Đồ án Thiết kế tháp chưng cất loại mâm chóp để chưng cất hỗn hợp axit axetic - Nước

Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM Tröôøng Ñaïi hoïc Baùch Khoa Khoa Coâng ngheä Hoùa hoïc & Daàu khí BOÄ MOÂN MAÙY & THIEÁT BÒ –˜™—–˜™— ÑOÀ AÙN MOÂN HOÏC: THIEÁT KEÁ THAÙP CHÖNG CAÁT LOAÏI MAÂM CHOÙP ÑEÅ CHÖNG CAÁT HOÃN HÔÏP AXIT AXETIC - NÖÔÙC CBHD: Thaày HOAØNG MINH NAM Sinh viên: MAI THỊ NGỌC HẠ MSSV: 60500799 Lớp: HCO5KSTN Ngaønh : HOÙA HÖÕU CÔ Naêm hoïc : 2008 - 2009 MUÏC LUÏC LÔØI MÔÛ ÑAÀU CHÖÔNG 1 : TOÅNG QUAN I . LYÙù THUYEÁT VEÀ CHÖNG CAÁT 1 . Phöông phaùp chöng caát 2 . Thieát bò chöng caát: II . GIÔÙI THIEÄU SÔ BOÄ NGUYEÂN LIEÄU 1 . Acid axetic 2 . Nöôùc 3 . Hoãn hôïp Acid axetic – Nöôùc CHÖÔNG 2 : QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ CHÖÔNG 3 : CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT CAÙC THOÂNG SOÁ BAN ÑAÀU XAÙC ÑÒNH SUAÁT LÖÔÏNG SAÛN PHAÅM ÑÆNH VAØ ÑAÙY XAÙC ÑÒNH TYÛ SOÁ HOAØN LÖU LAØM VIEÄC XAÙC ÑÒNH SUAÁT LÖÔÏNG MOL CUÛA CAÙC DOØNG PHA CHÖÔNG 4 : CAÂN BAÈNG NAÊNG LÖÔÏNG CHÖÔNG 5 : TÍNH TOAÙN THIEÁT BÒ CHÍNH ÑÖÔØNG KÍNH THAÙP: Ñöôøng kính ñoaïn luyeän Ñöôøng kính ñoaïn chöng CHIEÀU CAO THAÙP TÍNH TOAÙN CHOÙP VAØ OÁNG CHAÛY CHUYEÀN TRÔÛ LÖÏC CUÛA THAÙP CHÖÔNG 6 : TÍNH TOAÙN CÔ KHÍ TÍNH CHIEÀU DAØY THAÂN THAÙP TÍNH ÑAÙY, NAÉP THIEÁT BÒ TÍNH ÑÖÔØNG KÍNH VAØ BULON OÁNG DAÃN OÁng daãn hôi vaøo thieát bò ngöng tuï OÁng daãn doøng chaûy hoaøn löu OÁng daãn doøng nhaäp lieäu OÁng daãn doøng saûn phaåm ñaùy OÁng daãn töø noài ñun qua thaùp CHÖÔNG 7 : TÍNH TOAÙN THIEÁT BÒ PHUÏ THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI ÑAÙY THAÙP THIEÁT BÒ LAØM NGUOÄI SAÛN PHAÅM ÑAÙY THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ SAÛN PHAÅM ÑÆNH THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI DOØNG NHAÄP LIEÄU BOÀNG CAO VÒ BÔM CHÖÔNG 8 : TÍNH GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ TAØI LIEÄU THAM KHAÛO LÔØI MÔÛ ÑAÀU Khoa hoïc kyõ thuaät ngaøy caøng phaùt trieån vaø cuøng vôùi noù laø nhu caàu ngaøy caøng cao veà ñoä tinh khieát cuûa caùc saûn phaåm. Vì theá, caùc phöông phaùp naâng cao ñoä tinh khieát luoân luoân ñöôïc caûi tieán vaø ñoåi môùi ñeå ngaøy caøng hoaøn thieän hôn, nhö laø: coâ ñaëc, haáp thuï, chöng caát, trích ly,… Tuøy theo ñaëc tính yeâu caàu cuûa saûn phaåm maø ta coù söï löïa choïn phöông phaùp phuø hôïp. Ñoái vôùi heä Axit axetic – Nöôùc laø 2 caáu töû tan laãn hoaøn toaøn, ta phaûi duøng phöông phaùp chöng caát ñeå naâng cao ñoä tinh khieát. Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò laø moät moân hoïc mang tính toång hôïp trong quaù trình hoïc taäp cuûa caùc kyõ sö Coâng ngheä Hoùa hoïc töông lai. Moân hoïc giuùp sinh vieân giaûi quyeát nhieäm vuï tính toaùn cuï theå veà: quy trình coâng ngheâä, keát caáu, giaù thaønh cuûa moät thieát bò trong saûn xuaát hoùa chaát - thöïc phaåm. Ñaây laø böôùc ñaàu tieân ñeå sinh vieân vaän duïng nhöõng kieán thöùc ñaõ hoïc cuûa nhieàu moân hoïc vaøo giaûi quyeát nhöõng vaán ñeà kyõ thuaät thöïc teá moät caùch toång hôïp. Nhieäm vuï cuûa Ñoà aùn naøy laø thieát keá heä thoáng chöng caát Nöôùc – Axit axetic coù naêng suaát laø 0,5m3/h, noàng ñoä nhaäp lieäu laø 8%(kg axit/kg hỗn hợp), noàng ñoä saûn phaåm ñænh laø 95,5%(kg nước/kg hỗn hợp), noàng ñoä saûn phaåm ñaùy laø 30%(kg axit/kg hỗn hợp), thaùp laøm vieäc ôû aùp suaát thöôøng. CHÖÔNG 1 : TOÅNG QUAN LYÙ THUYEÁT VEÀ CHÖNG CAÁT : Khaùi nieäm: Chöng caát laø quaù trình duøng ñeå taùch caùc caáu töû cuûa moät hoãn hôïp loûng cuõng nhö hoãn hôïp khí loûng thaønh caùc caáu töû rieâng bieät döïa vaøo ñoä bay hôi khaùc nhau cuûa caùc caáu töû trong hoãn hôïp (nghóa laø khi ôû cuøng moät nhieät ñoä, aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa caùc caáu töû khaùc nhau). Thay vì ñöa vaøo trong hoãn hôïp moät pha môùi ñeå taïo neân söï tieáp xuùc giöõa hai pha nhö trong quaù trình haáp thu hoaëc nhaû khí, trong quaù trình chöng caát pha môùi ñöôïc taïo neân baèng söï boác hôi hoaëc ngöng tuï. Trong tröôøng hôïp ñôn giaûn nhaát, chöng caát vaø coâ ñaëc khoâng khaùc gì nhau, tuy nhieân giöõa hai quaù trình naøy coù moät ranh giôùi cô baûn laø trong quaù trình chöng caát dung moâi vaø chaát tan ñeàu bay hôi (nghóa laø caùc caáu töû ñeàu hieän dieän trong caû hai pha nhöng vôùi tyû leä khaùc nhau), coøn trong quaù trình coâ ñaëc thì chæ coù dung moâi bay hôi coøn chaát tan khoâng bay hôi. Khi chöng caát ta thu ñöôïc nhieàu caáu töû vaø thöôøng thì bao nhieâu caáu töû seõ thu ñöôïc baáy nhieâu saûn phaåm. Neáu xeùt heä ñôn giaûn chæ coù 2 caáu töû thì ta thu ñöôïc 2 saûn phaåm: Saûn phaåm ñænh chuû yeáu goàm caáu töû coù ñoä bay hôi lôùn vaø moät phaàn raát ít caùc caáu töû coù ñoä bay hôi beù. Saûn phaåm ñaùy chuû yeáu goàm caáu töû coù ñoä bay hôi beù vaø moät phaàn raát ít caáu töû coù ñoä bay hôi lôùn. Ñoái vôùi heä Nöôùc – Axit axetic thì: Saûn phaåm ñænh chuû yeáu laø nöôùc. Saûn phaåm ñaùy chuû yeáu laø axit axetic. Caùc phöông phaùp chöng caát: Phaân loaïi theo aùp suaát laøm vieäc: AÙp suaát thaáp AÙp suaát thöôøng AÙp suaát cao Phaân loaïi theo nguyeân lyù laøm vieäc: Chöng caát ñôn giaûn Chöng baèng hôi nöôùc tröïc tieáp Chöng caát Phaân loaïi theo phöông phaùp caáp nhieät ôû ñaùy thaùp: Caáp nhieät tröïc tieáp Caáp nhieät giaùn tieáp Vaäy: ñoái vôùi heä Nöôùc – Axit axetic, ta choïn phöông phaùp chöng caát lieân tuïc caáp nhieät giaùn tieáp baèng noài ñun ôû aùp suaát thöôøng. Thieát bò chöng caát: Trong saûn xuaát thöôøng duøng nhieàu loaïi thieát bò khaùc nhau ñeå tieán haønh chöng caát. Tuy nhieân yeâu caàu cô baûn chung cuûa caùc thieát bò vaãn gioáng nhau nghóa laø dieän tích beà maët tieáp xuùc pha phaûi lôùn, ñieàu naøy phuï thuoäc vaøo möùc ñoä phaân taùn cuûa moät löu chaát naøy vaøo löu chaát kia. Neáu pha khí phaân taùn vaøo pha loûng ta coù caùc loaïi thaùp maâm, neáu pha loûng phaân taùn vaøo pha khí ta coù thaùp cheâm, thaùp phun,… ÔÛ ñaây ta khaûo saùt 2 loaïi thöôøng duøng laø thaùp maâm vaø thaùp cheâm. Thaùp maâm: thaân thaùp hình truï, thaúng ñöùng phía trong coù gaén caùc maâm coù caáu taïo khaùc nhau, treân ñoù pha loûng vaø pha hôi ñöôïc cho tieáp xuùc vôùi nhau. Tuøy theo caáu taïo cuûa ñóa, ta coù: Thaùp maâm choùp : treân maâm boá trí coù choùp daïng troøn, xupap, chöõ s…, coù raõnh xung quanh ñeå pha khí ñi qua vaø oáng chaûy chuyeàn coù hình troøn. Thaùp maâm xuyeân loã: treân maâm coù nhieàu loã hay raõnh Thaùp cheâm (thaùp ñeäm): thaùp hình truï, goàm nhieàu baäc noái vôùi nhau baèng maët bích hay haøn. Vaät cheâm ñöôïc cho vaøo thaùp theo moät trong hai phöông phaùp: xeáp ngaãu nhieân hay xeáp thöù töï. So saùnh öu nhöôïc ñieåm cuûa caùc loaïi thaùp: Thaùp cheâm Thaùp maâm xuyeân loã Thaùp maâm choùp Öu ñieåm - Caáu taïo khaù ñôn giaûn. - Trôû löïc thaáp. - Laøm vieäc ñöôïc vôùi chaát loûng baån neáu duøng ñeäm caàu coù r » r cuûa chaát loûng. - Trôû löïc töông ñoái thaáp. - Hieäu suaát khaù cao. - Laøm vieäc ñöôïc vôùi chaát loûng baån. - Khaù oån ñònh. - Hieäu suaát cao Nhöôïc ñieåm - Do coù hieäu öùng thaønh ® hieäu suaát truyeàn khoái thaáp. - Ñoä oån ñònh khoâng cao, khoù vaän haønh. - Do coù hieäu öùng thaønh ® khi taêng naêng suaát thì hieäu öùng thaønh taêng ® khoù taêng naêng suaát. - Thieát bò khaù naëng neà. - Keát caáu khaù phöùc taïp. - Coù trôû löïc lôùn. - Tieâu toán nhieàu vaät tö, keát caáu phöùc taïp. Vaäy ta söû duïng thaùp maâm choùp ñeå chöng caát hoãn hôïp AXIT AXETIC – NÖÔÙC GIÔÙI THIEÄU SÔ BOÄ VEÀ TÍNH CHAÁT NGUYEÂN LIEÄU : Axit axetic: Tính chaát: Axit axetic noùng chaûy ôû 16,6oC, ñieåm soâi 118oC, hoãn hôïp trong nöôùc vôùi moïi tyû leä. Trong quaù trình hoãn hôïp vôùi nöôùc coù söï co theå tích, vôùi tyû troïng cöïc ñaïi, chöùa 73% axit axetic (D : 1,078 vaø 1,0553 ñoái vôùi axit thuaàn khieát). Ngöôøi ta khoâng theå suy ra ñöôïc haøm löôïng axit axetic trong nöôùc töø tyû troïng cuûa noù, ngoaïi tröø ñoái vôùi caùc haøm löôïng döôùi 43%. Tính aên moøn kim loaïi: Axit axetic aên moøn saét. Nhoâm bò aên moøn bôûi axit loaõng, noù ñeà khaùng toát ñoái vôùi axit axetic ñaëc vaø thuaàn khieát. Ñoàng vaø chì bò aên moøn bôûi axit axetic vôùi söï hieän dieän cuûa khoâng khí. Thieác vaø moät soá loaïi theùp nikel – crom ñeà khaùng toát ñoái vôùi axit axetic. Axit axetic thuaàn khieát coøn goïi laø axit glaxial bôûi vì noù deã daøng ñoâng ñaëc keát tinh nhö nöôùc ñaù ôû döôùi 17oC, ñöôùc ñieàu cheá chuû yeáu baèng söï oxy hoùa ñoái vôùi andehit axetic. Khoâng maøu saéc, vò chua, tan trong nöôùc vaø coàn etylic. Ñieàu cheá: Axit axetic ñöôïc ñieàu cheá baèng caùch: Oxy hoùa coù xuùc taùc ñoái vôùi coàn etylic ñeå bieán thaønh andehit axetic, laø moät giai ñoaïn trung gian. Söï oxy hoùa keùo daøi seõ tieáp tuïc oxy hoùa andehit axetic thaønh axit axetic. CH3CHO + ½ O2 = CH3COOH C2H5OH + O2 = CH3COOH + H2O Oxy hoùa andehit axetic ñöôïc taïo thaønh baèng caùch toång hôïp töø acetylen. Söï oxy hoùa andehit ñöôïc tieán haønh baèng khí trôøi vôùi söï hieän dieän cuûa coban axetat. Ngöôøi ta thao taùc trong andehit axetic ôû nhieät ñoä gaàn 80oC ñeå ngaên chaën söï hình thaønh peroxit. Hieäu suaát ñaït 95 – 98% so vôùi lyù thuyeát. Ngöôøi ta ñaït ñöôïc nhö theá raát deã daøng sau khi cheá axit axetic keát tinh ñöôïc. CH3CHO + ½ O2 CH3COOH Toång hôïp ñi töø coàn metylic vaø Cacbon oxit. Hieäu suaát coù theå ñaït 50 – 60% so vôùi lyù thuyeát baèng caùch coá ñònh cacbon oxit treân coàn metylic qua xuùc taùc. Nhieät ñoä töø 200 – 500oC, aùp suaát 100 – 200atm: CH3OH + CO ® CH3COOH vôùi söï hieän dieän cuûa metaphotphit hoaëc photpho – vonframat kim loaïi 2 vaø 3 hoùa trò (chaúng haïn saét, coban). ÖÙng duïng: Axit axetic laø moät axit quan troïng nhaát trong caùc loaïi axit höõu cô. Axit axetic tìm ñöôïc raát nhieàu öùng duïng vì noù laø loaïi axit höõu cô reû tieàn nhaát. Noù ñöôïc duøng ñeå cheá taïo raát nhieàu hôïp chaát vaø ester. Nguoàn tieâu thuï chuû yeáu cuûa axit axetic laø: Laøm daám aên (daám aên chöùa 4,5% axit axetic). Laøm ñoâng ñaëc nhöïa muû cao su. Laøm chaát deûo tô sôïi xenluloza axetat – laøm phim aûnh khoâng nhaïy löûa. Laøm chaát nhöïa keát dính polyvinyl axetat. Laøm caùc phaåm maøu, döôïc phaåm, nöôùc hoa toång hôïp. Axetat nhoâm duøng laøm chaát caén maøu (mordant trong ngheà nhuoäm) Phaàn lôùn caùc ester axetat ñeàu laø caùc dung moâi, thí duï: izoamyl axetat hoøa tan ñöôïc nhieàu loaïi nhöïa xenluloza. Nöôùc: Trong ñieàu kieän bình thöôøng: nöôùc laø chaát loûng khoâng maøu, khoâng muøi, khoâng vò nhöng khoái nöôùc daøy seõ coù maøu xanh nhaït. Khi hoùa raén noù coù theå toàn taïi ôû daïng 5 daïng tinh theå khaùc nhau. Tính chaát vaät lyù: Khoái löôïng phaân töû : 18 g / mol Khoái löôïng rieâng d40 c : 1 g / ml Nhieät ñoä noùng chaûy : 00C Nhieät ñoä soâi : 1000 C Nöôùc laø hôïp chaát chieám phaàn lôùn treân traùi ñaát (3/4 dieän tích traùi ñaát laø nöôùc bieån) vaø raát caàn thieát cho söï soáng. Nöôùc laø dung moâi phaân cöïc maïnh, coù khaû naêng hoaø tan nhieàu chaát vaø laø dung moâi raát quan troïng trong kyõ thuaät hoùa hoïc. 3. Hoãn hôïp Acid acetic – Nöôùc: Ta coù baûng thaønh phaàn loûng (x) – hôi (y) vaø nhieät ñoä soâi cuûa hoãn hôïp Acid acetic - Nöôùc ôû 760 mmHg: x(%phaân mol) 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y(%phaân mol) 0 9.2 16.7 30.3 42.5 53 62.6 71.6 79.5 86.4 93 100 t(0C) 118.4 115.4 113.8 110.1 107.5 105.8 104.4 103.3 102.1 101.3 100.6 100 Hình12: Giaûn ñoà x - y cuûa heä Axit axetic - Nöôùc Hình 2: Giaûn ñoà T – x,y cuûa heä Axit axetic–Nöôùc CHÖÔNG 2 : QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ Chuù thích caùc kí hieäu trong qui trình: Boàn chöùa nguyeân lieäu. Bôm. Boàn cao vò. Löu löôïng keá. Thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu. Baåy hôi. Nhieät keá. AÙp keá. Thaùp chöng caát. Thieát bò ngöng tuï saûn phaåm ñænh. Boàn chöùa saûn phaåm ñænh. Thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp. Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy. Boàn chöùa saûn phaåm ñaùy. Hoãn hôïp Nöôùc – Axit axetic coù noàng ñoä nöôùc 92% (theo phaàn khoái löôïng), nhieät ñoä khoaûng 270C taïi bình chöùa nguyeân lieäu (1) ñöôïc bôm (2) bôm leân boàn cao vò (3). Sau ñoù, hoãn hôïp ñöôïc gia nhieät ñeán nhieät ñoä soâi trong thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu (5), roài ñöôïc ñöa vaøo thaùp chöng caát (9) ôû ñóa nhaäp lieäu. Treân ñóa nhaäp lieäu, chaát loûng ñöôïc troän vôùi phaàn loûng töø ñoaïn luyeän cuûa thaùp chaûy xuoáng. Trong thaùp, hôi ñi töø döôùi leân gaëp chaát loûng töø treân xuoáng. ÔÛ ñaây, coù söï tieáp xuùc vaø trao ñoåi giöõa hai pha vôùi nhau. Pha loûng chuyeån ñoäng trong phaàn chöng caøng xuoáng döôùi caøng giaûm noàng ñoä caùc caáu töû deã bay hôi vì ñaõ bò pha hôi taïo neân töø noài ñun (12) loâi cuoán caáu töû deã bay hôi. Nhieät ñoä caøng leân treân caøng thaáp, neân khi hôi ñi qua caùc ñóa töø döôùi leân thì caáu töû coù nhieät ñoä soâi cao laø axit axetic seõ ngöng tuï laïi, cuoái cuøng treân ñænh thaùp ta thu ñöôïc hoãn hôïp coù caáu töû nöôùc chieám nhieàu nhaát (coù noàng ñoä 99,5% phaàn khoái löôïng). Hôi naøy ñi vaøo thieát bò ngöng tuï (10) vaø ñöôïc ngöng tuï hoaøn toaøn. Moät phaàn cuûa chaát loûng ngöng tuï ñöôïc hoaøn löu veà thaùp ôû ñóa treân cuøng. Moät phaàn caáu töû coù nhieät ñoä soâi thaáp ñöôïc boác hôi, coøn laïi caáu töû coù nhieät ñoä soâi cao trong chaát loûng ngaøy caøng taêng. Cuoái cuøng, ôû ñaùy thaùp ta thu ñöôïc hoãn hôïp loûng haàu heát laø caùc caáu töû khoù bay hôi (axit axetic). Hoãn hôïp loûng ôû ñaùy coù noàng ñoä nöôùc laø 70% phaàn khoái löôïng, coøn laïi laø axit axetic. Dung dòch loûng ôû ñaùy ñi ra khoûi thaùp vaøo noài ñun (12). Trong noài ñun dung dòch loûng moät phaàn seõ boác hôi cung caáp laïi cho thaùp ñeå tieáp tuïc laøm vieäc, phaàn coøn laïi ra khoûi noài ñun ñi qua thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy (13), ñöôïc laøm nguoäi ñeán 400C, roài ñöôïc ñöa qua boàn chöùa saûn phaåm ñaùy (14). Heä thoáng laøm vieäc lieân tuïc cho ra saûn phaåm ñænh laø nöôùc ñöôïc thaûi boû, saûn phaåm ñaùy laø axit axetic ñöôïc giöõ laïi. CHÖÔNG 3: CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT CAÙC THOÂNG SOÁ BAN ÑAÀU : Choïn loaïi thaùp laø thaùp maâm xuyeân loã. Khi chöng luyeän dung dòch axit axetic thì caáu töû deã bay hôi laø nöôùc. Hoãn hôïp: Naêng suaát nhaäp lieäu: GF = 0.5 (m3/h) Noàng ñoä nhaäp lieäu: `xF = 92% (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp) Noàng ñoä saûn phaåm ñænh: `xD = 99.5% (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp) Noàng ñoä saûn phaåm ñaùy: `xW = 70% (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp) Choïn: Nhieät ñoä nhaäp lieäu: tFV = 27oC Traïng thaùi nhaäp lieäu laø traïng thaùi loûng soâi. vôùi thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp : Aùp suaát hôi ñoát : Ph = 2.5at Ñoái vôùi thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy : Nhieät ñoä saûn phaåm ñaùy sau khi laøm nguoäi: tWR = 40oC Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi vaøo: tV = 27oC Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi ra: tR = 35oC Ñoái vôùi thieát bò ngöng tuï saûn phaåm ñænh : Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi vaøo: tV = 27oC Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi ra: tR = 60 ÷ 70oC Caùc kyù hieäu: GF, F: suaát löôïng nhaäp lieäu tính theo kg/h, kmol/h. GD, D: suaát löôïng saûn phaåm ñænh tính theo kg/h, kmol/h. GW, W: suaát löôïng saûn phaåm ñaùy tính theo kg/h, kmol/h. xi, `xi : noàng ñoä phaàn mol, phaàn khoái löôïng cuûa caáu töû i. XAÙC ÑÒNH SUAÁT LÖÔÏNG SAÛN PHAÅM ÑÆNH vaø SAÛN PHAÅM ÑAÙY THU ÑÖÔÏC Tra baûng 1.249, trang 310, [5] Þ Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 27oC: rN = 996,4 (kg/m3) Tra baûng 1.2, trang 9, [5] Þ Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 27oC: rA = 1040,65 (kg/m3) AÙp duïng trong coâng thöùc (1.2), trang 5, [5]: Þ rhh = 1000 (kg/m3) Naêng suaát nhaäp lieäu : GF = 0,5 (m3/h) 1000 (kg/m3) = 500 (kg/h) Ñun giaùn tieáp : GW = GF – GD = 500 – 372,88 = 127,12 (kg/h) XAÙC ÑÒNH TÆ SOÁ HOAØN LÖU LAØM VIEÄC : Noàng ñoä phaàn mol: 0,9746 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp) (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp) (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp) Suaát löôïng mol töông ñoái cuûa doøng nhaäp lieäu: 3. Tæ soá hoaøn löu laøm vieäc: xF yF Hình 1: Ñoà thò caân baèng pha cuûa heä Nöôùc – Axit axetic Döïa vaøo hình 1 Þ yF* = 0,9819 Tæ soá hoaøn löu toái thieåu: = 2,274 Tæ soá hoaøn löu laøm vieäc: R = 1,3Rmin + 0,3 = 3,2562 XAÙC ÑÒNH SUAÁT LÖÔÏNG MOL CUÛA CAÙC DOØNG PHA : Coi löu löôïng mol cuûa caùc doøng pha ñi trong moãi ñoaïn thaùp (chöng vaø luyeän) laø khoâng ñoåi. Taïi ñænh thaùp: nHD L Vì taïi ñænh thaùp noàng ñoä phaàn mol cuûa nöôùc trong pha loûng vaø pha hôi baèng nhau. Þ Khoái löôïng cuûa pha hôi vaø pha loûng taïi ñænh thaùp laø baèng nhau: MHD = MLD = xD. MN + (1 – xD). MA = 0,9985. 18 + (1 – 0,9985). 60 = 18,063 (kg/ kmol) Suaát löôïng khoái löôïng cuûa doøng hôi taïi ñænh thaùp: GHD = (R +1)GD = (3,2562 + 1). 372,88 = 1587,05 (kg/h) Suaát löôïng mol cuûa doøng hôi taïi ñænh thaùp: nHD=(kmol/h) Suaát löôïng khoái löôïng cuûa doøng hoaøn löu: GL = RGD = 3,2562 . 372,88 = 1214.17(kg/h) Suaát löôïng mol cuûa doøng hoaøn löu: (kmol/h) Taïi maâm nhaäp lieäu: nHF nLF F nHF n’LF Khoái löôïng mol cuûa doøng nhaäp lieäu: MF = xF. MN + (1 – xF). MA = 0,9746.18 + (1 – 0,9746).60 = 19,067 (kg/kmol) Suaát löôïng mol cuûa doøng nhaäp lieäu: F = (kmol/h) Vaø: nLF = L = 67.22(kmol/h) n’LF = L + F = 67.22 + 26,223 = 93.443 (kmol/h) nHF = nHD = 87.862(kmol/h) Taïi ñaùy thaùp: nHW nLW W Vì taïi ñaùy thaùp noàng ñoä phaàn mol cuûa nöôùc trong pha loûng vaø pha hôi baèng nhau. Þ Khoái löôïng cuûa pha hôi vaø pha loûng taïi ñaùy thaùp laø baèng nhau: MHW = MLW = xW. MN + (1 – xW). MA = 0,8861. 18 + (1 – 0,8861). 60 = 22,784 (kg/mol) Suaát löôïng mol cuûa doøng saûn phaåm ñaùy: (kmol/h) Vaø: nLW = n’LF = 67.22 (kmol/h) nHW = nHF = nHD = 87.862 (kmol/h) CHÖÔNG 4: CAÂN BAÈNG NHIEÄT CAÂN BAÈNG NHIEÄT CHO TOAØN THAÙP : Choïn hôi ñoát laø hôi nöôùc ôû 2,5at Tra baûng 1.251, trang 314, [5]: Nhieät hoùa hôi: = rn = 2189500 (J/kg) Nhieät ñoä soâi: = tn = 126,25 (oC) Doøng saûn phaåm taïi ñaùy coù nhieät ñoä: Tröôùc khi vaøo noài ñun (loûng): tS1 = 100,727 (oC) Sau khi ñöôïc ñun soâi (hôi): tS2 = 100,966 (oC) Caân baèng nhieät cho toaøn thaùp: Qñ + GFhFS = (R+1) GDrD + GDhDS + GWhWS + Qm Giaû söû Qm = 0,05Qñ Þ 0,95Qñ = (R+1) GDrD + GD(hDS – hFS) + GW(hWS – hFS) · hFS = cF.tFS = []tFS · hWS = cW.tWS = []tWS · hDS = cD.tDS = []tDS · rD = Vôùi xF = 0,9746 Þ tFS = 100,1524 oC xW = 0,8861Þ tWS = 100,7272 oC xD = 0,9985 Þ tDS = 100,009 oC Nhieät dung rieâng: Tra baûng 1.249, trang 310, [5] Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 100,009 oC = 4,220012 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 100,1524 oC = 4,220198 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 100,7272oC = 4,220945 (kJ/kg.K) Tra baûng 1.154, trang 172, [5] Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 100,009 oC = 2,430047 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 100,1524 oC = 2,4308 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 100,7272 oC = 2,433818 (kJ/kg.K) Enthalpy: · hFS = ( 0,92 . 4,220198 + 0,08 . 2,4308 ) . 100,1524 = 408,326 (kJ/kg) · hWS = ( 0,70. 4,220945 + 0,30 . 2,433818 ) . 100,7272 = 371,161 (kJ/kg) · hDS = ( 0,995 . 4,220012 + 0,005 . 2,430047 ) . 100,009 = 421,144 (kJ/kg) Nhieät hoùa hôi: Tra baûng 1.250, trang 312, [5] Nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû 100,009 oC = rN = 2259,978 (kJ/kg) Duøng toaùn ñoà 1.65, trang 255, [5] Nhieät hoùa hôi cuûa axit axetic ôû 100,009oC = rA = 100 (Kcal/kg) = 418,6 (kJ/kg) Tra baûng 1.251, trang 314, [5] Nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû 2,5 at = = 2189,5 (kJ/kg) Neân: rD = 0,995 . 2259,978 + 0,005 . 418,6 = 2250,771 (kJ/kg) Nhieät löôïng caàn cung caáp: Qñ = = 3760153,109 (kJ/h) Neáu duøng hôi nöôùc baõo hoøa (khoâng chöùa aåm) ñeå caáp nhieät thì: Qñ = . Vaäy löôïng hôi nöôùc caàn duøng laø : = 1717,357(kg/h) THIEÁT BÒ LAØM NGUOÄI SAÛN PHAÅM ÑAÙY Choïn: Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng vôùi nhieät ñoä vaøo tV = 27oC vaø nhieät ñoä ra tR = 35oC. Saûn phaåm ñaùy ñi ngoaøi oáng vôùi nhieät ñoä vaøo tWS = 100,7272oC, nhieät ñoä ra tWR = 40oC. Caân baèng nhieät: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 40oC = 4,178 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa axit ôû 40oC = 2,1(kJ/kg.K) Neân: hWR = (0,70. 4,178 + 0,30. 2,1). 40 = 142,184 (kJ/kg) Tra baûng 1.250, p312, ST I Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 27oC : hV = 113,13 (kJ/kg) Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 35oC : hR = 146,65 (kJ/kg) Löôïng nhieät trao ñoåi: Q = GW(hWS – hWR) = 29107,556 (kJ/h) Suaát löôïng nöôùc laïnh caàn duøng: = 868,364 (kg/h) THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ SAÛN PHAÅM ÑÆNH Choïn: Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng vôùi nhieät ñoä vaøo tV = 27oC vaø nhieät ñoä ra tR = 60 ÷ 70oC. Doøng hôi taïi ñænh ñi ngoaøi oáng vôùi nhieät ñoä ngöng tuï tngöng = 100,009 (oC) Caân baèng nhieät: Qnt = (R + 1)GDrD = Gn (hR – hV) Neân: Qnt = (R + 1)DrD = 3572090,293 (kJ/h) Tra baûng 1.250, p312, ST I Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 27oC : hV = 113,13 (kJ/kg) Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 60oC : hR = 251,40 (kJ/kg) Löôïng nöôùc caàn duøng: = 25834 (kg/h) THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI DOØNG NHAÄP LIEÄU Choïn: Doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo tV = tFV = 27 oC vaø nhieät ñoä ra tR = tFS = 100,1524 oC. Hôi ngöng tuï ñi trong oáng ngoaøi coù aùp suaát 2,5at: Nhieät hoùa hôi: = rn = 2189500 (J/kg) Nhieät ñoä soâi: = tn = 126,25 (oC) Tra baûng 1.249, trang 310, [5] Þ Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 27oC = 4,178(kJ/kg.K) Tra baûng 1.154, trang 172, [5] Þ Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 27 oC = 2,0311 (kJ/kg.K) Þ hFV = cF.tFV = []tFV = (0,92. 4,178 + 0,08. 2,0311). 27 = 108,17 (kJ/kg) Caân baèng nhieät: Q = GF(hFS – hFV) = Gnrn Neân: Q = GF(hFS – hFV) = 500.(408,326 – 108,17) = 150078 (kJ/h) Löôïng hôi ñoát caàn duøng: = 68,544(kg/h) Chöông 5 : TÍNH THIEÁT BÒ CHÍNH (Thaùp choùp) PHÖÔNG TRÌNH ÑÖÔØNG LAØM VIEÄC : Phaàn caát : = 0,765x + 0,2346 Phaàn chöng: = 1.0634x – 0.05621 TÍNH ÑÖÔØNG KÍNH THAÙP: (m) (t2 tr181) Vtb :löôïng hôi trung bình ñi trong thaùp (m3/h). wtb :toác ñoä hôi trung bình ñi trong thaùp (m/s). gtb : löôïng hôi trung bình ñi trong thaùp (Kg/h). Löôïng hôi trung bình ñi trong ñoaïn chöng vaø ñoaïn caát khaùc nhau.Do ñoù, ñöôøng kính ñoaïn chöng vaø ñoaïn caát cuõng khaùc nhau . 1. ÑÖÔØNG KÍNH ÑOAÏN LUYEÄN: a . Löôïng hôi trung bình ñi trong ñoaïn luyeän : (Kg/h) gd : löôïng hôi ra khoûi ñóa treân cuøng cuûa thaùp (Kg/h). g1 : löôïng hôi ñi vaøo ñóa döôùi cuøng cuûa ñoaïn caát (Kg/h). Xaùc ñònh gd : gd = D.(R+1) =20,64.(3,2562+1) =87,85 (Kmol/h) = 1587,05(Kg/h) Vì MthD = 18,063 (Kg/Kmol). Xaùc ñònh g1 : Töø heä phöông trình : (III.1) Vôùi : G1 : löôïng loûng ôû ñóa thöù nhaát cuûa ñoaïn caát . r1 : aån nhieät hoaù hôi cuûa hoãn hôïp hôi ñi vaøo ñóa thöù nhaát cuûa ñoaïn caát rd : aån nhieät hoaù hôi cuûa hoãn hôïp hôi ñi ra ôû ñænh thaùp . * Tính r1 : t1 = tF = 100,1524oC , Tra baûng 1.251, trang 314 vaø 256,[5] ta coù: Aån nhieät hoaù hôi cuûa nöôùc : rN1 = 40696,27 (KJ/kg) . Aån nhieät hoaù hôi cuûa axit : ra1 = 23384,14(KJ/kmol) Suy ra : r1 = rn1.y1 + (1-y1).ra1 = 23384,14 + 17312,13y1 (KJ/kmol) * Tính rd : tD = 100.009oC , Tra baûng 1.251, trang 314 vaø 256,[5] ta coù: Aån nhieät hoaù hôi cuûa nöôùc : rNd = 40703,94(KJ/kmol) . Aån nhieät hoaù hôi cuûa axit : rad =23383,06(KJ/kmol) . Suy ra : rd = rnd.yD + (1-yD).rad =40703,94.0,999+ (1- 0,999).23383,06 = 40686,62(KJ/kmol) * x1 = xF = 0,9746 Giaûi heä (III.1) , ta ñöôïc : G1 = 67,934(Kmol/h) y1 = 0,9801 (phaân mol) M1=21,0643(kg/kmol) g1 = 88,576(Kmol/h) =1865,792(Kg/h) Vaäy : gtb = (Kg/h) b . Toác ñoä hôi trung bình ñi trong thaùp : Toác ñoä giôùi haïn cuûa hôi ñi trong thaùp vôùi maâm choùp coù oáng chaûy chuyeàn :  Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: Noàng ñoä phaàn mol trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: = 0,9865 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp) Döïa vaøo hình 2 Þ Nhieät ñoä trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: TLL = 100,08 (oC) Noàng ñoä phaàn khoái löôïng trung bình cuûa pha loûng trong luyeän: 0,9575 (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp) Tra baûng 1.249, trang 310, [5] Þ Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 100,08oC: rNL = 958,341 (kg/m3) Tra baûng 1.2, trang 9, [5] Þ Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 100,08oC: rAL = 957,856 (kg/m3) AÙp duïng trong coâng thöùc (1.2), trang 5, [5]: Þ rLL = 958,32 (kg/m3) Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: Noàng ñoä trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: yL = 0,765xL + 0,2346 = 0,765 . 0,9865 + 0,2346 = 0,98927 Döïa vaøo hình 2 Þ Nhieät ñoä trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: THL = 100,092 (oC) Khoái löôïng mol trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän : MHL = yL. MN + (1 – yL). MA = 0,98927.18 + (1 – 0,98927). 60 = 18,45 (kg/kmol) Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: = 0,6027 (kg/m3) Suy ra : =1.994(m/s) Ñeå traùnh taïo boït ta choïn toác ñoä hôi trung bình ñi trong thaùp : = 1,595(m/s) Vaäy :ñöôøng kính ñoaïn caát : Dcaát == 0,8 (m). 2. ÑÖÔØNG KÍNH ÑOAÏN CHÖNG : a . Löôïng hôi trung bình ñi trong ñoaïn chöng : (Kg/h) g’n : löôïng hôi ra khoûi ñoaïn chöng (Kg/h). g’1 : löôïng hôi ñi vaøo ñoaïn chöng (Kg/h). Xaùc ñònh g’n : g’n = g1 = 1865,792 (kg/h) Xaùc ñònh g’1 : Töø heä phöông trình : (III.2) Vôùi : G’1 : löôïng loûng ôû ñóa thöù nhaát cuûa ñoaïn chöng . r’1 : aån nhieät hoaù hôi cuûa hoãn hôïp hôi ñi vaøo ñóa thöù nhaát cuûa ñoaïn chöng. * Tính r’1 : xW =0,8861 tra ñoà thò caân baèng cuûa heä ta coù : yW =0,922 Suy ra :Mtbg’ =18.yW +(1-yW).60= 21,276(Kg/kmol) t’1 = tW = 100,7272oC Tra baûng 1.251, trang 314 vaø 256, [5] Aån nhieät hoaù hôi cuûa nöôùc : r’N1 = 40576,26(KJ/kmol) . Aån nhieät hoaù hôi cuûa axit : r’a1 = 23388,47(KJ/kmol) . * Suy ra : r’1 = r’n1.yW + (1-yW).r’a1 = 39235,61 (KJ/kmol) * Tính r1: r1 = 23384,14 + 17312,13y1 = 40351,76 (KJ/kmol) * W = 5,58 (Kmol/h) Giaûi heä (III.2) , ta ñöôïc : x’1 =0,9199(phaân mol ) _ MtbG’ =21,363(kg/kmol) G’1 = 96,676(Kmol/h) g’1 = 91,096(Kmol/h) = 1946,086 (Kg/h) Vaäy : g’tb = (Kg/h) b . Toác ñoä hôi trung bình ñi trong thaùp : Toác ñoä giôùi haïn cuûa hôi ñi trong thaùp vôùi maâm choùp coù oáng chaûy chuyeàn : Tính toaùn töông töï nhö phaàn luyeän ta coù: rLC =957,96(kg/m3) rHC = 0,67906 (kg/m3) Suy ra : =1,878 (m/s) Ñeå traùnh taïo boït ta choïn toác ñoä hôi trung bình ñi trong thaùp : = 1,5024(m/s) Vaäy :ñöôøng kính ñoaïn chöng : Dchöng== 0,81(m) Keát luaän :ñöôøng kính cuûa toaøn thaùp f = 0,8 (m) Khi ñoù toác ñoä laøm vieäc thöïc ôû : + Phaàn caát : wlv = (m/s). + Phaàn chöng :w’lv = (m/s). TÍNH TOAÙN CHIEÀU CAO THIEÁT BÒ 1. XAÙC ÑÒNH SOÁ MAÂM LYÙ THUYEÁT: Veõ ñoà thò xaùc ñònh soá maâm lyù thuyeát(goàm ñöôøng caân baèng vaø ñöôøng laøm vieäc ñoaïn luyeän ñoaïn chöng) Töø ñoà thò : Phaàn luyeän Ñöôøng chöng y = 1,0643x – 0,05621 Phaàn chöng Soá maâm lyù thuyeát : 7 Ñöôøng luyeän y = 0,765x + 0,2346 Phaàn luyeän (phoùng to) Soá maâm lyù thuyeát :19 * Toång soá maâm lyù thuyeát laø Nlt = 26 (maâm) 19 maâm luyeän 7 maâm chöng 2. XAÙC ÑÒNH SOÁ MAÂM THÖÏC TEÁ: Soá maâm thöïc teá tính theo hieäu suaát trung bình : (st2/170) trong ñoù: htb : hieäu suaát trung bình cuûa ñóa, laø moät haøm soá cuûa ñoä bay hôi töông ñoái vaø ñoä nhôùt cuûa hoãn hôïp loûng : h = f(a,m). Ntt : soá maâm thöïc teá. Nlt : soá maâm lyù thuyeát. Xaùc ñònh hieäu suaát trung bình cuûa thaùp htb : + Ñoä bay töông ñoái cuûa caáu töû deã bay hôi : Vôùi : x :phaân mol cuûa nöôùc trong pha loûng . y* : phaân mol cuûa nöôùc trong pha hôi caân baèng vôùi pha loûng. lgmhh = x1lgm1 + x2lgm2 (coâng thöùc (I.12), trang 84, [5]) * Taïi vò trí nhaäp lieäu : xF = 0,9746 ta tra ñoà thò caân baèng cuûa heä : y*F = 0,9819 tF = 100,1524 oC + + tF = 100,1524 oC ,mNL = 0,283584(cP) mAL = 0,45 (cP) Suy ra : mF = 0,28693 (cP) a F.mF= 1,1438.0,28693 = 0,32819 Tra hình 6.4, trang 257, [4] : hF = 0,63 * Taïi vò trí maâm ñaùy : xW = 0.8861tra ñoà thò caân baèng cuûa heä : y*W = 0.922 tW = 100,7272oC + + vaø tW =100,7272oC, mNL = 0,282576 (cP) mAL = 0,44(cP) mW =0,3263(cP) Suy ra : aW. mW= 1,5194. 0,3263 = 0,496 Tra hình 6.4, trang 257, [4] : hW = 0.59 *Taïi vò trí maâm ñænh : xD = 0.9985 ta tra ñoà thò caân baèng cuûa heä : y*D = 0.999 tD = 100.009oC + + tD = 100.009 , mNL = 0,283746(cP) mAL = 0,44(cP) Suy ra : aD.mD = 1.5008. 0,44 = 0,66 Tra hình 6.4, trang 257, [4] : hD= 0,55 Suy ra: hieäu suaát trung bình cuûa thaùp : htb = Soá maâm thöïc teá cuûa thaùp Ntt : (maâm) vôùi 32 maâm luyeän 12 maâm chöng 3. CHIEÀU CAO THAÙP : H = Ntt * ( Hñ + d ) + ( 0.8 ¸ 1.0 ) ( m ) Vôùi Ntt : soá ñóa thöïc teá = 44 d : chieàu daøy cuûa maâm, choïn d = 4 ( mm ) = 0.004 ( m ) Hñ : khoaûng caùch giöõa caùc maâm ( m ) choïn theo baûng IX.4a- Soå tay taäp hai, Hñ = 0.3 ( m ) ( 0.8 ¸ 1.0 ) : khoaûng caùch cho pheùp ôû ñænh vaø ñaùy thaùp Þ H = 44.( 0,3 + 0,004 ) + ( 0,8 ¸ 1,0 ) = 14,2 ( m ) Kieåm tra khoaûng caùch maâm toái thieåu : hmin = 23300* ry , rx : khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha hôi, pha loûng ry = (r'y+ r"y)/2 = 0,64088 ( Kg/m3) rx = (r'x+ r"x)/2 = 958,14 (Kg/m3) wy : vaän toác hôi trung bình ñi trong thaùp wy = = 1,557 (m/s) hmin = 0.16 (m) < 0.3 (m) Vaäy khoaûng caùch giöõa hai maâm laø 0.3 m laø hôïp lyù. TÍNH TOAÙN CHOÙP – OÁNG CHAÛY CHUYEÀN 1.Tính toaùn choùp Choïn ñöôøng kính oáng hôi dh = 50( mm ) = 0.05 ( m ) Soá choùp phaân boá treân ñóa : n = 0.1 * = 0.1 * = 26 ( choùp ) Choïn soá choùp phaân boá treân ñóa : n = 29 choùp ( D : ñöôøng kính trong cuûa thaùp ) Chieàu cao choùp phía treân oáng daãn hôi : h2 = 0.25 * dh = 0,0125 ( m ) Ñöôøng kính choùp: dch = dch : chieàu daøy choùp, choïn baèng 2 ( mm ) Þ dch = = 73,59 ( mm ) Choïn dch = 74 (mm) Khoaûng caùch töø maët ñóa ñeán chaân choùp : S = 0 ¸25 ( mm ), choïn S = 12,5 ( mm ) Löu löôïng hôi trung bình ñi trong thaùp : QH = Vy =( gtb + g’tb)/( rHC + rHL ) = (1726,421 + 1905,939)/(0,6027 + 0,67906) = 2833,88 (m3/h) Chieàu cao khe choùp : b = (x.w2y.ry)/ (g.rx ) x : heä soá trôû löïc cuûa ñóa choùp x = 1.5 ¸2 , choïn x = 2 wy = ( 4Vy )/ ( 3600p d2h.n ) = (4.2833,88)/(3600p.0,052.29) = 13,82 (m/s) Þ b = ( 2.13,82ok2.0,64088 ) / ( 9,81.958,14 ) = 0,02 ( m ) Soá löôïng khe hôû cuûa moãi choùp : i = p/c.( dch – ) c = 3 ¸ 4 mm ( khoaûng caùch giöõa caùc khe ) , choïn c = 3 ( mm ) Þ i = 3.1416/3.( 74 - ) = 44.8 ( khe ) Choïn i = 45 ( khe ) Chieàu roäng khe choùp ñöôïc xaùc ñònh töø lieân heä : i(c+a) = pdch a = - c = - 3 = 2 (mm) Ñoä môû loã choùp hs : hs = 7.55* Hs = hso = b = 20 (mm) Vy = 2833,88/3600 = 0,7872 (m3/s) Ss = n * Skhe= 29*0.0018 = 0.0522 (m2) Vaäy hs = 29 (mm) :khaù hôïp lyù Chieàu cao möïc chaát loûng treân khe choùp : h1 = 15 ¸40 ( mm ), choïn h1 = 30 ( mm ) Chieàu cao oáng daãn hôi : Choïn hong hôi = 70(mm) Chieàu cao choùp : hch = hong hôi + h2 = 70 + 12,5 = 82,5 (mm) Böôùc toái thieåu cuûa choùp treân maâm : tmin = dch + 2dch + l2 l2 : khoûang caùch nhoû nhaát giöõa caùc choùp l2 = 12,5 + 0,25dch = 12,5 + 0,25.74 = 31 (mm) choïn l2 = 35 (mm) Þ tmin =74 + 2.2 + 35 = 113 (mm) 2. Tính cho oáng chaûy chuyeàn Löôïng loûng trung bình ñi trong thaùp : GL= (G’1 .MtbG’ + G1 .MtbG)/2 = ( 96,676.21,363 + 67,934.21,0643)/2 = 1748,13 (kg/h) Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa loûng ñi trong thaùp : Ltb =(ll + LC )/2 = (958,32 + 957,96)/2 = 958,14 (kg/m3) z : soá oáng chaûy chuyeàn , choïn z = 1 wc : toác ñoä chaát loûng trong oáng chaûy chuyeàn , wc = 0.1 ¸ 0.2 ( m/s ) choïn wc = 0,15( m/s ) Ñöôøng kính oáng chaûy chuyeàn : dc = = = 0,066 (m) Choïn dc = 70 (mm) Khoaûng caùch töø maâm ñeán oáng chaûy chuyeàn : S1 = 0,25dc = 0,25.0,07 = 0,0175(m) Beà daøy cuûa oáng chaûy chuyeàn :dc = 0,002 m) Khoaûng caùch töø taâm oáng chaûy chuyeàn ñeán taâm choùp gaàn nhaát : t1 = dc/2 + dc + dch +dch + l1 l1 : khoaûng caùch nhoû nhaát giöõa choùp vaø oáng chaûy chuyeàn Choïn l1 = 75 ( mm ) dc : beà daøy oáng chaûy chuyeàn, choïn dc = 2 ( mm ) t1 = 0,071/2 + 0,002 + 0,074 + 0,002 + 0,075 = 0,1885(m) Löu löôïng theå tích trung bình ñi trong thaùp: QL = Vx = Gx /Ltb = 1748,13/958,14 = 1,8245 (m3/h) Chieàu cao möïc chaát loûng beân treân gôø chaûy traøn : Dh = = Chieàu cao lôùp chaát loûng treân maâm : hm = h1 + ( S + hsr + b ) = 30 + 12.5 + 5 + 20 = 67.5 (mm) hsr : khoaûng caùch töø meùp döôùi cuûa choùp ñeán meùp döôùi cuûa khe choùp choïn hsr = 5 mm Tieát dieän oáng hôi : Srj = S1= p*/4 = 3.1416*0.052 /4 = 0.001963 (m2) Tieát dieän hình vaønh khaên : Saj = S2 = p*( d2ch,t - d2h,n )/4 = 3.1416*(0.0742 - 0.0542)/4 = 0.001963 (m2 ) Toång dieän tích caùc khe choùp : S3 = i.a.b = 45*0.002*0.02 =0.0018 m2 Tieát dieän loã môû treân oáng hôi : S4 = p .dhôi.h2 = 3.1416 * 0,05*0,0125 = 0.001963 m2 Loã thaùo loûng : Tieát dieän caét ngang cuûa thaùp F = 0.5026 m2 Cöù 1 m2 choïn 4 cm2 loã thaùo loûng . Do ñoù toång dieän tích loã thaùo loûng treân moät maâm laø: 0.5026 *4 /1 = 2.0104 cm2 Choïn ñöôøng kính loã thaùo loûng laø 5mm = 0.5cm Neân soá loã thaùo loûng caàn thieát treân moät maâm laø : 8 loã TÍNH TOÅNG TOÅN THAÁT QUA TOAØN THAÙP Gradient chieàu cao möïc chaát loûng treân maâm D : D = Cg * D' *nh Dieän tích cuûa oáng chaûy chuyeàn Sd = 10%.F =0,1. 0,5026 = 0,05(m2) Khoaûng caùch giöõa hai gôø chaûy traøn L = 560 (mm) Dieän tích giöõa hai gôø chaûy traøn : A = F - 2Sd = F(1 -2.0,1 ) = 0,8F =0,8.0,5026 = 0,402 (m2) Chieàu roäng trung bình : Bm = (m) Heä soá ñieàu chænh toác ñoä pha khí Cg phuï thuoäc hai giaù trò : + x = 1,34. =1,34.2,156/0,718 = 4,02 (m) + 0.82* v*= 0,82.1,566.0,8005 = 1,03 Vôùi v= Tra ñoà thò hình 5.10 trang 80 Taäp 3 (Kyõ thuaät phaân rieâng ) ñöôïc Cg = 0,86 Giaù trò 4. D' tra töø hình 5.14a trang 81 Taäp 3 vôùi: x = 4,02 hsc = 12.5 hm = 67.5 ñöôïc 4. D' = 6,6 hay D' = 6,6/4 = 1,65 Soá haøng choùp nh = 5 Khi ñoù D = 0,86.1,65. 5 = 7,1 (mm) Chieàu cao gôø chaûy traøn hw : Do hm = hw + how + 0.5D Suy ra hw = hm - how - 0.5D =hm - Dh - 0.5D = 67.5 – 11,6 – 0,5.7,1 = 52 (mm) Choïn hw = 50 (mm) Kieåm tra söï oån ñònh cuûa maâm : D < 0.5 ( hfv + hs ) Ñoä giaûm aùp do ma saùt vaø bieán ñoåi vaän toác pha khí thoåi qua choùp khi khoâng coù chaát loûng, hfv : hfv =274. E . Saj/Srj =1 , neân theo hình 5.16 trang 83 Taäp 3 ñöôïc E= 0.65 Sr = n.Srj = 29.0,001963 = 0,05693 (m2) Neân hfv = 274.0,65 . Do ñoù 0,5(hfv + hs ) = 0,5.(22,8 + 29 ) = 25,9 > D ( = 7,1 ) Vaäy maâm oån ñònh . Ñoä giaûm aùp cuûa pha khí qua moät maâm ht : Chieàu cao thuûy tónh lôùp chaát loûng treân loã choùp ñeán gôø chaûy traøn hss : hss = hw - (hsc + hsr + Hs ) = 50 - ( 12.5 + 5 +20 ) = 12,5 (mm) Ñoä giaûm aùp cuûa pha khí qua moät maâm : ht = hfv + hs + hss + how + 0,5D = 22,8 + 29 + 12,5 + 11,6 + 0,5.7,1 = 79 (mm) Chieàu cao lôùp chaát loûng khoâng boït treân oáng chaûy chuyeàn : hd = hw + how + D + h'd +ht Toån thaát thuûy löïc do doøng loûng chaûy töø oáng chaûy chuyeàn vaøo maâm h'dñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc sau : h'd = 0.128, mmchaát loûng Vaø h'd = 0.128 = 0.016(mm) Ta tính ñöôïc hd = 50 + 11,6 + 7,1 + 0,016 + 79 = 147 (mm) Chieàu cao hd duøng ñeå kieåm tra maâm : Ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän thaùp khoâng bò ngaäp luït khi hoaït ñoäng, ta coù : hd = 147 < 0.5 Hmin=150 ® Vaäy khi thaùp hoaït ñoäng khoâng xaûy ra hieän töôïng ngaäp luït. Chaát loûng chaûy vaøo oáng chaûy chuyeàn tc : dtw = 0.8* Khoaûng caùch rôi töï do trong oáng chaûy chuyeàn : ho = Hmin + hw - hd = 300 + 50 -147= 203 (mm) how = 11,6 (mm) Suy ra dtw = 0,8.= 38,8(mm) < 70 (mm) Ñaïi löôïng naøy ñeå kieåm tra chaát loûng chaûy vaøo thaùp coù ñeàu khoâng vaø chaát loûng khoâng va ñaäp vaøo thaønh : tyû soá dtw < 0,6.dw = 0,6.70 = 42 ® Vaäy chaát loûng chaûy vaøo thaùp ñeàu vaø khoâng va ñaäp vaøo thaønh oáng chaûy chuyeàn Ñoä giaûm aùp toång coäng cuûa pha hôi giöõa thaùp : Ht = Nt * ht = 44.79.10-3 =3,476 (m chaát loûng) Vaäy toång trôû löïc toaøn thaùp : DP = r*g*Ht =958,14.9,81.3,476 = 32672 (N/m2) = 0,33 (at) Kiểm tra nhiệt độ soâi của hỗn hợp lỏng ở ñaùy thaùp: Do trở lực của thaùp, aùp suaát ôû ñaùy thaùp ph = 1,033 + DP = 1,033 + 0,33 = 1,363 at # Pa , nhieät ñoä soâi cuûa hoãn hôïp seõ thay ñoåi. Phải kiểm tra lại nhiệt độ soâi vôùi giaù trò ban ñaàu : 100,730C Công thức Babo: Hỗn hợp sôi ở aùp suất khí quyển pa , ts= Tra bảng 39,p35,[IV]: ts =108,560C ® Caùc thoâng soá choïn laø hôïp lyù. CHÖÔNG 6 : TÍNH TOAÙN CÔ KHÍ TÍNH BEÀ DAØY THAÂN TRUÏ CUÛA THAÙP Thaân cuûa thaùp ñöôïc cheá taïo baèng phöông phaùp haøn hoà quang. Thaân thaùp ñöôïc gheùp töø nhieàu ñoaïn baèng moái gheùp bích. Tra baûng IX.5 ta choïn vôùi ñöôøng kính trong cuûa thaùp D = 800(mm), khoaûng caùch giöõa caùc ñóa Hñ =300 (mm), choïn khoaûng caùch giöõa hai maët noái bích 1200(mm), soá ñóa giöõa hai maët bích nñ = 4 Choïn vaät lieäu laøm thaân laø theùp khoâng gæ X18H10T. ÔÛ nhieät ñoä laøm vieäc t = 0C . Toác ñoä aên moøn cuûa theùp £ 0.1 mm/naêm . Döïa vaøo baûng XII.4 vaø baûng XII.7 ( Tính chaát vaät lyù cuûa kim loaïi ñen vaø hôïp kim cuûa chuùng ), caùc thoâng soá ñaëc tröng cuûa X18H10T ( vôùi chieàu daøy taám theùp 4 ¸ 25 mm): Giôùi haïn beàn keùo : k = 550.106 N/m2 Giôùi haïn beàn chaûy : ch = 220.106 N/m2 Heä soádaõn khi keùo ôû nhieät ñoä 20 ¸ 100 0C laø 16.6*10-6 1/0C Khoái löôïng rieâng r = 7,9.103 ( Kg/m3) Heä soá an toaøn beàn keùo : nk = 2.6 Heä soá an toaøn beàn chaûy : nch = 2.6 Nhieät ñoä noùng chaûy : t = 1400 0C Moâ ñun ñaøn hoài : E = 2.1*105 N/mm2 Heä soá Poatxoâng m = 0.33 Ñieàu kieän laøm vieäc cuûa thaùp chöng caát : Aùp suaát beân trong thaùp ( tính taïi ñaùy thaùp ) vôùi moâi tröôøng laøm vieäc loûng -khí: P = PL + DP Aùp suaát thuûy tónh cuûa coät chaát loûng :PL = rL . g .H rL = 958,14 (Kg/m3) H = 14,2(m) ( Coù keå ñeán coät chaát loûng ôû ñaùy, naép ) PL = 958,14.9,81.14,2 = 13,347.104 (N/m2) Toång trôû löïc cuûa thaùp : DP = 32672 ( N/m2) AÙp suaát tính toaùn laø P = PL + DP = 13,347.104 + 32672 = 166142 = 1,661.105 ( N/m2) Theo baûng XIII.8 : giaù trò beàn haøn cuûa thaân hình truï, haøn hoà quang ñieän, Dt = 800 (mm), theùp hôïp kim jh = 0.95 ÖÙng suaát cho pheùp [dk] cuûa vaät lieäu ñöôïc tính : [k] = ) [ch] = Choïn [d]= Min ( [dk], [dch]) = 139.33 *106 ( N/m2) Beà daøy thaùp ñöôïc tính theo coâng thöùc : S’= Do = 796,88 > 25 neân : S’== = 5.10-4( m) = 0,5 (mm) Beà daøy thöïc teá cuûa thaân thaùp : S = S’ + C Trong ñoù C = Ca + Cb + Cc +Co Choïn thieát bò laøm vieäc trong 15 naêm : Heä soá boå sung do aên moøn : Ca = 15.0,1 = 1,5 (mm) Heä soá boå sung do baøo moøn cô hoïc cuûa moâi tröôøng Cb = 0 Heä soá quy troøn baàng C0 = 1 (mm) Do ñoù C = 1.5 + 0 + 1 = 2,5 (mm) Khi ñoù S = S’ +C = 3 (mm) Kieåm tra beà daøy cuûa thaân : Kieåm tra ñieàu kieän : ( thoûa ) Kieåm tra aùp suaát tính toaùn beân trong thieát bò : [P] = Nhö vaäy [P] > P (hôïp lyù) Neân chieàu daøy cuûa thaân S = 3(mm) TÍNH - CHOÏN BEÀ DAØY ÑAÙY VAØ NAÉP THIEÁT BÒ Ñaùy vaø naép cuõng laø moät boä phaän quan troïng thöôøng ñöôïc cheá taïo cuøng loaïi vaät lieäu vôùi thaân thieát bò . Söû duïng theùp khoâng gæ X18H10T . Choïn loaïi ñaùy naép hình elip coù gôø Tính beà daøy ñaùy vaø naép gioáng nhau : Caùc thoâng soá ñaùy vaø naép : Ñaùy- naép elip coù : Þ ht = 0.25 * Dt = 0.25 * 0.8 = 0.2 (m) = 200(mm) Choïn chieàu cao gôø h = 25 (mm) Neân dieän tích beà maët trong 0.76(m2 ) tra baûng XIII.10 trang 382 Soå tay taäp 2 Baùn kính cong beân trong ñaùy- naép thaùp : Rt =Dt = 800(mm) Beà daøy ñaùy vaø naép elip cuûa thieát bò chòu aùp suaát trong : ù Do = 796,88 > 25 neân : S’ = S’ = = 5.10-4( m) = 0,5(mm) Beà daøy thöïc teá cuûa naép (ñaùy) thaùp : S = S’ + C Trong ñoù C = Ca + Cb + Cc +Co Choïn thieát bò laøm vieäc trong 15 naêm : Heä soá boå sung do aên moøn : Ca = 15.0,1 = 1,5 (mm) Heä soá boå sung do baøo moøn cô hoïc cuûa moâi tröôøng Cb = 0 Heä soá quy troøn baàng C0 = 1 (mm) Do ñoù C = 1.5 + 0 + 1 = 2,5 (mm) Khi ñoù S = S’ +C = 3 (mm) Kieåm tra aùp suaát dö cho pheùp tính toaùn : . Beà daøy ñaùy naép caàn thoûa bieåu thöùc sau : (thoûa) . Do ñoù aùp suaát dö cho pheùp tính theo coâng thöùc : [P] = P = 1,661.105 (N/mm2) (thoûa) Vaäy beà daøy ñaùy naép thieát bò laø 3 (mm) CHOÏN BÍCH VAØ VOØNG ÑEÄM Bích vaø ñeäm ñeå noái vaø bít kín thieát bò : Maët bích laø boä phaän duøng ñeå noái caùc phaàn cuûa thieát bò cuõng nhö noái caùc boä phaän khaùc vôùi thieát bò .Choïn loaïi bích lieàn khoâng coå baèng theùp CT3 . Baûng XIII-27 trang 417 Soå tay taäp hai . Cho caùc kieåu bích lieàn baèng theùp CT3 (Kieåu I )vôùi thieát bò ñaùy naép nhö sau : Ñöôøng kính beân trong cuûa thieát bò Dt = 800 (mm) Ñöôøng kính beân ngoaøi cuûa thieát bò Dn = 806 (mm) Ñöôøng kính taâm bu loâng Db = 880 (mm) Ñöôøng kính meùp vaùt D1 = 850 (mm) Ñöôøng kính bích D = 930 (mm) Chieàu cao bích h = 22 (mm) Ñöôøng kính bu loâng db = M20 (mm) Soá bu loâng z = 24 (caùi) Theo baûng XIII-31 _ Töông öùng vôùi baûng XIII-27 : kích thöôùc beà maêät ñeäm bít kín : Dt = 800 (mm) H = h = 22 (mm) D1 = 850 (mm) D2 = 847 (mm) D4 = 827 (mm) Vaø do Dt < 1000 (mm) neân D3 = D2 +1 = 848(mm) D5 = D4 – 1 = 826 (mm) Bích ñeå noái caùc oáng daãn *Tính chi tieát oáng daãn Ñöôøng kính oáng daãn hôi vaøo thieát bò ngöng tuï : d = Qy : löu löôïng hôi ñi ra khoûi ñænh thaùp ( m3/s) Qy = = = 0.731 ( m3/s) v : vaän toác hôi ñi qua oáng, choïn v = 40 ( m/s ) Þ d1 = = 0,152 ( m ) = 152 ( mm ) Choïn d1 = 150 ( mm ) Theo soå tay taäp hai – Baûng XIII-32 trang 434 , choïn l1 = 130 ( mm ) ( chieàu daøi ñoaïn noái oáng ) OÁng daãn doøng chaûy hoaøn löu : d = Löôïng hoaøn löu G = GD * R = 372,88.3,2562 = 1214,17 ( Kg/h) Q = = = 3,5194.10-4 ( m3 /s ) (rx : khoái löôïng rieâng pha loûng trong ñoaïn caát = 958,32 Kg/m3 ) Choïn v = 0,2 ( m/s ) Þ d2 = = 0.047 ( m ) = 47 ( mm ) Choïn d2 = 50(mm) Theo soå tay taäp hai – Baûng XIII-32 trang 434 , choïn l2 = 100 ( mm ) OÁng daãn doøng nhaäp lieäu : d = Q = = =1,39.10-4 ( m3 /s ) Þ Q = 1,39.10-4 ( m3/s ) Choïn v = 0,2 ( m/s ) Þ d3 = = 0.029 ( m ) = 29 ( mm ) Choïn d3 = 32 ( mm ) l3 = 90 ( mm ) OÁng daãn doøng saûn phaåm ñaùy : d = Q = = Þ Q = 3,686.10-5 ( m3/s ) Choïn v = 0,2 ( m/s ) Þ d4 = = 0.016( m ) = 16( mm ) Choïn d3 = 32 ( mm ) l3 = 90( mm ) OÁng daãn töø noài ñun qua thaùp : d = Q = = = 0,052( m3/s ) Choïn v = 30 ( m/s ) Þ d5 = = 0,047( m ) = 47 ( mm ) Choïn d5 = 50 ( mm ) l5 = 100 ( mm ) * Bích ñeå noái caùc oáng daãn ( Baûng XIII-26 trang 409 Soå tay taäp hai ) Choïn vaät lieäu laø theùp CT3 , choïn kieåu 1 Ta coù baûng sau : STT Loaïi oáng daãn Dy (mm) Kích thöôùc noái h (mm) l (mm) Dw (mm) D (mm) Db (mm) D1 (mm) Buloâng db (mm) z (con) 1 Vaøo TBNT 150 159 260 225 202 M16 8 16 130 2 Hoaøn löu 50 57 140 110 90 M12 4 12 100 3 Nhaäp lieäu 32 38 120 90 70 M12 4 12 90 4 Doøngspñaùy 32 38 120 90 70 M12 4 12 90 5 Hôivaøo ñaùy 50 57 140 110 90 M12 4 12 100 Theo baûng XIII.30 töông öùng vôùi baûng XIII-26 : kích thöôùc beà maët ñeäm bít kín : D1 tra theo baûng XIII-26 . z : soá raõnh Ta coù baûng sau : STT D (mm) D1 (mm) D2 (mm) D3 (mm) D4 (mm) D5 (mm) b (mm) b1 (mm) z (raõnh) 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 CHAÂN ÑÔÕ VAØ TAI TREO THIEÁT BÒ Tính sô boä khoái löôïng thaùp : Khoái löôïng naép baèng khoái löôïng ñaùy ( Giaû söû ñöôøng oáng daãn vaøo naép vaø ñaùy gaàn nhö nhau ) ; Vôùi naép ñaùy elip coù Dt = 800(mm), chieàu daøy S = 4(mm), chieàu cao gôø h = 25 (mm) .Tra baûng XIII.11 trang 384 Soå tay taäp hai , ta coù Gnaép = Gñaùy = 1,01.24,2 (Kg) = 24,442 (Kg) Þ Gnaép – ñaùy = 2.24,442 = 49 (Kg) Khoái löôïng maâm : Ñöôøng kính trong cuûa thaùp Dt = 0,8 (m) Beà daøy maâm dm = 0,004(m) Ñöôøng kính oáng hôi dh = 0,05 (m) Soá oáng hôi n = 33 (oáng ) Dieän tích oáng chaûy chuyeàn hình vieân phaân Sd = 0,1.F = 0,05 (m2) Soá oáng chaûy chuyeàn treân moãi maâm z = 1 Soá maâm Nt =44 maâm Mm = Nt .(F – z.Sd – n.p.d2h/4) .dm.r = 44.(0,5026 – 1.0,05 – 29.3,1416.0,052/4).0,003.7,9.103 = 412,59(kg) Khoái löôïng choùp treân maâm cuûa toaøn thaùp : Mchoùp = Nt .n.(p . dch. hch + p.d2ch /4– i .b.a ).dch.r =44.29.(p.0,074.0,0825+ p .0,0742/4–45.0,002.0,02 ).0,002.7,9.103 = 437,08 (Kg) Khoái löôïng thaân thaùp: M thaân = p. D. Hthaân .dthaân .r = 3,1416. 0,8.14,2. 0,003.7,9.103 = 845,82(Kg) Khoái löôïng oáng hôi : Moáng hôi = p.dh.hhôi . dh .n . Ntt . r = 3,1416.0,05.0,07.0,002.29.44.7,9.103 = 221,68 (Kg) Khoái löôïng gôø chaûy traøn : Mct = lw.hct.dct .r.Nt Þ Mcc = 0,56.0,05.0,002.7,85.103 .44 = 19,34( Kg) Khoái löôïng cuûa oáng chaûy chuyeàn Moáng = (h – h4).44. p.dc.dc.rc = (0.3 – 0.0175).44. p. 0,07. 0,002 .7,9.103 = 43,19 (Kg) Khoái löôïng bích noái thaân : Ñöôøng kính beân ngoaøi cuûa thaùp Dn = 0.806 (m) Ñöôøng kính maët bích cuûa thaân D = 0.930(m) Chieàu cao bích h = 0.022(m) Chia thaùp laøm 8 ñoaïn , neân soá maët bích laø 16 rCT3 = 7.85*103 (Kg/m3) Þ Mbích = = 3,1416/4.(0,932 – 0,8062).16.0,022.7,9.103 = 470,14 (Kg) Khoái löôïng bích noái caùc oáng daãn : 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) Khoái löôïng dung dòch trong thaùp ( xem Vdung dòch = 0.4 Vthaùp ) Mdd = 0,4 ( p.D2t Ho/4 –Vnaép ) . rxtb = 0,4.( 3,1416.0,82 .14,2/4 - 79,6.10-3 ).985,14 = 2781,29( Kg) Vaäy toång khoái löôïng cuûa toaøn thaùp : Mthaùp = 5297,21 (Kg) Choïn tai treo : Choïn soá saøng thao taùc la: 3 saøng Choïn vaät lieäu laøm tai treo laø theùp CT3 . Taám loùt laø vaät lieäu laøm thaân: [sCT3]= 130 .106( N/m2) Choïn soá tai treo öùng vôùi moãi saøng : n = 4 Taûi troïng leân moät tai treo öùng vôùi saøng thao taùc thöù nhaát,thöù 2 ( tính töø döôùi leân) Q0 = = = 0,5.104 ( N) Choïn taûi troïng cho pheùp leân moät tai treo laø 0,5 .104 N Theo baûng XIII.36 Soå tay taäp hai : tai treo thieát bò thaúng ñöùng . Beà maët ñôõ F = 89,5.10-4(m2) Kích thöôùc tai treo : cho ôû baûng sau : Bề mặt đỡ F m2 Tải trọng cho phép lên mặt đỡ q N/m2 Lmm Bmm B1mm Hmm Smm lmm amm dmm Khối lượng tai treoKg 0.00725 690000 100 75 85 155 6 40 15 18 1.23 Choïn chaân ñôõ : Choïn vaät lieäu laøm tai treo laø theùp CT3 .Taûi troïng cho pheùp leân moät chaân ñôõ: M’ = M.2,8/14,2 = 5297,21.3,2/14,2 = 1194 (kg) Q0 = = = 0,29.104 ( N) Choïn taûi troïng cho pheùp leân moät chaân ñôõ 0,5.104 N Theo baûng XIII.35 Soå tay taäp hai. Chaân theùp ñoái vôùi thieát bò thaúng ñöùng : Beàmaëtñôõ F.10-4m2 Taûitroïngcho pheùpleânbeàmaëtñeá 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 TÍNH LÔÙP CAÙCH NHIEÄT : Trong quaù trình hoaït ñoäng cuûa thaùp, do thaùp tieáp xuùc vôùi khoâng khí neân nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh ngaøy caøng lôùn. Ñeå thaùp hoaït ñoäng oån ñònh, ñuùng vôùi caùc thoâng soá ñaõ thieát keá, ta phaûi taêng daàn löôïng hôi ñoát gia nhieät cho noài ñun ñeå thaùp khoâng bò nguoäi. Khi ñoù, chi phí cho hôi ñoát seõ taêng. Ñeå thaùp khoâng bò nguoäi maø khoâng taêng chi phí hôi ñoát, ta thieát keá lôùp caùch nhieät bao quanh thaân thaùp. Choïn vaät lieäu caùch nhieät cho thaân thaùp laø amiaêng coù beà daøy laø da . Tra baûng 28, trang 416, [4]: Heä soá daãn nhieät cuûa amiaêng laø la = 0,151 (W/m.K). Nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh: Qm = 0,05.Qñ = 0,05. 3760153,109 = 188007,655 (kJ/h) = 52224,35 (W) Nhieät taûi maát maùt rieâng: qm = (W/m2) Trong ñoù: tv1 : nhieät ñoä cuûa lôùp caùch nhieät tieáp xuùc vôùi beà maët ngoaøi cuûa thaùp. tv2 : nhieät ñoä cuûa lôùp caùch nhieät tieáp xuùc vôùi khoâng khí. Dtv : hieäu soá nhieät ñoä giöõa hai beà maët cuûa lôùp caùch nhieät. Ñeå an toaøn ta laáy Dtv = Dtmax = tñaùy - tkk Choïn tkk = 35oC Þ Dtv = Dtmax = 100,7272 – 35 = 74,7272 (K) ftb : dieän tích beà maët trung bình cuûa thaùp (keå caû lôùp caùch nhieät), m2. ftb = pDtbH = = p(Dt + Sthaân + da)H Ta coù phöông trình: Û Û da = 7,81.10 (m) = 7,81 (mm) Vaäy: choïn da = 8 (mm). Theå tích vaät lieäu caùch nhieät caàn duøng: V = p(Dt + 2Sthaân + da).da .H = p.(0.8 + 2. 0,003 + 0,008).0,008.14,2 = 0,2905 (m3). CHÖÔNG 7: TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI ÑAÙY THAÙP : Choïn thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp laø noài ñun Kettle. OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T, kích thöôùc oáng 38 x 3: Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m) Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m) Hôi ñoát laø hôi nöôùc ôû 2,5at ñi trong oáng 38 x 3. Tra baûng 1.251, trang 314, [5]: Nhieät hoùa hôi: = rn = 2189500 (J/kg) Nhieät ñoä soâi: = tn = 126,25 (oC) Doøng saûn phaåm taïi ñaùy coù nhieät ñoä: Tröôùc khi vaøo noài ñun (loûng): tS1 = 100,7272 (oC) Sau khi ñöôïc ñun soâi (hôi): tS2 = 100,966 (oC) Hieäu soá nhieät ñoä trung bình: Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân: = 25,4 (K). Heä soá truyeàn nhieät: Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc nhö ñoái vôùi töôøng phaúng: ,(W/m2.K) Vôùi: an : heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát (W/m2.K). aS : heä soá caáp nhieät cuûa saûn phaåm ñaùy (W/m2.K). årt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu. Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu: , (W/m2). Trong ñoù: tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ñoát (trong oáng), oC tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi saûn phaåm ñaùy (ngoaøi oáng), oC Beà daøy thaønh oáng: dt = 0,003 (m) Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ: lt = 16,3 (W/mK) (Baûng XII.7, trang 313, [6]) Nhieät trôû lôùp baån trong oáng: r1 = 1/5800 (m2.K/W) (Baûng 31, trang 419, [4]) Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m2.K/W) Neân: årt = 5,289.10-4 (m2.K/W) Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng: AÙp duïng coâng thöùc (V.89), trang 26, [6]: aS = 7,77 . 10-2. Nhieät ñoä soâi trung bình cuûa doøng saûn phaåm ôû ngoaøi oáng: = 100,8 (oC) Þ TS = 100,8 + 273 = 373,8 (K) Taïi nhieät ñoä soâi trung bình thì: Khoái löôïng rieâng cuûa pha hôi trong doøng saûn phaåm ôû ngoaøi oáng: = 0,6937(kg/m3) Khoái löôïng rieâng : rN = 957,808 (kg/m3) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) rA = 956,56 (kg/m3) (Baûng 1.2, trang 9, [5]) Neân: Þ r = 957,433 (kg/m3) Ñoä nhôùt mN = 2,8.10-4 (N.s/m2) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) mA = 4,6.10-4 (N.s/m2) (Baûng 1.101, trang 91, [5]) Neân: lgm = xWlgmN + (1 - xW)lgmA = 0,8861.lg(2,8.10-4) + (1 - 0,8861).lg(4,6.10-4) Þ m = 2,95.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät ; lN = 0,68216 (W/mK) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) lA = 0,15484 (W/mK) (Baûng 1.130, trang 134, [5]) AÙp duïng coâng thöùc (1.33), trang 123, [5]): l = lN.`xW + lA.(1 - `xW) – 0,72 `xW.(1 - `xW)(lN - lA) = 0,444 (W/mK) Nhieät dung rieâng : cN = 4221,04 (J/kgK) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) cA = 2434,2 (J/kgK) (Baûng 1.154, trang 172, [5]) Neân: c = cN + cA. (1 - ) = 3684,99 (J/kgK) Söùc caêng beà maët: sN = 0,586932 (N/m) (Baûng 1.249, trang 310, [5]) sA = 0,019728 (N/m) (Baûng 1.242, trang 300, [5]) Neân: = 0,019086 (N/m) Nhieät hoùa hôi rN = 2258080 (J/kg) (Baûng 1.250, trang 312, [5]) rA = 418600 (J/kg) (Toaùn ñoà 1.65, trang 255, [5]) Neân: r = rN + rA. (1 - ) = 1706236 (J/kg) Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát trong oáng: AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]: Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 117,5 (oC) Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï: tm = ½ (tn + tW1) = 121,875 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 941,544 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mn = 2,23344.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,686 (W/mK) Neân: an = 2291,9831 (W/m2K) Þ qn = an (tn – tW1) = 20054,852 (W/m2) Þ qt = qn = 20054,852 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå) Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 106,893 (oC) Þ aS = 3426,773 (W/m2K) (vôùi q = qt) Þ qS = aS (tW2 – tS) = 30879,328 (W/m2) Kieåm tra sai soá: e = 100% = 4,11% < 5% (thoûa) Keát luaän: tw1 = 117,5 oC vaø tw2 = 106,893 oC Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät: = 795,53 (W/m2K) Beà maët truyeàn nhieät: Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät: F = = 51,69 (m2) Caáu taïo thieát bò: Choïn soá oáng truyeàn nhieät: n = 217 (oáng). OÁng ñöôïc boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu. Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 2,28 (m) Þ choïn L = 2,3 (m) Tra baûng V.II, trang 48, [6] Þ Soá oáng treân ñöôøng cheùo: b = 17 (oáng) Tra baûng trang 21, [3] Þ Böôùc oáng: t = 48 (mm) = 0,048 (m) AÙp duïng coâng thöùc (V.140), trang 49, [6]: Þ Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò: D = t(b-1) + 4dn = 0,92 (m) THIEÁT BÒ LAØM NGUOÄI SAÛN PHAÅM ÑAÙY : Choïn thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng. OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T: Kích thöôùc oáng trong: 38 x 3 Kích thöôùc oáng ngoaøi: 57 x 3 Choïn: Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo tV = 27oC vaø nhieät ñoä ra tR = 35oC. Saûn phaåm ñaùy ñi ngoaøi oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo tWS = 100,7272oC vaø nhieät ñoä ra tWR = 40oC. Suaát löôïng nöôùc laøm laïnh caàn duøng: Caân baèng nhieät: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 40oC = 4,178 (kJ/kg.K) Nhieät dung rieâng cuûa axit ôû 40oC = 2,1(kJ/kg.K) Neân: hWR = (0,70. 4,178 + 0,30. 2,1). 40 = 142,184 (kJ/kg) Tra baûng 1.250, p312, ST I Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 27oC : hV = 113,13 (kJ/kg) Þ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 35oC : hR = 146,65 (kJ/kg) Löôïng nhieät trao ñoåi: Q = GW(hWS – hWR) = 29107,556 (kJ/h) Suaát löôïng nöôùc laïnh caàn duøng: = 868,364 (kg/h) Hieäu soá nhieät ñoä trung bình: Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân: = 32,536 (K). Heä soá truyeàn nhieät: Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc: ,(W/m2.K) Vôùi: an : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nöôùc laïnh (W/m2.K). aW : heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy (W/m2.K). årt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc trong oáng: Kích thöôùc cuûa oáng trong: Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m) Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m) Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng nöôùc trong oáng: tf = ½ (tV + tR) = 31h (oC). Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 995,4 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: nn = 7,89.10-7 (m2/s) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,619 (W/mK) Chuaån soá Prandtl: Prn = 5,32 Vaän toác nöôùc ñi trong oáng: = 0,3013 (m/s). Chuaån soá Reynolds : = 12220,025 > 104 : cheá ñoä chaûy roái AÙp duïng coâng thöùc (3.27), trang 110, [4] Þ coâng thöùc xaùc ñònh chuaån soá Nusselt: Trong ñoù: e1 – heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa heä soá caáp nhieät theo tyû leä giöõa chieàu daøi L vaø ñöôøng kính d cuûa oáng. Tra baûng 3.1, trang 110, [4] Þ choïn e1 = 1 Heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc trong oáng: an = Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu: , (W/m2). Trong ñoù: tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi saûn phaåm ñaùy (trong oáng trong), oC tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi nöôùc laïnh (ngoaøi oáng trong), oC Beà daøy thaønh oáng: dt = 0,003 (m) Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ: lt = 16,3 (W/mK) Nhieät trôû lôùp baån trong oáng: r1 = 1/5800 (m2.K/W) Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m2.K/W) Neân: årt = 5,289.10-4 (m2.K/W) Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng: Kích thöôùc cuûa oáng ngoaøi: Ñöôøng kính ngoaøi: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m) Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m) Ñöôøng kính trong: Dtr = 0,051 (m) Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng: tW = ½ (tWS + tWR) = 70,3636 (oC). Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 977,61 (kg/m3) Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 992,137 (kg/m3) Neân: Þ r = 981,9232 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 3,9767.10-4 (N.s/m2) Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 6,278.10-4 (N.s/m2) Neân: lgm = xWlgmN + (1 - xW)lgmA = 0,8861.lg(3,9767.10-4) + 0,1139.lg(6,278.10-4) Þ m = 4,189.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,6682 (W/mK) Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,1617 (W/mK) Neân: l = lN. xW + lA.(1 - xW) – 0,72 .xW.(1 - xW)(lN - lA) = 0,5737 (W/mK) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4187,2526 (J/kgK) Nhieät dung rieâng cuûa axit: cA = 2263,22 (J/kgK) Neân: c = cN + cA. (1 - ) = 3603,74 (J/kgK) Heä soá daõn nôû theå tích cuûa nöôùc : = 5,816.10(1/ñoä) Heä soá daõn nôû theå tích cuûa axit : = 1,16.10(1/ñoä) Neân := 0 ,8861. 5,816.10+ 0,1139. 1,16.10= 6,47.10(1/ñoä) AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: =2,6313 Vaän toác cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng: = 0,03957 (m/s) Ñöôøng kính töông ñöông: dtñ = Dtr – dn = 0,051 – 0,038 = 0,013 (m) Chuaån soá Reynolds : = 1205,93 Þ 10< Re <2300: cheá ñoä chaûy maøng AÙp duïng coâng thöùc (V.45), trang 17, [6]: coâng thöùc xaùc ñònh chuaån soá Nusselt Trong ñoù: e1 – heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa heä soá caáp nhieät theo tyû leä giöõa chieàu daøi L vaø ñöôøng kính d cuûa oáng. Tra baûng 3.1, trang 110, [4] Þ choïn e1 = 1 Chuaån soá Grashof : Gr = (coâng thöùc trang 305, [3]) Trong ñoù : L = dtñ = 0,013 (m) : heä soá daõn nôû theå tích , (1/ñoä) : ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa löu chaát , (m2/s) = 4,35.10(m2/s) : cheânh leäch nhieät ñoä giöõa thaønh oáng vaø doøng saûn phaåm ñaùy = , (oC) Heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng: aW = Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 43,5 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 6,145.10-4 (N.s/m2) Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 8,615.10-4 (N.s/m2) Neân: lgmW1 = xWlgmN + (1 - xW)lgmA = 0,8861.lg(6,145.10-4) + 0,1139.lg(8,615.10-4) Þ mW1 = 6,366.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,6389 (W/mK) Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,1672 (W/mK) Neân: lW1 = lN.`xW + lA.(1 - xW) – 0,72 xW.(1 - xW)(lN - lA) = 0,4383 (W/mK) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4178 (J/kgK) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2118,425 (J/kgK) Neân: cW1 = cN + cA. (1 - ) = 3601,403 (J/kgK) AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 5,23078 Neân: NuW = 11,69963 Þ aW = 407,561 (W/m2K) Þ qW =aW (tW – tW1) = 10929,057(W/m2) Þ qt = qW = 10929,057 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå) Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 37,418 (oC) Þ = 4,614676 Þ Nun = 73,63746 Þ an = 1419,822 (W/m2K) Þ qn = an (tW2 – tf) = 10532,2396 (W/m2) Kieåm tra sai soá: e = 100% = 3,63% < 5% (thoûa) Keát luaän: tw1 = 43,5oC vaø tw2 = 37,418oC Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät: = 271,23 (W/m2K) Beà maët truyeàn nhieät: Löôïng nhieät trao ñoåi: Q = GW(hWS – hWR) = 29107,556 (kJ/h) Suaát löôïng nöôùc caàn duøng: = 868,46 (kg/h) Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät: F = = 1,01 (m2) Caáu taïo thieát bò: Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 9,1 (m) Þ choïn L = 9 (m) Kieåm tra: = 281,25 > 50 Þ el = 1: thoûa Keát luaän: Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng vôùi chieàu daøi oáng truyeàn nhieät L = 9 (m), chia thaønh 3 daõy, moãi daõy 3m. THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ SAÛN PHAÅM ÑÆNH : Choïn thieát bò ngöng tuï oáng chuøm, ñaët naèm ngang, vaät lieäu laø theùp khoâng gæ X18H10T. OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T, kích thöôùc oáng 38 x 3: Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m) Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m) Choïn: Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng vôùi nhieät ñoä vaøo tV = 27oC vaø nhieät ñoä ra tR = 60oC. Doøng hôi taïi ñænh ñi ngoaøi oáng vôùi nhieät ñoä ngöng tuï tngöng = 100,009 (oC) Hieäu soá nhieät ñoä trung bình : Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân: = 54,86(K). Heä soá truyeàn nhieät: Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc: ,(W/m2.K) Vôùi: an : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nöôùc laïnh (W/m2.K). angöng : heä soá caáp nhieät cuûa doøng hôi ngöng tuï (W/m2.K). årt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc ñi trong oáng : Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng nöôùc trong oáng: tf = ½ (tV + tR) = 43,5 (oC). Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 991,5 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: nn = 6,19.10-7 (m2/s) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,6389 (W/mK) Chuaån soá Prandtl: Prn = 4,487 Choïn vaän toác nöôùc ñi trong oáng:vn = 1 (m/s) Þ Soá oáng: = 8,999 Tra baûng V.II, trang 48, [6] Þ choïn n = 19 (oáng) Þ Vaän toác thöïc teá cuûa nöôùc trong oáng: = 0,52 (m/s). Chuaån soá Reynolds : = 26882,068 > 104 : cheá ñoä chaûy roái AÙp duïng coâng thöùc (3.27), trang 110, [4],coâng thöùc xaùc ñònh chuaån soá Nusselt: Trong ñoù: e1 – heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa heä soá caáp nhieät theo tyû leä giöõa chieàu daøi L vaø ñöôøng kính d cuûa oáng. Tra baûng 3.1, trang 110, [4] Þ choïn e1 = 1 Heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc ñi trong oáng trong: an = Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu : , (W/m2). Trong ñoù: tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ngöng tuï, oC tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi nöôùc laïnh, oC Beà daøy thaønh oáng: dt = 0,003 (m) Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ: lt = 16,3 (W/mK) Nhieät trôû lôùp baån trong oáng: r1 = 1/5800 (m2.K/W) Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m2.K/W) Neân: årt = 5,289.10-4 (m2.K/W) Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ngöng tuï ngoaøi oáng : Ñieàu kieän: Ngöng tuï hôi baõo hoøa. Khoâng chöùa khoâng khí khoâng ngöng. Hôi ngöng tuï ôû maët ngoaøi oáng. Maøng chaát ngöng tuï chaûy taàng. OÁng naèm ngang. AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]Þ Ñoái vôùi oáng ñôn chieác naèm ngang thì: Tra baûng V.II, trang 48, [6] : Vôùi soá oáng n = 19 thì soá oáng treân ñöôøng cheùo cuûa hình 6 caïnh laø: b = 5 Tra hình V.20, trang 30, [6] Þ heä soá phuï thuoäc vaøo caùch boá trí oáng vaø soá oáng trong moãi daõy thaúng ñöùng laø etb = 0,6 (vì xeáp xen keõ vaø soá oáng trong moãi daõy thaúng ñöùng laø 7) Þ Heä soá caáp nhieät trung bình cuûa chuøm oáng: angöng = etba1 = 0,6a1 Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 91 (oC) Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng chaát ngöng tuï: tm = ½ (tngöng + tW1) = 95,5045 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 961,457 (kg/m3) Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 963,17 (kg/m3) Neân: Þ r = 961,4655 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 2,955.10-4 (N.s/m2) Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 4,825.10-4 (N.s/m2) Neân: lgm = xDlgmN + (1 – xD)lgmA = 0,9985.lg(2,955.10-4) + 0,0015.lg(4,825.10-4) Þ m = 2,957.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,6811 (W/mK) Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,156124 (W/mK) Neân: l = lN. xD + lA.(1 - xD) – 0,72 xD.(1 - xD)(lN - lA) = 0,6766 (W/mK) Nhieät ngöng tuï cuûa doøng hôi: r = rD = 2271688,3 (J/kg) Neân: a1 = 11487,63 (W/m2K) Þ angöng = 6892,5776 (W/m2K) Þ qngöng = angöng (tngöng – tW1) = 62095,23167 (W/m2) Þ qt = qngöng = 62095,23167(W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå) Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 56,444 (oC) Þ Prw2 = 3,465 Þ Nun = 138,8677 Þ an = 2677,54355 (W/m2K) Þ qn = an (tW2 – tf) = 64111,10274 (W/m2) Kieåm tra sai soá: e = 100% = 3,2464% < 5% (thoûa) Keát luaän: tw1 = 91 oC vaø tw2 = 56,444 oC Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät: = 954,69 (W/m2K) Beà maët truyeàn nhieät: Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät: F = = 20,84 (m2) Caáu taïo thieát bò: Soá oáng truyeàn nhieät: n = 19 (oáng). OÁng ñöôïc boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu. Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 9,9748 (m) Þ choïn L = 10 (m) Soá oáng treân ñöôøng cheùo: b = 5 (oáng) Tra baûng trang 21, [3] Þ Böôùc oáng: t = 48 (mm) = 0,048 (m) AÙp duïng coâng thöùc (V.140), trang 49, [6]: Þ Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò: D = t(b-1) + 4dn = 0,192 (m) THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI DOØNG NHAÄP LIEÄU : Choïn thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng. OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T: Kích thöôùc oáng trong: 38 x 3 Kích thöôùc oáng ngoaøi: 57 x 3 Choïn: Doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo tV = tFV = 27 oC vaø nhieät ñoä ra tR = tFS = 100,1524 oC. Hôi ngöng tuï ñi trong oáng ngoaøi coù aùp suaát 2,5at: Nhieät hoùa hôi: = rn = 2189500 (J/kg) Nhieät ñoä soâi: = tn = 126,25 (oC) Hieäu soá nhieät ñoä trung bình : Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân: = 54,76 (K) Heä soá truyeàn nhieät : Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc: ,(W/m2.K) Vôùi: aF : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nhaäp lieäu trong oáng (W/m2.K). an : heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát ngoaøi oáng (W/m2.K). årt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng nhaäp lieäu trong oáng: Kích thöôùc cuûa oáng trong: Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m) Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m) Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m) Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng nhaäp lieäu trong oáng: tF = ½ (tV + tR) = 63,5762 (oC). Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 981,809 (kg/m3) Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 1001,037 (kg/m3) Neân: Þ rF = 983,32 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 4,5145.10-4 (N.s/m2) Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 6,8197.10-4 (N.s/m2) Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,9746.lg(4,5145.10-4) + 0,0254.lg(6,8197.10-4) Þ mF = 4,562.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,66106 (W/mK) Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,16305 (W/mK) Neân: lF = lN.`xF + lA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(lN - lA) = 0,59483 (W/mK) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4183 (J/kgK) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2221,04 (J/kgK) Neân: cF = cN + cA. (1 - ) = 4026,043(J/kgK) AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 3,08774 Vaän toác cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng: = 0,1756 (m/s) Chuaån soá Reynolds : = 12113,576 > 104 : cheá ñoä chaûy roái AÙp duïng coâng thöùc (3.27), trang 110, [4] Þ coâng thöùc xaùc ñònh chuaån soá Nusselt: Trong ñoù: e1 – heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa heä soá caáp nhieät theo tyû leä giöõa chieàu daøi L vaø ñöôøng kính d cuûa oáng. Tra baûng 3.1, trang 110, [4] Þ choïn e1 = 1 Heä soá caáp nhieät cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng trong: aF = Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu : , (W/m2). Trong ñoù: tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ñoát, oC tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi doøng nhaäp lieäu, oC Beà daøy thaønh oáng: dt = 0,003 (m) Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ: lt = 16,3 (W/mK) Nhieät trôû lôùp caùu trong oáng: r1 = 1/5800 (m2.K/W) Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m2.K/W) Neân: årt = 5,289.10-4 (m2.K/W) Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ngöng tuï ngoaøi oáng : Kích thöôùc cuûa oáng ngoaøi: Ñöôøng kính ngoaøi: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m) Beà daøy oáng: dt = 3 (mm) = 0,003 (m) Ñöôøng kính trong: Dtr = 0,051 (m) AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]: Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 123,25 (oC) Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï: tm = ½ (tn + tW1) = 124,75 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rn = 939,1575 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mn = 2,28.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: ln = 0,686 (W/mK) Neân: an = 15967,7555 (W/m2K) Þ qn = an (tn – tW1) = 47903,2664 (W/m2) Þ qt = qn = 47903,2664 (W/m2) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå) Þ tw2 = tw1 - qtSrt = 97,914 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 2,88.10-4 (N.s/m2) Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 4,7.10-4 (N.s/m2) Neân: lgmW2 = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,9746.lg(2,88.10-4) + 0,0254.lg(4,7.10-4) Þ mW2 = 2,916.10-4 (N.s/m2) Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: lN = 0,6816 (W/mK) Heä soá daãn nhieät cuûa axit: lA = 0,1555 (W/mK) Neân: lW2 = lN.`xF + lA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(lN - lA) = 0,611633 (W/mK) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4218,33 (J/kgK) Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2418,11 (J/kgK) Neân: cW2 = cN + cA. (1 - ) = 4074,3124 (J/kgK) AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: = 1,942455 Neân: NuF = 70,74614 ÞaF = 1315,03(W/m2K) Þ qF =aF (tW2 - tF) = 46470,24 (W/m2) Kieåm tra sai soá: e = 100% = 2,9915% < 5% (thoûa) Keát luaän: tw1 = 123,25 oC vaø tw2 = 97,914 oC Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät : = 739,664 (W/m2K) Beà maët truyeàn nhieät : Caân baèng nhieät: Q = GF(hFS – hFV) = Gnrn Neân: Q = GF(hFS – hFV) = 500.(408,326 – 108,17) = 150078 (kJ/h) Löôïng hôi ñoát caàn duøng: = 68,544(kg/h) Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät: F = = 1,132 (m2) Caáu taïo thieát bò : Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = = 10,3 (m) Þ choïn L = 12 (m) Kieåm tra: = 375 > 50 Þ el = 1: thoûa Keát luaän: Thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu laø thieát bò truyeàn nhieät oáng loàng oáng vôùi chieàu daøi oáng truyeàn nhieät L = 12 (m), chia thaønh 4 daõy, moãi daõy 3m. BOÀN CAO VÒ : Toån thaát ñöôøng oáng daãn: Choïn oáng daãn coù ñöôøng kính trong laø dtr = 80 (mm) Tra baûng II.15, trang 381, [5] Þ Ñoä nhaùm cuûa oáng: e = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (aên moøn ít) Toån thaát ñöôøng oáng daãn: (m) Trong ñoù: l1 : heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng. l1 : chieàu daøi ñöôøng oáng daãn, choïn l1 = 30(m). d1 : ñöôøng kính oáng daãn, d1 = dtr = 0,08(m). åx1 : toång heä soá toån thaát cuïc boä. vF : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn Xaùc ñònh vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn : Caùc tính chaát lyù hoïc cuûa doøng nhaäp lieäu ñöôïc tra ôû nhieät ñoä trung bình: tF = = 63,5762 (oC) Taïi nhieät ñoä naøy thì: Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: rN = 981,809 (kg/m3) Khoái löôïng rieâng cuûa axit: rA = 1001,037 (kg/m3) Neân: Þ rF = 983,32 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 4,5145.10-4 (N.s/m2) Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 6,8197.10-4 (N.s/m2) Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,9746.lg(4,5145.10-4) + 0,0254.lg(6,8197.10-4) Þ mF = 4,562.10-4 (N.s/m2) Vaän toác cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng: = 0,0281 (m/s) Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng : Chuaån soá Reynolds : = 4845,43 > 4000 : cheá ñoä chaûy roái Chuaån soá Reynolds tôùi haïn: Regh = 6(d1/e)8/7 = 5648,5125 Vì 4000 < ReF < Regh Þ cheá ñoä chaûy roái öùng vôùi khu vöïc nhaün thuûy hoïc AÙp duïng coâng thöùc (II.61), trang 378, [5]: l1== 0,04 Xaùc ñònh toång heä soá toån thaát cuïc boä : Choã uoán cong : Tra baûng II.16, trang 382, [5]: Choïn daïng oáng uoán cong 90o coù baùn kính R vôùi R/d = 2 thì xu1 (1 choã) = 0,15. Ñöôøng oáng coù 6 choã uoán Þ xu1 = 0,15. 6 = 0,9 Van : Tra baûng 9.5, trang 94, [1]: Choïn van caàu vôùi ñoä môû hoaøn toaøn thì xvan (1 caùi) = 10. Ñöôøng oáng coù 2 van caàu Þ xvan = 10. 2 = 20 Löu löôïng keá : xl1 = 0 (coi nhö khoâng ñaùng keå). Vaøo thaùp : xthaùp = 1 Neân: åx1 = xu1 + xvan + xll = 21,9 Vaäy: = 1,485.10 (m) Toån thaát ñöôøng oáng daãn trong thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu; (m) Trong ñoù: l2 : heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng. l2 : chieàu daøi ñöôøng oáng daãn, l2 = 12 (m). d2 : ñöôøng kính oáng daãn, d2 = dtr = 0,032(m). åx2 : toång heä soá toån thaát cuïc boä. v2 : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn Vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn :v2 = 0,1756 (m/s) Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng : Chuaån soá Reynolds : Re2 = 12113,576 > 4000: cheá ñoä chaûy roái Ñoä nhaùm: e = 0,0002 Chuaån soá Reynolds giôùi haïn: Regh = 6(d1/e)8/7 = 1982,191 Chuaån soá Reynolds khi baét ñaàu xuaát hieän vuøng nhaùm: Ren = 220(d1/e)9/8 = 66383,120 Vì Regh < Re1 < Ren Þ cheá ñoä chaûy roái öùng vôùi khu vöïc quaù ñoä. AÙp duïng coâng thöùc (II.64), trang 379, [5]: l2 = = 0,0363 Xaùc ñònh toång heä soá toån thaát cuïc boä : Chöõ U : Tra baûng 9.5, trang 94, [1]: xU2 (1 choã) = 2,2 Ñöôøng oáng coù (4 – 1) = 3 chöõ U Þ xU2 = 2,2. 3 = 6,6 Ñoät thu : Tra baûng II.16, trang 382, [5]: Khi = 0,160 thì xñoät thu 2 (1choã) = 0,458 Coù 1 choã ñoät thu Þ xñoät thu 1 = 0,458 Ñoät môû : Tra baûng II.16, trang 382, [5]: Khi = 0,160 thì xñoät môû 2 (1choã) = 0,708 Coù 1 choã ñoät môû Þ xñoät môû 2 = 0,708 Neân: åx2 = xU2 + xñoât thu 2 + xñoät môû 2 = 7,766 Vaäy: = 0,19134 (m) Chieàu cao boàn cao vò: Choïn : Maët caét (1-1) laø maët thoaùng chaát loûng trong boàn cao vò. Maët caét (2-2) laø maët caét taïi vò trí nhaäp lieäu ôû thaùp. Aùp duïng phöông trình Bernoulli cho (1-1) vaø (2-2): z1 + + = z2 + + +åhf1-2 Û z1 = z2 + +åhf1-2 Trong ñoù: z1: ñoä cao maët thoaùng (1-1) so vôùi maët ñaát, hay xem nhö laø chieàu cao boàn cao vò Hcv = z1. z2: ñoä cao maët thoaùng (2-2) so vôùi maët ñaát, hay xem nhö laø chieàu cao töø maët ñaát ñeán vò trí nhaäp lieäu: z2 = hchaân ñôõ + hñaùy + (nttC – 1)Dh + 0,5 = 0,24 + 0,2625 + (12 – 1).0,3 + 0,5 = 4,6025 (m) P1 : aùp suaát taïi maët thoaùng (1-1), choïn P1 = 1 at = 9,81.104 (N/m2) P2 : aùp suaát taïi maët thoaùng (2-2) Xem DP = P2 – P1 = nttL .DPL = 34. 490,4024 = 16673,6816 (N/m2) v1 : vaän toác taïi maët thoaùng (1-1), xem v1 = 0 (m/s). v2 : vaän toác taïi vò trí nhaäp lieäu, v2 = vF = 0,0281 (m/s). åhf1-2 : toång toån thaát trong oáng töø (1-1) ñeán (2-2): åhf1-2 = h1 + h2 = 0,192825 (m) Vaäy: Chieàu cao boàn cao vò: Hcv = z2 + +åhf1-2 = 4,6025++ 0,192825 = 6,523858 (m) Choïn Hcv = 10 (m). BÔM : Naêng suaát: Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu laø tF = 27oC. Tra baûng 1.249, trang 310, [5] Þ Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 27oC: rN = 996,4 (kg/m3) Tra baûng 1.2, trang 9, [5] Þ Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 27oC: rA = 1040,65 (kg/m3) AÙp duïng trong coâng thöùc (1.2), trang 5, [5]: Þ rhh = 1000 (kg/m3) Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: mN = 8,92.10-4 (N.s/m2) Ñoä nhôùt cuûa axit: mA = 1,125.10-3 (N.s/m2) Neân: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA = 0,9746.lg(8,92.10-4) + 0,0254.lg(1,125.10-3) Þ mF = 8,973.10-4 (N.s/m2) Suaát löôïng theå tích cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng: = 0,5 (m3/h) Vaäy: choïn bôm coù naêng suaát Qb = 0,5 (m3/h) Coät aùp: Choïn : Maët caét (1-1) laø maët thoaùng chaát loûng trong boàn chöùa nguyeân lieäu. Maët caét (2-2) laø maët thoaùng chaát loûng trong boàn cao vò. AÙp duïng phöông trình Bernoulli cho (1-1) vaø (2-2): z1 + + + Hb = z2 + + +åhf1-2 Trong ñoù: z1: ñoä cao maët thoaùng (1-1) so vôùi maët ñaát, choïn z1 = 1m. z2: ñoä cao maët thoaùng (2-2) so vôùi maët ñaát, z2 = Hcv = 10m. P1 : aùp suaát taïi maët thoaùng (1-1), choïn P1 = 1 at. P2 : aùp suaát taïi maët thoaùng (2-2), choïn P2 = 1 at. v1,v2 : vaän toác taïi maët thoaùng (1-1) vaø(2-2), xem v1= v2 = 0(m/s). åhf1-2 : toång toån thaát trong oáng töø (1-1) ñeán (2-2). Hb : coät aùp cuûa bôm. Tính toång trôû löïc trong oáng: Choïn ñöôøng kính trong cuûa oáng huùt vaø oáng ñaåy baèng nhau: dtr = 50 (mm) Tra baûng II.15, trang 381, [5] Þ Ñoä nhaùm cuûa oáng: e = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (aên moøn ít) Toång trôû löïc trong oáng huùt vaø oáng ñaåy åhf1-2 = Trong ñoù: lh : chieàu daøi oáng huùt. Chieàu cao huùt cuûa bôm: Tra baûng II.34, trang 441, [5] Þ hh = 4,3 (m) Þ Choïn lh = 6 (m). lñ : chieàu daøi oáng ñaåy, choïn lñ = 15 (m). åxh : toång toån thaát cuïc boä trong oáng huùt. åxñ : toång toån thaát cuïc boä trong oáng ñaåy. l : heä soá ma saùt trong oáng huùt vaø oáng ñaåy. vF : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng huùt vaø oáng ñaåy (m/s). = 0,0707 (m/s) Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong oáng huùt vaø oáng ñaåy : Chuaån soá Reynolds : = 3941,58 Vì 2320 < ReF < 4000 Þ cheá ñoä chaûy quaù ñoä. AÙp duïng coâng thöùc (II.59), trang 378, [5]: l == 0,04 Xaùc ñònh toång toån thaát cuïc boä trong oáng huùt : Choã uoán cong : Tra baûng II.16, trang 382, [5]: Choïn daïng oáng uoán cong 90o coù baùn kính R vôùi R/d = 2 thì xu1 (1 choã) = 0,15. OÁng huùt coù 2 choã uoán Þ xu1 = 0,15. 2 = 0,3 Van : Tra baûng 9.5, trang 94, [1]: Choïn van caàu vôùi ñoä môû hoaøn toaøn thì xv1 (1 caùi) = 10. OÁng huùt coù 1 van caàu Þ xv1 = 10 Neân: åxh = xu1 + xv1 = 10,3 Xaùc ñònh toång toån thaát cuïc boä trong oáng ñaåy : Choã uoán cong : Tra baûng II.16, trang 382, [5]: Choïn daïng oáng uoán cong 90o coù baùn kính R vôùi R/d = 2 thì xu2 (1 choã) = 0,15. OÁng ñaåy coù 4 choã uoán Þ xu2 = 0,15. 4 = 0,6 Van : Tra baûng 9.5, trang 94, [1]: Choïn van caàu vôùi ñoä môû hoaøn toaøn thì xv2 (1 caùi) = 10. OÁng ñaåy coù 1 van caàu Þ xv2 = 10 Vaøo boàn cao vò : xcv = 1 Neân: åxñ = xu1 + xv1 + xcv = 11,6 Vaäy: åhf1-2 ==7,862.10 (m) 8 (mm) Tính coät aùp cuûa bôm: Hb = (z2 – z1) + åhf1-2 = (10 – 1) +7,862.10 = 9,007862 (m) Coâng suaát: Choïn hieäu suaát cuûa bôm: hb = 0,8. Coâng suaát thöïc teá cuûa bôm: Nb = = 15,342 (W) = 0,0206 (Hp). Keát luaän: Ñeå ñaûm baûo thaùp hoaït ñoäng lieân tuïc ta choïn 2 bôm li taâm loaïi XM, coù: Naêng suaát: Qb = 0,5 (m3/h) Coät aùp: Hb = 9,007862 (m) Coâng suaát: Nb = 0,0206 (Hp) CHÖÔNG 8: TÍNH KINH TEÁ Löôïng theùp X18H10T caàn duøng: M1 = 44mmaâm + mthaân + 2mñaùy(naép) = 44.535,51 + 840,46 + 2.0,0796.7,9.103 = 2633,65 (kg) Löôïng theùp CT3 caàn duøng: M2 = Mchop + Moánghôi + Mgôø + Mbíchthaân + Mbich.oángdaãn + Mong cc = 1008,45 (kg) Soá buloâng caàn duøng: n = 16. 24 + 4.2 + 4.4 = 408 (caùi) Chieàu daøi oáng 38 x 3mm: L1 = 127.4 + 9 + 4.37 + 12 = 677 (m) Chieàu daøi oáng 57 x 3mm: L2 = 9 + 12 = 21 (m) Choïn toång chieàu daøi oáng hoaøn löu, oáng daãn loûng vaøo noài ñun, oáng daãn loûng ra khoûi noài ñun laø 30m. Chieàu daøi oáng 32mm: 20 (m) Chieàu daøi oáng 20mm: 10 (m) L3 = 30 + 20 + 10 = 60 (m) Chieàu daøi oáng 100mm: Choïn toång chieàu daøi oáng hôi ôû ñænh thaùp vaø oáng hôi ôû ñaùy thaùp laø L4 = 10m. Chieàu daøi oáng 50mm: Choïn toång chieàu daøi oáng chaûy traøn vaø oáng xaû ñaùy töø boàn cao vò laø 20m. L5 = 2. 6 + 8 + 20 = 40 (m) Bôm ly taâm: choïn 2 bôm ly taâm Þ Nb = 2. 0,0206 = 0,0412 (Hp) Cuùt inox 38 x 3mm: n = (1 + 2).2 = 6 (caùi) Cuùt inox 57 x 3mm: n = 6 (caùi) Vaät lieäu Soá löôïng Ñôn giaù Thaønh tieàn (ñ) Theùp X18H10T 2633,65 (kg) 50000 (ñ/kg) 131683500 Theùp CT3 1008,45(kg) 10000 (ñ/kg) 10084500 Buloâng 408 (caùi) 5000 (ñ/caùi) 2040000 Vaät lieäu caùch nhieät 0,29 (m3) 4000000 (ñ/m3) 1162000 OÁng daãn 38 x 3mm 677 (m) 50000 (ñ/m) 33850000 OÁng daãn 57 x 3mm 21 (m) 100000 (ñ/m) 2100000 OÁng daãn loûng ( L3) 60 (m) 100000 (ñ/m) 6000000 OÁng 150mm 10 (m) 100000 (ñ/m) 1000000 OÁng 50mm 4(m) 100000 (ñ/m) 4000000 Bôm ly taâm 0,0412 (Hp) 700000 (ñ/Hp) 28840 AÙp keá töï ñoäng 1 (caùi) 600000 (ñ/caùi) 600000 Nhieät keá ñieän trôû töï ghi 3 (caùi) 200000 (ñ/caùi) 600000 Löu löôïng keá (³ 50mm) 2 (caùi) 1500000 (ñ/caùi) 3000000 Toång chi phí vaät tö 196148840 Vaäy toång chi phí vaät tö laø 200 trieäu ñoàng. Xem tieàn coâng cheá taïo baèng 50% tieàn vaät tö. Vaäy: toång chi phí laø 300.000 trieäu ñoàng. LÔØI KEÁT Vôùi heä thoáng chöng caát Nöôùc – Axit axetic duøng thaùp choùp nhö ñaõ thieát keá, ta thaáy beân caïnh nhöõng öu ñieåm cuõng coøn coù nhieàu nhöôïc ñieåm. Thieát bò coù öu ñieåm laø naêng suaát vaø hieäu suaát cao, hoaït ñoäng khaù oån ñònh nhöng thieát bò coøn raát coàng keành, ñoøi hoûi phaûi coù söï vaän haønh vôùi ñoä chính xaùc cao, tieâu toán nhieàu vaät tö... Beân caïnh ñoù, khi vaän haønh thieát bò naøy ta cuõng phaûi heát söùc chuù yù ñeán vaán ñeà an toaøn lao ñoäng ñeå traùnh moïi ruûi ro coù theå xaûy ra, gaây thieät haïi veà ngöôøi vaø cuûa. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Traàn Huøng Duõng – Nguyeãn Vaên Luïc – Hoaøng Minh Nam – Vuõ Baù Minh, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 1, Quyeån 2: Phaân rieâng baèng khí ñoäng, löïc ly taâm, bôm, quaït, maùy neùn. Tính heä thoáng ñöôøng oáng”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 1997, 203tr. Voõ Vaên Bang – Vuõ Baù Minh, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 3: Truyeàn Khoái”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 2004, 388tr. Phaïm Vaên Boân – Nguyeãn Ñình Thoï, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 5: Quaù trình vaø Thieát bò Truyeàn Nhieät”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 2002, 372tr. Phaïm Vaên Boân – Vuõ Baù Minh – Hoaøng Minh Nam, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 10: Ví duï vaø Baøi taäp”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 468tr. Taäp theå taùc giaû, “Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát – Taäp 1”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi, 1999, 626tr. Taäp theå taùc giaû, “Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát – Taäp 2”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi, 1999, 447tr. Hoà Leâ Vieân, “Thieát keá vaø Tính toaùn caùc thieát bò hoùa chaát”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 1978, 286tr. Nguyeãn Minh Tuyeån, “Cô sôø Tính toaùn Maùy vaø Thieát bò Hoùa chaát – Thöïc phaåm”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 1984, 134tr. Traàn Höõu Queá, “Veõ kyõ thuaät cô khí – Taäp 1”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc vaø Giaùo duïc chuyeân nghieäp, 1991, 160tr. Phaïm Ñình Trò, “380 phöông thöùc ñieàu cheá vaø öùng duïng hoùa hoïc trong saûn xuaát vaø ñôøi soáng”, Nhaø xuaát baûn TpHCM, 1988, 144tr. Nguyeãn Theá Ñaït, “Khoa hoïc kyõ thuaät baûo hoä lao ñoäng vaø moät soá vaán ñeà veà moâi tröôøng”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 2005, 283tr. Theá Nghóa, “Kyõ thuaät an toaøn trong saûn xuaát vaø söû duïng hoùa chaát ”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät, 2000, 299tr.