Thiết kế tháp chưng cất loại mâm chóp để chưng cất hỗn hợp axit axetic - nước

5 = 5.10-4( m) = 0,5 (mm) • Bề dày thực tế của thân tháp : S = S’ + C Trong đó C = Ca + Cb + Cc +Co Chọn thiết bị làm việc trong 15 năm : Hệ số bổ sung do ăn mòn : Ca = 15.0,1 = 1,5 (mm) Hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường Cb = 0 Hệ số quy tròn bầng C0 = 1 (mm) Do đó C = 1.5 + 0 + 1 = 2,5 (mm) Khi đó S = S’ +C = 3 (mm) • Kiểm tra bề dày của thân : - Kiểm tra điều kiện : Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 30 1.0002.0 800 5.13 1.0 <=− ≤− D CS a ( thỏa ) - Kiểm tra áp suất tính tốn bên trong thiết bị : [P] = )/(10*954,4 )5,13(800 )5,13.(95,0.10.33,139.2 )( ).(]..[2 256 mN CSD CS a a =−+ −=−+ −ϕσ Như vậy [P] > P (hợp lý) Nên chiều dày của thân S = 3(mm) II. TÍNH - CHỌN BỀ DÀY ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ Đáy và nắp cũng là một bộ phận quan trọng thường được chế tạo cùng loại vật liệu với thân thiết bị . Sử dụng thép không gỉ X18H10T . - Chọn loại đáy nắp hình elip có gờ - Tính bề dày đáy và nắp giống nhau : Các thông số đáy và nắp : Đáy- nắp elip có : 25.0= t t D h ⇒ ht = 0.25 * Dt = 0.25 * 0.8 = 0.2 (m) = 200(mm) Chọn chiều cao gờ h = 25 (mm) Nên diện tích bề mặt trong 0.76(m2 ) tra bảng XIII.10 trang 382 Sổ tay tập 2 Bán kính cong bên trong đáy- nắp tháp : Rt =Dt = 800(mm) Bề dày đáy và nắp elip của thiết bị chịu áp suất trong : ù Do 6[ ]. 139,33.10 .0,95 1,661.10^5P σ φ = = 796,88 > 25 nên : S’ = h t PR ϕσ ]..[2 . S’ = 0,8.1,661.10 ^ 5 2.139,33.10 ^ 6.0,95 = 5.10-4( m) = 0,5(mm) • Bề dày thực tế của nắp (đáy) tháp : S = S’ + C Trong đó C = Ca + Cb + Cc +Co Chọn thiết bị làm việc trong 15 năm : Hệ số bổ sung do ăn mòn : Ca = 15.0,1 = 1,5 (mm) Hệ số bổ sung do bào mòn cơ học của môi trường Cb = 0 Hệ số quy tròn bầng C0 = 1 (mm) Do đó C = 1.5 + 0 + 1 = 2,5 (mm) Khi đó S = S’ +C = 3 (mm) • Kiểm tra áp suất dư cho phép tính tốn : . Bề dày đáy nắp cần thỏa biểu thức sau : 125.0≤− t a D CS Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 31 125.0002,0 800 5,13 <=− (thỏa) . Do đó áp suất dư cho phép tính theo công thức : [P] = )/(10.954,4 )5,13(800 )5,13.(95,0.10.33,139.2 )( ).(]..[2 256 mN CSR CS at a =−+ −=−+ −ϕσ ¾ P = 1,661.105 (N/mm2) (thỏa) Vậy bề dày đáy nắp thiết bị là 3 (mm) III. CHỌN BÍCH VÀ VÒNG ĐỆM 1. Bích và đệm để nối và bít kín thiết bị : Mặt bích là bộ phận dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị .Chọn loại bích liền không cổ bằng thép CT3 . Bảng XIII-27 trang 417 Sổ tay tập hai . Cho các kiểu bích liền bằng thép CT3 (Kiểu I )với thiết bị đáy nắp như sau : Đường kính bên trong của thiết bị Dt = 800 (mm) Đường kính bên ngồi của thiết bị Dn = 806 (mm) Đường kính tâm bu lông Db = 880 (mm) Đường kính mép vát D1 = 850 (mm) Đường kính bích D = 930 (mm) Chiều cao bích h = 22 (mm) Đường kính bu lông db = M20 (mm) Số bu lông z = 24 (cái) • Theo bảng XIII-31 _ Tương ứng với bảng XIII-27 : kích thước bề măät đệm bít kín : Dt = 800 (mm) H = h = 22 (mm) D1 = 850 (mm) D2 = 847 (mm) D4 = 827 (mm) Và do Dt < 1000 (mm) nên D3 = D2 +1 = 848(mm) D5 = D4 – 1 = 826 (mm) 2. Bích để nối các ống dẫn *Tính chi tiết ống dẫn 1. Đường kính ống dẫn hơi vào thiết bị ngưng tụ : d = v Qy . .4 π Qy : lưu lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp ( m3/s) Qy = .3600 y yG ρ = 6027,0.3600 05,1587 = 0.731 ( m3/s) v : vận tốc hơi đi qua ống, chọn v = 40 ( m/s ) ⇒ d1 = 40.1416,3 731,0.4 = 0,152 ( m ) = 152 ( mm ) Chọn d1 = 150 ( mm ) Theo sổ tay tập hai – Bảng XIII-32 trang 434 , chọn l1 = 130 ( mm ) ( chiều dài đoạn nối ống ) 2. Ống dẫn dòng chảy hồn lưu : Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 32 d = v Q . .4 π Lượng hồn lưu G = GD * R = 372,88.3,2562 = 1214,17 ( Kg/h) Q = x G ρ.3600 = 32,958.3600 17,1214 = 3,5194.10-4 ( m3 /s ) (ρx : khối lượng riêng pha lỏng trong đoạn cất = 958,32 Kg/m3 ) Chọn v = 0,2 ( m/s ) ⇒ d2 = 5,0.1416,3 4^10.5194,3.4 − = 0.047 ( m ) = 47 ( mm ) Chọn d2 = 50(mm) Theo sổ tay tập hai – Bảng XIII-32 trang 434 , chọn l2 = 100 ( mm ) 3. Ống dẫn dòng nhập liệu : d = v Q . .4 π Q = F FG ρ.3600 = 1000.3600 500 =1,39.10-4 ( m3 /s ) ⇒ Q = 1,39.10-4 ( m3/s ) Chọn v = 0,2 ( m/s ) ⇒ d3 = 2,0.1416,3 1,39.10^-4.4 = 0.029 ( m ) = 29 ( mm ) Chọn d3 = 32 ( mm ) l3 = 90 ( mm ) 4. Ống dẫn dòng sản phẩm đáy : d = v Q . .4 π Q = W WG ρ.3600 = 96,957.3600 12,127 ⇒ Q = 3,686.10-5 ( m3/s ) Chọn v = 0,2 ( m/s ) ⇒ d4 = 2,0.1416,3 5^10.686,3.4 − = 0.016( m ) = 16( mm ) Chọn d3 = 32 ( mm ) l3 = 90( mm ) 5. Ống dẫn từ nồi đun qua tháp : d = v Q . .4 π Q = ".3600 y WG ρ = 67906.,0.3600 12,127 = 0,052( m3/s ) Chọn v = 30 ( m/s ) ⇒ d5 = 30.1416,3 052,0.4 = 0,047( m ) = 47 ( mm ) Chọn d5 = 50 ( mm ) l5 = 100 ( mm ) * Bích để nối các ống dẫn ( Bảng XIII-26 trang 409 Sổ tay tập hai ) Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 33 • Chọn vật liệu là thép CT3 , chọn kiểu 1 Ta có bảng sau : STT Loại ống dẫn Dy (mm) Kích thước nối h (mm) l (mm) Dw (mm) D (mm) Db (mm) D1 (mm) Bulông db (mm) z (con) 1 Vào TBNT 150 159 260 225 202 M16 8 16 130 2 Hồn lưu 50 57 140 110 90 M12 4 12 100 3 Nhập liệu 32 38 120 90 70 M12 4 12 90 4 Dòngspđáy 32 38 120 90 70 M12 4 12 90 5 Hơivào đáy 50 57 140 110 90 M12 4 12 100 • Theo bảng XIII.30 tương ứng với bảng XIII-26 : kích thước bề mặt đệm bít kín : D1 tra theo bảng XIII-26 . z : số rãnh Ta có bảng sau : STT D (mm) D1 (mm) D2 (mm) D3 (mm) D4 (mm) D5 (mm) b (mm) b1 (mm) z (rãnh) f (mm) 1 150 202 191 192 171 170 5 1 3 4.5 2 50 90 90 91 66 65 4 1 2 4 3 32 70 59 60 65 64 4 1 2 4 4 32 70 59 60 65 64 4 1 2 4 5 50 90 90 91 66 65 4 1 2 4 IV. CHÂN ĐỠ VÀ TAI TREO THIẾT BỊ 1. Tính sơ bộ khối lượng tháp : Khối lượng nắp bằng khối lượng đáy ( Giả sử đường ống dẫn vào nắp và đáy gần như nhau ) ; Với nắp đáy elip có Dt = 800(mm), chiều dày S = 4(mm), chiều cao gờ h = 25 (mm) .Tra bảng XIII.11 trang 384 Sổ tay tập hai , ta có Gnắp = Gđáy = 1,01.24,2 (Kg) = 24,442 (Kg) ⇒ Gnắp – đáy = 2.24,442 = 49 (Kg) • Khối lượng mâm : Đường kính trong của tháp Dt = 0,8 (m) Bề dày mâm δm = 0,004(m) Đường kính ống hơi dh = 0,05 (m) Số ống hơi n = 33 (ống ) Diện tích ống chảy chuyền hình viên phân Sd = 0,1.F = 0,05 (m2) Số ống chảy chuyền trên mỗi mâm z = 1 Số mâm Nt =44 mâm Mm = Nt .(F – z.Sd – n.π.d2h/4) .δm.ρ Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 34 = 44.(0,5026 – 1.0,05 – 29.3,1416.0,052/4).0,003.7,9.103 = 412,59(kg) • Khối lượng chóp trên mâm của tồn tháp : Mchóp = Nt .n.(π . dch. hch + π.d2ch /4– i .b.a ).δch.ρ =44.29.(π.0,074.0,0825+ π .0,0742/4–45.0,002.0,02 ).0,002.7,9.103 = 437,08 (Kg) • Khối lượng thân tháp: M thân = π. D. Hthân .δthân .ρ = 3,1416. 0,8.14,2. 0,003.7,9.103 = 845,82(Kg) • Khối lượng ống hơi : Mống hơi = π.dh.hhơi . δh .n . Ntt . ρ = 3,1416.0,05.0,07.0,002.29.44.7,9.103 = 221,68 (Kg) • Khối lượng gờ chảy tràn : Mct = lw.hct.δct .ρ.Nt ⇒ Mcc = 0,56.0,05.0,002.7,85.103 .44 = 19,34( Kg) • Khối lượng của ống chảy chuyền Mống = (h – h4).44. π.dc.δc.ρc = (0.3 – 0.0175).44. π. 0,07. 0,002 .7,9.103 = 43,19 (Kg) • Khối lượng bích nối thân : Đường kính bên ngồi của tháp Dn = 0.806 (m) Đường kính mặt bích của thân D = 0.930(m) Chiều cao bích h = 0.022(m) Chia tháp làm 8 đoạn , nên số mặt bích là 16 ρCT3 = 7.85*103 (Kg/m3) ⇒ Mbích = ( )2 2 3. . . .164 n CT D D h π ρ− = 3,1416/4.(0,932 – 0,8062).16.0,022.7,9.103 = 470,14 (Kg) • Khối lượng bích nối các ống dẫn : Mb = 3,1416/4. [(0,262 – 0,152).0,016 + (0,142 – 0,052).0,012 + (0,122 – 0,0322).0,012 + ( 0,092 – 0,022). 0,012 + (0,142 – 0,052).0,012 ].2.7,85.103 = 17,08 (Kg) • Khối lượng dung dịch trong tháp ( xem Vdung dịch = 0.4 Vtháp ) Mdd = 0,4 ( π.D2t Ho/4 –Vnắp ) . ρxtb = 0,4.( 3,1416.0,82 .14,2/4 - 79,6.10-3 ).985,14 = 2781,29( Kg) Vậy tổng khối lượng của tồn tháp : Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 35 Mtháp = 5297,21 (Kg) 2. Chọn tai treo : Chọn số sàng thao tác la: 3 sàng ‚ Chọn vật liệu làm tai treo là thép CT3 . Tấm lót là vật liệu làm thân: [σCT3]= 130 .106( N/m2) ‚ Chọn số tai treo ứng với mỗi sàng : n = 4 ‚ Tải trọng lên một tai treo ứng với sàng thao tác thứ nhất,thứ 2 ( tính từ dưới lên) Q0 = 4 Q = 5297,21.5,5 /14,2.9,81 4 = 0,5.104 ( N) ‚ Chọn tải trọng cho phép lên một tai treo là 0,5 .104 N Theo bảng XIII.36 Sổ tay tập hai : tai treo thiết bị thẳng đứng . Bề mặt đỡ F = 89,5.10-4(m2) Kích thước tai treo : cho ở bảng sau : Bề mặt đỡ F m2 Tải trọng cho phép lên mặt đỡ q N/m2 L mm B mm B1 mm H mm S mm l mm a mm d mm Khối lượng tai treo Kg 0.00725 690000 100 75 85 155 6 40 15 18 1.23 20 40 18 75 15 15 5 15 BOÄ PHAÄN TAI TREO 3. Chọn chân đỡ : Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 36 Chọn vật liệu làm tai treo là thép CT3 .Tải trọng cho phép lên một chân đỡ: M’ = M.2,8/14,2 = 5297,21.3,2/14,2 = 1194 (kg) Q0 = 4 Q = 1194.9,81 4 = 0,29.104 ( N) ‚ Chọn tải trọng cho phép lên một chân đỡ 0,5.104 N Theo bảng XIII.35 Sổ tay tập hai. Chân thép đối với thiết bị thẳng đứng : Bềmặtđỡ F.10-4m2 Tảitrọngcho phéplênbềmặtđế q.106(N/m2) L B B1 B2 H h S l d 172 0,29 160 110 135 195 240 145 10 55 23 V. TÍNH LỚP CÁCH NHIỆT : Trong quá trình hoạt động của tháp, do tháp tiếp xúc với không khí nên nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh ngày càng lớn. Để tháp hoạt động ổn định, đúng với các thông số đã thiết kế, ta phải tăng dần lượng hơi đốt gia nhiệt cho nồi đun để tháp không bị nguội. Khi đó, chi phí cho hơi đốt sẽ tăng. Để tháp không bị nguội mà không tăng chi phí hơi đốt, ta thiết kế lớp cách nhiệt bao quanh thân tháp. Chọn vật liệu cách nhiệt cho thân tháp là amiăng có bề dày là δa . Tra bảng 28, trang 416, [4]: Hệ số dẫn nhiệt của amiăng là λa = 0,151 (W/m.K). Nhiệt lượng tổn thất ra môi trường xung quanh: Qm = 0,05.Qđ = 0,05. 3760153,109 = 188007,655 (kJ/h) = 52224,35 (W) Nhiệt tải mất mát riêng: qm = v a a 2v1v a a tb m t.)tt.( f Q Δδ λ=−δ λ= (W/m2) Trong đó: ƒ tv1 : nhiệt độ của lớp cách nhiệt tiếp xúc với bề mặt ngồi của tháp. ƒ tv2 : nhiệt độ của lớp cách nhiệt tiếp xúc với không khí. ƒ Δtv : hiệu số nhiệt độ giữa hai bề mặt của lớp cách nhiệt. Để an tồn ta lấy Δtv = Δtmax = tđáy - tkk Chọn tkk = 35oC ⇒ Δtv = Δtmax = 100,7272 – 35 = 74,7272 (K) ƒ ftb : diện tích bề mặt trung bình của tháp (kể cả lớp cách nhiệt), m2. ftb = πDtbH = H2 2S2DDH 2 DD athaânntnt δ+++π=+π = π(Dt + Sthân + δa)H Ta có phương trình: 7272,74.151,0 2,14)003,08,0( 35,52224 aa δδπ =×++× ⇔ aa δδ 1 )803,0( 3778,103 =+ ⇔ δa = 7,81.10 3− (m) = 7,81 (mm) Vậy: chọn δa = 8 (mm). Thể tích vật liệu cách nhiệt cần dùng: V = π(Dt + 2Sthân + δa).δa .H Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 37 = π.(0.8 + 2. 0,003 + 0,008).0,008.14,2 = 0,2905 (m3). CHƯƠNG 7: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ I. THIẾT BỊ ĐUN SÔI ĐÁY THÁP : Chọn thiết bị đun sôi đáy tháp là nồi đun Kettle. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 38 x 3: ƒ Đường kính ngồi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) ƒ Bề dày ống: δt = 3 (mm) = 0,003 (m) ƒ Đường kính trong: dtr = 0,032 (m) Hơi đốt là hơi nước ở 2,5at đi trong ống 38 x 3. Tra bảng 1.251, trang 314, [5]: ƒ Nhiệt hóa hơi: OH2r = rn = 2189500 (J/kg) ƒ Nhiệt độ sôi: OH2t = tn = 126,25 (oC) Dòng sản phẩm tại đáy có nhiệt độ: ƒ Trước khi vào nồi đun (lỏng): tS1 = 100,7272 (oC) ƒ Sau khi được đun sôi (hơi): tS2 = 100,966 (oC) 1. Hiệu số nhiệt độ trung bình: Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: 966,10025,126 7272,10025,126 )966,10025,126()7272,10025,126( log − − −−−=Δ Ln t = 25,4 (K). 2. Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức như đối với tường phẳng: S t n 1r1 1K α+Σ+α = ,(W/m2.K) Với: ƒ αn : hệ số cấp nhiệt của hơi đốt (W/m2.K). ƒ αS : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy (W/m2.K). ƒ ∑rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. 3.1. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: t 2w1w t r ttq Σ −= , (W/m2). Trong đó: ƒ tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi đốt (trong ống), oC ƒ tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngồi ống), oC 21 t t t rrr ++λ δ=Σ ƒ Bề dày thành ống: δt = 0,003 (m) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 16,3 (W/mK) (Bảng XII.7, trang 313, [6]) ƒ Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5800 (m2.K/W) (Bảng 31, trang 419, [4]) Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 38 ƒ Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: r2 =1/5800 (m2.K/W) Nên: ∑rt = 5,289.10-4 (m2.K/W) 3.2. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đáy ngồi ống: Áp dụng công thức (V.89), trang 26, [6]: αS = 7,77 . 10-2. 0,37 s 0.11745,0 0,775,00,3330,033 h h T.c. q...r. μ λ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ σ ρ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ρ−ρ ρ Nhiệt độ sôi trung bình của dòng sản phẩm ở ngồi ống: 2 966,1007272,100 2 21 +=+= SSS ttt = 100,8 (oC) ⇒ TS = 100,8 + 273 = 373,8 (K) Tại nhiệt độ sôi trung bình thì: ƒ Khối lượng riêng của pha hơi trong dòng sản phẩm ở ngồi ống: )2738,100( 273 4,22 276,211 +× ×== S HW h RT PMρ = 0,6937(kg/m3) Khối lượng riêng : ƒ ρN = 957,808 (kg/m3) (Bảng 1.249, trang 310, [5]) ƒ ρA = 956,56 (kg/m3) (Bảng 1.2, trang 9, [5]) Nên: 56,956 30,0 808,957 70,011 +=−+= A W N W xx ρρρ ⇒ ρ = 957,433 (kg/m 3) Độ nhớt ƒ μN = 2,8.10-4 (N.s/m2) (Bảng 1.249, trang 310, [5]) ƒ μA = 4,6.10-4 (N.s/m2) (Bảng 1.101, trang 91, [5]) Nên: lgμ = xWlgμN + (1 - xW)lgμA = 0,8861.lg(2,8.10-4) + (1 - 0,8861).lg(4,6.10-4) ⇒ μ = 2,95.10-4 (N.s/m2) Hệ số dẫn nhiệt ; ƒ λN = 0,68216 (W/mK) (Bảng 1.249, trang 310, [5]) ƒ λA = 0,15484 (W/mK) (Bảng 1.130, trang 134, [5]) Áp dụng công thức (1.33), trang 123, [5]): λ = λN.⎯xW + λA.(1 - ⎯xW) – 0,72 ⎯xW.(1 - ⎯xW)(λN - λA) = 0,444 (W/mK) Nhiệt dung riêng : ƒ cN = 4221,04 (J/kgK) (Bảng 1.249, trang 310, [5]) ƒ cA = 2434,2 (J/kgK) (Bảng 1.154, trang 172, [5]) Nên: c = cN Wx + cA. (1 - Wx ) = 3684,99 (J/kgK) Sức căng bề mặt: ƒ σN = 0,586932 (N/m) (Bảng 1.249, trang 310, [5]) ƒ σA = 0,019728 (N/m) (Bảng 1.242, trang 300, [5]) Nên: AN AN σ+σ σσ=σ = 0,019086 (N/m) Nhiệt hóa hơi ƒ rN = 2258080 (J/kg) (Bảng 1.250, trang 312, [5]) ƒ rA = 418600 (J/kg) (Tốn đồ 1.65, trang 255, [5]) Nên: r = rN Wx + rA. (1 - Wx ) = 1706236 (J/kg) 3.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi đốt trong ống: Áp dụng công thức (3.65), trang 120, [4]: 4 trW1nn 3 n 2 nn n ).dt-.(t .g..r725,0 μ λρ=α Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 39 Dùng phép lặp: chọn tW1 = 117,5 (oC) Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng tụ: tm = ½ (tn + tW1) = 121,875 (oC) Tại nhiệt độ này thì: ƒ Khối lượng riêng của nước: ρn = 941,544 (kg/m3) ƒ Độ nhớt của nước: μn = 2,23344.10-4 (N.s/m2) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của nước: λn = 0,686 (W/mK) Nên: αn = 2291,9831 (W/m2K) ⇒ qn = αn (tn – tW1) = 20054,852 (W/m2) ⇒ qt = qn = 20054,852 (W/m2) (xem nhiệt tải mất mát là không đáng kể) ⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 106,893 (oC) ⇒ αS = 3426,773 (W/m2K) (với q = qt) ⇒ qS = αS (tW2 – tS) = 30879,328 (W/m2) Kiểm tra sai số: ε = n Sn q qq − 100% = 4,11% < 5% (thỏa) Kết luận: tw1 = 117,5 oC và tw2 = 106,893 oC 3.4. Xác định hệ số truyền nhiệt: 773,3426 110.289,5 9831,2291 1 1 4 ++ = − K = 795,53 (W/m2K) 3. Bề mặt truyền nhiệt: Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: F = log 1,1 1,1.3760153,109 1000 . 3600 795,53 25,4 ñQ K t ×=Δ × × = 51,69 (m 2) 4. Cấu tạo thiết bị: Chọn số ống truyền nhiệt: n = 217 (ống). Ống được bố trí theo hình lục giác đều. Chiều dài ống truyền nhiệt: L = 2 n tr F d dnπ + = 2,28 (m) ⇒ chọn L = 2,3 (m) Tra bảng V.II, trang 48, [6] ⇒ Số ống trên đường chéo: b = 17 (ống) Tra bảng trang 21, [3] ⇒ Bước ống: t = 48 (mm) = 0,048 (m) Áp dụng công thức (V.140), trang 49, [6]: ⇒ Đường kính trong của thiết bị: D = t(b-1) + 4dn = 0,92 (m) II. THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐÁY : Chọn thiết bị làm nguội sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T: ƒ Kích thước ống trong: 38 x 3 ƒ Kích thước ống ngồi: 57 x 3 Chọn: ƒ Nước làm lạnh đi trong ống trong với nhiệt độ vào tV = 27oC và nhiệt độ ra tR = 35oC. ƒ Sản phẩm đáy đi ngồi ống trong với nhiệt độ vào tWS = 100,7272oC và nhiệt độ ra tWR = 40oC. 1. Suất lượng nước làm lạnh cần dùng: Cân bằng nhiệt: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV) Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 40 Nhiệt dung riêng của nước ở 40oC = 4,178 (kJ/kg.K) Nhiệt dung riêng của axit ở 40oC = 2,1(kJ/kg.K) Nên: hWR = (0,70. 4,178 + 0,30. 2,1). 40 = 142,184 (kJ/kg) Tra bảng 1.250, p312, ST I ⇒ Enthalpy của nước ở 27oC : hV = 113,13 (kJ/kg) ⇒ Enthalpy của nước ở 35oC : hR = 146,65 (kJ/kg) Lượng nhiệt trao đổi: Q = GW(hWS – hWR) = 29107,556 (kJ/h) Suất lượng nước lạnh cần dùng: VR n hh QG −= = 868,364 (kg/h) 2. Hiệu số nhiệt độ trung bình: Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: 2740 357272,100 )2740()357272,100( log − − −−−=Δ Ln t = 32,536 (K). 3. Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: W t n 1r1 1K α+Σ+α = ,(W/m2.K) Với: ƒ αn : hệ số cấp nhiệt của dòng nước lạnh (W/m2.K). ƒ αW : hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đáy (W/m2.K). ƒ ∑rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. 3.1. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước trong ống: Kích thước của ống trong: ƒ Đường kính ngồi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) ƒ Bề dày ống: δt = 3 (mm) = 0,003 (m) ƒ Đường kính trong: dtr = 0,032 (m) Nhiệt độ trung bình của dòng nước trong ống: tf = ½ (tV + tR) = 31h (oC). Tại nhiệt độ này thì: ƒ Khối lượng riêng của nước: ρn = 995,4 (kg/m3) ƒ Độ nhớt của nước: νn = 7,89.10-7 (m2/s) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của nước: λn = 0,619 (W/mK) ƒ Chuẩn số Prandtl: Prn = 5,32 Vận tốc nước đi trong ống: 22 032,04,9953600 364,8684 3600 4 ××× ×== ππρ trn n n d G v = 0,3013 (m/s). Chuẩn số Reynolds : 7 . 10.89,7 032,03013,0Re − ×== n trn n dv ν = 12220,025 > 10 4 : chế độ chảy rối Áp dụng công thức (3.27), trang 110, [4] ⇒ công thức xác định chuẩn số Nusselt: 25,0 2w n43,0 n 8,0 nln Pr Pr.PrRe..021,0Nu ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ε= Trong đó: ε1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 41 Tra bảng 3.1, trang 110, [4] ⇒ chọn ε1 = 1 Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống: αn = tr nn d .Nu λ 3.2. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: t 2w1w t r ttq Σ −= , (W/m2). Trong đó: ƒ tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (trong ống trong), oC ƒ tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước lạnh (ngồi ống trong), oC 21 t t t rrr ++λ δ=Σ ƒ Bề dày thành ống: δt = 0,003 (m) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 16,3 (W/mK) ƒ Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5800 (m2.K/W) ƒ Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: r2 =1/5800 (m2.K/W) Nên: ∑rt = 5,289.10-4 (m2.K/W) 3.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đáy ngồi ống: Kích thước của ống ngồi: ƒ Đường kính ngồi: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m) ƒ Bề dày ống: δt = 3 (mm) = 0,003 (m) ƒ Đường kính trong: Dtr = 0,051 (m) Nhiệt độ trung bình của dòng sản phẩm đáy ngồi ống: tW = ½ (tWS + tWR) = 70,3636 (oC). Tại nhiệt độ này thì: ƒ Khối lượng riêng của nước: ρN = 977,61 (kg/m3) ƒ Khối lượng riêng của axit: ρA = 992,137 (kg/m3) Nên: 137,992 3,0 61,977 7,011 +=−+= A W N W xx ρρρ ⇒ ρ = 981,9232 (kg/m 3) ƒ Độ nhớt của nước: μN = 3,9767.10-4 (N.s/m2) ƒ Độ nhớt của axit: μA = 6,278.10-4 (N.s/m2) Nên: lgμ = xWlgμN + (1 - xW)lgμA = 0,8861.lg(3,9767.10-4) + 0,1139.lg(6,278.10-4) ⇒ μ = 4,189.10-4 (N.s/m2) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của nước: λN = 0,6682 (W/mK) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của axit: λA = 0,1617 (W/mK) Nên: λ = λN. xW + λA.(1 - xW) – 0,72 .xW.(1 - xW)(λN - λA) = 0,5737 (W/mK) ƒ Nhiệt dung riêng của nước: cN = 4187,2526 (J/kgK) ƒ Nhiệt dung riêng của axit: cA = 2263,22 (J/kgK) Nên: c = cN Wx + cA. (1 - Wx ) = 3603,74 (J/kgK) ƒ Hệ số dãn nở thể tích của nước : Nβ = 5,816.10 4− (1/độ) ƒ Hệ số dãn nở thể tích của axit : Aβ = 1,16.10 3− (1/độ) Nên : ( ) AWNW xx βββ −+= 1. = 0 ,8861. 5,816.10 4− + 0,1139. 1,16.10 3− = 6,47.10 4− (1/độ) Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [6]: λ μ= cPr =2,6313 Vận tốc của dòng sản phẩm đáy ngồi ống: )038,0051,0(9232,9813600 12,1274 )(3600 4 2222 −××× ×=−= πρπ ntr W dD G v = 0,03957 (m/s) Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 42 Đường kính tương đương: dtđ = Dtr – dn = 0,051 – 0,038 = 0,013 (m) Chuẩn số Reynolds : 410.189,4 9232,981013,003957,0Re − ××== μ ρtñvd = 1205,93 ⇒ 10< Re <2300: chế độ chảy màng Áp dụng công thức (V.45), trang 17, [6]: công thức xác định chuẩn số Nusselt 25,0 1 43,01,033,0 Pr Pr.Pr.Re..15,0 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= w lW GrNu ε Trong đó: ε1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng 3.1, trang 110, [4] ⇒ chọn ε1 = 1 Chuẩn số Grashof : Gr = 2 3 γβ tgl Δ (công thức trang 305, [3]) Trong đó : ▪ L = dtđ = 0,013 (m) ▪ β : hệ số dãn nở thể tích , (1/độ) ▪ γ : độ nhớt động học của lưu chất , (m2/s) 81,99232,981 10.189,4 . 4 ×== − gρ μγ = 4,35.10 8− (m2/s) ▪ tΔ : chênh lệch nhiệt độ giữa thành ống và dòng sản phẩm đáy tΔ = WW tt −1 , (oC) Hệ số cấp nhiệt của dòng sản phẩm đáy ngồi ống: αW = tñ W d .Nu λ Dùng phép lặp: chọn tW1 = 43,5 (oC) Tại nhiệt độ này thì: ƒ Độ nhớt của nước: μN = 6,145.10-4 (N.s/m2) ƒ Độ nhớt của axit: μA = 8,615.10-4 (N.s/m2) Nên: lgμW1 = xWlgμN + (1 - xW)lgμA = 0,8861.lg(6,145.10-4) + 0,1139.lg(8,615.10-4) ⇒ μW1 = 6,366.10-4 (N.s/m2) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của nước: λN = 0,6389 (W/mK) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của axit: λA = 0,1672 (W/mK) Nên: λW1 = λN.⎯xW + λA.(1 - xW) – 0,72 xW.(1 - xW)(λN - λA) = 0,4383 (W/mK) ƒ Nhiệt dung riêng của nước: cN = 4178 (J/kgK) ƒ Nhiệt dung riêng của nước: cA = 2118,425 (J/kgK) Nên: cW1 = cN Wx + cA. (1 - Wx ) = 3601,403 (J/kgK) Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [6]: 1W 1W1W 1W cPr λ μ= = 5,23078 Nên: NuW = 11,69963 ⇒ αW = 407,561 (W/m2K) ⇒ qW =αW (tW – tW1) = 10929,057(W/m2) ⇒ qt = qW = 10929,057 (W/m2) (xem nhiệt tải mất mát là không đáng kể) ⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 37,418 (oC) ⇒ 2PrW = 4,614676 ⇒ Nun = 73,63746 Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 43 ⇒ αn = 1419,822 (W/m2K) ⇒ qn = αn (tW2 – tf) = 10532,2396 (W/m2) Kiểm tra sai số: ε = W nW q qq − 100% = 3,63% < 5% (thỏa) Kết luận: tw1 = 43,5oC và tw2 = 37,418oC 3.4. Xác định hệ số truyền nhiệt: 561,407 110.289,5 822,1419 1 1 4 ++ = − K = 271,23 (W/m2K) 4. Bề mặt truyền nhiệt: Lượng nhiệt trao đổi: Q = GW(hWS – hWR) = 29107,556 (kJ/h) Suất lượng nước cần dùng: VR n hh QG −= = 868,46 (kg/h) Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: F = log 1,1 1,1.29107,556 1000 . 3600 271,23 32,536 Q K t ×=Δ × × = 1,01 (m 2) 5. Cấu tạo thiết bị: Chiều dài ống truyền nhiệt: L = 2 n tr F d dnπ + = 9,1 (m) ⇒ chọn L = 9 (m) Kiểm tra: 032,0 9= trd L = 281,25 > 50 ⇒ εl = 1: thỏa Kết luận: Thiết bị làm nguội sản phẩm đáy là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 9 (m), chia thành 3 dãy, mỗi dãy 3m. III. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNH : Chọn thiết bị ngưng tụ ống chùm, đặt nằm ngang, vật liệu là thép không gỉ X18H10T. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 38 x 3: ƒ Đường kính ngồi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) ƒ Bề dày ống: δt = 3 (mm) = 0,003 (m) ƒ Đường kính trong: dtr = 0,032 (m) Chọn: ƒ Nước làm lạnh đi trong ống với nhiệt độ vào tV = 27oC và nhiệt độ ra tR = 60oC. ƒ Dòng hơi tại đỉnh đi ngồi ống với nhiệt độ ngưng tụ tngưng = 100,009 (oC) 1. Hiệu số nhiệt độ trung bình : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: 60009,100 27009,100 )60009,100()27009,100( log − − −−−=Δ Ln t = 54,86(K). Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 44 2. Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: ngöng t n 1r1 1K α+Σ+α = ,(W/m2.K) Với: ƒ αn : hệ số cấp nhiệt của dòng nước lạnh (W/m2.K). ƒ αngưng : hệ số cấp nhiệt của dòng hơi ngưng tụ (W/m2.K). ƒ ∑rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. 3.1. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống : Nhiệt độ trung bình của dòng nước trong ống: tf = ½ (tV + tR) = 43,5 (oC). Tại nhiệt độ này thì: ƒ Khối lượng riêng của nước: ρn = 991,5 (kg/m3) ƒ Độ nhớt của nước: νn = 6,19.10-7 (m2/s) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của nước: λn = 0,6389 (W/mK) ƒ Chuẩn số Prandtl: Prn = 4,487 Chọn vận tốc nước đi trong ống:vn = 1 (m/s) ⇒ Số ống: 1.032,0. 4. 5,9913600 25834 .. 4. 3600 22 ππρ ×== ntrN n vd G n = 8,999 Tra bảng V.II, trang 48, [6] ⇒ chọn n = 19 (ống) ⇒ Vận tốc thực tế của nước trong ống: 22 032,0195,9913600 285344 3600 4 ×××× ×== ππρ trn n n dn G v = 0,52 (m/s). Chuẩn số Reynolds : 7 . 10.19,6 032,052,0Re − ×== n trn n dv ν = 26882,068 > 10 4 : chế độ chảy rối Áp dụng công thức (3.27), trang 110, [4],công thức xác định chuẩn số Nusselt: 25,0 2w n43,0 n 8,0 nln Pr Pr.PrRe..021,0Nu ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ε= Trong đó: ε1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng 3.1, trang 110, [4] ⇒ chọn ε1 = 1 Hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống trong: αn = tr nn d .Nu λ 3.2. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu : t 2w1w t r tt q Σ −= , (W/m2). Trong đó: ƒ tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi ngưng tụ, oC ƒ tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước lạnh, oC 21 t t t rrr ++λ δ=Σ Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 45 ƒ Bề dày thành ống: δt = 0,003 (m) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 16,3 (W/mK) ƒ Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5800 (m2.K/W) ƒ Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: r2 =1/5800 (m2.K/W) Nên: ∑rt = 5,289.10-4 (m2.K/W) 3.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ ngồi ống : Điều kiện: - Ngưng tụ hơi bão hòa. - Không chứa không khí không ngưng. - Hơi ngưng tụ ở mặt ngồi ống. - Màng chất ngưng tụ chảy tầng. - Ống nằm ngang. Áp dụng công thức (3.65), trang 120, [4]⇒ Đối với ống đơn chiếc nằm ngang thì: 4 nW1ngöng 32 1 ).dt-.(t .g.r.725,0 μ λρ=α Tra bảng V.II, trang 48, [6] : Với số ống n = 19 thì số ống trên đường chéo của hình 6 cạnh là: b = 5 Tra hình V.20, trang 30, [6] ⇒ hệ số phụ thuộc vào cách bố trí ống và số ống trong mỗi dãy thẳng đứng là εtb = 0,6 (vì xếp xen kẽ và số ống trong mỗi dãy thẳng đứng là 7) ⇒ Hệ số cấp nhiệt trung bình của chùm ống: αngưng = εtbα1 = 0,6α1 Dùng phép lặp: chọn tW1 = 91 (oC) Nhiệt độ trung bình của màng chất ngưng tụ: tm = ½ (tngưng + tW1) = 95,5045 (oC) Tại nhiệt độ này thì: ƒ Khối lượng riêng của nước: ρN = 961,457 (kg/m3) ƒ Khối lượng riêng của axit: ρA = 963,17 (kg/m3) Nên: 17,963 005,0 457,961 995,011 +=−+= A D N D xx ρρρ ⇒ ρ = 961,4655 (kg/m 3) ƒ Độ nhớt của nước: μN = 2,955.10-4 (N.s/m2) ƒ Độ nhớt của axit: μA = 4,825.10-4 (N.s/m2) Nên: lgμ = xDlgμN + (1 – xD)lgμA = 0,9985.lg(2,955.10-4) + 0,0015.lg(4,825.10-4) ⇒ μ = 2,957.10-4 (N.s/m2) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của nước: λN = 0,6811 (W/mK) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của axit: λA = 0,156124 (W/mK) Nên: λ = λN. xD + λA.(1 - xD) – 0,72 xD.(1 - xD)(λN - λA) = 0,6766 (W/mK) ƒ Nhiệt ngưng tụ của dòng hơi: r = rD = 2271688,3 (J/kg) Nên: α1 = 11487,63 (W/m2K) ⇒ αngưng = 6892,5776 (W/m2K) ⇒ qngưng = αngưng (tngưng – tW1) = 62095,23167 (W/m2) ⇒ qt = qngưng = 62095,23167(W/m2) (xem nhiệt tải mất mát là không đáng kể) ⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 56,444 (oC) ⇒ Prw2 = 3,465 ⇒ Nun = 138,8677 ⇒ αn = 2677,54355 (W/m2K) ⇒ qn = αn (tW2 – tf) = 64111,10274 (W/m2) Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 46 Kiểm tra sai số: ε = ngöng nngöng q qq − 100% = 3,2464% < 5% (thỏa) Kết luận: tw1 = 91 oC và tw2 = 56,444 oC 3.4. Xác định hệ số truyền nhiệt: 5776,6892 110.289,5 54355,2677 1 1 4 ++ = − K = 954,69 (W/m2K) 4. Bề mặt truyền nhiệt: Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: F = log 1,1 1,1.3572090,293 1000 . 3600 954,69 54,86 ntQ K t ×=Δ × × = 20,84 (m 2) 5. Cấu tạo thiết bị: Số ống truyền nhiệt: n = 19 (ống). Ống được bố trí theo hình lục giác đều. Chiều dài ống truyền nhiệt: L = 2 n tr F d dnπ + = 9,9748 (m) ⇒ chọn L = 10 (m) Số ống trên đường chéo: b = 5 (ống) Tra bảng trang 21, [3] ⇒ Bước ống: t = 48 (mm) = 0,048 (m) Áp dụng công thức (V.140), trang 49, [6]: ⇒ Đường kính trong của thiết bị: D = t(b-1) + 4dn = 0,192 (m) IV. THIẾT BỊ ĐUN SÔI DÒNG NHẬP LIỆU : Chọn thiết bị đun sôi dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T: ƒ Kích thước ống trong: 38 x 3 ƒ Kích thước ống ngồi: 57 x 3 Chọn: ƒ Dòng nhập liệu đi trong ống trong với nhiệt độ vào tV = tFV = 27 oC và nhiệt độ ra tR = tFS = 100,1524 oC. ƒ Hơi ngưng tụ đi trong ống ngồi có áp suất 2,5at: 9 Nhiệt hóa hơi: OH2r = rn = 2189500 (J/kg) 9 Nhiệt độ sôi: OH2t = tn = 126,25 (oC) 1. Hiệu số nhiệt độ trung bình : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: 1524,10025,126 2725,126 )1524,10025,126()2725,126( log − − −−−=Δ Ln t = 54,76 (K) 2. Hệ số truyền nhiệt : Hệ số truyền nhiệt K được tính theo công thức: n t F 1r1 1K α+Σ+α = ,(W/m2.K) Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 47 Với: ƒ αF : hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống (W/m2.K). ƒ αn : hệ số cấp nhiệt của hơi đốt ngồi ống (W/m2.K). ƒ ∑rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. 3.1. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu trong ống: Kích thước của ống trong: ƒ Đường kính ngồi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) ƒ Bề dày ống: δt = 3 (mm) = 0,003 (m) ƒ Đường kính trong: dtr = 0,032 (m) Nhiệt độ trung bình của dòng nhập liệu trong ống: tF = ½ (tV + tR) = 63,5762 (oC). Tại nhiệt độ này thì: ƒ Khối lượng riêng của nước: ρN = 981,809 (kg/m3) ƒ Khối lượng riêng của axit: ρA = 1001,037 (kg/m3) Nên: 037,1001 08,0 809,981 92,011 +=−+= A F N F F xx ρρρ ⇒ ρF = 983,32 (kg/m 3) ƒ Độ nhớt của nước: μN = 4,5145.10-4 (N.s/m2) ƒ Độ nhớt của axit: μA = 6,8197.10-4 (N.s/m2) Nên: lgμF = xFlgμN + (1 – xF)lgμA = 0,9746.lg(4,5145.10-4) + 0,0254.lg(6,8197.10-4) ⇒ μF = 4,562.10-4 (N.s/m2) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của nước: λN = 0,66106 (W/mK) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của axit: λA = 0,16305 (W/mK) Nên: λF = λN.⎯xF + λA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(λN - λA) = 0,59483 (W/mK) ƒ Nhiệt dung riêng của nước: cN = 4183 (J/kgK) ƒ Nhiệt dung riêng của nước: cA = 2221,04 (J/kgK) Nên: cF = cN Fx + cA. (1 - Fx ) = 4026,043(J/kgK) Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [6]: F FF F cPr λ μ= = 3,08774 Vận tốc của dòng nhập liệu đi trong ống: 22 032,032,9833600 5004 3600 4 ××× ×== πρπ tr F F d Gv = 0,1756 (m/s) Chuẩn số Reynolds : 410.562,4 32,983032,01756,0Re − ××== F FtrF F dv μ ρ = 12113,576 > 104 : chế độ chảy rối Áp dụng công thức (3.27), trang 110, [4] ⇒ công thức xác định chuẩn số Nusselt: 25,0 2w F43,0 F 8,0 FlF Pr Pr.PrRe..021,0Nu ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ε= Trong đó: ε1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng 3.1, trang 110, [4] ⇒ chọn ε1 = 1 Hệ số cấp nhiệt của dòng nhập liệu đi trong ống trong: αF = tr FF d .Nu λ 3.2. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu : t 2w1w t r tt q Σ −= , (W/m2). Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 48 Trong đó: ƒ tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi đốt, oC ƒ tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với dòng nhập liệu, oC 21 t t t rrr ++λ δ=Σ ƒ Bề dày thành ống: δt = 0,003 (m) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của thép không gỉ: λt = 16,3 (W/mK) ƒ Nhiệt trở lớp cáu trong ống: r1 = 1/5800 (m2.K/W) ƒ Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: r2 =1/5800 (m2.K/W) Nên: ∑rt = 5,289.10-4 (m2.K/W) 3.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ ngồi ống : Kích thước của ống ngồi: ƒ Đường kính ngồi: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m) ƒ Bề dày ống: δt = 3 (mm) = 0,003 (m) ƒ Đường kính trong: Dtr = 0,051 (m) Áp dụng công thức (3.65), trang 120, [4]: 4 nW1nn 3 n 2 nn n ).dt-.(t .g..r725,0 μ λρ=α Dùng phép lặp: chọn tW1 = 123,25 (oC) Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng tụ: tm = ½ (tn + tW1) = 124,75 (oC) Tại nhiệt độ này thì: ƒ Khối lượng riêng của nước: ρn = 939,1575 (kg/m3) ƒ Độ nhớt của nước: μn = 2,28.10-4 (N.s/m2) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của nước: λn = 0,686 (W/mK) Nên: αn = 15967,7555 (W/m2K) ⇒ qn = αn (tn – tW1) = 47903,2664 (W/m2) ⇒ qt = qn = 47903,2664 (W/m2) (xem nhiệt tải mất mát là không đáng kể) ⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 97,914 (oC) Tại nhiệt độ này thì: ƒ Độ nhớt của nước: μN = 2,88.10-4 (N.s/m2) ƒ Độ nhớt của axit: μA = 4,7.10-4 (N.s/m2) Nên: lgμW2 = xFlgμN + (1 – xF)lgμA = 0,9746.lg(2,88.10-4) + 0,0254.lg(4,7.10-4) ⇒ μW2 = 2,916.10-4 (N.s/m2) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của nước: λN = 0,6816 (W/mK) ƒ Hệ số dẫn nhiệt của axit: λA = 0,1555 (W/mK) Nên: λW2 = λN.⎯xF + λA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(λN - λA) = 0,611633 (W/mK) ƒ Nhiệt dung riêng của nước: cN = 4218,33 (J/kgK) ƒ Nhiệt dung riêng của nước: cA = 2418,11 (J/kgK) Nên: cW2 = cN Fx + cA. (1 - Fx ) = 4074,3124 (J/kgK) Áp dụng công thức (V.35), trang 12, [6]: 2W 2W2W 2W cPr λ μ= = 1,942455 Nên: NuF = 70,74614 ⇒αF = 1315,03(W/m2K) ⇒ qF =αF (tW2 - tF) = 46470,24 (W/m2) Kiểm tra sai số: ε = n Fn q qq − 100% = 2,9915% < 5% (thỏa) Kết luận: tw1 = 123,25 oC và tw2 = 97,914 oC Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 49 3.4. Xác định hệ số truyền nhiệt : 7555,1596710.289,503,1315 1 4 ++= −K = 739,664 (W/m 2K) 3. Bề mặt truyền nhiệt : Cân bằng nhiệt: Q = GF(hFS – hFV) = Gnrn Nên: Q = GF(hFS – hFV) = 500.(408,326 – 108,17) = 150078 (kJ/h) Lượng hơi đốt cần dùng: n n r QG = = 68,544(kg/h) Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: F = log 1,1 1,1.150078 1000 . 3600 739,664 54,76 Q K t ×=Δ × × = 1,132 (m 2) 4. Cấu tạo thiết bị : Chiều dài ống truyền nhiệt: L = 2 n tr F d dnπ + = 10,3 (m) ⇒ chọn L = 12 (m) Kiểm tra: 032,0 12= trd L = 375 > 50 ⇒ εl = 1: thỏa Kết luận: Thiết bị đun sôi dòng nhập liệu là thiết bị truyền nhiệt ống lồng ống với chiều dài ống truyền nhiệt L = 12 (m), chia thành 4 dãy, mỗi dãy 3m. V. BỒN CAO VỊ : 1. Tổn thất đường ống dẫn: Chọn ống dẫn có đường kính trong là dtr = 80 (mm) Tra bảng II.15, trang 381, [5] ⇒ Độ nhám của ống: ε = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (ăn mòn ít) Tổn thất đường ống dẫn: g2 v. d lh 2 F 1 1 1 11 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ξΣ+λ= (m) Trong đó: ƒ λ1 : hệ số ma sát trong đường ống. ƒ l1 : chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 30(m). ƒ d1 : đường kính ống dẫn, d1 = dtr = 0,08(m). ƒ ∑ξ1 : tổng hệ số tổn thất cục bộ. ƒ vF : vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn 1.1.Xác định vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn : Các tính chất lý học của dòng nhập liệu được tra ở nhiệt độ trung bình: tF = 2 FSFV tt + = 63,5762 (oC) Tại nhiệt độ này thì: ƒ Khối lượng riêng của nước: ρN = 981,809 (kg/m3) ƒ Khối lượng riêng của axit: ρA = 1001,037 (kg/m3) Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 50 Nên: 037,1001 08,0 809,981 92,011 +=−+= A F N F F xx ρρρ ⇒ ρF = 983,32 (kg/m 3) ƒ Độ nhớt của nước: μN = 4,5145.10-4 (N.s/m2) ƒ Độ nhớt của axit: μA = 6,8197.10-4 (N.s/m2) Nên: lgμF = xFlgμN + (1 – xF)lgμA = 0,9746.lg(4,5145.10-4) + 0,0254.lg(6,8197.10-4) ⇒ μF = 4,562.10-4 (N.s/m2) Vận tốc của dòng nhập liệu đi trong ống: 22 08,032,9833600 5004 3600 4 ××× ×== ππρ trF F F d Gv = 0,0281 (m/s) 1.2.Xác định hệ số ma sát trong đường ống : Chuẩn số Reynolds : 410.562,4 32,98308,00281,0Re − ××== F FtrF F dv μ ρ = 4845,43 > 4000 : chế độ chảy rối Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6(d1/ε)8/7 = 5648,5125 Vì 4000 < ReF < Regh ⇒ chế độ chảy rối ứng với khu vực nhẵn thủy học Áp dụng công thức (II.61), trang 378, [5]: λ1= 2)64,1Relg8,1( 1 − = 0,04 1.3.Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ : ™ Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Chọn dạng ống uốn cong 90o có bán kính R với R/d = 2 thì ξu1 (1 chỗ) = 0,15. Đường ống có 6 chỗ uốn ⇒ ξu1 = 0,15. 6 = 0,9 ™ Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [1]: Chọn van cầu với độ mở hồn tồn thì ξvan (1 cái) = 10. Đường ống có 2 van cầu ⇒ ξvan = 10. 2 = 20 ™ Lưu lượng kế : ξl1 = 0 (coi như không đáng kể). ™ Vào tháp : ξtháp = 1 Nên: ∑ξ1 = ξu1 + ξvan + ξll = 21,9 Vậy: 81,92 0281,0.9,21 08,0 3004,0 2 1 ×⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=h = 1,485.10 3− (m) 2. Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị đun sôi dòng nhập liệu; g2 v. d lh 2 2 2 2 2 22 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ξΣ+λ= (m) Trong đó: ƒ λ2 : hệ số ma sát trong đường ống. ƒ l2 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 12 (m). ƒ d2 : đường kính ống dẫn, d2 = dtr = 0,032(m). ƒ ∑ξ2 : tổng hệ số tổn thất cục bộ. ƒ v2 : vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 51 2.1. Vận tốc dòng nhập liệu trong ống dẫn :v2 = 0,1756 (m/s) 2.2. Xác định hệ số ma sát trong đường ống : Chuẩn số Reynolds : Re2 = 12113,576 > 4000: chế độ chảy rối Độ nhám: ε = 0,0002 Chuẩn số Reynolds giới hạn: Regh = 6(d1/ε)8/7 = 1982,191 Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám: Ren = 220(d1/ε)9/8 = 66383,120 Vì Regh < Re1 < Ren ⇒ chế độ chảy rối ứng với khu vực quá độ. Áp dụng công thức (II.64), trang 379, [5]: λ2 = 25,0 22 Re 100 d .46,1.1,0 ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +ε = 0,0363 2.3. Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ : ™ Chữ U : Tra bảng 9.5, trang 94, [1]: ξU2 (1 chỗ) = 2,2 Đường ống có (4 – 1) = 3 chữ U ⇒ ξU2 = 2,2. 3 = 6,6 ™ Đột thu : Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Khi 2 2 1 o 08,0 032,0 F F = = 0,160 thì ξđột thu 2 (1chỗ) = 0,458 Có 1 chỗ đột thu ⇒ ξđột thu 1 = 0,458 ™ Đột mở : Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Khi 2 2 1 o 08,0 032,0 F F = = 0,160 thì ξđột mở 2 (1chỗ) = 0,708 Có 1 chỗ đột mở ⇒ ξđột mở 2 = 0,708 Nên: ∑ξ2 = ξU2 + ξđôt thu 2 + ξđột mở 2 = 7,766 Vậy: 81,92 1756,0.766,7 032,0 120363,0 2 2 ×⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +=h = 0,19134 (m) 3. Chiều cao bồn cao vị: Chọn : ƒ Mặt cắt (1-1) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị. ƒ Mặt cắt (2-2) là mặt cắt tại vị trí nhập liệu ở tháp. Aùp dụng phương trình Bernoulli 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 ⇔ z1 = z2 + g.2 vv g. PP 21 2 2 F 12 −+ρ − +∑hf1-2 Trong đó: Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 52 ƒ z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao bồn cao vị Hcv = z1. ƒ z2: độ cao mặt thống (2-2) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao từ mặt đất đến vị trí nhập liệu: z2 = hchân đỡ + hđáy + (nttC – 1)Δh + 0,5 = 0,24 + 0,2625 + (12 – 1).0,3 + 0,5 = 4,6025 (m) ƒ P1 : áp suất tại mặt thống (1-1), chọn P1 = 1 at = 9,81.104 (N/m2) ƒ P2 : áp suất tại mặt thống (2-2) Xem ΔP = P2 – P1 = nttL .ΔPL = 34. 490,4024 = 16673,6816 (N/m2) ƒ v1 : vận tốc tại mặt thống (1-1), xem v1 = 0 (m/s). ƒ v2 : vận tốc tại vị trí nhập liệu, v2 = vF = 0,0281 (m/s). ƒ ∑hf1-2 : tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2): ∑hf1-2 = h1 + h2 = 0,192825 (m) Vậy: Chiều cao bồn cao vị: Hcv = z2 + g.2 vv g. PP 21 2 2 F 12 −+ρ − +∑hf1-2 = 4,6025+ 81,92 00281,0 81,932,983 6816,16673 2 × −+× + 0,192825 = 6,523858 (m) Chọn Hcv = 10 (m). VI. BƠM : 1. Năng suất: Nhiệt độ dòng nhập liệu là tF = 27oC. Tra bảng 1.249, trang 310, [5] ⇒ Khối lượng riêng của nước ở 27oC: ρN = 996,4 (kg/m3) Tra bảng 1.2, trang 9, [5] ⇒ Khối lượng riêng của axit axetic ở 27oC: ρA = 1040,65 (kg/m3) Áp dụng trong công thức (1.2), trang 5, [5]: 1 0,92 0.08 996,4 1040,65 FN FA hh N A x x ρ ρ ρ= + = + ⇒ ρhh = 1000 (kg/m3) ƒ Độ nhớt của nước: μN = 8,92.10-4 (N.s/m2) ƒ Độ nhớt của axit: μA = 1,125.10-3 (N.s/m2) Nên: lgμF = xFlgμN + (1 – xF)lgμA = 0,9746.lg(8,92.10-4) + 0,0254.lg(1,125.10-3) ⇒ μF = 8,973.10-4 (N.s/m2) Suất lượng thể tích của dòng nhập liệu đi trong ống: 1000 500== F F F GQ ρ = 0,5 (m 3/h) Vậy: chọn bơm có năng suất Qb = 0,5 (m3/h) 2. Cột áp: Chọn : ƒ Mặt cắt (1-1) là mặt thống chất lỏng trong bồn chứa nguyên liệu. ƒ Mặt cắt (2-2) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị. Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2): Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 53 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 Trong đó: ƒ z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, chọn z1 = 1m. ƒ z2: độ cao mặt thống (2-2) so với mặt đất, z2 = Hcv = 10m. ƒ P1 : áp suất tại mặt thống (1-1), chọn P1 = 1 at. ƒ P2 : áp suất tại mặt thống (2-2), chọn P2 = 1 at. ƒ v1,v2 : vận tốc tại mặt thống (1-1) và(2-2), xem v1= v2 = 0(m/s). ƒ ∑hf1-2 : tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2). ƒ Hb : cột áp của bơm. 2.1. Tính tổng trở lực trong ống: Chọn đường kính trong của ống hút và ống đẩy bằng nhau: dtr = 50 (mm) Tra bảng II.15, trang 381, [5] ⇒ Độ nhám của ống: ε = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (ăn mòn ít) Tổng trở lực trong ống hút và ống đẩy ∑hf1-2 = g2 v. d ll 2F ñh tr ñh ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ ξΣ+ξΣ++λ Trong đó: ƒ lh : chiều dài ống hút. Chiều cao hút của bơm: Tra bảng II.34, trang 441, [5] ⇒ hh = 4,3 (m) ⇒ Chọn lh = 6 (m). ƒ lđ : chiều dài ống đẩy, chọn lđ = 15 (m). ƒ ∑ξh : tổng tổn thất cục bộ trong ống hút. ƒ ∑ξđ : tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy. ƒ λ : hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy. ƒ vF : vận tốc dòng nhập liệu trong ống hút và ống đẩy (m/s). 22 05,03600 5,04 3600 4 ×× ×== ππ tr b F d Q v = 0,0707 (m/s) ™ Xác định hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy : Chuẩn số Reynolds : 410.973,8 100005,00707,0Re − ××== F FtrF F dv μ ρ = 3941,58 Vì 2320 < ReF < 4000 ⇒ chế độ chảy quá độ. Áp dụng công thức (II.59), trang 378, [5]: λ = 25,0Re 3164,0 F = 0,04 ™ Xác định tổng tổn thất cục bộ trong ống hút : ƒ Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Chọn dạng ống uốn cong 90o có bán kính R với R/d = 2 thì ξu1 (1 chỗ) = 0,15. Ống hút có 2 chỗ uốn ⇒ ξu1 = 0,15. 2 = 0,3 ƒ Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [1]: Chọn van cầu với độ mở hồn tồn thì ξv1 (1 cái) = 10. Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 54 Ống hút có 1 van cầu ⇒ ξv1 = 10 Nên: ∑ξh = ξu1 + ξv1 = 10,3 ™ Xác định tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy : ƒ Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Chọn dạng ống uốn cong 90o có bán kính R với R/d = 2 thì ξu2 (1 chỗ) = 0,15. Ống đẩy có 4 chỗ uốn ⇒ ξu2 = 0,15. 4 = 0,6 ƒ Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [1]: Chọn van cầu với độ mở hồn tồn thì ξv2 (1 cái) = 10. Ống đẩy có 1 van cầu ⇒ ξv2 = 10 ƒ Vào bồn cao vị : ξcv = 1 Nên: ∑ξđ = ξu1 + ξv1 + ξcv = 11,6 Vậy: ∑hf1-2 = 81,92 0707,0.6,113,10 05,0 86032,0 2 ×⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ +++ =7,862.10 3− (m) ≈ 8 (mm) 2.2. Tính cột áp của bơm: Hb = (z2 – z1) + ∑hf1-2 = (10 – 1) +7,862.10 3− = 9,007862 (m) 3. Công suất: Chọn hiệu suất của bơm: ηb = 0,8. Công suất thực tế của bơm: Nb = 8,03600 81,91000007862,95,0 .3600 . × ×××= b Fbb gHQ η ρ = 15,342 (W) = 0,0206 (Hp). Kết luận: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn 2 bơm li tâm loại XM, có: - Năng suất: Qb = 0,5 (m3/h) - Cột áp: Hb = 9,007862 (m) - Công suất: Nb = 0,0206 (Hp) CHƯƠNG 8: TÍNH KINH TẾ ƒ Lượng thép X18H10T cần dùng: M1 = 44mmâm + mthân + 2mđáy(nắp) = 44.535,51 + 840,46 + 2.0,0796.7,9.103 = 2633,65 (kg) ƒ Lượng thép CT3 cần dùng: M2 = Mchop + Mốnghơi + Mgờ + Mbíchthân + Mbich.ốngdẫn + Mong cc = 1008,45 (kg) ƒ Số bulông cần dùng: n = 16. 24 + 4.2 + 4.4 = 408 (cái) ƒ Chiều dài ống 38 x 3mm: L1 = 127.4 + 9 + 4.37 + 12 = 677 (m) ƒ Chiều dài ống 57 x 3mm: L2 = 9 + 12 = 21 (m) Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 55 ƒ Chọn tổng chiều dài ống hồn lưu, ống dẫn lỏng vào nồi đun, ống dẫn lỏng ra khỏi nồi đun là 30m. Chiều dài ống 32mm: 20 (m) Chiều dài ống 20mm: 10 (m) L3 = 30 + 20 + 10 = 60 (m) ƒ Chiều dài ống 100mm: Chọn tổng chiều dài ống hơi ở đỉnh tháp và ống hơi ở đáy tháp là L4 = 10m. ƒ Chiều dài ống 50mm: Chọn tổng chiều dài ống chảy tràn và ống xả đáy từ bồn cao vị là 20m. L5 = 2. 6 + 8 + 20 = 40 (m) ƒ Bơm ly tâm: chọn 2 bơm ly tâm ⇒ Nb = 2. 0,0206 = 0,0412 (Hp) ƒ Cút inox 38 x 3mm: n = (1 + 2).2 = 6 (cái) ƒ Cút inox 57 x 3mm: n = 6 (cái) Vật liệu Số lượng 2.1.1.1.1 Đơn giá Thành tiền (đ) Thép X18H10T 2633,65 (kg) 50000 (đ/kg) 131683500 Thép CT3 1008,45(kg) 10000 (đ/kg) 10084500 Bulông 408 (cái) 5000 (đ/cái) 2040000 Vật liệu cách nhiệt 0,29 (m3) 4000000 (đ/m3) 1162000 Ống dẫn 38 x 3mm 677 (m) 50000 (đ/m) 33850000 Ống dẫn 57 x 3mm 21 (m) 100000 (đ/m) 2100000 Ống dẫn lỏng ( L3) 60 (m) 100000 (đ/m) 6000000 Ống 150mm 10 (m) 100000 (đ/m) 1000000 Ống 50mm 4(m) 100000 (đ/m) 4000000 Bơm ly tâm 0,0412 (Hp) 700000 (đ/Hp) 28840 Áp kế tự động 1 (cái) 600000 (đ/cái) 600000 Nhiệt kế điện trở tự ghi 3 (cái) 200000 (đ/cái) 600000 Lưu lượng kế (≥ 50mm) 2 (cái) 1500000 (đ/cái) 3000000 Tổng chi phí vật tư 196148840 Vậy tổng chi phí vật tư là 200 triệu đồng. Xem tiền công chế tạo bằng 50% tiền vật tư. Vậy: tổng chi phí là 300.000 triệu đồng. LỜI KẾT Với hệ thống chưng cất Nước – Axit axetic dùng tháp chóp như đã thiết kế, ta thấy bên cạnh những ưu điểm cũng còn có nhiều nhược điểm. Thiết bị có ưu điểm là năng suất và hiệu suất cao, hoạt động khá ổn định nhưng thiết bị còn rất cồng kềnh, đòi hỏi phải có sự vận hành với độ chính xác cao, tiêu tốn nhiều vật tư... Bên cạnh đó, khi vận hành thiết bị này ta cũng phải hết sức chú ý đến vấn đề an tồn lao động để tránh mọi rủi ro có thể xảy ra, gây thiệt hại về người và của. Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lục – Hồng Minh Nam – Vũ Bá Minh, “Quá trình và Thiết bị trong Công Nghệ Hóa Học – Tập 1, Quyển 2: Phân riêng bằng khí động, lực ly tâm, bơm, quạt, máy nén. Tính hệ thống đường ống”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 1997, 203tr. [2]. Võ Văn Bang – Vũ Bá Minh, “Quá trình và Thiết bị trong Công Nghệ Hóa Học – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 2004, 388tr. [3]. Phạm Văn Bôn – Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình và Thiết bị trong Công Nghệ Hóa Học – Tập 5: Quá trình và Thiết bị Truyền Nhiệt”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 2002, 372tr. [4]. Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hồng Minh Nam, “Quá trình và Thiết bị trong Công Nghệ Hóa Học – Tập 10: Ví dụ và Bài tập”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 468tr. [5]. Tập thể tác giả, “Sổ tay Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa chất – Tập 1”, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 626tr. [6]. Tập thể tác giả, “Sổ tay Quá trình và Thiết bị Công nghệ Hóa chất – Tập 2”, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1999, 447tr. [7]. Hồ Lê Viên, “Thiết kế và Tính tốn các thiết bị hóa chất”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1978, 286tr. [8]. Nguyễn Minh Tuyển, “Cơ sờ Tính tốn Máy và Thiết bị Hóa chất – Thực phẩm”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1984, 134tr. [9]. Trần Hữu Quế, “Vẽ kỹ thuật cơ khí – Tập 1”, Nhà xuất bản Đại học và Giáo dục chuyên nghiệp, 1991, 160tr. [10]. Phạm Đình Trị, “380 phương thức điều chế và ứng dụng hóa học trong sản xuất và đời sống”, Nhà xuất bản TpHCM, 1988, 144tr. [11]. Nguyễn Thế Đạt, “Khoa học kỹ thuật bảo hộ lao động và một số vấn đề về môi trường”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 2005, 283tr. [12]. Thế Nghĩa, “Kỹ thuật an tồn trong sản xuất và sử dụng hóa chất ”, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, 2000, 299tr. Đồ án môn học QT & TB GVHD : Hồng Minh Nam Tháp chưng cất mâm chóp Axit axetic – Nước SVTH : Mai Thị Ngọc Hạ 57