là thiết kê hệ thống cô đặc một nồi gián đoạn ống tuần hoàn trung tâm dùng để cô đặc NH4NO3 từ nồng độ 33% đến nồng độ 50%, năng suất 3 m3mẻ.

Trong quy trình sản xuất NH4NO3, quá trình cô đặc thường được sử dụng để thu được dung dịch NH4NO3 có nồngđộc cao hơn, thỏa mãn nhu cầu sử dụng đa dạng và tiết kiệm chi phí vận chuyển, t

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

(Quá trình và thiết bị trong CNHH và Thực Phẩm)

1 Họ và tên nhóm sinh viên :Vũ Thị Thảo

:Lê văn Thịnh:Phan Tiến Thịnh

2 Đầu đề ( nhiệm vụ thiết kế ):

Thiết kế hệ thống cô đặc một nồi gián đoạn ống tuần hoàn trung tâm dùng để cô đặc

NH4NO3 với các số liệu sau:

3.3 Tính toán cơ khí thiết bị chính

4 Nội dung thuyết minh

4.1 Lời nói đầu

4.2 Giới thiệu tổng quan

4.3 Quy trình công nghệ

4.4 Nội dung tính toán

4.5 Kết luận chung

4.6 Tài liệu tham khảo

4.7 Mục lục

5 Bản vẻ phải hoàn chỉnh

5.1 Dây chuyền công nghệ quá trình sản xuất

5.2 Thiết bị chính và chi tiết cơ khí

6 Ngày giao nhiệm vụ:

Ngày hoàn thành nhiệm vụ

7 Gỉang viên hướng dẫn:

Xác nhận của trưởng khoa cho phép Xác nhận của giảng viên hướng

nhiệm vụ được giao đầy đủ

Thành phần hội đồng bảo vệ: Điểm: Số ; Chữ

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1 NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN

1.2 TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU

1.3 CÔ ĐẶC

1.3.1 Định nghĩa

1.3.2 Các phương pháp cô đặc

1.3.3 Phân loại và ứng dụng

1.3.4 Ưu và nhược điểm của cô đặc gián đoạn

1.3.5 Hệ thống cô đặc nhiều nồi xuôi chiều liên tục

1.3.6 Các thiết bị và chi tiết

1.3.7 Yêu cầu thiết bị về vấn đề năng lượng

1.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH

2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

2.1.1 Cân bằng vật chất

2.1.2 Cân bằng năng lượng

2.2 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH – NỒI CÔ ĐẶC

2.2.1 Hệ số truyền nhiệt

2.2.2 Bề mặt truyền nhiệt và thời gian cô đặc

2.2.3 Buồng đốt

2.2.4 Buồng bốc

2.3 TÍNH CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH

2.3.1 Buồng đốt

2.3.2 Buồng bốc

2.3.3 Đáy

2.3.4 Nắp elip

2.3.5 Tính cách nhiệt cho thân

2.3.6 Mối ghép bích

2.3.7 Vỉ ống

2.3.8 Khối lượng và tai treo

2.3.9 Các đường ống dẫn, cửa

CHƯƠNG 3: CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ PHỤ

3.1 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET

3.1.1 Chi phí nước để ngưng tụ

3.1.2 Lượng không khí do bơm hút từ thiết bị ngưng tụ

3.1.3 Đường kính thiết bị ngưng tụ

3.1.4 Kích thước tấm ngăn

3.1.5 Chiều cao thiết bị ngưng tụ

3.1.6 Đường kính ống baromet

3.1.7 Chiều cao ống baromet

3.1.8 Các kích thước khác

3.2 BƠM

3.2.1 Bơm chân không

3.2.2 Bơm nhập liệu

3.2.3 Bơm vào thiết bị ngưng tụ

KẾT LUẬN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay công nghiệp sản xuất hóa chất là một ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành khác Một trong những sản phẩm được quan tâm đến khá nhiều là

NH4NO3 (amoni nitrat) với khả năng sử dụng rộng rãi của nó Trong quy trình sản xuất

NH4NO3, quá trình cô đặc thường được sử dụng để thu được dung dịch NH4NO3 có nồngđộc cao hơn, thỏa mãn nhu cầu sử dụng đa dạng và tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ.Nhiệm vụ của đồ án môn học này là thiết kế hệ thống cô đặc một nồi gián đoạn ống tuần hoàn trung tâm dùng để cô đặc NH4NO3 từ nồng độ 33% đến nồng độ 50%, năng suất 3m3/mẻ

Có thể nói thực hiện Đồ án môn học là một cơ hội tốt cho sinh viên ôn lại toàn bộ kiến thức đã học về các quá trình và công nghệ hóa học Ngoài ra đây còn là dịp mà sinh viên có thể tiếp cận với thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán và thiết kế các chi tiết của một thiết bị với các số liệu cụ thể và thực tế

Tuy nhiên , vì còn là sinh viên nên kiến thức thục tế còn hạn hẹp do đó trong quá trìnhthực hiện đồ án khó có thể tránh được thiếu xót Em rất mong được sự góp ý và chỉ dẫn của thầy cô và bạn bè để có thêm nhiều kiến thức chuyên môn

Đồ án này được thực hiện dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn trực tiếp của thầy mmm bộ môn Khoa Hóa Học và Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN

Nhiệm vụ cụ thể của Đồ án môn học này là thiết kê hệ thống cô đặc một nồi gián đoạnống tuần hoàn trung tâm dùng để cô đặc NH4NO3 từ nồng độ 33% đến nồng độ 50%, năng suất 3 m3/mẻ

1.2 TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU

- NH4NO3 là một

- Nhiệt độ nóng chảy là…… (khan)

- Nhiệt độ sôi là……….(khan)

- Độ nhớt là …

- Nó hấp thu mạnh hơi ẩm và CO2 của không khí, dễ chảy rữa thành K2CO3

NH4NO3 dễ dàng tan trong nước, tỏa nhiều nhiệt tạo dung dịch KOH (dạng dung dịch được sử dụng nhiều) Áp suất hơi của nước trên KOH ở nhiệt độ phòng là 0.002 mmHg

1.3 CÔ ĐẶC

1.3.1 Định nghĩa

Cô đặc là phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử Thùy theo tính chất của cấu tử khó bay hơi (hay không

bay hơi trong quá trình đó) ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt hay phương pháp làm lạnh kết tinh.

Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi

1.3.2 Các phương pháp cô đặc

Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơidưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng

Phương pháp lạnh: khi hạ nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nông độ chất tan Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy

ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh

1.3.3 Phân loại và ứng dụng

1.3.3.1 Theo cấu tạo

 Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm:

- Có buồng đốt trong (đồng trục buồng đốt), có thể có ống tuần hoàn trong hoặc ngoài

- Có buồng đốt ngoài (không đồng trục buồng đốt)

 Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 – 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt Gồm:

1 Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài.

2 Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài

 Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệt thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như dung dịch nước trái cây, hoa quả ép…Gồm:

3 Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ

4 Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi ít tạo bọt và bọt dễ vỡ

b Theo phương pháp thực hiện quá trình

Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để đạt năng suất cực đại

và thời gian cô đặc ngắn nhất Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt được là không cao

Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôi dưới 100oC, áp suất chân không Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước liên tục

Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt Số nồi không nên lớn quá vì

sẽ làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi Có thể cô chân không, cô áp lực hay phối hợp cả hai phương pháp Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệuquả kinh tế

Cô đặc liên tục: Cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn Có thể áp dụng điều khiển tựđộng, nhưng chưa có cảm biến tin cậy

 Uư điểm:

6 Giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm, hay các cấu tử dễ bay hơi

7 Nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng

8 Thao tác dễ dàng

9 Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau

10 Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch.

11 Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp

 Nhược điểm:

12 Quá trình không ổn định, tính chất hóa lý của dung dịch thay đổi liên tục theo nồng

độ, thời gian

13 Nhiệt độ hơi thứ cấp, không dùng được cho mục đích khác

14 Khó giữ được độ chân không trong thiết bị

IV QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

1 Thuyết minh quy trình công nghệ

- Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.60 at

- Sau đó bơm dung dịch ban đầu có nồng độ 33% từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc bằng bơm ly tâm Quá trình nhập liệu diễn ra trong vòng 15 phút đến khi nhập đủ 3m3 thì ngừng

- Khi đã nhập liệu đủ 3m3 thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa ở áp suất 3 at) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dịch Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền nhiệt (ống chùm) và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn Dung dịch chảy trong ống được gia nhiệt bởi hơi đốt đi ngoài ống Dung dịch trong ống sẽ sôi và tuần hoàn qua ống tuần hoàn (do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn các ống truyền nhiệt nên dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ sôi ít hơn trong ống truyền nhiệt, khi đó khối lượng riêng dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ lớn hơn khối lượng riêng dung dịch trong ống truyền nhiệt vì vậy tạo áp lực đẩy dung dịch từ ống tuần hoàn sang các ống truyền nhiệt) Dung môi là nước bốc hơi và thoát ra ngoài qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua buồng bốc và thiết bị tách giọt Hơi thứ được dẫn qua thiết bị ngưng tụ baromet và được ngưng tụ bằng nước lạnh, sau khi ngưng tụ thành lỏng sẽ chảy ra ngoài bồn chứa.Phần không ngưng sẽ được dẫn qua thiết bị tách giọt để chỉ còn khí không ngưng đượcbơm chân không hút ra ngoài Hơi đốt khi ngưng tụ chảy ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng, qua bẩy hơi rồi được xả ra ngoài

- Quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt nồng độ 40% (sau thời gian cô đặc đã tính: 45 phút) thì ngưng cấp hơi Mở van thông áp, sau đó tháo sản phẩm ra bằng mở van tháo liệu.

2 Các thiết bị được lựa chọn trong quy trình công nghệ

a Bơm

Bơm được sử dụng trong quy trình công nghệ gồm: bơm ly tâm và bơm chân không.+ Bơm ly tâm được cấu tạo gồm vỏ bơm, bánh guồng trên đó có các cánh hướng dòng Bánh guồng được gắn trên trục truyền động Ống hút và ống đẩy

Bơm ly tâm được dùng để bơm dung dịch NH4NO3 từ bể chứa nguyên liệu vào nồi

cô đặc

+ Bơm chân không được dùng để tạo độ chân không khi hệ thống bắt đầu làm việc

b Thiết bị cô đặc

Đây là thiết bị chính trong quy trình công nghệ Thiết bị gồm đáy, nắp, buồng bốc

và buồng đốt Bên trong buồng đốt gồm nhiều ống truyền nhiệt nhỏ và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn

Tác dụng của buồng đốt là để gia nhiệt dung dịch, buồng bốc là để tách hổn hợp lỏng hơi thành những giọt lỏng rơi trở lại, hơi được dẫn qua ống dẫn hơi thứ Ống tuần hoàn được sử dụng để tạo một dòng chảy tuần hoàn trong thiết bị

c Thiết bị ngưng tụ

Thiết bị ngưng tụ được sử dụng trong quy trình công nghệ là loại thiết bị ngưng tụ trực tiếp (thiết bị ngưng tụ baromet) Chất làm lạnh là nước được đưa vào ngăn trên cùng thiết bị Thiết bị thường làm việc ở áp suất chân không nên nó phải được đặt ở một độ cao cần thiết để nước ngưng có thể tự chảy ra ngoài khí quyển mà không cần máy bơm

16 Các thiết bị đo áp suất, đo nhiệt độ, các loại van.

Chương 2 THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH

2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

•Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 3at

•Áp suất ngưng tụ: Pck=0,6 at

Cô đặc gián đoạn với năng suất 3m3/mẻ

2.1.1.1 Khối lượng riêng của dung dịch theo nồng độ

Khối lượng riêng, kg/

2.1.1.2 Cân bằng vật chất cho các giai đoạn

Gđ= Gc+W

Gđ.xđ = Gc.xcTrong đó

Gđ , Gc : lượng dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn, kg

W : lượng hơi thứ bốc lên trong mỗi giai đoạn, kg

xđ, xc :nồng độ đầu và cuối mỗi giai đoạn

Gđ.xđ, Gc.xc :khối lượng NH4NO3 trong dung dịch, kg

2.1.2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Áp suất thiết bị ngưng tụ Po=0,35at

=> Nhiệt độ hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ t0=72,050C( bảng I.251 trang 314 tài liệu [1])

Chọn tổn thất nhiệt độ từ nồi cô đặc về thiết bị ngưng tụ∆,, ,= 1K

=> Nhiệt độ hơi thứ ở buồng đốt t1=72,05+1=73,050C

Đây cũng là nhiệt độ sôi của dung môi (là nước) trên mặt thoáng dung dịch

tsdm(P1)=73,05oC

=> Áp suất trên mặt thoáng dung dịch trong buồng bốc P1=0,3636at 0,36at (bảng I.250 trang 312 tài liệu[1])

2.1.2.1 Các tổn thất nhiệt độ- nhiệt độ sôi dung dịch.

Ta có tồn thất niệt độ sôi theo nồng độ dung dịch NH4NO3 ở áp suất khí quyển (bảng VI.2 trang 61 tài liệu liệu[2]).Từ đó suy ra nhiệt độ sôi dung dịch NH4NO3 ở áp suất khí quyển theo nồng độ là :

Nồng độ dung dịch,%

Nhiệt độ sôi dung

a Xác định tổn thất nhiệt độ do nồng độ và nhiệt độ sôi dung dịch

Ở 104,7oC áp suất hơi nước bão hòa là 1,2201at ( bảng I.205 trang 312 tài liệu [1])

Ta cần xác định nhiệt độ sôi dung dịch ở t1 = 0,3636at

(P P dd

H 2 O)t1 =(P P dd

H 2 O)t20,3636

P H 2 O (t ) = 1,033

1,2201

=> PH2O = 0,43at Vậy nhiệt độ sôi của nước ở 0.43at là t=77,77oC ( bảng I.251 trang 314 tài liệu [1])

=> Nhiệt độ sôi của dung dịch NH4NO3 33% ở P1 =0,3636 at la 77,77oC

a Tổn thất nhiệt độ do hiệu ứng thủy tĩnh ∆ ,, Nhiệt độ sôi dung dịch

Trong đó: - ρ dd Khối lượng riêng dung dịch tính theo nồng độ cuối ở nhiệt độ t sdd( P1+∆ P)

- Hop: Chiều cao lớp lỏng sôi

Trong thiết bị tuần hoàn tự nhiên

Hop = [ 0,26 + 0,0014(ρ dd−ρ dm)].Ho

Với Ho : Khối lượng riêng dung môi ở tsdm

 Chọn chiều cao ống truyền nhiệt Ho = 1,5m

 Tính cho trường hợp dung dịch NH 4 NO 3 33%

Do trong khoảng nhiệt độ nhỏ, hiệu số ρ dd−ρ dm thay đổi không đáng kể nên ta chọn tra

Nhiệt độ sôi của H2O ở 0,3756 at là 73,76oC (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1])

Độ tăng nhiệt độ sôi do cột thủy tĩnh

2.1.2.2 Cân bằng năng lượng cho các giai đoạn

Tính theo công thức 4.4 trang 181 Tài liệu [4]

 Phương trình cân bằng nhiệt

φ D c θ+ D (1−φ) iD ' '+¿Gđ.cđ.tđ = Gđ.cctc + W.iw''

+D c θ+¿Qt±QđcVới

D : lượng hơi đốt sử dụng, kg

φ=5 % : tỉ lệ nước ngưng bị cuốn theo

θ : nhiệt độ nước ngưng, oC

C : nhiệt dung riêng nước ngưng ở θ ℃, J/kg độ

cđ, cc : nhiệt dung riêng dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn, J/kg độ

tđ, tc : nhiệt độ dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn, oC

i D '' : entanpi của hơi đốt, J/kg

iw '' : entanpi của hơi thứ, J/kg

Qt : nhiệt lượng tổn thất, J

Qcđ : nhiệt lượng cô đặc, J

 Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp ( do có 5% hơi nước ngưng cuốn theo)

QD = D.(1 -φ¿.(i ' ' D

−c θ)=D (1−φ) r

r = iD ''−c θ : nhiệt hóa hơi của nước ở áp PĐ

 Nhiệt dung riêng của dung dịch

Tính theo công thức 4.11 trang 182 Tài liệu [4]

cdd = 4190.(1-x) + c1.x

Trong đó

x: nồng độ dung dịch

c1: nhiệt dung riêng NH4NO3 khan, J/kg độ

Theo công thức 4.12 trang 183 Tài liệu [4]

 Chọn hơi đốt có áp suất PD = 3at => tD = 132,9oC

 Nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3at

r =2171.103 J/kg độ (Bảng I.251 trang 314 tài liệu [1])

Entanpi của hơi thứ ở 73,05oC

iw ''=2632,2.103 J/kg (Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1])

 Tổn thất nhiệt Qt = 0,05.QD

 Xem nhiệt độ cô đặc là không đáng kể

a Giai đoạn đưa dung dịch 33% từ 25 o C đến 78,48 o C

d Giai đoạn đưa dung dịch từ 45% đến 50%

Nồng độ dung dịch, % 33 33 40 45 50

α1 : hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi, W/m2K

α1 : hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi, W/m2K

q1 : nhiệt tải riêng phía hơi ngưng, W/m2

q2 : nhiệt tải riêng phía dung dịch sôi, W/m2

qv : nhiệt tải riêng phia vách ống truyền nhiệt, W/m2

tv1 : nhiệt độ trung bình vách ngoài ống, oC

tv2 : nhiệt độ trung bình vách trong ống, oC

tD : nhiệt độ hơi ngưng, tD = 132,9oC

tdd : nhiệt độ dung dịch sôi, oC

∆ t1 = tD – tv1

∆ t2 = tv2 – tdd

∆ t V = tv1 – tv2

tm = 12(tD + tv1) : nhiệt độ màng nước ngưng, OC

Phía hơi ngưng

λ : hệ số cấp nhiệt của nước ở nhiệt độ tm, W/mK

μ : độ nhớt của nước ở nhiệt độ tm, Pas

r : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở nhiệt độ tD

λ dd , ρ dd, cdd, μ dd : các thông số của dung dịch theo nồng độ

α n : hệ số cấp nhiệt tương ứng của nước, W/m2K

α n = 0,56.q0,7 p0,15 (5), (công thức V.90 trang 26 Tài liệu [2])

Với q : nhiệt tải riêng, W/m2

p : áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng, N/m2

 Các thông số của dung dịch

 μ n tra ở bảng I.107 trang 101 Tài liệu [1] (ở 40OC)

 λ dd tính theo công thức I.32 trang 123 Tài liệu [1]

Phía vách ống truyền nhiệt

Theo ví dụ 19 trang 148 Tài liệu [4]

4 Tính ∆ t v theo công thức (6) với qv = q1 => tv2, ∆ t2

5 Tính α n theo công thức (5) với q = q1

6 Tính α2 theo công thức (4)

 q1 = α1.∆ t t = 7922,24.8,4 = 66546,84 W/m2

∆ t v = q1.∑r v = 66546,84.9,653.10-4 = 64,24oC

7851,20+9,653 10

−4

3309,25 = 716,92 W/m2K

Tính ở nồng độ 45%

 Tính tương tự tv1 = 123,8oC

K =

11

2.2.1.2 Hệ số truyền nhiệt trong quá trình gia nhiệt dung dịch ban đầu từ 25 o C đến 78,48 o C

a Các kí hiệu và công thức

Các kí hiệu α1, α2, q1, q2, qv, tv1, tv2, tD, tdd, ∆ t1, ∆ t2, ∆ t v, tm như muc 1.1

Phía hơi ngưng

 l : chiều cao ống truyền nhiệt, l = 2 m

 ρ dd, β dd, λ dd, μ dd, c dd : khối lượng riêng (kg/m3), hệ số dãn nở thể tích (K-1), hệ số dẫn nhiệt (W/mK), độ nhớt (Pa.s), nhiệt dung riêng ( J/kg độ) của dung dịch NH4NO3 lấy ở

nhiệt độ màng tm = 12(tdd + tv2 )

7715,60+9,653 10

−4

29036,45 = 885,46 W/m2K

2.2.2 Bề mặt truyền nhiệt và thời gian cô đặc

Phương trình truyền nhiệt cho khoảng thời gian nhỏ dT

dQ = K.F(T – t).dT

Gỉa sử đến cuối quá trình dung dịch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt

=> F không đổi, T không đổi

K (T −t ) (1)

T 2: thời gian cô đặc ( không kể thời gian gia nhiệt cho dung dịch đầu đến cuối 78,48oC), s

Q= nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình này , J

 Ta tính tích phân (1) bằng đồ thị Cần xác định Q, K (T −t)1 ở từng thời điểm

 Chọn thời gian cô đặc là 40 phút

=> Bề mặt trao đổi nhiệt là

Q = K.∆ t F.T

T = K ∆t F Q

Với Q :nhiệt lượng dùng cho gia nhiệt, J

K : hệ số truyền nhiệt cho quá trình gia nhiệt, W/m2K

∆ t : chênh lệch nhiệt độ, K

∆ t =

(132,9−25)−(132,9−78,48)

ln 132,9−25132,9−78,48

= 78,13 K

=> T = 5,6 108

885,46.78,13.26,30 = 307,8 s ≈ 5,13 phút

 Chọn thời gian nhập liệu 15 phút

Thời gian tháo sản phẩm 15 phút

 Tổng thời gian cô đặc 1 mẻ là:

Ta lấy an toàn : F = 31,56 m2 (lấy dư 20%)

Chiều cao ống truyền nhiệt : H = 2 m

Chọn ống truyền hiệt có đường kính : dng = 38 mm