Đồ án Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài

MUÏC LUÏC Chöông 1: Toång quan 2 I. Nhieäm vuï ñoà aùn 2 II. Löïa choïn thieát bò 2 III. Quy trình coâng ngheä 3 Chöông 2: Thieát bò coâ ñaëc 7 I. Sô löôïc veà thieát bò coâ ñaëc 7 II. Caân baèng vaät chaát naêng löôïng 7 III. Kích thöôùc thieát bò 10 Chöông 3: Thieát bò phuï 29 I. Thieát bò ngöng tuï baromet 29 II. Thieát bò gia nhieät 34 III. Tính vaø choïn bôm 35 Chöông 4: Kieåm soaùt vaø ñieàu khieån quaù trình 41 Toång keát 45 Taøi lieäu tham khaûo 47 CHÖÔNG 1 TOÅNG QUAN NHIEÄM VUÏ ÑOÀ AÙN: Thieát keá heä thoáng coâ ñaëc dung dòch mía ñöôøng baèng heä hai noài xuoâi chieàu lieân tuïc, loaïi oáng daøi Naêng suaát nhaäp lieäu: 3500 Kg/h Noàng ñoä ñaàu: 8% khoái löôïng Noàng ñoä cuoái: 25% khoái löôïng Aùp suaát ngöng tuï: 0,3at Aùp suaát hôi ñoát: 3at LÖÏA CHOÏN THIEÁT BÒ: Khaùi nieäm: Coâ ñaëc laø phöông phaùp thöôøng ñöôïc duøng ñeå taêng noàng ñoä moät caáu töû naøo ñoù trong dung dòch 2 hay nhieàu caáu töû . Tuyø theo tính chaát cuûa caáu töû khoù bay hôi hay deã bay hôi ta coù theå taùch moät phaàn dung moâi (caáu töû deã bay hôi hôn) baèng phöông phaùp nhieät ñoä (ñun noùng) hay baèng phöông phaùp laøm laïnh keát tinh. Trong ñoà aùn naøy ta duøng phöông phaùp nhieät. Trong phöông phaùp nhieät, döôùi taùc duïng cuûa nhieät (ñun noùng), dung moâi chuyeån töø traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi khi aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù baèng aùp suaát beân ngoaøi taùc duïng leân maët thoaùng cuûa dung dòch (töùc khi dung dòch soâi). Ñeå coâ ñaëc caùc dung dòch khoâng chòu ñöôïc nhieät ñoä cao (nhö dung dòch ñöôøng) ñoøi hoûi phaûi coâ ñaëc ôû nhieät ñoä ñuû thaáp öùng vôùi aùp suaát caân baèng ôû maët thoaùng thaáp. Sô löôïc veà nguyeân lieäu: Nguyeân lieäu cho coâng ñoaïn coâ ñaëc laø nöôùc mía ñaõ ñöôïc laøm saïch, loaïi boû caùc taïp chaát, taåy maøu, taåy muøi. Sau coâng ñoaïn laøm saïch, nöôùc mía coù pH khoaûng 6,5 – 6,8 . Thaønh phaàn chính cuûa nöôùc mía laø ñöôøng saccharose moät phaàn nhoû laø caùc ñöôøng ñôn (glucose, fructose…) vaø moät soá caùc chaát voâ cô, höõu cô khaùc ( axit amin, HNO3, NH3, protein,...) Do coù haøm löôïng ñöôøng cao, nöôùc mía laø moâi tröôøng thuaän lôïi cho vi sinh vaät phaùt trieån neân trong quy trình saûn xuaát ñöôøng, nöôùc mía phaûi ñöôïc chöùa ñöïng, vaän chuyeån, xöû lyù trong caùc thieát bò kín, lieân tuïc. Ñöôøng saccharose khoâng beàn nhieät, ôû nhieät ñoä cao vaø pH axit, noù deã bò bieán ñoåi thaønh caùc ñöôøng ñôn, caùc hôïp chaát coù maøu laøm giaûm hieäu suaát thu hoài ñöôøng vaø giaûm giaù thaønh saûn phaåm. Vì vaäy trong quaù trình saûn xuaát, ngöôøi ta luoân tìm caùch giaûm nhieät ñoä vaãn baûo vaø giaûm thôøi gian dung dòch tieáp xuùc vôùi nhieät ñoä cao. Phaân loaïi thieát bò coâ ñaëc: Thieát bò coâ ñaëc ñöôïc chia laøm 3 nhoùm: Nhoùm 1: Dung dòch ñöôïc ñoái löu töï nhieân hay tuaàn hoaøn töï nhieân. Thieát bò daïng naøy duøng ñeå coâ ñaëc caùc dung dòch khaù loaõng, ñoä nhôùt thaáp, ñaûm baûo söï tuaàn hoaøn töï nhieân cuûa dung dòch deã daøng qua beà maët truyeàn nhieät. Nhoùm 2: dung dòch ñoái löu cöôõng böùc hay tuaàn hoaøn cöôõng böùc. Thieát bò trong nhoùm naøy ñöôïc duøng cho caùc dung dòch khaù seät, ñoä nhôùt cao, giaûm ñöïôc söï baùm caën hay keát tinh töøng phaàn treân beà maët truyeàn nhieät. Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng, maøng coù theå chaûy ngöôïc leân hay xuoâi xuoáng. Thieát bò nhoùm naøy chæ cho pheùp dung dòch chaûy thaønh maøng qua beà maët truyeàn nhieät moät laàn traùnh söï taùc duïng nhieät ñoä laâu laøm bieán chaát moät soá thaønh phaàn cuûa dung dòch. Ñoái vôùi moãi nhoùm thieát bò ñeàu coù theå thieát keá buoàng ñoát trong hay buoàng ñoát ngoaøi. Tuyø theo ñieàu kieän cuûa dung dòch maø ta coù theå söû duïng coâ ñaëc ôû ñieàu kieän chaân khoâng, aùp suaát thöôøng hay aùp suaát dö. Löïa choïn thieát bò coâ ñaëc: Theo tính chaát cuûa nguyeân lieäu, cuõng nhö öu nhöôïc ñieåm cuûa caùc daïng thieát bò noùi treân ta choïn loaïi thieát bò oáng daøi, thaúng ñöùng, maøng chaûy xuoâi xuoáng coù buoàng ñoát ngoaøi, söû duïng hai noài xuoâi chieàu lieân tuïc. Öu ñieåm cuûa heä thoáng: Duøng thieát bò coâ ñaëc kieåu maøng chaát loûng, dung dòch vaøo vaø ra khoûi daøn oáng moät laàn, khoâng coù tuaàn hoaøn trôû laïi, neân thôøi gian dung dòch tieáp xuùc tröïc tieáp vôùi beà maët truyeàn nhieät ngaén, thích hôïp vôùi saûn phaåm deã bò bieán tính vì nhieät ñoä. Duøng heä thoáng 2 noài xuoâi chieàu lieân tuïc coù theå söû duïng hôïp lyù löôïng hôi baèng caùch duøng hôi thöù cuûa noài tröôùc laøm hôi ñoát cuûa noài sau. Nhieät ñoä cuûa dung dòch vaø aùp suaát giaûm daàn töø noài tröôùc ra noái sau, do ñoù nhieät ñoä cuûa dung dòch ôû noài cuoái cuøng seõ thaáp. Söû duïng buoàng ñoát ngoaøi nhaèm giaûm bôùt chieàu cao thieát bò, taùch boït trieät ñeå do buoàng ñoát caùch xa khoâng gian hôi. Nhöôïc ñieåm: Heä coâ ñaëc 2 noài xuoâi chieàu loaïi oáng daøi khoâng coù lôïi khi phaûi coâ ñaëc dung dòch coù ñoä nhôùt cao vaø noàng ñoä cuoái lôùn, vì dung dòch khi laáy ra ôû nhieät ñoä thaáp coù ñoä nhôùt lôùn neân khoù laáy ra. Khoâng thích hôïp khi coâ ñaëc dung dòch ñeán noàng ñoä cuoái cao vaø dung dòch deã keát tinh vì dung dòch seõ dính treân ñöôøng oáng gaây taéc oáng. Vôùi oáng quaù daøi neân vieäc veä sinh oáng khoù khaên vaø oáng chòu söï daõn nôû vì nhieät nhieàu. QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ: Thuyeát minh quy trình coâng ngheä: Nguyeân lieäu ñaàu tieân laø nöôùc mía ñaõ qua laøm saïch coù noàng ñoä 8% ôû nhieät ñoä 30oC ñöôïc bôm töø boàn chöùa vaøo thieát bò gia nhieät vôùi suaát löôïng 3500kg/h ñeå gia nhieät leân ñeán nhieät ñoä soâi laø103oC. Thieát bò gia nhieät laø thieát bò trao ñoåi nhieät daïng oáng chuøm. Veà maët caáu taïo thieát bò coù daïng thaân hình truï, ñaët ñöùng, beân trong laø daøn oáng goàm nhieàu oáng nhoû, ñöôïc boá trí theo ñænh hình tam giaùc ñeàu. Caùc ñaàu oáng ñöôïc giöõ chaët treân væ oáng vaø væ oáng ñöôïc haøn dính vaøo thaân. Hôi nöôùc baõo hoaø coù aùp suaát 3 at ñi beân ngoaøi oáng (phía voû), dung dòch nöôùc mía ñöôïc bôm vaøo thieát bò vaø ñöôïc cho ñi beân trong caùcoâng1. Hôi nöôùc baõo hoaø seõ ngöng tuï treân caùc beà maët ngoaøi cuûa oáng vaø caáp nhieät cho dung dòch nöôùc mía naâng nhieät ñoä cuûa dung dòch leân ñeán nhieät ñoä soâi. Dung dòch sau khi ñöôïc gia nhieät seõ ñöôïc chaûy qua noài 1 cuûa thieát bò coâ ñaëc. Veà maët caáu taïo thieát bò coâ ñaëc coù daïng thaân hình truï, ñaët ñöùng, goàm 3 boä phaän chính: boä phaän nhaän nhieät (coøn goïi laø buoàng ñoát), khoâng gian phaân ly, boä phaän phaân ly. -Buoàng ñoát: boä phaän nhaän nhieät laø daøn oáng goàm nhieàu oáng nhoû. Caùc oáng ñöôïc boá trí theo ñænh hình tam giaùc ñeàu, caùc ñaàu oáng ñöôïc giöõ chaët treân væ oáng. Trong ñoù hôi nöôùc (coøn goïi laø hôi ñoát ) seõ ngöng tuï beân ngoaøi oáng vaø seõ nhaû nhieät, truyeàn nhieät cho dung dòch chuyeån ñoäng beân trong oáng. Dung dòch nöôùc mía seõ ñöôïc cho chaûy thaønh maøng moûng beân trong oáng töø treân xuoáng vaø seõ nhaän nhieät do hôi ñoát ngöng tuï cung caáp vaø seõ soâi, laøm hoaù hôi moät phaàn dung moâi. Phaàn hôi seõ ñöôïc taïo ra ôû vuøng trung taâm oáng, dung dòch seõ ñöôïc chaûy thaønh maøng moûng saùt thaønh oáng. Ñieàu kieän caàn thieát ñeå quaù trình truyeàn nhieät xaûy ra laø phaûi coù söï cheânh leäch nhieät ñoä giöõa hôi ñoát vaø dung dòch ñöôøng; töùc laø phaûi coù söï cheânh leäch aùp suaát cuûa hôi ñoát vaø hôi thöù trong noài. Caùc ñaïi löôïng, thoâng soá aûnh höôûng ñeán quaù trình truyeàn nhieät cuûa buoàng ñoát laø: Nhieät ñoä vaø aùp suaát trong noài vì noù lieân quan maät thieát ñeán nhieät ñoä soâi trong noài ñoù. Neáu aùp suaát trong noài caøng thaáp thì ñieåm soâi caøng thaáp, aùp suaát hôi caøng lôùn, dung dòch ñöôøng soâi caøng maïnh. Tuy nhieân neáu aùp suaát caøng thaáp thì ñoä nhôùt cuûa dung dòch lôùn, aûnh höôûng ñeán ñoái löu vaø truyeàn nhieät. Vaø neáu aùp suaát thaáp thì nhieät ñoä cuûa hôi thöù boác leân cuõng thaáp, laøm giaûm khaû naêng truyeàn nhieät cho caùc noài sau neáu nhö löôïng hôi thöù naøy ñöôïc söû duïng laøm hôi ñoát cho noài sau. Nhieät ñoä nhaäp lieäu cuõng aûnh höôûng ñeán quaù trình truyeàn nhieät. Neáu nhaäp lieäu ôû traïng thaùi chöa soâi thì khi vaøo buoàng ñoát phaûi toán theâm moät löôïng nhieät ñeå ñöa noù ñeán traïng thaùi soâi. Nhöng do dung dòch ñöôïc nhaäp lieäu vaøo noài vôùi toác ñoä khoâng ñoåi, vaø noù chaûy töø ñaàu oáng ñeán cuoái oáng khoâng coù tuaàn hoaøn trôû laïi neân neáu nhaäp lieäu ôû traïng thaùi chöa soâi thì khi ñi heát oáng noù chöa nhaän ñuû löôïng nhieät caàn thieát ñeå ñaït ñeán noàng ñoä yeâu caàu. Hoãn hôïp hôi-loûng ñi qua khoûi daøn oáng, ñeán khoâng gian phaân ly vaø boä phaän phaân ly, goïi chung laø buoàng boác. -Khoâng gian phaân ly: laø phaàn khoâng gian roäng lôùn ñeå taùch hoãn hôïp loûng hôi thaønh hai doøng, doøng hôi thöù caáp ñi leân phía treân cuûa buoàng boác ñeán boä phaän phaân ly, dung dòch coøn laïi ñöôïc bôm qua noài 2. Quaù trình phaân ly ôû ñaây söû duïng chuû yeáu laø löïc troïng tröôøng, nhôø löïc troïng tröôøng caùc haït chaát loûng to, naëng seõ rôi xuoáng vaø taùch khoûi doûng hôi thöù vaø chaûy xuoáng döôùi, coøn doøng hôi seõ tieáp tuïc ñi leân treân. -Boä phaän phaân ly: trong quaù trình boác hôi dung dòch, doøng hôi thöù ñöôïc taïo thaønh khi taùch khoûi beà maët dung dòch luoân keùo theo moät löôïng nhaát ñònh caùc haït chaát loûng dung dòch. Neáu duøng hôi thöù naøy ñeå laøm hôi ñoát cho noài sau baèng caùch ngöng tuï thì dung dòch seõ laéng ñoïng laøm baån beà maët oáng, laøm giaûm khaû naêng truyeàn nhieät. Maët khaùc neáu keùo theo nhieàu dung dòch seõ gaây toån thaát dung dòch. Do vaäy nhieäm vuï cuûa boä phaän phaân ly ôû ñaây laø phaûi taùch caùc haït chaát loûng dung dòch coøn laïi ra khoûi hôi thöù caáp. Ta söû duïng 3 phöông phaùp vaät lyù sau ñeå phaân ly hôi thöù caáp: Söû duïng löïc troïng tröôøng: Duøng löïc dính öôùt cuûa chaát loûng: khi caùc haït chaát loûng chaïm vaøo beà maët vaùch raén, löïc dính öôùt seõ dính caùc haït loûng treân beà maët vaø sau ñoù chaûy xuoáng döôùi. Duøng löïc ly taâm: khi cho doøng hôi thöù caáp quay troøn, nhôø löïc ly taâm caùc haït chaát loûng bò vaêng ra, chaïm vaùch raén chaûy xuoáng. Ñeå quaù trình phaân ly ñaït hieäu quaû cao thì chieàu cao cuûa khoâng gian phaân ly phaûi ñuû lôùn. Sau khi ra khoûi buoàng boác hôi thöù cuûa noài 1 theo oáng daãn hôi thöù vaø ñöôïc daãn vaøo phía voû cuûa buoàng ñoát 2 ñeå laøm hôi ñoát cho noài 2, coøn dung dòch thì ñöôïc bôm qua noài 2 vaø cho chaûy töø treân xuoáng. Caùc quaù trình ôû noài 2 xaûy ra töông töï nhö ôû noài 1. Dung dòch sau khi ra khoûi noài 2 ñaït ñeán noàng ñoä mong muoán 25% vaø ñöôïc bôm vaøo boàn chöùa ñeå chuaån bò cho coâng ñoaïn tieáp theo. Hôi thöù cuûa noài 2 coù aùp suaát 0,3 at ñöôïc taùch loûng roài ñi vaøo thieát bò ngöng tuï baromet. Thieát bò ngöng tuï baromet laø thieát bò ngöng tuï kieåu tröïc tieáp. Chaát laøm laïnh laø nöôùc ñöôïc ñöa vaøo ngaên treân cuøng cuûa thieát bò, doøng hôi thöù ñöôïc daãn vaøo maâm cuoái cuûa thieát bò. Hai doøng loûng vaø hôi ñi ngöôïc chieàu vôùi nhau ñeå naâng cao hieäu quaû truyeàn nhieät. Doøng hôi thöù ñi leân gaëp nöôùc giaûi nhieät neân noù seõ ngöng tuï thaønh loûng rôi trôû xuoáng. Khi ngöng tuï chuyeån töø hôi thaønh loûng thì theå tích cuûa hôi seõ giaûm laøm aùp suaát giaûm, do ñoù töï baûn thaân thieát bò aùp suaát seõ giaûm. Vì vaäy thieát bò ngöng tuï baromet laø thieát bò oån ñònh chaân khoâng, noù duy trì aùp suaát chaân khoâng trong heä thoáng. Doøng hôi thöù ñi töø döôùi leân, ngöng tuï, chaûy xuoáng, khí khoâng ngöng tieáp tuïc ñi leân treân vaø ñöôïc daãn qua bình taùch. Bình taùch laø moät vaùch ngaên, noù coù nhieäm vuï laø taùch nhöõng gioït loûng bò loâi cuoán theo doøng khí khoâng ngöng ñeå ñöa trôû veà boàn chöùa nöôùc ngöng, coøn khí khoâng ngöng seõ ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Quaù trình taùch nöôùc ra khoûi khí khoâng ngöng ñeå traùnh tröôøng hôïp nöôùc bò huùt vaøo bôm chaân khoâng gaây va ñaäp thuûy löïc, noù ñöôïc thöïc hieän baèng caùch söû duïng löïc dính öôùt cuûa chaát loûng vaø löïc troïng tröôøng. Aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò baromet laø aùp suaát chaân khoâng do ñoù noù phaûi ñöôïc laép ñaët ôû moät ñoä cao caàn thieát ñeå nöôùc ngöng coù theå töï chaûy ra ngoaøi khí quyeån maø khoâng caàn duøng maùy bôm. Bôm chaân khoâng coù nhieäm vuï laø huùt khí khoâng ngöng ra ngoaøi ñeå traùnh tröôøng hôïp khí khoâng ngöng toàn taïi trong thieát bò ngöng tuï quaù nhieàu (vì heä thoáng laøm vieäc lieân tuïc), laøm cho aùp suaát cuûa thieát bò ngöng tuï taêng leân, coù theå laøm cho nöôùc chaûy ngöôïc laïi sang noài 2. Nöôùc ngöng sau khi ra khoûi thieát bò ngöng tuï seõ ñöôïc thaûi vaøo heä thoáng nöôùc thaûi . CHÖÔNG 2 THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC SÔ LÖÔÏC VEÀ THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC: Muïc ñích cuûa coâ ñaëc laø boác hôi nöôùc trong dung dòch nöôùc mía. Nhöõng yeâu caàu ñoái vôùi thieát bò coâ ñaëc: Khoaûng khoâng gian nöôùc mía caàn nhoû nhaát, khoâng coù khoaûng khoâng cheát. Nöôùc mía löu laïi trong noài vôùi thôøi gian ngaén nhaát. Coù heä soá truyeàn nhieät lôùn . Hôi ñoát phaûi ñaûm baûo phaân boá ñeàu trong khoâng gian beân ngoaøi giöõa caùc oáng cuûa daøn oáng (ñaûm baûo nhieät phaân boá ñeàu cho caùc oáng cuûa daøn oáng). Taùch ly hôi thöù caáp toát, ñaûm baûo hôi thöù caáp saïch ñeå cho ngöng tuï (khoâng laøm baån beà maët ngöng) laáy nhieät caáp cho noài tieáp theo. Ñaûm baûo thoaùt khí khoâng ngöng toát. Vì khí khoâng ngöng ôû phoøng ñoát caàn thoaùt ra bình thöôøng. Söï toàn taïi cuûa khí khoâng ngöng trong phoøng ñoát seõ laøm giaûm heä soá caáp nhieät cuûa hôi vaø do ñoù giaûm naêng suaát boác hôi. Ñaûm baûo thoaùt nöôùc ngöng tuï deã daøng. Vieäc thoaùt nöôùc ngöng tuï coù lieân quan chaët cheõ ñeán toác ñoä boác hôi. Neáu coù moät noài naøo ñoù thoaùt nöôùc ngöng khoâng toát, nöôùc ngöng ñoïng laïi nhieàu trong phoøng ñoát, laøm giaûm löôïng hôi ñoát vaøo phoøng vaø aûnh höôûng ñeán toác ñoä boác hôi. Thieát bò ñôn giaûn, dieän tích ñoát deã laøm saïch. Thao taùc khoáng cheá ñôn giaûn, töï ñoäng hoaù deã daøng. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG: Kí hieäu caùc ñaïi löôïng: Kí hieäu ñôn vò yù nghóa G kg/h, kg/s suaát löôïng dung dòch W kg/h, kg/s suaát löôïng hôi thöù D kg/h, kg/s suaát löôïng hôi ñoát x %KL noàng ñoä dung dòch ñöôøng %KL noàng ñoä trung bình cuûa dung dòch ñöôøng Q kJ/kg,W nhieät löôïng coù ích i” kJ/kg entanpi cuûa hôi r kJ/kg aån nhieät ngöng tuï c kJ/kg.ñoä nhieät dung rieâng Qtt kJ/kg nhieät löôïng toån thaát Qcñ kJ/kg nhieät coâ ñaëc P at aùp suaát ΔP at cheânh leäch aùp suaát t oC nhieät ñoä Δt oC cheânh leäch nhieät ñoä oC nhieät ñoä soâi trung bình cuûa dung dòch ts oC nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch θ oC nhieät ñoä nöôùc ngöng φ % ñoä aåm cuûa hôi baõo hoaø “1” kí hieäu öùng vôùi ñaàu ra cuûa noài 1 “2” kí hieäu öùng vôùi ñaàu ra cuûa noài 2 “ñ” kí hieäu öùng vôùi nhaäp lieäu “W” kí hieäu öùng vôùi hôi thöù “D” kí hieäu öùng vôùi hôi ñoát Caân baèng vaät chaát: Ñoái vôùi caû heä thoáng: Naêng suaát nhaäp lieäu: Gñ = 3500kg/h Noàng ñoä dung dòch nhaäp lieäu: xñ = 0,08 Noàng ñoä dung dòch saûn phaåm: xc = 0,25 Löôïng hôi thöù taïo thaønh cuûa caû heä: WΣ = Gñ (1-) = (1) Ñoái vôùi töøng noài: -Giaû thieát tæ leä hôi thöù boác leân töø noài 1 vaø noài 2: , (2) -Noàng ñoä xi cuûa saûn phaåm taïi caùc noài: Noài 1: (3) Noài 2: (4) Suaát löôïng dung dòch ôû caùc noài : Noài 1: kg/h Noài 2: (5) (6) Caân baèng naêng löôïng: Xaùc ñònh aùp suaát vaø nhieät ñoä moãi noài: -Hieäu soá aùp suaát cuûa caû heä thoáng: = 3 -0,3 =2,7 at -Giaû thieát phaân phoái hieäu aùp suaát giöõa caùc noài: (7) -Tính aùp suaát hôi thöù trong caùc noài: (8) -Töø giaû thieát aùp suaát trong caùc noài, xaùc ñònh nhieät ñoä hôi thöù trong töøng noài. -Hôi thöù cuûa noài 1 laø hôi ñoát cuûa noài 2, neân: tD2 = tw1-Δ”’ (9) Xaùc ñònh toàn thaát nhieät ñoä: Toån thaát nhieät ñoä do noàng ñoä() Toån thaát nhieät treân ñöôøng oáng daãn hôi thöù =1oC (choïn theo trang161- [1]) -Toån thaát cuûa töøng noài: (10) -Toång toån thaát chung cuûa toaøn heä thoáùng: (11) -Hieäu soá nhieät ñoä höõu ích: (12) -Nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch töøng noài: (13) -Xaùc ñònh hieäu soá nhieät ñoä höõu ích ôû moãi noài: Noài 1: (14) Noài 2: (15) Caân baèng naêng löôïng: Caân baèng naêng löôïng ñoái vôùi heä thoáng coâ ñaëc lieân tuïc: (CT 5.18, trang 158-[1]) (16) Dung hôi hôi nöôùc dung nhieät toån dòch ñoát thöù ngöng dòch coâ thaát vaøo ra ñaëc Giaû thieát: -Khoâng coù quaù laïnh nöôùc ngöng (nöôùc ngöng ôû traïng thaùi loûng soâi): -Trong hôi nöôùc baõo hoaø bao giôø cuõng coù 1 löôïng nöôùc ñaõ ngöng bò loâi cuoán theo khoaûng φ = 0,05 Nhö vaäy nhieät löôïng do hôi ñoát cung caáp: -Giaû söû toån thaát nhieät : -Nhieät coâ ñaëc raát nhoû so vôùi caùc phaàn nhieät löôïng khaùc neân coù theå coi: Qcñ = 0 Phöông trình CBNL trôû thaønh: -Phöông trình caân baèng naêng löôïng ñoái vôùi heä thoáng 2 noàøi xuoâi chieàu lieân tuïc trôû thaønh: Noài 1: (17) Löôïng hôi thöù cuûa noài 1 laø löôïng hôi ñoát cuûa noài 2 Noài 2: (18) -Löôïng hôi thöù boác leân töø noài 1 laø: (19) Noài 2: (20) Löôïng hôi ñoát tieâu toán chung laø: (21) Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ñöôøng coù noàng ñoä x taïi nhieät ñoä t: C = 4190-(2514-7,542.t).x (J/kg.ñoä) (22) KÍCH THÖÔÙC THIEÁT BÒ: Kí hieäu caùc ñaïi löôïng Kyù hieäu Ñôn vò YÙ nghóa q W/m2 cöôøng ñoä doøng nhieät MSac khoái löôïng phaân töû ñöôøng saccharose Mdm khoái löôïng phaân töû nöôùc khoái löôïng phaân töû trung bình cuûa dung dòch ñöôøng mía K W/m2.ñoä heä soá truyeàn nhieät toång quaùt rD kJ/kg aån nhieät ngöng tuï r m2.ñoä/W nhieät trôû g m/s2 gia toác troïng tröôøng (g = 9,81m/s2) H m chieàu cao thieát bò D m ñöôøng kính thaân thieát bò F m2 dieän tích beà maët truyeàn nhieät d m ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät m ñöôøng kính trung bình oáng truyeàn nhieät n oáng toång soá oáng truyeàn nhieät m oáng soá oáng truyeàn nhieät treân ñöôøng cheùo chính V m3 theå tích thieát bò v m/s vaän toác löu chaát Utt m3/m3.h cöôøng ñoä boác hôi theå tích f heä soá ñieàu chænh cho cöôøng ñoä boác hôi theå tích W/m.ñoä heä soá caáp nhieät t m böôùc oáng truyeàn nhieät m chieàu daøy oáng truyeàn nhieät W/m.ñoä heä soá daãn nhieät Pas ñoä nhôùt tuyeät ñoái kg/m3 khoái löôïng rieâng m kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng “L” kyù hieäu öùng vôùi dung dòch ñöôøng mía “D” kí hieäu öùng vôùi hôi ñoát “w” kí hieäu öùng vôùi hôi thöù “n” kí hieäu beân ngoaøi oáng truyeàn nhieät “t” kí hieäu beân trong oáng truyeàn nhieät “v” kí hieäu öùng vôùi vaùch oáng truyeàn nhieät “ñ” kí hieäu öùng vôùi buoàng ñoát “b” kí hieäu öùng vôùi buoàng boác “oâ” kí hieäu öùng vôùi oáng truyeàn nhieät Tính beà maët truyeàn nhieät cuûa buoàng ñoát: -Nhieät löôïng höõu ích do hôi ñoát cung caáp: Noài 1: (23) Noài 2: (24) -Tính heä soá truyeàn nhieät cuûa caùc noài: Theo nhieät ñoä soâi vaø noàng ñoä trong caùc noài, ta xaùc ñònh caùc thoâng soá vaät lyù cuûa dung dòch (khoái löôïng rieâng, ñoä nhôùt, heä soá daãn nhieät, nhieät dung rieâng…) Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt: Vì neân heä soá truyeàn nhieät toång quaùt coù theå tính theo coâng thöùc töôøng phaúng: (W/m2.ñoä) (25) Heä soá caáp nhieät phía hôi baõo hoaø ngöng tuï: (W/m2.ñoä) (26) rD: aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi baõo hoaø taïi nhieät ñoä tD caùc thoâng soá vaät lyù khaùc ( ρD, μD, λD ) laø soá lieäu cuûa nöôùc soâi taïi nhieät ñoä trung bình phía hôi ñoát: , oC (27) Heä soá caáp nhieät phía dung dòch soâi: (28) Vôùi : (29) Heä soá daãn nhieät cuûa dung dòch mía ñöôøng (CT I.32 trang 123- [5] ) (30) Trong ñoù: (31) , (j/kg.ñoä) (32) Nhieät ñoä trung bình phía dung dòch: (33) Kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng: (34) Chuaån soá Pr: (35) Chuaån soá Re: (36) Cöôøng ñoä doøng nhieät: Phía hôi ñoát: (37) Phía dung dòch: (38) Doøng nhieät truyeàn qua vaùch: (39) (40) Boû qua maát maùt nhieät, ta coù: qD = qL = qv (41) Caùc böôùc tính: Böôùc 1: Ñaàu tieân ta coá ñònh tæ leä =1,35 ; ta thay ñoåi tæ leä töø 1-1,2 Böôùc 2: Tính laïi löôïng hôi thöù ôû moãi noài baèng coâng thöùc (19), (20) Böôùc 3: Kieåm tra laïi giaû thieát phaân boá hôi thöù ôû caùc noài: Sau khi tính ñöôïc löôïng hôi thöù trong caùc noài theo (19) vaø (20), ta tieán haønh kieåm tra baèng caùch so saùnh keát quaû tính toaùn ñöôïc vôùi giaû thieát ban ñaàu. Neáu laø ñöôïc. ( 42) Neáu khoâng phaûi giaû thieát laïi tæ soá hôi thöù ôû caùc noài vaø tính laïi caân baèng vaät chaát, naêng löôïng.(laëp laïi caùc böôùc 1 ñeán böôùc 3). Böôùc 4: Sau ñoù ta coá ñònh tæ soá vöøa tìm ñöôïc ôû treân (thoaû ñieàu kieän), vaø thay ñoåi tæ leä cheânh leäch aùp suaát giöõa caùc noài. Böôùc 5: Tính cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích cho töøng noài theo coâng thöùc (14), (15). Böôùc 6: Choïn vaät lieäu laøm oáng truyeàn nhieät vaø caùc thoâng soá veà kích thöôùc thieát bò: Hoâ, dt, dn, n, δ. Böôùc 7: Choïn 2 giaù trò nhieät ñoä phía hôi ñoát ΔtD roài suy ra nhieät ñoä phía vaùch ngoaøi töông öùng. Böôùc 8: Tính heä soá caáp nhieät vaø cöôøng ñoä doøng nhieät phía hôi ñoát (αD vaø qD). Böôùc 9: Tính nhieät ñoä vaùch trong töông öùng tv2: (43) Böôùc 10: Tính heä soá caáp nhieät vaø cöôøng ñoä doøng nhieät phía dung dòch khi soâi (αL vaø qL). Böôùc 11: Coi gaàn ñuùng cöôøng ñoä doøng nhieät phuï thuoäc tuyeán tính vaøo ΔtD , ta döïng 2 ñöôøng thaúng qD = f(ΔtD ) vaø qL = f(ΔtD ), giao ñieåm cuûa 2 ñöôøng thaúng naøy öùng vôùi giaù trò ΔtD caàn xaùc ñònh. Laëp laïi caùc böôùc 8, 9, 10 vôùi giaù trò ΔtD vöøa xaùc ñònh. Böôùc 12: Kieåm tra ñieàu kieän: (44) Neáu khoâng thoaû ta laëp laïi caùc böôùc 7-11. Neáu thoaû ta tieáp tuïc böôùc tieáp theo. Böôùc 13: Tính heä soá truyeàn nhieät K. Böôùc 14: Phaân phoái cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích cho caùc noài theo phöông phaùp dieän tích beà maët truyeàn nhieät caùc noài F = const: (45) Böôùc 15: Kieåm tra ñieàu kieän: (46) Neáu thoaû thì tieáp tuïc böôùc tieáp theo. Neáu khoâng phaûi giaû thieát laïi tæ leä cheânh leäch aùp suaát vaø laëp laïi caùc böôùc 4-15. Böôùc 16: Tính beà maët truyeàn nhieät F: (47) Böôùc 17: Tính laïi soá oáng truyeàn nhieät n: (48) Vôùi (49) Kieåm tra ñieàu kieän: (50) Neáu chöa thoaû ñieàu kieän thì chænh laïi caùc thoâng soá veà kích thöôùc thieát bò ñaõ choïn ôû treân. Neáu thoaû ñieàu kieän, ta quy troøn dieän tích beà maët truyeàn nhieät vaø soá oáng truyeàn nhieät theo caùc trò soá ñaõ qui chuaån hoaù. Baûng 1: Thoâng soá pha hôi Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Noài 1 Noài 2 Cheânh leäch aùp suaát ΔP at 1,886 0,82  Tæ leä 2,3:1 Hôi thöù Suaát löôïng W kg/h 1190 1190  Tæ leä 1:1 Aùp suaát PW at 1.12 0.3  (8) Nhieät ñoä tW o C 102.16 68.7  Tra baûng I.251-[3] theo Pw Entanpi i"W kJ/kg 2682.46 2624.01 aån nhieät ngöng tuï rW kJ/kg 2254.82 2336.17 Hôi ñoát Nhieät ñoä tD o C 132.9 101.16 Aùp suaát PD at 3 1,12 Suaát löôïng D Kg/h 1371,6 1213,2 (21) aån nhieät ngöng tuï rD kJ/kg 2171 2257.22  Tra baûng I.250-[3] Baûng 2: Thoâng soá pha loûng Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Noài 1 Noài 2 Suaát löôïng Dung dòch vaøo Gñ kg/h 3500 2310  (5) Dung dòch ra Gc kg/h 2310 1120  (6) Noàng ñoä Dung dòch vaøo xñ 0.08 0.1212  (3) Dung dòch ra xc 0.1212 0.25  (4) Trung bình 0.1006 0.1856 Baûng 3: Keát quaû tính caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Noài 1 Noài 2 Ñoä taêng phí ñieåm Dung dòch vaøo Δ'ñ o C 0.08 0.131 Dung dòch ra Δ'c o C 0.185 0.4 Trung bình o C 0.1325 0.2655 Nhieät ñoä soâi Dung dòch vaøo tsñ o C 103.24 69.831  (13) Dung dòch ra tsc o C 103.345 70.1 Trung bình o C 103.293 69.9655 Nhieät dung rieâng Dung dòch vaøo cñ J/kg.ñoä 4051.17 3949.11  (22) Dung dòch ra cc J/kg.ñoä 3979.75 3693.67 Trung bình J/kg.ñoä 4015.45 3821.33 Suaát löôïng hôi thöù W kg/h 1201.22 1178.78  (19), (20) sai soá ΔW % 0.94275 0.94275 Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích Δthi o C  29,61 31,19   (14), (15) Baûng 4: Keát quaû tính heä soá truyeàn nhieät toång quaùt vaø dieän tích beà maët truyeàn nhieät Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù noài 1 noài 2 OÁng truyeàn nhieät Vaät lieäu Theùp X18H10T Heä soá daãn nhieät  λ  W/m.ñoä 16,3 Tra baûng XII.7-[4] Chieàu cao  Hoâ  m 5 choïn theo baûng VI.6-[4] Ñöôøngkính trong dt  m 0,031 Ñöôøng kính ngoaøi dn   m 0,038 Chieàu daøy   m 0,0035 Nhieät trôû lôùp nöôùc ngöng rn m2.ñoä/W 1,16.10-4 Tra baûng V.1-[4] Nhieät trôû lôùp caën baån rt  m2.ñoä/W 3,87.10-4 Phía hôi ñoát Nhieät ñoä hôi tD  oC 132,9 101,16 Nhieät ñoä vaùch  tv1   oC 129,2 97,75 Nhieät ñoä trung bình   oC 131,05 99,455  (27) Aàn nhieät ngöng tuï  rD  kJ/kg 2171 2257,2  Tra baûng I.250-[3] theo tD Khoái löôïng rieâng  ρD  kg/m3 933,9 958,8  Tra baûng I.249-[3] theo Heä soá daãn nhieät  λD  W/m.ñoä 0,684 0,681 Ñoä nhôùt tuyeät ñoái  μD  10-4.Pa.s 2,16 2,18 Heä soá caáp nhieät  αD  W/m2.ñoä 7140,11 6949,79  (26) Cöôøng ñoä doøng nhieät  qD   W/m2 26418,4 23698,8  (37) Phía dung dòch Suaát löôïng dung dòch  Gñ  Kg/h 3500  2310 Noàng ñoä trung bình  % 0,1006  0,1856 Nhieät ñoä soâi trung bình    oC 103,29 69,97 Phaân töû löôïng trung bình 19,79 21,61  (31) Nhieät ñoä vaùch  tv2    oC 110,24 80,74  (43) Nhieät ñoä trung bình    oC 106,77 75,35  (33) Khoái löôïng rieâng  ρL  kg/m3 1040,1 1076,9  Tra baûng I.87-[3] Heä soá daãn nhieät  λL  W/m.ñoä 0,560 0,543  (30) Ñoä nhôùt tuyeät ñoái  μL  10-4.Pa.s 3,81 7,0  Baûng I.112-[3] Nhieät dung rieâng  Cp  J/kg.ñoä 4018,09 3828,86  (32) Chuaån soá Re  Re 1546,3 554,1  (36) Chuaån soá Pr  Pr 2,73 4,94  (35) Chuaån soá Nu  Nu 0,1616 0,1399  (29) Kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng  θ  m 2,4.105 3,5.105  (34) Heä soá caáp nhieät  αL  W/m2.ñoä 3789,34 2165,79  (26) Cöôøng ñoä doøng nhieät  qL    W/m2 26324,6 23338,3  (38) SS cöôøng ñoä doøng nhieät  Δq/q  % 0, 355 1,5  (44) Kieåm tra ÑK Ñaït Ñaït   Heä soá truyeàn nhieät  K  W/m 748,92 650,18  (26) Nhieät löôïng coù ích  Q  W 743641 684027  (23), (24) Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích tính   Δthitính   oC 30,02 31,78  (45) Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích choïn  Δthichoïn   oC 29,61 31,19  Baûng 3 So saùnh  % 1,37 1,86  (46) Dieän tích beà maët truyeàn nhieät  F  m2 33,18 33.18  (47) Soá oáng truyeàn nhieät  n oáng 58,3 58,3  (48) SS soá oáng truyeàn nhieät  % 4,43  4,43 Kieåm tra ÑK Ñaït  Ñaït Choïn thoâng soá chung cho caû 2 noài. Ta choïn dö beà maët truyeàn nhieät 20%. Soá oáng truyeàn nhieät laø: n = 91 oáng (laøm troøn theo baûng V.11-[4]) Chieàu cao oáng truyeàn nhieät laø : Hoâ= 5m Chieàu cao thaân buoàng ñoát laáy baèng chieàu cao oáng truyeàn nhieät: Hñ = 5m KÍCH THÖÔÙC BUOÀNG ÑOÁT VAØ BUOÀNG BOÁC: Kích thöôùc buoàng ñoát: Oáng ñöôïc boá trí treân væ oáng theo ñænh hình tam giaùc ñeàu, oáng ñöôïc laép vaøo maïng baèng phöông phaùp nong oáng, vôùi böôùc oáng t =1,4.dn Ñöôøng kính voû buoàng ñoát: (CT 2.85,trang 58 – [1]) Dñ = t (m-1) + 4dn (51) Soá oáng treân ñöôøng cheùo: (CT2.86-[1]) (52) Kích thöôùc buoàng boác: Nhieäm vuï chuû yeáu cuûa buoàng boác laø taùch hoãn hôïp loûng hôi thaønh nhöõng gioït loûng rôi xuoáng döôùi, coøn hôi ñi leân phía treân. Ñöôøng kính buoàng boác tính töø ñieàu kieän phaân ly ñöôïc nhöõng gioït loûng coù ñöôøng kính töø 0,3 mm trôû leân. Ta choïn ñöôøng kính buoàng boác theo daõy chuaån sao cho Db > Dñ. Kieåm tra ñieàu kieän: vaän toác cuûa hôi thöù trong buoàng boác khoâng quaù 70 – 80% vaän toác laéng cuûa gioït loûng: (53) Vaän toác cuûa hôi thöù trong buoàng boác: (54) Vaän toác laéng cuûa gioït loûng: (55) Vôùi: dL= 0,3 mm =0,0003 m. Heä soá trôû löïc ñöôûc tính nhö sau: Neáu 0,2 < Re < 500 thì (56) Neáu 500 < Re < 150000 thì (57) Chuaån soá Re: (58) Chieàu cao khoâng gian hôi cuûa buoàng boác: , m (59) Theå tích khoâng gian hôi: (CT VI.32-[4]) ,m3 (60) Vôùi Utt: cöôøng ñoä boác hôi theå tích cho pheùp cuûa khoaûng khoâng gian hôi ( theå tích hôi nöôùc boác hôi treân moät ñôn vò theå tích cuûa khoâng gian hôi trong 1 ñôn vò thôøi gian). Utt = f.Utt(1 at) , m3/m3.h (61) Heä soá hieäu chænh f xaùc ñònh theo ñoà thò hình VI.3-[4] Utt(1 at) = 1700 m3/m3.h (62) Baûng 5: kích thöôùc thieát bò chính Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù noài 1 noài 2 Toång soá oáng TN n  oáng 91  Soá oáng treân ñöôøng cheùo m  oáng 11  (52)  Ñöôøng kính oáng TN dn mm 38  Böôùc oáng t  mm 53.2  t=1,4.dn  Chieàu cao buoàng ñoát Hñ  m 5  Ñöôøng kính buoàng ñoát Dñ  m 800  (51),ñaõ quy troøn theo chuaån  Ñöôøng kính buoàng boác Db  m 1200  Choïn Hôi thöù    Suaát löôïng W  Kg/h  1190 1190   Baûng 1  Nhieät ñoä tw  oC  102,16 68,7   Aùp suaát Pw  at  1,12 0,3   Khoái löôïng rieâng ρw Kg/m3   0,6431 0,1883   Baûng I.250-[3] Ñoä nhôùt tuîeât ñoái μw 10-7. Pa.s 125 109 Baûng I.121-[3]   Vaän toác vw  m/s  0,454  1,552  (54)  Chuaån soá Re Re  7,01 8,04   (58)  Heä soá trôû löïc ξ  5,752 5,297   (56), (57) Dung dòch    Noàng ñoä cuoái xc 0,1212  0,25   Baûng 1  Nhieät ñoä soâi tsc   oC  103,345 70,1    Khoái löôïng rieâng ρL  Kg/m3   1040,1 1076,9   Baûng I.87-[3]  Vaän toác laéng vL  m/s  1,05 2,058   (55)  So saùnh vaän toác %v  %  43,2  75,4  (53)  Kieåm tra ÑK %v <70%  Ñaït   Ñaït  Heä soá hieäu chænh f  0,99 1,6   Cöôøng ñoä boác hôi theå tích cho pheùp Utt  m3/m3.h  1683 2720   (61)  Theå tích khoâng gian hôi Vb  m3  1,099 2,323   (60)  Chieàu cao khoâng gian hôi Hb  m  0,97 2,054   (59)  Chieàu cao buoàng boác Hb  m 2,5 Kích thöôùc cöûa nhaäp lieäu, thaùo lieäu, hôi ñoát, hôi thöù, thaùo nöôùc ngöng, noái buoàng ñoát vaø buoàng boác: Ñöôøng kính oáng daãn vaø cöûa ra vaøo cuûa thieát bò ñöôïc xaùc ñònh töø phöông trình löu löôïng. Choïn toác ñoä cuûa khí (hôi) hoaëc dung dòch ñi trong oáng daãn theo trang 74-[4], sau ñoù tính ñöôøng kính oáng theo coâng thöùc sau: (63) Laøm troøn ñöôøng kính oáng ñeán ñöôøng kính chuaån. Döïa vaøo ñöôøng kính vöøa choïn, tra baûng XIII.32 –[4] ta choïn kích thöôøc chieàu daøi ñoaïn oáng noái. Baûng 6 : Kích thöôùc cöûa ra vaøo cuûa thieát bò Ñaïi löôïng Nhaäp lieäu Hôi ñoát Nöôùc ngöng Khí khoâng ngöng Thaùo lieäu Hôi thöù OÁng noái buoàng ñoát vaø boác Suaát löôïng (kg/h) Noài 1 3500 1371.6 1371.6 2310 1190 Noài 2 2310 1213.2 1213.2 1120 1190 Vaän toác (m/s) Noài 1 0.5 20 0.5 0.5 30 Noài 2 0.5 20 0.5 0.5 30 Khoái löôïng rieâng(kg/m3) Noài 1 1040.1 1.618 932.28 1040.1 1.618 Noài 2 1079.9 0.622 957.54 1076.9 0.188 Ñöôøng kính (mm) Noài 1 48.8 122.4 32.3 39.64 93.1 Noài 2 39 185.7 29.9 27.1 274.1 Ñöôøng kính quy troøn theo chuaån (mm) 50 200 40 25 50 300 300x200 Chieàu daøi (mm) 100 130 100 90 100 140 700 TÍNH CÔ KHÍ: Kí hieäu caùc ñaïi löôïng: Kí hieäu ñôn vò yù nghóa S’ mm beà daøy toái thieåu S mm beà daøy Dt mm ñöôøng kính trong Dn mm ñöôøng kính ngoaøi l’ mm chieàu daøi tính toaùn Ca mm heä soá boå sung do aên moøn hoaù hoïc Cb mm heä soá boå sung do baøo moøn cô hoïc cuûa moâi tröôøng Cc mm heä soá boå sung do sai leäch khi cheá taïo Co mm heä soá boå sung ñeå quy troøn kích thöôùc C mm heä soá boå sung beà daøy tính toaùn heä soá beàn moái haøn heä soá hieäu chænh öùng suaát cho pheùp tieâu chuaån öùng suaát cho pheùp [P], [Pn] N/mm2 aùp suaát , aùp suaát ngoaøi cho pheùp Pt,Pn aùp suaát , aùp suaát ngoaøi tính toaùn nc heä soá an toaøn theo giôùi haïn chaûy Et N/mm2 moâñun ñaøn hoài giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu cheá taïo thieát bò Z caùi soá bulong hg mm chieàu cao phaàn gôø cuûa ñaùy vaø naép Löïa choïn vaät lieäu vaø phöông phaùp gia coâng: Thaân buoàng ñoát ñöôïc laøm baèng theùp CT3. Ñaùy vaø naép buoàng ñoát coù daïng hình elip (chòu löïc toát), laøm baèng theùp X18H10T. ñaùy vaø naép ñöôïc noái vôùi thaân baèng moái gheùp bích. Thaân, ñaùy, naép buoàng boác laøm töø theùp X18H10T, naép coù daïng hình elip, ñaùy daïng noùn coù gôø vôùi goùc ñaùy 60o. Caû thaân, ñaùy, naép buoàng ñoát vaø buoàng boác ñeàu ñöôïc boïc caùch nhieät. Xaùc ñònh ñieàu kieän laøm vieäc: Nhieät ñoä laøm vieäc tlv laø nhieät ñoä lôùn nhaát cuûa moâi tröôøng beân trong thieát bò Nhieät ñoä tính toaùn: ttt = tlv+ 20oC (do thieát bò coù boïc caùch nhieät) (64) Aùp suaát laøm vieäc laø aùp suaát cuûa moâi tröôøng trong thieát bò Aùp suaát tính toaùn Ptt ñoái vôùi buoàng ñoát vaø buoàng boác Neáu Plv>1 at thì : Ptt = Plv -1 , ( at ) (65) Neáu Plv <1 at thì Ptt = Plv + 1 , (at) (66) Baûng 7: Ñieàu kieän laøm vieäc cuûa thieát bò Daïng chòu löïc Nhieät ñoä laøm vieäc (oC) Nhieät ñoä tính toaùn (oC) Aùp suaát laøm vieäc (at) Aùp suaát tính toaùn (at) Noài 1 Buoàng ñoát Thaân Chòu aùp suaát trong 132,9 152,9 3 2 Ñaùy Naép Buoàng boác Thaân Chòu aùp suaát trong 103,27 123,27 1,12 0,12 Ñaùy Naép Noài 2 Buoàng ñoát Thaân Chòu aùp suaát trong 101,16 121,16 1,08 0,08 Ñaùy Naép Buoàng boác Thaân Chòu aùp suaát ngoaøi 70,1 90,1 0.3 1,7 Ñaùy Naép Tính beà daøy: Ñoái vôùi buoàng ñoát ta tính beà daøy cuûa 2 noài roài choïn keát quaû lôùn nhaát laøm beà daøy chung cho caû 2 noài. Coøn ñoái vôùi buoàng boác, do noài 2 chòu aùp suaát ngoaøi neân luoân coù beà daøy lôùn hôn buoàng boác cuûa noài 1 chòu aùp suaát trong, do ñoù ta chæ caàn tính beà daøy buoàng boác noài 2 laøm beà daøy chung cho caû 2 noài. -Thaân chòu aùp suaát trong: Beà daøy toái thieåu theo ñieàu kieän beàn: (CT 5.1 , 5.3 trang 130-{[6]) Khi thì (67) Khi thì (68) Beà baøy thöïc: S = S’ + C (69) Vôùi C = Ca + Cb + Co + Cc (70) Ca = 1 mm Cb = 0 Cc = 0 Co choïn theo kích thöôùc quy troøn cuûa theùp taám. Choïn beà daøy thöïc cuûa thaân thieát bò theo chieàu daøy cuûa theùp taám (baûng XIII.9 trang 364-[4]) Kieåm tra ñoä beàn: (71) Neáu beà daøy thaân tính theo coâng thöùc maø cho keát quaû S< 2 mm thì choïn S theo ñöôøng kính trong Dt (baûng 5-1 trang 128– [6]) Thaân chòu aùp suaát ngoaøi: Beà daøy toái thieåu cho thaân chòu aùpsuaát ngoaøi: (CT 5.14/133-[6]) (72) Vôùi l’= lhai maët bích = Hb (73) Et tra baûng 2.12/45-[6] theo ñieàu kieän laøm vieäc vaø vaät lieäu cheá taïo. Choïn beà daøy thöïc theo coâng thöùc (69) vaø (70) Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu aùp suaát ngoaøi: Khi thoaû ÑK: Thì (74) Khi thoaû ÑK: Thì (75) Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu taùc duïng cuûa löïc neùn chieàu truïc: Xaùc ñònh löïc neùn chieàu truïc: , (N) (76) Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân: (77) Vôùi (78) kc tra baûng trang 140-[6],theo tæ soá Xaùc ñònh öùng suaát neùn chieàu truïc: (79) Xaùc ñònh öùng suaát neùn chieàu truïc cho pheùp: (80) Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu taùc duïng ñoàng thôøi: (81) hay >1 nhöng khoâng quaù 5% so vôùi 1. Baûng 8: Thoâng soá vaät lieäu cheá taïo Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù noài 1 noài 2 Buoàng ñoát (theùp CT3)  Öùng suaát tieâu chuaån  N/mm2  131  135  Tra hình 1.1-[6]  Heä soá hieäu chænh   0,95   0,95 Choïn theo trang 26-[6]  Öùng suaát cho pheùp   N/mm2  124,45  128,25  Heä soá beàn moái haøn   0,95   0,95 baûng 17/24-[6] HS boå sung do aên moøn hoaù hoïc  Ca  mm  1  1  Choïn theo trang 28-[6] Buoàng boác (theùp X18H10T)  Öùng suaát tieâu chuaån    N/mm2 143   Tra hình 1.2-[6]  Moâñun ñaøn hoài  Et    N/mm2 20,5.104   Tra baûng 2.12-[6]  Heä soá an toaøn  nc 1,65   Tra baûng 1.6-[6] Öùng suaát cho pheùp N/mm2 135,85  Giôùi haïn chaûy    N/mm2 235,95  Baûng 8: Tính chieàu daøy thaân thieát bò Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù noài 1 noài 2 Buoàng ñoát    Ñöôøng kính trong cuûa voû Dt  mm  800  800  Chieàu cao thaân Hñ  m  5  5  591 15229   Beà daøy toái thieåu S'  mm  0,68  0,026  Beà daøy thöïc S  mm 3 3  Aùp suaát cho pheùp  N/mm2  0,59 0,61   Aùp suaát tính toaùn Pt   N/mm2  0,2 0,08  Kieåm tra ÑK  Thoaû Thoaû   Buoàng boác    Ñöôøng kính trong voû Db  mm  1200 1200   Chieàu cao thaân Hb  m  2,5  2,5  Beà daøy toái thieåu S'  mm  7,02  Beà daøy thöïc S  mm  10  Aùp suaát ngoaøi cho pheùp  N/mm2  0,3  Aùp suaát ngoaøi tính toaùn Pn  N/mm2  0,17 Kieåm tra ÑK  Thoaû  Löïc neùn chieàu truïc Pct  N  198727,7  Heä soá kc  0,066   Heä soá Kc  0,066  Öùng suaát neùn chieàu truïc  N/mm2  5,81   Öùng suaát neùn chieàu truïc cho pheùp  N/mm2  101,475 ÑK  0,624 <1 Ñaùy vaø naép: Ta choïn beà daøy cuûa ñaùy vaø naép baèng vôùi beà daøy cuûa thaân roài kieåm tra theo caùc coâng thöùc töông öùng. Kieàm tra beàn cuûa ñaùy vaø naép elip chòu aùp suaát trong: Ta choïn ñaùy vaø naép elip tieâu chuaån, do ñoù coâng thöùc tính beà daøy vaø kieåm tra ÑK beàn gioáng vôùi caùc coâng thöùc tính cuûa phaàn thaân chòu aùp suaát trong. Vì vaäy vôùi S thoaû cho thaân thì cuõng thoaû cho ñaùy vaø naép. Kieåm tra ÑK oån ñònh cuûa naép elip chòu aùp suaát ngoaøi(buoàng boác): Choïn S=S thaân buoàng boác. Choïn naép elip tieâu chuaån. Baùn kính cong beân trong ôû ñænh ñaùy Rt = Dt . Aùp suaát ngoaøi cho pheùp: , N/mm2 (82) Trong ñoù: (83) x=0,7 Kieåm tra ÑK: neáu thì choïn ñuùng beà daøy, ngöôïc laïi taêng beà daøy leân. Kieåm tra ÑK oån ñònh cuûa ñaùy noùn chòu aùp suaát ngoaøi: Tính löïc tính toaùn P neùn ñaùy: (CT 6-26/178-[6]) (84) Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp : ( CT 6-27/178-[6]) (85) Xaùc ñònh aùp suaát ngoaøi cho pheùp [P] theo coâng thöùc Vôùi l’laø chieàu cao phaàn noùn cuûa ñaùy l’ = h. Kieåm tra ÑK oån ñònh: (86) Neáu ñieàu kieän khoâng thoaû thì laáy taêng chieàu daøy leân. Baûng 9: Kích thöôùc ñaùy vaø naép thieát bò Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù buoàng ñoát buoàng boác ñaùy vaø naép elip Vaät lieäu Theùp X18H10T Theùp X18H10T Beà daøy S  mm  4  10  Ñöôøng kính trong Dt  mm  800  1200  Chieàu cao gôø hg  mm  25  40  Chieàu cao h  mm  200  300  Ñöôøng kính phoâi D  mm  988  1490  Heä soá β  1,96  Aùp suaát ngoaøi cho pheùp   N/mm2  1,04 Kieåm tra ÑK Thoaû Ñaùy noùn , goùc ñaùy 60o  Ñöôøng kính trong Dt  mm  1200  Beà daøy S  mm  10  Chieàu cao gôø hg  mm  50  Chieàu cao h  mm  1087  Baùn kính trieån khai R1  mm  1037  Baùn kính trieån khai r mm   59  Ñöôøng kính loã thaùo d  mm  50,4  Khoái löôïng M  kg  27,775  Theå tích V  m3  0,532  Beà maët trong F  m2  2,608  Löïc neùn ñaùy P  N  192265,5  Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp [P]  N  2582224  Aùp suaát ngoaøi cho pheùp [Pn]    N/mm2  Aùp suaát ngoaøi tính toaùn Pn    N/mm2  0,17 ÑK  Thoaû Caùc boä phaän phuï: Bích vaø buloâng Duøng bích lieàn (kieåu 1) ñeå noái thaân buoàng ñoát, buoàng boác vôùi ñaùy vaø naép. Duøng bích töï do ñeå noái thieát bò vôùi caùc oáng daãn. Soá lieäu bích töï do tra baûng XIII.27 theo ñöôøng kính thieát bò vaø aùp suaát laøm vieäc cuûa thaân vaø XIII.28 –[4] theo ñöôøng kính oáng noái Baûng 10 : Keát quaû tính bích vaø buloâng Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Noài 1 Noài 2 Bích vaø buloâng Ñöôøng kính trong Dt mm 800 1200 Ñöôøng kính ngoaøi D mm 930 1400 Tra baûng XIII.27 –[4] Ñöôøng kính ñöôøng troøn qua taâm buloâng Db mm 880 1340 Chieàu daøy h mm 22 45 Ñöôøng kính buloâng db mm 20 36 Soá buloâng z caùi 24 36 Ñeäm Vaät lieäu Paronit Choïn Chieàu daøy mm 2 2 Ñöôøng kính trong Dt mm 813 1213 Ñöôøng kính ngoaøi Dn mm 828 1228 Væ oáng : Choïn ñöôøng kính ngoaøi cuûa væ oáng baèng ñöôøng kính trong cuûa thaân TB Choïn vaät lieäu laøm væ oáng laø theùp X18H10T, væ oáng loaïi troøn phaúng (kieåu 2 hình 8-8 trang 211-[6]) Chieàu daøy tính toaùn toái thieåu cuûa væ oáng ôû phía giöõa: (87) K : heä soá baèng 0,28 -0,36 jo - heä soá laøm yeáu væ oáng do khoan loã (88) Sd – toång ñöôøng kính caùc loã trong væ , mm Kieåm tra öùng suaát uoán: (89) Trong ñoù (90) Baûng 11 : Keát quaû tính væ oáng vaø ñóa phaân phoái Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Væ oáng Ñóa phaân phoái Vaät lieäu Theùp X18H10T Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng dn mm 38 25 Aùp suaát laøm vieäc cuûa moâi tröôøng trong TB P at 3 0,3 Öùng suaát cho pheùp khi uoán N/mm2 138 138 Toång soá ñöôøng kính caùc loã trong væ Σd mm 418 275 Ñöôøng kính trong cuûa thaân TB Dt mm 800 800 Heä soá laøm yeáu væ oáng 0,478 0,656 Chieàu daøy toái thieåu ôû phía giöõa h’ mm 16,39 16,9 Chieàu daøy thöïc ôû phía giöõa h mm 18 18 Kieåm tra ñieàu kieän uoán Thoaû Thoaû Tai treo Baûng 12 : Khoái löôïng thieát bò chính Boä phaän Vaät lieäu Khoái löôïng Soá löôïng Thaân chính CT3 296 1 Thaân phuï X18H10T 59,6 1 Naép/ ñaùy X18H10T 24,4 2 Bích CT3 67,4 3 Væ oáng X18H10T 71,5 2 OÁng truyeàn nhieät X18H10T 15 91 Khoái löôïng dung dòch 1125,9 Buoàng boác Thaân X18H10T 744,6 1 Ñaùy X18H10T 213 1 Naép X18H10T 138 1 Bích CT3 311,9 2 Khoái löôïng dung dòch 1533,6 Baûng 13 : Keát quaû tính tai treo: Ñaïi löôïng Buoàng ñoát Buoàng boác Toång khoái löôïng (kg) 3240,5 3253 Toång taûi troïng (N) 31789,3 31911.9 Soá tai treo 4 4 Taûi troïng leân 1 tai treo 7947,3 7978 Choïn tai treo chung coù taûi troïng 104 N (tra baûng XIII.36-[4]) Trong phaàn tính thieát bò chính naøy ta boû qua phaàn tính taêng cöùng cho caùc loã vaø phaàn tính caùc chi tieát buø daõn nôû cho thaân thieát bò. Buoàng ñoát vaø buoàng boác ñeàu ñöôïc boïc caùch nhieät vôùi beà daøy lôùp caùch nhieät ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: (91) Trong ñoù heä soá caáp nhieät αn töø beà maët ngoaøi cuûa lôùp caùch nhieät ñeán khoâng kh: ,W/m2.ñoä (92) Tính beà daøy lôùp caùch nhieät cho noài 1, coøn lôùp caùch nhieät cho noài sau laáy nhö noài 1. Vôùi tT1: nhieät ñoä lôùp caùch nhieät tieáp giaùp beà maët thieát bò. Vì trôû löïc nhieät töôøng raát nhoû so vôùi trôû löïc nhieät cuûa lôùp caùch nhieät cho neân tT1 coù theå laáy baèng nhieät ñoä cuûa hôi ñoát. tT1=132,9oC tT2: nhieät ñoä beà maët lôùp caùch nhieät veà phía khoâng khí, choïn tT2 = 40oC. Tkk: nhieät ñoä khoâng khí trung bình naêm tKK = 27,2oC : heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät. Choïn vaät lieäu caùch nhieät laø taám polystirol. = 0,047 W/m.ñoä ñoä m Choïn beà daøy caùch nhieät theo taám tieâu chuaån, do ñoù ta choïn taám polystirol cô baûn laø 0,05m. CHÖÔNG 3 THIEÁT BÒ PHUÏ THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ BAROMET Thieát bò ngöng tuï baromet laø thieát bò ngöng tuï kieåu tröïc tieáp. Ñöôïc söû duïng khi hôi ñi ra laø nöôùc hoaëc chaát loûng khoâng caàn söû duïng. Hôi thöù seõ ñöôïc daãn vaøo ñi töø döôùi leân, nöôùc laøm laïnh ñi töø treân xuoáng, hôùi thöù seõ ngöng tuï thaønh nöôùc vaø cuøng chaûy xuoáng döôùi, ra ngoaøi. Khí khoâng ngöng seõ tieáp tuïc ñi töø döôùi leân vaø ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Baromet ñaët cao hôn maët ñaát ( chieàu cao baromet phuï thuoäc vaøo aùp suaát ngöng tuï). Aùp suaát ngöng tuï caøng thaáp, chieàu cao caøng lôùn. Aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò laø aùp suaát chaân khoâng, do ñoù noù phaûi ñöôïc laép ñaët ôû moät ñoä cao caàn thieát ñeå nöôùc ngöng coù theå töï chaûy ra ngoaøi khí quyeån maø khoâng caàn duøng bôm. Öu ñieåm: Hieäu suaát truyeàn nhieät tröïc tieáp raát cao, oån ñònh aùp suaát toát. Keát caáu thieát bò ñôn giaûn, hoaït ñoäng oån ñònh. Ít toán naêng löôïng Trong thieát bò ngöng tuï baromet, hôi thöù ngöng tuï chuyeån töø hôi sang loûng, laøm giaûm theå tích, daãn ñeán aùp suaát giaûm. Do ñoù coù cheânh leäch aùp suaát giöõa buoàng boác vaø thieát bò ngöng tuï, neân hôi töï ñoäng ñi qua maø khoâng caàn duøng bôm hay quaït, khoâng toán chi phí naêng löôïng. Kí hieäu caùc ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò yù nghóa G kg/h Löu löôïng i Kj/kg entanpi t 0C nhieät ñoä c Kj/kg.ñoä nhieät dung rieâng v m/s vaän toác doøng löu chaát “ h” kyù hieäu öùng vôùi doøng hôi thöù “t” kyù hieäu öùng vôùi doøng nöôùc laøm nguoäi “v” kyù hieäu öùng vôùi doøng vaøo “r” kyù hieäu öùng vôùi doøng ra “kk” kyù hieäu öùng vôùi doøng khí khoâng ngöng Dt m ñöôøng kính trong thieát bò b mm Chieàu roäng taám ngaên hg mm Chieàu cao gôø taám ngaên z caùi soá taám ngaên de mm Ñöôøng kính loã fe m2 Toång dieän tích loã treân taám ngaên ftb m2 Dieän tích tieát dieän ngang thieát bò t mm Böôùc loã E Möùc ñoä ñun noùng Htb mm chieàu cao thieát bò Hb m Chieàu cao oáng Baromet dt m Ñöôøng kính oáng baromet Heä soá ma saùt Chieàu daøy taám ngaên Heä soá trôû löïc cuïc boä Caân baèng vaät chaát naêng löôïng: Doøng hôi thöù töø noài coâ ñaëc 2: Löu löôïng: W=1190 kg/h = 0,33 kg/s Aùp suaát : Pw2 = 0,2 at Nhieät ñoä: tw2 = 68,7 oC Do toån thaát aùp suaát treân ñöôøng oáng daãn hôi thöù, doøng hôi thöù vaøo thieát bò ngöng tuï coù nhieät ñoä vaø aùp suaát thaáp hôn. Nhieät ñoä doøng hôi vaøo thieát bò ngöng tuï: thv = tw2 – Δ’” = tw2 – 1 = 67,7 oC Choïn: nhieät ñoä cuûa nöôùc laøm nguoäi: t1 = 30 oC Nhieät ñoä cuûa doøng nöôùc ngöng ra khoûi thieát bò: t2 = 50 oC Khí khoâng ngöng ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Thöôøng thöôøng trong hôi thöù coù laãn khoâng khí vaø caùc khí khoâng ngöng khaùc. Coù theå xem raèng trong 1 kg nöôùc ôû ñieàu kieän tieâu chuaån (0 oC, 1 at) coù cöùa khoaûng 2% theå tích (töùc 25.10-6 kg) khoâng khí coù khoái löôïng rieâng 1,25 kg/m3 Tính trung bình cöù ngöng tuï 1 kg hôi nöôùc thì bò khoâng khí beân ngoaøi loït theâm vaøo heä thoáng laø 0,01 kg Löôïng khoâng khí vaø khí khoâng ngöng ñöôïc huùt ra khoûi thieát bò ngöng tuï: , kg/s (93) Theå tích khí khoâng ngöng: (CT VI.49/84-[4]) (94) vôùi Ph laø aùp suaát rieâng phaàn cuûa hôi nöôùc trong hoãn hôïp vaø ñöôïc laáy baèng aùp suaát hôi baõo hoaø ôû nhieät ñoä khoâng khí tkk nhieät ñoä cuûa khoâng khí laáy baèng nhieät ñoä ra cuûa nöôùc laøm nguoäi tkk = t2 löôïng nöôùc laïnh caàn thieát ñeå ngöng tuï: (CT VI.51/84-[4]) , kg/s (95) Baûng 14 : keát quaû caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng ñoái vôùi thieát bò ngöng tuï Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Hôi vaøo Suaát löôïng W2 Kg/s 0,33 Nhieät ñoä th oC 67,7 Aùp suaát P at 0,3 Entanpi i”2 kJ/kg 2624 Khoái löôïng rieâng ρh Kg/m3 0,188 Vaän toác ωh m/s 25 Nöôùc laøm nguoäi Nhieät ñoä ñaàu t1 oC 30 Nhieät ñoä cuoái t2 oC 50 Nhieät dung rieâng c 4,18 Suaát löôïng Gn Kg/s 9,53 Aùp suaát rieâng phaàn hôi nöôùc Ph at 0,1258 Khoái löôïng rieâng ρ Kg/m3 Vaän toác m/s Khí khoâng ngöng Suaát löôïng Gkk Kg/s 3,55.10-3 Theå tích Vkk m3 0,0189 Nhieät ñoä tkk oC 50 Doøng nöôùc ra Suaát löôïng G Kg/s 9,856 Nhieät ñoä t2 oC 50 Khoái löôïng rieâng ρ Kg/m3 988 Ñoä nhôùt μ Pa.s 0,549.10-3 Vaän toác ω m/s 0,5 Kích thöôùc cuûa thieát bò: Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò tính töø ñieàu kieän vaän toác hôi cho pheùp sao cho khoâng keùo theo caùc gioït nöôùc nhoû. Toác ñoä hôi phuï thuoäc vaøo caùch phaân phoái nöôùc trong thieát bò, töùc laø theo ñoä lôùn cuûa caùc tia nöôùc. Khi tính toaùn choïn ωh = 25 m/s. Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò ngöng tuï: (CT VI.52/84-[4]) , (m) (96) Kích thöôùc taám ngaên: taám ngaên coù daïng hình vieân phaân ñeå ñaûm baûo laøm vieäc toát. Chieàu roäng cuûa taám ngaên: (CT VI.53/85-[4]) , (mm) (97) Treân taám ngaên coù ñuïc nhieàu loã nhoû, choïn ñöôøng kính loã nhoû laø 2 mm, chieàu daøy taám ngaên laø δ = 4 mm Chieàu cao gôø taám ngaên: hg = 40 mm Toång dieän tích beà maët cuûa caùc loã trong toaøn boä maët caét ngang cuûa thieát bò ngöng tuï, nghóa laø treân moät caëp taám ngaên: (CT VI.54-[4]) m2 (98) Vôùi toác ñoä cuûa tia nöôùc coù theå laáy ωc = 0,62 m/s Caùc loã treân taám ngaên xeáp theo hình luïc giaùc ñeàu, vôùi böôøc loã: ,mm (99) Vôùi ftb laø dieän tích tieát dieän cuûa thieát bò ngöng tuï: , m2 (100) Möùc ñoä ñun noùng nöôùc: (CT VI.56/85-[4]) (101) Döïa vaøo möùc ñoä ñun noùng ta xaùc ñònh soá ngaên n vaø khoaûng caùch trung bình giöõa caùc ngaên. (baûng VI.7/86-[4]). Thöïc teá khi hôi ñi trong thieát bò ngöng tuï töø döôùi leân thì theå tích cuûa noù seõ giaûm daàn, do ñoù khoaûng caùch hôïp lyù nhaát giöõa caùc ngaên cuõng neân giaûm daàn theo höôùng töø döôùi leân khoaûng chöøng 50 mm cho moãi ngaên. Döïa vaøo ñöôøng kính trong cuûa thieát bò ngöng tuï, ta choïn chieàu daøy cuûa thaønh thieát bò vaø khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng ñeán naép cuûa thieát bò, khoaûng caùch töø ngaên döôùi cuøng ñeán ñayù thieát bò, khoaûng caùch giöõa caùc ngaên (baûng VI.8/88-[4]) Chieàu cao thieát bò ngöng tuï : , mm (102) Kích thöôùc oáng baromet: Ñöôøng kính trong cuûa oáng baromet: , m (103) Vôùi ω laø vaän toác cuûa hoãn hôïp nöôùc vaø chaát loûng ñaõ ngöng chaûy trong oáng baromet, choïn ω = 0,5 m/s Chieàu cao cuûa oáng baromet: ; m (104) Chieàu cao coät nöôùc trong oáng baromet caân baèng vôùi hieäu soá giöõa aùp suaát khí quyeån vaø aùp suaát trong thieát bò ngöng tuï: , m (105) Chieàu cao coät nöôùc trong oáng baromet caàn ñeå khaéc phuïc toaøn boä trôû löïc khi nöôùc chaûy trong oáng: , m (106) , m (107) Vôùi heä soá trôû löïc do ma saùt khi nöôùc chaûy trong oáng phuï thuoäc vaøo chuaån soá Re Chuaån soá Re: (108) Heä soá ma saùt: ñoái vôùi tröôøng hôïp chaûy taàng: (109) Ñoái vôùi tröôøng hôïp chaûy roái trong oáng nhaùm: (110) Baûng 15: Keát quaû tính thieát bò ngöng tuï Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Thieát bò ngöng tuï vaø thieát bò thu hoài Ñöôøng kính trong TBNT (tính) Dt mm 366 Ñöôøng kính trong TBNT (thöïc) Dt mm 500 Chieàu daøy cuûa thaønh TB S mm 5 Khoaûng caùch giöõa taâm TBNT vaø TB thu hoài K mm 675 Ñöôøng kính TB thu hoài D mm 400 Chieàu cao TB thu hoài Ht mm 1440 Ñöôøng kính caùc cöûa ra vaø vaøo Hôi vaøo d1 mm 300 Nöôùc vaøo d2 mm 100 Hoãn hôïp khí vaø hôi ra d3 mm 80 Noái vôùi oáng baromet d4 mm 125 Hoãn hôïp khí vaø hôi vaøo TB thu hoài d5 mm 80 Hoãn hôïp khí vaø hôi ra khoûi TB thu hoài d6 mm 50 Noái töø TB thu hoài ñeán oáng baromet d7 mm 50 Oáng thoâng khí d8 mm 25 Taám ngaên Chieàu roäng b mm 300 Chieàu daøy δ mm 4 Chieàu cao gôø hg mm 40 Ñöôøng kính loã de mm 2 Toång dieän tích loã f m2 Dieän tích tieát dieän thieát bò ftb m2 Böôùc loã t mm Möùc ñoä ñun noùng E 0,53 Soá ngaên z Caùi 4 Khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng ñeán naép thieát bò a0 mm 1300 Khoaûng caùch giöõa caùc ngaên a1 mm 220 a2 mm 260 a3 mm 320 Khoaûng caùch töø ngaên cuoái cuøng ñeán ñaùy thieát bò a4 mm 1200 Chieàu cao TBNT H mm 3300 oáng baromet Ñöôøng kính trong d mm 25 Ñoä nhaùm Δ mm 0,5 Chuaån soá Re Re 22495 Heä soá trôû löïc do ma saùt λ 0,051 Chieàu cao coät nöôùc h1 m 7 h2 m 0,13 Chieàu cao oáng baromet Hb m 7,63 THIEÁT BÒ GIA NHIEÄT Kí hieäu caùc ñaïi löôïng Kí hieäu ñôn vò YÙ nghóa G kg/h suaát löôïng dung dòch mía ñöôøng rh kJ/kg aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi nöôùc baõo hoøa. t 0C Nhieät ñoä dung dòch mía ñöôøng C KJ/kg.ñoä nhieät dung rieâng cuûa dung dòch mía ñöôøng “h“ Kyù hieäu doøng hôi ñoát “ñ’ Kyù hieäu öùng vôùi doøng vaøo “c“ kyù hieäu öùng vôùi doøng ra ñoä aåm hôi baõo hoaø Vai troø cuûa thieát bò gia nhieät laø ñun noùng dung dòch mía ñöôøng töø nhieät ñoä ñaàu ñeán nhieät ñoä soâi cuûa noài coâ ñaëc. Taùc nhaân gia nhieät laø doøng hôi nöôùc baõo hoøa. Caùc thoâng soá cuûa dung dòch mía ñöôøng: Suaát löôïng: 3500 kg/h Noàng ñoä : 8% Nhieät ñoä ñaàu : 30 0C Nhieät ñoä cuoái: 103 0C Caùc thoâng soá cuûa doøng hôi nöôùc baõo hoøa: Aùp suaát : 3 at Ñoä aåm : 5% Nöôùc ngöng ôû traïng thaùi loûng soâi. Phöông trình caân baèng naêng löôïng: Gh.rh. (1- =G.( Cc.tc -Cñtñ) + Qtt (111) Giaû söû: Qtt = 0.05Ghrh (1- Phöông trình thaønh : 0.9 Ghrh = G(Cc.tc -Cñtñ) (112) Löôïng hôi ñoát caàn thieát: (113) Baûng 16: Keát quûa tính caân baèng naêng löôïng cuûa thieát bò gia nhieät : Ñaïi löôïng Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Dung dòch mía ñöôøng Noàng ñoä x 0.08 Suaát löôïng G Kg/h 3500 Nhieät ñoä doøng vaøo tñ 0C 30 Nhieät dung rieâng doøng vaøo Cñ J/kg.ñoä 4007 Nhieät ñoä doøng ra tc 0C 103 Nhieät dung rieâng doøng ra Cc J/kg.ñoä 4051 Hôi ñoát Aùp suaát P at 3 Nhieät ñoâ th 0C 132.9 Aàn nhieät ngöng tu rhv Kj/kg 2171 Suaát löôïng Gh Kg/h 532 TÍNH VAØ CHOÏN BÔM Kyù hieäu caùc ñaïi löôïng: Kyù hieäu Ñôn vò YÙ nghóa G kg/s löu löôïng Q m3/s naêng suaát bôm N KW coâng suaát bôm Hb m coät aùp bôm kg/m3 khoái löôïng rieâng cuûa doøng löu chaát hieäu suaát bôm Bôm chaát loûng: Theo phöông trình Becnulli: (114) Choïn ñöôøng kính oáng huùt baèng ñöôøng kính oánh ñaåy, neân vaän toác trung bình treân ñöôøng oáng huùt vaø ñöôøng oáng ñaåy baèng nhau ( v1 = v2 = v ) (m/s) (115) Toån thaát ñöôøng oáng: (116) Coâng suaát bôm: (117) Löu löôïng cuûa bôm: Q= (118) Baûng 17: Keát quaû tính bôm Ñaïi löôïng Kyù hieäu Ñôn vò Bôm nhaäp lieäu Bôm thaùo lieäu Ghi chuù Noài I Noài II Ñöôøng kính oáng dt m 0,05 0,05 0,05 Choïn Chieàu daøi oáng l m 15 15 15 Suaát löôïng G Kg/s 0,972 0,642 0,311 Löu löôïng bôm Q 10-4m3/s 9,3 6,2 2,9 Vaän toác dung dòch V m/s 0,474 0,316 0,148 Chieàu cao hình hoïc Z2-Z1 m 10 8 2 Aùp suaát P1 105N/m2 1 1,12 0,3 P2 105N/m2 1,12 0,3 1 Trôû löïc cuïc boä Cöûa vaøo 0.5 0.5 0.5 Cöûa ra 1 1 1 Van thaúng (2 caùi ) 0.79 0.79 0.79 Co 90 0(4 caùi) 1.1 1.1 1.1 Toång trôû löïc 7.5 7.5 7.5 Chuaån soá Re Re 64699 43133 11384 Heä soá masaùt 0,039 0, 04 0,043 Ñoä nhaùm mm 0,5 0,5 0,5 Coät aùp bôm H mH2O 11,4 0,10 9,08 Hieäu suaát 0.75 0.75 0.75 Coâng suaât bôm N W 144,2 0,84 35,8 TÍNH HEÄ THOÁNG CHAÂN KHOÂNG Nhö vaäy aùp suaát chaân khoâng caàn duy trì laø: P1 = 0,3 at = 0,3.105 Pa Theå tích khí khoâng ngöng caàn huùt: S1 = 0,0189 m3/s. Chieàu cao töø mieäng ra cuûa thieát bò thu hoài ñeán maët ñaát laø H’ 11 m. Ta ñaët bôm chaân khoâng ôû maët ñaát, do ñoù ta choïn toång chieàu daøi caùc ñoaïn oáng daãn töø thieát bò thu hoài ñeán bôm chaân khoâng laø 11 m. Choïn bôm chaân khoâng: Choïn loaïi bôm chaân khoâng tröôùc heát phuï thuoäc vaøo loaïi vaø löu löôïng khí caàn huùt cuõng nhö vuøng aùp suaát laøm vieäc. Ta thaáy khí caàn huùt coù theå xem nhö khoâng khí, aùp suaát laøm vieäc laø 0,3 at = 228 tor , neân ta coù theå choïn bôm chaân khoâng voøng nöôùc. Do ñoù ta khoâng caàn phaûi laøm khoâ khí tröôùc khi huùt veà bôm chaân khoâng. Toác ñoä khí caàn huùt laø 0,0189 m3/s = 1,134 m3/ph. Döïa vaøo baûng 6.2 trang 176-[1], ta choïn loaïi bôm PMK-2 coù caùc thoâng soá nhö sau: Toác ñoä huùt ôû 0oC vaø 760 mmHg : 3,6 m3/ph Aùp suaát giôùi haïn: 76 mmHg Löu löôïng nöôùc: 1200 l/h Coâng suaát ñoäng cô: 10 KW Khoái löôïng bôm: 414 kg Kích thöôùc: 0,7x0,42 Nguyeân lyù hoaït ñoäng cuûa bôm voøng nöôùc: Bôm voøng nöôùc laø loaïi bôm ñaåy, taïo chaân khoâng baèng caùch loâi cuoán khí ra khoûi theå tích, döïa treân nguyeân taéc chuyeån ñoäng cô hoïc ñeå huùt khí. Coù moät ñoäng cô laøm cho roâto chuyeån ñoäng, taïo theå tích thay ñoåi ñeå huùt vaø neùn khí. Quaù trình huùt vaø neùn khí ñöôïc thöïc hieän döïa treân nguyeân taéc môû roäng vaø thu heïp theå tích laøm vieäc cuûa caùc khoang bôm. Khi roâto quay leäch taâm vôùi thaân bôm hình truï, do löïc ly taâm nöôùc vaêng ra taïo thaønh voøng nöôùc bít kín caùc khoaûng bôm giöõa caùc caùnh gaït. Vì caùnh gaït quay leäch taâm vôùi thaân bôm neân ñoä ngaäp saâu cuûa caùnh gaït taïi caùc vò trí khaùc nhau trong voøng nöùôc cuõng khaùc nhau. Khoang bôm giôùi haïn giöõa 2 caùnh gaït vaø voøng nöôùc coù theå tích thay ñoåi tuyø theo vò trí. Taïi vò trí theå tích khoang bôm taêng leân ñöôïc noái vôùi cöûa huùt, coøn phaàn cuoái cuûa voøng quay hôi theå tích bò thu heïp ñöôïc noái vôùi cöûa ñaåy. Do ñoù bôm raát thuaän lôïi ñeå huùt caùc loaïi khí coù hôi nöôùc. Choïn heä thoáng oáng daãn khí Ta choïn heä thoáng oáng daãn töø thieát bò ngöng tuï ñeán bôm nhö sau: Baûng 18: Kích thöôùc caùc loaïi oáng daãn Loaïi oáng Ñöôøng kính (mm) Chieàu daøi (m) Loaïi oáng OÁng noái 1 töø cöûa ra cuûa thieát bò thu hoài ñeán co 90o 50 l1= 0,15 l2= 0,05 OÁng ngaén OÁng daãn 2 50 9,5 OÁng daøi OÁng huùt cuûa bôm 3 34 1,5 OÁng daøi Co 4 vaøo mieäng huùt cuûa bôm 34 l1= 0,034 l2= 0,034 OÁng ngaén Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa caùc oáng daãn vaø trôû löïc cuûa toaøn heä thoáng: Khí khoâng ngöng ra khoûi thieát bò ngöng tuï coù nhieät ñoä laø 50oC, nhöng ta coù theå boû qua aûnh höôûng cuûa nhieät ñoä vaø trong caùc coâng thöùc ta tính gaàn ñuùng ôû 20oC. Xaùc ñònh cheá ñoä chaûy trong oáng daãn 1: Xem khí khoâng ngöng laø khoâng khí, ta tính gaàn ñuùng ôû nhieät ñoä T = 293K Neân cheá ñoä chaûy laø chaûy nhôùt. cheá ñoä chaûy nhôùt - doøng. Löu löôïng khí caàn huùt trong oáng daãn laø : Q = S1.P1 = 0,0189.0,3.105 = 567 Pa.m3/s Coi löu löôïng Q laø khoâng ñoåi trong toaøn boä heä thoáng oáng. Xaùc ñònh aùp suaát taïi ñaàu vaøo cuûa oáng daãn 2: Töø phöông trình: Chieàu daøi töông ñöông cuûa oáng daãn 1: Suy ra P2 =29961,5 Pa Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa oáng 1: m3/s Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa oáng 2: Q = L2.(P2 – P3) Suy ra P3 = 29940 Pa L2 =26,37 m3/s Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa oáng 3: Q = L3.(P3 – P4) Suy ra P4 = 29924,4 Pa L3 = 36,346 m3/s Xaùc ñònh ñoä daãn khí cuûa oáng noái vaøo bôm 4: Chieàu daøi töông ñöông cuûa co 4: Pa m3/s Ñoä daãn khí cuûa toaøn boä heä thoáng: m3/s Xaùc ñònh toác ñoä huùt khí cuûa bôm: m3/s Xaùc ñònh vaän toác huùt khí thöïc cuûa toaøn boä heä thoáng: m3/s Xaùc ñònh thôøi gian huùt khí vaø aùp suaát tôùi haïn cuûa heä thoáng: Theå tích heä thoáng thieát bò caàn huùt V = V1 + V2 V1: theå tích cuûa thieát bò ngöng tuï V2: theå tích cuûa thieát bò phaân ly Baûng 19: Tính theå tích caùc thieát bò: Ñaïi löôïng Ñôn vò Thieát bò ngöng tuï Thieát bò thu hoài Ñöôøng kính mm 500 400 Chieàu cao phaàn thaân truï m 3,3 1,44 Theå tích phaàn thaân truï m3 0,648 0,181 Theå tích naép elip m3 0,0214 0,0115 Theå tích ñaùy noùn m3 0,042 0,023 Toång theå tích thieát bò m3 0,711 0,216 V = 0,711 + 0,216 = 0,927 m3 Söï thay ñoåi traïng thaùi khí trong theå tích V chính laø do 1 löôïng khí bò bôm huùt ñi pdV/dt = Qb = p.St vaø 1 löôïng khí boå sung vaøo pdVbs/dt = Qbs do ñoù ta coù: vôùi Vaäy toác ñoä thay ñoåi aùp suaát seõ laø ñeå xaùc ñònh thôøi gian huùt khí cuûa heä thoáng thieát bò coù theå tích V = 0,927 m3 vôùi vaän toác huùt khí cuûa heä thoáng St = 0,01893 m3/s töø aùp suaát khí quyeån ñeán aùp suaát p= 0,3at=228 mmHg ta söû duïng ñoà thò hình 6.32 –[1] Coi löôïng khí roø laø khoâng ñaùng keå nhö vaäy löôïng khí boå sung seõ baèng löôïng khí khoâng ngöng thoaùt ra töø thieát bò ngöng tuï vaø vaän toác huùt khí: S = 0,0189 m3/s =68,04 m3/h. töø ñoù ta xaùc ñònh ñöôïc thôøi gian t = 25 ph. Vaäy thôøi gian khôûi ñoäng ban ñaàu raát laâu (25 ph) Xaùc ñònh aùp suaát tôùi haïn cuûa bôm ( laø aùp suaát nhoû nhaát do bôm taïo ñöôïc taïi mieäng huùt cuûa bôm). Aùp suaát trong heä thoáng thieát bò ñaït aùp suaát tôùi haïn khi , coù nghóa laø vôùi aùp suaát ñoù thì löu löôïng khí boå sung baèng löu löôïng khí huùt ñi vaø bôm vaãn laøm vieäc nhöng aùp suaát trong heä thoáng khoâng theå haï thaáp ñöôïc nöõa. Khi ñoù: Pa CHÖÔNG 4: KIEÅM SOAÙT VAØ ÑIEÀU KHIEÅN QUAÙ TRÌNH Muïc tieâu ñieàu khieån quaù trình coâ ñaëc laø saûn phaåm thu ñöôïc phaûi ñaït noàng ñoä, naêng suaát theo yeâu caàu ñoàng thôøi, phaûi ñaûm baûo ñöôïc caân baèng vaät chaát vaø nhieät löôïng. Ñeå ñaït ñöôïc muïc tieâu treân ta phaûi khaûo saùt toaøn boä heä thoáng coâ ñaëc, xaùc ñònh caùc thoâng soá caàn kieåm tra vaø ñieàu chænh, xaùc ñònh caùc yeáu toá nhieãu cuõng nhö löïa choïn caùc ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh, caùc taùc ñoäng ñieàu chænh, löïa choïn caùc thieát bò ñieàu khieån vaø kieåm tra. CAÙC YEÁU TOÁ AÛNH HÖÔÛNG LEÂN QUAÙ TRÌNH COÂ ÑAËC: ñöôïc chia laøm 3 nhoùm sau: Taùc ñoäng nhieãu cho pheùp oån ñònh : Löu löôïng, nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu:Gñ, tñ Aùp suaát cuûa hôi ñoát :Pñ. Ñaây laø caùc yeáu toá ta coù theå kieåm soaùt ñöôïc chuùng, coù theå oån ñònh ñöôïc chuùng. Ñoái vôùi doøng nhaäp lieäu caùc thoâng soá cô baûn löu löôïng, noàng ñoä, nhieät ñoä seõ coù aûnh höôûng ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm, cuõng nhö aûnh höôûng ñeán dieãn bieán cuûa quaù trình coâ ñaëc. Aûnh höôûng cuûa löu löôïng doøng nhaäp lieäu: Neáu löu löôïng ñuùng nhö ñaõ tính laø 3500 kg/h vaø caùc yeáu toá khaùc ñeàu oån ñònh thì quaù trình coâ ñaëc xaûy ra ñuùng nhö ta döï ñoaùn, chaát löôïng doøng thaønh phaåm ñöôïc baûo ñaûm nhöng neáu: Nhoû hôn 3500 kg/h (trong khoaûng cho pheùp): quaù trình coâ ñaëc xaûy ra nhanh, coù theå khoâng ñuû dung dòch cho quaù trình caáp nhieät cuûa hôi ñoát , ñieàu naøy coù theå aûnh höôûng söï soâi trong noài, hôi boác leân nhieàu, aûnh höôûng ñeán ñoä chaân khoâng, aûnh höôûng ñeán chaát löôïng saûn phaåm. Trong tröôøng hôïp xaáu nhaát töùc laø khi löu löôïng quaù ít coù theå gaây chaùy oáng truyeàn nhieät, chaùy saûn phaåm, keát quaû laø quaù trình coâ ñaëc seõ khoâng dieãn ra nhö mong muoán. Lôùn hôn 3500 kg/h (trong khoaûng cho pheùp) : luùc naøy löôïng nhieät do hôi ñoát cung caáp seõ khoâng ñuû ñeå laøm bay hôi dung moâi, noàng ñoä doøng thaønh phaåm khoâng ñaït, vì ôû ñaây dung dòch chæ chaûy qua daøn oáng 1 laàn khoâng coù tuaàn hoaøn trôû laïi neân neáu löu löôïng nhieàu hôn khi ta tính toaùn thì löôïng nhieät do hôi ñoát cung caáp khoâng ñuû ñeå ñöa dung dòch ñeán noàng ñoä mong muoán. Tröôøng hôïp xaáu nhaát laø khi löu löôïng quaù lôùn seõ gaây ngaäp trong caùc oáng truyeàn nhieät, giaûm khoaûng khoâng gian boác hôi, aûnh höôûng ñeán quaù trình boác hôi, quaù trình coâ ñaëc khoâng dieãn ra ñöôïc. AÛnh höôûng cuûa nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: Quaù trình coâ ñaëc chuû yeáu laø döïa vaøo ñaëc tính soâi cuûa dung dòch hay laø döïa vaøo ñaëc tính nhieät ñoä. Do ñoù yeáu toá nhieät ñoä laø coù aûnh höôûng nhieàu ñeán quaù trình coâ ñaëc. Theo tính toaùn nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu khi vaøo thaùp laø 103oC thì söï soâi seõ xaûy ra . Maëc duø ñaõ coù gia nhieät ban ñaàu cho doøng nhaäp lieäu, nhöng thieát bò gia nhieät cuõng laø moät ñoái töôïng coâng ngheä, cuõng bò aûnh höôûng caùc yeáu toá beân ngoaøi, cuï theå ôû ñaây laø nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu taïi boàn chöùa. Do khoâng xeùt ñeán thieát bò gia nhieät cho neân ta xem nhö chæ xeùt nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu sau khi ra khoûi thieát bò gia nhieät: Neáu thaáp hôn 103oC: dung dòch seõ khoâng soâi khi vaøo noài, ta laïi phaûi toán nhieät cuûa hôi ñoát, nhöng do ñaëc ñieåm cuûa thieát bò laø dung dòch chæ chaûy qua 1 laàn töø treân xuoáng khi ñi heát chieàu cao cuûa oáng truyeàn nhieät, aûnh höôûng ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm (noàng ñoä thaáp hôn) Neàu nhieät ñoä cao hôn: neáu cao hôn trong khoaûng cho pheùp thì khoâng aûnh höôûng nhieàu ñeán quaù trình coâ ñaëc. Ñoái vôùi hôi ñoát vì söû duïng hôi nöôùc baûo hoøa ñeå caáp nhieät cho neân thoâng soá aùp suaát laø coù aûnh höôûng nhieàu nhaát ñeán hieäu quaû truyeàn nhieät , löu löôïng hôi ñoát cuõng coù aûnh höôûng nhöng khoâng nhieàu. AÛnh höôûng cuûa aùp suaát : Neáu aùp suaát thaáp töùc nhieät ñoä hôi ñoát thaáp seõ coù aûnh höôûng lôùn ñeán hieäu suaát truyeàn nhieät, khoâng ñuû nhieät löôïng ñeå cung caáp cho dung dòch soâi, noàng ñoä dung dòch khoâng ñaït, cho duø ta coù taêng löu löôïng hôi ñoát leân cuõng khoâng theå ñaùp öùng ñuû cho quaù trình truyeàn nhieät vì ñoäng löïc cuûa quaù trình truyeàn nhieät laø do cheânh leäch nhieät ñoä cuûa hai doøng “noùng” vaø “laïnh”. Neáu aùp suaát cao: neáu cao ôû möùc cho pheùp thì khoâng aûnh höôûng nhieàu nhöng neáu quaù cao seõ aûnh höôûng ñeán thieát bò, do taïo aùp löïc cao beà daøy buoàng ñoát seõ khoâng ñaùp öùng ñöôïc tính beàn töø ñoù daãn ñeán hö hoûng thieát bò, nghieâm troïng coù theå gaây noå. Do ñoù khi söû duïng hôi ñoát ngöôøi ta thöôøng phaûi kieåm tra aùp löïc ñeå traùnh gaây tai naïn cheát ngöôøi. AÛnh höôûng cuûa löu löôïng hôi ñoát: Yeáu toá naøy khoâng aûnh höôûng nhieàu.Neáu löu löôïng thaáp seõ khoâng ñuû hôi caáp nhieät cho dung dòch, Neáu löu löôïng cao thì khoâng aûnh höôûng nhieàu nhöng nhö vaäy seõ gaây toån thaát nhieät, cuõng coù theå laøm taêng aùp löïc cho buoàng ñoát. Taùc ñoäng nhieåu kieåm soaùt ñöôïc nhöng khoâng theå oån ñònh: Aûnh höôûng cuûa noàng ñoä doøng nhaäp lieäu: Noàng ñoä doøng nhaäp lieäu ban ñaàu laø 8 %kl khi tính toaùn ta ñaõ cho laø noàng ñoä naøy oån ñònh do ñoù khi vaøo trong noài söï soâi seõ xaûy ra nhöng neáu: Noàng ñoä nhoû hôn 8% kl: söï soâi vaãn dieãn ra (trong khoaûng cho pheùp), nhöng neáu quaù nhoû thì noàng ñoä saûn phaåm seõ khoâng ñaït yeâu caàu. Noàng ñoä lôùn hôn 8%kl: doøng nhaäp lieäu vaøo noài khoâng soâi ñöôïc, phaûi toán theâm moät löôïng nhieät ñeå naâng nhieät ñoä doøng leân khi ñoù quaù trình coâ ñaëc môùi dieãn ra. Ñieàu naøy seõ gaây toån thaát nhieät cuûa hôi ñoát, vaø seõ laøm taêng noàng ñoä cuûa doøng saûn phaåm Taùc ñoäng nhieåu khoâng kieåm soaùt ñöôïc: Caùc thoâng soá naøy ta khoâng theå kieåm soaùt ñöôïc, khi tính toaùn ta chæ döïa theo kinh nghieäm, caùc coâng thöùc thöïc nghieäm ñeå tính toaùn do ñoù khoâng theå chính xaùc ñöôïc, khoâng theå traùnh khoûi sai soá lôùn.Ta coù theå xeùt ñeán hai thoâng soá coù aûnh höôûng nhieàu ñeán quaù trình coâ ñaëc: Nhieät toån thaát: Qtt Heä soá truyeàn nhieät: K Xeùt thoâng soá nhieät toån thaát Qtt: Khi tính ta cho nhieät toån thaát ra moâi tröôøng laø 5 % löôïng nhieät do hôi ñoát cung caáp tuy nhieân ñaây chæ laø con soá thöïc nghieäm khoâng theå tính ñöôïc do ñoù ñeå kieåm soaùt noù laø raát khoù vaø chuùng ta khoâng theå ñieàu chænh ñöôïc, chæ coù theå giaûm ñeán möùc thaáp nhaát (caùch nhieät). Xeùt heä soá truyeàn nhieät K: Khi tính toaùn ta döïa theo coâng thöùc thöïc nghieäm , caùc thoâng soá rcaùu laïi laø töø thöïc nghieäm do ñoù khoâng theå chính xaùc ñöôïc. Theo thôøi gian lôùp caùu taêng leân seõ aûnh höôûng ñeán heä soá K vaø seõ aûnh höôûng ñeán hieäu suaát truyeàn nhieät cuûa hôi ñoát , aûnh höôûng ñeán chaát löôïng doøng thaønh phaåm. Thoâng soá naøy ta khoâng theå kieåm soaùt, ñieàu chænh ñöôïc. ÑAÏI LÖÔÏNG CAÀN ÑIEÀU CHÆNH: Coù nhieàu ñaïi löôïng ñaëc tröng cho muïc ñích ñieàu khieån, ta khoâng theå naøo ñaùp öùng heát caùc ñaïi löôïng ñoù cho neân phaûi tìm caùc thoâng soá, ñaïi löôïng naøo cuûa quaù trình coâ ñaëc coù yù nghóa quan troïng aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán muïc ñích ñieàu khieån, vaø tìm caùch ñieàu chænh chuùng. Ta goïi caùc ñaïi löôïng naøy laø ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh.Vaø ñeå ñaït muïc tieâu ñieàu khieån cuûa quaù trình coâ ñaëc ta coù theå xeùt caùc ñaïi löôïng sau: Noàng ñoä saûn phaåm:xc Aùp suaát trong noài: P Löu löôïng nhaäp lieäu Möùc dung dòch trong töøng noài Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu vaøo noài coâ ñaëc: tñ Xeùt noàng ñoä saûn phaåm : Noàng ñoä saûn phaåm chính laø noàng ñoä maø ta muoán dung dòch phaûi ñaït sau quaù trình coâ ñaëc, vaø ta cuõng mong muoán noàng ñoä naøy oån ñònh trong suoát quaù trình, neáu coù söï xaùo troän noàng ñoä naøy thì chaát löôïng saûn phaåm seõ khoâng ñaït yeâu caàu cho caùc coâng ñoaïn sau. Xeùt aùp suaát trong noài : Quaù trình coâ ñaëc tieán haønh vôùi aùp suaát noài cuoái cuøng laø aùp suaát chaân khoâng, muïc ñích laø ñeå giaûm nhieät ñoä boác hôi traùnh aûnh höôûng chaát löôïng saûn phaåm . Do dung dòch ñöôøng khoâng chòu aûnh höôûng nhieàu töø thoâng soá nhieät ñoä cho neân muïc ñích naøy laø quan troïng. Duø coù tieán haønh trong ñieàu kieän naøo thì aùp suaát trong noài cuõng phaûi ñöôïc oån ñònh vì noù coù aûnh höôûng ñeán nhieät ñoä boác hôi, aûnh höôûng ñeán khaû naêng taùch dung moâi cuûa dung dòch. Neáu aùp suaát quaù thaáp ( chaân khoâng cao ), ñieåm soâi caøng thaáp , aùp suaát hôi caøng lôùn, dung dòch ñöôøng soâi caøng maïnh. Nhöng neáu ñoä chaân khoâng cao hôn nöõa, ñoä nhôùt lôùn aûnh höôûng ñeán ñoái löuvaø truyeàn nhieät. Neáu aùp suaát quaù cao ( chaân khoâng thaáp ) thì khaû naêng boác hôi cuûa dung moâi seõ giaûm, aûnh höôûng ñeán noàng ñoä saûn phaåm Do ñoù ta phaûi oån ñònh thoâng soá naøy vì noù coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán quaù trình taùch dung moâi . Xeùt nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: Nhö ñaõ phaân tích ôû treân, nhieät ñoä caùc doøng ñeàu coù aûnh höôûng tröïc tieáp ñeán quaù trình coâ ñaëc do ñoù nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu phaûi ñöôïc kieåm soaùt. TAÙC ÑOÄNG ÑIEÀU CHÆNH: Löu löôïng saûn phaàm Suaát löôïng hôi ñoát Suaát löôïng thaùo lieäu ôû moãi noài. Löu löôïng nöôùc laøm nguoäi ôû thieát bò ngöng tuï CAÙC THOÂNG SOÁ CAÀN KIEÅM TRA: Aùp suaát trong caùc noài trung gian: Pi Löu löôïng nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: Gñ, tñ Aùp suaát trong noài nhö ñaõ phaân tích laø thoâng soá raát quan troïng vaø noù luoân bieán ñoåi trong moät khoaûng heïp do ñoù ta coù theå theo doõi kieåm tra noù, hieån thò thoâng soá taïi choã hay trong baøn ñieàu khieån. Löu löôïng, nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu: cuõng nhö aùp suaát trong noài, ñaây laø caùc thoâng soá ta coù theo doõi hieån thò ra. HEÄ THOÁNG ÑIEÀU KHIEÅN: Caùc thoâng soá coâng ngheä cuûa quaù trình ñöôïc oån ñònh baèng heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng, ñeå ñôn giaûn ta duøng heä thoáng moät voøng. STT Thoâng soá caàn oån ñònh Taùc ñoäng ñieàu chænh 1 Noàng ñoä saûn phaåm xc Löu löôïng hôi ñoát cho noài 1 2 Möùc dung dòch trong caùc noài Suaát löôïng thaùo lieäu ôû moãi noài 3 Aùp suaát hôi thöù noài cuoái Löu löôïng nöôùc laïnh vaøo TBNT 4 Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu tñ Löu löôïng hôi ñoát cho thieát bò gia nhieät Duïng cuï ño vaø ñieàu khieån: Ño aùp suaát baèng aùp keá bieán daïng loaïi hoäp xeáp kieåu xiphoâng vì ñaây laø loaïi aùp keá coù caáu truùc ñôn giaûn vaø tin caäy, kích thöôùc nhoû, deã ñoïc, chính xaùc cao vaø coù khoaûng ño cao, ñöôïc söû duïng nhieàu ñeå ño vaø ghi laïi aùp suaát vaø chaân khoâng. Ño noàng ñoä saûn phaåm ta khoâng duøng cô caáu thöû maãu maø xaùc ñònh söï cheânh leäch tín hieäu nhieät ñoä hôi thöù vaø tín hieäu nhieät ñoä doøng saûn phaåm sau ñoù qua cô caáu tính toaùn suy ra noàng ñoä saûn phaåm. Cô sôû cuûa phöông phaùp naøy laø so noàng ñoä saûn phaåm coù quan heä ñôn trò vôùi cheânh leäch nhieät ñoä treân. Do ñoù caûm bieán ño löôøng chính laø caûm bieán ño löôøng nhieät ñoä. Ta choïn duïng cuï do nhieät ñoä laø caëp nhieät ñieän vì ôû ñaây caàn ñoä chính xaùc cao TOÅNG KEÁT THOÂNG SOÁ COÂNG NGHEÄ Heä thoáng coâ ñaëc Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Giaù trò Noài 1 Noài 2 Dung dòch vaøo Suaát löôïng Gñ kg/h 3500 2310 Nhieät ñoä tñ oC 103,345 70,1 Noàng ñoä xñ % 8 12 Dung dòch ra Suaát löôïng Gc kg/h 2310 1120 Nhieät ñoä tc oC 103,345 70,1 Noàng ñoä xc % 12 25 Hôi thöù Suaát löôïng W kg/h 1190 1190 Aùp suaát Pw at 1,12 0,3 Nhieät ñoä tw oC 102,16 68,7 Hôi ñoát Suaát löôïng D kg/h 1371,6 1213,2 Aùp suaát PD at 3 1,12 Nhieät ñoä tD oC 132,9 101,16 Nöôùc ngöng Suaát löôïng D kg/h 1371,6 1213,2 Nhieät ñoä tD oC 132,9 101,16 Thieát bò phuï Ñaïi löôïng Ñôn vò Thieát bò ngöng tuï Thieát bò gia nhieät Kí hieäu Giaù trò Kí hieäu Giaù trò Nöôùc laøm nguoäi Doøng loûng vaøo Suaát löôïng kg/h Gn 9,53 Gñ 3500 Nhieät ñoä oC t1 30 tñ 30 Noàng ñoä % xñ 8 Doøng loûng ra Suaát löôïng kg/h Gñ 3500 Nhieät ñoä oC tc 103 Noàng ñoä % xñ 8 Hôi thöù vaøo Doøng hôi vaøo Suaát löôïng kg/h W2 1190 Ghv 532 Aùp suaát at P 0,3 P 3 Nhieät ñoä oC tw 68,7 th 132,9 Khí khoâng ngöng Suaát löôïng kg/h Gkk 12,78 Aùp suaát at P 0,3 Nhieät ñoä oC tkk 50 Nöôùc ngöng Suaát löôïng kg/h G 35481 G 532 Nhieät ñoä oC t2 50 t 132,9 KÍCH THÖÔÙC THIEÁT BÒ CHÍNH Ñaïi löôïng Kí hieäu Ñôn vò Buoàng ñoát Buoàng boác Thaân Chính Phuï Vaät lieäu CT3 X18H10T X18H10T Chieàu cao H m 5 0,7 2,5 Ñöôøng kính Dt mm 800 800 1200 Beà daøy S mm 4 4 10 Aùp suaát laøm vieäc P at 3 3 0,3 Ñaùy vaø naép elip Vaät lieäu X18H10T X18H10T Ñöôøng kính Dt mm 800 1200 Beà daøy S mm 4 10 Chieàu cao h mm 200 300 Chieàu cao gôø hg mm 25 40 Ñaùy noùn 60o Vaät lieäu X18H10T X18H10T Ñöôøng kính Dt mm 1200 Beà daøy S mm 10 Chieàu cao h mm 1087 Chieàu cao gôø hg mm 50 OÁng truyeàn nhieät Vaät lieäu X18H10T Ñöôøng kính d mm 38 Beà daøy S mm 3,5 Chieàu cao H mm 5 Soá oáng n mm 91 Böôùc oáng t 53,2 Væ oáng Vaät lieäu X18H10T Beà daøy h mm 18 Soá löôïng caùi 2 Ñóa phaân phoái Vaät lieäu X18H10T Beà daøy h mm 18 Soá löôïng caùi 1 Tai treo Vaät lieäu CT3 CT3 Soá löôïng caùi 4 4 Taûi troïng N N 104 104 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1]. Phaïm Vaên Boân (Chuû bieân ), Nguyeãn Ñình Thoï, ”Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa hoïc taäp 5 –Giaùo trình Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác Gia Tp.HCM, 2002. [2].Phaïm Vaên Boân, Vuõ Baù Minh, Hoaøng Minh Nam, “Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa hoïc taäp 10 – Ví duï vaø baøi taäp”, Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa Tp.HCM [3].Nhieàu taùc giaû, ”Soå tay Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát, taäp I “, Nhaø xuaát baûn khoa hoïc kyõ thuaät Haø Noäi, 1992. [4].Nhieàu taùc giaû, ”Soå tay Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù chaát, taäp II “, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc kyõ thuaät Haø Noäi, 1999. [5].Nguyeãn Ngoä,”Kyõ thuaät saûn xuaát ñöôøng mía “, Nhaø xuaát baûn KHKT Haø Noäi, 1984 [6].Hoà Leâ Vieân, ”Thieát keá vaø tính toaùn caùc chi tieát thieát bò hoùa chaát “, Nhaø xuaát baûn giaùo duïc, 1978 [7].Buøi Haûi vaø taäp theå taùc giaû,” Thieát bò trao ñoåi nhieät ”. [8].Phaïm Vaên Thôm,” Soå tay thieát keá hoaù chaát vaø cheá bieán thöïc phaåm ña duïng “,Boä GDÑT Vieän ÑT môû roäng. [9].Phaïm Vaên Boân,”Giaùo trình quaù trình &Thieát bò Coâng ngheä Hoaù hoïc, taäp 11, höôùng daãn ñoà aùn moân hoïc “