Đồ án Tìm hiểu về cô đặc mía đường

GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 1 Muïc luïc LÔØI NOÙI ÑAÀU ........................................................................................................ 3 PHAÀN I TOÅNG QUAN VEÀ COÂ ÑAËC I. Nhieäm vuï cuûa ñoà aùn II. Giôùi thieäu veà nguyeân lieäu III. Khaùi quaùt veà coâ ñaëc 1.Ñònh nghóa 2.Caùc phöông phaùp coâ ñaëc 3.Baûn chaát cuûa söï coâ ñaëc do nhieät 4.ÖÙng duïng cuûa söï coâ ñaëc IV.Thieát bò coâ ñaëc nhieät 1.Phaân loaïi vaø öùng duïng 2.Caùc thieát bò vaø chi tieát trong coâ ñaëc V. Löïa choïn thieát bò coâ ñaëc dung dòch NaNO3 PHAÀN II THUYEÁT MINH QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ PHAÀN III TÍNH TOAÙN VAØ THIEÁT KEÁ THIEÁT BÒ CHÍNH I.Caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng 1.Döõ kieän ban ñaàu 2.Caân baèng vaät chaát 3.Toån thaát nhieät ñoä 4.Caân baèng naêng löôïng GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 2 II.Thieát keá thieát bò chính A. Tính toaùn truyeàn nhieät cho thieát bò chính 1.Heä soá caáp nhieät khi ngöng tuï hôi 2.Heä soá caáp nhieät phía dung dòch 3.Nhieät taûi rieâng phía vaùch 4.Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng 5.Heä soá truyeàn nhieät K cho quaù trình coâ ñaëc B. Tính kích thöôùc thieát bò coâ ñaëc 1.Tính cho buoâng boác 2.Tính cho buoàng ñoát 3.Tính kích thöôùc oáng daãn,oáng nhaäp lieäu , thaùo lieäu C. Tính beàn cô khí cho caùc chi tieát thieát bò 1. Tính cho buoàng ñoát 2.Tính cho buoàng boác 3.Tính cho ñaùy thieát bò 4.Tính cho naép 5.Tính maët bích 6.Tính væ oáng 7.Tính khoái löôïng vaø tai treo PHAÀN IV THIEÁT BÒ PHUÏ I.Thieát bò gia nhieät 1.Heä soá caáp nhieät khi ngöng tuï hôi 2.Heä soá caáp nhieät phía dung dòch 3.Nhieät taûi rieâng phía töôøng 4.Dieän tích beà maët truyeàn nhieät II.Thieát bò ngöng tuï 1.Choïn thieát bò ngöng tuï 2.Tính toaùn thieát bò ngöng tuï III.Tính bôm 1.Bôm chaân khoâng 2.Bôm nöôùc vaøo thieát bò ngöng tuï 3.Bôm ñöa dung dòch nhaäp lieäu vaøo bôm cao vò 4.Bôm thaùo lieäu IV.Tính cho boàn cao vò V. Beà daøy caùch nhieät VI.Cöûa söûa chöõa VII.Kính quan saùt PHAÀN V TÍNH TOAÙN GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ LÔØI KEÁT TAØI LIEÄU THAM KHAÛO GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 3 Lôøi noùi ñaàu Coù theå noùi thöïc hieän Ñoà aùn chuyeân ngaønh laø moät cô hoäi toát cho sinh vieân oân laïi toaøn boä caùc kieán thöùc ñaõ hoïc veà caùc quaù trình vaø coâng ngheä hoùa hoïc. Ngoaøi ra ñaây coøn laø dòp maø sinh vieân coù theå tieáp caän vôùi thöïc teá thoâng qua vieäc löïa choïn, tính toaùn vaø thieát keá caùc chi tieát cuûa moät thieát bò vôùi caùc soá lieäu raát cuï theå vaø raát thöïc teá. Tuy nhieân vì coøn laø sinh vieân neân kieán thöùc thöïc teá coøn haïn heïp do ñoù trong quaù trình thöïc hieän ñoà aùn khoù coù theå traùnh ñöôïc thieáu xoùt. Em raát mong ñöôïc söï goùp yù vaø chæ daãn cuûa thaày coâ vaø baïn beø ñeå coù theâm nhieàu kieán thöùc chuyeân moân. Ñoà aùn naøy ñöôïc thöïc hieän döôùi söï giuùp ñôõ v aø höôùng daãn tröïc tieáp cuûa thaày Traàn Vaên Nguõ, vaø caùc thaày coâ boä moân Maùy vaø Thieát Bò khoa Coâng ngheä Hoùa hoïc vaø Daàu khí tröôøng Ñaïi hoïc Baùch khoa Thaønh phoá Hoá Chí Minh. Em xin chaân thaønh caûm ôn thaày Traàn Vaên Nguõ vaø caùc thaày coâ trong boä moân Maùy vaø Thieát Bò, cuõng nhö caùc baïn beø ñaõ giuùp ñôõ em trong quaù trình thöïc hieän ñoà aùn. GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 4 PHAÀN I TOÅNG QUAN VEÀ COÂ ÑAËC GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 5 I.NHIEÄM VUÏ ÑOÀ AÙN: Thieát keá daây chuyeàn coâ ñaëc chaân khoâng 1 noài hoaït ñoäng lieân tuïc. Coù heä thoáng töï ñoäng hoaù hoaøn chænh. Yeâu caàu: ° Choïn coâ ñaëc dung dòch NaNO3 • Naêng suaát theo saûn phaåm: 1500 kg/h (cho) • Noàng ñoä ñaàu: 15% khoái löôïng (choïn) • Noàng ñoä cuoái: 45% khoái löôïng (choïn) • AÙp suaát ngöng tuï: 0,6 kg/cm2 (cho) II.GIÔÙI THIEÄU VEÀ NGUYEÂN LIEÄU NaNO3 laø chaát raén, traéng hoaëc tinh theå khoâng maøu coù khaû naêng tan toát trong nöôùc(ñeán 86.4% ôû nhieät ñoä thöôøng).Dung dòch NaNO3 coù ñoä nhôùt khaù beù Söùc caêng beà maët khaù lôùn do ñoù dung dòch soâi suûi boït nhieàu 10(oC) 20(oC) 30(oC) 40(oC) 50(oC) 60(oC) 20% 1.59 1.18 1.03 0.86 0.72 0.62 25% 1.78 1.25 1.14 0.95 0.8 0.69 30% 2.05 1.33 1.3 1.07 0.91 0.79 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 6 Ñoàng thôøi muoái nitrat coù tính aên moøn hoùa hoïc ;ñaëc bieät trong ñieàu kieän nhieät ñoä cao vaø aùp suaát khaù cao do ñoù chuù yù trong vaán ñeà choïn vaät lieäu thieát bò. * NaNO3 ñöôïc öùng duïng nhieàu trong coâng nghieäp nhö: ▪ Saûn xuaát phaân boùn,phaân ñaïm nitrat ▪ Saûn xuaát thuoác noå vaø hoãn hôïp taïo khoùi trong teân löûa ▪ Trong coâng nghieäp saûn xuaát hoùa chaát nhö saûn xuaát axit nitric khi cho phaûn öùng vôùi axit sunfuric… ▪ Laø thuoác thöû ñöôïc söû duïng thoâng duïng trong phoøng thí nghieäm. ▪ Trong coâng nghieäp thöïc phaåm ñaây laø moät loaïi phuï gia, ñöôïc öôùp trong caùc loaïi thöïc phaåm giuùp giöõ laïi ñoä töôi, cöùng, dai thay theá cho KNO3 *Tính chaát nguyeân lieäu: • Khoái löôïng nguyeân lieäu: 84.9947 • Ñieåm tan chaûy: 307oC • Ñieåm soâi: 380oC • Khoái löôïng rieâng: 2.3 ×103 kg/m3 • Ñoä tan : 92g/100mL III. KHAÙI QUAÙT VEÀ COÂ ÑAËC: 1. Ñònh nghóa: Coâ ñaëc laø phöông phaùp duøng ñeå naâng cao noàng ñoä caùc chaát hoaø tan trong dung dòch hai hay nhieàu caáu töû. Quaù trình coâ ñaëc cuûa dung dòch loûng - raén hay loûng- loûng coù cheânh leäch nhieät soâi raát cao thöôøng ñöôïc tieán haønh baèng caùch taùch moät phaàn dung moâi (caáu töû deå bay hôi hôn). Ñoù laø caùc quaù trình vaät lyù - hoùa lyù. Tuøy theo tính chaát cuûa caáu töû khoù bay hôi (hay khoâng bay hôi trong quaù trình ñoù), ta coù theå taùch moät phaàn dung moâi (caáu töû deã bay hôi hôn) baèng phöông phaùp nhieät ñoä (ñun noùng) hay baèng phöông phaùp laøm laïnh keát tinh 2. Caùc phöông phaùp coâ ñaëc: _Phöông phaùp nhieät (ñun noùng): dung moâi chuyeån töø traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi döôùi taùc duïng cuûa nhieät khi aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù baèng aùp suaát taùc duïng leân maët thoaùng chaát loûng. _Phöông phaùp laïnh: khi haï thaáp nhieät ñoä ñeán moät möùc naøo ñoù thì moät caáu töû seõ taùch ra daïng tinh theå ñôn chaát tinh khieát, thöôøng laø keát tinh dung moâi ñeå taêngnoàng ñoä chaát tan.Tuøy tính chaát caáu töû vaø aùp suaát beân ngoaøi taùc duïng leân maët GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 7 thoaùng maø quaù trình keát tinh ñoù xaûy ra ôû nhieät ñoä cao hay thaáp vaø ñoâi khi phaûi duøng ñeán maùy laïnh. 3 . Baûn chaát cuûa söï coâ ñaëc do nhieät: Ñeå taïo thaønh hôi (traïng thaùi töï do) thì toác ñoä chuyeån ñoäng vì nhieät cuûa caùc phaân töû chaát loûng gaàn maët thoaùng lôùn hôn toác ñoä giôùi haïn. Phaân töû khi bay hôi seõ thu nhieät ñeå khaéc phuïc löïc lieân keát ôû traïng thaùi loûng vaø trôû löïc beân ngoaøi. Do ñoù, ta caàn cung caáp nhieät ñeå caùc phaàn töû ñuû naêng löôïng thöïc hieän quaù trình naøy. Beân caïnh ñoù söï bay hôi chuû yeáu laø do caùc boït khí hình thaønh trong quaù trình caáp nhieät vaø chuyeån ñoäng lieân tuïc,do cheânh leäch khoái löôïng rieâng caùc phaàn töû ôû treân beà maët vaø döôùi ñaùy taïo neân söï tuaàn hoaøn töï nhieân trong noài coâ ñaëc.Taùch khoâng khí vaø laéng keo (protit) seõ ngaên chaën ñöôïc söï taïo boït khi coâ ñaëc 4.UÙng duïng cuûa söï coâ ñaëc: Trong saûn xuaát thöïc phaåm,coâ ñaëc caù c dung dòch ñöôøng ,mì chính,caùc dung dòch nöôùc traùi caây… Trong saûn xuaát hoùa chaát: NaOH, NaCl, CaCl2, caùc muoái voâ cô … Hieän nay, phaàn lôùn caùc nhaø maùy saûn xuaát hoaù chaát, thöïc phaåm ñeàu söû duïng thieát bò coâ ñaëc nhö moät thieát bò höõu hieäu ñeå ñaït noàng ñoä saûn phaåm mong muoán. Maëc duø chæ laø moät hoaït ñoäng giaùn tieáp nhöng raát caàn thieát vaø gaén lieàn vôùi söï toàn taïi cuûa nhaø maùy. Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa nhaø maùy thì vieäc caûi thieän hieäu quaû cuûa thieát bò coâ ñaëc laø moät taát yeáu. Noù ñoøi hoûi phaûi coù nhöõng thieát bò hieän ñaïi, ñaûm baûo an toaøn vaø hieäu suaát cao. Ñöa ñeán yeâu caàu ngöôøi kyõ sö phaûi coù kieán thöùc chaéc chaén hôn vaø ña daïng hôn, chuû ñoäng khaùm phaù caùc nguyeân lyù môùi cuûa thieát bò coâ ñaëc. IV. CAÙC THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC NHIEÄT: 1. Phaân loaïi vaø öùng duïng: 1.1. Theo caáu taïo: Nhoùm 1: dung dòch ñoái löu töï nhieân (tuaàn hoaøn töï nhieân) duøng coâ ñaëc dung dòch khaù loaõng, ñoä nhôùt thaáp, ñaûm baûo söï tuaàn hoaøn deå daøng qua beà maët truyeàn nhieät. Goàm: • Coù buoàng ñoát trong (ñoàng truïc buoàng boác), coù theå coù oáng tuaàn hoaøn trong hoaëc ngoaøi. • Coù buoàng ñoát ngoaøi ( khoâng ñoàng truïc buoàng boác). Nhoùm 2: dung dòch ñoái löu cöôõng böùc, duøng bôm ñeå taïo vaän toác dung dòch töø 1,5 - 3,5 m/s taïi beà maët truyeàn nhieät. Coù öu ñieåm: taêng cöôøng heä soá truyeàn nhieät, duøng cho dung dòch ñaëc seät, ñoä nhôùt cao, giaûm baùm caën, keát tinh treân beà maët truyeàn nhieät. Goàm: • Coù buoàng ñoát trong, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi. GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 8 • Coù buoàng ñoát ngoaøi, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi. Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng,chaûy moät laàn traùnh tieáp xuùc nhieät laâu laøm bieán chaát saûn phaåm. Ñaëc bieät thích hôïp cho caùc dung dòch thöïc phaåm nhö dung dòch nöôùc traùi caây,hoa quaû eùp…Goàm: • Maøng dung dòch chaûy ngöôïc, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi taïo boït khoù vôõ. • Maøng dung dòch chaûy xuoâi, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi ít taïo boït vaø boït deã vôõ. 1.2. Theo phöông phaùp thöïc hieän quaù trình: -Coâ ñaëc aùp suaát thöôøng (thieát bò hôû): coù nhieät ñoä soâi, aùp suaát khoâng ñoåi. Thöôøng duøng coâ ñaëc dung dòch lieân tuïc ñeå giöõ möùc dung dòch coá ñònh ñeå ñaït naêng suaát cöïc ñaïi vaø thôøi gian coâ ñaëc laø ngaén nhaát.Tuy nhieân, noàng ñoä dung dòch ñaït ñöôïc laø khoâng cao. -Coâ ñaëc aùp suaát chaân khoâng: Dung dòch coù nhieät ñoä soâi döôùi 100oC, aùp suaát chaân khoâng. Dung dòch tuaàn hoaøn toát, ít taïo caën, söï bay hôi nöôùc lieân tuïc. -Coâ ñaëc nhieàu noài: Muïc ñích chính laø tieát kieäm hôi ñoát. Soá noài khoâng neân lôùn quaù vì seõ laøm giaûm hieäu quaû tieát kieäm hôi. Coù theå coâ chaân khoâng, coâ aùp löïc hay phoái hôïp caû hai phöông phaùp. Ñaëc bieät coù theå söû duïng hôi thöù cho muïc ñích khaùc ñeå naâng cao hieäu quaû kinh teá. -Coâ ñaëc lieân tuïc: Cho keát quaû toát hôn coâ ñaëc giaùn ñoaïn. Coù theå aùp duïng ñieàu khieån töï ñoäng, nhöng chöa coù caûm bieán tin caäy. ⇒ Ñoái vôùi moãi nhoùm thieát bò ñeàu coù theå thieát keá buoàng ñoát trong, buoàng ñoát ngoaøi, coù oáng tuaàn hoaøn hay khoâng. Tuøy theo ñieàu kieän kyõ thuaät vaø tính chaát cuûa dung dòch maø ta coù theå söû duïng cheá ñoä coâ ñaëc ôû ñieàu kieän chaân khoâng, aùp suaát thöôøng hay aùp suaát dö. 2. Caùc thieát bò vaø chi tieát trong coâ ñaëc: -Thieát bò chính:
OÁng tuaàn hoaøn, oáng truyeàn nhieät.
Buoàng ñoát , buoàng boác, ñaùy, naép…
OÁng: hôi ñoát, thaùo nöôùc ngöng, khí khoâng ngöng… -Thieát bò phuï:
Boàn cao vò, löu löôïng keá
Beå chöùa saûn phaåm, nguyeân lieäu.
Caùc loaïi bôm: bôm dung dòch, bôm nöôùc, bôm chaân khoâng.
Thieát bò gia nhieät.
Thieát bò ngöng tuï Baromet.
Caùc loaïi van.
Thieát bò ño GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 9 V. LÖÏA CHOÏN THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC: Theo tính chaát nguyeân lieäu, ta choïn thieát bò coâ ñaëc 1 noài, laøm vieäc lieân tuïc, aùp suaát chaân khoâng, coù buoàng ñoát trong vaø oáng tuaàn hoaøn trung taâm. Thieát bò coâ ñaëc daïng naøy coù caáu taïo ñôn giaûn, deã coï röûa,laøm saïch vaø söûa chöõa. Coâ ñaëc ôû aùp suaát chaân khoâng laøm giaûm nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch, giaûm ñöôïc chi phí naêng löôïng, haïn cheá khoâng cho chaát tan bò loâi cuoán theo vaø baùm laïi treân thaønh thieát bò, laøm hö thieát bò. Tuy nhieân toác ñoä tuaàn hoaøn nhoû, heä soá truyeàn nhieät coøn thaáp.vaän toác tuaàn hoaøn bò giaûm vì oáng tuaàn hoaøn cuõng bò ñun noùng GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 10 PHAÀN III THUYEÁT MINH QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 11 Nguyeân lieäu ñaàu tieân laø dung dòch NaNO3 coù noàng ñoä 15%. Dung dòch töø beå chöùa nguyeân lieäu ñöôïc bôm leân boàn cao vò, töø boàn cao vò dung dòch chaûy qua löu löôïng keá xuoáng thieát bò gia nhieät vaø ñöôïc gia nhieät ñeán nhieät ñoä soâi. Thieát bò gia nhieät laø thieát bò trao ñoåi nhieät daïng oáng chuøm. Thaân hình truï, ñaët ñöùng, beân trong goàm nhieàu oáng nhoû, ñöôïc boá trí theo ñænh hình tam giaùc ñeàu. Caùc ñaàu oáng ñöôïc giöõ chaët treân vó oáng vaø vó oáng ñöôïc haøn dính vaøo thaân. Hôi nöôùc baõo hoøa coù aùp suaát 4 at ñi beân ngoaøi oáng (phía voû). Dung dòch ñöôïc bôm vaøo thieát bò, ñi beân trong oáng, töø döôùi ñi leân. Hôi nöôùc baõo hoøa seõ ngöng tuï treân caùc beà maët ngoaøi cuûa oáng vaø caáp nhieät cho dung dich naâng nhieät ñoä cuûa dung dòch leân ñeán nhieät ñoä soâi. Dung dòch sau khi gia nhieät seû ñöôïc ñöa vaøo thieát bò coâ ñaëc thöïc hieän quaù trình boác hôi. Hôi ngöng tuï theo oáng daån nöôùc ngöng qua baåy hôi chaûy 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. Hôi ñoát seõ ngöng tuï beân ngoaøi oáng vaø seõ nhaû nhieät, truyeàn nhieät cho dung dòch chuyeån ñoäng beân trong oáng. Dung dòch ñi beân trong oáng töø treân xuoáng vaø seõ nhaän nhieät do hôi ñoát ngöng tuï cung caáp vaø seõ soâi, laøm hoùa hôi moät phaàn dung moâi. Hôi ngöng tuï theo oáng daån nöôùc ngöng qua baåy hôi chaûy ra ngoaøi. Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa oáng tuaàn hoaøn trung taâm laø : Khi laøm vieäc dung dòch trong oáng truyeàn nhieät soâi taïo thaønh hoãn hôïp hôi –loûng coù khoái löôïng rieâng giaûm ñi vaø bò ñaåy töø döôùi leân treân mieäng oáng,coøn trong oáng tuaàn hoaøn theå tích dung dòch theo moät ñôn vò beà maët truyeàn nhieät lôùn hôn so vôùi oáng truyeàn nhieät ,do ñoù löôïng hôi taïo ra trong oáng truyeàn nhieät lôùn hôn;Ví vaäy khoái löôïng rieâng cuûa khoái hoãn hôïp hôi-loûng ôû ñaây lôùn hôn so vôùi oáng truyeàn nhieät,seõ bò ñaåy xuoáng döôùi. Keát quaû laø taïo moät doøng chuyeån ñoäng tuaàn hoaøn töï nhieân trong thieát bò:töø döôùi leân treân trong oáng truyeàn nhieät vaø töø treân xuoáng trong oáng tuaàn hoaøn. Phaàn phía treân thieát bò laø buoàng boác ñeå taùch hoãn hôïp loûng hôi thaønh 2 doøng, doøng hôi thöù ñi leân phía treân buoàng boác ñeán boä phaän taùch gioït ñeå taùch nhöõng gioït loûng ra khoûi hôi thöù. Gioït loûng chaûy xuoáng döôùi, hôi thöù tieáp tuïc ñi leân, dung dòch coøn laïi ñöôïc hoaøn löu trôû laïi. Dung dòch sau khi coâ ñaëc ñöôïc bôm ra ngoaøi theo oáng thaùo saûn phaåm nhôø bôm ly taâm, vaøo beå chöùa saûn phaåm. Hôi thöù vaø khí khoâng ngöng ñi ra phía treân cuûa thieát bò coâ ñaëc vaøo thieát bò ngöng tuï baromet. Thieát bò ngöng tuï Baromet laø thieát bò ngöng tuï kieåu tröïc tieáp. Chaát laøm laïnh laø nöôùc ñöôïc ñöa vaøo ngaên treân cuøng cuûa thieát bò, doøng hôi thöù ñöôïc daãn vaøo ngaên cuoái cuûa thieát bò. Doøng hôi thöù ñi leân gaëp nöôùc giaûi nhieät, noù seõ ngöng tuï thaønh loûng chaûy ra ngoaøi boàn chöùa , khí khoâng ngöng tieáp tuïc ñi leân treân vaø ñöôïc daãn qua boä phaän taùch gioït ñeå chæ coøn khí khoâng ngöng ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Khi ngöng tuï chuyeån töø hôi thaønh loûng GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 12 thì theå tích cuûa hôi seõ giaûm, laøm aùp suaát giaûm, do ñoù töï baûn thaân thieát bò aùp suaát seõ giaûm. Vì vaäy thieát bò ngöng tuï Baromet laø thieát bò oån ñònh chaân khoâng, noù duy trì aùp suaát chaân khoâng trong heä heä thoáng. Aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò Baromet laø aùp suaát chaân khoâng, do ñoù noù phaûi ñöôïc laép ñaët ôû moät ñoä cao caàn thieát ñeå nöôùc ngöng coù theå töï chaûy ra ngoaøi khí quyeån maø khoâng caàn duøng maùy bôm. Bình taùch laø moät vaùch ngaên, coù nhieäm vuï laø taùch nhöõng gioït loûng bò loâi cuoán theo doøng khí khoâng ngöng ñeå ñöa trôû veà boàn chöùa nöôùc ngöng, coøn khí khoâng ngöng seõ ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Bôm chaân khoâng coù nhieäm vuï laø huùt khí khoâng ngöng ra ngoaøi ñeå traùnh tröôøng hôïp khí khoâng ngöng toàn taïi trong thieát bò ngöng tuï quaù nhieàu, laøm cho aùp suaát cuûa thieát bò ngöng tuï taêng leân, coù theå laøm cho nöôùc chaûy ngöôïc laïi sang noài coâ ñaëc. GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 13 PHAÀN III TÍNH TOAÙN VAØ THIEÁT KEÁ THIEÁT BÒ CHÍNH GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 14 I. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG: 1. Döõ kieän ban ñaàu: Noàng ñoä ñaàu xñ = 15 %, nhieät ñoä ñaàu cuûa nguyeân lieäu laø tñ = 30oC. Noàng ñoä cuoái xc = 45%. Naêng suaát saûn phaåm Gc = 1500 kg/h. Gia nhieät baèng hôi nöôùc baõo hoaø aùp suaát hôi ñoát laø 4 at. Aùp suaát taïi thieát bò ngöng tuï baromet: Pc = 0,6 at. 2. Caân baèng vaät chaát: 1. Suaát löôïng nhaäp lieäu (Gñ): Theo coâng thöùc 5.16, [5], tr277: 1500 45% 4500 / 15% d d c c c c d d G x G x G xG kg h x × = × × × ⇒ = = = (1) 2. Toång löôïng hôi thöù boác leân (W): Theo coâng thöùc 5.17, [5], tr277: 4500 1500 3000 / d c d c G W G W G G kg h = + ⇒ = − = − = (2) Trong ñoù: Gc – suaát löôïng thaùo lieäu (naêng suaát). 3. Toån thaát nhieät ñoä: • Ta coù aùp suaát taïi thieát bò ngöng tuï Pc=0.6at nhieät ñoä cuûa hôi thöù trong TBNT Tc=85.5oC (tr314,[1]) • Ta laïi coù ∆ ’’’ laø toån thaát nhieät ñoä hôi thöù treân ñöôøng oáng daãn töø buoàng boác ñeán TBNT, theo [5], tr280, choïn ∆’’’ = 1 K. • Nhieät ñoä soâi cuûa dung moâi taïi aùp suaát buoàng boác P0 tsdm(Po) - Tc =∆ ’’’ = 1K ⇒ tsdm(Po) =tc + 1 = 85.5+ 1 = 86.5 oC • Aùp suaát taïi buoàng boác: Tra [1] , tr 312: ôû nhieät ñoä 86.5oC laø P0=ø 0,6275 at. 3.1.Toån thaát nhieät do noàng ñoä taêng (∆’): Theo Tisenco CTVI10,[2], tr 59: ∆’ = ∆’o . f (3) ÔÛ ñaây :  ∆o’ - toån thaát nhieät ñoä do nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch lôùn hôn nhieät ñoä soâi cuûa dung moâi ôû aùp suaát khí quyeån. Do coâ ñaëc coù tuaàn hoaøn dung dòch laáy a=xc=45% Tra töø ñoà thò(HVI.2,[2],tr60) ñöôïc ∆’0=8.4 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 15  f - heä soá hieäu chænh do khaùc aùp suaát khí quyeån, ñöôïc tính: f r t 2)273(2.16 += (CTVI11,[2],tr59) (4) Vôùi - t: nhieät ñoä soâi cuûa dung moâi ôû aùp suaát ñaõ cho,t = 86.5oC - r: aån nhieät hoaù hôi cuûa dung moâi nguyeân chaát ôû aùp suaát laøm vieäc, r = 2293.25 kJ/kg(B I251,tr314,[1]) 669.791298.04.8' =×=∆⇒ Ta coù Tsdd (Po)= tsdm(Po) + ∆’ = 86.5+7.669= 94.169 ( oC) (5) 3.2.Toån thaát nhieät do aùp suaát thuyû tónh (∆’’ ): Goïi cheânh leäch aùp suaát töø beà maët dung dòch ñeán giöõa oáng laø ∆P (N/m2), ta coù: ∆P = 2 1 ρS.g.Hop N/m2 (6) Trong ñoù:  ρs : khoái löôïng rieâng trung bình cuûa dung dòch khi soâi boït, kg/m3 ρs =0.5 ρdd (7) .ρdd : Khoái löôïng rieâng thöïc cuûa dung dòch ñaëc khoâng coù boït hôi, .Choïn tsdd(Po+∆P) = 960C ; C%=45% ⇒ ρdd = 1331.64kg/m3 tra Baûng I.59 – trang 46 - Soå tay QT-TB coâng ngheä hoùa chaát taäp 1 3/82.66564.13315.0 mkgs =×=⇒ ρ  Hop: Chieàu cao thích hôïp cuûa dung dòch soâi tính theo kính quan saùt möïc chaát loûng,m Hop = [0.26+0.0014(ρdd-ρdm)].ho .Choïn chieàu cao oáng truyeàn nhieät laø ho= 2 m (theo B VI6,[2],tr80) . dmρ : khoái löôïng rieâng cuûa dung moâi taïi nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch 96 0C , Tra baûng I.249 [1],tr310 : rdm=961.12 kg/m3 Hop = [0.26+0.0014(ρdd-ρdm)].ho=[0.26+0.0014(1331.64-961.12)]*2=1.557456 m atP 05185.0 1081.9 557456.181.982.6655.0 4 =× ×××=∆⇒ ⇒ AÙp suaát trung bình: Ptb=P0+∆P=0.6275+0.05185 = 0.67935 at Tra soå tay taïi Ptb=0.67935 (at) ta coù tsdm(Ptb)=88.5153 oC 91298.0 100025.2293 )5.86273(2.16 2 = × + =⇒ f GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 16 *Tacoù ( ) ( )00 PtPPt sdmsdm −∆+=∆ ′′ ([3],tr108) (8) ( ) ( )00 PtPPt sddsdd −∆+=∆ ′′ (9) Suy ra : ∆” = 88.5153 – 86.5 = 2.01530C Tsdd(Ptb) =tsdd(Po) +∆” =94.169+2.0153=96.1843oC Sai soá 0.1% chaáp nhaän ñöôïc.Vaäy tsdd(Ptb)=96oC Laáy saûn phaâm ra taïi ñaùy:tsdd(Po+2∆P)=94.169+2*2.0153=98.1996oC *Vaäy toång ñoä taêng nhieät ñoä soâi: '''''' ∆+∆+∆=∆∑ (10) 6843.1010153.2669.7 =++=∆∑⇒ 0C *Gia nhieät baèng hôi nöôùc baûo hoaø, aùp suaát hôi ñoát laø 4at, vaäy TD = 142.9oC Hieäu soá nhieät ñoä höõu ích ∆th,i = tD – (Tc+Σ∆) (11) Ct Ohi 7157.466843.105.859.142 =−−=∆⇒ Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Noàng ñoä nhaäp lieäu xñ %kl 15 Noàng ñoä saûn phaåm xC %kl 45 Naêng suaát nhaäp lieäu Gñ kg/h 4500 Naêng suaát saûn phaåm Gc kg/h 1500 HÔI THÖÙ Löông hôi thöù thoaùt ra W kg/h 3000 Aùp suaát p0 at 0.6275 Nhieät ñoä t0 0C 86.5 Entanpi iw kJ/kg 2655.7 HÔI ÑOÁT GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 17 Aùp suaát pD at 4 Nhieät ñoä tD 0C 142.9 Aån nhieät ngöng tuï rD kJ/kg 2135.5 TOÅN THAÁT NHIEÄT ÑOÄ Nhieät ñoä soâi dd aùp suaát p0 tsdd(p0) 0C 94.169 Toån thaát nhieät ñoä do noàng ñoä ∆' 0C 7.669 Aùp suaát ôû lôùp trung bình ptb at 0.67935 Nhieät ñoä soâi trung bình dm ( )tbsdm Pt 0C 88.5153 Toån thaát t0 do coät thuûy tónh ∆" 0C 2.0153 Nhieät ñoä soâi dd ôû aùp suaát TB tsdd(ptb) 0C 96 Toån thaát t0 treân ñöôøng oáng ∆''' 0C 1 Toång toån thaát nhieät ñoä ∑∆ 0C 10.6843 Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích ∆th.i 0C 46.7157 4. Caân baèng naêng löôïng: Caân baèng nhieät löôïng: Nhieät vaøo: - Do dung dòch ñaàu: Gñcñtñ - Do hôi ñoát: Di”D - Nhieät do hôi ngöng trong ñöôøng oáng daãn hôi ñoát: DDcTϕ Nhieät ra: - Hôi thöù mang ra: Wi”W - Nöôùc ngöng tuï: Dcθ - Saûn phaåm mang ra: Gccctc - Nhieät coâ ñaëc: Qcñ - Nhieät toån thaát: Qtt -Taïi thieát bò gia nhieät choïn ñun noùng ñeán nhieät ñoä soâi 94.169oC  Doøng nhaäp lieäu: Doøng vaøo tv = 30oC Doøng ra tr = 94.169oC  Doøng hôi ñoát : TD = 142.9oC -Vaäy nhieät ñoä ñaàu vaøo thieát bò coâ ñaëc laø tñ = 94.169oC - Nhieät ñoä ñaàu ra laáy taïi ñaùy thieát bò tc = tsdd(Po) + 2 ∆ ′′ (CT2.15,[3],tr107) (12) ⇒ tc = 94.169 + 2*2.0153 = 98.1996oC -Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch NaNO3 nhiệt dung riêng của dung dịch NaNO3 ở các nồng độ khác nhau được tính như sau. Theo [1] trang 152 ta coù theå tính: GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 18 Ở: a=15% (a<0.2) cd=Cvào = 4186( 1-a) = 4186( 1- 0,15) = 3558,1 J/kgOC a= 45% (a>0.2) cc=Cra = 4186 – ( 4186 – Cct)a = 4186 – (4186 – 1205)0,45 = 2844.55 J/kgOC với: Cct là nhiệt dung riêng của NaNO3 khan và = 1205 J/kgOC Thaønh laäp phöông trình caân baèng nhieät: Gñcñtñ + D.i” D + DDcTϕ = W.i” W+ D.c.θ + Gccctc ± Qcñ + Qtt (13) (+Qcñ )khi coâ ñaëc thu nhieät (-Qcd) khi coâ ñaëc toûa nhieät Boû qua:-phaàn nhieät löôïng do hôi ñaõ ngöng töø ñöôøng oáng daãn hôi ñoát vaøo buoàng ñoát DDcTϕ =0 -nhieät coâ ñaëc Qcd =0 Trong hôi nöôùc baõo hoøa bao giôø cuõng coù moät löôïng nöôùc ñaõ ngöng bò cuoán theo khoaûng ϕ =0.05(ñoä aåm cuûa hôi) ⇒ Nhieät löôïng do hôi baõo hoøa cung caáp QD= D(1-ϕ )(i”D- cθ) Nöôùc ngöng chaûy ra coù nhieät ñoä= nhieät ñoä hôi ñoát vaøo(khoâng coù quaù laïnh sau khi ngöng) thì (i”D- cθ)=rD=2135.5kJ/kg (aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ñoát) (13) ⇒ D(1-ϕ )(i”D- cθ) + Gñcñtñ = Gccctc + W(.i”W- cθ) + Qtt (14) Thay Qtt =ε QD=0.05QD (14) ⇒ QD=D(1- ε )(1-ϕ ) (i”D- cθ)= Gccctc - Gñcñtñ + W(.i”W- cθ) (15) ⇒ Löôïng hôi ñoát phaûi duøng bieåu kieán: D ccWdddccc r tciWtcGtcG D )1)(1( )."(.... ϕε −− −+− = skg D /871.0 )10*5.2135)(05.01)(05.01( )1996.98*55.284410*7.2655(* 3600 3000169.94*1.3558* 3600 45001996.98*55.2844* 3600 1500 3 3 = −− −+− = Nhieät löôïng do hôi ñoát cung caáp: QD=0.871*(1-0.05)(1-0.05)(2135.5*103)=1.6787.106 W Löôïng hôi ñoát tieâu toán rieâng: Theo CT2.8,[3],tr105 : 0452.13600* 3000 871.0 === W Dd ( kg hôi ñoát / kg hôi thöù ). GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 19 Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Nhieät ñoä vaøo BB tñ 0C 94.169 Nhieät ñoä ra laáy taïi ñaùy BD tC 0C 98.1996 Nhieät dung rieâng dd 15% Cñ kJ/kgñoä 3.5581 Nhieät dung rieâng dd 45% CC kJ/kgñoä 2.84455 Nhieät toån thaát Qtt W 83935 Nhieät löôïng do hôi ñoát cung caáp QD W 1.6787*106 Löôïng hôi ñoát phaûi duøng D kg/s 0.871 Löôïng tieâu hao rieâng d kg/kg 1.0452 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 20 II. KÍCH THÖÔÙC THIEÁT BÒ CHÍNH: A.TÍNH TOAÙN TRUYEÀN NHÒEÂT CHO THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC 1. Heä soá caáp nhieät khi ngöng tuï hôi Giaûm toác ñoä hôi ñoát nhaèm baûo veä caùc oáng truyeàn nhieät taïi khu vöïc hôi ñoát vaøo baèng caùch chia laøm nhieàu mieäng vaøo. Do choïn toác ñoä hôi nhoû (w = 10m/s). Maøng nöôùc ngöng chuyeån ñoäng doøng (do oáng truyeàn nhieät ngaén choïn ho = 2m). Ngöng hôi baûo hoaø tinh khieát treân beà maët ñöùng. Ta coù theo coâng thöùc (V.101), [4], tr 28: )17(04,2 25,0 1 1       ∆× ××= tH rAα Trong ñoù: r - aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi nöôùc ôû aùp suaát hôi ñoát laø 4 at. Tra [1],tr314: r = 2135.5*103 J/kg H - chieàu cao oáng truyeàn nhieät, H = ho = 2 m. A - phuï thuoäc nhieät ñoä maøng nöôùc ngöng tm tm = (tD + tv1)/2 (18) Sau nhieàu laàn tính laëp ñeå tính ta choïn nhieät ñoä vaùch ngoaøi tv1 = 135.29oC, tD = 142.9oC Ctm 0095,1392 2.1349.142 = + =⇒ A tra ôû [2], tr 28. A = 193.7285 α1 - heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng, W/m2K. 11 vD ttt −=∆ (19) 61,729,1359.1421 =−=∆t KmW 225.0 3 1 /7485,7653)61,72 105.2135(7285.19304.2 = × × ××=⇒ α Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng 111 . tq ∆= α 21 /026,5824561,77485,7653 mWq =×=⇒ (20) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 21 2. Heä soá caáp nhieät töø bề maët ñoát ñeán doøng chaát loûng soâi Theo coâng thöùc VI.27, soå tay taäp 2, trang 71: )21(/ 2 435,02565,0 2 KmWC C dd n n dd n dd n dd n               ×      ×      ×      ×= µ µ ρ ρ λ λ αα Trong ñoù: αn -heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch, do nöôùc soâi suûi boït neân: αn = 0.145. p0,5. ∆t2,33(CTV.91,[2],tr26) (22) Vôùi P = Po = 0.6275at = 61557.75N/m2, Sau khi tính laëp tv2 = 99.497 oC Cttt oPosdmv 686,95.86497.99)(2 =−=−=∆⇒ 233.25.0 /73032,7140)686,9()75.61557(145.0 mWn =××=⇒ α Cdd - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ,J/kg.C Cn - nhieät dung rieâng cuûa nöôùc (ôû 88.5153oC),J/kg.C µdd - ñoä nhôùt dung dòch , Ns/m2 µn - ñoä nhôùt nöôùc(ôû 88.5153oC), Ns/m2 ρ dd - khoái löôïng rieâng dung dòch , kg/m3 ρn - khoái löôïng rieâng nöôùc (ôû 88.5153oC), kg/m3 λdd - ñoä daãn nhieät dung dòch, w/m2K λn - ñoä daãn nhieät nöôùc (ôû 88.5153oC),W/m2K Noàng ñoä ρn ρ dd µdd µn Cdd Cn λdd λn 45% 967.61 1331.64 0.4 310−× 0.3022*10-3 2844.55 4222.5 0.5203 0.68 Ghi chuù: µdd: Tra baûng 1.107 tr 100 [1]. ρ dd: tra baûng I.59 [2] tr 46 λdd: theo coâng thöùc ( I.32 ), [1], trang 123: 3... M CA i ii dd dddddd ρ ρλ = + A : hệ số phụ thuộc mức độ lien kết của chất lỏng, đối với chất lỏng lien kết A = 3,58.10-8 + M : khối lượng mol của hỗn hợp lỏng. Ở đây là hỗn hợp của NaNO3 và H2O: 3 3 .85 (1 ).18NaNO NaNOM a a= + − 34NONH a : nồng độ phần trăm mol của NaNO3 → 85 (1 ).18M a a= + − Giả sử nồng độ NaNO3 trong dung dịch x = 30 % khối lượng ( lấy khoảng trung bình) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 22 [ ]mola %0832.0 18/7085/30 85/30 = + =⇒ → 57473.2318)0832.01(0832.085 =×−+×=M  3... M CA i ii dd dddddd ρ ρλ = =3.58*10-8*2844.55*1331.64*(1331.64/23.57473)1/3=0.5203W/m2K KmW 22 /167,6041=⇒ α 3. Nhieät taûi rieâng phía töôøng (qv): Ta coù qv = v vv r tt ∑ − 21 Trong ñoù: Σrv - toång trôû vaùch. Σrv = r1 + δ/λ + r2 (24) vr∑⇒ = ( 0,417 + 2/16.3 + 0 )*10 -3 = 0,5397.10-3 W/m2K Với:  r1 - nhieät trôû phía dung dòch, r1 = 0,417.10-3 m2K / W.  r2 - nhieät trôû phía hôi nöôùc, r2 = 0 m2K / W. Tra baûng V1,[2],tr4  - beà daøy oáng, δ = 2 mm  Tra ôû baûng XII.7, tr313, [2] λ - heä soá daãn nhieät cuûa oáng, λ = 16.3 m2K / W (vôùi oáng laø theùp khoâng gæ OX18H10T) ∆tv: cheânh leäch nhieät ñoä cuûa töôøng, ∆tv = tv1 - tv2, ,K 4348406,31105397.0026,58245 3 =××=∑×=∆ −vvv rqt (25) Quaù trình coâ ñaëc oån ñònh thì vqqq == 21 Nhieät taûi rieâng phía dung dòch Cttt oPosddv 686,32819.5169.948555159,103)(22 =−=−=∆ (26) 2 222 /711,58515686,9167,6041 mWtq =×=∆×=⇒ α (27) 4. Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng: Duøng phöông phaùp soá ta laàn löôït tính lặp theo các bước sau: • Choïn nhieät ñoä töôøng phía hôi ngöng: tv1, tính ñöôïc ∆t1 , tD = 142.9oC • Tính ñöôïc q1 • Tính heä soá caáp nhieät phía dung dòch, ta tìm α2 • Tính ∆tv . Tính ñöôïc tv2 = ∆tv + tv1 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 23 • Tính ∆ t2 • Tính ñöôïc q2 • So saùnh sai soá giöõa q1 vaø q2. Neáu sai soá lôùn thì quay veà böôùc 1 vaø coù söï hieäu chænh nhieät ñoä ∆t1. Quaù trình naøy döøng laïi khi sai soá beù hôn 5%. So saùnh q1 vaø q2 ta thaáy %5%4626,0%100* 71,58515 026,5824571,58515%100 2 12 <= − =× − q qq (28) Thoaû, vaäy caùc thoâng soá ta choïn ñaû phuø hôïp Nhieät taûi trung bình laø: qtb= 2 21 qq + = (58245,026+58515,71)/2=58380,368W/m2 5. Heä soá truyeàn nhieät K cho quaù trình coâ ñaëc: Trong ñoù giaù trò K ñöôïc tính thoâng qua heä soá caáp nhieät: 21 11 1 αα +∑+ = vr K (29) rv = 0,5397*10-3 α2 = 6041,167 W/m2.ñoä α1 = 7653,74849 W/m2.ñoä K=1196,335579W/m2K 6. Dieän tích beà maët truyeàn nhieät: F = hitK Q ∆. =1.6787*106/(1196,335579*46.7157)=30,037 m2 Choïn : F = 40m2Theo tieâu chuaån dieän tích beà maët truyeàn nhieät [5]tr276. GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 24 B.TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1.Tính buoàng boác Löu löôïng hôi thöù trong buoàng boác: smWV h h /2264.23743.03600 3000 3= × == ρ Trong ñoù:  W– löôïng hôi thöù boác hôi ( Kg/h )  ρh – khoái löôïng rieâng cuûa hôi thöù ôû aùp suaát buoàng boác PO= 0,6275ρh=0,3743 , tr314,[1] Vaän toác hôi: Vaän toác hôi thöù trong buoàng boác: 222 83474.2 4 2264.2 4 bbb hoi hoi DDD V w = × = × = pipi (30) trong ñoù: Db – ñöôøng kính buoàng boác, m Vaän toác laéng: Theo coâng thöùc 5.14, Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät, trang 276: 6,02,10 979423.1 3743.0588.23 0003.0)3743.061.967(81.94 ''3 )'''(4 bb DD dg w = ××× ×−×× = ×× ×−×× = ρξ ρρ (31) Trong ñoù:  ρ' - khoái löôïng rieâng cuûa gioït loûng, tr 310,[1]:ρ' = 967.61kg/m3  ρ'' - khoái löôïng rieâng cuûa hôi, tr 314,[1]: ρ'' = 0,3743 kg/m3  d - ñöôøng kính gioït loûng, töø dieàu kieän ta choïn d =0,0003 m.  g = 9,81 m/s2.  ξ- heä soá trôû löïc, tính theo Re: 232 5261.26 10012.0 3743.00003.083474.2''Re bbh h DD dw = ×× ×× = ×× = −µ ρ (32) Vôùi µ - ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïc cuûa hôi thöù ôû aùp suaát 0,6275at tra trang 121,[1] µ = 0,012x10-3Nm/s2 • Neáu 0,2 < Re < 500 thì ξ = 18,5 / Re0,6 (33) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 25 ⇒ ξ = 2,588*Db1,2 (34) • Theo [5], ñieàu kieän: Whoi < 70% - 80% Wo. Choïn: whoi< 70% wo (35) 6,02 979423.17.083474.2 bb DD <<⇒ ⇒ 2.013<Db<5.65 Choïn Db = 2200mm(theo daõy chuan) • Kieåm tra laïi Re: Re=26,5261/(2,2)2=5,48 thoûa 0,2 < Re < 500 ) Vaäy ñöôøng kính buoàng boác Db = 2200 mm. Chieàu cao buoàng boác: Theo CT VI.33,[2], trang 72: Utt = f*Utt (1 at ), m3/m3.h (36) • Choïn ( ) hmmatU tt ./16501 33= • f = 1,1 (theo ñoà thò H VI.3, tr72,[2] ⇒ Utt = 1650*1.1 = 1815 m3/m3.h Trong ñoù:  f - heä soá hieäu chænh do khaùc bieät aùp suaát khí quyeån.  Utt(1 at ) - cöôøng ñoä boác hôi theå tích cho pheùp cuûa khoaûng khoâng gian hoïi(theå tích hôi nöôùc boác hôi treân moät ñoân vò theå tích cuûa khoâng gian hôi trong moät ñôn vò thôøi gian),m3/m3.h *Theå tích buoàng boác: tth b U WV × = ρ (37) 3416,4 18153743,0 3000 mVb =× =⇒ *Chieàu cao buoàng boác: m D V H b b b 1617,12,2 416,444 22 =× × = × = pipi (38) Ñeå an toaøn ta choïn Hb = 2 m (theo ñieàu kieän cho quaù trình soâi suûi boït). 2. Kích thöôùc buoàng ñoát:  Xaùc ñònh soá oáng truyeàn nhieät : Soá oáng truyeàn nhieät ñöôïc tính theo coâng thöùc : n= ld F ..pi (39)(CT III.49,tr134,[4])  F= 40 m2 : dieän tích beà maët truyeàn nhieät GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 26  l = 2 m : chieàu daøi cuûa oáng truyeàn nhieät  d: ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät Do α1> α2 neân laáy d = dt = 25 mm. Vaäy soá oáng truyeàn nhieät laø : n= ld F ..pi = 6479.254 2025,0 40 = ××pi oáng. Choïn soá oáng n= 301 oáng ([2],tr 48,V.139 ) boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu  Ñöôøng kính oáng tuaàn hoaøn trung taâm : pi t th f D .4 = (CT III.26,tr121,[6]) (40) Choïn ft = 0.3 FD (41) Vôùi 2 4 n D d nF pi × ×= (42) tf⇒ =0.3 2 . . 4 nd npi =0.3 2 2 0596.0 4 301029.0 m= ××pi Vaäy : pi = tth fD .4 = m2756.00596.04 =× pi Choïn Dth=0.325 m = 325 mm (Theo tieâu chuaån tr274,[5]) Kieåm tra tyû soá 1013025.0/325.0 >== n th d D  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 :[4],tr135 Dt= l dFdd nnth . ..60sin..4.0).2( 02 2 ψ β β ++ m (43) Trong ñoù : β= nd t : Heä soá, thöôøng β = 1.3 –1.5.Choïn β=1.4 t =1.4*dn : Böôùc oáng , m ( thöôøng t = 1.2 – 1.5dn) dn =0.029 m : Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng truyeàn nhieät , m ψ = 0.8 : Heä soá söû duïng væ õ oáng, thöôøng ψ = 0.7 – 0.9 l = 2 m : Chieàu daøi cuûa oáng truyeàn nhieät m dth = 0.325m : Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng tuaàn hoaøn trung taâm. F = 40 m2 : Dieän tích beà maët truyeàn nhieät , m2 Thay vaøo ta coù : Dt= m811.02*8.0 029.0*40*60sin*4.1*4,0)029.0*4.1*2325.0( 2 2 =++ Choïn Dt = 1000mm (theo tieâu chuaån, tr275,[5]) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 27 Kieåm tra dieän tích truyeàn nhieät: Dth ≤ t( b-1 ) + 4*dng Vôùi t : böôùc oáng, t = 1.4 * dng 15.61 029.04.1 029.04325.01 4 =+ × ×− =+ ×− ≥⇒ t dD b ngth Choïn b = 7 oáng ( [4], tr 48 ) → Số ống trên đường chéo = 7 ống. Quy chuẩn theo bảng V,11 ; [2-48] Bảng số liệu 9 Số hình 6 cạnh 9 Số ống trên đường xuyên tâm 19 Tổng số ống không kể các ống trong hình viên phân 271 Số ống trong các hình viên phân Dãy 1 Dãy 2 5 0 Tổng số ống trong tất cả các hình viên phân 30 Tổng số ống của thiết bị 301 Soá oáng truyeàn nhieät n ñöôïc thay theá tính theo coâng thöùc 41 *( 1) 3 m n= + − Töø ñoù: ⇒ n= 37(oáng) ; m=7 oáng Theâm oáng truyeàn nhieät ôû giöõa nöõa, ta seõ thay theá oáng tuaàn hoaøn bôûi 37 oáng Vaäy soá oáng truyeàn nhieät coøn laïi laø n’ = 301-37 = 264 ( oáng ) Dieän tích beà maët truyeàn nhieät luùc naøy laø ( ) 037.30489.432)325.0025.0264('' >=××+×=××+×= pipi HDdnF thtr (thoaû maõn ) 3. Tính kích thöôùc caùc oáng daãn, nhaäp lieäu, thaùo lieäu: Ñöôøng kính caùc oáng ñöôïc tính theo coâng thöùc toång quaùt sau ñaây: d= ρpi .. . v G4 m (CT VI.41,tr74,[4]) (44) Trong ñoù : G : löu löôïng löu chaát kg/s GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 28 v : vaän toác löu chaát m/s ρ : khoái löôïng rieâng cuûa löu chaát kg/m3  OÁng nhaäp lieäu : G= 4500 kg/h = 1.25 kg/s Nhaäp lieäu laø chaát loûng ít nhôùt, Choïn v= 1.5m/s.(tr 74, [2]) ρ(15%,300C) = 1053.1 kg/m3.(tr 46, [1]) d= ρpi .. . v G4 = 4 1.25 3.14 1.5 1053.1 × × × =0.0261 m Choïn : dtr =32mm, dng = 38mm  OÁng thaùo lieäu: G= 1500 kg/h = 5/12 kg/s Thaùo lieäu cuõng laø chaát loûng ít nhôùt, Choïn v= 1m/s .(tr 74, [2]) ρ(45%,98.19960C) = 1331.64kg/m3..(tr 46, [1]) d= ρpi .. . v G4 = m019996.0 64.1331*1* 12/5*4 = pi Choïn : dtr =32mm, dng = 38mm  OÁng daãn hôi ñoát : D = 0.871kg/s Laø hôi nöôùc baûo hoaø, Choïn v= 20 m/s ρ = 2.12 kg/m3.(tr 314,[2]) d= ρpi .. . v G4 = m1618.0 12.2*20* 871.0*4 = pi . Choïn : dtr =190 mm,dng=202mm  OÁng daãn hôi thöù : G = 3000 kg/h = 5/6 kg/s Choïn v= 20m/s ρ = 0.37432 kg/m3.(Tr 314, [2]) d= ρpi .. . v G4 = m37656.0 37432.0*20* 6/5*4 = pi Choïn : d =400 mm  OÁng daãn nöôùc ngöng : G = 0.7543 kg/s Choïn v= 1 m/s, (theo tr 274, [5]) ρ = 967.61kg/m3. (theo tr 310, [1]) d= ρpi .. .4 v G = 034.0 61.967*1* 871.0*4 = pi Choïn : d =40 mm.  OÁng daãn khí khoâng ngöng : Choïn d = 20 mm. GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 29 C. TÍNH BEÀN CÔ KHÍ CHO CAÙC CHI TIEÁT THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC * Choïn vaät lieäu laøm buoàng ñoát vaø buoàng boác laø OX18H10T 1. Tính cho buoàng ñoát:  Sô löôïc veà caáu taïo: -Buoàng ñoát coù ñöôøng kính trong Dt=1000mm, chieàu cao Ht=2000mm -Thaân coù 3 loã: 1 loã thaùo nöôùc ngöng, 1 loã xaû khí khoâng ngöng vaø 1 loã daån hôi ñoát. -Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ maõ hieäu OX18H10T. -Thaân chòu aùp suaát trong laø 4 at, Vaäy aùp suaát tính toaùn Hôi ñoát coù aùp suaát 4 at neân thaân buoàng ñoát chòu aùp suaát trong laø aùp suaát dö laø 3at 2/2943.0314 mmNatPPPP aTDdutt ==−=−== (45) CtatP DD 09.1424 =⇒= (tr 314, [1]) Vaäy nhieät ñoä tính toaùn t = tD + 20 = 142.9 + 20 = 162.9oC (46)  Tính toaùn: Tính beà daøy toái thieåu ( S' ):  Hôi ñoát coù aùp suaát 4 at neân thaân buoàng ñoát chòu aùp suaát trong laø aùp suaát dö laø 3at: Ptt = 3x 0,0981=0,2943 (N/mm2)  Nhieät ñoä tính toaùn laø 162,9 oC.  Tra ñoà thò h1-2, [7], trang 16: ta coù öùng suaát cho pheùp tieâu chuaån cuûa vaät lieäu laø [σ ]* = 137 N/mm2.  Choïn heä soá hieäu chænh η =0.95(coù boïc lôùp caùch nhieät) (tr 17, [7]), ta ñöôïc öùng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu laø: [σ ] = [σ ]*. η = 130.15 N/mm2. (47)  E – modul ñaøn hoài cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä tính toaùn, E =2.05.105 N/mm2 (B 2.12, tr 34, [7]) Xeùt: 25124.420 2943.0 95,015.130 P ].[ t >= × = ϕσ GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 30 Theo CT 5-3, [7],tr 96: mm PDS tt 19.1 95,015.1302 2943,01000 ]..[2 . ' = ×× × == ϕσ (48) Trong ñoù: ϕ -heä soá beàn moái haøn, ϕ = 0,95 (B 1-3, tr 18, [7])(haøn moät phía) Dt - ñöôøng kính beân trong thaân thieát bò, Dt = 1000 mm Pt – aùp suaát beân trong thieát bò, Pt =0,2943 N/mm2 Beà daøy thaân (S):  Choïn heä soá boå sung beà daøy: C = Ca + Cb + Cc + Co = 1.4 mm. Xem vaät lieäu nhö beàn cô hoïc: Cb = 0, Cc = 0. Choïn heä soá aên moøn hoùa hoïc laø Ca = 1mm (thôøi gian laøm vieäc töø 15-20 naêm) Choïn heä soá Co thoûa ñieàu kieän [2],tr 364 laø Co = 0.4 mm.  Vôùi Dt = 1000mm mmS 4min =⇒ (B 5-1, tr 94, [7]) Do S’<S Choïn beà daøy toái thieåu Smin  Vaäy beà daøy thöïc S = 4 + 1.4 = 5.4mm Choïn S = 6mm. Kieåm tra beà daøy buoàng ñoát: Theo CT 5-10, [7], trang 97: 1,0005,0 1000 16 <= − = − tD CaS (thoaû) (49) Aùp suaát tính toaùn cho pheùp trong buoàng boác: 22 /2943,0/2303.1)16(1000 )16(95,015.1302 )( ).(]..[2][ mmNPmmN CSD CSP t at a =>= −+ −××× = −+ − = ϕσ (50) Vaäy beà daøy buoàng ñoát laø 6 mm.  Tính beàn cho caùc loã: Ñöôøng kính cho pheùp khoâng caàn taêng cöùng:(8-2)tr162[7] mm CSDd at 81.58)197,01).(16.(1000.7,3 )1).(.(.7,3 3 3 max =−−= −−= ϕ Trong ñoù: Dt – ñöôøng kính trong cuûa buoàng ñoát, Dt = 1000 mm S – beà daøy buoàng ñoát, S = 6 mm ϕ - heä soá beàn cuûa loã: 197.0)16).(2943,015.130.3,2( 10002943,0 )).(].[3,2( . = −− × = −− = a t CSP DP σ ϕ GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 31 Vôùi dnuocngung = 40mm, dkkn = 20mm, dD = 190mm > dmax Nhö vaäy ta caàn taêng cöùng cho loã cuûa hôi ñoát vaøo.(duøng baïc taêng cöùng) Choïn beà daøy khaâu taêng cöùng baèng beà daøy thaân.=6mm Ñöôøng kính ngoaøi Dtcn= 190+2*6=202 mm. 2. Tính cho buoàng boác:  Sô löôïc caáu taïo:  Buoàng boác coù ñöôøng kính trong laø 2200 mm, chieàu cao 2000 mm.  Thaân coù 1 loå nhaäp lieäu. Cuoái buoàng boác laø phaàn hình noùn coù gôø lieân keát buoàng boác vaø buoàng ñoát. Coù moät loå cöûa ngöôøi vaø moät loå kính quan saùt.  Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ OX18H10T. Coù boïc caùch nhieät.  Tính toaùn: Tính beà daøy toái thieåu ( S' ):  Buoàng boác laøm vieäc ôû ñieàu kieän chaân khoâng neân chòu aùp löïc töø beân ngoaøi. Aùp suaát chaân khoâng tuyeät ñoái beân trong thaáp nhaát laø 0,6275 at. Nhö vaäy thieát bò chòu aùp suaát ngoaøi laø Pn = 1+ (1-0,6275) =1.3725at=0.13464N/mm2 (51)  Nhieät ñoä tính toaùn: Ttt=86.5+20=106.50C (52)  Heä soá beàn moái haøn: 95.0=hϕ (tr 18, [7])  [σ]*= 122N/mm2 - öùng suaát cho pheùp tieâu chuaån cuûa vaät lieäu  Heä soá hieäu chænh 95.0=η , coù boïc caùch nhieät (tr 17, [7]) ⇒ ÖÙng suaát cho pheùp [ ] [ ] 2/9.115 mmN=×= ∗ ησσ (53)  E – modul ñaøn hoài cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä tính toaùn, E =2.05*105 N/mm2  Heä soá an toaøn khi chaûy 65.1=Cn  Khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu 3/157.0 mkg=ρ  Khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch 3/64.1331 mkgdd =ρ  σct - öùng suaát chaûy cuûa vaät lieäu: σct =1,65*122 = 201.3 N/mm2 Theo CT 5-14, [7], trang 98: mm DE LpDS t n t 41.822001005,2 200013464.0220018.118.1' 4,0 5 4,0 =      ×× × ××=      × × = (54) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 32 Trong ñoù: Dt – ñöôøng kính beân trong thaân thieát bò, Dt = 2200 mm. Pn – aùp suaát tính toaùn beân ngoaøi taùc ñoäng vaøo thaân. L – chieàu daøi tính toaùn cuûa thaân, laø chieàu daøi giöõa hai bít. Beà daøy thaân (S):  Choïn heä soá boå sung beà daøy: C = Ca + Cb + Cc + Co = 1.8 mm. Xem vaät lieäu nhö beàn cô hoïc: Cb = 0, Cc = 0. Choïn heä soá aên moøn hoùa hoïc laø Ca=1mm,(thôøi gian laøm vieäc töø 15-20 naêm) Choïn heä soá Co = 0.8 mm.(tr364, [2])  Vôùi Dt = 2200mm mmS 5min =⇒ (B 5-1, tr 94, [7]) Do S’>S Choïn beà daøy S’  Beà daøy buoàng boác: S = S' + C = 10.21 mm. (55) Vaäy choïn beà daøy buoàng boác laø 11mm. Kieåm tra beà daøy buoàng boác: Theo CT 5-15 vaø 5-16, [7],tr 99: 91.0 2200 2000 == tD L 095,0 2200 )111.(2 .5,1).(2.5,1 =−=− t a D CS 488,10)111.(2 2200 )(2 =−=− a t CS D ⇒ 488,10)(291.0095,0 )(2 .5,1 = − <=<= − CaS D D L D CaS t tt Ta coù: 26,0 2200 )111(2 . 3.201 1005.2 .3,0).(2..3,0 353 =    −×=      − t a t t D CSE σ (56) 26,0)(2..3,091.0 3 =    −>= tct D CaSE D L σ neân thoaû maõn ñieàu kieän beàn thaân. Aùp suaát tính toaùn cho pheùp trong thieát bò: [ ] )( 2 )( ' )( **649,0 bBtr aBB bBtr aBB BB bBtr BBBB D CS D CS L D EP −        − = (57) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 33 = 204,0 2200 111 2200 111 2000 2200 *10*05.2*649,0 2 5 = −       − (N.mm2)>0.13464 Thoaû ñieàu kieän kieàm tra ñoä oån ñònh. Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu taùc duïng cuûa löïc neùn chieàu truïc: Tính:theotr102,[7] ( ) BB 2 BB)bB(tr NCT P.4 S2D P + = pi (58) ( ) NPNCT 1,52209813464,0*4 11*22200 2 = + = pi Ta coù: 250110)111(2 2200 )(2 <=−=− CaS Dt Tra kc ôû [7], tr103: kc ≈ 0.1064 ⇒ 09142,01064,0 1005.2 3.201875875 5 =×× == ct t c c kE K σ (59) Kieåm tra oån ñònh: S-Ca=10> BBc NCT EK P . *pi 98.2 10*05.2*09142,0* 1.522098 5 == pi (60) Thoûa-ñoä oån ñònh cuûa thaân ñöôïc ñaûm baûo Neân ta tính öùng suaát neùn: 2 )( )( /520275.7)111(*)112200(* 1.522098 )).(.( mmNCSSD P aBBbBtr NCT BBn =−+ = −+ = pipi σ (61) ÖÙng suaát neùn cho pheùp: [ ] 25 /18682,85 2200 1111005.209142,0. mmN D CaSEK t t cn = − ×××= − =σ Pn=0.13464N/mm2 [Pn]=0.204N/mm2 (62) Khi thaân chòu taùc duïng ñoàng thôøi aùp löïc ngoaøi vaø löïc neùn chieàu truïc: ( coâng thöùc 5.47 trang 107 Taøi lieäu [7] ) [ ] [ ] 1)( ≤+ BB BB BBn BBn P P σ σ 175.0 204.0 13464.0 18682.85 520275.7 <=+ (63) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 34 Vaäy beà daøy buoàng boác laø 11 mm. Tính beàn cho caùc loã: Ñöôøng kính cho pheùp khoâng caàn taêng cöùng: mm CSDd at 135.100)099,01).(111.(2200.7,3 )1).(.(.7,3 3 3 max =−−= −−= ϕ Trong ñoù: Dt – ñöôøng kính trong cuûa buoàng boác, Dt = 2200 mm S – beà daøy buoàng boác, S = 11 mm ϕ - heä soá beàn cuûa loã: 099.0)111).(13464,015.130.3,2( 220013464,0 )).(].[3,2( . = −− × = −− = a t CSP DP σ ϕ Nhö vaäy ta caàn taêng cöùng cho 2 loã : 1 loã cöûa ngöôøi vaø 1 loã kính quan saùt.  Cöûa ngöôøi: Choïn beà daøy khaâu taêng cöùng baèng 20mm. Ñöôøng kính ngoaøi Dtc= 540 mm.  Kính quan saùt: Choïn beà daøy khaâu taêng cöùng baèng 20mm. Ñöôøng kính ngoaøi Dtc= 290 mm. 3. Tính cho ñaùy thieát bò:  Sô löôïc caáu taïo:  Choïn ñaùy noùn tieâu chuaån Dt = 1000mm.  Coù khoan 2 loã: loã thöû maãu, loå laáy saûn phaåm.  Vaät lieäu laøm ñaùy laø theùp khoâng gæ OX18H10T.  Tính toaùn: Choïn ñaùy laø hình noùn coù gôø, goùc ñaùy laø 2α =600.  Ñöôøng kính ñaùy : Dt= 1000 mm  H(chieàu cao phaàn noùn)= 906 mm h (chieàu cao phaàn gôø)= 40 mm Rt= 150 mm Vd(theå tích ñaùy)=0.306m3 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 35 .Tính chieàu cao phaàn hình coân noái buoàng ñoát vaø buoàng boác Chieàu cao phaàn hình coân n aøy baèng 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.pi.Hñ (dt2.n + Dth2) = 0.25*3.14*2*(264*0.0252 + 0.3252) = 0.42488 m3.  Theå tích cuûa phaàn ñaùy : V2 = 0.306 m3  Vôùi ñöôøng kính oáng nhaäp lieäu laø 0.032 m, ta tính laïi vaän toác nhaäp lieäu nhö sau: 48.1 36001.10532032.0 45004 2 4 = ××× × = ×× × = piρpi d G nlv m/s  Vaän toác dd ñi trong oáng tuaàn hoaøn trung taâm: 01435.02325.0 2032.048.1 2 2 ' = × = × = thD d nlvv m/s  Thôøi gian löu cuûa dd trong thieát bò: τ = 55.396 01435.0 325.0 4 306.02 ' ' 2 = × + = + pi v ll (s) vnl là vận tốc dung dịch di chuyền trong ống nhập liệu (m/s) d là đương kính ống nhập liệu (m) Dth là đương kính ống tuần hoàn (m) l là chiều dài ống truyền nhiệt (m) l’ là bán kính hình học đáy (m)  Theå tích dung dòch ñi vaøo trong thieát bò : V = 2.v. τ =2* 1.10533600 4500 × *396.55 = 0.94 m3 (do dung dòch trong thieát bò soâi boït neân ρs = 0.5ρdd → theå tích dung dòch taêng hai laàn)  Theå tích phaàn hình coân: V3 = V – V1 – V2 = 0.94 – 0.42488 – 0.306 = 0.20912 m3  Chieàu cao phaàn hình coân: Hc = 112.0 )12.22122.2( 20912.03 )21 2 2 2 1( 33 = ×++ × = ++ × pipi RRRR V m Choïn chieàu cao phaàn hình coân Hc = 0.2m  Chieàu cao coät chaát loûng : H’ = H + Hg + Hñ + Hc Trong ñoù: GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 36 H ñaùy = 906mm Hñ : chieàu cao coät chaát loûng trong buoàng ñoát, Hñ = 2 m Hc : chieàu cao coät chaát loûng trong phaàn hình coân, Hc = 0.2 m H’= 906 + 40 + 2000 + 200 = 3146 mm  AÙp suaát thuûy tónh do coät chaát loûng gaây ra trong thieát bò: P = ρPtb*g*H’ = 1331.64*9.81*3.146*10-6 = 0.0411 N/mm2  Tính toaùn:  Ñaùy coù aùp suaát tuyeät ñoái beân trong laø: Po = 0,6275 at = 0,0615577(N/mm2) Ñaùy chòu aùp suaát ngoaøi Pn , coù keå ñeán aùp suaát thuyû tónh laø: Pn = Pa + (Pa – P0) +ρPtb*g*H’ =0.1346423 + 1331,64*9,81.10-6.(3,146) = 0,1757 (N/mm2) Thoâng soá laøm vieäc: Dt = 1000 mm Pt = 0.6275 at =0.0615577N/mm2 ttb = 96 °C Thoâng soá tính toaùn: Pn = 0.1757 (N/mm2) t = 96+ 20 = 116°C (ñaùy coù boïc caùch nhieät) l’: Chieàu daøi tính toaùn cuûa ñaùy, mm. l’ = H = 906 mm. D’: Ñöôøng kính tính toaùn cuûa ñaùy, mm. mmdDD tt 1043 30cos 32*1,01000*9,0 cos 1,09,0 ' = + = + = α Vôùi dt: Ñöôøng kính trong beù cuûa ñaùy noùn, mm.  Choïn dt = 32mm.(ñöôøng kính loã thaùo saûn phaåm) Caùc thoâng soá caàn tra vaø choïn: [σ]* : ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån, N/mm2  [σ]* = 122N/mm2. η : Heä soá hieäu chænh  η = 0.95 [σ] : ÖÙng suaát cho pheùp khi , N/mm2 [σ] = η[σ]* = 115.9N/mm2. Et : moñun ñaøn hoài cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä laøm vieäc cuûa noù, N/mm2.  Tra Et = 5105,2 × N/mm2. nc : Heä soá an toaøn  Tra nc = 1.65 t cσ : Giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä tính toaùn, N/mm 2. [ ] 3.20165,1*122.* === cc nσσ (N/mm2) Kieåm tra ñieàu kieän beàn cuûa ñaùy theo caùc coâng thöùc ôû [7], trang 133: GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 37  Choïn beà daøy tính toaùn ñaùy =10 mm  Löïc tính toaùn P neùn ñaùy: P = (pi/4).Dn2.Pn =(pi/4) x (1000 + 20)2 x 0,1757 = 143.5*103(N). Trong ñoù: Dn – ñöôøng kính ngoaøi, mm. Pn–aùp suaát taùc duïng leân ñaùy thieát bò, Pn = 0,1757 (N/mm2).  Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp: [P] =pi.Kc.Et.(S - Ca)2.cos2α vôùi: Et –module ñaøn hoài cuûa vaät lieäu laøm ñaùy, E=2,5.105 N/mm2 Kc – heä soá phuï thuoäc tæ soá: 25056.55)110(2 1000 )(2 <=−=− CaS Dt Tra kc =0.0553376 04755,00553376,0. 10.05,2 3.201875875 5 === ct t c c kE K σ ( Kc tính theo caùc coâng thöùc trang 103, [7]) Vaäy löïc neùn chieàu truïc cho pheùp laø: [P] = 3,14*0,039*.2,5*105*(10-1)2*cos2300 = 1525086.23 (N) Kieåm tra beà daøy ñaùy: Theo CT 5-15 vaø 5-16,trang 99, [7]: 906.0 1000 906' == tD l . 74,0 1000 )110(2 . 3.201 1005.2 .3,0).(2..3,0 353 =    −×=      − t a t t D CSE σ 454.7)(2906.02,0 )(2 .5,1 = − <=<= − CaS D D L D CaS t tt Vaäy CT 5-15 vaø 5-16 ñeàu thoûa GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 38 )(2 ')(2 .5,1 CaS D D l D CaS t tt − ≤≤ − 3)(2 ..3,0'     −≥ tct D CaSE D l σ Theo CT 5.19, trang 99, [7] aùp suaát tính toaùn cho pheùp trong thieát bò: [ ] tr a tr atr n D CS D CS L D EP −       − = 2 ' () **649,0 = 13.1 1000 110 1000 110 906 1000 *10*05.2*649,0 2 5 = −       − (N/mm2) > Pn =0,1757 (N/mm2) Vaäy [Pn] > Pn : neân thoûa ñieàu kieän chòu löïc. Ñieàu kieän oån ñònh ( coâng thöùc 6.30 trang 178 Taøi lieäu [7] [ ] [ ] 1261,013.1 1836,0 23.1525086 10*5.143 3 ≤=+=+ D D NCT NCT P P P P (thoûa) Vaäy beà daøy ñaùy laø 10(mm) .  Tính beàn cho caùc loã: Ta thaáy caùc loã treân ñaùy thoûa caùc ñieàu kieän: Ñoái vôùi ñaùy noùn mmdDd t 6.5191000*2 3 *6,0cos*6,0/ =≤⇒≤ α Caùc loå ñeàu thoaû 00.05cos 0.05cos30 1200 51.6 t S S mm D α≤ ⇒ ≤ × = Neân khoâng caàn taêng cöùng cho loã. 4. Tính naép thieát bò:  Sô löôïc caáu taïo: Choïn naép elip theo tieâu chuaån. Choïn naép coù gôø, chieàu cao gôø hg = 40 mm. Ñöôøng kính trong 2200 mm,loã thoaùt hôi thöù 400mm Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ OX18H10T. Naép chòu aùp suaát ngoaøi nhö buoàng boác: 0,13464 N/mm2.  Tính toaùn beà daøy naép: Ñoái vôùi elip tieâu chuaån: ht / Dt = 0,25 Thì ht = 550 mm, Rt = Dt = 2200 mm. Choïn sô boä beà daøy naép baèng: 10 mm. Xeùt tæ soá: GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 39 200 11 2200 == S Rt 2244,218 3.2017.0 1005.215.0 . .15,0 5 = × ×× = c t x E σ 2244.218 . .15,0200 =≤=⇒ c t x E S R σ 3.025.02.0 ≤=≤ t t D h ( ) ( ) ( ) 523.2 17.6 5 =⇒ −−− +− = β β σ σ xxS xS RCE RCE t t Ca t t t Ca t (66) [ ] 25 /18682,85 2200 1111005.209142,0. mmN D CaSEK t t cn = − ×××= − =σ [ ] t aN N R CS P * )(*.2][ β σ − = = ( ) 13464.0307.0 2200523.2 11118682,852 >= × −×× (thoûa) (67) Trong ñoù: Et – module ñaøn hoài cuûa vaät lieäu, E = 2.05.105 N/mm2 σc - öùng suaát chaûy cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä laøm vieäc ttb = 106.50C σc = 1,65*122 = 201. N/mm2 x= 0,7 (theùp khoâng gæ ). Vaäy beà daøy naép laø 11 mm.  Tính beàn cho caùc loã: Ñöôøng kính cho pheùp khoâng caàn taêng cöùng: mmd CCSD S CSd aata 4.113 )((8.0 ' 2 max max =⇒       −−      − − = Trong ñoù: Dt – ñöôøng kính trong cuûa naép, Dt = 2200 mm S – beà daøy naép, S = 11 mm S’= 8.41mm, Ca = 1mm Nhö vaäy ta phaûi taêng cöùng cho loã thoaùt hôi thöù 5. Tính maët bích: Bulong và bích được làm CT3. Ta duøng maët bích ñeå noái thaân thieát bò vôùi nhau, cuõng nhö ñaùy vaø naép vôùi thieát bò. Choïn maët bích baèng theùp, bích lieàn (tr 417,[2]) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 40  Maët bích noái buoàng ñoát vaø buoàng boác: Buoàng ñoát vaø buoàng boác noái vôùi nhau theo ñöôøng kính buoàng ñoát 1000mm Choïn bích lieàn ñeå noái. Choïn döï phoøng aùp suaát trong thaân laø 0,3 N/mm2 ñeå bích kín thaân. Tra baûng XIII.27, soå tay taäp 2, trang 421: ta ñöôïc caùc kích thöôùc cuûa bích: Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Bích noái buoàng boác vaø buoâøng ñoát DBd D Db D1 D0 db z h δñeäm mm caùi mm 1000 1140 1090 1060 1013 M20 24 40 5 Vôùi: Ñöôøng kính vaønh ngoaøi bích D Ñöôøng kính cho ñeán taâm bulong Db Ñöôøng kính ñeán vaønh ngoaøi ñeäm D1 Ñöôøng kính ñeán vaønh trong ñeäm Do Bulong: ñöôøng kính db , Soá löôïng Z Beà daøy bích: h .  Maët bích noái buoàng ñoát vaø ñaùy: Buoàng ñoát vaø ñaùy noái vôùi nhau theo ñöôøng kính buoàng ñoát laø 1000 mm. Choïn bích lieàn coù coå ñeå noái. Choïn aùp suaát trong thaân laø 0,3 N/mm2 ñeå bích kín thaân. Tra baûng XIII.27, soå tay taäp 2, trang 421: ta ñöôïc caùc kích thöôùc cuûa bích: h GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 41 Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Bích noái buoàng ñoát vaø ñaùy DBB D Db D1 D0 db z h δñeäm mm caùi mm 1000 1140 1090 1060 1013 M20 24 40 5 Vôùi: Ñöôøng kính vaønh ngoaøi bích D Ñöôøng kính cho ñeán taâm bulong Db Ñöôøng kính ñeán vaønh ngoaøi ñeäm D1 Ñöôøng kính ñeán vaønh trong ñeäm Do Bulong: ñöôøng kính db , Soá löôïng Z Beà daøy bích: h .  Maët bích noái buoàng boác vaø naép: Buoàng boác vaø naép vôùi nhau theo ñöôøng kính buoàng boác laø 2200 mm. Choïn bích lieàn ñeå noái. AÙp suaát trong thaân laø 0,6275 at = 0,062 N/mm2. Choïn aùp suaát laø 0,1 N/mm2 Tra baûng XIII.27, soå tay taäp 2, trang 423: ta ñöôïc kích thöôùc cuûa bích: Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Bích noái buoàng boác vaø naép DBB D Db D1 D0 db z h δñeäm mm caùi mm 2200 2350 2300 2260 2215 M24 56 50 7 Vôùi : Ñöôøng kính vaønh ngoaøi bích D . Ñöôøng kính cho ñeán taâm bulong Db . Ñöôøng kính ñeán vaønh ngoaøi ñeäm D1 . Ñöôøng kính ñeán vaønh trong ñeäm Do. Bulong: ñöôøng kính db , Soá löôïng Z Beà daøy bích: h . 6. Tính væ oáng: Choïn væ oáng laép cöùng vôùi thaân thieát bò Væ oáng phaûi giöõ chaët caùc oáng truyeàn nhieät. Giöõ nguyeân daïng væ oáng tröôùc vaø sau khi nong. GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 42 Beàn vôùi taùc duïng öùng suaát do aùp suaát Nhieät ñoä hôi ñoát laø TD = 142,90 C. Choïn væ oáng loaïi phaúng troøn. Choïn vaät lieäu laø theùp khoâng gæ OX18H10T, giôùi haïn beàn uoán laø: [σu ] = 2,6*115 =299 N/mm2.  Tính cho væ oáng ôû treân buoàng ñoát: Vôùi væ oáng theùp, theo (8–47), [7], trang 181, chieàu daøy tính toaùn toái thieåu cuûa vó oáng ôû ngoaøi: mm PDKh u o t 3.11299 2943,0 .1000.36,0][. ' 1 === σ Trong ñoù: K = 0,36 (choïn).(tr 181, [7]),K=0.028-0.36 Dt =ñöôøng kính væ, Dt = 1000 mm. Po = 0,2943 N/mm2. Chieàu daøy tính toaùn toái thieåu cuûa væ oáng phía giöõa: mm PDKh uo o t 05.23299667,0 2943,0 .1000.6,0].[. ' = × == σϕ Trong ñoù K=(0,45÷ 0,6), choïn K = 0,6 ϕo - heä soá laøm yeáu væ oáng do khoan loã ( ) 6684.0 1000 325025.02641000 = +×− = Σ− = t t o D dD ϕ Σd – toång ñöôøng kính caùc lo trong vóå: Choïn sô boä h’ = 25mm. Kieåm tra beàn væ oáng: ÖÙng suaát uoán cuûa væ laø 2 22 /299][6.0 ) 2.53 25)( 2.53 297,01(6,3 2943,0 )')(.7,01.(6,3 mmN l h l d P u n o u =<= − = − = σ σ Trong ñoù: l =53.2 mm – caùc oáng boá trí theo ñænh tam giaùc ñeàu. dn – ñöôøng kính ngoaøi oáng, dn = 29 mm. Vaäy væ oáng phía treân daøy 25 mm.  Tính cho væ oáng ôû döôùi buoàng ñoát: Vôùi væ oáng theùp,theo 6–19,[13],tr 212, chieàu daøy tính toaùn toái thieåu ôû ngoaøi: mm PDKh u o t 78505.11299 32,0 .1000.36,0][. ' 1 === σ GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 43 Trong ñoù: K = 0,36 (choïn).(tr 181,[7]) Dt – ñöôøng kính væ, Dt = 1000 mm. Po = 0.2943+1331.64 32.021081.9 6 =××× − N/mm2 Vôùi: 1331.64 kg/m3– khoái löôïng rieâng lôùn nhaát cuûa dung dòch (döï phoøng). 2 m – chieàu cao dung dòch ñeán væ. Chieàu daøy væ oáng phía giöõa: mm PDKh uo o t 01.242996684,0 32,0 .1000.6,0].[. ' = × == σϕ Trong ñoù ϕ- heä soá laøm yeáu gæ oáng ( ) 6684.0 1000 325025.02641000 = +×− = Σ− = t t o D dD ϕ Σd – toång ñöôøng kính caùc loå. Choïn sô boä h’ = 25 mm. Kieåm tra beàn væ oáng: ÖÙng suaát uoán cuûa væ laø 2 22 /299][65.0 ) 2.53 25)( 2.53 297,01(6,3 32,0 )')(.7,01.(6,3 mmN l h l d P u n o u =<= − = − = σ σ Trong ñoù: l = 53.2 mm – caùc oáng boá trí theo ñænh tam giaùc ñeàu. dn – ñöôøng kính ngoaøi oáng, dn = 29 mm. Vaäy væ oáng phía döôùi daøy 25 mm. 7. Khoái löôïng vaø tai treo  Khoái löôïng tai treo caàn chòu: M = Mtb + Mdd  Toång khoái löôïng theùp laøm thieát bò: Mtb = MN + MD + MBD + MBB +Mcut + Mv ó + MoángT N + Mo ángT H + Mbích + Mbuloâng+ñaio ác (87) MN:khoái löôïng naép MD:khoái löôïng ñaùy MBD:khoái löôïng buoàng ñoát MBB:khoái löôïng buoàng boác GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 44 Mcut:khoái löôïng cuûa phaàn noùn cuït giöõa BB vaø BD  Khoái löôïng theùp laøm thieát bò tbtt VM ×= ρ Khoái löôïng rieâng theùp khoâng gæ OX18H10T 79001 =ρ kg/m 3 Khoái löôïng rieâng theùp CT3 32 /7850 mkg=ρ 7.1.Theå tích theùp buoàng ñoát VBÑ = pi /4 * (D2nBÑ - D2tBÑ)*Hb D ( ) 038.021012,14 22 =×−×= pi (m3) (68) Vôùi DnBÑ = 1,012 m : ñöôøng kính ngoaøi buoàng ñoát DtBÑ = 1 m : ñöôøng kính trong buoàng ñoát HBÑ = 2 m : chieàu cao buoàng ñoát  Khoái löôïng theùp buoàng ñoát, cheá taïo baèng theùp khoâng gæ OX18H10T kgVM BDBD 2.300038.07900.1 =×== ρ (69) 7.2.Theå tích theùp buoàng boác : VBB =pi /4 * ( D2nBB-D2tBB)*HB ( ) 153.022.2222.24 22 =×−×= pi (m3) (70) Vôùi DnBB = 2.222 m : ñöôøng kính ngoaøi buoàng boác DtBB = 2,2 m : ñöôøng kính trong buoàng boác HB = 2 m : chieàu cao buoàng boác  Khoái löôïng theùp buoàng boác, cheá taïo baèng theùp khoâng gæ OX18H10T kgVM BBBB 6.1206153.07900.1 =×== ρ (71) 7.3.Phaàn noùn cuït giöõa buoàng boác vaø buoàng ñaùy D lôùn trong =2.2m D nho trongû=1m Beà daøy=beà daøy buoàng boác=0.011m Chieàu cao=h=0.2m Cheá taïo töø theùp khong gæ Mcut= ( ) ρpi *****12/ 22ln22ln ntltntltnnnn DDDDDDDDh −−−++ =3.14/12*0.2*(2.2112+1.0112+2.211*1.011-2.22-12-2.2*1)*7900 =43.8088kg 7.4.Theå tích theùp laøm ñaùy: Ñaây laø ñaùy noùn coù gôø, goùc ñaùy baèng 60o coù: GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 45 Dt = 1000 mm. S = 10 mm. hg = 40 mm. Tra baûng soå tay taäp 2,tr 397:  Khoái löôïng theùp caàn laøm ñaùy laø: MD=1.01*139=140.39kg 7.5.Theå tích theùp laøm naép: Naép elip tieâu chuaån coù: Dt = 2200 mm. S = 11 mm. hg = 40 mm. Tra baûng XIII.11, soå tay taäp 2,tr 384:  Khoái löôïng theùp caàn laøm naép laø: kgM N 325.4875.48201.1 =×= 7.6.Theå tích theùp laøm oáng truyeàn nhieät vaø oáng tuaàn hoaøn Voáng = Voáng TN + Vo áng TH = ( ) ( ) 0996.02315,0325,0 4 2025,0029,0 4 264 2222 =×−×+×−×× pipi (m3) (72)  Khoái löôïng theùp khoâng gæ laøm oáng truyeàn nhieät vaø oáng tuaàn hoaøn M oáng TN + M oáng TH = V oáng kg65.78679000996.01 =×=× ρ (73) 7.7.Theå tích theùp laøm bích buoàng ñoát • Theå tích theùp laøm 2 maët bích khoâng coù væ oáng:       −−= hdZhDhDV bt ..4 ... 4 . 4 ..2 2221 pipipi (m3) (74) Vôùi D = 1140mm, Dt = 1000mm, db = 20mm, h = 40mm, Z = 24 caùi. ( ) 32221 018212.002.024114.104.042 mV =×−−×××=⇒ pi • Theå tích theùp 2 maët bích coù væ: V2 = ( )2222 .42 bTNTH dZDnDDh −×−−×× pi (75) Vôùi D = 1140mm, Dt = 1000mm, DTH = 325mm, DTN = 29mm, h = 40mm, db = 20mm, n = 264 oáng, Z = 24 caùi ( ) 322222 06044.002.024029.0264325.014.104.042 mV =×−×−−××=⇒ pi GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 46 321 078652.006044.0018212.0 mVVV DB =+=+=⇒ (76) • Theå tích theùp laøm bích noái buoàng boác vôùi naép V3 = 2 ( )2224 bt dZDDh ×−−××× pi (m3) (77) Vôùi D = 2350mm, Dt = 2200mm, db = 24mm, Z = 56caùi, h = 50mm ( ) 32223 051.0024.0562.235.205.042 mV =×−−×××=⇒ pi  Khoái löôïng theùp CT3 laøm bích laø ( ) ( ) kgVVM Dbbich 115.10187850051.0078652.023 =×+=×+= ρ (78) 7.8.Theå tích buloâng vaø ren • Duøng cho bích giöõa buoàng ñoát vôùi ñaùy vaø buoàng boác ( )( )hhhdHDZV b ′′′+′′+′×+×××=′ 221 42 pi (79) Vôùi D : Ñöôøng kính buloâng, D = 1.7*db = 1.7*20 = 34mm H : Chieàu cao phaàn buloâng khoâng chöùa loûi, H = 0.8 * db = 16mm h’ : Chieàu cao ñai oác, h = 0.8*db = 0.8*24 = 16mm h” : Chieàu cao phaàn loûi buloâng, h’’ = h + 2 = 40 + 2 = 42mm h’” : Kích thöôùc phaàn ren troáng, h’”= 9mm ( )( ) 33 1 22 1 1071.1 009.0042.0016.002.0016.0034.0 4 242 mV V −×=′⇒ +++×××=′⇒ pi • Duøng cho bích giöõa buoàng boác vaø naép ( )( )hhhdHDZV b ′′′+′′+′×+××=′ 222 4 pi (80) Vôùi D : Ñöôøng kính buloâng, D = 1.7*db = 1.7*24 = 40.8mm H : Chieàu cao phaàn buloâng khoâng chöùa loûi, H = 0.8 * db = 19.2mm h’ : Chieàu cao ñai oác, h = 0.8*db = 0.8*24 = 19.2mm h” : Chieàu cao phaàn loûi buloâng, h’’ = h + 2 = 50 + 2 = 52mm h’” : Kích thöôùc phaàn ren troáng, h’”= 9mm ( )( ) 33 2 22 2 104358.3 009.0052.00192.0024.00192.00408.0 4 56 mV V −×=′⇒ +++××=′⇒ pi 7.9.Theå tích ñai oác • Duøng cho bích giöõa buoàng ñoát vôùi buoàng boác vaø ñaùy GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 47 ( ) HddZV tn ′×−×××=′′ 221 42 pi (81) Vôùi : H’ : chieàu cao ñai oác, H’ = 0.8*db = 16mm Dt : ñöôøng kính trong ñai oác, dt = 1.4*db = 28mm Dn : ñöôøng kính ngoaøi ñai oác, dn = 1.15*dt = 32.2mm ( ) 34221 105243.1016.0028.00322.04242 mV −×=×−×××=′′ pi • Duøng cho bích giöõa buoàng boác vaø naép ( ) HddZV tn ′×−××=′′ 222 4 pi (82) Vôùi : H’ : chieàu cao ñai oác, H’ = 0.8*db=19.2mm dn : ñöôøng kính trong ñai oác, dt = 1.4*db = 33.6mm dt : ñöôøng kính ngoaøi ñai oác, dn = 1.15*dt = 38.64mm ( ) 34222 101.30192.00336.003864.0456 mV −×=×−××=′′ pi  Toång theå tích buloâng, ñai oác vaø ren 33 2121 1061.5 mVVVVVT −×=′′+′′+′+′= (83)  Toång khoái löôïng theùp CT3 laøm buloâng, ñai oác vaø ren kgVM TT 025.442 =×= ρ (84) 7.10.Theå tích væ oáng ( ) ( ) 3222 222 0264.0325.0029.02641025.0 4 2 4 2 mV DDnDSV vi THTNBDvi =−×−×××=⇒ −×−×××= pi pi (85)  Khoái löôïng theùp khoâng gæ laøm væ oáng kgVM vivi 56.2081 =×= ρ (86)  Toång khoái löôïng theùp cuûa thieát bò Mtb = 4126.152kg  Khoái löôïng dung dòch lôùn nhaát coù theå coù trong thieát bò • Khoái löôïng rieâng lôùn nhaát coù theå coù cuûa dung dòch laø 3/64.1331 mkgdd =ρ • Theå tích chöùa dung dòch laø DTNTHhinhnondd VVVVV +++= (88) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 48 Theå tích dd trong oáng tuaàn hoaøn:VTH= 32 1559.02315.04 m=×× pi Theå tích dd trong caùc oáng truyeàn nhieät: 32 25905.02642025.04/ mVTN =×××= pi Theå tích dd taïi ñaùy: 3306.0 mVD = Theå tích dd trong phaàn hình noun cuït giöõa buoàng boác vaø buoàng ñoát: 320912.0 mVhinhnon = kgVM mV dddddd dd 52.1238 93007.0 3 =×=⇒ =⇒ ρ (92)  Toång taûi troïng cuûa thieát bò : M = Mtb + Mdd (93) M = 4301.387 + 1238.52 = 5364.67 (kg)  Choïn 4 tai treo, neân troïng löôïng treân 1 tai treo laø N MG 85.13156 4 81.9 == =1.315685*104 N (94) Tai treo (BaûngXIII.36-[2])tr438 Gx10-4 Fx104 q=10-6 L B B1 H S l a d M N m2 N/m2 mm kg 2.5 173 1.45 150 120 130 215 8 60 20 30 3.48 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 49 PHAÀN 3 THIEÁT BÒ PHUÏ GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 50 I. THIEÁT BÒ GIA NHIEÄT:  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= 94.1690C ttb= 0.5 (tD+tC) = 0.5*(30+94.169) = 60.58450C.  Doøng noùng : TD=TC=142.9 0C. • Hieäu nhieät ñoä ñaàu vaøo : ∆tvaøo=142.9 – 30 = 112.90C ∆tra= 142.9 – 94.169 = 48.731 0C • Hieäu soá nhieät ñoä trung bình : 375.76 731.48 9.112ln 731.489.112 ln log = − = ∆ ∆ ∆−∆ =∆ r v rv t t tt t 1. Heä soá caáp nhieät khi ngöng tuï hôi Giaûm toác ñoä hôi ñoát nhaèm baûo veä caùc oáng truyeàn nhieät taïi khu vöïc hôi ñoát vaøo baèng caùch chia laøm nhieàu mieäng vaøo. Do choïn toác ñoä hôi nhoû (w = 10m/s). Maøng nöôùc ngöng chuyeån ñoäng doøng (do oáng truyeàn nhieät ngaén choïn ho = 2m). Ngöng hôi baûo hoaø treân beà maët ñöùng. Ta coù theo coâng thöùc (V.101), [4], tr 28: 25,0 1 1 * **04,2       ∆ = tH rAα Trong ñoù:  r - aån nhieät ngöng tuï cuûa nöôùc ôû aùp suaát hôi ñoát laø 4 at. Tra [2],tr314: rD= 2141.103 J/kg  H - chieàu cao oáng truyeàn nhieät, H = ho = 2 m.  A - phuï thuoäc nhieät ñoä maøng nöôùc ngöng tm = (tD + tv1)/2 sau khi tính laëp(töông töï nhö buoàng ñoát)Choïn nhieät ñoä vaùch ngoaøi tv1 = 135.15oC, tD = 142.9oC Ctm 0025.139)15.1359.142(*5.0 =+=⇒ GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 51 A tra ôû [2], tr 29.A = 193.7075  11 vD ttt −=∆ Ct 01 75.715.1359.142 =−=∆⇒  α1 - heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng, W/m2K. KmW 225.0 3 1 /12064.7618)75,72 102141(7075.19304.2 = × × ××=⇒α *Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng 111 . tq ∆= α 21 /35.5904075,712064.7618 mWq =×=⇒ 2. Heä soá caáp nhieät töø beá maët ñoát ñeán doøng chaát loûng soâi Chất lỏng soâi nheï, chaát loûng chuyeâûn ñoäng cöôõng böùc, neân heä soá caáp nhieät tính theo caùc coâng thöùc chuyeån ñoäng cöôûng böùc. Sau khi tính laëp tv2= 103.2858770C Cttt vvW 021 2179.119 2 = + = Ta coù baûng soá lieäu sau ñaây : λ (W/m.ñoä ) ρ (kg/m3) C ( J/kg.ñoä ) µ. ( N.s/m2) ttb=60.58450C 0.659468 982.88 4183 0.0004658 tW=119.21790C 0.685844 943.72 4248.67 0.0002353 Chuaån soá Prandtl : Pr = 954567.2 659468.0 4183104658..0. 3 = ×× = − λ µ C PrW = 457639.1685844.0 67.4248102353.0. 3 = ×× = − λ µ C Choïn vaän toác dung dòch trong oáng truyeàn nhieät : v = 1m/s Ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät : d = 25/29 mm 25.52752 0004658.0 88.982*025.0*1Re === µ ρνd GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 52 Caáp nhieät khi doøng chaûy xoaùy trong oáng (Re > 10000). tính theo coâng thöùc : Nu = 0.021.ε.Re0.8.Pr0.43. 25.0 Pr Pr       W Ta choïn l = 2 m 80 25 2000 ==⇒ d l , coù ε = 1 Nu = 0.021*1*(52752.25)0.8(2.954567)0.43(2.954567/1.457639)0.25= 239.3511  773.6313 025.0 659468.0*3511.239 2 === d Nuλ α W/m.ñoä Vôùi tv2=103.285877 11687.92 =∆⇒ t  q2=α2.∆t2=6313.773*9.11687 = 57561.89 W/m2. 3. Nhieät taûi rieâng phía töôøng (qv): Ta coù qv = v vv r tt ∑ − 21 Trong ñoù: Σrv - toång trôû vaùch. Σrv = r1 + δ/λ + r2 vr∑⇒ = ( 0,387 + 2/16.3+ 0)*10 -3 = 0,5397.10-3 W/m2K Trong ñoù: r1 - nhieät trôû caën baån phía dung dòch, r1 = 0,417.10-3 m2K / W. r2 - nhieät trôû phía hôi nöôùc, r2 = 0 m2K / W. • Tra baûng V1,[2],tr4 δ - beà daøy oáng, δ = 2 mm • Tra ôû baûng XII.7, tr313, [2] λ - heä soá daãn nhieät cuûa oáng, λ = 16.3 m2K / W (vôùi oáng laø theùp khoâng gæ OX18H10T) Quaù trình coâ ñaëc oån ñònh thì 1 2q q= =qv ∆tv: cheânh leäch nhieät ñoä cuûa töôøng, ∆tv = tv1 - tv2, ,K 86,31105397.035.59040 3 =××=∑×=∆ −vvv rqt Sai soá %5%57.2100* 2 12 <= − q qq Thoaû, vaäy caùc thoâng soá ta choïn ñaû phuø hôïp 4. Dieän tích beà maët truyeàn nhieät Nhieät taûi trung bình laø: qtb= 12.583012 89.5756135.59040 2 21 = + = + qq W/m2 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 53 Töông töï nhö tính can baèng naêng löôïng cho buoàng ñoát: ⇒ Löôïng hôi ñoát phaûi duøng bieåu kieán: D ddcc r tctcG D )1)(1( )...( ϕε −− − =  Vì nöôùc ngöng chaûy ra khoâng coù quaù laïnh sau khi ngöng neân DD rci =− θ aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ñoát ôû aùp suaát 4at rD = 2141 kJ/kg([2],tr314)  Nhieät toån thaát Qtt = 5%QD skg D /1042342.0 )10*2141)(05.01)(05.01( )1.3558*30169.94*55.2844(* 3600 4500 3 = −− − =  Nhieät löôïng do hôi ñoát cung caáp: QD=0.1042342*(1-0.05)(1-0.05)(2141*103)=201406.8 W Dieän tích beà maët truyeàn nhieät F= 24546.3 12.58301 8.201406 m q Q tb D == Soá oáng truyeàn nhieät: 004.22 2025.0 4546.3 = ×× == pipi ld F n tr Vaäy choïn soá oáng truyeàn nhieät laø n = 37 oáng (Theo P48,[2]) OÁng xeáp theo hình saùu caïnh. Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò ( ) ngdbtD 41 +−×= (CT V.140, P49, [2]), Vôùi n = 37 oáng thì b = 7 oáng Böôùc oáng t=1.4*dng=1.4*0.029=0.0406m ( ) mD 3596.0029.0*4170406.0 =+−×=⇒ , L = 2 m Theå tích bình gia nhieät 3 2 203.0 4 mLDV =××= pi 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 ). Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Dung dòch Suaát löôïng Gñ Kg/h 4500 cho Noàng ñoä xñ %kl 0.15 choïn GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 54 Nhieät ñoä dd ñaàu vaøo td 0C 30 choïn Nhieät ñoä dd ñaàu ra tC 0C 94.169 Nhieät dung rieâng tb cuûa dd C J/kgñoä 3558.1 ]2[114tr Hôi ñoát Nhieät ñoä hôi ñoát tD 0C 142.9 Aån nhieät ngöng tuï rD kJ/kg 2141 Chieàu cao TBGN H m 2.0 Choïn Ñöôøng kính trong oáng TN dtr m 0.025 Choïn Ñöôøng kính ngoaøi oáng TN dng m 0.029 Choïn Nhieät löôïng hôi ñoát Qd w 201406.8 )95( Löôïng hôi ñoát phaûi duøng D Kg/s 0.1042342 )96( GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 55 II. TÍNH THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ 1. Choïn thieát bò ngöng tuï Löôïng khí boå sung sinh ra trong thieát bò coâ ñaëc bao goàm: • Cô baûn laø hôi nöôùc • Dung moâi deå bay hôi • Khí khoâng ngöng Caàn giaûi phoùng khí boå xung ñeå taïo chaân khoâng. Keát hôïp thieát bò ngöng tuï vaø bôm chaân khoâng laøm cho heä thoáng chaân khoâng hoaït ñoäng hieäu quaû nhaát. Thieát bò ngöng tuï laøm ngöng tuï haàu heát hôi nöôùc, giaûi phoùng moät löôïng hôi nöôùc lôùn cho bôm chaân khoâng. Do ñoù giaûm tieâu hao naêng löôïng cô hoïc vaø traùnh hoûng hoùc cho bôm(chæ huùt khí khoâng ngöng) Duøng thieát bò ngöng tuï tröïc tieáp loaïi khoâ, ngöôïc chieàu, chaân cao (baromet) . Nöôùc laøm laïnh vaø nöôùc ngöng tuï chaûy xuoáng, khí khoâng ngöng ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra töø phaàn treân cuûa thieát bò qua boä phaän taùch loûng. Chieàu cao oáng baromet ñöôïc choïn sao cho toång aùp suaát trong thieát bò vaø aùp suaát coät chaát loûng baèng aùp suaát khí quyeån. 2.Tính thieát bò ngöng tuï Nhieät ñoä khoâng khí muøa heø taïi TPHCM t = 37.3oC. Ñoä aåm töông ñoái %.74=ϕ Theo ñoà thò h-x cuûa khoâng khí aåm ta coù h = 116 kJ/kg khoâng khí aåm. Nhieät ñoä öôùt :tö = 33oC, Choïn nhieät ñoä ñaàu cuûa nöôùc laïnh t2D = 33+3=36oC. Pc=0.6at,tc=85.50C ta choïn nhieät ñoä cuoái cuûa nöôùc laïnh laøt2c=tc-10=85.5-10=75.50C  Ñoái vôùi thieát bò ngöng tuï tröïc tieáp, löôïng khoâng khí caàn huùt ñöôïc tính theo coâng thöùc : skgWGWG nkk ,01.0105.2105.2 55 +×+×= −− (CTVI.47, P84,[2]) (97) • Gn – löôïng nöôùc töôùi vaøo thieát bò ngöng tuï ( ) ( )DCn Cn n ttC tCiWG 22 2. − − = kg/s (CT VI.51, P84,[4]) (98) Vôùi -Löôïng hôi ngöng ñi vaøo thieát bò ngöng tuï: 3000 0,833 3600 W = = (kg/s) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 56 -Nhieät löôïng rieâng(haøm nhieät) cuûa hoi ngöng:i = 2650 kJ/kg.( tra baûng I.251 trang 314 Taøi lieäu [5]) - Nhieät dung rieâng trung bình cuûa nöôùcCn = 4180 J/kg.K - t2C = 75.5oC - t2D = 36oC )/(78.11)365.75(4180 )5.75*41802650000(*833.0 skgGn =− − =⇒ skgGkk /1065.8833.0*01.078.11*10*5.2833.0*000025.0 35 −− ×=++=⇒  Ñoái vôùi thieát bò ngöng tuï tröïc tieáp loaïi khoâ, nhieät ñoä khoâng khí tính theo coâng thöùc : (coâng thöùc VI.50 trang 84 [2]) tkk = t2D + 4 + 0.1(t2c – t2D) = 36 + 4 + 0.1(75.5 – 36) = 43.95 (0C) (99)  Tra Ph = 0.080825at  Theå tích khoâng khí caàn huùt hng kkkk kk PP tGV − + = )273(**288 (coâng thöùc VI.49 trang 84 [2]) 0155.0 10*81.9*)080825.06.0( )95.43273(*1065.8*288 4 3 = − +× =⇒ − kkV (m 3/s) (100) Kích thöôùc chuû yeáu cuûa thieát bò ngöng tuï  Thöôøng ngöôøi ta laáy naêng suaát tính toaùn lôùn hôn gaáp 1.5 laàn naêng suaát thöïc teá. Khi ñoù ñöôøng kính trong cuûa thieát bò laø ])2[,84,52.(,, . 383.1 PCTVIm w WD hh tr ρ = , (101) Vôùi:- W : Löôïng hôi ngöng tu,ï kg/s  W=0.833kg/s -ρh : Khoái löôïng rieâng cuûa hôi( taïi png=0.6at)kg/m3.  ρh = 0.359kg/m3 -ωh : Toác ñoä cuûa hôi trong thieát bò ngöng tuï, m/s.(32)  Choïn ωh = 20 m/s ( ) 4711.020*359.0 833.0 *383,1 ==⇒ NTtrD (m) Choïn mmDtr 500= Tra baûng VI.8, soå tay taäp 2, trang 88: Theo tieâu chuaån hoaù quy caùch TBNT ta coù caùc kích thöôùc Kyù hieäu caùc kích thöôùc Kích thöôùc mm Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò Chieàu daøy cuûa thaønh thieát bò Khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng ñeán naép thieát bò 500 5 1300 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 57 Khoaûng caùch töø ngaên cuoái cuøng ñeán ñaùy thieát bò Beà roäng cuûa taám ngaên KC giöõa taâm cuûa TB ngöng tuï vaø TB thu hoài Chieàu roäng cuûa heä thoáng thieát bò Ñöôøng kính cuûa thieát bò thu hoài Chieàu cao cuûa thieát bò thu hoài Ñöôøng kính cuûa thieát bò thu hoài Ñöôøng kính caùc cöûa ra vaø vaøo: -Hôi vaøo -Nöôùc vaøo -Hoãn hôïp khí vaø hôi ra -Noái vôùi oáng Baromet -Hoãn hôïp khí vaø hôi vaøo thieát bò thu hoài -Hoãn hôïp khí vaø hôi ra khoûi thieát bò thu hoài -Noái töø thieát bò thu hoài ñeán oáng Baromet -OÁng thoâng khí 1200 - 675 - 1300 400 1440 - - 300 100 80 125 80 50 50 -  Kích thöôùc taám ngaên Taám ngaên coù daïng hình vieân phaân ñeå ñaûm bao laøm vieäc toát,chieàu roäng cuûa taám ngaên mmDb tr 30050 2 =+= (102) Treân taám ngaên coù ñuïc nhieàu loå nhoû, nöôùc laøm nguoäi laø nöôùc saïch vaäy ñöôøng kính loå choïn laø d = 2mm.  Löu löôïng theå tích cuûa nöôùc laïnh duøng ngöng tuï Vôùi Nhieät ñoä trung bình cuûa nöôùc: ttb = 75.552 5.7536 2 22 = + = + cd tt 0C smGV n n n /12.01.988 78.11 3=== ρ (103)  Choïn:Chieàu cao gôø taám ngaên h = 40mm, chieàu daøy taám ngaên smmm C 62.0,4 == ωσ : toác ñoä cuûa tia nöôùc  Toång beà maët caùc loå trong toaøn boä maët caét ngang cuûa thieát bò ngöng tuï, nghóa laø treân moät caëp taám ngaên laø: GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 58 3194.0 62.0 12.0 m Vf c n === ω  Tæ soá giöõa toång soá dieän tích tieát dieän caùc loå vôùi dieän tích tieát dieän cuûa thieát bò ngöng tuï, laáy laø 1.0= tb e f f Caùc loå xeáp theo hình luïc giaùc ñeàu. Böôùc cuûa caùc loå laø : ( ) mmffdt tbe 55.01.02866.0866.0 5.05.0 =××== (104) Möùc ñoä ñun noùng nöôùc 8.0 365.85 365.75 2 22 = − − = − − = Dbh DC tt ttP (105)
Theo baûng VI.7, P86,[2],(tia nuoc 2mm),: o Soá ngaên n = 8 o Số bậc n = 4 o Khoaûng caùch trung bình giöõa caùc ngaên : htb = 400 mm o Thôøi gian rôi qua moät baäc 0.41 s . Thöïc teá khi hôi ñi trong thieát bò ngöng tuï töø döôùi leân thì theå tích cuûa noù seõ giaûm daàn, do ñoù khoaûng caùch hôïp lyù nhaát giöõa caùc ngaên cuõng neân giaõm daàn theo höôùng töø döôùi leân khoaûng 50mm cho moåi ngaên.
Choïn khoaûng caùch giöõa caùc ngaên giaûm daàn töø döôùi leân nhö sau 400 mm, 350 mm, 300 mm, 250mm, 200 mm, 150mm, 100 mm
Khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng ñeán naép thieát bò 1300 mm
Khoaûng caùch töø ngaên döôùi cuøng ñeán ñaùy thieát bò 1200 mm
Chieàu cao gôø cuûa naép 50 mm
Chieàu cao phaàn naép elip 125 mm
Chieàu cao gôø cuûa ñaùy 50 mm
Chieàu cao phaàn ñaùy noùn 450 mm
Chieàu cao cuûa thieát bò ngöng tuï (tu tren xuong) Hngungtu=50+125+1300+400+350+300+250+200+150+100+1200+50+450 =4925mm Kích thöôùc oáng baromet Theo baûng ñöôøng kính trong cuûa oáng baromet laø 125mm  Chieàu cao oáng baromet )(5.021 mhhH ++=′ (CTVI.58,[2]) (106)  Chieàu cao coät nöôùc trong oáng baromet caân baèng vôùi hieäu soá giöõa aùp suaát khí quyeån vaø aùp suaát trong thieát bò ngöng tuï h1 Vôùi ñoä chaân khoâng trong thieát bò ngöng tuï x = 760 - 0.6*735 = 319mmHg (107) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 59 mxh 336.4 760 319 *33.10 760 *33.101 ===⇒ (108)  Chieàu cao coät nöôùc trong oáng baromet caàn ñeå khaéc phuïc toaøn boä trôû löïc khi nöôùc chaûy trong oáng h2 ])4[,60.(,1 2 2 2 CTVId H g h       ∑+ ′ += ξλ ω • Laáy heä soá trôû löïc khi vaøo oáng vaø khi ra khoûi oáng 5.11,5.0 21 =Σ→== ξξξ • Ñöôøng kính trong oáng baromet d= ( ) piω WGn +004.0 ( ) smmd /02832.1125.0 * 833,078.11*004,0 =⇒= + = ω ωpi (109) ω: vaän toác cuûa hoãn hôïp nöôùc laïnh vaø nöôùc ngöng chaûy trong oáng baromet Ta coù: ttb = 55.750C  Tra: ρ = 988.1 kg/m3 µ = 0.50145× 10-3 Ns/m2 Chuaån soá Re: 1.252553 10*50145.0 1.988*125.0*02832.1Re 3 === −µ ρωd >4000,cheá ñoä chaûy roái (110) 8 9 7 8 220Re 6Re      =      = ε ε d d n gh (CTII.60,II62,P378,[2]) OÁng laø theùp khoâng haøn trong ñieàu kieän ít aên moøn 2.0=ε mm 307459 2.0 125220Re 9407 2.0 1256Re 89 78 =     =⇒ =     =⇒ n gh Do Regh < Re < Ren neân ta coù heä soá ma saùt: 023.0) 1.252553 100 125 2.046.1(1.0 Re 10046.11.0 25.0 25.0 =+=      += d ε λ ⇒ '*01.0135.05,1 125.0 ' *023,01 81,9*2 02832.1 2 2 H Hh +=      ++= • h3: Chieàu cao döï phoøng, m Choïn h3 = 0.5 m. Vaäy: H’=h1+h2+0.5=4.336+0.135+0.01H’+0.5 Suy ra H’=5.1m Vaäy chon chieàu cao oáng baromet laø 6m GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 60 Thoâng soá Kyù hieäu Ñôn vò Giaù trò Ghi chuù Hôi vaøo Suaát löôïng W Kg/h 3000 Nhieät ñoä tC 0C 85.5 Aùp suaát pC at 0.6 Entanpi i kJ/kg 2655.7 Nöôùc laøm nguoäi Nhieät ñoä ñaàu vaøo t2d 0C 36 Choïn Nhieät ñoä ñaàu ra t2r 0C 75.5 Choïn Nhieät dung rieâng nöôùc cn kJ/kgñoä 4180 Löu löôïng khoái löôïng nöôùc laïnh caàn thieát ngöng tuï Gn kg/s 11.78 Löu löôïng theå tích nöôùc laïnh caàn thieát ngöng tuï Vn m3/s 0.012 Aùp suaát rieâng phaàn hôi nöôùc ph at 0.080825 Tra ôû 41.250C Khí khoâng ngöng Löôïng kk vaø khí ngöng ruùt ra khoûi thieát bò Gkk kg/s 8.65*10-3 Theå tích kk caàn ruùt ra khoûi tb Vkk m3/s 0.015 Nhieät ñoä tkk 0C 43.95 Ñöôøng kính trong thieát bò Khoái löôïng rieâng hôi ρh kg/m3 0.359 Tra ôû 0.6 at Toác ñoä hôi ngöng vh m/s 20 Choïn Ñöôøng kính trong TBTN Dtr mm 500 Laøm troøn Kích thöôùc taám ngaên Chieàu roäng taám ngaên b mm 300 Ñöôøng kính loã treân taám ngaên d mm 2 choïn Beà daøy taám ngaên δ mm 4 choïn Böôùc loã t mm 0.55 Chieàu cao thieát bò ngöng tuï Möùc ñoä ñun noùng nöôùc p 0.8 Soá ngaên z caùi 8 BVI.7, [2] Khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng ñeán naép thieát bò a0 mm 1300 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 61 Khoaûng caùch töø ngaên cuoái cuøng ñeán ñaùy thieát bò a4 mm 1200 Chieàu cao TBNT H mm 4925 Baûng VI.8-[2] Tr88 Kích thöôùc oáng Baromet Toác ñoä hh nöôùc vaø loûng ñaõ ngöng chaûy trong oáng v m/s 1.02832 Ñöôøng kính trong cuûa oáng d mm 125 B VI.8, [4] Ñoä chaân khoâng x mmHg 319 Chieàu cao coät nöôùc CB vôùi hieäu soá pkq vaø p trong TBNT h1 m 4.336 ε1 1 Heä soá trôû löïc vaøo vaø ra ε2 0.5 choïn Khoái löôïng rieâng nöôùc ρn Kg/m3 988.1 Tra ôû 55.750C Ñoä nhôùt µn Ns/m3 3-10*0.5014 Tra ôû 55.750C Chuaån soá Re Re 252553 Heä soá trôû löïc λ 0.023 Chieàu cao toaøn boä oáng H m 6 Laøm troøn Chieu cao ca thiet bi la 10925mm GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 62 III. BÔM: 1. Bôm chaân khoâng Coâng suaát bôm chaân khoâng           −      ×× − ×= − 1 1 1 1 2 1 m m ck kk p p p m mVN η (111) -m : chæ soá ña bieán, thöôøng m = 1,2 ñeán 1,62. Laáy m = 1,4 -p1: aùp suaát khoâng khíù trong thieát bò ngöng tuï. p1 = Pc – Ph = 0,6 – 0.080825 = 0.519175 at (112) Ph = 0,080825 aùp suaát hôi nöôùc trong hoãn hôïp -p2 : aùp suaát khí quyeån. P2 = Pa = 1 at = 9.81*104 (N/m2) -Vkk : theå tích khoâng khí caàn huùt, 0.011533m3/s) - ckη : heä soá hieäu chænh, ckη = 0.8 WN 3236.5291 519175.0 1 *10*81.9*519175.0* 14.1 4.1 * 8.0 011533.0 4.1 14.1 4 =         −      − = − Toác ñoä huùt ôû 0oC vaø 760mmHg laø S = 0.35m3/ph Theo baûng 1.2, trang 7, ÖÙng duïng chaân khoâng trong coâng ngheä hoaù hoïc. Ta choïn bôm phuø hôïp laø bôm coù kyù hieäu laø KBH -8, vôùi caùc thoâng soá laø: Caùc thoâng soá Bôm KBH -8 Toác ñoä huùt ôû 0oC vaø 760mmHg, m3/ph 0.8 Aùp suaát giôùi haïn, mmHg 110 Löu löôïng nöôùc, l/h 250-300 Coâng suaát ñoäng cô, kW 2.2 Khoái löôïng bôm, kg 42 Kích thöôùc daøi* roäng (khoâng keå ñoäng cô), m 0.41 24.0× 2. Bôm nöôùc vaøo thieát bò ngöng tuï Coâng suaát cuûa bôm : N= η ρ .1000 ... HgQ (kW) (113) -H : coät aùp cuûa bôm ( m) -η : hieäu suaát cuûa bôm , choïn η=0.75 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 63 -ρ : khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 330C , ρ = 997kg/m3. -Q : löu löôïng nöôùc laïnh töôùi vaøo Baromet : Qn= Gn/ρ=10.946/997=0.011 m3/s (114) Phöông trình bernoulli cho hai maët caét 1 –1(maët thoaùng beå nöôùc) vaø 2 –2 ( maët thoaùng thieát bò baromet ) Z1+ Hg vp ++ 2 2 1.11 α γ = Z2+ ++ g vp 2 2 2.22 α γ h1-2 Vôùi : v1=v2=0 m/s p1=1 at p2= 0.6 at µ = 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= 4013.1 1.0* 011.0*44 22 == pipid Q ( m/s) (115)  Chuaån soá Reynolds : Re = 7.174353 10*801.0 997*1.0*4013.1.. 3 == −µ ρν d (116)  Choïn oáng theùp CT.3 neân ñoä nhaùm ε = 0.2 mm  Tính Regh: Regh=6. 72892.0 100 *6 7/87/8 =     =      ε d Ren = 220 2392022.0 100 *220 8/98/9 =     =      ε d So saùnh ta nhaän thaáyRen> Re> Regh , heä soá ma saùt xaùc ñònh theo coâng thöùc 0.251000.1 1.46 Red ε λ  = +    = 0243.0 7.174353 100 100 2.0 *46.1*1.0 25.0 =      +  Toång heä soá toån thaát cuïc boä : Σξ=ξvaøo+ξkhuy ûu 90 +2. ξvan+ξra (117) = 0.5+1.19+2*0.5+1 =3.69  Chieàu daøi oáng töø beå nöôùc ñeán thieátbò baromet laø : l= 13 m Toång toån thaát : m d l g vh 6855.069.3 1.0 13 *0243.0 81.9*2 4013.1 2 22 21 =      +=      ∑+=− ξλ (118) Coät aùp cuûa bôm : H =(12-2)+ 81.9997 98100)16.0( × ×− + 0.6855 = 6.6735 m (119) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 64 Coâng suaát cuûa bôm : N= 9573.0 75.0*1000 6735.681.9997011.0 = ××× (kW) Chọn bôm ly taâm moät caáp naèm ngang ñeå bôm chaát loûng trung tính, saïch hoaëc hôi baån. Kyù hieäu bôm K. 3.Tính bôm ñöa dung dòch nhaäp lieäu leân boàn cao vò Bôm dung dòch töø beå chöùa leân boàn cao vò Coâng suaát cuûa bôm : N= η ρ .1000 ... HgQ (Kw) (120) η=0.75 : hieäu suaát cuûa bôm ρ=1106.55 kg/m3 : khoái löôïng rieâng nhaäp lieäu ôû nhieät ñoä 30oC Q=GD/ρ=4500/(3600*1106.55)=0.00113 m3/s (121) Phöông trình Bernoulli cho hai maët caét 1-1 vaø 2-2: Z1+ Hg vp ++ 2 2 1.11 α γ = Z2+ ++ g vp 2 2 2.22 α γ h1-2 Vôùi : v1=v2=0 m/s p1=1 at p2=1 at µ = 0.75*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 =32 mm Vaän toác doøng chaûy trong oáng: v= 406.1 032.0* 00113.0*44 22 == pipid Q m/s (122) Chuaån soá Reynolds : Re = 2.66381 10*75..0 55.1106*032.0*406.1.. 3 == −µ ρν d (123) Choïn oáng theùp CT.3 neân ñoä nhaùm ε = 0.2 mm Tính Regh: Regh=6. 2.19822.0 32 *6 7/87/8 =     =      ε d Ren = 220 12.663832.0 32 *220 8/98/9 =     =      ε d Vaäy: Regh<Re<Ren Heä soá ma saùt : 0.251000.1 1.46 Red ε λ  = +    = 032111.0 12.66381 100 32 2.0 *46.1*1.0 25.0 =      + (124) GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 65 Toång heä soá toån thaát cuïc boä : Σξ=ξvaøo+2.ξkhuy ûu 90+2. ξvan+ξr a (125) = 0.5+2*1.19+2*0.5+1 =4.38 Chieàu daøi oáng töø beå chöùa ñeán boàn cao vò laø : l= 13 m Toång toån thaát : m d l g vh 756.138.4 032.0 13 *032111.0 81.9*2 406.1 2 22 21 =      +=      ∑+=− ξλ (126) Coät aùp cuûa bôm : H = (10 - 2) + 1.756 =9.756m (127) Coâng suaát cuûa bôm : N= 16.0 75.0*1000 756.981.955.110600113.0 = ××× (kW) Choïn bôm ly taâm moät caâùp naèm ngang. 4.Tính bôm thaùo lieäu Coâng suaát cuûa bôm : N= η ρ .1000 ... HgQ (Kw) (128) η=0.75 : hieäu suaát cuûa bôm ρ=1331.64 kg/m3 : khoái löôïng rieâng thaùo lieäu ôûû nhieät ñoä 98.1996oC Q=GD/ρ=1500/(3600*1331.64)=0.000313 m3/s (129) Phöông trình Bernoulli cho hai maët caét 1-1 vaø 2-2: Z1+ Hg vp ++ 2 2 1.11 α γ = Z2+ ++ g vp 2 2 2.22 α γ h1-2 Vôùi : v1=v= 389381.0032.014.3 000313.04 . .4 22 =× × = d Q pi m/s (130) v2=0 m/s p1= 0.7309 at p2=1.0 at µ = 1.05*10-3 N.s/m2. Chieàu cao töø oáng thaùo lieäu xuoáng ñaát laø : Z1= 1 m Chieàu cao töø maët thoaùng beå thaùo lieäu xuoáng ñaát laø Z2= 2.5 m Choïn dhuùt=dñaåy=ñöôøng kính oáng thaùo lieäu d =32 mm Chuaån soá Reynolds : Re = 4.15802 1005.1 64.1331032.0389381.0.. 3 =× ×× = −µ ρdv (131) Choïn oáng theùp CT.3 neân ñoä nhaùm ε = 0.2 mm Tính Regh: Regh=6. 2.19822.0 32 *6 7/87/8 =     =      ε d GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 66 Ren = 220 12.663832.0 32 *220 8/98/9 =     =      ε d Vaäy: Regh<Re<Ren Heä soá ma saùt : 0.251000.1 1.46 Red ε λ  = +    = 0353.0 4.15802 100 32 2.0 *46.1*1.0 25.0 =      + (132) Toång heä soá toån thaát cuïc boä : Σξ=ξvaøo+3.ξkhuy ûu 90+. ξvan+ξra (133) = 0.5+3*1.19+*0.5+1 =5.07 Chieàu daøi oáng töø oáng thaùo lieäu ñeán beå chöùa laø : l=5 m Toång toån thaát : h1-2= =      + × =      +∑ 07.5032.0 50353.0 81.92 389381.0 .2 22 ξλ d l g v 0.082 m (134) Coät aùp cuûa bôm : H = (2.5 - 1)+ 81.964.1331 98100)7309.01( × ×− +0.082 = 3.6028 m (135) Coâng suaát cuûa bôm : N= 75.01000 6028.381.964.1331000313.0 × ××× =0.019642 (kW) Choïn bôm ly taâm moät caâùp naèm ngang. GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 67 IV. TÍNH BOÀN CAO VÒ Boàn cao vò duøng ñeå oån ñònh löu löôïng dung dòch nhaäp lieäu. Chieàu cao boàn cao vò ñöôïc ñaët ôû ñoä cao sao cho thaéng ñöôïc caùc trôû löïc cuûa ñöôøng oáng, vaø phaûi cao hôn so vôùi maët thoaùng chaát loûng trong noài coâ ñaëc. Phöông trình naêng löôïng : Z1+ Hg vp ++ 2 2 1.11 α γ = Z2+ ++ g vp 2 2 2.22 α γ h1-2 p1= 1 at p2= 0.6at ρ =1331.64 kg/m3 µ =0,75.10-3 N.s/m2 Chieàu cao töø maët thoaùng boàn cao vò xuoáng ñaát laø Z1= 10 m (choïn ôû treân) Ñöôøng kính oáng nhaäp lieäu laø : d = 32 mm Vaän toác doøng chaûy trong oáng: v= sm d GD /17.1 64.1331032.014.3 3600/45004 . .4 22 =×× × = ρpi Chuaån soá Reynolds : Re = 47.66475 1075.0 64.1331032.017.1.. 3 =× ×× = −µ ρdv Choïn oáng theùp CT.3 neân ñoä nhaùm ε = 0.2 mm Tính: Regh=6. 2.19822.0 32 *6 7/87/8 =     =      ε d Ren = 220 12.663832.0 32 *220 8/98/9 =     =      ε d Do Re > Ren Heä soá ma saùt : 1 5 [1.14 2 lg( / )]d λ ε = × + = ( )[ ] 03605.02.0/32lg*214.1*5 1 = + Toång heä soá toån thaát cuïc boä : Σξ=ξvaøo+5.ξkhuyûu 90+2. ξvan+ξra heä soá toån thaát cuïc boä taïi mieäng oáng vaøo : ξvaøo =0.5 heä soá toån thaát cuïc boä taïi mieäng oáng ra : ξra =1 heä soá toån thaát cuïc boä taïi khuyûu 900 : ξkhuyûu 90 =1.19 heä soá toån thaát cuïc boä taïi van : ξvaøo =0.5 Σξ=ξvaøo+5.ξkhuyûu 90+2. ξvan+ξra=0.5+5*1.19+2*0.5+1=8.45 GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 68 Chieàu daøi oáng töø boàn cao vò ñeán noài coâ ñaëc laø : l= 45 m Toång toån thaát : h1-2= 13.445.8032.0 4503605.0 81.92 17.1 .2 22 =      + × =      +∑ξλ d l g v m Chieàu cao töø maët thoaùng chaát loûng trong noài coâ ñaëc xuoáng ñaát 21 21 12 −−× − += h g PP ZZ ρ Z2= 10 + ( ) 716.913.4 81.9*1.1040 10*81.9*6.01 4 =− − Thoûa dieàu kieän Z2 < Z1 V. BEÀ DAØY LÔÙP CAÙCH NHIEÄT  Beà daøy lôùp caùch nhieät buoàng ñoát: ( ) ( )KKTn TT tt tt − − = 2 21 α λ δ , m (CT VI.66 – tr 92, [2]) Vôùi: αn : heä soá caáp nhieät töø beà maët ngoaøi cuûa lôùp caùch nhieät ñeán khoâng khí αn = 9.3 + 0.058 tT2, W/m2.K (CT VI.67 – tr 92, [2]) = 9.3 + 0.058*(273 + 50) = 28.03W/m2.K tT2: nhieät ñoä beà maët lôùp caùch nhieät veà phía khoâng khí vaøo khoaûng 50oC tT1: Nhieät ñoä lôùp caùch nhieät tieáp xuùc thaønh thieát bò (hôi ñoát), laáy baèng nhieät ñoä hôi ñoát laø 142.9oC tKK: Nhieät ñoä khoâng khí, °C  Choïn tkk = 35 °C λc: heä soá daãn nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät laø amiaêng carton, W/m.K λc = 0.144 W/m.K Vaäy: )3550(03.28 )509.142(144.0 −× −× =δ = 0.032 m Ñeå thuaän tieän trong cheá taïo choïn chieàu daøy lôùp caùch nhieät cho buoàng ñoát, buoàng boác laø 40 mm . GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 69 VI. CÖÛA SÖÛA CHÖÕA VAØ KÍNH QUAN SAÙT 1. Cöûa söûa chöõa Ta cuõng ñaõ choïn ñöôøng kính cuûa cöûa söûa chöõa laø 0.5m Duong kinh ngoai 540mm Ta caàn thieát keá cöûa sao cho cao hôn möïc chaát loûng trong buoàng boác ñeå chaát loûng khoâng bò chaûy ra ngoaøi. Ta choïn cöûa cao hôn möïc chaát loûng laø 0.5m. Vaäy chieàu cao töø möïc chaát loûng ñeán taâm cuûa cöõa söûa chöõa laø mhC 75.025.05.0 =+= 2. Kính quan saùt Ta ñaõ choïn ñöôøng kính trong cuûa kính quan saùt laø 0.23m, Duong kinh ngoai la 0.29m vaø kính quan saùt duøng ñeå quan saùt möïc chaát loûng trong buoàng boác. Do ñoù kính quan saùt phaûi thieát keá ôû vò trí sao cho ta coù theå quan saùt ñöôïc möïc chaát loûng. Vaäy chieàu cao töø möïc chaát loûng ñeán taâm cuûa kính quan saùt laø 0.2m. GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 70 TÍNH GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ Teân thaønh phaàn Vaät lieäu Soá löôïng Ñôn vò Ñôn giaù Thaønh tieàn (ñoàng) - Thieát bò chính - Thieát bò chính - Bôm chaân khoâng - Bôm nöôùc cho TBNT - Bôm nhaäp lieäu - Bôm thaùo lieäu - Thieát bò ngöng tuï - Thieát bò gia nhieät - Thieát bò taùch loûng - Cöûa söõa chöõa - Kính quan saùt - Vaät lieäu caùch nhieät - Van - Löu löôïng keá - Aùp keá - Nhieät keá - Tai treo - OÁng truyeàn nhieät - OÁng tuaàn hoaøn Caùc oáng daãn - Nhaäp lieäu d30 - Thaùo lieäu d20 - Hôi thöù d500 - Nöôùc d100 - Khí khoâng ngöngd50 - Bulong - Ñeäm X18H10T Theùp CT3 KBH_8 Thuyû tinh Amiaêng Theùp Theùp CT3 X18H10T X18H10T X18H10T X18H10T CT3 CT3 CT3 CT3 2169.02 1674.5 2.2357 3.8933 0.1304 0.0210 1 1 1 1 0.226 0.1885 18 1 2 4 2*13.2 222*2 2 18 5 6 13 12 128 6 kg kg HP HP HP HP m2 m3 caùi caùi caùi caùi kg m m m m m m m con caùi 50.000ñ/kg 10.000ñ/kg 700.000ñ/HP 700.000ñ/HP 700.000ñ/HP 700.000ñ/HP 20.000.000ñ 20.000.000ñ 20.000.000ñ 1.000.000ñ 250.000ñ/m2 3trieäu ñ/m3 30.000ñ/caùi 1.000.000ñ/caùi 150.000ñ/caùi 50.000ñ/caùi 10.000ñ/kg 50.000ñ/m 100.000ñ/m 30.000ñ/m 30.000ñ/m 30.000ñ/m 30.000ñ/m 20.000ñ/m 1000ñ/con 250.000ñ/caùi 108.451.000 16.745.000 1.564.990 2.725.310 91.280 14.700 20.000.000 20.000.000 20.000.000 1.000.000 56.500 565.500 540.000 1.000.000 300.000 200.000 264.000 22.200.000 200.000 540.000 150.000 180.000 390.000 240.000 128.000 1.500.000  Tieàn coâng cheá taïo baèng 100% tieàn vaät tö (gia coâng ñôn giaûn, ñoä chính xaùc khoâng cao) Vaäy toång chi phí laø 1.671.920.000 ñoàng GVHD: TS. Traàn Vaên Nguõ Ñoà AÙn Mon Hoïc SVTH: Phan Thi Kim Neân Trang 71 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Caùc taùc giaû, “ Soå tay Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä Hoùa hoïc, taäp I”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc kyõ thuaät. [2] Caùc taùc giaû, “ Soå tay Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä Hoùa hoïc, taäp II”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc kyõ thuaät [3] Phaïm Vaên Boân, “Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä Hoùa hoïc vaø thöïc phaåm, taäp 10, Baøi taäp”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia Tp.HCM. [4]Nguyeãn Vaên May”Thieát bò truyeàn nhieät vaø chuyeån khoái”,nhaø xuaát baûn khoa hoïc kyõ thuaät [5] Phaïm Vaên Boân, Nguyeãn Ñình Thoï, “Quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä Hoùa hoïcvaø thöïc phaåm, taäp 5, Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia Tp.HCM. . [6] Phan Vaên Thôm, “ Soå tay thieát keá Thieát bò hoaù chaát vaø cheá bieán thöïc phaåm ña duïng”, Boä Giaùo Duïc vaø Ñaøo Taïo – Vieän Ñaøo Taïo Môû Roäng. [7] Hoà Leä Vieân, “ Thieát keá tính toaùn caùc chi tieát thieát bò hoaù chaát”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc kyõ thuaät. This document was created with Win2PDF available at The unregistered version of Win2PDF is for evaluation or non-commercial use only. This page will not be added after purchasing Win2PDF.