Co dac NaOH

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (243.78 KB, 34 trang )

(1)Phaàn I MỞ ĐẦU Môn học quá trình và thiết bị nhằm trang bị cho sinh viên một số kiến thức cơ bản về các quá trình và thiết bị để thực hiện các quá trình hóa học Quá trình và thiết bị được trình bày trong đồ án này là quá trình và thiết bị cô đặc. Cô đặc là quá trình được thực hiện nhiều trong sản xuất hóa chất và thực phẩm, nhằm tăng nồng độ của sản phẩm bằng cách lấy bớt dung môi ra. Quá trình cô đặc của dung dịch mà giữa các cấu tử có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thì thường được tiến hành bằng cách tách một phần dung môi. Tuy nhiên, tùy theo tính chất của cấu tử khó bay hơi (hay không bay hơi trong quá trình đó) mà ta có thể tách một phần dung môi (hay cấu tử khó bay hơi) bằng phöông phaùp nhieät hay phöông phaùp laïnh. - Phương pháp nhiệt: Dưới tác dụng của nhiệt (do đung nóng) dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi dung dịch sôi. Để cô đặc các dung dịch không chịu đựơc nhiệt độ (như dung dịch đường) đồi hỏi cô đặc ở nhiệt độ thấp, thường là chân không. Đó là phương pháp cô ñaëc chaân khoâng. - Phương pháp lạnh: Khi hạ nhiệt độ đến một mức độ yêu cầu nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dưới dạng tinh thể đơn chất tinh khiết - thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan. Tùy theo tính chất của các cấu tử -nhất là kết tinh dung môi, và điều kiện bên ngoài tác dụng lên dung dịch mà quá trình kết tinh đó có thể xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và có khi phải dùng đến máy lạnh. Các thiết bị cô đặc rất phong phú và đa dạng. Tuy nhiên ta có thể phân loại theo một số đặc ñieåm sau: - Theo nguyên lý làm việc: có hai loại thiết bị cô đặc làm việc theo chu kì và làm việc liên tục. - Theo áp suất làm việc bên trong thiết bị: chia ra 3 loại:Thiết bị làm việc ở Pdư, PKa và PCk. - Theo nguoàn caáp nhieät: + Nguồn của phản ứng cháy nhiên liệu + Nguoàn ñieän + Nguồn hơi nước: nay là nguồn cấp nhiệt thường gặp nhất +Nguồn nước nóng, dầu nóng hoặc hỗn hợp diphenyl cho thiết bị chu kỳ có công suất nhỏ Cấu trúc của một thiết bị cô đặc thường có 3 bộ phận chính sau: - Bộ phận nhận nhiệt: Ở thiết bị đốt nóng bằng hơi nước, bộ phận nhận nhiệt là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ trong đó hơi nước ngưng tụ ở bên ngoài các ống, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động bên trong các ống. - Không gian để phân ly: Hơi dung môi tạo ra còn chứa cả dung dịch nên phải có không gian lớn để tách các dung dịch rơi trở lại bộ nhận nhiệt. - Bộ phận phân ly: để tách các giọt dung dịch còn lại trong hơi. Cấu tạo của một thiết bị cô đặc cần đạt các yêu cầu sau: - Thích ứng được các tính chất đặc biệt của dung dịch cần cô đặc như độ nhớt cao, khả năng tạo bọt lớn, tính ăn mòn kim loại. - Có hệ số truyền nhiệt lớn. - Tách ly hơi thứ tốt - Bảo đảm tách các khí không ngưng còn lại sau khi ngưng tụ hơi đốt.  Và trong đề án này, ta cần: tính toán thiết bị cô đặc 2 nồi xuôi chiều để cô đặc dung dịch NaOH năng suất: 2,8 (tấn/h) theo nguyên liệu vào với số liệu ban đầu: - Nồng độ đầu của dung dịch: 13%(về khối lượng) - Nồng độ cuối của dung dịch: 43%(về khối lượng) - Dung dịch đầu được đun lên nhiệt độ sôi. - Aùp suaát hôi baõo hoøa khoâ vaøo laø 3at, aùp suaát ngöng tuï laø 0,2at.

(2) -. Thiết bị loại ống tuần hoàn buồng đốt ngoài thẳng đứng Phaàn II DAÂY CHUYEÀN COÂNG NGHEÄ. II.1. Sơ đồ quy trình công nghệ quá trình cô đặc dung dịch NaOH(hình 1). II.2. Thuyeát minh daây chuyeàn coâng ngheä. Dung dịch NaOH ban đầu có nồng độ 13% ( về khối lượng) từ bồn chứa nguyên liệu được bơm lên bồn cao vị nhờ bơm nhập liệu. Bồn cao vị được thiết kế có gờ chảy tràn để ổn định mực chaát loûng coù trong boàn. Dung dịch từ bồn cao vị sẽ đi vào thiết bị gia nhiệt ( thiết bị ống chùm). Từ đây, dung dịch sẽ được gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hòa cung cấp từ ngoài vào. Sau khi trao đổi nhiệt với dung dịch thì hơi ngưng tụ thành nước theo đường ống chảy ra ống xả. Dung dịch sau khi được gia nhiệt đến trạng thái sôi thì đi vào nồi cô đặc. Hơi đốt được cung cấp vào buồng đốt 1 là hơi bão hòa khô có áp suất 3,0 at. Dưới tác dụng của hơi đốt ở buồng đốt, hơi thứ sẽ bốc lên và được dẫn sang buồng đốt của nồi 2 để gia nhiệt cho quá trình cô đặc tiếp theo. Đồng thời dung dịch trong nồi 1 khi đạt nồng độ x 1 sẽ được chuyển sang nồi 2. Hơi đốt ở nồi 1 sau khi ngưng tụ sẽ được ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng, sau đó chảy vào thùng chứa. Tương tự như quá trình trên dung dịch ở nồi 2 sẽ được cô đặc. Sau khi qua nồi 2 dung dịch sẽ được cô đặc đến nồng độ 43% ( về khối lượng), rồi được bơm tháo liệu bơm vào bồn chứa sản phẩm. Hơi thứ của nồi 2 có áp suất 0,2 at sẽ được dẫn qua thiết bị ngưng tụ Baromet. Tại đây, hơi thứ sẽ được ngưng tụ thành nước, phần hơi không ngưng sẽ đi vào thiết bị phân ly lỏng-hơi để tách hơi có lẫn giọt lỏng ra khỏi nhau, hơi sẽ được bơm chân không hút ra ngoài còn hơi thứ ngưng tụ chảy vào thùng chứa nước ngưng. Phaàn III CÂN BẰNG VẬT CHẤT VAØ NĂNG LƯỢNG III.1. Caân baèng vaät chaát III.1.1 Các thông số ban đầu - Naêng suaát nhaäp lieäu : Gñ = 2,8 taán/h - Nồng độ đầu của dung dịch: xđ = 13% (khối lượng) - Nồng độ sau của dung dịch : xc = 43% (khối lượng) - Aùp suất hơi bão hoà khô : P = 3 (at) - Aùp suaát ngöng tuï : Pnt = 0,2 (at) III.1.2 Naêng suaát cuûa saûn phaåm Ta coù : Gñ . xñ = Gc . xc ( CT 5.16T158-[3]) Trong đó : Gñ , Gc : naêng suaát nhaäp lieäu vaø saûn phaåm cuûa dd (kg/h) Xđ , xc : nồng độ đầu và cuối của dd ( % khối lượng). ⇒. GC =. Gd . x d xC. =. 2800 .13 43. = 846,51 (kg/h). III.1.3 Lượng hơi nước bốc ra khỏi dung dịch trong toàn bộ hệ thống.

(3) W = Gñ – GC =. (. W =2800 1−. (. Gd 1 − 13 43. ). xd xC. ). ( CT 5.24T162- [3]). = 1953,5 ( kg/h). III.1.4 Lượng hơi thứ phân bố ở mỗi nồi Để đảm bảo việc dùng toàn bộ hơi thứ của nồi trước đốt cho nồi. W1 =m≥ 1,2→ 1,5 W2. Đối với nồi cô đặc 2 nồi ta chọn. sau thì :. ( CT 5.29T162 –[3]). W1 =1 , 25 W2. ⇒ W2 . 1,25 – W1 = 0 (*) Maët khaùc : W = W1 + W2 = 1953,49 (**) Từ * và ** ta tính được. III.1.5. Nồng độ của sản phẩm ra khỏi nồi 1. Gd . x d 2800 ∗13 = Gd − W 1 2800 −1085 , 27 x 1=21 ,23 %. ❑❑. III.2. ¿ W 1=1085 , 27(kg /h) W 2=868 ,22(kg /h) ¿{ ¿. x 1=. ( CT 5.25T162 –[3]). Cân bằng năng lượng III.2.1 Xác định hiệu nhiệt độ cho toàn thiết bị. Trong đó :. a). Δt=t h 1 − t h2 − ( ∑ Δ '+ ∑ Δ''+ ∑ Δ '''). (CT 5-22T327 - [2]). t h1 : nhiệt độ hơi đốt cấp cho nồi 1 t h2 : nhiệt độ vào barômet ∑ Δ ' : tổng độ giáng nhiệt độ hoá lý ∑ Δ '' : tổng độ giáng nhiệt độ thuỷ tĩnh ∑ Δ ''' : tổng độ giáng nhiệt độ thuỷ động. Xác định áp suất của từng nồi cô đặc *Tổng chênh lệch áp suất giữa hơi đốt nồi I và thiết bị ngưng tụ Δ Pt =¿ PÑ – PC = 3 – 0,2 = 2,8 (at). Δ Pt =¿ Δ P1 + Δ P2 = 2,8 (at) (1) Theo tài liệu Phạm Văn Thơm “ sổ tay thiết kế thiết bị hoá chất cơ bản và chế biến thực phẩm đa dụng “ Viện đào tạo mở rộng 1992/T106 thì:. Δ P1 Δ P2. Ta choïn. = 1,2. → 2,5 (at).

(4) Δ P1 Δ P2. = 1,5. Δ P1 >. Δ P2 − Δ P1 = 0. 1,5. (2). ¿ Δ P1=1 , 68 at Δ P2 =1, 12 at ¿{ ¿ ΔPt = > Δ P2 2. Từ (1) và (2) ta tính được :. ⇒. ⇒. ΔP. Vậy chúng thoả điều kiện phân bố áp suất * Aùp suất làm việc ở mỗi nồi Δ P1=¿ PÑ – P1 ⇒ P1 = PÑ - Δ P1 = 3 – 1,68 = 1,32 (at) Δ P2 = P1 – P2 ⇒ P2 = P1 - Δ P2 = 1,32 – 1,12 = 0,2 (at) b) Xác định tổng nhiệt độ giáng nhiệt độ hoá lý Theo CT 5.3T148 –[3] ta coù:. Δ '=f ∗ Δ'0 trong đó :. - f : hệ số điều chỉnh phụ thuộc vào nhiêït độ sôi của dung môi (T) và ẩn nhiệt hoá hơi của dung môi. f =16 , 14 ∗. T r. ¿ T −K r −( j/ kg) ¿{ ¿. 2. ' Δ 0 : tổn thất nhiệt độ sôi do nồng độ ở P = 1 at ' Từ áp suất ở mỗi nồi cô đặc, tra bảng 5.2T148 – [3] được Δ 0 và tra bảng 4T194 – [7]. -. được r, T. Số liệu cụ thể tính được trong bảng sau :. Noài. Nồng độ cuoái (%). Thoâng soá 1 2. 21,23 43. Δ '0 (0C) 9,184 32,2. P ( at ). t0hthứ (0C). r ( j/kg). 1,32 0,2. 107,58 60,08. 2236,8.103 2358.103. Δ ' (0C ) 9,598 24,452. Vaäy:. ∑ Δ' =Δ'1+ Δ'2 c). = 9,598 + 24,452 = 34,05 ( 0C ). Xác định tổng độ giáng nhiệt độ thủy tĩnh và thủy động Theo tài liệu [6] : độ giáng nhiệt độ thuỷ tĩnh Trong thực tế ta có thể chọn. Ta choïn giaù trò trung bình. Δ ''1. ¿ \} \} \} \{ = 1 → 30C ❑ ¿ Δi ¿ '' = Δ 2 = 1,50C.

(5) ⇒. ¿ \} \} \} \} \{ ❑ ¿Δ = ∑❑ ¿. '' Δ1 +. Còn đối với độ giáng nhiệt thuỷ động :. C. 0. ''. = 1,5 + 1,5 = 3 (0C ). Δ2. ¿ ' \} \} \} \{ = 1 0C ¿ Δ❑i ¿. ¿ ¿ ' \} \} \} \{ ' \} \} \} \{ Ta choïn = = 1 0C ❑ ❑ ¿ Δ1 ¿ Δ2 ¿ ¿ ¿ ¿ ' \} \} \} \} \{ ' \} \} \} \{ ❑ ¿Δ ⇒ = + ¿ Δ❑1 ❑ ∑ ¿ ¿. ¿ ' \} \} \} \{ ¿ Δ❑2 ¿. = 1+1= 2. d) Xác định nhiệt độ sôi của dung dịch Aùp duïng quy taéc Baboâ * Noài 1: x1 = 21,23 % Ta coù :. Psdd P = sdd P sdm t Psdm. ( )( ). (*). t'. Choïn PSdd (t) = 1 atm = 1,033 at Dung dòch NaOH 21,23% tra baûng 36 T424 – [2]. ⇒. 0 t Sdd = 108,830C (1 atm). 0 PH O = 1,3787 (at) t Sdd tra baûng 3 T191 – [7] ⇒ P 1, 033 1, 32 = 1 = ⇒ 1, 3787 P H O P H O 1 , 3787 PH O = 1,32. ⇒ = 1,762 at 1 , 033 0 ⇒ t Sdm = 116,76 0C (P 1). Từ. 2. (. ). 2. 2. 2. Đây cũng chính là nhiệt độ sôi của dung dịch ở 1,32(at) 0 t Sdd = 116,76 0C (P 1 ). * Noài II :. P2 = 0,2 at x2 = 43%. Tính tương tự như nồi 1 : e). 0 t Sd = 83,99 0C ( P 2) 2. Xác định nhiệt độ hơi thứ cấp cho nồi 1, nhiệt độ ra khỏi barômet Theo giả thiết hơi thứ cấp ta sử dụng là hơi nước bão hoà khô ở 3at. Tra bảng 4 T195- [7] ta được: th = 133,54 0C Mặt khác, ta cũng có áp suất ngưng tụ là 0,2 at tra bảng 4 T195-[7] ta được t h2 = 60,08 0C.

(6) Vậy : hiệu nhiệt độ cho toàn thiết bị là. Δ t ❑=t h − t h 2 − ( ∑ Δ' + ∑ Δ ''+ ∑ Δ ''' ). = 133,54 – 60,08 – ( 34,05 + 3 + 2 ) = 34,41 0C Hiệu nhiệt độ cho nồi 1 Δ t 1=t h − t S 1 = 133,54 – 116,76 = 16,78 0C Theo phương pháp phân bố chênh lệch nhiệt độ hữu ích giữa các nồi thì trong quá trình cô đặc nhiều nồi : bề mặt truyền nhiệt giữa các nồi bằng nhau, F1 = F2, và tổng bề mặt truyền nhieät caû heä thoáng laø toái thieåu : F1 + F2 = min Vì vaäy :. Δ t 1=Δ t 2= *. Δt 34 , 41 = 2 2. = 17,205. Kieåm tra laïi ñieàu kieän. Δt 1 17 , 205 −16 , 78 ∗100 %=| | Δt /2− | |∗ 100 % Δt /2 17 , 205. ε❑=. ε ❑ = 0,24% < 5%. Vaäy ta chaáp nhaän giaû thieát phaân boá aùp suaát III.2.2 Tính cân bằng nhiệt ( cân bằng năng lượng ) a). Tính nhiệt dung riêng ở các nồi * Nhiệt dung riêng của dung dịch ban đầu Do xñ = 13% = 0,13 < 0,2 ⇒ Cñ = 4186 ( 1 – xñ ) = 4186 ( 1 – 0,13 ) = 3641,82 ( J/Kg độ ) * Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ra khoûi noài I Do x1 = 21,23% = 0,2123 > 0.2. C I =C ht . x 1 +4186 ( 1 − x 1 ). ⇒ Trong đó :. (CT 1.43/152 – [5]). (CT 1.44/T152-[5]). C ht : nhieät dung rieâng cuûa NaOH khan J/Kg x 1 : nồng độ dung dịch NaOH ra khỏi nồi I. +Nhieät dung rieâng cuûa NaOH khan tính theo CT 5.12T 180 – [2]. C ht =. nNa . C Na +n O . CO + n H . C H M NaOH. (*). Trong đó: ni : số nguyên tử các nguyên tố tham gia vào hợp chất Ci : nhiệt dung riêng nguyên tử các nguyên tố Tra bảng 5.1 T181-[2] có được : MNaOH = 40 ñ.v.C CNa = 26 KJ/Kg độ CO = 16,8 KT/Kg độ CH = 9,6 KT/ Kg độ nNa = nH = nO = 1 (*). ⇒. C ht =. 26 ∗1+16 ,8 ∗ 1+ 9,6 ∗1 40. = 1,315 KJ/Kg độ. = 1315 J/ Kg độ.

(7) Vaäy (*). b). CI = 1315 . 0,2123 + 4186 ( 1 – 0,2123 ) = 3576,49 J/ Kg độ Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ra khoûi noài II Do x2 = 43% = 0,43 > 0,2 CII =C ht . x 2 + 4186( 1- x2 ) ⇒ = 1315 . 0,43 + 4186 ( 1 – 0,43 ) = 2951,47 ( J/Kg độ). Phöông trình caân baèng nhieät cuûa 2 noài. i"1,W1. W2,i"2. Qxq1. Qxq2. D,i"h. Gñ,Cñ,tñ. D,i'h. (Gñ-W1)C1t1. (Gñ-W1-W2)C2t2. W1,i'1. Phöông trình caân baèng nhieät noài I D. i ''h + Gñ . Cñ .tñ = D. i 'h + ( Gñ – W1 )C1.t1 + W1. i ''1 + Qxq 1 (1) Phöông trình caân baèng nhieät noài II '' '' ' W1. i 1 +( Gñ–W1 )C1.t1 =W2. i 2 +W1. i 1 +( Gñ–W1–W2 ).C2t2 + Qxq 2 (2) PT caân baèng nhieät cho caû heä W = W1 + W2 = 1953,49 (3) Trong đó : - D : tổng năng lượng hơi đốt biểu kiến cung cấp cho hệ thống cô đặc. \} \} \} \{ ¿ i \}h \} , \{ size 24\{i\} \}. ¿ rSub \{ size 8\{1\} \} rSup \{ size 8\{. , i❑2. : hàm nhiệt của hơi đốt, hơi thứ nồi. ¿. I, hơi thứ nồi II (J/Kg) ' ' - i h , i 1 : hàm nhiệt của hơi nước ngưng lấy ra khỏi nồi I, II (J/Kg) - Cđ , CI, CII : nhiệt dung riêng của dung dịch ban đầu, ra khỏi nồi I, ra khoûi noài II (J/Kg) - Q xq 1 ,Q xq 2 : nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh * Phương trình cân bằng nhiệt trên được thiết lập với giả thiết : - Bỏ qua hiệu ứng nhiệt cô đặc Qcđ = 0 - Nhiệt tổn thất ra môi trường xq bằng 5% nhiệt lượng do hơi cung caáp Qxq 1 = 0,05 Qñ b.1 Tính. ¿ \} \} , \{ size 24\{i\} \} rSub \{ size 8\{h\} \} rSup \{ size 8\{'\} \} , \{ size 24\{i\} \} rSub \{ size 8\ ¿ i \}h \} , \{ size 24\{i\} \} rSub \{ size 8\{1\} \} rSup \{ size 8\{ ,i ❑ 2 ¿.

(8) Từ giá tri của P ở cùng điều kiện tra bảng 4 T194-[7] có được trị của các hàm nhiệt ở các điều kiện Teân. Hơi đốt. ¿ \} \} \} \{ ( ¿ i❑ h ¿ P ( at) I ( KJ/Kg) b.2. b.3. b.4 (*). Hơi thứ I (. Hơi thứ II (. ¿ \} \} \} \{ ) ¿ i❑ 1 ¿. ¿ \} \} \} \{ ) ¿ i❑ 2 ¿. giaù. Nước ngưng I( ' ih ). ) 3 1,32 0,2 3 2725 2687,6 2609 561,4 Tính Cñ , C1 , C2 Theo phần a ở trên ta tính được : Cđ = 3641,82 ( J/Kg độ) C1 = 3576,49 ( J/Kg độ) C2= 2951,47 ( J/Kg độ) Tính tñ , t1, t2 Vì dung dịch nhập liệu ở trạng thái sôi nên tđ tS1 Vaäy : tñ = tS1 = 116,76 (0C ) t1= tS1 = 116,76 (0C ) t2 = 83,99 (0C ) Tính nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh ở nồi 1, nồi 2 Qxq 1 =. Nước ngưng II( ' i1 ). 1,32 451,06. 0,05.. ¿ \} \} - \{ size 24\{i\} \} rSub \{ size 8\{h\} \} rSup \{ size 8\{'\} \} \} \{ ❑ ¿i h ¿. D( )=. 0,05.. D(2725 – 451,06).103 (*). ❑ xq 2. Q. = 113697. D = 0,05 W1 (. ¿ \} \} - \{ size 24\{i\} \} rSub \{ size 8\{1\} \} rSup \{ size 8\{'\} \} \} \{ )= 0,05 ❑ ¿i 1 ¿. (2687,6 – 251,4 )W1. 103 b.5. = 121810W1 Xaùc ñònh W1,W2 Theo lúc đầu ta chọn. W1 = 1,25 W2 ⇔ W1 – 1,25W2 = 0 (1). Bên cạnh đó W1 + W2 = 1953,49 Giải pt (1) và (2) ta được W1 = 1085,27 (Kg/h) W2 = 868,22 (Kg/h) Thế các giá trị vừa tính được vào pt (2) ta có. ¿ \} \} \} \{ VT = + ( Gñ – W1). C1.t1 ¿ W 1 .i ❑ 1 ¿. (2).

(9) = 1085,27 . 2687,6.103 + (2800 – 1085,27). 3576,49 . 116,76 = 3632827420. ¿ \} \} \} \{ VP = ¿ W 2 .i ❑ 2 ¿. +. W 1 . i '1 + ( Gñ – W1 - W2). C2t2 + Qxq 2. = 868,22 . 2609. 103 + 1085,27 .451,06.103 + (2800 – 1085,27 – 2951,47 . 83,99 +111827 . 1085,27 = 3085915075 Tính sai soá. − VP |VT |. 100 % VP. ε=. 868,22 ).. = 15,05 > 5%. Vậy tỷ lệ ta lựa chọn việc phân bố lượng hơi thứ ở mỗi nồi là chưa đúng Ta chọn lại. W1 W2. = 1,045. ⇔ W1 – 1,045W2 = 0 Bên cạnh đó W1 + W2 = 1953,49 Giải 2 pt trên ta được W1 = 998,24 ( Kg/h) W2 = 955,25 ( Kg/h) Khi đó ta cần tính lại các giá trị sau : * Nồng độ sản phẩm ở cô đặc 1 là x 1=. Gd . x d 2800 .13 = Gd − W 1 2800 −998 , 24. x 1 = 20,25% * Từ x1 = 20,20%. Theo quy tắc babô tính toán tương tự như trên nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi 1 t 0S 1 = 116 0C * Hiệu nhiệt độ ở nồi 1. *. *. t h=Δ t 1 − t S 1 Δ t 1=t h − t S 1 = 133,54 – 116 = 17,54 % ⇒ Khi x1 = 20,20 % ⇒ Δ '10 = 8,3 0C ' ⇒ Δ 1 (0C ) = 8,674 Vaäy : ∑ Δ' =Δ'1+ Δ'2 = 8,674 + 24,452 = 33,126. Hiệu nhiệt độ ở nồi I và nồi II là ( tính tương tự như trên ) Δt = 35,334 0C. ⇒ *. Δt =17 ,667=Δt 1 =Δt 2 2. Kieåm tra laïi ñieàu kieän. |. ε= 5%. ta coù. Δt 1 − Δt /2 17 , 74 −17 , 667 . 100 %= . 100 % =0,41 % < Δt 1 17 , 74. |. |. Vậy ta chấp nhận giả thiết đã chọn * Nhiệt dung riêng của dd ở nồi I C1 = 3606,058 ( J/Kg độ) Thieát laäp caân baèng nhieät nhö treân Thế các giá trị vừa tính lại vào pt (2) ta có. |.

(10) VT = 3435251497 VP = 3263988289 Tính sai soá. − VP 3435251497 −3263986269 . 100 %=| |VT | | VP 3263988289. ε=. = 4,98 % < 5% Vậy W1 = 998,24 ( Kg/h) là chấp nhận được W2 = 955,25 ( Kg/h) Thế vào pt (1) ta được D = 1097,001 ( Kg/h) Kieåm tra laïi :. D❑=. ( W 1 +W 2 ) 1953 , 54 =. = 1148,8235. 0 , 85 .2 0 , 85 . 2 ❑ D −D ε= .100 % D❑ 1148 , 8235 −1097 , 001 ε= . 100 % 1148 , 8235 ε = 4,5% < 5%. |. |. |. |. Vậy tất cả các giả thiết của ta đều chấp nhận được Tóm lại từ phương trình cân bằng nhiệt ta xác định được W1 = 998,24 ( Kg/h) W2 = 955,24 ( Kg/h) D = 1097,001 ( Kg/h) Phaàn IV TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH IV.1 Xác định bề mặt truyền nhiệt buồng đốt IV.1.1 Xác định hệ số cấp nhiệt phía hơi đốt. α n=1 ,34 .. √ 4. λ3 . ρ 2 . r . g μ . Δt . H. (CT 5-36/332- [9]). Trong đó :  g- gia tốc trong trường, g = 9,81 m/s2  λ - hệ số dẫn nhiệt của màng nước ngưng, W/mK  r- nhiệt hoá hơi, J/Kg  ρ - khối lượng riêng của nước ngưng, Kg/m3  μ - độ nhớt động học của nước ngưng, N.s/m3  H- chieàu cao oáng truyeàn nhieät Ta chọn H= 3(m) vì buồng đốt của ta là buồng đốt ngoài  Δt = ts – tW tS : nhiệt độ sôi ( ngưng) của hơi tW : nhiệt độ bề mặt ngoài của ống Ta choïn Δt = 3 0C * Noài 1. Các thông số vật lý của dung môi được tra bảng 7 T206-[7] ứng với 1 áp suất xác định P (at) λ ( W/mK) ρ (Kg/m3) μ (N.S/m2) R( J/Kg) -2 -6 3 68,25 .10 944,755 211,955.10 2164.103.

(11) 2. 1,32. 68,452 .10-2. 925,791. 264,687.10-6. 2236,8 .103. Noài 1 :. *. α n 1=1 ,34 .. √ 4. 3. ( 68 ,25 . 10−2 ) . 944 , 9552 . 2164 . 103 . 9 , 81 211 , 955 .10− 6 . 3 .3. α n 1 = 10045,03 (W/m2K ) Noài 2 :. *. α n 2=1 ,34 .. √ 4. 3. ( 68 , 452. 10−2 ) . 952 ,79082 .2236 , 8 . 103 . 9 , 81 −6. 264 , 687 .10 .3 . 3. α n 2 = 9643,2081 ( W/m2K ). IV.1.2 Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät phía dung dòch Giả sử chất lỏng chảy rối Nu = 0,023 . Re0,8 . Pr0,4 (1) Trong đó:. W d. ρ μ CP . μ Pr = (3) λ. Re : chuaån soá Reynold. Re =. Pr : chuaån soá Prandtl Maët khaùc :. Nu =. (2). α S. d1 (4) λ. Từ 4 phương trình trên ta có hệ số cấp nhiệt phía dung dịch. W d .ρ λ α S= . 0 , 023 . d1 μ. (. 1. 0,8. C .μ . P λ. 0,4. ) ( ). Trong đó :  λ : heä soá daãn nhieät cuûa dung dòch ( W/mK )  d1 : đường kính trong của ống truyền nhiệt Ta choïn oáng coù d1= 0,031 (m) , beà daøy ξ = 0,0035 (m)  ρ : khối lượng riêng của dung dịch ( Kg/m3)  μ : độ nhớt động học của dung dịch ( N.s/m2)  CP : nhiệt dung riêng của dung dịch ( J/ Kg độ )  Wd: tốc độ chảy của dung dịch trong ống (m/s) Ta choïn Wd = 1 m/s * Các thông số vật lý của dung dịch được tra trong tài liệu [6] ứng với tS và nồng độ trung bình của dung dịch trong nồi. TSoá. Noài 1 2. * Noài 1. 0 t Sd (0C. ) 116 83,99. x = xV + x R 2 16,6 31,6. μ (NS/m2 ). λ (W/m. cuûa dung dòch. ρ (Kg/m3 CP(J/Kg độ). K) 0,9301.103 2,3077.103. 0,5788 0,5628. 1122,1865 1302,368. 3773,686 3616.

(12) α S 1=. 0 , 5788 1. 0 , 031. 1122 , 1865 . 0 , 023 −3 0 , 031 0 ,9301 .10. (. 0,8. ) ( .. 3773 , 686 .0 , 9301 .10 0 , 5788. − 3 0,4. ). α S 1 = 4020,86 ( W/m2K ) * Noài 2. 0 , 5788 1. 0 , 031. 1302 ,368 α S 1= . 0 , 023 −3 0 , 031 2 ,3077 . 10 α S 2 = 3041 (W/m2K ). (. 0,8. 3616. 2 , 3077. 10 . 0 ,5618. ) (. − 3 0,4. ). IV.1.3 Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät. 1 1 δ❑ 1 + + α n λ❑ α δ. K=. CT 5-35 saùch thaày ñöa. Trong đó :. δ ❑ : beà daøy oáng truyeàn nhieät, δ ❑ = 0,0035 ( m ) λ❑ : heä soá daãn nhieät cuûa oáng truyeàn nhieät. Theo baûng XII-7 T302-[6], ta.  . choïn oáng laøm baèng theùp khoâng ræ X18H10T coù heä soá daãn nhieät laø 16,7 ( W/mK ) α n , α S : heä soá caáp nhieät phía hôi dung dòch ( W/m2K ).  * Noài 1 :. K 1=. 1 1 0 ,0035 1 + + 10045 ,03 16 , 7 4020 ,86. K1 = 1776,3 ( W/m2K ) * Noài 2 :. K 2=. 1 1 0 ,0035 1 + + 9643 , 21 16 , 7 3040 , 96. K2 = 1557,33 ( W/m2K ) (*) Kieåm tra laïi vieäc choïn Δt  Noài 1:. Δt=k 1 .. Δt 1 17 , 54 =1776 , 33 . αn1 10045 , 03. Δt. = 3,1 ( 0C ) Đánh giá sai số :. |. ε=. Δt − Δt chon 3,1− 3 . 100 %= . 100 % Δt 3,1. |. ε = 2,85% Vaäy chaáp nhaän vieäc choïn  Noài 2 :. Δt=k 2 .. Δt. |. |. 5%. Δt. ở nồi 1. Δt 2 17 , 45 =1557 ,33 . α n2 9643 , 2081. = 2,86 0C Đánh giá sai số :.

(13) |3− 23,86|. 100 %. ε=. = 4,5% < 5%. Vậy kết quả tạm chấp nhận được IV.1.4 Xác định bề mặt truyền buồng đốt. Fi =. *. Qi k i . Δt i. Trong đó : Qi : lượng nhiệt do hơi đốt ngưng tụ toả ra Δ ti : hiệu nhiệt độ của nồi cô đặc thứ i, 0C ki : hệ số truyền nhiệt nồi cô đặc thứ i Noài 1:. ¿ \} \} - \{ size 24\{i\} \} rSub \{ size 8\{h\} \} rSup \{ size 8\{'\} \} right )\} \{ ¿ i❑ h Q1 =D ¿ 1097 , 051 (2725 − 561, 4 ) .103 = 3600 = 659297,601 (W). *. Noài 2 :. 659297 ,601 F1= 17 ,54 ∗ 1812 , 43. = 20,74 ( m2 ). ¿ \} \} - \{ size 24\{i\} \} rSub \{ size 8\{1\} \} rSup \{ size 8\{'\} \} right )\} \{ ¿ i❑ 1 Q2=W 1 . ¿ 998 , 24 ( 2687 , 6 − 451, 06 ) . 103 = 3600 =620167,692 ( W ). F2 =. 620167 ,692 =16 , 73 ( m2 ) 1572, 25. Theo bảng VI-6 T.74-[6] ta chọn theo quy ước chuẩn F = 25 ( m2 ) IV.2 Xác định kích thước buồng bốc và buồng đốt IV.2.1 Xác địng kích thước buồng bốc Nhiệm vụ chủ yếu của buồng bốc là tách hỗn hợp lỏng hơi thành những giọt rơi trở lại, hơi được dẫn qua ống dẫn hơi thứ Vận tốc hơi của hơi thứ trong buồng bốc khoâng quaù 70-80% vaän toác laéng ( W0 ) Theo [3] ta coù W0 = Trong đó :. √. 4 . g . ( ρe − ρh ) . d 3 . ξ . ρh. (CT 5.14/157-[3]).

(14) ρe , ρh : khối lượng riêng của giọt lỏng và của hơi thứ ( Kg/m3) d : đường kính của giọt lỏng. Chon d = 0,0003 ( m ) ξ : Hệ số trở lực phụ thuộc vào chuẩn số Re ξ = ( 18,5/ Re0,16 ) Neáu 0,2 < Re < 500 ⇒ ξ = 0,44 500 < Re < 150000 ⇒. W h. d . ρh μh. Re =. μh : độ nhớt của hơi thứ ( N.s/m2 ) Wh : vận tốc thực của hơi thứ Wh =. Vh Fb. ( ). ( m/s ). - Vh : lưu lượng thể tích hơi thứ ( m3/s ). W ρh. Vh =. W : lượng hơi thứ bốc ra ở nồi thứ i ( Kg/s ) - Fb: dieän tích buoàng boác 2. π . Db Fb = 4. ( ). ( m2 ). Db: đường kính buồng bốc Tính thể tích buồng bốc theo công thức. (*). Vb =. W ρh . ω'. Trong đó :. ω'❑ = 1700 m3/m3h : cường độ bốc hơi V cho phép. (*). Tính chiều cao buồng bốc theo công thức Hb =. 4Vb. π . D 2b. Tính áp suất làm việc ở mỗi nồi ta tra được các thông số sau của dung môi. Tsoá. Noài 1 2 (*). ρh ( Kg/m3). P (at ). 1,32 0,2. ρe ( Kg/m3). 0,7652 0,1308. Noài 1 : - Lưu lượng thể tích Vh1 =. 998 , 24 1 . 3600 0 , 7652. = 0,3624 ( m3/s). - Dieän tích buoàng boác. Fb 1 =. 2. D b . 3 ,14 4. Theo [3] T157 chọn đường kính chuẩn buồng bốc Db = 1400 mm = 1,4 (m). 952,776 983,1. μh (N.S/m2) 1,6.10-5 1,15.10-5.

(15) ⇒. 2. Fb 1 =. 1,4 . 3 ,14 4. = 1,5386 ( m2 ). - Vận tốc thực của hơi thứ. W h 1=. 0 , 3624 1 , 5386. = 0,2355 (m/s ). - Chuaån soá Keynold. 0 , 2355 .0 , 0003 . 0 ,7652 1,6 .10 −5 18 , 5 ξ 1= =8 , 911 0,6 3 ,3788 Re1=. ⇒. = 3,3788. - Vaän toác laéng. W 01= ⇒ ⇒. √. 4 ∗ 9 ,18 ∗ ( 925 , 776− 0 , 7652 ) ∗ 0 , 0003 3 ∗ 8 , 911 ∗0 , 7652. W 01 = 0,716 ( m/s ) W h 1 < 70 80% W0. 0,2355 < 0,5012 - Theå tích buoàng boác. V b 1=. ⇒ Vậy thoả. 0,5728. 998 , 24 0 , 7652∗1700. = 0,7674 ( m3 ). - Chieàu cao buoàng boác. H b 1= (*). 4 ∗ 0 , 7674 3 ,14 ∗ 1,42. = 0,5 ( m ). Nồi 2 : cách tính tương tự nồi 1 V h 2 = 2,0287 ( m3/s ). ⇒. Fb 2 = Fb 1 = 1,5386 ( m2 ) W h 2 = 1,3185 ( m/s ) Re2 = 4,904 ξ 2 = 7,126 W 02 = 1,97 ( m/s ) W h 2 < 70 80% W 02. 1,1385 < 1,377 - Theå tích buoàng boác. V b2 =. 1,576. 955 , 24 0 ,1308 ∗1700. Vậy thoả điều kiện = 4,196 ( m3 ). - Chieàu cao buoàng boác. H b 2= (*). 4 ∗ 4 ,296 3 ,14 ∗1,4 2. Vậy ta chọn chung cho cả 2 nồi ở buồng bốc như sau : Đường kính : Db = 1,4 (m) Chieàu cao Hb = 2,8 (m). IV.2.2 Xác định kích thước buồng đốt a). = 2,97 ( m ). Xaùc ñònh soá oáng truyeàn nhieät.

(16) n=. F π .d . H. ( CT III-25-[6] ). Trong đó F : dieän tích beà maët truyeàn nhieät ( m2 ) H : chieàu cao oáng truyeàn nhieät (m) d : đường kính ống truyền nhiệt ( m ) Dieän tích truyeàn nhieät 2 noài nhö nhau F = 25 ( m2 ) Chon oáng 38/31 ⇒ d = 0,038 (m) Chieàu cao oáng truyeàn nhieät H = 3 (m). n=. ⇒. 25 3 , 14 ∗ 0 ,038 ∗ 3. = 69,8 (oáng). Theo baûng 5-11-[6] T 48 choïn soá oáng chuaån laø 91 oáng vaø choïn caùch boá trí oáng truyeàn nhiệt là ống chùm bố trí theo hình lục giác đều. (*) Caùch boá trí oáng: - Số ống trên đường xuyên tâm của hình lục giác đều : 11 - Số hình lục giác đều 5 - Toång soá oáng cuûa thieát bò : 91 oáng b) Xác định đường kính buồng đốt D = S ( m -1 ) + 4d0 (CT 2.85 T58-[3]) Trong đó: S = β .d0 , β = 1,3 1,5 thường chon β = 1,40 m : số ống trên đường chéo m=. c). √. 4 1+ ( n− 1 ) = 11 (oáng) 3. ⇒ D = 1,4 ( 11 – 1).0,038 + 4.0,038 = 0,684 (m) Theo T156-[3] chọn đường kính cho vỏ buồng đốt 800 mm Xác định đường kính ống tuần hoàn ngoài dS F =0 , 2821. 10 d0 d0 ⇒ dS 10d0 ⇔ dS 0,38 ( m ) Dth = 400 m. √. Choïn. Phaàn V: TÍNH CÔ KHÍ CUÛA THIEÁT BÒ CHÍNH V.1 Tính thaân thieát bò V.1.1 Thaân buoàng boác Chọn vật liệu để chế tạo thân buồng bốc của thiết bị là thép hợp kim cao X18H10T,thân thieát bò coù daïng hình truï haøn Noài 1: -Thaân buoàng boác chòu aùp suaát trong - Áp suất tính toán: P=P1+ ρ gH (CT1-1T13-[1]) Trong đó: +P1: aùp suaát laøm vieäc trong noài 1, P1=1,32(at) +g: gia tốc trọng trường, g=9,81(m/s2) + ρ : khối lượng riêng của chất lỏng ở P1, ρ =1122,1865(Kg/m3) +H: chieàu cao coät chaát loûng(m),H H dot =3( m/ s) ⇒ P=1.32.98100+9,81.1122,1865.3=162518(N/m2) P=0,1625(N/mm2).

(17) -Nhiệt độ tính toán: 116oC -Dựa vào hình 1-2T22-[1] :ứng suất cho phép tiêu chuẩn ❑ [ σ ] =141 (N/mm2) ❑. - Ứng suất cho phép: [ σ ] =η. [ σ ] (CT1-9T23-[1]) Với η =0,95: hệ số hiệu chỉnh tra theo T26-[1] ⇒ [ σ ] =133.95(N/mm2) - Theo baûng 1-7T25-[1] heä soá caáp moái haøn cuûa thaân hình truï, haøn hoà quang ñieän, haøn 2 phía với Dt=1400(mm)>700(mm). ¿ ⇒ ϕ h=0 , 95 ¿. - Ta coù:. [σ ] P. 133 , 95. 0 , 95 =783 , 09 >25 0 , 1625. . ϕ❑ = h. - Bề dày tối thiểu của thân được xác định theo CT5-3T130-[1] S’=. Dt . P 1400 . 0 ,1625 = =0,894(mm) 2 . [ σ ] ϕh 2. 0 , 95 .133 , 95. - Bề dày thực của thân thiết bị: S=S’+C (CT5-9T131-[1]) Trong đó: C=Ca+Cb+Cc+C0 + Ca: heä soá boå sung aên moøn. Choïn Ca=1(mm) + Cb: hệ số ăn mòn do bào mòn cơ học của môi trường. Chọn Cb=0 + Cc: heä soá aên moøn do sai leäch khi cheá taïo laép raùp. Choïn Cc=0 + C0: hệ số bổ quy tròn kích thước. Chọn C0=1,05(mm) ⇒ S=0,894+1+0+0+1,05=2,944(mm) Vaäy ta laáy beà daøy thaân buoàng boác noài 1 laø: 4(mm) - Kieåm tra:. S −C a 4 −2 ≤ 0,1 ⇔ =0 , 001428<0,1 (thoả) Dt 1400 2 . [ σ ] ϕh . ( S − Ca ) 2 . 133 ,95 . 0 , 95 .(4 − 2) [ P ]= = =0,363(N/mm2) 1400+(4 − 2) Dt + ( S −C a ). ⇒ [ P ] =0,363>P=0,1603(N/mm2)(thoả) Noài 2: -Thân buồng bốc ở nồi 2 chịu áp suất ngoài -Áp suất tính toán: Pn=PKq-P2=1-0,2=0,8(at)=0,07848(N/mm2) -Nhiệt độ tính toán: 83,99oC -Dựa vào bang’-12T45-[1] mô đun đàn hồi của vật liệu thân là E=2,08.105(N/mm2) -Dựa vào hình 1-2T22-[1] :ứng suất cho phép tiêu chuẩn ❑ [ σ ] =145 (N/mm2) -Hệ số an toàn tra theo bảng 1-6T20-[1]: n=1,65 -Giới hạn chảy của vật liệu làm thân: ❑. σ tC =n . [ σ ]. =145.1,65=239,25(N/mm2). -Beà daøy toái thieåu cuûa thaân S’=1,18.D.. P n l' E D. 0,4. ( ). (CT5-4T133-[1]). Với l’: chiều dài tính toán của thân, l’=Hbốc =2800(mm).

(18) ⇒. S’=1,18.1400.. (. 0 , 07848 2800 2, 08 . 105 1400. 0,4. ). =5,876(mm). -Bề dày thực của thân thiết bị: S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=5,876+1+0+0+1,05=7,926(mm) Vaäy ta choïn beà daøy theo tieâu chuaån laø S=8(mm) -Kieåm tra:. √. ⊕ 1,5.. 2 . ( S − Ca ) l' Dt ≤ ≤ Dt Dt 2 ( S −C a ). √. (CT5-15T134-[1]). 2 . (10 − 2 ) 2800 1400 ≤ ≤ 1400 1400 2 ( 8 −2 ) ⇔ 0,16 2≤ 9,4 (thoả) Dt l' E ⊕ ≥ 0,3 . t Dt σ C 2 ( S − Ca ) ⇔. √. 1,5.. √. √. (CT5-16T134-[1]). 2800 2, 08 . 105 1400 ≥ 0,3. 1400 239 , 25 2 ( 8 −2 ) ⇔ 2 0 , 261 (thoả) D S −C a 2 S −C a ⊕ [ Pn ] =0 , 609 . E . ' t ≥ Pn (CT5-19T135-[1]) Dt Dt l [ Pn ] =0,1119 Pn=0 , 07848 (N/mm2) (thoả). √. ⇔. (. )√. Keát luaän : choïn beà daøy thaân buoàng boác chung cho caû 2 noài: S=8(mm) V.1.2 Thân buồng đốt - Chọn vật liệu để chế tạo thân buồng đốt của thiết bị là thép hợp kim cao X18H10T,thân thieát bò coù daïng hình truï haøn -Thân buồng đốt cho cả 2 nồi đều chịu áp suất trong Noài 1: -Áp suất tính toán: P=3(at)=0,2943(N/mm2) -Dt =800(mm) ❑ - [ σ ] =138 (N/mm2) -. ❑. [ σ ] =η. [ σ ] =131(N/mm2) [σ ] 131. 0 , 95 P. . ϕ❑ = h. 0 , 2943. =423 , 2 >25. -Beà daøy toái thieåu cuûa thaân S’=. Dt . P =0,97(mm) 2 . [ σ ] ϕh. -Bề dày thực của thân thiết bị: S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=0,97+2+0+0+1,05=4,02 (mm) Vaäy ta choïn beà daøy theo tieâu chuaån laø S=5(mm) -Kieåm tra:. S −C a 5− 2 ≤ 0,1 ⇔ =0 , 00375<0,1 (thoả) Dt 800 2 . [ σ ] ϕh . ( S − Ca ) [ P ]= = =0,89(N/mm2) Dt + ( S −C a ).

(19) ⇒ [ P ] =0,89>P=0,2943(N/mm2)(thoả) Noài 2: -Áp suất tính toán: P=1,32(at)=0,1295(N/mm2) -Dt =800(mm) ❑ - [ σ ] =142 (N/mm2) -. ❑. [ σ ] =η. [ σ ] =134,9(N/mm2) 134 , 9 . 0 ,95 [σ ] =989 , 61 P. . ϕ❑ =. 0 ,1295. h. >25. -Beà daøy toái thieåu cuûa thaân S’=. Dt . P. 2 . [ σ ] ϕh. =0,405(mm). -Bề dày thực của thân thiết bị: S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=0,405+2+0+0+1,05=3,455(mm) Vaäy ta choïn beà daøy theo tieâu chuaån laø S=4(mm) -Kieåm tra:. S −C a 4−2 ≤ 0,1 ⇔ =0 , 0025<0,1 (thoả) Dt 800 2 . [ σ ] ϕh . ( S − Ca ) [ P ]= = =0,607(N/mm2) Dt + ( S −C a ). ⇒ [ P ] =0,607>P=0,1295(N/mm2)(thoả) Kết luận : chọn bề dày thân buồng đốt chung cho cả 2 nồi: S=5(mm) V.2 Tính naép thieát bò Chọn chi tiết nắp cho cả 2 nồi là nắp elip tiêu chuẩn có gờ .Vật liệu chế tạo đối với nắp là theùp X18H10T. Noài 1: Buoàng boác -Naép chòu aùp suaát trong: P=0,1295(N/mm2) ❑ - [ σ ] =142 (N/mm2) -. ❑. [ σ ] =η. [ σ ] =134,9(N/mm2) 134 , 9 . 0 ,95 [σ ] =1041 , 7 P. . ϕ❑ = h. 0 ,1295. >25. -Beà daøy toái thieåu cuûa thaân S’=. Rt . P. 2 . [ σ ] ϕh. Với Rt bán kính cong ở bên trong ở đỉnh nắp, với nắp tiêu chuẩn =Dt. ⇒ S’=. 1400. 0 , 1295 =0,707(mm) 2 . 0 , 95. 134 , 9. -Bề dày thực của thân thiết bị: S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=0,707+2+0+0+1,05=3,75(mm) Vaäy ta choïn beà daøy theo tieâu chuaån laø S=4(mm) -Kieåm tra:. ht =0 , 25 Dt. ⇒ Rt.

(20) S −C a 4−2 ≤ 0,1 ⇔ =0 , 0025<0,1 (thoả) Dt 800 2 . [ σ ] ϕh . ( S − Ca ) [ P ]= =0,382(N/mm2) Rt + ( S −C a ) ⇒ [ P ] =0,382>P=0,1295(N/mm2)(thoả) Buồng đốt -Naép chòu aùp suaát trong: P=0,2943(N/mm2) -. [σ ] P. -S’=. . ϕ❑ = 423 , 2 >25 h. Rt . P =0,97(mm) 2 . [ σ ] ϕh. -Beà daøy toái thieåu cuûa thaân S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=0,97+2+0+0+1,05=4,02(mm) Vaäy ta choïn beà daøy theo tieâu chuaån laø S=5(mm) -Kieåm tra:. S −C a 5− 2 ≤ 0,1 ⇔ =0 , 00375<0,1 (thoả) Dt 800 2 . [ σ ] ϕh . ( S − Ca ) [ P ]= =0,63(N/mm2) Rt + ( S −C a ). ⇒ [ P ] =0,63>P=0,2943(N/mm2)(thoả) Noài 2: Buoàng boác -Làm việc chịu áp suất ngoài để tính -P=0,07848(N/mm2) -Choïn S=8(mm) -Kieåm tra:. R t 1400 =140 = S 8 t σy 0 ,15 . Et Với x= -tỷ số gjới hạn đàn hồi của vật liệu làm nắp ở nhiệt t t x.σC σC độ tính toán . Chọn x=0,9. R 0 ,15 . 2 ,08 . 10 =134 ≤ t =155 ,56 0,9. 239 , 25 S Kni đó [ Pn ] tính theo CT6-6T166-[1] 5. ⇒. [ Pn ]. =0,09.E.. S −C a K . Rt. |( )|. Với K: hệ số chọn theo bảng T167-[1]. Chọn K=0,93 ⇒ [ Pn ] =0,5463>P=0,07848(N/mm2)(thoả) Buồng đốt -Naép chòu aùp suaát trong: P=0,1295(N/mm2) -. [σ ] P. . ϕ❑ =989,61>25 h.

(21) -S’=. Rt . P 2 . [ σ ] ϕh. =0,405(mm). -S=3,455(mm) Vaäy ta choïn beà daøy theo tieâu chuaån laø S=4(mm) -Kieåm tra:. S −C a 4−2 ≤ 0,1 ⇔ =0 , 0025<0,1 (thoả) Dt 800 2 . [ σ ] ϕh . ( S − Ca ) [ P ]= =0,607(N/mm2) Rt + ( S −C a ). ⇒ [ P ] =0,607>P=0,1295(N/mm2)(thoả) Kết luận: chọn các kích thước của nắp chung cho cả 2 nồi Buoàng boác: + Chieàu daøy naép: S=8(mm) + Chieàu cao naép: h=350(mm) + Chiều cao gờ: hgờ =25(mm) Buồng đốt: + Chieàu daøy naép: S=5(mm) + Chieàu cao naép: h=200(mm) + Chiều cao gờ: hgờ =25(mm) V.3 Tính đáy thiết bị -Chọn đáy thiết bị của buồng bốc ở 2 nồi là dạng hình nón, có gờ. Đáy hình nón, có gờ có tác dụng tháo nhanh các chất lỏng có độ nhớt đối với thiết bị có hình trụ thẳng đứng. Góc ở ñænh noùn 2 α =60o, kieåu noùn khoâng coù uoán meùp -Chọn đáy thiết bị của buồng đốt ở 2 nồi là dạng hình elip có gờ có bề dày đáy giống nắp của buồng đốt nên ta không cần tính toán lại Noài 1: +Buồng bốc : đáy chịu áp suất trong -P=0,1625(N/mm2) -. [σ ] P. ϕh =. 133 , 95 0 , 95 =783,84>50 0 ,1625. -Bề dày tối thiểu của thành đáy. Dt . P. S’=. (CT6-8T174-[1]). 2 . Cos α . [ σ ] ϕ h 1400. 0 , 1625 S’= =1, 031(mm) o 2 . Cos30 . 1339 , 95 .0 , 95. -Bề dày thực của đáy S = S’ + Ca + Co = 1,031+2+1,05=4,08(mm) Chọn bề dày thực của đáy buồng bốc là 5 (mm) -Kieåm tra:. [P]. =. 4 . [ σ ] . ϕ h . ( S −C a ). (CT6-24T176-[1]). Dt +2. Cos ( S −C a ) 4 . 133 ,95 . 0 , 95 .(5 −1). Cos 30o [P] = =0,9906 >P=0,1295 1400+2 .Cos 30o . ( 4 −1 ) (thoả).

(22) Noài 2: +Buồng bốc : đáy chịu áp suất ngoài -Chọn bề dày đáy:S=8(mm) -Kiểm tra lại điều kiện phải thoả:. ⇔. ⇔. ⇔ ⇔. ' 1) l ≥ 0,3 . E Dt σC 2800 1400. √[. 2 . ( S − Ca ) Dt. 3. ]. (CT5-16T134-[1]). 3. √[. ]. (. )√. 5 2 . ( 8 −2 ) 2, 08 .10 ¿ ❑ ≥ 0,3. ❑ 239 , 25 1400 2 0 , 1127 (thoả) 2 D t S −C a S −C a 2) [ P n ] =0 , 649 . E . ' (CT5-19T135-[1]) Dt Dt l 2 8 −2 5 1400 8 −2 P =0 , 649 .2 , 08 .10 . [ n] 2800 1400 1400 [ Pn ] =0,1193 P=0 , 07848 (thoả). (. )√. Kết luận : Chọn đáy chung cho cả 2 nồi  Buoàng boác: -Bề dày đáy : S=8 (mm) -Chiều cao đáy : H=1269 (mm) -Chiều cao gờ : hgo=40 (mm)  Buồng đốt: -Bề dày đáy : S=5 (mm) -Chiều cao đáy : H=200 (mm) -Chiều cao gờ : hgo=25(mm) V.4 Tính moái gheùp bích -Do áp suất bên trong của nồi 1 lớn hơn nồi 2. Do đó, ta lấy áp suất trong nồi 1 để tính. Giữa thân và nắp ta chọn bích liền dựa vào bảng XIII.27 T417-[6] V.4.1 Bích noái naép vaø buoàng boác : Với P1=1,32(at) = 0,1925(N/mm2) Dt=1400(mm) Tra bảng XIII-27T417-[6]. Ta có các kích thước của mối ghép lắp Dt=1540(mm) Db=1490(mm) D=1460(mm) Do=1413(mm) Buloâng : db=M20 Z=40 con Beà daøy bích : h=30(mm) V.4.2 Bích nối nắp và buồng đốt được chế tạo tương tự như bích nốiđáy và buồng đốt : Với P1=3(at) = 0,2943(N/mm2) Dt=800(mm) Tra bảng XIII-27T417-[6]. Ta có các kích thước của mối ghép lắp.

(23) Dt=930(mm) Db=880(mm) D=850(mm) Do=811(mm) Buloâng : db=M12 Z=24 con Beà daøy bích : h=22(mm) *Chọn loại đệm amiang-caton dày 5 mm để tăng độ kín cho mối ghép V.5 Tính væ oáng Vỉ ống để giữ chặt đầu ống trao đổi nhiệt . Có 3 cách bố trí vỉ ống là theo đỉnh tam giác đều, hình vuông và theo hình tròn đồng tâm. Tuy nhiên, cách bố trí theo đỉnh hình tam giác đều có tính ưu việt nhất nên ta chọn cách bố trí này.. a. b+ c . d 2. a . b o o = =a . b=t .Sin 60 =1,5 d n . Sin 60 2 2. -Bước lỗ : l=. l=49,36 (mm) -Choïn vaät lieäu cheá taïo væ oáng truyeàn nhieät laø theùp X10H18T -Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía ngoài: h’=K.Dt.. √. P0 [σ u]. (CT8-19T212-[1]). Trong đó : K: heä soá, baèng 0,28 – 0,36. Choïn K=0,36 Dt: đường kính trong của thân thiết bị, Dt=800(mm) P0: áp suất tính toán ở trong ống,(N/mm2) P0=Ph+ ρ gH =3.98100+1122,1865.3.9.81 =327326(N/m2)=0,327(N/mm2) [ σ u ] : Ứng suất cho phép khi uốn của vật liệu làm vỉ ống, tra hình-2T22-[1] ta được. ⇒. [σu ]. =128,25(N/mm2). h’=0,36.800.. √. 0 , 327 =14,5(mm) 128 ,25. -Chiều dày tính toán tối thiểu ở phía giữa: h=K.Dt.. √. P0 [ σ u ] . ϕ0. CT9-19T212-[1]. Trong đó : K: heä soá, baèng 0,45-0,6. Choïn K=0,45 ϕ 0 : heä soá laøm yeáu væ oáng do khoan loã. ϕ0 =. D n−∑ d Dn. Dn: đường kính ngoài vỉ ống, (mm) d : tổng số đường kính các lỗ trong vỉ,(mm). ∑. 800 −38 .11 =0,4775 800 0 , 327 ⇒ h=800.0,45. =26,28(mm) 128 ,5 . 0 , 4775 ⇒. ϕ0 =. √. Vaäy ta choïn beà daøy væ oáng laø 28 (mm).

(24) -Kieåm tra laïi:. σ trong =. P d n h' 3,6 . 1 −0,7 . . l l. (. [ σu ]. ). (CT8-25T214-[1]). *Noài 1:. σ trong =. 0 ,327 38 28 3,6 . 1 −0,7 . . 49 , 36 49 , 36. (. ). *Noài 2:. σ trong =. [ σu ]. =0,347. [σu ]. (thoả). 0 ,1295 38 28 3,6 . 1 −0,7 . . 49 , 36 49 , 36. (. ). =0,138. (thoả). V.6 Tính tai treo và chân đỡ V.6.1 Tính tai treo -Nồi cô đặc thẳng đứng và có khối lượng lớn cho nên chọn ở mỗi nồi là 4 tai treo và mối hàn ở mỗi tai treo là hàn 2 gân -Taûi troïng taùc duïng leân 1 tai Q=. G max G TB = z 4. (CT8-63T236-[1]). Trong đó: +GTB: trọng lượng của nồi cô đặc +z: Số lượng tai treo. ⇒. Q=. M TB . g 4. V.6.1.1 Tính MTB *Naép -Buoàng boác: S=8(mm) hgo=25(mm) Dt =1400(mm) ⇒ mnaép =142(Kg) (tra baûng XIII11T384-[6]) -Buồng đốt: S=5(mm) hgo=25(mm) Dt =800(mm) ⇒ mnaép =30,2(Kg) (tra baûng XIII11T384-[6]) *Thaân -Buoàng boác: Theå tích cuûa beà daøy thaân. π 2 2 Dn − Dt ) . H boc ( 4 π ( 1, 4162 − 1,42 ) .2,8 =0,099(m3) V= 4 ⇒mthan =V . ρ X 18 H 10 T =0,099 . 7900=782,36(Kg) V=.

(25) -Buồng đốt: Theå tích cuûa beà daøy thaân. π ( 0 , 8102 − 0,82 ) .3 =0,0303(m3) 4. V=. ⇒ mthan =V . ρCT 3 =0,0303 .7850 =239,33(Kg) *Đáy. -Buoàng boác: S=8(mm) hgo=50(mm) Dt =1400(mm) ⇒ mñay =222(Kg) (tra baûng XIII21T384-[6]) -Buồng đốt: S=5(mm) hgo=25(mm) Dt =800(mm) ⇒ mđáy =30,2(Kg) (tra baûng XIII11T384-[6]) *Khối lượng ống -Buoàng boác: Thể tích bề dày của ống đốt. π .n 2 2 ( dn− dt ) . H 4. V=. n: soá oáng truyeàn nhieät, n=91 oáng. π . 91 ( 0 , 0382 −0 , 0312 ) .3 =0,09(m3) 4 ⇒ mthan =V . ρOX 17 H 5 Γ 9 A 6 =0,09 . 7800=702,06(Kg) ⇒. V=. *Khối lượng vỉ ống. π . 0 ,028 ( 0,82 −0 , 0382 . 91 ) . 2 =0,008(m3) 4 3 ⇒ mvi =0 ,008 . 7900=63 , 08(m ) V=. *Khối lượng của bích -Bích noái naép vaø thaân buoàng boác m1=. ρCT 3 .. π .(D 2 − D2n) .h 4. Trong đó: D: kích thước bích, D=1540(mm) H: beà daøy bích, h=45(mm) Dn : đường kính ngoài của thân, Dn =1420(mm). ⇒ m1=7850 .. π ( 1 , 542 −1 ,1422 ) . 0 , 045 =100,35(Kg) 4. -Bích nối nắp và thân buồng đốt + bích nối đáy và thân buồng đốt m1=2.. ρCT 3 .. ⇒ m1=2 .7850 .. π .( D 2 − D 2n).h 4. π ( 0 , 932 − 0 , 812 ) . 0 , 04 =104,53(Kg) 4. Vaäy: Khối lượng tổng cộng của vật liệu ở buồng bốc của 1 nồi Mbuồngbốc=mthân+mnắp+mđáy+mbích.

(26) Mbuoàngboác=279,41+142+222+100,35=743,76(Kg) Khối lượng tổng cộng của vật liệu ở buồng đốt của 1 nồi Mbuồngđốt=mthân+mnắp+mđáy+mbích+mống +mvỉ Mbuồngđốt=239,33+30,2+30,2+104,53+702,06+63,08 =1169,4(Kg) V.6.1.2 Tính Md -Theå tích cuûa dung dòch trong 1 noài 2. V=. 2. π . n. d t π . Dt . H . H dot + 4 4. Trong đó H: chiều cao mực chất lỏng trong buồng đốt, (m) H=[0,026+0,0014( ρd2 − ρdm )].Hđốt (CT5-23T184-[2]) H=[0,026+0,0014(1122,186-950).3=0,8(m). ⇒. V=. 91 .0 , 0312 . π π .1,4 2 . 0,8 =1,14386(m3) .3+ 4 4. -Khối lượng của dung dịch M ❑d2 =V. ρ =1,4386.1122,1865=1614,43(Kg) V.6.1.3 Tính tai treo cho buoàng boác - Taûi troïng taùc duïng leân 1 tai treo Q=. M buongboc . 9 , 81 1246 , 71. 9 , 81 =3058,46(N) = 4 4. Choïn theo tieâu chuaån: Q=0,5.104 (N) V.6.1.4 Tính tai treo cho buồng đốt - Taûi troïng taùc duïng leân 1 tai treo Q=. M buongdot . 9 , 81 1169 , 4 . 9 , 81 =2867,95(N) = 4 4. Choïn theo tieâu chuaån: Q=0,5.104 (N). Vậy ta chọn tai treo cho buồng bốc và buồng đốt là giống nhau. Dựa vào bảngXIII.36T438-[6] ta chọn kích thước của 1 tai treo như sau: Khối lượng tai treo (kg). Tæ troïng q*10-6 (N/m2). L (mm). B (mm). B1 (mm). H (mm). s (mm). l (mm). a (mm). d (mm). 1.23. 0,69. 100. 75. 85. 155. 6. 40. 15. 18. V.6.2 Tính chân đỡ - Tải trọng tác dụng lên 1 chân đỡ Q=. ( M buongdot + M buongdot + M d ). 9 , 81 =13470(N) 4 2. Choïn theo tieâu chuaån: Q=2,5.104 (N) Từ Q=2,5.104 (N) dựa vào bảng XIII.35T437-[6] ta chọn kích thước của 1 chân đỡ đối với thiết bị thẳng đứng như sau: Bề mặt đỡ F Tỉ troïng L B B1 B2 H h s l d 4 -6 *10 q*10 (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (mm) (m2) (N/m2) 444 0,56 250 180 215 290 350 185 16 90 27.

(27) Phaàn VI: TÍNH CAÙC THIEÁT BÒ PHUÏ VI.1 Tính đường kính các loại ống: VI.1.1 Đường kính của ống nhập liệu d= lieäu ñi trong oáng. Choïn. √. 4Q = π .ν. √. ν =1 (m/s). √. 4Gd ρd πν. Trong đó : ν -vận tốc nhập. 2. ⇒. d=. 4 . 2800 =0,0526 (m) 3600. 1122 , 1865. 1. Choïn theo tieâu chuaån oáng d:70 x3 (m) VI.1.2 Đường kính của ống dẫn hơi đốt dđốt =. √. 4 .Q dot π . v dot. √. 4.D = π . ρ h1 . v dot. √. 4.W1 = π . ρ h2 . v dot. √. 4. D = π . ρl 1 . v. √. 4.W1 = π . ρl 2 . v. Chọn tốc độ hơi đi trong cả 2 nồi: vđốt =40 (m/s) Noài 1 : dđốt = Noài 2 : dđốt =. √ √. 4 .1097 , 001 =0.07666 (m) 3600. 1 ,651 . 40 .3 , 14 4 . 998 ,24 =0,108 (m) 3600. 0 , 75046 . 40. 3 , 14. Vậy chọn đường kính ống dẫn hôi đốt cho cả 2 nồi theo tiêu chuẩn d: 125 x 4 (m) VI.1.3 Đường kính ống tháo nước ngưng Noài 1 : dn1 = Noài 2 : dn2 =. √ √. 4 .1097 ,001 =0,020 (m) 3600. 944 ,755 .1 . 3 ,14 4 . 998 , 24 =0,019 (m) 3600. 952 , 791. 1. 3 ,14. Vậy chọn đường kính ống tháo nước ngưng cho cả 2 nồi theo tiêu chuẩn d: 20x2,5 (m) VI.1.4 Đường kính ống tháo liệu: Noài 1 : d1 = Noài 2 : d2 =. √ √. 4 .Gc 1 = π . ρd . v 2. 4 .Gc 2 = π . ρd . v 2. √ √. 4 . 1820 =0,0234 (m) 3600. 1175 . 1. 3 ,14 4 . 846 , 51 =0,0146 (m) 3600. 1390 , 4 . 1. 3 , 14. Vậy chọn đường kính ống tháo liệu chung cho cả nồi theo tiêu chuẩn d: 25x3,5 (m) VI.2 Tính boàn cao vò vaø bôm VI.2.1 Boàn cao vò -Chiều cao bồn cao vị được đặt ở độ cao sao cho thắng được trở lực của đường ống. -AÙp duïng phöông trình Becnulli cho 2 maët caét (1-1) vaø (2-2).

(28) (1-1) : mặt thoáng ở thùng cao vị (2-2) : mặt thoáng của dung dịch ở nồi 1 2 P1 α1 . v z1 + + γ 2.g. 2 P2 α2 . v = z2 + + +hf1-2 γ 2.g. 1. 2. Trong đó: P1 =1.033 (at) : áp suất mặt thoáng bồn cao vị P2 =1.32 (at) : áp suất mặt thoáng dung dịch nồi 1 z1 : chiều cao bồn cao vị so với mặt đất z2 : chiều cao mặt thoáng dung dịch trong buồng bốc so với mặt đất , (m). Chọn z2 = 4 (m) v1,v2 : vận tốc ở mặt thoáng của mặt cắt (1-1) và (2-2). Ta coù: v1=v2 hf1-2 : toån thaát coät aùp cuûa doøng chaûy löu chaát trong oáng daãn Đường kính ống nhập liệu vào nồi là :d =70 (mm) = 0,07(m) -Vaän toác doøng chaûy trong oáng v=. 4 .G d 2. π .d . ρ. =. 4 .2800 =0.18 (m/s) 2 3600 .3 , 14 . 0 , 07 . 1122 , 1865. -Chuaån soá Reynold Re=. 0 ,18 . 0 , 07 .1122 , 1865 v.d . ρ = =15218,021 μ 0 ,9301 . 10−3. ⇒ Doøng chaûy trong oáng laø chaûy roái -Heä soá ma saùt:. ε 100 λ=0,1 1 , 46 . + d Re. 0 ,25. (. ). (. 0,2 100 + 70 15218 , 021. λ=0,1 1 , 46 .. (CT1.76-T44-[2]) 0 , 25. ). = 0,032. -Tổng hệ số trở lực cục bộ. ∑ ξ=ξ vao +5 .ξ khuy 90 +2. ξ van + ξ ra o. Trong đó: +Toån thaát cuïc boä taïi mieäng vaøo : + Toån thaát cuïc boä taïi mieäng ra : +Toån thaát do van gaây ra : +Toån thaát taïi khuyû 900 :. ξ vao =0,5 ξ ra =1 ξ van =0,5 ξ khuy 90 =1,1 o. ⇒ ∑ ξ =0,5+1,1.5+2.0,5+1=8. -Tổn thất đường ống. v2 l λ . +∑ ξ hf1-2= 2.g d. (. ). Với l: chiều dài ống từ bồn cao vị đến nồi. Chọn l=15m. ⇒ hf1-2=. 0 ,18 2 15 0 ,032 . +8 2 . 9 , 81 0 , 07. (. ). =0,025. -Chiều cao từ bồn cao vị đến mặt đất z1=z2+. P2 − P1 (1 , 32− 1 ,033 ) . 9 , 81. 104 +hf1-2 = 4+ +0,025=7,2 γ 1084 , 1075. 9 , 81.

(29) Vậy ta chọn chiều cao tối thiểu bồn cao vị cách mặt đất 8(m) VI.2.2 Tính bôm VI.2.2.1 Tính bơm nhập liệu : chọn loại bơm ly tâm -Nhập liệu NaOH 13% ở nhiệt độ sôi -Naêng suaát : 2800 (Kg/h) = 0,7778 (Kg/s) -Khối lượng riêng : ρd2 =1084,1075 (Kg/m. 0 ,7778 =0,00072 (m ❑3 /s) 1084 , 1075 -Choïn hieäu suaát cuûa bôm : η = 0,75 -Phöông trình Becnulli cho 2 maët caét (1 ❑' −1' ¿ va ø(2 ❑' −2' ¿ (1 ❑' −1' ¿ : mặt thoáng bể chứa nguyên liệu ø(2 ❑' −2' ¿ : mặt thoáng bồn cao vị P1 P2 α1 . v 2 α2 . v 2 z1 + + = z2 + + +hf1-2 γ γ 2.g 2.g -Lưu lượng : Q=. G ρ. ❑3 ). =. 1. 2. Với v1=v2 =0 P1= P2=1.033 (at) 2. -. hf1-2=. v l λ . +∑ ξ 2.g d. (. ). +z2=8(m) +v=0,18(m/s) , d=0,07(m) , l=15(m) + λ =0,032. ∑ ξ=ξ vao +2. ξ khuy 90 +2. ξ van + ξ ra. +. o. =0,5+2.1,1+2.0,5+1 = 4,7. ⇒ hf1-2=0,019. z1=z2+hf1-2 = 8+0,019=8,019(m) Vaäy coâng suaát cuûa bôm: N=. Q . Hρ . g 0 ,00072 . 8 ,019 . 1084 , 1074 . 9 ,81 = =0,09(kw) 1000. η 1000. 0 , 75. Choïn bôm theo tieâu chuaån coù coâng suaát 0,1(kw) IV.2.2.1 Tính bôm chaân khoâng -Bơm chân không được dùng để hút khí không ngưng và hơi thứ sau khi đã qua thiết bị Baroâmet vaø thieát bò taùch gioït -Coâng suaát cuûa bôm chaân khoâng :. 1 m P KK VKK N= 3 m−1 ηCK . 10. P2 P1. m −1 m. [( ) ] −1. Trong đó: + ηCK : heä soá hieäu chænh. Choïn η =0,75 +m : chæ soá ña bieán , m=1,3 +P2 : aùp suaát khí quyeån , P2=1,033(at) +PKK: aùp suaát khoâng khí trong thieát bò Baroâmet PKK=P1=Png-Ph Png: áp suất hơi thứ trong thiết bị ngưng tụ, Png=0,2(at) Ph: áp suất hơi thứ bão hoà ở nhiệt độ không khí Ph=0,0977(Kg/cm3) do tKK=45 oC ⇒ PKK=0,2-0,0977=0,1023 (at) = 10035,63 (N/m2).

(30) +VKK: theå tích khoâng khí caàn huùt ra khoûi thieát bò(m3/s). ⇒ N=. 1 1,3 10035 ,63 .0,026 3 1,3 −1 0 ,75 . 10. [(. 101337 , 3 10035 , 63. ). 1,3 −1 1,3. −1. ]. N=1,06 (kw) VI.3 Tính toán thiết bị ngưng tụ Barômet VI.3.1 Tính lượng nước ngưng Ta coù : Gn.Cn( t2C – t2ñ ) =. ¿ \} \} - C rSub \{ size 8\{n\} \} . t rSub \{ size 8\{2C\} \} right )\} \{ ¿ i❑ i W2 ¿ ⇒ \} \} - C rSub \{ size 8\{n\} \} . t rSub \{ size 8\{2C\} \} right )\} over \{C rSub \{ size 8\{n\} \} l ¿ i❑ 2 W2 ¿ Gn=¿ ( Kg/s ). Trong đó : W2 = 955,24 ( Kg/h ) =. 955 , 24 3600 = 0,2653 ( Kg/s ) ¿ \} \} \} \{ : nhieät dung rieâng cuûa hôi ngöng tuï ¿ i❑ 2 ¿ ¿ \} \} \} \{ = 2609.103 ( J/Kg ) ❑ ¿ i2 ¿. t2đ : nhiệt độ đầu vào của nước ngưng, chọn t2đ = 250C t2C : nhiệt độ đầu ra của nước ngưng, chọn t2C = 45 0C Cn : nhiệt dung riêng trung bình của nước. t tb. t 2 d +t 2 C 25+45 = 2 2. = 35 ( 0C ). Theo bảng 7 T206 thì Cn = 4174 ( J/kg độ ). ⇒. 0 , 2653 ( 2609. 103 −4174 . 45 ) G n= 4174 . ( 45 −25 ). = 7,6945 ( Kg/s ). VI.3.2 Lượng không khí cần hút ra khỏi thiết bị Thiết bị Barômet là thiết bị ngưng tụ trực tiếp do đó lượng không khí cần hút ra khỏi thiết bị được tính như sau : GKK = 0,000025 W2 + 0,000025Gn + 0,01W2 (CT5.7 T184 [6]) -6 -2 = 25.10 ( W2 + Gn ) + 10 .W2 = 25.10-6 ( 0,2653 + 7,6945 ) + 10-2.0,2653 = 0,00285 ( Kg/s ).

(31) VI.3.3 Theå tích khí caàn huùt ra. V KK =. 288. G K ( 273+t KK ) P − Ph. ( m3/s ). Trong đó : tKK : nhiệt độ của không khí ( 0C ). Do thiết bị là ngưng tụ trực tieáp ⇒ tKK = t2C = 450C P : aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò ngöng tuï P = 0,2 (at) = 19620 ( N/m2 ) Ph : áp suất riêng phần của hơi nướctrong không khí ẩm tương 0 ứng với t KK 0. Từ t KK = 450C ⇒ Ph = 0,0977 ( Kg/cm2 ) = 9584,37 ( N/m2 ) ( tra baûng 56 trang 442 taäp 10 ). ⇒. V KK =. 288. 0 , 00285 ( 273+45 ) 19620− 9584 , 37. = 0,026 ( m3/s ). VI.3.4 Các kích thước chủ yếu của thiết bị ngưng tụ Barômet a) Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ. Dtr =1 ,383 .. √. W2 ρh ω h. (CTVI.52-[6]). ❑❑. ¿ h Choïn : =35m/s do PC =0,2 (at) (theo taøi lieäu taäp 2 T79) ¿ ωalignl ¿❑ ρh = 0,1308 (Kg/m3) W2 =0,2653 (Kg/s). 0 , 2653 = 0,33 (m) 0 , 1385 .35 Theo [6] Baûng IV8 T82 choïn D tr = 0,5 (m) D tr =1,383. ⇒. √. b) Đường kính ống Barômet. ❑❑. √. dT =. Trong đó :. 0 , 04 (G n +W 2 ) π . ωn. (CTVI - 57 - [6]). ω n : tốc độ nước trong bình ngưng, có thể chọn ω n = 0,5 ω Choïn = 0,5 ( m/s ) n 0 , 004 ( 7 , 6945+0 , 2653 ) ⇒ = 0,142 ( m ) dT = 3 , 14 ∗ 0,5. 1(m/s). √. c) Chieàu cao oáng Baroâmet H = h1 + h2 + 0,5 (m) (CT VI-58 – {6} ) Trong đó - h1 : chiều cao cột nước trong ống Baromet cân bằng với hiệu số aùp suaát trong khí quyeån vaø aùp suaát trong thieát bò Baroâmet h1 = 10,33.. b 760. CT VI-59-[6]. b : độ chân không trong thiết bị Barômet b = 1-0,2 = 0,8 (at) = 0,8 * 735 (mmHg). ⇒. h1 = 10,33.. 0,8∗ 735 760. = 7,992 (m). giữa.

(32) - h2 : chiều cao cột nước trong ống Barômet cần thiết để khắc phục trở khi nước chảy trong ống 2. lực. ω H h2= n 1+ λ . + ∑ ξ (m) 2g dT λ : heä soá ma saùt. Laáy λ = 0,03 ∑ ξ : tổng trở lực cục bộ = ξ vào + ξ ra = 0,5 + 1 = 1,5 0,52 H ⇒ h2 = 1+0 , 03 . +1,5 2 .9 , 81 0 , 142 h2 = 0,0318 + 0,00269. (. ). (. * Vaäy :. ). H = 7,992 + 0,0318 + 0,00269H + 0,5 H = 8,5468 ( m ) d) Kích thước tấm ngăn - Tấm ngăn có dạng hình viên phân tử để đảm bảo làm việc tốt. cuûa taám ngaên. ⇒. D tr + 50 ( mm ) 2 500 = + 50 = (mm ) 2. b=. (CT VI-53-[6]). Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ. Ta lấy nước làm nguội là chọn đường kính lỗ là 2mm - Tổng diện tích bề mặt của các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang ngưng tụ, tức là trên 1 cặp tấm ngăn là :. ∂=. Gn ωC. Chieàu roäng. nước sạch nên cuûa thieát bò. (CT VI-54-[6]). ωC ⇒. : tốc độ của hơi nước. Lấy chiều cao gờ tấm ngăn = 40mm ωC = 0,62 m/s Gn = ( 15 60 )W2 Choïn Gn = 40.W2 = 40 * 0,2653 = 10,612 ( Kg/s ) ρ H2 O = 1000 ( Kg/m3 ). ∂=. ⇒. 10 ,612 1000 ∗ 0 , 62. = 0,0171 ( m2 ). - Chieàu daøy taám ngaên, choïn S = 4 nm - Các lỗ xếp theo hình lục giác đều. Ta có thể xác định bước của các t = 0,866.d. Trong đó:. ∂e ∂tb. loã:. 1 /2. ( ). ( mm ). (CT-55-[6]). d: đường kính lỗ = 2 mm ( ∂e ∂tb ) : tỷ số giữa tổng diện tích tiết diện các lỗ với. tích tieát dieän cuûa thieát bò ngöng tuï. Theo [6] T80 choïn 0,625 ⇒ t = 0,866. 2. 0,6251/2 = 1,369 ( mm ) e) Chieàu cao thieát bò ngöng tuï Mức độ đun nóng nước. ρ =. t 2 C − t2 d t bh − t 2 d. =. 45 −25 60 , 8− 25. dieän. ( ∂e ∂tb ). = 0,5586 (CT VI-56-[6]). =.

(33) Theo bảng VI.7/86-[6] ta chọn với đường kính tia nước là 3mm ⇒ Số bậc 4, số ngăn 8, khoảng cách giữa các ngăn là 400nm , thời gian rơi qua bậc 1 : 0,41s ⇒ Chieàu cao thieát bò ngöng tuï Hng = n. htb + ( 0,8 1,6 ) m n : soá ngaên, n =8 htb : khoảng cách trung bình giữa các ngăn, htb = 0,4 m ⇒ Hng = 0,4 . 8 + 0,8 = 4 ( m) VI.4 Cửa sửa chữa và kính quan sát VI.4.1 Cửa sửa chữa -Dùng để làm vệ sinh nồi cô đặc và sửa chữa thiết bị khi có sự cố. Cửa được thiết kế dạng tròn, đường kính 400 (mm). Cửa được thiết kế dạng tròn và ống, ống hàn liền với thân. Cửa được bịt kín bằng đệm amiăng tấm -Bích được chọn cho cửa sữa chữa là loại bích liền bằng thép ở bảng XIII-T417-[6]. Chọn kieåu bích laø kieåu 1 Dt=400(mm) Db=475(mm) D=515(mm) Do=411(mm) Buloâng : db=M10 Z=20 con H=20(mm) VI.4.1 Kính quan saùt -Dùng để kiểm tra mực chất lỏng bên trong thiết bị -Kính quan sát có hình tròn, đường kính D=200(mm) được lắp ở thân buồng bốc KEÁT LUAÄN Hệ thống cô đặc dung dịch NaOH được thiết kế có ống tuần hoàn và buồng đốt ngoài. Sự sắp đặt phòng đốt ở bên ngoài vỏ thiết bị cho ta khả năng làm giảm chiều cao của nó và tăng cao hiệu suất. Ngoài ra thiết bị có phòng đốt ngoài làm việc có tuần hoàn dung dịch mạnh vì ống tuần hoàn đặt ở phía ngoài thiết bị và không được đốt nóng, còn chiều cao dung dịch chảy từ trên xuống. Ngoài ra, thiết bị cô đặc có phòng đốt đặt ngoài sẽ dễ cạo rửa và sửa chửa, đồng thời công việc này có thể tiến hành mà không cần ngừng thiết bị lại, khi nối hai bộ phận đốt nóng với vỏ thiết bò, laøm vieäc thay nhau Thiết bị cô đặc có phòng đốt ngoài dùng để cô đặc dung dịch bất kỳ, trong đó kể cả dung dịch có tinh thể và nhiều bọt. Do đó nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp hoá học . Thiết bị cô đặc của ta luôn phải làm việc trong môi trường kiềm cao (13%- 43%). Do đó ta phải chọn vật liệu chế tạo có tính chống ăn mòn và bền cơ khí cao. Trong đồ án này ta sử dụng thép hợp kim cao X18H10T, đây là vật liệu có nhiều tính chất quý như bền, dai, bền trong môi trường kiềm, chịu được tải trọng,… Qua đồ án này, ta cũng biết được trong quá trình tính toán ta phải lựa chọn dạng thiết bị cho phù hợp, lựa chọn vật liệu làm thiết bị như thế nào đó để các bộ phận cơ khí có sức bền cao nhất để không gây hiện tượng đáng tiết nào cho người vận hành. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO. [1] – Hồ Lệ Viên: “ Thiết kế và tính toán các chi tiết thiết bị hoá chất. NXB Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội, 1987” [2] – Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam “Quá trình và thiết bị trong công nghệ hoá học. Tập 10. Ví dụ và bài tập”NXB Trường ĐHBK TPHCM.

(34) [3] – Phạm Văn Bôn (chủ biên), Nguyễn Đình Thọ “ Quá trình và thiết bị trong conâg nghệ hoá học, tập 5. Quá trình và thieát bò truyeàn nhieät” NXB ÑHQuoác Gia TPHCM 2002 . [4] – Phạm Văn Thơm “Sổ tay thiết kế thiết bị hoá chất và chế biến thực phẩm gia dụng” Viện đào tạo mở rộng 1992 [5] – Trần Xoa và các tác giả “Sổ tay quá trình và thết bị công nghệ hoá học. Tập 1” NXB KH và KT Hà Nội 1992 [6] – Trần Xoa và các tác giả “Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hoá học. Tập 2” NXB KH và KT Hà Nội 1992 [7] – Traàn Theá Sôn, Buøi Haûi “Kyõ thuaät nhieät” NXB KH vaø KT [8] – “Những quá trình và thiết bị cơ bản của ngành công nghệ hoá học” NXB GD 1996..

(35)

Co dac NaOH

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về