Đồ án quá trình thiết bị cô đặc NaOH

NaOH1 Tênh cháút váût lyï vaì hoaï hoüc cuía NaOH Các hiđroxit MOH là chất rắn màu trắng, nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp tạo nên chất lỏng linh động và trong suốt. Ở trạng thái nóng chảy, chúng ăn mòn thủy tinh, sứ và (khi có mặt không khí) cả platin cho nên để nấu chảy chúng, cần phải dùng các dụng cụ bằng sắt, niken hoặc bạc. Tất cả hiđroxit đều hút ẩm mạnh. Khi để trong không khí, thọat đầu chúng bị ướt và sau một thời gian có thể tan thành dung dịch. Quá trình hòa tan phát ra những lượng nhiệt lớn, vào khoảng 40kJmol. Theo nguyên lý Lơ Satơliê, độ tan của chúng phải giảm xuống khi nhiệt độ tăng lên. Nhưng thực tế độ tan của NaOH vẫn tăng theo nhiệt độ. Hiđroxit MOH cũng dễ tan trong rượu metylic, rượu etylic. Ở nhiệt độ cao hơn, KOH có kiến trúc lập phương kiểu muối ăn, còn LiOH có kiến trúc lớp. Ở trạng thái rắn cũng như trạng thái dung dịch các hiđroxit MOH đều gồm hoàn toàn các ion. Là chất kiềm mạnh, các hiđroxit MOH tương tác dễ dàng với các oxit axit và axit tạo nên muối. Natri hiđroxit là chất rắn không trong suốt, có màu trắng, hút ẩm rất mạnh. Nó tan dễ dàng trong nước và rượu. Quá trình tan trong nước phát nhiệt nhiều. Người ta biết được một số hiđrat của nó như NaOH.H2O, NaOH.3H2O và NaOH.2H2O.Nước trong các hiđrat đó chỉ mất hoàn toàn khi chúng nóng chảy. 2 Âiãöu chãú vaì æïng duûng cuía NaOH Trước kia trong công nghiệp, người ta điều chế NaOH bằng cách cho canxi hiđroxit tác dụng với dung dịch natri cacbonat loãng và nóng:Ca(OH)2 + Na2CO3 = 2NaOH + CaCO3 Ngày nay người ta dùng phương pháp hiện đại là điện phân dung dịch NaCl bão hòa: 2NaCl + 2H2O dòng điện Cl2 + H2 + 2NaOH NaOH được dùng để sản xuất xenlulozơ từ gỗ, sản xuất xà phòng, giấy và tơ nhân tạo, tinh chế dầu thực vật và các sản phẩm chưng cất dầu mỏ, chế phẩm nhuộm và dược phẩm, làm khô các khí và là thuốc thử rất thông dụng trong phòng thí nghiệm hóa học.3 Så læåüc vãö quaï trçnh cä âàûc: Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm thường làm đậm đặc dung dịch nhờ đun sôi gọi là quá trình cô đặc, đặc điểm của quá trình cô đặc là dung môi được tách khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn dùng chất hòa tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dung dịch sẽ tăng dần lên, khác với quá trình chưng cất, trong quá trình chưng cất các cấu tử trong hỗn hợp cùng bay hơi chỉ khác nhau về nồng độ trong hỗn hợp. Hơi của dung môi được tách ra trong quá trình cô đặc gọi là hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng để đun nóng một thiết bị khác, nếu dùng hơi thứ đung nóng một thiết bị ngoài hệ thống cô đặc thì ta gọi hơi đó là hơi phụ. Truyền nhiệt trong quá trình cô dặc có thể trực tiếp hoặc gián tiếp, khi truyền nhiệt trực tiếp thường dùng khói lò cho tiếp xúc với dung dịch, còn truyền nhiệt gián tiếp thường dùng hơi nước bão hòa để đốt nóng.Quaï trçnh cä âàûc coï thãø tiãún haình trong thiãút bë cä âàûc mäüt näöi hoàûc nhiãöu näöi, laìm viãûc liãn tuûc hoàûc giaïn âoaûn.Quaï trçnh cä âàûc coï thãø âæåüc thæûc hiãûn åí caïc aïp suáút khaïc nhau tuyì theo yãu cáöu ké thuáût, khi laìm viãûc åí aïp suáút thæåìng thç coï thãø duìng thiãút bë håí, khi laìm viãûc åí aïp suáút tháúp thç duìng thiãút bë kên cä âàûc trong chán khäng vç coï æu âiãøm laì coï thãø giaím âæåüc bãö màût truyãön nhiãût( khi aïp suáút giaím thç nhiãût âäü säi cuía dung dëch giaím dáøn âãún hiãûu säú nhiãût âäü giæîa håi âäút vaì dung dëch tàng).Cä âàûc nhiãöu näöi laì quaï trçnh sæí duûng håi thæï thay cho håi âäút, do âoï noï coï yï nghéa kinh tãú cao vãö sæí duûng nhiãût.Nguyãn tàõc cuía quaï trçnh cä âàûc nhiãöu näöi coï thãø toïm tàõt nhæ sau:ÅÍ näöi thæï nháút, dung dëch âæåüc âun noïng bàòng håi âäút, håi thæï cuía näöi naìy âæa vaìo âun näöi thæï hai, håi thæï näöi hai âæa vaìo âun näöi ba...håi thæï näöi cuäúi cuìng âi vaìo thiãút bë ngæng tuû.Coìn dung dëch âi vaìo láön læåüt tæì näöi noü sang näöi kia, qua mäùi näöi âãöu bäúc håi mät pháön, näöng âäü dáön tàng lãn.Âiãöu kiãûn cáön thiãút âãø truyãön nhiãût trong caïc näöi laì phèa coï chãnh lãûch nhiãût âäü giæîa håi âäút vaì dung dëch säi, hay noïi caïch khaïc laì chãnh lãûch aïp suáút giæîa håi âäút vaì håi thæï trong caïc näöi, nghéa laì aïp suáút laìm viãûc trong caïc näöi phaíi giaím dáön vç håi thæï cuía näöi træåïc laì håi âäút cuía näöi sau.Thäng thæåìng näöi âáöu laìm viãûc åí aïp suáút dæ, coìn näöi cuäúi laìm viãûc åí aïp suáút tháúp hån aïp suáút khê quyãøn.

PHẦN MỞ ĐẦU

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ NaOH

1 Tính chất vật lý và hoá học

của NaOH

Câc hiđroxit MOH lă chất rắn mău trắng, nóngchảy ở nhiệt độ tương đối thấp tạo nín chất lỏng linhđộng vă trong suốt

Ở trạng thâi nóng chảy, chúng ăn mòn thủy tinh,

sứ vă (khi có mặt không khí) cả platin cho nín để nấuchảy chúng, cần phải dùng câc dụng cụ bằng sắt, nikenhoặc bạc

Tất cả hiđroxit đều hút ẩm mạnh Khi để trongkhông khí, thọat đầu chúng bị ướt vă sau một thời gian

có thể tan thănh dung dịch

Quâ trình hòa tan phât ra những lượng nhiệt lớn,

văo khoảng 40kJ/mol Theo nguyín lý Lơ Satơlií, độ

tan của chúng phải giảm xuống khi nhiệt độ tăng lín.Nhưng thực tế độ tan của NaOH vẫn tăng theo nhiệtđộ

Hiđroxit MOH cũng dễ tan trong rượu metylic,rượu etylic

Ở nhiệt độ cao hơn, KOH có kiến trúc lập phươngkiểu muối ăn, còn LiOH có kiến trúc lớp

Ở trạng thâi rắn cũng như trạng thâi dung dịch câchiđroxit MOH đều gồm hoăn toăn câc ion

Lă chất kiềm mạnh, câc hiđroxit MOH tương tâc

dễ dăng với câc oxit axit vă axit tạo nín muối

Natri hiđroxit lă chất rắn không trong suốt, cómău trắng, hút ẩm rất mạnh Nó tan dễ dăng trongnước vă rượu Quâ trình tan trong nước phât nhiệtnhiều Người ta biết được một số hiđrat của nó nhưNaOH.H2O, NaOH.3H2O vă NaOH.2H2O.Nước trongcâc hiđrat đó chỉ mất hoăn toăn khi chúng nóng chảy

2 Điều chế và ứng dụng của

NaOH

Trước kia trong công nghiệp, người ta điều chếNaOH bằng câch cho canxi hiđroxit tâc dụng với dungdịch natri cacbonat loêng vă nóng:

Ca(OH)2 + Na2CO3 = 2NaOH + CaCO3 Ngăy nay người ta dùng phương phâp hiện đại lăđiện phđn dung dịch NaCl bêo hòa:

2NaCl + 2H2O dòng điện Cl2 + H2 +2NaOH

NaOH được dùng để sản xuất xenlulozơ từ gỗ, sảnxuất xă phòng, giấy vă tơ nhđn tạo, tinh chế dầu thựcvật vă câc sản phẩm chưng cất dầu mỏ, chế phẩmnhuộm vă dược phẩm, lăm khô câc khí vă lă thuốc thửrất thông dụng trong phòng thí nghiệm hóa học

3 Sơ lược về quá trình cô đặc:

Trong công nghiệp hóa chất vă thực phẩm thường

lăm đậm đặc dung dịch nhờ đun sôi gọi lă quâ trình cô

đặc, đặc điểm của quâ trình cô đặc lă dung môi được

tâch khỏi dung dịch ở dạng hơi, còn dùng chất hòa tantrong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ củadung dịch sẽ tăng dần lín, khâc với quâ trình chưng

cất, trong quâ trình chưng cất câc cấu tử trong hỗn hợpcùng bay hơi chỉ khâc nhau về nồng độ trong hỗn hợp Hơi của dung môi được tâch ra trong quâ trình cô

đặc gọi lă hơi thứ, hơi thứ ở nhiệt độ cao có thể dùng

để đun nóng một thiết bị khâc, nếu dùng hơi thứ đungnóng một thiết bị ngoăi hệ thống cô đặc thì ta gọi hơi

đó lă hơi phụ Truyền nhiệt trong quâ trình cô dặc có

thể trực tiếp hoặc giân tiếp, khi truyền nhiệt trực tiếpthường dùng khói lò cho tiếp xúc với dung dịch, còntruyền nhiệt giân tiếp thường dùng hơi nước bêo hòa

để đốt nóng

Quá trình cô đặc có thể tiến hànhtrong thiết bị cô đặc một nồi hoặcnhiều nồi, làm việc liên tục hoặcgián đoạn.Quá trình cô đặc có thểđược thực hiện ở các áp suất khácnhau tuỳ theo yêu cầu kĩ thuật, khi làmviệc ở áp suất thường thì có thểdùng thiết bị hở, khi làm việc ở ápsuất thấp thì dùng thiết bị kín côđặc trong chân không vì có ưu điểm làcó thể giảm được bề mặt truyềnnhiệt( khi áp suất giảm thì nhiệt độsôi của dung dịch giảm dẩn đến hiệusố nhiệt độ giữa hơi đốt và dungdịch tăng)

Cô đặc nhiều nồi là quá trình sửdụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đónó có ý nghĩa kinh tế cao về sửdụng nhiệt.Nguyên tắc của quá trình

cô đặc nhiều nồi có thể tóm tắt nhưsau:Ở nồi thứ nhất, dung dịch đượcđun nóng bằng hơi đốt, hơi thứ củanồi này đưa vào đun nồi thứ hai, hơithứ nồi hai đưa vào đun nồi ba hơithứ nồi cuối cùng đi vào thiết bịngưng tụ.Còn dung dịch đi vào lầnlượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗinồi đều bốc hơi môt phần, nồng độdần tăng lên.Điều kiện cần thiết đểtruyền nhiệt trong các nồi là phỉa cóchênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt vàdung dịch sôi, hay nói cách khác làchênh lệch áp suất giữa hơi đốt vàhơi thứ trong các nồi, nghĩa là ápsuất làm việc trong các nồi phải giảmdần vì hơi thứ của nồi trước là hơiđốt của nồi sau.Thông thường nồiđầu làm việc ở áp suất dư, còn nồicuối làm việc ở áp suất thấp hơn ápsuất khí quyển

Trong các loại hệ thống cô đặcnhiều nồi thì hệ thống cô đặc nhiều

nồi ngược chiều được sử dụngnhiều

Ưu nhược điểm của hệ thống côđặc nhiều nồi ngược chiều

Ưu điểm :Từ nồi đầu đến nồicuối nồng độ của dung dịch và nhiệtđộ đều tăng nên độ nhớt không tăngmấy,kết quả hệ số truyền nhiệttrong cấc nồi hầu như không giảm khi

cô đặc ngược chiều lượng nước bôïchơi vào thiết bị ngưng tụ nhỏ hơn xuôichiều

Khuyết điểm : Hệ thống cô đặcnhiều nồi ngược chiều là cần phảicó bơm vận chuyển dung dịch

4.Sơ đồ thuyết minh lưu trình công nghệ:

PHẦN I:TÍNH CÔNG NGHỆ

Các thông số và số liệu ban

đầu:

Dung dịch cô đặc: NaOH

Nồng độ đầu của dung dịch (xđ): 10%

1.1 Lượng dung môi nguyín chất bốc hơi (lượng

W1=W2=W2 =85712 .4 = 4285.7 kg/h

1.2 Nồng độ cuối của dung dịch trong từng nồi:

1 1

W G

x G x

d

d d





 % khối lượng;

2500 12000

10 12000

x G

10 12000

P :là hiệu số áp suất cho toàn bộ hệ thống

Aïp suất hơi đốt nồi 1 ph = 3 at

Aïp suất ngưng tụ ở Barome pnt = 0,15 at

Aïp suất trong cả hệ thống : p =

p1- pnt = 4 - 0,15 = 3,85 at

=3,85 at

 p2 = 3 , 2

85 , 3

= 1,203 at  p1 = 3,85 -1,203 = 2,647  P2 = P1- p1 = 4 - 2,647

1.41 Tổn thất nhiệt do nồng độ

’

Ở cùng một áp suất nhiệt độ sôicủa dung dịch bao giờ cũng lớn hơnnhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất

Hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độsôi của dung dịch và nhiệt độ sôi củadung môi nguyên chất gọi là tổn thấtnồng độ :

’ = o’ * fVới f = 16.2* T r s

1.42 Tổn thất nhiệt độ do áp

suất thuỷ tĩnh:

Nhiệt độ sôi của dung dịch cô đặc tăng cao vì hiệuứng thủy tĩnh  ’’ (tổn thất nhiệt độ do âp suất thủy tĩnhtăng cao):

Âp suất thủy tĩnh ở lớp giữa của khối chất lỏng cần côđặc:

g

h h P

kể từ miệng trín ống truyền nhiệt đến mặt thoâng của

dung dịch, m; h - chiều cao ống truyền nhiệt, m; dds khối lượng riíng của dung dịch khi sôi, kg/m3; g – gia

-tốc trọng trường, m/s2

Vậy ta có:  ’’ = ttb – t0 , độ;

Ở đđy ttb - nhiệt độ sôi dung dịch ứng với âp suất ptb,

0C; t0 - nhiệt độ sôi của dung môi ứng với âp suất p0,

0C

t0 nhiệt độ sôi của dung môi ứng với âp suất p0,

* ) 2

81 , 9

* 595 ) 2

4 5 , 0 ( 26 ,

* ) 2

* 8 , 597

Nồi 1:

 Ps P = 1 , 22

1  Ps = 1,22 P-P = Ptb  Ps1 = 1,22*1,41 =1,72 at  to

tb1 = 114 oC

1 = to

tb1 - to

s1 = 114 112,5 = 1,5 oC

-Tra STQTTB1 /236 & 311

Nồng độ của dung dịch =17,14 % nhiệt độ sôi to

s = 106 oC cũng ở nhiệt độ đó áp suất hơi bão hoà của nước là 1,24 at

Nồi 2:

 Ps P = 1 , 24

1  Ps =1,24 P-P = Ptb2  Ps2 = 1,24*0,4 = 0,496 at

 to

tb2 = 80,4 oC

Nhiệt độ hơi đốt của mỗi nồi:

Nồi 1: th1 =142,90C ;Nồi 2: th2 = thth1 -1 = 106,26 - 1 = 105,26 0C

Nhiệt độ sôi của dung dịch từng

nồi:

Nồi 1: ts1 = thth1 + ’1+’’1 = 106,26 + 3,738 + 1,5 = 111,5 0C

Nồi 2: t s2 = thth2 + ’2+’’2 = 54,6 +4,071 + 18,75 = 77,42 0C

Chênh lệch hữu ích của từng nồi:

Nồi 1: h1 = th1 - ts1 = 27,4 0C Nồi 2: h2 = th2 - ts2 = 23,5 0C

II CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG:

2.1 Nhiệt dung riêng

Nhiệt dung riêng của dung dịch cónồng độ nhỏ hơn 20% tính theo côngthức sau:

C = 4186.(1 - x), J/kg.độ; (

1.43-STQTTB T1/152)

x nồng chất hoà tan, phần khối lượng(%);

CH = 9630 (J/kgđộ)

Vậy : Cht = Na Na O NaOH O H H

M

C N C N C

=1*260001*40168001*9630

= 1310,75(J/kgđộ)

- Nhiệt do dung dịch đầu mang vào:

Hơi thứ mang ra: W1i1

Do dung dịch mang ra: (Gđ-W1)c1ts1

Do hơi nước ngưng tụ: D1cn1

Do tổn thất chung: Qm1=0.05.D1(i1-

cn11)

- Hơi thú mang ra: W2i2

- Do dung dịch mang ra: (Gđ-W)c2ts2

- Do hơi nước ngưng tụ: D2cn2

Do tổn thất chung:

Qm2=0.05.W1(i2- cn22)Trong đó :

D- Lượng hơi đốt tiêu tốn, kg/h;

W,W1,W2- Lượng hơi thứ bốc lên ở cả hệ thống và từng nồi, kg/h;

ih,i1,i2- Hàm nhiệt của hơi đốt và hơi thú ở từng nồi, J/kg;

cn,c1,c2- Nhiệt dung riêng của nước và dung dịch đi vào các nồi, J/kg.độ;

ts1,ts2- Nhiệt độ sôi của dung dịch

các nồi,0C;

1,2- Nhiệt độ của nước ngưng ở các nồi, 0C;

Phương trình cân bằng nhiệt lượng ở mỗi nồi như sau:

2 2 2

1 1 2 2 2

2 2

95 0

* 95 0

) (



n s

S S

d S

C i

t C I

t C t C G t

C i W

W1 =

26 , 105

* 2 , 4240

* 95 0 10 6 , 2617 42

, 77

* 5 , 3468 10

2688

* 3 , 3657 42

, 77

* 5 , 3468 12000 )

42 , 77

* 5 , 3468 10

6 , 2617

,

*100% =0,62 %

,

*100% =0,62 %

S d

C I

t C W G t

C W G i W

) 9 , 142

* 5 , 4294 2742000

(

* 95 , 0

5 , 111

* 3 , 3657

* ) 4 , 8571 12000

( 42 , 76

* 5 , 3468

* ) 4 , 4316 12000

( 2694000

III/ Tính bề mặt truyền nhiệt:

3.1.Tính các thông số vật lý:

Độ nhớt dung dịch: Công thức

Pavơlốp(QTTB&CNHH 1 / 27)

const k

t1,t2: nhiệt độ mà tại đó chất lỏng

A có độ nhớt tương ứng là 1 và 2

1,2: nhiệt độ mà tại đó chất lỏngchuẩn có cùng độ nhớt làì 1 và 2

*Nồi 1: Tra bảng I.107/STQTTB1/trang

100,101, ta có dung dịch NaOH 12,63% có độ nhớt ứng với các nhiệt độ là:

t1= 60 oC  NaOH = 1.42.10-3 Ns/m2

t2= 40 oC  NaOH = 1.55.10-3 Ns/m2

Chọn nước làm chất chuẩn, tra bảng I.102/STQTTB1/94:

2 1





t t





 4 7

40 60

6,6

oC, suy ra NaOH ở nhiệt độ đó bằng : 



 20

60 5 , 111

1

Suy ra H2O = 27,8 oC  H20 =

0,8508.10-3 Ns/m2

Vậy, 1 của NaOH =.0,8508.10-3 Ns/m2

* Nồi 2: dung dịch NaOH 17.14% có độ nhớt ứng với các nhiệt độ là:

t1= 60 oC  NaOH = 1,42.10-3 Ns/m2

t2= 50 oC  NaOH = 1,73.10-3 Ns/m2

Chọn nước làm chất chuẩn, tra bảng I.102/STQTTB1/94:

H20 = 1,42.10-3 Ns/m2  1= 7 oC

H20 = 1,73.10-3 Ns/m2  2= 1 oCThay vào (*):

K = 





2 1

2 1





t t



 1 7

50 60

1,67

suy ra NaOH ở nhiệt độ đó bằng :





 7

60 4 80

1

Suy ra H2O = 17,4 oC  H20 = 1,0722.10-3Ns/m2

Vậy, 2 của NaOH = 1,0722.10-3 Ns/m2

3.2 Hệ số truyền nhiệt của dung

Hầu hết các chất lỏng đều có độdẫn nhiệt giảm khi nhiệt độ tăng (trừnước và Glyxêrin).Đối với chất

lỏng,độ dẫn nhiệt có thể tính theo công thức sau:

 - Khối lượng riêng của chất lỏng, kg/

NaOH

M

x M

x M x

2

1 1

1263

1263 0



 M1 = 0.061*40 + ( 1-0.061)*18 =

19.342

NaOH có 12.63% có ts1 =111,5 oC,có 1 =

NaOH

M

x M

x M x

2

2 2

1714

1714 0

 2 = Acp3 M

= 3,58.10-8* 3468,5*1158342

-Dẫn nhiệt qua thành ống





 tht

1 = 2.044

1

2 2

H t

Hệ số cấp nhiệt khi chất lỏng sôi

*Tính cho nồi 1:

-Tính 1:

1 = 2.04.A4

1H t r

 , (W/m2độ)

Với H : chiều cao ống truyền nhiệt

(Chọn H =4 m)

-Giả thiết :t1 = t1 - tT1 =2,1 oC

 tT1= t1 - t1 = 142,9-2,1 = 140,8 oCNhiệt độ màng :

tm= t 1 2t T1

= 2t1 2t1

=2*1422.9 2,1

= 141,85 oCSuy ra A = 196,7

Từ t1 = 142.9oC, suy ra r1= 2139,5.103 (J/kg) ( STQTTB I/313)

 1 = 2.04.A4

1H t

dịch

10-3Nướ

Chú thích:

Tra baíng I.129STQTTB1/133 H2O(ts1 =

3

10 8508 , 0

10 2356 , 0





)]0.435 = 0,417

rè cọ  = 50)

 1 = 2.04.A4

1H t

10-3Nướ

Chú thích:

+Tra bảng I.129STQTTB1/133 H2O(ts2

=77,4oC, tb= 0,4 atm) = 57,5 (W/m.độ)+Tra bảng I.1.5STQTTB1/11 H2O (ts2

)2(34684180, 5

) (1 , 0722 10 3

3674 , 0

 )]0.435 = 1,02Vậy :2 = n =1,02 * 3426,22=

1 1 1



Nồi 1:

K1 = 961,1,W/m2.độ

K2 = 945,7 ,W/m2.độ

3.2.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích:

Phđn bố nhiệt độ hữu ích trong câc nồi đảm bảo

bề mặt đun nóng bằng nhau: trong trường hợp năy

hiệu số nhiệt độ hữu ích trong mỗi nồi tỉ lệ bậc nhất

với tỉ số Q/K của câc nồi tương ứng:

K Q

K Q t t

1

/

(độ); Với: Qi =3600D i.r i

Trong đó: Qi - lượng nhiệt cung cấp, W; Ki - hệ sốtruyền nhiệt, W/m2 độ; i - số thứ tự của nồi; n - số nồi

Di: lượng hơi đốt,ri ẩn nhiệt hoá

hơi của nồi I

hi1 =48,45.6612 , 8

3 , 3313

= 26,3 oC

t’

hi2 = 48,45 6112 , 8

5 , 2799

= 22,2 oC

*Sai số:

1 =

1 1

' 1

hi

hi hi

t

t t

27 

100% = 4 %

2 =

2 2

' 2

hi

hi hi

t

t t

Q

 = 961 , 1 26 , 3

8 , 3184376

= 126,1 Nồi 2:

F2 =

2

' 2

= 126,1

PHẦN II:THIẾT KẾ CHÍNH

2.1 Buồng đốt nồi cô đặc:

2.1.1 Tính số ống truyền nhiệt

F - Diện tích bề mặt truyền nhiệt,

m2;

f = dnH - Diện tích của một

=264,2 ống

(Bảng V.11/STQTTB 2/48)

Và chọn cách bố trí ống theo hình

lục giác đều

Suy ra: Bề mặt truyền nhiệt thực

b = 2a - 1 = 19 Gọi t là bước ống (m)

Chọn theo qui chuẩn, suy ra :

Dt = 1,0 (m ) (Bảng VIII.6/ST QTTB II/359)

Bảng 2.1

Dt quychuẩn(m)0,045

2.1.3 Tính bề dày buồng đốt :

Chọn vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3

Bề dày buồng đốt hình trụ được tính theo công thức:

S =  D t P P





 2

.+ C, (1) (m) (STQTTB II/360)

Dt : Đường kính trongthiết bị,m;

Hệ số bền của thân hình trụ theo phương dọc;

P: Aïp suất trong của thiết

bị, N/m2;

C: Hệ số bổ sung do ănmòn và dung sai âm về chiều dày, m; [Ứng suất cho phép, N/

(Bảng VIII/STQTTB II/354)

nb, nc : hệ số an toàn theo giới hạn

bền, giới hạn chảy

nb = 2,6

nc = 1,5 (Bảng VIII.3/STQTTB II/356)

 : hệ số bền thân trụ

Nồi 1 :

P = Phđ1+ 1gH =4.9,81.104 +2,12.9,81.4 = 39,25.104 (N/m2)

So sánh 2 giá trị K & C, ta chọn K =131,54.106 (N/m2)

Vì P k

6

10 25 , 39

10 54 , 131

0,95 = 318,38 > 50 nêncó thể bỏ qua P ở công thức (1):

Suy ra :

S =2D t .P =21311,0.,3954,.2510.6100,95

4

+ 0,0018 = 3,37 (mm )

Chọn theo qui chuẩn :S = 4 mm

Kiểm tra ứng suất của thiết bị theo áp suất thử bằng hơi H2O: (XIII.26

STQTTB T2)

 =  t2(( )) 0 1.2c

C S

P C S

Pth - Aïp suất thuỷ lực Pth = 1,5P =

1,5.4.9,81.104 =58,86.104 (N/m2)

Pl - Aïp suất thuỷ tĩnh của nước Pl =

So sánh 2 giá trị K & C, ta chọn C =144.106 (N/m2)

Vì P C

6

10 28 , 13

10 144

.0,95 = 1030,12 > 50nên có thể bỏ qua P ở công thức (1):

Kiểm tra ứng suất của thiết bị theoáp suất thử bằng hơi H2O: (XIII.26STQTTB T2).

 =  t2(( )) 0 1.2c

C S

P C S

Pth - Aïp suất thuỷ lực Pth = 1,5P =

P C S

=200.106 (N/m2)Vậy ta chọn S = 3 mm

2.1.4 Tính bề dày đáy và nắp của buồng đốt:

Chọn đáy và nắp buồng đốt dạng nón có gờ,bằng thép CT3 góc đáy 900 Bán kính uốn của đáy: R = 0,15Dt = 0,15*1,0 = 0,15 (m)

bảng XIII.22 STQTTB II/396

Bảng 2.1

Dt(m

Bề dày của đáy và nắp nón tính theo

2 công thức XIII.52 và XIII.53 ( STQTTBT2/399):

Hoặc :

S = 2cosD( '.P P)+ C, (2)

D’: Đường kính đối với đáy có gờ xem hình XIII.16/400

 =  

h

o t

C S

y P D



 2

.

 1,2c

(3) (N/m2)

Hoặc:

C S

P D





1 )

( cos 2

nếu Sd tính theo (2) thì thử theo (4)

*Nồi 1 :

Sd1 =  

h K

t P y D



 2

.

+ C = 12,0131.39,54,25.10.106..01,,3295

4

+ 0,0018

= 3,87.10-3 mm

Theo công thức tính đường kính đáy ta có:

Kiểm tra lại ứng suất thành đáy