Do an co dac dung dich sori

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (458.69 KB, 52 trang )

(1)CHÖÔNG 1. Toång quan 1.1.NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN -. Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều với các thông số sau : Thiết bị cô đặc dạng ống dài thẳng đứng. Naêng suaát saûn phaåm: 3000 kg/h. Nồng độ nhập liệu: 10 %. Nồng độ sản phẩm : 45%. Aùp suất hơi đốt: 4 at. Aùp suất hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ: 0.2 at. Các thông số khác tự chọn.. 1.2. LỰAC CHỌN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1.2.1.Khaùi quaùt veà coâ ñaëc. Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hoà tan trong dung dịch bằng cách tách 1 phần dung môi ở dạng hơi hay kết tinh chất tan. Quá trình cô đặc thường được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng nồng độ các dung dịch loãng, hoặc để tách các chất rắn hoà tan. Quá trình cô đặc bốc hơi có những đặc điểm sau: + thường tiến hành ở các áp suất khác nhau. Khi làm việc ở áp suất thường ( áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị hở, còn khi làm việc ở áp suất khác (ví dụ áp suất chân không) người ta duøng thieát bò kín. + có thể tiến hành trong hệ thống cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, có thể làm việc liên tục hoặc gián đoạn, xuôi chiều hay ngược chiều. + thường được tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi treân beà maët dung dòch baèng aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò.. 1.2.2. Phân loại thiết bị cô đặc. Có nhiều cách phân loại nhưng thường phân loại thành 3 nhóm sau: Nhóm 1: dung dịch được đối lưu tự nhiên → dùng để cô đặc các dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dịch dẽ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức → dùng được cho các dung dịch khá sệt, có độ nhớt khá cao, giảm được sự bám cặn hay kết tinh từng phần trên bề mặt truyền nhiệt..

(2) Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng → cho pheùp dung dòch chaûy thaønh maøng qua bề mặt truyền nhiệt một lần để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính một số thành phaàn cuûa dung dòch. ⇒ Tuyø vaøo moät soá tính chaát cuûa dung dòch, tính hieäu quaû cuõng nhö maët baèng maø coù theå thiết kế buồng đốt trong hay ngoài cho thiết bị cô đặc.. 1.2.3. Khaùi quaùt veà nguyeân lieäu. Sơri (Barbados), tên khoa học Malpighia glaboa, thuộc họ Malpighiacea, là một thứ trái nhỏ, có khía, tròn, màu đỏ (khi chín) và có hương vị đặc trưng. Trước đến nay sơ ri chỉ dùng để ăn như một số trái cây khác, do tính chất mềm, dễ dập nên phải thường ăn ngay. Ngày nay, sau khi phân tích về thành phần các chất có trong trái sơ ri, người ta phát hiện nó có hàm lượng vitamin rất cao(đặc biệt là vitamin C), khoáng, đạm…Điều đó có nghĩa là sơ ri có giá trị cao trong việc chế biến một số thức uống: rược vang, nước trái cây có hàm lượng đường vừa đủ, thêm một số vitamin và khoáng chất… Thành phần tính cho 100g ăn được Đườn g (g) 8.0. Chaát đạm (g) 0.67. Nước (g) 91.0. Vitamin (mg) C 3.00. B1 0.02. B2 0.03. Caroten (mg) B3 0.27. 500. Chất khoáng (mg) Ca 13. Mg 11. K 127. Fe 0.69. 1.2.4. Lựa chọn thiết bị cô đặc Chọn thiết bị cô đặc chảy màng, ống dài, buồng đốt ngoài, hệ thống hai nồi , xuôi chieàu, lieân tuïc.  Öu ñieåm: Hệ thống cô đặc ở áp suất không cao, nhiệt độ sôi không cao nên thích hợp để cô đặc dung dịch dễ biến tính, tránh hư hỏng sản phẩm phù hợp với dung dịch dung dịch thực phẩm, chứa đường và một số vitamin Dùng hệ cô đặc 2 nồi nên đã tiết kiệm được chi phí hơi đốt do tận dụng hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt nồi sau. Cô đặc dạng màng lưu chất chỉ dàn đều trong ống và bốc hơi nhẹ nhàng. Sử dụng ống dài giúp tăng thời gian lưu để bốc hơi được tốt hơn, dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt 2 truyền nhiệt 1 lần nên tránh được tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính dung dịch. Nồng độ nước sơ ri ở dây thực chất được coi là nồng dộ đường vì sau khi chế biến ép nước sơ ri nồng dộ đường là lớn nhất, nồng độ các chất khác rất nhỏ coi như mức ảnh hưởng không đáng kể . Tuy nhiên việc muốn giữ lại các chất đó sau khi cô đặc xong ta phải quan tâm đến nhiệt độ quá trình. Đồng thời việc chảy xuôi chiều giúp nhiệt độ không cao quá ở phần cuối dế làm biến tính dung dịch do sự quá nhiêt cục bộ.

(3)  Nhượïc điểm: Hệ cô đặc nhiều nồi đòi hỏi chi phí cho thiết bị nhiều hơn, cũng như diện tích nhà xưởng lớn hơn, đặc biệt việc chọn buồng đốt ngoài càng làm tốn diện tích Cô đặc chân không nên điều kiện an toàn khó khăn, tốn năng lượngvà chi phí vận hành thieát bò. 1.3.QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ 1.3.1. Thuyết minh quy trình công nghệ (có sơ đồ đính kèm). Dung dịch nước sơ ri sau khi qua một số công đoạn ép, lọc, tinh chế trước đó được đưa vào bồn chứa, duy trì ở nhiệt độ 60 0 C nhằm tránh được sự phát triển của vi sinh vật. Sau đó nước sơ ri được bơm lên trên thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3000 kg/h. Qua trình bơm sẽ có sự điều chỉnh lưu lượng cho thích hợp với hệ thống tự động điều khiển lưu lượng. Thiết bị gia nhiệt được sử dụng là thiết bị gia nhiệt ống chùm dạng vỏ áo, đặt thẳng đứng, bên trong gồm nhiều ống truyền nhiệt nhỏ được bố trí theo đỉnh tam giác đều. Các đầu ống này được giữ cố định nhờ các vỉ ống gắn với thân. Thiết bị gia nhiệt sử dụng hơi đốt lấy từ lò hơi với áp suất tuyệt đối là 4 at. Dung dịch được đưa vào cùng chiều dòng hơi để tránh hiện tượng dòng ra bị cháy do tiếp xúc với nhiệt độ quá cao.Ngoài ra việc dung dịch chảy từ trên xuống sẽ tận dụng lực trọng trường nên không tiêu tốn năng lượng. Trong thiết bị gia nhiệt có sự trao đổi nhiệt giữa dòng lỏng và dòng hơi qua vách ống truyền nhiệt. Dòng lỏng sẽ được gia nhiệt để đạt đến nhiệt độ sôi trước khi vào thiết bị cô đặc t =110.21 0C. Việc gia nhiệt lên nhiệt độ sôi có ý nghĩa lớn cho quá trình diễn ra lúc sau ở thiết bị cô đặc vì ta sẽ không phải mất thêm năng lượng cho việc gia nhiệt đến nhiệt độ sôi, ngoài ra còn đảm bảo quá trình truyền nhiệt để bốc hơi ở buồng đốt là thật sự hiệu quả. Còn dòng hơi sẽ được ngưng tụ thành lỏng sôi và đựơc thoát ra ngoài. Ơû thiết bị gia nhiệt có ống thoát khí không ngưng để đảm bảo an toàn về áp suất trong thiết bị và quá trình truyền nhiệt có hiệu quả. Từ thiết bị gia nhiệt, dung dịch được đưa sang hệ thống cô đặc. Ở đây ta sử dụng thiết bị cô đặc có buồng đốt ngoài, ống dài, và hai nồi liên tục xuôi chiều. Loại thiết bị này khá thích hợp với việc cô đặc dung dịch thực phẩm do chế độ nhiệt êm dịu và không tăng quá nhanh. Đầu tiên dòng lỏng vào buồng đốt 1 (thiết bị cô đặc 1). Thiêùt bị này có cấu tạo như thiết bị gia nhiệt loại màng có bộ phận phân phối lỏng (là bộ phận có nhiều lỗ nhỏ và những ống ngắn hàn vào đĩa, các ống này có dưòng kính nhỏ hơn ống truyền nhiệt và được đặt đồng tâm, lọt vào ống truyền nhiệt. Ở đây dòng lỏng được để ở chế độ chảy màng từ trên xuống trong các ống truyền nhiệt để tận dung lực trọng trường cũng như có thể tạo được màng lỏng mỏng và đều. Việc phân phối lỏng như trên được thực hiện nhờ vào đĩa phân phối lỏng. Khi lỏng đi vào buồng đốt (phần nắp) sẽ chảy từ từ qua các lỗ nhỏ rồi men theo thành rỗng giữa ống truyền nhiệt và ống ngắn để tạo thành màng mỏng với bề dày theo yêu cầu đặt ra. Dòng hơi được sử dụng cũng từ lò hơi với áp suất tuyệt đối là 4 at, dùng năng lượng lấy từ sự ngưng tụ hơi nước để cấp nhiệt cho dòng lỏng. Trong thiết bị này, khác với thiết bị gia nhiệt ở chỗ dòng lỏng không nhận nhiệt để thay đổi nhiệt độ mà đẻ thay đổi entanpi nhằm chuẩn bị cho quá trình bốc hơi sẽ diễn ra ở trong buồng bốc. Tưong tự như thiêát bị gia nhiệt dòng hơi ngưng.

(4) tụ thành lỏng được thoát ra ngoài và ở buồng đốt cũng có ống thoát khí không ngưng. Sau khi chảy qua hệ thống ống truyền nhiệt, dung dịch đi xuống thân phụ để chuyển qua buồng bốc. Thân phụ giúp duy trì một vận tốc ổn dịnh cho dòng lỏng. Thân phụ nối với bồng bốc nhờ một ống hình chữ nhật đi ra vuông góc với thân phụ và tiếp tuyến với thân buồng bốc để tạo ra dòng chuyển động xoáy giúp xáo trộn tốt hơi và lỏng giúp quá trình bốc hơi dễ dàng hơn. Ở buồng bốc 1, dung dịch thực hiện quá trình bốc hơi (sau khi đã nhận đủ nhiệt để chuyển trạng thái). Hơi nứơc bốc lên với áp suất là 1.47 at và dung dịch còn lại sẽ tăng nồng độ lên là 16.9%. Trong quá trình bốc hơi sẽ có hiện tượng dòng hơi lôi cuốn các giọt lỏng đi theo nó và điều này sẽ làm ảnh hưởng đến thiết bị phía sau do có sự tạo cặn lên các ống truyền nhiệt làm giảm hiệu quả truyền nhiệt. Để khắc phục điều này trong các buồng bốc thường có bộ phận phân ly giọt lỏng. Tuỳ vào loại thiết bị mà có thể dựa vào lực trọng trường, sự dính ướt hay sự ly tâm. Ơû đây ta sử dụng thiết bị phân ly theo kiểu dính ướt dạng nón. Khi dòng hơi bốc lên sẽ gặp bề mặt nón, các giọt lỏng sẽ bị giữ lại trên nón và chảy xuống lại buồng đốt theo ống mao quản, còn hơi thứ tràn qua phần nón đi ra ngoài theo ống dẫn hơi để sang truyền nhiệt cho buồng đốt 2. Còn dung dịch được bơm sang buồng đốt 2 để tiếp tục thực hiện quá trình cô đặc. Ở hệ thống nồi cô đạc 2 hiện tượng xảy ra tương tự như ơ nồi 1 tuy nhiên cũng có một số khác biệt về hơi đốt và đầu ra của các dòng như sau: Ở buồng đốt 2, dung dịch sơ ri (lúc này đã có sự giảm mạnh về lưu lượng) cũng được chảy màng từ trên xuống thực hiện chế độ truyền nhiệt êm dịu. Hơi đốt lúc này chính là hơi thứ lấy từ buồng bốc 1. Do có sự thay đổi đáng kể áp suất ở mặt thoáng dung dịch nên nhiệt độ sôi của dung dịch đã giảm xuống ứng vơi nhiệt độ hiện có của dung dịch. Do đó dung dịch cũng chỉ cần nhận nhiệt lượng phục vụ cho việc tăng entanpi để có thể bốc hơi khi sang buồng bốc. Nứơc ngưng cùng khí không ngưng cũng được thoát ra ngoài. Dung dịch chảy xuống thân phụ được đưa sang buồng bốc. Tại buồng bốc 2, quá trình bay hơi được thực hiện. Hơi thứ lúc này có áp suất tuyệt đối khá nhỏ 0.21 at được đi theo ống dẫn hơi đên thiết bị ngưng tụ baromet. Trong khi đó dung dịch nước sơ ri sau quá trình bốc hơi đạt đến nồng độ 45 % ở nhiệt độ 61.30C được đưa vào bồn chứa chuẩn bị cho các công đoạn sau đó. Thiết bị ngưng tụ baromet được chọn ở đây là thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô. Lúc này dòng hơi thứ được đi từ dưới lên, tiếp xúc trực tiếp dòng lỏng được cấp vào từ trên xuống có nhiệt độ thấp 300C sẽ ngưng tụ thành lỏng theo dòng nước đi xuống bồn chứa với nhiệt độ nước ngưng bằng 500C. Trong quá trình này có một lượng lớn hơi được ngưng tụ nên áp suất giảm tạo áp suất chân không. Chính nhờ điều này mà áp suất trong thiết bị được duy trì ổn định. Sau khi qua thiết bị ngưng tụ, dòng khí không ngưng còn lại sẽ được chuyển qua thiết bị tách lỏng. Tấm ngăn sẽ làm vật cản để dính ướt các giọt lỏng có thể còn sót lại trong dòng khí này rồi sau đó mới cho nó qua thiết bị bơm chân không để tránh hiện tượng xâm thực có thể xảy ra làm hư bơm.Do áp suất bên trong thiết bị thấp hơn áp suất bên ngoài nên khí không ngưng không tự thoát ra ngoài vì vậy phải sử dụng bơm hút chân không giúp hút khí không ngưng để áp suất không bị thay đỏi trong cả hệ thống..

(5) Lượng nước ngưng được thoát ra từ thiết bị gia nhiệt, buồng đốt 1, buồng đốt 2 được gom lại và đi qua tháp giaiû nhiệt hạ đến nhiệt độ thường phục vụ cho những mục đích khác nhau tuỳ vào độ tinh sạch của nó..

(6) 1 2 .6 3 5 9 2 8 3 4 8 1 2. N ö ô ùcn g ö n g N ö ô ùcn g u o äi. S T T D o øn glö uc h a át. 2 9 4 .8. 3 0 0 0 3 0 0 0. N g u y e ân lie äu tr ö ô ùcg ian h ie ät. S u a átlö ô ïn g (k g /h ). 1 7 7 7 .7 8. 6 6 6 .6 7. N g u y e ân lie äu sau g ian h ie ät. 1 4 7 3 .2. 1 2 2 2 .2 2. H ô iñ o átth ie átb òg ian h ie ät S aûnp h a åm N g u y e ânlie äuv aøo n o à i2. H ô iñ o átth ie átb ò1. 1. H ô ith ö ùn o ài2. 2. H ô ith ö ùn o ài1. 3. 6 5. 8. 4. 7. 1 1 1 1 .1 1. K h ík h o ân gn g ö n g. 1 0 9. 1 1. 4. L A. T I. N h ie ätñ o ä (C ). 6 0. 1 1 0 .2 1. 6 1. 6 1 .6. 1 4 2 .9. 1 4 2 .9. 1 1 0 .2 8. 6 0 .7. 3 0. 5 0. 3 6. 5. 0. 0 .4 5. 0 .1. 0 .1. 0 .1 6 9. N o àn gñ o ä. F E. 1. F C. 1. 0 .2 1. A Ùps u a át(a t). 4. 4. 1 .4 7. 6. 2. T I C. 2. 3. P I. L IC. 7. 3. T E. Q Y. Q IC. T E. 8 P I C. L IC. 4. 1. 1. 1. C h ö õk y ù. S Ô Ñ O ÀN G U Y E ÂN L Y Ù. S L. 1. 2. 2. H o ï te ân. V u õB aùM in h. C N B M C h ö ùcn aên g. T rö ô øn gÑ aïih o ïcB a ùc h K h o aT p .H C M K h o aC o ân gn g h e äh o a ùh o ïc B O ÄM O ÂN M A ÙY V A ØT H IE ÁT B Ò. 1. Ñ A ËC T ÍN H K Y ÕT H U A ÄT. T h ie á tb òg ian h ie ät. T E ÂN G O ÏI. B u o àn g ñ o át. B o àn c h ö ù asa ûnp h a åm B u o àn g b o ác. T h ie átb òn g ö n g tu ïB a r o m e t B o ànc h ö ùan g u y e ânlie äu. T h ie átb òta ùc h lo ûn g. L e âP h a nH o aøn gC h ie âu. P h aïm T h òT h an hH ie àn. T H I E ÁTK E ÁH E ÄT H O ÁN G C O ÂÑ A ËC D U N G D ÒC H N Ö Ô ÙC S Ô R I B A ÈN G H E ÄH A IN O ÀIL IE ÂN T U ÏC. G V H D. S V T H. Ñ o àa ùnm o ânh o ïc :Q u a ù trìn hv a ø th ie átb ò. S T T. 0 3. 0 4. L A. 0 1. 0 5. T I. 1 0. 7. 0 2. 0 7 0 6. 6. 9. 5. 1 1. V A ÄT L IE ÄU. N g a øyB V :. N g a øyH T :. T æle ä: B aûnv e õ so á:. 1 2 3 -0 5 0 5 2 8 -0 5 0 5.

(7) Thoâng soá coâng ngheä Kyù hieäu 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10. Doøng löu chaát Nguyên liệu ban đầu Nguyên liệu đã gia nhiệt Nguyeân lieäu vaøo noài 2 Saûn phaåm Hơi đốt Hơi thứ nồi I Hơi thứ nồi 2 Nước làm nguội Nước ra khỏi thiết bị ngưng tụ Khí khoâng ngöng. Suất lượng (kg/h) 3000 3000 1777.78 666.67 1473.2 1222.22 1111.11 34812 35928 12.06. 1.3.2.Kiểm soát và điều khiển quá trình. Nồng độ 0.1 0.1 0.169 0.45. Nhiệt độ (0C)ä 60 110.21 61 61.6 142.9 110.1 60.7 30 50 36. Aùp suaát (at). 4 1.47 0.21. Mục tiêu điều khiển quá trình cô đặc là thu được sản phẩm có nồng độ mong muốn và đảm bảo cân bằng vật chất và năng lượng ở tất cả các thiết bị trong suốt quá trình. 1.3.2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc: Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cô đặc được chia thành các nhóm sau dựa vào việc ta có thể kiểm soát, điều khiển cũng như có đặt ra yêu cầu kiểm soát và điều khiển hay không đòng thời với vai trò quyết định của chúng đến kết quả của quá trình Tác động nhiễu cho phép ổn định: - Lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ của dung dịch nhập liệu. - Lưu lượng hơi đốt. Tác động nhiễu không ổn định: - Nhiệt lượng tổn thất. - Aùp suất hơi đốt. - Nồng độ dung dịch nhập liệu. - Heä soá truyeàn nhieät. Các đại lượng cần điều chỉnh: - Nồng độ sản phẩm - Lưu lượng nhập liệu - Aùp suất hơi thứ trong nồi cuối. - Mức dung dịch trong từng nồi - Nhieät doä cuûa dung dòch nhaäp lieäu Tác động diều chỉnh: - Lưu lượng sản phẩm - Lưu lượng dung dịch vào từng nồi - Lưu lượng hơi đốt vào nồi một và thiết bị gia nhiệt.

(8) - Lưu lượng nước làm nguội ở thiết bị ngưng tụ Caùc thoâng soá caàn kieåm tra: - Aùp suaát trong caùc noài trung gian - Lưu lượng và nhiệt độ dòng nhập liệu - Mức chất lỏng trong cùng bồn chứa và nhiệt độ dung dịch. 1.3.2.2. Heä thoáng ñieàu khieån: Các thông số công nghệ được ổn định bằng các hệ thống điều khiển tự động một vòng nhö sau: STT 1 2 3 4. Thoâng soá caàn oån ñònh Nồng độ sản phẩm Mức dung dịch trong các nồi Aùp suất hơi thứ nồi cuối Nhiệt độ nhập liệu vào nồi 1. Tác động điều chỉnh Lưu lượng hơi đốt cho nồi 1 Suất lượng tháo liệu ở mỗi nồi Lưu lượng nước ngưng tụ Lưu lượng hơi đốt cho thiết bị gia nhiệt. Với nồng độ dung dịch được xác định gián tiếp thông qua độ tăng phí điểm của dung dịch sản phẩm. Tiến hành đo nhiệt độ sôi của dung dịch trong buồng bốc II và nhiệt độ hơi thứ ở cùng điều kiện áp suất. Tín hiệu đo nhiệt độ được truyền đến bộ tính toán để tính hiệt nhiệt độ và xác định nồng độ sản phẩm. Ngoài ra cũng phải kể đến việc có sự thay đổi áp suất trong phần thân buồng đốt do sự có mặt của khí không ngưng,và ta cũng sẽ có những bộ phận xả khí không ngưng tự động khi có sự tăng áp suất trong thiết bị mà không cần phải kiểm soát. 1.3.2.3. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động một vòng: x BP TH. x Ñ C. Z. y. ÑTÑK. TBÑC. - ĐTĐK: đối tượng điều khiển. - TBÑC: thieát bò ñieàu chænh. - y: đại lượng điều chỉnh.. y. CB ÑL u. - CBĐL: cảm biến đo lường. - BPTH: bộ phận thừa hành. - x: tác động điều chỉnh..

(9) - xDC: tín hieäu ñieàu khieån. - u: giá trị chủ đạo 1.3.2.4. Duïng cuï ño vaø ñieàu khieån: Để đảm bảo an toàn trong sản xuất các cơ cấu thừa hành sử dụng nguyên tắc truyền động bằng khí nén Dụng cụ đo được chọn như sau: - Ño aùp suaát baèng aùp keá hoäp xeáp khí neùn coù tín hieät ra daïng khí neùn - Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện cho độ chính xác cao và có thể áp dụng trên một khoảng biến thiên rộng của đại lượng - Đo mức bằng mức kế thuỷ tĩnh có phao chìm - Đo lưu lượng bằng lưu lượng kế có độ chênh áp biến thiên..

(10) CHÖÔNG. 2. Thieát bò coâ ñaëc 2.1. CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG 2.1.1.Ký hiệu các đại lượng Kyù hieäu G W D X xtb Q I R C Qtt Qcñ P P t t ts ttbs thi ’o ’ ” ”’ thi. Ñôn vò kg/h kg/h kg/h. kJ/h kJ/kg kJ/kg kJ/kg.độ kJ/kg kJ/kg at at o C o C o C o C o C o C o C o C o C o C. YÙ nghóa Suất lượng dung dịch đường Suất lượng hơi thứ Suất lượng hơi đốt Nồng độ dung dịch đường Nồng độ trung bình ủa dung dịch đường Nhiệt lượng có ích Entanpi Aån nhieät ngöng tuï Nhieät dung rieâng Nhiệt lượng tổn thất Nhiệt lượng cô đặc Aùp suaát Cheânh leäch aùp suaát Nhiệt độ Chênh lệch nhiệt độ Nhiệt độ sôi của dung dịch Nhiệt độ trung bịnh của dung dịch Nhênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích Chênh lệch nhiệt độ hữu ích. 2.1.2.Tính cân bằng vật chất và năng lượng:. Mục đích : Giúp tính toán hơi đốt hữu ích, Q, ∆thi để tính toán bề mặt truyền nhiệt, từ đó tính kích thước thiết bị. Sơ đồ:  .

(11) 1. Chọn tỉ lệ hơi thứ: W1 : W2 = m 2. Tính W1,W2 , G, x Δ p1 : Δ p2 = a B1: Choïn tæ leä hieäu aùp suaát : B2: Tính ra aùp suaát taïi moãi noài p1, p2, pw1, pw2. B3: Xác định nhiệt độ tại mỗi nồi t1, t2 , tw1 , tw2. B4 : Xác định nhiệt độ tổn thất cho mỗi nồi B5 : Xác định nhiệt độ sôi của mỗi nồi. B6 : Xác định nhiệt độ chênh lệch hữu ích mỗi nồi. B7 : Kieåm tra ñieàu kieän |Δt h 1 − Δt h 2| ≤5% (1) max( Δt h 1 , Δt h 2 ) Nếu điều kiện thỏa thì ngừng, nếu điều kiện không thỏa thì lặp lại từ B1 4. Tính lại W 1 , W2 , D theo phương trình cân bằng năng lượng của nồi 1 và nồi 2. 5. Kieåm tra ñieàu kieän |W choïn − W tính| Δ W = 5% (2) Max ( wcoïn , wtính ) Nếu điều kiện đạt được thì ta tính tiếp, nếu không đạt được thì lặp lại tính từ bước 1. Công thức tính toán : 2.1.2.1..Xác định nồng độ và hơi thứ. - Lượng hơi thứ bốc lên trong toàn hệ thống: W = Gñ ( 1-. XD ) XC. - Phân phối hơi thứ trong các nồi:W1/ W2 =m maø :W = W1 + W2 vaø W2 = W - W1 W W 1= 1 => 1+ m G ∗ XD X CI = D - Nồng độ dung dịch nồi 1: G D −W 1. 2.1.2.2. Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi Theo T105-[1]. - Hieäu soá aùp suaát cuûa caû heä thoáng coâ ñaëc: P = P1 – P2’ ΔP1 Choïn =a ΔP2 maø P = P1 + P2 => P1, P2 vaø P1 = P1- P1’ => P1, P2. 2.1.2.3 Xác định nhiệt độ tổn thất. (5.17-[2]). (3) (4) (5). (5.17-[2]). (6).

(12) -Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng cao ’: Theo công thức Tisencô 273+t ¿ 2 ¿ (VI.10-[2]) (7) ¿ ' Δ ' =Δ 0 ∗ 16 .2 ∗¿ Với ’o tra bảng III.1-[5] -Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh ’’: Vì chọn chế độ chảy màng bằng hệ thống ống dài nên xem như dung dịch sôi ở mặt thoáng tức ’’= 0 oC -Tổn thất nhiệt độ do trở lực thuỷ học trên đường ống ’’’: Thường chấp nhận tổn thất nhiệt độ trên các đoạn ống dẫn hơi thứ từ nồi này sang nồi nọ và từ nồi cuối đến thiết bị ngưng tụ là 1C. Nên: ’’’1 = ’’’2 = 1C . -Toån thaát chung:  = ’ + ’’ + ’’’ (T184-[3]) (8). 2.1.2.4. Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi từng nồi Theo T111-[1] tddsi = ti’ + ’i + ’’i tddsi’ = ti’ + ’i’ + ’’i ‘ thii = ti - tsitbdd Tổng hiệu nhiệt độ hữu ích: hi = thi1 + thi2. (8a) (8b) (8c) (9). 2.1.2.5. Nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nồi -Neáu x< 20% => C = 4190 (1 – x) (4.10-[3]) x > 20% => C = 4190(1-x) +C1 x (4.11-[3]) Xem thành phần đường trong sơri chủ yếu dạng C12H22O11 nên: 12 ∗11700+ 22∗ 18000+ 11 ∗25100 C ht = =2375. 73 342. (10) (11). 2.1.2.6 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng Theo T181-[3] - Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản sau :. W 1 , i1 Qxq1. W 2 , i2 Qxq2. D,i Gd,Cd,td. Cng2 , 2. (Gd – W1)C1t1. (Gd – W)C2t2. D , C ng1 , W1 ,.

(13) Phương trình cân bằng năng lượng: D.c. + D(1-).i”D +Gd.cd. td = W.i” +Gc.cc. tc + D.c.+ Qtt+ Qcd (4.4-[3]) Maø:  = 0.5% ; i”D- c. =rD Qtt =0.05 QD ; Qcd =0 ; QD=D.rD => 0.9 D.rD = W.i” +Gc.cc. tc - Gd.cd. td => Noài 1: 0.9 D1.rD1 = W1.i”1 +Gc1.cc1. tc1 - Gd1.cd1. td1 Noài 2: 0.9 .D2. rD2 = W2.i”2 +Gc2.cc2. tc2 - Gd2.cd2. td2 Ma ø: W1=D2; Gc1=Gd1; W1+W2=W, i= c.t.10-3 W (i ''❑W 2 −i❑c2)+G d (i❑c2 −i❑d2) W 1= => 0 . 9 r D 2+i ''❑W 2 − i❑d 2 . W2 = W – W1 t .c i= Với: 1000 - Kiểm tra lại giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi: (III.15-[1]) |W 1 tính − W 1 chon| ΔW = max(W 1 tính , W 1 chon ) - Lượng hơi đốt tiêu tốn chung: W .i ''❑W 2 −G c 1 . i ❑c2 −G d . i ❑d2 D 1= 0 . 9 rD 2. (12). (13) (14) (15) (16). (17). Keát quaû: Baûng 2.1: Baûng thoâng soá vaø keát quaû sô boä pha hôi vaø pha loûng Với m=1.1, a=2 TT. Hơi thứ. Hơi đốt Suaát luượng. Đại lượng Cheânh leäch aùp suaát Suâùt lượng Aùp suaát Nhiệt độ Entanpi Aån nhieät ngöng tuï Nhiệtđộ Aùp suaát Aån nhieät ngöng tuï Entanpi Dung dòch vaøo Dung dòch ra Dung dòch vaøo. Kí Ñôn vò Giaù trò hieäu Noài 1 P at 2.53 W kg/h 1222.22 PW at 1.47 0 tW C 110.1 iW kJ/kg 2696.5 rW kJ/kg 2233.5 0 tD C 142.9 PD at 4 rD kJ/kg 2141 iD kJ/kg 2744 Gñ kg/h 3000 Gc kg/h 1777.78 xñ 0.1. Ghi chuù (CTTT) Noài 2 1.26 Theo [1] 1111.11 (4) 0.21 60.7 Baûng 57-[3] 2609.59 theo Pw 2355.26 109.1 1.42 Baûng 57-[3] 2223.7 theo tD 2702.35 1777.78 666.67 0.169 (6).

(14) Nồng độ Độ tăng phí ñieåm 1at. Dung dòch ra Trung bình Dung dòch vaøo. xc x Δ. 0. C. 0.169 0.134 0.1. 0.45 0.31 0.338. 0. C. 0.338. 1.3. 0. C. 0.219. 0.819. ’ oñ. Dung dòch ra Trung bình. Δ ’ oc '. Δ. (6) Baûng III.1-[5] theo x vaø tw. Bảng 2.2.Bảng kết quả tính toán cân bằng vật chất và năng lượng TT. Kí hieäu Δ ’o. Đại lượng Dung dòch vaøo. Độ tăng phí ñieåm. Nhiệt độ sôi. Nhieät dung rieâng. Entanpi. Ñôn vò C. 0. Giaù trò Noài 1 Noài 2 0.106 0.259. Ghi chuù (7). ñ. Dung dòch ra Trung bình Dung dòch vaøo Dung dòch ra Trung bình Dung dòch vaøo Dung dòch ra. tñ tc t Cñ Cc. C C 0 C 0 C 0 C kJ/kg.độ kJ/kg.độ. 0.18 0.143 110.206 110.28 110.24 3771 3481.9. 0.996 0.63 61 61.6 61.3 3481.9 3373.6. Trung bình. C. kJ/kg.độ. 3628.54. 3627.58. Dung dòch vaøo Dung dòch ra Trung bình. iñ ic i. kJ/kg kJ/kg kJ/kg. 415.6 384. 212.4 215.76. (15). Suất lượng hơi thứ. W. kg/h. 1268.98. 1064.35. Sai soá. Δ W. 3.7%. 4.2%. (13), (14) (2). đạt 1473.72 32.66. đạt 2696.5 48.4. (17) (8c). Kieåm tra ñieàu kieän Suất lượng hơi đốt Cheânh leäch nhieät độ hữu ích Nhiệt lượng có ích. Δ. ’ oc. 0 0. D Δ Q. th. kg/h 0 C kJ/h. 2395.2. 2379.89. (8a,b). (10), (11).

(15) 2.2. KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH.  Mục đích : Tính F => số ống n, chiều cao thiết bị H, tính kích thước buồng đốt, buồng bốc làm cơ sở tính bền  Sơ đồ: Các bước tính toán: 1. Chọn vật liệu ống truyền nhiệt và các thông số về kích thước thiết bị: H ô , dt, dn, n. 2. Chọn 2 giá trị chênh lệch nhiệt độ phía hơi đốt Δt rồi suy ra nhiệt độ vách ngoài tương ứng. 3. Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía hơi đốt ( α D và q D ) 4. Tính chênh lệch nhiệt độ giữa hai phía của thành ống và chênh lệch nhiệt độ phía dung dòch. 5. Choïn soá oáng truyeàn nhieät nchoïn 6. Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía dung dịch ( α l và α D ) 7. Coi cường độ dòng nhiệt phụ thuộc tuyến tính vào Δt D ,ta dựng hai đường thẳng qD=f( Δt D ) và qL = g( Δt D ), giao điểm của hai đường thẳng này ứng vớigiá trị Δt D cần xác định. Lặp lại các bước 2 – 4 với giá trị này. 8. Kieåm tra ñieàu kieän: |q L − q D| Δ q= 5% max(q L , q D ) Nếu điều kiện không thoả, ta thực hiện lại bước 2 – 6. nếu điều kiện thoả, ta tiếp tục bước tieáp theo. 9. Tính heä soá truyeàn nhieät K 10. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi. 11. Tính dieän tích beà maët truyeàn nhieät F 12. Tính laïi soá oáng truyeàn nhieät n 13. kieåm tra ñieàu kieän: |nchon −n tinh| Δn= ≤5 % nchon Nếu điều kiện chưa thoả thì ta điều chỉnh lại các thông số về kích thước thiết bị đã chọn ở trên. Nếu điều kiện thoả, ta làm tròn diện tích bề mặt truyền nhiệt và số ống truyền nhiệt đến thông số chuẩn..

(16) 2.2.1.Kí hiệu các đại lượng Kyù hieäu q MSac Mdm M K rs r g H D F d d n m V v Utt f α β δ λ μ ρ θ “L” “D” “W” “n” “t” “v” “ñ” “b” “oâ”. Ñôn vò W/m2. W/m2.độ kJ/kg m2.độ/W m/s2 m m m2 m m oáng oáng m3 m/s 3 m /m3.h W/m.độ m m W/m.độ Pas kg/m3 m. YÙ nghóa Cường độ dòng nhiệt Khối lượng phân tử đường saccharose Khối lượng phân tử nước Khối lượng phân tử trung bình của dung dịch đường mía Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt AÅn nhieät ngöng tuï Nhiệt trở Gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s2) Chieàu cao thieát bò Đường kính thân thiết bị Dieän tích beà maët truyeàn nhieät Đường kính ống truyền nhiệt Đường kính trung bình ống truyền nhiệt Toång soá oáng truyeàn nhieät Số ống truyền nhiệt trên đường chéo chính Theå tích thieát bò Vaän toác löu chaát Cường độ bốc hơi thể tích Hệ số điều chỉnh cho cường độ bốc hơi thể tích Heä soá caáp nhieät Bước ống truyền nhiệt Chieàu daøy oáng truyeàn nhieät Heä soá daãn nhieät Độ nhớt tuyệt đối Khối lượng riêng Kích thước hình học đặc trưng Ký hiệu ứng với dung dịch đường mía Kí hiệu ứng với hơi đốt Kí hiệu ứng với hơi thứ Kí hiệu bên ngoài ống truyền nhiệt Kí hieäu beân trong oáng truyeàn nhieät Kí hiệu ứng với vách ống truyền nhiệt Kí hiệu ứng với buồng đốt Kí hiệu ứng với buồng bốc Kí hiệu ứng với ống truyền nhiệt.

(17) 2.2.2. Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt. - Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt có thể được tính theo công thức tổng quát: Q F = K .ti (m2) (II.16-[1]) Với. Qi = 0.9Di.ri. (W). (Theo CMT). 2.2.2.1. Tính heä soá truyeàn nhieät K cuûa moãi noài 2.2.2.1.1.Tính nhieät taûi rieâng trung bình - Giaû thieát quaù trình laø lieân tuïc vaø oån ñònh. - Nhiệt tải riêng của hơi đốt cấp cho thành thiết bị: qD = 1.(t1 – tw1) = 1.t1 - Nhieät taûi rieâng cuûa thaønh thieát bò: 1 q= .( tw1 tw2) δv . +r t +r n λv - Nhieät taûi rieâng cuûa phía dung dòch soâi: qL = 2.(tw2 – t2) = 2.t2. (18) (19). (20). (21). (22). 2.2.2.1.2. Tính heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng tuï D Khi tốc độ của hơi nhỏ (’  10 m/s, chính xác hơn khi ’’2  30) và màng nước ngưng chuyển động dòng (Rem <100) thì hệ số cấp nhiệt 1 đối với ống thẳng đứng được tính theo công thức sau: Hệ số cấp nhiệt phía hơi bão hoà ngưng tụ (V.105-[4]) ρ2D r S λ3D g α D =1. 15( ) (W/m2.độ) (23) H o μD (t D −t vn ) với rs: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hoà tại nhiệt độ tD Các thông số vật lý khác ( ρn , μ n , λ n ) là số liệu của nước sôi tại nhiệt độ trung bình phía hơi đốt: tm = 0,5.(tw1 + t1) (24) - Xem như sự mất mát nhiệt không đáng kể : q = q1 = q2 tw2 = tw1 – q1.  r . (25). 2.2.2.1.3. Tính heä soá caáp nhieät phía dung dòch L Theo T183-[2] - Hệ số cấp nhiệt L từ bề mặt ống vào dung dịch chảy dọc từ trên xuống được tính như sau: Ta coù: Nue = 0,01.(Re.Pr)1/3 (5.62-[2]) (26)  2 . e Maët khaùc: =>. Nue = l 0, 01.Re1/ 3 .Pr1/ 3 .l e  = L. (T183-[2]) (W/m2.độ). (27) (28).

(18) Trong đó:. Re=. 4.G 3600. n . π .. d t μ L với G=(Gđ +Gđ)/ 2 1 3 μL ❑ ❑ ¿ θe = ρL g C . μL P= λL. (T21-[5]). (29) (30). ( ) 2. (T183-[2]). (31). (T21-[5]). (32). (I.32-[5]). (33). (III.17-[1]). (34). 2. λl =3. 58 ∗10− 8 ∗ C dd ∗ ρdd ∗ 1 X = M dd M C H 12. + 22. O 11. 1− X MH O. √ 3. ρdd M dd. 2. 2.2.2.1.4. Tính hệ số truyền nhiệt của nồi thứ i: Theo T116-117-[1]. qtbI tiI Ki = q1  q2 Kieåm tra sai soá: q = Neáu q < 5% thì thoûa.. .100%. q1. (35). q1  q2 2 => Nhieät taûi trung bình: qtb =. (36). 2.2.3. Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi Theo T117-[1] Q  ti t *im  m . Q Km  Ki 0 i ( C) - Công thức chung:. (III.19-[1]). (37). - Trong đó: chữ số “m” là chỉ nồi thứ m.  ti tiI  tiII. (38). Qi QI QII   K i K I K II. (39). . Kiểm tra lại hiệu số nhiệt độ hữu ích:. t *i  ti ti) = Neáu ti) < 5% thì thoûa.. t *i. .100% (40).

(19) 2.2.4. Tính dieän tích beà maët truyeàn nhieät cuûa moãi noài. QI K .t *iI Fi = I. (III.21a,b-[1]). (41) Bề mặt truyền nhiệt thực: Fithưc = 1.1Fi (42) Vì ở đây xét thêm dự trữ 10% để đảm bảo an toàn tránh những sự cố có thể xảy ra như về hơi đốt, chân không… Thông thường theo kinh nghiệm lấy lên 20% nhưng tuỳ vào thiết bị chọn cho phù hợp với kết quả tính toán nên ta vẫn có thể chọn nhỏ hơn. => Soá oáng truyeàn nhieät:. F n  .d .l. (II.25-[1])(43) Với d tính theo phía có α bé hơn hoặc là d trung bình với giá trị α gần nhau. Baûng 2.3: Keát quaû tính heä soá truyeàn nhieät toång quaùt vaø dieän tích beà maët truyeàn nhieät Đại lượng. Kí hieäu. Ñôn vò. Giaù trò Noài I Noài II. Ghi chuù. OÁng truyeàn nhieät Theùp X18H10T. Vaät lieäu Heä soá daãn nhieät Chieàu cao Đường kính trong Đường kính ngoài Chieàu daøy Nhiệt trở lớp nước ngöng Nhiệt trở lớp cặn bẩn. Hoâ dt dn. Nhiệt độ hơi nhiệt độ vách Nhiệt độ trung bình. tD tvn tn. Aån nhieät ngöng tu Khối lượng riêng Heä soá daãn nhieät Độ nhớt tuyệt đối Heä soá caáp nhieät Cường độ dòng nhiệt. rD D D μD αD. rn rt. qD. Tra baûng XII.7 – [ 4]. W/m.độ. 16,3. m m m m 2 m .độ/W. 5 0,034 0,038 0,0035 4.64.10- 4. m2.độ/W 3,87.10- 4 Phía hơi đốt 0 C 142.9 109.1 0 C 139.7 105.6 0 C 141.3 107.35 kJ/kg 2141 3 kg/m 924.83 W/m.độ 0.685 -4 10 Pas 1.95 2 W/m độ 7542.7 4 2 10 W/m 24136.64 Phía loûng. 2235 952.86 0.684 2.63 7015.2 24553.2. Choïn theo baûng VI.6 – [ 4] Tra baûng V.1 – [4 ] Baûng 2.1 Choïn Baûng 56-[3] Baûng 39-[3] t theo n (23) (20).

(20) Suất lượng dung dịch trung bình Nồng độ trung bình Nhiệt độ sôi trung bình Phân tử lượng trung bình Nhiệt độ vách Nhiệt độ trung bình. ts. kg/h. 2365.51. 1198.84. Baûng 2.1. C. 0.134 110.24. 0.31 61.3. Baûng 2.2 Baûng 2.2. 20.6. 25.48. C C. 116.29 113.27. 81.78 71.54. Choïn. 0. M tvt t t = tm. 0 0. Khối lượng riêng. ρL. kg/m3. 1054.4. 1134.5. Nhieät dung rieâng Độ nhớt tuyệt đối. Cp μL. J/kg.độ 10-4Pas. 3628.54 2.57. 3627.58 11.61. Heä soá daãn nhieät Chuaån soá Re Chuaån soá Pr Chuaån soá Nu Kích thuớc hình học ñaëc tröng Heä soá caáp nhieät Cường độ dòng nhiệt Kieåm tra ñieàu kieän Δq ≤5 %. λL. W/m.độ. 0.508 1570.4 1.84 0.142. 0.522 176.2 8.07 0.112. Baûng I .87[4] Baûng 2.2 Baûng I.112[4] (33) (29) (32) (33). θ. 10-5m. 1.82. 4.74. (31). αL. W/m2độ 104W/m2. 3963.5 23979 0.65% => thoả 736.62 719.36. 1233.4 24107.2 2.8% =>thoả 514.6 717.36. (28) (22). Re Pr Nu. qL. (36). Heä soá truyeàn nhieät K W/m2 độ (34) 3 Nhiệt lượng có ích Q 10 W Baûng 2.2 Chênh lệch nhiệt độ 0 Δt hi C 32.66 48.4 Baûng 2.2 hữu ích Chênh lệch nhiệt độ 0 Δt ❑ C 33.39 47.67 (37) hi hữu ích thực Dieän tích beà maët F* m2 29.25 29.24 (41) truyeàn nhieät tính Soá oáng truyeàn nhieät nchon OÁng 61 61 choïn Soá oáng truyeàn nhieät ntính OÁng 55=>61 55=>61 (43) tính Nhö vaäy ta choïn thoâng soá chung cho ba noài: Choïn beà maët truyeàn nhieät : F= 29.5m2 Soá oáng truyeàn nhieät: n = 61 oáng ( laøm troøn theo baûng V.11 – [ 5 ]) Chieàu cao oáng truyeàn nhieät: Hoâ = 5 m.

(21) -. Chiều cao buồng đốt lấy bằng chiều cao ống truyền nhiệt: Hđ = 5 m. 2.2.4. Tính kích thước của buồng đốt và buồng bốc. 2.2.4.1 Đường kính buồng đốt - Đường kính trong của buồng đốt được tính theo công thức sau: Dt = s.(m – 1) + 4.do (m) ( CT2.85/ 58/ [2])(44) Trong đó: Chọn s = 1.5do 4 1+ (n −1) = 9 m= (45) 3  Ngoài ra ta còn có thêm thân phụ ở buồng đốt lấy Htp=(70-100%)Dt (46) 2.2.4.2. Kích thước buồng bốc Theo T157-158-[2] - Goïi chieàu cao buoàng boác laø: Hb (m) 4.Vb  .H b - Đường kính buồng bốc: Db = (m) (T72- [5]) (47) Trong đó:Vb : thể tích buồng bốc được tính theo công thức sau: W  .U Vb = h p (m3) (5.15-[2]) (48) 3 3 Với: Up = fp . Ut (m /m .h) (III.24-[1]) (49) 3 3 Choïn Ut = 1700m /m Choïn fp ( theo đồ thị VI.3-[5]) 4 . g .(ρl − ρ). d - Vaän toác laéng: 0 = (5.14-[2]) 3 . ξ . ρh (50) 18,5 0,6 Neáu 0.2 < Re < 500:  = Re. √. √. Neáu 500 < Re < 150000:  = 0.44 w h . d . ρh Re = μh Vh F Vaän toác hôi: h = b 2 W π . Db Vh = ρ vaø Fb = 4 h. - Điều kiện: + phân ly được những giọt lỏng có đường kính từ 0.3 mm trở lên. + w0 < 70%.wh. 18,5 0,6 Dựa vào những lý luận trên cùng giả thiết  = Re ta có kết quả sau:. cùng giả sử => Hb ,Db. wh =AHb w0 =B(Hb)0.3 wh =0.6w0. (46). (51).

(22) Kiểm tra lại: Vì có chọn lại đường kính thiết bị nên ta kiểm tra lại điều kiện. Ta có bảng kieåm tra nhö sau: Bảng 2.4. Kích thước buồng đốt & buồng bốc. OÁng. Giaù trò Noài I Noài II 61. Choïn vaø tính. m. OÁng. 9. (46). dt. m. 0.034. Baûng 2.3. Đại lượng. Kyù hieäu. Ñôn vò. Toång soá oáng TN Số ống trên đường xuyên taâm Đường kính ống truyền nhieät Tỉ số bước ống Chiều cao buồng đốt Đường kính buồng đốt Chieàu cao thaân phuï. n. β Hñ Dñ Htp. Suất lượng Khối lượng riêng Độ nhớt tuyệt đối. W ρwξ μw. Nồng độ cuối Nhiệt độsôi cuối Khối lượng riêng Heä soá hieäu chænh Cường độ bốc hơi thể tích cho pheùp Cường độ bốc hơi thể tích hieäu chænh Heä soá A Heä soá B Chieàu cao khoâng gian hôi Chiều cao buồng bốc thực Đường kính buồng bốc tính Đường kính buồng bốc thực Vaän toác doøng hôi Vaän toác doøng loûng Chuaån soá Re Tæ soá. xc tsc ρL f. mm 1.5 m 5 m 0.608 → choïn 0.6 m 0.6 Hơi thứ Kg/h 1268.98 1064.35 3 Kg/m 1.2092 0.1345 -4 10 pas 0.128 0.106 Dung dòch 0.169 0.45 0 C 110.28 61.696 3 kg/m 1069.62 1205.6 0.95 1.6. Utt. m3/m3.h. 1700. 1700. U’tt. m3/m3.h. 1615. 2720. 0.449 0.928 1360. 0.776 1.894 1894. A B Hb Hb Db. mm mm mm. Db. m. wh w0 Re wh/w0. m/s m/s. Ghi chuù. Choïn Theo baûng 2.3 (44) Choïn Baûng 2.2 Baûng 57-[3]. Baûng I.87-[4]. (49). 2000 643. 1360. (47). 1.43 2.29 5.43 62.4%. (52) (50) (51) thoả. 1400 0.19 0.72 5.37 26.4%.

(23) 2.2.5.Kích thước các cửa. (nhập liêu, tháo liệu, hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, nối buồng bốc và buồng đốt) - Sử dụng công thức và cách chọn theo tài liệu [8], T74 - Chọn vật liệu làm ống dẫn dung dịch là thép không rỉ X18H10T, còn ống dẫn hơi đốt và nước ngưng là thép CT3. - Công thức chung để tính vận tốc lưu chất: G v= (m/s) (VIII.42-[5](53) ρA Trong đó : G : Lưu lượng lưu chất (kg/s) v: Vaän toác löu chaát (m/s) : Khối lượng riêng của lưu chất (kg/m3) Từ công thức này ta có thể tính được vận tốc dựa vào giá trị d chọn trước. Bảng 2.5: Đường kính ống dẫn. Đại lượng. Nhaäp lieäu. Kích thước OÁngtroøn 50 (mm) Ống chữ nhật Suất lượng Noài I 0.833 (kg/s) Noài I 0.481 Khối lượng Noài I 1040 rieâng Noài I 1069.6 (kg/m3) Vaän toác löu Noài I 0.4 chaát (m/s) Noài I 0.2 Với dt : theo tiêu chuẩn ống [10]. Thaùo lieäu 50. Hôi đốt 150. Hôi thứ 300. Nước ngöng. Hỗn hợp sau khi qua BMTN. 20. 0.481 0.185 1069.6 1205.6. 0.409 0.352 2.12 0.8. 0.325 0.3 0.8 0.134. 0.409 0.352 923.39 951.63. 200x300 0.833 0.481 0.8 0.134. 0.2 0.1. 10.9 24.9. 5.75 31.68. 2 2. 17.35 59.82.

(24) 2.3.TÍNH CÔ KHÍ . Mục đích tính toán bề dày thiết bị thoả với điều kiện làm việc của thiết bị.. 2.3.1.Kýhiệu các đại lượng Kyù hieäu Ñôn vò S m Sm m Dt m Dn m l m C m Ca m Cb m Cc m ht m hg m db m z caùi k ptt N/m2 Pn N/m2 Pt N/m2 Pa N/m2 P0 N/m2 Pth N/m2 Et N/m2 η ϕh nc *  σu , σk , σ c [ σu ] , [ σk ] , [ σc ] [ σn  N/mm2 x. YÙ nghóa Chieàu daøy Chieàu daøy toái thieâu Đường kính trong Đường kính ngoài Chieàu daøi Chieàu daøy boå xung Chieàu daøy boå xung do aên moøn Chieàu daøy boå xung do baøo moøn Chiều dày bổ xung quy tròn kích thước Chiều cao của đáy hoặ c nắp Chiều cao gờ của đáy nắp Đường kính chân ren Soá bulon Hệ số thứ nguyên Áp suất tính toán Áp suất ngoài AÙp suaát trong AÙp suaát khí quyeån Áp suất thử Áp áp suất tới hạn Modun đàn hồi Hệ số an toàn Heä soá beàn moái haøn Hệ số an toàn khi chảy Ứng suất cho phép tiêu chuẩn Giới hạn ứng suất Ứng suất uốn , kéo , chảy Ứng suất giới hạn uốn , kéo , chảy Ứng suất cho phép khi nén Tỉ số giới hạn đàn hồi của vật liệu. 2.3.2. Thân thiết bị buồng đốt và buồng bốc.

(25) Chọn thân hình trụ và vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3, trong khi đó buồng bốc thì dùng X18H10T, thiết bị có vỏ cách nhiệt, các công thức và cách chọn được áp dụng theo tài liệu [6]. Buồng đốt nối với nắp và thân phụ bằng bích, thân phụ nói với thân buồng bốc bằng ống hình chữ nhật. Thân buồng bốc nối với nắp và đáy bằng bích. 2.3.2.1.Thaân laøm vieäc ñieàu kieän aùp suaát trong: Theo TL [6]  Thoâng soá laøm vieäc: - P=Ptt = Pdö=Ptb-Pkq - ttt = tmt + 20 -  = * (1.9-[6]) Trong đó = 0.95 (tra T26-[6])  Tính beàn: [σ ] ∗ϕ h > 25 - Xét biểu thức nếu: P -=> Bề dày tối thiểu của thân buồng đốt được tính theo công thức: Dt . P S= (mm) 2 . [ σ ] . ϕh Trong đó: h=0.95 (Baûng 1.7- [6]) => Bề dày thực của thân buồng đốt: Theo T27-[6] S’ = S + C (mm) Với C = Ca + Cb +Cc +C0 (1.10-[6]) Kieåm tra ñieàu kieän:  ( S −C a) <0 .1 - Ñieàu kieän 1: (5.10-[6]) Dt - Điều kiện 2: áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị: 2 . [ σ ] . ϕ h . ( S −C a ) [ P ]= >P (N/mm2) (5.11-[6]) Dt +( S − Ca ) Nếu cả hai điều kiện trên không thoả thì ta tăng bề dày lên rồi kiểm tra lại. 2.3.2.2.Thân làm việc điều kiện áp suất ngoài  Thoâng soá laøm vieäc: - P=Ptt = Pa + PCK=Pa+( Pa –Pmt ) -ttt= tmt+20 - c = nc.* Với nc = 1.65  Tính oån ñònh: 0 .4 P t l' S '=1 . 18∗ D ∗ ∗ Ta coù: t E Dt. (. Vôi. . ). (54). (55). (56) (57) (58). (59). (60) (61) (62) (Baûng 1.7- [6]) (5.1-[6]). l’= H (thaân duøng moái gheùp bích). Kiểm tra điều kiện ổn định của thân khi chịu tác dung của áp suất ngoài. (63).

(26) - Ñieàu kieän 1: 1. 5 - Ñieàu kieän 2:. √. 2 .(S −C a) Dt. l' E ≥ 0 .3 . . Dt σc. √[. Dt l' ≤ Dt 2 .(S −C a). √. 2 .(S −C a) Dt. (64). (5.16-[6]). (65). (5.19-[6]). (66). 3. ]. - Điều kiện 3: áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị: 2 D S−C S − Ca [ Pn ]=0 . 649 . E . l 't . D a Dt t. (. (5.15-[6]). )√. Kiểm tra điều kiện ổn định của thân khi chịu tác dung của lực nén chiều trục:  Xác định lực nén chiều trục: 2 D t +2 S ¿ ¿ ([6]) (67) π¿ Pct =¿ D  kc : phuï thuoäc vaøo  25,250 2( S − Ca ) σ  K c =875 . c . k c (5.34-[6]) (68) Et Với kc tra bảng T140 -[6] Pct  Kiểm tra độ ổn định của thân: S −C a ≥ (5.32-[6]) (69) t πK c E  Kiểm tra điều kiện ổn định của thân khi chịu tác dung đồng thời của lực nén chiều trục và áp suất ngoài: Bỏ qua ứng suất uốn  Xác định ứng suất nén chiều trục : Pct σn= (T149-[6]) (70) π (D t +S )(S − C a)  Xác định ứng suất nén chiều trục cho phép : S −C a [σ n ]=K c Et (5.40-[6]) (71) Dt  kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng đồng thời: σ n Pn + ≤ 1 hoặc >1 tuy nhiên không quá 5%. (5.45-[6]) (72) [ σ n ] [ Pn ] Nếu các điều kiện trên không thoả thì ta tăng bề dày lên rồi kiểm tra lại. . √.

(27) Baûng 2.6 : Keát quaû tính beàn cho thaân thieát bò Đại lượng. Kyù hieäu. Ñôn vò. P. 105N/m2. Vaâït lieäu Áp suất tính toán Nhiệt độ tính toán Heä soá hieäu chænh Ứng suất cho phép tieâu chuaån Ứng suất cho phép. C. 0. η. Buồng đốt Noài 1 Noài 2 CT3 CT3 2.943 1.42 trong trong 162.9 129.1 0.95 0.95. Buoàng boác Noài 1 Noài 3 X18H-10T X18H-10T 0.461 0.21 trong ngoài 130.24 60.3 0.95 0.95. *. 106N/m2. 132. 135. 139. 143.5. . 106N/m2. 125.4. 128.25. 132.05. 136.32. Heä soá beàn moái haøn. ϕh. 0.95. 0.95. 0.95. 0.95. 0.95. Modul đàn hồi. Et. 106N/cm2. 20.5. 20.5. 20.5. 20.5. Hệ số an toàn theo giới hạn chảy Giới hạn chảy của vaät lieäu Heä soá boå sung do aên mòn hoá học Heä soá boå sung do aên moøn cô hoïc Đường kính trong cuûa thieát bò Chieàu cao thieát bò Beà daøy toái thieåu Bề dày thực Aùp suất tính toán cho pheùp [P]>Ptt Luïc neùn chieàu truïc Kieåm tra ñieàu kieän (69) Ứng suất nén chiều truïc Ứng suất nén chiều truïc cho pheùp Kieåm tra ñieàu kieän. nc. 1.65. c. 106N/m2. Ca. mm. 236.78 1. 1. 1. Ghi chuù. T26-[6] Hình1-1, 1-2-[6] (54) Baûng 1.7-[6] Baûng 2.12-[6] Baûng 1.6-[6] (61). 1 T28-[6]. Cb. mm. 0. 0. 0. 0. Dt. mm. 600. 600. 1400. 1400. l S’ S. mm mm mm. 5 0.74 4. 5 0.123 4. 2 0.15 8. 2 8.73 8. [Pn]. 105N/m2. 11.85. 15.58. 16.02. 3.09. đạt. đạt. đạt. đạt 277953 0.1425. Pct Kc. N. Baûng 2.4 (55),(63) Choïn (59),(66) (67) (68). Đạt n. 106N/m2. 7.0. (70. n]. 106N/m2. 187.8. (71). Đạt. (72).

(28) Chọn thân phụ cùng bề dày với thân buồng đốt và ta cũng có kết quả đúng đối với bề dày đã tính. 2.3.3. Tính bền nắp và đáy thiết bị 2.3.3.1. Nắp và đáy elip Chọn nắp elip và vật liệu là thép không rỉ X18H10T sử dụng cho buồng đốt và nắp buồng bốc, có bọc cách nhiệt, chọn đáy nắp tiêu chuẩn, loại có gờ. Nguyên tắc chung: Lấy chiều dày đã có sẵn của thân rồi tính bền theo điều kiện của nắp elip. 2.3.3.1.1. Nắp (đáy) làm việc áp suất trong  Thoâng soá laøm vieäc: Xét theo môi trường đang làm việc của nắp và thiết bị sử dụng nắp  Tính beàn : Choïn Snaêp = Sthaân vaø ht vaø hg ( T382-[5]) Kieåm tra ñieàu kieän: Tương tài thân chịu áp suất ngoài với Dt thay bằng Rt  Dt2 4.ht Với Rt = ht D Đối với nắp elip tiêu chuẩn thì t = 0,25 => Rt = Dt 2.3.3.1.2. Nắp (đáy) làm việc áp suất ngoài  Thoâng soá laøm vieäc Xét theo môi trường đang làm việc của nắp và thiết bị sử dụng nắp  Tính beàn : Choïn Snaêp = Sthaân vaø ht vaø hg ( T382-[5]) Kiểm tra điều kiện ổn định của nắp theo công thức  Rt 0. 15 . E So saùnh : vaø (x=0.7 theoT167-[6]) x . σc SN R t 0 . 15 E t <  Neáu: (73) S xσ tc =>Kiểm tra áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị: 2 t S −C a [ P ] =0 . 09 E KR t. (. ). (6.6-[6]). Rt 0,15.E t < S x.sct.  Neáu: =>Kiểm tra áp suất tính toán cho phép bên trong thiết bị: 2 . [ σ n ] ( S N −C a ) [ P ]= (N/mm2) β . Rt Trong đó: Et ( S − Ca )+5 x . σ c . Rt β=  Et (S − Ca )− 6 .7 x . σ c . Rt (1 − x ). (74). (75) (6.7-[6]). (76). (77).

(29) [ σ n ]=K c . Et .. S −C a Dt. (N/mm2). (5.40-[6]). (78). 2.3.3.2. Đáy nón - Để đảm bảo tháo liệu tốt ta chọn đáy nón và vật liệu làm đáy là thép không rỉ X18H10T và chọn góc ở đỉnh  = 300C , loại đáy có gờ. 2.3.3.2.1 Nắp (đáy) làm việc áp suất trong  Thoâng soá laøm vieäc: Xét theo môi trường đang làm việc của nắp và thiết bị sử dụng nắp  Tính beàn: Choïn Sñ = Sboác  Kieåm tra: S ' 0 . 25 ≤ Ñieàu kieän1: (6.22-[6]) (79) Dt cos α 4 [σ ]ϕ (S − C a) [ p]= Ñieàu kieän2: (6.23-[6]) (80) Dt y 2. cos α . [σ ]ϕ( S − Ca ) [ p]= Hoặc (6.24-[6]) (81) D+2 cos α (S −C a) Chọn giá trị bé để so sánh với p. 2.3.3.2.2. Nắp (đáy) làm việc áp suất ngoài  Thoâng soá laøm vieäc: Xét theo môi trường đang làm việc của nắp và thiết bị sử dụng nắp  Tính beàn: Choïn Sñ = Sboác  Kieåm tra: Lực nén đáy P theo công thức: π P= D2n . pn (N) (6.26-[6]) (82) 4 Lực nén chiều trục: P = .Kc.Et.(S- Ca)2.cos2 (6.27-[6]) (83) D Trong đó: Kc phụ thuộc vào 2( S − C )  25,250 a σc K c =875 . . k c => (kc tra baûng/140 [6]) Et Aùp suất ngoài cho phép: 2 S −C a D ' S −C a (5.19-[6]) [ Pn ]=0 . 649 . E . l ' . ' D' D. (. (84) với l’: chiều cao phần đáy nón 0 . 9 D t +0 .1 Dt 1 D' = vaø cos α p P + n ≤1 Ñieàu kieän oån ñònh: [ P ] [ pn ]. )√. (tra baûng/394 [5]) (6-28-[6]). (85). (6.30-[6]). (86).

(30) Bảng 2.7: Kết quả tính bền nắp và đáy thiết bị Đáy , nắp elip Đại lượng Vaâït lieäu Áp suất tính toán Nhiệt độ tính toán Ứng suất cho phép tiêu chuaån Giới hạn chảy của vật lieäu Modul đàn hồi Hệ số an toàn theo giới haïn chaûy Heä soá boå sung do aên mòn hoá học Heä soá boå sung do aên moøn cô hoïc Đường kính trong Chiều cao gờ Chieàu cao phaàn elip Bề dày thực. Kyù hieäu. Ñôn vò. Buồng đốt. Buoàng boác. P. 10 N/m 0 C. 2. CT3 1.756 80.3. X18H10T 1.756 80.3. *. 106N/m2. 143.5. 143.5. Hình 1-1,1-2[6]. c. 106N/m2. 236.775. 236.775. (61). Et. 106N/cm2. 20.5. 20.5. Baûng 2.12-[6]. 1.65. 1.65. Baûng 1.6-[6]. 1. 1. 5. nc Ca. mm. T28-[6] Cb. mm. 0. 0. Dt. mm. 600. 1400. hg ht. mm mm. 25 150. 40 350. S. mm. 4. 10. 0.099 2.68. 0.077 2.18. (77) (78). Kc  Ứng suất nén chiều trục cho pheùp Aùp suất tính toán cho pheùp [P]>Ptt Đại lượng Vaâït lieäu Áp suất tính toán Nhiệt độ tính toán Ứng suất cho phép tiêu chuaån. Ghi chuù. n]. 106N/m2. 102.553. 102.553. [Pn]. 105N/m2. 3.83. 6.05. đạt Đáy , nắp elip. đạt. Kyù hieäu. Buoàng boác. Ñôn vò. P. 10 N/m 0 C. *. 106N/m2. 5. 2. Baûng 2.4 Baûng XIII.10[5] Choïn theo thaân. (76). Ghi chuù. X18H10T 1.756 80.3 143.5. Hình 1-1,1-2[6].

(31) Giới hạn chảy của vật lieäu Modul đàn hồi Hệ số an toàn theo giới haïn chaûy Heä soá boå sung do aên mòn hoá học Heä soá boå sung do aên moøn cô hoïc Đường kính trong đáy lớn Đường kính trong đáy beù Chiều cao gờ Chieàu cao phaàn elip Bề dày thực. Đường kính tính toán Lực nén đáy Lực nén chiều trục Aùp suất tính toán cho pheùp [P]>Ptt Ñieàu kieän 86. c. 106N/m2. 236.775. (61). Et. 106N/cm2. 20.5. Baûng 2.12-[6]. 1.65. Baûng 1.6-[6] T28-[6]. nc Ca. mm. 1. Cb. mm. 0. Dt. mm. 1400. Dt1. mm. 50.4. hg ht. mm mm. 50 1269. S. mm. 10. Kc D’ P [P]. mm 105N 105N. [Pn]. 105N/m2. 0.081 1460.7 2.7 31.67 6.05. Baûng 2.4 Baûng XIII.22[5] Choïn theo thaân (84) (82) (83) ((84). đạt đạt. Kết luận :Trong tính toán trên đã bỏ qua những bước tính toán và chọn bề dày thực sự do tiêu chí chọn các thiết bị giống nhau để tiện việc thiết kế, giảm chi phí gia công, dễ thay thế khi caàn..

(32) 2.4. BÍCH - ĐỆM- BULÔNG 2.4.1. Bích Chọn bích liền kiểu 1, chịu được áp suất tối đa 0.6 N/mm 2 và vật liệu làm bích là thép không gỉ X18H10T, tra kích thước bích và số bulong từ bảng XIII.27-[5]. Baûng 2.8: Keát quaû choïn vaø kieàm tra beàn bích, bulong Đại lượng. Kí hieäu. Ñôn vò. Giaù trò Buoàng boác Buồng đốt. Bích vaø bulong Theùp X18H10T mm 600 1400. Vaät lieäu Đường kính trong. Dt. Đường kính ngoài. Dn. m. 740. 1540. Db. mm. 690. 1490. H D Z. mm m Caùi. 20 M20 20 Đệm. Đường kính đường troøn qua taâm bulong Chieàu daøy Đường kính chân ren Soá bulong Vaät lieäu Chieàu daøy Đường kính trong Đường kính ngoài. mm mm mm. 2 630 650. Tra baûng XIII.27[4]. 30 20 40 Paronit. Dt Dn. Ghi chuù. 2 1430 1454. Baûng 7-1-[6] choïn Baûng XIII.31-[4].

(33) 2.4.2. Væ oáng vaø ñóa phaân phoái. Vỉ ống ở thiết bị, hai vỉ ống phải cố định: bề dày của vỉ ống phải đảm bảo giữ chặt ống sau khi nong , giữ nguyên hình dạng của vỉ ống sau khi khoan, khi nong và sau khi nong, bền duới tác dụng của các loại ứng suất chống được ăn mòn. dn - Beà daøy toái thieåu cuûa væ/ ñóa phaân phoái: h ' = +5 (8.23-[6])(87) 8 p σu= ≤ [ σu] d n h' - Ứng suất uốn : (88) 3 . 6(1 −0 . 7 )( ) l l Baûng 2.9: Baûng tính væ oáng vaø ñóa phaân phoái Đại lượng Vaät lieäu Đường kính ngoài cuûa oáng Bước ống Khoảng cách l Beà daøy toái thieåu Bề dày thực Aùp suất tính toán lớn nhất Ứùng suất uốn Ứng suất uốn cho pheùp Kieåm tra ñieàu kieän. Giaù trò Væ oáng Ñóa phaân phoái Theùp X18H10T. Kí hieäu. Ñôn vò. Dn. mm. 38. 28. t l Sm S. mm mm mm mm. 57 49.36 9.75 15. 57 49.36 8.5 10. P. 105N/m2. 1.756. 1.756. σu [ σu ]. 105N/m2. 0.96. 1.97. 106N/m2. 139. 139. Đạt. Đạt. Ghi chuù Xét với bề dày maøng laø 3mm Baûng 8.1-[6]. Aùp suất lớn nhất noài 2.

(34) Chöông 3. THIEÁT BÒ PHUÏ 3.1. THIEÁT BÒ GIA NHIEÄT 3.1.1. Mục đích : đun nóng dung dịch nước sơ ri từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ sôi đầu, tác nhân gia nhiệt là hơi đốt lấy từ lò hơi với áp suất tuyệt đối là 4 at. 3.1.2. Tính toán Ký hiệu đại lượng Kyù hieäu Ñôn vò YÙù nghóa G kg/h Lưu lượng I kJkg Entanpi R kJ/kg Ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hoà 0 T C Nhiệt độ C kJ/kg.độ Nhiệt dung riêng của dung dịch đường “h” Kí hiệu ứng với dòng hơi đốt “i” Kí hiệu ứng với dung dịch đường “v” Kí hiệu ứng với dòng vào thiết bị “r” Kí hiệu ứng với dòng ra khoỉ thiết bị “ng” Kí hiệu ứng với dòng nước ngưng Thoâng soá caùc doøng: Dung dịch mía đường nồng độ: x= 0.1 nhiệt độ đầu: tlv=60 0C nhiệt độ cuối: tlr=110.2060C Hơi đốt aùp suaát: Ph=4 at độ ẩm: 5% Nước ngưng ở trạng thái lỏng sôi. Công thức tính : tương tự thiết bị cô đặc ở buồng đốt ngoài tuy nhiên có khác ở chỗ là gia nhiệt để tăng nhiệt độ dung dịch. vGl i lv +Ghv i hv =Gl i l +Gng i ng+Q tt Cân bằng năng lượng: (89) Ghv r hv (1− ϕ)=Gl (i lv −i lv )+Qtt  (90) Qtt =0. 05 Ghv r hv (1− ϕ) giaû thieát (91) 0 . 9G hv r hv =Gl (i lr −i lv )  (92) Gl (i lr − i lv ) Ghv = Lưu lượng hơi đốt cần thiết: (93) 0 .9 r hv Baûng3.1 : Keát quaû caân baèng vaät chaát thieát bò gia nhieät.

(35) Đại lượng. Kí hieäu. Suất lượng Nồng độ Nhiệt độ dòng vào Nhieät dung rieâng doøng vaøo Entanpi doøng vaøo Nhiệt độ dòng ra Nhieät dung rieâng doøng ra Entanpi doøng ra. G1 x tlv clv ilv tlr clr ilr. Aùp suaát Nhệt độ Aån nhieät ngöng tuï Suất lượng. Ph th rhv Ghv. Ñôn vò Dung dòch kg/h C J/kg.độ kJ/kg 0 C J/kg.độ kJ/kg Hơi đốt at 0 C kJ/kg kg/h 0. Giaù trò. Ghi chuù. 3000 0.1 60 3771 266.26 110.21 3771 415.6. (10) (15). 4 142.9 2141 294.8. (10) (15) Baûng 2.1. (93).

(36) 3.2. THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ BAROMET 3.2.1.Tính toán Ký hiệu các đại lượng Kyù hieäu. Ñôn vò. YÙ nghóa. G I T C V P Ph. kg/h kJ/kg 0 C kJ/kg.độ m/s N/m2 N/m2. Lưu lượng Entanpi Nhiệt độ Nhieät dung rieâng Vaän toác löu chaát Aùp suaát chung cuûa thieát bò ngöng tuï Aùp suất riêng phâøn của nước trong hỗn hợp Kí hiệu ứng với dòng hơi thứ Kí hiệu ứng với dòng nước làm nguội Kí hiệu ứng với dòng vào thiết bị Kí hiệu ứng với dòng ra khỏi thiết bị Kí hiệu ứng với dòng khi không ngưng Dtm. “h” “l” “v” “r” “kk” b hg z de fe ftb t P Htb Hb dt λ δ ξ. -. đường kính trong thiết bị mm mm caùi mm m2 m2 mm mm m m. Chieàu roäng taám ngaên Chiều cao gờtấm ngăn Soá taám ngaên Đường kính lỗ Toång dieän tích loã treân ngaên Dieän tích tieát dieän ngang thieát bò Bước lỗ MưÙc độ đun nóng Chieàu cao thieát bò Chieàu cao oáng baromet Đường kính ống baromet Heä soá ma saùt Chieàu daøy taám ngaên Hệ số trở Lực cục bộ. Cân bằng vật chất và năng lượng: Dùng thiết bị ngưng tụ trực tiếp khô để ngưng tụ lượng hơi thứ từ buồng đốt 2. Aùp dụng những công thức và lý luận lấy từ T84-88/[] Lượng không khí không ngưng cần hút ra khỏi thiết bị: Gkk=0.000025W2 +0.000025Gn +0.01W2 (VI.47-[5])(94) Theå tích khí khoâng ngöng:.

(37) 288 .Gkk (273+t kk) P− Ph Nhiệt độ khí không ngưng: tkk= tlr + 4 + 0.1(tlr –tlv) Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ W (i − c t ) Glv = 2 hv l lr c l (t lr − t lv ) Suất lượng nước ra khỏi thiết bị: Glr=Glv+W2-Gkk Bảng 3.2 : Kết quả cân bằng vật chất và năng lượng thiết bị ngưng tụ Vkk =. Đại lượng. Kí hieäu Ñôn vò Thoâng soá hôi vaøo W2 kg/s 0 thv C 4 Phv 10 .N/m2 ihv kJ/kg Nước làm nguội 0 tlv C 0 tlr C Glv kg/s cl kJ/kg.độ Ph 104.N/m2. Suất lượng Nhiệt độ Aùp suaát Entanpi Nhiệt độ đầu Nhiệt độ cuối Suất lượng Nhieät dung rieâng Aùp suaát rieâng phaàn hôi nước. Khí khoâng ngöng Gkk 10-3.kg/s Vkk m3/s 0 tkk C Dòng nước ra Glr kg/s 0 tlr C. Suất lượng Theå tích Nhiệt độ Suất lượng Nhiệt độ. 3.2.2.Kích thước thiết bị: Tính theo các công thức và lý luận có trong T84-85/[5] Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ: W2 Dt = 1.383 ρh v h Choïn vh= 35 m/s Kích thước tấm ngăn: Chieàu roäng taám ngaên:. √. (VI.49-[5])(95) (VI.50-[5])(96) (VI.51-[5])(97) (98). Giaù trò. Ghi chuù. 0.31 59.7 1.962 2607. Theo baûng 2.1. 30 50 9.67 4.18 0.6. Choïn Choïn (97) Baûng 56-[3]. 3.35 0.022 36. (94) (95) (96). 9.98 50. (98). Baûng 56-[3]. (VI.52-[5]). (99).

(38) Dt + 50 (VI.53-[5]) (100) 2 Chieàu daøy taám ngaên: =4mm Chiều cao gờ tấm ngăn: hg=40mm Đường kính lỗ trên tấm ngăn: de=2mm Tổng diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị: G f e = lv (VI.54-[5]) (101) ρ lv v l choïn vl=0.62m/s f e 12 ¿ Bước lỗ : f tb (VI.55-[5]) (102) t=0 . 866. d ¿ πD 2 Trong đó: (103) f tb = t 4 Chieàu cao thieát bò: t lr − t lv Mức độ đun nóng: P= (VI.56-[5]) (104) t w −t lv H tb =n . htb +( 0. 8 ÷ 1. 6) Chieàu cao thieát bò: (III.38-[1]) (105) Kích thước ống baromet: Đường kính trong của ống: 0 . 004 G lv dt = (VI.57-[5]) (106) πv lr với vlr=0.5 m/s Chieàu cao oáng baromet: H=h1+h2+0.5 (VI.58-[5]) (107) Trong đó: Chiều cao cột nước trong cân bằng hiệu số giữa áp suất khí quyển và áp suất ngưng b tuï: h1= 10 .33 (VI.59-[])(108) 760 Chiều cao cột nước để khắc phục trở lực khi nước chảy trong ống: v 2lr H (1+ λ + ∑ ξ) H2= (VI.60-[5]) (109) 2g dt Heä soá  phuï thuoäc chuaån soá Re v lr . d t . ρ lr Re = (110) μ lr 64 λ= => Chaûy taàng: (1.75-[10]) (111) Re b=. √. => Chaûy roái trong oáng nhaùm: 1 Δ 6 . 81 =−2 lg + 3. 7 d t Re √λ. [. Baûng 3.3: Thoâng soá thieát bò ngöng tuï. (. 0. 9. ). ]. (1.76g-[10]). (112).

(39) Đại lượng Suất lượng Khối lượng riêng Vaän toác Sáuất lượng Khối lượng riêng Vaän toác Suất lượng Nhiệt độ Vaän toác Độ nhớt tuyệt đối Khối lượng riêng Độ chân không của thiết bị. Kí hieäu. Ñôn vò Hôi vaøo W3 kg/s h kg/m3 vh m/s Nứơc làm nguôïi Glv kg/s lv kg/m3 vl m/s Dòng nước ra Glr kg/s 0 tlr C vlr m/s lr 10-3Pas lr kg/m3 b mmHg. Giaù trò. Ghi chuù. 0.31 0.134 35. Choïn theo T85-[4]. 9.67 996 0.62. Tra baûng 39-[2] Choïn theo T85-[4]. 6.63 50 0.5 0.556 988 608. Choïn theo T85-[4] Tra baûng 39-[2].

(40) Baûng 3.4: Keát quûa tính thieát bò ngöng tuï Đại lượng Đường kính trong thiết bị ( tính) Đường kính trong thiết bị (thực) Chieàu roäng Chieàu daøy Chiều cao gờ Đường kính lỗ Mức độ đun nóng Soá ngaên Toång dieän tích loã Dieän tích tieát dieän thieát bò Bước lỗ Khoảng cách giữa các ngăn Chieàu cao thieát bò ngöng tuï Đường kính Chuaån soá Re Hệ số trở lực khi vào ống Hệ số trở lực khi ra khỏi ống Hệ số trở lực masát Chiều cao cột nước Chiều cao khắc phục trở lực Chieàu cao oáng baromet. Kyù hieäu Ñôn vò Dt mm Dt mm Taám ngaên b mm δ mm hg mm de mm P Z caùi fe m2 ftb m2 t mm h mm Htb mm OÁng baromet dt mm Re ξ1 ξ2 λ h1 m h2 m Hb m. Giaù trò 364 500. Ghi chuù (99) Choïn. 300 4 40 2 0.673 8 0.016 0.198 0.495 400 4000. Choïn Choïn Choïn (104) Baûng VI.7-[5] (101) (103) Choïn Baûng VI.17-[5] (105). 160 142158 0.5 1 0.03 8.3 0.054 8.854. (106) (110) Choïn (112) (108) (109) (107).

(41) 3.3. BÔM. Ký hiệu các đại lượng Kyù hieäu G Q N H P1, p2 ρ η. Ñôn vò kg/s m3/s KW m kg/m3. YÙ nghóa Lưu lượng Naêng suaát bôm Coâng suaát bôm Coät aùp bôm Aùp suất ở đầu hút và đầu nay của bơm. Khối lượng riêng của dòng lưu chất Hieäu suaát bôm. 3.3.1.Bôm chaát loûng. Được tính theo tài liệu [7], T112-113 QH ρg N= Coâng suaát bôm: (113) 1000 η G Lưu lượng của bơm: Q= ρ (114) Coät aùp bôm: H = H1 + H2 + H3 + H4 + H5 (115) Cột áp để khác phục chiều cao nâng hình học: H1 = z2-z1 (116) Cột áp để khắc phục chênh lệch áp suất ở hai đầu ống hút và đẩy: p2 − p1 H2= (117) ρg Cột áp để khắc phục trở lực trên đường ống: l λ +∑ ξ d H3+H4 ) (upload.123doc.net) v2 ¿ ¿ 2g 4Q 4G = Với : v= (119) 2 2 πd ρπ d ρ vd Re = (120) μ Đối với trường hợp chảy rối trong ống nhám ( CT1.76 –[10]) ¿ 1 Δ 6. 81 0. 9 =−2 lg ( + ) (121) 3 .7 d t Re √λ ¿ Cột áp để khắc phục động năng giữa ống hút và ống đẩy: Coi đường kính giữa ống hút và ống đẩy là như nhau => v1= v2 => H5 = 0. ( ).

(42) Vaäy coät aùp bôm laø:. H=. ξ l λ +∑ ¿ d p2 − p1 v2 +( z 2 − z 1)+ ¿ ρg g. (122).

(43) Baûng 3.5 :Keát quûa tính bôm. Đại lượng Đường kính ống Chieàu daøi oáng Suất lượng Độ nhớt Khối lượng riêng Vaän toác dung dòch Chieàu cao hình hoïc Aùp suaát. Noài I. Noài II. 0.025 15 0.833 0.221 1040.1. 0.025 15 0.48 0.291 1069.6. 0.025 15 0.185 0.61 1205.6. Bôm nước laøm nguoäi 0.15 15 9.67 0.8007 995.7. m/s. 1.63. 0.91. 0.31. 0.55. (104). H0. m. 10. 10. 10. 14. Choïn. P1 P2. 105N/m 105N/m. 1 1.442. 1.442 0.21. 0.21 0.981. 1 0.2. 0.5 1 0.97 2. 0.5 1 1.11 2. 0.5 1 0.98 2. 0.5 1 0.39 1.1. 9.44. 9.72. 9.46. 5.58. 191.78 0.05. 8.361 0.054. 25.317 0.052. 102.59 0.03. Kyù hieäu. Ñôn vò. Bôm nhaäp lieäu. dt L G μ ρ. m m kg/s 10-3 Pas kg/m3. V. Trở lực cục bộ Cửa vào Cửa ra Van thaúng (2 caùi) Co 90 0 (3 caùi). Bôm thaùo lieäu. Tổng trở lực. . Chuaån soá Re Heä soá masaùt. Re λ. 10. Độ nhám. Δ. mm. 0.5. 0.5. 0.5. 0.5. Coät aùp bôm Hieäu suaát Coâng suaât bôm. H η N. mH2O. 25.08 0.75 0.27. 2.36 0.75 0.015. 16.91 0.75 0.061. 6.074 0.75 0.77. 3.3.2.Bôm chaân khoâng. 3. kW. Coâng suaát bôm chaân khoâng: V kk ΔP 0 . 022(1 −0 . 2). 9 ,81 . 104 N= = =2 .3 kW 1000 η 1000. 0 . 75. Ghi chuù Choïn Choïn. Baûng 13-[3]. (106) Baûng 12-[3] (102) (100).

(44) 3.4. TAI TREO. Choïn vaät lieäu laøm tai treo laø theùp CT3. Tai treo được hàn vào thiết bị, chọn số gân là 2. Chọn thiết bị có khối lượng lớn nhất để tính toán tai treo, do đó ta chọn nồi cô đặc 1 và keát quaû seõ thoáng nhaát cho caû hai noài. Taûi troïng taùc duïng leân 1 tai treo: Choïn soá tai treo laø 4.. G . 9 .81 4 Bảng 3.6 :Khối lượng thiết bị chính và tính tai treo -. Taûi troïng taùc duïng leân 1 tai treo: Q =. Boä phaän. Thaân Thaân phuï Nắp và đáy Bích Væ oáng Ñóa phaân phoái Oáng truyeàn nhieät Khối lượng dung dịch (kg) Khối lượng vật liệu (kg) Thaân Đáy Naép Bích Khối lượng dung dịch (kg) Khối lượng vật liệu (kg) Đại lượng Tổng khối lượng Soá tai treo Taûi troïng (N) Taûi troïng choïn (N). Theå tích Vaät lieäu roãng m3 Buồng đốt CT3 1.43 X18H10T 0.17 X18H10T 35.2*10-3 X18H10T X18H10T X18H10T X18H10T. Buoàng boác X18H10T 3.08 X18H10T 0.823 X18H10T 0.421 X18H10T. Theå tích vaät lieäu m3. Khoái lượng (kg). 0.038 4.56*10-3. 298.3 36.2 14.14 23.78 25.38 19.43 8.96 1689.2 1122.16. 1 1 2 6 2 1 61. 705.6 286.84 184.83 158.57 5213.01 1504.9. 1 1 1 2. 0.003 0.0032 2.45*10-3 4.54*10-3. 0.089. 0.02. Buồng đốt 2811.36 4 6894.86 10000 Choïn theo baûng XIII.36-[5]. Số lượng (caùi). Buoàng boác 6717.91 4 16475.7 25000.

(45) 3.5. LỚP CÁCH NHIỆT. Bề dày lớp cách nhiệt (theo T92-[5]) λc α n (t t 2 − t kk )= (t ti −t t 2 ) δc Với α n : Hệ số cấp nhiệt từ mặt ngoài của lớp cách nhiệt đến không khí α n =9.3+0.058t2 (W/m2.độ) tt2: nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt về phía không khí khoảng 40-50 0C, chọn 450C tt1: nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị. Vì trở lực tường thiết bị thường rất nhỏ so với trở lực nhiệt của lớp cách nhiệt nên coi t t1 = tD tkk: nhiệt độ không khí chọn 300C Chọn lớp cách nhiệt là bông thuỷ tinh có hệ số cấp nhiệt 0.0372W/m 2.độ Kyù hieäu. Ñôn vò. tt2 αn. C W/m2.độ 0 C 0 C W/m2.độ m. tt1 tkk λc δc. 0. => Thoáng nhaát cho hai noài ta choïn nhö sau: Buồng đốt : δ c =200mm Buoàng boác : δ c =150mm. Giaù trò Buồng đốt Buoàng boác 45 11.92 142.9 110.28 30 0.0372 0.02 0.014.

(46) CHÖÔNG 4. Tính giaù thaønh thieát bò Baûng4.1: Baûng tính kinh teá thieát bò chính(xeùt cho 2 noài). Boä phaän. Vaät lieäu. Buồng đốt Thaân chính CT3 Thaân phuï X18H10T Nắp và đáy X18H10T Bích X18H10T Væ oáng X18H10T Ñóa phaân X18H10T phoái OÁng truyeàn X18H10T nhieät Buoàng boác Thaân X18H10T Đáy X18H10T Naép X18H10T Bích X18H10T Toång giaù thaønh vaät tö Giaù gia coâng Toång. Ñôn vò tính. Ñôn giaù (đồng). Khoái lượng. Soá lượng. Thaønh tieàn (triệu đồng ). kg kg kg kg kg kg. 10000 50000 50000 50000 50000 50000. 298.3 36.15 14.14 23.78 25.38 19.43. 2 2 4 6 4 2. 5.966 3.615 2.828 7.134 5.076 1.943. kg. 50000. 8.96. 122. 54.656. kg kg kg kg. 50000 50000 50000 50000. 705.6 286.84 184.83 158.57. 2 2 2 4. 70.56 28.684 18.483 31.714 230.659 230.689 461.318.

(47) TOÅNG KEÁT. Thoâng soá coâng ngheä HEÄ THOÁNG COÂ ÑAËC Đại lượng Suất lượng Nhiệt độ sôi Nồng độ Suất lượng Nhiệt độ sôi Nồng độ. Kyù hieäu Gñ tñ xñ Gc tc xc. Suất lượng Aùp suaát Nhiệt độ. W PW tW. Suất lượng Aùp suaát Nhiệt độ. D PD tD. Suất lượng Nhiệt độ. D tD. Ñôn vò Dung dòch vaøo kg/h 0 C Dung dòch ra kg/h 0 C Hơi thứ kg/h at 0 C Hơi đốt kg/h at 0 C Nước ngưng Kg/h 0 C. Giaù trò Noài I. Noài II. 3000 110.206 0.1. 1777.78 61 0.169. 1777.78 110.28 0.169. 666.67 61.6 0.45. 1222.22 1.47 110.1. 1111.11 0.21 60.7. 1473.2 4 142.9. 1222.22 1.42 109.1. 1473.2 142.9. 1222.22 109.1.

(48) THIEÁT BÒ PHUÏ Đại lượng. Ñôn vò. Suất lượng Nhiệt độ Nồng độ. kg/h 0 C. Suất lượng Nhiệt độ sôi Nồng độ. kg/h 0 C. Suất lượng Aùp suaát Nhiệt độ. kg/h at 0 C. Suất lượng Aùp suaát Nhiệt độ. kg/h at 0 C. Suất lượng Nhiệt độ. kg/h 0 C. Thieát bò gia nhieät Kyù hieäu Giaù trò Doøng loûng vaøo Glv 3000 tlv 60 xv 0.1 Doøng loûng ra Glr 3000 tlr 110.21 xr 0.1 Doøng hôi vaøo D 294.8 PD 4 tD 142.9 Doøng hôi ra. D tD. Nước ngưng 294.8 142.9. Thieát bò ngöng tuï Kyù hieäu Giaù trò Glv tlv. 34812 30. Glr tlr. 35928 50. W pW tW. 1111.11 0.2 59.7. Gkk tkk pkk. 12.06 36.

(49) KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH Đại lượng Vaät lieäu Chieàu cao Đường kính Beà daøy Aùp suaát laøm vieäc Plv Noài I Noài II Vaät lieäu Số lượng Đường kính Beà daøy Chieàu cao Chiều cao gờ. Kyù hieäu Thaân H Dt S. Ñôn vò. mm mm mm. 105N/m2 2.943 5 2 10 N/m 0.461 Đáy và nắp elip có gờ Z Dt S ht h. Caùi mm mm mm mm Đáy nón. Vaät lieäu Đường kính Beà daøy Chieàu cao Chiều cao gờ. Dt S hb h. mm mm mm mm OÁng truyeàn nhieät. Vaät lieäu Dieän tích BMTN Chieàu cao Đường kínhtrong Beà daøy Soá oáng Bước ống. F H dt S n t. mm mm mm mm Oáng mm Væ oáng. Vaät lieäu Số lượng Đường kính lỗ Beà daøy Vaät lieäu Beà daøy. Buồng đốt Buoàng boác chính phuï CT3 X18H10T 5000 600 2000 600 600 1200 4 4 10. z dt S. S. 2. Caùi mm mm Ñóa phaân phoái loûng mm. 1.67 1.756. X18H10T 2 600 4 150 25. 1.67 1.756 X18H10T 1 1200 10 300 40 X18H10T 1400 10 1269 50. X18H10T 29.25 5 34 2 61 47.5 X18H10T 2 38 15 X18H10T 10.

(50) Đường kính lỗ Đường kính ngoài oáng Beà daøy oáng Vaät lieäu Số lượng Taûi troïng Caáu taïo cuûa bích Vaät lieäu Đường kính bên trong thieát bò Đường kính bích Đường kính tâm buloâng Chieàu cao bích Đường kính bulông Soá buloâng Số bích ghép thânđáy-nắp. dt doâ. mm mm. 15 28. S. mm Tai treo. 2.5. z Q. Theùp CT3 4 104. Theùp CT3 4 2.5*104. caùi N Bich - Buloâng Bích lieàn khoâng coå Theùp X18H10T. Dt. mm. 600. 1400. D. mm. 740. 1540. Db. mm. 690. 1490. h db. mm mm caùi. 20 20 20. 30 20 40. bích. 6. 4. z. Đệm Vaät lieäu Đường kính trong Đường kính ngoài Chieàu daøy OÁng nhaäp lieäu OÁng thaoù lieäu Ống cấp hơi đốt Ống dẫn hơi thứ Ống dẫn nước ngöng. Paronit Dt Dn δ. mm 2 mm 630 mm 650 Đường kính các ống dẫn 50. 2 1430 1454. 50 Doáng. mm. 150 300 20.

(51) Tyû leä caùc chi tieát treân baûn veõ Kyù hieäu Thieát bò A-A B-B C-C Chi tieát I Chi tieát II Chi tieát III Chi tieát IV Chi tieát V Chi tieát VI Chi tieát VII Chi tieát VIII. Ghi chuù Noài coâ ñaëc Ñóa phaân phoái Thân buồng đốt Ống dẫn từ buồng đốt sang buoàng boác Bích, bulong và vỉ ống buồng đốt Cửa hơi đốt Tai treo Cửa tháo nước ngưng Bích vaø bulong buoàng boác Boá trí oáng taïo maøng treân ñóa Boá trí loã treân ñóa Boá trí oáng truyeàn nhieät. Tyû leä treân baûn veõ 1 : 15 1:5 1:5 1:5 1:2 1:4 1:4 1:2 1:2 1:2 1:2 1:2.

(52) TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1]. Phan Vaên Thôm “Sổ tay thiết kế hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng” Bộ GD và ĐT, Viên Đào Tạo Mở Rộng, 1992. [2]. Phaïm Vaên Boân (chuû bieân), Nguyeãn Ñình Thoï “Quá trình và thiết bị Công nghệ hoá học – Tập 5 –Quá trình và thiết bị truyền nhiệt ” ÑHBK Tp HCM. [3]. Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam “Quá trình và thiết bị Công nghệ hoá học – Tập 10 – Ví dụ và bài tập” ÑHBK TpHCM. [4]. Caùc taùc giaû. “ Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hoá chất – Tập 1” NXB KHKT. [5]. Caùc taùc giaû “Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hoá chất – Tập 2” NXB KHKT. [6]. Hoà Leâ Vieân “Thiết kế và tính toán các chi tiết thiết bị hóa chất” NXB KHKT. [7]. Trần Văn Dũng, Nguyễn Văn Lục, Hoàng Minh Nam, Vũ Bá Minh “Quá trình và thiết bị Công nghệ hoá học – Tập 1 – Quyển 2 – Phân riêng bằng khí động, lực ly tâm, bơm, quạt, máy nén, tính hệ thống đường ống” ÑHBK Tp HCM. [8]. Nguyeãn Ngoä “Kỹ thuật đường mía” [9]. Tiêu chuẩn ống cho nghành Hoá & Thực phẩm. [10]. Nguyeãn Vaên Luïa “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hoá học-Tập 1-Quyển 1-Khuấy-Lắng lọc” ÑHBK TpHCM. [11]. Phaïm Vaên Boân Giáo trình “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hoá học- Tập 11- Hướng dẫn đồ án môn học” ÑHBK Tp.HCM. [12]. Lê Phan Hoàng Chiêu, Trần Tấn Việt, “Tài liệu hướng dẫn đồ án- Biểu diễn thiết bị Tự động hoá trên sơ đồ công nghệ” ÑHBK TpHCM..

(53)

Do an co dac dung dich sori

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về