thấp thì tổn thất nhiệt ra môi trường chung quanh sẽ nhỏ hơn khi cô đặc ở áp suất thường.1.3.Cä âàûc nhiãöu näöi Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt, do đó nó có ý nghĩa kinh tế caovề sử dụng nhiệt. Nguyên tắc cô đặc nhiều nồi có thể tóm tắt như sau: Nồi thứ nhất dung dịch được đun bằng hơi đốt, hơi thứ của nồi này đưa vào đun nồi thứ hai, hơi thứ nồi thứ hai được đưa vào đun nồi thứ ba,…hơi thứ ở nồi cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ. Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi nồi đều bốc hơi một phần, nồng độ tăng dần lên. Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt trong các nồi là phải có chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch sôi, hay nói cách khác là chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các nồi nghĩa là áp suất làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước là hơi đốt của nồi sau. Thông thường thì nồi đầu làm việc ở áp suất dư còn nồi cuối làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển (chân không). Cô đặc nhiều nồi có hiệu quả kinh tế cao về sử dụng hơi đốt so với một nồi, vì nếu ta giả thiết rằng cứ 1kg hơi đưa vào đốt nóng thì được 1kg hơi thứ, như vậy 1kg hơi đốt đưa vào nồi đầu sẽ làm bốc hơi số kg hơi thứ tương đương với số nồi trong hệ thống cô đặc nhiều nồi, hay nói cách khác là lượng hơi đốt dùng để làm bốc 1kg hơi thứ tỷ lệ nghịch với số nồi. Ví dụ khi cô đặc hai nồi: 1kg hơi đốt vào nồi đầu làm bốc hơi 1kg hơi thứ trong nồi đầu, 1kg hơi thứ này đưa vào đốt nóng nồi sau cũng bốc hơi 1kg hơi thứ nữa, như vậy đối với hai nồi ta được 2kg hơi thứ và lượng hơi đốt tính theo 1kg hơi thứ la kg.
Trang 1Phần một: Trình bày lý thuyết
Chương 1
LYÙ THUYEÂT CHUNG VEĂ COĐ ÑAỊC
1.1.Những khái niệm cơ bản về cô đặc
Quâ trình bay hơi thường dùng để:
– lăm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch (lăm đậm đặc);
– tâch câc chất hòa tan ở dạng rắn (kết tinh);
– tâch dung môi ở dạng nguyín chất (nước cất);
– lấy nhiệt từ môi trường lạnh khi thay đổi trạng thâi của tâc nhđn lăm lạnh…
Từ thể lỏng chuyển thănh hơi có thể có hai trạng thâi: bay hơi hoặc sôi Khi bay hơinhiệt độ của dung dịch thấp hơn nhiệt độ sôi, âp suất của dung môi trín mặt dung dịch lớnhơn âp suất riíng phần của nó ở khoảng trống trín mặt thoâng của dung dịch, nhưng nhỏ hơn
âp suất chung Trạng thâi bay hơi có thể xảy ra ở câc nhiệt độ khâc nhau vă nhiệt độ căngtăng khi tốc độ bay hơi căng lớn, còn sự bốc hơi ở trạng thâi sôi xảy ra ở cả trong dung dịch(tạo thănh bọt) khi âp suất hơi của dung môi bằng âp suất chung trín mặt thoâng, trạng thâisôi chỉ có ở nhiệt độ xâc định ứng với âp suất chung vă nồng độ của dung dịch đê cho
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 dung chất hòa tan trong dung dịch không bay hơi, do đó nồng độ của dungdịch sẽ tăng dần lín, khâc với quâ trình chưng cất, trong quâ trình chưng cất câc cấu tử tronghỗn hợp cùng 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 đung nóng 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 tiếp thường dùng khói lò cho tiếp xúc với dungdịch, còn truyền nhiệt giân tiếp thường dùng hơi nước bêo hòa để đốt nóng
1.2.Các phương pháp cô đặc
Quâ trình cô đặc có thể tiến hănh trong thiết bị một nồi hoặc nhiều nồi lăm việc giânđọan hoặc liín tục Khi cô đặc giân đoạn: dung dịch cho văo thiết bị một lần rồi cô đặc đếnnồng yíu cầu, hoặc cho văo liín tục trong quâ trình bốc hơi để giữ mức dung dịch không đổiđến khi nồng độ dung dịch trong thiết bị đê đạt yíu cầu sẽ lây ra một lần sau đó lại cho dungdịch mới để cô
Khi cô đặc liín tục trong hệ thống một nồi hoặc nhiều nồi dung dịch vă hơi đốt chovăo liín tục, sản phẩm cũng được lấy ra liín tục Quâ trình cô đặc có thể thực hiện ở câc âpsuất khâc nhau tùy theo yíu cầu kỹ thuật, khi lăm việc ở âp suất thường (âp suất khí quyển)thì có thể dùng thiết bị hở; còn lăm việc ở câc âp suất khâc thì dùng thiết bị kín cô đặc trongchđn không (âp suất thấp) vì có ưu điểm lă: khi âp suất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịchcũng giảm, do đó hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt vă dung dịch tăng, nghĩa lă có thể giảm được
Trang 21.3 Cô đặc nhiều nồi
Cô đặc nhiều nồi lă quâ trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt, do đó nó có ý nghĩa kinh
tế caovề sử dụng nhiệt
Nguyín tắc cô đặc nhiều nồi có thể tóm tắt như sau:
Nồi thứ nhất dung dịch được đun bằng hơi đốt, hơi thứ của nồi năy đưa văo đun nồithứ hai, hơi thứ nồi thứ hai được đưa văo đun nồi thứ ba,…hơi thứ ở nồi cuối cùng đi văothiết bị ngưng tụ Dung dịch đi văo lần lượt từ nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi nồi đều bốc hơimột phần, nồng độ tăng dần lín
Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt trong câc nồi lă phải có chính lệch nhiệt độ giữahơi đốt vă dung dịch sôi, hay nói câch khâc lă chính lệch âp suất giữa hơi đốt vă hơi thứtrong câc nồi nghĩa lă âp suất lăm việc trong câc nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước
lă hơi đốt của nồi sau Thông thường thì nồi đầu lăm việc ở âp suất dư còn nồi cuối lăm việc
ở âp suất thấp hơn âp suất khí quyển (chđn không)
Cô đặc nhiều nồi có hiệu quả kinh tế cao về sử dụng hơi đốt so với một nồi, vì nếu tagiả thiết rằng cứ 1kg hơi đưa văo đốt nóng thì được 1kg hơi thứ, như vậy 1kg hơi đốt đưavăo nồi đầu sẽ lăm bốc hơi số kg hơi thứ tương đương với số nồi trong hệ thống cô đặc nhiềunồi, hay nói câch khâc lă lượng hơi đốt dùng để lăm bốc 1kg hơi thứ tỷ lệ nghịch với số nồi
Ví dụ khi cô đặc hai nồi: 1kg hơi đốt văo nồi đầu lăm bốc hơi 1kg hơi thứ trong nồi đầu, 1kghơi thứ năy đưa văo đốt nóng nồi sau cũng bốc hơi 1kg hơi thứ nữa, như vậy đối với hai nồi
ta được 2kg hơi thứ vă lượng hơi đốt tính theo 1kg hơi thứ la 0 , 5
2 1
Trang 3Chương 2
Giới Thiệu Chung Về NaOH
2.1 Tính chất vật lý và hoá học của NaOH
Câc hiđroxit MOH lă chất rắn mău trắng, nóng chảy ở nhiệt độ tương đối thấp tạo nín chấtlỏng linh động vă trong suốt
Ở trạng thâi nóng chảy, chúng ăn mòn thủy tinh, sứ vă (khi có mặt không khí) cả platin chonín để nấu chảy chúng, cần phải dùng câc dụng cụ bằng sắt, niken hoặc bạc
Tất cả hiđroxit đều hút ẩm mạnh Khi để trong không khí, thọat đầu chúng bị ướt vă saumột 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 củaNaOH 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 trúclớp
Ở trạng thâi rắn cũng như trạng thâi dung dịch câc hiđroxit MOH đều gồm hoăn toăn câcion
Lă chất kiềm mạnh, câc hiđroxit MOH tương tâc dễ dăng với câc oxit axit vă axit tạo nínmuối
Natri hiđroxit lă chất rắn không trong suốt, có mău trắng, hút ẩm rất mạnh Nó tan dễ dăng trong nước vă rượu Quâ trình tan trong nước phât nhiệt nhiều Người ta biết được một số hiđrat của nó như NaOH.H2O, NaOH.3H2O vă NaOH.2H2O Nước trong câc hiđrat đó chỉ mất hoăn toăn khi chúng nóng chảy
2.2 Điều chế và ứng dụng của NaOH
Trước kia trong công nghiệp, người ta điều chế NaOH bằng câch cho canxi hiđroxit tâcdụng với dung dịch natri cacbonat loêng vă nóng:
Ca(OH)2 + Na2CO3 = 2NaOH + CaCO3
Ngăy nay người ta dùng phương phâp hiện đại lă điện phđn dung dịch NaCl bêo hòa:
2NaCl + 2H2O dòng điện Cl2 + H2 + 2NaOH NaOH được dùng để sản xuất xenlulozơ từ gỗ, sản xuất xă phòng, giấy vă tơ nhđn tạo, tinhchế dầu thực vật vă câc sản phẩm chưng cất dầu mỏ, chế phẩm nhuộm vă dược phẩm, lămkhô câc khí vă lă thuốc thử rất thông dụng trong phòng thí nghiệm hóa học
Trang 5
Phần II: Tính Toán
NaOH
Nồng độ đầu(xđ): 5%
Nồng độ cuối(xc): 16%
Aïp suất hơi đốt(tự chọn): 2.6 at
Aïp suất ngưng tụ ở Baromet 0.25 at
Chương 1
CAĐN BAỈNG VAÔT CHAÂT
1.1 Lượng dung môi nguyín chất bốc hơi (lượng hơi thứ) khi nồng độ dung dịch thay đổi từ xđ đến xc :
W G
x G x
d
d d
, % khối lượng;
2291.7 7000
5 7000
=7.434 , % khối lượng;
) W
1
x G
5 7000
1.3 Phân phối chênh lệch áp suất cho từng nồi
Aïp suất hơi đốt(tự chọn): ph = 2.6 at
Aïp suất ngưng tụ ở Baromet pnt = 0.25 at
Trang 6Chọn tỉ lệ phân bố áp suất cho các nồi như sau: p p21 =11.7
Chênh lệch áp suất của nồi 1: p1 ( 1 1 7 )
).
( 7 1
h p p
Tính tổn thất nhiệt độ sôi do nồng độ ở âp suất khâc có thể dùng quy tắc Babô Theo
quy tắc Babô thì quan hệ giữa âp suất hơi bêo hòa của dung môi trín dung dịch loêng p với
âp suất hơi bêo hòa của dung môi nguyín chất p 0 ở cùng nhiệt độ lă không đổi vă đối vớidung dịch có nồng độ nhất định quan hệ đó không phụ thuộc nhiệt độ sôi
(
0
p
p )t = const;
Ở áp suất (1 at) ứng với nồng độ nhất định của từng nồidung dịch NaOH có nhiệt độ sôi và áp suất của dung môi tưngứng như sau:
NồI i x(%) Nhiệt độ của dung dịch (1 at) Nhiệt độ của dung môi tươngứng
0
p
p )t =
1.268
1
= 0.7889Aïp suất của dung môi tại áp làm việc của nồi:
Nồi 1: p0 = (
8984 0
p )t =
0.8984
120 1
= 1.247,at;
Nồi 2: : p0 = (0.7899p )t =0.78990.250 = 0.317,at;
Trang 7Nhiệt độ sôi của dung dịch tra theo áp suất của dung môi tínhtheo BaBo:
Nồi 1 Nồi 2
Âp suất của dung môi ở âp suất lăm việc(0 C) 1.247 0.317
Nhiệt độ sôi của dung dịch(0 C) 105.3 69.8 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tính ở bảng sau:
Nồi 1 Nồi 2 Hệ thốngNhiệt độ sôi của dung dịch 105.3 69.8
Nhiệt độ sôi của dung môi 102.2 64.2 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ(’) 3.1 5.6 8.71.4.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh:
Nhiệt độ sôi của dung dịch cô đặc tăng cao vì hiệu ứng thủy tĩnh ’’ (tổn thất nhiệt độ
do âp suất thủy tĩnh tăng cao):
Âp suất thủy tĩnh ở lớp giữa của khối chất lỏng cần cô đặc:
g
h h P
trong đó P0 – âp suất hơi thứ trín mặt thoâng dung dịch, N/m2; h1 - chiều cao của lớp dung
dịch sôi kể từ miệng trín ống truyền nhiệt đến mặt thoâng của dung dịch, m; h2 - chiều caoống truyền nhiệt, m; dds - khối lượng riíng của dung dịch khi sôi, kg/m3; g – gia tốc trọng
Áp dụng qui tăc BaBo để tính pth cho dung dịch ở nhiệt độ sôivà bảng tra nhiệt độ sôi của dung dịch theo ptb đã BaBo:
Trang 8Nồi i ptb(at) pbb BaBo(at) ts(theo BaBo)
Chọn tổn thất nhiệt độ mỗi nồi: 1 0C ;
Tổn thất nhiệt độ do sức cản thuỷ lực cả hệ thống ’’’ =
= 63.4 - 27.4 = 35.9 , 0C ; Nhiệt độ hơi đốt của mỗi nồi:
Nồi 1: th1 = 127.6 , 0C ;Nồi 2: th2 = thth1 -1 = 102.2 - 1 = 101.2 , 0C ; Nhiệt độ sôi của dung dịch từng nồi:
Nồi 1: ts1 = thth1 + ’1+’’1 = 102.2+3.1+4.9 = 110.1 , 0C ;Nồi 2: t s2 = thth2 + ’2+’’2 = 64.2+ 5.6+11.9 = 81.7, 0C ; Chênh lệch hữu ích của từng nồi:
Nồi 1: h1 = th1 - ts1 = 127.6 - 110.1 = 17.5, 0C ;Nồi 2: h2 = th2 - ts2 = 101.2 - 81.7 = 19.5, 0C ;
Chương 3
CAĐN BAỈNG NHIEÔT LÖÔÏNG
Mô hình quá trình cân bằng nhiệt lượng 2 nồi cô đặc như
Trang 9- Nhiệt do hơi đốt mang vào: D.ih
- Nhiệt do dung dịch đầu mang vào: Gđcđtđ
Nồi 2:
- Nhiệt do lượng hơi thứ mang vào: W1i1
- Nhiệt do dung dịch sau nồi 1 mang vào: (Gđ-W1)c1ts1
Nhiệt mang ra gồm:
Nồi 1:
- Hơi thú 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- cn11)Nồi 2:
- 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- cn22)Trong đó :
D- Lượng hơi đốt tiêu tốn, kg/h;
Trang 10cn,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:
Nồi 1: D1i1+ Gđcđtđ = W1i1+ (Gđ-W1)c1ts1+ D1cn1Qm1 (1)Nồi 2: D2i2+ (Gđ-W1)c1(ts1-1)= W2i2 + (Gđ-W)c2ts2+
TÍNH BEĂ MAỊT TRUYEĂN NHIEÔT
Bề mặt truyền nhiệt của từng nồi cô đặc tính theo công thức:
F =
hi
t K
Q
,m2; (V.2 STQTTB T2) Q- Nhiệt bốc hơi của từng nồi, W;
K- Hệ số truyền nhiệt, W/m.độ;
thi- Chênh lệch nhiệt độ hữu ích của từng nồi, 0C;
5.1 Nhiệt bốc hơi ở mỗi nồi cô đặc
Trang 11Được tính: Q = D.r , W; D - Lượng hơi đốt cần
Hệ số truyền nhiệt K tính theo công thức V.5 ( STQTTB T2) :
K =
2 2 1
1
1 1
- Nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía ống đốt, W/m2.độ; bề dày của ống đốt, m; - Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ốngđốt, W/m.độ;
5.2.1 Tính hệ số 1
Hệ số 1 tính theo công thức 7-64 (QT và TBCNHH T1 ):
1 = 2.04A( ) 0 25
t H
r
,W/m2.độ;
Trong đó r - ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hoà, J/kg; H
- Chiều cao ống đốt, m;
t = tn - tT1 ,0C(tn - Nhiệt độ nước ngưng tụ(Chọn tn = th) ; tT1 -
Nhiệt độ bề mặt ống đốt) ; A - Phụ thuộc vào tm ,0C;
Tra ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi nước bão hoà theo nhiệt độ của hơi đốt ở bảng I.251
( STQTTB T1):
Chọn t cho từng nồi, ta tính được tm =
2
) (t n t 1
Trang 12Từ giá trị của tm tra A theo bảng A phụ thuộc vào tm (QT và TBCNHH T1 )
trang 231:
Dựa vào các đại lượng đã tính thì 1
Công thức tính:
2 = nW/m2.độ; (7-70) (QT và TBCNHH T1 ) Với n = 45.3p0.50t2.33, W/m2.độ; (7-69) (QT và TBCNHH T1 ) = (
n
dd
)0.565[(
n
dd
)2(
Tính n :
tT2 được tính theo công thúc sau:
tT1 - tT2 = t2,0C;
mà tT2 = q1r - tT1, 0C; q1 - Nhiệt lượng truyền qua tường,
q1 = t11, W/m2; r - Tổng nhiệt trở của tường, m2.độ/W , với r = r1+
+ r2, m2.độ/W;
Bảng tính tT2 như sau:
Vậy hệ số cấp nhiệt của nước ở mỗi nồi:
Trang 13Cp - Nhiệt dung đẳng áp của dung dịch, j/kg.độ;
- Khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3;
M - Phân tử lượng cua chất tan;
Hệsốdẫn nhiệt của nước theo nhiệt độ tra bảng I.129 ( STQTTB T1):
2 1
3
2 3
t t
sau đó từ trị số 3 tra bảng độ nhớt của chất lỏng tiíu chuẩn lă 3, đó cũng chính lă độ nhớtcủa chất lỏng A tại nhiệt độ t3 cần tìm
Aïp dụng công thức Pavolop để tính hệ số K của dung dịchNaOH như bảng sau:
t1(0C) t2(0C) 1(0C) 2(0C) K20.000 40.000 4 20.2 1.235 Độ nhớt của dung dịch NaOH ở 2 nồi cô đặc tra theo độ nhớtcủa nước ở bảng I.104
( STQTTB T1)
A cp(j/kg.độ) (kg/m3) M dd(W/m.độ)
Trang 14bằng nhau
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
i i hi hii
K Q
K Q t t
1
/
Trang 157 1
2 5646551491 633.7430648 8909843.44 35.93563315 18.98 2.49955.4 Bề mặt truyền nhiệt của từng nồi
F =
hi
t K
Nồi i th(0C) ts(0C) thth(0C) p(at) ph(at)
Chương 3
Tính Thiết Bị Chính
3.1 Buồng đốt nồi cô đặc
3.1.1 Tính số ống truyền nhiệt
Diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2;
f = dnH - Diện tích của một ống truyền nhiệt, m2;
Trang 16Số ống tính được ở bảng dưới:
H(m) dn(m) f(m2) F(m2) n(ống) chuẩn ốngChọn
2 0.038 0.23864 130.395244 546.4098392 547
Chọn đường kính và chuẩn ống đốt theo bảng VI.6 ( STQTTB T2)
3.1.2 Đường kính trong của buồng đốt
Tính theo công thức VI.140 ( STQTTB T2) : Dt = t (b-1) + 4dn, m;
b: Số ống trên đườg chéo của hình lục giác;
n: Tổng số ống;
dn: Đường kính ngoài của ống đốt, m;t: bước ống, chọn t = 1.3dn = 1.3*0.038 = 0.0494,m;
Chọn b theo chuẩn ống bảng V11 ( STQTTB T2): b = 27 ống;
Đường kính ngoài của buồng đốt tính như sau:
t(m) b(ống) dn(m) Dt(m) Dchuẩn(m)t quy
3.1.3 Bề dày của buồng đốt
Chọn vật liệu làm buồng đốït là thép CacBon CT3.
Tính bề dày theo công thức XIII.8 ( STQTTB T2):
S = D t P P
2
.
+ C, m;
Dt : Đường lính tronh thiết 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 ăn mòn và dung sai âm về chiều dày, m;
[Ứng suất cho phép, N/m2;
Tính C = C1+ C2+ C3,m; XIII ( STQTTB T2)
C1 - Bổ sung do ăn mòn, m; Chọn C1 = 1 mm/năm;
C2 - Chỉ tính cho nguyên liệu có hạt rắn chuyển động, C2 = 0;
C3 - Phụ thuộc vào chiều dày tấm vật liệu, tra bảng XIII.9 ( STQTTB T2)
= 380*106 N/m2;
Trang 17nb - Hệ số an toàn theo giới hạn bền, tra bảng XIII.3 ( STQTTB T2) , nb = 2.6 ; - Hệ số điều chỉnh, Tra bảng XIII.2 ( STQTTBT2) , = 0.9 ;
Bảng tính
3800000
00 2.6 0.9 131538462Ứng suất chảy: [c]=
nc
c
N/m2; c - Giới hạn chảy, tra bảng XII.4 ( STQTTB T2) kc=240*106 N/m2;
nb - Hệ số an toàn theo giới hạn chảy, tra bảng XIII.3 ( STQTTB T2) , nb = 1.5 ; - Hệ số điều chỉnh, Tra bảng XIII.2 ( STQTTB T2) , = 0.9 ;
Bảng tính c
2400000
00 1.5 0.9 144000000 Chọn ứng suất kéo để tính bề dày thân hình trụ
Tính bề dày buồng đốt nồi 1
Aïp suất trong thiết bị: P = ph + gH, N/m2; ph - Aïp suất hơi đốt, N/m2; - Khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3; H - Chiều cao ống đốt, m; g = 9.81 m/s2;
Bảng tính như sau:
P
D t
+ C, m; Tính ở bảng dưới:
Dt(m) P(N/m2) [k] C(m) S(m) S(choün)
1.500 255060 131538462 0.95 0.0018 0.0033308 0.004Kiểm tra ứng suất thử theo áp suất của hơi nước tác dụng lên thành thiết bị theo công thức XIII.26 ( STQTTB T2) :
2.1)
(2
)
t
C S
P C S
Pth - Aïp suất thuỷ lực Pth = 1.5ph = 1.5*255060 = 382590, N/m2;
Pl - Aïp suất thuỷ tĩnh của nước Pl = hgH = 0.732*9.81*2 = 14.4, N/m2;
Trang 18Aïp suất thử P0 = 382604.36 , N/m2;
Bảng so sánh kết quả tính và c/1.2:
c/1.21374995
87 200000000Như vậy chiều dày S vừa tính thoả mãn
Tính bề dày buồng đốt nồi 2
Aïp suất trong thiết bị: P = ph + gH, N/m2; ph - Aïp suất hơi đốt, N/m2; - Khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3; H - Chiều cao ống đốt, m; g = 9.81 m/s2;
Bảng tính như sau:
ph(N/m2) (kg/m3) G(m/s2) H(m) P(N/m2)107907
P
D t
+ C, m; Tính ở bảng dưới:
Dt(m) P(N/m2) [k] C(m) S(m) S(choün)1.500 107907.89 131538462 0.95 0.0018 0.0024476 0.003Kiểm tra ứng suất thử theo áp suất của hơi nước tác dụng lên thành thiết bị theo công thức XIII.26 ( STQTTB T2) :
2.1)
(2
)
t
C S
P C S
Pth - Aïp suất thuỷ lực Pth = 1.5ph = 1.5*107907.89 =
83 200000000Như vậy chiều dày S vừa tính thoả mãn
3.1.4 Tính đáy của buồng đốt
Chọn vật liệu làm đáy buồng đốt dạng hình nón có gờ là thép CacBon CT3
Bánh kính uốn của đáy: R = 0.15Dt = 0.15*1.5 = 0.225,m;
Dựa vào Dt tra các thông số đáy theo bảng XIII.22 như sau:
Dt(mm) H(mm) R(mm h(mm) d(mm)
Trang 19Các đại lượng [], , P, C tính như ở mục bề dày của thân
.
+ C, m;
Dt(m) P(N/m2) y(tra) ư C(m) S(m) S(m)chọn1.5 255060 1.3 131538461.5 0.95 0.0018 0.00379 0.004
Theo công thức XIII.53:
Dt(m) D'(m) p(N/m2) y(tra) ư C(m) S(m) S(m)chọn
1.5 1.4317141 255060 1.3 131538461.5 0.95 0.0018 0.0046 0.005 Theo công thức XIII.53 S có giá trị lớn hơn nên liểm tra ứng suất theo công thức XIII.54 ( STQTTB T2) :
2.1
1)(cos2
)(
h
C S
P C S P
Các giá trị P0 , C, h tính ở trên bề dày thân buồng đốt;
Bảng so sánh kết quả tính và c/1.2:
c/1.21719078
51 200000000 Như vậy chiều dày S vừa tính thoả mãn
Tính bề dày đáy nồi 2:
Theo công thức XIII.52: S = D t P P
2
.
+ C, m;
Dt(m) P(N/m2) y(tra) ư C(m) S(m) S(m)chọn1.5 107907.89 1.3 1.3E+08 0.95 0.0018 0.00264 0.003
Theo công thức XIII.53:
Trang 20Dt(m) D'(m) p(N/m2) Y(tra) ư C(m) S(m) S(m)chọn1.5 1.4487322 107907.89 1.3 131538461.5 0.95 0.0018 0.003 0.003 Theo công thức XIII.53 S có giá trị lớn hơn nên liểm tra ứng suất theo công thức XIII.54 ( STQTTB T2) :
= '20cos( ( ) ) 0 1 1.2c
h
C S
P C S P
Các giá trị P0 , C, h tính ở trên bề dày thân buồng đốt;
Bảng so sánh kết quả tính và c/1.2:
c/1.21959898
73 200000000 Như vậy chiều dày S vừa tính thoả mãn
3.2 Tính buồng bốc hơi nồi cô đặc
3.2.1 Thể tích không gian bay hơi
Utt - Cường độ bốc hơi, Utt = f Utt(1at) m3/
m3.h; Chọn Utt(1at) = 1700 m3/m3.h; Giá trị f tra tại đồ thị VI.3
( STQTTB T2) , f1 = 0.9, f2 = 1.8;
h - Khối lượng riêng của hơi thứ, kg/m3; Các giá trị h tra theo áp suất hơi thứ ở bảng I.251 ( STQTTB T1);
Bảng tính không gian như sau:
3.2.2 Chiều cao của buồng bốc
Chọn đường kính của buông bốc Dbb = 1.8, m;
Chiều cao của buồng bốc được tính:
Hkgh =
bb
kgh D
Trang 213.2.3 Tính bề dày thân buồng bốc
Chọn vật liệu làm thân buồng bốc là théo CacBon CT3
Bề dày thân buồng bốc xác định tương tự bề dày thân buồngđốt theo công thức sau:
S = D t P P
2
.
+ C, m;
Tính bề dày buồng bốc nồi 1
Aïp suất trong thiết bị: P = ph + gH, N/m2; ph - Aïp suất hơi thứ, N/m2; - Khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3; H - Chiều cao mà dung dịch chiếm chỗ, m; g = 9.81 m/s2;
Bảng tính như sau:
ph(N/m2) (kg/m3) G(m/s2) H(m) P(N/m2)10990.8
P
D t
+ C, m; Tính ở bảng dưới:
Dt(m) P(N/m2) [k] C(m) S(m) S(choün)1.800 10990.833 131538461.538 0.950 0.0018 0.00187 0.002Kiểm tra ứng suất thử theo áp suất của hơi nước tác dụng lên thành thiết bị theo công thức XIII.26 ( STQTTB T2) :
2.1)
(2
)
t
C S
P C S
Pth - Aïp suất thuỷ lực Pth = 1.5ph = 1.5*10990.833 = 16486.25, N/m2;
Pl - Aïp suất thuỷ tĩnh của nước Pl = hgH = 0.64325*9.81*2 = 12.6, N/m2;
Aïp suất thử P0 = 16498.8706, N/m2;
Bảng so sánh kết quả tính và c/1.2:
c/1.278161228
.64 200000000Như vậy chiều dày S vừa tính thoả mãn
Tính bề dày buồng bốc nồi 2
Aïp suất trong thiết bị: P = ph + gH, N/m2; ph - Aïp suất hơi thứ, N/m2; - Khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3; H - Chiều cao mà dung dịch chiếm chỗ, m; g = 9.81 m/s2;
Bảng tính như sau:
ph(N/m2) (kg/ G(m/s2) H(m) P(N/m2)