Cô đặc tuần hoàn tâm

Nguồn gốc của loài thực vật này là chủ đề gây tranh cãi, trong đó một số học giả cho rằng nó có nguồn gốc ở khu vực đông nam châu Á trong khi những người khác cho rằng nó có nguồn gốc ở miền tây bắc Nam Mỹ. Các mẫu hóa thạch tìm thấy ở New Zealand chỉ ra rằng các loại thực vật nhỏ tương tự như cây dừa đã mọc ở khu vực này từ khoảng 15 triệu năm trước. Thậm chí những hóa thạch có niên đại sớm hơn cũng đã được phát hiện tại Rajasthan và Maharashtra, Ấn Độ. Không phụ thuộc vào nguồn gốc của nó, dừa đã phổ biến khắp vùng nhiệt đới, có lẽ nhờ có sự trợ giúp của những người đi biển trong nhiều trường hợp. Quả của nó nhẹ và nổi trên mặt nước và có lẽ đã được phát tán rộng khắp nhờ các dòng hải lưu: quả thậm chí được thu nhặt trên biển tới tận Na Uy cũng còn khả năng nảy mầm được (trong các điều kiện thích hợp). Tại khu vực quần đảo Hawaii, người ta cho rằng dừa được đưa vào từ Polynesia, lần đầu tiên do những người đi biển gốc Polynesia đem từ quê hương của họ ở khu vực miền nam Thái Bình Dương tới đây

SƠ ĐỒ MÔ TẢ DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

Các thiết bị trong sơ đồ công nghệ

1 Thùng chứa dung dịch đầu

2a Bơm đẩy dung dịch đầu lên thùng cao vị

2b Bơm đẩy dung dịch cuối vào thùng chứa sản phẩm

3 Thùng cao vị chứa dung dịch đầu

5 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

8 Hệ thiết bị ngưng tụ chân cao baromet

12 Thiết bị trao đổi nhiệt

2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống thiết bị

Dung dịch trong thùng chứa được bơm lên thùng cao để ổn định lưu lượng Lưu lượng kế điều chỉnh lượng dung dịch cần thiết vào thiết bị gia nhiệt, nơi dung dịch được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi Sau đó, dung dịch được đưa vào nồi cô đặc 1, tại đây đạt nồng độ x1 và tiếp tục sang nồi 2 nhờ chênh lệch áp suất Cuối cùng, dung dịch sau nồi 2 sẽ đạt nồng độ cuối, được làm lạnh và bơm vào thùng chứa sản phẩm cuối.

Hơi từ nồi 1 được truyền sang nồi 2 nhờ nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi của dung dịch trong nồi 2 Hơi từ nồi 2 sau đó được dẫn vào thiết bị ngưng tụ Baromet thông qua chênh lệch áp suất Tại đây, hơi được ngưng tụ thành lỏng và tự chảy xuống thùng chứa nước ngưng Trong quá trình này, khí không ngưng có lẫn bọt sẽ được tách ra, với bọt đi xuống thùng chứa trong khi khí không ngưng được bơm ra ngoài bằng bơm hút chân không.

TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH

Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh tăng cao Δ i ’’

Công thức tính: Δi’’ = ttbi – ti’ (°C) Áp suất thủy tĩnh ở lớp giữa của khối chất lỏng cần cô đặc được tính theo công thức:

- pi’: áp suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch, at

- h1: Chiều cao lớp dung dịch sôi kể từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng dung dịch Chọn h1 = 0,5m

- H: Chiều cao ống truyền nhiệt H = 3m

- ρdds: Khối lượng riêng của dung dịch sôi, [kg/m 3 ]

Do khối lượng riêng của dung dịch khi sôi sấp xỉ khối lượng riêng của dung dịch ở 20°C nên ta sẽ tra khối lượng riêng tại 20°C

Tra bảng I.57, [3-45] với x1 = 8,07% có ρdd1 = 1056,3 kg/m 3 ( nhiệt độ thường 20°C)

Thay vào phương trình ta có: 𝑝 𝑡𝑏1 = 1,624 + [(0,5+ 3

2) ×1056,3 ×9,81 9,81×10 4 ×2] = 1,73 [at] Tra bảng I.251, [3-314] và nội suy với ptb1 = 1,73 at ta có ttb1 = 115.04°C

Tra bảng I.57,[3-45] ta có x2 = 22,3 % có ρdd2 = 1166,5 kg/m 3 ( nhiệt độ thường 20°C)

Thay vào phương trình ta có: 𝑝 𝑡𝑏2 = 0,209 + [(0,5+ 3

2) ×1166,5×9,81 9,81×10 4 ×2] = 0,326 [at] Tra bảng I.251, [3-314] và nội suy với ptb2 = 0,326 at ta có ttb1 = 70,51 °C

Tổn thất nhiệt độ do nồng độ Δ i ’: dùng phương pháp Tysenco

- Δ0’: Tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi ở nồng độ nhất định và áp suất khí quyển

- ri’: Ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc, [ J/kg]

- Tsi: Nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất, [ °K]

Tra bảng VI.2 [4-66] và nội suy với nồng độ dung dịch là x1 = 8,07% ta được Δ01’ 1,5°C

Tra bảng VI.2, [4-66] và nội suy với nồng độ dung dịch là x2 = 22,3% ta được Δ02’ = 5,74 °C

Tính nhiệt độ sôi của dung dịch trong từng nồi theo công thức: tsi = ti’ + Δi’ + Δi’’ [ °C]

Tổng tổn thất nhiệt độ của hệ thống

8.Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống

Hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống:

∑ 2 𝑖=1 𝛥𝑇 𝑖 = 𝑇 𝑖 − 𝑇 𝑛𝑔 − ∑ 2 𝑖=1 𝛥 = 151,1 − 59,7 − 19,76 = 71,64 [ °C] Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong mỗi nồi:

Ta có: ΔTi = Ti – tsi

Bảng tổng hợp số liệu 2:

9.Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt lượng để tính lượng hơi đốt Di, lượng hơi thứ Wi ở từng nồi

Gđ : Lượng dung dịch đầu đưa vào cô đặc

Nhiệt dung riêng của dung dịch trong nồi 1, nồi 2 và nhiệt lượng riêng của hơi đốt vào nồi 1, nồi 2 được ký hiệu lần lượt là C0, C1, C2 và i1, i2 Ngoài ra, nhiệt lượng riêng của hơi thứ ra khỏi nồi 1, nồi 2 được ký hiệu là i1’ và i2’.

Cng : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ts0, ts1, ts2 : Nhiệt độ sôi của dung dịch đầu, dung dịch ra khỏi nồi 1,2

1,  2 : Nhiệt độ nước ngưng nồi 1,2

Qm1, Qm2 : Nhiệt độ mất mát ở nồi 1,2 Lấy Qm = 0,05Q

W1, W2 : Lượng hơi thứ bốc ra khỏi nồi 1,2

Tính nhiệt dung riêng của dung dịch NaCl

Theo công thức I.43, [3-152]: Đối với dung dịch loãng (nồng độ chất hòa tan không quá 20%):

C = 4186.(1-x), [J/kg.độ] (9-1) Trong đó: x: Nồng độ chất hòa tan (phần khối lượng)

+ Dung dịch ban đầu có xđ = 5% nên ta có:

+ Dung dịch ra khỏi nồi có x1 = 8,07% nên ta có:

Với dung dịch đặc (x>20%) nhiệt dung riêng tính theo công thức I.44 [3-152]:

Cht: Nhiệt dung riêng chất hòa tan khan không có nước [J/Kg.độ]

Theo công thức I.4,[3-152] nhiệt dung riêng của hợp chất hóa học

Khối lượng mol của hợp chất NaCl là 58,5 g/mol, với số nguyên tử của natri (n1) và clo (n2) đều bằng 1 Nhiệt dung riêng của các nguyên tố này được tính theo đơn vị J/Kg.độ.

Na: c1 = 26000 [J/Kg nguyên tử.độ]

Dung dịch ra khỏi nồi 2 có x2 = 22,3% nên ta có:

Các thông số của nước ngưng

Nhiệt độ nước ngưng đi ra khỏi thiết bị bằng nhiệt độ hơi đốt đi vào:

Để tiết kiệm năng lượng trong quá trình sản xuất, hỗn hợp đầu cần được gia nhiệt đến nhiệt độ tối đa có thể, cụ thể là 112,1 °C, nhằm tận dụng lượng nhiệt thừa từ các quy trình sản xuất khác.

Do đó có thể chọn ts0=ts16,66 (C)

Tra bảng I.249,[3-310] và nội suy với

Lập hệ phương trình cân bằng nhiệt lượng

• Do dung dịch đầu: GdC0ts0

• Do sản phẩm mang ra: (Gd – W1)C1ts1

• Do tổn thất Qm1 = 0,05×(i1 – Cnc1θ1)

Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 1:

Di1 + GđC0ts0 = W1i1’ + (Gđ – W1)C1ts1 + DCnc1 1 + Qm1

• Do dung dịch từ nồi 1: (Gd – W1)C1ts1

• Do sản phẩm mang ra: (Gđ – W1 - W2)C2ts2

• Do tổn thất Qm2 = 0,05W1(i2 – Cnc2θ2)

Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 2:

W1i1 + (Gđ – W1)C1ts1 = W2i2’ + (Gđ – W1 - W2)C2ts2 + W1Cnc22 + Qm2

Kết hợp phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 1 và nồi 2 với phương trình W1 + W2

= W ta có hệ phương trình:

Giải hệ phương trình này ta được:

Thay số vào phương trình ta có:

Xác định lại tỉ lệ phân phối hơi giữa các nồi trong hệ: W1 : W2 = 1 : 1,03

Các sai số đều nhỏ hơn 5% nên chấp nhận giả thiết

Nồi C, [J/kg.độ] Cng, [J/kg.độ]  , [ ̊C]

Sai số, % Giả thiết Tính

=> Tỉ lệ phân bố hơi thứ trong nồi W1:W2=1:1,03

10.Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi

Tính hệ số cấp nhiệt α 1i khi ngưng tụ hơi

Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt:

Trong phòng đốt thẳng đứng (H q11 = α11 Δt11 = 7653,28 5,18 = 39643,99[W/m 2 ] q12 = α12 Δt12 = 7219,32 5,34 = 38551,17 [W/m 2 ] Lập bảng tổng hợp số liệu 4:

Tính hệ số cấp nhiệt α 2i từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi

Dung dịch sôi ở chế độ sủi bọt, có đối lưu tự nhiên Hệ số cấp nhiệt xác định theo công thức : α2i = 45,3.(pi’) 0,5 Δt2i 2,33.ψi [W/m 2 độ]

- pi : Áp suất hơi thứ ở nồi thứ i

- Δt2i : Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống truyền nhiệt và dung dịch (°C), ta có: Δt2i = tT2i – tddi = ΔTi - Δt1i - ΔtTi (°C)

- ΔtTi : Hiệu số nhiệt độ ở 2 bề mặt thành ống truyền nhiệt

* Hiệu số nhiệt độ ở hai bề mặt thành ống truyền nhiệt:

Theo công thức V.3,[4-3]: Δt2i = q1i.Σr Σr: Tổng nhiệt trở thành ống truyền nhiệt, được tính theo công thức V.3,[4-3]:

Với: r1, r2: Nhiệt trở cặn bẩn ở 2 phía của thành ống

Tham khảo bảng V.1, tài liệu [4-4]:

Nhiệt trở cặn bẩn phía dung dịch: r1 = 0,193.10 -3 m 2 độ

Nhiệt trở cặn bẩn phía hơi bão hòa: r2 = 0,232.10 -3 m 2 độ

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống được xác định theo bảng XII.7 trong tài liệu [4-313] Cụ thể, hệ số dẫn nhiệt (λ) của thép không gỉ, bền nhiệt và chịu nhiệt được chọn là thép cacbon X18H10T với giá trị λ = 16,3 [W/m².độ].

Bề dày thành ống truyền nhiệt lấy δ = 2.10 -3 m

Thay số vào ta có:

Từ đó ta có: Δt21 = ΔT1 – Δt11 – ΔtT1 = 34,44 – 5,18 – 21,71 = 7,54 (°C) Δt22 = ΔT2 – Δt12 – ΔtT2 = 37,20 – 5,34 – 21,11 = 10,74 (°C)

Hệ số hiệu chỉnh tính theo công thức:

0,565 2 dd dd dd dd nc 1 i nc nc nc

- λ: Hệ số dẫn nhiệt [W/m 2 độ]

- C: Nhiệt dung riêng [J/Kg.độ]

- λ, ρ, μ, C tra theo nhiệt độ của dung dịch

Các thông số của nước

+ Tra bảng I.129 [3-310] và nội suy ta có:

Nồi 1: ts1 = 116,66 °C => Cnc1 = 4222,73 [J/kg.độ]

Nồi 2: ts2 = 74,9 °C => Cnc1 = 4175,40 [J/kg.độ]

Các thông số của dung dịch:

Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch NaCl tính theo công thức:

A: Hệ số tỷ lệ với chất lỏng liên kết A = 3,58.10 -8

Cdd: Nhiệt dung riêng của dung dịch Tính toán ở bước 9 ta có:

Cdd1 = 3848,26 [J/kg.độ] , Cdd2 = 3450,75 [J/kg.độ]

Khối lượng riêng của dung dịch NaCl Tra bảng I.57 [ 3-45 ] và nội suy ta có:

Nồi 1: ts1 = 116,66 °C và x1 = 8,07% => ρdd1 = 1004,49 [kg/m 3 ]

Nồi 1: ts2 = 74,90 °C và x2 = 22,3% => ρdd2 = 1135,91 [kg/m 3 ]

Thay vào công thức ta có:

= 0,5283 [W/m.độ] Độ nhớt của dung dịch

Nồi 1: Độ nhớt của dung dịch tính theo công thức Pavalov:

− [3-85] θ 1, θ 2: Nhiệt độ của chất lỏng tiêu chuẩn có độ nhớt bằng độ nhớt của dung dịch ở nhiệt độ t1, t2

Chọn chất lỏng tiêu chuẩn là nước Chọn đo độ nhớt của dung dịch NaCl ở 60 °C và 80°C

Thay vào bảng I.102, [3-94] và nội suy với θ 31 = 94,85 °C ta được μdd1 = 0,2999.10 -3 [N.s/m 2 ]

Tra bảng I.107, [3-100] và nội suy với x 2 ",3%, t s2 t,9 °C ta được μdd2 = 0,6672.10 -3 [N.s/m 2 ]

Thay các số liệu vào công thức tính hệ số hiệu chỉnh ta có:

Thay vào công thức ta có:

𝛼 22 = 45,3 (𝑝 2 ′ ) 0,5 𝛥 22 2,33 𝜓 2 = 45,3.0, 209 0,5 10,74 2,33 0,7193 = 3764,12 [W/m 2 độ] Nồi ρdd kg/m 3 ρnc kg/m 3

Tính nhiệt tải riêng về phía dung dịch

So sánh q 1i và q 2i

Vậy ta chấp nhận giả thiết: Δt11 = 5,18 °C; Δt12 = 5,34 °C

Ta có bảng số liệu sau 6:

11.Xác định hệ số truyền nhiệt của từng nồi

Tính theo phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ hữu ích điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau:

Theo công thức [4-13]: i tbi tbi

 [W/m 2 độ] qtbi: Nhiệt tải riêng trung bình về phía nồi thứ i [W/m 2 ]

12.Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích từng nồi

13.So sánh Δti’ và Δti

Vậy ta chấp nhận giả thiết: Δp1:Δp2 = 2,5:1

Nồi Ki (W/m 2 độ) Qi (W) ΔTi (°C) ΔTi * (°C) ε (%)

14.Tính bề mặt truyền nhiệt F

F tính theo phương thức các bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau:

Theo công thức [4-319] ta có:

=  (m 2 ) Thay số vào công thức trên ta có:

TÍNH THIẾT BỊ PHỤ

Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích

13.So sánh Δti’ và Δti

Vậy ta chấp nhận giả thiết: Δp1:Δp2 = 2,5:1

Nồi Ki (W/m 2 độ) Qi (W) ΔTi (°C) ΔTi * (°C) ε (%)

14.Tính bề mặt truyền nhiệt F

F tính theo phương thức các bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau:

=  (m 2 ) Thay số vào công thức trên ta có:

IV.TÍNH THIẾT BỊ PHỤ

1.Tính thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

Chọn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu là thiết bị đun nóng ống chùm, hoạt động theo chiều ngược, sử dụng hơi nước bão hòa ở áp suất 5at Hơi nước di chuyển từ trên xuống dưới trong ống, trong khi hỗn hợp nguyên liệu di chuyển từ dưới lên trên.

Hỗn hợp đầu vào thiết bị gia nhiệt ở nhiệt độ phòng 25 °C, ra ở nhiệt độ sôi ts0 = 116,66°C

1.1.Tính nhiệt lượng trao đổi Q

- F: Lưu lượng hỗn hợp đầu F = 19440 kg/h

- tF: Nhiệt độ sôi của hỗn hợp đầu tF = ts0 = 116,66°C

- Cp: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu Cp = C0 = 3976,7 J/Kg.độ

- tf : Nhiệt độ môi trường tf = 25 °C

3600 3976,7 (116,66 − 25) = 1968323,339 (W) 1.2/Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích

Tra bảng I.251,[3-315]: Ở áp suất 5at, nhiệt độ thđ = 151,1 °C Δtđ = 151,1 – 25 = 126,1 °C Δtc = 151,1 – 116,66 = 34,44 °C

- Hơi đốt : Nhiệt độ trung bình t1tb = 151,1 °C

- Hỗn hợp: Nhiệt độ trung bình t2tb = 151,1 – 70,56 ,54 °C

Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể

Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ Áp dụng công thức V.101,[4-28]:

2 = 147,5 (°C) Tra hệ số A theo tm: trong bảng A-t, tài liệu [4-29] và nội suy:

Có r1 = 211700 J/Kg theo bảng số liệu 1 Chọn H = 3m

Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ

Tính hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy

- Re: Chuẩn số Reynold, Re = 10000

- εk: Hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỉ số giữa chiều dài L và đường kinh d của ống

Theo bảng V.2 Trị số ε1 trong công thức V.40 [4-15] được ε1 = 1

* Tính chuẩn số Pr: Áp dụng công thức V.35,[4-12]: Pr C p

- Cp: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp ở t2tb = 80,54 °C

- μ: Độ nhớt của hỗn hợp đầu ở t2tb = 80,54 °C

Tra bảng I.143 Nhiệt dung riêng của các đơn chất và hợp chất vô cơ [3-158]:

Với xđ = 5% và t2tb = 80,54 °C ta được Cp =C0 = 3976,7 J/kg.độ

Thay vào bảng I.102,[3-94] và nội suy với θ 3 = 71,56 °C ta được μdd = 0,3976.10 -3

Tra bảng I.57 [ 3-45 ] và nội suy ta có x = 5%, t = 80,54 °C ta được ρ = 1005,2 (kg/m 3 )

Nồng độ phần mol NaCl trong dung dịch:

- Cpt: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp ở nhiệt độ trung bình của tường tiếp xúc với lưu thể

- λT: Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp ở nhiệt độ trung bình của tường tiếp xúc với lưu thể

- μ: Độ nhớt của hỗn hợp đầu ở ở nhiệt độ trung bình của tường tiếp xúc với lưu thể ΔtT = tT1 – tT2 = q1.Σr

Nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía tường của ống, bao gồm r1 bên trong do nước ngưng và r2 bên ngoài do dung dịch, ảnh hưởng đến hiệu suất nhiệt của hệ thống Cần chú ý đến nhiệt trở cặn bẩn tại hai mặt của thành ống để đảm bảo hoạt động hiệu quả.

Tham khảo bảng V.1, tài liệu [4-4]:

Nhiệt trở cặn bẩn phía dung dịch: r1 = 0,193.10 -3 m 2 độ

Nhiệt trở cặn bẩn phía hơi bão hòa: r2 = 0,232.10 -3 m 2 độ

Hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống được xác định theo bảng XII.7 trong tài liệu [4-313] Cụ thể, hệ số dẫn nhiệt (λ) của ống truyền nhiệt được chọn là thép cacbon X18H10T với giá trị λ = 16,3 [W/m².độ], đảm bảo tính bền nhiệt và khả năng chịu nhiệt tốt.

Bề dày thành ống truyền nhiệt lấy δ = 2.10 -3 m

Thay số: ΔtT = 50708,55 0,5476.10 −3 ',77( °C) tT2 = tT1 - ΔtT = 143,9– 27,77 = 116,13 (° C) Δt2 = tT2 – t2tb = 116,13 - 80,54 = 35,59 (°C) Theo công thức Pavalov:

Thay vào bảng I.102 [3-94] và nội suy với θ 3 = 101 °C ta được μdd = 0,282.10 -3 [N.s/m 2 ] Tra bảng I.46,[3-42] và nội suy: x = 5%, t = 101 °C ta được ρ = 992.8 (kg/m 3 )

Tính hệ số dẫn nhiệt λT

Chế độ chảy xoáy chọn Re = 10000

Tính nhiệt tải riêng về phía dung dịch

Như vậy giả thiết là hợp lý.

Tính bề mặt truyền nhiệt

Bề mặt truyền nhiệt tính theo công thức: tb

Tính số ống truyền nhiệt

- F: Tổng bề mặt truyền nhiệt, F = 38,21m 2

Ta chọn đường kính ngoài của ống truyền là dn = 25 mm với bề dày là 2mm dtr: Đường kính trong ống truyền nhiệt, dtr = 25 – 2.2 = 21 (mm) = 0,021 (m)

Chiều cao ống truyền nhiệt l = 3m

Thay số vào ta có: 𝑛 = 38,21

𝜋.0,021.3= 193 (ống) Chọn quy chuẩn n theo bảng V.11,[4-48], ta được n = 187 ống

Số ống hình sáu cạnh

Số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh

Tổng số ống không kề các ống trong hình viên phân

Số ống trong các hình viên phân

Tổng số ống trong tất cả các hình viên phân

Tổng số ống thiết bị Ở dãy thứ nhất Ở dãy thứ hai Ở dãy thứ ba

Tính đường kính trong của thiết bị gia nhiệt

- b: Số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh

Quy chuẩn theo bảng XIII.6 [4-359]: D = 600 m

Tính vận tốc và chia ngăn

2.Tính toán hệ thiết bị ngưng tụ baromet:

Chọn thiết bị ngưng tụ baromet - thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô ngược chiều chân cao

2 Thiết bị thu hồi bọt

Trong thân 1 gồm có những tấm ngăn hình bán nguyệt

Nguyên lý hoạt động của thiết bị ngưng tụ trực tiếp là phun nước lạnh vào hơi, khiến hơi tỏa nhiệt làm nóng nước và sau đó ngưng tụ lại Do đó, thiết bị này chỉ phù hợp để ngưng tụ hơi nước hoặc hơi của các chất lỏng không có giá trị và không tan trong nước, vì sự trộn lẫn của chất lỏng với nước sẽ làm giảm hiệu quả làm nguội.

Sơ đồ nguyên lý hoạt động của thiết bị ngưng tụ baromet ngược chiều loại khô được thể hiện qua hình vẽ Thiết bị này bao gồm một thân hình trụ (1) được trang bị các tấm ngăn hình bán nguyệt.

Thiết bị có lỗ nhỏ và ống baromet để xả nước và chất lỏng ngưng tụ Hơi vào thiết bị từ dưới lên, trong khi nước chảy từ trên xuống và tràn qua cạnh tấm ngăn, một phần cũng đi qua các lỗ của tấm ngăn Hỗn hợp nước làm nguội và chất lỏng ngưng tụ chảy xuống ống baromet, trong khi khí không ngưng đi lên thiết bị thu hồi bọt và tập trung chảy xuống ống baromet Khí không ngưng được hút ra qua phía trên bằng bơm chân không Ống baromet thường có chiều cao lớn hơn 11 m để đảm bảo khi độ chân không tăng, nước không dâng lên ngập thiết bị.

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

Trong ngành công nghiệp hóa chất, thiết bị ngưng tụ baromet chân cao ngược chiều loại khô thường được lắp đặt ở vị trí cuối trong hệ thống cô đặc nhiều nồi, do nồi cuối thường hoạt động ở áp suất chân không.

- Lượng hơi thứ ở nồi cuối trong hệ thống cô đặc: W2 = 7660,43 (kg/h)

- Áp suất ở thiết bị ngưng tụ là: Png = 0,2 (at)

- Nhiệt độ ngưng tụ tng = 59,7 °C

- Các thông số vật lí của hơi thứ ra khỏi nồi thứ 2: p2’ = 0,209(at) ; t2’ = 60,7 °C ; i2’ = 2608,23 (kJ/kg) ; r2’ = 2355,5 (kJ/kg)

Tính lượng nước lạnh Gn cần thiết để ngưng tụ

- i: Nhiệt lượng riêng của hơi nước ngưng ing = 2607 (kJ/kg)

Tra bảng I.252 ,[3-314] với pn = 0,2 (at)

- tđ, tc : Nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh

- Cn : Nhiệt dung riêng trung bình của nước, chọn ở nhiệt độ :

2 2 40 d c tb t t t = + = + = °C Tra bảng I.249 [1-310] ta được Cn = 4178 (J/kg độ) Thay vào công thức ta có:

Tính đường kính trong thiết bị ngưng tụ

Với: ρh: khối lượng riêng của hơi ngưng Tra bảng I.251,[3-312] ta có: ρh= 0,1285 (kg/𝑚 3 ) ωh: Tốc độ hơi trong thiết bị ngưng chọn ωh = 35 (m/s)

0,1285.35 = 0,95 (m) Quy chuẩn theo bảng VI.8 [4-88] lấy Dtr = 1000(mm)

Tính kích thước tấm ngăn

Tấm ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo làm việc tốt, chiều rộng tấm ngắn là b, có đường kính là d

Chiều rộng tấm ngăn tính theo công thức [4-85]:

Với Dtr là đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, Dtr = 800 (mm) Ta có:

Trên tấm ngăn có nhiều lỗ nhỏ, đường kính lỗ là 2mm ( nước làm nguội là nước sạch), chiều dày tấm ngăn là 4mm.

Tổng diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ

Trong đó ωc: tốc độ của tia nước, lấy ωc = 0,62 m/s

Thay số vào ta có : 𝑓 =219847,74.10 −3

Tính bước lỗ t

Lỗ xếp theo hình lục giác đều bước lỗ được tính theo công thức: t = 0,866.dlỗ.(f/ftb) 1/2 (mm) [4-85]

Đường kính lỗ sử dụng nước sạch được xác định là d = 2mm Tỷ số giữa tổng diện tích thiết diện của các lỗ và diện tích thiết diện của thiết bị ngưng tụ được chọn là tb f f = 0,5.

Thay vào ta được t = 0,866.2.0,5 0,5 = 1,22 (mm)

Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ

Mức độ đun nóng thiết bị ngưng tụ được xác định theo công thức sau:

59,7−30 = 0,6734 Trong đó 𝑡 𝑏ℎ là nhiệt độ của hơi bão hòa ngưng tụ 𝑡 𝑏ℎ = 59,7°C

Quy chuẩn theo bảng VI.7 [4-86] lấy β = 0,533

Tra bảng số liệu ta có :

Số bậc Số ngăn Khoảng cách giữa các ngăn Thời gian rơi qua 1 bậc Mức độ đun nóng Đường kính của tia nước

Ta có chiều cao của thiết bị ngưng tụ: H = 6.300 = 1800 (mm)

Khi hơi di chuyển trong thiết bị ngưng tụ từ dưới lên, thể tích giảm dần, do đó khoảng cách giữa các ngăn cũng cần giảm theo, khoảng 50mm cho mỗi ngăn Chiều cao thực tế của thiết bị ngưng tụ là H’, với khoảng cách trung bình giữa các ngăn là 400mm, và khoảng cách giữa hai ngăn dưới cùng được chọn là 350mm.

Tính kích thước ống baromet

Đường kính ống Baromet tính theo công thức VI.57 [4-86]:

Trong đó ω là tốc độ của hỗn hợp nước và chất lỏng đã ngưng chảy trong ống baromet, thường lấy ω = 0,5 – 0,6 m/s chọn ω = 0,6 m/s Thay vào công thức ta:

Xác định chiều cao ống baromet

Trong đó: h1: Chiều cao cột nước cân bằng với số hiệu áp suất của thiết bị ngưng tụ và khí quyển tính theo công thức: h1 = 10,33.

(m) Với Pck là độ chân không trong thiết bị ngưng tụ Ta có:

760 = 8,33 (m) h2: là chiều cao cột nước trong ống Baromet, để khắc phục toàn bộ trở lực khi nước chảy trong ống, tính theo công thức: h2 = 𝜔

𝑑) (m) Với λ là hệ số ma sát khi nước chảy trong ống tính theo công thức của Braziut:

Tra bảng I.249 [3-310] với ttb = 40℃ ta có: 𝜌tb = 992,2 (kg/m 3 ) và 𝜇 = 0,656.10 -3

Thay số vào ta được : 𝑅𝑒 =0,5.1,14.992,2

Để ngăn ngừa hiện tượng nước dâng lên trong ống và chảy tràn vào đường ống dẫn hơi khi áp suất khí quyển tăng, cần có chiều cao dự trữ là 0,5m Do đó, chiều cao tổng cộng H cần đạt 10,5m.

Tính lượng hơi và không khí ngưng

Lượng không khí cần hút là:

Thể tích không khí cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ là:

3600.(𝑃 𝑛𝑔 −𝑃 ℎ ) (m 3 /s) Với nhiệt độ không khí tkk tính theo công thức cho thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô: tkk = tđ + 4 + 0,1(tc – tđ) = 30 + 4 +0,1.(50-30) = 36℃

Ph : Là áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp lấy theo tkk , tra bảng I.250 [3-312] ta được Ph = 0,06088 at

3.Tính toán bơm chân không:

Công suất của bơm tính theo công thức:

Với: m : Là chỉ số đa biến, chọn m = 1,3

Tra bảng II.58 [3-513] Bơm chân không vòng nước PMK

Chọn bơm PMK-2, quy chuẩn theo công suất trên trục bơm:

Số vòng/phút n = 1450 (vòng/phút)

Công suất động cơ điện đã quy định Ndc = 10 (kW)

TÍNH TOÁN CƠ KHÍ

Xác định số ống trong buồng đốt

- F: Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt của nồi, m 2

- Ta chọn đường kính ngoài của ống truyền nhiệt là 𝑑 𝑛 = 38 mm với bề dầy là 2mm

- d: Đường kính trong của ống truyền nhiệt ( do 𝛼 1 > 𝛼 2 ), 𝑑 𝑡𝑟 = 38 – 2.2 = 34 mm

- l: Chiều cao ống truyền nhiệt, l = 3 (m)

𝜋.0,034.3= 374,8 ( ống ) Quy chuẩn theo bảng V.11, [4-48] ta được n = 439 ống

Số ống hình sáu cạnh

Số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh

Tổng số ống không kề các ống trong hình viên phân

Số ống trong các hình viên phân

Tổng số ống trong tất cả các hình viên phân

Tổng số ống thiết bị Ở dãy thứ nhất Ở dãy thứ hai Ở dãy thứ ba

Bề mặt truyền nhiệt thực của ống:

Xác định đường kính trong của buồng đốt

Đường kính của ống tuấn hoàn trung tâm:

=  Đối với ống tuần hoàn trung tâm thì lấy bề mặt của ống tuầ hoàn trung tâm bằng 25-35% tổng bề mặt tiết diện ống truyền nhiệt

Quy chuẩn đường kính ống tuần hoàn trung tâm 𝐷 𝑡ℎ = 400mm Đường kính trong của ống đốt được tính theo công thức:

 = d thường lấy 𝛽 = 1,3 ÷ 1,5 chọn 𝛽 = 1,5 t: bước ống ,m => t = 𝛽 𝑑 𝑛 = 1,5.0,038 = 0,057 m

𝑑 𝑛 : đường kính ngoài của ống truyền nhiệt, m

𝜓: hệ số sử dụng lưới đỡ ống thường dao động trong khoảng 0,7 ÷ 0,9 chọn 𝜓 0,9 l: chiều dài của ống truyền nhiệt, m

𝑑 𝑛 : đường kính ngoài của ống truyền nhiệt

𝑠𝑖𝑛𝛼 = sin60 thay vào ta có:

0,9.3 + (0,3 + 2.1,5.0,038) 2 = 1.22m Quy chuẩn Dt = 1.4m = 1400mm ( bảng XIII.6,[4-359])

(*) Xác định lại số ống truyền nhiệt sau khi lắp ống tuần hoàn trung tâm

Ta có bước ống t = .dn = 1,5 38 = 57 (mm)

Khi lắp đặt ống tuần hoàn trung tâm trong mạng ống truyền nhiệt, cần loại bỏ một số hình lục giác Với khoảng cách bước ống là t = 57 mm, ta có thể tính 𝑛 ′ = 𝑑𝑡ℎ.

57 =7.02 Chọn n’ = 8 Vậy cần phải bỏ đi 4 vòng lục giác, tương đương với 61 ống

(*) Kiểm tra lại bề mặt truyền nhiệt

Tổng bề mặt truyền nhiệt sau khi lắp ống tuần hoàn trung tâm vào mạng lưới ống truyền nhiệt được xác định

- 𝐹𝑡ℎ ′ : bề mặt truyền nhiệt của ống tuần hoàn trung tâm sau khi quy chuẩn

Chọn bề dày ống tuần hoàn trung tâm là 4 mm

- 𝐹ố𝑛𝑔 ′ : bề mặt truyền nhiệt của các ống truyền nhiệt còn lại sau khi lắp ống tuần hoàn trung tâm

𝐹 ′ = 3,14 (400-4) 10 −3 3,00 + (439 − 61) 3,140.0,034 3,00 = 125,79 𝑚 2 đảm bảo bề mặt truyền nhiệt

Xác định chiều dày phòng đốt

Kiểu buồng đốt thuộc thiết bị nhóm 1, với các chi tiết và bộ phận không bị đốt nóng hoặc được cách ly khỏi nguồn đốt nóng trực tiếp Thiết bị này không được sử dụng để sản xuất hoặc chứa ở áp suất cao, cũng như không sản xuất và chứa các chất cháy nổ, độc hại ở áp suất thường (loại II) Thân của thiết bị được thiết kế hình trụ hàn, chịu áp suất trong, với các mối hàn giáp nối hai bên và hàn tay bằng hồ quang điện Vật liệu chế tạo là thép X18H10T.

Giới hạn bền chảy : δc = 220.10 6 (N/m 2 ) Ứng suất cho phép của thép X18H10T theo giới hạn chảy là:   c c c n c

 =  [4-355] Ứng suất cho phép của thép X18H10T theo giới hạn kéo là :   k k k n k

Hệ số an toàn theo giới hạn chảy và giới hạn kéo của thép X18H10T được xác định với nc = 1,5 và nk = 2,6, theo bảng XIII.3 [4-346] Hệ số điều chỉnh η, dựa trên nhóm thiết bị đã chọn, là 0,9 theo bảng XIII.2 [4-356].

Vậy ứng suất cho phép của vật liệu là: σb = min{[δk], [δc]} = [δk] = 132.10 6 (N/m 2 )

Ta có công thức tính chiều dày phòng đốt là:

Đường kính trong phòng đốt (Dtr) được tính bằng mét, trong khi σb là ứng suất cho phép của vật liệu tính bằng N/m² Hệ số bền hàn (φ) của thanh trụ theo phương dọc được xác định, trong đó hàn bằng tay được chọn cho Dtr > 700 mm Đối với thép X18H10T, hệ số bền hàn φ được lấy là 0,95.

C: Là tổng các hệ số với C = C1 + C2 + C3, m (CT VIII.7 [2-360] )

Bổ sung do ăn mòn phụ thuộc vào điều kiện ăn mòn của môi trường và thời gian hoạt động của thiết bị Với việc chọn thiết bị làm việc là CT3, giá trị C1 được xác định là 1mm.

C2 là đại lượng bổ sung do hao mòn, được tính trong trường hợp nguyên liệu có chứa các hạt rắn chuyển động với vận tốc lớn nhất trong thiết bị, thường được chọn bằng 0 Đại lượng bổ sung do dung sai chiều dày C3 phụ thuộc vào chiều dày của tấm vật liệu, với giá trị C3 là 0,5mm (bảng XIII.9 [4-364]).

Pb: Áp suất bên trong thiết bị Pb = 5.9,81.10 4 = 49,05.10 4 (N/m 2 )

49,05.10 4 = 283,1 > 50 nên bỏ qua Pb ở mẫu

2.1,32.10 8 0,95+ 1,5.10 −3 = 4,23.10 −3 (m) = 4,23 (mm) Quy chuẩn theo bảng XIII.9 [4-364] lấy S = 5mm

Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử (dùng nước):

= P0: áp suất thử tính toán được theo công thức: P0 = Pth + P1

Pth: áp suất thủy lực lấy theo bảng XIII.5 [2-358] Với thiết bị kiểu hàn, làm việc ở điều kiện áp suất từ 0,07 đến 0,5.10 6 N/m 2 ta có :

P1: áp suất thủy tĩnh của nước: P1 = ρgH ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 1000 (kg/m 3 )

H: Chiều cao cột chất lỏng, lấy H = 3,5m (chiều cao của lớp chất lỏng trên phần cho nguyên liệu vào công thức cộng với chiều cao ống truyền nhiệt) g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s 2 ) thay vào ta được: P1 = 1000.9,81.3,5 = 34335 (N/m 2 )

Thay vào công thức ta được 𝜎 =[1,4+(5−1,5).10 −3 ].770085

Vậy chiều dày phòng đốt là S = 5 mm

Tính chiều dày lưới đỡ ống

Chiều dầy lưới đỡ ống phải bảo đảm các yêu cầu sau:

1 Giữ chặt ống sau khi nung, bền

3 Giữ nguyên hình dạng khi khoan, khi nung cũng như sau khi nung ống

4 Bền dưới tác dụng của các loại ứng suất a) Để đáp ứng yêu cầu 1: Chiều dày tối thiểu của mạng ống là:

8 + 5 = 9,75 (mm) Chọn S’ = 10 mm b) Để đáp ứng yêu cầu 2:

Chọn S = 12 mm c) Để đáp ứng nhu cầu 3:

- S: là chiều dày mạng ống, S = 12 mm

- t: là bước ống, t = 1,5.dn = 1,5.38 = 57 mm

- dn: là đường kính ngoài của ống truyền nhiệt, dn = 38mm

Thay vào ta có f = 12.(57 - 38) = 228 (mm 2 ) fmin = 4,4.38 + 12 = 179,2 (mm 2 )

Vậy f ≥ fmin d) Để đáp ứng nhu cầu 4: Ta tiến hành kiểm tra mạng ống theo giới hạn bền uốn

- Pb: áp suất làm việc, N/m 2 Pb= 49,05.10 4 N/m 2

- dn: đường kính ngoài ống truyền nhiệt dn = 0,038m

Từ hình vẽ mô tả sự xếp ống có:

2 = 67,43 (mm) Thay số vào công thức ta có:

Vậy thỏa mãn điều kiện nên chọn chiều dày mạng ống là 12 mm

Tính chiều dày đáy lồi phòng đốt

Nắp và đáy của thiết bị là những bộ phận thiết yếu, thường được chế tạo từ cùng loại vật liệu với thân thiết bị Chúng có thể được kết nối với thân qua các phương pháp như hàn, ghép bích hoặc hàn liền Để đảm bảo chất lượng, nên chọn nắp và đáy có hình elip với gờ, được làm từ vật liệu thép X18H10T.

Chiều dày đáy và nắp phòng đốt được tính theo công thức (XIII.47 [4-385]):

- Dtr: Là đường kính trong buồng đốt, Dtr= 1,4m

- hb: Chiều cao phần lồi của đáy

- σbk: Ứng suất cho phép của vật liệu

Theo bảng XIII.10 [4-382] do Dtr = 1,4m nên hb = 350mm

- φh: Hệ số bền hàn của mối hàn hướng tâm, φh = 0,95

- k: Hệ số bền của đáy, được xác định theo công thức k = 1 tr d

- d: Đường kính lỗ, tính theo đáy buồng đốt có cửa tháo dung dịch:

- ω: Là vận tốc dung dịch ra khỏi nồi 1 => lấy ω = 1 (m/s)

- V: Lưu lượng dung dịch ra khỏi nồi 1, 1 dd1 d W

- ρ: Khối lượng riêng của dung dịch ra khỏi nồi 1, ρdd1 = 1004,49 (kg/𝑚 3 )

- C: Hệ số bổ xung tính theo công thức XIII.17 [4-363], tăng thêm một ít tùy theo chiều dày Khi 10  S – C  20 mm, C = 1,8 mm

- P: Áp suất làm việc ở phía dưới phần đáy của phòng đốt

Pmt: Áp suất hơi đốt, Pmt = 5.9,81.10 4 = 49,05.10 4 (N/m 2 )

P1: Áp suất cột chất lỏng, N/m 2

524989,164 = 251,91 > 50 Nên có thể bỏ qua đại lượng P ở mẫu, vậy chiều dày đáy lồi phòng đốt là:

=>S-C=3,23mm thêm 2mm vào công thức hay S = 3,23+1,8=5,03mm

Quy chuẩn theo bảng XIII.11 [4-384] lấy S = 8mm

Kiểm tra ứng suất theo áp suất thủy lực:

Tra bích để lắp đáy và thân, số bulông cần thiết để lắp ghép bích đáy: 43 2.Buồng bốc hơi

Tra bảng XIII.27 Bích liền bằng thép để nối thiết bị [4-417]

(mm) Kích thước nối Kiểu bích

Có vai trò tạo khoảng không gian bốc hơi và khả năng thu hồi bọt.

Thể tích phòng bốc hơi

W: Là lượng hơi bốc lên trong thiết bị, W = W1 = 7420,83 (kg/h) ρh: Khối lượng riêng của hơi thứ, ρh = 0,831 (kg/m 3 ) tra theo bảng I.251 [3-314]

Un: Cường độ bóc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi

Theo VI.3 [4-72] => Un = f.Utt (1at) = 0,95.1700 = 1615 (m 3 /m 3 h)

Chiều cao phòng bốc hơi

Với Dtrbb: Là đường kính trong của buồng bốc

Chiều dày phòng bốc hơi

Chọn nhiệt độ cho thiết bị dựa trên nhiệt độ môi trường, đặc biệt đối với thiết bị đốt nóng có cách nhiệt bên ngoài Sử dụng thân hình trụ hàn chịu áp suất bên trong, với kiểu hàn giáp mối hai bên và hàn tay bằng hồ quang điện Vật liệu chế tạo được khuyến nghị là thép X18H10T.

Chiều dày được tính theo công thức:

- Dtr: Đường kính trong phòng bốc, Dtr = 1,6m

- σb: Ứng suất cho phép của vật liệu, σb 2.10 6 N/m

- φ: Hệ số bền hàn của thanh trụ theo phương dọc, ta chọn hàn bằng tay với Dtr >

- C: Hệ số bổ xung, C = 1,8 mm

- Pb: Áp suất hơi thứ, Pb = 1,624.9,81.10 4 = 15,93.10 4 (N/m 2 )

15,93.10 4 0,95 = 787 > 50 nên bỏ qua Pb ở mẫu

Kiểm tra ứng suất theo áp suất thủy lực:

- P0: Áp suất thử tính toán được theo công thức: P0 = Pth + P1

- Pth: Áp suất thủy lực lấy theo bảng XIII.5 [2-358] Với thiết bị kiểu hàn, làm việc ở điều kiện áp suất từ 0,07 đến 0,5.10 6 N/m 2 ta có :

P1: Áp suất thủy tĩnh của nước: P1 = ρ.g.H ρ: khối lượng riêng của chất lỏng, ρ = 998,23 (kg/m 3 )

H: chiều cao cột chất lỏng, lấy H = 3,5m (chiều cao của lớp chất lỏng trên phần cho nguyên liệu vào công thức cộng với chiều cao ống truyền nhiệt) g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s 2 ) thay vào ta được: P1 = 998,23.9,81.3,5 = 34274,22 (N/m 2 )

Thay vào công thức ta được: 𝜎 =[1,6+(5−1,5).10 −3 ].273244,23

2.(5−1,5).10 −3 0,95 = 65,89.10 6 < 183.10 6 Vậy chiều dày phòng bốc là S = 5 mm

Chiều dày nắp buồng bốc

Chiều dày đáy và nắp phòng bốc được tính theo công thức (XIII.47 [4-385]):

- Pb: Áp suất buồng bốc Pb = 1,624.9,81.10 4 = 15,93.104 (N/m 2 )

- Dtr: Là đường kính trong buồng bốc, Dtr= 1,6 m

- hb: Chiều cao phần lồi của đáy

Theo bảng XIII.10 [4-382] do Dtr = 1,6 m nên hb = 400 mm

- φh: Hệ số bền hàn của mối hàn hướng tâm, φh = 0,95

- σbk: Ứng suất cho phép của vật liệu

- k: Hệ số bền của đáy, được xác định theo công thức k = 1 tr d

- C: Hệ số bổ sung Lấy C = 1,8 mm

- d: Đường kính lỗ, tính theo đáy buồng bốc có cửa tháo dung dịch: tr 0, 785. d V

- ω: Là vận tốc thích hợp hơi thứ => lấy ω = 40 (m/s)

- V: Lưu lượng hơi thứ ra khỏi nồi 1, V W 1

+ C: hệ số bổ xúng, C = 1,8mm

15,93.10 4 = 787 > 50 nên bỏ qua Pb ở mẫu

=>S-C=1,48mm thêm 2mm vào công thức hay S = 1,48+1,6=3,08mm

Kiểm tra ứng suất thử thủy lực:

Tra bích để lắp vào thân buồng bốc

Kích thước nối Kiểu bích

Bulông 1 db (mm) Z(cái) H(mm)

3.Tính một số chi tiết khác:

Tính đường kính các ống nối dẫn hơi, dung dịch vào và ra thiết bị

3.1.1.Ống dẫn hơi đốt vào: Đường kính ống dẫn hơi đốt vào được tính theo công thức:

- ω: Là vận tốc thích hợp của hơi đốt trong ống

- V: Lưu lượng hơi đốt cháy trong ống, V D

- D: Lượng hơi đốt đi vào nồi 1, D = 8182,13 (kg/h)

- ρ: Khối lượng riêng của hơi đốt, ρ = 2,614 (kg/𝑚 3 )

Tra bảng XIII.26, [4-413] bích liền bằng kim loại đen để nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn

𝐷 𝑦 (mm) Ống Kích thước nối Kiểu bích

Tra bảng XIII.32 [4-434] lấy chiều dài ống L = 130 mm

3.1.2.Ống dẫn dung dịch vào: Đường kính ống dẫn hơi đốt vào được tính theo công thức:

- ω: Là vận tốc thích hợp dung dịch đầu trong ống => lấy ω = 1,5(m/s)

- V: Lưu lượng lỏng chảy trong ống, V G

- G: Lượng dung dịch đầu vào nổi , G = 19440 (kg/h)

- ρ: Khối lượng riêng của dung dịch đầu, ρ = 1033,9

3.1.3 Ống dẫn hơi thứ ra: Đã tính ở phần buồng bốc d = 0,281m Quy chuẩn d = 300mm

Tra bảng XIII.26,[2-413] bích liền bằng kim loại đen để nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn

3.1.4.Ống dẫn dung dịch ra Đã tính ở phần buồng đốt d = 0,0651m Quy chuẩn d = 70mm

Png=0,2at Tra bảng I.251,[3-314]: ρnc18,3 kg/m 3

Tra bảng XIII.32 ,[4-434] lấy chiều dài ống L = 130 mm

Tính và chọn tai treo

• Khối lượng đáy buồng đốt và nắp buồng bốc:

Tra bảng XIII.11 [4-384] chiều dày và khối lượng của đáy và elip có gờ:

𝐷 𝑡𝑟 = 1400(mm) , S = 8(mm), ℎ 𝑏 = 350(mm) ta được 𝑚 1 = 142.1,013,42kg

𝐷 𝑡𝑟 = 1600(mm) , S = 6(mm), ℎ 𝑏 = 400(mm) ta được 𝑚 2 = 137.1,018,37kg

• Khối lượng thân buồng đốt:

Trong đó: 𝜌: là khối lượng riêng của thép X18H10T, 𝜌 = 7900 (kg/𝑚 3 )

V: thể tích thân buồng đốt, V = H 𝜋

𝐷 𝑡𝑟 : đường kính trong buồng đốt, 𝐷 𝑡𝑟 = 1,4m

𝐷 𝑛 : đường kính ngoài buồng đốt, 𝐷 𝑛 = 𝐷 𝑡𝑟 + 2.S = 1,4 + 2.0,05 = 1,41m

• Khối lượng thân buồng bốc:

Trong đó: 𝜌: là khối lượng riêng của thép X18H10T, 𝜌 = 900 (kg/𝑚 3 )

V: thể tích thân buồng đốt, V = H 𝜋

𝐷 𝑡𝑟 : đường kính trong buồng bốc, 𝐷 𝑡𝑟 = 1,6m

𝐷 𝑛 : đường kính ngoài buồng đốt, 𝐷 𝑛 = 𝐷 𝑡𝑟 + 2.S = 1,6 + 2.0,05 = 1,61m

• Khối lượng 4 bích ghép lắp vào thân buồng đốt:

• Khối lượng 2 bích ghép thân buồng bốc với nắp buồng bốc m6= 2.ρ.V (kg) Trong đó:

- ρ: là khối lượng riêng của thép X18H10T , ρ = 7900 (kg/m 3 )

• Khối lượng hai lưới đỡ ống: m7 = 2.ρ.V (kg) Trong đó

- ρ: là khối lượng riêng của thép X18H10T, ρ = 7900 (kg/m 3 )

S: chiều dày lưới đỡ ống, S = 0,012(m) D: đường kính trong thân buồng đốt, D = 1,4(m) n: số ống truyền nhiệt, n = 439(ống) dn: đường kính ngoài ống truyền nhiệt, dn= 0,038(m) Thay vào ta có: V = 0,012.0,785.(1,4 2 –439.0,038 2 ) (m 3 )

• Khối lượng các ống truyền nhiệt m8= n.ρ.V (kg) Trong đó:

- n: số ống truyền nhiệt, n = 439(ống)

4.(𝑑 2 𝑛 - 𝑑 2 𝑡𝑟 ) (𝑚 3 ) h: chiều cao ống truyền nhiệt, h = 3(m) dn: đường kính ngoài ống truyền nhiệt, dn = 0,038(m) dtr: đường kính trong của ống truyền nhiệt, dtr = 0,034(m) Thay vào ta có: V = 3.0,785.(0,038 2 -0,034 2 ) = 6,78.10 −4 (m 3 )

• Khối lượng phần nón cụt nối ống tuần hoàn và thân buồng bốc: m9 = ρ.V (kg) Trong đó:

Dtr: đường kính trong phần nón cụt,

Dn: đường kính ngoài phần nón cụt,

2 = 1,51(m) H: chiều cao phần nón cụt, chọn h = 0,2(m)

Vậy tổng khối lượng nồi khi chưa tính bu lông, đai ốc là:

G: là gia tốc trọng trường, g = 9,81(m/s 2 )

Thể tích không gian nồi:

- hb: chiều cao buồng bốc, hb = 2,75(m)

- Dtrbb: đường kính trong buồng bốc, Dtrbb = 1,6(m)

- hd: chiều cao buồng đốt, hd = 3(m)

- Dtrbd: đường kính trong buồng đốt, Dtrbd = 1,4(m)

- hnc: chiều cao phần nón cụt nối, hb = 0,2(m)

- Dtrtb: đường kính trung bình của nón cụt nối, Dtrtb = 1,5(m)

Khối lượng nước chứa đầy trong nồi là:

Khối lượng nồi khi thử thủy lực là:

Ta chọn số tai treo là 4 khi đó tải trọng một tai treo phải chịu là:

Tra bảng XIII.36 tai treo thiết bị thẳng đứng [4-438]

Tải trọng cho phép trên một tai treo G.10 -4 , N 4,0

Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10 -6 (N) 1,34

Khối lượng một tai treo, kg 7,35

Ta chọn kính quan sát có áp suất làm việc p

Tiêu đề	Cô đặc tuần hoàn tâm
Trường học	Trường Đại Học Bách Khoa
Thể loại	Luận văn
Thành phố	thành phố hồ chí minh

Định dạng
Số trang	60
Dung lượng	859,91 KB