Tính toán thiết kế hệ thống chưng cất nước - Axit axetic dùng tháp mâm xuyên lỗ có năng suất là 3000 kg/h

LỜI MỞ ĐẦU Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển và cùng với nó là nhu cầu ngày càng cao về độ tinh khiết của các sản phẩm. Vì thế, các phương pháp nâng cao độ tinh khiết luôn luôn được cải tiến và đổi mới để ngày càng hoàn thiện hơn, như là: cô đặc, hấp thụ, chưng cất, trích ly, Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa chọn phương pháp phù hợp. Đối với hệ Nước – Axit axetic là 2 cấu tử tan lẫn hoàn toàn, ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết. Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư Công nghệ Hóa học tương lai. Môn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: quy trình công nghêä, kết cấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hóa chất - thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều môn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp. Nhiệm vụ của Đồ án này là thiết kế hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic có năng suất là 3000 kg/h, nồng độ nhập liệu là 30% khối lượng, nồng độ sản phẩm đỉnh là 95,5% khối lượng, nồng độ sản phẩm đáy là 0,5% khối lượng. Sử dụng hơi đốt có áp suất 2,5at. MỤC LỤC Lời mở đầu1 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU .2 I.Lý thuyết về chưng cất2 1.Khái niệm2 2.Các phương pháp chưng cất.2 3.Thiết bị chưng cất3 II.Giới thiệu sơ bộ về nguyên liệu.3 1.Axit axetic3 2.Nước.4 CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ5 CHƯƠNG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT8 I.Các thông số ban đầu.8 II.Xác định suất lượng sản phẩm đỉnh và sản phẩm đáy thu được8 III. Xác định tỉ số hoàn lưu làm việc9 IV. Xác định suất lượng mol các dòng pha10 CHƯƠNG IV: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT12 CHƯƠNG V: TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH.14 I. Đường kính tháp .14 II.Chiều cao tháp18 III. Trở lực tháp19 IV. Bề dày tháp23 V. Bề dày mâm25 VI.Bích ghép thân – đáy và nắp26 VII.Chân đỡ tháp27 VIII.Tai treo tháp28 IX.Cửa nối ống dẫn với thiết bị – bích nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn .29 1.Ống nhập liệu30 2.Ống hơi ở đỉnh tháp.30 3.Ống hoàn lưu31 4.Ống hơi ở đáy tháp.31 5.Ống dẫn lỏng vào nồi đun.31 6.Ống dẫn lỏng ra khỏi nồi đun.32 X.Lớp cách nhiệt33 CHƯƠNG V: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ.34 I. Thiết bị đun sôi đáy tháp .34 II.Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy37 III. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh41 IV. Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu44 V.Bồn cao vị48 VI.Bơm.51 CHƯƠNG VII: TÍNH KINH TẾ.53

doc56 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 28/12/2012 | Lượt xem: 4117 | Lượt tải: 51download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Tính toán thiết kế hệ thống chưng cất nước - Axit axetic dùng tháp mâm xuyên lỗ có năng suất là 3000 kg/h, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Chöông 1 GIÔÙI THIEÄU LYÙ THUYEÁT VEÀ CHÖNG CAÁT : Khaùi nieäm: Chöng caát laø quaù trình duøng ñeå taùch caùc caáu töû cuûa moät hoãn hôïp loûng cuõng nhö hoãn hôïp khí loûng thaønh caùc caáu töû rieâng bieät döïa vaøo ñoä bay hôi khaùc nhau cuûa caùc caáu töû trong hoãn hôïp (nghóa laø khi ôû cuøng moät nhieät ñoä, aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa caùc caáu töû khaùc nhau). Thay vì ñöa vaøo trong hoãn hôïp moät pha môùi ñeå taïo neân söï tieáp xuùc giöõa hai pha nhö trong quaù trình haáp thu hoaëc nhaû khí, trong quaù trình chöng caát pha môùi ñöôïc taïo neân baèng söï boác hôi hoaëc ngöng tuï. Trong tröôøng hôïp ñôn giaûn nhaát, chöng caát vaø coâ ñaëc khoâng khaùc gì nhau, tuy nhieân giöõa hai quaù trình naøy coù moät ranh giôùi cô baûn laø trong quaù trình chöng caát dung moâi vaø chaát tan ñeàu bay hôi (nghóa laø caùc caáu töû ñeàu hieän dieän trong caû hai pha nhöng vôùi tyû leä khaùc nhau), coøn trong quaù trình coâ ñaëc thì chæ coù dung moâi bay hôi coøn chaát tan khoâng bay hôi. Khi chöng caát ta thu ñöôïc nhieàu caáu töû vaø thöôøng thì bao nhieâu caáu töû seõ thu ñöôïc baáy nhieâu saûn phaåm. Neáu xeùt heä ñôn giaûn chæ coù 2 caáu töû thì ta thu ñöôïc 2 saûn phaåm: Saûn phaåm ñænh chuû yeáu goàm caáu töû coù ñoä bay hôi beù vaø moät phaàn raát ít caùc caáu töû coù ñoä bay hôi lôùn. Saûn phaåm ñaùy chuû yeáu goàm caáu töû coù ñoä bay hôi lôùn vaø moät phaàn raát ít caáu töû coù ñoä bay hôi beù. Ñoái vôùi heä Nöôùc – Axit axetic thì: Saûn phaåm ñænh chuû yeáu laø nöôùc. Saûn phaåm ñaùy chuû yeáu laø axit axetic. Caùc phöông phaùp chöng caát: Phaân loaïi theo aùp suaát laøm vieäc: AÙp suaát thaáp AÙp suaát thöôøng AÙp suaát cao Phaân loaïi theo nguyeân lyù laøm vieäc: Chöng caát ñôn giaûn Chöng baèng hôi nöôùc tröïc tieáp Chöng caát Phaân loaïi theo phöông phaùp caáp nhieät ôû ñaùy thaùp: Caáp nhieät tröïc tieáp Caáp nhieät giaùn tieáp Vaäy: ñoái vôùi heä Nöôùc – Axit axetic, ta choïn phöông phaùp chöng caát lieân tuïc caáp nhieät giaùn tieáp baèng noài ñun ôû aùp suaát thöôøng. Thieát bò chöng caát: Trong saûn xuaát thöôøng duøng nhieàu loaïi thieát bò khaùc nhau ñeå tieán haønh chöng caát. Tuy nhieân yeâu caàu cô baûn chung cuûa caùc thieát bò vaãn gioáng nhau nghóa laø dieän tích beà maët tieáp xuùc pha phaûi lôùn, ñieàu naøy phuï thuoäc vaøo möùc ñoä phaân taùn cuûa moät löu chaát naøy vaøo löu chaát kia. Neáu pha khí phaân taùn vaøo pha loûng ta coù caùc loaïi thaùp maâm, neáu pha loûng phaân taùn vaøo pha khí ta coù thaùp cheâm, thaùp phun,… ÔÛ ñaây ta khaûo saùt 2 loaïi thöôøng duøng laø thaùp maâm vaø thaùp cheâm. Thaùp maâm: thaân thaùp hình truï, thaúng ñöùng phía trong coù gaén caùc maâm coù caáu taïo khaùc nhau, treân ñoù pha loûng vaø pha hôi ñöôïc cho tieáp xuùc vôùi nhau. Tuøy theo caáu taïo cuûa ñóa, ta coù: Thaùp maâm choùp : treân maâm boá trí coù choùp daïng troøn, xupap, chöõ s… Thaùp maâm xuyeân loã: treân maâm coù nhieàu loã hay raõnh Thaùp cheâm (thaùp ñeäm): thaùp hình truï, goàm nhieàu baäc noái vôùi nhau baèng maët bích hay haøn. Vaät cheâm ñöôïc cho vaøo thaùp theo moät trong hai phöông phaùp: xeáp ngaãu nhieân hay xeáp thöù töï. So saùnh öu nhöôïc ñieåm cuûa caùc loaïi thaùp:  Thaùp cheâm  Thaùp maâm xuyeân loã  Thaùp maâm choùp   Öu ñieåm  - Caáu taïo khaù ñôn giaûn. - Trôû löïc thaáp. - Laøm vieäc ñöôïc vôùi chaát loûng baån neáu duøng ñeäm caàu coù ( ( ( cuûa chaát loûng.  - Trôû löïc töông ñoái thaáp. - Hieäu suaát khaù cao.  - Khaù oån ñònh. - Hieäu suaát cao.   Nhöôïc ñieåm  - Do coù hieäu öùng thaønh ( hieäu suaát truyeàn khoái thaáp. - Ñoä oån ñònh khoâng cao, khoù vaän haønh. - Do coù hieäu öùng thaønh ( khi taêng naêng suaát thì hieäu öùng thaønh taêng ( khoù taêng naêng suaát. - Thieát bò khaù naëng neà.  - Khoâng laøm vieäc ñöôïc vôùi chaát loûng baån. - Keát caáu khaù phöùc taïp.  - Coù trôû löïc lôùn. - Tieâu toán nhieàu vaät tö, keát caáu phöùc taïp.   Vaäy: ta söû duïng thaùp maâm xuyeân loã ñeå chöng caát heä Nöôùc – Axit axetic. GIÔÙI THIEÄU SÔ BOÄ VEÀ NGUYEÂN LIEÄU : Axit axetic: Tính chaát: Laø 1 chaát loûng khoâng maøu, coù muøi soác ñaëc tröng, troïng löôïng rieâng 1,0497 (ôû 20oC) Khi haï nhieät ñoä xuoáng 1 ít ñaõ ñoâng ñaëc thaønh 1 khoái tinh theå coù Tonc = 16,635 – 0,002o, Tosoâi = 118oC Tan trong nöôùc, röôïu vaø ete theo baát kyø tyû leä naøo Laø 1 axit yeáu, haèng soá phaân ly nhieät ñoäng cuûa noù ôû 25oC laø K = 1,75.10 Tính aên moøn kim loaïi: Axit axetic aên moøn saét. Nhoâm bò aên moøn bôûi axit loaõng, noù ñeà khaùng toát ñoái vôùi axit axetic ñaëc vaø thuaàn khieát. Ñoàng vaø chì bò aên moøn bôûi axit axetic vôùi söï hieän dieän cuûa khoâng khí. Thieác vaø moät soá loaïi theùp nikel – crom ñeà khaùng toát ñoái vôùi axit axetic. Ñieàu cheá: Axit axetic ñöôïc ñieàu cheá baèng caùch: Oxy hoùa coù xuùc taùc ñoái vôùi coàn etylic ñeå bieán thaønh andehit axetic, laø moät giai ñoaïn trung gian. Söï oxy hoùa keùo daøi seõ tieáp tuïc oxy hoùa andehit axetic thaønh axit axetic. CH3CHO + ½ O2 = CH3COOH C2H5OH + O2 = CH3COOH + H2O Oxy hoùa andehit axetic ñöôïc taïo thaønh baèng caùch toång hôïp töø acetylen. Söï oxy hoùa andehit ñöôïc tieán haønh baèng khí trôøi vôùi söï hieän dieän cuûa coban axetat. Ngöôøi ta thao taùc trong andehit axetic ôû nhieät ñoä gaàn 80oC ñeå ngaên chaën söï hình thaønh peroxit. Hieäu suaát ñaït 95 – 98% so vôùi lyù thuyeát. Ngöôøi ta ñaït ñöôïc nhö theá raát deã daøng sau khi cheá axit axetic keát tinh ñöôïc. CH3CHO + ½ O2  CH3COOH Toång hôïp ñi töø coàn metylic vaø Cacbon oxit. Hieäu suaát coù theå ñaït 50 – 60% so vôùi lyù thuyeát baèng caùch coá ñònh cacbon oxit treân coàn metylic qua xuùc taùc. Nhieät ñoä töø 200 – 500oC, aùp suaát 100 – 200atm: CH3OH + CO ( CH3COOH vôùi söï hieän dieän cuûa metaphotphit hoaëc photpho – vonframat kim loaïi 2 vaø 3 hoùa trò (chaúng haïn saét, coban). ÖÙng duïng: Axit axetic laø moät axit quan troïng nhaát trong caùc loaïi axit höõu cô. Axit axetic tìm ñöôïc raát nhieàu öùng duïng vì noù laø loaïi axit höõu cô reû tieàn nhaát. Noù ñöôïc duøng ñeå cheá taïo raát nhieàu hôïp chaát vaø ester. Nguoàn tieâu thuï chuû yeáu cuûa axit axetic laø: Laøm daám aên (daám aên chöùa 4,5% axit axetic). Laøm ñoâng ñaëc nhöïa muû cao su. Laøm chaát deûo tô sôïi xenluloza axetat – laøm phim aûnh khoâng nhaïy löûa. Laøm chaát nhöïa keát dính polyvinyl axetat. Laøm caùc phaåm maøu, döôïc phaåm, nöôùc hoa toång hôïp. Axetat nhoâm duøng laøm chaát caén maøu (mordant trong ngheà nhuoäm) Phaàn lôùn caùc ester axetat ñeàu laø caùc dung moâi, thí duï: izoamyl axetat hoøa tan ñöôïc nhieàu loaïi nhöïa xenluloza. Nöôùc: Trong ñieàu kieän bình thöôøng: nöôùc laø chaát loûng khoâng maøu, khoâng muøi, khoâng vò nhöng khoái nöôùc daøy seõ coù maøu xanh nhaït. Khi hoùa raén noù coù theå toàn taïi ôû daïng 5 daïng tinh theå khaùc nhau. Tính chaát vaät lyù: Khoái löôïng phaân töû : 18 g / mol Khoái löôïng rieâng d40 c : 1 g / ml Nhieät ñoä noùng chaûy : 00C Nhieät ñoä soâi : 1000 C Nöôùc laø hôïp chaát chieám phaàn lôùn treân traùi ñaát (3/4 dieän tích traùi ñaát laø nöôùc bieån) vaø raát caàn thieát cho söï soáng. Nöôùc laø dung moâi phaân cöïc maïnh, coù khaû naêng hoaø tan nhieàu chaát vaø laø dung moâi raát quan troïng trong kyõ thuaät hoùa hoïc. Chöông 2 QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ Chuù thích caùc kí hieäu trong qui trình: Boàn chöùa nguyeân lieäu. Bôm. Boàn cao vò. Thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu. Baåy hôi. Löu löôïng keá. Nhieät keá. Thaùp chöng caát. Thieát bò ngöng tuï saûn phaåm ñænh. AÙp keá. Thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp. Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy. Boàn chöùa saûn phaåm ñaùy. Boä phaän chia doøng. Boàn chöùa saûn phaåm ñænh. Hoãn hôïp Nöôùc – Axit axetic coù noàng ñoä nöôùc 92% (theo phaàn khoái löôïng), nhieät ñoä khoaûng 250C taïi bình chöùa nguyeân lieäu (1) ñöôïc bôm (2) bôm leân boàn cao vò (3). Sau ñoù, hoãn hôïp ñöôïc gia nhieät ñeán nhieät ñoä soâi trong thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu (4), roài ñöôïc ñöa vaøo thaùp chöng caát (8) ôû ñóa nhaäp lieäu. Treân ñóa nhaäp lieäu, chaát loûng ñöôïc troän vôùi phaàn loûng töø ñoaïn luyeän cuûa thaùp chaûy xuoáng. Trong thaùp, hôi ñi töø döôùi leân gaëp chaát loûng töø treân xuoáng. ÔÛ ñaây, coù söï tieáp xuùc vaø trao ñoåi giöõa hai pha vôùi nhau. Pha loûng chuyeån ñoäng trong phaàn chöng caøng xuoáng döôùi caøng giaûm noàng ñoä caùc caáu töû deã bay hôi vì ñaõ bò pha hôi taïo neân töø noài ñun (11) loâi cuoán caáu töû deã bay hôi. Nhieät ñoä caøng leân treân caøng thaáp, neân khi hôi ñi qua caùc ñóa töø döôùi leân thì caáu töû coù nhieät ñoä soâi cao laø axit axetic seõ ngöng tuï laïi, cuoái cuøng treân ñænh thaùp ta thu ñöôïc hoãn hôïp coù caáu töû nöôùc chieám nhieàu nhaát (coù noàng ñoä 99,5% phaàn khoái löôïng). Hôi naøy ñi vaøo thieát bò ngöng tuï (9) vaø ñöôïc ngöng tuï hoaøn toaøn. Moät phaàn cuûa chaát loûng ngöng tuï ñöôïc hoaøn löu veà thaùp ôû ñóa treân cuøng. Moät phaàn caáu töû coù nhieät ñoä soâi thaáp ñöôïc boác hôi, coøn laïi caáu töû coù nhieät ñoä soâi cao trong chaát loûng ngaøy caøng taêng. Cuoái cuøng, ôû ñaùy thaùp ta thu ñöôïc hoãn hôïp loûng haàu heát laø caùc caáu töû khoù bay hôi (axit axetic). Hoãn hôïp loûng ôû ñaùy coù noàng ñoä nöôùc laø 72% phaàn khoái löôïng, coøn laïi laø axit axetic. Dung dòch loûng ôû ñaùy ñi ra khoûi thaùp vaøo noài ñun (11). Trong noài ñun dung dòch loûng moät phaàn seõ boác hôi cung caáp laïi cho thaùp ñeå tieáp tuïc laøm vieäc, phaàn coøn laïi ra khoûi noài ñun ñi qua thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy (12), ñöôïc laøm nguoäi ñeán 400C, roài ñöôïc ñöa qua boàn chöùa saûn phaåm ñaùy (13). Heä thoáng laøm vieäc lieân tuïc cho ra saûn phaåm ñænh laø nöôùc ñöôïc thaûi boû, saûn phaåm ñaùy laø axit axetic ñöôïc giöõ laïi. Chöông 3 CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT CAÙC THOÂNG SOÁ BAN ÑAÀU : Choïn loaïi thaùp laø thaùp maâm xuyeân loã. Khi chöng luyeän dung dòch axit axetic thì caáu töû deã bay hôi laø nöôùc. Hoãn hôïp:  Naêng suaát nhaäp lieäu: GF = 0.5 (m3/h) Noàng ñoä nhaäp lieäu: (xF = 92% (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp) Noàng ñoä saûn phaåm ñænh: (xD = 99.5% (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp) Noàng ñoä saûn phaåm ñaùy: (xW = 72% (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp) Choïn: Nhieät ñoä nhaäp lieäu: tFV = 25oC Traïng thaùi nhaäp lieäu laø traïng thaùi loûng soâi. Đối vôùi thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp : Aùp suaát hôi ñoát : Ph = 2.5at Ñoái vôùi thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy : Nhieät ñoä saûn phaåm ñaùy sau khi laøm nguoäi: tWR = 40oC Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi vaøo: tV = 25oC Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi ra: tR = 35oC Ñoái vôùi thieát bò ngöng tuï saûn phaåm ñænh : Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi vaøo: tV = 25oC Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi ra: tR = 40oC Caùc kyù hieäu: GF, F: suaát löôïng nhaäp lieäu tính theo kg/h, kmol/h. GD, D: suaát löôïng saûn phaåm ñænh tính theo kg/h, kmol/h. GW, W: suaát löôïng saûn phaåm ñaùy tính theo kg/h, kmol/h. xi, (xi : noàng ñoä phaàn mol, phaàn khoái löôïng cuûa caáu töû i. XAÙC ÑÒNH SUAÁT LÖÔÏNG SAÛN PHAÅM ÑÆNH vaø SAÛN PHAÅM ÑAÙY THU ÑÖÔÏC : Tra baûng 1.249, trang 310, [5] ( Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 25oC: (N = 996,5 (kg/m3) Tra baûng 1.2, trang 9, [5] ( Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 25oC: (AL = 1042,75 (kg/m3) AÙp duïng trong coâng thöùc (1.2), trang 5, [5]:  ( (hh = 1000 (kg/m3) Naêng suaát nhaäp lieäu : GF = 0,5 (m3/h)  1000 (kg/m3) = 500 (kg/h) Ñun giaùn tieáp :  (  Neân : GD = (kg/h) Vaø: GW = GF – GD = 500 – 363,64 = 136,36 (kg/h) XAÙC ÑÒNH TÆ SOÁ HOAØN LÖU LAØM VIEÄC : Noàng ñoä phaàn mol:  0,9746 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp) 0,8955 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp) 0,9985 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp) Suaát löôïng mol töông ñoái cuûa doøng nhaäp lieäu: = 1,30215 Tæ soá hoaøn löu laøm vieäc: Hình 1: Ñoà thò caân baèng pha cuûa heä Nöôùc – Axit axetic Döïa vaøo hình 1 ( yF* = 0,9819 Tæ soá hoaøn löu toái thieåu: = 2,274 Tæ soá hoaøn löu laøm vieäc: R = 1,3Rmin + 0,3 = 3,2562 XAÙC ÑÒNH SUAÁT LÖÔÏNG MOL CUÛA CAÙC DOØNG PHA : Coi löu löôïng mol cuûa caùc doøng pha ñi trong moãi ñoaïn thaùp (chöng vaø luyeän) laø khoâng ñoåi. Taïi ñænh thaùp: Vì taïi ñænh thaùp noàng ñoä phaàn mol cuûa nöôùc trong pha loûng vaø pha hôi baèng nhau. ( Khoái löôïng cuûa pha hôi vaø pha loûng taïi ñænh thaùp laø baèng nhau: MHD = MLD = xD. MN + (1 – xD). MA = 0,9985. 18 + (1 – 0,9985). 60 = 18,063 (kg/mol) Suaát löôïng khoái löôïng cuûa doøng hôi taïi ñænh thaùp: GHD = (R +1)GD = (3,2562 + 1). 363,64 = 1547,71 (kg/h) Suaát löôïng mol cuûa doøng hôi taïi ñænh thaùp: nHD = = 85,684 (kmol/h) Suaát löôïng khoái löôïng cuûa doøng hoaøn löu: GL = RGD = 3,2562 . 363,64 = 1184,07 (kg/h) Suaát löôïng mol cuûa doøng hoaøn löu: L = = 65,55 (kmol/h) Taïi maâm nhaäp lieäu: Khoái löôïng mol cuûa doøng nhaäp lieäu: MF = xF. MN + (1 – xF). MA = 0,9746.18 + (1 – 0,9746).60 = 19,067 (kg/kmol) Suaát löôïng mol cuûa doøng nhaäp lieäu: F = = 26,223 (kmol/h) Vaø: nLF = L = 65,55 (kmol/h) n’LF = L + F = 65,55 + 26,223 = 91,773 (kmol/h) nHF = nHD = 85,684 (kmol/h) Taïi ñaùy thaùp: Vì taïi ñaùy thaùp noàng ñoä phaàn mol cuûa nöôùc trong pha loûng vaø pha hôi baèng nhau. ( Khoái löôïng cuûa pha hôi vaø pha loûng taïi ñaùy thaùp laø baèng nhau: MHW = MLW = xW. MN + (1 – xW). MA = 0,8955. 18 + (1 – 0,8955). 60 = 22,389 (kg/mol) Suaát löôïng mol cuûa doøng saûn phaåm ñaùy: W = = 6,09 (kmol/h) Vaø: nLW = n’LF = 65,55 (kmol/h) nHW = nHF = nHD = 85,684 (kmol/h) Chöông 4 TÍNH CAÂN BAÈNG NHIEÄT Choïn hôi ñoát laø hôi nöôùc ôû 2,5at Tra baûng 1.251, trang 314, [5]: Nhieät hoùa hôi: = rn = 2189500 (J/kg) Nhieät ñoä soâi: = tn = 126,25 (oC) Doøng saûn phaåm taïi ñaùy coù nhieät ñoä: Tröôùc khi vaøo noài ñun (loûng): tS1 = 100,6315 (oC) Sau khi ñöôïc ñun soâi (hôi): tS2 = 100,966 (oC) Caân baèng nhieät cho toaøn thaùp: Qñ + GFhFS = (R+1) GDrD + GDhDS + GWhWS + Qm Giaû söû Qm = 0,05Qñ ( 0,95Qñ = (R+1) GDrD + GD(hDS – hFS) + GW(hWS – hFS) ( hFS = cF.tFS = []tFS ( hWS = cW.tWS = []tWS ( hDS = cD.tDS = []tDS ( rD =  Vôùi xF = 0,9746 ( tFS = 100,1524 oC xW = 0,8955( tWS = 100,6315 oC xD = 0,9985 ( tDS = 100,009 oC Nhieät dung rieâng: Tra baûng 1.249, trang 310, [5] Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 100,009 oC = 4,220012 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 100,1524 oC = 4,220198 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 100,6315 oC = 4,220821 (kJ/kg.K) Tra baûng 1.154, trang 172, [5] Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 100,009 oC = 2,430047 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 103,1524 oC = 2,4308 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 100,6315 oC = 2,433315 (kJ/kg.K) Enthalpy: ( hFS = ( 0,92 . 4,220198 + 0,08 . 2,4308 ) . 100,1524 = 408,326 (kJ/kg) ( hWS = ( 0,72 . 4,220821 + 0,28 . 2,433315 ) . 100,6315 = 374,381 (kJ/kg) ( hDS = ( 0,995 . 4,220012 + 0,005 . 2,430047 ) . 100,009 = 421,144 (kJ/kg) Nhieät hoùa hôi: Tra baûng 1.250, trang 312, [5] Nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû 100,009 oC = rN = 2261,326 (kJ/kg) Duøng toaùn ñoà 1.65, trang 255, [5] Nhieät hoùa hôi cuûa axit axetic ôû 100,009oC = rA = 100 (Kcal/kg) = 418,6 (kJ/kg) Tra baûng 1.251, trang 314, [5] Nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû 2,5 at = = 2189,5 (kJ/kg) Neân: rD = 0,995 . 2261,326 + 0,005 . 418,6 = 2252,112 (kJ/kg) Nhieät löôïng caàn cung caáp: Qñ = = 3481914,263 (kJ/h) Neáu duøng hôi nöôùc baõo hoøa (khoâng chöùa aåm) ñeå caáp nhieät thì: Qñ = . Vaäy löôïng hôi nöôùc caàn duøng laø :  = 1590,278 (kg/h) Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy Choïn: Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo tV = 25oC vaø nhieät ñoä ra tR = 35oC. Saûn phaåm ñaùy ñi trong oáng ngoaøi vôùi nhieät ñoä vaøo tWS = 100,6315oC vaø nhieät ñoä ra tWR = 40oC. Caân baèng nhieät: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 40oC = 4,178 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa axit ôû 40oC = 2,1(kJ/kg.K) Neân: hWR = (0,72. 4,178 + 0,28. 2,1). 40 = 143,8464 (kJ/kg) Tra baûng 1.250, p312, ST I ( Enthalpy cuûa nöôùc ôû 25oC : hV = 104,75 (kJ/kg) ( Enthalpy cuûa nöôùc ôû 35oC : hR = 146,65 (kJ/kg) Löôïng nhieät trao ñoåi: Q = GW(hWS – hWR) = 31435,7 (kJ/h) Suaát löôïng nöôùc laïnh caàn duøng:  = 750,255 (kg/h) Thieát bò ngöng tuï saûn phaåm ñænh Choïn: Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng vôùi nhieät ñoä vaøo tV = 25oC vaø nhieät ñoä ra tR = 40oC. Doøng hôi taïi ñænh ñi ngoaøi oáng vôùi nhieät ñoä ngöng tuï tngöng = 100,009 (oC) Caân baèng nhieät: Qnt = (R + 1)GDrD = Gn (hR – hV) Neân: Qnt = (R + 1)DrD = 3485616,314 (kJ/h) Tra baûng 1.250, p312, ST I ( Enthalpy cuûa nöôùc ôû 25oC : hV = 104,75 (kJ/kg) ( Enthalpy cuûa nöôùc ôû 40oC : hR = 167,6 (kJ/kg) Löôïng nöôùc caàn duøng: = 55459,3 (kg/h) Thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu Choïn: Doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo tV = tFV = 25 oC vaø nhieät ñoä ra tR = tFS = 100,1524 oC. Hôi ngöng tuï ñi trong oáng ngoaøi coù aùp suaát 2,5at: Nhieät hoùa hôi: = rn = 2189500 (J/kg) Nhieät ñoä soâi: = tn = 126,25 (oC) Tra baûng 1.249, trang 310, [5] ( Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 25oC = 4,178(kJ/kg.K) Tra baûng 1.154, trang 172, [5] ( Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 25 oC = 2,0205 (kJ/kg.K) ( hFV = cF.tFV = []tFV = (0,92. 4,178 + 0,08. 2,0205). 25 = 100,135 (kJ/kg) Caân baèng nhieät: Q = GF(hFS – hFV) = Gnrn Neân: Q = GF(hFS – hFV) = 500.(408,326 – 100,135) = 154095,5 (kJ/h) Löôïng hôi ñoát caàn duøng: = 70,3793 (kg/h) Chöông 5 TÍNH THIEÁT BÒ CHÍNH (Thaùp maâm xuyeân loã) Phöông trình ñöôøng laøm vieäc : Phaàn luyeän:  = 0,765x + 0,2346 Phaàn chöng:  = 1,071x – 0,06357 ÑÖÔØNG KÍNH THAÙP : Phaàn luyeän: Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: Noàng ñoä phaàn mol trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: = 0,9865 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp) Döïa vaøo hình 2 ( Nhieät ñoä trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: TLL = 100,08 (oC) Noàng ñoä phaàn khoái löôïng trung bình cuûa pha loûng trong luyeän: = 0,9575 (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp) Tra baûng 1.249, trang 310, [5] ( Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 100,08oC: (NL = 958,341 (kg/m3) Tra baûng 1.2, trang 9, [5] ( Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 100,08oC: (AL = 957,856 (kg/m3) AÙp duïng trong coâng thöùc (1.2), trang 5, [5]: ( (LL = 958,32 (kg/m3) Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: Noàng ñoä trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: yL = 0,765xL + 0,2346 = 0,765 . 0,9865 + 0,2346 = 0,98927 Döïa vaøo hình 2 ( Nhieät ñoä trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: THL = 100,092 (oC) Khoái löôïng mol trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän : MHL = yL. MN + (1 – yL). MA = 0,98927.18 + (1 – 0,98927). 60 = 18,45 (kg/kmol) Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: = 0,6027 (kg/m3)  Hình 2: Giaûn ñoà T – x,y cuûa heä Nöôùc – Axit axetic Tính vaän toác pha hôi ñi trong phaàn luyeän: Tra baûng IX.4a, trang 169, [6] :Vôùi ñöôøng kính thaùp trong khoaûng 0,8 ( 0,9(m) thì khoaûng caùch maâm laø: (h = 300 (mm) = 0,3 (m) Tra ñoà thò 6.2, trang 256, [4] ( C = 0,032 Vaän toác pha hôi ñi trong phaàn luyeän:  = 1,276 (m/s) Tính ñöôøng kính phaàn luyeän: Suaát löôïng mol cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: nHL = nHD = 85,684 (kmol/h) Suaát löôïng theå tích cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: = 0,7286 (m3/s) Ñöôøng kính phaàn luyeän: = 0,852657 (m) Phaàn chöng: Tính toaùn töông töï nhö phaàn luyeän ( ta coù baûng keát quaû sau: xc  (xC  TLC  NC  AC  LC   0,935  0,82  100,39  958,111  957,298  957,96   yc  THC  MHC  HC  C  QHC  C   0,937815  100,533  20,612  0,67252  1,2077  0,7295  0.877   Vì L ( C ( ta coù theå laáy ñöôøng kính cuûa toaøn thaùp laø ñöôøng kính cuûa phaàn chöng Choïn 0,85m) Keát luaän: ñöôøng kính thaùp laø 0,85m) Vaän toác pha hôi trong phaàn chöng vaø phaàn luyeän theo thöïc teá: =1,285575 (m/s) =1,284 (m/s) Hình 3: Ñoà thò soá maâm lyù thuyeát CHIEÀU CAO THAÙP : Phaàn luyeän: Döïa vaøo hình 3 ( Soá maâm lyù thuyeát phaàn luyeän: nltL = 19 Tính hieäu suaát maâm: Taïi nhieät ñoä trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän THL = 100 092oC , ( Tra baûng 1.250, trang 312, [5] ( Aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa nöôùc PNL = 1,03666 at = 761,945 (mmHg) ( Tra hình XXIII, trang 466, [4] ( Aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa axit axetic PAL = 415,73 (mmHg) Neân: = 1,833 Taïi nhieät ñoä trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän TLL = 100,08oC , ( Tra baûng 1.104, trang 96, [5] ( Ñoä nhôùt cuûa nöôùc (NL = 0,2836344 (cP) ( Duøng toaùn ñoà 1.18, trang 90, [5] ( Ñoä nhôùt cuûa axit axetic (AL = 0,4 (cP) ( Ñoä nhôùt cuûa hoãn hôïp loûng: lg(hh = x1lg(1 + x2lg(2 (coâng thöùc (I.12), trang 84, [5]) Neân: lg(L = 0,9865. lg0,2836344+ (1 – 0,9865)lg0,4 ( (L = 0,28495 (cP) ( (L(L = 0,5223 Tra hình 6.4, trang 257, [4] ( EL = 0,56 Vì thaùp coù ñöôøng kính ( = 0,85m < 0,9m neân khoâng caàn hieäu chænh laïi giaù trò EL. Tính soá maâm thöïc teá phaàn luyeän: Soá maâm thöïc: nttL = = 33,928 ( 34 Phaàn chöng: Tính toaùn töông töï nhö phaàn luyeän ( ta coù baûng keát quaû sau: nltC  PNC  PAC  C  NC  AC  C   7  774,847  422,66  1,833  0,2828406  0,398  0,2892   CC  EC  nttC  nttC quy troøn   0,53  0,55  12,727  13   Chieàu cao thaùp: Soá maâm thöïc teá cuûa toaøn thaùp: ntt = nttL + nttC = 34 + 13 = 47 Chieàu cao thaân thaùp: Hthaân = (ntt –1)(h + 1 = 13,8 (m) Choïn ñaùy (naép) ellip tieâu chuaån coù = 0,25 ( ht = 0,25. 0,85 = 0,2125 (m) Choïn chieàu cao gôø: hg = 50mm = 0,05 (m) Chieàu cao ñaùy (naép): Hñn = ht+ hg = 0,2625 (m) Keát luaän: Chieàu cao toaøn thaùp: H = Hthaân + 2Hñn = 13,8 + 2 . 0,2625 = 14,325 (m) TRÔÛ LÖÏC THAÙP : Caáu taïo maâm loã: Choïn thaùp maâm xuyeân loã coù oáng chaûy chuyeàn vôùi: Tieát dieän töï do baèng 8% dieän tích maâm. Ñöôøng kính loã: dloã = 3mm = 0,003 (m). Chieàu cao gôø chaûy traøn: hgôø = 50mm = 0,05 (m). Dieän tích cuûa 2 baùn nguyeät baèng 20% dieän tích maâm. Loã boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu. Khoaûng caùch giöõa 2 taâm loã baèng 7mm. Maâm ñöôïc laøm baèng theùp khoâng gæ X18H10T. Soá loã treân 1 maâm: N = = 6422 Goïi a laø soá hình luïc giaùc. AÙp duïng coâng thöùc (V.139), trang 48, [6]: N = 3a(a+1) +1 Giaûi phöông trình baäc 2 ( a = 46 ( N = 6487 (loã) Soá loã treân ñöôøng cheùo: b = 2a + 1 = 93 (loã) Trôû löïc cuûa ñóa khoâ: Aùp duïng coâng thöùc (IX.140), trang 194, [6]: Ñoái vôùi ñóa coù tieát dieän töï do baèng 8% dieän tích maâm thì ( = 1,82 Phaàn luyeän: Vaän toác hôi qua loã: (’L = = 16,05 (m/s) Neân: (PkL = = 141,284 (N/m2) Phaàn caát: Vaän toác hôi qua loã: (’C = = 16,07 (m/s) Neân: (PkC = = 158,044 (N/m2) Trôû löïc do söùc caêng beà maët: Vì ñóa coù ñöôøng kính loã > 1mm ( Aùp duïng coâng thöùc (IX.142), trang 194, [6]: Phaàn luyeän: Taïi nhieät ñoä trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän TLL = 100,08oC ( Tra baûng 1.249, trang 310, [5] ( Söùc caêng beà maët cuûa nöôùc (NL = 0,58834 (N/m) ( Tra baûng 1.242, trang 300, [5] ( Söùc caêng beà maët cuûa axit (AL = 0,019793 (N/m) Aùp duïng coâng thöùc (I.76), trang 299, [5]: Neân: = 0,01915 (N/m) Cho ta: = 19,6374 (N/m2) Phaàn chöng: Tính toaùn töông töï nhö phaàn luyeän ( ta coù baûng keát quaû sau: NC  AC  LC  pC   0,5877356  0,019449  0,018826  19,30517   Trôû löïc thuûy tónh do chaát loûng treân ñóa taïo ra: Aùp duïng coâng thöùc trang 285, [4]:(Pb = 1,3hbK(Lg Vôùi: hb = hgôø + (hl  Trong ñoù: Lgôø : chieàu daøi cuûa gôø chaûy traøn, m K = (b/(L : tyû soá giöõa khoái löôïng rieâng chaát loûng boït vaø khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng, laáy gaàn baèng 0,5. QL =  : suaát löôïng theå tích cuûa pha loûng, m3/s. Tính chieàu daøi gôø chaûy traøn:  Ta coù: Squaït - S( = Sbaùn nguyeät (  ( ( - sin( = 0,3( Duøng pheùp laëp ( ( = 1,8915 (Rad) Neân: Lgôø = (sin= 0,85. sin= 0,6893 (m) Phaàn luyeän: Khoái löôïng mol trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: MLL = = 18,565 (kg/kmol) Suaát löôïng mol cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: nLL = L = 65,55 (kmol/h) Suaát löôïng theå tích cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: QLL = = 3,5274.10 (m3/s) Neân: = 6,74.10 (m) Cho ta: (PbL = 1,3(hgôø + (hlL)K(LLg = 1,3.(0,05 +6,74.10). 0,5. 958,32. 9,81 = 346,7227 (N/m2) Phaàn chöng: Tính toaùn töông töï nhö phaàn luyeän ( ta coù baûng keát quaû sau: MLC  QLC  hlC  pbC   20,728  1,5761.10  3,94.10  329,481   Toång trôû löïc thuyû löïc cuûa thaùp: Toång trôû löïc cuûa 1 maâm trong phaàn luyeän cuûa thaùp laø: (PL = (PkL + (P(L + (PbL = 141,284 + 19,6374 + 346,7227 = 490,4024 (N/m2) Toång trôû löïc cuûa 1 maâm trong phaàn chöng cuûa thaùp laø: (PC = (PkC + (P(C + (PbC = 158,044 + 19,30517 + 329,481 = 506,83017 (N/m2) Kieåm tra hoaït ñoäng cuûa maâm: Kieåm tra laïi khoaûng caùch maâm (h = 0,3m ñaûm baûo cho ñieàu kieän hoaït ñoäng bình thöôøng cuûa thaùp: (h >  Vôùi caùc maâm trong phaàn chöng trôû löïc thuyû löïc qua 1 maâm lôùn hôn trôû löïc thuyû löïc cuûa maâm trong phaàn luyeän, ta coù: = 0,097 < 0,3 ( Ñieàu kieän treân ñöôïc thoûa. Keát luaän: Toång trôû löïc thuûy löïc cuûa thaùp: (P = nttL.(PL + nttC(PC = 34. 490,4024 + 13. 506,83017 = 23262,4738 (N/m2) Kieåm tra ngaäp luït khi thaùp hoaït ñoäng: Khoaûng caùch giöõa 2 maâm: (h = 300 (mm). Boû qua söï taïo boït trong oáng chaûy chuyeàn, chieàu cao möïc chaát loûng trong oáng chaûy chuyeàn cuûa maâm xuyeân loã ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc (5.20), trang 120, [2]: hd = hgôø + (hl + (P + hd’ , (mm.chaát loûng) Trong ñoù: hgôø : chieàu cao gôø chaûy traøn (mm) (hl : chieàu cao lôùp chaát loûng treân maâm (mm). (P: toång trôû löïc cuûa 1 maâm (mm.chaát loûng). hd’ : toån thaát thuûy löïc do doøng loûng chaûy töø oáng chaûy chuyeàn vaøo maâm, ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc (5.10), trang 115, [2]:  , (mm.chaát loûng) QL : löu löôïng cuûa chaát loûng (m3/h). Sd : tieát dieän giöõa oáng chaûy chuyeàn vaø maâm. Sd = 0,8 . Smaâm = 0,8. .0,852 = 0,454 (m2) Ñeå thaùp khoâng bò ngaäp luït khi hoaït ñoäng thì: hd ( (h = 150 (mm) Phaàn luyeän: (hlL = 6,74.10-3 (m) = 6,74 (mm) (pL = = 52,164 (mm.chaát loûng) = 10(mm.chaát loûng) Neân: hdL = 50 + 6,74 + 52,164 + 10= 108,9041 (mm) < 150 (mm) Vaäy: Khi hoaït ñoäng thì maâm ôû phaàn luyeän seõ khoâng bò ngaäp luït. Phaàn chöng: (hlC = 3,94.10(m) = 3,94 (mm) (PC = = 53,932 (mm.chaát loûng) =2.10(mm.chaát loûng) Neân: hdC = 50 + 3,94 + 53,932 + 2.10= 107,872 (mm) < 150 (mm) Vaäy: Khi hoaït ñoäng thì maâm ôû phaàn chöng seõ khoâng bò ngaäp luït. Keát luaän: Khi hoaït ñoäng thaùp seõ khoâng bò ngaäp luït. Kieåm tra tính ñoàng nhaát cuûa hoaït ñoäng cuûa maâm. Tính vaän toác toái thieåu qua loã cuûa pha hôi vmin ñuû ñeå cho caùc loã treân maâm ñeàu hoaït ñoäng: vminC = 0,67= 13,635 < 16,07 vminL = 0,67= 14,775 < 16,05 ( Caùc loã treân maâmñeàu hoaït ñoäng. BEÀ DAØY THAÙP : Thaân thaùp: Vì thaùp hoaït ñoäng ôû aùp suaát thöôøng neân ta thieát keá thaân hình truï baèng phöông phaùp haøn hoà quang ñieän, kieåu haøn giaùp moái 2 phía. Thaân thaùp ñöôïc gheùp vôùi nhau baèng caùc moái gheùp bích. Vì thaùp hoaït ñoäng ôû nhieät ñoä cao (>100oC) neân ta phaûi boïc caùch nhieät cho thaùp. Ñeå ñaûm baûo chaát löôïng cuûa saûn phaåm vaø khaû naêng aên moøn cuûa axit axetic ñoái vôùi thieát bò, ta choïn thieát bò thaân thaùp laø theùp khoâng gæ maõ X18H10T. Caùc thoâng soá caàn tra vaø choïn phuïc vuï cho quaù trình tính toaùn: Nhieät ñoä tính toaùn: Töø xWN = 0,8955, Döïa vaøo hình 2 ( Nhieät ñoä soâi cuûa pha loûng TSL = 100,6315 (oC) Nhieät ñoä soâi cuûa pha hôiTSH = 100,966 (oC) ( tmax =100,966 oC) Tra baûng 1.249, trang 310, [5] ( Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 100,966oC: (N = 957,2755 (kg/m3) Tra baûng 1.2, trang 9, [5] ( Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 100,966oC: (A = 956,2612(kg/m3) AÙp duïng trong coâng thöùc (1.2), trang 5, [5]: ( (LW = 956,9913 (kg/m3) ( t = tmax + 20oC = 100,966 + 20 = 120,966 (oC) AÙp suaát tính toaùn: Vì thaùp hoaït ñoäng ôû aùp suaát thöôøng neân: P = Pthuûy tónh + (P Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha loûng trong toaøn thaùp: (L = = 958,14(kg/m3) Neân: P = (LgH = 958,14 . 9,81 . 14,325 + 23262,4738 = 157908,21 (N/m2) = 0,1579(N/mm2) Heä soá boå sung do aên moøn hoùa hoïc cuûa moâi tröôøng: Vì moâi tröôøng axit coù tính aên moøn vaø thôøi gian söû duïng thieát bò laø trong 20 naêm ( Ca = 1. 2 = 2 (mm) ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån: Vì vaät lieäu laø X18H10T ( [(]* = 140 (N/mm2) (Hình 1.1, trang 18, [7]) Heä soá hieäu chænh: Vì thieát bò coù boïc lôùp caùch nhieät ( ( = 0,95 (trang 26, [7]) ÖÙng suaát cho pheùp: [(] = ( [(]* = 133 (N/mm2) Heä soá beàn moái haøn: Vì söû duïng phöông phaùp haøn hoà quang ñieän, kieåu haøn giaùp moái 2 phía ( (h = 0,95 (Baûng XIII.8, trang 362, [6]) Tính beà daøy: Ta coù: = 800,19 > 25 ( S’ = = 0,5311 ( S’ + Ca = 0,5311 + 2 = 2,5311 (mm) Quy troøn theo chuaån: S = 3 (mm) (Baûng XIII.9, trang 364, [6]) Beà daøy toái thieåu: Smin = 3 (mm) (Baûng 5.1, trang 128, [7]) ( Beà daøy S thoûa ñieàu kieän. Kieåm tra ñoä beàn: Ñieàu kieän:  (  ( 0,001176 ( 0,1 (thoûa) Neân: = 0,297 > P= 0,1579 (thoûa) Keát luaän: S = 3 (mm) Ñaùy vaø naép:  Choïn ñaùy vaø naép coù daïng hình ellip tieâu chuaån, coù gôø, laøm baèng theùp X18H10T Choïn beà daøy ñaùy vaø naép baèng vôùi beà daøy thaân thaùp: S = 3 (mm). Kieåm tra ñieàu kieän:  Trong ñoù: Dt = ( Vì ñaùy vaø naép coù hình ellip tieâu chuaån vôùi ( Rt = Dt ( Ñieàu kieän treân ñöôïc thoûa nhö ñaõ kieåm tra ôû phaàn thaân thaùp. Keát luaän: Kích thöôùc cuûa ñaùy vaø naép: Ñöôøng kính trong: Dt = ( = 850 (mm) ht = 212,5 (mm) Chieàu cao gôø: hgôø = 50 (mm) Beà daøy: S = 3 (mm) Dieän tích beà maët trong: Sbeà maët = 0,92 (m2) (Baûng XIII.10, trang 382, [6]) BEÀ DAØY MAÂM : Caùc thoâng soá caàn tra vaø choïn phuïc vuï cho quaù trình tính toaùn: Nhieät ñoä tính toaùn: t = tmax = 100,966 (oC) AÙp suaát tính toaùn: P = Pthuûy tónh + Pgôø Choïn beà daøy gôø chaûy traøn laø 3mm. Theå tích cuûa gôø chaûy traøn: V = 0,6893. (50 + 50 + 300 – 20). 3. 10-6 = 7,858.10(m3) Tra baûng XII.7, trang 313, [6] ( Khoái löôïng rieâng cuûa theùp X18H10T laø: (X18H10T = 7900 (kg/m3) Khoái löôïng gôø chaûy traøn: m = V(X18H10T = 6,2078 (kg) AÙp suaát do gôø chaûy traøn taùc duïng leân maâm troøn: = 107,32 (N/m2) Khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng taïi ñaùy thaùp: (LW = 956,9913(kg/m3) AÙp suaát thuûy tónh: Pthuûy tónh = (LWg .(hgôø + (hlC) = 956,9913 . 9,81 . (0,05 + 3,94.10) = 506,3933 (N/m2) ( P = 506,3933 + 107,32 = 613,71 (N/m2) = 6,137.10(N/mm2) Heä soá boå sung do aên moøn hoùa hoïc cuûa moâi tröôøng: Vì moâi tröôøng axit coù tính aên moøn vaø thôøi gian söû duïng thieát bò laø trong 20 naêm ( Ca = 1. 2 = 2 (mm) ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån: Vì vaät lieäu laø X18H10T ( [(]* = 140 (N/mm2) (Hình 1.1, trang 18, [7]) Heä soá hieäu chænh: ( = 1 (trang 26, [7]) ÖÙng suaát cho pheùp: [(] = ( [(]* = 140 (N/mm2) Moâñun ñaøn hoài: E =199990 (N/mm2) (Baûng 2.12, trang 45, [7]) Heä soá Poisson: ( = 0,33 (Baûng XII.7, trang 313, [6]) Heä soá ñieàu chænh: (b = = 0,571 Tính beà daøy: Ñoái vôùi baûn troøn ñaëc ngaøm keïp chaët theo chu vi: ÖÙng suaát cöïc ñaïi ôû voøng chu vi:  (Coâng thöùc 6.36, trang 100, [8]) Ñoái vôùi baûn coù ñuïc loã:  ( S = 1,0198 (mm) Neân: S + Ca = 3,0198 (mm) Choïn S = 3 (mm) Kieåm tra ñieàu kieän beàn: Ñoä voõng cöïc ñaïi ôû taâm: (Coâng thöùc 6.35, trang 100, [8]) Ñoái vôùi baûn coù ñuïc loã:  Vôùi:  (  Ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän beàn thì: Wlo < ½ S Maø:  = 1,085 < ½ . 3 = 1,5 ( Beà daøy S ñaõ choïn thoûa ñieàu kieän. Vaäy: S = 3 (mm) BÍCH GHEÙP THAÂN – ÑAÙY vaø NAÉP : Maët bích laø boä phaän quan troïng duøng ñeå noái caùc phaàn cuûa thieát bò cuõng nhö noái caùc boä phaän khaùc vôùi thieát bò. Caùc loaïi maët bích thöôøng söû duïng: Bích lieàn: laø boä phaän noái lieàn vôùi thieát bò (haøn, ñuùc vaø reøn). Loaïi bích naøy chuû yeáu duøng thieát bò laøm vieäc vôùi aùp suaát thaáp vaø aùp suaát trung bình. Bích töï do: chuû yeáu duøng noái oáng daãn laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao, ñeå noái caùc boä baèng kim loaïi maøu vaø hôïp kim cuûa chuùng, ñaëc bieät laø khi caàn laøm maët bích baèng vaät lieäu beàn hôn thieát bò. Bích ren: chuû yeáu duøng cho thieát bò laøm vieäc ôû aùp suaát cao. Choïn bích ñöôïc gheùp thaân, ñaùy vaø naép laøm baèng theùp CT3, caáu taïo cuûa bích laø bích lieàn khoâng coå.  Tra baûng XIII.27, trang 417, [6]: ÖÙng vôùi Dt = ( = 850 (mm) vaø aùp suaát tính toaùn P = 0,1579 (N/mm2) ( choïn bích coù caùc thoâng soá sau: Dt  D  Db  D1  Do  h  Bu loâng         db  Z   (mm)    850  980  930  900  861  20  M20  24   Tra baûng IX.5, trang 170, [6], vôùi (h = 300 (mm) ( khoaûng caùch giöõa 2 maët bích laø 1200mm vaø soá maâm giöõa 2 maët bích laø 4. Ta coù: = 6,9 ( Soá maët bích caàn duøng ñeå gheùp laø: (7 + 1).2 = 16 (bích) Khoaûng caùch giöõa 2 maët bích theo thöïc teá: (lbích = = 0,8625 (m) Ñoä kín cuûa moái gheùp bích chuû yeáu do vaät ñeäm quyeát ñònh. Ñeäm laøm baèng caùc vaät lieäu meàm hôn so vôùi vaät lieäu bích. Khi xieát bu loâng, ñeäm bò bieán daïng vaø ñieàn ñaày leân caùc choã goà gheà treân beà maët cuûa bích. Vaäy, ñeå ñaûm baûo ñoä kín cho thieát bò ta choïn ñeäm laø daây amiaêng, coù beà daøy laø 3(mm). CHAÂN ÑÔÕ THAÙP : Tính troïng löôïng cuøa toaøn thaùp: Tra baûng XII.7, trang 313, [6] ( Khoái löôïng rieâng cuûa thaùp CT3 laø: (CT3 = 7850 (kg/m3) Khoái löôïng cuûa moät bích gheùp thaân: mbích gheùp thaân =  = 11,776 (kg) Khoái löôïng cuûa moät maâm: mmaâm =  = .0,852.0,003.0,82.7900 = 11,028(kg) Khoái löôïng cuûa thaân thaùp: mthaân = .(D2ng –D2t).Hthaân . (X18H10T == 876,45 (kg) Khoái löôïng cuûa ñaùy (naép) thaùp: mñaùy(naép) = Sbeà maët .(ñaùy . (X18H10T = 0,92 . 0,003. 7900 = 21,804 (kg) Khoái löôïng cuûa toaøn thaùp: m = 16 mbích gheùp thaân + 47 mmaâm + mthaân + 2 mñaùy(naép) = 16. 11,776 + 47. 11,082 + 876,45 + 2. 21,804 = 1626,79(kg) Tính chaân ñôõ thaùp: Choïn chaân ñôõ: thaùp ñöôïc ñôõ treân boán chaân. Vaät lieäu laøm chaân ñôõ thaùp laø theùp CT3.  Taûi troïng cho pheùp treân moät chaân: Gc = = 0.399.104 (N) Ñeå ñaûm baûo ñoä an toaøn cho thieát bò, ta choïn: Gc = 0,5.104 (N) Tra baûng XIII.35, trang 437, [6] ( choïn chaân ñôõ coù caùc thoâng soá sau: L  B  B1  B2  H  h  s  l  d   160  110  135  195  240  145  10  55  23   Theå tích moät chaân ñôõ: Vchaân ñôõ ( (230. 10. 195. 2 + 160. 10. 110). 10-9 = 0,001073 (m3) Khoái löôïng moät chaân ñôõ: mchaân ñôõ = Vchaân ñôõ. (CT3 = 8,423 (kg) TAI TREO THAÙP : Choïn tai treo: tai treo ñöôïc gaén treân thaân thaùp ñeå giöõ cho thaùp khoûi bò dao ñoäng trong ñieàu kieän ngoaïi caûnh. Choïn vaät lieäu laøm tai treo laø theùp CT3. Ta choïn boán tai treo, taûi troïng cho pheùp treân moät tai treo: Gt = Gc = 0,5.104 (N).  Tra baûng XIII.36, trang 438, [6] ( choïn tai treo coù caùc thoâng soá sau: L  B  B1  H  S  l  a  d   100  75  85  155  6  40  15  18   Khoái löôïng moät tai treo: mtai treo = 1,23 (kg) Tra baûng XIII.37, trang 439, [6] ( Choïn taám loùt tai treo baèng theùp CT3 coù caùc thoâng soá sau: Chieàu daøi taám loùt: H = 260 (mm). Chieàu roäng taám loùt: B = 140 (mm). Beà daøy taám loùt: SH = 6 (mm). Theå tích moät taám loùt tai treo: Vtaám loùt = 260 .140 .6 .10-9 = 2,184.10(m3) Khoái löôïng moät taám loùt tai treo: mtaám loùt = Vtaám loùt. (CT3 = 1,714 (kg) CÖÛA NOÁI OÁNG DAÃN VÔÙI THIEÁT BÒ – BÍCH NOÁI CAÙC BOÄ PHAÄN CUÛA THIEÁT BÒ vaø OÁNG DAÃN :  OÁng daãn thöôøng ñöôïc noái vôùi thieát bò baèng moái gheùp thaùo ñöôïc hoaëc khoâng thaùo ñöôïc. Trong thieát bò naøy, ta söû duïng moái gheùp thaùo ñöôïc. Ñoái vôùi moái gheùp thaùo ñöôïc, ngöôøi ta laøm ñoaïn oáng noái, ñoù laø ñoaïn oáng ngaén coù maët bích hay ren ñeå noái vôùi oáng daãn: Loaïi coù maët bích thöôøng duøng vôùi oáng coù ñöôøng kính d > 10mm. Loaïi ren chuû yeáu duøng vôùi oáng coù ñöôøng kính d ( 10mm, ñoâi khi coù theå duøng vôùi d ( 32mm. OÁng daãn ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T. Bích ñöôïc laøm baèng theùp CT3 , caáu taïo cuûa bích laø bích lieàn khoâng coå. OÁng nhaäp lieäu: Nhieät ñoä cuûa chaát loûng nhaäp lieäu laø tFS = 100,1524 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: (N = 957,886 (kg/m3) Khoái löôïng rieâng cuûa axit: (A = 957,726 (kg/m3) Neân:  ( (F = 957,873 (kg/m3) Choïn loaïi oáng noái caém saâu vaøo thieát bò. Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø vF = 0,2 (m/s). Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái: Dy = = 0,0303822 (m) =30,3822 (mm) ( Choïn oáng coù Dy = 32 (mm). Tra baûng XIII.26, trang 409, [6] ( Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,1579 (N/mm2) laø: Dy  Dn  D  Db  D1  h  Bu loâng         db  Z   (mm)  (caùi)   32  38  120  90  70  12  M12  4   OÁng hôi ôû ñænh thaùp: Nhieät ñoä cuûa pha hôi taïi ñænh thaùp laø tHD = 100,013 (oC). Khoái löôïng rieâng cuûa pha hôi taïi ñænh thaùp: = 0,59017 (kg/m3) Choïn vaän toác hôi ra khoûi ñænh thaùp laø vHD = 120 (m/s). Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái: Dy = = 0,088 (m) = 88 (mm) ( Choïn oáng coù Dy = 100 (mm). Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] ( Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l = 120 (mm). Tra baûng XIII.26, trang 409, [6] ( Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,23134 (N/mm2) laø: Dy  Dn  D  D(  D1  h  Bu loâng         db  Z   (mm)  (caùi)   100  108  205  170  148  14  M16  4   OÁng hoaøn löu: Nhieät ñoä cuûa chaát loûng hoaøn löu laø tLD = 100,009 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: (N = 957,99325 (kg/m3) Khoái löôïng rieâng cuûa axit: (A = 957,9838 (kg/m3) Neân:  ( (LD = 957,9932 (kg/m3) Choïn loaïi oáng noái caém saâu vaøo thieát bò. Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø vLD = 0,2 (m/s). Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái: Dy = = 0,0467 (m) = 46,7 (mm) ( Choïn oáng coù Dy = 50 (mm). Tra baûng XIII.26, trang 409, [6] ( Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,23134 (N/mm2) laø: Dy  Dn  D  D(  D1  h  Bu loâng         db  Z   (mm)  (caùi)   50  57  140  110  90  12  M12  4   OÁng hôi ôû ñaùy thaùp: Nhieät ñoä cuûa pha hôi taïi ñænh thaùp laø tHW = 100,966 (oC). Choïn vaän toác hôi vaøo ñaùy thaùp laø vHW = 120 (m/s). Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái: Dy = = 0,088 (m) = 88 (mm) ( Choïn oáng coù Dy = 100 (mm). Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] ( Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l = 120 (mm). Tra baûng XIII.26, trang 409, [6] ( Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,1579 (N/mm2) laø: Dy  Dn  D  D(  D1  h  Bu loâng         db  Z   (mm)  (caùi)   100  108  205  170  148  14  M16  4   OÁng daãn loûng vaøo noài ñun: Nhieät ñoä cuûa chaát loûng taïi ñaùy thaùp laø tLW = 100,6315 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: (N = 957,5263 (kg/m3) Khoái löôïng rieâng cuûa axit: (A = 956,8633 (kg/m3) Neân:  ( (LW = 957,457 (kg/m3) Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø vLW = 1 (m/s). Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái: Dy = = 0,02755 (m) = 27,55 (mm) ( Choïn oáng coù Dy = 32 (mm). Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] ( Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l = 90(mm). Tra baûng XIII.26, trang 409, [6] ( Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,1579 (N/mm2) laø: Dy  Dn  D  D(  D1  h  Bu loâng         db  Z   (mm)  (caùi)   32  38  120  90  70  12  M12  4   OÁng daãn loûng ra khoûi noài ñun: Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø vW = 0,15 (m/s). Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái: Dy = = 0,01832(m) = 18,32 (mm) ( Choïn oáng coù Dy = 20 (mm). Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] ( Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l = 80 (mm). Tra baûng XIII.26, trang 409, [6] ( Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,1579 (N/mm2) laø: Dy  Dn  D  D(  D1  h  Bu loâng         db  Z   (mm)  (caùi)   20  25  90  65  50  12  M10  4   Khoái löôïng moät bích gheùp oáng nhập liệu : mbích = = 0,9896(kg) Khoái löôïng moät bích gheùp oáng hoaøn löu : mbích = = 1,2651(kg) Khoái löôïng moät bích gheùp oáng daãn loûng vaøo noài ñun : mbích = = 0,9896(kg) Khoái löôïng moät bích gheùp oáng daãn loûng ra khoûi noài ñun mbích = = 0,56968(kg) Khoái löôïng moät bích gheùp oáng daãn hôi : mbích = = 2,7642 (kg) LÔÙP CAÙCH NHIEÄT : Trong quaù trình hoaït ñoäng cuûa thaùp, do thaùp tieáp xuùc vôùi khoâng khí neân nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh ngaøy caøng lôùn. Ñeå thaùp hoaït ñoäng oån ñònh, ñuùng vôùi caùc thoâng soá ñaõ thieát keá, ta phaûi taêng daàn löôïng hôi ñoát gia nhieät cho noài ñun ñeå thaùp khoâng bò nguoäi (nhaát laø saûn phaåm ñænh, aûnh höôûng ñeán hieäu suaát cuûa thaùp). Khi ñoù, chi phí cho hôi ñoát seõ taêng. Ñeå thaùp khoâng bò nguoäi maø khoâng taêng chi phí hôi ñoát, ta thieát keá lôùp caùch nhieät bao quanh thaân thaùp. Choïn vaät lieäu caùch nhieät cho thaân thaùp laø amiaêng coù beà daøy laø (a . Tra baûng 28, trang 416, [4]: Heä soá daãn nhieät cuûa amiaêng laø (a = 0,151 (W/m.K). Nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh: Qm = 0,05.Qñ = 0,05. 3481914,263 = 174095,713 (kJ/h) = 48359,92 (W) Nhieät taûi maát maùt rieâng: qm =  (W/m2) Trong ñoù: tv1 : nhieät ñoä cuûa lôùp caùch nhieät tieáp xuùc vôùi beà maët ngoaøi cuûa thaùp. tv2 : nhieät ñoä cuûa lôùp caùch nhieät tieáp xuùc vôùi khoâng khí. (tv : hieäu soá nhieät ñoä giöõa hai beà maët cuûa lôùp caùch nhieät. Ñeå an toaøn ta laáy (tv = (tmax = tñaùy - tkk Choïn tkk = 25oC ( (tv = (tmax = 100,966 – 25 = 75,966 (K) ftb : dieän tích beà maët trung bình cuûa thaùp (keå caû lôùp caùch nhieät), m2. ftb = (DtbH = = ((Dt + Sthaân + (a)H Ta coù phöông trình:  (  ( (a = 9,2.10 (m) = 9,2 (mm) Vaäy: choïn (a = 10 (mm). Theå tích vaät lieäu caùch nhieät caàn duøng: V = ((Dt + 2Sthaân + (a).(a .H = (.(0.85 + 2. 0,003 + 0,01).0,01.14,325 = 0,38973 (m3). Chöông 6 TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI ÑAÙY THAÙP : Choïn thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp laø noài ñun Kettle. OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T, kích thöôùc oáng 38 x 3: Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) Beà daøy oáng: (t = 3 (mm) = 0,003 (m) Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m) Hôi ñoát laø hôi nöôùc ôû 2,5at ñi trong oáng 38 x 3. Tra baûng 1.251, trang 314, [5]: Nhieät hoùa hôi: = rn = 2189500 (J/kg) Nhieät ñoä soâi: = tn = 126,25 (oC) Doøng saûn phaåm taïi ñaùy coù nhieät ñoä: Tröôùc khi vaøo noài ñun (loûng): tS1 = 100,6315 (oC) Sau khi ñöôïc ñun soâi (hôi): tS2 = 100,966 (oC) Hieäu soá nhieät ñoä trung bình: Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:  = 25,45 (K). Heä soá truyeàn nhieät: Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc nhö ñoái vôùi töôøng phaúng:  ,(W/m2.K) Vôùi: (n : heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát (W/m2.K). (S : heä soá caáp nhieät cuûa saûn phaåm ñaùy (W/m2.K). (rt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu. Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu:  , (W/m2). Trong ñoù: tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ñoát (trong oáng), oC tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi saûn phaåm ñaùy (ngoaøi oáng), oC  Beà daøy thaønh oáng: (t = 0,003 (m) Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ: (t = 16,3 (W/mK) (Baûng XII.7, trang 313, [6]) Nhieät trôû lôùp baån trong oáng: r1 = 1/5800 (m2.K/W) (Baûng 31, trang 419, [4]) Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m2.K/W) Neân: (rt = 5,289.10-4 (m2.K/W) Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng: AÙp duïng coâng thöùc (V.89), trang 26, [6]: (S = 7,77 . 10-2.  Nhieät ñoä soâi trung bình cuûa doøng saûn phaåm ôû ngoaøi oáng: = 100,798 (oC)100,8 (oC) ( TS = 100,8 + 273 = 373,8 (K) Taïi nhieät ñoä soâi trung bình thì: Khoái löôïng rieâng cuûa pha hôi trong doøng saûn phaåm ôû ngoaøi oáng: = 0,73(kg/m3) Khoái löôïng rieâng : (N = 957,808 (kg/m3) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) (A = 956,56 (kg/m3) (Baûng 1.2, trang 9, [5]) Neân:  ( ( = 957,458 (kg/m3) Ñoä nhôùt (N = 2,8.10-4 (N.s/m2) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) (A = 4,6.10-4 (N.s/m2) (Baûng 1.101, trang 91, [5]) Neân: lg( = xWlg(N + (1 - xW)lg(A = 0,8955.lg(2,8.10-4) + (1 - 0,8955).lg(4,6.10-4) ( ( = 2,95.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät ; (N = 0,68216 (W/mK) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) (A = 0,15484 (W/mK) (Baûng 1.130, trang 134, [5]) AÙp duïng coâng thöùc (1.33), trang 123, [5]): ( = (N.(xW + (A.(1 - (xW) – 0,72 (xW.(1 - (xW)((N - (A) = 0,458 (W/mK) Nhieät dung rieâng : cN = 4221,04 (J/kgK) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) cA = 2434,2 (J/kgK) (Baûng 1.154, trang 172, [5]) Neân: c = cN + cA. (1 - ) = 3720,725 (J/kgK) Söùc caêng beà maët: (N = 0,586932 (N/m) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) (A = 0,019728 (N/m) (Baûng 1.242, trang 300, [5]) Neân: = 0,019086 (N/m) Nhieät hoùa hôi rN = 2258080 (J/kg) (Baûng 1.250, trang 312, [5]) rA = 418600 (J/kg) (Toaùn ñoà 1.65, trang 255, [5]) Neân: r = rN + rA. (1 - ) = 1743025,6 (J/kg) Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát trong oáng: AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]:  Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 117,5 (oC) Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï: tm = ½ (tn + tW1) = 121,875 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: (n = 941,544 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: (n = 2,23344.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: (n = 0,686 (W/mK) Neân: (n = 2291,9831 (W/m2K) ( qn = (n (tn – tW1) = 20054,852 (W/m2) ( qt = qn = 20054,852 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå) ( tw2 = tw1 - qt(rt = 106,893 (oC) ( (S = 3426,773 (W/m2K) (vôùi q = qt) ( qS = (S (tW2 – tS) = 30879,328 (W/m2) Kieåm tra sai soá: ( = 100% = 4,11% < 5% (thoûa) Keát luaän: tw1 = 117,5 oC vaø tw2 = 106,893 oC Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät: = 795,53 (W/m2K) Beà maët truyeàn nhieät: Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät: F = = 49,644 (m2) Caáu taïo thieát bò: Choïn soá oáng truyeàn nhieät: n = 127 (oáng). OÁng ñöôïc boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu. Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 3,555 (m) ( choïn L = 4 (m) Tra baûng V.II, trang 48, [6] ( Soá oáng treân ñöôøng cheùo: b = 13 (oáng) Tra baûng trang 21, [3] ( Böôùc oáng: t = 48 (mm) = 0,048 (m) AÙp duïng coâng thöùc (V.140), trang 49, [6]: ( Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò: D = t(b-1) + 4dn = 0,728 (m) THIEÁT BÒ LAØM NGUOÄI SAÛN PHAÅM ÑAÙY : Choïn thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng. OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T: Kích thöôùc oáng trong: 38 x 3 Kích thöôùc oáng ngoaøi: 57 x 3 Choïn: Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo tV = 25oC vaø nhieät ñoä ra tR = 35oC. Saûn phaåm ñaùy ñi trong oáng ngoaøi vôùi nhieät ñoä vaøo tWS = 100,6315oC vaø nhieät ñoä ra tWR = 40oC. Suaát löôïng nöôùc laøm laïnh caàn duøng: Caân baèng nhieät: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 40oC = 4,178 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa axit ôû 40oC = 2,1(kJ/kg.K) Neân: hWR = (0,72. 4,178 + 0,28. 2,1). 40 = 143,8464 (kJ/kg) Tra baûng 1.250, p312, ST I ( Enthalpy cuûa nöôùc ôû 25oC : hV = 104,75 (kJ/kg) ( Enthalpy cuûa nöôùc ôû 35oC : hR = 146,65 (kJ/kg) Löôïng nhieät trao ñoåi: Q = GW(hWS – hWR) = 31435,7 (kJ/h) Suaát löôïng nöôùc caàn duøng:  = 750,255 (kg/h) Hieäu soá nhieät ñoä trung bình: Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:  = 34,303 (K). Heä soá truyeàn nhieät: Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc:  ,(W/m2.K) Vôùi: (n : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nöôùc laïnh (W/m2.K). (W : heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy (W/m2.K). (rt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc trong oáng: Kích thöôùc cuûa oáng trong:

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDo an - AM.doc
  • dwgbai ve 3.dwg
  • dwgban ve A.dwg
  • dwgban ve- AM.dwg
  • dwgBan ve chi tiet.dwg
  • docBia do an-AM.doc
  • docDo an - Luong.doc
  • xlsDo an.xls
  • dwgdo thi so mam lt dung.dwg
  • dwgdo thi so mam lt.dwg
  • docMuc luc.doc
  • dwgNgoc.dwg
  • dwgPhuong.dwg
  • dwgT- xy cua acid-nuoc.dwg
  • dbThumbs.db