Đồán môn học quá trình và thiết bị

+ Thiết kế được tháp chưng cất Acid acetic– Nước tương đối hồn chỉnh khi biết trước năng suất , nồng độnhập liệu và nồng đội của sản phẩm đỉnh sản phẩm đáy . + Tính tốn tương đối chi tiết quá trình làm việc của thiết bịvà khảnăng chịu bền của thiết bịvềtính ăn mòn cơhọc và hốhọc, cũng như điều kiện làm việc của thiết bị. + Sơbộtính được chi phí đầu tưban đầu cho tháp chưng cất. Đặc tính kỹthuật của thiết bịchưng cất đã thiết kế ứng với các thông số đã cho ban đầu: + Tỉsốhồn lưu thích hợp: R = 2.9. + Sốmâm chưng cất thực tế: 50 mâm. + Đường kính tháp chưng cất: 2.2m. + Đường kính lỗtrên mâm: 8 mm. + Bềdày mâm: 6.4 mm. + Sốlỗtrên một mâm: 7562.5 lỗ.

pdf47 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 22/11/2013 | Lượt xem: 1873 | Lượt tải: 1download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồán môn học quá trình và thiết bị, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ên mâm hl là từ chiều cao gờ chảy tràn hw , chiều cao tính tốn của lớp chất lỏng trên gờ chảy tràn how và hệ số hiệu chỉnh theo kinh nghiệm β : hl = β.( hw + how ) , (mm.chất lỏng) Chọn : + Hệ số hiệu chỉnh : β = 0,6 + Chiều cao gờ chảy tràn : hw = 50 (mm) Chiều cao tính tốn của lớp chất lỏng trên gờ chảy tràn được tính từ phương trình Francis với gờ chảy tràn phẳng : 3 2 .4.43 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= w L ow L qh , (mm.chất lỏng) Với : + qL : lưu lượng của chất lỏng (m3/ph). ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 17 + Lw :chiều dài hiệu dụng của gờ chảy tràn (m). • Xác định Lw : Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm , nên ta có phương trình sau : ππ .2,0sin 180 . =− oo o nn Với : no :góc ở tâm chắn bởi chiều dài đoạn Lw . Dùng phương pháp lặp ta được : no = 93o12’22” Suy ra : Lw = Dt . sin(no/2) = 1.6 (m). • Xác định qL : • Phần cất : 958.60 785.19.47.175.9.2 .60 .. == xtb tb L MDRq ρ = 0.175 (m 3/ph).(T10/285) • Với: Mtb=0.9575*18+(1-.9575)*60=19.785 Suy ra : 3 2 6.1 175.0.4.43 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=owh = 9.926 (mm). Vậy :Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần cất là: hl = 0.6.(50+9.926) = 35.956 (mm.chất lỏng). • Phần chưng : 958.60 98.25*153.774 '.60 ).* ' ( =+= xtb tbFD L MR q GG ρ =0.336 (m 3/ph). • Với:Mtb=0.81*18+(1-0.81)*60=25.98 Suy ra : 3 2 6.1 336.0.4.43' ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=owh = 15.333 (mm). Vậy :Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần chưng : h’l = 0.6.(50+15.333) = 39.2 (mm.chất lỏng). c . Độ giảm áp do sức căng bề mặt : Độ giảm áp do sức căng bề mặt được xác định theo biểu thức : lL R d h . .54.625 ρ σ= , (mm.chất lỏng) Với : + σ : sức căng bề mặt của chất lỏng (dyn/cm). + ρL : khối lượng riêng của pha lỏng (Kg/m3). • Phần cất : * Khối lượng riêng của pha lỏng : L = ρxtb = 958 (Kg/m3). * ttb = 100.37oC ,tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có : + Sức căng bề mặt của nước : σN = 58.9 (dyn/cm). + Sức căng bề mặt của acid : σa = 19.8 (dyn/cm). Suy ra :Sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần cất : aN aN σσ σσσ += . = 14.819 (dyn/cm). Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần cất là : 008.0.958 10.849.14.54.625 3− =Rh = 1.212 (mm.chất lỏng). • Phần chưng : ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 18 * Khối lượng riêng của pha lỏng : ’L = ρ’xtb = 958 (Kg/m3). * t’tb = 101.31oC ,tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có : + Sức căng bề mặt của nước : σ’N = 58.9 (dyn/cm). + Sức căng bề mặt của acid : σ’a = 19.8 (dyn/cm). Suy ra :Sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần chưng : aN aN '' '.' ' σσ σσσ += = 14.819 (dyn/cm). Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần chưng là : 008.0.958 10.849.14.54.625' 3− =Rh = 1.212 (mm.chất lỏng). Tóm lại : Độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua một mâm ở : + Phần cất : htl = 16.11+35.956+1.212 = 53.278 (mm.chất lỏng). hay htl = 53.278 . 10-3 . 9.81 . 958 = 500.71 (N/m2). + Phần chưng : h’tl = 21.98+39.2+1.212 = 62.392 (mm.chất lỏng). hay h’tl = 62.392 . 10-3 . 9.81 . 958 = 586.36 (N/m2). Suy ra :Tổng trở lực của tồn tháp hay độ giảm áp tổng cộng của tồn tháp là :(xem độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua mâm nhập liệu bằng độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua một mâm ở phần chưng ) ∑htl = 37. htl + 13. h’tl = 37 . 500.71+13 .586.36 =26148.95 (N/m2). 3 . Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động : Chọn khoảng cách giữa hai mâm là hmâm =0.4 (m). Bỏ qua sự tạo bọt trong ống chảy chuyền, chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ được xác định theo biểu thức : hd = hw + how + htl + hd’ , (mm.chất lỏng) Với : hd’ : tổn thất thuỷ lực do dòng lỏng chảy từ ống chảy chuyền vào mâm, được xác định theo biểu thức sau : 2 ' .100 .128.0 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= d L d S Qh , (mm.chất lỏng) trong đó : + QL : lưu lượng của chất lỏng (m3/h). + Sd : tiết diện giữa ống chảy chuyền và mâm, khi đó : Sd = 0.8 . Smâm = 0.8 . π.1.12 =2.76 (m2) • Phần cất : QL = 60.qL = 60 . 0.175 =10.5 (m3/h). Suy ra : 2 ' 76.2.100 5.10.128.0 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=dh = 0.00018 (mm.chất lỏng). Vậy : chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở phần cất : hd =50+9.926+53.278+0.00018 =113.204 (mm.chất lỏng). Kiểm tra : hd = 113.204 < 2002 400 2 mâm ==h (mm) : đảm bảo khi hoạt động các mâm ở phần cất sẽ không bị ngập lụt. • Phần chưng : Q’L = 60.q’L = 60 .0.336 = 20.16 (m3/h). Suy ra : 2 ' 76.2.100 16.20.128.0' ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=dh = 0.00068 (mm.chất lỏng). ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 19 Vậy : chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở phần chưng : h’d =50+15.333+62.392+0,00068 =127.726 (mm.chất lỏng). Kiểm tra : h’d = 127.726 < 2002 400 2 mâm ==h (mm) : đảm bảo khi hoạt động các mâm ở phần chưng sẽ không bị ngập lụt. Vậy : khi hoạt động đảm bảo tháp sẽ không bị ngập lụt. Chiều cao của thân tháp :Hthân =Ntt .(hmâm+δmâm ) + 0,8 =50.(0.4+0.0064) +0,8 =21.12(m). Chiều cao của đáy và nắp : Hđ = Hn =ht +hgờ =0.55+0.025=0.575(m). (Xem ở phần (III.2) : Đáy và Nắp thiết bị ). Chiều cao của tháp : H = Hthân + Hđ + Hn = 21.695(m). III . TÍNH TỐN CƠ KHÍ CỦA THÁP : 1 . Bề dày thân tháp : Vì tháp chưng cất hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp hàn giáp mối (phương pháp hồ quang ). Thân tháp được ghép với nhau bằng các mối ghép bích. Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm và khả năng ăn mòn của acid đối với thiết bị, ta chọn vật liệu chế tạo thân tháp là thép không gỉ mã X18H10T. • Aùp suất tính tốn : Tháp làm việc ở áp suất khí quyển, nên ta chọn áp suất tính tốn : Ptt =Pcl + ∑htl , (N/mm2) Với : Pcl : áp suất thủy tĩnh do chất lỏng ở đáy (N/mm2). Chọn áp suất tính tốn sao cho tháp hoạt động ở điều kiện nguy hiểm nhất mà vẫn an tồn nên : Pcl = ρx .g.H = 2 'xtbxtb ρρ + .g.H=958. 9.81 . 21.695 =203889.18 (N/m2). Suy ra : Ptt = 203889.18 + 26148.95 =230038.12 (N/m2) ~0.23(N/mm2). • Nhiệt độ tính tốn : Chọn nhiệt độ tính tốn : ttt = tđáy = 102.1oC . Tra tài liệu tham khảo [5], ứng suất tiêu chuẩn đối với thép X18H10T : [σ]* = 142 (N/mm2).(t22) Đối với acid hệ số hiệu chỉnh : η = 1 Vậy : ứng suất cho phép : [σ] = η.[σ]* = 142 (N/mm2). • Xác định bề dày thân chịu áp suất trong : Ta chọn phương pháp chế tạo thân là phương pháp hàn hồ quang điện bằng tay nên hệ số bền mối hàn : ϕh = 0,95 Xét tỷ số : [ ] 95.0. 23.0 142. =h ttP ϕσ =586.52 > 25,do đó, bề dày tính tốn của thân được tính theo công thức sau : [ ] 95,0.142.2 23.0.2200 ..2 . ' == h ttt t PD S ϕσ =1.87 (mm). Suy ra : bề dày thực của thân : St = S’t + C ,(mm). ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 20 Trong đó : C :hệ số bổ sung bề dày, C = Ca + Cb + Cc + Co Với : + Ca : hệ số bổ sung do ăn mòn hố học, phụ thuộc vào tốc độ ăn mòn của chất lỏng. Chọn tốc độ ăn mòn của acid là 0,1 (mm/năm),thiết bị hoạt động trong 20 năm, do đó Ca = 2 mm. +Cb : hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, chọn Cb = 0. +Cc : hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, chọn Cc = 0. +Co : hệ số bổ sung qui tròn, chọn Co =1 (mm). Suy ra : C = 2 + 0 + 0 + 1 = 3 (mm). Vậy : St = 1.87 + 3 = 4.87 (mm). * Kiểm tra công thức tính tốn với St = 4.87 (mm) : 2200 287.4 −=− t at D CS = 0.0013< 0,1 : đúng. * Kiểm tra áp suất tính tốn cho phép : [ ] [ ] ( )( ) ( ) ( )2215.52200 2215.5.95.0.142.2...2 −+ −=−+ −= att ath tt CSD CSP ϕσ =0.394 > Ptt : đúng. Vậy : Bề dày thực của thân là St = 4.87 (mm). Chọn bề dày St=5mm 2 . Đáy và nắp thiết bị : Chọn đáy và nắp có dạng là ellipise tiêu chuẩn, có gờ bằng thép X18H10T. Nhận thấy: công thức tính tốn bề dày thân, đáy và nắp chịu áp suất trong là như nhau. Nên chọn bề dày của đáy và nắp là Sđ = Sn = 5(mm). Các kích thước của đáy và nắp ellipise tiêu chuẩn, có gờ(tài liệu tham khảo [4(tập 2)]: + Đường kính trong: Dt = 2200 (mm). + ht =550(mm). + Chiều cao gờ: hgờ = h = 25 (mm). +Diện tích bề mặt trong: Sđáy = 4.48 (m2). 3 . Bích ghép thân, đáy và nắp : Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị. Các loại mặt bích thường sử dụng: + Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bị (hàn, đúc và rèn). Loại bích này chủ yếu dùng thiết bị làm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình. + Bích tự do: chủ yếu dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao, để nối các bộ bằng kim loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật liệu bền hơn thiết bị. + Bích ren: chủ yếu dùng cho thiết bị làm việc ở áp suất cao. Chọn bích được ghép thân, đáy và nắp làm bằng thép X18H10T, cấu tạo của bích là bích liền không cổ. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 21 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 2)- trang 423], ứng với Dt =2200(mm) và áp suất tính tốn Ptt = 0.23(N/mm2) ta chọn bích có các thông số sau : Dt D Db D1 Do h Bu lông db Z mm (cái) 2200 2360 2300 2260 2215 40 27 56 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 2)- trang 170], chọn số mâm giữa hai mặt bích là10 mâm.Vậy, số bích ghép thân-đáy-nắp là 6 bích. Độ kín của mối ghép bích chủ yếu do vật đệm quyết định. Đệm làm bằng các vật liệu mềm hơn so với vật liệu bích. Khi xiết bu lông, đệm bị biến dạng và điền đầy lên các chỗ gồ ghề trên bề mặt của bích. Vậy, để đảm bảo độ kín cho thiết bị ta chọn đệm là dây amiăng, có bề dày là 3(mm). 4 . Đường kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn : Bích được làm bằng thép CT3 , cấu tạo của bích là bích liền không cổ. a . Vị trí nhập liệu : Suất lượng nhập liệu: QF = 5 (m3/h). Chọn vận tốc chất lỏng nhập liệu (tự chảy từ bồn cao vị vào mâm nhập liệu): vF = 0.2 (m/s). Đường kính ống nhập liệu: dF = 094.02.0..3600 5.4 ..3600 .4 == ππ F F v Q (m). Suy ra: chọn đường kính ống nhập liệu: dF = 0.1(m). Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)t434], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lF = 120 (mm). ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 22 Các thông số của bích ghép ống dẫn nhập liệu: Dy D Dn Db D1 h Bu lông db Z mm (cái) 100 205 108 170 148 14 16 4 b . Oáng hơi ở đỉnh tháp: Suất lượng hơi ở đỉnh tháp: gd = 12404.22 (Kg/h). Khối lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp được tính theo công thức (xác định ở tD = 100.220oC và yD = 0.997): ( )[ ] ( )273.4.22 273.60.1.18 + −+= D DD h t yyρ = 0.592 (Kg/m3). Lưu lượng hơi ra khỏi tháp: h d ρ g Qh = = 20953.07 (m3/h). Chọn vận tốc hơi ở đỉnh tháp: vh = 30 (m/s). Đường kính ống dẫn hơi: dh = 247.030..3600 07.20953.4 ..3600 .4 == ππ h h v Q (m). Suy ra: chọn đường kính ống dẫn hơi: dh = 0.25 (m). Tài liệu tham khảo [4(tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lh = 140 (mm). Các thông số của bích ghép ống dẫn hơi ở đỉnh tháp: Dy Db Dn D D1 Bu lông d b (mm) cái) 250 335 273 370 312 2 1 6 2 c . Oáng hồn lưu: Suất lượng hồn lưu: Ghl =D.MD.R=175.47 . 2.9.18.21 = 9266.3 (Kg/h). Khối lượng riêng của chất lỏng hồn lưu, tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ở tD = 100.22oC: ρhl = 958 (Kg/m3). Lưu lượng chất lỏng hồn lưu: hl hl hl G Q ρ= = 9.67 (m 3/h). Chọn vận tốc chất lỏng hồn lưu (tự chảy từ bộ phận tách lỏng ngưng tụ vào tháp): vhl = 0.4 (m/s). Đường kính ống hồn lưu: dhl = 092.04.0..3600 67.9.4 ..3600 .4 == ππ vhl Qhl (m). Suy ra: chọn đường kính ống hồn lưu: dhl = 0.1 (m). Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lhl = 120 (mm). Các thông số của bích ghép ống dẫn hồn lưu: Dy D Dn Db D1 h B u lông d Z ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 23 b m m (cái) 100 205 108 170 148 14 1 6 4 d . Oáng dẫn hơi vào đáy tháp: Suất lượng hơi vào đáy tháp: g’1 = 20042.921 (Kg/h). Khối lượng riêng của hơi vào đáy tháp được tính theo công thức (xác định ở tW = 102.1oC và yW = 0.795: ( )[ ] ( )273.4,22 273.60.1.18 + −+= W WW dh t yyρ = 0.865 (Kg/m3). Lưu lượng hơi vào tháp: hd 1' ρ gQhd = = 23171 (m3/h). Chọn vận tốc hơi vào đáy tháp: vhd = 30 (m/s). Đường kính ống dẫn hơi: dhd = 256.030..3600 23171.4 ..3600 .4 == ππ hl hl v Q (m). Suy ra: chọn đường kính ống dẫn hơi: dhd = 0.25 (m). Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lhd = 150 (mm). Các thông số của bích ghép ống dẫn hơi vào đáy tháp: Dy Db Dn D D1 h Bu lông d b (mm) cái) 250 335 273 370 312 22 1 6 2 e . Oáng dẫn chất lỏng ở đáy tháp: Suất lượng chất lỏng vào nồi đun: G’1 =804.91*26.9 =21652.08 (Kg/h). Khối lượng riêng của chất lỏng chất lỏng vào nồi đun, tra tài liệu tham khảo [4(tập 1)] ở tW = 102.1oC : ρL = 958 (Kg/m3). Lưu lượng chất lỏng vào nồi đun: L L GQ ρ 1'= = 22.6 (m3/h). Chọn vận tốc chất lỏng vào nồi đun (chất lỏng tự chảy vào nồi đun): vL = 0.8 (m/s). Đường kính ống dẫn chất lỏng: dL= 8.0..3600 6.22.4 ..3600 .4 ππ =L L v Q =0.099(m). Suy ra: chọn đường kính ống dẫn: dL = 0.1 (m). Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lL = 130 (mm). Các thông số của bích ghép ống dẫn chất lỏng ở đáy tháp: Dy D D n D b D 1 h B u lông ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 24 d b Z m m (cái) 100 205 108 170 148 14 16 4 f . Oáng dẫn chất lỏng từ nồi đun (sản phẩm đáy): Suất lượng sản phẩm đáy: GW = W.MW = 59.819*30.6=1830.46(Kg/h). Khối lượng riêng của sản phẩm đáy, tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ở tW= 102.1oC : ρW = 958 (Kg/m3). Lưu lượng sản phẩm đáy: W W W G Q ρ= = 1.91 (m 3/h). Chọn vận tốc sản phẩm đáy (chất lỏng tự chảy): vW = 0.08 (m/s). Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy: dW= 08,0..3600 91.1.4 ..3600 .4 ππ =W W v Q =0.091(m). Suy ra: chọn đường kính ống dẫn: dW = 0.1 (m). Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lW = 100 (mm). Các thông số của bích ghép ống dẫn sản phẩm đáy: Dy D Dn Db D1 h B u lông d b Z m m (cái) 100 205 108 170 148 14 1 6 4 5 . Tai treo và chân đỡ: • Tính trọng lượng của tồn tháp: Khối lượng của một bích ghép thân: (thép X18H10T: ρX18H10T = 7900 (Kg/m3)). m1 = ( ) ( ) 7900.04.02.236.2.4...4 22101822 −=− πρπ THXt hDD = 51.08(Kg). Khối lượng của một mâm: (thép X18H10T: ρX18H10T = 7900 (Kg/m3)). m2 = THXmâmtD 1018 2 .9.0... 4 ρδπ = 4 π .2.22.0.0064.0.9.7900 =62.2(Kg). Khối lượng của thân tháp: m3 = 4 π .(D2ng –D2t).Hthân . ρX18H10T = ( ) 7900.12.21.2.27.2.4 22 −π = 21053.18 (Kg). Khối lượng của đáy (nắp) tháp: m4 = Sđáy .δđáy . ρX18H10T = 4.48 . 0.005 . 7900 = 86.96 (Kg). Khối lượng của tồn tháp: m =2. 6.m1+50.m2+m3+2.m4=24647.72(Kg). Suy ra trọng lượng của tồn tháp: P = m.g = 241794.13(N). • Chân đỡ tháp: Chọn chân đỡ: tháp được đỡ trên bốn chân. Tải trọng cho phép trên một chân: Gc =P/4=241794.13/4 =6.0448.5.104 (N). ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 25 Để đảm bảo độ an tồn cho thiết bị, ta chọn: Gc = 6.104 (N). Theo ñaùy thieát bò Tr uïc t hi eát b ò Các kích thước của chân đỡ: (tính bằng mm) L B B1 B2 H H s L d 300 240 260 370 450 226 18 110 34 • Tai treo: Chọn tai treo: tai treo được gắn trên thân tháp để giữ cho tháp khỏi bị dao động trong điều kiện ngoại cảnh. Ta chọn bốn tai treo, tải trọng cho phép trên một tai treo là Gt = 6.045.104 (N). Để đảm bảo độ an tồn cho thiết bị, ta chọn: Gt = 6.104 (N). Chọn tấm lót tai treo khi ghép vào thân có kích thước sau: + Chiều dài tấm lót: H = 740 (mm). + Chiều rộng tấm lót: B = 550 (mm). +Bề dày tấm lót là SH = 10 (mm). Các kích thước của tai treo: (tính bằng mm) L B B1 H S l a d 230 200 205 350 12 100 25 34 ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 26 ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 27 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT- THIẾT BỊ PHỤ. I . CÁC THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT: Cân bằng nhiệt lượng cho tồn tháp chưng cất: QF + Qđ = QW + QD + Qnt + Qm (IV.1) Trong đó: • Qnt : nhiệt lượng ngưng tụ hơi sản phẩm đỉnh ngưng tụ thành lỏng. Chọn hơi sản phẩm đỉnh ngưng tụ hồn tồn thành lỏng. Qnt = D.(R+1).MD . rD , (KJ/h). Xác định rD (ẩn nhiệt hố hơi của sản phẩm đỉnh): Tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ở tD = 100.22oC ta có: Aån nhiệt hố hơi của nước: rN = 2256.254 (KJ/kg). Aån nhiệt hố hơi của acid: ra = 406.042 (KJ/kg). Dx =0.995*18/(0.995*18+(1-0.995)*60)=0.984 Suy ra: rD = rN . Dx +(1- Dx ).ra = 2256.254*0.984+(1-0.984).406.042 = 2226.65 (KJ/kg). Vậy: Qnt =175.47 .(2.9+1) . 18.21.2226.65=27747853.06 (KJ/h). • QF : nhiệt lượng do hỗn hợp acid nhập liệu mang vào tháp(nhiệt lượng gia nhiệt dòng nhập liệu đến trạng thái lỏng sôi). QF = GF .HF =GF .cF .(tF –to ) (KJ/h). Chọn nhiệt độ chuẩn: to = 20oC. Ở( tF+to)/2=(100.52+20)/2=60.26 oC , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có nhiệt dung riêng của acid: ca =2207 (J/kg.độ). Suy ra: cF = Fx .4190 +(1- Fx ).Ca =0.775.4190+(1-0.775).2207 = 3743.825(J/kg.độ). Vậy: QF =5025.86.3743.825.(100.52-20) = 1515059.514 (KJ/h). • QW : nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra từ nồi đun. QW = GW .HW =W .MW.cW .(tW –to ) ,(KJ/h). (tw+to)/2=(102.1+20)/2=61.05 Tra tập1 Ca=2207 (J/kg.độ) Chọn nhiệt độ chuẩn: to = 20oC. Wx =0.7*18/(0.7*18+0.3*60)=0.412 cW = Wx .4190+ (1- Wx ).Ca=0.412*4190+(1-0.412).2207=3023.996 (J/kg.độ). Vậy: QW =59.819*30.6.3023.996.(102.1-20)=454448.783(KJ/h). • QD : nhiệt lượng do sản phẩm đỉnh mang ra từ bộ phận tách hồn lưu. QD = GD .HD =D.MD .cD .(tD –to ) ,(KJ/h). Chọn nhiệt độ chuẩn: to = 20oC. Ở 2 2022.100 2 +=+ oD tt = 60.11oC , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có nhiệt dung riêng của acid: ca =2207 (J/kg.độ). Suy ra: cD = Dx .4190 +(1- Dx ).Ca =0.984*4190+(1-0.984).2207 = 4158.27 (J/kg.độ). Vậy: Từ (IV.1), ta được: ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 28 QD = 175.47*18.21*4158.27 .(100.22-20) =1065880.148 (KJ/h). • Qm : nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh. Chọn: Qm = 0,05.Qđ Vậy: nhiệt lượng cần cung cấp cho nồi đun ở đáy tháp: Qđ = 95,0 1 .(QW + QD + Qnt – QF ) = 95,0 1 (27747853.06 -1515059.514+454448.783+1065880.148) = 29213813.13 (KJ/h) =8115kw. Chọn: + Nhiệt độ nguyên liệu ban đầu: t’F = 28oC. + Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi làm nguội: t’D = 35oC. + Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt với nguyên liệu ban đầu: t’W = 60oC. 1 . Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh: Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ – ống loại TH đặt nằm ngang. Oáng truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống: 57x3, chiều dài ống là L = 6(m). Chọn nước làm lạnh đi trong ống với nhiệt độ đầu: t1 = 28oC, nhiệt độ cuối: t2 = 50oC. Các tính chất lý học của nước làm lạnh được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbN = 2 21 tt + =39oC: + Nhiệt dung riêng: cN = 4.175 (KJ/kg.độ). + Khối lượng riêng: ρN = 992 (Kg/m3). + Độ nhớt động lực: μN = 0.656.10-3 (N.s/m2). + Hệ số dẫn nhiệt: λN = 0.642 (W/moK). a . Suất lượng nước cần dùng để ngưng tụ sản phẩm đỉnh: GN = )2850.(175.4.3600 627747853.0 ).(.3600 12 − =− ttc Q N nt = 57.69 (Kg/s). b . Xác định bề mặt truyền nhiệt : Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Ftb = log. tK Qnt Δ ,(m 2) (IV.2). Với: + K : hệ số truyền nhiệt. + Δtlog : nhiệt độ trung bình logarit. • Xác định Δtlog : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: 5022.100 2822.100 )5022.100()2822.100( log − − −−−=Δ Ln t =66.56(oK). • Xác định hệ số truyền nhiệt K: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 29 A t N r K αα 11 1 +Σ+ = ,(W/m2.oK) (IV.3). Với: + αN : hệ số cấp nhiệt của nước trong ống (W/m2.oK). + αA : hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ (W/m2.oK). + ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu. * Xác định hệ số cấp nhiệt của nước trong ống:(tr110tập10) Chọn vận tốc nước đi trong ống: vN = 0.5 (m/s). Số ống trong một đường nước: 5.0.051.0. 4. 992 69.57 .. 4. 22 ππρ == NtrN N vd Gn =60 (ống). Chuẩn số Reynolds : 3 . 10.656.0 992.051.0.5.0.Re −== N NtrN N dv μ ρ =38560.98> 10000 : chế độ chảy rối, công thức xác định chuẩn số Nusselt có dạng: 25,043,08,0 ) Pr Pr .(PrRe..021,0 w N NNlNNu ε= Trong đó: + εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReN và tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ống:ReN=38560.98 và 8.58051.0 3 == trd L ,nên εl =1. + PrN : chuẩn số Prandlt của nước ở 39oC, nên PrN = 4.31. + Prw : chuẩn số Prandlt của nước ở nhiệt độ trung bình của vách. Chọn :Nhiệt độ trung bình của vách ngồi tW1 =550C ,vách trong tW2=500C tWtb=(tW1 +tW2)/2 = 52.5 nên PrN= 3.15 Suy ra: 25.043.08.0 )15.3/31.4(31.4*98.38560*1*021.0=NNu =198.61 Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống: αN = = tr NN d Nu λ. 198.61*0.642/0.051=2500.17 W/m2 độ * Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: + rr t t t +=Σ λ δ Bề dày thành ống: δt = 3 (mm). Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 17.5 (W/moK). Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong và ngồi ống ống với nước sạch: r = 1/5000 (m2.oK/W). Suy ra: ∑rt = 1/2692.31 (m2.oK/W). * Hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ: (tập 10 tr119) Sản phẩm đỉnh chủ yếu là nươc nên: ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 30 25.0 1 ) )( (*725.0 ngWngt dtt rA −=α Aån nhiệt ngưng tụ: rD = rN = 2256.254 (KJ/kg). ở tm = ( tngt + tW1)/2= (100.22+55)/2=77.61oC ta có A=167.327 αHN =0.725*167.327*(2256.254*103/(100.22-55)*57)0.25 =1173.4 W/m2 độ Từ (IV.3): 4.1173 1 31.2692 1 17.2500 1 1 ++ =K = 615.9(W/m2.oK). Từ (IV.2), bề mặt truyền nhiệt trung bình: 56.66.9.615.3600 1000. 627747853.0=tbF = 188 (m2). Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt : L’= 2 051.0057.0.60. 188 += π = 18.15(m). So với L=6 (m) ta có 6 15.18' = L L =3lần. Khi đó số ống tăng lên 3 lần: n=60*3 =180 (ống) ~ chọn n=187(ống). * Kiểm tra hệ số cấp nhiệt của rượu khi có kể đến sự ảnh hưởng của sự sắp sếp, bố trí ống. Chọn cách xếp ống thẳng hàng, bố trí theo dạng lục giác đều,vậy với 187 ống thì ta sếp được 31 hình lục giác đều có cùng tâm. Khi đó: chiều dài ống truyền nhiệt: L’= ).(93.5 2 051.0057.0.187. 188 m=+π < 6(m) : thoả. Vậy : Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt vỏ – ống gồm n=187(ống), dài L=6(m). Oáng được bố trí theo hình lục giác đều. Nên ta có số ống trên đường chéo hình lục giác: b = 63(ống). Chọn bước ống: t=0.0684 (m). Đường kính vỏ thiết bị: Dv = t.(2no +1)=0.0684*(2*31+1)=4.3 (m) 2 . Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy: Chọn nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là nồi đun Kettle, ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 57x3. Chọn hơi đốt là hơi nước 2 at, đi trong ống. Tra tài liệu tham khảo [4(tập1)], ta có: + Nhiệt độ sôi: tsN = 120oC. + Aån nhiệt ngưng tụ: rN = 2239.51 (KJ/kg). Sản phẩm đáy trước khi vào nồi đun có nhiệt độ là t’1 = 100oC, nhiệt độ ra là tW = 102.1oC. a . Suất lượng hơi nước cần dùng : Lượng nhiệt cần cấp cho đáy tháp: Qđ = 29213813.13 (KJ/h) =8115kw. Suất lượng hơi nước cần dùng: ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 31 GhN = 51.2239 8115d = Nr Q = 3.624 (Kg/s). b . Xác định bề mặt truyền nhiệt : Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Ftb = log. tK Qd Δ ,(m 2) (IV.12). Với: + K : hệ số truyền nhiệt. + Δtlog : nhiệt độ trung bình logarit. • Xác định Δtlog : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: 93.18 1.102120 100120 )1.102120()100120( log = − − −−−=Δ Ln t (oK). • Xác định hệ số truyền nhiệt K: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: D t N r K αα 11 1 +Σ+ = ,(W/m2.oK) (IV.13). Với: + αN : hệ số cấp nhiệt của hơi nước (W/m2.oK). + αD : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy (W/m2.oK). + ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu. • Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi nước: Chọn nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi nước(trong ống) tw1=115o C nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngồi ống) tw2=105o C nhiệt độ trung bình tm =(115+105)/2=110o C. tra bảng trang 120 tập 10 ta có A=183.5 Hệ số cấp nhiệt của hơi nước được xác định theo công thức: αN = 25,025,0 1 051.0).115120( 1000.51.2239.5.183.725,0 ).( ..725,0 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − trwsN N dtt rA =7242.31(W/m2.oK). * Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: 21 rrr t t t ++=Σ λ δ Bề dày thành ống: δt = 3 (mm). Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 17,5 (W/moK). Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch: r1 = 1/5000 (m2.oK/W). Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đáy: r2 =1/5800(m2.oK/W). Suy ra: ∑rt = 1/1838.77 (m2.oK/W). * Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy: Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy được xác định theo công thức (chế độ sôi sủi bọt và xem sản phẩm đáy như là nước): ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 32 αD = 3600 8,4186 .39.p0,6.(105 – 102.1)2,33 Với: + p: áp suất để đạt nhiệt độ sôi của sản phẩm đáy, khi đó p = 1 at = 105 (N/m2). Suy ra: αD = 242120.55(W/m2.oK) Từ (IV.13): 4.1598 55.242120 1 77.1838 1 85.12878 1 1 = ++ =K (W/m2.oC). Từ (IV.12), bề mặt truyền nhiệt trung bình: 93.18.4.1598 1000.8115=tbF = 268.19 (m2). Chọn số ống truyền nhiệt: n = 187 (ống). Chiều dài ống truyền nhiệt: L =+= 2 057.0051.0.187. 19.268 π 8.45(m). Chọn: L = 9(m) Vậy: nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt vỏ - ống với số ống n =187, chiều dài ống truyền nhiệt L = 9(m). Oáng được bố trí theo hình lục giác đều. Nên ta có số ống trên đường chéo hình lục giác: b = 63(ống). Chọn bước ống: t=0.0684 (m). Đường kính vỏ thiết bị: Dv = t.(2no +1)=0.0684*(2*31+1)=4.3 (m) 3.Thiết bị trao đổi nhiệt sản phẩm đỉnh và nhập liệu: Chọn thiết bị thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Oáng truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống trong: 38x2 ; kích thước ống ngồi: 57x3. Dòng nhập liệu đi trong ống 38x2 (ống trong) với nhiệt độ đầu: t’F = 28oC. Sản phẩm đỉnh đi trong ống 57x3 (ống ngồi)với nhiệt độ đầu: td = 100.22oC, nhiệt độ cuối: t’d = 60oC. Các tính chất lý học của sản phẩm đỉnh được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbD = 2 ' DD tt + =80.11oC: + Nhiệt dung riêng: cD = 4.195 (KJ/kg.độ). + Khối lượng riêng: ρD = 971.8 (Kg/m3). + Độ nhớt động lực: μD = 0.355.10-3 (N.s/m2). + Hệ số dẫn nhiệt: λD = 0.675 (W/moK). a . Nhiệt độ dòng nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy: Suất lượng sản phẩm đỉnh: GD = D.MD = 175.47.18.21 = 3195.31 (Kg/h). Lượng nhiệt cần tải: Qt = 3600 DG .cD.(tD-t’D) = 3600 31.3195 .4.195.(100.22-60)=149.76(KW). ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 33 Ở 28oC, ta xem nhiệt dung riêng của nhập liệu là hằng số, hay nhiệt dung riêng của acid ca = 2.04 (KJ/kg.độ). Suy ra: cF = 4.18 . Fx +(1- Fx ). ca = 4.18.0.775+(1-0.775).2.04 = 3. 699 (KJ/kg.độ). Nhiệt độ nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy: t”F = 28 3600 86.5025.699.3 76.149' . +=+ F FF t t Gc Q = 57oC. Các tính chất lý học của sản phẩm đỉnh được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbF = 5.422 2857 2 '" =+=+ FF tt oC: + Khối lượng riêng: ρF = 998.17 (Kg/m3). + Độ nhớt động lực: μF = 0.65.10-3 (N.s/m2). + Hệ số dẫn nhiệt: λF = 0.51 (W/moK). b . Xác định bề mặt truyền nhiệt : Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Ftb = log. tK Qt Δ ,(m 2) (IV.17). Với: + K : hệ số truyền nhiệt. + Δtlog : nhiệt độ trung bình logarit. • Xác định Δtlog : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: 33.37 2860 5722.100 )2860()5722.100( log = − − −−−=Δ Ln t (oK). • Xác định hệ số truyền nhiệt K: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: W t F r K αα 11 1 +Σ+ = ,(W/m2.oK) (IV.18). Với: + αF : hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu (W/m2.oK). + αW : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh (W/m2.oK). + ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu. • Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu ở ống trong: Vận tốc dòng nhập liệu đi trong ống: 22 034.0. 4. .3600 5 . 4. .3600 ππ == tr F F d Qv =1.53(m/s). Chuẩn số Reynolds : 31.79884 10.65.0 17.998.034.0.53.1.Re 3 === − F FtrF F dv μ ρ > 104 : chế độ chảy rối, công thức xác định chuẩn số Nusselt có dạng: 25,0 2 43,08,0 ) Pr Pr.(PrRe..021.0 w F FFlFNu ε= ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 34 Trong đó: + εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReF và tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ống: chọn εl =1. + PrF : chuẩn số Prandlt của dòng nhập liệu ở 42.5oC, nên PrF = 51.0 3699.10.65.0. 3−= F FF c λ μ = 4.71. cF = 4.19 . Fx +(1- Fx ). ca=4.19*0.775+(1-0.775)*2.2288= 3.75KJ/ Kg độ + Prw2 : chuẩn số Prandlt của dòng nhập liệu ở nhiệt độ trung bình của vách. Chọn nhiệt độ tiếp xúc vách trong tw2 = 58 ,vách ngồi tw1 =70 ttbw =(58 +70)/2 =64oC + Khối lượng riêng: ρF = 984.92 (Kg/m3). + Độ nhớt động lực: μF = 0.462.10-3 (N.s/m2). + Hệ số dẫn nhiệt: λF = 0.61 (W/moK). Prw2 = 61.0 3750.10.462.0. 3−= F FF c λ μ =2.84 Suy ra: NuF =0.021*1*79884.310.84.170.43 *(4.17/2.84)0.25=356.9 Hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống: αnl = = tr FF d Nu λ. 356.9*0.5/0.034=5248.59(W/m2.oK) * Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: + 21 rrr t t t ++=Σ λ δ Bề dày thành ống: δt = 2(mm). Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 17,5 (W/moK). Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch: r1 = 1/5000 (m2.oK/W). Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đỉnh: r2 = 1/5800 (m2.oK/W). Suy ra: ∑rt = 1/2054.66 (m2.oK/W). * Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh ngồi ống nhỏ: Vận tốc nước đi trong ống ngồi: )22 ) 22 038.0051.0.( 4. 8.971.3600 3195.31 .( 4. .3600 −=−= ππρ ngtrD D W dD Gv =1.01(m/s). Đường kính tương đương: dtd = Dtr –dng = 0.051- 0.038 = 0.013 (m). Chuẩn số Reynolds : 91.35942 10.355.0 8.971.013.0.01.1.Re 3 === − D DtdD D dv μ ρ > 104 : chế độ chảy rối, công thức xác định chuẩn số Nusselt có dạng: 25,0 1 43,08,0 ) Pr Pr.(PrRe..021,0 w D DDlDNu ε= Trong đó: ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 35 + εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReW và tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ốngø,chọn εl =1. + PrD : chuẩn số Prandlt của sản phẩm đỉnh ở ˆ80.11oC PrD = = D DD c λ μ . 0.355.10-3*4195/0.675=2.2 Prw1 =2.81 Suy ra: NuD =0.021*1*35942.910.8 2.20.43 *(2.2/2.81)0.25=122.29 Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy trong ống ngồi: αD = = td DD d Nu λ. 122.29*0.657/0.013=6180.2(W/m2.oK) Từ (IV.18): 85.1191 2.6180 1 66.2054 1 59.5248 1 1 = ++ =K (W/m2.oC). Từ (IV.17), bề mặt truyền nhiệt trung bình: 33.37.85.1191 1000.76.149=tbF = 3.37 (m2). Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt : L 8.29 2 034.0038.0. 37.3 =+= π (m). Chọn: L = 32(m). Vậy: thiết bị trao đổi nhiệt giữa dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 32(m), chia thành 8 dãy, mỗi dãy dài 4 (m). 4 .thiết bị gia nhiệt nhập liệu : Chọn thiết bị gia nhiệt nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Oáng truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống trong:38x2; kích thước ống ngồi: 57x3. Dòng nhập liệu đi trong ống 38x2 (ống trong) với nhiệt độ đầu: t”F =57oC ,nhiệt độ cuối: tF =100.52oC. Chọn hơi đốt là hơi nước 1.5 at, đi trong ống 57x3(ống ngồi). Tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: + Nhiệt độ sôi: tsN = 110.05oC. + Aån nhiệt ngưng tụ: rN = 2219.32 (KJ/kg). Các tính chất lý học của dòng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbF = 2 " FF tt + =78.76oC: + Nhiệt dung riêng: cF = 3.767 (KJ/kg.độ). + Khối lượng riêng: ρF =974.86 (Kg/m3). + Độ nhớt động lực: μF = 0.377.10-3 (N.s/m2). + Hệ số dẫn nhiệt: λF = 0.62 (W/moK). a . Suất lượng hơi nước cần dùng : Lượng nhiệt cần tải cung cấp cho dòng nhập liệu: Qc = 3600 FG .cF.(tF – t”F) = 3600 896.5025 .3.767.(100.52 -57)=228.87 (KW). ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 36 Suất lượng hơi nước cần dùng: GhN = 32.2219 87.228c = Nr Q = 0.1 (Kg/s). b . Xác định bề mặt truyền nhiệt : Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Ftb = log. tK Qt Δ ,(m 2) (IV.22). Với: + K : hệ số truyền nhiệt. + Δtlog : nhiệt độ trung bình logarit. • Xác định Δtlog : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: 35.25 52.10005.110 5705.110 )52.10005.110()5705.110( log = − − −−−=Δ Ln t (oK). • Xác định hệ số truyền nhiệt K: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: N t F r K αα 11 1 +Σ+ = ,(W/m2.oK) (IV.23). Với: + αF : hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu (W/m2.oK). + αN : hệ số cấp nhiệt của hơi nước (W/m2.oK). + ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu. * Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống nhỏ: Vận tốc dòng nhập liệu đi trong ống : 22 034.0. 4. .3600 5 . 4. .3600 ππ == ng F F d Qv =1.53(m/s). Chuẩn số Reynolds : 42.35680 10.377.0 86.974.034.0.53.1.Re 3 === − F FtdF F dv μ ρ > 104 : chế độ chảy rối, công thức xác định chuẩn số Nusselt có dạng: 25,0 2 43,08,0 ) Pr Pr.(PrRe..021.0 w F FFlFNu ε= Trong đó: + εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReW và tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ống ø,chọn εl =1. + PrF : chuẩn số Prandlt của dòng nhập liệu ở 78.76oC, nên PrF = 62.0 10.377.0.3767. 3−= F FFc λ μ = 2.29 Chọn tw2 =95o C: nhiệt độ của vách tiếp xúc với dòng nhập liệu tw1 =105o C: nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi nước ttbw =(95+105)/2=100oC + Nhiệt dung riêng: cF = 3.825 (KJ/kg.độ). ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 37 + Khối lượng riêng: ρF =958 (Kg/m3). + Độ nhớt động lực: μF = 0.295.10-3 (N.s/m2). + Hệ số dẫn nhiệt: λF = 0.628 (W/moK). Prw2 = 628.0 10.295.0.3825. 3−= F FFc λ μ =1.797 Suy ra: NuF =0.021*1*35680.420.8 *2.290.43 *(2.29/1.797)0.25 =139.7 Hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống nhỏ: αF = = td FF d Nu λ. 139.7*0.628/0.034=2580.45(W/m2.oK). * Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: + 21 rrr t t t ++=Σ λ δ Bề dày thành ống: δt = 2(mm). Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 17.5 (W/moK). Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch: r1 = 1/5000 (m2.oK/W). Nhiệt trở lớp cấu phía nhập liệu: r2 = 1/5800 (m2.oK/W). Suy ra: ∑rt = 1/2054.66 (m2.oK/W). * Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi nước ngồi ống nhỏ: Đường kính tương đương: dtd = Dtr –dng = 0.051- 0.038 = 0.013 (m) Hệ số cấp nhiệt của hơi nước được xác định theo công thức: αN= 25,025,0 013.0).10005.110( 1000.32.2219..725,0 ).( ..725,0 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −=⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ − Adtt rA tdwsN N Với: + A : hệ số phụ thuộc vào tính chất vật lý nước theo nhiệt độ, được tra ở tài liệu tham khảo [2]ở tm=(110.05+(105+95)/2)/2=105.025 ta được A=181.27 N= 7889.89 (W/m2.oK). Từ (IV.23): 89.7889 1 66.2054 1 45.2580 1 1 ++ =K =999.03(W/m2.oC). Từ (IV.22), bề mặt truyền nhiệt trung bình: 35.25.03.999 1000.87.228=tbF =9.04 (m2). Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt : L 9.79 2 034.0038.0. 04.9 =+= π (m). Chọn: L = 92(m) Vậy: thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L =92 (m), chia thành 23 dãy, mỗi dãy dài 4(m). II. TÍNH BẢO ÔN CỦA THIẾT BỊ: Trong quá trình hoạt động của tháp, do tháp tiếp xúc với không khí nên nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh ngày càng lớn. Để tháp hoạt động ổn định, ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 38 đúng với các thông số đã thiết kế, ta phải tăng dần lượng hơi đốt gia nhiệt cho nồi đun để tháp không bị nguội (nhất là sản phẩm đỉnh, ảnh hưởng đến hiệu suất của tháp). Khi đó, chi phí cho hơi đốt sẽ tăng. Để tháp không bị nguội mà không tăng chi phí hơi đốt, ta thiết kế lớp cách nhiệt bao quanh thân tháp. Chọn vật liệu cách nhiệt cho thân tháp là amiăng có bề dày là δa .Tra tài liệu tham khảo [2], hệ số dẫn nhiệt của amiăng là λa = 0.151 (W/m.oK). Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh: Qm = 0,05.Qd = 0.05.8115 = 405.57 (KW). Nhiệt tải mất mát riêng: qm = v a a vv a a tb m ttt f Q Δ=−= .).( 21 δ λ δ λ (W/m2). (IV.27) Với: + tv1 : nhiệt độ của lớp cách nhiệt tiếp xúc với bề mặt ngồi của tháp. + tv1 : nhiệt độ của lớp cách nhiệt tiếp xúc với không khí. + Δtv : hiệu số nhiệt độ giữa hai bề mặt của lớp cách nhiệt. Nhận thấy: qm = const, nên chọn Δtv = Δtmax = tđáy -tkk ,tkk = 28oC. Suy ra Δtv = 100.52 – 28 = 72.52oC. + ftb : diện tích bề mặt trung bình của tháp (kể cả lớp cách nhiệt). ftb = π.H.Dtb = π.H.(Dt + Sthân + δa) Từ (IV.27), ta có phương trình: 52.72.151,0 )005.02.2.(695.21. 1000.57.405 aa δδπ =++ Suy ra: δa = 0.0041(m). Vậy: chọn δa = 5(mm). III . TÍNH TỐN BƠM NHẬP LIỆU: 1 . Tính chiều cao bồn cao vị: Chọn đường kính ống dẫn nguyên liệu (nhập liệu): d = 50 (mm), độ nhám của ống ε=0,1(mm). Các tính chất lý học của dòng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbF = 2 'FF tt + = 64.26 oC: + Khối lượng riêng: ρF = 984.74(Kg/m3) + Độ nhớt động lực: μF = 0.46.10-3 (N.s/m2). Vận tốc của dòng nhập liệu trong ống dẫn: vF = 22 05.0. 4. 3600 5 . 4. .3600 ππ =d QF = 0.7 (m/s). a . Tổn thất đường ống dẫn: g v d lh F .2 .. 2 1 1 1 11 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ Σ+= ξλ (m). Với: + λ1 : hệ số ma sát trong đường ống. + l1 : chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 20(m). + d1 : đường kính ống dẫn, d1 = d = 0.05(m). + ∑ξ1 : tổng hệ số tổn thất cục bộ. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 39 + vF : vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn, vF = 0.7(m/s). * Xác định λ1 : Chuẩn số Reynolds của dòng nhập liệu trong ống: 3 1 1 10.46.0 74.984.05.0.7.0..Re −== F FF dv μ ρ = 77066.6 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)tr378], ta có: + Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh1= 7 8 1.6 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε d = 7 8 1,0 50.6 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =7289,343 + Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám: Ren1= 8 9 1.220 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε d = 8 9 1,0 50.220 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =23.9.104. Suy ra: Regh1 < Re1< Ren1: khu vực chảy quá độ, khi đó (tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]): λ1= =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + 25,0 11 Re 100.46.1.1.0 d ε 0.0255 * Xác định ∑ξ1: Hệ số tổn thất của dòng nhập liệu qua: + 10 chỗ uốn cong: ξu1=10.1,1 = 11. + 3 van (van thẳng): ξv1= 3.0.79 =2.37. + 1 lưu lượng kế: ξl1 = 0 (không đáng kể). Suy ra: ∑ξ1 = ξu1 + ξv1 + ξt 1+ ξm1 + ξl1 = 13.37. Vậy:Tổn thất đường ống dẫn: h1= 81.9.2 7.0.37.13 05.0 20.0255.0 2 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + =0.623(m). b . Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị trao đổi nhiệt: g v d lh .2 .. 2 2 2 2 2 22 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ Σ+= ξλ (m). Với: + λ2 : hệ số ma sát trong đường ống. + l2 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 32(m). + d2 : đường kính ống dẫn, d2 = 0.034(m). + ∑ξ2 : tổng hệ số tổn thất cục bộ. + v2 : vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn, v2 =1.53(m/s). * Xác định λ2 : Chuẩn số Reynolds của dòng nhập liệu: Re2= 79884.31 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: + Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh= 7 8 .6 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε hd = 7 8 1.0 34.6 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =4691.05. + Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám: Ren= 8 9 .220 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε hd = 8 9 1.0 34.220 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =155001.7. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 40 Suy ra: Regh1 < Re1< Ren1: khu vực chảy quá độ, khi đó (tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]): λ2= =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + 25,0 2Re 100 2 .46.1.1.0 d ε 0.029 * Xác định ∑ξ2: Hệ số tổn thất của dòng nhập liệu qua: + 9 chỗ ống cong quay ngược: ξq2=9*0.7 = 3.6. + 1 lần co hẹp: ξc2 = 0.2 + 1 lần mở rộng: ξm2 =0.16 Suy ra: ∑ξ2 = ξq2 + ξc2+ ξm 2 =3.96 Vậy:Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị trao đổi nhiệt: h2= 81.9.2 53.1.96.3 034.0 32.0299.0 2 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + =4.67(m). c . Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị gia nhiệt nhập liệu: g v d l h .2 .. 2 3 3 3 3 33 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ Σ+= ξλ (m). Với: + λ3 : hệ số ma sát trong đường ống. + l3 : chiều dài đường ống dẫn, l3 = 92(m). + d3 : đường kính ống dẫn, d3 = 0.038(m). + ∑ξ3 : tổng hệ số tổn thất cục bộ. + v3 : vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn, v3 = 1.53(m/s). * Xác định λ3 : Chuẩn số Reynolds của dòng nhập liệu Re3=35680.42 Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: + Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh= 7 8 .6 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε hd = 7 8 1.0 34.6 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =4691.05. + Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám: Ren= 8 9 .220 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε hd = 8 9 1.0 34.220 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =155001.7. Suy ra: Regh1 < Re1< Ren1: khu vực chảy quá độ, khi đó (tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]): λ3= =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + 25,0 33 Re 100.46.1.1.0 d ε 0.029 * Xác định ∑ξ3: Hệ số tổn thất của dòng nhập liệu qua: + 22 chỗ ống cong quay ngược: ξq3=22.0.7 = 15.4. + 1 lần co hẹp: ξc2 = 0.2. + 1 lần mở rộng: ξm2 =0.16 Suy ra: ∑ξ3 = ξq3 + ξc3+ ξm 3 =15.76. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 41 Vậy:Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị gia nhiệt: h3= 81.9.2 53.1.76.15 034.0 92.0299.0 2 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ + =11.52(m). Chọn : + Mặt cắt (1-1) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị. + Mặt cắt (2-2) là mặt cắt tại vị trí nhập liệu ở tháp. Aùp dụng phương trình Bernolli cho (1-1) và (2-2): z1 + g P F . 1 ρ + g v .2 2 1 = z2 + g P F . 2 ρ + g v .2 2 2 +∑hf1-2 hay z1 = z2 + g vv g PP F .2. 2 1 2 212 −+−ρ +∑hf1-2 Với: + z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao bồn cao vị Hcv = z1. + z2: độ cao mặt thống (2-2) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao từ vị trí nhập liệu tới mặt đất: z2 = hchân đỡ + hđáy + (Nchưng+1) .(h + δmâm ) = 0.226+0.575 + 13(0.4+0.0064)= 6.0842 (m). + P1 : áp suất tại mặt thống (1-1), chọn P1 = 1 at. + P2 : áp suất tại mặt thống (2-2). Xem ΔP=P2 –P1 =Ncất .htl = 37 . 500.71 = 18526.27 (N/m2). + v1 : vận tốc tại mặt thống (1-1), xem v1 = 0(m/s). + v1 : vận tốc tại vị trí nhập liệu, v1 = vF = 0.2 (m/s). + ∑hf1-2 : tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2): ∑hf1-2 = h1 + h2 + h3 = 0.623+4.67+11.52 = 16.813(m). Vậy: Chiều cao bồn cao vị: Hcv = z2 + g vv g PP F .2. 2 1 2 212 −+−ρ +∑hf1-2 =6.0842 + 81.9.2 02.0 81.9.74.984 27.18526 2 −+ + 16.813 = 24.82(m). Chọn Hcv = 25(m). 2 . Chọn bơm: Lưu lượng nhập liệu: QF = 5(m3/h). Chọn bơm có năng suất là Qb = 5.2 (m3/h). chọn ống hút , đẩy 38x2. Các tính chất lý học của dòng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình t’F = 28 oC: + Khối lượng riêng: ρF = 1005.17 (Kg/m3). + Độ nhớt động lực: μF = 0.857.10-3 (N.s/m2). Vận tốc dòng nhập liệu trong ống hút và đẩy: vh = vd = 22 034.0..3600 .5.4 ..3600 .4 ππ =h b d Q = 1.53(m/s). Tổng trở lực trong ống hút và ống đẩy: hhd = g v d ll h dh h dh .2 .. 2 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ Σ+Σ++ ξξλ ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 42 Với: + lh : chiều dài ống hút, chọn lh = 2 (m). + ld : chiều dài ống đẩy, chọn ld = 26 (m). + ∑ξh : tổng tổn thất cục bộ trong ống hút. + ∑ξd : tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy. + λ : hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy. * Xác định λ: Chuẩn số Reynolds của dòng nhập liệu: Re= 310.857.0 17.1005.034.0.53.1.. −= F Fhh dv μ ρ =61013.94. Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có: + Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh= 7 8 .6 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε hd = 7 8 1.0 34.6 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =4691.05. + Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám: Ren= 8 9 .220 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ε hd = 8 9 1.0 34.220 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ =155001.7. Suy ra: Regh1 < Re1< Ren1: khu vực chảy quá độ, khi đó (tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]): λ3= =⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + 25,0 33 Re 100.46.1.1.0 d ε 0.029 * Xác định ∑ξh: Hệ số tổn thất cục bộ trong ống hút qua: + 1 lần vào miệng thu nhỏ: ξt = 0.2. Suy ra: ∑ξh = ξt =0.2. * Xác định ∑ξd: Hệ số tổn thất cục bộ trong ống đẩy qua: + 2 lần uốn góc: ξu =2ø.1.6 = 3.2. Suy ra: ∑ξh = ξu =3.2. Vậy:Tổn thất trong ống hút và ống đẩy: hhd = 81.9.2 53.1.2.32.0 034.0 262.026.0 2 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +++ =2.96(m). Chọn : + Mặt cắt (1-1) là mặt thống chất lỏng trong bồn chứa nguyên liệu. + Mặt cắt (2-2) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị. Aùp dụng phương trình Bernolli cho (1-1) và (2-2): z1 + g P F . 1 ρ + g v .2 2 1 + Hb= z2 + g P F . 2 ρ + g v .2 2 2 +∑hf1-2 Với: + z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất(chọn =2m). + z2: độ cao mặt thống (2-2) so với mặt đất. + P1 : áp suất tại mặt thống (1-1), chọn P1 = 1 at. + P2 : áp suất tại mặt thống (2-2), chọn P2 = 1 at. + v1,v2 : vận tốc tại mặt thống (1-1) và(2-2), xem v1=v2= 0(m/s). + ∑hf1-2 =hhd: tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2). + Hb : cột áp của bơm. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 43 Suy ra: Hb = (z2 – z1) + hhd = (25-2) +2.96 =25.96(m.chất lỏng) Chọn hiệu suất của bơm: ηb = 0,8. Công suất thực tế của bơm: Nb = 8.0.3600 81.9.17.1005.96.25.5 .3600 . = b Fbb gHQ η ρ =444.42(W)=0.659(hp) Tóm lại: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn 2 bơm li tâm loại 1.5(0)- 4x2(3) vì Qb = 5 (m3/h) CHƯƠNG V : GIÁ THÀNH THIẾT BỊ. TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH CỦA THIẾT BỊ: Lượng thép X18H10T cần dùng: G1 = 50.m2+ m3+ 2.m4 = 50.62.2+21053.18+2.86.96= 24337.1(Kg). • Lượng thép CT3 cần dùng: G2 = Gbích ghép thân + Gbích ghép ống dẫn = 2. 6 .51.08 +(2.4. 4 π .(0.2052-0.12).0.014 + 2.2. 4 π . (0.372-0.252) . .0.022). 7850 = 675.4082(Kg). ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 44 • Số lượng bulông cần mua: n = 56*6 +12*2+4*4 = 376 (bulông). • Thể tích vật liệu cách nhiệt cần dùng: V = π.(Dt + St ).δa .H = π.(2.2 + 0.005).0.005.21.695 = 0.751(m3). • Chiều dài ống dẫn: * Oáng từ 31-50 mm: L1=l1 +Lb +LTBTĐN +LTBGN = 20+28 + 32 + 92 =172 (m). Ống 100mm:chọn ống dẫn hơi ở đỉnh và đáy tháp: 10(m). Oáng >=50mm: L2 =Ldn +LNT +LND+LTBTDN+LTBGN =10+ 6*187+9*187+32+92=2939(m) Kính quan sát: đường kính là:100(mm), dày 5(mm). S = 2. 4 π 0,12 = 0,0157(m2). Vật liệu Số lượng Đơn gía Thành tiền Thép X18H10T 24337.1 (kg) 50000 (đ/kg) 121685500 0 Thép CT3 675.408 2 (kg) 10000 (đ/kg) 6754082 Bulông 376 (bulông) 3000 (đ/bulông) 1128000 Vật liệu cách nhiệt 0.751 (m3) 3000000 (đ/m3) 2253000 Oáng dẫn 31-50 mm 172 (m) 20000 (đ/m) 3440000 Oáng dẫn >=50mm 2939 (m) 30000 (đ/m) 88170000 Bơm 0.659x2 700000 (đ/hp) 922600 Aùp kế tự động 1 (cái) 600000 600000 ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 45 (đ/cái) Nhiệt kế điện trở tự ghi 3 (cái) 200000 (cái) 600000 Lưu lượng kế (>=50mm) 2 (cái) 1000000 (đ/cái) 2000000 Kính quan sát dày 5mm 6.0.0157 (m2) 120000 (đ/m2) 11304 Van thép >=50mm 5 (cái) 50000 (đ/cái) 250000 Van thép (31- 50)mm 8 (cái) 30000 (đ/cái) 240000 Racco nối ống 8 (cái) 30000 (đ/cái) 240000 Tổng cộng 132346398 6 • Vậy: số tiền mua vật tư chế tạo thiết bị là 1323463986 (đồng). Tiền gia công chế tạo thiết bị(gia công đơn giản , độ chính xác thấp) bằng 100% tiền vật tư: 100%.1323463986 = 1323463986 (đồng). Tóm lại: Chi phí đầu tư: 2* 276974670 = 2646927972 (đồng). KẾT LUẬN: + Thiết kế được tháp chưng cất Acid acetic– Nước tương đối hồn chỉnh khi biết trước năng suất , nồng độ nhập liệu và nồng đội của sản phẩm đỉnh sản phẩm đáy . + Tính tốn tương đối chi tiết quá trình làm việc của thiết bịvà khả năng chịu bền của thiết bị về tính ăn mòn cơ học và hố học, cũng như điều kiện làm việc của thiết bị. + Sơ bộ tính được chi phí đầu tư ban đầu cho tháp chưng cất. Đặc tính kỹ thuật của thiết bị chưng cất đã thiết kế ứng với các thông số đã cho ban đầu: + Tỉ số hồn lưu thích hợp: R = 2.9. + Số mâm chưng cất thực tế: 50 mâm. + Đường kính tháp chưng cất: 2.2m. + Đường kính lỗ trên mâm: 8 mm. + Bề dày mâm: 6.4 mm. + Số lỗ trên một mâm: 7562.5 lỗ. + Khoảng cách giữa hai mâm: 400 mm. + Chiều cao tháp: 21.695 m. + Thân – đáy – nắp làm bằng thép X18H10T, có bề dày: 5 mm. + Bích ghép thân – đáy – nắp làm bằng thép X18H10T, loại bích liền không cổ. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 46 + Bích ghép ống dẫn làm bằng thép CT3, loại bích liền không cổ. + Đường kính ống dẫn chất lỏng: 50 mm. + Đường kính ống dẫn hơi: 100 mm. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] . Võ Văn Ban, Vũ Bá Minh – Quá trình và thiết bị công nghệ hố học, truyền khối(tập 3) – Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM. [2] . Phạm Văn Bôn, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam – Quá trình và thiết bị công nghệ hố học, Ví dụ và bài tập(tập 10) - Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM. [3] . Phạm Văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ - Quá trình và thiết bị công nghệ hố học, Quá trình và thiết bị truyền nhiệt(tập 5) – Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM. [4] . Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hố chất (tập 1, 2) – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. [5] . Hồ Lê Viên – Thiết kế và tính tốn các chi tiết thiết bị hố chất – Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1978. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : NGUYỄN ĐÌNH THỌ SVTH NGUYỄN BÁ DUY 47

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfthiet_ke_thap_chung_cat_he_acid_axetic_nuoc_hoat_dong_lien_tuc_voi_nang_suat_5m3_h_co_nong_do_8_mol_acid_axetic_7922.pdf
Luận văn liên quan