Đồ án: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuôi chiều liên tục loại ống dài

Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch 2 hay nhiều cấu tử . Tuỳ theo tính chất của cấu tử khó bay hơi hay dễ bay hơi ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay bằng phương pháp làm lạnh kết tinh. Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt. Trong phương pháp nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt (đun nóng), dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng của dung dịch (tức khi dung dịch sôi). Để cô đặc các dung dịch không chịu được nhiệt độ cao (như dung dịch đường) đòi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân bằng ở mặt thoáng thấp.

MỤC LỤC

Chương 1: Tổng quan 2

I Nhiệm vụ đồ án 2

II Lựa chọn thiết bị 2

III Quy trình công nghệ 3

Chương 2: Thiết bị cô đặc 7

I Sơ lược về thiết bị cô đặc 7

II Cân bằng vật chất năng lượng 7

III Kích thước thiết bị 10

Chương 3: Thiết bị phụ 29

I Thiết bị ngưng tụ baromet 29

II Thiết bị gia nhiệt 34

III Tính và chọn bơm 35

Chương 4: Kiểm soát và điều khiển quá trình 41

Tổng kết 45

Tài liệu tham khảo 47

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

I NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:

Thiết kế hệ thống cơ đặc dung dịch mía đường bằng hệ hai nồi xuơi chiều liên tục, loại ống dài

 Năng suất nhập liệu: 3500 Kg/h

 Nồng độ đầu: 8% khối lượng

 Nồng độ cuối: 25% khối lượng

 Aùp suất ngưng tụ: 0,3at

 Aùp suất hơi đốt: 3at

II LỰA CHỌN THIẾT BỊ:

1 Khái niệm:

Cơ đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đĩ trong dungdịch 2 hay nhiều cấu tử Tuỳ theo tính chất của cấu tử khĩ bay hơi hay dễ bay hơi ta cĩ thểtách một phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nĩng) haybằng phương pháp làm lạnh kết tinh

Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt Trong phương pháp nhiệt, dưới tác dụng củanhiệt (đun nĩng), dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêngphần của nĩ bằng áp suất bên ngồi tác dụng lên mặt thống của dung dịch (tức khi dung dịchsơi) Để cơ đặc các dung dịch khơng chịu được nhiệt độ cao (như dung dịch đường) địi hỏiphải cơ đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân bằng ở mặt thống thấp

2 Sơ lược về nguyên liệu:

Nguyên liệu cho cơng đoạn cơ đặc là nước mía đã được làm sạch, loại bỏ các tạp chất, tẩymàu, tẩy mùi Sau cơng đoạn làm sạch, nước mía cĩ pH khoảng 6,5 – 6,8

Thành phần chính của nước mía là đường saccharose một phần nhỏ là các đường đơn(glucose, fructose…) và một số các chất vơ cơ, hữu cơ khác ( axit amin, HNO3, NH3,protein, )

Do cĩ hàm lượng đường cao, nước mía là mơi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triểnnên trong quy trình sản xuất đường, nước mía phải được chứa đựng, vận chuyển, xử lý trongcác thiết bị kín, liên tục

Đường saccharose khơng bền nhiệt, ở nhiệt độ cao và pH axit, nĩ dễ bị biến đổi thành cácđường đơn, các hợp chất cĩ màu làm giảm hiệu suất thu hồi đường và giảm giá thành sảnphẩm Vì vậy trong quá trình sản xuất, người ta luơn tìm cách giảm nhiệt độ vẫn bảo và giảmthời gian dung dịch tiếp xúc với nhiệt độ cao

3 Phân loại thiết bị cơ đặc:

Thiết bị cơ đặc được chia làm 3 nhĩm:

- Nhĩm 1: Dung dịch được đối lưu tự nhiên hay tuần hồn tự nhiên Thiết bị dạng nàydùng để cơ đặc các dung dịch khá lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hồn tự nhiên củadung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt

- Nhĩm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức hay tuần hồn cưỡng bức Thiết bị trong nhĩmnày được dùng cho các dung dịch khá sệt, độ nhớt cao, giảm đựơc sự bám cặn hay kết tinhtừng phần trên bề mặt truyền nhiệt

- Nhĩm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, màng cĩ thể chảy ngược lên hay xuơixuống Thiết bị nhĩm này chỉ cho phép dung dịch chảy thành màng qua bề mặt truyền nhiệtmột lần tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất một số thành phần của dung dịch

Đối với mỗi nhĩm thiết bị đều cĩ thể thiết kế buồng đốt trong hay buồng đốt ngồi Tuỳtheo điều kiện của dung dịch mà ta cĩ thể sử dụng cơ đặc ở điều kiện chân khơng, áp suấtthường hay áp suất dư

4 Lựa chọn thiết bị cơ đặc:

Theo tính chất của nguyên liệu, cũng như ưu nhược điểm của các dạng thiết bị nĩi trên tachọn loại thiết bị ống dài, thẳng đứng, màng chảy xuơi xuống cĩ buồng đốt ngồi, sử dụng hainồi xuơi chiều liên tục

Ưu điểm của hệ thống:

Dùng thiết bị cô đặc kiểu màng chất lỏng, dung dịch vào và ra khỏi dàn ống một lần, không

có tuần hoàn trở lại, nên thời gian dung dịch tiếp xúc trực tiếp với bề mặt truyền nhiệt ngắn,thích hợp với sản phẩm dễ bị biến tính vì nhiệt độ

Dùng hệ thống 2 nồi xuôi chiều liên tục có thể sử dụng hợp lý lượng hơi bằng cách dùnghơi thứ của nồi trước làm hơi đốt của nồi sau Nhiệt độ của dung dịch và áp suất giảm dần từnồi trước ra nối sau, do đó nhiệt độ của dung dịch ở nồi cuối cùng sẽ thấp

Sử dụng buồng đốt ngoài nhằm giảm bớt chiều cao thiết bị, tách bọt triệt để do buồng đốtcách xa không gian hơi

Nhược điểm:

Hệ cô đặc 2 nồi xuôi chiều loại ống dài không có lợi khi phải cô đặc dung dịch có độ nhớtcao và nồng độ cuối lớn, vì dung dịch khi lấy ra ở nhiệt độ thấp có độ nhớt lớn nên khó lấy ra.Không thích hợp khi cô đặc dung dịch đến nồng độ cuối cao và dung dịch dễ kết tinh vìdung dịch sẽ dính trên đường ống gây tắc ống

Với ống quá dài nên việc vệ sinh ống khó khăn và ống chịu sự dãn nở vì nhiệt nhiều III QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:

Thuyết minh quy trình công nghệ:

 Nguyên liệu đầu tiên là nước mía đã qua làm sạch có nồng độ 8% ở nhiệt độ 30oCđược bơm từ bồn chứa vào thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3500kg/h để gia nhiệt lên đếnnhiệt độ sôi là103oC

Thiết bị gia nhiệt là thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm Về mặt cấu tạo thiết bị códạng thân hình trụ, đặt đứng, bên trong là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ, được bố trí theo đỉnhhình tam giác đều Các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống và vỉ ống được hàn dính vào thân.Hơi nước bão hoà có áp suất 3 at đi bên ngoài ống (phía vỏ), dung dịch nước mía được bơmvào thiết bị và được cho đi bên trong cácông1 Hơi nước bão hoà sẽ ngưng tụ trên các bề mặtngoài của ống và cấp nhiệt cho dung dịch nước mía nâng nhiệt độ của dung dịch lên đếnnhiệt độ sôi

 Dung dịch sau khi được gia nhiệt sẽ được chảy qua nồi 1 của thiết bị cô đặc

Về mặt cấu tạo thiết bị cô đặc có dạng thân hình trụ, đặt đứng, gồm 3 bộ phận chính: bộphận nhận nhiệt (còn gọi là buồng đốt), không gian phân ly, bộ phận phân ly

-Buồng đốt: bộ phận nhận nhiệt là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ Các ống được bố trí theođỉnh hình tam giác đều, các đầu ống được giữ chặt trên vỉ ống Trong đó hơi nước (còn gọi

là hơi đốt ) sẽ ngưng tụ bên ngoài ống và sẽ nhả nhiệt, truyền nhiệt cho dung dịch chuyểnđộng bên trong ống Dung dịch nước mía sẽ được cho chảy thành màng mỏng bên trong ống

từ trên xuống và sẽ nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cung cấp và sẽ sôi, làm hoá hơi một phầndung môi Phần hơi sẽ được tạo ra ở vùng trung tâm ống, dung dịch sẽ được chảy thành màngmỏng sát thành ống

Điều kiện cần thiết để quá trình truyền nhiệt xảy ra là phải có sự chênh lệch nhiệt độgiữa hơi đốt và dung dịch đường; tức là phải có sự chênh lệch áp suất của hơi đốt và hơi thứtrong nồi

Các đại lượng, thông số ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt của buồng đốt là:

Nhiệt độ và áp suất trong nồi vì nó liên quan mật thiết đến nhiệt độ sôi trong nồi đó Nếu

áp suất trong nồi càng thấp thì điểm sôi càng thấp, áp suất hơi càng lớn, dung dịch đường sôicàng mạnh Tuy nhiên nếu áp suất càng thấp thì độ nhớt của dung dịch lớn, ảnh hưởng đếnđối lưu và truyền nhiệt Và nếu áp suất thấp thì nhiệt độ của hơi thứ bốc lên cũng thấp, làmgiảm khả năng truyền nhiệt cho các nồi sau nếu như lượng hơi thứ này được sử dụng làm hơiđốt cho nồi sau

Nhiệt độ nhập liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình truyền nhiệt Nếu nhập liệu ở trạng tháichưa sôi thì khi vào buồng đốt phải tốn thêm một lượng nhiệt để đưa nó đến trạng thái sôi.Nhưng do dung dịch được nhập liệu vào nồi với tốc độ không đổi, và nó chảy từ đầu ống đếncuối ống không có tuần hoàn trở lại nên nếu nhập liệu ở trạng thái chưa sôi thì khi đi hết ống

nó chưa nhận đủ lượng nhiệt cần thiết để đạt đến nồng độ yêu cầu

 Hỗn hợp hơi-lỏng đi qua khỏi dàn ống, đến không gian phân ly và bộ phận phân ly,gọi chung là buồng bốc

-Không gian phân ly: là phần không gian rộng lớn để tách hỗn hợp lỏng hơi thành hai dòng,dòng hơi thứ cấp đi lên phía trên của buồng bốc đến bộ phận phân ly, dung dịch còn lại đượcbơm qua nồi 2 Quá trình phân ly ở đây sử dụng chủ yếu là lực trọng trường, nhờ lực trọng

trường các hạt chất lỏng to, nặng sẽ rơi xuống và tách khỏi dỏng hơi thứ và chảy xuống dưới,cịn dịng hơi sẽ tiếp tục đi lên trên.

-Bộ phận phân ly: trong quá trình bốc hơi dung dịch, dịng hơi thứ được tạo thành khi táchkhỏi bề mặt dung dịch luơn kéo theo một lượng nhất định các hạt chất lỏng dung dịch Nếudùng hơi thứ này để làm hơi đốt cho nồi sau bằng cách ngưng tụ thì dung dịch sẽ lắng đọnglàm bẩn bề mặt ống, làm giảm khả năng truyền nhiệt Mặt khác nếu kéo theo nhiều dung dịch

sẽ gây tổn thất dung dịch Do vậy nhiệm vụ của bộ phận phân ly ở đây là phải tách các hạtchất lỏng dung dịch cịn lại ra khỏi hơi thứ cấp Ta sử dụng 3 phương pháp vật lý sau để phân

Để quá trình phân ly đạt hiệu quả cao thì chiều cao của khơng gian phân ly phải đủ lớn

 Sau khi ra khỏi buồng bốc hơi thứ của nồi 1 theo ống dẫn hơi thứ và được dẫn vàophía vỏ của buồng đốt 2 để làm hơi đốt cho nồi 2, cịn dung dịch thì được bơm qua nồi 2 vàcho chảy từ trên xuống

 Các quá trình ở nồi 2 xảy ra tương tự như ở nồi 1 Dung dịch sau khi ra khỏi nồi 2 đạtđến nồng độ mong muốn 25% và được bơm vào bồn chứa để chuẩn bị cho cơng đoạn tiếptheo Hơi thứ của nồi 2 cĩ áp suất 0,3 at được tách lỏng rồi đi vào thiết bị ngưng tụ baromet Thiết bị ngưng tụ baromet là thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp Chất làm lạnh là nướcđược đưa vào ngăn trên cùng của thiết bị, dịng hơi thứ được dẫn vào mâm cuối của thiết bị.Hai dịng lỏng và hơi đi ngược chiều với nhau để nâng cao hiệu quả truyền nhiệt Dịng hơithứ đi lên gặp nước giải nhiệt nên nĩ sẽ ngưng tụ thành lỏng rơi trở xuống Khi ngưng tụchuyển từ hơi thành lỏng thì thể tích của hơi sẽ giảm làm áp suất giảm, do đĩ tự bản thân thiết

bị áp suất sẽ giảm Vì vậy thiết bị ngưng tụ baromet là thiết bị ổn định chân khơng, nĩ duy trì

áp suất chân khơng trong hệ thống Dịng hơi thứ đi từ dưới lên, ngưng tụ, chảy xuống, khíkhơng ngưng tiếp tục đi lên trên và được dẫn qua bình tách Bình tách là một vách ngăn, nĩ cĩnhiệm vụ là tách những giọt lỏng bị lơi cuốn theo dịng khí khơng ngưng để đưa trở về bồnchứa nước ngưng, cịn khí khơng ngưng sẽ được bơm chân khơng hút ra ngồi Quá trình táchnước ra khỏi khí khơng ngưng để tránh trường hợp nước bị hút vào bơm chân khơng gây vađập thủy lực, nĩ được thực hiện bằng cách sử dụng lực dính ướt của chất lỏng và lực trọngtrường Aùp suất làm việc của thiết bị baromet là áp suất chân khơng do đĩ nĩ phải được lắpđặt ở một độ cao cần thiết để nước ngưng cĩ thể tự chảy ra ngồi khí quyển mà khơng cầndùng máy bơm Bơm chân khơng cĩ nhiệm vụ là hút khí khơng ngưng ra ngồi để tránhtrường hợp khí khơng ngưng tồn tại trong thiết bị ngưng tụ quá nhiều (vì hệ thống làm việcliên tục), làm cho áp suất của thiết bị ngưng tụ tăng lên, cĩ thể làm cho nước chảy ngược lạisang nồi 2

 Nước ngưng sau khi ra khỏi thiết bị ngưng tụ sẽ được thải vào hệ thống nước thải

CHƯƠNG 2

THIẾT BỊ CÔ ĐẶC

I SƠ LƯỢC VỀ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC:

Mục đích của cô đặc là bốc hơi nước trong dung dịch nước mía

 Những yêu cầu đối với thiết bị cô đặc:

- Khoảng không gian nước mía cần nhỏ nhất, không có khoảng không chết

- Nước mía lưu lại trong nồi với thời gian ngắn nhất

và do đó giảm năng suất bốc hơi

- Đảm bảo thoát nước ngưng tụ dễ dàng Việc thoát nước ngưng tụ có liên quan chặt chẽđến tốc độ bốc hơi Nếu có một nồi nào đó thoát nước ngưng không tốt, nước ngưng đọng lạinhiều trong phòng đốt, làm giảm lượng hơi đốt vào phòng và ảnh hưởng đến tốc độ bốc hơi

- Thiết bị đơn giản, diện tích đốt dễ làm sạch

- Thao tác khống chế đơn giản, tự động hoá dễ dàng

II CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG:

Kí hiệu các đại lượng:

ΔP at chênh lệch áp suất

s

Đối với từng nồi:

-Giả thiết tỉ lệ hơi thứ bốc lên từ nồi 1 và nồi 2:

Nồi 1:

1 1

W G

G x x

d

d d



Nồi 2:

2 1 2

W W G

G x

x

d

d d

2) Cân bằng năng lượng:

Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi:

-Hiệu số áp suất của cả hệ thống:

2 2 1 2

2 1

P P P

P P P

P P

P P P

-Từ giả thiết áp suất trong các nồi, xác định nhiệt độ hơi thứ trong từng nồi

-Hơi thứ của nồi 1 là hơi đốt của nồi 2, nên: tD2 = tw1-Δ”’ (9)

Xác định tồn thất nhiệt độ:

Tổn thất nhiệt độ do nồng độ( '

 )Tổn thất nhiệt trên đường ống dẫn hơi thứ  =1'' oC (chọn theo trang161- [1])

-Tổn thất của từng nồi: i  i '  i"  i ' ' ' (10)

-Tổng tổn thất chung của toàn hệ thốùng:   i   1   2 (11)

-Hiệu số nhiệt độ hữu ích:

ng D

ch

t t t

t t

Cân bằng năng lượng:

Cân bằng năng lượng đối với hệ thống cô đặc liên tục: (CT 5.18, trang 158-[1])

tt cd

c c c w

D d

d d D

D c

c c w d d d D

t c G Wi t c G Dr

Q t

c G Wi t c G Dr

1 1 2

2 2

1

9,0

)(

t c ì r

t c G t c W G Wi

Lượng hơi đốt tiêu tốn chung là:

D

d d

d d

r

t c

G t

c W

G i

W D

9 ,

0

) (



(21)Nhiệt dung riêng của dung dịch đường có nồng độ x tại nhiệt độ t:

C = 4190-(2514-7,542.t).x (J/kg.độ) (22)

III KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ:

Kí hiệu các đại lượng

M khối lượng phân tử trung bình của dung dịch đường mía

K W/m2.độ hệ số truyền nhiệt tổng quát

g m/s2 gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s2)

Tính bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt:

-Nhiệt lượng hữu ích do hơi đốt cung cấp:

Nồi 1:

1 1 1

1 1

2 1

1 1

2 2

1 1

(24) -Tính hệ số truyền nhiệt của các nồi:

Theo nhiệt độ sôi và nồng độ trong các nồi, ta xác định các thông số vật lý của dung dịch

(khối lượng riêng, độ nhớt, hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng…)

Hệ số truyền nhiệt tổng quát:

D

i

r r

1

3 2

)(

15,

D D D D

t t H

g r







rD: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hoà tại nhiệt độ tD

các thông số vật lý khác ( ρD, μD, λD ) là số liệu của nước sôi tại nhiệt độ trung bình phía

hơi đốt:

2

1

v D D

t t

v s L

t t

Kích thước hình học đặc trưng:

3 / 1 2

L

n d

G





3600

.4

Cường độ dòng nhiệt:

Phía hơi đốt: q D  t D D  (t D  t v1) D (37)

Phía dung dịch: q L  t L s  (t v2  t s) s (38)

Dòng nhiệt truyền qua vách:

v

v v

r

t t qv

Bước 3: Kiểm tra lại giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi:

Sau khi tính được lượng hơi thứ trong các nồi theo (19) và (20), ta tiến hành kiểm tra bằngcách so sánh kết quả tính toán được với giả thiết ban đầu

Nếu 100 % 5 %

) , max( 







ic i

ic i W W

W W

Bước 5: Tính chênh lệch nhiệt độ hữu ích cho từng nồi theo công thức (14), (15)

Bước 6: Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt và các thông số về kích thước thiết bị: Hô, dt,

dn, n, δ

Bước 7: Chọn 2 giá trị nhiệt độ phía hơi đốt ΔtD rồi suy ra nhiệt độ phía vách ngoài tươngứng

Bước 8: Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía hơi đốt (αD và qD)

Bước 9: Tính nhiệt độ vách trong tương ứng tv2: t v2 t v1 r v (43)Bước 10: Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía dung dịch khi sôi (αL và qL).Bước 11: Coi gần đúng cường độ dòng nhiệt phụ thuộc tuyến tính vào ΔtD , ta dựng 2đường thẳng qD = f(ΔtD ) và qL = f(ΔtD ), giao điểm của 2 đường thẳng này ứng với giá trị ΔtD

cần xác định Lặp lại các bước 8, 9, 10 với giá trị ΔtD vừa xác định

) , max( 







L D

L D q q

q q

Nếu không thoả ta lặp lại các bước 7-11 Nếu thoả ta tiếp tục bước tiếp theo

Bước 13: Tính hệ số truyền nhiệt K

Bước 14: Phân phối chênh lệch nhiệt độ hữu ích cho các nồi theo phương pháp diện tích bềmặt truyền nhiệt các nồi F = const:

*

i

i i

i i ch hi

K Q

K Q t t

(45)

Bước 15: Kiểm tra điều kiện: .100% 5%

)

*,max(

hi hi

t t

t t

(46) Nếu thoả thì tiếp tục bước tiếp theo

Nếu không phải giả thiết lại tỉ lệ chênh lệch áp suất

Bước 16: Tính bề mặt truyền nhiệt F:

hi t K

Q F

* 



 (48) Với







tính chon

tính chon

n n

n n

Nếu chưa thoả điều kiện thì chỉnh lại các thông số về kích thước thiết bị đã chọn ở trên Nếu thoả điều kiện, ta quy tròn diện tích bề mặt truyền nhiệt và số ống truyền nhiệt theocác trị số đã qui chuẩn hoá

Bảng 1: Thông số pha hơi

Đại lượng

Kí hiệu

Đơn vị

Đơn vị

Giá trị

Ghi chú Nồi 1 Nồi 2

Đại lượng

Kí hiệu

Đơn vị

Giá trị

Ghi chú Nồi 1 Nồi 2

0.2655

Nhiệt độ sôi

103.24

69.831 (13)

69.9655

Nhiệt dung riêng

0.94275

0.94275Chênh lệch nhiệt độ hữu

29,6

1 31,19 (14), (15)

Bảng 4: Kết quả tính hệ số truyền nhiệt tổng quát và diện tích bề mặt truyền nhiệt

Đại lượng Kí hiệu Đơn vị

Giá trị

Ghi chú nồi 1 nồi 2

Ống truyền nhiệt

Tra bảng XII.7-[4]

chọn theo bảng VI.6-[4]

Chọn thông số chung cho cả 2 nồi.

Ta chọn dư bề mặt truyền nhiệt 20%

Số ống truyền nhiệt là: n = 91 ống (làm tròn theo bảng V.11-[4])

Chiều cao ống truyền nhiệt là : Hô= 5m

Chiều cao thân buồng đốt lấy bằng chiều cao ống truyền nhiệt: Hđ = 5m

KÍCH THƯỚC BUỒNG ĐỐT VÀ BUỒNG BỐC:

Ta chọn đường kính buồng bốc theo dãy chuẩn sao cho Db > Dđ

Kiểm tra điều kiện: vận tốc của hơi thứ trong buồng bốc không quá 70 – 80% vận tốc lắngcủa giọt lỏng: 70 80%

D

W V

d g

V

3

)(



Nếu 500 < Re < 150000 thì   0 , 44 (57)

Chuẩn số Re:

w

L w w

μ

d ρ v

D

V H

b U

W V

.



 ,m3 (60)Với Utt: cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi ( thể tích hơi nướcbốc hơi trên một đơn vị thể tích của không gian hơi trong 1 đơn vị thời gian)

Khối lượng riêng ρL Kg/m3 1040, 1076, Bảng I.87-[3]

Kích thước cửa nhập liệu, tháo liệu, hơi đốt, hơi thứ, tháo nước ngưng, nối buồng đốt

và buồng bốc:

Đường kính ống dẫn và cửa ra vào của thiết bị được xác định từ phương trình lưu lượng.Chọn tốc độ của khí (hơi) hoặc dung dịch đi trong ống dẫn theo trang 74-[4], sau đó tínhđường kính ống theo công thức sau:

Hơi đốt

Nước ngưng

Khí không ngưng

Tháo liệu

Hơi thứ

Ống nối buồng đốt

Kí hiệu các đại lượng:

l’ mm chiều dài tính tốn

[P], [Pn] N/mm2 áp suất , áp suất ngồi cho phép

Lựa chọn vật liệu và phương pháp gia cơng:

Thân buồng đốt được làm bằng thép CT3 Đáy và nắp buồng đốt cĩ dạng hình elip (chịulực tốt), làm bằng thép X18H10T đáy và nắp được nối với thân bằng mối ghép bích

Thân, đáy, nắp buồng bốc làm từ thép X18H10T, nắp cĩ dạng hình elip, đáy dạng nĩn cĩ

gờ với gĩc đáy 60o

Cả thân, đáy, nắp buồng đốt và buồng bốc đều được bọc cách nhiệt

Xác định điều kiện làm việc:

Nhiệt độ làm việc tlv là nhiệt độ lớn nhất của mơi trường bên trong thiết bị

Nhiệt độ tính tốn: ttt = tlv+ 20oC (do thiết bị cĩ bọc cách nhiệt) (64)Aùp suất làm việc là áp suất của mơi trường trong thiết bị

Aùp suất tính tốn Ptt đối với buồng đốt và buồng bốc

Nếu Plv>1 at thì : Ptt = Plv -1 , ( at ) (65) Nếu Plv <1 at thì Ptt = Plv + 1 , (at) (66)

Bảng 7: Điều kiện làm việc của thiết bị

Dạng chịu lực Nhiệt độ

làm việc(oC)

Nhiệt độtính tốn(oC)

Aùp suấtlàm việc(at)

Aùp suấttính tốn(at)Nồi

2 Buồngđốt Thân Đáy Chịu áp suấttrong 101,16 121,16 1,08 0,08

Nắp

bốc Đáy ngoài

Nắp

Tính bề dày:

Đối với buồng đốt ta tính bề dày của 2 nồi rồi chọn kết quả lớn nhất làm bề dày chung cho

cả 2 nồi Còn đối với buồng bốc, do nồi 2 chịu áp suất ngoài nên luôn có bề dày lớn hơnbuồng bốc của nồi 1 chịu áp suất trong, do đó ta chỉ cần tính bề dày buồng bốc nồi 2 làm bềdày chung cho cả 2 nồi

-Thân chịu áp suất trong:

Bề dày tối thiểu theo điều kiện bền: (CT 5.1 , 5.3 trang 130-{[6])

Co chọn theo kích thước quy tròn của thép tấm

Chọn bề dày thực của thân thiết bị theo chiều dày của thép tấm (bảng XIII.9 trang 364-[4])Kiểm tra độ bền:

a t

a h

t a

P C

S D

C S P

D

C S

)(

2

1,0



Nếu bề dày thân tính theo công thức mà cho kết quả S< 2 mm thì chọn S theo đường kínhtrong Dt (bảng 5-1 trang 128– [6])

Thân chịu áp suất ngoài:

Bề dày tối thiểu cho thân chịu ápsuất ngoài: (CT 5.14/133-[6])

4 , 0'18

,1

l P D

Với l’= lhai mặt bích = Hb (73)

Et tra bảng 2.12/45-[6] theo điều kiện làm việc và vật liệu chế tạo

Chọn bề dày thực theo công thức (69) và (70)

Kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu áp suất ngoài:

Khi thoả ĐK:

3

)(

23

,0'

)(

2

')(

25,1

t a

D

C S E

D l

C S

D D

l D

C S

Thì

  n

t

a t

a t

t

D

C S D

C S l

D E

Khi thoả ĐK:

3

)(

23

,0'

)(

2

')(

25,1

t a

D

C S E

D l

C S

D D

l D

C S

Thì

t

t c t t

E Ca S

D l D

Ca S

)(

)'(02,11

)(

P Ca

T C n

C S S D

D

C S E

hay >1 nhưng không quá 5% so với 1

Bảng 8: Thông số vật liệu chế tạo

hiệu nồi 1 nồi 2

Buồng đốt (thép CT3)

Ưùng suất tiêu

Tra hình [6]

Hệ số hiệu chỉnh  0,95 0,95 trang 26-[6]Chọn theo Ưùng suất cho phép   N/mm2 124,45 128,25       *

HS bổ sung do ăn

Chọn theo trang 28-[6]

Buồng bốc (thép X18H10T)

Ưùng suất tiêu

Tra hình [6]

Giá trị

Ghi chú nồi 1 nồi 2

Aùp suất cho phép  P N/mm2 0,59 0,61

Aùp suất tính tốn Pt N/mm2 0,2 0,08

Buồng bốc

Aùp suất ngồi cho P n N/mm2 0,3