đồ án thiết kế hệ thống cô đjăc hai nồi xuôi chiều có phòng đốt ngoài làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 6480Kgh, nồng độ đầu 7%, nồng độ sản phẩm 22%. Quá trình cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của hoá chất hoà tan (không hoặc khó băy hơi) trong dung môi bay hơi.
Trang 1Mục lục
I- Phần mở đầu
I- Sơ đồ mô tá dây chuyền sản xuất
HI- Tính thiết bị chính
1 Tổng lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống
2 Lượng hơi thứ bốc ra khỏi mỗi nồi
3 Nồng độ dung dịch trong mỗi nồi
4 Chênh lệch áp suất chung của hệ thông
5 Chênh lệch áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi
6 Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi
7 Tính tồn thất nhiệt độ cho từng nồi
7.1/ Tén thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao
7.2/ Tén thất nhiệt độ do nồng độ
7.3/ Téng tổn thất nhiệt độ của hệ thống
8 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống
8.1/ Nhiệt độ hữu ích của hệ thống
§.2/ Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong từng nồi
9 Tính lượng hơi đốt, lượng hơi thứ trong từng nồi
9.1/ Tinh nhiệt dung riêng của dd KNO;
9.2/ Các thông số của nước ngưng
9.3/ Lập phương trình của cân bằng nhiệt lượng
10 Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi
Trang
10
10 1I
Trang 210.1/ Tính hệ số cấp nhiệt ø, khi ngưng tụ hơi
10.2/ Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ
10.3/ Tính hệ số cấp nhiệt ø, từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi
10.4/ Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ
10.5/ So sanh qui va qzi
11 Xác định hệ số truyền nhiệt của từng nồi
12 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích từng nồi
13 So sánh A/,' và Ai,
14 Tính bề mặt truyền nhiệt F
IV Tính thiết bị phụ
1 Hệ thống thiết bị ngưng tụ Baromet
2 Tính toán hệ thiết bị ngưng tụ Baromet
2.1/ Tính lượng nước lạnh G, cần thiết để ngưng tụ
2.2/ Tính đường kính trong của thiết bị ngưng tụ
2.3/ Tính kích thước tắm ngăn
2.4/ Tính diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang
của thiết bị ngưng tụ
2.5/ Tính bước lỗ t
2.6/ Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ
2.7/ Kích thước ống Baromet
2.8/ Chiều cao ống Baromet
2.9/ Tính lượng hơi nước và không khí ngưng
3 Tính toán bơm chân không
Trang 3V.A.1/ Xác định số ống trong buồng đốt
V.A.2/ Xác định đường kính trong buồng đốt
V.A.3/ Xác định chiều đày phòng đốt
V.A.4/ Tính chiều dày lưới đỡ ống
V.A.5/ Tính chiều dày đáy nồi phòng đốt
V.A.6/ Tìm bích đề lắp đáy và thân, số bulong cần thiết
để lắp ghép bích đáy
V.B_ Buồng bốc hơi
V.B.1/ Thể tích buồng bốc hơi
V.B.2/ Chiều cao phòng bốc hơi
V.B.3/ Chiều dày phòng bốc hơi
V.B.4/ Chiều dày nắp buồng bốc
V.B.5/ Tìm bích để nắp vào thân buồng bốc
V.C_ Tính một số chỉ tiết khác
V.C.1/ Tính đường kính các ống dẫn hơi dung dịch vào và ra thiết bị
1.1/ Ông dẫn hơi đốt vào
1.2/ Ông dẫn dung dịch vào
1.3/ Ông dẫn hơi thứ ra
1.4/ Ông dẫn dung dịch ra
1.5/ Ông tháo nước ngưng
V.C.2/ Tinh va chon tai treo
1 Tính khối lượng mỗi nồi khi thử thủy lực
Trang 4V.C.4/ Tính bề đày lớp cách nhiệt
VI Kết luận
50 51
Trang 5I.Phần mở đầu:
Để bước đầu làm quen với công việc của một kĩ sư hoá chất là thiết kế thiết bị, hệ thống thiết
bị phục vụ một nhiệm vụ kỹ thuật trong sản xuất, sinh viên khoa công Nghệ Hoá học được nhận
đồ án môn học“ Qúa trình & Thiết bị công Nghệ Hoá học“ Việc làm đồ án là một công việc tốt giúp cho mỗi sinh viên trong bước tiếp cận tốt với thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình“ Cơ sở các quá trinh & thiết bị Công Nghệ Hoá học” Trên cơ sở lượng
kiến thức đó và lượng kiến thức của môn học khác, mỗi sinh viên biết dùng tài liệu tham khảo
trong tra cứu, vận dụng đúng những kiến thức, quy định trong thiết kế, tự nâng cao kỹ năng vận
dụng, tính toán, trình bày nội dung thiết kế theo văn phong khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống
Trong đồ án này, nhiệm vụ cần hoàn thành là thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều có phòng đốt ngoài làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 6480 kg/h, nồng độ đầu 7%,
nồng độ sản phẩm 22%
Quá trình cô đặc
Quá trình cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan( không hoặc khó bay hơi) trong đung môi bay hơi Đặc điểm của quá trình cô đặc là dung môi được tách ra khỏi dung dịch
ở dạng hơi, còn dung chất hoà tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung chất
sẽ tăng dần lên, khác với quá trình chưng cất, cấu tử trong hỗn hợp nay cùng bay hơi, chỉ khác nhau về nồng độ ở mỗi nhiệt độ Hơi của dung môi tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ,
hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng dé đun nóng 1 thiết bị khác
Cô đặc nhiêu nôi
Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó có ý nghĩa về sử dụng nhiệt Nguyên tắc của cô đặc nhiều nồi là: nồi đầu dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi
bốc lên ở nồi này được đưa vào nồi thứ 2 để làm hơi đốt, hơi thứ của nồi thứ 2 lại làm hơi đốt cho nồi thứ 3 Hơi thứ ở nồi cuối được đưa vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi
đầu đến nồi cuối, qua mỗi nồi nồng độ của dung dịch tăng dần lên do một phần dung môi bốc
hơi Hệ thống cô đặc xuôi chiều được sử dụng khá phổ biến Ưu điểm của loại này là dung dịch
tự di chuyên từ nồi trước ra nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi Nhược điểm của nó là nhiệt độ nồi sau thấp hơn nhưng nồng độ lại cao hơn nồi trước nên độ nhớt của dung dịch tăng dần dẫn đến hệ số truyền nhiệt của hệ thống giảm từ nồi đầu đến nồi cuối
Trang 6H.Sơ đồ mô tả dây chuyên sản xuât
Hệ thống cô đặc xuôi chiều làm việc liên tục :
Dung dịch đầu(NaOH) được bơm( 6) đưa vào thùng cao vị số( 5) từ thùng chứa, sau đó chảy
vào thiết bị trao đổi nhiệt( 3) ở thiết bị trao đổi nhiệt dung địch được đun nóng sơ bộ đến nhiệt
độ sôi rồi đi vào nôi 1 ở nồi 1, dung dich tiếp tục được đun nóng bằng thiết bị đun nóng kiểu ống
chùm, dung dịch chảy trong các ống truyền nhiệt, hơi đốt được đưa vào buồng đốt để đun nóng
dung dịch Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng cửa tháo nước ngưng Dung môi bốc
hơi lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ, hơi thứ trước khi ra khỏi nồi cô đặc được đưa qua bộ phận
tách bọt nhằm hồi lưu phần dung dịch bốc hơi theo hơi thứ qua bọt Hơi thứ ra khỏi nồi I được
làm hơi đốt cho nồi 2 Dung dịch từ nồi 1 tu di chuyền sang nồi thứ 2 do có sự chênh lệch áp suất làm việc giữa các nồi, áp suất nồi sau nhỏ hơn áp suất nồi trước Nhiệt độ của nồi trước lớn hơn
nhiệt độ của nồi sau, do đó dung dịch đi vào nồi 2 có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết qua là
dung dịch được làm lạnh, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượng dung môi gọi là quá
trình tự bốc hơi Nhưng khi dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch do đó cần phải tiêu tốn thêm 1 lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch, vì vậy khi cô đặc xuôi (1.1)chiều dung dịch trước khi đưa vào nồi đầu được đun nóng sơ bộ
Dung dịch sản phâm ở nỗi 2 được đưa vào thùng chứa sản phẩm Hơi thứ bốc ra khỏi nồi thứ
2 được đưa vào thiết bị ngưng tụ barômet Trong thiết bị ngưng tụ nước làm lạnh từ trên đi xuống
hơi cần ngưng đi từ dưới đi lên, ở đây hơi được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống baromet
( 10) ra ngoài, còn khí không ngưng đi qua thiết bị thu hồi bọt rồi vào bơm hút chân không.
Trang 7III.Tính thiết bị chính:
Các sô liệu đâu :
e _ Năng suất tính theo dung dich đầu Ga= 12600 [ kg/h]
© _ Nồng độ đầu của dung dịch x, =6%
e _ Nồng độ cuối của dung dịch x, =25%
° Áp suất suất hơi đốt P.=5 [at]
1, Tống lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống : W ( kø/h )
->] [4-55]
X c
=W= 12600{1 -) =9576 [kg/h]
2 Lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi:
Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi I :W,, [kg/h]
Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 2 : W,, [kg/h]
Giá thiết mức phân phối lượng hơi thứ bốc ra ở 2 nồi là: W,:W, =1:1,03
[103W,-W,=0_ (W,=4717,24 [kg/h]
Ta có hệ: “ >
W,+W,=W W, = 4858,76 [kg/h]
3 Nong đô dung dịch trong mỗi nồi :
Theo cOng thite: x, =G, —“4—, % [4-57]
Trang 8e© Vớinồi2:
Xa — -l2600 6
G,-W,-W, 12600 — 4717, 24 — 4858, 76 x,=G,
Ta được x; =x,: phù hợp với số liệu ban đầu
4 Chênh lệch áp suất chung của hệ thống : Ap
Theo công thức: AP =P, —Prg
5 Chênh lệch áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi:
Goi Ap;: chênh lệch áp suất trong nồi thứ ¡ [at]
Giả thiết phân bồ áp suất hơi đốt giữa 2 nồi là: Ap, : Ap, = 2,47:1
Ap, —2,47Ap, =0 Ap, = 3,417 [at
Ap, + Ap, = Ap = 4,8 Ap, =1,383 [at]
Tinh áp suất hơi đốt từng nồi suy ra nhiệt độ hơi đốt:
Theo công thức p; = p,¡ — Ap,,
© Nồi I: với p, =5[at] ta được: - Nhiệt độ hơi đốt: T, =151,I°C
- Nhiệt lượng riéng: i, = 2754 [kJ/kg]
- Nhiệt hoá hơi: ¡=2117 [kg]
© N6i2: với p, =1,583[at] ta được: - Nhiệt độ hơi đốt: T, =112,36°
Trang 9- Nhiệt lượng riêng:
- Nhiệt hoá hơi:
«Với p„ =0,2[at] ta được: T,„ = 59,7°C
6 Tính nhiệt đô và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi:
Gọi t,': nhiệt độ hơi thứ ra khỏi noi thir i (i =1,2)
i, = 2702,15 [kJ/kg]
r, =2227,85 [kl/kg]
A": tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống (chọn Arh=A,"=1°C)
Theo công thức: t= T,,, + A," [°c] ta cd:
« _ Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi I la: t,'=T, + A,"=112,36+1=113,36 [°C]
s _ Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 2 là: t,'=T,„ +A,"=59,7+1= 60,7 [°C]
Tra bang 1.250 [3.314] (Tính chất lý hóa của hơi nước bão hòa phu thuéc nhiét d6) ta co :
© Nồi I: với t'=113,36°C ta được: - Áp suất hơi thứ:
- Nhiệt lượng riêng:
- Nhiệt hoá hơi:
© Nồi2: với t'=60,7°C tađược: - Nhiệt độ hơi đốt:
Bảng tổng hợp số liệu 1:
- Nhiệt lượng riêng:
- Nhiệt hoá hơi:
Trang 107 Tính tốn thất nhiệt độ cho từng nồi:
7.1 Tính tồn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh tăng cao A¡””:
Công thức tính: A;"= t„, —t/[ °C |
Với: tụ, : nhiệt độ sôi ứng với pụ, [at]
t/: nhiệt độ sôi ứng với p,` [at]
Pụ, là áp suất thủy tĩnh ở giữa ống truyền nhiệt, tính theo công thức:
Poi = P+ ; (h, + 2)PurE » [at]
Trong do:
p;': ap suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch [at]
hy: chiều cao lớp dung dịch từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng, chọn h,=0,5 [m] H: chiều cao ống truyền nhiệt, chọn H = 5 [m]
Đau: khối lượng riêng của đung dịch ở nhiét 20 °C [kg/m*]
ø: gia tốc trọng trường øg= 9,81 [ m/s? ]
V6i ndil: p,'=1,638 [at]
Tra bang 1.59 [3-46] — Khối lượng riêng của dung dịch NaNO3- nước và nội suy voi t = 20°C va
Trang 11Với nồi 2: p,'=0.21 [at]
Tra bảng I.59 [3-46] - Khối lượng riêng của dung dịch NaNO3- nước và nội suy với t = 20 °Cvà
T,, : nhiệt độ sôi của dung môi [° K]
r: ấn nhiệt hoa hoi cua dung méi [J/kg]
A',„: Tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn của dung môi ở áp suất khí quyền
œ Với nồi | tacó:
Trang 128 Tinh hiệu số nhiệt đô hữu ích của hệ thống:
Hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống:
Trang 139 Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt dé tính lượng hơi đốt D và lượng hơi thứ W¡ ở từng nồi:
9.1 Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng:
Trong đó:
D: lượng hơi đốt cho vào nồi l
Cọ, C¡, Ca nhiệt dung riêng của dung dich ban đầu, dung dịch ra khỏi nồi 1, nồi 2
C„ ncl? C„„„ : nhiệt dung riêng của nước ngưng ra khỏi nồi 1, ndi 2 `Znc2
tạ, t„, t„: nhiệt độ sôi của dung dịch dau, dung dịch ra khỏi nồi 1, nồi 2
0,,0,: nhiệt độ nước ngưng nôi I, nồi 2
Q„¡, Q„„: nhiệt lượng mắt mát ở nồi I, nồi 2 (bằng 5% nhiệt lượng tiêu tốn dé bốc hơi ở
từng nồi) 9.2 Tính nhiệt dung riêng của dung dich NaNO, :
Với dung dịch loãng (x < 20%) nhiệt dung riêng tính theo công thức:
C=4186-(1—x) [3-152]
e_ Dung dịch ban đầu có x, = 6% nên ta có:
13
Trang 14C,, tinh theo céng thire: MC,, =n,c, +n,c, +n,c, [1-152]
V6i NaNO, tacd M=85; n, =1; n, =1; n, =3
Tra bảng I.141 [3-] ta có nhiệt dung nguyên tử của các nguyên tố:
Nhiệt độ của nước ngưng : 6, = T, =151,1°C; 0, =T, =112,68°C
Nhiệt dung riêng của nước ngưng:
Tra bảng I.249 [ 3-310 ] và nội suy với:
0, =151,1°C > C,,, = 4315, 08 [j/kg.d0]
0, =112,68°C > C,,, = 4237, 01 [j/kg.d6]
9.4 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng
Với nồi l:
Trang 15Lượng nhiệt mang vào:
e do dung dich đầu :G,Cạt„
e do hoi dét: Di, Luong nhiét mang ra:
e do san phẩm mang ra:(G, — W,)C,t,,
e do hoi tht: Wii,'
e do nude ngung : Dx C,,, x 6 =D x 4246,5 x 151,1[kg/h]
© do tén that Qmi: Q,,, = 0,05 (Di, -C,,,0,) nel
Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi I:
Di, +GyCyt = W,i,'+ (Gy - W,)C,t,, +DC,,,0, + Qu
Với nồi 2:
Lượng nhiệt mang vào:
e dohơi đốt: W¿,
s do dung dịch từ nồi 1: (G,—W,)C,t, Lượng nhiệt mang ra :
e dohơithứ: Wji,'
© do dung dich mang ra: (G,— W,— W,)C;t„
e do nước ngưng: W,C,;0,
© - do tốn thất Qu¿: Q„; =0,05W, (¡; —C,„;0;
Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 2:
Wii, + (Gy — W,)C¡t, = W,i,'+ (Gy -W, -W,)C,t, +WC,„;0; +Q„;
Kết hợp phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi I và nồi 2 với phương trình W,+W, = Wta co
hệ phương trình:
Trang 16D=
Thay các số liệu ta có :
_ 9576(2609,59-10` ~ 3440,68-77.24) + 12600(3440,68:77,24~ 3784,56-1 17,44) 0,95(2702,15-10`4237,01-112,36)— 3784, 56-1 17,44 + 2609,59.10°
Xác định lại tỉ lệ phân phối hơi thứ giữa 2 nồi: W, : W, =1:1,03
Kiểm tra sai số:
Trang 17
10 Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi:
10.1 Tính hệ số cấp nhiệt ơ khi ngưng tụ hơi
Chọn ống truyền nhiệt có kích thước: 38 x 2 [mm]
Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt :
Nồi I la: At, =4.77[ °C]
NOi 2 la: At,, = 4.73[ °C]
Điều kiện làm việc: phòng đốt ngoài thắng đứng (H<6m), hơi ngưng bên ngoài ống, màng
nước ngưng chảy dòng nên hệ số cấp nhiệt tính theo công thức:
0,25
a, =2,04-A, -| At, -H li” —" [W/m.độ]
Giá trị A phy thudc vao nhiét d6 mang t,,
Trang 18Thay các số liệu vào ta có :
10.2 Tinh nhiét tai riéng vé phia hoi ngung tu:
Goi q,,: Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ nồi thứ ¡
Ta có: q,, = dị, -At,, [3-278]
= q) =a, -At,, = 6877,15-4,77 = 32804 | W/m’ | Gis = Oy “At, = 6558,13x 4,73 = 31020 | W/m’ | Lap bang số liệu 4:
At,,: Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống truyền nhiệt và dung dịch
Ta co: At,, = ty; — ty; = AT, — At,, — At,
Hiệu số nhiệt độ ở 2 bề mặt thành ống truyền nhiệt: At;, = q,, yr
Tổng nhiệt trở của thành ống truyền nhiệt: > r=n+T, +3 [m°d6/W]
Trang 19rị, r,: Nhiệt trở của cặn ban ở hai phía của thành ống
Tra bang II.V.1 [4 — 4] lay:
1, = 0,387-10° [m°d6/W] la nhiét tro cia can ban (NaNO, )
r, = 0,232-10° 1a nhiệt trở của chất tải nhiệt (hơi nước) 5: bé dày ống truyền nhiệt, = 2-10°(m)
2: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống truyền nhiệt (chọn thép cacbon) ^.= 46, 5 [W/m.độ]
At, =AT, —At,, — At, =33,66-4,77-21,72=7,17[ °C]
At„ =ÁT, —At,, —At,; =35,12—4,73—20,54= 9,85 [ °C]
Trang 20e_ Tra bảng L.129 [3 — 133] và nội suy ta có :
Các thông số của dung dịch :
Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch NaNO tính theo công thức:
3P
Xa = AC of [3-123]
A : Hệ số tỷ lệ với chất long lién két A=3,58-10°
C„„: Nhiệt dung riêng của dung dịch Theo tính toán ở bước 9 ta có :
Cựu =3784,56 [J/kg.độ]: Cụ; = 3440,68 [J/kg.độ]
p: Khối lượng riêng của dung dịch NaNO, Tra bảng I.59 [3 — 46] và nội suy ta có:
NOi I: t,, =117,44°C và x, =9,59% = pạụ = 1006 | kg/mẺ |
Nồi 2: t¿ =77,24°C và x, =25% = pạ„ = 1145| kg/m` |
Trang 21M: Khối lượng mol của dung dịch tính theo công thức :
M= Mụyyo, “No, + Mi o "Nho =85N go, +I8(I ¬
NNNo, 7 phần mol của NaNO, trong dung dịch
Ta có:
Daas = A*Cygs ‘Pago | P82 = 3,58-10° 3440, 68-1145 TS M, 22,422 =0,5233 [W/m.độ]
Độ nhớt của dung dịch tính theo công thức Pavalov :
Trang 22Tra bang 1.104 [3-96] và nội suy với 0,, = 104,72 °C ta được [tyy, =0,271-10° [ Ns/m’ |
Với nồi 2 :
Tra bảng I.107 [3-100] và nội suy ta có :
t, =20°C và x, =25% ta có lịy =I,25-10)[Ng/mẺ |
t, =40°C và x, =25% ta c6 jt, =0,95-10° | Ns/m? ] Tra bảng I.102 [3-94] ta có:
Tra bảng I.102 [3-94] và nội suy với 0.„ =42,54 °C ta được tụ; =0,6259-10 7 [Nsm |
Thay các số liệu vào công thức tính hệ số hiệu chỉnh ta có:
Trang 230,565 2 10,435,
Reet Pret) \Cner /\ Haat
Trang 24dus = dị; Hn _ aaa = 30863,69 [ wim? ]
Theo phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ hữu ích theo điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau và nhỏ nhất thì áp dụng công thức: K,= " [W/mỶ.độ]
Thay số ta có:
K, = So = 3279354 — 74 27 [W/mẺ độ] AT, 33,66
K, — đo: — 3086362 AT, 3512 — ng g1 [W/m2 độ]
Trang 25Lượng nhiệt tiêu tốn :
Trang 26
878,8067 -35, 296
Ta có R=E,
IV Tính thiết bị phụ:
1 Hệ thống thiết bị ngưng tụ baromet:
2 Tính toán hệ thiết bị ngưng tụ baromet:
- Lượng hơi thứ ở nồi cuối trong hệ thống cô đặc: W, = 4857,93(kg/h)
- Áp suất ở thiết bị ngưng tụ là: P,, = 0, 2(at)
Trang 27Với :_ ï: nhiệt lượng riêng của hơi nước ngưng ¡„ = 2607 (kJ/kg)
ty, t, :nhiét d6 đầu và cuối của nước lạnh Chọn ty = 20°C; t, = 50°C
C, : nhiệt dung riêng trung bình của nước, chọn ở nhiệt độ 35°C ta có:
C, =4180,9 (J/kg.độ) Thay vào công thức ta có:
2.3/ Tinh kích thước tắm ngăn:
Tắm ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo làm việc tốt, chiều rộng tắm ngăn là b, có
đường kính là d
oh ^ A z ^ „ D
Chiêu rộng tâm ngăn tính theo công thức: b= ¬ +50 (mm) [4-79]
Với D, là đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, D„ = 800 (mm) Ta có:
b= TC +50=450 (mm)
Trang 28Trên tắm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, đường kính lỗ là 5 mm (nước làm nguội là nước bản), chiều
Thay vao ta duge t =0,866-5-(0,1)°° +5=6,37 (mm)
2.6/ Tinh chiéu cao thiét bi ngung tu:
Mức độ đun nóng thiết bị ngưng tụ được xác định theo công thức sau:
"
ty—t, 59,7—20
Trong đó t,„ là nhiệt độ của hơi bão hòa ngưng tụ t„ = 59,7°C
Quy chuẩn theo bảngVI.7 [4-86] lấy B =0,774
Tra bảng số liệu ta có:
Trang 29Ta có chiều cao của thiết bị ngưng tụ: H =8-400 = 3200 (mm)
Thực tế, khi hơi đi trong thiết bị ngưng tụ từ dưới lên thì thể tích của nó sẽ giảm dần, do đó
khoảng cách hợp lý giữa các ngăn cũng nên giảm dần từ dưới lên trên khoảng 50 mm cho mỗi ngăn Khi đó chiều cao thực tế của thiết bị ngưng tụ là H' Khoảng cách trung bình giữa các ngăn
là 400 mm, ta chọn khoảng cách giữa hai ngăn dưới cùng là 450 mm
3600 -7- w Trong đó w là tốc độ của hỗn hợp nước và chất lỏng đã ngưng chảy trong ống baromet, thường lay w=0,5—0,6 m/s chọn w=0,5 m/s Thay vào công thức ta có:
0,004-(92875,52 + 4857, 93) d=, fe eee! = 0,263 m 3600 -3,14-0,5
2.8/ Xác định chiều cao ống baromet:
H=h, +h, +0,5 (m) Trong do:
h,: là chiều cao cột nước cân bằng với hiệu số áp suất của thiết bị ngưng tụ và khí quyên tinh theo công thức:
Đụ
h, =10,33=* (m 1 760 (m)
Trang 30Với p„ là độ chân không trong thiết bị ngưng tụ Ta có:
Với ^ là hệ số ma sát khi nước chảy trong ông tính theo công thức của Braziut: 4 = —— ~~ c025
Ta có: Re = Wee, voi w=0,5m/s
u Tra bảng I.249 [3-310] với t„ = 35°C tacd: py = 994,06 (kg/m’) va = 0,7225-107 (N.s/m?)
=180925,8 > A= —0316% — 0.0153 180925, 8%
0,5-0,263-994, 06 Thay số vào ta được: Re= ¬
Ngoài ra cần có chiều cao dự trữ 0,5m để ngăn ngừa nước dâng lên trong ống và chảy tràn vào
đường ống dẫn hơi khi áp suất khí quyền tăng Vậy H=10,5 (m)
2.9/ Tính lượng hơi và không khí ngưng:
Lượng không khí cần hút là :
