Luận văn tốt nghiệp Đề tài: Chưng luyện để tách hỗn hộp cấu tử công nghiệp môc lôc Phần mở đầu Vẽ thuyết minh dây chuyền Tính toán thiết bị I.Tính cân vật liệu II.Đờng kính tháp III.Số đĩa thực tế chiều cao tháp 14 IV Tính toán khÝ 21 V Trë lùc 36 C©n b»ng nhiƯt 41 I Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 41 II.Tháp chng luyên 42 III Thiết bị ngng tụ 45 IV.Thiết bị làm lạnh 45 Tính chọn thiết bị phụ 46 I Tính chon thiết bị gi nhiệt 47 II.Tính bơm 43 Kết lụân 62 Tài liệu tham khảo 63 Phụ lục 64 http://nuoc.com.vn Phần mở đầu Trong công nghiệp, việc phân tách cấu tử từ hỗn hợp ban đầu cần thiết nhằm mục đích hoàn thiện, khai thác, chế biến Có nhiều phơng pháp phân tách cấu tử công nghiệp, có phơng pháp chng luyện phơng pháp hay đợc sử dụng Chng phơng pháp tách cấu tử từ hỗn hợp ban đầu dựa vào độ bay khác chúng hỗn hợp Hỗn hợp chất lỏng chất khí, thờng chng hỗn hợp có cấu tử ta thu đợc nhiêu sản phẩm Với hỗn hợp có hai cấu tử ta thu đợc hai sản phẩm sản phẩm đỉnh gồm phần lớn cấu tử dễ bay sản phẩm đáy chứa phần lớn cấu tử khó bay Trong thực tế gặp nhiều kiểu chng khác nh : chng nớc trực tiếp, chng đơn giản, chng luyện Chng luyện phơng pháp chng phổ biến dùng để tách hỗn hợp cấu tử dễ bay có tính chất hoà tan hoàn toàn phần vào vẽ v thuyết minh dây chuyền sản xuất I Thuyết minh dây chuyền sản xuất : Hỗn hợp đầu từ thùng chứa đợc bơm bơm liên tục lên thïng cao vÞ Møc chÊt láng cao nhÊt ë thùng cao vị đợc khống chế nhờ ống chảy tràn Từ thùng cao vị, hỗn hợp đầu (đợc điều chỉnh nhờ van lu lợng kế) qua thiết bị đun nóng dung dịch Tại đây, dung dịch đợc gia nhiệt nớc bÃo hoà đến nhiệt độ sôi Sau đó, dung dịch đợc đa vào tháp chng luyện qua đĩa tiếp liệu Tháp chng luyện gồm hai phần : phần từ đĩa tiếp liệu trở lên đoạn luyện, từ đĩa tiếp liệu trở xuống đoạn chng Nh vậy, tháp, pha lỏng từ xuống tiếp xúc với pha từ dới lên Hơi bốc từ đĩa dới lên qua lỗ đĩa tiếp xúc với pha lỏng đĩa trên, ngng tụ phần, nồng độ cấu tử dễ bay pha lỏng tăng dần theo chiều cao tháp Vì nồng độ cấu tử dễ bay lỏng tăng nên nồng độ lỏng bốc lên tăng Cấu tử dễ bay có nhiệt độ sôi thấp cấu tử khó bay nên nồng độ tăng nhiệt độ sôi dung dịch giảm Tóm lại, theo chiều cao tháp nồng độ cấu tử dễ bay (cả pha lỏng pha hơi) tăng dần, nồng độ cấu tử khó bay (cả pha lỏng pha hơi) giảm dần, nhiệt độ giảm dần Cuối cùng, đỉnh tháp ta thu đợc hỗn hợp có thành phần hầu hết cấu tử dễ bay đáy tháp ta thu đợc hỗn hợp lỏng có thành phần cấu tử khó bay chiếm tỷ lệ lớn Để trì pha lỏng đĩa đoạn luyện, ta bổ xung dòng hồi lu đợc ngng tụ từ đỉnh tháp Hơi đỉnh tháp đợc ngng tụ nhờ thiết bị ngng tụ hoàn toàn 6, dung dịch lỏng thu đợc sau ngng tụ phần đợc dẫn hồi lu trở lại đĩa luyện để trì pha lỏng đĩa đoạn luyện, phần lại đợc đa qua thiết bị làm lạnh để vào bể chứa sản phẩm đỉnh Chất lỏng đáy tháp đợc tháo đáy tháp, sau phần đợc đun sôi thiết bị gia nhiệt đáy tháp hồi lu đĩa đáy tháp, phần chất lỏng lại đa vào bể chứa sản phẩm đáy 10 Nớc ngng thiết bị gia nhiệt đợc tháo qua thiết bị tháo nớc ngng 11 Nh vậy, thiết bị làm việc liên tục (hỗn hợp đầu đa vào liên tục sản phẩm đợc lấy liên tục) http://nuoc.com.vn II Sơ đồ dây chuyền : Nớc Nớc lạnh Hơi đốt Nớc Nớc lạnh 11 Nớc ngng Hơi đốt 11 N−íc ng−ng 10 Chó thÝch : 1- Thùng chứa hỗn hợp đầu 2- Bơm 3- Thùng cao vị 4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu 5- Tháp chng luyện 6- Thiết bị ngng tụ hồi lu 7- Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh 8- Thùng chứa sản phẩm đỉnh 9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 10- Thùng chứa sản phẩm đáy 11- Thiết bị tháo nớc ngng http://nuoc.com.vn tính toán kỹ thuật thiết bị - Giả thiết : - Số mol pha từ dới lên tất tiết diện tháp - Số mol chất lỏng không thay đổi theo chiều cao đoạn chng đoạn luyện - Hỗn hợp đầu vào tháp nhiệt độ sôi - Chất lỏng ngng tụ thiết bị ngng tụ có thành phần thành phần đỉnh tháp - Cấp nhiệt đáy tháp đốt gián tiếp - Yêu cầu thiết bị : F : Năng suất thiết bị tính theo lợng hỗn hợp đầu = 7500 = 2,083(kg/s) Thiết bị làm việc áp suất thờng, P = at Tháp loại : Tháp chóp - Điều kiện : a F : Nồng độ axeton hỗn hợp đầu = 0,34% khối lợng aP : Nồng độ axeton sản phẩm đỉnh = 0,95% khối lợng aW : Nồng độ axeton sản phẩm đáy = 0,03 % khối lợng M1 : Khối lợng phân tử axeton = 58 kg/kmol M2 : Khối lợng phân tử H2O =18 kg/kmol I TÝnh c©n b»ng vËt liƯu : 1/ Tính cân vật liệu : Theo phơng trình cân vật liệu cho toàn tháp : http://nuoc.com.vn F=P+W Và phơng trình cân vật liệu cho riêng cÊu tư dƠ bay h¬i (Etylic): F.a F = P.a P + W.a W Lợng sản phẩm đáy : W = F ( a P − a F ) 2,083 (0,95 − 0,34 ) = = 0, (kg/s) a P − aW 0,95 − 0,03 ⇒ L−ỵng sản phẩm đỉnh : P = F W = 06667 0,458 = 0,2087 (kg/s) Tính lợng hỗn hợp đầu F, lợng sản phẩm đỉnh P, lợng sản phẩm đáy W theo kmol/s : a aF F'= ⎜ F + ⎜M M2 ⎝ ⎞ ⎛ 0,30 0,7 ⎞ ⎟.F = ⎜ + ⎟.0,6667 = 0,0302 (kmol / s ) ⎟ 18 ⎠ ⎝ 46 ⎠ ⎛a − aP ⎞ ⎛ 0,95 0,05 ⎞ −3 ⎟.P = ⎜ P' = ⎜ P + + ⎟.0,2087 = 4,889.10 (kmol / s ) ⎜M ⎟ M2 ⎠ 18 ⎠ ⎝ 46 ⎝ W ' = F '− P' = 0,0302 − 4,889.10 −3 = 0,0253 (kmol / s ) 2/ TÝnh chØ sè håi l−u thÝch hợp, số đĩa lý thuyết : Đổi nồng độ từ phần khối lợng sang phần mol : xF = aF / M 30 / 46 = = 0,14360 a F / M + (100 − a F ) / M 30 / 46 + 70 / 18 xP = aP / M 95 / 46 = = 0,8814 a P / M + (100 − a P ) / M 95 / 46 + / 18 xW = aW / M 0,4 / 46 = = 1,569.10 −3 aW / M + (100 − aW ) / M 0,4 / 46 + 98 / 18 Dựa vào đờng cân láng-h¬i (néi suy), ta cã : * yF = 0,278092 http://nuoc.com.vn a/ ChØ sè håi l−u tèi thiÓu : Rmin * xP − y F 0,8814 − 0,278092 = * = = 4,4584 y F − xF 0,278092 − 0,1436 b/ ChØ sè håi l−u thÝch hỵp : Cho R biến thiên (R >Rmin), với giá trị R ta xác định đợc số đĩa lý thuyết tơng øng : β 1,2 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 R 5,3832 5,6075 6,729 7,8505 8,972 10,0935 N 28 27 23 22 21 20 178,7296 178,4025 177,764 194,711 209,412 221,87 N(R+1) 2,5 11,215 19 232,685 R β= HÖ sè hiÖu chØnh : R Từ bảng số liệu, ta xây dựng ®å thÞ biĨu diƠn mèi quan hƯ R – N(R+1) Dựa vào đồ thị , ta xác định đợc Rth = 6,729 c/ Phơng trình đờng nồng độ làm việc : - Đờng nồng độ làm việc đoạn chng : Lợng hỗn hợp đầu tính theo kmol sản phẩm ®Ønh : f = 0,302 F' = = 6,1771 P ' 4,889.10 http://nuoc.com.vn Phơng trình : y= 6,729 + 6,1771 6,1771 − R+ f f −1 x− xW = x− 0,001569 R +1 R +1 6,729 + 6,729 + ⇒ y = 1,6698 x − 0,001051 - Đờng nồng độ làm việc đoạn luyện : Phơng trình : y= x R 6,729 0,8814 x+ P = x+ R +1 R + 6,729 + 6,729 + ⇒ y = 0,8706 x + 0,114 d/ Sè ®Üa lý thut : Víi Rth = 6,729 dựa vào đờng cân đờng làm việc, ta xác định đợc số đĩa lý thuyết NLT =23 Trong ®ã : sè ®Üa ®o¹n ch−ng :2 sè ®Üa ®o¹n luyện : 21 II Đờng kính tháp : 1/ Lu lợng trung bình dòng pha tháp : a/ Trong đoạn luyện : Số liệu : GP : Lợng sản phẩm đỉnh (P) = 4,889.10-3 (kmol/s) R : HƯ sè håi l−u thÝch hỵp = 6,729 GR : L−ỵng håi l−u = GP R (kmol/s) ♦ Lợng khỏi đỉnh tháp gđ : gđ = GR + GP = GP (R + 1) = 4,889.10-3 (6,729+ 1) = 0,0952 (kmol/h) http://nuoc.com.vn ♦ Lợng vào đoạn luyện g1 , nồng độ y1 , lợng lỏng G1 đĩa thứ đoạn luyện, nồng độ lỏng x1 : Coi x1 = xF = 0,1740 Phơng trình cân vật liệu : g1 = G1 + GP (1) Phơng trình cân vật liệu với cấu tử dễ bay (etylic) : g1 y1 = G1 x1 + GP xP (2) Phơng trình cân nhiệt lợng : g1 r1 = gđ rđ (3) r1 : ẩn nhiệt hóa hỗn hợp vào đĩa luyện thứ (kcal/kmol) rđ : ẩn nhiệt hoá hỗn hợp khỏi đỉnh tháp (kcal/kmol) Gọi : rA : Èn nhiƯt hãa h¬i cđa Etylic rB : Èn nhiệt hoá H2O Từ đồ thị (t,x,y) ta có : - Nhiệt độ sôi hỗn hợp đỉnh (x = xP = 0,8814): tP = 78,12720C Néi suy theo b¶ng r – to (I-301) víi to = 78,1272°C : ⎧r = 198 (kcal/kg) = 198.M A (kcal/kmol) = 9108 (kcal/kmol) ⇒⎨A ⎩rB = 508 (kcal/kg) = 508.M B (kcal/kmol) = 9126 (kcal/kmol) ⇒ r® = rA y® + rB (1 - y®) = 9108 0,8814 + 9126 (1- 0,8814) = 9110,1348 (kcal/kmol) - Nhiệt độ sôi hỗn hợp đầu (x = xF = 0,1436): tF = 84,6028°C Néi suy theo b¶ng r – to (I-301) víi to = 84,6028°C : ⎧rA = 193 (kcal/kg) = 193.M A (kcal/kmol) = 8878 (kcal/kmol) ⇒⎨ ⇒ rl = ⎩rB = 446 (kcal/kg) = 446.M B (kcal/kmol) = 8028 (kcal/kmol) rA yl + rB (1 – yl) = 8878 yl 8028 (1 – yl) Thay rl vào (3) giải hệ phơng trình (ẩn yl, gl, Gl), ta đợc : http://nuoc.com.vn G1 = 0,1011 (kmol/s) ⎪ ⇒ ⎨ g1 = 0,106 (kmol/s) ⎪ y = 0,1776 Lợng trung bình ®i ®o¹n lun : g tbL = g d + g1 0,0952 + 0,106 = = 0,1006 (kmol/s) 2 Lợng lỏng trung bình đoạn luyện : GR + G1 (6,729 + 1).4,889.10 −3 + 0,1011 = = = 0,0956 (kmol/s) 2 GtbL b/ Trong đoạn chng : Số liệu : GW : Lợng sản phẩm đáy (W) = 0,0253 (kmol/s) , , ' g1 , nồng độ y , lợng lỏng G1 ®èi víi ®Üa thø nhÊt , cđa ®o¹n ch−ng, nång độ lỏng x , lợng khỏi đoạn chng lợng Lợng vào đoạn chng vào đoạn luyện g1 : Ta có y1 = y W nồng độ cân ứng với xW , nội suy theo bảng số liệu đờng c©n b»ng (II-145) : , * ⇒ y1 = yW = 0,001856 , * Phơng trình cân vật liệu : ' ' G1 = g1 + G W (1’) Phơng trình cân vật liệu với cấu tử dễ bay h¬i (etylic) : ' ' ' ' G1x1 = g1y1 + G W x W (2) Phơng trình cân b»ng nhiƯt l−ỵng : ' g1r1' = g1r1 (3’) rl : ẩn nhiệt hóa hỗn hợp khỏi đoạn chng http://nuoc.com.vn Trong : : Hệ số ma sát Nhiệt độ dung dịch ống : t = 20 oC Theo toán đồ xác ®Þnh ®é nhít theo nhiƯt ®é (I-102), ta cã : μB = (cP) μA = 1,19 (cP) Nång ®é dung dÞch : x = 0,1436 ⇒ lg(μ1) = x.lg(μA) + (1- x).lg(μB) = 0,1436 lg(1,19) + (1- 0,1436) lg(1) = 0,0108 ⇒ μ1 = 1,0252 (cP) = 1,0252.10-3 (Ns/m2) ⇒ Re = wO1.ρ1.d O μ1 = 0,0922.920,932.0,1 = 8,282.103 >4000 , Chế độ chảy 1,0252.10 xoáy rèi ⎛D ⎞ Re gh = 6.⎜ td ⎟ ⎝ ε ⎠ [I.461] ⎛ 100 ⎞ Re gh = 6.⎜ ⎟ = 1,61.104 Thay sè 0,1 ⎠ ⎝ VËy hƯ sè trë lùc ma s¸t λ = 0,033 Với loại ống thép không gỉ ta đà chọn, theo bảng I-466, ta có độ nhám tuyệt đối ε = 0,1 (mm) ⇒ ΔPms1 = 0,033 10 3,914 = 12,9162 (N/m ) 0,1 ♦ Trë lùc côc bé : ΔPcb1 = ∑ ξ.ΔPw1 (N/m2) Trong ®ã : ξ : HƯ sè trë lùc cơc bé C¸c trë lùc côc bé èng gåm : 71 http://nuoc.com.vn - Trở lực cửa vào từ thùng cao vị vào ống : với cạnh nhẵn = 0,5 - Trở lực đột mở từ ống vào thiết bị gia nhiệt : Thiết bị có đờng kính d = 0,4 (m) Tiết diện đầu thiết bị (chia 12 ngăn) : 0,785.d 0,785.0,4 f1 = = = 0,0105 (m2) 12 12 TiÕt diƯn èng lµ : f O = 0,785.d O = 0,785.0,12 = 0,00785 (m2) ⎛ f ⎞ ⎛ 0,00785 ⎞ ⇒ ξ = ⎜1 − O ⎟ = ⎜ − ⎟ = 0,064 ⎜ f1 ⎟ ⎝ 0,0105 ⎠ ⎝ ⎠ - Trë lùc van : Coi van më 50% ⇒ ξ = 2,1 - Trë lùc èng chun h−íng lần với góc chuyển 90o = 1,19 [I.479] ⇒ ΔPcb1 = (0,5 + 0,064 + 2,1 + 1,19).3,914 = 20,0436 (N/m2) ⇒ ΔPm1 = 20,0436 + 12,9162 = 32,96 (N/m2) hm1 = ΔPcb1 + ΔPm1 + ΔPw1 32,96 + 3,914 = = 0,00408(m) 920,932.9,81 ρ g b/ Trë lùc èng dÉn tõ thiÕt bị gia nhiệt đến tháp : P m2 = P ms2 + ΔP cb2 +ΔPw (N/m2) Trong ®ã : ΔP ms2 : Trë lùc ma s¸t (N/m2) ΔP cb2 : Trë lùc cơc bé (N/m2) Sè liƯu : - ChiỊu dài ống : L2 =1,5 (m) - Đờng kính ống : dO = 0,1(m) - L−u l−ỵng : GF = 0,6667 (kg/s) Thế vận tốc chất lỏng èng : 72 http://nuoc.com.vn ΔPw ρ2 w 2 O = (N/m2) Trong ®ã : ρ2 : Khối lợng riêng dung dịch sau gia nhiệt (kg/m3) : ρ2 = ρF = 882,483 (kg/m3) wO = GF 0,6667 = = 0,0962 ρ 0,785.d O 882,483.0,785.0,12 882,483.0,0962 ⇒ ΔPw = = 4,083 (N/m2) ♦ Trë lùc ma s¸t : ΔPms = λ L2 ΔPw dO (N/m2) Trong ®ã : λ : Hệ số ma sát Nhiệt độ dung dịch ống : t = 84,6628 oC Theo toán đồ xác định độ nhớt theo nhiệt độ (I-102), ta có : μB = 0,29 (cP) μA = 0,38 (cP) Nång ®é dung dÞch : x = 0,1436 ⇒ lg(μ2) = x.lg(μA) + (1- x).lg(μB) = 0,1436 lg(0,38) + (1- 0,1436) lg(0,29) = - 0,52 ⇒ μ2 = 0,301 (cP) = 0,301.10-3 (Ns/m2) ⇒ Re = wO ρ d O μ2 = 0,0962.882,783.0,1 = 2,813.10 > 10 0,301.10 73 http://nuoc.com.vn Chế độ chảy xoáy Xác định theo công thức II-464 : ⎡⎛ 6,81 ⎞ 0,9 Δ ⎤ = −2 lg ⎢⎜ ⎟ + ⎥ 3,7 ⎥ λ ⎝ Re ⎠ ⎢ ⎣ ⎦ 0,9 ⎛ ⎡ ⎤⎞ ⎜ − lg ⎢⎛ 6,81 ⎞ + Δ ⎥ ⎟ ⇒λ= ⎜ ⎟ ⎜ 3,7 ⎥ ⎟ ⎢ ⎣⎝ Re ⎠ ⎦⎠ ⎝ −2 ⎛ ⎡⎛ 6,81 ⎞ 0,9 1.10 −3 ⎤ ⎞ = ⎜ − lg ⎢⎜ ⎟ + ⎥⎟ ⎜ 3,7 ⎥ ⎟ ⎢⎝ 28130 ⎠ ⎣ ⎦⎠ ⎝ ⇒ ΔPms = 0,023 −2 = 0,023 1,5 4,083 = 1,408 (N/m ) 0,1 ♦ Trë lùc côc bé : ΔPcb = ∑ ξ.ΔPw (N/m2) Trong ®ã : ξ : HƯ sè trë lùc cơc bé C¸c trë lùc cơc bé èng gåm : - Trở lực đột thu từ thiết bị gia nhiệt vµo èng : ⇒ f O 0,00785 = = 0,747 ⇒ ξ = 0,197 f1 0,0105 - Trë lùc cöa từ ống vào tháp : = 1,0 - Trë lùc van : Coi van më 50% ⇒ ξ = 2,1 - Trë lùc èng chuyÓn h−íng víi gãc chun lµ 90o ⇒ ξ = 1,19 ⇒ ΔPcb = (0,197 + 1,0 + 2,1 + 1,19).4,083 = 18,32 (N/m2) ⇒ ΔPm = 1,408 + 18,32 = 19,728 (N/m2) hm = ΔPcb + ΔPm + ΔPW 19,728 + 4,083 = = 0,00275(m) 882,483.9,81 ρ g 74 http://nuoc.com.vn c/ Trë lùc thiÕt bÞ gia nhiÖt : ΔP m3 = ΔP ms3 + ΔP cb3 +ΔPw3 + ΔPH(N/m2) Trong ®ã : ΔP ms3 : Trë lùc ma s¸t (N/m2) ΔP cb3 : Trë lùc cơc (N/m2) Thế vận tốc chất lỏng èng trun nhiƯt: ΔPw = ρ.w 2 (N/m2) Trong : : Khối lợng riêng dung dịch èng (kg/m3) : ρ = 882,483 (kg/m3) w : VËn tèc dung dÞch èng trun nhiƯt (m/s) : Thiết bị chia làm 12 ngăn : w = 12 wTT = 12 0,026= 0,312 (m/s) 882,483.0,312 ⇒ ΔPw = = 42,952 (N/m2) ♦ Trë lùc ma s¸t : ΔPms = λ L ΔPw3 dO (N/m2) Trong : L : Chiều dài ống truyền nhiệt chia12 ngăn : L = 12 1,0 = 12,0 (m) dO : §−êng kÝnh èng trun nhiƯt (m) : dO = 0,02 (m) λ : HÖ sè ma sát Độ nhớt dung dịch ống : = 0,301 10-3 (N.s/m2) ⇒ Re = w.ρ d O μ = 0,312.882,483.0,02 = 1,83.10 > 10 −3 0,301.10 Chế độ chảy xoáy Xác định theo c«ng thøc II-464 : 75 http://nuoc.com.vn ⎡⎛ 6,81 ⎞ 0,9 Δ ⎤ = −2 lg ⎢⎜ ⎟ + ⎥ 3,7 ⎥ λ ⎝ Re ⎠ ⎢ ⎣ ⎦ Với loại ống thép không gỉ ta đà chọn, theo bảng I-466, ta có độ nhám tuyệt đối = 0,1 (mm) Độ nhám tơng đối : = /dO = 0,1/20 = 5.10-3 ⎛ ⎡⎛ 6,81 ⎞ 0,9 Δ ⎤ ⎞ ⇒ λ = ⎜ − lg ⎢⎜ ⎟ + ⎥⎟ ⎜ Re ⎠ 3,7 ⎥ ⎟ ⎢⎝ ⎣ ⎦⎠ ⎝ −2 0,9 −3 ⎤ ⎞ ⎛ ⎡ ⎜ − lg ⎢⎛ 6,81 ⎞ + 5.10 ⎥ ⎟ = ⎜ ⎟ ⎜ 3,7 ⎥ ⎟ ⎢⎝ 18300 ⎠ ⎦⎠ ⎣ ⎝ ⇒ ΔPms = 0,0352 −2 = 0,0352 12,0 42,952 = 907,14624 (N/m ) 0,02 ♦ Trë lùc côc bé : ΔPcb = ∑ ξ.ΔPw (N/m2) Trong ®ã : ξ : HƯ sè trë lùc côc bé a b d c e f h g Các trở lực cục thiết bị gia nhiƯt gåm : - Trë lùc ®ét thu tõ đầu thiết bị vào chùm ống : 76 http://nuoc.com.vn Thiết bÞ cã sè èng trun nhiƯt nO = 91 chia làm12 ngăn Tiết diện chùm ống ngăn : 0,785.d O nO 0,785.0,02 2.91 f2 = = = 0,00238 (m2) 12 12 ⇒ f 0,00238 = = 0,226 ⇒ ξ = 0,4318 f1 0,0105 - Trë lực đột mở từ chùm ống đầu thiết bÞ: ⎛ f ⎞ ⎛ 0,00238 ⎞ ⇒ ξ = ⎜1 − ⎟ = ⎜1 − ⎟ = 0,598 ⎜ 0,0105 ⎠ f1 ⎟ ⎝ ⎠ ⎝ - Khi dòng chảy từ ống vào thiết bị, ta cã ®ét më: ⎛ f ⎞ ⎛ 0,00785 ⎞ ⇒ ξ = ⎜1 − O ⎟ = ⎜ − ⎟ = 0,0637 ⎜ 0,0105 ⎠ f1 ⎟ ⎝ - Khi dòng chảy từ thiết bị, ta có đột thu: f O 0,00785 = = 0,75 ⇒ ξ = 0,175 f1 0,0105 Trë lùc dòng chuyển hớng 22 lần với góc chuyển 90o 1,19 ⇒ ΔPcb = (12.0,4318 + 12.0,598 + 2,1 + 22 1,19 + 0,067 + 0,175).42,952 = 1755,86 (N/m2) - ⇒ ΔPm = 907,14624 + 1755,86 = 2663,006 (N/m2) + Ph : áp suất cần thiết để nâng chất lỏng lên cao để khắc phục ¸p suÊt thuû tÜnh, N/m2 ΔPH = ρ g.H = 882,483.9,81.1 = 8657,158 hm = (N/m2) ΔPcb + ΔPm + ΔPH + ΔPw 2663,006 + 8657,158 + 42,952 = = 1,312(m) 882,483.9,81 ρ g 77 http://nuoc.com.vn 2/ TÝnh chiều cao thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu: Viết phơng trình Becnuli cho hai mặt cắt 1-1 2-2 (lấy 2-2 làm mặt chuẩn) : P w12 P2 w2 Z+ + = + + Δhm ρ1.g 2.g ρ g 2.g Trong ®ã : P1, P2 : áp suất mặt cắt (N/m2) P1 = Pa = 105 (N/m2) P2 = P1 +ΔPL=39983,982+ 105 (N/m2) =139983,982(N/m2) hm=hm1 + hm2 + hm3 = 0,00408 + 0,00275 + 1,312 = 1,3188(m) w1 : VËn tốc dung dịch mặt cắt (m/s) Coi w1 = tiết diện thùng cao vị lớn so víi tiÕt diƯn èng w2 : VËn tèc dung dịch mặt cắt : w2 = 0,0962 (m/s) : Khối lợng riêng dung dịch trớc gia nhiƯt (kg/m3): ρ1 = 920,932 (kg/m3) ρ2 : Khèi l−ỵng riêng dung dịch sau gia nhiệt (kg/m3) : = 882,483(kg/m3) ⎡ P2 ⎤ P1 w2 ⇒ Z = ⎢( − )+ + hm ⎥ g ⎣ ρ g ρ1.g ⎦ ⎡ 139983,982 ⎤ 10 0,0962 = ⎢( − )+ + 1,318⎥ = 16,163 (m) 2.9,81 ⎣ 882,483.9,81 920,932.9,81 ⎦ 3/ tÝnh b¬m: B¬m ly tâm làm việc áp suất thờng, 200C chiều cao hút bơm 5(m)[Bảng II.34a I.539] Chiều cao đẩy bơm là: H0 = Z + Hc + h’ + hn¾p 78 http://nuoc.com.vn h’ : Khoảng cho phép từ đĩa với nắp chọn h’ = 0,4(m) hn¾p = 0,5(m) H0 = 16,163 + 4,4 + 0,4 + 0,5 = 21,463(m) ChiỊu cao lµm viƯc cđa b¬m: HF = H0 + Hh = 21,463 + = 26,463(m) a/ Trë lùc èng dÉn từ bể chứa lên thùng cao vị : P m0 = ΔP ms0 + ΔP cb0 (N/m2) Trong ®ã : ΔP ms0 : Trë lùc ma s¸t (N/m2) ΔP cb0 : Trë lùc cơc bé (N/m2) Sè liƯu : - ChiỊu dµi èng : L0 = H0 + 0,2 = 21,463 + 0,2 = 21,663 (m) - §−êng kÝnh èng : dO = 0,1 (m) - L−u l−ỵng : GB =0,6667 (kg/s) Thế vận tốc chất lỏng èng : ΔPw ρ1 w = (N/m2) Trong : : Khối lợng riêng dung dÞch tr−íc gia nhiƯt (kg/m3) w0 : VËn tèc dung dÞch èng (m/s) wO1 = GF 0,6667 = = 0,0922 (m/s) ρ1.0,785.d O 920,932.0,785.0,12 920,932.0,0922 ⇒ ΔPw0 = = 3,9124 (N/m2) ♦ Trë lùc ma s¸t : ΔPms = λ L0 ΔPw0 dO (N/m2) [I.458] Trong ®ã : 79 http://nuoc.com.vn λ : HƯ số ma sát Nhiệt độ dung dịch ống : t = 20 oC Theo toán đồ xác định ®é nhít theo nhiƯt ®é (I-102), ta cã : μB = (cP) μA = 1,19 (cP) Nång ®é dung dÞch : x = 0,1436 ⇒ lg(μ0) = x.lg(μA) + (1- x).lg(μB) = 0,1436 lg(1,19) + (1- 0,1436) lg(1) = 0,0108 ⇒ μ0 = 1,025 (cP) = 1,025.10-3 (Ns/m2) ⇒ Re = wO1.ρ1 d O μ0 = 0,0922.920,483.0,1 = 8279 > 4000 1,025.10 Chế độ chảy xo¸y rèi ⎛D ⎞ Re gh = 6.⎜ td ⎟ ⎝ ε ⎠ [I.461] ⎛ 100 ⎞ ⎟ = 1,61.104 0,1 ⎠ ⎝ Thay sè Re gh = 6.⎜ VËy hƯ sè trë lùc ma s¸t ⇒ ΔPms = 0,033 λ = 0,033 21,663 3,912 = 27,966 (N/m ) 0,1 ♦ Trë lùc côc bé : ΔPcb = ∑ ξ.ΔPw (N/m2) Trong ®ã : ξ : HƯ sè trë lùc cơc bé C¸c trë lùc cơc bé èng gåm : - Trë lùc van : Coi van më 50% ⇒ ξ = 2,1 80 http://nuoc.com.vn - Trë lùc èng chun h−íng víi gãc chun lµ 90o ⇒ ξ = 1,19 ⇒ ΔPcb = (2,1 + 1,19).27,966 = 92,008 (N/m2) ⇒ ΔPm = 3,912 + 27,966 + 92,008 = 123,886 (N/m2) ChiỊu cao cét chÊt láng t−¬ng øng: Hm = ΔP0 123,886 = = 0,0137 (m) ρ g 920,932.9,81 b/ áp suất toàn phần bơm : H = HF + Hm = 26,463+ 0,0137 = 26,476 (N/m2) c/ Năng suất bơm : N= Q. g H 1000. (KW) Trong : Q : Lu lợng thể tích cđa b¬m (m3/s) Q= GB ρ1 = 0,6667 = 7,239.10 (m3/s) 920,932 : Hiệu suất toàn phần bơm, η=η0.ηtl.ηck η0 : HiƯu st thĨ tÝch (do hao hơt chun tõ Pcao → PthÊp, η0=0,88 ηtl: HiƯu st thuỷ lực tính đến ma sát tạo dòng xoáy bơm tl =0,8 ck: Hiệu suất khí, tính đến ma sát khí ổ bi ổ lót trục, ck=0,92 *Hiệu suất toàn phần bơm: η=0,880,80.0,92=0,64768 VËy N b = 26,476.2400.9,81 = 0,267(kw) 1000.0,64768.3600 Chän bơm có công suất 0,3(kw) công suất mô tơ: tr:hiệu suất truyền động trục tr=1 đc: hiệu suất truyền động đc=0,8 81 http://nuoc.com.vn N moto = 0,267 = 0,334(kw) 1.0,8 Thông thờng để đảm bảo an toàn ngời ta chọn động có công suất lớn công suất tính toán lợng dự trữ dựa vào khả tải bơm: t N moto = N moto [I-439] Trong hệ số dự trữ công suất trờng hợp ta chọn =2(do Nmôtơ