Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều

Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều

CHƯƠNG 1

Tổng quan

1.1.NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN

Thiết kế hệ thống cơ đặc nước sơ ri 2 nồi, xuơi chiều với các thơng số sau :

- Thiết bị cơ đặc dạng ống dài thẳng đứng

- Năng suất sản phẩm: 3000 kg/h

- Nồng độ nhập liệu: 10 %

- Nồng độ sản phẩm : 45%

- Aùp suất hơi đốt: 4 at

- Aùp suất hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ: 0.2 at

- Các thơng số khác tự chọn

1.2 LỰAC CHỌN THIẾT BỊ CƠ ĐẶC

1.2.1.Khái quát về cơ đặc

- Cơ đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hồ tan trong dung dịch bằng cách tách 1phần dung mơi ở dạng hơi hay kết tinh chất tan

- Quá trình cơ đặc thường được dùng phổ biến trong cơng nghiệp với mục đích làm tăngnồng độ các dung dịch lỗng, hoặc để tách các chất rắn hồ tan

- Quá trình cơ đặc bốc hơi cĩ những đặc điểm sau:

+ thường tiến hành ở các áp suất khác nhau Khi làm việc ở áp suất thường ( áp suất khíquyển) ta dùng thiết bị hở, cịn khi làm việc ở áp suất khác (ví dụ áp suất chân khơng) người tadùng thiết bị kín

+ cĩ thể tiến hành trong hệ thống cơ đặc một nồi hoặc nhiều nồi, cĩ thể làm việc liên tục hoặcgián đoạn, xuơi chiều hay ngược chiều

+ thường được tiến hành ở trạng thái sơi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung mơi trên bềmặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị

1.2.2 Phân loại thiết bị cơ đặc

Cĩ nhiều cách phân loại nhưng thường phân loại thành 3 nhĩm sau:

- Nhĩm 1: dung dịch được đối lưu tự nhiên → dùng để cơ đặc các dung dịch khá lỗng, độnhớt thấp, đảm bảo sự tuần hồn tự nhiên của dung dịch dẽ dàng qua bề mặt truyền nhiệt

- Nhĩm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức→ dùng được cho các dung dịch khá sệt, cĩ độ nhớtkhá cao, giảm được sự bám cặn hay kết tinh từng phần trên bề mặt truyền nhiệt

- Nhĩm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng → cho phép dung dịch chảy thành màng qua bềmặt truyền nhiệt một lần để tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính một số thành phần củadung dịch

Tuỳ vào một số tính chất của dung dịch, tính hiệu quả cũng như mặt bằng mà cĩ thể thiết kếbuồng đốt trong hay ngồi cho thiết bị cơ đặc

1.2.3 Khái quát về nguyên liệu

- Sơri (Barbados), tên khoa học Malpighia glaboa, thuộc họ Malpighiacea, là một thứ tráinhỏ, có khía, tròn, màu đỏ (khi chín) và có hương vị đặc trưng

- Trước đến nay sơ ri chỉ dùng để ăn như một số trái cây khác, do tính chất mềm, dễ dập nênphải thường ăn ngay

- Ngày nay, sau khi phân tích về thành phần các chất có trong trái sơ ri, người ta phát hiện nó

có hàm lượng vitamin rất cao(đặc biệt là vitamin C), khống, đạm…Điều đó có nghĩa là sơ ri cógiá trị cao trong việc chế biến một số thức uống: rược vang, nước trái cây có hàm lượng đườngvừa đủ, thêm một số vitamin và khống chất…

Thành phần tính cho 100g ăn được

Đườn

g (g) đạm (g)Chất Nước(g) C Vitamin (mg)B1 B2 B3 Caroten(mg) CaChất khống (mg)Mg K Fe

1.2.4 Lựa chọn thiết bị cô đặc

Chọn thiết bị cô đặc chảy màng, ống dài, buồng đốt ngồi, hệ thống hai nồi , xuôi chiều,liên tục

 Ưu điểm:

- Hệ thống cô đặc ở áp suất không cao, nhiệt độ sôi không cao nên thích hợp để cô đặc dungdịch dễ biến tính, tránh hư hỏng sản phẩm phù hợp với dung dịch dung dịch thực phẩm, chứađường và một số vitamin

- Dùng hệ cô đặc 2 nồi nên đã tiết kiệm được chi phí hơi đốt do tận dụng hơi thứ của nồitrước làm hơi đốt nồi sau

- Cô đặc dạng màng lưu chất chỉ dàn đều trong ống và bốc hơi nhẹ nhàng Sử dụng ống dàigiúp tăng thời gian lưu để bốc hơi được tốt hơn, dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt 2 truyềnnhiệt 1 lần nên tránh được tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính dung dịch

- Nồng độ nước sơ ri ở dây thực chất được coi là nồng dộ đường vì sau khi chế biến ép nước

sơ ri nồng dộ đường là lớn nhất, nồng độ các chất khác rất nhỏ coi như mức ảnh hưởng khôngđáng kể Tuy nhiên việc muốn giữ lại các chất đó sau khi cô đặc xong ta phải quan tâm đến nhiệt

độ quá trình Đồng thời việc chảy xuôi chiều giúp nhiệt độ không cao quá ở phần cuối dế làm

biến tính dung dịch do sự quá nhiêt cục bộ

1.3.1 Thuyết minh quy trình công nghệ (có sơ đồ đính kèm)

Dung dịch nước sơ ri sau khi qua một số công đoạn ép, lọc, tinh chế trước đó được đưavào bồn chứa, duy trì ở nhiệt độ 60 0 C nhằm tránh được sự phát triển của vi sinh vật

Sau đó nước sơ ri được bơm lên trên thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3000 kg/h Qua trìnhbơm sẽ có sự điều chỉnh lưu lượng cho thích hợp với hệ thống tự động điều khiển lưu lượng

Thiết bị gia nhiệt được sử dụng là thiết bị gia nhiệt ống chùm dạng vỏ áo, đặt thẳng đứng, bêntrong gồm nhiều ống truyền nhiệt nhỏ được bố trí theo đỉnh tam giác đều Các đầu ống này đượcgiữ cố định nhờ các vỉ ống gắn với thân Thiết bị gia nhiệt sử dụng hơi đốt lấy từ lò hơi với ápsuất tuyệt đối là 4 at Dung dịch được đưa vào cùng chiều dòng hơi để tránh hiện tượng dòng ra

bị cháy do tiếp xúc với nhiệt độ quá cao.Ngồi ra việc dung dịch chảy từ trên xuống sẽ tận dụnglực trọng trường nên không tiêu tốn năng lượng Trong thiết bị gia nhiệt có sự trao đổi nhiệt giữadòng lỏng và dòng hơi qua vách ống truyền nhiệt Dòng lỏng sẽ được gia nhiệt để đạt đến nhiệt

độ sôi trước khi vào thiết bị cô đặc t =110.210C Việc gia nhiệt lên nhiệt độ sôi có ý nghĩa lớn choquá trình diễn ra lúc sau ở thiết bị cô đặc vì ta sẽ không phải mất thêm năng lượng cho việc gianhiệt đến nhiệt độ sôi, ngồi ra còn đảm bảo quá trình truyền nhiệt để bốc hơi ở buồng đốt là thật

sự hiệu quả Còn dòng hơi sẽ được ngưng tụ thành lỏng sôi và đựơc thốt ra ngồi Ơû thiết bị gianhiệt có ống thốt khí không ngưng để đảm bảo an tồn về áp suất trong thiết bị và quá trình truyềnnhiệt có hiệu quả

Từ thiết bị gia nhiệt, dung dịch được đưa sang hệ thống cô đặc Ở đây ta sử dụng thiết bị

cô đặc có buồng đốt ngồi, ống dài, và hai nồi liên tục xuôi chiều Loại thiết bị này khá thích hợpvới việc cô đặc dung dịch thực phẩm do chế độ nhiệt êm dịu và không tăng quá nhanh

Đầu tiên dòng lỏng vào buồng đốt 1 (thiết bị cô đặc 1) Thiêùt bị này có cấu tạo như thiết

bị gia nhiệt loại màng có bộ phận phân phối lỏng (là bộ phận có nhiều lỗ nhỏ và những ống ngắnhàn vào đĩa, các ống này có dưòng kính nhỏ hơn ống truyền nhiệt và được đặt đồng tâm, lọt vàoống truyền nhiệt Ở đây dòng lỏng được để ở chế độ chảy màng từ trên xuống trong các ốngtruyền nhiệt để tận dung lực trọng trường cũng như có thể tạo được màng lỏng mỏng và đều.Việc phân phối lỏng như trên được thực hiện nhờ vào đĩa phân phối lỏng Khi lỏng đi vào buồngđốt (phần nắp) sẽ chảy từ từ qua các lỗ nhỏ rồi men theo thành rỗng giữa ống truyền nhiệt và ốngngắn để tạo thành màng mỏng với bề dày theo yêu cầu đặt ra Dòng hơi được sử dụng cũng từ lòhơi với áp suất tuyệt đối là 4 at, dùng năng lượng lấy từ sự ngưng tụ hơi nước để cấp nhiệt chodòng lỏng Trong thiết bị này, khác với thiết bị gia nhiệt ở chỗ dòng lỏng không nhận nhiệt đểthay đổi nhiệt độ mà đẻ thay đổi entanpi nhằm chuẩn bị cho quá trình bốc hơi sẽ diễn ra ở trongbuồng bốc Tưong tự như thiêát bị gia nhiệt dòng hơi ngưng tụ thành lỏng được thốt ra ngồi và ởbuồng đốt cũng có ống thốt khí không ngưng Sau khi chảy qua hệ thống ống truyền nhiệt, dungdịch đi xuống thân phụ để chuyển qua buồng bốc Thân phụ giúp duy trì một vận tốc ổn dịnh chodòng lỏng Thân phụ nối với bồng bốc nhờ một ống hình chữ nhật đi ra vuông góc với thân phụ

và tiếp tuyến với thân buồng bốc để tạo ra dòng chuyển động xốy giúp xáo trộn tốt hơi và lỏnggiúp quá trình bốc hơi dễ dàng hơn

Ở buồng bốc 1, dung dịch thực hiện quá trình bốc hơi (sau khi đã nhận đủ nhiệt để chuyểntrạng thái) Hơi nứơc bốc lên với áp suất là 1.47 at và dung dịch còn lại sẽ tăng nồng độ lên là16.9% Trong quá trình bốc hơi sẽ có hiện tượng dòng hơi lôi cuốn các giọt lỏng đi theo nó vàđiều này sẽ làm ảnh hưởng đến thiết bị phía sau do có sự tạo cặn lên các ống truyền nhiệt làmgiảm hiệu quả truyền nhiệt Để khắc phục điều này trong các buồng bốc thường có bộ phận phân

ly giọt lỏng Tuỳ vào loại thiết bị mà có thể dựa vào lực trọng trường, sự dính ướt hay sự ly tâm

Ơû đây ta sử dụng thiết bị phân ly theo kiểu dính ướt dạng nón Khi dòng hơi bốc lên sẽ gặp bềmặt nón, các giọt lỏng sẽ bị giữ lại trên nón và chảy xuống lại buồng đốt theo ống mao quản, cònhơi thứ tràn qua phần nón đi ra ngồi theo ống dẫn hơi để sang truyền nhiệt cho buồng đốt 2 Còndung dịch được bơm sang buồng đốt 2 để tiếp tục thực hiện quá trình cô đặc

Ở hệ thống nồi cô đạc 2 hiện tượng xảy ra tương tự như ơ nồi 1 tuy nhiên cũng có một sốkhác biệt về hơi đốt và đầu ra của các dòng như sau:

Ở buồng đốt 2, dung dịch sơ ri (lúc này đã có sự giảm mạnh về lưu lượng) cũng đượcchảy màng từ trên xuống thực hiện chế độ truyền nhiệt êm dịu Hơi đốt lúc này chính là hơi thứ

lấy từ buồng bốc 1 Do có sự thay đổi đáng kể áp suất ở mặt thống dung dịch nên nhiệt độ sôi củadung dịch đã giảm xuống ứng vơi nhiệt độ hiện có của dung dịch Do đó dung dịch cũng chỉ cầnnhận nhiệt lượng phục vụ cho việc tăng entanpi để có thể bốc hơi khi sang buồng bốc Nứơcngưng cùng khí không ngưng cũng được thốt ra ngồi Dung dịch chảy xuống thân phụ được đưasang buồng bốc.

Tại buồng bốc 2, quá trình bay hơi được thực hiện Hơi thứ lúc này có áp suất tuyệt đốikhá nhỏ 0.21 at được đi theo ống dẫn hơi đên thiết bị ngưng tụ baromet Trong khi đó dung dịchnước sơ ri sau quá trình bốc hơi đạt đến nồng độ 45 % ở nhiệt độ 61.30C được đưa vào bồn chứachuẩn bị cho các công đoạn sau đó

Thiết bị ngưng tụ baromet được chọn ở đây là thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô Lúc nàydòng hơi thứ được đi từ dưới lên, tiếp xúc trực tiếp dòng lỏng được cấp vào từ trên xuống cónhiệt độ thấp 300C sẽ ngưng tụ thành lỏng theo dòng nước đi xuống bồn chứa với nhiệt độ nướcngưng bằng 500C Trong quá trình này có một lượng lớn hơi được ngưng tụ nên áp suất giảm tạo

áp suất chân không Chính nhờ điều này mà áp suất trong thiết bị được duy trì ổn định Sau khiqua thiết bị ngưng tụ, dòng khí không ngưng còn lại sẽ được chuyển qua thiết bị tách lỏng Tấmngăn sẽ làm vật cản để dính ướt các giọt lỏng có thể còn sót lại trong dòng khí này rồi sau đó mớicho nó qua thiết bị bơm chân không để tránh hiện tượng xâm thực có thể xảy ra làm hư bơm.Do

áp suất bên trong thiết bị thấp hơn áp suất bên ngồi nên khí không ngưng không tự thốt ra ngồi vìvậy phải sử dụng bơm hút chân không giúp hút khí không ngưng để áp suất không bị thay đỏitrong cả hệ thống

Lượng nước ngưng được thốt ra từ thiết bị gia nhiệt, buồng đốt 1, buồng đốt 2 được gomlại và đi qua tháp giaiû nhiệt hạ đến nhiệt độ thường phục vụ cho những mục đích khác nhau tuỳ

vào độ tinh sạch của nó

Thơng số cơng nghệ

Ký

hiệu Dịng lưu chất Suất lượng (kg/h) Nồng độ Nhiệt độ ( 0 C)ä suất (at) Aùp

1.3.2.Kiểm sốt và điều khiển quá trình

Mục tiêu điều khiển quá trình cơ đặc là thu được sản phẩm cĩ nồng độ mong muốn và đảm bảo cân bằng vật chất và năng lượng ở tất cả các thiết bị trong suốt quá trình

1.3.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cơ đặc:

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình cơ đặc được chia thành các nhĩm sau dựa vào việc ta cĩ thểkiểm sốt, điều khiển cũng như cĩ đặt ra yêu cầu kiểm sốt và điều khiển hay khơng địng thời vớivai trị quyết định của chúng đến kết quả của quá trình

Tác động nhiễu cho phép ổn định:

- Lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ của dung dịch nhập liệu

- Lưu lượng hơi đốt

- Lưu lượng nhập liệu

- Aùp suất hơi thứ trong nồi cuối

- Mức dung dịch trong từng nồi

- Nhiệt dộ của dung dịch nhập liệu

Tác động diều chỉnh:

- Lưu lượng sản phẩm

- Lưu lượng dung dịch vào từng nồi

- Lưu lượng hơi đốt vào nồi một và thiết bị gia nhiệt

- Lưu lượng nước làm nguội ở thiết bị ngưng tụ

Các thơng số cần kiểm tra:

- Aùp suất trong các nồi trung gian

- Lưu lượng và nhiệt độ dịng nhập liệu

- Mức chất lỏng trong cùng bồn chứa và nhiệt độ dung dịch

1.3.2.2 Hệ thống điều khiển:

Các thơng số cơng nghệ được ổn định bằng các hệ thống điều khiển tự động một vịng như sau:

STT Thơng số cần ổn định Tác động điều chỉnh

2 Mức dung dịch trong các nồi Suất lượng tháo liệu ở mỗi nồi

3 Aùp suất hơi thứ nồi cuối Lưu lượng nước ngưng tụ

4 Nhiệt độ nhập liệu vào nồi 1 Lưu lượng hơi đốt cho thiết bị gia nhiệt

Với nồng độ dung dịch được xác định gián tiếp thơng qua độ tăng phí điểm của dung dịch sản phẩm Tiến hành đo nhiệt độ sơi của dung dịch trong buồng bốc II và nhiệt độ hơi thứ ở cùngđiều kiện áp suất Tín hiệu đo nhiệt độ được truyền đến bộ tính tốn để tính hiệt nhiệt độ và xác định nồng độ sản phẩm

Ngồi ra cũng phải kể đến việc cĩ sự thay đổi áp suất trong phần thân buồng đốt do sự cĩ mặt của khí khơng ngưng,và ta cũng sẽ cĩ những bộ phận xả khí khơng ngưng tự động khi cĩ sự tăng áp suất trong thiết bị mà khơng cần phải kiểm sốt

1.3.2.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động một vịng:

- ĐTĐK: đối tượng điều khiển - CBĐL: cảm biến đo lường

- TBĐC: thiết bị điều chỉnh - BPTH: bộ phận thừa hành

- y: đại lượng điều chỉnh - x: tác động điều chỉnh

- xDC: tín hiệu điều khiển - u: giá trị chủ đạo

1.3.2.4 Dụng cụ đo và điều khiển:

Để đảm bảo an tồn trong sản xuất các cơ cấu thừa hành sử dụng nguyên tắc truyền động bằng khí nén

Dụng cụ đo được chọn như sau:

- Đo áp suất bằng áp kế hộp xếp khí nén cĩ tín hiệt ra dạng khí nén

- Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt điện cho độ chính xác cao và cĩ thể áp dụng trên một khoảng biến thiên rộng của đại lượng

- Đo mức bằng mức kế thuỷ tĩnh cĩ phao chìm

- Đo lưu lượng bằng lưu lượng kế cĩ độ chênh áp biến thiên

CHƯƠNG 2

Thiết bị cô đặc

2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG

2.1.1.Ký hiệu các đại lượng

2.1.2.Tính cân bằng vật chất và năng lượng:

 Mục đích : Giúp tính tốn hơi đốt hữu ích, Q, ∆thi để tính tốn bề mặt truyền nhiệt, từ đó tính kích thước thiết bị

 Sơ đồ:

1 Chọn tỉ lệ hơi thứ: W1 : W2 = m

2 Tính W1,W2 , G, x

B1: Chọn tỉ lệ hiệu áp suất : p1 : p2 = a

B2: Tính ra áp suất tại mỗi nồi p1, p2, pw1, pw2.

B3: Xác định nhiệt độ tại mỗi nồi t1, t2 , tw1 , tw2.B4 : Xác định nhiệt độ tổn thất cho mỗi nồi B5 : Xác định nhiệt độ sôi của mỗi nồi

B6 : Xác định nhiệt độ chênh lệch hữu ích mỗi nồi

B7 : Kiểm tra điều kiện

Nếu điều kiện thỏa thì ngừng, nếu điều kiện không thỏa thì lặp lại từ B1

4 Tính lại W1 , W2 , D theo phương trình cân bằng năng lượng của nồi 1 và nồi 2

5 Kiểm tra điều kiện

2.1.2.2 Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi Theo T105-[1]

- Hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc:

-Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh ’’:

Vì chọn chế độ chảy màng bằng hệ thống ống dài nên xem như dung dịch sôi ở mặt

-Tổn thất nhiệt độ do trở lực thuỷ học trên đường ống ’’’:

Thường chấp nhận tổn thất nhiệt độ trên các đoạn ống dẫn hơi thứ từ nồi này sang nồi

nọ và từ nồi cuối đến thiết bị ngưng tụ là 1C Nên:

’’’1 = ’’’2 = 1C

2.1.2.4 Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi từng nồi Theo T111-[1]

2.1.2.6 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng Theo T181-[3]

- Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản sau :

- Lượng hơi đốt tiêu tốn chung:

hiệu Đơn vị Giá trị Nồi 1 Nồi 2 Ghi chú (CTTT)

Bảng 2.2.Bảng kết quả tính tốn cân bằng vật chất và năng lượng

TT Đại lượng hiệu Kí Đơn vị Nồi 1 Giá trị Nồi 2 Ghi chú

Suất lượng hơi đốt D kg/h 1473.72 2696.5 (17)Chênh lệch nhiệt độ

Nhiệt lượng có ích Q kJ/h 2395.2 2379.89

1 Chọn vật liệu ống truyền nhiệt và các thông số về kích thước thiết bị: Hô , dt, dn, n.

2 Chọn 2 giá trị chênh lệch nhiệt độ phía hơi đốt rồi suy ra nhiệt độ vách ngồi tươngứng

3 Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía hơi đốt ( và )

4 Tính chênh lệch nhiệt độ giữa hai phía của thành ống và chênh lệch nhiệt độ phía dungdịch

5 Chọn số ống truyền nhiệt nchọn

6 Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía dung dịch ( và )

7 Coi cường độ dòng nhiệt phụ thuộc tuyến tính vào ,ta dựng hai đường thẳng qD=f(

) và qL = g( ), giao điểm của hai đường thẳng này ứng vớigiá trị cần xác định.Lặp lại các bước 2 – 4 với giá trị này

8 Kiểm tra điều kiện:

q = 5%

Nếu điều kiện không thoả, ta thực hiện lại bước 2 – 6 nếu điều kiện thoả, ta tiếp tục bước tiếptheo

9 Tính hệ số truyền nhiệt K

10 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi

11 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt F

12 Tính lại số ống truyền nhiệt n

13 kiểm tra điều kiện:

Nếu điều kiện chưa thoả thì ta điều chỉnh lại các thông số về kích thước thiết bị đã chọn ởtrên Nếu điều kiện thoả, ta làm tròn diện tích bề mặt truyền nhiệt và số ống truyền nhiệt đếnthông số chuẩn

2.2.1.Kí hiệu các đại lượng

Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa

MSac Khối lượng phân tử đường saccharose

Khối lượng phân tử trung bình của dung dịch đường mía

K W/m2.độ Hệ số truyền nhiệt tổng quát

g m/s2 Gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s2)

F m2 Diện tích bề mặt truyền nhiệt

m Đường kính trung bình ống truyền nhiệt

m Bước ống truyền nhiệt

m Chiều dày ống truyền nhiệtW/m.độ Hệ số dẫn nhiệt

Pas Độ nhớt tuyệt đốikg/m3 Khối lượng riêng

m Kích thước hình học đặc trưng

“v” Kí hiệu ứng với vách ống truyền nhiệt

2.2.2 Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt

- Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt có thể được tính theo công thức tổng quát:

2.2.2.1 Tính hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi

2.2.2.1.1.Tính nhiệt tải riêng trung bình

- Giả thiết quá trình là liên tục và ổn định

- Nhiệt tải riêng của hơi đốt cấp cho thành thiết bị:

2.2.2.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ  D

Khi tốc độ của hơi nhỏ (’ 10 m/s, chính xác hơn khi ’’2 30) và màng nước ngưngchuyển động dòng (Rem <100) thì hệ số cấp nhiệt 1 đối với ống thẳng đứng được tính theo côngthức sau:

Hệ số cấp nhiệt phía hơi bão hồ ngưng tụ (V.105-[4])

với rs: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hồ tại nhiệt độ tD

Các thông số vật lý khác ( ) là số liệu của nước sôi tại nhiệt độ trung bình phía hơi đốt:

- Xem như sự mất mát nhiệt không đáng kể :

q = q1 = q2

2.2.2.1.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch L Theo T183-[2]

- Hệ số cấp nhiệt L từ bề mặt ống vào dung dịch chảy dọc từ trên xuống được tính như sau:

2.2.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi Theo T117-[1]

Vì ở đây xét thêm dự trữ 10% để đảm bảo an tồn tránh những sự cố có thể xảy ra như về hơi đốt,chân không… Thông thường theo kinh nghiệm lấy lên 20% nhưng tuỳ vào thiết bị chọn cho phùhợp với kết quả tính tốn nên ta vẫn có thể chọn nhỏ hơn

=> Số ống truyền nhiệt:

Với d tính theo phía có bé hơn hoặc là d trung bình với giá trị gần nhau

Bảng 2.3: Kết quả tính hệ số truyền nhiệt tổng quát và diện tích bề mặt truyền nhiệt

Đại lượng Kí hiệu Đơn vị Nồi I Giá trị Nồi II Ghi chú

Phía hơi đốt

- Số ống truyền nhiệt: n = 61 ống ( làm tròn theo bảng V.11 – [ 5 ])

- Chiều cao ống truyền nhiệt: Hô = 5 m

- Chiều cao buồng đốt lấy bằng chiều cao ống truyền nhiệt: Hđ = 5 m

2.2.4 Tính kích thước của buồng đốt và buồng bốc

2.2.4.1 Đường kính buồng đốt

- Đường kính trong của buồng đốt được tính theo công thức sau:

Dt = s.(m – 1) + 4.do (m) ( CT2.85/ 58/ [2])(44)Trong đó: Chọn s = 1.5do

Ngồi ra ta còn có thêm thân phụ ở buồng đốt lấy Htp=(70-100%)Dt (46)

2.2.4.2 Kích thước buồng bốc Theo T157-158-[2]

- Gọi chiều cao buồng bốc là: Hb (m)

- Đường kính buồng bốc: Db = (m) (T72- [5]) (47)Trong đó:Vb : thể tích buồng bốc được tính theo công thức sau:

Với: Up = fp Ut (m3/m3.h) (III.24-[1]) (49)Chọn Ut = 1700m3/m3

=> Hb ,Db

Kiểm tra lại: Vì có chọn lại đường kính thiết bị nên ta kiểm tra lại điều kiện Ta có bảng kiểm

tra như sau:

Bảng 2.4 Kích thước buồng đốt & buồng bốc

Đại lượng Ký hiệu Đơn vị Nồi I Giá trị Nồi II Ghi chú

(nhập liêu, tháo liệu, hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, nối buồng bốc và buồng đốt)

- Sử dụng công thức và cách chọn theo tài liệu [8], T74

- Chọn vật liệu làm ống dẫn dung dịch là thép không rỉ X18H10T, còn ống dẫn hơi đốt và nước

: Khối lượng riêng của lưu chất (kg/m3)

Từ công thức này ta có thể tính được vận tốc dựa vào giá trị d chọn trước

Bảng 2.5: Đường kính ống dẫn

liệu Tháo liệu Hơi đốt Hơi thứ ngưng Nước Hỗn hợp sau khi

qua

chất (m/s) Nồi INồi I 0.40.2 0.20.1 10.924.9 5.7531.68 22 17.3559.82

Với d t : theo tiêu chuẩn ống [10]

2.3.TÍNH CƠ KHÍ

 Mục đích tính tốn bề dày thiết bị thoả với điều kiện làm việc của thiết bị

2.3.1.Kýhiệu các đại lượng

Cc m Chiều dày bổ xung quy tròn kích thước

2.3.2 Thân thiết bị buồng đốt và buồng bốc

Chọn thân hình trụ và vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3, trong khi đó buồng bốc thìdùng X18H10T, thiết bị có vỏ cách nhiệt, các công thức và cách chọn được áp dụng theo tài liệu[6] Buồng đốt nối với nắp và thân phụ bằng bích, thân phụ nói với thân buồng bốc bằng ống hìnhchữ nhật Thân buồng bốc nối với nắp và đáy bằng bích

2.3.2.1.Thân làm việc điều kiện áp suất trong: Theo TL [6]

2.3.2.2.Thân làm việc điều kiện áp suất ngồi

Vơi l’= H (thân dùng mối ghép bích)

 Kiểm tra điều kiện ổn định của thân khi chịu tác dung của áp suất ngồi

- Điều kiện 1:

- Điều kiện 2:

(5.16-[6]) (65)

 Kiểm tra điều kiện ổn định của thân khi chịu tác dung đồng thời của lực nén chiều trục và

áp suất ngồi: Bỏ qua ứng suất uốn

 Xác định ứng suất nén chiều trục :

(T149-[6]) (70)

 Xác định ứng suất nén chiều trục cho phép :

(5.40-[6]) (71)

 kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng đồng thời:

hoặc >1 tuy nhiên không quá 5% (5.45-[6]) (72)Nếu các điều kiện trên không thoả thì ta tăng bề dày lên rồi kiểm tra lại