Trong quá trình hoạt động của tháp, do tháp tiếp xúc với không khí nên nhiệt lượng
tổn thất ra môi trường xung quanh ngày càng lớn. Đểtháp hoạt động ổn định, đúng
với các thông số đã thiết kế, ta phải tăng dần lượng hơi đốt gia nhiệt cho nồi đun để
tháp không bịnguội (nhất là sản phẩm đỉnh, ảnh hưởng đến hiệu suất của tháp). Khi
đó, chi phí cho hơi đốt sẽtăng.
Đểtháp không bịnguội mà không tăng chi phí hơi đốt, ta thiết kếlớp cách nhiệt
bao quanh thân tháp.
64 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 2494 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Luận văn Thiết kế tháp chưng cất hệ Etanol - Nước hoạt động liên tục với nâng suất nhập liệu : 1000 kg/h có nồng độ10% mol etanol ,thu được sản phẩm đỉnh có nồng độ 85% mol etanol với độ thu hồi etanol là 99%, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
= 0,2 (m/s).
Đường kính ống dẫn chất lỏng: dL= 2,0..3600
288,1.4
..3600
.4
pipi
=
L
L
v
Q
=0,048(m).
Suy ra: chọn đường kính ống dẫn: dL = 0,050 (m).
Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lL =
100 (mm).
Các thơng số của bích ghép ống dẫn chất lỏng ở đáy tháp:
Dt Db Dn D D1 h Bu lơng
db Z
(mm) (cái)
50 110 57 140 90 12 12 4
f . Ong dẫn chất lỏng từ nồi đun (sản phẩm đáy):
Suất lượng sản phẩm đáy: GW = W.MW = 42,477 . 18,032= 765,939(Kg/h).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
32
Khối lượng riêng của sản phẩm đáy, tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ở
tW= 100oC và xW=0,0011: ρW = 957,726 (Kg/m3).
Lưu lượng sản phẩm đáy:
W
W
W
GQ
ρ
=
= 0,800 (m3/h).
Chọn vận tốc sản phẩm đáy (chất lỏng tự chảy): vW = 0,12 (m/s).
Đường kính ống dẫn sản phẩm đáy: dW= 12,0..3600
800,0.4
..3600
.4
pipi
=
W
W
v
Q
=0,049(m).
Suy ra: chọn đường kính ống dẫn: dW = 0,050 (m).
Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lW
= 100 (mm).
Các thơng số của bích ghép ống dẫn sản phẩm đáy:
Dt Db Dn D D1 h Bu lơng
db Z
(mm) (cái)
50 110 57 140 90 12 12 4
5 . Tai treo và chân đỡ:
Tính trọng lượng của tồn tháp:
Khối lượng của một bích ghép thân: (thép X18H10T: ρX18H10T = 7900 (Kg/m3)).
m1 = ( ) ( ) 7900.02,05,063,0.4...4 22101822 −=− piρpi THXt hDD = 18,144(Kg).
Khối lượng của một mâm: (thép X18H10T: ρX18H10T = 7900 (Kg/m3)).
m2 = THXmâmtD 1018
2
.7,0...
4
ρδpi =
4
pi
.0,52.0,0018.0,7.7900 =1,955(Kg).
Khối lượng của thân tháp:
m3 = 4
pi
.(D2ng –D2t).Hthân . ρX18H10T = ( ) 7900.2,14.5,0506,0.4 22 −
pi
= 531,808 (Kg).
Khối lượng của đáy (nắp) tháp:
m4 = Sđáy .δđáy . ρX18H10T = 0,31 . 0,003 . 7900 = 7,347 (Kg).
Khối lượng của tồn tháp: m = 30.m1+53.m2+m3+2.m4=1193,537(Kg).
Suy ra trọng lượng của tồn tháp: P = m.g = 11708,598 (N).
Chân đỡ tháp:
Chọn chân đỡ: tháp được đỡ trên bốn chân. Tải trọng cho phép trên một chân: Gc
=
4
598,11708
4
=
P
= 0,293.104 (N).
Để đảm bảo độ an tồn cho thiết bị, ta chọn: Gc = 0,5.104 (N).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
33
Theo đáy
thiết bị
Tr
ục
t
hi
ết
b
ị
Các
kích thước của chân đỡ: (tính bằng mm)
L B B1 B2 H h s l d
160 110 135 195 240 145 10 55 23
Tai treo:
Chọn tai treo: tai treo được gắn trên thân tháp để giữ cho tháp khỏi bị dao động
trong điều kiện ngoại cảnh. Ta chọn bốn tai treo, tải trọng cho phép trên một tai treo
là Gt = 0,293.104 (N).
Để đảm bảo độ an tồn cho thiết bị, ta chọn: Gt = 0,5.104 (N).
Chọn tấm lĩt tai treo khi ghép vào thân cĩ kích thước sau:
+ Chiều dài tấm lĩt: H = 260 (mm).
+ Chiều rộng tấm lĩt: B = 140 (mm).
+Bề dày tấm lĩt là 6 (mm).
Các kích thước của tai treo: (tính bằng mm)
L B B1 H S l a d
100 75 85 155 6 40 15 18
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
34
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
35
CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT BỊ TRUYỀN
NHIỆT- THIẾT BỊ PHỤ.
I . CÁC THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT:
Cân bằng nhiệt lượng cho tồn tháp chưng cất:
QF + Qđ = QW + QD + Qnt + Qm (IV.1)
Trong đĩ:
Qnt : nhiệt lượng ngưng tụ do hơi sản phẩm đỉnh ngưng tụ thành
lỏng. Chọn hơi sản phẩm đỉnh ngưng tụ hồn tồn thành lỏng.
Qnt = D.(R+1).MD . rD , (KJ/h).
Xác định rD (ẩn nhiệt hố hơi của sản phẩm đỉnh):
Tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ở tD = 78,5oC ta cĩ:
An nhiệt hố hơi của nước: rN = 2346,253 (KJ/kg).
An nhiệt hố hơi của rượu: rR = 848,084 (KJ/kg).
Suy ra: rD = rR . Dx +(1- Dx ).rN = 848,084.0,935+(1-0,935).2346,253
= 945,465 (KJ/kg).
Vậy: Qnt =5,600 .(2,973+1) .41,8 .945,465=879211,642 (KJ/h).
QF : nhiệt lượng do hỗn hợp rượu nhập liệu mang vào tháp.
QF = GF .HF =GF .cF .(tF –to ) ,(KJ/h).
Chọn nhiệt độ chuẩn: to = 20oC.
Ở 25,53
2
205,86
2
=
+
=
+ oF tt oC , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta cĩ
nhiệt dung riêng của rượu: cR =2882,25 (J/kg.độ).
Suy ra: cF = Fx .cR +(1- Fx ).4186
=22,12%.2882,25+(1-22,12%).4186 = 4055,625(J/kg.độ).
Vậy: QF = 1000.4055,625.(86,5-20) = 269699,063 (KJ/h).
QW : nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra từ nồi đun.
QW = GW .HW =W .MW.cW .(tW –to ) ,(KJ/h).
Chọn nhiệt độ chuẩn: to = 20oC.
Do sản phẩm đáy chứa nhiều nước nên nhiệt dung riêng của sản phẩm đáy
cĩ thể tính gần đúng theo cơng thức sau:
cW = (1- Wx ).4186=(1- 0,0029).4186= 4173,861 (J/kg.độ).
Vậy: QW = 42,477. 18,032 .4173,861 .(100-20)=255753,898(KJ/h).
QD : nhiệt lượng do sản phẩm đỉnh mang ra từ bộ phận tách hồn
lưu.
QD = GD .HD =D.MD .cD .(tD –to ) ,(KJ/h).
Chọn nhiệt độ chuẩn: to = 20oC.
Ở 25,49
2
205,78
2
=
+
=
+ oD tt oC , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta cĩ
nhiệt dung riêng của rượu: cR =2830,25 (J/kg.độ).
Suy ra: cD = Dx .cR +(1- Dx ).4186
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
36
=0,935.2882,25+(1-0,935).4186 = 3033,613(J/kg.độ).
Vậy: Từ (IV.1), ta được:
QF = 5,600 .41,8 .3033,613 .(78,5-20) =41537,988 (KJ/h).
Qm : nhiệt lượng tổn thất ra mơi trường xung quanh.
Chọn: Qm = 0,05.Qđ
Vậy: nhiệt lượng cần cung cấp cho nồi đun ở đáy tháp:
Qđ = 95,0
1
.(QW + QD + Qnt – QF )
=
95,0
1 (255753,898+41537,988+879211,642-269699,063)
= 954531,016 (KJ/h) = 265,148 (KW).
Chọn: + Nhiệt độ nguyên liệu ban đầu: t’F = 28oC.
+ Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi làm nguội: t’D = 35oC.
+ Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt với nguyên liệu ban đầu:
t’W = 60oC.
1 . Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh:
Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ – ống loại TH đặt nằm ngang.
Ong truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống: 25x2, chiều dài
ống là L = 1,5 (m).
Chọn nước làm lạnh đi trong ống với nhiệt độ đầu: t1 = 28oC, nhiệt độ cuối: t2 =
40oC.
Các tính chất lý học của nước làm lạnh được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]
ứng với nhiệt độ trung bình ttbN = 2
21 tt +
=34oC:
+ Nhiệt dung riêng: cN = 4,181 (KJ/kg.độ).
+ Khối lượng riêng: ρN = 994,4 (Kg/m3).
+ Độ nhớt động lực: µN = 0,7371.10-3 (N.s/m2).
+ Hệ số dẫn nhiệt: λN = 0,6242 (W/moK).
a . Suất lượng nước cần dùng để ngưng tụ sản phẩm đỉnh:
GN = )2840.(181.4.3600
642,879211
).(.3600 12 −
=
− ttc
Q
N
nt
= 4,868 (Kg/s).
b . Xác định bề mặt truyền nhiệt :
Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt:
Ftb =
log. tK
Qnt
∆
,(m2) (IV.2).
Với: + K : hệ số truyền nhiệt.
+ ∆tlog : nhiệt độ trung bình logarit.
Xác định ∆tlog :
Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
37
229.44
405,78
285,78
)405,78()285,78(
log =
−
−
−−−
=∆
Ln
t (oK).
Xác định hệ số truyền nhiệt K:
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:
R
t
N
r
K
αα
11
1
+Σ+
=
,(W/m2.oK) (IV.3).
Với: + αN : hệ số cấp nhiệt của nước trong ống (W/m2.oK).
+ αR : hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ (W/m2.oK).
+ ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu.
* Xác định hệ số cấp nhiệt của nước trong ống:
Chọn vận tốc nước đi trong ống: vN = 0,4 (m/s).
Số ống trong một đường nước:
19~
75,0.021,0.
4
.
4,994
868,4
..
4
. 22 pipiρ
==
NtrN
N
vd
G
n (ống).
Chuẩn số Reynolds :
86,21247
10.7371,0
4,994.021,0.75,0.Re 3
.
===
−
N
NtrN
N
dv
µ
ρ
> 104 : chế độ chảy rối,
cơng thức xác định chuẩn số Nusselt cĩ dạng:
25,043,08,0 )
Pr
Pr
.(PrRe..021,0
w
N
NNlNNu ε=
Trong đĩ:
+ εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReN và tỷ lệ chiều dài ống với
đường kính ống:ReN=21247,86 và 50021,0
5,1
>=
trd
L
,nên εl =1.
+ PrN : chuẩn số Prandlt của nước ở 34oC, nên PrN = 5.
+ Prw : chuẩn số Prandlt của nước ở nhiệt độ trung bình của vách.
Suy ra: 25,0Pr
707,181
w
NNu =
Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống:
αN = 25,025,0 Pr
024,5401
021,0.Pr
6242,0.707,181.
NNtr
NN
d
Nu
==
λ
Nhiệt tải phía nước làm lạnh:
)34(
Pr
024,5401).( 225,02 −=−= w
N
tbNwNN tttq α (W/m2) (IV.4).
Với tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước (trong ống).
* Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
38
t
ww
t
r
tt
q
Σ
−
=
21
, (W/m2).
Trong đĩ:
+ tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với rượu (ngồi ống).
+ c
t
t
t rr +=Σ λ
δ
Bề dày thành ống: δt = 2 (mm).
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: λt = 17,5 (W/moK).
Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch:
rc = 1/5000 (m2.oK/W).
Suy ra: ∑rt = 1/3181,818 (m2.oK/W).
Vậy: qt = 3181,818.(tw1-tw2) (IV.5)
* Hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ:
25,0
1
4
1
23
)5,78()..(
..
.725,0
wngwDR
RRR
R t
A
dtt
r
−
=
−
=
µ
ρλ
α
Đặt: A= 4
23
.
..
.725,0
ngR
RRR
d
r
µ
ρλ
với [rR]=[J/kg].
An nhiệt ngưng tụ: rR = rD = 945,465 (KJ/
;kg).
Nhiệt tải ngồi thành ống:
qR = αR.(78,5-tw1) = A.(78,5-tw1)0,75 (IV.6).
Từ (IV.4), (IV.5), (IV.6) ta dùng phương pháp lặp để xác định tw1, tw2 :
Chọn: tw1 = 53,7oC :
Các tính chất lý học của rượu ngưng tụ được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]
ứng với nhiệt độ trung bình ttbD = 1,662
7,535,78
2
1
=
+
=
+ wD tt oC:
+ Khối lượng riêng: ρR = 767,68 (Kg/m3).
+ Độ nhớt động lực: µR = 0,6018.10-3 (N.s/m2).
+ Hệ số dẫn nhiệt: λR = 0,2073 (W/moK).
Khi đĩ: A = 3090,099
Từ (IV.6): qR = 3090,099.(78,5-53,7)0,75 = 34340,859 (W/m2).
Xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể: qt = qR =34340,859 (W/m2).
Từ (IV.5), ta cĩ: tw2 = tw1- 818,3181
tq
=42,907oC
Suy ra: ttbw = 2
21 ww tt +
= 304,48
2
907,427,53
=
+ oC
Tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], Prw = 3,672
Từ (IV.4): qN = 167,34752)34907,42.(672,3
024,5401
25,0 =− (W/m2).
Kiểm tra sai số:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
39
ε =
859,34340
859,34340167,34752 −
=
−
R
RN
q
qq
=1,2% < 5% : thoả.
Vậy: tw1 = 53,7oC và tw2 = 42,907oC.
Khi đĩ: 669,3901
672,3
024,5401
25,0 ==Nα (W/m2.oC).
712,1384)7,535,78(
099,3090
25,0 =
−
=Rα (W/m2.oC).
Từ (IV.3): 540,773
712,1384
1
818,3181
1
669,3901
1
1
=
++
=K (W/m2.oC).
Từ (IV.2), bề mặt truyền nhiệt trung bình:
229,44.540,773.3600
1000.642,879211
=tbF = 7,1384 (m2).
Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt :
L’= 2,5
2
021,0025,0
.19.
1384,7
=
+
=
pi
(m).
So với L = 1,5(m) thì số đường nước là 4~
5,1
2,5'
=
L
L (đường nước).
Khi đĩ số ống tăng lên 4 lần: n=19.4 =76 (ống) ~ chọn n=91(ống).
* Kiểm tra hệ số cấp nhiệt của rượu khi cĩ kể đến sự ảnh hưởng của sự sắp sếp,
bố trí ống. Chọn cách xếp ống thẳng hàng, bố trí theo dạng lục giác đều,vậy với 91
ống thì ta sếp được 9 hàng.
Số ống trung bình trong 1 hàng: 11,10
9
91
= , tra tài liệu tham khảo II, ta cĩ εtb
= 0,58.
Khi đĩ: αR = 0,58.1384,712 = 803,133 (W/m2.oC).
Tính lại hệ số truyền nhiệt K từ CT(IV.3), ta cĩ: K = 550,749 (W/m2.oC).
Suy ra: bề mặt trung bình: 026,10
229,44.749,550.3600
1000.642,879211
==tbF (m2).
Khi đĩ: chiều dài ống truyền nhiệt:
L’= ).(403,1
2
021,0025,0
.91.
026,10
m=
+
pi
< 1,5(m) : thoả.
Vậy : Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt vỏ – ống gồm
n=91(ống), dài L=1,5(m).
Ong được bố trí theo hình lục giác đều. Nên ta cĩ số ống trên đường chéo
hình lục giác: b = 9(ống). Chọn bước ngang giữa hai ống: t = 1,4.dng = 1,4.0,025 =
0,035 (m).
Đường kính vỏ thiết bị: Dv = t.(b-1)+4.dng = 0,035(9-1)+4.0,025
= 0,380(m).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
40
2 . Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh:
Chọn thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Ong
truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống trong: 16x1,6 ; kích thước
ống ngồi: 25x2,5.
Chọn: + Nước làm lạnh đi trong ống 16x1,6 (ống trong) với nhiệt độ đầu: t1 =
28oC, nhiệt độ cuối: t2 = 40oC.
+ Sản phẩm đỉnh đi trong ống 25x2,5 (ống ngồi) với nhiệt độ đầu:tD =
78,5oC, nhiệt độ cuối: t’D = 35oC.
Các tính chất lý học của nước làm lạnh được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]
ứng với nhiệt độ trung bình ttbN = 2
21 tt +
=34oC:
+ Nhiệt dung riêng: cN = 4,181 (KJ/kg.độ).
+ Khối lượng riêng: ρN = 994,4 (Kg/m3).
+ Độ nhớt động lực: µN = 0,7371.10-3 (N.s/m2).
+ Hệ số dẫn nhiệt: λN = 0,6242 (W/moK).
Các tính chất lý học của sản phẩm đỉnh được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]
ứng với nhiệt độ trung bình ttbD = 75,562
355,78
2
'
=
+
=
+ DD tt oC:
+ Nhiệt dung riêng: cD= 3014,63 (J/kg.độ).
+ Khối lượng riêng: ρD = 775,95 (Kg/m3).
+ Độ nhớt động lực: µD = 0,6988.10-3 (N.s/m2).
+ Hệ số dẫn nhiệt: λD = 0,2029 (W/moK).
a . Suất lượng nước cần dùng để làm mát sản phẩm đỉnh:
Suất lượng sản phẩm đỉnh:
GD = D.MD = 5,600.41,8 = 234,08 (Kg/h) = 0,065 (Kg/s).
Lượng nhiệt cần tải:
Qt = GD.cD.(tD-t’D) = 0,065.3014,63.(78,5-35) =8526(J/s) =8,526(KJ/s).
Suất lượng nước cần dùng:
GN = )2840.(181.4
526,8
).( 12 −
=
− ttc
Q
N
D
= 0,170 (Kg/s).
b . Xác định bề mặt truyền nhiệt :
Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt:
Ftb =
log. tK
Qt
∆
,(m2) (IV.7).
Với: + K : hệ số truyền nhiệt.
+ ∆tlog : nhiệt độ trung bình logarit.
Xác định ∆tlog :
Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:
478,18
2835
405,78
)2835()405,78(
log =
−
−
−−−
=∆
Ln
t
(oK).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
41
Xác định hệ số truyền nhiệt K:
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:
D
t
N
r
K
αα
11
1
+Σ+
=
,(W/m2.oK) (IV.8).
Với: + αN : hệ số cấp nhiệt của nước trong ống (W/m2.oK).
+ αD : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh (W/m2.oK).
+ ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu.
* Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh ở ống ngồi:
Vận tốc của sản phẩm đỉnh đi trong ống ngồi:
741,0)016,002,0.(
4
.
95,775
065,0
)..(
4
. 2222 =
−
=
−
=
pipiρ ngtrD
D
D dD
G
v (m/s).
Đường kính tương đương: dtd = Dtr –dng = 0,02- 0,016 = 0,004 (m).
Chuẩn số Reynolds :
24,3291
10.6988,0
95,775.004,0.651,0.Re 3
.
===
−
D
DtdD
D
dv
µ
ρ
> 2320 : chế độ quá độ,
cơng thức xác định chuẩn số Nusselt cĩ dạng:
25,0
1
43,0 )
Pr
Pr
.(Pr..
w
D
DlD CNu ε=
Trong đĩ:
+ εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc tỷ lệ chiều dài ống với đường kính ơng1,
chọn εl =1.
+ C : hệ số phụ thuộc vào chuẩn số Reynolds, ReD = 3291,24 nên
C = 7,252.
+ PrD : chuẩn số Prandlt của sản phẩm đỉnh ở 56,75oC, nên
2029,0
63,3014.10.6988,0.Pr
3−
==
D
DD
D
c
λ
µ
= 10,383.
+ Prw1 : chuẩn số Prandlt của sản phẩm đỉnh ở nhiệt độ trung bình của
vách.
Suy ra: 25,0
1Pr
610,35
w
DNu =
Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đỉnh trong ống ngồi:
αD = 25,0
1
25,0
1 Pr
339,1806
004,0.Pr
2029,0.610,35.
wwtd
DD
d
Nu
==
λ
Nhiệt tải phía sản phẩm đỉnh:
)75,56(
Pr
339,1806).( 125,0
1
1 w
w
wtbDDD tttq −=−= α (W/m2) (IV.9).
Với tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đỉnh (ngồi ống nhỏ).
* Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
42
t
ww
t
r
tt
q
Σ
−
=
21
, (W/m2).
Trong đĩ:
+ tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước (trong ống nhỏ).
+ 21 rrr
t
t
t ++=Σ λ
δ
Bề dày thành ống: δt = 1,6 (mm).
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: λt = 17,5 (W/moK).
Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch:
r1 = 1/5000 (m2.oK/W).
Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đỉnh: r2 = 1/5000 (m2.oK/W).
Suy ra: ∑rt = 1/2034,884 (m2.oK/W).
Vậy: qt = 2034,884.(tw1-tw2) (IV.10).
* Xác định hệ số cấp nhiệt của nước trong ống nhỏ:
Vận tốc nước đi trong ống:
329,1
0128,0.
4
.
4,994
170,0
.
4
. 22 === pipiρ trN
N
N d
G
v (m/s).
Chuẩn số Reynolds :
04,22941
10.7371,0
4,994.0128,0.329,1.Re 3
.
===
−
N
NtrN
N
dv
µ
ρ
> 104 : chế độ chảy rối,
cơng thức xác định chuẩn số Nusselt cĩ dạng:
25,0
2
43,08,0 )
Pr
Pr
.(PrRe..021,0
w
N
NNlNNu ε=
Trong đĩ:
+ εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReN và tỷ lệ chiều dài ống với
đường kính ống:ReN=22941,04 ,chọn εl =1.
+ PrN : chuẩn số Prandlt của nước ở 34oC, nên PrN = 5.
+ Prw2 : chuẩn số Prandlt của nước ở nhiệt độ trung bình của vách.
Suy ra: 25,0
2Pr
204,193
w
NNu =
Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống:
αN = 25,0
2
25,0
2 Pr
714,9421
0128,0.Pr
6242,0.204,193.
wwtr
NN
d
Nu
==
λ
Nhiệt tải phía nước làm lạnh:
)34(
Pr
714,9421).( 225,0
2
2 −=−= w
w
tbNwNN tttq α (W/m2) (IV.11).
Chọn: tw1 = 42,65oC :
Các tính chất lý học của sản phẩm đỉnh được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập
1)] ứng với nhiệt độ tw1=42,65oC:
+ Nhiệt dung riêng: cR= 2841,64 (J/kg.độ).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
43
+ Độ nhớt động lực: µR = 0,9049.10-3 (N.s/m2).
+ Hệ số dẫn nhiệt: λR = 0,1966 (W/moK).
Khi đĩ xem:Prw1 ~ 081,131966,0
64,2841.10.9049,0. 3
==
−
R
RR c
λ
µ
Từ (IV.9): qD = 391,13392)65,4275,56.(081,13
339,1806
25,0 =− (W/m2).
Xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể: qt = qD =13392,391 (W/m2).
Từ (IV.10), ta cĩ: tw2 = tw1- 884,2034
tq
=36,069oC
Suy ra: ttbw = 2
21 ww tt +
= 360,39
2
069,3665,42
=
+ oC
Tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], Prw2 = 4,386
Từ (IV.11): qN = 483,13470)34069,36.(386,4
714,9421
25,0 =− (W/m2).
Kiểm tra sai số:
ε =
391,13392
391,13392483,13470 −
=
−
D
DN
q
qq
=0,58% < 5% : thoả.
Vậy: tw1 = 42,65oC và tw2 = 36,069oC.
Khi đĩ: 625,6510
386,4
714,9421
25,0 ==Nα (W/m2.oC).
815,949
081,13
339,1806
25,0 ==Dα (W/m2.oC).
Từ (IV.8): 977,588
815,949
1
884,2034
1
625,6510
1
1
=
++
=K (W/m2.oC).
Từ (IV.7), bề mặt truyền nhiệt trung bình:
478,18.977,588
1000.526,8
=tbF = 0,7834 (m2).
Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt :
L 317,17
2
0128,0016,0
.
7834,0
=
+
=
pi
(m).
Chọn: L = 20(m),(dự trữ khoảng 15%).
Kiểm tra: 505,1562
0128,0
20
>==
trd
L
thì εl = 1: thoả.
Vậy: thiết bị làm mát sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với
chiều dài ống truyền nhiệt L = 20(m), chia thành 10 dãy, mỗi dãy dài 2 (m).
3 . Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy:
Chọn nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là nồi đun Kettle, ống truyền nhiệt được làm
bằng thép X18H10T, kích thước ống 25x2.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
44
Chọn hơi đốt là hơi nước 2 at, đi trong ống 25x2. Tra tài liệu tham khảo [4(tập1)],
ta cĩ:
+ Nhiệt độ sơi: tsN = 119,6oC.
+ An nhiệt ngưng tụ: rN = 2208 (KJ/kg).
Sản phẩm đáy trước khi vào nồi đun cĩ nhiệt độ là t’1 = 99oC (do x1’=0,0067 ),
nhiệt độ ra là tW = 100oC.
a . Suất lượng hơi nước cần dùng :
Lượng nhiệt cần tải cung cấp cho đáy tháp: Qđ = 265,148 (KW).
Suất lượng hơi nước cần dùng:
GhN = 2208
148,265d
=
Nr
Q
= 0,120 (Kg/s).
b . Xác định bề mặt truyền nhiệt :
Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt:
Ftb =
log. tK
Qd
∆
,(m2) (IV.12).
Với: + K : hệ số truyền nhiệt.
+ ∆tlog : nhiệt độ trung bình logarit.
Xác định ∆tlog :
Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:
096,20
1006,119
996,119
)1006,119()996,119(
log =
−
−
−−−
=∆
Ln
t (oK).
Xác định hệ số truyền nhiệt K:
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:
D
t
N
r
K
αα
11
1
+Σ+
=
,(W/m2.oK) (IV.13).
Với: + αN : hệ số cấp nhiệt của hơi nước (W/m2.oK).
+ αD : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy (W/m2.oK).
+ ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu.
* Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi nước:
Hệ số cấp nhiệt của hơi nước được xác định theo cơng thức:
αN =
25,0
1
25,0
1 021,0).6,119(
1000.2208
..725,0).(..725,0
−
=
− wtrwsN
N
t
A
dtt
rA
= 25,0
1)6,119(
.415,73
wt
A
−
Với: + tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi nước(trong ống).
+ A : hệ số phụ thuộc vào tính chất vật lý nước theo nhiệt độ, được tra
ở tài liệu tham khảo [2].
Nhiệt tải phía hơi:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
45
75,0
11 )6,119.(.415,73).( wwsNNN tAttq −=−= α (W/m2) (IV.14).
* Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:
t
ww
t
r
tt
q
Σ
−
=
21
, (W/m2).
Trong đĩ:
+ tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngồi ống).
+ 21 rrr
t
t
t ++=Σ λ
δ
Bề dày thành ống: δt = 2 (mm).
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: λt = 17,5 (W/moK).
Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch: r1 = 1/5000
(m2.oK/W).
Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đáy: r2 =1/500(m2.oK/W).
Suy ra: ∑rt = 1/1944,444 (m2.oK/W).
Vậy: qt = 1944,444.(tw1-tw2) (IV.15).
* Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy:
Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy được xác định theo cơng thức (chế độ sơi
sủi bọt và xem sản phẩm đáy như là nước):
αD = 3600
8,4186
.39.p0,5.(tw2 – 100)2,33
Với: + p: áp suất để đạt nhiệt độ sơi của sản phẩm đáy, khi đĩ
p = 1 at = 105 (N/m2).
Suy ra: αD = 14343,143(tw2 – 100)2,33
Nhiệt tải phía sản phẩm đáy:
33,3
22 )100(143,14343)100.( −=−= wwDD ttq α (W/m2) (IV.16).
Chọn: tw1 = 116,655oC :
Khi đĩ, ở nhiệt độ trung bình
2
655,1166,119 +
= 118,128oC ta tra được
A = 187,1574
Từ (IV.14): qN =73,415.187,1574.(119,6-116,655)0,75
= 30889,133(W/m2).
Xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể: qt = qN =30889,133 (W/m2).
Từ (IV.15), ta cĩ: tw2 = tw1- 444,1944
tq
=100,769oC
Từ (IV.16): qD =14343,143.(100,769-100)3,33=31708,196(W/m2).
Kiểm tra sai số:
ε =
133,30889
196,31708133,30889 −
=
−
D
DN
q
qq
=2,65% < 5% : thoả.
Vậy: tw1 = 116,655oC và tw2 = 100,769oC.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
46
Khi đĩ: 670,10488)655,1166,119(
1574,187.415,73
25,0 =
−
=Nα (W/m2.oC).
758,24986)100769,100.(143,14343 33,3 =−=Dα (W/m2.oC).
Từ (IV.13): 295,1539
758,24986
1
444,1944
1
670,10488
1
1
=
++
=K (W/m2.oC).
Từ (IV.12), bề mặt truyền nhiệt trung bình:
096,20.295,1539
1000.148,265
=tbF = 8,572 (m2).
Chọn số ống truyền nhiệt: n = 91 (ống).
Chiều dài ống truyền nhiệt:
L 304,1
2
021,0025,0
.91.
572,8
=
+
=
pi
(m).
Chọn: L = 1,5(m),(dự trữ khoảng 10%).
Vậy: nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt vỏ - ống với số ống n
= 91, chiều dài ống truyền nhiệt L = 1,5(m).
Ong được bố trí theo hình lục giác đều. Nên ta cĩ số ống trên đường chéo
hình lục giác: b = 9(ống). Chọn bước ngang giữa hai ống: t = 1,4.dng = 1,4.0,025 =
0,035 (m).
Đường kính vỏ thiết bị: Dv = t.(b-1)+4.dng = 0,035(9-1)+4.0,025
= 0,380(m).
4 . Thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đáy:
Chọn thiết bị thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đáy là thiết bị
truyền nhiệt ống lồng ống. Ong truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích
thước ống trong: 25x2 ; kích thước ống ngồi: 38x2.
Dịng nhập liệu đi trong ống 25x2 (ống trong) với nhiệt độ đầu: t’F = 28oC.
Sản phẩm đáy đi trong ống 38x2 (ống ngồi)với nhiệt độ đầu: tW = 100oC, nhiệt độ
cuối: t’W = 60oC.
Các tính chất lý học của sản phẩm đáy được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ứng
với nhiệt độ trung bình ttbW = 2
' WW tt +
=80oC:
+ Nhiệt dung riêng: cW = 4,195 (KJ/kg.độ).
+ Khối lượng riêng: ρW = 971,8 (Kg/m3).
+ Độ nhớt động lực: µW = 0,355.10-3 (N.s/m2).
+ Hệ số dẫn nhiệt: λW = 0,675 (W/moK).
a . Nhiệt độ dịng nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy:
Suất lượng sản phẩm đáy:
GW = W.MW = 42,477.18,032 = 765,939 (Kg/h).
Lượng nhiệt cần tải:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
47
Qt = 3600
WG
.cW.(tW-t’W) = 3600
939,765
.4,195.(100-60)=35,701(KW).
Ở 28oC, ta xem nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh là hằng số, hay nhiệt dung
riêng của rượu cR = 2,595 (KJ/kg.độ).
Suy ra: cF = cR . Fx +(1- Fx ).4,18 = 2,595.0,2212+(1-0,2212).4,18
= 3,829 (KJ/kg.độ).
Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy:
t”F = 28
3600
1000
.829,3
701,35
'
.
+=+ F
FF
t t
Gc
Q
= 61,566oC.
Các tính chất lý học của sản phẩm đỉnh được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]
ứng với nhiệt độ trung bình ttbF = 783,442
28566,61
2
'"
=
+
=
+ DD tt oC:
+ Khối lượng riêng: ρF = 954,37 (Kg/m3).
+ Độ nhớt động lực: µF = 1,06.10-3 (N.s/m2).
+ Hệ số dẫn nhiệt: λF = 0,5184 (W/moK).
b . Xác định bề mặt truyền nhiệt :
Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt:
Ftb =
log. tK
Qt
∆
,(m2) (IV.17).
Với: + K : hệ số truyền nhiệt.
+ ∆tlog : nhiệt độ trung bình logarit.
Xác định ∆tlog :
Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:
119,35
2860
566,61100
)2860()566,61100(
log =
−
−
−−−
=∆
Ln
t
(oK).
Xác định hệ số truyền nhiệt K:
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:
W
t
F
r
K
αα
11
1
+Σ+
=
,(W/m2.oK) (IV.18).
Với: + αF : hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu (W/m2.oK).
+ αW : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy (W/m2.oK).
+ ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu.
* Xác định hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu ở ống trong:
Vận tốc dịng nhập liệu đi trong ống:
84,0
021,0.
4
.
37,954.3600
1000
.
4
.
.3600 22
===
pipiρ trF
F
F d
G
v (m/s).
Chuẩn số Reynolds :
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
48
48,15888
10.06,1
37,954.021,0.84,0.Re 3 === −
F
FtrF
F
dv
µ
ρ
> 104 : chế độ chảy rối,
cơng thức xác định chuẩn số Nusselt cĩ dạng:
25,0
2
43,08,0 )
Pr
Pr
.(PrRe..021,0
w
F
FFlFNu ε=
Trong đĩ:
+ εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReF và tỷ lệ chiều dài ống với
đường kính ống:ReF=15888,48 ,chọn εl =1.
+ PrF : chuẩn số Prandlt của dịng nhập liệu ở 44,783oC, nên
PrF = 5184,0
3829.10.06,1. 3−
=
F
FF c
λ
µ
= 7,829.
+ Prw2 : chuẩn số Prandlt của dịng nhập liệu ở nhiệt độ trung bình của
vách.
Suy ra: 25,0
2Pr
346,195
w
FNu =
Hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu trong ống:
αN = 25,0
2
25,0
2 Pr
267,4822
021,0.Pr
5184,0.346,195.
wwtr
FF
d
Nu
==
λ
Nhiệt tải phía dịng nhập liệu:
)783,44(
Pr
267,4822).( 225,0
2
2 −=−= w
w
tbFwFF tttq α (W/m2) (IV.19).
Với: tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với dịng nhập liệu (trong ống nhỏ).
* Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:
t
ww
t
r
tt
q
Σ
−
=
21
, (W/m2).
Trong đĩ:
+ tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (trong ống nhỏ).
+ 21 rrr
t
t
t ++=Σ λ
δ
Bề dày thành ống: δt = 2(mm).
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: λt = 17,5 (W/moK).
Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch:
r1 = 1/5000 (m2.oK/W).
Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đỉnh: r2 = 1/5000 (m2.oK/W).
Suy ra: ∑rt = 1/1944,444 (m2.oK/W).
Vậy: qt = 1944,444.(tw1-tw2) (IV.20).
* Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy ngồi ống nhỏ:
Vận tốc nước đi trong ống ngồi:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
49
)22)22 025,0034,0.(
4
.
8,971.3600
939,765
.(
4
.
.3600 −
=
−
=
pipiρ ngtrW
W
W dD
G
v
= 0,525(m/s).
Đường kính tương đương: dtd = Dtr –dng = 0,034- 0,025 = 0,009 (m).
Chuẩn số Reynolds :
52,12394
10.355,0
8,971.009,0.525,0.Re 3 === −
W
WtdW
W
dv
µ
ρ
> 104 : chế độ chảy rối,
cơng thức xác định chuẩn số Nusselt cĩ dạng:
25,0
1
43,08,0 )
Pr
Pr
.(PrRe..021,0
w
W
WWlWNu ε=
Trong đĩ:
+ εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReW và tỷ lệ chiều dài ống với
đường kính ống:ReW=12394,52 ,chọn εl =1.
+ PrW : chuẩn số Prandlt của sản phẩm đáy ở ˆ80oC, xem sản phẩm gần
như là nước nên PrW = 2,21.
Suy ra: 25,0
1Pr
114,70
w
WNu =
Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy trong ống ngồi:
αW = 25,0
1
25,0
1 Pr
569,5258
009,0.Pr
675,0.114,70.
wwtd
WW
d
Nu
==
λ
Nhiệt tải phía sản phẩm đáy:
)80(
Pr
569,5258).( 125,0
1
1 w
w
wtbDWW tttq −=−= α (W/m2) (IV.21).
Chọn: tw1 = 72,1oC :
Khi đĩ xem:Prw1 ~ 2,487 (tra ở tw1).
Từ (IV.21): qW = 779,33080)1,7280.(487,2
569,5258
25,0 =− (W/m2).
Xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể: qt = qW =33080,779 (W/m2).
Từ (IV.20), ta cĩ: tw2 = tw1- 444,1944
tq
=55,087oC
Suy ra: ttbw = 2
21 ww tt +
= 594,63
2
087,551,72
=
+ oC
Các tính chất lý học của dịng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo
[4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbw = 63,594 oC:
+ Nhiệt dung riêng: cR = 3,947 (KJ/kg.độ).
+ Độ nhớt động lực: µR = 0,6987.10-3 (N.s/m2).
+ Hệ số dẫn nhiệt: λR = 0,5479 (W/moK).
Khi đĩ: Prw2 = 5479,0
10.6987,0.3947. 3−
=
R
RRc
λ
µ
= 5,033
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
50
Từ (IV.19): qF = 028,33174)783,44087,55.(033,5
267,4822
25,0 =− (W/m2).
Kiểm tra sai số:
ε =
779,33080
028,33174779,33080 −
=
−
W
FW
q
qq
=0,282% < 5%: thoả.
Vậy: tw1 = 72,1oC và tw2 = 55,087oC.
Khi đĩ: 440,4187
487,2
569,5258
25,0 ==Wα (W/m2.oC).
529,3219
033,5
267,4822
25,0 ==Fα (W/m2.oC).
Từ (IV.18): 145,940
440,4187
1
444,1944
1
529,3219
1
1
=
++
=K (W/m2.oC).
Từ (IV.17), bề mặt truyền nhiệt trung bình:
119,35.145,940
1000.701,35
=tbF = 1,0813 (m2).
Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt :
L 965,14
2
021,0025,0
.
0813,1
=
+
=
pi
(m).
Chọn: L = 18(m),(dự trữ khoảng 20%).
Kiểm tra: 5014,857
021,0
18
>==
trd
L
thì εl = 1: thoả.
Vậy: thiết bị trao đổi nhiệt giữa dịng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng
ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 18(m), chia thành 9 dãy, mỗi dãy dài 2 (m).
5 . Thiết gia nhiệt nhập liệu :
Chọn thiết bị gia nhiệt nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Ong truyền
nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống trong:25x2; kích thước ống
ngồi: 38x2.
Dịng nhập liệu đi trong ống 25x2 (ống trong) với nhiệt độ đầu: t”F =28oC ,nhiệt độ
cuối: tF =86,5oC.
Chọn hơi đốt là hơi nước 1 at, đi trong ống 38x2(ống ngồi). Tra tài liệu tham khảo
[4 (tập 1)], ta cĩ:
+ Nhiệt độ sơi: tsN = 100oC.
+ An nhiệt ngưng tụ: rN = 2260 (KJ/kg).
Các tính chất lý học của dịng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]
ứng với nhiệt độ trung bình ttbF = 2
" FF tt +
=74,033oC:
+ Nhiệt dung riêng: cF = 3,968 (KJ/kg.độ).
+ Khối lượng riêng: ρF = 937,58 (Kg/m3).
+ Độ nhớt động lực: µF = 0,5786.10-3 (N.s/m2).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
51
+ Hệ số dẫn nhiệt: λF = 0,5652 (W/moK).
a . Suất lượng hơi nước cần dùng :
Lượng nhiệt cần tải cung cấp cho dịng nhập liệu:
Qc = 3600
FG
.cF.(tF – t”F) = 3600
1000
.3,968.(86,5 -61,566)=27,484 (KW).
Suất lượng hơi nước cần dùng:
GhN = 2260
484,27c
=
Nr
Q
= 0,0122 (Kg/s).
b . Xác định bề mặt truyền nhiệt :
Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt:
Ftb =
log. tK
Qt
∆
,(m2) (IV.22).
Với: + K : hệ số truyền nhiệt.
+ ∆tlog : nhiệt độ trung bình logarit.
Xác định ∆tlog :
Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên:
832,23
5,86100
566,61100
)5,86100()566,61100(
log =
−
−
−−−
=∆
Ln
t (oK).
Xác định hệ số truyền nhiệt K:
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:
N
t
F
r
K
αα
11
1
+Σ+
=
,(W/m2.oK) (IV.23).
Với: + αF : hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu (W/m2.oK).
+ αN : hệ số cấp nhiệt của hơi nước (W/m2.oK).
+ ∑rt : nhiệt trở của thành ống và lớp cáu.
* Xác định hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu trong ống nhỏ:
Vận tốc dịng nhập liệu đi trong ống ngồi:
22 021,0.
4
.
58,937.3600
1000
.
4
.
.3600 pipiρ
==
ngF
F
F d
G
v = 0,855 (m/s).
Chuẩn số Reynolds :
2910841
10.5786,0
58,937.009,0.855,0.Re 3 === −
F
FtdF
F
dv
µ
ρ
> 104 : chế độ chảy rối,
cơng thức xác định chuẩn số Nusselt cĩ dạng:
25,0
2
43,08,0 )
Pr
Pr
.(PrRe..021,0
w
F
FFlFNu ε=
Trong đĩ:
+ εl : hệ số hiệu chỉnh phụ thuộc vào ReW và tỷ lệ chiều dài ống với
đường kính ống:ReW=10360,42 ,chọn εl =1.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
52
+ PrF : chuẩn số Prandlt của dịng nhập liệu ở 74,033oC, nên
PrF = 5652,0
10.5786,0.3968. 3−
=
F
FFc
λ
µ
= 4,062
Suy ra: 25,0
2Pr
521,249
w
FNu =
Hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu trong ống nhỏ:
αF = 25,0
2
25,0
2 Pr
679,6715
009,0.Pr
5652,0.521,249.
wwtd
FF
d
Nu
==
λ
Nhiệt tải phía dịng nhập liệu:
)033,74(
Pr
679,6715).( 225,0
2
2 −=−= w
w
tbFwFF tttq α (W/m2) (IV.24).
Với tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với dịng nhập liệu (trong ống nhỏ).
* Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu:
t
ww
t
r
tt
q
Σ
−
=
21
, (W/m2).
Trong đĩ:
+ tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi nước (ngồi ống nhỏ).
+ 21 rrr
t
t
t ++=Σ λ
δ
Bề dày thành ống: δt = 2(mm).
Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: λt = 17,5 (W/moK).
Nhiệt trở trung bình của lớp bẩn trong ống với nước sạch:
r1 = 1/5000 (m2.oK/W).
Nhiệt trở lớp cấu phía sản phẩm đỉnh: r2 = 1/5000 (m2.oK/W).
Suy ra: ∑rt = 1/1944,444 (m2.oK/W).
Vậy: qt = 1944,444.(tw1-tw2) (IV.25).
* Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi nước trong ống nhỏ:
Đường kính tương đương: dtd = Dtr –dng = 0,034- 0,025 = 0,009 (m)
Hệ số cấp nhiệt của hơi nước được xác định theo cơng thức:
αN=
25,0
1
25,0
1 009,0).100(
1000.2260
..725,0).(..725,0
−
=
− wtdwsN
N
t
A
dtt
rA
= 25,0
1 )100(
.265,91
wt
A
−
Với: + A : hệ số phụ thuộc vào tính chất vật lý nước theo nhiệt độ, được tra
ở tài liệu tham khảo [2].
Nhiệt tải phía hơi nước:
75,0
11 )100.(.265,91).( wwsNNN tAttq −=−= α (W/m2) (IV.26).
Chọn: tw1 = 97,44oC :
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
53
Khi đĩ, ở nhiệt độ trung bình
2
44,97100 +
= 98,72oC ta tra được A = 178,36
Từ (IV.26): qN =91,265.178,36.(100 – 96,92)0,75
= 32944,407(W/m2).
Xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể: qt = qW =32944,407 (W/m2).
Từ (IV.25), ta cĩ: tw2 = tw1- 444,1944
tq
=80,497oC
Suy ra: ttbw = 2
21 ww tt +
= 969,88
2
497,8044,97
=
+ oC
Các tính chất lý học của dịng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo
[4 (tập 1)] ứng với nhiệt độ trung bình ttbw = 88,969 oC:
+ Nhiệt dung riêng: cR = 4,0204 (KJ/kg.độ).
+ Độ nhớt động lực: µR = 0,4517.10-3 (N.s/m2).
+ Hệ số dẫn nhiệt: λR = 0,588 (W/moK).
Khi đĩ: Prw2 = 588,0
10.4517,0.0204,4. 3−
=
R
RRc
λ
µ
= 3,088
Từ (IV.24): qF = 033,32747)033,74497,80.(088,3
679,6715
25,0 =− (W/m2).
Kiểm tra sai số:
ε =
407714,32944
033,32747407,32944 −
=
−
N
FN
q
qq
=0,6% < 5%: thoả.
Vậy: tw1 = 97,44oC và tw2 = 80,497oC.
Khi đĩ: 909,12868)44,97100(
36,178.265,91
25,0 =
−
=Nα (W/m2.oC).
063,5066
088,3
679,6715
25,0 ==Fα (W/m2.oC).
Từ (IV.23): 810,1266
909,12868
1
444,1944
1
063,5066
1
1
=
++
=K (W/m2.oC).
Từ (IV.22), bề mặt truyền nhiệt trung bình:
832,23.81,1266
1000.484,27
=tbF = 0,9103 (m2).
Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt :
L 598,12
2
021,0025,0
.
9103,0
=
+
=
pi
(m).
Chọn: L = 15(m),(dự trữ khoảng 20%).
Kiểm tra: 5029,714
021,0
15
>==
trd
L
thì εl = 1: thoả.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
54
Vậy: thiết bị gia nhiệt dịng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với
chiều dài ống truyền nhiệt L = 15(m), chia thành 10 dãy, mỗi dãy dài 1,5 (m).
II. TÍNH BẢO ƠN CỦA THIẾT BỊ:
Trong quá trình hoạt động của tháp, do tháp tiếp xúc với khơng khí nên nhiệt lượng
tổn thất ra mơi trường xung quanh ngày càng lớn. Để tháp hoạt động ổn định, đúng
với các thơng số đã thiết kế, ta phải tăng dần lượng hơi đốt gia nhiệt cho nồi đun để
tháp khơng bị nguội (nhất là sản phẩm đỉnh, ảnh hưởng đến hiệu suất của tháp). Khi
đĩ, chi phí cho hơi đốt sẽ tăng.
Để tháp khơng bị nguội mà khơng tăng chi phí hơi đốt, ta thiết kế lớp cách nhiệt
bao quanh thân tháp.
Chọn vật liệu cách nhiệt cho thân tháp là amiăng cĩ bề dày là δa .Tra tài liệu tham
khảo [2], hệ số dẫn nhiệt của amiăng là λa = 0,151 (W/m.oK).
Nhiệt lượng tổn thất ra mơi trường xung quanh:
Qm = 0,05.Qd = 0,05.265,148 = 13,2574 (KW).
Nhiệt tải mất mát riêng:
qm = v
a
a
vv
a
a
tb
m tttf
Q ∆=−= .).( 21 δ
λ
δ
λ
(W/m2). (IV.27)
Với: + tv1 : nhiệt độ của lớp cách nhiệt tiếp xúc với bề mặt ngồi của tháp.
+ tv1 : nhiệt độ của lớp cách nhiệt tiếp xúc với khơng khí.
+ ∆tv : hiệu số nhiệt độ giữa hai bề mặt của lớp cách nhiệt.
Nhận thấy: qm = const, nên chọn ∆tv = ∆tmax = tđáy -tkk ,tkk = 28oC.
Suy ra ∆tv = 100 – 28 = 72oC.
+ ftb : diện tích bề mặt trung bình của tháp (kể cả lớp cách nhiệt).
ftb = pi.H.Dtb = pi.H.(Dt + Sthân + δa)
Từ (IV.27), ta cĩ phương trình:
72.151,0)003,0500,0.(5,14.
1000.2574,13
aa δδpi
=
++
Suy ra: δa = 0,0195(m).
Vậy: chọn δa = 20 (mm).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
55
III . TÍNH TỐN BƠM NHẬP LIỆU:
1 . Tính chiều cao bồn cao vị:
Chọn đường kính ống dẫn nguyên liệu (nhập liệu): d = 50 (mm), độ nhám của ống
ε=0,1(mm).
Các tính chất lý học của dịng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]
ứng với nhiệt độ trung bình ttbF = 2
'FF tt +
= 57,25 oC:
+ Khối lượng riêng: ρF = 947,513 (Kg/m3).
+ Độ nhớt động lực: µF = 0,7978.10-3 (N.s/m2).
Vận tốc của dịng nhập liệu trong ống dẫn:
vF = 22 05,0.
4
.
513,947.3600
1000
.
4
.
.3600 pipiρ
=
d
Q
F
F
= 0,149 (m/s).
a . Tổn thất đường ống dẫn:
g
v
d
lh F
.2
..
2
1
1
1
11
Σ+= ξλ
(m).
Với: + λ1 : hệ số ma sát trong đường ống.
+ l1 : chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 20(m).
+ d1 : đường kính ống dẫn, d1 = d = 0,05(m).
+ ∑ξ1 : tổng hệ số tổn thất cục bộ.
+ vF : vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn, vF = 0,149(m/s).
* Xác định λ1 :
Chuẩn số Reynolds của dịng nhập liệu trong ống:
3
1
1 10.7978,0
513,947.05,0.149,0..Re
−
==
F
FF dv
µ
ρ
= 8848,05
Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta cĩ:
+ Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh1=
7
8
1
.6
ε
d
=
7
8
1,0
50
.6
=7289,343
+ Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám:
Ren1=
8
9
1
.220
ε
d
=
8
9
1,0
50
.220
=23,9.104.
Suy ra: Regh1 < Re1< Ren1: khu vực chảy quá độ, khi đĩ (tài liệu tham khảo
[4 (tập 1)]):
λ1= 0345,0Re
100
.46,1.1,0
25,0
11
=
+
d
ε
* Xác định ∑ξ1:
Hệ số tổn thất của dịng nhập liệu qua:
+ 10 chỗ uốn cong: ξu1=10.1,1 = 11.
+ 3 van (van cầu): ξv1= 3.10 = 30.
+ 1 lần đột thu: ξt1 = 0,5.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
56
+ 1 lần đột mở: ξm1 = 1.
+ 1 lưu lượng kế: ξl1 = 0 (khơng đáng kể).
Suy ra: ∑ξ1 = ξu1 + ξv1 + ξt 1+ ξm1 + ξl1 = 42,5.
Vậy:Tổn thất đường ống dẫn: h1= 81,9.2
149,0
.5,42
05,0
20
.0345,0
2
+ =0,064(m).
b . Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị trao đổi nhiệt:
g
v
d
lh
.2
..
2
2
2
2
2
22
Σ+= ξλ
(m).
Với: + λ2 : hệ số ma sát trong đường ống.
+ l2 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 18(m).
+ d2 : đường kính ống dẫn, d2 = 0,021(m).
+ ∑ξ2 : tổng hệ số tổn thất cục bộ.
+ v2 : vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn, v2 = 0,84(m/s).
* Xác định λ2 :
Chuẩn số Reynolds của dịng nhập liệu:(xem lại mục IV.I.4)
Re2= 15888,48.
Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta cĩ:
+ Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh2=
7
8
2
.6
ε
d
=
7
8
1,0
21
.6
=2704,68.
+ Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám:
Ren2=
8
9
2
.220
ε
d
=
8
9
1,0
21
.220
=90140,38.
Suy ra: Regh2 < Re2 < Ren2: khu vực chảy quá độ, khi đĩ (tài liệu tham
khảo [4 (tập 1)]):
λ2= 0334,0Re
100
.46,1.1,0
25,0
22
=
+
d
ε
* Xác định ∑ξ2:
Hệ số tổn thất của dịng nhập liệu qua:
+ 11 chỗ ống cong quay ngược: ξq2=11.2,2 = 24,2.
+ 1 chỗ uốn cong: ξu2= 1,1.
+ 1 lần co hẹp: ξc2 = 0,385.
+ 1 lần mở rộng: ξm2 = 6783,005,0
021,01
2
2
2
=
− .
Suy ra: ∑ξ2 = ξu2 + ξq2 + ξc2+ ξm 2 =26,363.
Vậy:Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị trao đổi nhiệt: h2=
81,9.2
84,0
.363,26
021,0
18
.0334,0
2
+ =1,978(m).
c . Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị gia nhiệt nhập liệu:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
57
g
v
d
lh
.2
..
2
3
3
3
3
33
Σ+= ξλ
(m).
Với: + λ3 : hệ số ma sát trong đường ống.
+ l3 : chiều dài đường ống dẫn, l3 = 15(m).
+ d3 : đường kính ống dẫn, d3 = 0,021(m).
+ ∑ξ3 : tổng hệ số tổn thất cục bộ.
+ v3 : vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn, v3 = 0,855(m/s).
* Xác định λ3 :
Chuẩn số Reynolds của dịng nhập liệu:(xem lại mục IV.I.5)
Re3= 29108,41.
Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta cĩ:
+ Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh3=
7
8
3
.6
ε
d
=
7
8
1,0
21
.6
=2704,68.
+ Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám:
Ren3=
8
9
3
.220
ε
d
=
8
9
1,0
21
.220
=90140,38.
Suy ra: Regh3 < Re3 < Ren3: khu vực chảy quá độ, khi đĩ (tài liệu tham
khảo [4 (tập 1)]):
λ3= 0319,0Re
100
.46,1.1,0
25,0
33
=
+
d
ε
* Xác định ∑ξ3:
Hệ số tổn thất của dịng nhập liệu qua:
+ 9 chỗ ống cong quay ngược: ξq3=9.2,2 = 19,8.
+ 1 chỗ uốn cong: ξu3= 1,1.
+ 1 lần co hẹp: ξc2 = 0,385.
+ 1 lần mở rộng: ξm2 = 6783,005,0
021,01
2
2
2
=
− .
Suy ra: ∑ξ3 = ξu3 + ξq3 + ξc3+ ξm 3 =21,963.
Vậy:Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị gia nhiệt: h3=
81,9.2
855,0
.963,21
021,0
15
.0319,0
2
+ =1,667(m).
Chọn : + Mặt cắt (1-1) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị.
+ Mặt cắt (2-2) là mặt cắt tại vị trí nhập liệu ở tháp.
Ap dụng phương trình Bernolli cho (1-1) và (2-2):
z1 + g
P
F .
1
ρ
+
g
v
.2
2
1
= z2 + g
P
F .
2
ρ
+
g
v
.2
2
2 +∑hf1-2
hay z1 = z2 + g
vv
g
PP
F .2.
2
1
2
212 −+
−
ρ
+∑hf1-2
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
58
Với: + z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao bồn
cao vị Hcv = z1.
+ z2: độ cao mặt thống (2-2) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao từ vị
trí nhập liệu tới mặt đất:
z2 = hchân đỡ + hnắp + (Nchưng+1) .(h + δmâm )
= 0,145 + 0,15 + 11.(0,25 + 0,0018) = 3,0648 (m).
+ P1 : áp suất tại mặt thống (1-1), chọn P1 = 1 at.
+ P2 : áp suất tại mặt thống (2-2).
Xem ∆P=P2 –P1 =Ncất .htl = 42 . 379,226 = 15927,492 (N/m2).
+ v1 : vận tốc tại mặt thống (1-1), xem v1 = 0(m/s).
+ v1 : vận tốc tại vị trí nhập liệu, v1 = vF = 0,149 (m/s).
+ ∑hf1-2 : tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2):
∑hf1-2 = h1 + h2 + h3 = 0,064 + 1,978 + 1,667 = 3,709(m).
Vậy: Chiều cao bồn cao vị: Hcv = z2 + g
vv
g
PP
F .2.
2
1
2
212 −+
−
ρ
+∑hf1-2
=2,813 +
81,9.2
0149,0
81,9.513,947
492,15927 2 −
+ + 4,307
= 8,489(m).
Chọn Hcv = 10(m).
2 . Chọn bơm:
Lưu lượng nhập liệu: VF = 055,1513,947
1000
==
F
FG
ρ
(m3/h).
Chọn bơm cĩ năng suất là Qb = 1,2 (m3/h).Đường kính ống hút, ống đẩy bằng nhau
và bằng 21(mm),nghĩa là chọn ống 25x2.
Các tính chất lý học của dịng nhập liệu được tra ở tài liệu tham khảo [4 (tập 1)]
ứng với nhiệt độ trung bình t’F = 28 oC:
+ Khối lượng riêng: ρF = 964,2 (Kg/m3).
+ Độ nhớt động lực: µF = 1,772.10-3 (N.s/m2).
Vận tốc dịng nhập liệu trong ống hút và đẩy:
vh = vd = 22 021,0,.3600
2,1.4
..3600
.4
pipi
=
h
b
d
Q
= 0,962(m/s).
Tổng trở lực trong ống hút và ống đẩy:
hhd = g
v
d
ll h
dh
h
dh
.2
..
2
Σ+Σ++ ξξλ
Với: + lh : chiều dài ống hút, chọn lh = 1,5 (m).
+ ld : chiều dài ống đẩy, chọn ld = 11,5 (m).
+ ∑ξh : tổng tổn thất cục bộ trong ống hút.
+ ∑ξd : tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy.
+ λ : hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy.
* Xác định λ:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
59
Chuẩn số Reynolds của dịng nhập liệu:
Re= 310.772,1
2,964.021,0.962,0..
−
=
F
Fhh dv
µ
ρ
=10992,53.
Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta cĩ:
+ Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh=
7
8
.6
ε
hd
=
7
8
1,0
21
.6
=2704,68.
+ Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám:
Ren=
8
9
.220
ε
hd
=
8
9
1,0
21
.220
=90140,38.
Suy ra: Regh < Re < Ren: khu vực chảy quá độ, khi đĩ (tài liệu tham khảo
[4 (tập 1)]):
λ= 0356,0
Re
100
.46,1.1,0
25,0
=
+
hd
ε
* Xác định ∑ξh:
Hệ số tổn thất cục bộ trong ống hút qua:
+ 1 van cầu: ξvh= 10.
+ 1 lần vào miệng thu nhỏ: ξt = 5.
Suy ra: ∑ξh = ξvh + ξt =10,5.
* Xác định ∑ξd:
Hệ số tổn thất cục bộ trong ống đẩy qua:
+ 1 van cầu: ξvd= 10.
+ 2 lần uốn gĩc: ξu =2.1,1 = 2,2.
Suy ra: ∑ξh = ξvd + ξu =12,2.
Vậy:Tổn thất trong ống hút và ống đẩy:
hhd = 81,9.2
962,0
.2,125,10
021,0
5,115,1
.0356,0
2
++
+
=2,110(m).
Chọn : + Mặt cắt (1-1) là mặt thống chất lỏng trong bồn chứa nguyên liệu.
+ Mặt cắt (2-2) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị.
Ap dụng phương trình Bernolli cho (1-1) và (2-2):
z1 + g
P
F .
1
ρ
+
g
v
.2
2
1 + Hb= z2 + g
P
F .
2
ρ
+
g
v
.2
2
2 +∑hf1-2
Với: + z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất.
+ z2: độ cao mặt thống (2-2) so với mặt đất.
+ P1 : áp suất tại mặt thống (1-1), chọn P1 = 1 at.
+ P2 : áp suất tại mặt thống (2-2), chọn P2 = 1 at.
+ v1,v2 : vận tốc tại mặt thống (1-1) và(2-2), xem v1=v2= 0(m/s).
+ ∑hf1-2 =hhd: tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2).
+ Hb : cột áp của bơm.
Suy ra: Hb = (z2 – z1) + hhd = Hcv + hhd = 10 +2,11 =12,11(m.chất lỏng)
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
60
Chọn hiệu suất của bơm: ηb = 0,8.
Cơng suất thực tế của bơm: Nb = 8,0.3600
81,9.2,964.11,12.2,1
.3600
.
=
b
Fbb gHQ
η
ρ
= 47,73(W) = 0,064 (hp).
Tĩm lại: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn 2 bơm li tâm loại XM vì Qb
= 1,2 (m3/h) và rượu là chất khơng độc hại.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
61
CHƯƠNG V : GIÁ THÀNH THIẾT BỊ.
I . TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH CỦA THIẾT BỊ:
Lượng thép X18H10T cần dùng:
G1 = 53.m2+ m3+ 2.m4 = 53.1,955 + 531,808 + 2.7,347 = 650,117(Kg).
Lượng thép CT3 cần dùng:
G2 = Gbích ghép thân + Gbích ghép ống dẫn
= 30.18,144 +(2.4.
4
pi
.(0,1402-0,0502).0,012 + 2.2.
4
pi
. (0,2052-0,1002) .
.0,014). 7850
= 565,498(Kg).
Số lượng bulơng cần mua:
n = 15.20 + 4.5 = 320 (bulơng).
Thể tích vật liệu cách nhiệt cần dùng:
V = pi.(Dt + St ).δa .H = pi.(0,5 + 0,003).0,02.14,5 = 0,4583(m3).
Chiều dài ống dẫn:
* Ong 25mm: L1= Lb +LTBTĐN +LTBGN +Lnồi đun +LTBnt +LTBln
= 13 + 18 + 15 + 91.1,5 + 91.1,5 + 20.2 =359(m)~360(m).
* Ong (31-50)mm: L2= Ldẫn + LTBGN +LTBTĐN +l1 = 40 +15 +18 +20
= 93(m) ~ 95(m).
* Ong 100mm: chọn ống dẫn hơi ở đỉnh và đáy tháp: L3 = 10(m).
Kính quan sát: đường kính là:100(mm), dày 5(mm).
S = 2.
4
pi 0,12 = 0,0157(m2).
Bộ phận nối cong ống:
Những chỗ quay ngược ống ta dùng 2 bộ phận nối ống cong 90o.
* Nối ống 25mm: 11.2 + 1 + 2.2 = 27 (cái).
* Nối ống (31-50)mm: 10 + 11.2 + 1 = 33 (cái).
Vậy: số tiền mua vật tư chế tạo thiết bị là 55394934 (đồng).
Tiền gia cơng chế tạo thiết bị(gia cơng phức tạp, độ chính xác cao) bằng 500%
tiền vật tư: 500%.55394934 = 276974670 (đồng).
Tĩm lại: Chi phí đầu tư: 55394934 + 276974670 = 332369604 (đồng). Tổng
chi phi đầu tư (bao gồm chi phí phát sinh) được chọn là 400 (triệu đồng).
Vật liệu Số lượng Đơn gía Thành tiền
Thép X18H10T 650,117 (kg) 50000 (đ/kg) 32505850
Thép CT3 565,498 (kg) 10000 (đ/kg) 5654980
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
62
Bulơng 320 (bulơng) 3000 (đ/bulơng) 960000
Vật liệu cách nhiệt 0,4583 (m3) 4000000 (đ/m3) 1833200
Ong dẫn 25mm 360 (m) 15000 (đ/m) 5400000
Ong dẫn (31-50)mm 95 (m) 20000 (đ/m) 1900000
Ong dẫn 100mm 10 (m) 40000 (đ/m) 400000
Bộ phận nối 25mm 27 (cái) 30000 (đ/cái) 810000
Bộ phận nối (31-50)mm 33 (cái) 50000 (đ/cái) 1650000
Bơm 2.0,064 (hp) 700000 (đ/hp) 89600
Ap kế tự động 1 (cái) 600000 (đ/cái) 600000
Nhiệt kế điện trở tự ghi 5 (cái) 200000 (cái) 1000000
Lưu lượng kế (<50mm) 2 (cái) 1000000 (đ/cái) 2000000
Kính quan sát dày 5mm 6.0,0157 (m2) 120000 (đ/m2) 11304
Van thép 25mm 5 (cái) 20000 (đ/cái) 100000
Van thép (31-50)mm 8 (cái) 30000 (đ/cái) 240000
Racco nối ống 8 (cái) 30000 (đ/cái) 240000
Tổng cộng 55394934
II . KẾT LUẬN:
Sau ba tháng nghiên cứu, em đã tìm hiểu và học tập được các vấn đề:
+ Thiết kế được tháp chưng cất Etanol – Nước tương đối hồn chỉnh khi biết
trước năng suất, nồng độ nhập liệu và nồng độ, độ thu hồi của sản phẩm đỉnh.
+ Tính tốn tương đối chi tiết quá trình làm việc của thiết bịvà khả năng chịu
bền của thiết bị về tính ăn mịn cơ học và hố học, cũng như điều kiện làm việc của
thiết bị.
+ Sơ bộ tính được chi phí đầu tư ban đầu cho tháp chưng cất.
Đặc tính kỹ thuật của thiết bị chưng cất đã thiết kế ứng với các thơng số đã cho
ban đầu:
+ Tỉ số hồn lưu thích hợp: R = 2,973.
+ Số mâm chưng cất thực tế: 53 mâm.
+ Đường kính tháp chưng cất: 500 mm.
+ Đường kính lỗ trên mâm: 3 mm.
+ Bề dày mâm: 1,8 mm.
+ Số lỗ trên một mâm: 2716 lỗ.
+ Trở lực của tồn tháp: 20199,9 N/m2.
+ Khoảng cách giữa hai mâm: 250 mm.
+ Chiều cao tháp: 14,5 m.
+ Thân – đáy – nắp làm bằng thép X18H10T, cĩ bề dày: 3 mm.
+ Bích ghép thân – đáy – nắp làm bằng thép X18H10T, loại bích liền khơng cổ.
+ Bích ghép ống dẫn làm bằng thép CT3, loại bích liền khơng cổ.
+ Đường kính ống dẫn chất lỏng: 50 mm.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
63
+ Đường kính ống dẫn hơi: 100 mm.
Ưu và nhược điểm của tháp chưng cất mâm xuyên lỗ được tĩm tắt ở phần đầu
(chương I, mục I.2).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
64
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] . Võ Văn Ban, Vũ Bá Minh – Quá trình và thiết bị cơng nghệ hố học, truyền
khối(tập 3) – Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM.
[2] . Phạm Văn Bơn, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam – Quá trình và thiết bị cơng
nghệ hố học, Ví dụ và bài tập(tập 10) - Trường Đại Học Bách Khoa TP.HCM.
[3] . Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đình Thọ - Quá trình và thiết bị cơng nghệ hố học,
Quá trình và thiết bị truyền nhiệt(tập 5) – Nhà xuất bản Đại Học Quốc Gia TP.HCM.
[4] . Sổ tay quá trình và thiết bị cơng nghệ hố chất (tập 1, 2) – Nhà xuất bản khoa
học và kỹ thuật.
[5] . Hồ Lê Viên – Thiết kế và tính tốn các chi tiết thiết bị hố chất – Nhà xuất
bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội 1978.
[6] . Tập thể giảng viên Bộ Mơn Cơ Lưu Chất – Giáo Trình Cơ Lưu Chất – Trường
Đại Học Bách Khoa TP.HCM.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- lu_n_van_t_t_nghi_p_416.pdf