cô đặc Na2SO4 hai nối xuôi chiều ống tuần hoàn trung tâm

NỘI DUNGThiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều , thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm dùng cho cô đặc dung dịch Na2SO4 với năng suất 3000 kgh ,chiều cao ống gia nhiệt làc h =2m .Các số liệu ban đầu : Nồng độ đầu của dung dịch là: 12% . Nồng độ cuối là: 28 % . Áp suất hơi đốt nồi 1 là : 4 at Áp suất hơi ngưng tụ là : 0,1 at.

Bộ Công Thương Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt NamTrường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc *~ ○*○~*

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

Số…………

Họ và tên SV : Nguyễn Văn Duy

Khoa : Công Nghệ Hóa Học

Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Thế Hữu

NỘI DUNG

Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều , thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm dùng cho cô đặc dung dịch Na2SO4 với năng suất 3000 kg/h ,chiều cao ống gia nhiệt làc h =2m

Các số liệu ban đầu :

- Nồng độ đầu của dung dịch là: 12%

- Nồng độ cuối là: 28 %

- Áp suất hơi đốt nồi 1 là : 4 at

- Áp suất hơi ngưng tụ là : 0,1 at

Ngày giao đề :………Ngày hoàn thành:………

Mục lục

………Trang

Chương I.Giới thiệu chung……….4

 I- Lời mở đầu và giới hiệu về dung dịch Na2SO4………4

 II- Hình vẽ và thuyết minh dây chuyền sản xuất dung dịch Na2SO4 6

Chương II.Tính toán thiết bị chính……….8

Các số liệu ban đầu

I- Tính Cân bằng vật liệu………8

 1- Tính toán lượng hơi thứ ra khỏi hệ thống

 2- Tính toán lượng hơi thứ ra khỏi từng nồi cô đặc

 3- Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi mỗi nồi

II-Tính cân bằng nhiệt lượng……… ……9

 1- Áp suất chung của hệ thống

 2- Áp suất, nhiệt độ của hơi đốt vào mỗi nồi

 3- Áp suất, nhiệt độ của hơi thứ ra khỏi mỗi nồi

 4- Tính tổn thất nhiệt lượng cho từng nồi

 5- Tính hiệu số nhiêt độ hữu ích cho từng nồi

 6- Thiết lập PTCB nhiệt lượng để tính lượng hơi đốt , hơi thứ các

nồi

 7- Tính hệ số cấp nhiệt và nhiệt trung bình từng nồi

 8- Tính hệ số truyền nhiệt của từng nồi

 9- So sánh ∆t hữu ích và ∆t giả thiết

 10- Tính bề mặt truyền nhiệt

Chương III.Tính thiết bị phụ ………31

I- Tính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu(ống chùm)……… 31

II- Thiết bị ngưng tụ baromet ……….38

III- Tính Bơm……… ……….46

IV- Thùng cao vị …… ……… 49

V- Một số chi tiết khác……… …… …57

Chương IV.Tính toán cơ khí và lựa chọn thiết bị………59

I- Tính buồng đốt……….… 59

II- Tính buồng bốc……….66

III- Tính bích nối………71

IV- Tính toán một số chi tiết khác ……… 72

Chương V Kết luận chung………84

Chương VI Phụ lục ……… 86

Chương I:

GIỚI THIỆU CHUNG

I Lời mở đầu và giới thiệu dung dịch Na2SO4

1- Lời mở đầu

Trong thời kỳ đất nước đang trong quá trình phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì nền công nghiệp của nước ta đang phát triển mạnh kéo theo sự phát triển của ngành sản xuất các hợp chất hóa học,bởi các hợp chất hóa học có ứng dụng vô cùng quan trọng để các ngành khác phát triển

Trong kỹ thuật sản xuất công nghiệp hóa chất và các ngành khác, thường phải làm việc với các hệ dung dịch rắn tan trong lỏng, hoặc lỏng trong lỏng Để năng cao nồng độ của dung dịch theo yêu cầu của sản xuất

kỹ thuật người ta cần dùng biện pháp tách bớt dung môi ra khỏi dung dịch Phương pháp phổ biến là dùng nhiệt để làm bay hơi còn chất rắn tan không bay hơi, khi đó nồng độ dung dịch sẽ tăng lên theo yêu cầu mong muốn.Thiết bị dùng chủ yếu là thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm, tuần hoàn cưỡng bức, phòng đốt ngoài, …trong đó thiết bị cô đặc tuần hoàn có ống trung tâm được dùng phổ biến vì thiết bị này có cấu tạo và nguyên lý đơn đơn giản, dễ vận hành và sửa chữa, hiệu suất xử dụng cao… dây truyền thiết bị có thể dùng 1 nồi, 2 nồi, 3 nồi…nối tiếp nhau để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu trong thực tế người ta thường xử dụng thiết hệ thống 2 nồi

hoặc 3 nồi để có hiệu suất xử dụng hơi đốt cao nhất, giảm tổn thất trong quá trình sản xuất

Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết

kế một thiết bị hay hệ thống thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất ,em được nhận đồ án môn học : “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa

học”.Việc thực hiện đồ án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với việc thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiếnthức của giáo trình “Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học “ trên cơ sở lượng kiến thức đó và kiến thức của một số môn khoa học khác

có liên quan,mỗi sinh viên sẽ tự thiết kế một thiết bị , hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trong quá trình công nghệ Qua việclàm đồ án môn học này, mỗi sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu trong việc tra cứu ,vận dụng đúng những kiến thức,quy định trong tính toán và thiết kế,tự nâng cao kĩ năng trình bầy bản thiết kế theo văn bản khoa học vànhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống

Trong đồ án môn học này , nhiệm vụ cần phải hoàn thành là thiết kế

hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều , ống tuần hoàn trung tâm làm việc liên tục với dung dịch Na2SO4 ,năng suất 3000kg/h, nồng độ dung dịch ban đầu 12%, nồng độ sản phẩm 28 %

II Sơ đồ dây chuyền sản xuất và thuyết minh.

2- Thuyết minh dây chuyền công nghệ.

Hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều làm việc liên tục

Dung dịch đầu Na2SO4 12% được bơm (2) đưa vào thùng cao vị (3) từ thùng chứa (1) , sau đó chảy qua lưu lượng kế (4) vào thiết bị trao đổi nhiệt (5) Ở thiết bị trao đổi nhiệt dung dich được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sôi rồi đi vào nồi (6) Ở nồi này dung dich tiếp tục được dung nóngbằng 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 Một phần khí không ngưng được đưa qua của tháo khí không ngưng.Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng của tháo nước ngưng Dung dịch sôi , dung môi bốc lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ Hơi thứ trước khi ra khỏi nồi cô đặc được qua bộ phận tách bọt nhằm hồi lưu phần dung dịch bốc hơi theo hơi thứ qua ống dẫn bọt

Dung dịch từ nồi (6) tự di chuyển qua nồi thứ 2 do đó sự chênh lệch áp suất làm việc giữa các nồi , áp suất nồi sau < áp suất nồi trước Nhiệt độ của nồi trước lớn hơn của nồi sau do đó dung dịch đi vào nồi thứ (2) có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi , kết quả là dung dịch sẽ được làm lạnh đi và lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi Dung dịch sản phẩm của nồi (7) được đưa vào thùng chứa sp (10).Hơi thứ bốc ra khỏi nồi (7) được đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet (8).Trong thiết bị ngưng tụ , nước làm lạnh từ trên đi xuống , ở đây hơi thứ được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet ra ngoài còn khí không ngưng đi qua thiết bị thu hồi bọt (9) rồi đi vào bơm hút chân không

Chương II :

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

Các số liệu ban đầu

Năng suất tớnh theo dung dịch đầu: Gđ = 3000 kg/h

2 - Lượng hơi thứ ra khỏi mỗi nồi.

Chọn tỷ lệ phõn bố hơi thứ của hai nồi như sau :

Chọn tỷ lệ hơi thứ





3- Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi mỗi nồi.

Lượng dung dịch ra khỏi nồi 1 vào nồi 2 là :

G1 = Gd - W1 = 3000 - 898= 2102(kg/h)

Nồng độ của dung dịch ra khỏi nồi 1 vào nồi 2 là :

Trong đó:

W 1 , W 2 lợng hơi thứ ra khỏi nồi 1, nồi 2

II Tính cân bằng nhiệt lượng.

1- Chênh lệch áp suất chung của cả hệ thống (∆Р):

Trong đó:

2- Nhiệt độ, áp suất hơi đốt của mỗi nồi.

Chọn tỉ lệ chênh lệch áp suất hơi đốt ở 2 nồi là:

Nhận xét: khi hơi thứ đi từ nồi 1 sang nồi 2 ,và hơi thứ từ nồi 2 đi

sang thiết bị ngưng tụ thì sẽ chịu tổn thất về nhiệt độ là : ,và khi

đó nó sẽ trở thành hơi đốt cho nồi 2: chọn

Gọi nhiệt độ và áp suất của hơi thứ ở nồi 1 và nồi 2 lần lượt là:

%

Áp suất, nhiệt độhơi đốt Áp suất, nhiệt độhơi thứ

Trong đó:

T:Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất đã cho

,r: Nhiệt hoá hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc , J/kg

* Tra bảng (VI.2/ST2 – T62) :

* Xác định nhiệt độ Ti :

* Xác định ri:

Tra bảng (I.250/ST1 – T312)

Nên ta có tổn thất nhiệt độ do nồng độ của mỗi nồi là :

Vậy tổn thất nhiệt độ do nồng độ của cả hệ thống là:

4.2- Tổn thất do áp suất thuỷ tĩnh:

- Áp dụng công thức VI.12 (STT2.T60 )

: áp suất hơi thứ trên bề mặt thoáng dung dịch (at)

:chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên của ống truyền nhiệt(m)

: chiều cao của ống truyền nhiệt (m)

: khối lượng riêng của dung dịch khi sôi (kg/m3)

Trong đó: ttb - Nhiệt độ sôi ứng với áp suất Ptb

t 0- Nhiệt độ sôi ứng với áp suất P0

Vậy tổn thất do áp suất thuỷ tĩnh của từng nồi là :

4.3- Tổn thất do đường ống

- Như đã nói ở trên ta chọn tổn thất nhiệt độ do đường ống là :1oC

Vậy:

Tổng tổn thất nhiệt độ cả hệ thống là:

5.1- Hệ số nhiệt độ hữu ích trong hệ thống được xác định :

Áp dụng công thức ( VI.17/ST2 –T67) :

(Theo CT VI.17/ST2 –T67)Trong đó :

Hiệu số nhiệt độ chung giữa hiệu số nhiệt độ hơi đốt nồi 1 vànhiệt độ ngưng ở thiết bị ngưng tụ

Vậy hệ số nhiệt độ hữu ích trong hệ thống là:

5.2- Xác định nhiệt độ sôi của từng nồi.

nhiệt độ hơi thứ của từng nồi

5.3- Xác định nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi.

Kết quả vừa tính cho ta bảng dưới đây:

Kiểm tra lại dữ kiện :

Vậy các dữ kiện chọn được thoả mãn

6- Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng.

Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng của hệ thống

D.i1 W1 W1 i2 W2

Qm1 Qm2

(Gd -W1 -W2 )C2 ts2

Gd ts0 Cd (Gd - W1 )C1 ts1

D.Cp1 W1 Cp2

Trong đó :

D: Lượng hơi đốt vào (kg/h)

: Hàm nhiệt của hơi đốt nồi 1 , nồi 2 (J/kg)

: Hàm nhiệt của hơi thứ nồi 1 , nồi 2 (J/kg)

: Nhiệt độ nước ngưng ở nồi 1, nồi 2

Cd :Nhiệt dung riêng của dung dịch đầu (J/kg độ)

Cp1 , Cp2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ)

C1, C2 : Nhiệt dung riêng của hơi đốt ra khỏi nồi 1 , nồi 2 (J/kg độ)

Qm1,Qm2 : nhiệt lượng mất mát ở nồi 1 và nồi 2

Gd : lượng hỗn hợp đầu đi vào thiết bị (kg/h)

W1 , W2 : lượng hơi thứ bốc lên từ nồi 1, nồi 2

6.1- Nhiệt lượng vào gồm có:

- Nồi 1: Nhiệt do hơi đốt mang vào : D.i1

Nhiệt do dung dịch mang vào : Gd

- Nồi 2: Nhiệt do hơi thứ mang vào : W1.i2

Nhiệt do dung dịch từ nồi 1 chuyển sang : (Gd – W1)C1ts1

6.2- Nhiệt lượng mang ra:

- Hơi thứ : W2.

- Nước ngưng : W1 .Cp2

- Do dung dịch mang ra : (Gd – W1 – W2)C2.ts2

- Nhiệt mất mát: Qm2 = 0,05W1(i2– Cp2)

6.3- Hệ phương trình cân bằng nhiệt:

Các PT được thành lập dựa trên nguyên tắc :

Tổng nhiệt đi vào = Tổng nhiệt đi ra

(5)

- Nhiệt độ nước ngưng lấy bằng nhiệt độ hơi đốt

Để giảm lượng hơi đốt tiêu tốn người ta gia nhiệt hỗn hợp đầu đến nhiệt độcàng cao càng tốt vì quá trình này có thể tận dụng nhiệt lượng thừa của các quátrình sản xuất khác

- Nhiệt dung riêng của hơi đốt vào nồi 1 ,nồi 2 và ra khỏi nồi 2 :

+ Dung dịch vào nồi 1 có nồng độ xd = 12%

Đối với dung dịch loãng ( x < 0,2 ) ta áp dụng công thức I.43 /ST1 – T152 ta có:

Cd = 4186 (1- x) = 4186 (1- 0,12) = 3683,68 (J/kg độ)

+ Dung dịch trong nồi 2 có nồng độ x1 = 17,8723 %

Cũng áp dụng công thức trên ta được:

C1 = 4186 (1- x) = 4186 (1- 0,178723) =3437,8655 (J/kg độ)

+ Dung dịch ra khỏi nồi 2 có nồng độ xc = 35 %

Đối với dung dịch ( x > 0,2 ) ta áp dụng công thức I.44/ST1 – T152 ta có:

(J/kg độ)

Từ đó ta sẽ tính được nhiệt dung riêng của hơi đốt ra khỏi nồi 2 :

W1 : W2 = 1: 1,0655

Sai số giữa W được tình từ phần cần bằng nhiệt lượng và sự giả thiết trong cânbằng vật chất < 5% ,vậy thoả mãn

7- Tính hệ số cấp nhiệt và nhiệt lượng trung bình từng nồi

7.1-Tính hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi.

- Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyềnnhiệt nồi 1 và nồi 2 là :

- Với điều kiện làm việc của phòng phòng đốt thẳng đứng H =2m ,hơi ngưng bên ngoài ống ,máng nước ngưng chảy dòng như vậy hệ sốcấp nhiệt được tính theo công thức ( V.101/ST2 – T28 )

W/m2 độTrong đó:

: hệ số cấp nhiệt khi ngưng hơi ở nồi thứ i , W/m2 độ

: hiệu số giữa nhiệt độ ngưng và nhiệt độ phía mặt tường tiếp xúc vớihơi ngưng của nồi I , o C

- Tra theo bảng ( V.I/ST2 - T4) ta có :

r1 = 0,387.10-3 m2 độ/W

r2 = 0,2937.10-3 m2 độ/W

- Tra bảng ( VI.6/ST2 – T80 ) ta chọn bề dày thành ống truyền nhiệt là

- Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là thép CT3, hệ số dẫn nhiệt của nó là:

= 31,3662 oCThay vào PT (2) ta có hiệu số nhiệt độ giữa thành ống với dung dịch sôi mỗinồi là :

Nồi 1 :

Nồi 2 :

: hệ số hiệu chỉnh ,xác định theo công thức(VI.27/ST2 – T71)

(5)( dd:dung dịch , nc: nước )

Trong đó:

: hệ số dẫn nhiệt , W/m độ

:khối lượng riêng , kg/m3

C: nhiệt dung riêng , J/kg độ

: độ nhớt , Cp

: Khi tra bảng ta lấy theo nhiệt độ sôi của dung dịch

ts1 = 114,4068 oC

ts2 = 74,1555 oC

*) 7.3.1- Khối lượng riêng :

- Khối lượng riêng của nước: tra bảng (I.249/ST1 – T310) ta có :

- Khối lượng riêng của dung dịch KOH ứng với mỗi nồng độ được xácđịnh theo bảng (I.21/ST1 – T33) :

*) 7.3.2- Nhiệt dung riêng :

- Nhiệt dung riêng của nước :tra bảng ( I.249 /ST1 – T 311 )

Cnc1 = 4240,4916 J/kg độ

Cnc2 = 4190,3244 J/kg độ

- Nhiệt dung riêng của hơi thứ nồi 1 và nồi 2 :

+ Dung dịch trong nồi 2 có nồng độ x1 = 17,8723 %

Cũng áp dụng công thức trên ta được:

Cdd1 = 4186 (1- x) = 4186 (1- 0,178723) =3437,8655 (J/kg độ)

+ Dung dịch ra khỏi nồi 2 có nồng độ xc = 35 %

Đối với dung dịch ( x > 0,2 ) ta áp dụng công thức I.44/ST1 – T152 ta có:

- Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch được xác định theo công thức

(I.32/ST1 – T123 )

Trong đó :

A:hệ số tỉ lệ phụ thuộc hỗn hợp chất lỏng :ta chọn A = 3,58.10-8

M: khối lượng mol của hỗn hợp lỏng (hỗn hợp của chúng ta là

Na2SO4 và H2O )

nên : M = 56.a +(1- a)18

nồi 1 : x1 = 17,8723 % khối lượng

nồi 2 :x2 = 35% khối lượng

Vậy hệ số dẫn nhiệt của dung dịch trong mỗi nồi:

- Độ nhớt của KOH tra bảng (I.107/ST1– T101)

Tổng hợp các kết quả ta được bảng sau :

Vậy thay vào PT (5) ta có hệ số hiệu chỉnh của từng nồi là :

Vậy hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi hoàn toàn xác định nhưsau:

(W/m2 độ)

(W/m3.độ)

7.4- Nhiệt tải riêng về phía dung dịch

(W/m2)

(W/m2)

7.5- So sánh q 2i và q 1i

- Chênh lệch giữa q21 , q11 và q22 , q12 ( )

Vậy giả thiết là chấp nhận được

8- Xác định hệ số truyền nhiệt cho từng nồi :

Áp dụng công thức:

N/m2 độTrong đó:

qtbi : nhiệt tải riêng trung bình của từng nồi (W/m2 )

:Hiệu số nhiệt độ hữu ích của từng nồi ( oC ) (xem bảng 2)

Ta có:

(W/m2)

N/m2 độ

- Lượng nhiệt tiêu tốn được tính theo công thức

WVới: D1 = 1039,07 kg/h

9- So sánh hữu ích và giả thiết :

9.1- Xác định tỷ số sau.

9.2- Xác định nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi.

Công thức: oC

vậy:

9.3- So sánh tính được theo giả thiết phân phối áp suất

Nhận xét : Sai số này nhỏ hơn 5% ,vậy phân phối áp suất như trên là hợp lý Bảng 6:

Chương III :

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

I Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu.

Chọn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là thiết bị đun nống loại ống chùmngược chiều dung hơi nước bão hòa ở 4at, hơi nước đi ngoài ống từ trênxuống, hỗn hợp nguyên liệu đi trong ống từ dưới lên Ở áp suất 4at 

t1=142,9 oC ( Tra bảng I.251-ST1/315)

Hỗn hợp đầu vào thiết bị gia nhiệt ở nhiệt độ phòng(25oC) đi ra ở nhiệt

độ sôi của hỗn hợp đầu (tso = 114,4068oC)

- F: lưu lượng hỗn hợp đầu , F = 3000(kg/h)

- tF : Nhiệt độ sôi của hỗn hợp tF = tso = 114,4068oC

- Cp: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp tại: Cp= Co= 3683,68 J/kg.độ

- tf: Nhiệt độ môi trường: tf = 25oCThay số :

Q= 3683,68.(114,4068 - 25) = 274455,0342(W)

2- Hiệu số nhiệt độ hữu ích:

- Chọn thđ = t1 = 142,9 (0C)

Δ tđ = 142,9 – 25 = 117,9 (0C)

2.1- Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể :

- Hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ :

- H: Chiều cao ống truyền nhiệt : H = 2(m)

- A: Hằng số tra theo nhiệt độ màng nước ngưng

 λ = A.Cp.ρ

=3,58.10-8 4194,8994 1179,4742 =0,6840 (W/m.độ)

+ Hiệu số nhiệt độ ở 2 phía thành ống :

Δtt = tt - tt = q1.∑rt

Trong đó : tt  : Nhiệt độ thành ống phía hỗn hợp

∑rt : Tổng nhiệt trở ở 2 thành ống truyền nhiệt : Ống dẫnnhiệt làm bằng làm thép CT3 có chiều dày δ = 2 (mm) nên: λ = 46,4 (W/mđộ)

- Tra bảng ( VI.6/ST2 – T80 ) ta chọn bề dày thành ống truyền nhiệt là

- Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là thép CT3, hệ số dẫn nhiệt của nó là:

Thay số vào ta được : Prt = = 2,6825

Thay số ta có hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy :

= = .100% = 2,565%

Sai số nhỏ hơn 5% ta chấp nhận giả thiết

3 Bề mặt truyền nhiệt:

Công thức tính : F =

Trong đó : Nhiệt lượng trao đổi : Q = 274455,0342 (W)

q tb :Nhiệt tải riêng trung bình về phía dung dịch

qtb =

4 Số ống truyền nhiệt:

Công thức tính : n=

Trong đó : F : Bề mặt truyền nhiệt F= 8,3835(m2)

d : đường kính ống truyền nhiệt d = 0,034 m

H : Chiều cao ống truyền nhiệt H = 2 (m) Thay số : n=

Qui chuẩn n = 61 ống Theo bảng V.11-ST2/T48 ta có:

kể các ốngtrong cáchình viênphân

Số ống trong cácHình viên phân

Tổng sốống trongtất cả cáchình viênphân

TổngSốốngthiếtbịDãy1 Dãy 2 Dãy3

Qui chuẩn : D = 0,6 m=600 (mm) (bảng XIII.6 ST-2/Tr-359 )

6- Tính vận tốc và chia ngăn

-Vận tốc thực :

- Đường kính của thiết bị: D = 600 (mm)

- Chiều cao giữa 2 mặt bích: H = 2 (m)

II Hệ thống thiết bị ngưng tụ Baromet :

Hơi thứ sau khi ra khỏi nồi cô đăc cuối cùng được dẫn vào thiết bị ngưng tụbaromet để thu hồi lượng nước trong hơi, đồng thời tách khí không ngưng dodung dịch mang vào hoặc do khe hở của thiết bị.Hơi vào thiết bị ngưng tụ đi từ

dưới lên,nước làm lạnh đi từ trên xuống,chui qua lỗ của các tấm ngăn,hỗn hợpnước làm lạnh,nước ngưng tụ chảy xuống ống barômet.

*Hệ thống thiết bị: Chọn thiết bị ngưng tụ Baromet – thiết bị ngưng tụ

trực tiếp loại khô ngược chiều chân cao

- Sơ đồ như sau :

- Chú thích:

1- Thân 2- Thiết bị thu hồi bọt

3- Ống baromet 4- Ống dẫn khí không ngưng

5- Bơm chân không

Trong thân 1 gồm có những tấm ngăn hình bán nguyệt

Nguyên lý làm việc chủ yếu trong các thiết bị ngưng tụ trực tiếp là phunnước lạnh vào trong hơi, hơi tỏa ẩn nhiệt đun nóng nước và ngưng tụ lại Do đóthiết bị ngưng tụ trực tiếp chỉ để ngưng tụ hơi nước hoặc hơi của các chất lỏngkhông có giá trị hoặc không tan trong nước vì chất lỏng sẽ trộn lẫn với nướclàm nguội

Sơ đồ nguyên lý làm việc của thiết bị ngưng tụ Baromet ngược chiều loạikhô được mô tả như hình vẽ Thiết bị gồm thân hình trụ (1) có gắn những tấmngăn hình bán nguyệt (4) có lỗ nhỏ và ống baromet (3) để tháo nước và chất

Hơi thứ

lỏng đã ngưng tụ ra ngoài Hơi vào thiết bị đi từ dưới lên, nước chảy từ trênxuống, chảy trân qua cạnh tấm ngăn, đồng thời một phần chui qua các lỗ củatấm ngăn Hỗn hợp nước làm nguội và chất lỏng đã ngưng tụ chảy xuống ốngbaromet, khí không ngưng đi lên qua ống (5) sang thiết bị thu hồi bọt (2) và tậptrung chảy xuống ống baromet Khí không ngưng được hút ra qua phía trênbằng bơm chân không.

Ống baromet thường cao H ≥ 10,5m để khi độ chân không trong thiết bị cótăng thì nước cũng không dâng lên ngập thiết bị

Loại này có ưu điểm là nước tự chảy ra được mà không cần bơm nên tốn ítnăng lượng, năng suất lớn

Trong công nghiệp hóa chất, thiết bị ngưng tụ baromet chân cao ngượcchiều loại khô thường được sử dụng trong hệ thống cô đặc nhiều nồi, đặt ở vịtrí cuối hệ thống vì nồi cuối thường làm việc ở áp suất chân không

1- Tính toán thiết bị ngưng tụ:

* Các số liệu cần biết:

- Lượng hơi thứ ở cuối nồi trong hệ thống cô đặc: W2 = 985,7143 (kg/h)

- Áp suất ở thiết bị ngưng tụ: Pnt = 0,1 (at)

- Các thông số của hơi thứ ra khỏi nồi cuối của hê thống:

P’2 = 0,1056 (at) t’2 = 46,4 oC

i’2 = 2582516 (J/kg) r’2 = 2388,136.103 (J/kg)

1.1- Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ:

Theo công thức: VI.51 – ST2/Tr.84

Trong đó:

i: nhiệt lượng riêng của hơi ngưng i = 2685038,6 (J/kg)

tđ, tc: nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh (oC)

1.2- Đường kính thiết bị:

Áp dụng cơng thức (CT-VI.52 2/84) :

Dtr =1.383 , m Trong đĩ :

+Dtr đường kính trong của thiết bị ngưng tụ (m)

+ khối lượng riêng của hơi (Kg/m3) ở nhiệt độ 59,7oC,p=0,2(at)

h = 0,1283 Kg/m3 (tra bảng I.251-ST-1/Tr 314)

+wh tốc độ hơi trong thiết bị ngưng tụ.wh =1535(m/s),chọn wh=35 m/s do thiết bị ngưng tụ làm việcvới áp suất thuộc khoảng 0,2 0,4 at

+Thay số vào cơng thức trên ta cĩ:

Dtr = 1,383 = 1,383 = 0,245 (m)

Quy chuẩn theo bảng XIII.6 – STT2 – 359: Chọn Dtr= 0,5 (m)

1.3- Kích thước tấm ngăn:

+Tấm ngăn có dạng hình viên phấn để đảmbảo làm việc tốt , chiều rộng tấm ngăn được xácđịnh:

b =( Dtr/2)+50 ,mm (CT-VI.53-STQT&TB-2/85)

b = = 300 mm

+Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ.do dùngnước làm nguội là nước sạch vì vậy đường kínhcác lỗ là 2 mm

+Chiều dày tấm ngăn chọn = 4 mm

+Chiều cao gờ tấm ngăn: hgơø=40 mm

+Tốc độ của tia nước n=0,62 (m/s) khi hgơø=40 mm+Tổng diện tích bề mặt của các lỗ trong toànbộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ , nghĩa làtrên một cặp tấm ngăn là:

f = ,m2 (CT-VI.54-STQT&TB-2/85)

Gc : lưu lượng nước kg/s: Gc =

: khối lượng riêng của nước : = 1000 kg/m3

-Vậy : f = ,m2