+ Bích liền: là bộphận nối liền với thiết bị(hàn, đúc và rèn). Loại bích này chủ
yếu dùng thiết bịlàm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình.
+ Bích tựdo: chủyếu dùng nối ống dẫn làm việc ởnhiệt độcao, đểnối các bộ
bằng kim loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật
liệu bền hơn thiết bị.
+ Bích ren: chủyếu dùng cho thiết bịlàm việc ởáp suất cao.
Chọn bích được ghép thân, đáy và nắp làm bằng thép X18H10T, cấu tạo của bích
là bích liền không cổ.
60 trang |
Chia sẻ: lylyngoc | Lượt xem: 3108 | 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 : 1500 kg/h có nồng độ15% mol etanol ,thu được sản phẩm đỉnh có nồng độ 85% mol etanol với độthu hồi etanol là 99%, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
,13 (Kg/h).
Khối lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp được tính theo cơng thức (xác định ở
tD = 78,5oC và yD = 0,856): ( )[ ]
( )273.4,22
273.18.1.46
+
−+
=
D
DD
h t
yyρ
= 1,453 (Kg/m3).
Lưu lượng hơi ra khỏi tháp:
h
d
ρ
gQh = = 1340,76 (m3/h).
Chọn vận tốc hơi ở đỉnh tháp: vh = 30 (m/s).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
28
Đường kính ống dẫn hơi: dh = 126,030..3600
76,1340.4
..3600
.4
==
pipi h
h
v
Q
(m).
Suy ra: chọn đường kính ống dẫn hơi: dh = 0,15 (m).
Tài liệu tham khảo [4(tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lh =
120 (mm).
Các thơng số của bích ghép ống dẫn hơi ở đỉnh tháp:
Dt Db Dn D D1 h Bu lơng
db Z
(mm) (cái)
150 225 159 260 202 16 16 8
c . Ong hồn lưu:
Suất lượng hồn lưu: Ghl =D.MD.R=11,8 . 41,8 . 2,9497 = 1454,91 (Kg/h).
Khối lượng riêng của chất lỏng hồn lưu, tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ở
tD = 86,5oC và %5,93=Dx : ρhl = 771,55 (Kg/m3).
Lưu lượng chất lỏng hồn lưu:
hl
hl
hl
GQ
ρ
=
= 1,886 (m3/h).
Chọn vận tốc chất lỏng hồn lưu (tự chảy từ bộ phận tách lỏng ngưng tụ vào
tháp): vhl = 0,2 (m/s).
Đường kính ống hồn lưu: dhl = 058,02,0..3600
886,1.4
..3600
.4
==
pipi vhl
Qhl
(m).
Suy ra: chọn đường kính ống hồn lưu: dhl = 0,060 (m).
Tài liệu tham khảo [4 (tập 2)], chọn chiều dài đoạn ống nối để ghép mặt bích: lhl
= 100 (mm).
Các thơng số của bích ghép ống dẫn hồn lưu:
Dt Db Dn D D1 h Bu lơng
db Z
(mm) (cái)
60 120 67 150 100 12 12 4
d . Ong dẫn chất lỏng ở đáy tháp:
Suất lượng chất lỏng vào nồi đun:
G’1 = 96,998.MG’= 96,998 .18,268 =1771,96 (Kg/h).
Khối lượng riêng của chất lỏng chất lỏng vào nồi đun, tra tài liệu tham khảo
[4(tập 1)] ở tW = 100oC và x’1=0,0096: ρL = 922 (Kg/m3).
Lưu lượng chất lỏng vào nồi đun:
L
L
GQ
ρ
1'
=
= 1,92 (m3/h).
Chọn vận tốc chất lỏng vào nồi đun (chất lỏng tự chảy vào nồi đun):
vL = 0,2 (m/s).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
29
Đường kính ống dẫn chất lỏng: dL= 2,0..3600
92,1.4
..3600
.4
pipi
=
L
L
v
Q
=0,058(m).
Suy ra: chọn đường kính ống dẫn: dL = 0,060 (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)
60 120 67 150 100 12 12 4
e. Ong dẫn chất lỏng từ nồi đun (sản phẩm đáy):
Suất lượng sản phẩm đáy: GW = W.MW = 55,767 . 18,053= 1006,76(Kg/h).
Khối lượng riêng của sản phẩm đáy, tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ở
tW= 100oC và xW=0,0019: ρW = 957,726 (Kg/m3).
Lưu lượng sản phẩm đáy:
W
W
W
GQ
ρ
=
= 1,051 (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
051,1.4
..3600
.4
pipi
=
W
W
v
Q
=0,056(m).
Suy ra: chọn đường kính ống dẫn: dW = 0,060 (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)
60 120 67 150 100 12 12 4
f. 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 = ( ) ( ) 7900.02,07,083,0.4...4 22101822 −=− piρpi THXt hDD = 18,144(Kg).
Khối lượng của một mâm: (thép X18H10T: ρX18H10T = 7900 (Kg/m3)).
m2 = THXmâmtD 1018
2
.9,0.8,0...
4
ρδpi =
4
pi
.0,72.0,03.072.7900 =6,567 (Kg)
Khối lượng của thân tháp:
m3 = 4
pi
.(D2ng –D2t).Hthân . ρX18H10T = ( ) 7900.071,17.7,0706,0.4 22 −
pi
= 893,54 (Kg)
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
30
Khối lượng của đáy (nắp) tháp:
m4 = Sđáy .δđáy . ρX18H10T = 0,62 0,003 . 7900 = 14,694 (Kg)
Khối lượng của tồn tháp: m = 30.m1+53.m2+m3+2.m4=1815.3 (Kg)
Suy ra trọng lượng của tồn tháp: P = m.g = 17808,05 (N)
Chân đỡ tháp:
Chọn chân đỡ: tháp được đỡ trên bốn chân. Tải trọng cho phép trên một chân: Gc
=
4
05,17808
4
=
P
= 0,445.104 (N).
Để đảm bảo độ an tồn cho thiết bị, ta chọn: Gc = 0,5.104 (N).
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 = 0,445.104 (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).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
31
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 : Lê Xuân Hải
32
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 =11,8 .(2,9497+1) .41,8 .945,465=1841890,133 (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 425,52
2
2085,84
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
=31,08%.2882,25+(1-31,08%).4186 = 3780,79(J/kg.độ).
Vậy: QF = 1500.3780,79.(84,85-20) = 367776,35 (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- 0,0048).4186= 4165,9 (J/kg.độ).
Vậy: QW = 55,767. 18,052 .4165,9 .(100-20)=335526,05(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).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
33
Suy ra: cD = Dx .cR +(1- Dx ).4186
=0,935.2830,25+(1-0,935).4186 = 2918,373(J/kg.độ).
Vậy: Từ (IV.1), ta được:
QF = 11,8 .41,8 .2918,373 .(78,5-20) = 84208,33(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 (335526,05+84208,33+1841890,133-367776,35)
= 1993524,382 (KJ/h) = 553,756 (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
133,1841890
).(.3600 12 −
=
− ttc
Q
N
nt
= 10,189 (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 : Lê Xuân Hải
34
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 = 0,75 (m/s).
Số ống trong một đường nước:
39~
75,0.021,0.
4
.
4,994
189,10
..
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 : Lê Xuân Hải
35
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
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
36
Từ (IV.4): qN = 167,34752)34907,42.(672,3
024,5401
25,0 =− (W/m2).
Kiểm tra sai số:
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
1000.133,1841890
=tbF = 14,9545 (m2).
Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt :
L’= 3,5
2
021,0025,0
.39.
9545,14
=
+
=
pi
(m).
So với L = 2 (m) thì số đường nước là 3~
2
3,5'
=
L
L (đường nước).
Khi đĩ số ống tăng lên 3 lần: n=39.3 =117 (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
117 ống thì ta sếp được 9 hàng.
Số ống trung bình trong 1 hàng: 13
9
117
= , tra tài liệu tham khảo II, ta cĩ εtb =
0,58.
Vậy : Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh là thiết bị truyền nhiệt vỏ – ống gồm
n=117(ống), dài L=2 (m).
Ong được bố trí theo hình lục giác đều. Nên ta cĩ số ống trên đường chéo
hình lục giác: b = 13(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(13-1)+4.0,025
= 0,52(m).
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.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
37
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 = 11,8.41,8 = 493,24 (Kg/h) = 0,137 (Kg/s).
Lượng nhiệt cần tải:
Qt = GD.cD.(tD-t’D) = 0,137.3014,63.(78,5-35) =17967 (J/s) = 17,967 (KJ/s).
Suất lượng nước cần dùng:
GN = )2840.(181.4
967,17
).( 12 −
=
− ttc
Q
N
D
= 0,358 (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).
Xác định hệ số truyền nhiệt K:
Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
38
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:
9722,1)016,002,0.(
4
.
95,775
173,0
)..(
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 :
75,8759
10.6988,0
95,775.004,0.9722,1.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 = 8759,75 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 : Lê Xuân Hải
39
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:
797,2
0128,0.
4
.
4,994
358,0
.
4
. 22 === pipiρ trN
N
N d
G
v (m/s).
Chuẩn số Reynolds :
6,60373
10.7371,0
4,994.0128,0.797,2.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= 60373,6 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:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
40
+ Nhiệt dung riêng: cR= 2841,64 (J/kg.độ).
+ 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
1000.967,17
=tbF = 1,65 (m2).
Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt :
L 489,36
2
0128,0016,0
.
65,1
=
+
=
pi
(m).
Chọn: L = 40(m),(dự trữ khoảng 15%).
Kiểm tra: 503125
0128,0
40
>==
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 = 40(m), chia thành 10 dãy, mỗi dãy dài 4 (m).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
41
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.
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’=0,0096 ),
nhiệt độ ra là tW = 100oC.
a . Suất lượng hơi nước cần dùng :
Lượng nhiệt cần tải cung cấp cho đáy tháp: Qđ = 553,756 (KW).
Suất lượng hơi nước cần dùng:
GhN = 2208
756,553d
=
Nr
Q
= 0,25 (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
−
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
42
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:
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:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
43
ε =
133,30889
196,31708133,30889 −
=
−
D
DN
q
qq
=2,65% < 5% : thoả.
Vậy: tw1 = 116,655oC và tw2 = 100,769oC.
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
1000.756,553
=tbF = 17,9 (m2).
Chọn số ống truyền nhiệt: n = 91 (ống).
Chiều dài ống truyền nhiệt:
L 723,2
2
021,0025,0
.91.
9,17
=
+
=
pi
(m).
Chọn: L = 2,8(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 = 2,8(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).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
44
a . Nhiệt độ dịng nhập liệu sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy:
Suất lượng sản phẩm đáy:
GW = W.MW = 55,767.18,053 = 1006,76 (Kg/h).
Lượng nhiệt cần tải:
Qt = 3600
WG
.cW.(tW-t’W) = 3600
76,1006
.4,195.(100-60)= 46,926 (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 = 2,595.0,3108+(1-0,3108).4,18
= 3,687 (KJ/kg.độ).
Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy:
t”F = 28
3600
1500
.687,3
926,46
'
.
+=+ F
FF
t t
Gc
Q
= 58,55oC.
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 = 275,432
2855,58
2
'"
=
+
=
+ FF 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:
52,36
2860
55,58100
)2860()55,58100(
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:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
45
Vận tốc dịng nhập liệu đi trong ống:
26,1
021,0.
4
.
37,954.3600
1500
.
4
.
.3600 22
===
pipiρ trF
F
F d
G
v (m/s).
Chuẩn số Reynolds :
72,23832
10.06,1
37,954.021,0.26,1.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= 23832,72,chọn εl =1.
+ PrF : chuẩn số Prandlt của dịng nhập liệu ở 43,275oC, nên
PrF = 5184,0
3687.10.06,1. 3−
=
F
FF c
λ
µ
= 7,539.
+ 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:
)275,43(
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).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
46
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:
)22)22 025,0034,0.(
4
.
8,971.3600
76,1006
.(
4
.
.3600 −
=
−
=
pipiρ ngtrW
W
W dD
G
v
= 0,69(m/s).
Đường kính tương đương: dtd = Dtr –dng = 0,034- 0,025 = 0,009 (m).
Chuẩn số Reynolds :
9,16289
10.355,0
8,971.009,0.69,0.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=16289,9 ,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).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
47
+ 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
Từ (IV.19): qF = 028,33174)275,43087,55.(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
1000.926,46
=tbF = 1,367 (m2).
Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt :
L 9,18
2
021,0025,0
.
367,1
=
+
=
pi
(m).
Chọn: L = 20(m),(dự trữ khoảng 20%).
Kiểm tra: 5038,952
021,0
20
>==
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 = 20(m), chia thành 10 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 =58,55oC ,nhiệt
độ cuối: tF =84,85oC.
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).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
48
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 +
=71,7oC:
+ 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).
+ 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
1500
.3,968.(84,85 –58,55)=43,48 (KW).
Suất lượng hơi nước cần dùng:
GhN = 2260
48,43c
=
Nr
Q
= 0,0192 (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
85,84100
55,58100
)85,84100()55,58100(
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
1500
.
4
.
.3600 pipiρ
==
ngF
F
F d
G
v = 1,2825 (m/s).
Chuẩn số Reynolds :
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
49
4366261
10.5786,0
58,937.009,0.2825,1.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:ReF=4366262,chọn εl =1.
+ 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:
)7,71(
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:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
50
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 = 97,15oC :
Khi đĩ, ở nhiệt độ trung bình
2
15,97100 +
= 98,575oC ta tra được A = 178,36
Từ (IV.26): qN =91,265.178,36.(100 – 97,15)0,75
= 35705,52(W/m2).
Xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể: qt = qW =35705,52 (W/m2).
Từ (IV.25), ta cĩ: tw2 = tw1- 444,1944
tq
=78,79oC
Suy ra: ttbw = 2
21 ww tt +
= 06,88
2
79,7815,97
=
+ 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 = 88,06 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 = 98,35903)7,7179,78.(088,3
679,6715
25,0 =− (W/m2).
Kiểm tra sai số:
ε =
98,35903
98,3590352,35705 −
=
−
N
FN
q
qq
=0,56% < 5%: thoả.
Vậy: tw1 = 97,15oC và tw2 = 78,79oC.
Khi đĩ: 909,12868)15,97100(
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).
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
51
Từ (IV.22), bề mặt truyền nhiệt trung bình:
13,26.81,1266
1000.48,43
=tbF = 1,314 (m2).
Suy ra chiều dài ống truyền nhiệt :
L 18,18
2
021,0025,0
.
314,1
=
+
=
pi
(m).
Chọn: L = 20(m),(dự trữ khoảng 20%).
Kiểm tra: 5038,952
021,0
20
>==
trd
L
thì εl = 1: thoả.
Vậy: thiết bị gia nhiệt dịng nhập liệu 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).
II . 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 +
= 56,425 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
1500
.
4
.
.3600 pipiρ
=
d
Q
F
F
= 0,217 (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
513,947.05,0.217,0..Re
−
==
F
FF dv
µ
ρ
= 13253,3
Theo tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta cĩ:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
52
+ 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.
+ 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
217,0
.5,42
05,0
20
.0345,0
2
+ =0,135(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 = 20(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 = 1,26(m/s).
* Xác định λ2 :
Chuẩn số Reynolds của dịng nhập liệu:(xem lại mục IV.I.4)
Re2= 32320,9
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.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
53
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:
+ 9 chỗ ống cong quay ngược: ξq2=9.2,2 = 19,8.
+ 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 =21,963.
Vậy:Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị trao đổi nhiệt: h2=
81,9.2
26,1
.963,21
021,0
20
.0334,0
2
+ =4,217(m).
c . Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị gia nhiệt nhập liệu:
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 = 20(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 = 1,2825(m/s).
* Xác định λ3 :
Chuẩn số Reynolds của dịng nhập liệu:(xem lại mục IV.I.5)
Re3= 32898,059
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:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
54
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
2825,1
.963,21
021,0
20
.0319,0
2
+ =4,388(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
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 + 0,215 + 11.(0,3 + 0,003) = 3,693 (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 . 419,25 = 17608,5 (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 = 0,217 (m/s).
+ ∑hf1-2 : tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2):
∑hf1-2 = h1 + h2 + h3 = 0,135 + 4,217 + 4,388 = 8,74(m).
Vậy: Chiều cao bồn cao vị: Hcv = z2 + g
vv
g
PP
F .2.
2
1
2
212 −+
−
ρ
+∑hf1-2
=3,693 +
81,9.2
0217,0
81,9.513,947
5,17608 2 −
+ + 8,74
= 14,274(m).
Chọn Hcv = 15(m).
2 . Chọn bơm:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
55
Lưu lượng nhập liệu: VF = 539,1513,947
1500
==
F
FG
ρ
(m3/h).
Chọn bơm cĩ năng suất là Qb = 1,7 (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
7,1.4
..3600
.4
pipi
=
h
b
d
Q
= 1,363(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 = 2,5 (m).
+ ld : chiều dài ống đẩy, chọn ld = 15,5 (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:
Chuẩn số Reynolds của dịng nhập liệu:
Re= 310.772,1
2,964.021,0.363,1..
−
=
F
Fhh dv
µ
ρ
=15574,65.
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= 034,0
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.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
56
Suy ra: ∑ξh = ξvh =10.
* 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
363,1
.2,1210
021,0
5,155,2
.034,0
2
++
+
=4,86(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 = 15 +4,86 =19,86(m.chất lỏng)
Chọn hiệu suất của bơm: ηb = 0,8.
Cơng suất thực tế của bơm: Nb = 8,0.3600
81,9.2,964.86,19.7,1
.3600
.
=
b
Fbb gHQ
η
ρ
= 110,08(W) = 0,148 (hp).
Tĩm lại: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn 2 bơm li tâm loại XM vì Qb
= 1,7 (m3/h) và rượu là chất khơng độc hại.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
57
CHƯƠNG V : GIÁ THÀNH THIẾT BỊ.
I . TÍNH SƠ BỘ GIÁ THÀNH CỦA THIẾT BỊ:
Lượng thép X18H10T cần dùng:
G1 = 30m1+53.m2+ m3+ 2.m4 = 30.18,144 +53.6,567 + 893,54 + 2.14,694 =
1815,3 (Kg).
Lượng thép CT3 cần dùng:
G2 = Gbích ghép ống dẫn
= (2.4.
4
pi
.(0,1502-0,0602).0,012 + 2.1.
4
pi
. (0,262-0,1502) .0,016). 7850
= 29,633 (Kg).
Số lượng bulơng cần mua:
n = 15.24 + 4.6 = 384 (bulơng).
Thể tích vật liệu cách nhiệt cần dùng:
V = pi.(Dt + St ).δa .H = pi.(0,7 + 0,003).0,02.14,5 = 0,754(m3).
Chiều dài ống dẫn:
* Ong 25mm: L1= Lb +LTBTĐN +LTBGN +Lnồi đun +LTBnt +LTBln
= 18+ 20 + 20 + 91.2,8 + 117.2 + 20.2 ~587(m).
* Ong (31-50)mm: L2= Ldẫn + LTBGN +LTBTĐN +l1 = 40 +20 +20 +20
= 100(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 113292834 (đồng).
Tiền gia cơng chế tạo thiết bị(gia cơng phức tạp, độ chính xác cao) bằng 500%
tiền vật tư: 500%.113292834 = 566464170 (đồng).
Tĩm lại: Chi phí đầu tư: 679757004(đồng). Tổng chi phi đầu tư (bao gồm chi
phí phát sinh) được chọn là 700 (triệu đồng).
Vật liệu Số lượng Đơn gía Thành tiền
Thép X18H10T 1815,3 (kg) 50000 (đ/kg) 90765000
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
58
Thép CT3 29,633 (kg) 10000 (đ/kg) 296330
Bulơng 384 (bulơng) 3000 (đ/bulơng) 1152000
Vật liệu cách nhiệt 0,745 (m3) 4000000 (đ/m3) 3016000
Ong dẫn 25mm 587 (m) 15000 (đ/m) 8805000
Ong dẫn (31-50)mm 100 (m) 20000 (đ/m) 2000000
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 2.0,148 (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 113292834
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 = 2,9497.
+ Số mâm chưng cất thực tế: 53 mâm.
+ Đường kính tháp chưng cất: 700 mm.
+ Đường kính lỗ trên mâm: 5 mm.
+ Bề dày mâm: 3 mm.
+ Số lỗ trên một mâm: 1764 lỗ.
+ Trở lực của tồn tháp: 22149,52 N/m2.
+ Khoảng cách giữa hai mâm: 300 mm.
+ Chiều cao tháp: 17,071 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.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải
59
+ Bích ghép ống dẫn làm bằng thép CT3, loại bích liền khơng cổ.
+ Đường kính ống dẫn chất lỏng: 60 mm.
+ Đường kính ống dẫn hơi: 150 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 : Lê Xuân Hải
60
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_1_1651.pdf