Đồ án tốt nghiệp thiết kế tháp mâm chóp để chưng cất rượu etylic năng suất sản phẩm 1000 l

Trong qui trình sản xuất KOH, quá trình cô đặc thườngđược sử dụng để thu được dung dịch KOH có nồng độ cao, thỏamãn nhu cầu sử dụng đa dạng và tiết kiệm chi phí vậnchuyển, tồn trữ.. Nhiệ

Lời nói đầu

Ngày nay, công nghiệp sản xuất hóa chất là một ngànhcông nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành khác.Một trong những sản phẩm được quan tâm sản xuất khánhiều là Kali hydroxyt (KOH) do khả năng sử dụng rộng rãicủa nó Trong qui trình sản xuất KOH, quá trình cô đặc thườngđược sử dụng để thu được dung dịch KOH có nồng độ cao, thỏamãn nhu cầu sử dụng đa dạng và tiết kiệm chi phí vậnchuyển, tồn trữ

Nhiệm vụ cụ thể của Đồ án môn học này là thiết kế hệthống cô đặc chân không gián đoạn dung dịch KOH từ nồngđộ 25% đến nồng độ 40%, năng suất 2.5m3/mẻ, sử dụng ốngchùm

Có thể nói thực hiện Đồ án môn học là một cơ hội tốtcho sinh viên ôn lại toàn bộ các kiến thức đã học về cácquá trình và công nghệ hóa học Ngoài ra đây còn là dịpmà sinh viên có thể tiếp cận với thực tế thông qua việc lựachọn, tính toán và thiết kế các chi tiết của một thiết bị vớicác số liệu rất cụ thể và rất thực tế

Tuy nhiên vì còn là sinh viên nên kiến thức thực tế cònhạn hẹp do đó trong quá trình thực hiện đồ án khó có thểtránh được thiếu xót Em rất mong được sự góp ý và chỉdẫn của thầy cô và bạn bè để có thêm nhiều kiến thứcchuyên môn

Đồ án này được thực hiện dưới sự giúp đỡ và hướng dẫntrực tiếp của thầy Lê Xuân Hải, và các thầy cô bộ mônMáy và Thiết Bị khoa Công nghệ Hóa học và Dầu khí trườngĐại học Bách khoa thành phố Hố Chí Minh Em xin chân thànhcảm ơn thầy Lê Xuân Hải và các thầy cô khác cũng nhưcác bạn bè đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án

CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

I NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN

Nhiệm vụ cụ thể của Đồ án môn học này là thiết kế hệthống cô đặc chân không gián đoạn dung dịch KOH từ nồngđộ 25% đến nồng độ 40%, năng suất 2.5m3/mẻ, sử dụng ốngchùm

II TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU

- KOH là một khối tinh thể trong suốt, màu trắng, ăn damạnh

- Nhiệt độ nóng chảy là 360.40C (khan)

- Nhiệt độ sôi là 13250C (khan)

- Độ nhớt là 1.63 Cp ở 200C (dung dịch 20%)

- Nó hấp thu mạnh hơi ẩm và CO2 của không khí, dễ chảyrữa thành K2CO3 KOH dễ dàng tan trong nước, tỏa nhiều nhiệttạo dung dịch KOH (dạng dung dịch được sử dụng nhiều) Aùpsuất hơi của nước trên KOH ở nhiệt độ phòng là 0.002 mmHg

III CÔ ĐẶC

1.Định nghĩa

Cô đặc là phương pháp thường dùng để làm tăng nồngđộ một cấu tử nào đó trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử.Tùy theo tính chất của cấu tử khó bay hơi (hay không bay hơitrong quá trình đó) ta có thể tách một phần dung môi (cấutử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt hay bằng phươngpháp làm lạnh kết tinh

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi

2.Các phương pháp cô đặc

Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạngthái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi ápsuất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặtthoáng chất lỏng

Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nàođó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinhkhiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chấttan.Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lênmặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ caohay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh.

3.Phân loại và ứng dụng

a Theo cấu tạo

 Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên)dùng cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảosự tuần hoàn tự nhiên của dung dịch dễ dàng qua bề mặttruyền nhiệt Gồm:

- Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), có thể có

hoặc ngoài

- Có buồng đốt ngoài ( không đồng trục buồng bốc)

 Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vậntốc dung dịch từ 1,5 - 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt Có ưuđiểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịchđặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặttruyền nhiệt Gồm:

- Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài

- Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài

 Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lầntránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệtthích hợp cho các dung dịch thực phẩm như dung dịch nước tráicây,hoa quả ép…Gồm:

- Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài:dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ

- Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngoài:

dung dịch sôi ít tạo bọt và bọt dễ vỡ.

b Theo phương pháp thực hiện quá trình

Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, ápsuất không đổi Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục đểgiữ mức dung dịch cố định để đạt năng suất cực đại và thời

gian cô đặc là ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạtđược là không cao.

Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôidưới 100oC, áp suất chân không Dung dịch tuần hoàn tốt, íttạo cặn, sự bay hơi nước liên tục

Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt Sốnồi không nên lớn quá vì sẽ làm giảm hiệu quả tiết kiệmhơi Có thể cô chân không, cô áp lực hay phối hợp cả haiphương pháp Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đíchkhác để nâng cao hiệu quả kinh tế

Cô đặc liên tục: Cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn.Có thể áp dụng điều khiển tự động, nhưng chưa có cảm biếntin cậy

4.Ưu điểm và nhược điểm của cô đặc chân không

- Thao tác dễ dàng

- Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau

- Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch

- Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp

- Khó giữ được độ chân không trong thiết bị

IV QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1.Thuyết minh quy trình công nghệ

- Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.65 at

- Sau đó bơm dung dịch ban đầu có nồng độ 25% từ bể chứanguyên liệu vào nồi cô đặc bằng bơm ly tâm Quá trìnhnhập liệu diễn ra trong vòng 15 phút đến khi nhập đủ 2.5m3

thì ngừng

- Khi đã nhập liệu đủ 2.5m3 thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơinước bão hòa ở áp suất 3 at) vào buồng đốt để gia nhiệtdung dịch Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền nhiệt (ống

chùm) và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớnhơn Dung dịch chảy trong ống được gia nhiệt bởi hơi đốt đingoài ống Dung dịch trong ống sẽ sôi và tuần hoàn qua ốngtuần hoàn (do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn các ốngtruyền nhiệt nên dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ sôi ít hơntrong ống truyền nhiệt, khi đó khối lượng riêng dung dịch trongống tuần hoàn sẽ lớn hơn khối lượng riêng dung dịch trongống truyền nhiệt vì vậy tạo áp lực đẩy dung dịch từ ốngtuần hoàn sang các ống truyền nhiệt) Dung môi là nước bốchơi và thoát ra ngoài qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua buồngbốc và thiết bị tách giọt Hơi thứ được dẫn qua thiết bị ngưngtụ baromet và được ngưng tụ bằng nước lạnh, sau khi ngưng tụthành lỏng sẽ chảy ra ngoài bồn chứa Phần không ngưng sẽđược dẫn qua thiết bị tách giọt để chỉ còn khí không ngưngđược bơm chân không hút ra ngoài Hơi đốt khi ngưng tụ chảy

ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng, qua bẫy hơi rồi được xả rangoài

- Quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt nồng độ 40% (sau thời giancô đặc đã tính: 45 phút) thì ngưng cấp hơi Mở van thông áp,sau đó tháo sản phẩm ra bằng cách mở van tháo liệu

2.Các thiết bị được lựa chọn trong quy trình công nghệ

Bơm ly tâm được dùng để bơm dung dịch KOH từ bể chứanguyên liệu vào nồi cô đặc

+ Bơm chân không được dùng để tạo độ chân không khi hệthống bắt đầu làm việc

b Thiết bị cô đặc

Đây là thiết bị chính trong quy trình công nghệ Thiết bịgồm đáy, nắp, buồng bốc và buồng đốt Bên trong buồngđốt gồm nhiều ống truyền nhiệt nhỏ và một ống tuầnhoàn trung tâm có đường kính lớn hơn

Tác dụng của buồng đốt là để gia nhiệt dung dịch,buồng bốc là để tách hỗn hợp lỏng hơi thành những giọtlỏng rơi trở lại, hơi được dẫn qua ống dẫn hơi thứ Ống tuầnhoàn được sử dụng để tạo một dòng chảy tuần hoàn trongthiết bị

c Thiết bị ngưng tụ

Thiết bị ngưng tụ được sử dụng trong quy trình công nghệlà loại thiết bị ngưng tụ trực tiếp (thiết bị ngưng tụ baromet).Chất làm lạnh là nước được đưa vào ngăn trên cùng thiết bị.Thiết bị thường làm việc ở áp suất chân không nên nóphải được đặt ở một độ cao cần thiết để nước ngưng cóthể tự chảy ra ngoài khí quyển mà không cần máy bơm

d Thiết bị tách lỏng

Thiết bị tách lỏng được đặt sau thiết bị ngưng tụ barometnhằm để tách các cấu tử bay hơi còn sót lại, chưa kịp ngưngtụ, không cho chúng đi vào bơm chân không

e Các thiết bị phụ trợ khác

- Bẫy hơi

- Các thiết bị đo áp suất, đo nhiệt độ, các loại van

CHƯƠNG II THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH

A CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

I CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Các số liệu ban đầu:

 Dung dịch KOH có:

- Nhiệt độ đầu 25oC, nồng độ đầu 25%

- Nồng độ cuối 40%

 Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 3at

 Aùp suất ngưng tụ: Pck = 0.65 at

Cô đặc gián đoạn với năng suất 2.5m3/mẻ

1.Khối lượng riêng của dung dịch theo nồng độ

Gđ , Gc : lượng dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn, kg

W : lượng hơi thứ bốc lên trong mỗi giai đoạn, kg

xđ , xc : nồng độ đầu và cuối của mỗi giai đoạn

Gđ.xđ, Gc.xc : khối lượng KOH trong dung dịch, kg

a Giai đoạn 25% đến 30%

 Ta có bảng tóm tắt kết quả cân bằng vật chất

Nồng độ dung dịch, % 25 30 35 40

Thể tích dung dịch trong

Khối lượng dung dịch,

1935.9375

Lượng hơi thứ đã bốc

1161.5625

Khối lượng riêng dung

dịch, kg/m 3 1239 1291 1344 1399

II CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Aùp suất thiết bị ngưng tụ Po = 0.35 at

Nhiệt độ hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ to = 72.05oC ( Bảng I.251trang 314 Tài liệu [1] )

Chọn tổn thất nhiệt độ từ nồi cô đặc về thiết bị ngưng tụ

Nhiệt độ hơi thứ ở buồng đốt t1 = 72.05 + 1 = 73.05oC

Đây cũng là nhiệt độ sôi của dung môi (là nước) trênmặt thoáng dung dịch = 73.05oC

Aùp suất trên mặt thoáng dung dịch trong buồng bốc P1 =0.3636 at 0.36 at (Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1])

1.Các tổn thất nhiệt độ – Nhiệt độ sôi dung dịch

Ta có tổn thất nhiệt độ sôi theo nồng độ dung dịch KOH ởáp suất khí quyển (Bảng VI.2 trang 61 Tài liệu [2]) Từ đó suy

ra nhiệt độ sôi dung dịch KOH ở áp suất khí quyển theo cácnồng độ là:

Nồng độ dung dịch, % 25 30 35 40

ở Pa, o C 10 12.2 17 23.6

Nhiệt độ sôi dung

dịch ở Pa, o C 110 112.2 117 123.6

a Xác định tổn thất nhiệt độ do nồng độ và nhiệt độ sôi dung dịch KOH theo nồng độ ở áp suất P 1 = 0.3636 at

Theo phương pháp Babo ( Công thức 5.9 trang 150 Tài liệu [3] )

* Xét dung dịch KOH 25%

Nhiệt độ dung dịch KOH 25% ở Pa = 1.033 at là 110oC

Ở 110oC áp suất hơi nước bão hòa là 1.461 at ( Bảng I.250trang 312 Tài liệu [1] )

Ta cần xác định nhiệt độ sôi dung dịch ở P1 = 0.3636 at

4 atVậy nhiệt độ sôi của nước ở 0.51 at là t = 81.54oC ( BảngI.251 trang 314 Tài liệu [2] )

Nhiệt độ sôi của dung dịch KOH 25% ở P1 = 0.3636 at là81.54oC

Tổn thất nhiệt độ sôi

oCTính tương tự ở các nồng độ 30%, 35%, 40% ta được kết quảsau:

Nồng độ dung

Trong đó : Khối lượng riêng dung dịch tính theo nồng độcuối ở nhiệt độ

 Hop : Chiều cao lớp chất lỏng sôi

Trong thiết bị tuần hoàn tự nhiên

Hop =

Với Ho : Chiều cao ống truyền nhiệt

: Khối lượng riêng dung môi ở tsdm

* Chọn chiều cao ống truyền nhiệt Ho = 1.5m

 Tính cho trường hợp dung dịch KOH 25%

Do trong khoảng nhiệt độ nhỏ, hiệu số thay đổikhông đáng kể nên ta chọn tra ở 15oC

2.Cân bằng năng lượng cho các giai đoạn

Tính theo công thức 4.4 trang 181 Tài liệu [4]

* Phương trình cân bằng nhiệt

Với

D : lượng hơi đốt sử dụng, kg

: tỉ lệ nước ngưng bị cuốn theo

: nhiệt độ nước ngưng, oC

C : nhiệt dung riêng nước ngưng ở , J/kg độ

cđ, cc : nhiệt dung riêng dung dịch đầu và cuối mỗi giaiđoạn, J/kg độ

tđ, tc : nhiệt độ dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn, oC : entanpi của hơi đốt, J/kg

: entanpi của hơi thứ, J/kg

Qt : nhiệt lượng tổn thất, J

Qcđ : nhiệt lượng cô đặc, J

* Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp ( do có 5% hơi nước ngưngcuốn theo )

QD = D.(1- ).( ) = D.(1- ).r

r = : nhiệt hóa hơi của nước ở áp PĐ

* Nhiệt dung riêng của dung dịch

Tính theo công thức 4.11 trang 182 Tài liệu [4]

cdd = 4190.(1-x) + c1.x

Trong đó

x: nồng độ dung dịch

c1: nhiệt dung riêng KOH khan, J/kg độ

Theo công thức 4.12 trang 183 Tài liệu [4]

Vậy nhiệt dung riêng dung dịch theo nồng độ

Nồng độ dung dịch % 25 30 35 40

Nhiệt dung riêng dung

dịch, J/kg độ 3376.5 3213.8 3051.1 2888.4

* Chọn hơi đốt có áp suất PD =3 at tD =132.9oC

* Nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 at

r = 2171.103 J/kg độ (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] )

* Entanpi của hơi thứ ở 73.05oC

=2632.2*103 J/kg ( Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1] )

* Tổn thất nhiệt Qt = 0.05*QD

* Xem nhiệt cô đặc là không đáng kể

a Giai đoạn đưa dung dịch 25% từ 25 o C đến 83.48 C o

Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất )

* Tóm tắt cân bằng năng lượng

Nồng độ dung dịch % 25(25

1698.95

I HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT

1.Hệ số truyền nhiệt trong quá trình sôi

1.1 Các kí hiệu và công thức

: hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi, W/m2K: hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi, W/m2K

q1 : nhiệt tải riêng phía hơi ngưng, W/m2

q2 : nhiệt tải riêng phía dung dịch sôi, W/m2

qv : nhệt tải riêng phía vách ống truyền nhiệt, W/m2

: nhiệt độ trung bình vách ngoài ống, oC: nhiệt độ trung bình vách trong ống, oC

tD : nhiệt độ hơi ngưng, tD = 132.9oC

tdd : nhiệt độ dung dịch sôi, oC

: nhiệt độ màng nước ngưng, oC

1.1.1 Phía hơi ngưng

(1)Theo công thức V.101 trang 28 Tài liệu [2]

(2)

Với A= phụ thuộc vào nhiệt độ màng tm

t m , o C 40 60 80 100 120 140 160 180 200

A 139 155 169 179 188 194 197 199 199

: khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ tm, kg/m3

: hệ số cấp nhiệt của nước ở nhiệt độ tm, W/mK

:độ nhớt của nước ở nhiệt độ tm, Pas

r : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở nhiệt độ tD

cn = 4189.44 J/kg độ

= 0.38619*10-3 Ns/m2

= 66.983*10-2 W/mK

* Các thông số của dung dịch

 tra ở bảng I.107 trang 101 Tài liệu [1] ( ở 40oC )

 tính theo công thức I.32 trang 123 Tài liệu [1]

, W/mK

Mdd =

Với x : nồng độ dung dịch

 cdd và xác định theo nồng độ

Nồng độ dung

1.1.3 Phía vách ống truyền nhiệt

Theo thí dụ 19 trang 148 Tài liệu [4]

(6)

=

Trong đó:

Lấy , (W/mK)-1

mm: bề dày ống truyền nhiệt

17.5 W/mK: hệ số dẫn nhiệt qua vách

=6.143*10-4, (W/mK)-1

1.1.4 Hệ số truyền nhiệt K

, W/m2K

Do không biết chính xác nhiệt độ vách ống truyền nhiệtnên phải thực hiện tính lặp như sau

1 Chọn (< tD )

2 Tính theo công thức (2)

3 Tính q1 theo công thức (1)

4 Tính theo công thức (6) với qv = q1

5 Tính theo công thức (5) với q = q1

6 Tính theo công thức (4)

7 Tính q2 theo công thức (3)

8 Tính qtb =

9 Xác định sai số ss =

Nếu ss > 5% thì chọn lại và lặp lại quá trình tính đến khiđạt sai số nhỏ

10Tính K theo công thức (7)

1.2 Tính K cho các giai đoạn

a Tímh ở nồng độ 25%

(thỏa)Vậy

o Bảng tóm tắt

Nồng độ dung dịch,

2.1.1 Phía hơi ngưng

* l : chiều cao ống truyền nhiệt, l = 1.5 m

* : khối lượng riêng ( kg/m3 ), hệ số dãn nởthể tích ( K-1 ), hệ số dẫn nhiệt ( W/mK ), độ nhớt ( Pa.s ), nhiệtdung riêng ( J/kg độ ) của dung dịch KOH lấy ở nhiệt độ màng

ta thấy Gr.Pr > 2.107

W/m2K(6)

(7) qtb = 84288.59W/m2

(8) ss=0.003=0.3% (thoả)

Vậy hệ số truyền nhiệt giai đoạn này

II BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT VÀ THỜI GIAN CÔ ĐẶC

Phương trình truyền nhiệt cho khoảng thời gian nhỏ dT

Q : nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình này, J

* Ta tính tích phân (1) bằng đồ thị Cần xác định Q, ởtừng thời điểm

Nồng độ dung

Đồ thị xác định thời gian cô đặc và bề mặt truyền nhiệt

0 1 2 3 4

*Chọn thời gian cô đặc là 40 phút

Bề mặt trao đổi nhiệt là

Với Q : nhiệt lượng dùng cho gia nhiệt, J

K : hệ số truyền nhiệt cho quá trình gia nhiệt, W/m2K

: chênh lệch nhiệt độ, K

T =

* Chọn thời gian nhập liệu 15 phút

Thời gian tháo sản phẩm 15 phút

* Tồng thời gian cô đặc 1 mẻ là

Tt = 15 + 4.5 + 40 + 15 = 74.5 phút

Ta chọn tổng thời gian cô đặc là 75 phút

III BUỒNG ĐỐT

Diện tích bề mặt truyền nhiệt : F = 28.04 m2

Ta lấy an toàn : F = 33.65 m2 ( 20%)

Chiều cao ống truyền nhiệt : H = 1.5m

Chọn ống truyền nhiệt có đường kính : dng = 45mm

: dtr = 41mm Số ống cần :

ống

 Xếp ống theo hình lục giác đều ( theo Tài liệu [2] trang 48 )

 Số hình lục giác đều : 8 hình

 Số ống trên đường chéo : 17 ống

Tổng số ống : 217 ống

 Chọn bước ống t = (1.2 ).dng

Chọn t = 58 mm

 Chọn ống tuần hoàn

 Đường kính ống tuần hoàn

Chọn dtr (th) = 315 mm

dng(th) = 325 mmKiểm tra điều kiện : tiết diện ngang ống tuần hoàn bằng0.25 tiết diện ngang tất cả các ống truyền nhiệt :

thỏa

Số ống truyền nhiệt bị chiếm chỗ

Gọi m : là số ống nằm trên đường chéo ống tuần hoàn

có 7 ống trên đường chéo ống tuần hoàn

a=(m +1)/2 = 4 ( công thức V.139 Tài liệu [2] trang 48 )Tổng số ống bị chiếm chỗ

(công thức V.139 Tài liệu[2] trang 48)

Số ống truyền nhiệt còn lại

ốngCần 175 ống (bỏ 5 ống)

 Đường kính trong buồng đốt

Dt = t.(b-1) + 4.dng= 58*(17-1) + 4*45 =1108 mm

Với b = 17 , số ống trên đuờng chéo lục giác

Chọn đường kính buồng đốt Dt (bđ) = 1100 mm

 Đáy

Chọn đáy nón tiêu chuẩn có gờ, góc đáy 90o

Tra bảng XIII.21 trang 394 Tài liệu [2]

Chiều cao gờ hgờ = 50 mm

Chiều cao phần nón hn = 618 mm

Thể tích đáy nón Vđáy = 0.282 m3

Thể tích truyền nhiệt và ống tuần hoàn

Cuối quá trình cô đặc Vdd = 1.38 > 0.282 +0.463

dung dịch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt

IV BUỒNG BỐC

Đường kính buồng bốc xác định từ điều kiện phân li đượcgiọt lỏng đường kính 0.3 mm trở lên

Chiều cao buồng bốc xác định từ cường độ bốc hơi trungbình và thể tích buồng bốc

1.Đường kính

Lưu lượng hơi thứ

Ta tính lưu lượng hơi thứ trong giai đoạn đầu ( do lượng hơi thứtrong giai đoạn này là lớn nhất )

/( T 1) , m3/sTrong đó

W1 : lượng hơi thứ trong giai đầu, kg

W1 = 516.25 kg: khối lượng riêng hơi thứ ở áp suất P1 = 0.36 at

= 0.2224 kg/m3 ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] )

T 1 : thời gian gia nhiệt giai đoạn đầu ( từ 25% đến 30% )

T 1 = 936.8 s

m3/s

Vận tốc hơi

 Vận tốc lắng

Xác định theo công thức 5.14 trang 157 Tài liệu [3]

Trong đó

: khối lượng riêng giọt lỏng, kg/m3

: khối lượng riêng hơi thứ, = 0.2224 kg/m3

dl : đường kính giọt lỏng, dl = 0.3 mm = 3*10-4 m

: hệ số trở lực

h2 =400

mmh

1 =50 mm

h1= 50 mm : chiều caophần

gờ buồng bốc

h2= 400 mm :chiều cao phần

nón buồng bốc

Kiểm tra Re

thỏa

2.Chiều cao

Tính theo trang 71,72 Tài liệu [2]

Thể tích không gian hơi

, m3

Với W : lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị, kg/h

Utt : cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảngkhông gian hơi, m3/m2h

: khối lượng riêng hơi thứ, kg/m3