Quá trình thiết bị trong công nghệ hóa học

Đặcđiểm của quá trình này là dung môi được tách ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, chấthoà tan được giữ lại trong dung dịch, do đó, nồng độ của dung dịch sẽ tăng lên.Khi bay hơi, nhiệt độ của

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Thế Hữu

Hà Nội, 2016

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 (NH4)2SO4 với năng suất 9670 kg/h,chiều cao ống gia nhiệt là h =2m

Các số liệu ban đầu :

- Nồng độ đầu của dung dịch là: 10,8%

- Nồng độ cuối là: 40,4 %

- Áp suất hơi đốt nồi 1 là: 4 atm

- Áp suất hơi ngưng tụ là: 0,24 atm

Ngày giao đề:………Ngày hoàn thành:………

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

I Giới thiệu chung

1 Sơ lược về quá trình cô đặc

Quá trình cô đặc là quá trình làm đậm đặc dung dịch bằng việc đun sôi Đặcđiểm của quá trình này là dung môi được tách ra khỏi dung dịch ở dạng hơi, chấthoà tan được giữ lại trong dung dịch, do đó, nồng độ của dung dịch sẽ tăng lên.Khi bay hơi, nhiệt độ của dung dịch sẽ thấp hơn nhiệt độ sôi, áp suất hơi củadung môi trên mặt dung dịch lớn hơn áp suất riêng phần của nó ở khoảng trốngtrên mặt thoáng dung dịch nhưng nhỏ hơn áp suất chung.Trạng thái bay hơi cóthể xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau và nhiệt độ càng tăng thì tốc độ bay hơi cànglớn, còn sự bốc hơi (ở trạng thái sôi) diễn ra ngay cả trong lòng dung dịch (tạothành bọt) khi áp suất hơi của dung môi bằng áp suất chung trên mặt thoáng,trạng thái sôi chỉ có ở nhiệt độ xác định ứng với áp suất chung và nồng độ củadung dịch đã cho

Trong quá trình cô đặc, nồng độ của dung dịch tăng lên, do đó mà một sốtính chất của dung dịch cũng sẽ thay đổi Điều này có ảnh hưởng đến quá trìnhtính toán, cấu tạo và vận hành của thiết bị cô đặc Khi nồng độ tăng, hệ số dẫnnhiệt λ, nhiệt dung riêng C, hệ số cấp nhiệt α của dung dịch sẽ giảm Ngược lại,khối lượng riêng ρ, độ nhớt ν, tổn thất do nồng độ ∆’sẽ tăng Đồng thời khi tăngnồng độ sẽ tăng điều kiện tạo thành cặn bám trên bề mặt truyền nhiệt, nhữngtính chất đó sẽ làm giảm bề mặt truyền nhiệt của thiết bị

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 đểđun nóng cho một thiết bị ngoài hệ thống thì ta gọi đó là hơi phụ

Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong thiết bị cô đặc một nồi hoặc nhiềunồi, làm việc liên tục hoặc gián đoạn Quá trình cô đặc có thể được thực hiện ởcác áp suất khác nhau tuỳ theo yêu cầu kĩ thuật, khi làm việc ở áp suất thường

(khi áp suất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịch giảm dẩn đến hiệu số nhiệt độgiữa hơi đốt và dung dịch tăng).

Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó nó có ýnghĩa kinh tế cao về sử dụng nhiệt Nguyên tắc của quá trình cô đặc nhiều nồi cóthể tóm tắt như sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơithứ của nồi này đưa vào đun nồi thứ hai, hơi thứ nồi hai đưa vào đun nồi ba hơithứ nồi cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ Dung dịch đi vào lần lượt từ nồi nọsang nồi kia, qua mỗi nồi đều bốc hơi môt phần, nồng độ dần tăng lên Điều kiệncần thiết để truyền nhiệt trong các nồi là phải có chênh lệch nhiệt độ giữa hơiđốt và dung dịch sôi, hay nói cách khác là chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơithứ trong các nồi, nghĩa là áp suất làm việc trong các nồi phải giảm dần vì hơithứ của nồi trước là hơi đốt của nồi sau.Thông thường nồi đầu làm việc ở áp suất

dư, còn nồi cuối làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển

Trong các loại hệ thống cô đặc nhiều nồi thì hệ thống cô đặc nhiều nồi xuôichiều được sử dụng nhiều hơn cả

- Ưu điểm: dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ sự chênh

lệch áp suất giữa các nồi, nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nồi sau, do đó dungdịch đi vào mỗi nồi (trừ nồi đầu) đều có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả làdung dịch được làm lạnh đi, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một phần nướclàm quá trình tự bốc hơi

- Nhược điểm: nhiệt độ dung dịch ở các nồi sau thấp dần nhưng nồng độ của

dung dịch lại tăng dần làm cho độ nhớt của dung dịch tăng nhanh, kết quả hệ sốtruyền nhiệt sẽ giảm đi từ nồi đầu đến nồi cuối Hơn nữa, dung dịch đi vào nồiđầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi nên cần phải tốn thêm một lượng hơi đốt

để đun nóng dung dịch

Trong công nghệ hoá chất và thực phẩm, cô đặc là quá trình làm bay hơi mộtphần dung môi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi Ở nhiệt độ sôi, vớimục đích:

• Làm tăng nồng độ của chất hoà tan trong dung dịch

• Tách các chất hoà tan ở dạng rắn(kết tinh)

• Tách dung môi ở dạng nguyên chất v.v

2 Giới thiệu về dung dịch(NH4) 2 SO 4

Ammonium sulfate (NH4) 2 SO 4 , là một hợp chất vô cơ muối với một số ứng

dụng thương mại.Việc sử dụng phổ biến nhất là làm phân bón đất.Nó chứa 21%nitơ và 24% lưu huỳnh

2.1 Tính chất vật lí

(NH4) 2 SO 4 cóM=132.5dvC, ở dạng tinh thể,không màu,hình thoi hoặc ởdạng bột màu trắng Khối lượng riêng:1,77g/cm3,tnc=1400C,phân hủy ở nhiệt độtrên 2500C, dễ tan trong nước

2.2 Tính chất hóa học

(NH4) 2 SO 4là chất điện li mạnh, khi thủy phân tạo môi trường axit:

NH4+ +H2O→ NH3 + H30+Tác dụng với dung dich kiềm:

(NH4)2SO4 + 2NaOH→2NH3 +2H2O +Na2SO4Tác dụng với dung dịch muối:

yếu là trong phân bón.Trong đất,nó bị thủy phân tạo môi trường có tính axit,làmgiảm độ PH cân bằng của đất,đồng thời góp phần thiết yếu nitơ cho cây trồng.

II Sơ đồ dây chuyền sản xuất và thuyết minh

1 Sơ đồ dây chuyền sản xuất

1 Thùng chứa dung dịch đầu

10 Bơm chân không

Hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều làm việc liên tục

Dung dịch đầu (NH4)2SO4 10,8% được bơm (2) đưa vào thùng cao vị (3) từ

vào nồi (6) Ở nồi này dung dich tiếp tục được dung nóng bằng thiết bị đun nóngkiểu ống chùm, dung dịch chảy trong các ống truyền nhiệt hơi đốt được đưa vàobuồng đốt để đun nóng dung dịch Một phần khí không ngưng được đưa qua củatháo khí không ngưng.Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng của tháonước ngưng Dung dịch sôi, dung môi bốc lên trong phòng bốc gọi là hơithứ.Hơi thứ trước khi ra khỏi nồi cô đặc được qua bộ phận tách bọt nhằm hồi lưuphần 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 suấtlàm việc giữa các nồi, áp suất nồi sau < áp suất nồi trước Nhiệt độ của nồi trướclớn 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 bốchơi một lượng nước gọi là quá trình tự bốc hơi

Dung dịch sản phẩm của nồi (7) được đưa vào thùng chứa sản phẩm (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 hời thứ đượcngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống Baromet ra ngoài còn khí không ngưng điqua thiết bị thu hồi bọt (9) rồi đi vào bơm hút chân không (11)

CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

Các số liệu ban đầu:

Năng suất tính theo dung dịch đầu: G đ = 9670 kg/h

Nồng độ đầu : x đ = 10,8%

x c = 40,4%

P hơi đốt nồi 1 : P hd1 = 4 atm

P hơi ngưng tụ : P ng = 0,24 atm

I Tính cân bằng vật liệu

1 Tính toán lượng hơi thứ ra khỏi hệ thống

Từ công thức(VI.1-ST2- T55):

Ta có tổng lượng hơi thứ của hệ thống là :

2 Lượng hơi thứ ra khỏi mỗi nồi.

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

W1 : W2 = 1 : 1

Trong đó: W 1 : lượng hơi thứ ra khỏi nồi 1

W 2 : lượng hơi thứ ra khỏi nồi 2

Từ cách chọn tỷ lệ đó thì ta tính được lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi là:

3 Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi mỗi nồi

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

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

Lượng dung dịch ra khỏi nồi 2 là:

Nồng độ của dung dịch ra khỏi nồi 2 là:

Đúng như bài ra ban đầu đã cho nồng độ cuối của nồi 2 là 40,4%

II Tính cân bằng nhiệt lượng

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

atm

at

Trong đó:

Р hd1 : áp suất hơi đốt nồi 1

Р ng :áp suất hơi nước ngưng

2 Nhiệt độ, áp suất hơi đốtcủa mỗi nồi

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

Từ (1) và (2) giải hệ phương trình ta được:

*Vậy áp suất hơi đốt ở từng nồi là:

Ở nồi 1: P 1 = 4,1328 at

Ở nồi 2: P 2 = 4,1328 - 2,7749 =1,3579 at

*Xác định nhiệt độ hơi đốt ở mỗi nồi:

Tra bảng (I.251/ST1-T315):

Ở nồi 1: P 1 = 4,1328 at ⇒ t 1 = 143,9890

Ở nồi 2: P 2 = 1,3579 at ⇒ t 2 =107,8584

Hơi ngưng tụ:

3 Nhiệt độ và áp suất hơi thứ ở mỗi nồi

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 đốtcho nồi 2: chọn

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

Ta có:

Tra bảng (I.250/ST1-T313), ứng với mỗi nhiệt độ hơi thứ của mỗi nồi sẽ cho

áp hơi thứ tương ứng:

Áp suất hơi thứ nồi 1:

Áp suất hơi thứ nồi 1:

Kết quả tính được cho ta bảng dưới đây:

Bảng 1:

Nồi hơi thứ

Kg/h

Nồng độ cuối %

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

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

4.2 Tổn thất do áp suất thủy 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/m 3 ) : gia tốc trọng trường (m/s 2 )

- Khối lượng riêng của dung dịch (NH4)2SO4 ứng với mỗi nồng độ được xácđịnh theo bảng (I.30/ST1 – T37) :

Vậy khối lượng riêng của dung dịch sôi là :

Trong đó: t tb - Nhiệt độ sôi ứng với áp suất P tb

t 0 - Nhiệt độ sôi ứng với áp suất P 0

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

5 Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của cả hệ thống và từng nồi

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 và nhiệt 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:

Bảng 2:

i độ hữu ích của dung dịch

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: 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

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

C p1 , C p2 :Nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi 1, nồi 2 (J/kg độ)

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

Qm 1 ,Qm 2 : Nhiệt lượng mất mát ở nồi 1 và nồi 2

G d : Lượng hỗn hợp đầu đi vào thiết bị (kg/h)

W 1 , W 2 : 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 đốt mang vào: W1.i2

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

6.2 Nhiệt lượng mang ra

6.3 Hệ phương trình cân bằng nhiệt

Các PT được thành lập dựa trên nguyên tắc :

- 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 độ càngcao càng tốt vì quá trình này có thể tận dụng nhiệt lượng thừa của các quá trình sảnxuất 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 = 10,8%

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

C d = 4186 (1- x) = 4186 (1- 0,108) = 3733,9120 (J/kg độ)

Dung dịch trong nồi 2 có nồng độ x1 = 17,0438 %

Cũng áp dụng công thức trên ta được:

C 1 = 4186 (1- x) = 4186 (1- 0,170438) =3472,5465 (J/kg độ)

•Dung dịch ra khỏi nồi 2 có nồng độ xc = 40,4 %

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

n 4 Số nguyên tử O: n 4 = 4

C1, C2, C3, C4 Nhiệt dung riêng của nguyên tử N, S, H, O.Tra từ bảng(I.141/ST1–T152) ta có:

C1= 26000 J/kg.nguyên tử.độC2 = 22600J/kg.nguyên tử.độC3= 9630 J/kg.nguyên tử.độC4 =16800 J/kg.nguyên tử.độVậy:

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

Bảng 3:

Nồi C

J/kg độ

Cn J/kg độ θ,

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 truyền nhiệt nồi 1 và

nồi 2 là :

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

W/m2 độTrong đó:

: hệ số cấp nhiệt khi ngưng hơi ở nồi thứ I, W/m 2 độ

: hiệu số giữa nhiệt độ ngưng và nhiệt độ phía mặt tường tiếp xúc với

hơi ngưng của nồi I , o C.

Với: t1 = 143,9890oC tm1 = 143,9890 – 0,5.3,1105= 142,4337oC t2 = 107,8584 oC tm2 = 107,8584 – 0,5.= 106,3659oC

Tra bảng giá trị A phụ thuộc vào tm: (ST2 – T 29 )

với: tm1 = 142,4337oC A1 = 194,3651

tm2 = 106,3659oC A2 = 181,8647

Vậy hệ số cấp nhiệt của mỗi nồi là:

Xem bảng 1:

: hiệu số nhiệt độ giữa thành ống với dung dịch sôi

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

- Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là thép X18H10T, hệ số dẫn nhiệt của nó là:

W/m độ

Thay vào PT (4) ta được :

Thay vào PT (3) ta có hiệu số nhiệt độ giữa 2 mặt thành ống truyền nhiệt của mỗinồi là:

Nồi 1:

Nồi 2:

Từ bảng 2 thì ta có hiệu số nhiệt độ hữu ích của mỗi nồi là:

Thay vào PT (2) ta có hiệu số nhiệt độ giữa thành ống với dung dịch sôi mỗi nồilà:

: 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 = 111,8934oC

ts2 = 75,9113oC

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

- Khối lượng riêng của dung dịch (NH4)2SO4 ứng với mỗi nồng độ được xácđịnh theo bảng (I.30/ST1 – T37):

7.3.2 Nhiệt dung riêng

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

Cnc1 = 4236,2188 J/kg độ

Cnc2 = 44191,7290 J/kg độ

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

+ Dung dịch trong nồi 2 có nồng độ x1 = 17,0438 %

Cũng áp dụng công thức trên ta được:

Cdd1 = 4186 (1- x) = 4186 (1- 0,170438) =3472,5465 (J/kg độ)

+ Dung dịch ra khỏi nồi 2 có nồng độ xc = 40,4 %

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

C1 , C2 , C3, C4 Nhiệt dung riêng của nguyên tử N, H, S, O Tra từ bảng

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

(NH4)2SO4 & H2O)

nồi 1: x1 = 17,0438 % khối lượng

⇒nồi 2: x2 = 40,4% khối lượng

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

Độ nhớt

- Độ nhớt của nước tra bảng (I.104/ST1 – 96)

- Độ nhớt (NH4)2SO4 của tra bảng (I.107/ST1– T101)

Tổng hợp các kết quả ta được bảng sau:

Bảng 5:

Nồi

W/m độ

W/m độ

Kg/m 3

Kg/m 3

M

Cp

Cp

1 3472,5465 4236,2188 0,2565 0,2515

2 3163,8788 4191,7290 0,4196 0,3754

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 địnhnhư sau:

(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:

Trong đó:

q tbi : nhiệt tải riêng trung bình của từng nồi (W/m 2 )

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

Ta có:

Vậy:

- Lượng nhiệt tiêu tốn được tính theo công thức

oC

vậy:

= 31,4632

= 32,5795

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

Ta sẽ quy chuẩn và lấy: F1 = F2 = 80,5785 m2

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ

chiều dung hơi nước bão hòa ở 4,1328at, hơi nước đi ngoài ống từ trên xuống,hỗn hợp nguyên liệu đi trong ống từ dưới lên Ở áp suất 4,1328at ⇒ t1=143,989

- F: lưu lượng hỗn hợp đầu, F = 9670 (kg/h)

- t F : Nhiệt độ sôi của hỗn hợp t F = t so = 111,8934 o C

- C p : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp tại: C p = C o = 3733,912 J/kg.độ

- t f : Nhiệt độ môi trường: t f = 25 o C

II.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

(W/m.độ)

Thay số vào CT ta được :

+ Hiệu số nhiệt độ ở 2 phía thành ống :

Trong đó :Nhiệt độ thành ống phía hỗn hợp

∑rt : Tổng nhiệt trở ở 2 thành ống truyền nhiệt : Ống dẫn nhiệtlàm bằng làm thép X18H9T có chiều dày δ = 2 (mm) nên: λ = 16,3 (W/m độ)

m2 độ/Wr1, r2 : nhiệt trở của cặn bẩn 2 phía tường (bên ngoài cặn bẩn của nước ngưng, bêntrong cặn bẩn do dung dịch)

- Tra theo bảng (V.I/ST2 - T4) ta có:

r1 = 0,387.10-3 m2 độ/Wr2 = 0,232.10-3 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 thépX18H10T, hệ số dẫn nhiệt của nó là:

W/m độ

Thay vào CT ta được:

Thay vào công thức ta có:

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

b Nhiệt tải riêng về phía dung dịch

Ta có:

q2 = αt.Δt2 = 920,8899.39,9275= 36768,8493

c Kiểm tra sai số

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 = 871514,9522 (W)

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

Thay số:

Số ống truyền nhiệt

Công thức tính: n=

Trong đó: F: Bề mặt truyền nhiệt F= 24,0596(m2)

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

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