Cô đặc mía đường 2 nồi liên tục xuôi chiều

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN I. NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài ã Năng suất nhập liệu: 3500 Kg/h ã Nồng độ đầu: 8% khối lượng ã Nồng độ cuối: 25% khối lượng ã Aùp suất ngưng tụ: 0,3at ã Aùp suất hơi đốt: 3at II. LỰA CHỌN THIẾT BỊ: 1. Khái niệm: Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch 2 hay nhiều cấu tử . Tuỳ theo tính chất của cấu tử khó bay hơi hay dễ bay hơi ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay bằng phương pháp làm lạnh kết tinh. Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt. Trong phương pháp nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt (đun nóng), dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng của dung dịch (tức khi dung dịch sôi). Để cô đặc các dung dịch không chịu được nhiệt độ cao (như dung dịch đường) đòi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân bằng ở mặt thoáng thấp. 2. Sơ lược về nguyên liệu: Nguyên liệu cho công đoạn cô đặc là nước mía đã được làm sạch, loại bỏ các tạp chất, tẩy màu, tẩy mùi. Sau công đoạn làm sạch, nước mía có pH khoảng 6,5 – 6,8 . Thành phần chính của nước mía là đường saccharose một phần nhỏ là các đường đơn (glucose, fructose ) và một số các chất vô cơ, hữu cơ khác ( axit amin, HNO3, NH3, protein, .) Do có hàm lượng đường cao, nước mía là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển nên trong quy trình sản xuất đường, nước mía phải được chứa đựng, vận chuyển, xử lý trong các thiết bị kín, liên tục. Đường saccharose không bền nhiệt, ở nhiệt độ cao và pH axit, nó dễ bị biến đổi thành các đường đơn, các hợp chất có màu làm giảm hiệu suất thu hồi đường và giảm giá thành sản phẩm. Vì vậy trong quá trình sản xuất, người ta luôn tìm cách giảm nhiệt độ vẫn bảo và giảm thời gian dung dịch tiếp xúc với nhiệt độ cao. 3. Phân loại thiết bị cô đặc: Thiết bị cô đặc được chia làm 3 nhóm: - Nhóm 1: Dung dịch được đối lưu tự nhiên hay tuần hoàn tự nhiên. Thiết bị dạng này dùng để cô đặc các dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. - Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức hay tuần hoàn cưỡng bức. Thiết bị trong nhóm này được dùng cho các dung dịch khá sệt, độ nhớt cao, giảm đựơc sự bám cặn hay kết tinh từng phần trên bề mặt truyền nhiệt. - Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, màng có thể chảy ngược lên hay xuôi xuống. Thiết bị nhóm này chỉ cho phép dung dịch chảy thành màng qua bề mặt truyền nhiệt một lần tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất một số thành phần của dung dịch. Đối với mỗi nhóm thiết bị đều có thể thiết kế buồng đốt trong hay buồng đốt ngoài. Tuỳ theo điều kiện của dung dịch mà ta có thể sử dụng cô đặc ở điều kiện chân không, áp suất thường hay áp suất dư. 4. Lựa chọn thiết bị cô đặc: Theo tính chất của nguyên liệu, cũng như ưu nhược điểm của các dạng thiết bị nói trên ta chọn loại thiết bị ống dài, thẳng đứng, màng chảy xuôi xuống có buồng đốt ngoài, sử dụng hai nồi xuôi chiều liên tục. Ưu điểm của hệ thống: Dùng thiết bị cô đặc kiểu màng chất lỏng, dung dịch vào và ra khỏi dàn ống một lần, không có tuần hoàn trở lại, nên thời gian dung dịch tiếp xúc trực tiếp với bề mặt truyền nhiệt ngắn, thích hợp với sản phẩm dễ bị biến tính vì nhiệt độ. Dùng hệ thống 2 nồi xuôi chiều liên tục có thể sử dụng hợp lý lượng hơi bằng cách dùng hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt của nồi sau. Nhiệt độ của dung dịch và áp suất giảm dần từ nồi trước ra nối sau, do đó nhiệt độ của dung dịch ở nồi cuối cùng sẽ thấp. Sử dụng buồng đốt ngoài nhằm giảm bớt chiều cao thiết bị, tách bọt triệt để do buồng đốt cách xa không gian hơi. Nhược điểm: Hệ cô đặc 2 nồi xuôi chiều loại ống dài không có lợi khi phải cô đặc dung dịch có độ nhớt cao và nồng độ cuối lớn, vì dung dịch khi lấy ra ở nhiệt độ thấp có độ nhớt lớn nên khó lấy ra. Không thích hợp khi cô đặc dung dịch đến nồng độ cuối cao và dung dịch dễ kết tinh vì dung dịch sẽ dính trên đường ống gây tắc ống. Với ống quá dài nên việc vệ sinh ống khó khăn và ống chịu sự dãn nở vì nhiệt nhiều. III. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ: Thuyết minh quy trình công nghệ: ã Nguyên liệu đầu tiên là nước mía đã qua làm sạch có nồng độ 8% ở nhiệt độ 30oC được bơm từ bồn chứa vào thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3500kg/h để gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi l::49ỏ7::C. Thiết bị gia nhiệt là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm. Về mặt cấu tạo thiết bị có dạng thân hình trụ, đặt đứng, bên trong là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ, được bố trí theo đỉnh hình tam giác đều. Các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống và vỉ ống được hàn dính vào thân. Hơi nước bão hoà có áp suất 3 at đi bên ngoài ống (phía vỏ), dung dịch nước mía được bơm vào thiết bị và được cho đi bên trong cácông1. Hơi nước bão hoà sẽ ngưng tụ trên các bề mặt ngoài của ống và cấp nhiệt cho dung dịch nước mía nâng nhiệt độ của dung dịch lên đến nhiệt độ sôi. ã Dung dịch sau khi được gia nhiệt sẽ được chảy qua nồi 1 của thiết bị cô đặc. Về mặt cấu tạo thiết bị cô đặc có dạng thân hình trụ, đặt đứng, gồm 3 bộ phận chính: bộ phận nhận nhiệt (còn gọi là buồng đốt), không gian phân ly, bộ phận phân ly. -Buồng đốt: bộ phận nhận nhiệt là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ. Các ống được bố trí theo đỉnh hình tam giác đều, các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống. Trong đó hơi nước (còn gọi

doc49 trang | Chia sẻ: thanhnguyen | Ngày: 18/12/2012 | Lượt xem: 5353 | Lượt tải: 29download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Cô đặc mía đường 2 nồi liên tục xuôi chiều, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
MUÏC LUÏC Chöông 1: Toång quan 2 I. Nhieäm vuï ñoà aùn 2 II. Löïa choïn thieát bò 2 III. Quy trình coâng ngheä 3 Chöông 2: Thieát bò coâ ñaëc 7 I. Sô löôïc veà thieát bò coâ ñaëc 7 II. Caân baèng vaät chaát naêng löôïng 7 III. Kích thöôùc thieát bò 10 Chöông 3: Thieát bò phuï 29 I. Thieát bò ngöng tuï baromet 29 II. Thieát bò gia nhieät 34 III. Tính vaø choïn bôm 35 Chöông 4: Kieåm soaùt vaø ñieàu khieån quaù trình 41 Toång keát 45 Taøi lieäu tham khaûo 47 CHÖÔNG 1 TOÅNG QUAN NHIEÄM VUÏ ÑOÀ AÙN: Thieát keá heä thoáng coâ ñaëc dung dòch mía ñöôøng baèng heä hai noài xuoâi chieàu lieân tuïc, loaïi oáng daøi Naêng suaát nhaäp lieäu: 3500 Kg/h Noàng ñoä ñaàu: 8% khoái löôïng Noàng ñoä cuoái: 25% khoái löôïng Aùp suaát ngöng tuï: 0,3at Aùp suaát hôi ñoát: 3at LÖÏA CHOÏN THIEÁT BÒ: Khaùi nieäm: Coâ ñaëc laø phöông phaùp thöôøng ñöôïc duøng ñeå taêng noàng ñoä moät caáu töû naøo ñoù trong dung dòch 2 hay nhieàu caáu töû . Tuyø theo tính chaát cuûa caáu töû khoù bay hôi hay deã bay hôi ta coù theå taùch moät phaàn dung moâi (caáu töû deã bay hôi hôn) baèng phöông phaùp nhieät ñoä (ñun noùng) hay baèng phöông phaùp laøm laïnh keát tinh. Trong ñoà aùn naøy ta duøng phöông phaùp nhieät. Trong phöông phaùp nhieät, döôùi taùc duïng cuûa nhieät (ñun noùng), dung moâi chuyeån töø traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi khi aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù baèng aùp suaát beân ngoaøi taùc duïng leân maët thoaùng cuûa dung dòch (töùc khi dung dòch soâi). Ñeå coâ ñaëc caùc dung dòch khoâng chòu ñöôïc nhieät ñoä cao (nhö dung dòch ñöôøng) ñoøi hoûi phaûi coâ ñaëc ôû nhieät ñoä ñuû thaáp öùng vôùi aùp suaát caân baèng ôû maët thoaùng thaáp. Sô löôïc veà nguyeân lieäu: Nguyeân lieäu cho coâng ñoaïn coâ ñaëc laø nöôùc mía ñaõ ñöôïc laøm saïch, loaïi boû caùc taïp chaát, taåy maøu, taåy muøi. Sau coâng ñoaïn laøm saïch, nöôùc mía coù pH khoaûng 6,5 – 6,8 . Thaønh phaàn chính cuûa nöôùc mía laø ñöôøng saccharose moät phaàn nhoû laø caùc ñöôøng ñôn (glucose, fructose…) vaø moät soá caùc chaát voâ cô, höõu cô khaùc ( axit amin, HNO3, NH3, protein,...) Do coù haøm löôïng ñöôøng cao, nöôùc mía laø moâi tröôøng thuaän lôïi cho vi sinh vaät phaùt trieån neân trong quy trình saûn xuaát ñöôøng, nöôùc mía phaûi ñöôïc chöùa ñöïng, vaän chuyeån, xöû lyù trong caùc thieát bò kín, lieân tuïc. Ñöôøng saccharose khoâng beàn nhieät, ôû nhieät ñoä cao vaø pH axit, noù deã bò bieán ñoåi thaønh caùc ñöôøng ñôn, caùc hôïp chaát coù maøu laøm giaûm hieäu suaát thu hoài ñöôøng vaø giaûm giaù thaønh saûn phaåm. Vì vaäy trong quaù trình saûn xuaát, ngöôøi ta luoân tìm caùch giaûm nhieät ñoä vaãn baûo vaø giaûm thôøi gian dung dòch tieáp xuùc vôùi nhieät ñoä cao. Phaân loaïi thieát bò coâ ñaëc: Thieát bò coâ ñaëc ñöôïc chia laøm 3 nhoùm: Nhoùm 1: Dung dòch ñöôïc ñoái löu töï nhieân hay tuaàn hoaøn töï nhieân. Thieát bò daïng naøy duøng ñeå coâ ñaëc caùc dung dòch khaù loaõng, ñoä nhôùt thaáp, ñaûm baûo söï tuaàn hoaøn töï nhieân cuûa dung dòch deã daøng qua beà maët truyeàn nhieät. Nhoùm 2: dung dòch ñoái löu cöôõng böùc hay tuaàn hoaøn cöôõng böùc. Thieát bò trong nhoùm naøy ñöôïc duøng cho caùc dung dòch khaù seät, ñoä nhôùt cao, giaûm ñöïôc söï baùm caën hay keát tinh töøng phaàn treân beà maët truyeàn nhieät. Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng, maøng coù theå chaûy ngöôïc leân hay xuoâi xuoáng. Thieát bò nhoùm naøy chæ cho pheùp dung dòch chaûy thaønh maøng qua beà maët truyeàn nhieät moät laàn traùnh söï taùc duïng nhieät ñoä laâu laøm bieán chaát moät soá thaønh phaàn cuûa dung dòch. Ñoái vôùi moãi nhoùm thieát bò ñeàu coù theå thieát keá buoàng ñoát trong hay buoàng ñoát ngoaøi. Tuyø theo ñieàu kieän cuûa dung dòch maø ta coù theå söû duïng coâ ñaëc ôû ñieàu kieän chaân khoâng, aùp suaát thöôøng hay aùp suaát dö. Löïa choïn thieát bò coâ ñaëc: Theo tính chaát cuûa nguyeân lieäu, cuõng nhö öu nhöôïc ñieåm cuûa caùc daïng thieát bò noùi treân ta choïn loaïi thieát bò oáng daøi, thaúng ñöùng, maøng chaûy xuoâi xuoáng coù buoàng ñoát ngoaøi, söû duïng hai noài xuoâi chieàu lieân tuïc. Öu ñieåm cuûa heä thoáng: Duøng thieát bò coâ ñaëc kieåu maøng chaát loûng, dung dòch vaøo vaø ra khoûi daøn oáng moät laàn, khoâng coù tuaàn hoaøn trôû laïi, neân thôøi gian dung dòch tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi beà maët truyeàn nhieät ngaén, thích hôïp vôùi saûn phaåm deã bò bieán tính vì nhieät ñoä. Duøng heä thoáng 2 noài xuoâi chieàu lieân tuïc coù theå söû duïng hôïp lyù löôïng hôi baèng caùch duøng hôi thöù cuûa noài tröôùc laøm hôi ñoát cuûa noài sau. Nhieät ñoä cuûa dung dòch vaø aùp suaát giaûm daàn töø noài tröôùc ra noái sau, do ñoù nhieät ñoä cuûa dung dòch ôû noài cuoái cuøng seõ thaáp. Söû duïng buoàng ñoát ngoaøi nhaèm giaûm bôùt chieàu cao thieát bò, taùch boït trieät ñeå do buoàng ñoát caùch xa khoâng gian hôi. Nhöôïc ñieåm: Heä coâ ñaëc 2 noài xuoâi chieàu loaïi oáng daøi khoâng coù lôïi khi phaûi coâ ñaëc dung dòch coù ñoä nhôùt cao vaø noàng ñoä cuoái lôùn, vì dung dòch khi laáy ra ôû nhieät ñoä thaáp coù ñoä nhôùt lôùn neân khoù laáy ra. Khoâng thích hôïp khi coâ ñaëc dung dòch ñeán noàng ñoä cuoái cao vaø dung dòch deã keát tinh vì dung dòch seõ dính treân ñöôøng oáng gaây taéc oáng. Vôùi oáng quaù daøi neân vieäc veä sinh oáng khoù khaên vaø oáng chòu söï daõn nôû vì nhieät nhieàu. QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ: Thuyeát minh quy trình coâng ngheä: Nguyeân lieäu ñaàu tieân laø nöôùc mía ñaõ qua laøm saïch coù noàng ñoä 8% ôû nhieät ñoä 30oC ñöôïc bôm töø boàn chöùa vaøo thieát bò gia nhieät vôùi suaát löôïng 3500kg/h ñeå gia nhieät leân ñeán nhieät ñoä soâi laø103oC. Thieát bò gia nhieät laø thieát bò trao ñoåi nhieät daïng oáng chuøm. Veà maët caáu taïo thieát bò coù daïng thaân hình truï, ñaët ñöùng, beân trong laø daøn oáng goàm nhieàu oáng nhoû, ñöôïc boá trí theo ñænh hình tam giaùc ñeàu. Caùc ñaàu oáng ñöôïc giöõ chaët treân væ oáng vaø væ oáng ñöôïc haøn dính vaøo thaân. Hôi nöôùc baõo hoaø coù aùp suaát 3 at ñi beân ngoaøi oáng (phía voû), dung dòch nöôùc mía ñöôïc bôm vaøo thieát bò vaø ñöôïc cho ñi beân trong caùcoâng1. Hôi nöôùc baõo hoaø seõ ngöng tuï treân caùc beà maët ngoaøi cuûa oáng vaø caáp nhieät cho dung dòch nöôùc mía naâng nhieät ñoä cuûa dung dòch leân ñeán nhieät ñoä soâi. Dung dòch sau khi ñöôïc gia nhieät seõ ñöôïc chaûy qua noài 1 cuûa thieát bò coâ ñaëc. Veà maët caáu taïo thieát bò coâ ñaëc coù daïng thaân hình truï, ñaët ñöùng, goàm 3 boä phaän chính: boä phaän nhaän nhieät (coøn goïi laø buoàng ñoát), khoâng gian phaân ly, boä phaän phaân ly. -Buoàng ñoát: boä phaän nhaän nhieät laø daøn oáng goàm nhieàu oáng nhoû. Caùc oáng ñöôïc boá trí theo ñænh hình tam giaùc ñeàu, caùc ñaàu oáng ñöôïc giöõ chaët treân væ oáng. Trong ñoù hôi nöôùc (coøn goïi laø hôi ñoát ) seõ ngöng tuï beân ngoaøi oáng vaø seõ nhaû nhieät, truyeàn nhieät cho dung dòch chuyeån ñoäng beân trong oáng. Dung dòch nöôùc mía seõ ñöôïc cho chaûy thaønh maøng moûng beân trong oáng töø treân xuoáng vaø seõ nhaän nhieät do hôi ñoát ngöng tuï cung caáp vaø seõ soâi, laøm hoaù hôi moät phaàn dung moâi. Phaàn hôi seõ ñöôïc taïo ra ôû vuøng trung taâm oáng, dung dòch seõ ñöôïc chaûy thaønh maøng moûng saùt thaønh oáng. Ñieàu kieän caàn thieát ñeå quaù trình truyeàn nhieät xaûy ra laø phaûi coù söï cheânh leäch nhieät ñoä giöõa hôi ñoát vaø dung dòch ñöôøng; töùc laø phaûi coù söï cheânh leäch aùp suaát cuûa hôi ñoát vaø hôi thöù trong noài. Caùc ñaïi löôïng, thoâng soá aûnh höôûng ñeán quaù trình truyeàn nhieät cuûa buoàng ñoát laø: Nhieät ñoä vaø aùp suaát trong noài vì noù lieân quan maät thieát ñeán nhieät ñoä soâi trong noài ñoù. Neáu aùp suaát trong noài caøng thaáp thì ñieåm soâi caøng thaáp, aùp suaát hôi caøng lôùn, dung dòch ñöôøng soâi caøng maïnh. Tuy nhieân neáu aùp suaát caøng thaáp thì ñoä nhôùt cuûa dung dòch lôùn, aûnh höôûng ñeán ñoái löu vaø truyeàn nhieät. Vaø neáu aùp suaát thaáp thì nhieät ñoä cuûa hôi thöù boác leân cuõng thaáp, laøm giaûm khaû naêng truyeàn nhieät cho caùc noài sau neáu nhö löôïng hôi thöù naøy ñöôïc söû duïng laøm hôi ñoát cho noài sau. Nhieät ñoä nhaäp lieäu cuõng aûnh höôûng ñeán quaù trình truyeàn nhieät. Neáu nhaäp lieäu ôû traïng thaùi chöa soâi thì khi vaøo buoàng ñoát phaûi toán theâm moät löôïng nhieät ñeå ñöa noù ñeán traïng thaùi soâi. Nhöng do dung dòch ñöôïc nhaäp lieäu vaøo noài vôùi toác ñoä khoâng ñoåi, vaø noù chaûy töø ñaàu oáng ñeán cuoái oáng khoâng coù tuaàn hoaøn trôû laïi neân neáu nhaäp lieäu ôû traïng thaùi chöa soâi thì khi ñi heát oáng noù chöa nhaän ñuû löôïng nhieät caàn thieát ñeå ñaït ñeán noàng ñoä yeâu caàu. Hoãn hôïp hôi-loûng ñi qua khoûi daøn oáng, ñeán khoâng gian phaân ly vaø boä phaän phaân ly, goïi chung laø buoàng boác. -Khoâng gian phaân ly: laø phaàn khoâng gian roäng lôùn ñeå taùch hoãn hôïp loûng hôi thaønh hai doøng, doøng hôi thöù caáp ñi leân phía treân cuûa buoàng boác ñeán boä phaän phaân ly, dung dòch coøn laïi ñöôïc bôm qua noài 2. Quaù trình phaân ly ôû ñaây söû duïng chuû yeáu laø löïc troïng tröôøng, nhôø löïc troïng tröôøng caùc haït chaát loûng to, naëng seõ rôi xuoáng vaø taùch khoûi doûng hôi thöù vaø chaûy xuoáng döôùi, coøn doøng hôi seõ tieáp tuïc ñi leân treân. -Boä phaän phaân ly: trong quaù trình boác hôi dung dòch, doøng hôi thöù ñöôïc taïo thaønh khi taùch khoûi beà maët dung dòch luoân keùo theo moät löôïng nhaát ñònh caùc haït chaát loûng dung dòch. Neáu duøng hôi thöù naøy ñeå laøm hôi ñoát cho noài sau baèng caùch ngöng tuï thì dung dòch seõ laéng ñoïng laøm baån beà maët oáng, laøm giaûm khaû naêng truyeàn nhieät. Maët khaùc neáu keùo theo nhieàu dung dòch seõ gaây toån thaát dung dòch. Do vaäy nhieäm vuï cuûa boä phaän phaân ly ôû ñaây laø phaûi taùch caùc haït chaát loûng dung dòch coøn laïi ra khoûi hôi thöù caáp. Ta söû duïng 3 phöông phaùp vaät lyù sau ñeå phaân ly hôi thöù caáp: Söû duïng löïc troïng tröôøng: Duøng löïc dính öôùt cuûa chaát loûng: khi caùc haït chaát loûng chaïm vaøo beà maët vaùch raén, löïc dính öôùt seõ dính caùc haït loûng treân beà maët vaø sau ñoù chaûy xuoáng döôùi. Duøng löïc ly taâm: khi cho doøng hôi thöù caáp quay troøn, nhôø löïc ly taâm caùc haït chaát loûng bò vaêng ra, chaïm vaùch raén chaûy xuoáng. Ñeå quaù trình phaân ly ñaït hieäu quaû cao thì chieàu cao cuûa khoâng gian phaân ly phaûi ñuû lôùn. Sau khi ra khoûi buoàng boác hôi thöù cuûa noài 1 theo oáng daãn hôi thöù vaø ñöôïc daãn vaøo phía voû cuûa buoàng ñoát 2 ñeå laøm hôi ñoát cho noài 2, coøn dung dòch thì ñöôïc bôm qua noài 2 vaø cho chaûy töø treân xuoáng. Caùc quaù trình ôû noài 2 xaûy ra töông töï nhö ôû noài 1. Dung dòch sau khi ra khoûi noài 2 ñaït ñeán noàng ñoä mong muoán 25% vaø ñöôïc bôm vaøo boàn chöùa ñeå chuaån bò cho coâng ñoaïn tieáp theo. Hôi thöù cuûa noài 2 coù aùp suaát 0,3 at ñöôïc taùch loûng roài ñi vaøo thieát bò ngöng tuï baromet. Thieát bò ngöng tuï baromet laø thieát bò ngöng tuï kieåu tröïc tieáp. Chaát laøm laïnh laø nöôùc ñöôïc ñöa vaøo ngaên treân cuøng cuûa thieát bò, doøng hôi thöù ñöôïc daãn vaøo maâm cuoái cuûa thieát bò. Hai doøng loûng vaø hôi ñi ngöôïc chieàu vôùi nhau ñeå naâng cao hieäu quaû truyeàn nhieät. Doøng hôi thöù ñi leân gaëp nöôùc giaûi nhieät neân noù seõ ngöng tuï thaønh loûng rôi trôû xuoáng. Khi ngöng tuï chuyeån töø hôi thaønh loûng thì theå tích cuûa hôi seõ giaûm laøm aùp suaát giaûm, do ñoù töï baûn thaân thieát bò aùp suaát seõ giaûm. Vì vaäy thieát bò ngöng tuï baromet laø thieát bò oån ñònh chaân khoâng, noù duy trì aùp suaát chaân khoâng trong heä thoáng. Doøng hôi thöù ñi töø döôùi leân, ngöng tuï, chaûy xuoáng, khí khoâng ngöng tieáp tuïc ñi leân treân vaø ñöôïc daãn qua bình taùch. Bình taùch laø moät vaùch ngaên, noù coù nhieäm vuï laø taùch nhöõng gioït loûng bò loâi cuoán theo doøng khí khoâng ngöng ñeå ñöa trôû veà boàn chöùa nöôùc ngöng, coøn khí khoâng ngöng seõ ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Quaù trình taùch nöôùc ra khoûi khí khoâng ngöng ñeå traùnh tröôøng hôïp nöôùc bò huùt vaøo bôm chaân khoâng gaây va ñaäp thuûy löïc, noù ñöôïc thöïc hieän baèng caùch söû duïng löïc dính öôùt cuûa chaát loûng vaø löïc troïng tröôøng. Aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò baromet laø aùp suaát chaân khoâng do ñoù noù phaûi ñöôïc laép ñaët ôû moät ñoä cao caàn thieát ñeå nöôùc ngöng coù theå töï chaûy ra ngoaøi khí quyeån maø khoâng caàn duøng maùy bôm. Bôm chaân khoâng coù nhieäm vuï laø huùt khí khoâng ngöng ra ngoaøi ñeå traùnh tröôøng hôïp khí khoâng ngöng toàn taïi trong thieát bò ngöng tuï quaù nhieàu (vì heä thoáng laøm vieäc lieân tuïc), laøm cho aùp suaát cuûa thieát bò ngöng tuï taêng leân, coù theå laøm cho nöôùc chaûy ngöôïc laïi sang noài 2. Nöôùc ngöng sau khi ra khoûi thieát bò ngöng tuï seõ ñöôïc thaûi vaøo heä thoáng nöôùc thaûi . CHÖÔNG 2 THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC SÔ LÖÔÏC VEÀ THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC: Muïc ñích cuûa coâ ñaëc laø boác hôi nöôùc trong dung dòch nöôùc mía. Nhöõng yeâu caàu ñoái vôùi thieát bò coâ ñaëc: Khoaûng khoâng gian nöôùc mía caàn nhoû nhaát, khoâng coù khoaûng khoâng cheát. Nöôùc mía löu laïi trong noài vôùi thôøi gian ngaén nhaát. Coù heä soá truyeàn nhieät lôùn . Hôi ñoát phaûi ñaûm baûo phaân boá ñeàu trong khoâng gian beân ngoaøi giöõa caùc oáng cuûa daøn oáng (ñaûm baûo nhieät phaân boá ñeàu cho caùc oáng cuûa daøn oáng). Taùch ly hôi thöù caáp toát, ñaûm baûo hôi thöù caáp saïch ñeå cho ngöng tuï (khoâng laøm baån beà maët ngöng) laáy nhieät caáp cho noài tieáp theo. Ñaûm baûo thoaùt khí khoâng ngöng toát. Vì khí khoâng ngöng ôû phoøng ñoát caàn thoaùt ra bình thöôøng. Söï toàn taïi cuûa khí khoâng ngöng trong phoøng ñoát seõ laøm giaûm heä soá caáp nhieät cuûa hôi vaø do ñoù giaûm naêng suaát boác hôi. Ñaûm baûo thoaùt nöôùc ngöng tuï deã daøng. Vieäc thoaùt nöôùc ngöng tuï coù lieân quan chaët cheõ ñeán toác ñoä boác hôi. Neáu coù moät noài naøo ñoù thoaùt nöôùc ngöng khoâng toát, nöôùc ngöng ñoïng laïi nhieàu trong phoøng ñoát, laøm giaûm löôïng hôi ñoát vaøo phoøng vaø aûnh höôûng ñeán toác ñoä boác hôi. Thieát bò ñôn giaûn, dieän tích ñoát deã laøm saïch. Thao taùc khoáng cheá ñôn giaûn, töï ñoäng hoaù deã daøng. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG: Kí hieäu caùc ñaïi löôïng: Kí hieäu ñôn vò yù nghóa G kg/h, kg/s suaát löôïng dung dòch W kg/h, kg/s suaát löôïng hôi thöù D kg/h, kg/s suaát löôïng hôi ñoát x %KL noàng ñoä dung dòch ñöôøng  %KL noàng ñoä trung bình cuûa dung dòch ñöôøng Q kJ/kg,W nhieät löôïng coù ích i” kJ/kg entanpi cuûa hôi r kJ/kg aån nhieät ngöng tuï c kJ/kg.ñoä nhieät dung rieâng Qtt kJ/kg nhieät löôïng toån thaát Qcñ kJ/kg nhieät coâ ñaëc P at aùp suaát ΔP at cheânh leäch aùp suaát t oC nhieät ñoä Δt oC cheânh leäch nhieät ñoä  oC nhieät ñoä soâi trung bình cuûa dung dòch ts oC nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch θ oC nhieät ñoä nöôùc ngöng φ % ñoä aåm cuûa hôi baõo hoaø “1” kí hieäu öùng vôùi ñaàu ra cuûa noài 1 “2” kí hieäu öùng vôùi ñaàu ra cuûa noài 2 “ñ” kí hieäu öùng vôùi nhaäp lieäu “W” kí hieäu öùng vôùi hôi thöù “D” kí hieäu öùng vôùi hôi ñoát Caân baèng vaät chaát: Ñoái vôùi caû heä thoáng: Naêng suaát nhaäp lieäu: Gñ = 3500kg/h Noàng ñoä dung dòch nhaäp lieäu: xñ = 0,08 Noàng ñoä dung dòch saûn phaåm: xc = 0,25 Löôïng hôi thöù taïo thaønh cuûa caû heä: WΣ = Gñ (1-) = (1) Ñoái vôùi töøng noài: -Giaû thieát tæ leä hôi thöù boác leân töø noài 1 vaø noài 2:  ,  (2) -Noàng ñoä xi cuûa saûn phaåm taïi caùc noài: Noài 1:  (3) Noài 2:  (4) Suaát löôïng dung dòch ôû caùc noài : Noài 1:  kg/h Noài 2:  (5)  (6) Caân baèng naêng löôïng: Xaùc ñònh aùp suaát vaø nhieät ñoä moãi noài: -Hieäu soá aùp suaát cuûa caû heä thoáng: = 3 -0,3 =2,7 at -Giaû thieát phaân phoái hieäu aùp suaát giöõa caùc noài:  (7) -Tính aùp suaát hôi thöù trong caùc noài:  (8) -Töø giaû thieát aùp suaát trong caùc noài, xaùc ñònh nhieät ñoä hôi thöù trong töøng noài. -Hôi thöù cuûa noài 1 laø hôi ñoát cuûa noài 2, neân: tD2 = tw1-Δ”’ (9) Xaùc ñònh toàn thaát nhieät ñoä: Toån thaát nhieät ñoä do noàng ñoä() Toån thaát nhieät treân ñöôøng oáng daãn hôi thöù =1oC (choïn theo trang161- [1]) -Toån thaát cuûa töøng noài:  (10) -Toång toån thaát chung cuûa toaøn heä thoáùng:  (11) -Hieäu soá nhieät ñoä höõu ích:  (12) -Nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch töøng noài:  (13) -Xaùc ñònh hieäu soá nhieät ñoä höõu ích ôû moãi noài: Noài 1:  (14) Noài 2:  (15) Caân baèng naêng löôïng: Caân baèng naêng löôïng ñoái vôùi heä thoáng coâ ñaëc lieân tuïc: (CT 5.18, trang 158-[1])  (16) Dung hôi hôi nöôùc dung nhieät toån dòch ñoát thöù ngöng dòch coâ thaát vaøo ra ñaëc Giaû thieát: -Khoâng coù quaù laïnh nöôùc ngöng (nöôùc ngöng ôû traïng thaùi loûng soâi):  -Trong hôi nöôùc baõo hoaø bao giôø cuõng coù 1 löôïng nöôùc ñaõ ngöng bò loâi cuoán theo khoaûng φ = 0,05 Nhö vaäy nhieät löôïng do hôi ñoát cung caáp:  -Giaû söû toån thaát nhieät :  -Nhieät coâ ñaëc raát nhoû so vôùi caùc phaàn nhieät löôïng khaùc neân coù theå coi: Qcñ = 0 Phöông trình CBNL trôû thaønh:  -Phöông trình caân baèng naêng löôïng ñoái vôùi heä thoáng 2 noàøi xuoâi chieàu lieân tuïc trôû thaønh: Noài 1:  (17) Löôïng hôi thöù cuûa noài 1 laø löôïng hôi ñoát cuûa noài 2 Noài 2:  (18) -Löôïng hôi thöù boác leân töø noài 1 laø:  (19) Noài 2:  (20) Löôïng hôi ñoát tieâu toán chung laø:  (21) Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ñöôøng coù noàng ñoä x taïi nhieät ñoä t: C = 4190-(2514-7,542.t).x (J/kg.ñoä) (22) KÍCH THÖÔÙC THIEÁT BÒ: Kí hieäu caùc ñaïi löôïng Kyù hieäu Ñôn vò YÙ nghóa q W/m2 cöôøng ñoä doøng nhieät MSac khoái löôïng phaân töû ñöôøng saccharose Mdm khoái löôïng phaân töû nöôùc  khoái löôïng phaân töû trung bình cuûa dung dòch ñöôøng mía K W/m2.ñoä heä soá truyeàn nhieät toång quaùt rD kJ/kg aån nhieät ngöng tuï r m2.ñoä/W nhieät trôû g m/s2 gia toác troïng tröôøng (g = 9,81m/s2) H m chieàu cao thieát bò D m ñöôøng kính thaân thieát bò F m2 dieän tích beà maët truyeàn nhieät d m ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät  m ñöôøng kính trung bình oáng truyeàn nhieät n oáng toång soá oáng truyeàn nhieät m oáng soá oáng truyeàn nhieät treân ñöôøng cheùo chính V m3 theå tích thieát bò v m/s vaän toác löu chaát Utt m3/m3.h cöôøng ñoä boác hôi theå tích f heä soá ñieàu chænh cho cöôøng ñoä boác hôi theå tích  W/m.ñoä heä soá caáp nhieät t m böôùc oáng truyeàn nhieät  m chieàu daøy oáng truyeàn nhieät  W/m.ñoä heä soá daãn nhieät  Pas ñoä nhôùt tuyeät ñoái  kg/m3 khoái löôïng rieâng  m kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng “L” kyù hieäu öùng vôùi dung dòch ñöôøng mía “D” kí hieäu öùng vôùi hôi ñoát “w” kí hieäu öùng vôùi hôi thöù “n” kí hieäu beân ngoaøi oáng truyeàn nhieät “t” kí hieäu beân trong oáng truyeàn nhieät “v” kí hieäu öùng vôùi vaùch oáng truyeàn nhieät “ñ” kí hieäu öùng vôùi buoàng ñoát “b” kí hieäu öùng vôùi buoàng boác “oâ” kí hieäu öùng vôùi oáng truyeàn nhieät Tính beà maët truyeàn nhieät cuûa buoàng ñoát: -Nhieät löôïng höõu ích do hôi ñoát cung caáp: Noài 1:  (23) Noài 2:  (24) -Tính heä soá truyeàn nhieät cuûa caùc noài: Theo nhieät ñoä soâi vaø noàng ñoä trong caùc noài, ta xaùc ñònh caùc thoâng soá vaät lyù cuûa dung dòch (khoái löôïng rieâng, ñoä nhôùt, heä soá daãn nhieät, nhieät dung rieâng…) Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt: Vì  neân heä soá truyeàn nhieät toång quaùt coù theå tính theo coâng thöùc töôøng phaúng:  (W/m2.ñoä) (25) Heä soá caáp nhieät phía hôi baõo hoaø ngöng tuï:  (W/m2.ñoä) (26) rD: aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi baõo hoaø taïi nhieät ñoä tD caùc thoâng soá vaät lyù khaùc ( ρD, μD, λD ) laø soá lieäu cuûa nöôùc soâi taïi nhieät ñoä trung bình phía hôi ñoát:  , oC (27) Heä soá caáp nhieät phía dung dòch soâi:  (28) Vôùi :  (29) Heä soá daãn nhieät cuûa dung dòch mía ñöôøng (CT I.32 trang 123- [5] )  (30) Trong ñoù:  (31)  , (j/kg.ñoä) (32) Nhieät ñoä trung bình phía dung dòch:  (33) Kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng:  (34) Chuaån soá Pr:  (35) Chuaån soá Re:  (36) Cöôøng ñoä doøng nhieät: Phía hôi ñoát:  (37) Phía dung dòch:  (38) Doøng nhieät truyeàn qua vaùch:  (39)  (40) Boû qua maát maùt nhieät, ta coù: qD = qL = qv (41) Caùc böôùc tính: Böôùc 1: Ñaàu tieân ta coá ñònh tæ leä =1,35 ; ta thay ñoåi tæ leä  töø 1-1,2 Böôùc 2: Tính laïi löôïng hôi thöù ôû moãi noài baèng coâng thöùc (19), (20) Böôùc 3: Kieåm tra laïi giaû thieát phaân boá hôi thöù ôû caùc noài: Sau khi tính ñöôïc löôïng hôi thöù trong caùc noài theo (19) vaø (20), ta tieán haønh kieåm tra baèng caùch so saùnh keát quaû tính toaùn ñöôïc vôùi giaû thieát ban ñaàu. Neáu   laø ñöôïc. ( 42) Neáu khoâng phaûi giaû thieát laïi tæ soá hôi thöù ôû caùc noài vaø tính laïi caân baèng vaät chaát, naêng löôïng.(laëp laïi caùc böôùc 1 ñeán böôùc 3). Böôùc 4: Sau ñoù ta coá ñònh tæ soá vöøa tìm ñöôïc ôû treân (thoaû ñieàu kieän), vaø thay ñoåi tæ leä cheânh leäch aùp suaát giöõa caùc noài. Böôùc 5: Tính cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích cho töøng noài theo coâng thöùc (14), (15). Böôùc 6: Choïn vaät lieäu laøm oáng truyeàn nhieät vaø caùc thoâng soá veà kích thöôùc thieát bò: Hoâ, dt, dn, n, δ. Böôùc 7: Choïn 2 giaù trò nhieät ñoä phía hôi ñoát ΔtD roài suy ra nhieät ñoä phía vaùch ngoaøi töông öùng. Böôùc 8: Tính heä soá caáp nhieät vaø cöôøng ñoä doøng nhieät phía hôi ñoát (αD vaø qD). Böôùc 9: Tính nhieät ñoä vaùch trong töông öùng tv2:  (43) Böôùc 10: Tính heä soá caáp nhieät vaø cöôøng ñoä doøng nhieät phía dung dòch khi soâi (αL vaø qL). Böôùc 11: Coi gaàn ñuùng cöôøng ñoä doøng nhieät phuï thuoäc tuyeán tính vaøo ΔtD , ta döïng 2 ñöôøng thaúng qD = f(ΔtD ) vaø qL = f(ΔtD ), giao ñieåm cuûa 2 ñöôøng thaúng naøy öùng vôùi giaù trò ΔtD caàn xaùc ñònh. Laëp laïi caùc böôùc 8, 9, 10 vôùi giaù trò ΔtD vöøa xaùc ñònh. Böôùc 12: Kieåm tra ñieàu kieän:  (44) Neáu khoâng thoaû ta laëp laïi caùc böôùc 7-11. Neáu thoaû ta tieáp tuïc böôùc tieáp theo. Böôùc 13: Tính heä soá truyeàn nhieät K. Böôùc 14: Phaân phoái cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích cho caùc noài theo phöông phaùp dieän tích beà maët truyeàn nhieät caùc noài F = const:  (45) Böôùc 15: Kieåm tra ñieàu kieän:  (46) Neáu thoaû thì tieáp tuïc böôùc tieáp theo. Neáu khoâng phaûi giaû thieát laïi tæ leä cheânh leäch aùp suaát  vaø laëp laïi caùc böôùc 4-15. Böôùc 16: Tính beà maët truyeàn nhieät F:  (47) Böôùc 17: Tính laïi soá oáng truyeàn nhieät n:  (48) Vôùi  (49) Kieåm tra ñieàu kieän:  (50) Neáu chöa thoaû ñieàu kieän thì chænh laïi caùc thoâng soá veà kích thöôùc thieát bò ñaõ choïn ôû treân. Neáu thoaû ñieàu kieän, ta quy troøn dieän tích beà maët truyeàn nhieät vaø soá oáng truyeàn nhieät theo caùc trò soá ñaõ qui chuaån hoaù. Baûng 1: Thoâng soá pha hôi Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò  Ghi chuù      Noài 1  Noài 2    Cheânh leäch aùp suaát  ΔP  at  1,886  0,82   Tæ leä 2,3:1   Hôi thöù   Suaát löôïng  W  kg/h  1190  1190   Tæ leä 1:1   Aùp suaát  PW  at  1.12  0.3   (8)   Nhieät ñoä  tW  o C  102.16  68.7   Tra baûng I.251-[3] theo Pw     Entanpi  i"W  kJ/kg  2682.46  2624.01    aån nhieät ngöng tuï  rW  kJ/kg  2254.82  2336.17    Hôi ñoát   Nhieät ñoä  tD  o C  132.9  101.16      Aùp suaát  PD  at  3  1,12      Suaát löôïng  D  Kg/h  1371,6  1213,2  (21)   aån nhieät ngöng tuï  rD  kJ/kg  2171  2257.22   Tra baûng I.250-[3]   Baûng 2: Thoâng soá pha loûng Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò  Ghi chuù      Noài 1  Noài 2    Suaát löôïng   Dung dòch vaøo  Gñ  kg/h  3500  2310   (5)   Dung dòch ra  Gc  kg/h  2310  1120   (6)   Noàng ñoä   Dung dòch vaøo  xñ     0.08  0.1212   (3)   Dung dòch ra  xc     0.1212  0.25   (4)   Trung bình        0.1006  0.1856      Baûng 3: Keát quaû tính caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò  Ghi chuù      Noài 1  Noài 2    Ñoä taêng phí ñieåm   Dung dòch vaøo  Δ'ñ  o C  0.08  0.131      Dung dòch ra  Δ'c  o C  0.185  0.4      Trung bình     o C  0.1325  0.2655      Nhieät ñoä soâi   Dung dòch vaøo  tsñ  o C  103.24  69.831   (13)     Dung dòch ra  tsc  o C  103.345  70.1    Trung bình    o C  103.293  69.9655      Nhieät dung rieâng   Dung dòch vaøo  cñ  J/kg.ñoä  4051.17  3949.11   (22)     Dung dòch ra  cc  J/kg.ñoä  3979.75  3693.67    Trung bình     J/kg.ñoä  4015.45  3821.33    Suaát löôïng hôi thöù  W  kg/h  1201.22  1178.78   (19), (20)   sai soá  ΔW  %  0.94275  0.94275      Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích  Δthi  o C   29,61  31,19    (14), (15)   Baûng 4: Keát quaû tính heä soá truyeàn nhieät toång quaùt vaø dieän tích beà maët truyeàn nhieät Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò  Ghi chuù      noài 1  noài 2    OÁng truyeàn nhieät   Vaät lieäu        Theùp X18H10T      Heä soá daãn nhieät   λ   W/m.ñoä  16,3  Tra baûng XII.7-[4]   Chieàu cao   Hoâ   m  5  choïn theo baûng VI.6-[4]   Ñöôøngkính trong  dt   m  0,031    Ñöôøng kính ngoaøi  dn    m  0,038    Chieàu daøy       m  0,0035    Nhieät trôû lôùp nöôùc ngöng  rn  m2.ñoä/W  1,16.10-4  Tra baûng V.1-[4]   Nhieät trôû lôùp caën baån  rt   m2.ñoä/W  3,87.10-4    Phía hôi ñoát   Nhieät ñoä hôi  tD   oC  132,9  101,16      Nhieät ñoä vaùch   tv1    oC  129,2  97,75      Nhieät ñoä trung bình      oC  131,05  99,455   (27)   Aàn nhieät ngöng tuï   rD   kJ/kg  2171  2257,2   Tra baûng I.250-[3] theo tD   Khoái löôïng rieâng   ρD   kg/m3  933,9  958,8   Tra baûng I.249-[3] theo    Heä soá daãn nhieät   λD   W/m.ñoä  0,684  0,681    Ñoä nhôùt tuyeät ñoái   μD   10-4.Pa.s  2,16  2,18    Heä soá caáp nhieät   αD   W/m2.ñoä  7140,11  6949,79   (26)   Cöôøng ñoä doøng nhieät   qD    W/m2  26418,4  23698,8   (37)   Phía dung dòch   Suaát löôïng dung dòch   Gñ   Kg/h  3500   2310      Noàng ñoä trung bình      %  0,1006   0,1856      Nhieät ñoä soâi trung bình        oC  103,29  69,97      Phaân töû löôïng trung bình        19,79  21,61   (31)   Nhieät ñoä vaùch   tv2     oC  110,24  80,74   (43)   Nhieät ñoä trung bình        oC  106,77  75,35   (33)   Khoái löôïng rieâng   ρL   kg/m3  1040,1  1076,9   Tra baûng I.87-[3]   Heä soá daãn nhieät   λL   W/m.ñoä  0,560  0,543   (30)   Ñoä nhôùt tuyeät ñoái   μL   10-4.Pa.s  3,81  7,0   Baûng I.112-[3]   Nhieät dung rieâng   Cp   J/kg.ñoä  4018,09  3828,86   (32)   Chuaån soá Re   Re     1546,3  554,1   (36)   Chuaån soá Pr   Pr     2,73  4,94   (35)   Chuaån soá Nu   Nu     0,1616  0,1399   (29)   Kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng   θ   m  2,4.105  3,5.105   (34)   Heä soá caáp nhieät   αL   W/m2.ñoä  3789,34  2165,79   (26)   Cöôøng ñoä doøng nhieät   qL     W/m2  26324,6  23338,3   (38)   SS cöôøng ñoä doøng nhieät   Δq/q   %  0, 355  1,5   (44)   Kieåm tra ÑK        Ñaït  Ñaït        Heä soá truyeàn nhieät   K   W/m  748,92  650,18   (26)   Nhieät löôïng coù ích   Q   W  743641  684027   (23), (24)   Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích tính    Δthitính    oC  30,02  31,78   (45)   Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích choïn   Δthichoïn    oC  29,61  31,19   Baûng 3   So saùnh      %  1,37  1,86   (46)   Dieän tích beà maët truyeàn nhieät   F   m2  33,18  33.18   (47)   Soá oáng truyeàn nhieät   n  oáng  58,3  58,3   (48)   SS soá oáng truyeàn nhieät      %  4,43   4,43      Kieåm tra ÑK        Ñaït   Ñaït      Choïn thoâng soá chung cho caû 2 noài. Ta choïn dö beà maët truyeàn nhieät 20%. Soá oáng truyeàn nhieät laø: n = 91 oáng (laøm troøn theo baûng V.11-[4]) Chieàu cao oáng truyeàn nhieät laø : Hoâ= 5m Chieàu cao thaân buoàng ñoát laáy baèng chieàu cao oáng truyeàn nhieät: Hñ = 5m KÍCH THÖÔÙC BUOÀNG ÑOÁT VAØ BUOÀNG BOÁC: Kích thöôùc buoàng ñoát: Oáng ñöôïc boá trí treân væ oáng theo ñænh hình tam giaùc ñeàu, oáng ñöôïc laép vaøo maïng baèng phöông phaùp nong oáng, vôùi böôùc oáng t =1,4.dn Ñöôøng kính voû buoàng ñoát: (CT 2.85,trang 58 – [1]) Dñ = t (m-1) + 4dn (51) Soá oáng treân ñöôøng cheùo: (CT2.86-[1])  (52) Kích thöôùc buoàng boác: Nhieäm vuï chuû yeáu cuûa buoàng boác laø taùch hoãn hôïp loûng hôi thaønh nhöõng gioït loûng rôi xuoáng döôùi, coøn hôi ñi leân phía treân. Ñöôøng kính buoàng boác tính töø ñieàu kieän phaân ly ñöôïc nhöõng gioït loûng coù ñöôøng kính töø 0,3 mm trôû leân. Ta choïn ñöôøng kính buoàng boác theo daõy chuaån sao cho Db > Dñ. Kieåm tra ñieàu kieän: vaän toác cuûa hôi thöù trong buoàng boác khoâng quaù 70 – 80% vaän toác laéng cuûa gioït loûng:  (53) Vaän toác cuûa hôi thöù trong buoàng boác:  (54) Vaän toác laéng cuûa gioït loûng:  (55) Vôùi: dL= 0,3 mm =0,0003 m. Heä soá trôû löïc  ñöôûc tính nhö sau: Neáu 0,2 < Re < 500 thì  (56) Neáu 500 < Re < 150000 thì  (57) Chuaån soá Re:  (58) Chieàu cao khoâng gian hôi cuûa buoàng boác: , m (59) Theå tích khoâng gian hôi: (CT VI.32-[4])  ,m3 (60) Vôùi Utt: cöôøng ñoä boác hôi theå tích cho pheùp cuûa khoaûng khoâng gian hôi ( theå tích hôi nöôùc boác hôi treân moät ñôn vò theå tích cuûa khoâng gian hôi trong 1 ñôn vò thôøi gian). Utt = f.Utt(1 at) , m3/m3.h (61) Heä soá hieäu chænh f xaùc ñònh theo ñoà thò hình VI.3-[4] Utt(1 at) = 1700 m3/m3.h (62) Baûng 5: kích thöôùc thieát bò chính Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò  Ghi chuù      noài 1  noài 2    Toång soá oáng TN  n   oáng  91       Soá oáng treân ñöôøng cheùo  m   oáng  11   (52)    Ñöôøng kính oáng TN  dn  mm  38       Böôùc oáng  t   mm  53.2   t=1,4.dn    Chieàu cao buoàng ñoát  Hñ   m  5       Ñöôøng kính buoàng ñoát  Dñ   m  800   (51),ñaõ quy troøn theo chuaån    Ñöôøng kính buoàng boác  Db   m  1200   Choïn   Hôi thöù      Suaát löôïng  W   Kg/h   1190  1190    Baûng 1      Nhieät ñoä  tw   oC   102,16  68,7      Aùp suaát  Pw   at   1,12  0,3      Khoái löôïng rieâng  ρw  Kg/m3    0,6431  0,1883    Baûng I.250-[3]   Ñoä nhôùt tuîeât ñoái  μw  10-7. Pa.s  125  109  Baûng I.121-[3]     Vaän toác  vw   m/s   0,454   1,552   (54)    Chuaån soá Re  Re      7,01  8,04    (58)    Heä soá trôû löïc  ξ      5,752  5,297    (56), (57)   Dung dòch      Noàng ñoä cuoái  xc     0,1212   0,25    Baûng 1    Nhieät ñoä soâi  tsc    oC   103,345  70,1       Khoái löôïng rieâng  ρL   Kg/m3    1040,1  1076,9    Baûng I.87-[3]    Vaän toác laéng  vL   m/s   1,05  2,058    (55)    So saùnh vaän toác  %v   %   43,2   75,4   (53)    Kieåm tra ÑK %v <70%         Ñaït    Ñaït       Heä soá hieäu chænh  f      0,99  1,6        Cöôøng ñoä boác hôi theå tích cho pheùp  Utt   m3/m3.h   1683  2720    (61)    Theå tích khoâng gian hôi  Vb   m3   1,099  2,323    (60)    Chieàu cao khoâng gian hôi  Hb   m   0,97  2,054    (59)    Chieàu cao buoàng boác  Hb   m  2,5      Kích thöôùc cöûa nhaäp lieäu, thaùo lieäu, hôi ñoát, hôi thöù, thaùo nöôùc ngöng, noái buoàng ñoát vaø buoàng boác: Ñöôøng kính oáng daãn vaø cöûa ra vaøo cuûa thieát bò ñöôïc xaùc ñònh töø phöông trình löu löôïng. Choïn toác ñoä cuûa khí (hôi) hoaëc dung dòch ñi trong oáng daãn theo trang 74-[4], sau ñoù tính ñöôøng kính oáng theo coâng thöùc sau:  (63) Laøm troøn ñöôøng kính oáng ñeán ñöôøng kính chuaån. Döïa vaøo ñöôøng kính vöøa choïn, tra baûng XIII.32 –[4] ta choïn kích thöôøc chieàu daøi ñoaïn oáng noái. Baûng 6 : Kích thöôùc cöûa ra vaøo cuûa thieát bò Ñaïi löôïng  Nhaäp lieäu  Hôi ñoát  Nöôùc ngöng  Khí khoâng ngöng  Thaùo lieäu  Hôi thöù  OÁng noái buoàng ñoát vaø boác   Suaát löôïng (kg/h)  Noài 1  3500  1371.6  1371.6   2310  1190     Noài 2  2310  1213.2  1213.2   1120  1190    Vaän toác (m/s)  Noài 1  0.5  20  0.5   0.5  30     Noài 2  0.5  20  0.5   0.5  30    Khoái löôïng rieâng(kg/m3)  Noài 1  1040.1  1.618  932.28   1040.1  1.618     Noài 2  1079.9  0.622  957.54   1076.9  0.188    Ñöôøng kính (mm)  Noài 1  48.8  122.4  32.3   39.64  93.1     Noài 2  39  185.7  29.9   27.1  274.1    Ñöôøng kính quy troøn theo chuaån (mm)   50  200  40  25  50  300  300x200   Chieàu daøi (mm)   100  130  100  90  100  140  700   TÍNH CÔ KHÍ: Kí hieäu caùc ñaïi löôïng: Kí hieäu ñôn vò yù nghóa S’ mm beà daøy toái thieåu S mm beà daøy Dt mm ñöôøng kính trong Dn mm ñöôøng kính ngoaøi l’ mm chieàu daøi tính toaùn Ca mm heä soá boå sung do aên moøn hoaù hoïc Cb mm heä soá boå sung do baøo moøn cô hoïc cuûa moâi tröôøng Cc mm heä soá boå sung do sai leäch khi cheá taïo Co mm heä soá boå sung ñeå quy troøn kích thöôùc C mm heä soá boå sung beà daøy tính toaùn  heä soá beàn moái haøn  heä soá hieäu chænh  öùng suaát cho pheùp tieâu chuaån  öùng suaát cho pheùp [P], [Pn] N/mm2 aùp suaát , aùp suaát ngoaøi cho pheùp Pt,Pn aùp suaát , aùp suaát ngoaøi tính toaùn nc heä soá an toaøn theo giôùi haïn chaûy Et N/mm2 moâñun ñaøn hoài  giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu cheá taïo thieát bò Z caùi soá bulong hg mm chieàu cao phaàn gôø cuûa ñaùy vaø naép Löïa choïn vaät lieäu vaø phöông phaùp gia coâng: Thaân buoàng ñoát ñöôïc laøm baèng theùp CT3. Ñaùy vaø naép buoàng ñoát coù daïng hình elip (chòu löïc toát), laøm baèng theùp X18H10T. ñaùy vaø naép ñöôïc noái vôùi thaân baèng moái gheùp bích. Thaân, ñaùy, naép buoàng boác laøm töø theùp X18H10T, naép coù daïng hình elip, ñaùy daïng noùn coù gôø vôùi goùc ñaùy 60o. Caû thaân, ñaùy, naép buoàng ñoát vaø buoàng boác ñeàu ñöôïc boïc caùch nhieät. Xaùc ñònh ñieàu kieän laøm vieäc: Nhieät ñoä laøm vieäc tlv laø nhieät ñoä lôùn nhaát cuûa moâi tröôøng beân trong thieát bò Nhieät ñoä tính toaùn: ttt = tlv+ 20oC (do thieát bò coù boïc caùch nhieät) (64) Aùp suaát laøm vieäc laø aùp suaát cuûa moâi tröôøng trong thieát bò Aùp suaát tính toaùn Ptt ñoái vôùi buoàng ñoát vaø buoàng boác Neáu Plv>1 at thì : Ptt = Plv -1 , ( at ) (65) Neáu Plv <1 at thì Ptt = Plv + 1 , (at) (66) Baûng 7: Ñieàu kieän laøm vieäc cuûa thieát bò  Daïng chòu löïc  Nhieät ñoä laøm vieäc (oC)  Nhieät ñoä tính toaùn (oC)  Aùp suaát laøm vieäc (at)  Aùp suaát tính toaùn (at)   Noài 1  Buoàng ñoát  Thaân  Chòu aùp suaát trong  132,9  152,9  3  2     Ñaùy          Naép         Buoàng boác  Thaân  Chòu aùp suaát trong  103,27  123,27  1,12  0,12     Ñaùy          Naép        Noài 2  Buoàng ñoát  Thaân  Chòu aùp suaát trong  101,16  121,16  1,08  0,08     Ñaùy          Naép         Buoàng boác  Thaân  Chòu aùp suaát ngoaøi  70,1  90,1  0.3  1,7     Ñaùy          Naép        Tính beà daøy: Ñoái vôùi buoàng ñoát ta tính beà daøy cuûa 2 noài roài choïn keát quaû lôùn nhaát laøm beà daøy chung cho caû 2 noài. Coøn ñoái vôùi buoàng boác, do noài 2 chòu aùp suaát ngoaøi neân luoân coù beà daøy lôùn hôn buoàng boác cuûa noài 1 chòu aùp suaát trong, do ñoù ta chæ caàn tính beà daøy buoàng boác noài 2 laøm beà daøy chung cho caû 2 noài. -Thaân chòu aùp suaát trong: Beà daøy toái thieåu theo ñieàu kieän beàn: (CT 5.1 , 5.3 trang 130-{[6]) Khi  thì  (67)  Khi  thì  (68) Beà baøy thöïc: S = S’ + C (69) Vôùi C = Ca + Cb + Co + Cc (70) Ca = 1 mm Cb = 0 Cc = 0 Co choïn theo kích thöôùc quy troøn cuûa theùp taám. Choïn beà daøy thöïc cuûa thaân thieát bò theo chieàu daøy cuûa theùp taám (baûng XIII.9 trang 364-[4]) Kieåm tra ñoä beàn:  (71) Neáu beà daøy thaân tính theo coâng thöùc maø cho keát quaû S< 2 mm thì choïn S theo ñöôøng kính trong Dt (baûng 5-1 trang 128– [6]) Thaân chòu aùp suaát ngoaøi: Beà daøy toái thieåu cho thaân chòu aùpsuaát ngoaøi: (CT 5.14/133-[6])  (72) Vôùi l’= lhai maët bích = Hb (73) Et tra baûng 2.12/45-[6] theo ñieàu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo. Choïn beà daøy thöïc theo coâng thöùc (69) vaø (70) Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu aùp suaát ngoaøi: Khi thoaû ÑK:  Thì  (74) Khi thoaû ÑK:  Thì  (75) Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu taùc duïng cuûa löïc neùn chieàu truïc: Xaùc ñònh löïc neùn chieàu truïc:  , (N) (76) Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân:  (77) Vôùi  (78) kc tra baûng trang 140-[6],theo tæ soá  Xaùc ñònh öùng suaát neùn chieàu truïc:  (79) Xaùc ñònh öùng suaát neùn chieàu truïc cho pheùp:  (80) Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu taùc duïng ñoàng thôøi:  (81) hay >1 nhöng khoâng quaù 5% so vôùi 1. Baûng 8: Thoâng soá vaät lieäu cheá taïo Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò  Ghi chuù      noài 1  noài 2    Buoàng ñoát (theùp CT3)    Öùng suaát tieâu chuaån      N/mm2   131   135   Tra hình 1.1-[6]    Heä soá hieäu chænh          0,95    0,95  Choïn theo trang 26-[6]    Öùng suaát cho pheùp       N/mm2   124,45   128,25       Heä soá beàn moái haøn       0,95    0,95  baûng 17/24-[6]   HS boå sung do aên moøn hoaù hoïc   Ca   mm   1   1   Choïn theo trang 28-[6]   Buoàng boác (theùp X18H10T)    Öùng suaát tieâu chuaån        N/mm2  143    Tra hình 1.2-[6]    Moâñun ñaøn hoài   Et     N/mm2  20,5.104    Tra baûng 2.12-[6]    Heä soá an toaøn   nc     1,65    Tra baûng 1.6-[6]   Öùng suaát cho pheùp    N/mm2  135,85      Giôùi haïn chaûy        N/mm2  235,95       Baûng 8: Tính chieàu daøy thaân thieát bò Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò  Ghi chuù      noài 1  noài 2    Buoàng ñoát      Ñöôøng kính trong cuûa voû  Dt   mm   800   800       Chieàu cao thaân  Hñ   m   5   5                591  15229        Beà daøy toái thieåu  S'   mm   0,68   0,026       Beà daøy thöïc  S   mm  3  3       Aùp suaát cho pheùp     N/mm2   0,59  0,61        Aùp suaát tính toaùn  Pt    N/mm2   0,2  0,08       Kieåm tra ÑK         Thoaû  Thoaû        Buoàng boác      Ñöôøng kính trong voû  Db   mm   1200  1200        Chieàu cao thaân  Hb   m   2,5   2,5       Beà daøy toái thieåu  S'   mm    7,02       Beà daøy thöïc  S   mm      10       Aùp suaát ngoaøi cho pheùp     N/mm2      0,3       Aùp suaát ngoaøi tính toaùn  Pn   N/mm2      0,17      Kieåm tra ÑK            Thoaû       Löïc neùn chieàu truïc  Pct   N      198727,7       Heä soá  kc         0,066        Heä soá  Kc         0,066       Öùng suaát neùn chieàu truïc      N/mm2      5,81        Öùng suaát neùn chieàu truïc cho pheùp      N/mm2      101,475      ÑK             0,624 <1      Ñaùy vaø naép: Ta choïn beà daøy cuûa ñaùy vaø naép baèng vôùi beà daøy cuûa thaân roài kieåm tra theo caùc coâng thöùc töông öùng. Kieàm tra beàn cuûa ñaùy vaø naép elip chòu aùp suaát trong: Ta choïn ñaùy vaø naép elip tieâu chuaån, do ñoù coâng thöùc tính beà daøy vaø kieåm tra ÑK beàn gioáng vôùi caùc coâng thöùc tính cuûa phaàn thaân chòu aùp suaát trong. Vì vaäy vôùi S thoaû cho thaân thì cuõng thoaû cho ñaùy vaø naép. Kieåm tra ÑK oån ñònh cuûa naép elip chòu aùp suaát ngoaøi(buoàng boác): Choïn S=S thaân buoàng boác. Choïn naép elip tieâu chuaån. Baùn kính cong beân trong ôû ñænh ñaùy Rt = Dt . Aùp suaát ngoaøi cho pheùp:  , N/mm2 (82) Trong ñoù:  (83) x=0,7 Kieåm tra ÑK: neáu thì choïn ñuùng beà daøy, ngöôïc laïi taêng beà daøy leân. Kieåm tra ÑK oån ñònh cuûa ñaùy noùn chòu aùp suaát ngoaøi: Tính löïc tính toaùn P neùn ñaùy: (CT 6-26/178-[6])  (84) Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp : ( CT 6-27/178-[6])  (85) Xaùc ñònh aùp suaát ngoaøi cho pheùp [P] theo coâng thöùc Vôùi l’laø chieàu cao phaàn noùn cuûa ñaùy l’ = h. Kieåm tra ÑK oån ñònh:  (86) Neáu ñieàu kieän khoâng thoaû thì laáy taêng chieàu daøy leân. Baûng 9: Kích thöôùc ñaùy vaø naép thieát bò Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò  Ghi chuù      buoàng ñoát  buoàng boác    ñaùy vaø naép elip   Vaät lieäu    Theùp X18H10T  Theùp X18H10T    Beà daøy  S   mm   4   10       Ñöôøng kính trong  Dt   mm   800   1200       Chieàu cao gôø  hg   mm   25   40       Chieàu cao  h   mm   200   300       Ñöôøng kính phoâi  D   mm   988   1490       Heä soá  β         1,96       Aùp suaát ngoaøi cho pheùp      N/mm2      1,04      Kieåm tra ÑK     Thoaû    Ñaùy noùn , goùc ñaùy 60o    Ñöôøng kính trong  Dt   mm      1200       Beà daøy  S   mm      10       Chieàu cao gôø  hg   mm      50       Chieàu cao  h   mm      1087       Baùn kính trieån khai  R1   mm      1037       Baùn kính trieån khai  r  mm       59       Ñöôøng kính loã thaùo  d   mm      50,4       Khoái löôïng  M   kg      27,775       Theå tích  V   m3      0,532       Beà maët trong  F   m2      2,608       Löïc neùn ñaùy  P   N      192265,5       Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp  [P]   N      2582224       Aùp suaát ngoaøi cho pheùp  [Pn]     N/mm2             Aùp suaát ngoaøi tính toaùn  Pn     N/mm2      0,17      ÑK            Thoaû      Caùc boä phaän phuï: Bích vaø buloâng Duøng bích lieàn (kieåu 1) ñeå noái thaân buoàng ñoát, buoàng boác vôùi ñaùy vaø naép. Duøng bích töï do ñeå noái thieát bò vôùi caùc oáng daãn. Soá lieäu bích töï do tra baûng XIII.27 theo ñöôøng kính thieát bò vaø aùp suaát laøm vieäc cuûa thaân vaø XIII.28 –[4] theo ñöôøng kính oáng noái Baûng 10 : Keát quaû tính bích vaø buloâng Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò  Ghi chuù      Noài 1  Noài 2    Bích vaø buloâng   Ñöôøng kính trong  Dt  mm  800  1200    Ñöôøng kính ngoaøi  D  mm  930  1400  Tra baûng XIII.27 –[4]   Ñöôøng kính ñöôøng troøn qua taâm buloâng  Db  mm  880  1340    Chieàu daøy  h  mm  22  45    Ñöôøng kính buloâng  db  mm  20  36    Soá buloâng  z  caùi  24  36    Ñeäm   Vaät lieäu    Paronit  Choïn   Chieàu daøy    mm  2  2    Ñöôøng kính trong  Dt  mm  813  1213    Ñöôøng kính ngoaøi  Dn  mm  828  1228    Væ oáng : Choïn ñöôøng kính ngoaøi cuûa væ oáng baèng ñöôøng kính trong cuûa thaân TB Choïn vaät lieäu laøm væ oáng laø theùp X18H10T, væ oáng loaïi troøn phaúng (kieåu 2 hình 8-8 trang 211-[6]) Chieàu daøy tính toaùn toái thieåu cuûa væ oáng ôû phía giöõa:  (87) K : heä soá baèng 0,28 -0,36 (o - heä soá laøm yeáu væ oáng do khoan loã  (88) (d – toång ñöôøng kính caùc loã trong væ , mm Kieåm tra öùng suaát uoán:  (89) Trong ñoù  (90) Baûng 11 : Keát quaû tính væ oáng vaø ñóa phaân phoái Ñaïi löôïng  Kí hieäu  Ñôn vò  Giaù trò      Væ oáng  Ñóa phaân phoái   Vaät lieäu    Theùp X18H10T   Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng  dn  mm  38  25   Aùp suaát laøm vieäc cuûa moâi tröôøng trong TB  P  at  3  0,3   Öùng suaát cho pheùp khi uoán    N/mm2  138  138   Toång soá ñöôøng kính caùc loã trong væ  Σd  mm  418  275   Ñöôøng kính trong cuûa thaân TB  Dt  mm  800  800   Heä soá laøm yeáu væ oáng     0,478  0,656   Chieàu daøy toái thieåu ôû phía giöõa  h’  mm  16,39  16,9   Chieàu daøy thöïc ôû phía giöõa  h 

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDAMH.doc
  • bakBVCT.bak
  • dwgBVCT.dwg
  • bakQTCN.bak
  • dwgQTCN.dwg
Luận văn liên quan