Đồ án Tìm hiểu thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi làm việc liên tục xuôi chiều cô đặc dung dịch xút NaOH có nồng độ đầu 15% đến nồng độ cuối 30%

MÔÛ ÑAÀU: Ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát NaOH laø moät trong nhöõng ngaønh coâng nghieäp saûn xuaát hoaù chaát cô baûn. Noù ñoùng vai troø raát lôùn trong söï phaùt trieån cuûa caùc ngaønh coâng nghieäp khaùc nhö deät , toång hôïp tô nhaân taïo, loïc hoaù daàu, saûn xuaát pheøn... NaOH laø moät baz maïnh, coù tính aên da, khaû naêng aên moøn thieát bò cao. Vì vaäy caàn löu yù ñeán vieäc aên moøn thieát bò, ñaûm baûo an toaøn lao ñoäng trong quaù trình saûn xuaát. Tröôùc ñaây trong coâng nghieäp NaOH thöôøng ñöôïc saûn xuaát baèng caùch cho Ca(OH)2 taùc duïng vôùi dung dòch Na2CO3 loaõng vaø noùng . Ngaøy nay ngöôøi ta duøng phöông phaùp hieän ñaïi laø ñieän phaân dung dòch NaCl baõo hoøa. Tuy nhieân dung dòch saûn phaåm thu ñöôïc thöôøng coù noàng ñoä raát loaõng , khoù khaên trong vieäc vaän chuyeån ñi xa. Ñeå thuaän tieän cho chuyeân chôû vaø söû duïng ngöôøi ta phaûi coâ ñaëc dung dòch ñeán moät noàng ñoä nhaát ñònh theo yeâu caàu. Coâ ñaëc laø quaù trình laøm taêng noàng ñoä cuûa chaát hoaø tan trong dung dòch baèng caùch taùch bôùt moät phaàn dung moâi qua daïng hôi hoaëc daïng keát tinh. Trong khuoân khoå ñoà aùn naøy ta seõ tieán haønh coâ ñaëc theo caùch taùch dung moâi döôùi daïng hôi. Quaù trình coâ ñaëc thöôøng tieán haønh ôû traïng thaùi soâi, nghóa laø aùp suaát hôi rieâng phaàn cuûa dung moâi treân maët thoaùng dung dòch böøng vôùi aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò. Quaù trình coâ ñaëc thöôøng ñöôïc duøng phoå bieán trong coâng nghieäp vôùi muïc ñích laøm taêng noàng ñoä caùc dung dòch loaõng, hoaëc ñeå taùch caùc chaát raén hoaø tan. Quaù trình coâ ñaëc thöôøng tieán haønh ôû caùc aùp suaát khaùc nhau. Khi laøm vieäc ôû aùp suaát thöôøng ( aùp suaát khí quyeån) ta duøng thieát bò hôû , coøn khi laøm vieäc ôû aùp suaát khaùc ( vd aùp suaát chaân khoâng ) ngöôøi ta duøng thieát bò kín. Quaù trình coâ ñaëc coù theå tieán haønh trong heä thoáng coâ ñaëc moät noài hoaëc nhieàu noài, coù theå laøm vieäc lieân tuïc hoaëc giaùn ñoaïn. Thieát keá ñoà aùn moân hoïc maùy vaø thieát bò hoaù chaát giuùp sinh vieân laøm quen vôùi phöông phaùp tính toaùn maùy thieát bò hoaù chaát. Taäp ñoà aùn naøy thieát keá heä thoáng coâ ñaëc hai noài laøm vieäc lieân tuïc xuoâi chieàu coâ ñaëc dung dòch xuùt NaOH coù noàng ñoä ñaàu 15% ñeán noàng ñoä cuoái 30%. Naêng suaát ñaàu vaøo laø 1m3/hour. CHOÏN QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ : 1. Qui trình coâng ngheä : Naêng suaát cuûa qui trình coâ ñaëc laø 1m3/h. Ñaây laø naêng suaát nhoû do ñoù ta choïn qui trình coâng ngheä nhö sau. 2. Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa heä thoáng coâ ñaëc: Dung dòch töø beå chöùa nguyeân lieäu ñöôïc bôm leân boàn cao vò, töø boàn cao vò dung dòch chaûy xuoáng qua thieát bò gia nhieät vaø ñöôïc gia nhieät ñeán nhieät ñoä soâi öùng vôùi aùp suaát laøm vieäc cuûa noài I. Dung dòch sau ñoù ñöôïc ñöa vaøo noài I. Do coù söï cheânh leäch aùp suaát giöõa noài I vaø noài II neân dung dòch tieáp tuïc chaûy qua noài II roài ñöôïc bôm huùt ra roài chuyeån vaøo beå chöùa saûn phaåm. Hôi thöù trong noài I duøng laøm hôi ñoát noài II ñeå taän duïng nhieät. Hôi thöù noài II seõ ñöôïc ñöa qua thieát bò ngöng tuï baromet vaø ñöôïc chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa noài coâ ñaëc : phaàn döôùi cuûa thieát bò laø buoàng ñoát goàm coù caùc oáng truyeàn nhieät vaø moät oáng tuaàn hoaøn trung taâm. Dung dòch ñi trong oáng, hôi ñoát seõ ñi trong khoaûng khoâng gian phía ngoaøi oáng. Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa oáng tuaàn hoaøn trung taâm laø : do oáng tuaàn hoaøn coù ñöôøng kính lôùn hôn raát nhieàu so vôùi caùc oáng truyeàn nhieät do ñoù heä soá truyeàn nhieät nhoû, dung dòch seõ soâi ít hôn so vôùi dung dòch trong oáng truyeàn nhieät. Khi soâi dung dòch seõ coù rds = 0.5 rdd do ñoù seõ taïo aùp löïc ñaåy dung dòch töø trong oáng tuaàn hoaøn sang oáng truyeàn nhieät. Keát quaû laø taïo moät doøng chuyeån ñoäng tuaàn hoaøn trong thieát bò. Ñeå oáng tuaàn hoaøn trung taâm hoaït ñoäng coù hieäu quaû dung dòch chæ neân cho vaøo khoaûng 0,4 – 0,7 chieàu cao oáng truyeàn nhieät. Phaàn phía treân thieát bò laø buoàng boác ñeå taùch hôi ra khoûi dung dòch, trong buoàng boác coøn coù boä phaän taùch boït ñeå taùch nhöõng gioït loûng ra khoûi hôi thöù. A.TÍNH THIEÁT BÒ CHÍNH TÍNH CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT: 1. Chuyeån ñôn vò naêng suaát töø (m3/h) sang (kg/h): Naêng suaát nhaäp lieäu : G’D =1 m3/h. Khoái löôïng rieâng : rNaOH= 1159 kg/m3 GD = G’D * rNaOH= 1159 kg/h Noàng ñoä nhaäp lieäu : xD = 15 % Noàng ñoä cuoái cuûa saûn phaåm : xC = 30% AÙp duïng phöông trình caân baèng vaät chaát : GD * xD = GC * xC Suy ra: GC= = = 579.5 kg/h . 2. löôïng hôi thöù boác leân trong toaøn heä thoáng : AÙp duïng coâng thöùc : kg/h Trong ñoù: W : Löôïng hôi thöù cuûa toaøn heä thoáng kg/h GD : Löôïng dung dòch ban ñaàu kg/h xD,xC : Noàng ñoä ñaàu,cuoái cuûa dung dòch % khoái löôïng Thay soá vaøo ta coù: kg/h. 3. Giaû thieát phaân phoái hôi thöù trong caùc noài : Choïn tæ soá giöõa hôi thöù boác leân töø noài I vaø II laø : Khi ñoù ta coù heä phöông trình: WI + WII = W Giaûi heä treân coù keát quaû : WI = 303.5 kg/h WII = 276 kg/h 4. Xaùc ñònh noàng ñoä dung dòch töøng noài : - Noàng ñoä cuoái cuûa dung dòch ra khoûi noài I : x’C=% - Noàng ñoä cuoái cuûa dung dòch ra khoûi noài II : x’’C=% IV.CAÂN BAÈNG NHIEÄT LÖÔÏNG: 1. Xaùc ñònh aùp suaát vaø nhieät ñoä moãi noài: Hieäu soá aùp suaát cuûa caû heä thoáng coâ ñaëc: Theo ñaàu baøi aùp suaát ngöng tuï laø: Png = 0.5 at Choïn aùp suaát cuûa hôi ñoát vaøo noài I laø : P1= 3.5 at Khi ñoù hieäu soá aùp suaát cuûa caû heä thoáng coâ ñaëc laø : DPt =P1 – Png = 3.5 – 0.5 = 3 at Choïn tæ soá phaân phoái aùp suaát giöõa caùc noài laø : Keát hôïp vôùi phöông trình : DP1 + DP2 = DPt = 3 at Suy ra : DP1 = 1.8 at DP2 = 1.2 at Döïa vaøo caùc döõ kieän treân vaø tra soå tay quùa trình thieát bò taäp I ta coù baûng sau ñaây : Loaïi Noài I Noài II Thaùp ngöng tuï AÙp suaát (at) Nhieät ñoä (0C) AÙp suaát (at) Nhieät ñoä (0C) AÙp suaát (at) Nhieät ñoä (0C) Hôi ñoát P1= 3.50 T1=137.9 P1=1.70 T2=114.5 Png=0.5 tng=80.9 Hôi thöù P’1=1.76 t’1 =115.5 P’2=0.52 t’2 =81.9 2. Xaùc ñònh nhieät ñoä toån thaát : Toån thaát nhieät do noàng ñoä taêng cao (D’): AÙp duïng coâng thöùc cuûa Tiaxenko: D’ = D’o . f ÔÛ ñaây : D’o : Toån thaát nhieät ñoä ôû aùp suaát thöôøng. f : heä soá hieäu chænh vì thieát bò coâ ñaëc laøm vieäc ôû aùp suaát khaùc vôùi aùp suaát thöôøng. f t’i : nhieät ñoä hôi thöù cuûa noài thöù I ri : aån nhieät hoaù hôi cuûa hôi ôû nhieät ñoä t’i . Töø caùc döõ kieän treân ta laäp ñöôïc baûng sau: Ñaïi löôïng Noài I xC (%k.l) D’o (0C ) t’ ( 0C ) r.10-3 (j/kg ) D’i (0 C ) Noài I 20.32 8.457 115.5 2218.7 9.33 Noài II 30.00 17.0 81.9 2304.6 15.05 Töø ñaây ta coù toång toån thaát nhieät do noàng ñoä taêng cao : ΣD’ = D’I +D’II = 9.33 +15.05 = 24.38 0C Toån thaát nhieät do aùp suaát thuyû tónh (D’’ ): Goïi cheânh leäch aùp suaát töø beà maët dung dòch ñeán giöõa oáng laø DP (N/m2), ta coù: DP = rS.g.Hop N/m2 Trong ñoù: rs : khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch khi soâi , kg/m3 rs =0.5 rdd rdd : Khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch ,kg/m3 Hop: Chieàu cao thích hôïp tính theo kính quann saùt möïc chaát loûng ,m Hop = [0.26+0.0014(rdd-rdm)].Ho Töø DP ta seõ tính ñöôïc aùp suaát trung bình cuûa dung dòch ôû töøng noài thoâng qua coâng thöùc: Ptbi= P’i+DPi ( i ): noài thöù i Tra soå tay ta coù ñöôïc baûng sau: x C ,% t’ ,0C rdd , kg/m3 rdm ,kg/m3 Noài I 20.32 115.5 1173.4 958 Noài II 30.00 81.9 1276 958 Coi rdd trong moãi noài thay ñoåi khoâng ñaùng keå trong khoaûng nhieät ñoä töø beà maët ñeán ñoä saâu trung bình cuûa chaát loûng. Choïn chieàu cao oáng truyeàn nhieät laø Ho=1.5 m. Noài I: Hop1 = [0.26+0.0014(rdd-rdm)].Ho=[0.26+0.0014(1173.4-958)]*1.5=0.84234 ,m AÙp suaát trung bình: Ptb1= P’1+DP1=1.76+0,5.0,5.1173.4.10-4.0.84234=1.785 at Tra soå tay taïi Ptb1=1.785 (at) ta coù t”1=116.03 0C. Suy ra : D”1=(t”1+D’1) – (t’1+D’1)= 116.03– 115.5 =0.53 0C Noài II: Hop2 = [0.26+0.0014(rdd-rdm)].Ho=[0.26+0.0014(1276-958)]*1.5=1.0578 ,m AÙp suaát trung bình: Ptb2= P’2+DP2=0,52+0,5.0,5.1276.10-4.1,0578=0,554 at Tra soå tay taïi Ptb2 = 0.554 (at) ta coù t”2= 83.37 0C. Suy ra : D”2=(t”2+D’2) – (t’2+D’2)= 83.37 – 81.9 =1.47 0C Vaät toån thaát nhieät cuûa hai noài laø: SD” =D”1+D”2 =0.53+1.47 = 2.00 0C Toån thaát nhieät do trôû löïc thuyû löïc treân ñöôøng oáng (D”’) Chaáp nhaän toån thaát nhieät ñoä treân caùc ñoaïn oáng daãn hôi thöù töø noài naøy sang noài noï vaø töø noài cuoái ñeán thieát bò ngöng tuï laø 10C. Do ñoù: D”’1=1.50C D”’2 =1.0 0C Toån thaát chung trong toaøn heä thoáng coâ ñaëc: SD=SD’+SD”+SD”’=24.38+2.00+2.5=28.88 0C 3. Hieäu soá höõu ích vaø nhieät ñoä soâi cuûa töøng noài: Hieäu soá nhieät ñoä höõu ích ôû ôû moãi noài: Noài I: Dti1=TI – (T2+SD1) =137.9 – (114.5+9.33+0.53+1.5)=12.04 0C Noài II: Dti2=T2 – (tng +SD2) =114.5– (80.9+15.05+1.47+1)=16.08 0C Nhieät ñoä soâi thöïc teá cuûa dung dòch ôû moãi noài: Noài I : Dti1=TI –tS1 suy ra tS1=T1 - Dti1=137.9 – 12.04 = 125.86 0C Noài II : Dti2=T2 –tS2 suy ra tS2=T2 - Dti2=114.5 – 16.08 = 98.42 0C 4. Caân baèng nhieät löôïng: Tính nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ôû caùc noài: Noài I: Noàng ñoä ñaàu dung dòch xD=15%<20% neân ta aùp duïng coâng thöùc: CD=4186 (1-xD) =4186 (1- 0.15) =3558.1 ,j/kg.ñoä Noài II: Coi C1C2. Do xC=30%>20% neân aùp duïng coâng thöùc: C1=C2=4186 – ( 4186 – Cht)xC1 Cht : Nhieät dung rieâng cuûa chaát hoaø tan ,j/kg.ñoä M.Cht =n1.c1+ n2.c2+ n3.c3+. . . nn.cn (*) Tra soå tay taäp I ta coù: MNaOH =40 n1=n2=n3 =1 c1=cNa = 26 j/kg n.töûû.ñoä c2=cO = 16.8 j/kg n.töûû.ñoä c3=cH = 9.6 j/kg n.töûû.ñoä Thay vaøo (*) ta coù: Cht= j/kg.ñoä Nhieät dung rieâng dung dòch ra khoûi noài II laø: C2=C1 =4186 – ( 4186 – Cht )xC2 =4186 – (4186 – 1310)0.3 =3323.2 j/kg.ñoä Laäp phöông trình caân baèng nhieät löôïng (CBNL): Noài I: D.i+GD.CD.tD=W1.i1+(GD – W1)C1.t1+D.Cng1. q1+Qxq1 Noài II: W1.i1+(GD –W1)C1.t1=W2.i2+(GD – W)C2.t2+W1.Cng2.q2+Qxq2 Trong ñoù: D: löôïng hôi ñoát duøng co heä thoáng ,kg/h i,i1,i2: haøm nhieät cuûa hôi ñoát , hôi thöù noài I vaø noài II ,j/kg tD, t1, t2: nhieät ñoä soâi ban ñaàu, rakhoûi noài I vaø noài II cuûa dung dòch , 0C CD, C1, C2:nhieät dung rieâng ban ñaàu, ra khoûi noài I vaø noài II cuûa dung dòch , j/kg.ñoä q1, q2:nhieät ñoä nöôùc ngöng tuï cuûa noài I vaø noài II ,0C Cng1, Cng2: nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ngöng ôû noài I vaø noài II ,j/kg.ñoä. Qxq1,Qxq2 :nhieät maát maùt ra moâi tröôøng xung quanh , J GD : löôïng dung dòch luùc ban ñaàu ,kg/h Choïn hôi ñoát , hôi thöù laø hôi baõo hoaø, nöôùc ngöng laø loûng soâi ôû cuøng nhieät ñoä, khi ñoù ta coù: i- Cng1. q1=r (q1) vaø i1- Cng2. q2=r(q2) tra soå tay ta coù baûng caùc thoâng soá sau ñaây: ñaàu vaøo Ñaàu ra noài I Ñaàu ra noài II Dung dòch NaOH : + tD=125.33 0C + CD= 3558.1 j/kg.ñoä + GD=1159 kg/h Hôi ñoát: + q1=137.9 0C + i= 2737000 j/kg + Cng1=4290 j/kg.ñoä Dung dòch NaOH : + t1=125.86 0C + C1= 3323.2 j/kg.ñoä Hôi thöù : +q2 =114.5 0C + i1 =2706000 j/kg +Cng2 = 4290 j/kg.ñoä + W1=303.5 kg/h Dung dòch NaOH: + t2=98.42 0C + C2= 3323.2 j/kg.ñoä + G2=579.5 kg/h Hôi thöù : + t’2=81.9 0C + i2=2643740 j/kg + W2=276 kg/h Cho : Qxp1=0.05.D.(i – Cng1. q1) =0.05.D.r(q1). Qxp1=0.05.W.(i1 – Cng2. q2) =0.05.W1.r(q2). Vaäy löôïng hôi thöù boác leân ôû noài I laø : =289.9 kg/h Löôïng hôi thöù boác leân ôû noài II laø: W2=W-W1=579.5 – 289.9 = 289.6 kg/h Löôïng hôi ñoát tieâu ñoát chung laø: D’= = =314.6 kg/h c. Kieåm tra laïi giaû thieát phaân boá hôi thöù ôû caùc noài: Ñaùp öùng yeâu caàu C%(I) = C%(II) = Vaäy : Löôïng hôi thöù noài I laø : WI = 289.9 kg/h Löôïng hôi thöù noài II laø : WII = 289.6 kg/h Löôïng hôi ñoát noài I laø : D = 314.6kg/h V. TÍNH BEÀ MAËT TRUYEÀN NHIEÄT CUÛA BUOÀNG ÑOÁT 1. Tính nhieät löôïng do hôt ñoát cung caáp: - Noài I : Q1= D.r(q1) =314.6*2156=678277.6 kj/h =188.41 kW - Noài II: Q2=W1.r(q2) = 289.9*2221.5=644012.85 kj/h = 178.89 kW 2. Tính heä soá truyeàn nhieät K cuûa moãi noài : tm1 T q2 Coâng thöùc toång quaùt: tT1 tT2 K= W/m2.ñoä q1 t2 q tm2 Coâng thöùc tính toång nhieät trôû : rS =Srcaùu1 + + Srcaùu2 Choïn : Srcaùu1 =Srcaùu2 =1/5000 m2.h.ñoä / Kcal=1/4300 m2 .ñoä /W d = 2 mm OÁng laøm baèng theùp khoâng ræ maõ hieäu 40XH: l = 44 W/m.ñoä rS = 5.106*10-04 m2.ñoä /W Nhieät taûi rieâng trung bình: - Noài I : qtb1= Trong ñoù : + q1 : nhieät taûi rieâng phía hôi ñoát caáp cho thaønh thieát bò. Ta coù coâng thöùc tính q1: q1=a1.Dt1 (1) Heä soá caáp nhieät cuûa hôi nöôùc baõo hoaø ngöng tuï treân beà maët oáng thaúng ñöùng ñöôïc tính theo coâng thöùc cuûa Nusselt: a1=1.13.A.().025 Kcal/ m2.h.ñoä (*) Choïn : tT1 = 137.56 0C. Khi ñoù : Dt1= T – tT1 = 137.9 – 137.54 = 0.36 0C TW = 0.5(T+tT1) =137.72 0C r = r(q1)=2156 kj/kg =514.95 Kcal/kg aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ñoát. H =1.5 m chieàu cao beà maët truyeàn nhieät. A = 2362.02 trò soá phuï thuoäc nhieät ñoä ngöng tuï cuûa nöôùc. Thay caùc giaù trò vaøo coâng thöùc (*) ta coù: a1=1.13*2362.05*()0.25 = 14832.17 Kcal/m2.h.ñoä. Thay a1 vaøo coâng thöùc (1) ta coù: q1 = 14832.17* 0.36 =5339.58 Kcal/m2.h = 6199.85 W/m2 + q2 : nhieät taûi phía dung dòch soâi. Ta coù coâng thöùc tính q2: q2=a2.Dt2 (2) Heä soá caáp nhieät töø thaønh thieát bò ñeán dung dòch a2 ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: a2 = 1.6 .j. p0.4.q2 0.7 kcal/m2.h.ñoä (**) Trong ñoù : DT = q1.rS= 6199.85*5.106.10-4=3.16 0C j = 0.76 thöøa soá keå ñeán tính chaát lyù hoïc cuûa NaOH. p = 1.76 at aùp suaát hôi treân beà maët thoaùng cuûa dung dòch soâi Thay vaøo (**) ta coù : a2= 1.6*0.76*(1.76)0.4.(5339.58) 0.7=620 Kcal/m2.h.ñoä= 719.89 W/m2.ñoä Thay vaøo (2)ta coù : q2 = 719.89*(137.54 –3.16 – 125.86) =6133.46 W/m2 + kieåm tra laïi giaû thieát Dt1: coù thoaû maõn ñieàu kieän sai soá. vaäy nhieät taûi trung bình noài I laø: qtb1= ==6166.65 W/m2. - Noài II : qtb2= Trong ñoù : + q1 : nhieät taûi rieâng phía hôi ñoát caáp cho thaønh thieát bò. Ta coù coâng thöùc tính q1: q1=a1.Dt1 (3) Heä soá caáp nhieät cuûa hôi nöôùc baõo hoaø ngöng tuï treân beà maët oáng thaúng ñöùng ñöôïc tính theo coâng thöùc cuûa Nusselt: a1=1.13.A.().025 Kcal/ m2.h.ñoä (*) Choïn : tT1 = 114.18 0C. Khi ñoù : Dt1= T - tT1= 114.5 – 114.18 = 0.32 0C TW = 0.5(T+tT1) =114.34 0C r = r(q1)=2221.5j/kg=530.6 kcal/kg aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ñoát. H =1.5 m chieàu cao beà maët truyeàn nhieät. A = 2268.87 trò soá phuï thuoäc nhieät ñoä ngöng tuï cuûa nöôùc. Thay caùc giaù trò vaøo coâng thöùc (*) ta coù: a1=1.13*2268.87()0.25 = 14783.24 Kcal/m2.h.ñoä. Thay a1 vaøo coâng thöùc (3) ta coù: q1 = 14783.24* 0.32 =4730.64 Kcal/m2.h =5492.79W/m2 + q2 : nhieät taûi phía dung dòch soâi. Ta coù coâng thöùc tính q2: q2=a2.Dt2 (4) Heä soá caáp nhieät töø thaønh thieát bò ñeán dung dòch a2 ñöôïc tính bôûi coâng thöùc: a2 = 1.6 .j. p0.4.q2 0.7 kcal/m2.h.ñoä (**) Trong ñoù : DT = q1.rS=5492.79*5.106.10-4=2.8 0C j = 0.76 thöøa soá keå ñeán tính chaát lyù hoïc cuûa NaOH. p = 0.52 at aùp suaát hôi treân beà maët thoaùng cuûa dung dòch soâi Thay vaøo (**) ta coù : a2= 1.6*0.76*(0.52)0.4.(4730.64) 0.7=349.77 Kcal/m2.h.ñoä= 406.12 W/m2.ñoä Thay vaøo (4)ta coù : q2 = 406.12.(114.2 – 2.8 – 98.42) =5271.44 W/m2 + kieåm tra laïi giaû thieát Dt1: coù thoaû maõn ñieàu kieän sai soá. vaäy nhieät taûi trung bình noài I laø: qtb1= ==5382.1 W/m2. Heä soá truyeàn nhieät moãi noài: - Noài I : K1==512.18 W/m2.ñoä - Noài II : K2==334.71 W/m2.ñoä 3. Hieäu soá nhieät ñoä höõu ích thöïc cuûa moãi noài: - Coâng thöùc chung: 0C trong ñoù : SDti = DtiI+DtiII = 12.04+16.08=28.12 0C. S= - Tính cho noài I: 0C - Tính cho noài II: 0C 4. Kieåm tra laïi hieäu soá nhieät ñoä höõu ích : - Noài I : Thoaû maõn ñieàu kieän - Noài II : 5. Dieän tích beà maët truyeàn nhieät: - Noài I: F! == m2 - Noài II: F2 == m2 Choïn : F1=F2 = 40 m2. TÍNH KÍCH THÖÔÙC BUOÀNG BOÁC VAØ BUOÀNG ÑOÁT : 1. Kích thöôùc buoàng boác : Do löôïng hôi thöù boác leân ôû hai noài gaàn xaáp xæ baèng nhau, nhieät ñoä noài hai nhoû hôn neân khoái löôïng rieâng cuûa hôi ôû noài II seõ nhoû hôn noài I suy ra theå tích hôi thoùat ra ôû noài II seõ lôùn hôn noài I. Do vaäy ta chæ caàn tính ñaïi dieän noài II. Vaän toác hôi (whmax) cuûa hôi thöù trong buoàng boác khoâng quaù 70 – 80% vaän toác laéng(w0). w0=m/s rl,rh : khoái löôïng rieâng cuûa gioït loûng vaø hôi thöù (kg/m3). d : ñöôøng kính gioït loûng, choïn d =0.0003 m x : heä soá trôû löïc 0.2< Re < 500 ® x= 500< Re <150000 ® x =0.44 vôùi : Re= choïn ñöôøng kính buoàng boác : Db =1400 mm dieän tích buoàng boác: Fb==1.54 m2. Löu löôïng theå tích :Vb=m3/s Vaän toác hôi : wh=0.165 m/s Chuaån soá Reynolds: Re==1.216 Vì 0.2<Re=1.216<500 neân x== Vaän toác laéng : w0==0.96 m/s thaáy : wh = 0.09 m/s < w0=0.96 m/s ( thoaû ñieàu kieän ) choïn U’t= 1600m3/m3.h : cöôøng ñoä boác hôi theå tích. Do dung dòch soâi taïo boït neân cöôøng ñoä boác hôi theå tích giaûm coøn : Ut=U’t/1.5 = 1066.7 m3/m3.h Thay vaøo coâng thöùc tính Vb coù: Vb= = m3 Vaäy chieàu cao buoàng boác laø: Hb=m Do trong thieát bò coù hieän töôïng dung dòch soâi traøn caû leân phaàn buoàng boác do ñoù ñoøi hoûi thieát bò phaûi cao hôn so vôùi tính toaùn . Vaäy ñoù choïn Hb=1500 m (QTTB T5 trang 182 ). 2. Kích thöôùc buoàng ñoát: a. Xaùc ñònh soá oáng truyeàn nhieät : Soá oáng truyeàn nhieät ñöôïc tính theo coâng thöùc : n= F= 40 m2 : beà maët truyeàn nhieät l = 1.5m : chieàu daøi cuûa oáng truyeàn nhieät d : ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät choïn loaïi oáng coù ñöôøng kính : 38 x 2 mm do a1> a2 neân laáy d = dt = 34 mm. Vaäy soá oáng truyeàn nhieät laø : n==oáng. Choïn soá oáng n= 271 oáng ( STQTTB T2 trang 46 ) b. Ñöôøng kính oáng tuaàn hoaøn trung taâm : Choïn ft = 0.3 FD =0.3 =0.3=0.0738 m2. Vaäy : = =0.307 m Choïn Dth=0.325 m = 325 mm (QTTB T5 trang 180 ) c. Ñöôøng kính buoàng ñoát : Ñoái vôùi thieát bò coâ ñaëc tuaàn hoaøn trung taâm vaø boá trí oáng ñoát theo hình luïc giaùc ñeàu thì ñöôøng kính trong cuûa buoàng ñoát coù theå tính theo coâng thöùc : Dt= m Trong ñoù : b= = 1.4 : Heä soá, thöôøng b = 1.3 –1.5. t =1.4*dn : Böôùc oáng , m ( thöôøng t = 1.2 – 1.5dn) dn =0.038 m : Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng truyeàn nhieät , m = 0.8 : Heä soá söû duïng löôùi ñôõ oáng, thöôøng y = 0.7 – 0.9 l =1.5 m : Chieàu daøi cuûa oáng truyeàn nhieät m dth = 0.325 : Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng tuaàn hoaøn trung taâm. F = 40 m2 : Dieän tích beà maët truyeàn nhieät , m2 Thay vaøo ta coù : Dt= m Choïn Dt = 1200 mm (QTTB T5 trang 182 ) Kieåm tra dieän tích truyeàn nhieät: Dth £ t( b-1 ) b ³ Choïn b= 9 oáng ( STQTTB T2 trang 46 ) Vaäy soá oáng truyeàn nhieät ñaõ bò thay theá bôûi oáng tuaàn hoaøn trung taâm laø : n’ = 61 oáng( STQTTB T2 trang 46 ) Soá oáng truyeàn nhieät coøn laïi laø: n” = 271 –61 = 210 oáng. Beà maët truyeàn nhieät F = 3.14*1.5*(210*0.034+0.325)=35.2 m2 > 32.05 m2 ( thoaû maõn ) TÍNH KÍCH THÖÔÙC CAÙC OÁNG DAÃN LIEÄU, THAÙO LIEÄU: Ñöôøng kính caùc oáng ñöôïc tính theo coâng thöùc toång quat sau ñaây: d= m Trong ñoù : G : löu löôïng löu chaát kg/s v : vaän toác löu chaát m/s : khoái löôïng rieâng cuûa löu chaát kg/m3 OÁng nhaäp lieäu noài I : G= 1159 kg/h = 0.322 kg/s Choïn v= 0.4m/s r = 1159 kg/m3. d===0.0297 m Choïn : d = 0.042m OÁng thaùo lieäu noài I ( nhaäp lieäu noài II ): G= 869.1 kg/h = 0.2414 kg/s Choïn v= 0.2m/s r = 1159 kg/m3. d===0.0366 m Choïn : d = 0.042m OÁng thaùo lieäu noài II: G1= 579.5 kg/h = 0.161 kg/s Choïn v= 0.1m/s r = 1276 kg/m3. d===0.04 m Choïn : d = 0.042m OÁng daãn hôi ñoát noài I: G= 314.6 kg/h = 0.0874 kg/s Choïn v= 20 m/s r = 1.869 kg/m3. d===0.0546 m Choïn : d = 0.146m OÁng daãn hôi thöù noài I: G= 289.9 kg/h = 0.0806 kg/s Choïn v= 20m/s r = 0.9558 kg/m3. d===0.0733 m Choïn : d = 0.146m OÁng daãn hôi thöù noài II: G= 289.6 kg/h = 0. 0804kg/s Choïn v= 20m/s r = 0.3158 kg/m3. d===0.1273 m Choïn : d = 0.146m OÁng daãn nöôùc ngöng noài I: G= 314.6 kg/h = 0.0847 kg/s Choïn v= 0.4 m/s r = 1000 kg/m3. d===0.016 m Choïn : d = 0.042m OÁng daãn nöôùc ngöng noài II: G= 289.9 kg/h = 0.0806 kg/s Choïn v= 0.2m/s r = 1000 kg/m3. d===0.016 m Choïn : d = 0.042m TÍNH CÔ KHÍ: Ñeå thuaän tieän trong quaù trình tính toaùn vaø cheá taïo, ta choïn vaät lieäu cheá taïo hai noài laø nhö nhau vôùi beà daøy baèng nhau. Choïn vaät lieäu laø theùp CT.3 ñeå cheá taïo voû thieát bò, ñaùy vaø naép. Tra soå tay taäp 2 coù caùc thoâng soá : sk=380.106 N/m2 sch=240.106 N/m2 Heä soá an toaøn : nk=2.6 nc=1.5 Heä soá hieäu chænh: h=1.0 ÖÙng suaát cho pheùp theo giôùi haïn beàn : [sk] ===146*106 N/m2 ÖÙng suaát cho pheùp theo giôùi haïn chaûy: [sc] ===160*106 N/m2 Vaäy öùng suaát cho pheùp : [s]=146*106 N/m2. a. tính thaân buoàng ñoát: Coâng thöùc tính chieàu daøy thaân buoàng ñoát : S= m ta coù caùc thoâng soá cuûa noài I nhö sau : Dt : ñöôøng kính trong cuûa thieát bò. Dt=1200 mm j : heä soá beàn thaønh hình truï theo phöông doïc. Treân thaønh thieát bò coù loã d=0.146 m. do ñoù j = = 0.903 C : soá boå xung do aên moøn , baøo moøn vaø dung sai aâm ,m C=C1+C2+C3 C1=1 mm : heä soá boå xung nhieät do aên moøn C2=0 mm : heä soá boå xung do baøo moøn C3=0.6 mm : dung sai aâm theo chieàu daøy. C=1+0+0.6 =1.6 mm =1.6*10-3 m p : aùp suaát trong thieát bò ,N/m2. p =3.5 at =343350 N/m2. Thay vaøo coâng thöùc coù : S===3.16 mm Choïn S=6 mm. Kieåm tra : AÙp suaát cho pheùp beân trong thieát bò : [p] = N/m2 Ta coù : p = 0.343 *106 N/m2 < [p] = 1.099 *106 N/m2 ( thoaû maõn). Vaäy chieàu daøy buoàng ñoát laø : S= 6 mm. Do trong buoàng ñoát noài II, aùp suaát hôi thöù nhoû hôn noài I neân chaéc chaén ñieàu kieän seõ thoaû. b. tính thaân buoàng boác: * Noài I : Choïn beà daøy thaân buoàng boác noài I laø S = 6 mm. Ta coù aùp suaát beân trong buoàng boác noài I laø: P = 1.76 at = 0.172*106 N/m2 < [p] = 1.099*106 N/m2. Vaäy choïn beà daøy thaân buoàng boác laø : S=6 mm. * Noài II : Do thieát bò laøm vieäc ôû aùp suaát chaân khoâng neân chòu taùc ñoäng cuûa aùp suaát ngoaøi. Vì vaäy beà daøy toái thieåu cuûa thaân ñöôïc tính theo coâng thöùc: S’ = 1.18.Dt. AÙp suaát laøm vieäc trong buoàng boác : po = 0.52 at=0.051*106 N/m2. Tính chieàu cao dung dòch trong buoàng boác : Theå tích cuûa caùc oáng truyeàn nhieät vaø caû oáng tuaàn hoaøn trung taâm laø : V1=0.25.p.H0 (dn2.n+Dth2) =0.25*3.14*1.5*(210*0.0342+0.3252)=0.41 m3. Theå tích cuûa phaàn ñaùy : Choïn ñaùy noùn coù gôø ( Dt=1200 mm, h=40mm, 2a =900) V2 =0.348 m3 ( STQTTB T2 trang 386 ) Theå tích dung dòch trong noài : Vaän toác dung dòch cung caáp vaøo noài : v = 0.4 m/s Vaän toác dung dòch trong oáng tuaàn hoaøn trung taâm : v’=m/s Thôøi gian löu cuûa dung dòch trong thieát bò : t =(s) theå tích dung dòch trong thieát bò : V = 2.v. t =2**1700.8=0.945 m3 ( do dung dòch trong thieát bò soâi boït neân rs=0.5rdd ® theå tích dung dòch phaûi taêng hai laàn ) Theå tích phaàn buoàng boác bò chieám choã : V3 = V – V1 – V2 = 0.945 – 0.41 – 0.348 =0.187 m3. Chieàu cao dung dòch trong buoàng boác : H= m Choïn H= 0.2 m. Khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch : r =1276 kg/m3. AÙp suaát tính toaùn trong buoàng boác: p=po+ r.g.H = 0.051*106+ 1276*9.81*0.2 =0.0535*106 N/m2. AÙp suaát ngoaøi: pn=pkt – p =0.1*106 – 0.0535*106=0.0465*106 N/m2 Moâñun ñaøn hoài cuûa vaät lieäu :0.2*1012 N/m2 Chieàu daøi tính toaùn cuûa thaân: l=1,5 m. Ñöôøng kính thaân : Dt=1.4 m. S’ = 1.18*1.4*=3.8 mm Choïn : C=SCi =1.6 mm Beà daøy thöïc cuûa thaân: S=S’+ C =3.8+1.6 = 5.4 mm Choïn S = 6 mm. Kieåm tra : Ta coù: 1.5.=0.127 11.832 0.3* Thoaû ñieàu kieän: 0.127< <11.832 > 0.151 AÙp suaát ngoaøi cho pheùp : [pn]=0.649.Et. =0.92*106N/m2 Ta coù: pn = 0.0465*106 N/m2 < [pn] = 0.92*106 N/m2 ( thoaû maõn ) Vaäy choïn beà daøy thaân buoàng boác laø : S =6 mm. c. tính naép: Choïn naép elip coù gôø vôùi Dt =1400 mm. Ta coù : .25 Þ ht=350 mm ( chieàu saâu cuûa elip ño theo maët trong ) Chieàu cao gôø : h= 25 mm Baùn kính cong beân trong ôû ñænh Rt=1.4 m Neáu loã coù laép d= dhôi ñoát =0,146 m. => Z=1- * Noài I: Thieát bò laøm vieäc ôû aùp suaát trong p =1,76 at =0.172 *106 N/m2. Heä soá beàn moái haøn : j= 0.95 Beà daøy toái thieåu cuûa laép : S’=0.97 mm Choïn SC=5.03 mm Beà daøy thöïc caûu naép thieát bò : S=6 mm. Kieåm tra : AÙp suaát trong cho pheùp : [p]=N/m2 Ta coù : p=0.172*106 N/m2 < [p] = 0.8958106 N/m2. (thoaû maõn). Vaäy choïn beà daøy naép thieát bò laø : S= 6 mm. * Noài II : Thieát bò laøm vieäc ôû aùp suaát ngoaøi, aùp suaát trong buoàng boác laø p=0.52 at . Aùp suaát ngoaøi pn=0.1*106-0.051*106 =0.049*106 N/m2. Choïn naép coù beà daøy S= 6 mm. Kieåm tra öùng suaát cho pheùp: s = N/m2 thaáy s=11.9*106 N/m2 <N/m2 ( thoaû maõn ). Vaäy beà daøy cuûa naép laø : S= 6 mm. d. tính ñaùy: Choïn ñaùy laø hình noùn gôø, goùc ñaùy laø 2a =900. Ñöôøng kính ñaùy : Dt= 1200 mm H= 675 mm h = 40 mm Rt= 180 mm. Chieàu cao coät chaát loûng : H’ = H+h+ H1+H2. Trong ñoù : H1 : chieàu cao coät chaát loûng trong buoàng ñoát, H1= 1,5 m H2 : chieàu cao coät chaát loûng trong buoàng boác, H2 = 0.2 m H= 675+40+1500+200=2415 mm =2.415 m Noài I : AÙp suaát trong buoàng ñoát: p0= 3.5 at = 0.343*106 N/m2. AÙp suaát tính toaùn : p= p0 +r.g.H’ =( 0.343+1159*9.81*10-6*2.415)*106=0.37*106 N/m2. Heä soá beàn moái haøn: j =0.95 Beà daøy toái thieåu cuûa ñaùy : S’ = =2.3 mm Choïn SC= 3.7 mm. Beà daøy thöïc cuûa ñaùy : S =S’+ SC = 2.3+3.7 = 6 mm. Kieåm tra : AÙp suaát cho pheùp tính toaùn: [p] =N/m2 ta coù : p=0.37*106 N/m2< [p] =0.81*106 N/m2 ( thoaû maõn ) Vaäy choïn beà daøy ñaùy laø : S =6 mm. Noài II : Do noài II cuõng laøm vieäc trong ñieàu kieän aùp suaát trong (p =1,7 at ) neân caùc böôùc tính toaùn ñeàu gioáng noài I, nhöng do aùp suaát nhoû hôn aùp suaát noài I neân chaéc chaén caùc ñieàu kieän veà ñoä beàn seõ thoaû. Vaäy neân cuõng choïn S = 6 mm. e. tính buloâng vaø bích: + bích noái naép vôùi buoàng boác : ( choïn bích theo STQTTB T2 trang 405 - 412) Choïn bích lieàn baèng theùp kieåu I, caùc thoâng soá cho trong baûng sau: Dt D Db Di h db 1400 1540 1490 1460 30 M20 + bích noái buoàng ñoát vôùi ñaùy : Choïn bích lieàn baèng theùp kieåu I, caùc thoâng soá cho trong baûng sau: Dt D Db Di h db 1200 1350 1300 1260 30 M24 + bích noái buoàng boác vaø buoàng ñoát töông töï bích noái ñaùy vaø buoàng ñoát. + tính buloâng noái naép vaø buoàng boác: Löïc neùn truïc sinh ra do xieát buloâng: Q1=0.25.p.Dt2.p+pDtb.b0.m.p (*) Vôùi : Dt=1400 mm P=0.172 N/mm2 Ñöôøng kính trung bình cuûa ñeäm : Dtb= Dt + 2(0.5b+2.5 ) Choïn chieàu daøy thöïc ñeäm b= 10 mm , ta coù : Dtb=1400+2(0.5*10+2.5)=1415 mm Chieàu roäng tính toaùn cuûa ñeäm : b0=0.8 b =0.8*10 =8 mm Choïn ñeäm amiaêng coù d = 3 mm ; m =2 AÙp suaát rieâng caàn thieát ñeå laøm bieán daïng deûo ñeäm, q0=10 N/mm2. Thay vaøo (*) : Q1=0.25*3.14*(1400)2*0.172+3.14*1415*8*2*0.172=0.277*106 N. Löïc caàn thieát ñeå eùp chaët ñeäm ban ñaàu : Q2=p.Dtb.b0.q0 = 3.14*1415*8*10=0.356*106 N. Choïn khoaûng caùch töông ñoái giöõa taâm caùc buloâng laø x =195 mm Vaäy soá buloâng laø : z=con Löïc taùc duïng leân moät buloâng : qb= Vôùi: Q= max ( Q1,Q2) =Q2= 0.356*106 N qb=N ÖÙng suaát taùc duïng leân buloâng : s=47.22 N/mm2. Choïn vaät lieäu laøm buloâng laø theùp CT.3 coù [s]100=86 N/mm2. s =47.22 N/mm2< [s]100=86 N/mm2 ( thoaû maõn ) + tính buloâng noái ñaùy vaø buoàng ñoát: Löïc neùn truïc sinh ra do xieát buloâng: Q1=0.25.p.Dt2.p+pDtb.b0.m.p (*) Vôùi : Dt=1200 mm p=0.343 N/mm2 thay vaøo (*) coù: Q1=0.25*3.14*(1200)2*0.343+3.14*1215*8*2*0.343=0.409*106 N. Löïc caàn thieát ñeå eùp chaët ñeäm ban ñaàu : Q2=p.Dtb.b0.q0 = 3.14*1215*8*10=0.305*106 N. Choïn khoaûng caùch töông ñoái giöõa taâm caùc buloâng laø x =170 mm Soá buloâng laø : z= con Löïc taùc duïng leân moät buloâng : qb= Vôùi: Q= max ( Q1,Q2) =Q1= 0.409*106 N qb=N ÖÙng suaát taùc duïng leân buloâng : s=37.67 N/mm2< [s]100 =86 N/mm2 f. tính væ oáng: Laáy væ oáng laøm bích Choïn beà daøy væ d =30 mm Ta coù ñöôøng kíng ngoaøi cuûa oáng truyeàn nhieät : dn=38 mm l==46.07 mm * Noài I: p=p1-p1’=0.343-0.172= 0.171 N/mm2. Coù : N/mm2 <[s] =146 N/mm2. ( thoaû ) * Noài II : p= p1+(pkq –p2’) =0.166+(0.1-0.051)=0.215 N/mm2 Coù : N/mm2 <[s] =146 N/mm2. ( thoaû ) g. tính tai treo: Khoái löôïng toång coäng : M=MTB+Mdd Tính MTB : + Naép Elipse coù h=25 mm ® m1=106 kg + Ñaùy hình noùn a = 450 ® m2 =77 kg + Buoàng boác V =0.0398 m3. ® m3=7850*0.0398=312.07 kg + Buoàng ñoát : V =0.0341 m3. ® m4=7850*0.0341=267.68 kg + OÁng ñoát : V = =m3 ® m5= 7850*1.01*0.0759=601.77 kg + Væ oáng :V =0.25*3.14*0.03*[1.352 – 210*0.0382-0.3312] =0.033 m3. ® m6=2*7850*1.01*0.033=526.69 kg + Bích : naép vaø buoàng boác : V =0.00357 m3. ® m7=7850*0.00357*2=56.05 kg Buoàng ñoát vaø buoàng boác : V =0.0312 m3. ® m8=7850*0.0312*2=49.02 kg khoái löôïng bích : m =m7+m8=56.05+49.02=105.07 kg. ® MTB =m+m1+ m1 +m2 +m3 +m4 +m5 +m6 = = 105.07+106+77+312.07+267.68+601.77+526.69 =1996.28 kg Tính Mdd: Theå tích dung dòch trong thieát bò ( tính ôû phaàn treân ) : V=0.945 m3 Khoái löôïng dung dòch trong thieát bò laø : Mdd = V.rs=0.945*0.5*1276=602.91 kg. Vaäy khoái löôïng toång coäng : M=MTB+ Mdd=1996.28+602.91 =2599.19 kg. Choïn 4 tai treo. Troïng taûi ñôõ cho moãi tai treo seõ laø : G=N Döï phoøng choïn : G=1.0*104N Tra soå tay QTTB T2 trang 426 coù : F.104(m2) L(mm) B(mm) B1(mm) H(mm) S(mm) l(mm) a(mm) d(mm) m(kg ) 89.5 110 85 90 170 8 45 15 23 2.0 B.TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ Tính thieát bò ngöng tuï baromet: Löôïng nöôùc laïnh töôùi vaøo thieát bò ngöng tuï : Gn= kg/s W2 : löôïng hôi ñi vaøo thieát bò ngöng tuï , W2=289.6 kg/h =0.0804 kg/s i : haøm nhieät cuûa hôi ngöng , i =2643.74 kj/kg t2C,t2D : nhieät ñoä ñaàu ,cuoái cuûa nöôùc laøm nguoäi, laáy t2D=300C. t2C=tng – 10 =80.9 – 10 =70.9 0C tng : nhieät ñoä hôi baõo hoaø ngöng tuï Cn : nhieät dung rieâng trung bình cuûa nöôùc, tra theo nhieät ñoä trung bình. tng=0C Cn = 4,18 kj/kg.ñoä Gn=1.1 kg/s Theå tích khoâng khí vaø khí khoâng ngöng caàn huùt ra khoûi thieát bò : Löôïng khí caàn huùt ra khoûi thieát bò ngöng tuï baromet : Gkk=25.10-6.(Gn+W2)+10-2.W2 = 25.10-6*(1.1+0.0804)+10-2*0.0804 =25.10-6.0,96+0.0804*10-2 =8.34*10-4 kg/s Theå tích khí khoâng ngöng caàn huùt ra khoûi thieát bò : Vkk= Vôùi tkk =t2D+4+0.1 (t2C – t2D) =30+4+0.1*(70.9-30)=38.09 0C png=0.5 at =49050 N/m2 : aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò ngöng tuï ph =0.0576 at =5652 N/m2 : aùp suaát rieâng phaàn cuûa hôi nöôùc trong hoãn hôïp ôû nhieät ñoä tkk. Vkk =0.0017 m3/s Caùc kích thöôùc chuû yeáu cuûa thieát bò ngöng tuï baromet : + ñöôøng kính trong : Dt=1.383 rh : khoái löôïng rieâng cuûa hôi, rh=0.3158 kg/m3 wh : toác ñoä hôi trong thieát bò ngöng tuï, wh=m/s Dt=1.3830.22 m. Choïn ñöôøng kính trong thieát bò ngöng tuï laø Dt= 300 mm + kích thöôùc taám ngaên : taám ngaên coù daïng vieân phaân vôùi chieàu roäng laø : b= +50 =150+50=200 mm taám ngaên coù ñuïc nhieàu loã , laáy ñöôøng kính cuûa loã laø dl=2mm chieàu daøy taám ngaên d, choïn d=4 mm chieàu cao gôø caïnh taám ngaên , choïn h0=40 mm caùc loã xeáp theo hình luïc giaùc ñeàu, ta coù böôùc loã : t=0.866dl tyû soá giöõa toång dieän tích tieát dieän caùc loã vôùi dieän tích tieát dieän cuûa thieát bò ngöng tuï , choïn =0.08 t =0.866*2*=0.49 mm » 0.5 mm. + chieàu cao cuûa thieát bò ngöng tuï : möùc ñoä ñun noùng nöôùc : p= tra baûng VI-7 ( STQTTB T2 trang 80) ta coù: soá ngaên n=8 khoaûng caùch trung bình giöõa caùc ngaên : htb=400 mm chieàu cao cuûa thieát bò ngöng tuï : Hng=n.htb+800 = 8*400+800=4000 mm = 4 m + kích thöôùc oáng Baromet: ñöôøng kính trong cuûa oáng baromet : dba= : vaän toác cuûa hoãn hôïp nöôùc laïnh vaø nöôùc ngöng chaûy trong oáng baromet,choïn w=0.7m/s dba==0.046 m laáy ñöôøng kính oáng baromet laø dba= 50 mm chieàu cao oáng baromet : hba=h1+h2+h3 (m) h1: chieàu cao coät nöôùc trong oáng baromet caân baèng vôùi hieäu soá aùp suaát khí quyeån vaø aùp suaát trong thieát bò ngöng tuï baromet. h1=10.33 m Po : ñoä chaân khoâng trong thieát bò ngöng tuï Po = Pa-Png=760 –0.5 *735 =392.5 mm Hg h1=10.33*392.5/760 = 5.33 m h2 : chieàu cao coät nöôùc trong oáng baromet caàn thieát ñeå khaéc phuïc toaøn boä trôû löïc khi nöôùc chaûy trong oáng. h2= (m) x1: heä soá trôû löïc cuïc boä khi vaøo oáng , x1=0.5 x2 : heä soá trôû löïc cuïc boä khi ra khoûi oáng , x2=1 ta coù ttb= 50.450C r = 990 kg/m3 m = 5.4 *10-4N.s/m2. Chuaån soá Re : Re = =64167 Choïn oáng theùp laø CT.3 neân ñoä nhaùm e = 0.2mm tính: Regh=6 Ren = 220 Vaäy: Regh<Re<Ren Heä soá ma saùt : l = 0.1 Toång heä soá toån thaát cuïc boä : Sx=xvaøo +xra=0.5+1=1.5 Choïn chieàu cao oáng Baromet hba=6 m h2==0.15 (m) h3=0.5m chieàu cao döï tröõ ñeà phoøng tröôøng hôïp nöôùc daâng leân chaûy traøn vaøo noài. chieàu cao oáng baromet laø : hba=h1+h2+0.5 = 5.33+0.15+0.5 = 5.98 (m) » 6 (m) vaäy choïn chieàu cao oáng Baromet laø : hba=6 m. tính thieát bò gia nhieät nhaäp lieäu: Choïn loaïi thieát bò oáng chuøm thaúng ñöùng, dung dòch ñi trong oáng, hôi ñoát ñi ngoaøi oáng. Doøng nhaäp lieäu ( doøng laïnh ): tD=30 0C tC= 125.330C ttb= 0.5 (tD+tC) = 0.5*(30+125.33)=77.670C. Doøng noùng : TD=TC=137.9 0C. Hieäu nhieät ñoä ñaàu vaøo : Dtvaøo=137.9 –125.33 =12.570C Dtra= 137.9 - 30 =107.9 0C Hieäu soá nhieät ñoä trung bình : Dttb=44.34 0C. choïn Dt1= 0.83 0C ® tt1= 137.9-0.83=137.07 0C. tm==137.490C. tra baûng ta coù : A = 2360 r = 2156 kJ/kg= 514.95 Kcal/kg choïn : Srcaùu1 =0.2*10-3 m2.ñoä/W Srcaùu2 =0.387*103 m2 .ñoä /W rS=6.32*10-4 m2.ñoä/W dtheùp= 2mm . H = 1.5 m. Theùp khoâng ræ 40XH coù l =44 W/m.ñoä a1=1.13.A.().025 Kcal/ m2.h.ñoä (*) = 1.13*2360* = 12137.7 Kcal/m2.h.ñoä ta coù : q1= a1.Dt1= 12137.7*0.83=10074.29 Kcal/m2.h=11697.37W/m2 coù : DT = q1.rS= 11697.37*6.32.10-4=7.4 0C Dt2= tt1 - DT – ttb= 137.09 – 7.4 – 77.67 =52.02 0C. ta coù baûng soá lieäu sau ñaây : l (W/m.ñoä ) r (kg/m3) C ( j/kg.ñoä ) m.103 ( N.s/m2) ttb=77.670C 0.5735 1133.67 3785.75 1.018 tt2=129.74 0C 0.5855 1082.55 3800.00 0.810 Chuaån soá Prandtl : Pr==6.72 PrW==5.257 Choïn vaän toác dung dòch trong oáng truyeàn nhieät : v =0.01 m/s Ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät : d = 34/38 mm Re = =378.63 Tra baûng: b= 0.554*10-3 ( 0C –1) Chuaån soá Grashoft : Gr ==13784810.1 Tra coù e = 1 Nu = 0.15.e.Re0.33.Pr0.43.Gr0.1.= = 0.15*1*(378.63)0.33*(6.72)0.43*(13784810.1)0.1*(6.72/5.257)0.25=13.28 a2=224.07 W/m.ñoä q2=a2.Dt2=224.07*52.09=11671.76 W/m2. Kieåm tra : s ==0.22% < 5% nhieät taûi trung bình : qtb= (11671.76+11697.37 )/2 =11684.56 W/m2. Heä soá truyeàn nhieät : K==263.52 W/m2.ñoä. Q = GD.C.Dt = 113649 W Beà maët truyeàn nhieät : F ==9.7 m2. Choïn beà maët truyeàn nhieät laø F = 10m2. Soá oáng truyeàn nhieät laø : n== 63 oáng Choïn n = 91 oáng. Tra b = 11 oáng. t =1,4.dn=1.4*0.038 =0.0532 mm D= t.(b – 1)+4dn=0.0532*10+4*0.038= 0.684 m. Choïn D =800 m. Vaän toác chaûy trong oáng : v’==0.003 m/s do vaän toác dung dòch chaûy trong oáng chaäm neân thôøi gian truyeàn nhieät laø lôùn do ñoù choïn m=1 ( soá pass phía voû ). 2.tính boàn cao vò: Chieàu cao boàn cao vò ñöôïc ñaët ôû ñoä cao sao cho thaéng ñöôïc caùc trôû löïc cuûa ñöôøng oáng. Phöông trình naêng löôïng : Z1+= Z2+h1-2 p1=1,033 at p2=0,522 at r =1327,4 kg/m3 m =5,6.10-3 N.s/m2 Chieàu cao töø maët thoaùng noài xuoáng ñaát laø : Z=4 m Ñöôøng kính oáng nhaäp lieäu vaøo noài laø : d = 80 mm Vaän toác doøng chaûy trong oáng: v=m/s chuaån soá Reynolds : Re == choïn oáng theùp CT.3 neân ñoä nhaùm e = 0.2 mm tính: Regh=6 Ren = 220 Vaäy: Regh<Re<Ren Heä soá ma saùt : l = 0,1 toång heä soá toån thaát cuïc boä : Sx=xvaøo+5.xkhuyûu 90+2. xvan+xra heä soá toån thaát cuïc boä taïi mieäng oáng vaøo : xvaøo =0,5 heä soá toån thaát cuïc boä taïi mieäng oáng ra : xra =1 heä soá toån thaát cuïc boä taïi khuyûu 900 : xkhuyûu 90 =1,19 Heä soá toån thaát cuïc boä taïi van : xvaøo =0,5 Sx=xvaøo+5.xkhuyûu 90+2. xvan+xra=0,5+5.1,19+2.0,5+1=8,45 Chieàu daøi oáng töø boàn cao vò ñeán noài laø : l= 15 m Toång toån thaát : h1-2=m chieàu cao töø maët thoaùng boàn cao vò ñeán maët ñaát : Z1= 4 ++0.043=9.82 m Tính bôm chaân khoâng : Coâng suaát bôm chaân khoâng : N= hCK : heä soá hieäu chænh , hCK=0.8 m : chæ soá ña bieán , m=1.3 p2 : aùp suaát khí quyeån , p2=1.033 at aùp suaát khoâng khí trong TBNT : pkk= p1=png - ph=0.5 – 0.0576 =0.4424at theå tích khoâng khí caàn huùt khoûi thieát bò: Vkk= 0.0017m3/s coâng suaát bôm : N==0.9 kW Tính bôm nöôùc vaøo thieát bò ngöng tuï: Coâng suaát cuûa bôm : N= (kW) H : coät aùp cuûa bôm ( m) h : hieäu suaát cuûa bôm , choïn h=0.75 r : khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 300C , r = 997kg/m3. Q : löu löôïng nöôùc laïnh töôùi vaøo Baromet : Gn= 1.1 kg/s Q=m3/s Phöông trình bernoulli cho hai maët caét 1 –1 ( maët thoaùng beå nöôùc) vaø 2 –2 ( maët thoaùng thieát bò baromet ) Z1+= Z2+h1-2 Vôùi : v1=v2=0 m/s p1=1,033 at p2= 0.5 at m = 0.801*10-3 N.s/m2. Chieàu cao töø maët thoaùng beå nöôùc xuoáng ñaát laø : Z1=2 m Chieàu cao töø maët thoaùng thieát bò baromet xuoáng ñaát laø Z2= 12 m Choïn dhuùt=dñaåy=ñöôøng kính cöûa vaøo thieát bò cuûa nöôùc laø d =100 mm Vaän toác doøng chaûy trong oáng: v= ( m/s) Chuaån soá Reynolds : Re ==17553 Choïn oáng theùp CT.3 neân ñoä nhaùm e = 0.2 mm Tính Regh: Regh=6. Ren = 220 Vaäy: Regh<Re<Ren Heä soá ma saùt : l = 0.1 toång heä soá toån thaát cuïc boä : Sx=xvaøo+xkhuyûu 90+2. xvan+xra = 0.5+1.19+2*0.5+1 =3.69 chieàu daøi oáng töø beå nöôùc ñeán thieátbò baromet laø : l= 15 m toång toån thaát : h1-2=m coät aùp cuûa bôm : H=(12-2)++ 0.009=4.67 m coâng suaát cuûa bôm : N= (kW) Tính bôm nhaäp lieäu : Bôm dung dòch töø beå chöùa leân boàn cao vò Coâng suaát cuûa bôm : N= (Kw) h=0.75 : hieäu suaát cuûa bôm r=1159 kg/m3 : khoái löôïng rieâng nhaäp lieäu NaOH ôû nhieät ñoä soâi Q= m3/s Phöông trình Bernoulli cho hai maët caét 1-1 vaø 2-2: Z1+= Z2+h1-2 Vôùi : v1=v2=0 m/s p1=1,033 at p2=1.033 at m = 2*10-3 N.s/m2. Chieàu cao töø maët thoaùng beå chöùa nguyeân lieäu xuoáng ñaát laø : Z1=2 m Chieàu cao töø maët thoaùng boàn cao vò xuoáng ñaát laø Z2= 10 m Choïn dhuùt=dñaåy=ñöôøng kính oáng nhaäp lieäu d =42 mm Vaän toác doøng chaûy trong oáng: v==0.202 m/s Chuaån soá Reynolds : Re ==4919 Choïn oáng theùp CT.3 neân ñoä nhaùm e = 0.2 mm Tính Regh: Regh=6. Ren = 220 90140 Vaäy: Regh<Re<Ren Heä soá ma saùt : l = 0.10.0027 toång heä soá toån thaát cuïc boä : Sx=xvaøo+2.xkhuyûu 90+2. xvan+xra = 0.5+2*1.19+2*0.5+1 =4.38 Chieàu daøi oáng töø beå chöùa ñeán boàn cao vò laø : l= 15 m toång toån thaát : h1-2=m coät aùp cuûa bôm : H= (10- 2)+0.011 =8.011 m coâng suaát cuûa bôm : N==0.034 (kW) Tính bôm thaùo lieäu : Coâng suaát cuûa bôm : N= (Kw) h=0.75 : hieäu suaát cuûa bôm r=1276 kg/m3 : khoái löôïng rieâng nhaäp lieäu NaOH ôûû nhieät ñoä soâi Q= m3/s Phöông trình Bernoulli cho hai maët caét 1-1 vaø 2-2: Z1+= Z2+h1-2 Vôùi : v1=v=m/s v2=0 m/s p1= 0.588 at p2=1.033 at m = 1.82*10-3 N.s/m2. Chieàu cao töø oáng thaùo lieäu xuoáng ñaát laø : Z1=0.9 m Chieàu cao töø maët thoaùng beå thaùo lieäu xuoáng ñaát laø Z2= 2 m Choïn dhuùt=dñaåy=ñöôøng kính oáng thaùo lieäu d =42 mm Chuaån soá Reynolds : Re ==2681 Heä soá ma saùt : l = =0.044 toång heä soá toån thaát cuïc boä : Sx=xvaøo+3.xkhuyûu 90+2. xvan+xra = 0.5+3*1.19+2*0.5+1 =5.57 chieàu daøi oáng töø oáng thaùo lieäu ñeán beå chöùa laø : l=10 m toång toån thaát : h1-2=0.007 m coät aùp cuûa bôm : H= (2-0.9)++0.007=4.59 m coâng suaát cuûa bôm : N==0.01 (kW) Cöûa söûa chöõa vaø kính quan saùt: Beà daøy lôùp caùch nhieät : Beà daøy lôùp caùch nhieät buoàng ñoát noài I : d= Ñöôøng kính ngoaøi buoàng ñoát : d2=1212 mm Choïn lôùp caùch nhieät amiaêng cactong, heä soá caáp nhieät l=0.144 W/m.ñoä. Nhieät ñoä ngoaøi thaønh buoàng ñoát , tt2= 0C Dieän tích buoàng ñoát: S= p.d2.H =3.14*1.212 *1.5 =5.7 m2 Nhieät toån thaát: q1=104.5*0.98*5.7=584.9 W/m d==11 mm Ñeå thuaän tieän trong cheá taïo choïn chieàu daøy lôùp caùch nhieät cho buoàng boác noài I vaø noài II laø 11 mm C.TÍNH GIAÙ THAØNH Tính thieát bò chính : + khoái löôïng thieát bò khoâng tính bích vaø oáng : MTB = 1289.44 *2 =2578.88 kg. Ñôn giaù theùp vaät tö khoâng ræ =50.000 ñ/kg $thieát bò = 2578.88*50.000 = 128.944.000 ñ + oáng : ñôn giaù oáng theùp khoâng ræ : d $ = 50.000ñ/m d> 50 mm => $ = 10.000ñ/m soá oáng truyeàn nhieät : n =210 oáng $oáng = 210.1,5.50000+1,5.100000 =15.900.000 ñ +tieàn buloâng : ñôn giaù $ =3000ñ/con toång soá buloâng caàn duøng : m= 2*(24*3+8*6)=240 con $buloâng = 3000*240 =720.000 ñ + tieàn ñeäm : ñôn giaù $=250.000ñ toång soá ñeäm caàn duøng : 6 caùi $ñeäm=6*250000=1.500.000 ñ + tai ñôõ : $tai=2*4*2*10000 =160.000 ñ + Bích gheùp : $bích=2*105.07*10000 =2.101.400 ñ + cöûa söûa chöõa : ñôn giaù $ =1.000.000 ñ $cuûa=2*1.000.000 =2.000.000 ñ + cöûa quan saùt : kính thuûy tinh daøy 5 mm , ñöôøng kính 120 mm $kính=2*0.12*120000 =28.800 ñ Vaäy giaù vaät tö cuûa thieát bò chính laø : $ =151.354.200 ñ. Tính thieát bò phuï : Giaù thieát bò baromet, bình taùch loûng, thieát bò gia nhieät : $ = 20.000.000 ñ + bôm chaân khoâng : coâng suaát : 0.9 kW=1.2 Hp $bôm ck=7000000*1.2=8.400.000 ñ + bôm nöôùc vaøo TBNT coâng suaát:0.067 kW=0.09Hp $=7000000*0.09 =630.000 ñ + bôm thaùo lieäu coâng suaát 0.01kW=0.013 Hp $=2000000*0.013=26.000 ñ + bôm dung dòch coâng suaát 0.034 kW=0.05 Hp $=2000000*0.05=100.000 ñ toång tieàn bôm laø :$ =9.057.000 ñ + tieàn oáng : $ñeäm=50000* 100=5.000.000 ñ +aùp keá töï ñoäng toång soá aùp keá caàn duøng : 4 caùi $ñeäm=4*500000=2.000.000 ñ + löu löôïng keá : $=1.000.000 ñ Giaù thaønh cheá taïo baèng 200% tieàn vaät tö: toång giaù tieàn = tieàn cheá taïo + tieàn vaät tö = 3 (151354200+20000000+2000000+1000000+9057000+5000000) = 565.233.000 ñ.