)
r
: Ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hòa, J/kg.
H
: Chiều cao ống truyền nhiệt, m.
Chọn H = 5 m để đảm bảo truyền nhiệt được tốt nhất.
Với nước ngưng tụ giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng.
Công thức tính nhiệt độ màng tm: tm = 0,5(tw1 + t1)
trang 29 [5]
A phụ thuộc tm (nhiệt độ màng)
trang 29 [5]


tm(oC) 40
A
139

60
155

80
169

100
179

120
188

140
194

160
197

180
199

200
199

Giá trị α1 được tính dưới bảng sau: (∆t1 được giả thuyết và kiểm tra bên dưới)

Bảng 6: Giá trị α1
Nồi i
I
II

0

t1( C)

∆t1(0C)

0
Tm( C)

A

r(kJ/kg)

H(m
)

132,9
100,87

1,15
1,2

132,33
100,27

192
179

2171
2223,43

5

5

Mà: q1 = α1∆t1
Bảng 7: Nhiệt tải riêng hơi đốt cấp cho thành thiết bị
0
Nồi i
α1 (W/m2.độ)
∆t1( C)
I
1,15
9718,88
II
1,2
9029,72

α1 (W/m2.độ)
9718,88
9029,72

2
q1 (W/m )
11176,71
10835,66

c.Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi :
Giả sử chế độ sôi sủi bọt và quá trình là đối lưu tự nhiên, ta có:
λ
α 2 = α n  dd
 λn

Với:
Trong đó:
P
∆t2





0.565

 ρ
. dd
 ρ n





2

 C dd

 Cn

α n = 0.145∆t 2

 µ n

 µ dd

2.33

P

0.5





0.435

(W/m2độ)
(W/m2độ)

VI.27/71 [5]
V.91/26 [5]

: Áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng, (N/m2).
: Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống và dung dịch sôi, oC
∆t2 = tw2 – tsdd
λdd , λn : hệ số dẫn nhiệt của dung dịch và nước, W/m.độ
ρ dd ρ n : khối lượng riêng của dung dịch và nước, kg/m3
,
Cdd , Cn : nhiệt dung riêng của dung dịch và nước, J/kg.độ
µdd , µn : độ nhớt dung dịch và hơi đốt, Ns/m2
Xem như sự mất mát nhiệt không đáng kể.
q = q1 = q2
tw2 = tw1 – ∆tw

Tính hệ số dẫn nhiệt của dung dịch:


λdd = AC p ρ.3

ρ
M

(W/m.độ)

Cp : Nhiệt dung riêng đẳng áp của dung dịch (J/kgđộ)
ρ : khối lượng riêng của dung dịch (kg/m3) ;
A : hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng đối với nước A = 3,58.10-8
M : khối lượng mol trung bình của dung dịch
M = x.MNH4Cl + (1 - x).Mnước
Đối với nồi I có phần mol x1 = 12,12% khối lượng với ts1 = 102,17oC
Cp= 3678,61 J/kg độ
(Trang 172-I )
(Trang 9/I)
ρ =996,802 kg/m3
µdd = 0,00028 Ns/m2
(Trang 91/I)
Thay các số liệu vào công thức trên ta được: λdd1 = 0,49 ( w/m.độ )
Đối với nồi II có ts2 = 105,77oC , x2= 25% khối lượng
Cp= 3562,49 J/kgđộ
(Trang 91/I)
ρ = 1027,68 kg/m3
2
µdd = 0,00048 Ns/m
(Trang 91/I)

Thay các số liệu vào công thức trên ta được:λdd2 = 0,48 ( w/m.độ )
Các thông số của nước
Bảng 8: Các số liệu tra cứu
Nồi I
Nồi II
λn (W/m.độ)
0,6836
0,6725
ρ n (kg/m3)
955,5
983,6
Trang12/I
Cn (J/kg.độ)
µn. (Ns/m2)

4653,8
0,00026

4609,63
0,00037

Bảng 10: Nhiệt tải riêng phía dung dịch
0
Nồi i
αn (W/m2.độ) α2 (W/m2.độ)
Tsdd( C)
I
102,17
801,9
598,17

II
105,77
737,07
498,73
Kiểm tra lại giả thuyết ∆t1:

∆q =

K=

qtb
∆t i

2
q2 (W/m )
11460,92
10468,03

q1 − q2
.100% < 5%
q1

Giả sử q1 > q2 thì ∆q < 5% là thoả mãn
Nồi i
q1 (W/m2)
q2 (W/m2)
I
11176,71
11460,92
II

10835,66
10468,03
Hệ số truyền nhiệt mỗi nồì

Trang 165/I
Trang 95/I

∆q
2,5 %
3,5 %


Ta có:

III-17/116[2]

Bảng 12: Hệ số truyền nhiệt của mỗi nồi
Nồi i
qtb (W/m2)
I
11318,82
II
10651,85

∆ti (oC)
23,41
25,60

K (W/m2độ)
462,30

399,32

Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi:
Phân phối ∆ti theo điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau:
Q m   ti

 t im


Công thức chung:
(oC) III-19/117[2]
3
K

m

Trong đó: Chữ số “m” chỉ nồi thứ m.


1

Q

i

K

i

  t   t t

i
iI
iII

Kiểm tra lại hiệu số nhiệt độ hữu ích:

∆ ( ∆t i ) =

∆t i∗ − ∆t i

× 100% < 5%

∆t i∗

thì thỏa mãn.

Bảng 13: Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực mỗi nồi
Q(W)
K(W/m2độ)
Nồi I
1772336,96
462,30
3833,71
Nồi II 1674143,03
399,32
4192,52

∆ti(oC)
23,41
25,60

Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt của mỗi nồi:
Q
Ta có:
(m2)
F=

III-20/117 [2]

∆(∆ti(oC)
5,04%
3,02%

III-21/117 [2]

∗
i

K ∆t

Bảng 14: Diện tích bề mặt truyền nhiệt
Q(w)
K(W/m2 độ)
Nồi I
1772336,96
462,30
Nồi II
1674143,03
399,32
Vậy bề mặt truyền nhiệt cả 2 nồi là 163,77 m2

∆ti
23,41
25,60

F(m2)
163,77
163,77

II.5 Tính kích thước buồng đốt và buồng bốc:
II.5.1Buồng đốt:
Tính số ống truyền nhiệt:
(ống)
III-25/121 [2]
F
: diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2. F = 163,77 m2
h
: chiều dài ống truyền nhiệt, h = 5 m (đã chọn ở trên)
d
: đường kính ống truyền nhiệt, m


Chọn đường kính ống truyền nhiệt (bảng VI.6 [5]) dn = 38 mm để đảm bảo sự
truyền nhiệt
Thay các thông số vào công thức ở trên ta được n=275 ống
Theo sổ tay thiết bị II trang 48 ta có:
Cách sắp xếp số ống gần nhất theo hình sáu cạnh là 301 ống
Cách sắp xếp số ống theo vòng tròn là 279 ống
Vậy để tiết kiệm chi phí và gần với con số tính toán để dể dàng thiết kế và vận hành thì
nên chọn cách sắp xếp số ống truyền nhiệt là 279 ống và sắp xếp theo vòng tròn với số

ống trên đường chéo là 19 và 9 vòng tròn
Đường kính buồng đốt:
(m)
V140–II/49
Với:
t- bước ống, chọn t= 1,4.dn =1,4.0,038=0,0532 (m).
b- số ống trên đường chéo b = 19 ống.
d- đường kính ngoài của ống, m.
Thay các thông số vào công thức trên và theo sổ tay quá trình thiết bị ta chọn D = 1,4 m
Như vậy bề mặt truyền nhiệt thực tế là: F=166,45m2
II.5.2 Buồng bốc:
Theo bảng XIII.6/359-[2] ta chọn đường kính trong buồng bốc Db = 2400mm = 2,4m
II.6 TÍNH BỀN CƠ KHÍ CHO THIẾT BỊ
II.6.1 Tính bền cho thân:
II.6.1.1 Chiều dày buồng đốt:
Chọn vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3
Bề dày buồng đốt được xác định theo công thức :
(công thức XIII.8, [2]/ 360).
Trong đó :
Dt : đường kính trong của buồng đốt (m), Dt =1,4 (m).
: hệ số bền của thành hình trụ tính theo phương dọc, chọn
C : hệ số bổ sung do ăn mòn (m)
C=C1+C2+C3
C1: bổ sung do ăn mòn (chọn 1mm)
C2: bổ sung do hao mòn, (bỏ qua)
C3: bổ sung do dung sai, (phụ thuộc vào tấm vật liệu)
P: áp suất trong thiết bị (at) P=Phd
Nồi 1:
Vật liệu CT3 có giới hạn bền là :

=0,9 (XIII.8,[2]/ 362)

( Tra bảng XII.4, [2]/ 309)
Suy ra ứng suất cho phép của thép CT3 theo giới hạn bền là :


(CT XIII.1và XIII.2, [2]/355)
Trong đó :
:hệ số hiệu chỉnh, chọn

=0.9

: hệ số an toàn bền, chọn

=2,6 ;

Ta chọn giá trị bé hơn để tính toán.
P=Phđ + Pthủy tỉnh (N/m2)
Nồi 1
348082,4
160351,9
Nồi 2
4

Nên ta có:
Nồi 1
Nồi 2

(bảng XIII.2, [2]/ 356)
= 1,5

(bảng CT XIII.3, [2]/ 356)

(N/m2)
(N/m2)

(m)
0,0034
0,0026

Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:

(công thức XIII.26, [2]/365)
-6

2

Chọn Po=Phđ +0,3.10 + Pthủy tỉnh (N/m )
Po nồi 1
648082,45
P0 nổi 2
649748,23

Những
Vậy chọn chiều dày buồng đốt 2 nồi là: S=6(mm) để đảm bảo độ bên vật liệu.
II.6.1.2 Chiều dày đáy và nắp buồng đốt:
Đáy cũng như nắp được chế tạo cùng loại vật liệu với thân thiết bị; đáy và nắp được
nối với thân thiết bị bằng cách hàn, ghép bích hoặc hàn liền với thân. Đối với thân hình
trụ thẳng đứng, áp suất trong lớn hơn 7.104 N/m2, thường chọn đáy hình elip.

Chiều dày S được xác định theo CT XIII.47/385-[2]:

(m).
Trong đó:
hb – chiều cao phần lồi của đáy, tra bảng XIII.10/382-[2] ta chọn hb = 300mm =
0,3m.
- hệ số bền của mối hàn hướng tâm, tra bảng XIII.8/362-[2], chọn
k – hệ số không thứ nguyên, xem như: k = 1

= 0,95.

- ứng suất kéo được tính ở trên,
= 131,54.106 (N/m2).
Nồi 1.
P = 53783,66 (N/m2).
Suy ra:S = 0,369 + C (mm)
Đại lượng bổ sung C khi S-C = 0,369<10, tăng thêm 2mm so với giá trị C, nên:
C = 1,8 + 2 = 3,8 (mm)
S = 0,369 + 3,8 = 4,169 (mm).
Theo bảng XIII.11/384-[2], quy chuẩn S = 5mm.
Kiểm tra ứng suất thành của nắp thiết bị theo áp suất thử thủy lực bằng

CT XIII.49/386-[2]:
, N/m2.
σ ˂ 120000000
Do đó, S = 5 mm phù hợp cho đáy buồng đốt nồi 1.
Nồi 2.
P = 55448,42 (N/m2).
Suy ra S= 0,382 + C (mm)

Đại lượng bổ sung C khi S-C = 0,382<10, tăng thêm 2mm so với giá trị C, nên:
C = 1,8 + 2 = 3,8 (mm)
S = 0,382 + 3,8 = 4,182 (mm).
Vậy có thể chọn S = 5mm
Do đó, S = 5 mm phù hợp cho đáy và nắp buồng đốt 2 nồi.
II.6.1.3 Tính bền cho thân buồng bốc và nắp thiết bị:
II.6.1.3.1 Nắp thiết bị:
Chọn nắp elip tiêu chuẩn (Rt = Dt = Db =2400 mm) và vật liệu làm nắp là thép CT3.
Nắp có gờ, trong đó:
Chiều cao phần nắp elip: h = 700 mm.
Chiều cao phần gờ:
hg = 60 mm.
Nắp có 1 lỗ dẫn hơi thứ. Chọn đường kính lỗ d mm (theo đường kính ống dẫn hơi
thứ ở sau)


Hình 3: Nắp elip
II.6.1.3.2. Chiều dày nắp buồng bốc:
Nồi 1:
Chọn nắp dạng elip, vật liệu chế tạo là thép CT3, chiều dày S của nắp được các định
theo công thức [XIII.47, [2]/385]:

(m)
Trong đó : Đường kính trong của buồng bốc Db = 2,4 (m)
Áp suất : P = Pht1=107606,32 (N/m2)
Ứng suất cho phép :
= 1,46.108 (N/m2)
Nắp có lỗ được tăng cứng hoàn toàn k = 1
Chiều cao hb của nắp : hb = Db 0,25 = 0,6 (m).
Thay vào công thức trên ta được S – C= 0,12.10-3 m

Vì S – C = 0,12 10-3 < 1
giá trị C:
C=(0,12+2)

=2,12

Khi đó chiều dày của nắp:

(m) nên tăng thêm 2 mm cho chiều dày của nắp vào
(m)
S=(0,12+2,12)

= 2,24

(m)

Chọn S=3
(m)
Kiểm tra lại ứng suất thành ở áp suất thử thủy lực (công thức XIII.49, [2]/ 386)
P0 =Phđ + Pthủy tỉnh =113846,6(N/m2)
Không thỏa mãn điều kiện
Vậy chọn chiều dày của nắp nồi 1 là S = 4(mm)
Nồi 2:
Nắp nồi 2 làm việc chịu áp suất ngoài, chiều dày S được tính theo công thức


[XIII.50, [2]/ 387]
Trong đó : chọn k=1 đối với lỗ tăng cứng.
Thay vào công thức ta được S – C= 0,02.10-3 m
Vì S – C = 0,02 10-3 < 1

giá trị C:
C=(0,02+2)

(m) nên tăng thêm 2 mm cho chiều dày của nắp vào

=2,02

Khi đó chiều dày của nắp:

(m)
S=(0,02+2.02)

=2,04

(m)

Chọn S=4
(m) tương tự nồi 1
Chọn chiều dày của nắp buồng bốc cho cả hai nồi là 4 mm
II.6.1.3.3 Chiều dày buồng bốc:
Giả sử chiều cao mức dung dịch sôi dâng lên buồng bốc là 0.5m.
Vật liệu CT3 có giới hạn bền là :

( Tra bảng XII.4, [2]/ 309)
Suy ra ứng suất cho phép của thép CT3 theo giới hạn bền là :

(CT XIII.1và XIII.2 , [2]/ 355)
Trong đó :
:hệ số hiệu chỉnh, chọn
: hệ số an toàn bền, chọn

=0.9
=2,6 ;

(bảng XIII.2, [2]/ 356)
= 1,5 ( bảng CT XIII.3, [2]/ 356)

Ta chọn giá trị bé hơn để tính toán.
P=Pht+Pthủy tỉnh=112495,63 ( N/m2)
Nên suy ra: S= 1,08.10-3 + C (m)
Ta có : C=1,8


Khi đó: S=(1,08 + 1,8).10-3= 2,88. 10-3 (m)
Chon S=3
(m)
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:

(công thức XIII.26, [2]/ 365)
Không thỏa mãn điều kiện
Vậy chọn chiều dày buồng bốc nồi 1 là: S=7(mm)
Ta chọn chiều dày buồng bốc nồi 1 cho nồi 2 vì 2 nồi cùng làm việc ở áp suất chân
không.
Vậy chiều dày buồng bốc là S=7mm
II.6.2 Tính kích thước ống dẫn:
Phương trình lưu lượng:

(công thức V.41, [2]/ 74)

(m)

Với: Vs: lưu lượng khí, hơi, dung dịch chảy trong ống (m3/s)
: tốc độ thích hợp đi trong ống (m/s)
Chọn

đối với hơi bão hòa,
với chất lỏng ít nhớt.
Vs=W.v
Với: W: lưu lượng khối lượng (kg/s)
v:là thể tích riêng (m3/kg)
a. Đường kính ống dẫn hơi đốt:
Nồi 1:
W = = 0,816 (kg/s)
Áp suất hơi đốt P1 = 3 at  v = 0,6112 m3/kg
(bảng I.251, [1]/ 314)
Nên:
d = 0,126 (m)
Chọn d=150(mm)
(bảng XIII.26, [2]/ 414)
Nồi 2:
W = = 0,75 (kg/s)
Áp suất P2 = 1,07 at  v = 1,465 m3/kg
[ I – 314 ]
Nên:
d = 0,187 (m)
Chọn d= 200(mm)
bảng XIII.26, [2]/ 416
Vậy chọn đồng loại đường kính ống dẫn hơi đốt cả hai nồi là dt= 200 (mm), với đường
kính ngoài dn= 219 (mm).
b. Đường kính ống dẫn hơi thứ:
Nồi 1:

Đường kính ống dẫn hơi thứ nồi 1 bằng đường kính ống dẫn hơi đốt nồi 2.
Suy ra: dt = 200 (mm), dn=219 (mm)
Nồi 2:


W = = 0,777 (kg/s)
Hơi thứ có nhiệt độ : T2’ = 54,6oC v = 11,85 m3/kg (bảng I.250, [1]/ 312).
Nên
d = 0,54 (m)
Chọn d= 550(mm)
c. Đường kính ống dẫn dung dịch:
c.1. Đường kính ống dẫn dung dịch vào thiết bị gia nhiệt:
W = = 2,25 (kg/s)
Giả sử dung dịch có: t =20(oC), xđ = 8%
ρ = 1022,7 (kg/m3)
(bảng I.86, [1]/ 58)
v = = = 0,978 . 10-3 ( m3/kg)
Nên:
d = 0,0529 (m)
Chọn d= 70 (mm), dn= 76 (mm)
(bảng XIII.26, [2]/ 409)
c.2. Đường kính ống dẫn dung dịch từ nồi gia nhiệt sang buồng đốt 1:
Ta có:
.W = = 2,25 (kg/s)
Sau khi qua thiết bị gia nhiệt, nhiệt độ tăng từ 20oC đến 101,78oC
ρ = 982,43 (kg/m3)
bảng I.86, [1]/ 58.
-3
3
Khi đó: v = = 1,017 . 10 ( m /kg)

Được cộng thêm lượng hồi lưu của nồi 1
Nên:
d = 0,063 (m)
Chọn d= 70 (mm), dn = 76 (mm)
(bảng XIII.26, [2]/ 409)
c.3. Đường kính ống dẫn dung dịch từ nồi nồi 1 sang nồi 2:
Ta có:
W = = 1,5 (kg/s)
Dung dịch sau khi ra khỏi nồi 1 có x1 =12,12 %
Suy ra d = 0,044 (m)
Chọn dt= 50 (mm), dn=57(mm)
(bảng XIII.26, [2]/ 409)
c.4. Đường kính ống dẫn dung dịch từ nồi 2 sang bể chứa sản phẩm:
Ta có:
W = = 0,72 (kg/s)
Dung dịch sau khi ra khỏi nồi 1 có x2 = 25% và ts2 = 54,6 (oC)
Suy ra :
ρ = 1045 kg/ m3,
(bảng I.86, [1]/ 58)
-3
3
v = = = 0,957 . 10 ( m /kg)
Nên:
d = 0,0307 (m)
Chọn dt= 32 (mm) ,dn=38(mm)
(bảng XIII.26, [2]/ 409)
Chọn các đường ống như nhau để thuận lợi trong việc bảo trì và sửa chửa.
Ống dẫn dung dịch đầu, ống dẫn từ nồi 1 sang nồi 2, ống dẫn nồi 2 sang bể chứa có
đường kình: dt=50 mm, dn=57 mm
c.5. Đường kính ống tháo nước ngưng :

Nồi 1:
Lưu lượng khối lượng nước ngưng: W= D = 0,816 (kg/s).
Ta có:
T1 = 132,9oC  v = 1,077.10-3( m3/kg)
(bảng I.5, [1]/11)
Chọn vận tốc của nước ngưng ϖ=0,1
d = 0,1058 (m)
Chọn dt= 100 (mm), dn=108 (mm)
Nồi 2:

m/s
(bảng XIII.26, [2]/409)


Lưu lượng khối lượng nước ngưng: W = W1=2710,64 (kg/s).
Ta có:
T2= 100,87oC) v = 1,05.10-3( m3/kg) (bảng I.5, [1]/11)
Do đó: d = 0,100 (m)
Chọn d= 100 (mm)
bảng XIII.26, [2]/409.
Vậy chọn đường kính ống tháo nước ngưng cho cả 2 nồi là:
dt= 100(mm), dn= 108 (mm).
Tương tự với các đường ống khác ta có bảng tóm tắt kích thước các đường ống:
Bảng : Tóm tắt đường kính ống dẫn
Đường kính trong
Đường kính ngoài
Ống dẫn
dn (mm)
dt (mm)
Hơi đốt

200

219

Hơi thứ nồi 1

200

219

Hơi thứ nồi 2

550

559

Nguyên liệu vào thiết bị gia
50
nhiệt

57

Dung dịch

50

57

Tháo nước ngưng

100

108

Tuần hoàn ngoài

250

273

II.6.3 Kính quan sát:
Ta dùng cửa quan sát để kiểm tra chất lỏng bên trong. Cửa quan sát hình tròn, có đường
kính 100 mm được lắp vào thân buồng bốc.
II.6.4. Bề dày lớp cách nhiệt của thiết bị
a. Bề dày lớp cách nhiệt cho các ống dẫn
Bề dày lớp cách nhiệt bọc các ống dẫn trong điều kiện cấp nhiệt ra không khí chuyển
động tự do ,nhiệt độ môi trường xung quanh 250C.
Bề dày cách nhiệt cho các ống tính theo công thức V.137/41-[2]:

,mm.
Với : dn- đường kính ngoài của ống dẫn (không kể lớp cách nhiệt), mm.
- hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt, W/m.độ.
q1 – nhiệt tổn thất tính theo 1m chiều dài ống( W/m), được tra theo bảng
V.7/42-[2].
tt2 – nhiệt độ bên ngoài của ống kim loại chưa kể lớp cách nhiệt, 0C.


Chọn vật liệu cách nhiệt là amiang sợi có hệ số dẫn nhiệt là = 0,1115 W/m.độ (I.126128/1).
Đối với ống dẫn hơi đốt.

Đại lượng q được tra từ bảng V.7/42-[2], xem nhiệt độ tt2 bằng nhiệt độ hơi đốt đi trong
ống nếu nhiệt độ tổn thất trong là rất nhỏ, ta có bảng tổng hợp sau:
Bảng 2.11 Lớp cách nhiệt ống hơi đốt.
dn- mm tt2=thđ, 0C

q1, W/m
,W/m.độ
tính,mm
chọn,mm
Nồi 1
219
132,9
0,1115
131,32
8,9
9
Nồi 2
219
100,87
0,1115
105,7
8,8
9
Chọn chiều dày lớp cách nhiệt chung là 9 mm.
Đối với ống dẫn hơi thứ.
Lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi thứ nồi 1 chính là lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi đốt nồi
2 nên lấy = 9 mm.
Tính riêng lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi thứ nồi 2 như sau:
Nồi 2: dn=550
δ2= 2,86mm.

Chọn chiều dày lớp cách nhiệt ống dẫn hơi thứ nồi 2 là 3 mm.
Đối với ống dẫn dung dịch và ống tuần hoàn ngoài
Dựa vào kết quả đã tính được, ta lập bảng sau:
dn
tT2
q1
δ
Nồi 1
273
108,25
129,755
9,1
Nồi 2
273
74,47
99
8,4
.
Chọn bề dày cách nhiệt cho ống dẫn dung dịch và ống tuần hoàn ngoài là 10 mm.
b. Bề dày lớp cách nhiệt cho thân thiết bị
Tính bề dày lớp cách nhiệt

theo công thức sau:

( CT VI.66/92-[2]).
Trong đó:
- hệ số cấp nhiệt từ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt đên không khí
= 9,3 + 0,058.tT2

(CT VI.67/92-[2]).

tT2 – nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt về phía không khí vào,
Vậy:

= 9,3 + 0,058. 45 = 11,91 W/m2.độ với tT2 = 450C.

.


tT1 – nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị; vì trở lực nhiệt tường thiết bị
rất nhỏ so với trở lực nhiệt của lớp cách nhiệt, nên tT1 = thđ .
tKK – nhiệt độ không khí 0C (xem bảng VII.1), tKK =250C.
- hệ số dãn nhiệt của vật liệu cách nhiệt,

= 0,1115 W/m.độ .

Nồi 1.
Với thân buồng đốt: tT1= 132,90C.

= 41,15 mm.
Thay vào công thức ta có
Chọn bề dày là 42 mm
Tính bề dày lớp cách nhiệt cho nồi 1, còn lớp cách nhiệt của nồi sau lấy như nồi 1. Với
thân buồng bốc, buồng bốc làm việc tại nhiệt độ sôi của dung dịch và làm cùng 1 loại thép
nên ta lấy bề dày lớp cách nhiệt buồng bốc là: 42mm
Vậy, đối với cả 2 nồi, ta chọn bề dày vật liệu cách nhiệt buồng đốt và buồng bốc là 42mm
II.6.5. Mặt bích
Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ
phận khác với thiết bị. Những yêu cầu của mặt bích:
Mối ghép phải luôn kín ở áp suất và nhiệt độ làm việc.

Luôn bền, tháo lắp nhanh và đảm bảo sản xuất hàng loạt, giá thành rẻ.
Với : D - đường kính trong của thiết bị
D – đường kính của bích.
D - khoảng cách giữa 2 bulong đối diện nhau.
D - khoảng cách giữa 2 phần lõm khi ghép bích.
D - đường kính ngoài của thiết bị.
d - đường kính của bulong.
h - chiều cao của 1 bích.
a. Mặt bích nối thân thiết bị với đáy và nắp
Chọn bích liền bằng thép loại một để nối thiết bị
Theo bảng XIII.27/423,424 – [2] ta có bảng số liệu sau:
Kích thước ống nối
Thiết
bị .

Buồn
g đốt
Buồn
g bốc

-6

P.10
(N/m2
)

0,30
0,10

D

(mm)
1400,0
0
2400,0
0

D
D
mm
1540,0
0
2550,0
0

1490,0
0
2500,0
0

D

1460,0
0
2460,0
0

D
1413,0
0
2415,0

0

Bu - lông
Z
d
cái
M2 32,0
0
0
M2 56,0
4
0

H

mm
30,0
0
45,0
0


b. Bích liền bằng kim loại đen để nối các bộ phận thiết bị và ống dẫn
Theo bảng XIII.26/409 – [2] (và bảng XIII.27/417 – [2] đối với ống dẫn hơi thứ), ta có
bảng số liệu sau:
Bảng 2.13 Bích nối ống dẫn
Kích thước nối
Ống dẫn.
H
D

Bulông
D
D
D
Z
D
(mm) (mm)
d
Mm
cái
mm
Hơi đốt
200,00 219,00 290,00 255,00 232,00 M16
8,00
22,00
Dd vào GN
50,00

57,00

140,00 110,00

90,00

M12

4,00

16,00

350,00 377,00 485,00 445,00 415,00 M20

12,00

26,00

Dd ra

50,00

4,00

16,00

Hơi thứ

550,00 559,00 680,00 630,00 600,00 M20

20,00

22,00

Nước
ngưng

100,00 108,00 205,00 170,00 148,00 M16

4,00

18,00

300,00 325,00 435,00 395,00 365,00 M20

12,00

24,00

Dd vào nồi

57,00

140,00 110,00

90,00

M12

Tuần hoàn

II.6.6. Tai treo
Chọn 4 tai treo bằng thép CT3 cho mỗi nồi, với

= 7850 kg/m3.

Phải tính tải trọng tác dụng lên mỗi tai treo.

Tải trọng cho 1 tai treo:

Q=

(N).

a. Trọng lượng thân thiết bị Gth
Tính trọng lượng của thân buồng đốt và buồng bốc theo công thức sau:

M=

.

.

(*).


Trong đó:

- khối lượng riêng của thép,

= 7850 kg/m3.

Dn – đường kính ngoài của buồng đốt và buồng bốc, m.
Dt – đường kính trong của buồng đốt và buồng bốc, m.
H– chiều cao của buồng đốt và buồng bốc, m.
Tính tải trọng của thân thiết bị : G = g.M, g = 9,81 m/s2.
Buồng đốt.
Dt = 1,4m ; Dn = 1,4 + 2S = 1,4 + 2.0,006 = 1,412 m ; H = 5m
Thay vào (*), ta có: M = 7850. π.5,6.(1,4122 – 1,42 )/4 = 1164,46(kg)
Suy ra : G = 9,81.1164,46 = 11423,33 (N).
Buồng bốc.
Dt = 2,4m ; Dn = 2,4 + 2S = 2,4 + 2.0,007 = 2,414m ; H = 2,5m.

Thay vào (*), ta có: M = 7850.

. (2,4142 – 2,42 ) = 1038,3 (kg)

Suy ra : G = 9,81.1038,3 = 10185,2 (N).
Tổng tải trọng của thân thiết bị :

21608,5N.

b. Tải trọng của ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn ngoài
Tính tải trọng của ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn ngoài theo công thức :

Gô = N. .g.

.

+

.g.

.

Với: N – số ống truyền nhiệt , n = 279 ống
dn – đường kính ngoài ống truyền nhiệt, dn = 38 mm
dt – đường kính trong ống truyền nhiệt , dt = 32 mm.
H – chiều cao ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn, H = 5m.
d1 , d2 – đường kính trong và ngoài của ống tuần hoàn, m.