Đề tài Thiết kế thiết bị chính

[4] cdd = 4190.(1-x) + c1.x Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 12 Trong đĩ x: nồng độ dung dịch c1: nhiệt dung riêng KOH khan, J/kg độ Theo cơng thức 4.12 trang 183 Tài liệu [4] c1 = 93656 10*6.910*8.1610*26 333 =++ J/kg độ Vậy nhiệt dung riêng dung dịch theo nồng độ Nồng độ dung dịch. % 25 30 35 40 Nhiệt dung riêng dung dịch, J/kg độ 3376.5 3213.8 3051.1 2888.4 * Chọn hơi đốt cĩ áp suất PD =3 at ⇒ tD =132.9oC * Nhiệt hĩa hơi của nước ở áp suất 3 at r = 2171.103 J/kg độ (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] ) * Entanpi của hơi thứ ở 73.05oC '' wi =2632.2*10 3 J/kg ( Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1] ) * Tổn thất nhiệt Qt = 0.05*QD * Xem nhiệt cơ đặc là khơng đáng kể a Giai đoạn đưa dung dịch 25% từ 25oC đến 83.48oC Gđ = Gc = 3097.5 kg cđ = cc =3376.5 J/kg độ tđ = 25oC ; tc =83.48oC ; W = 0 kg Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình Q1 =3097.5*3376.5*(83.48-25) =6.12*108 J Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất ) QD1 = 81 10*44.695.0 Q = J Lượng hơi đốt sử dụng D1 = 25.312 10*2171*)05.01( 10*44.6 3 8 =− kg b Giai đoạn đưa dung dịch từ 25% đến 30% Gđ = 3097.5 kg ; cđ =3376.5 J/kg độ ; tđ =83.48oC Gc = 2581.25 kg ; cc = 3213.8 J/kg độ ; tc = 85.37oC W = 516.25 Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình: Q2 = 2581.25*3213.8*85.37 – 3097.5*3376.5*83.48 + 516.25*2632.2*103 Q2 =11.94*108 J Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất ) QD2 = 8 8 2 10*57.12 95.0 10*94.11 95.0 Q == J Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 13 Lượng hơi đốt sử dụng D2 = 47.609 10*2171*)05.01( 10*57.12 3 8 =− kg c Giai đoạn đưa dung dịch từ 30% đến 35% Gđ = 2581.25 kg ; cđ = 3213.8 J/kg độ ; tđ = 85.37oC Gc = 2212.5 kg ; cc = 3051.1 J/kg độ ; tc = 89.77oC W = 368.75 kg Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình Q3 = 2212.5*3051.1*89.77 – 2581.25*3213.8*85.37 + 368.75*2632.2*103 Q3 = 8.68*108 J Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất nhiệt ) QD3 = 8 8 10*14.9 95.0 10*68.8 = J Lượng hơi đốt sử dụng D3 = 16.443 10*2171*)05.01( 10*14.9 3 8 =− kg d Giai đoạn đưa dung dịch từ 35% đến 40% Gđ = 2212.5 kg ; cđ = 3051.1 J/kg độ ; tđ = 89.77oC Gc = 1935.9375 kg ; cc = 2888.4 J/kg độ ; tc = 95.37oC W = 276.5625 kg Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình Q4 = 1935.9375*2888.4*95.37 – 2212.5*3051.1*89.77 + 276.5625*2632.2*103 Q4 = 6.55*108 J Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất nhiệt ) QD4 = 8 8 10*89.6 95.0 10*55.6 = J Lượng hơi đốt sử dụng D4 = 07.334 10*2171*)05.01( 10*89.6 3 8 =− kg * Tổng nhiệt lượng QD = 6.44*108 + 12.57*108 + 9.14*108 + 6.89*108 =35.04*108 J * Tổng lượng hơi đốt D = 312.25 + 609.47 + 443.16 + 334.07 =1698.95 kg * Lượng hơi đốt riêng Driêng = 46.15625.1161 95.1698 W D == kg/kg hơi thứ * Tĩm tắt cân bằng năng lượng Nồng độ dung dịch. % 25(25oC) 25(83.48oC) 30 35 40 Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 14 Nhiệt lượng hữu ích, J*10-8 0 6.12 18.06 26.74 33.29 Tổng nhiệt lượng cung cấp, J*10-8 6.44 19.01 28.15 35.04 Lượng hơi đốt sử dụng, kg 312.25 921.72 1364.88 1698.95 B. TÍNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH I. HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT 1. Hệ số truyền nhiệt trong quá trình sơi 1.1 Các kí hiệu và cơng thức 1α : hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi, W/m2K 2α : hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sơi, W/m2K q1 : nhiệt tải riêng phía hơi ngưng, W/m2 q2 : nhiệt tải riêng phía dung dịch sơi, W/m2 qv : nhệt tải riêng phía vách ống truyền nhiệt, W/m2 1v t : nhiệt độ trung bình vách ngồi ống, oC 2v t : nhiệt độ trung bình vách trong ống, oC tD : nhiệt độ hơi ngưng, tD = 132.9oC tdd : nhiệt độ dung dịch sơi, oC 1vD1 ttt −=Δ ddv2 ttt 2 −=Δ 21 vvv ttt −=Δ ( ) 1vDm tt 2 1t += : nhiệt độ màng nước ngưng, oC 1.1.1 Phía hơi ngưng 111 t.q Δ= α (1) Theo cơng thức V.101 trang 28 Tài liệu [2] 4 1 1 H*t r*A*04.2 Δ=α (2) Với A= 25.032. ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ μ λρ phụ thuộc vào nhiệt độ màng tm tm , oC 40 60 80 100 120 140 160 180 200 A 139 155 169 179 188 194 197 199 199 ρ : khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ tm, kg/m3 λ : hệ số cấp nhiệt của nước ở nhiệt độ tm, W/mK μ :độ nhớt của nước ở nhiệt độ tm, Pas r : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở nhiệt độ tD Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 15 r = 2171*103 J/kg H = 1.5 m: chiều cao ống truyền nhiệt 1.1.2 Phía dung dịch q2 = 22 t.Δα (3) Theo cơng thức VI.27 trang 71 Tài liệu [2] 435.0 dd n n dd 2 n dd 565.0 n dd n2 .c c... ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= μ μ ρ ρ λ λαα (4) Trong đĩ nnnn ,c,, μρλ : hệ số dẫn nhiệt (W/mK), khối lượng riêng (kg/m3), nhiệt dung riêng (J/kg độ), độ nhớt (Pas) của nước dddddddd ,c,, μρλ : các thơng số của dung dịch theo nồng độ nα : hệ số cấp nhiệt tương ứng của nước, W/m2K 15.07.0n p*q*56.0=α (5), (cơng thức V.90 trang 26 Tài liệu [2]) Với q : nhiệt tải riêng, W/m2 p : áp suất tuyệt đối trên mặt thống, N/m2 p = p1 = 0.3636 at = 35669.16 N/m2 * Các thơng số của nước ( Bảng I.249 trang 311 Tài liệu [2] ) tsdm = 73.05oC =nρ 975.97 kg/m3 cn = 4189.44 J/kg độ nμ = 0.38619*10-3 Ns/m2 nλ = 66.983*10-2 W/mK * Các thơng số của dung dịch • ddμ tra ở bảng I.107 trang 101 Tài liệu [1] ( ở 40oC ) • ddλ tính theo cơng thức I.32 trang 123 Tài liệu [1] 3 dd dd dddd 8 M **c*10*58.3 ρρλ −= , W/mK Mdd = 18 x1 56 x 1 −+ Với x : nồng độ dung dịch • cdd và ddρ xác định theo nồng độ Nồng độ dung dịch, % 25 30 35 40 tsdd, oC 83.48 85.37 89.77 95.37 ddρ , kg/m3 1239 1291 1344 1399 cdd , J/kg độ 3376.5 3213.8 3051.1 2888.4 ddμ , Ns/m2 1.31*10-3 1.57*10-3 1.83*10-3 2.09*10-3 Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 16 Mdd 21.68 22.6 23.61 24.71 ddλ , W/mK 0.577 0.572 0.565 0.555 1.1.3 Phía vách ống truyền nhiệt Theo thí dụ 19 trang 148 Tài liệu [4] ∑ Δ= v v v r tq (6) ⇒ vtΔ = ∑ vv r.q Trong đĩ: ∑ ++= 2v v 1 v r 1 rr 1r δ Lấy 4000 1 r 1 r 1 21 == , (W/mK)-1 2v =δ mm: bề dày ống truyền nhiệt =vλ 17.5 W/mK: hệ số dẫn nhiệt qua vách 4000 1 5.17 10*2 4000 1r 3 v∑ ++=⇒ − =6.143*10-4, (W/mK)-1 1.1.4 Hệ số truyền nhiệt K ∑ ++ = 2 v 1 1r1 1K αα , W/m2K Do khơng biết chính xác nhiệt độ vách ống truyền nhiệt nên phải thực hiện tính lặp như sau 1 Chọn 1v t (< tD ) 1tΔ⇒ 2 Tính 1α theo cơng thức (2) 3 Tính q1 theo cơng thức (1) 4 Tính vtΔ theo cơng thức (6) với qv = q1 2v t,t 2 Δ⇒ 5 Tính nα theo cơng thức (5) với q = q1 6 Tính 2α theo cơng thức (4) 7 Tính q2 theo cơng thức (3) 8 Tính qtb = ( )21 qq.2 1 + 9 Xác định sai số ss = 1 tb1 q qq − Nếu ss > 5% thì chọn lại 1v t và lặp lại quá trình tính đến khi đạt sai số nhỏ 10 Tính K theo cơng thức (7) 1.2 Tính K cho các giai đoạn a. Tímh ở nồng độ 25% Chọn Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 17 • K2.5t7.127t 1v1 =Δ⇒= • Tính 1α ( ) 09.191AC3.1307.1279.132* 2 1t om =⇒=+= 84.8953 5.1*2.5 10*2171*09.191*04.2 H*t r*A*04.2 4 3 4 1 1 ==Δ=⇒α W/m 2K • 2111 m/W968.465592.5*84.8953t.q ==Δ= α • C6.2810*143.6*968.46559r.qt o4v1v ===Δ −∑ C1.996.287.127t ov2 =−=⇒ C62.1548.831.99t o2 =−=Δ⇒ • 21.499616.35669*968.46559*56.0p*q*56.0 15.07.015.07.01n ===α W/m2K 435.0 3 32565.0 2 10*31.1 10*38619.0* 44.4189 5.3376* 97.975 1239 66983.0 577.0*21.4996 ⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= − − α Km/W74.3024 22 =α • 44.4724662.15*74.3024t.q 222 ==Δ= α W/m2 • ( ) ( ) 221tb m/W2.4690344.47246968.465592 1qq. 2 1q =+=+= =−= 1 tb1 q qqss %7.0007.0 968.46559 44.47246968.46559 ==− (thỏa) Vậy C7.127t ov1 = K = Km/W44.946 74.3024 110*143.6 94.8953 1 1 2 4 = ++ − b. Tính ở nồng độ 30% Tính tương tự C2.128t ov1 = K = Km/W8.911 84.2676 110*143.6 63.9186 1 1 2 4 = ++ − c. Tính ở nồng độ 35% Tímh tương tự 129t 1v = oC K = Km/W08.865 95.2283 110*143.6 35.9631 1 1 2 4 = ++ − d. Tính ở nồng độ 40% Tính tương tự C130t ov1 = Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 18 K = Km/W87.798 98.1847 110*143.6 92.10379 1 1 2 4 = ++ − o Bảng tĩm tắt Nồng độ dung dịch,% 25 30 35 40 tsdd, oC 83.48 85.37 89.77 95.37 q1, W/m2 46559.968 43177.16 37562.265 30101.77 q2,W/m2 47246.44 43659.26 36908.63 29826.4 qtb, W/m2 46903.2 43418.21 37235.45 29964.08 1α ,W/m2K 8953.94 9186.63 9631.35 10379.92 2α , W/m2K 3024.74 2676.84 2283.95 1847.98 K, W/m2K 946.44 911.8 865.08 798.87 ss, % 0.7 0.6 0.9 0.5 2. Hệ số truyền nhiệt trong quá trình gia nhiệt dung dịch ban đầu từ 25oC đến 83.48oC 2.1 Các kí hiệu và cơng thức Các kí hiệu 1α , 2α , q1, q2, qv, 1vt , 2vt , tD, tdd, v21 t,t,t ΔΔΔ , tm như mục 1.1 2.1.1 Phía hơi ngưng 111 t.q Δ= α 4 1 1 H*t r*A*04.2 Δ=α A xác định theo tm r = 2171*103 J/kg H = 1.5 m 2.1.2 Phía vách ∑ Δ= v v v r tq ∑ −−= 124v )Km/W(10*143.6r 2.1.3 Phía dung dịch 222 t.q Δ= α l .Nul.Nu dd2 dd 2 λαλ α =⇒= Trong đĩ ( )nPr.Gr.CNu = dd dddd.cPr λ μ= Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 19 2 dd 2dd 3 dd g.t...lGr μ βρ Δ= * C và n phụ thuộc vào Pr và Gr như sau ƒ Gr.Pr 310−≤ thì Nu = 0.5 ƒ Gr.Pr 50010 3 →= − thì ( ) 125.0Pr.Gr18.1Nu = ƒ 710.2500Pr.Gr →= thì ( ) 25.0Pr.Gr54.0Nu = ƒ Gr.Pr 710.2> thì ( ) 33.0Pr.Gr135.0Nu = * l : chiều cao ống truyền nhiệt, l = 1.5 m * dddddddddd c,,,, μλβρ : khối lượng riêng ( kg/m3 ), hệ số dãn nở thể tích ( K-1 ), hệ số dẫn nhiệt ( W/mK ), độ nhớt ( Pa.s ), nhiệt dung riêng ( J/kg độ ) của dung dịch KOH lấy ở nhiệt độ màng ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ += 2vdd _ m tt2 1t Với C24.54)2548.83( 2 1t odd _ =+= 3dd m/kg1239=ρ cdd = 3376.5 J/kg độ 3dd 10*31.1 −=μ Ns/m2 mK/W577.0dd =λ β của dung dịch KOH 25% To ,oC 0 20 40 60 80 100 120 310. −β 0.425 0.455 0.48 0.505 0.535 0.57 0.605 2.1.4 Hệ số truyền nhiệt ∑ ++ = 2 v 1 1r1 1K αα , W/m2K * Trình tự tính lặp (1). Chọn 1v tt 1 Δ⇒ (2). Tính 1α (3). Tính q1 (4). Tính 2v1 ttt 2 Δ⇒⇒Δ (5). Tính Nu2 2α⇒ (6). Tính q2 (7). Tính qtb = ( )21 qq2 1 + Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 20 (8). Tính ss = q qq tb1 − , tính cho đến sai số nhỏ (và phải nhỏ hơn 5% ) 2.2 Thực hiện tính lặp (1). Chọn C3.121t ov1 = K6.113.1219.132t1 =−=Δ⇒ tm= ( ) C1.1273.1219.1322 1 o=+ 13.190A =⇒ (2). Km/W68.7289 5.1*6.11 10*217113.190*04.2 24 3 1 ==α (3). 2111 m/W29.845606.11*68.7289tq ==Δ= α (4). ∑ ===Δ − K95.5110*143.6*29.84560r.qt 4v1v C35.6995.513.121t ov2 =−=⇒ K11.1524.5435.69t 2 =−=Δ⇒ (5). Tính 2α 67.7 577.0 10*31.1*5.3376.cPr 3 dd dddd === − λ μ ( ) 508.0C795.6135.6924.54 2 1t o'm =⇒=+= β ( ) 1423 23 10*273.2 10*31.1 81.9*11.15*508.0*1239*5.1Gr ==⇒ − ta thấy Gr.Pr > 2.107 99.14454)Gr(Pr**135.0Nu 33.0 ==⇒ 35.5560 l .Nu dd 2 ==⇒ λα W/m2K (6). 2222 m/W89.84016t.q =Δ= α (7). qtb = 84288.59W/m2 (8). ss=0.003=0.3% (thoả) Vậy hệ số truyền nhiệt giai đoạn này Km/W74.1073 35.5560 110*143.6 68.7289 1 1K 2 4 = ++ = − II. BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT VÀ THỜI GIAN CƠ ĐẶC Phương trình truyền nhiệt cho khoảng thời gian nhỏ dT dQ= K.F(T-t).dT Giả sử đến cuối quá trình dung dịch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt F⇒ khơng đổi, T khơng đổi Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 21 810.Q − d.F⇒ T= ( )tTK dQ − Lấy tích phân ta được F.T2 = ( )∫ − Q 0 tTK dQ (1) T2 : thời gian cơ đặc ( khơng kể thời gian gia nhiệt cho dung dịch đầu đến 83.48oC ), s Q : nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình này, J * Ta tính tích phân (1) bằng đồ thị. Cần xác định Q, ( )tTK 1 − ở từng thời điểm. Nồng độ dung dịch, % 25 30 35 40 Q.10-8, J 0 11.94 20.62 27.17 t(tsdd), oC 83.48 85.37 89.77 95.37 K, W/m2K 946.44 911.8 865.08 798.87 T-t 49.42 47.53 43.13 37.53 510* )tT.(K 1 − 2.1 2.3 2.7 3.3 Vẽ đồ thị cĩ : trục hồnh : Q : trục tung : ( )tT.K 1 − Đồ thị xác định thời gian cô đặc và bề mặt truyền nhiệt 0 1 2 3 4 0 5 10 15 20 25 30 Từ việc tính tích phân đồ thị ta cĩ • Giai đoạn 1 ( 25%→30% ) : S1 = F. T1 = 26268 m2.s • Giai đoạn 2 ( 30%→35% ) : S2 = F. T2 = 21550 m2.s • Giai đoạn 3 ( 35%→40% ) : S3 = F. T3 = 19488 m2.s 510. )tT(K 1 − Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 22 • Tổng quá trình cơ đặc từ 25% đến 40% S = F. T = 67306 m2.s * Chọn thời gian cơ đặc là 40 phút ⇒Bề mặt trao đổi nhiệt là F = 67306 / 2400 = 28.04 m2 ⇒Thời gian của các giai đoạn ƒ Giai đoạn 1 : T1 = 26268 / 28.04 = 936.8 s ƒ Giai đoạn 2 : T2 = 21550 / 28.04 = 768.55 s ƒ Giai đoạn 3 : T3 = 19488 / 28.04 = 694.65 s * Thời gian gia nhiệt ban đầu .F.t.KQ Δ= T T = F.t.K Q Δ Với Q : nhiệt lượng dùng cho gia nhiệt, J K : hệ số truyền nhiệt cho quá trình gia nhiệt, W/m2K tΔ : chênh lệch nhiệt độ, K ( ) ( ) K89.74 48.839.132 259.132ln 48.839.132259.132t = − − −−−=Δ ⇒ T = phú5.4s425.271 04.28*89.74*74.1073 10*12.6 8 ≈= * Chọn thời gian nhập liệu 15 phút Thời gian tháo sản phẩm 15 phút * Tồng thời gian cơ đặc 1 mẻ là Tt = 15 + 4.5 + 40 + 15 = 74.5 phút Ta chọn tổng thời gian cơ đặc là 75 phút III. BUỒNG ĐỐT Diện tích bề mặt truyền nhiệt : F = 28.04 m2 Ta lấy an tồn : F = 33.65 m2 ( 20%) Chiều cao ống truyền nhiệt : H = 1.5m Chọn ống truyền nhiệt cĩ đường kính : dng = 45mm : dtr = 41mm ⇒ Số ống cần : H.d..nF trπ= 175 5.1.041.0. 65.33 H.d. Fn tr =π=π=⇒ ống • Xếp ống theo hình lục giác đều ( theo Tài liệu [2] trang 48 ) ƒ Số hình lục giác đều : 8 hình ƒ Số ống trên đường chéo : 17 ống ⇒Tổng số ống : 217 ống Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 23 • Chọn bước ống t = (1.2 5.1→ ).dng Chọn t = 58 mm • Chọn ống tuần hồn ƒ Đường kính ống tuần hồn Chọn dtr (th) = 315 mm dng(th) = 325 mm Kiểm tra điều kiện : tiết diện ngang ống tuần hồn bằng 0.25 35.0→ tiết diện ngang tất cả các ống truyền nhiệt : 27.0 41.217 315 4 d217 4 d. S S 2 2 2 tr 2 )th(tr o th ==π π = thỏa Số ống truyền nhiệt bị chiếm chỗ Gọi m : là số ống nằm trên đường chéo ống tuần hồn ( ) ( )1m.td thng −= ( ) 6.61 58 3251 t d m thng =+=+=⇒ ⇒cĩ 7 ống trên đường chéo ống tuần hồn ⇒ a=(m +1)/2 = 4 ( cơng thức V.139 Tài liệu [2] trang 48 ) Tổng số ống bị chiếm chỗ 371)14(*4*31)1a.(a3n' =+−=+−= (cơng thức V.139 Tài liệu [2] trang 48) Số ống truyền nhiệt cịn lại 18037217n =−= ống Cần 175 ống (bỏ 5 ống) • Đường kính trong buồng đốt Dt = t.(b-1) + 4.dng= 58*(17-1) + 4*45 =1108 mm Với b = 17 , số ống trên đuờng chéo lục giác Chọn đường kính buồng đốt Dt (bđ) = 1100 mm • Đáy Chọn đáy nĩn tiêu chuẩn cĩ gờ, gĩc đáy 90o Tra bảng XIII.21 trang 394 Tài liệu [2] Chiều cao gờ hgờ = 50 mm Chiều cao phần nĩn hn = 618 mm Thể tích đáy nĩn Vđáy = 0.282 m3 Thể tích truyền nhiệt và ống tuần hồn Vơ = 463.05.1*4 315.0*5.1* 4 041.0**175 22 =π+π m3 Cuối quá trình cơ đặc Vdd = 1.38 > 0.282 +0.463 ⇒dung dịch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt IV. BUỒNG BỐC Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 24 Đường kính buồng bốc xác định từ điều kiện phân li được giọt lỏng đường kính 0.3 mm trở lên Chiều cao buồng bốc xác định từ cường độ bốc hơi trung bình và thể tích buồng bốc 1. Đường kính ƒ Lưu lượng hơi thứ Ta tính lưu lượng hơi thứ trong giai đoạn đầu ( do lượng hơi thứ trong giai đoạn này là lớn nhất ) 1hơi WV = /( 1ρ . T1) , m3/s Trong đĩ W1 : lượng hơi thứ trong giai đầu, kg W1 = 516.25 kg 1ρ : khối lượng riêng hơi thứ ở áp suất P1 = 0.36 at 1ρ = 0.2224 kg/m3 ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] ) T1 : thời gian gia nhiệt giai đoạn đầu ( từ 25% đến 30% ) T1 = 936.8 s 478.2 8.936*2224.0 25.516Vhơi ==⇒ m3/s ƒ Vận tốc hơi 4 D V bốc_buồng_ngang_diện_tiết V 2 )bb(tr hhơi hơi π ω == 2 )bb(tr hơi D. 478.2*4 π=ω ƒ Vận tốc lắng Xác định theo cơng thức 5.14 trang 157 Tài liệu [3] ( ) h lhl o ..3 d..g.4 ρξ ρρω −= Trong đĩ lρ : khối lượng riêng giọt lỏng, kg/m3 hρ : khối lượng riêng hơi thứ, hρ = 0.2224 kg/m3 dl : đường kính giọt lỏng, dl = 0.3 mm = 3*10-4 m ξ : hệ số trở lực Ta cĩ lρ = 976.57 kg/m3, tra ở nhiệt độ 72.05oC (Bảng I.249 trang 310 Tài liệu [1]) ξ tính theo Re h hh .d.Re μ ρω= Với hμ =0.0106*10-3 Pa.s : độ nhớt động lực học của hơi thứ Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 25 2 )bb(tr 3 4 2 )bb(tr D 86.19 10*0106.0 2224.0*10*3* D. 478.2*4Re =π= − − • Giả sử 0.2< Re < 500 ⇒ Vận tốc lắng 6.0 )bb(tr 2.1 )bb(tr 4 o )D( 37.2 2224.0*D*0788.3*3 10*3*)2224.057.976(*81.9*4 =−=ω − Mà ( ) oh %80%70 ωω →≤ [ ] 6.0)bb(tr2 )bb(tr D 37.2*7.0 D. 478.2*4 ≤π⇒ 58.1D )bb(tr ≥⇒ m * Vậy chọn đường kính buồng bốc Dtr(bb) =1.6 m = 1600 mm ƒ Kiểm tra Re ( )500,2.076.7 6.1 86.19Re 2 ∈== thỏa 2. Chiều cao Tính theo trang 71,72 Tài liệu [2] ƒ Thể tích khơng gian hơi tth kgh U. WV ρ= , m 3 Với W : lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị, kg/h Utt : cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng khơng gian hơi, m3/m2h hρ : khối lượng riêng hơi thứ, 2224.0h =ρ kg/m3 Ta cĩ W = 34375.1742 67.0 5625.1161 = kg/h Utt = f.(Utt (1at) ) Với Utt (1at) : cường độ bốc hơi thể tích cho phép khi áp suất bằng 1 at f : hệ số hiệu chỉnh Chọn Utt (1at) = 1650 m3/m2.h ⇒ f = 1.5 ( Đồ thị VI.3 trang 72 Tài liệu [2] ) ⇒ Utt = 1.5*1650 =2475 m3/m2.h ⇒ Thể tích khơng gian hơi 17.3 2475*2224.0 34375.1742Vkgh == m3 ⇒Chiều cao phần khơng gian hơi trong trụ bốc 2.1 )bb(tr6.0 2 )bb(tr 6.0 D*0788.3 D 86.19 5.18 Re 5.18 = ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ==ξ Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 26 h3 h2 =400 mm h1 =50 mm h1= 50 mm : chiều cao phần gờ buồng bốc h2= 400 mm :chiều cao phần nĩn buồng bốc h3 : chiều cao dung dịch trong phần trụ 58.1 6.1* 17.3*4 D. V.4 H 22 )bb(tr kgh kgh =π=π= m ƒ Thể tích dung dịch trong buồng bốc trước khi cơ đặc Vdd (bb) = Vdd – Vơ - Vđáy = 2.5 - 0.463 – 0.282 =1.755 m3 Mặt khác Vdd(bb) = Vdd phần gờ + Vdd phần nĩn + Vdd phần trụ = ( ) 32 )bb(tr)bĐ(tr)bb(tr2 )bĐ(tr2 )bb(tr212 )bĐ(tr h.4DD.DDD12h.h.4D πππ ++++ 3 2 22 2 h* 4 6.1)1.1*6.11.16.1( 12 4.005.0* 4 1.1*755.1 π+++π+π= 56.0h3 =⇒ m Chiều cao phần trụ buồng bốc Hb = Hkgh + h3 = 1.58 + 0.56 = 2.14 m Chọn chiều cao phần trụ buồng bốc 2.2 m Chiều cao buồng bốc 2.2+ 0.4 + 0.05 = 2.65 m Khi kết thúc cơ đặc Vdd = 1.38 m3 ⇒Thể tích dung dịch trong buồng bốc Vdd(bb) = 1.38 – 0.463 -0.282 = 0.635 m3 Tương tự như trên ta được chiều cao dung dịch ngập phần trụ buồng bốc là h3 = 0.004 m = 4 mm 3. Nắp - Chọn nắp elip tiêu chuẩn cĩ gờ, đường kính trong 1600 mm - Tra bảng XIII.10 trang 382 Tài liệu [2] Chiều cao gờ : hg = 50 mm Chiều cao phần Elip : ht = 400 mm Diện tích bề mặt trong : Ft = 3.03 m2 C. TÍNH CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH I. BUỒNG ĐỐT ƒ Đường kính trong : Dt = 1100 mm ƒ Chiều cao : Hđ = 1500 mm 1. Các thơng số tra và chọn Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 27 1.1 Ap suất tính tốn Buồng đốt chịu áp suất trong PBĐ = Phơi đốt –Pa = 3 – 1 = 2 at = 0.1962 N/mm2 1.2 Nhiệt độ tính tốn Nhiệt độ hơi đốt tD = 132.9oC Buồng đốt được bọc cách nhiệt nên nhiệt độ tính tốn tBĐ = 132.9 + 20 C153o≈ 1.3 Chọn vật liệu Vật liệu được chọn là thép khơng gỉ X18H10T do KOH cĩ tính ăn mịn →Ứng suất cho phép tiêu chuẩn ở 153oC [ ] 138*BĐ =σ N/mm2 ( hình 1.2 trang 22 Tài liệu [7] ) Ứng suất cho phép [ ] [ ] 1.13195.0*138.*BĐBĐ === ησσ N/mm2 Với 95.0=η là hệ số hiệu chỉnh Hệ số bền mối hàn 95.0h =ϕ (bảng 1-7 trang 24 Tài liệu [7] ) 2. Tính và chọn bề dày – tính bền cho buồng đốt Ta cĩ [ ] 2579.634 1962.0 95.0*1.131 P . BĐ h BĐ >==ϕσ ⇒Bề dày tối thiểu thân buồng đốt tính theo cơng thức [ ] 87.095.0*1.131*2 1962.0*1100 ..2 P.D S hBĐ BĐ)bĐ(tr' BĐ ==ϕσ= mm Bề dày này quá nhỏ. Tra bảng 5-1 trang 128 Tài liệu [7] được Smin = 3-4 mm Dung dịch ăn mịn (KOH) nên Ca = 1 Vậy chọn bề dày buồng SBĐ = 4 mm * Kiểm tra áp suất tính tốn 1.00027.0 1100 14 D CS )bĐ(tr aBĐ <=−=− Cho nên áp suất tính tốn cho phép xác định theo cơng thức [ ] [ ] 68.0 141100 )14(*95.0*1.131*2 CSD )CS.(..2P aBĐ)bĐ(tr aBĐhBĐ BĐ =−+ −=−+ −ϕσ= N/mm2 →PBĐ = 0.1962 N/mm2 < [P]BĐ = 0.68 N/mm2 (thoả) Vậy bề dày buồng đốt SBĐ = 4 mm II. BUỒNG BỐC - Đường kính trong buồng bốc Dtr(bB) = 1600 mm - Chiều cao Hb = 2650 m 1. Các thơng số tra và chọn 1.1 Ap suất tính tốn Thân buồng bốc chịu áp suất ngồi Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 28 PBB = Pa + ( 1- 0.36 ) = 1.64 at =0.16 N/mm2 1.2 Nhiệt độ tính tốn Nhiệt độ hơi thứ : tD = 73.05oC Suy ra nhiệt độ tính tốn : tBB = 73.05 + 20 = 93.05oC ( do bọc cách nhiệt ) 1.3 Chọn vật liệu Chọn vật liệu làm buồng bốc là thép khơng gỉ X18H10T →Ứng suất cho phép tiêu chuẩn ở 93.05oC [ ] 143*BB =σ N/mm2 ( hình 1.2 trang 22 Tài liệu [7] ) Mođun đàn hồi ở 93.05oC tra ở bảng 2-12 trang 45 Tài liệu [7] EBB = 19.68*106 N/cm2 = 1.968*105 N/mm2 Giới hạn chảy ở 93.05oC [ ] 95.23565.1*143n. c*BB)BB(c === σσ N.mm2 Với nc =1.65 tra ở bảng 1-6 trang 20 Tài liệu [7] 2. Tính bề dày – Tính ổn định cho buồng bốc Bề dày tối thiểu được xác định theo cơng thức 5.14 trang 133 Tài liệu [7] 4.0 )bB(tr ' B BB BB )bB(tr ' BB D l* E P*D*18.1S ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= 2650l 'BB = mm : chiều dài tính tốn buồng bốc 47.8 1600 2650* 10*968.1 16.0*1600*18.1S 4.0 5 ' BB =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⇒ mm Bề dày thực buồng bốc SBB = 1053.0147.8CCS oa ' BB =++=++ mm * Kiểm tra điều kiện ( ) ( )a )bB(tr )bB(tr ' BB )bB(tr a CS2 D D l D CS25.1 −≤≤ − ( ) 3 )bB(tr a )BB(c BB t ' BB D CS2E3.0 D l ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −≥ σ Thế số ta được thỏa 29.066.1 43.966.1159.0 ⎩⎨ ⎧ > ≤≤ * Kiểm tra áp suất cho phép [ ] )bB(tr aBB 2 )bB(tr aBB ' BB )bB(tr BBBB D CS D CS l D *E*649.0P −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= = 183.0 1600 110 1600 110 2650 1600*10*968.1*649.0 2 5 =−⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − N.mm2 Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 29 PBB = 0.16 N/mm2 < [ ] 183.0P BB = N/mm2 Ỉ thỏa * Kiểm tra lực nén chiều trục Lực nén chiều trục ( trang 149 Tài liệu [7] ) ( ) BB 2 BB)bB(tr NCT P.4 S2D P += π ( ) 83.32979116.0* 4 10*21600P 2 NCT =+= π N Tỉ số ( ) ( )250,2589.88CS2 D aBB )bB(tr ∈=− 087.0k c =⇒ (bảng trang 140 Tài liệu [7] ) 087.0* 10*968.1 95.235*875k E .875K 5c BB )BB(c c ==⇒ σ =0.091 < 0.155 Điều kiện SBB – Ca BB.c NCT EK. P π≥ 9 86.5 10*968.1*091.0* 83.329791 5 =≥ π thỏa Vậy bề dày buồng bốc thỏa lực nén chiều trục * Kiểm tra đồng thời áp suất ngồi và lực nén chiều trục Ứng suất cho phép khi nén ( cơng thức 3.51 trang 140 Tài liệu [7] ) [ ] 737.100 1600 110*10*968.1*091.0 D CS.E.K 5 )bB(tr a BBcBBn =−=−=σ N/mm2 Ứng suất khi nén ( cơng thức 5.48 trang 145 Tài liệu [7] ) 25.7 )110(*)101600(* 83.329791 )CS).(SD.( P aBB)bB(tr NCT )BB(n =−+=−+= ππσ N/mm 2 Kiểm tra điều kiện ( cơng thức 5.47 trang 145 Tài liệu [7] ) [ ] [ ] 195.0183.0 16.0737.10025.7P P BB BB BBn )BB(n ≤=+=+σ σ thỏa Vậy thân buồng bốc thỏa đồng thời điều kiện áp suất ngồi và lực nén chiều trục Kết luận : Bề dày buồng bốc là SBB = 10 mm III. ĐÁY Tính theo cơng thức trang 178-179 Tài liệu [7] Đáy nĩn chịu cùng áp suất ngồi với buồng bốc PĐ = 0.16 N/mm2 Chọn sơ bộ bề dày đáy SĐ = 10 mm D’ : đường kính tính tốn của đáy nĩn 1406 45cos 40*1.01100*9.0 cos d1.0D9.0D tt' =+=α += mm Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 30 Với dt = 40 mm là đường kính lỗ tháo sản phẩm Xét ( ) 3 t a c ' ' D CS2*E*3.0 D l ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −> σ ⇔ ( ) 35 1406 1102* 95.235 10*968.1*3.0 1406 618 ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −> ⇔ 044 > 0.36 Vậy áp suất cho phép tính theo cơng thức 5.19 trang 135 Tài liệu [7] [ ] 5.2' a' ' ĐĐ D CS l D.E*649.0P ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= = 0.649* 953.0 1406 110* 618 1406*10*968.1 5.2 5 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − N/mm2 * Kiểm tra điều kiện ổn định Lực nén chiều trục ( cơng thức 6.26 trang 178 Tài liệu [7] ) Đ 2 ngĐNCT P.D.4 P π= Với DngĐ = DtrĐ + 2.SĐ = 1100 + 2.10 = 1120 mm 55.15763216.0*1120* 4 P 2NCT =π=⇒ N Lực nén chiều trục cho phép ( cơng thức 6.27 trang 178 Tài liệu [7] ) [ ] απ 22aĐĐcNCT cos.)CS.(E.K.P −= Xác định Kc 11.61 )110.(2 1100 )CS.(2 D aĐ trĐ =−=− 061.0k c =⇒ tra ở bảng trang 140 Tài liệu [7] 064.0061.0* 10*968.1 95.235*875k. E .875K 5ct Đ cĐ c ==σ=⇒ [ ] 160254445cos.)110(*10*968.1*064.0*P 225NCT =−π=⇒ N Điều kiện ổn định ( cơng thức 6.30 trang 178 Tài liệu [7] ) [ ] [ ] 127.0953.0 16.0160254455.157632P P P P Đ Đ NCT NCT ≤=+=+ thoả Vậy bề dày đáy là 10 mm IV. NẮP ELIP - Nắp elip tiêu chuẩn cĩ gờ Đường kính trong 1600 mm Chiều cao gờ : hg = 50 mm Chiều cao phần Elip : ht = 400 mm Rt = Dt = 1600 mm Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 31 - Nắp chịu áp suất ngồi như buồng bốc PN = 0.16 N/mm2 - Vật liệu là thép khơng gỉ X18H10T EN = 1.968*105 N/mm2 95.235cN =σ N/mm2 Tính theo cơng thức trang 166-167 Tài liệu [7] [ ] [ ] 85.13595.0*14395.0**NN === σσ N/mm2 Chọn bề dày nắp SN = SBB = 10 mm * Kiểm tra 160 10 1600 S R N t == 73.178 95.235*7.0 10*968.1*15.0 * E*15.0 5 cN N ==σα ( với 7.0=α đối với thép khơng gỉ ) Ta thấy cN N N t * E*15.0 S R σα< nên tính áp suất cho phép theo cơng thức 6.7 trang 166 Tài liệu [7] [ ] t aN N R. )CS.(.2]P[ β σ −= ( kiểm tra điều kiện 0.2 < 3.025.0 1600 400 D h t t <== thoả ) )1(R7.6)CS.(E R...5)CS.(E tcNaN tcNaN αασ σαβ −−− +−= = 5.2 )7.01(*1600*95.235*7.0*7.69*10*968.1 1600*95.235*7.0*59*10*968.1 5 5 =−− + [ ] 61.0 1600*5.2 9*85.135*2PN ==⇒ N/mm2. Ta thấy PN = 0.16 < [PN] =0.61 cho nên nắp thỏa điều kiện ngồi áp suất Vậy bề dày nắp SN =10 mm V. TÍNH CÁCH NHIỆT CHO THÂN ƒ Chọn vật liệu cách nhiệt là amiang carton ƒ Bề dày lớp cách nhiệt ( ) ( )KK2Tn 2T1T tt. tt. −α −λ=δ , m (cơng thức VI.66 trang 92 tài liệu [2] ) Trong đĩ λ : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, mK/W144.0=λ tT1 : nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị tT2 : nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt về phía khơng khí vào khoảng 40oC Ỉ 50oC tKK : nhiệt độ khơng khí nα : hệ số cấp nhiệt từ bề mặt ngồi của lớp cách nhiệt đến khơng khí Km/W,t*058.03.9 22Tn +=α (cơng thức VI.67 trang 92 tài liệu [2] ) Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 32 Dn D1 Dt Db D db h Km/W034.28)27350(*058.03.9 2n =++=α ( )( ) 019.02850*034.28 509.132*144.0 =− −=δ⇒ m Vậy chọn bề dày lớp các nhiệt mm20=δ VI. MỐI GHÉP BÍCH 1. Bích nối buồng bốc với nắp - Ap suất trong thiết bị P = 0.16 N/mm2 - Đường kính trong bích Dt = 1600 mm - Chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị Tra bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2], bích kiểu 1, ta được các thơng số - Do mơi trường ăn mịn ta chọn đệm amiang-carton ƒ Bề dày 3 mm ƒ Ap suất lớn nhất chịu được 0.6 N/mm2 ƒ Nhiệt độ lớn nhất chịu được 500oC 2. Bích nối buồng đốt và đáy Chọn theo bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2]. Bích liền bằng thép, kiểu 1 ƒ Dt = 1100 mm D = 1240 mm ƒ Dn = 1108 mm h = 22 mm ƒ D1 = 1160 mm Số bulong 28 cái ƒ Db = 1190 mm db = 20 mm ( M20) 3. Bích nối buồng đốt và buồng bốc Chọn như bích buồng đốt và đáy VII. VỈ ỐNG - Chọn vỉ trịn phẳng - Vật liệu X18H10T Dt = 1600 mm Dn = 1620 mm D1 = 1660 mm Db = 1700 mm D = 1750 mm h = 35 mm db = M 24 Số bulong 40 cái Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 33 A B C D 60o t Ỉ nhiệt độ tính tốn Ttt = 132.9oC Ứng suất cho phép tiêu chuẩn [σ ]* = 140 N/mm2 Hệ số an tồn nB = 2.6 (bảng 1-6 trang 20 Tài liệu [7]) Giới hạn bền uốn [σ ]u = 140*2.6 = 364 N/mm2 Ap suất làm việc Po : Po = PĐ + PCK = 2+(1-0.36) = 2.64 at = 0.259 N/mm2 - Chiều dày tính tốn tối thiểu của vỉ ống h’= u o t ][ P.D.K σ (cơng thức 8.19 trang 212 Tài liệu [7]) ƒ K : hệ số, K = 0.28Ỉ 0.36. Chọn K= 0.35 ƒ Dt : đường kính trong thân buồng đốt, mm 27.10 364 259.0*1100*35.0h' ==⇒ mm - Tính sơ bộ chiều dày vỉ 625.105 8 455 8 dh n' =+=+= mm (dn đường kính ngồi ống truyền nhiệt) - Kiểm tra ứng suất uốn Ứng suất uốn trong vỉ của thiết bị trao đổi nhiệt lắp cứng trong phạm vi diện tích hình chữ nhật ABCD 2' n u l h*) l d*7.01(*6.3 P ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛− =σ 57.3 23.50 11* 23.50 457.01*6.3 23.0 2u = ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − =σ⇒ uu ][σσ < thỏa - Chọn bề dày vỉ bằng bề dày bích, hvỉ =22 mm VIII. KHỐI LƯỢNG VÀ TAI TREO 1. Khối lượng thép làm thiết bị l =0.5*(AB + CD) AB = t*sin60o = CD = 58*sin60o = 50.23 mm Ỉ l = 50.23 mm Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 34 thépthépthép .Vm ρ= - Khối lượng riêng thép khơng gỉ 7900thép=ρ kg/m3 - Thể tích thép buồng đốt ( ) ( ) 0208.05.1*1.1108.1* 4 H.DD. 4 V 22Đ 2 trbĐ 2 ngbĐtĐ =−π=−π= m3 Với DngbĐ = 1.108 m : đường kính ngồi buồng đốt DtrbĐ = 1.1 m : đường kính trong buồng đốt HĐ = 1.5 m : chiều cao buồng đốt - Thể tích thép buồng bốc gờB.tnónB.ttrụB.ttB VVVV ++= ( ) ( ) 111.02.2*6.162.1* 4 H.DD. 4 V 22trụ 2 trbB 2 ngbBtrụB.t =−=−= ππ m3 trongB.nónngoàiB.nónnónB.t VVV −= = 0.596 – 0.579 = 0.017 m3 ( ) 596.012.1*62.112.162.1*4.0* 12 V 22ngoàiB.nó =++π= m3 ( ) 579.01.1*6.11.16.1*4.0* 12 V 22trongB.nón =++π= m3 ( ) 322gờB.t 10*74.105.0*1.112.1*4V −=−π= m3 Vậy thể tích thép buồng bốc 12974.010*74.1017.0111.0V 3tB =++= − m3 - Thể tích thép làm đáy Vt.đáy = diện tích bề mặt trong đáy * bề dày đáy = 1.713*10*10-3 = 17.13*10-3 m3 - Thể tích thép làm nắp Vt nắp = diện tích bề mặt trong nắp * bề dày nắp = 3.03*10*10-3 = 30.3*10-3 m3 - Thể tích thép làm ống truyền nhiệt Vt.ống = Vt.ốngTN + Vt.ốngtuầnhồn = 175* ( ) ( ) 078.05.1*315.0325.0* 4 5.1*041.0045.0* 4 2222 =−π+−π m3 - Thể tích thép làm bích buồng đốt Thể tích thép làm 2 mặt bích khơng cĩ vỉ ống ( ) 0107.0108.124.1*022.0* 4 *2H.D 4 H. 4 .D.2V 22bích 2 ngbĐbích 2 bích.ng1 =−π=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ π−π= m3 Thể tích thép 2 mặt bích cĩ vỉ V2 = ( )2 ốngTN.ng2 hoàn.tuần.ng2 bích.ngbích D*175DDH*4*2 −−π = ( ) 0372.0045.0*175325.024.1*022.0* 4 *2 222 =−−π m3 - Thể tích thép làm bích nối buồng bốc với nắp Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 35 V3 = 2* ( ) 0222.0035.0*)62.174.1(*4*2DD*H*4 222ngbB2 bích.ngbích =−π=−π m3 ⇒Tổng thể tích thép làm thiết bị khơng kể ống truyền nhiệt Vthép.1 = 0.0208 + 0.12974 + 17.13*10-3 + 30.3*10-3 + 0.0107 +0.0372 +0.0222 = 0.26807 m3 ⇒Khối lượng thép làm thiết bị khơng tính ống truyền nhiệt mthép.1 = 0.26807*7900 ≈ 2118 kg ƒ Khối lượng thép làm thiết bị mthép = 2118 + 0.078*7900 ≈2734 kg ƒ Khối lượng dung dịch lớn nhất là 3097.5 kg ƒ Tổng tải trọng của thiết bị M = 2734 + 3097.5 = 5831.5 kg 2. Tai treo - Dùng 4 tai treo - Tải trọng trên mỗi tai treo m = 75.14301 4 81.9*5.5831 = N Tra bảng XIII.36 trang 438 Tài liệu [2] ta được ƒ Tải trọng cho phép 25000 N ƒ Bề mặt đỡ 173*10-4 m2 ƒ Tải trọng cho phép trên bề mặt đỡ q = 1.45*106 N/m2 ƒ Các kích thước L = 150 mm S = 8 mm B = 120 mm l = 60 mm B1 = 130 mm a = 20 H = 215 mm d = 30 mm Khối lượng 3.48 kg, vật liệu thép CT3 IX. CÁC ĐƯỜNG ỐNG DẪN, CỬA 1. Ống và cửa nhập liệu Thời gian nhập liệu : Tnl = 15 phút = 900 s Lưu lượng nhập liệu 3nl 10*78.2360 1 900 5.2V −=== m3/s Chọn vận tốc dung dịch đi trong ống 5.1=ω m/s (trang 74 Tài liệu [2]) Vậy đường kính ống nhập liệu 0486.0 360*5.1* 4 . V.4d nlnl === πωπ m =48.6 mm Chọn ống thép tiêu chuẩn theo bảng XIII.33 Tài liệu [2] Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 36 Đường kính trong 50 mm Bề dày 3.5 mm Chiều dài ống 100 mm 2. Ống và cửa tháo liệu Thời gian tháo liệu Ttl = 15 phút = 900 s Lưu lượng tháo liệu == 900 38.1Vtl 1.53 m 3/s Chọn vận tốc dung dịch đi trong ống 5.1=ω m/s (trang 74 Tài liệu [2]) ⇒Đường kính ống tháo liệu 036.0 900*5.1* 38.1*4dtl == π m = 36 mm Chọn ống tháo liệu Đường kính trong 40 mm Bề dày 2.5 mm Chiều dài 100 mm 3. Ống dẫn hơi thứ Thời gian cơ đặc (lấy trong giai đoạn đầu) T1 = 936.8 s Lượng hơi thứ trong giai đoạn đầu 516.25 kg Vậy lưu lượng hơi thứ 478.2 8.936*2224.0 25.516Vht == m3/s ( 2224.0hơithứ=ρ kg/m3) Chọn vận tốc hơi đi trong ống vht = 20 m/s ⇒ đường kính ống dẫn hơi thứ 397.0 8.936*2224.0*20* 25.516*4 v. V.4d ht ht ht === ππ m = 397 mm Chọn dht = 400 mm Bề dày S = 13 mm Chiều dài 150 mm 4. Ống dẫn hơi đốt Thời gian cơ đặc và gia nhiệt T =44.5 phút = 2670 s Lượng hơi đốt D = 1698.95 kg Khối lượng riêng hơi đốt ở 3 at 628.1hđ =ρ kg/m3 ⇒ lưu lượng hơi đốt =hđV D/( hđρ . T ) = 39.02670*628.1 95.1698 = m3/s Chọn vận tốc hơi đốt vhđ = 20 m/s ⇒đường kính ống dẫn hơi đốt Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 37 157.0 20* 39.0*4 v. V.4d hđ hđ hđ === ππ m = 157 mm Chọn dhđ = 160 mm Bề dày S = 5 mm Chiều dài 130 mm 5. Ống dẫn nước ngưng Lượng nước ngưng mn = 1698.95 kg Thời gian ngưng T =44.5 phút = 2670 s Khối lượng riêng nước ngưng ở 132.9oC 277.932n =ρ kg/m3 ⇒ lưu lượng nước ngưng 4nn 10*83.6277.932*2670 95.1698V −= Chọn vận tốc nước ngưng chảy trong ống vnn = 1.5 m/s ⇒đường kính ống dẫn nước ngưng 024.0 5.1* 10*83.6*4 v. V.4d 4 nn nn nn === − ππ m = 24 mm Chọn dnn = 25 mm Bề dày S = 3.5 mm Chiều dài 90 mm • Tĩm tắt các đường ống dẫn và cửa Ống Đường kính trong, mm Bề dày, mm Chiều dài, mm Nhập liêu 50 3.5 100 Tháo liệu 40 2.5 100 Hơi thứ 400 13 150 Hơi đốt 160 5 130 Nước ngưng 25 3.5 90 CHƯƠNG III. CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ PHỤ I. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 1. Chi phí nước để ngưng tụ Cơng thức 4.39 trang 188 Tài liệu [4] ( )1n2nn 2nn n tt.c t.ciWG − −= Trong đĩ Gn : lượng nước cần cung cấp, kg Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 38 W : lượng hơi thứ cần ngưng, kg i : entanpi của hơi thứ ở áp suất ngưng tụ 0.35 at, J/ kg i = 2626*103 J/kg (bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1]) cn : nhiệt dung riêng trung bình của nước, J/kg độ cn =4178 J/kg độ tn1, tn2: nhiệt độ vào và ra của nước, oC tn1 = 25oC tn2 = 60oC ( ) 1.188682560*4178 60*417810*2626*5625.1161G 3 n =− −=⇒ kg 2. Lượng khơng khí do bơm hút từ thiết bị ngưng tụ - Theo cơng thức 4.40 trang 188 Tài liệu [4] Gkk = 0.01*W + 2.5*10-5*(W + Gn) Trong đĩ W : lượng hơi thứ cần ngưng, kg Gn : lượng nước cần cho ngưng tụ, kg Gkk : lượng khơng khí cần hút, kg ( ) 12.121.188685625.1161*10*5.25625.1161*01.0G 5kk =++=⇒ − kg - Thể tích khơng khí cần hút (cơng thức VI.49 trang 84 Tài liệu [2]) h kkkk kk PP )t273(*G*288V − += Với tkk : nhiệt độ khơng khí oC Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khơ (cơng thức VI.50 trang 84 Tài liệu [2]) tkk = tn1 + 4 + 0.1*(tn2 – tn1) = 25 + 4 + 0.1*(60 – 25) = 32.5oC P : áp suất hỗn hợp trong thiết bị ngưng tụ, N/m2 P = 0.35 at = 34335 N/m2 Ph : áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp, lấy bằng áp suất hơi bão hồ ơ tkk Ph = 0.0503 at = 4934.43 N/m2 - Vậy thể tích khơng khí cần hút Vkk = 27.3643.493434335 )5.32273(*12.12*288 =− + m3 Thể tích khơng khí cần hút ở 0oC và 760 mmHg Vkk1 = 0.001*(0.02*(W+Gn)+8W) = =0.001*(0.02*(18868.1+1161.5625)+8*1161.5625) = 9.69 m3 3. Đường kính thiết bị ngưng tụ - Theo cơng thức VI.52 trang 84 Tài liệu [2] ( ) hh NTtr * W*383.1D ωρ= Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 39 Với W : lưu lượng hơi ngưng, kg/s W = 48.0 2400 5625.1161 = kg/s hρ : khối lượng riêng hơi ở áp suất 0.35 at 2166.0h =ρ kg/m3 (trang 314 Tài liệu [1]) hω : tốc độ hơi, m/s Chọn hω = 20 m/s Dtr(NT) : đường kính trong thiết bị ngưng tụ ( ) 46.020*2166.0 48.0*383.1D NTtr == m - Chọn đường kính trong thiết bị ngưng tụ 500 mm 4. Kích thước tấm ngăn - Tấm ngăn dạng hình viên phân - Chiều rộng tấm ngăn b ( ) 30050 2 50050 2 D b NTtr =+=+= mm - Trên tấm ngăn đục nhiều lỗ nhỏ - Nước làm nguội là nước sạch - Lấy đường kính lỗ dlỗ = 2 mm - Tổng diện tích lỗ trên một cặp tấm ngăn c nGf ω= , cơng thức VI.54 trang 85 Tài liệu [2] ƒ Gn : lưu lượng nước, m/s Gn = 86.72400 1.18868 = kg/s ƒ cω : tốc độ tia nước, m/s Chọn chiều cao gờ tấm ngăn là 40 mm nên cω =0.62 m/s 58.1298110* 57.976*62.0 86.7f 6 ==⇒ mm2 Với 57.976n =ρ kg/m3 ở 72.05oC - Số lỗ n 4133 4* 58.12981*4 d. f.4n 2 lỗ === ππ lỗ - Chọn chiều dày tấm ngăn 4 mm - Các lỗ xếp theo hình lục giác đều - Bước lỗ t = 0.866* 5.0 tb c lỗ f f*d ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ , mm Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 40 ƒ tb c f f tỉ số giữa diện tổng diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện thiết bị ngưng tụ 066.0 4 500* 58.12981 f f 2 tb c == π - Vậy bước lỗ 44.0066.0*2*866.0t 5.0 == mm 5. Chiều cao thiết bị ngưng tụ - Mức độ đun nĩng nước ( cơng thức VI.56 trang 85 Tài liệu [2]) 744.0 2505.72 2560 tt ttP 1no 1n2n =− −=− −= - Tra bảng VI.7 trang 86 Tài liệu [2] với đường kính tia nước 2 mm thì Số bậc 4 Số ngăn 8 Khoảng cách giữa các ngăn 400 mm Thời gian rơi qua một bậc 0.41 s - Chọn khoảng cách giữa các ngăn giảm dần từ dưới lên như sau 400 mm, 350 mm, 300 mm, 250mm, 200 mm, 150mm, 100 mm - Khoảng cách từ ngăn trên cùng nắp thiết bị 1300 mm - Khoảng cách từ ngăn dưới cùng đến đáy thiết bị 1200 mm - Nắp elip tiêu chuẩn cĩ gờ, đuờng kính trong 500 mm Chiều cao gờ 50 mm Chiều cao phần elip 125 mm - Đáy nĩn tiêu chuẩn cĩ gơ, gĩc đáy 60oC, đuờng kính trong 500 mm Chiều cao gờ 50 mm Chiều cao phần nĩn 450 mm - Vậy chiều cao thiết bị ngưng tụ Hnt = 125 + 25 +1300 + 100 +150 +200 +250 +300 +350 +400 +1200 +50 +450 =4900 mm = 4.9 m 6. Đường kính ống baromet Theo cơng thức VI.57 trang 86 Tài liệu [2] ( )ωπ * WG*004.0d nb += , m Với W : lưu lượng hơi ngưng, kg/s Gn : lưu lượng nước lạnh tưới vào tháp, kg/s ω : tốc độ hỗn hợp nước và hơi đã ngưng chảy trong ống, thường lấy ω =0.5→0.6 m/s. Vậy chọn ω = 0.55 m/s db : đường kính trong ống baramet, m ( ) 139.0 55.0* 48.086.7*004.0db =+= π m Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 41 Chọn đường kính ống baromet db = 150 mm 7. Chiều cao ống baromet H = h1 + h2 + 0.5 , m (cơng thức VI.58 trang 86 Tài liệu [2]) ƒ h1 : chiều cao cột nước trong ống baromet cân bằng với hiệu số giữa áp suất khí quyển và áp suất trong thiết bị ngưng tụ ƒ h2 : chiều cao cột nước trong ống dẫn cần để khác phục tồn bộ trở lực khi nước chảy trong ống - Tính h1 h1 = 760 P*33.10 ' , m (cơng thức Vi.59 trang 86 Tài liệu [2]) P’ độ chân khơng trong thiết bị ngưng tụ P’ = 0.65 at = 477.75 mmHg h1 = 49.6760 75.477*33.10 = m 5.6≈ m - Tính h2 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ Σ++= ξλω b 2 2 d H1 g2 h , m (cơng thức VI.60 trang 87 Tài liệu [2]) Lấy 5.121 =+= ξξξ 5.01 =ξ hệ số trở lực khi vào ống 12 =ξ hệ số trở lực khi ra khỏi ống H : chiều cao ống baromet, m db : đường kính trong ống baromet, db = 0.15 m λ : hệ số trở lực do ma sát khi nước chảy trong ống Re = μ ρω d.. Với ω = 0.55 m/s vận tốc nước chảy trong ống d = 0.15 m đường kính trong ống baromet 2.983=ρ kg/m3 khối lượng riêng của nước ở 60oC 310*47.0 −=μ Ns/m2 độ nhớt động lực của nước ở 60oC 5 3 108111410*47.0 15.0*2.983*55.0Re >==⇒ − Ỉ chế độ chảy rối 017.0 81114 221.00032.0 227.0 =+=⇒ λ H10*75.10385.05.1 15.0 H*017.01 81.9*2 55.0h 3 2 2 −+=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ ++= - Tính H H= 6.5 + 0.0385 + 1.75*10-3H 55.6H =⇒ m Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 42 Chọn H= 7 m 8. Các kích thước khác - Chiều dày thành thiết bị 5 mm - Lỗ hơi vào 300 mm - Lỗ nước vào 100 mm - Hỗn hợp khí và hơi ra nối với thiết bị thu hồi 80 mm - Đường kính ống nối từ thiết bị thu hồi đến ống baromet 50 mm - Khoảng cách từ tâm thiết bị ngưng tụ đến tâm thiết bị thu hồi 675 mm - Đường kính thiết bị thu hồi 400 mm - Chiều cao thiết bị thu hồi 1440 mm - Hỗn hợp khí và hơi ra khỏi thiết bị thu hồi 50 mm - Ống thơng khí 50 mm II. BƠM 1. Bơm chân khơng o Tốc độ hút của bơm chân khơng ở 0oc và 760 mmHg SB = 9.69/40 = 0.24 m3/ph = 14.535 m3/h  Cơng suất bơm chân khơng ⎥⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢⎢ ⎢ ⎣ ⎡ −⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ −= − 1 p p.p. 1m m t. VN m 1m 1 2 1 ck kk η m : chỉ số đa biến, thường m = 1.2 Ỉ 1.62. Lấy m = 1.3 p1 : áp suất trước khi nén. p1 = P – Ph = 0.35 – 0.05 = 0.3 at Ph = 0.05 áp suất hơi nước trong hỗn hợp p2 : áp suất sau khi nén. P2 = Pa = 1 at = 9.81*104 N/m2 Vkk : thể tích khơng khí cần hút, m3 t : thời gian cơ đặc, s ckη : hệ số hiệu chỉnh, ckη = 0.8 58.7711 3.0 1*10*81.9*3.0* 13.1 3.1 2400*8.0 27.36N 3.1 13.1 4 =⎥⎥⎦ ⎤ ⎢⎢⎣ ⎡ −⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ −= − W  Chọn bơm chân khơng Hiệu bơm KBH-4 Tốc độ hút ở 0oC và 760 mmHg: 0.4 m3/ph Ap suất giới hạn: 110 mmHg Cơng suất động cơ 1.5 kW Khối lượng bơm 38 kg 2. Bơm nhập liệu Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 43 ♦ Cơng suất bơm η ρ .1000 g..H.QN = ƒ Q : lưu lượng nhập liệu, m3/s 00278.0 900 5.2Q == m3/s ƒ H : cơt áp của bơm, m Phương trình Bernoulli cho 2 mặt cắt 1-1 (mặt thống bể chứa nguyên liệu) và 2-2 (miệng ống nhập liệu) Z1+ Hg vp ++ 2 2 1.11 α γ = Z2+ ++ g vp 2 2 2.22 α γ h1-2 Trong đĩ • Z1, Z2 : chiều cao hình học của mặt cắt so với đất. Chọn Z1 = 2 m, Z2 = 6.5 m • p1,p2 : áp suất tại 2 mặt cắt. p1 = p2 = 1 at • v1,v2 : vận tốc dung dịch tại 2 mặt cắt, m/s v1 = 0 v2 = v : vận tốc dung dịch đi trong ống, m/s • h1-2 : tổng tổn thất trong ống, m Ta cĩ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=− ξλ d l g2 vh 2 21 ξ : tổng hệ số tổn thất cục bộ 88.415.0*219.1*25.0.2.2 ravan90.quanh.khúcvào =+++=+++= ξξξξξ l, d : chiều dài, đường kính ống nối bơm, m λ : hệ số ma sát Xác định λ Chọn đường kính d = dhút = dđẩy = dnl = 50 mm Vận tốc chảy trong ống 415.1 36005.0* 4 d. Q.4v 22 === ππ m/s Chuẩn số Re = 5.66915 10*31.1 1239*05.0*415.1.d.v 3 == −μ ρ Với ρ : khối luợng riêng dung dịch KOH 25%, kg/m3 μ : độ nhớt động lực của dung dịch KOH 25%, Pa.s Chọn độ nhám ống thép 2.0=ε mm 07.3301 2.0 50*6d.6Re 7 8 7 8 gh =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ε 4.109674 2.0 50*220d.220Re 8 9 8 9 n =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ε Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 44 Vậy Regh < Re < Ren nên 029.0 5.66915 100 50 2.0*46.11.0 Re 100 d *46.11.0 25.025.0 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +=⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ += ελ Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l = 7 m ⇒ Tổng tổn thất áp suất 91.088.4 05.0 7*029.0* 81.9*2 415.1h 2 21 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=− m Chọn 121 == αα ⇒Cột áp của bơm H = (Z2 – Z1) + 51.591.081.9*2 415.125.6h g2 vpp 2 21 2 12 =++−=++− −γ m ♦ Cơng suất bơm 23.0 8.0*1000*360 81.9*1239*51.5N == kW ♦ Chọn bơm theo bảng 1.7 trang 35 Tài liệu [4] Hiệu bơm : X20/18 Lưu lượng Q = 5.5*10-3 m3/s Cột áp H = 10.5 m Số vịng n = 48.3 v/ph Động cơ điện : Loại A02-31-2 Cơng suất N = 3 kW Hiệu suất 83.0đ =η 3. Bơm vào thiết bị ngưng tụ ♦ Cơng suất bơm η ρ .1000 g..H.QN n= ƒ nρ : khối lượng riêng của nước ở 25oC, nρ =996.9 kg/m3 ƒ η : hiệu suất của bơm, η = 0.8 ƒ Q : lưu lượng nhập liệu, m3/s 3 n n 10*89.7 2400*9.996 1.18868 t. GQ −=== ρ m 3/s ƒ t : thời gian cơ đặc, s ƒ H : cơt áp của bơm, m Phương trình Bernoulli cho 2 mặt cắt 1-1 (mặt thống bồn chứa nước vào thiết bị ngưng tụ) và 2-2 (mặt thống cửa vào ống dẫn nước) Z1+ Hg vp ++ 2 2 1.11 α γ = Z2+ ++ g vp 2 2 2.22 α γ h1-2 Trong đĩ • Z1, Z2 : chiều cao hình học của mặt cắt so với đất. Chọn Z1 = 2 m, Z2 = 12 m Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 45 • p1 : áp suất tại mặt cắt 1-1, p1 = 1 at Ỉ 10p1 =γ mH2O • p2 : áp suất tại mặt cắt 2-2, p2 = 0.35 at Ỉ 5.3p2 =γ mH2O • v1,v2 : vận tốc nước tại 2 mặt cắt, m/s v1 = 0 v2 = v : vận tốc nước chảy trong ống, m/s • h1-2 : tổng tổn thất trong ống, m Ta cĩ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=− ξλ d l g2 vh 2 21 ξ : tổng hệ số tổn thất cục bộ 88.415.0*219.1*25.0.2.2 ravan90.quanh.khúcvào =+++=+++= ξξξξξ l, d : chiều dài, đường kính ống nối từ bể chứa đến thiết bị ngưng tụ, m λ : hệ số ma sát Xác định λ Chọn đường kính d = dhút = dđẩy = dnl =100 mm Vận tốc chảy trong ống 005.1 1.0* 10*89.7*4 d. Q.4v 2 3 2 === − ππ m/s Chuẩn số Re = 89.112318 10*892.0 9.996*1.0*005.1.d.v 3 == −μ ρ Với ρ : khối luợng riêng của nước ở 25oC, kg/m3 μ : độ nhớt động lực của nước ở 25oC, μ =0.892*10-3 Chọn độ nhám ống thép 2.0=ε mm 34.7289 2.0 100*6d.6Re 7 8 7 8 gh =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ε 1.239201 2.0 100*220d.220Re 8 9 8 9 n =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= ε Vậy Regh < Re < Ren nên 025.0 89.112318 100 100 2.0*46.11.0 Re 100 d *46.11.0 25.025.0 =⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ +=⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ += ελ Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l = 15 m ⇒ Tổng tổn thất áp suất 44.088.4 1.0 15*025.0* 81.9*2 005.1h 2 21 =⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=− m Chọn 121 == αα ⇒Cột áp của bơm H = (Z2 – Z1) + 444.081.9*2 005.1)105.3(212h g2 vpp 2 21 2 12 =++−+−=++− −γ m Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 46 ♦ Cơng suất bơm 39.0 8.0*1000 81.9*9.996*4*10*89.7N 3 == − kW ♦ Chọn bơm theo bảng 1.7 trang 35 Tài liệu [4] Hiệu bơm : X45/21 Lưu lượng Q = 12.5*10-3 m3/s Cột áp H = 13.5 m Số vịng n = 48.3 v/ph Động cơ điện : Loại A02-51-2 Cơng suất N = 10 kW Hiệu suất 88.0đ =η Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 47 CHƯƠNG IV. TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ - Khối lượng thép làm thiết bị khơng kể ống truyền nhiệt : 2118 kg Giá thép X18H10T : 50000 đ/kg Ỉ $thiết bị = 50000*2118 = 105900000 đ - Ống truyền nhiệt Ống cĩ d < 50 mm giá 50000 đ/m Ống cĩ d >50 mm giá 100000 đ/m Ỉ $ống = 175*1.5*50000 + 100000*1.5 = 13275000 đ - Bulong Giá 1 bulong 3000 đ/cái Ỉ $bulong = (28*2 +40 + 8*6)*3000 = 432000 đ - Đệm Giá 250000 đ Ỉ $đệm = 3*250000 = 750000 đ - Tai đỡ Vật liệu CT3, giá 10000 đ/kg Khối lượng 1 tai 3.48 kg Ỉ $tai treo = 3.48*4*10000 = 139000 đ - Cửa quan sát : 300000 đ/cái ƒ Vậy tổng giá thành thiết bị chính $thiết bị chính = (105.9 + 13.275 +0.432 + 0.75 + 0.139 +0. 3)*106 = 120796000 đ - Nhiệt kế giá: 150000 đ/cái Ỉ $nhiệt kế = 150000*2 = 300000 đ - Ap kế giá: 600000 đ/cái Ỉ $áp kế = 60000*3 = 1800000 đ - Bơm chân khơng 1500000 đ/cái - Bơm nhập liệu Cơng suất N = 0.23 kW = 0.3 Hp Chọn bơm 0.5 Hp Giá bơm 700000 đ/Hp Ỉ $bơm nhập liệu = 700000*0.5 = 350000 đ - Bơm vào thiết bị ngưng tụ (bơm nước) N = 0.39 kW = 0.52 Hp Chọn bơm 1 Hp Ỉ $bơm nước = 700000*1= 700000 đ - Thiết bị ngưng tụ baromet và bình tách lỏng giá: 15000000 đ Vậy tổng giá thành thiết bị ( chưa kể tiền gia cơng lắp đặt) $ = (120796 + 0.3 + 1.8 +1.5 +0.35 +0.7 +15)*106 = 140446000 đ Nếu tình giá gia cơng bằng 100% giá vật tư thì tổng giá thành thiết bị là $tổng = 2*140446000 = 280892000 đ Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 48 KẾT LUẬN Hệ thống cơ đặc được thiết kế gồm nồi cơ đặc và thiết bị ngưng tụ baromet khá đơn giản, khơng phức tạp, khơng cần thiết bị gia nhiệt ban đầu và bồn cao vị để ổn định lưu lượng. Thời gian cơ đặc tương đối ngắn (1.25 giờ), hệ số truyền nhiệt đạt được trong quá trình cơ đặc là khá cao. Thiết bị tương đối nhỏ gọn, giá thành khơng quá cao cĩ thể chấp nhận được. Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 49 Tuy nhiên ta khĩ cĩ thể điều khiển được quá trình cơ đặc và thời gian cơ đặc cĩ thể thay đổi khơng ổn định, nơng độ đạt được là khơng cao. Quá trình cơ đặc là quá trình cần thiết trong cơng nghệ hĩa chất và thực phẩm nên cần được nghiên cứu phát triển để cĩ được hiệu quả cơ đặc cao, chi phí thấp. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tác giả, Sổ tay Quá trình và thiết bị Cơng nghệ hố chất, Tập 1, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1992 [2] Các tác giả, Sổ tay Quá trình và thiết bị Cơng nghệ hố chất, Tập 2, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1992 [3] Phạm Văn Bơn (chủ biên) – Nguyễn Đình Thọ, Giáo trình QT & TB CNHH tập 5 : Quá trình và thiết bị truyền nhiệt, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2002 [4] Phạm Văn Bơn – Vũ Bá Minh – Hồng Minh Nam, QT & TB CNHH tập 10 : Ví dụ và Bài tập, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM [5] Phạm Văn Bơn, QT & TB CNHH tập 11 : Hướng dẫn đồ án mơn học, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM, 1993 Đồ án mơn học Máy và Thiết bị GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải SVTH : trang 50 [6] Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lục – Hồng Minh Nam – Vũ Bá Minh, QT & TB CNHH tập 1, quyển 2 : Phân riêng bằng khí động, lực ly tâm, Bơm, quạt, máy nén, Tính hệ thống đường ống, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 1997 [7] Hồ Lê Viên, Thiết kế tính tốn các chi tiết thiết bị hĩa chất, NXB Khoa học và Kỹ thuật, 1978 [8] Hồng Đình Tín, Truyền nhiệt & Tính tốn thiết bị trao đổi nhiệt, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM, 1996 [9] Nguyễn Văn Lụa, QT & TB CNHH tập 1, quyển 1: Khuấy – Lắng – Lọc, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2002