Đề tài: Tính toán và thiêt kế tháp chóp hấp thụ HCl dùng dung môi là h2o

i. mở đầu

3

ii. tính toán thiết kế hệ thống hấp thụ

8

1.thiết lập phương trình cân bằng vật liệu.

8

2. tính đường kính của tháp

10

3. tính chiều cao tháp

12

4. tính trở lực tháp

17

5. bảng mô phỏng

18

III.Thiết kế thiết bị phụ

19

1. Bơm chất lỏng

19

2. Máy nén khí

23

IV. Tính và chọn cơ khí

28

1. Chọn vật liệu

28

2. Tính chiều dày thân tháp

28

3. Tính chiều dày nắp và đáy thiết bị

30

4. Chọn mặt bích

31

5. chọn chân đỡ

32

V. Kết luận

36

VI.Tài liệu tham khảo

37

1


i.

mở đầu

Ô nhiễm môi trường là sự thay đổi tính chất vật lý , hoá học, sinh học của đất, nước, không
khí gây ảnh hưởng không có lợi đến hiện tại hoặc tương lai của đời sống hệ động thực vật, con
người, đến vật liệu các loại, công trình xây dựng, đến quá trinh sản xuất trong công nghiệp, nông
nghiệp, đến các trạng thái của nguồn tài nguyên thiên nhiên.
Hiện nay, ô nhiễm môi trường là vấn đề mang tính toàn cầu, cấp bách và ngày càng được quan
tâm một cách sâu sắc. ở Việt Nam, song song với việc phát triển công nghiệp, từng bước thực
hiện công nghiệp hoá, hiện đại hoá, đô thị hoá, phát triển kinh tế khoa học kĩ thuật, vấn đề môi
trường cũng được quan tâm một cách toàn diện đúng mức. Tuy vậy do trình độ khoa học kĩ thuật,
chúng ta vẫn mắc phải một số khó khăn trong vấn đề xử lý ô nhiễm môi trường.
Có rất nhiều nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường: Do chất thải từ nhà máy, khu công nghiệp,
chất thải sinh hoạt ở các khu đô thị, nhà ở; khói bụi từ các phương tiện giao thông; do các hoạt
động nông nghiệp( phân bón, thuốc trừ sâu). Một trong những vấn đề được quan tâm hiên nay

đó là ô nhiễm môi trường không khí, nguyên nhân chủ yếu là do khí thải các hoạt động công
nghiệp, giao thông, . Những hoạt động này đã thải ra môi trường một lượng lớn khí độc hại,
như : SO2 ,CO2 , NO2, HCl..Vấn đề đặt ra là chúng ta phải xử lý làm sạch khí thải trước khi
chúng được thải ra môi trường, nhằm làm giảm tác động tiêu cực của chúng đến môi trường.
Hiện nay, một phương pháp được sử dụng khá phổ biến để xử lý khí thải trong các nhà máy,
đó là phương pháp hấp thụ ( là quá trình hút khí bằng chất lỏng ).Mục đích của phương pháp này
là thu hồi cấu tử quý, tách hỗn hợp khí thành các cấu tử và làm sạch khí.
*Các loại tháp hấp thụ:
-

Thiết bị loại bề mặt:đơn giản , bề mặt tiếp xúc pha bé chỉ dùng khi chất khí dễ hoà tan

trong lỏng.
-

Thiết bị loại màng: thiết bị loại ống, loại tấm.

-

Thiết bị loại phun: không phù hợp với khí khó hoà tan.

-

Thiết bị loại đệm: bề mặt tiếp xúc pha lớn, hiệu xuất cao nhưng khó làm ướt đều đệm.

-

Thiết bị loại đĩa(tháp đĩa) gồm:
+Tháp đĩa có ống chảy truyền: đĩa chóp , đĩa lỗ(lưới), đĩa Suppáp, đĩa sóng chữ S.
+Tháp đĩa không có ống chảy truyền.

Hiệu quả của quá trình phụ thuộc rất nhiều vào vận tốc khí. Nếu vận tốc khí bé thì khả năng

sục khí kém, nhưng nếu vận tốc khí quá lớn sẽ làm bắn chất lỏng hoặc cuốn chất lỏng theo khí.
Hiện tượng bắn chất lỏng tất nhiên còn phụ thuộc vào yếu tố khác như khoảng cách giữa các đĩa,
khoảng cách giữa các chóp, khối lượng riêngcấu tạo và kích thước của chóp và ống chảy chuyền.

2


*ảnh hưởng của T và P lên quá trình hấp thụ:
Nhiệt độ T và áp suất P là những yếu tố ảnh hưởng quan trọng lên quá trình hấp thụ , mà chủ
yếu ảnh hưởng lên trạng thái cân bằng và động lực quá trình.
Từ phương trình Henrry ta thấy, khi nhiệt độ tăng thì hệ số Henrry tăng đường cân băng dịch
chuyển về trục tung.

y

y

t3

p4
p3

t2
b
a

b
a

t1

p2

p1

o

t3 t 2 t1

o

x

p3

p2

p1

x

Nếu đường làm việc AB không đổi Ytb giảm, do đó cường độ chuyển khối giảm theo.Nếu
cứ tiếp tục tăng nhiệt độ,ví dụ đến t s thì không những Ytb giảm mà ngay cả quá trình không thực
hiện được(vì đường cân bằng và đường làm việc cắt nhau,nên không thể đạt được nồng độ cuối
Xc). Đó là ảnh hưởng xấu của tăng nhiệt độ . Tuy nhiên, khi T tăng thì độ nhớt của dung môi
giảm nên vận tốc khí tăng, cường độ chuyển khối cũng tăng theo.
Trong trường hợp tăng áp suất , ta thấy hệ số cân bằng m =

giảm đường cân bằng dịch
P

chuyển về phía trục hoành Ytb tăng lên ,quá trình chuyển khối tốt hơn.Nhưng P tăng T
tăng gây ảnh hưởng xấu đến quá trình hấp thụ. Mặt khác, P tăng gây khó khăn về mặt thiết bị

quá trình hấp thụ chỉ được thực hiện ở P cao đối với những khí khó hoà tan.
Ví dụ: Hấp thụ CO2 bằng H2O tiến hành ở 17at; thu hồi CO ở 12at

3


Một trong những khí gây ra tác hại không nhỏ cần phải được xử lý trước khi thải ra môi trường,
đó là hyđroclorua ( HCl). Đây là một loại khí bốc khói không màu có mùi nghẹt thở. Nó dễ thành
dạng lỏng khi nén và hoà tan tốt trong nước.
HCl chủ yếu được thải ra từ cỏc nghành công nghiệp:
-

Công nghiệp tổng hợp chất hữu cơ: SX chloroprene, vinyl clorua, cao su hyđrocloride

-

Tái chế nhựa, tái chế kim loại, sản xuất NaOH.

-

Công nghiệp nhuộm, sản xuất cao su, chất tẩy rửa, công nghiệo mạ kim loại

ở Việt Nam tiêu chuẩn khí HCl thải ra môi trường là 200mg/m 3. Khi lượng khí HCl thải ra

môi trường vượt quá tiêu chuẩn sẽ gây ra ngộ độc khi hít phải, gây ra những bệnh tật nguy hiểm
đối với con người. Khi phát tán vào không khí nó sẽ kết hợp với hơi nước tạo thành axít, là môt
trong những nguyên nhân gây ra mưa axít. Khi đó nó sẽ ăn mòn và phá huỷ các công trình xây
dựng, làm phai màu các tác phẩm nghệ thuật, làm giảm pH của đất dẫn đến thoái hoá đất, hoà tan
các kim loại độc hại trong đất làm giảm năng suất cây trồng, gây ra thiệt hại trong sản xuất
nông nghiệp. Trong sản xuất nó sẽ ăn mòn thiết bị, đường ống dẫn, gây ảnh hưởng không nhỏ
đến sản xuất công nghiệp.
Với những tác hại mà khí HCl tạo ra như vậy, việc mà để khí HCl phân tán vào môi trường là
rất nguy hiểm và gây hậu quả nghiêm trọng. Vì vậy, xử lý khí HCl trong khí thải trước khi thải
vào môi trường là việc phải làm. Một trong những phương pháp xử lý HCl trong khí thải hiện
nay là sử dụng tháp hấp thụ, loại khí HCl ra khỏi không khí bằng các dung môi.
Trong đồ án này, em xin trình bày thiết kế hệ thống hấp thụ khí HCl loại tháp đĩa lưới có ống
chảy truyền để loại HCl ra khỏi không khí.

4


5


Sơ đồ hệ thống hấp thụ

Van điều chỉnh
Tháp

b chứa
nc

Van
toàn

Máy bm

mỏy nộn

Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ
Hỗn hợp cần xử lý HCl và không khí được máy nén khí (5) đưa vào ở đáy tháp, trên đường
ống có lắp van điều tiêt lưu lượng khí và một đồng hồ đo lưu lượng khí (8). Nước từ bể (6) được
bơm li tâm (4) đưa vào tháp (1), trên đường ống có lắp van điều chỉnh tốc độ và đồng hồ đo lưu
lượng (9). Nước được bơm vào tháp với lưu lượng thích hợp, từ trên xuống dưới theo chiều cao
tháp hấp thụ, khí được thổi từ dưới lên. Nước chảy từ đĩa này sang đĩa khác qua các ống chảy
truyền, khí đi trong tháp qua các lỗ trên bề mặt đĩa. Pha khí và pha lỏng tiếp xúc nhau trên bề mặt
đĩa.
Không khí chứa HCl sau khi được hấp thụ đi lên nắp tháp và ra ngoài lỗ nắp tháp.
Nước hấp thụ HCl đi qua lỗ đáy, qua van nhả sản phẩm - Nước hấp thụ HCl đi qua lỗ đáy, qua
Van nhả sản phẩm hấp thụ 16 đến hệ thống nhả hấp thụ 6.Tuy nhiên trong khuôn khổ đồ án ta
không tính đến hệ thống này.

6


ii.tính toán thiết kế hệ thống hấp thụ
*Một số kí hiệu trong các công thức
-Xđ: nồng độ ban đầu của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi (Kmol/Kmol dm)
-Xc: nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong dung môi (Kmol/Kmol dm)
-Yđ: nồng độ ban đầu của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí (Kmol/Kmol khí trơ)
-Yc: nồng độ cuối của cấu tử cần hấp thụ trong hỗn hợp khí (Kmol/Kmol khí trơ)
-GY: Lượng hỗn hợp khí đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)
-GX: Lượng dung môi đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)
-Gtr: Lượng khí trơ đi vào thiết bị hấp thụ (Kmol/h)
- : Lượng dung môi/Lượng dung môi tối thiểu

1.thiết lập phương trình cân bằng vật liệu.
Tháp làm việc ở T = 30 0C hay T = 303 0K
P = 2 atm

hay P = 1520 mmHg.

Theo định luật Henrry
Ycb = m.x
Trong đó
m=

HCL 30o C
P

0, 0022.106
=
1520

(II_138)

m = 1.45
(với HCL 30o C là hằng số Henrry của HCL ở nhiệt độ 300C)
*Chuyển sang nồng độ phần mol tương đối ta có
Phương trình đường cân bằng



Ycb =

m. X
1 1 m . X

Ycb =

1, 45. X
1 0, 45. X

7


Ta cã nång ®é HCL trong dßng khÝ vµo theo % thÓ tÝch lµ 12%

 y® = 0,12
 Y® =

yd
1  yd

=

0,12
= 0,136
1  0,12

(Kmol/Kmol khÝ tr¬)

HiÖu suÊt hÊp thô  = 92%
Mµ  =

Yd  Yc
Yd

 Yc = 1    .Y® = 1  0,92 .0,136
Yc = 0.01091

(Kmol/Kmol khÝ tr¬)

*Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho mét ®o¹n thiÕt bÞ
Gtr¬. Y  Yc  = Gx.  X  X d 

Y =

Gx
G
. X  X d  + Yc - x . X d
Gtr
Gtr

GY = 8000 Nm3/h ta ®æi ra GY =
Gtr = GY.

1
= GY.(1-y®)
1  Yd

Gtr = (1-Y®).GY = 357,14.(1-0,12)
Gtr = 314,29

( Kmol h )

Gxmin :l­îng dung m«i tèi thiÓu ®¹t ®­îc khi:
Xc = Xcmax =
Xcmax =

Yd
m  m  1.Yd

0,136
1, 45  (1, 45  1) *0.136

Xcmax = 0.09 (Kmol/Kmol dm)
Do ®ã Gxmin = Gtr.

Yd  Yc
X c max  X d

Gxmin = 314.29.

0,136  0.01091
0.09  0

 Gxmin = 436,83 (Kmol/h)
Thực tế Gx = β.Gxmin thường lấy β=1.2

 Gx = 1,2.Gxmin = 542,2(Kmol/h)

8

8000

= 357.14 (kmol/h)
22,4


Phương trình đường làm việc
Y=

GX
.X +
Gtr

Y=

524, 2
. X + 0.01091
314.29

Yc -

GX
.X d
Gtr

=1,7X + 0.01091
2.tính đường kính của tháp
*Công thức
Trong đó:

D=

4.Vtb
.3600.tb

(m)

(II_181)

+ Vtb: Lượng khí trung bình đi trong tháp (m 3/h)
+ tb : Tốc độ khí trung bình đi trong tháp (m/s)

*Tính toán
+ Vytb =
Với

V y V yc
2

+ Vyđ : Lưu lượng hỗn hợp khí đầu ở điều kiện làm việc (m 3/h)
+ Vyc : Lưu lượng khí thải ra khỏi tháp (m 3/h)

P.V yd

Ta cú :

T
2.Vyd
303

=
=

P0 .Vtc
T0
1.8000
273



Vyd

= 4439,56(m3 /h)

+

Vyc

= Vtr.(1+Yc)

với Vtr



Vyc

Vytb =

=

Gtr .22,4.P0 .T 314, 29.22, 4.1.303
=

P.T0
2.273

= 3949,49 (m3 /h)

V y V yc
2

=

4439,56 3949, 49
2

Vytb = 4194,53(m3/h)

9


*Vận tốc khí đi trong tháp
gh = 0,05. x / y

(Kg/m2.s)

(II_184)

Trong đó + x :khối lượng riêng của pha lỏng (kg/m 3)
+ y : khối lượng riêng của pha khí (kg/m 3)
+ h: khoảng cách giữa các đĩa (m)
với D = 1,2 1,8 m thì h 0,35 0,45 (m)

M HCL .273.P
22,4.T

Tra trong sổ tay I ta được: y = HCL 30o C =

(kg/m3)

=> y =2,936(kg/m3)

x =

H 2O ,30 o C

= 995,68 (kg/m3)

gh = 0,05. 995.68 / 2,936 =0,92(m/s)
trỏnh to bt ta chn lv =(0.8ữ0.9) gh

lv =0.85 gh =0,78(m/s)
Vậy D =

4.4194,53
.3600.0, 78

= 1.38 (m)

Quy chuẩn D = 1,4 (m) thỏa mãn với cách chọn h = 0,45 (m).

lv =0,76(m/s)
* Đường kính tương đương của ống chảy chuyền

dc =

4.G xtb
.3600. x . c .z

(II_236)

Gxtb: lưu lượng trung bình đi trong tháp (kg/h)

x = 995.68 (kg/m3)
z:số ống chảy chuyền (1 2ống) ta chọn z = 1

c : tốc độ chất lỏng trong ống chảy chuyền
c 0,1 0,2 (m/s) Ta chọn c = 0,2(m/s)
Gxđ = 524,53 (Kmol/h)

dc =

4.524, 2.18
=
.3600.995, 68.0, 2.1

10

0,13 (m) dc=15(Cm)


c =0,15(m/s)

Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền
l3 = 0,25dc = 0,25.15
l3 = 3,75(Cm)Quy chuẩn l3 = 4(Cm)



Chiều cao ống chảy chuyền trên đĩa:
Chn hc = 12(mm)
Chiều cao mức chất lỏng bên trên ống chảy chuyền

3. tính chiều cao của tháp
3.1.Hệ số chuyển khối
Ky =

1

(II_162)

1
m

y x

Trong đó: + m: hệ số phân bố vật chất phụ thuộc vào t o,P,nồng độ các pha
+ y : hệ số cấp khối pha khí (Kmol/m2.s) ( y = 1)
+ x : hệ số cấp khối pha lỏng (Kmol/m2.s) ( x = 1)
Tính y , x theo các công thức:

x =

4

33,7.10 .Px
1,95. y 0,41

4

y = 3,03.10 . y

0 , 76

.Px



Kmol
(II_164)

Kmol
m 2 .s.

Kmol



Kmol
(II_164)

Kmol
m 2 .s.

Kmol


y : Tốc độ khí tính cho mặt cắt tự do của tháp (m/s)

Px = Pđ - Pk:Sức cản thuỷ lực của lớp chất lỏng trên đĩa
Pđ : Sức cản thuỷ lực chung của đĩa (N/m 2)
Pk : Sức cản của đĩa khô (N/m2)

11


Ta có trở lực tháp tính theo công thức:
P = Ntt . Pđ

(N/m2) (II_192)

Pđ = Pk + Ps + Pt (N/m2) (II_192)

Pđ - Pk = Ps + Pt
* Ps: trở lực của sức căng bề mặt (N/m 2)

Ps =

2 =

4. hh
1,3dlo 0, 08dlo 2

H 2O ,30o C

(N/m2) (II_194)

= 71,15.10-3 (N/m)

chn dlo = 2,5(mm)

Ps =

4.71,15.103
= 87,56 (N/m2)
1,3.2,5.103 0, 08.2,52.106

* Pt : Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa (N/m 2)

Pt = 1,3[ K .hc 3 K (

Gx 2
) ].g. x (N/m2) (II_194)
m.Lc

hc : chiều cao óng chảy truyền nhô lên trên đĩa , m
g : Gia tốc trọng trường = 9,81 (m/s 2)
Gx: lưu lượng lỏng , kg/h
Lc: chiều dài cửa chảy tràn , m
K: tỉ số KLR bt v lng chp nhn K=0,5
Lc= d = .0,15 =0,47(m)

Gx 524, 2.18

5 m 10000
Lc
0, 47
Pt = 1,3[0,5.0, 012 3 0,5(

524, 2.18 2
) ].9,81. 995,68
10000.0, 47

= 16115

Px = Pt + Ps = 16115 + 87,56
= 16202,56(N/m2)

12


Vậy ta tính được:



Kmol
y = 4,1
Kmol
m 2 .s.

Kmol

Kmol
x = 49,12
Kmol
m 2 .s.

Kmol


3.2 Số đơn vị chuyển khối
m yT =

K y. f
Gy

(II_173)

Với tháp a li cú ng chy truyn thì:
f: diện tích làm việc của đĩa (m 2) tính theo công thức:
f = F n.fcb
F : mặt cắt tự do của thiết bị (m 2)
F =

.D 2
4

=

.1,4 2
= 1,54 (m2)

4

fcb : mặt cắt ngang các ống chảy chuyền (m 2)
fcb =

.0,15 2
.d 2 c
=
= 0,018 (m2)
4
4

n :số ống chảy chuyền = 1 chọn theo trên
f = 1,54 0,018
f = 1,522 (m2)

13


Ycb

1,45 X
1 0,45 X

X cb

Y
1,45 0,45Y

Y=1,7X + 0,01091

Thành lập bảng quan hệ

m=

X

2. 10 5

4.10-5

6.10-5

8.10-5

10-4

Y

0,01094

0,01095

0,01101

0,01105

0,01108

1,45

1,45

1,45

1,45

1,45

Xcb

0,00752

0,00753

0,00757

0,00759

0,00761

YCB

0,000029

0,000058

0,000087

0,00012

0,00014

YCB Y
X X CB

mtb = 1,45

Ky = 3,66
G y=

PV
2.4194,53

0,094 (kmol/s)
RT 3600.0,082.303

myt = 59,3
Cy = e 59,3
Xác định đường cong phụ bằng cách tìm đoạn BC theo công thức

BC =

AC
Cy

Với A thuộc đường cân bằng
C thuộc đường làm việc
Nối các điểm B1,B2,..,Bn ta có đường cong phụ
Do Cy rt ln nờn cú th coi ng cong ph trựng ng cõn bng.

Vẽ trên đồ thị ta xác định được Ntt = 8

14


0.18
0.16
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
0

0.02

0.04

0.06

0.08

3.3.Tính chiều cao
H = Ntt. H + (0,8 1) (m)
Ntt: Số đĩa thực tế
:chiều dày của đĩa (m) chọn = 5.10-3 (m)

Hđ : khoảng cách giữa các đĩa (m) =0,4 (m) theo trên.
Thay vào ta có
H = 8.(0,4 + 5.10-3) + 0,8
H = 4,04 (m)
Quy chuẩn

H = 4,2 (m)

iii.tính trở lực của tháp
15

0.1


Tính trở lực theo công thức :
P = Ntt . Pđ

(N/m2) (II_192)

Pđ = Pk + Ps + Pt (N/m2) (II_192)

Ta đã tính được :
Ps = 87,56 (N/m2)
Pt = 16115 (N/m2)

Còn Pk tính theo công thức sau:
Pk = .

y .o 2
2

(N/m2)

: hệ số trở lực thường = 4,5 5 chọn = 5

y : khối lượng riêng của pha khí có y = 2,936 (kg/m3)

o : Tốc độ khí qua rãnh chóp o = 0,76 (m/s)

Pk = 5.
Vậy

2,936.0,76 2
= 4,24 (N/m2)
2

Pđ = 87,56 + 16115 + 4,212 = 16207 (N/m2)

Trở lực toàn tháp là:
P = 8.16207 = 129656 (N/m2)

Bảng mô phỏng
16


P

T

(atm)

( Độ

Xc

Gx

Ky

Nt

D

H

P

(m)

(m)

(N/m2)

C)
1

30

0,043

1097,15

4,8

9

1,65

4,5

195788

1

40

0,041

1135

4,5

9

1,7

5

199535

2

25

0,13

363

3,74

7

1,4

4

113450

2

40

0,087

542,3

3,4

8

1,45

4,2

132298

Nhận xét:
-ở cùng một áp suất và nhiệt độ,khi lượng dung môi tăng lên thì trở lực tháp nhỏ,chiều cao giảm
do đó tiết kiệm được chi phí thiết kế nhưng nồng độ cuối của dung dịch thấp(dung dịch loãng)
-ở cùng một áp suất, khi gim nhiệt độ thì trở lực và chiều cao tháp cũng gim do đó tiết kiệm
được chi phí thiết kế
-ở cùng 1 nhiệt độ,1 lượng dung môi khi gim áp suất thì trở lực tháp tng,chiu cao thỏp
tng ,tng chi phí thiết kế;Xc gim tháp làm vic kộm việc hiệu quả hn.

17


Iv.Thiết kế thiết bị phụ
1. Bơm chất lỏng
Van điều chỉnh
Tháp

Van
toàn

b chứa
nc

Máy bm
P 2

Công thức yêu cầu trên trục bơm

Q. .g .H
(kW)
1000.

N=

(I_532)

Trong đó:
Q: năng suất bơm (m3/s)
: Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m 3)

g : Gia tốc trọng trường (m/s2)
H : áp suất toàn phần của bơm (m)
1.1.Tính H(m)
H=

P2 P1
+ H0 + hm
.g

(I_535)

P1 :áp suất trên bề mặt ống hút P1 = Pkk = 1 atm= 1,013.105 (N/m2)
P2 : áp suất trên bề mặt ống đẩy P2 = PLV = 2 atm = 2,026.105 (N/m2)
H0 : chiều cao nõng chất lỏng (m)
hm : áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên ống hút và ống đẩy.

Tính hm :
hm =

P
.g

(I_459)

P :áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục tất cả sức cản thuỷ lực trong hệ thống

18


P = Pđ + Pm + Pt + Pk + PC (I_459)

* Pđ:áp suất động học,là áp suất cần thiết để tạo vận tốc do dòng chảy ra khỏi ng
Pđ =

. 2
(N/m2) (I_459)
2

:khối lượng riêng của H2O ở 300C :995,68 (kg/m3)

Đường kính tương đương trong ống chất lỏng:
dtđ =

V

0,785.

(I_448)

V : lưu lượng thể tích dung môi (m 3/s)
V=

524, 2.18
Vx
=
= 2,63.10-3 (m3/s)
3600 995, 68.3600

Chọn vận tốc trung bình dung môi trong ống =1 (m/s)

2, 63.103
= 0,058 (m)
0, 785.1

dtđ =

Quy chuẩn dtđ = 0,06 (m)

Vận tốc dung môi trong ống dẫn là:
=

V
0,785.d 2td

Vậy Pđ =

=

2, 63.103
= 0,93 (m/s)
0, 785.0, 062

995, 68.0,932
= 430,6(N/m2)
2

* Pm : áp suất để khắc phục trở lực do masát trên đường ống dẫn
L . 2
(N/m2) (I_459)
.
Pm = .
dtd 2

Với + L: chiều dài toàn bộ hệ thống ống
+ dtđ: đường kính tương đương của ống dẫn (m)
+ : hệ số masat xác định theo công thức

6,81 0,9
1
= -2.lg


3,7

Re

(I_464)

Re : chuẩn số Rêynol xác định theo công thức
Re =

.d .


với H O 300 C = 0,801.10-3 (N.s/m2)
2

19






Re =

0,93.0, 06.995, 68
= 69362 > 4000
0,801.103

Chất lỏng chảy xoáy do đó xác định theo công thức ở trên la phù hợp
-Xác định
: độ nhám tương đối =

(I_464)
dtd

Chọn = 0,1.10-3 (m)

=

Vậy

0,1.10-3
= 1,7.10-3 (m)
0, 06

6,81 0,9 1,7.10 3
1
= -2.lg

= 6,3
3,7

69362

= 0,025
8 995,68.0,93 2
Pm = 0,025.
= 1435,28 (N/m2)
.
0,06
2
* PC: áp suất để khắc phục trở lực cục bộ

PC = .

2 .
2

: hệ số trở lực cục bộ của toàn bộ đường ống =

-



i

Chọn ống thép tráng kẽm(mới và tốt):

1 = 0,5

Chọn 2 van tiêu chuẩn :

2 = 4,1

Hệ số trở lực khuỷu:3 khuỷu 900

3 = 0,38

= 1 + 2 + 3 = 0,5 + 2.4,1 + 3.0,38 = 9.84

Vậy PC = 9,84.

0,93 2.995,68

= 4237 (N/m2)
2

* Pt: áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trong,coi Pt = 0
* Pk: áp suất bổ sung cuối ống dẫn coi Pk = 0

Vậy ta được:
P = 430,6 + 1435,28 + 4237 +0 + 0

20


= 6103 (N/m2)

hm =

6103
P
=
= 0,623 (m)
.g
995,68.9,81

H =

P2 P1
H o hm
.g

2,026.10 5 1,013.10 5

=
5 0,623
995,68.9,81
= 16 (m)
1.2 Hiệu suất của bơm
= o . tl . ck

Trong đó: + o :hiệu suất thể tích tính đến sự hao hụt chất lỏng chảy từ vùng áp suất cao đên
vùng áp suất thấp và do chất lỏng vào qua các chỗ hở của bơm o = 0,9
+ tl : hiệu suất thuỷ lực tính đến masat và sự tạo thành dòng xoáy trong bơm tl =
0,85
+ ck :hiệu suất cơ khí tính đến masat cơ khí ở ổ bi , ổ lót trục ck = 0,95(I_536)
Vậy

= 0,9.0,85.0,95 = 0,72675

1.3 Năng suất của bơm
Q = V = 2,63.10-3(m3/s)
Thay vào trên ta có:

2,63.10 3.995,68.9,81.16
N=
1000.0,72678

Công suất động cơ điện là Nđc=

= 0,6 (kW)

N
tr . c

tr :hiệu suất truyền động lấy tr = 0,85
c :hiệu suất động cơ điện lấy c = 0,9



Nđc =

0,6
= 0,8 (kW)
0,9.0,85

Thường động cơ điện được chọn có công suất dự trữ với hệ số dự trữ công suất = 1,5
Vậy động cơ cần mắc cho bơm của hệ thống là:
Nđcchọn = .Nđc = 1,5.0,8 = 1,2(kW).

21


Ta chn bm cú cụng sut 1,5 kW

2. Máy nén khí

Tháp

Máy nén Van điều chỉnh

Công suất nén lí thuyết
N=

G.L
(kW) (Quá trình I_380)
1000

Trong đó G : năng suất nén của máy nén (kg/ s)
L : Công nén một kg khí theo quá trình nén đa biến (Jkg)
*L được tính như sau:
m 1


m
P2 m
.P1.V1 . 1 (J/kg)
L=
m 1
P
1




Với m: chỉ số nén đa biến chọn m = 1,5
P1: áp suất khí lúc hút(N/m2)
P2: áp suất khí lúc đẩy(N/m2)
V1: Thể tích riêng của khí ở điều kiện hút tại P 1 và T1 (m3/kg)
2.1 Tớnh P2
P2 = Plv+ Pm + PC
22

* Pm : áp suất để khắc phục trở lực do masát trên đường ống dẫn
Pm = .

Với

L . 2
(N/m2) (I_459)
.
dtd 2

+ L: chiều dài toàn bộ hệ thống ống dẫn
+ dtđ: đường kính tương đương của ống dẫn (m)
+ : hệ số masat xác định theo công thức

6,81 0,9
1
= -2.lg


3,7

Re

(I_464)

Re : chuẩn số Rêynol xác định theo công thức
Re =

.d .
hh

+ Đối với hỗn hợp khí :

hh
mtb

M HCl
HCl

M hh
[I-85]
(1 mtb ) M kk

kk

mtb : phần thể tích trung bình của HCl ( = ytb = 0,12)
Mhh : khối lượng mol của hỗn hợp khí (kg/kmol)
MHCl , Mkk : khối lượng mol của HCl và không khí ( kg / kmol )

H S , kk : độ nhớt của H2S và không khí ( Ns/m2 )
2

Có :

MHCl = 36,5 , Mkk = 29

Khối lượng mol phân tử trung bình của hỗn hợp khí là:
MYtb = ytb. M HCl + (1-ytb).MKK
Vậy ta có:
MYtb = 0,12.36,5 + (1-0,12).29 = 29,9(kg/kmol)

HCl 1,5.105 (Ns/m2) [III.117]

kk 1,81.10 5 (Ns/m2) [III.117]
Vậy :

23


-> hh

29,9
1,7.105
36,5
(1 0,12)29
0,12

1,5.105
1,81.105

Tại ống hút:
Chọn Lh=4(m)
Đường kính ống hút
V
0,785.

d=
Trong đó :

(I_448)

: vận tốc trung bình của hỗn hợp khí (m/s)
V: lưu lượng thể tích khí (m3/s)

Chọn = 25(m/s)

d=
Quy chuẩn

4439,56 .2
= 0,354 (m)
3600.0,785.25

d = 0,360 (m)

Thay trở lại ta có =

V
0,785.d

=

2

4439,56 .2
= 24,24(m/s)
3600.0,785.0,362

Do đó kết quả chọn là phù hợp.
Vậy dhút = 0,36 (m)

=

M ytb . p.To
22, 4.T .P0

Re =



29,9.1.273
=1,2(g/l)
22, 4.303.1

24, 24.0,36.1, 2
= 616000
1,7.105

Xác định

(I_464)
dtd

: độ nhám tương đối =

Chọn = 0,1.10-3 (m)

=

Vậy

6,81
1
= -2.lg


616000

0,1.10 -3
= 1,7.10-3 (m)
0,06

0,9

24



1,7.103
= 6,61
3,7


= 0,023
Pmh = 0,023.
-

4 1, 2.24, 242
= 75,08 (N/m2)
.
0,36

2

Tại ống đẩy
Chọn Ld = 4 m
Đường kính ống đẩy
V
0,785.

d=
Trong đó :

(I_448)

: vận tốc trung bình của hỗn hợp khí (m/s)
V: lưu lượng thể tích khí (m 3/s)

Chọn = 25 (m/s)

d=
Quy chuẩn

4439,56
= 0,25 (m)
3600.0,785.25

d = 0,25 (m)

Thay trở lại ta có =

V

0,785.d

2

=

4439,56
= 25,1(m/s)
3600.0,785.0, 252

Do đó kết qu chọn là phù hợp.
Vậy dđẩy = 0,25 (m)

=

Re =

M ytb . p.To
22, 4.T .P0



29,9.2.273
=2,4(g/l)
22, 4.303.1

25,1.0, 25.2, 4
= 885882,3
1,7.105

Xác định
: độ nhám tương đối =


(I_464)
dtd

Chọn = 0,1.10-3 (m)

=

Vậy

0,1.10 -3
= 1,7.10-3 (m)
0,06

6,81 0,9 1,7.103
1
= -2.lg
3,7 = 6,63

885882,3

25