zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Luận Văn - Báo Cáo

» Cơ khí - Chế tạo máy

Đồ án quá trình thiết bị cô đặc

Chia sẻ: Chinh Phan Minh | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:57

Báo xấu

743
lượt xem 145
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Vấn đề hóa chất trong thực phẩm là mối quan tâm của rất nhiều người trong chúng ta. Dù ăn ở nhà hay ăn ở tiệm chúng ta cũng không thể nào tránh khỏi được hóa chất...Hầu như hóa chất hiện diện khắp mọi nơi, mọi chỗ. Ăn một tô phở, ăn một gói mì, uống một lon coca, thậm chí nhai một thỏi chewing gum, chúng ta cũng đã vô tình nuốt vào người một số chất hóa học nào đó. Tùy loại hóa chất, tùy theo ăn uống nhiều hay ít, ăn uống có thường xuyên hay không và đôi khi cũng còn tùy...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án quá trình thiết bị cô đặc

Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung LỜI MỞ ĐẦU Việc thiết kế hệ thống thiết bị, phục vụ cho một nhiệm vụ kỹ thuật là một yêu cầu không thể thiếu đối với một kỹ sư máy hoá chất. Để trở thành m ột người kỹ sư như vậy, việc nắm vững các kiến thức về môn học Quá Trình - Thiết Bị trong công nghệ hóa chất là thực sự cần thiết. Không ch ỉ th ế, vi ệc gi ải các bài toán công nghệ, hay việc thực hiện công tác thiết kế máy móc, thiết bị và dây chuyền công nghệ cũng rất cần đối với một kĩ sư trong tương lai. Chính vì thế, để thiết kế được một đề tài, sinh viên chúng em cần ph ải nắm vững tổng quát các kiến thức về các quá trình trong th ủy l ực, truy ền nhi ệt và chuyển khối. Cũng như ở đồ án môn học này, chúng em nhận nhi ệm v ụ “ thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NaNO3 ba nồi xuôi chiều”. Cấu trúc của tập đồ án này, chúng em xin chia ra làm như sau:  Mục lục.  Chương I: Tổng quan về sản phẩm, phương pháp điều chế, chọn phương án thiết kế.  Chương II: Tính toán công nghệ thiết bị chính.  Chương III: Tính và chọn thiết bị phụ.  Chương IV: Kết luận.  Tài liệu tham khảo. Đây cũng là những bước đi đầu tiên để thực hiện một công việc hết sức mới mẻ nên có thể có rất nhiều sai sót. Nhưng sự xem xét và đánh giá khách quan của các thầy cô sẽ là nguồn động viên và khích lệ đối với chúng em, đ ể những lần thiết kế sau được thực hiện tốt đẹp hơn, hoàn thiện hơn. Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến tập thể các thầy cô bộ môn Công ngh ệ Hóa Học- Dầu và Khí đã trang bị cho chúng em những kiến thức nền tảng làm cơ sở, cho chúng em thực hiện đồ án này. Chúng em cũng xin rất cảm ơn th ầy Lê Ngọc Trung đã tận tình giúp đỡ và hướng dẫn chúng em trong su ốt quá trình thiết kế. SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 1 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung CHƯƠNG I:TỔNG QUAN VỀ SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. 1.1. Tổng quan về sản phẩm. Vấn đề hóa chất trong thực phẩm là mối quan tâm của rất nhiều người trong chúng ta. Dù ăn ở nhà hay ăn ở tiệm chúng ta cũng không th ể nào tránh khỏi được hóa chất...Hầu như hóa chất hiện diện khắp mọi nơi, mọi chỗ. Ăn một tô phở, ăn một gói mì, uống một lon coca, thậm chí nhai một thỏi chewing gum, chúng ta cũng đã vô tình nuốt vào người một số chất hóa h ọc nào đó. Tùy loại hóa chất, tùy theo ăn uống nhiều hay ít, ăn uống có thường xuyên hay không và đôi khi cũng còn tùy theo người ăn, có người ăn vào thì không hề hấn gì, có người khác thì bị phản ứng ngay lập tức, chẳng hạn như ngứa ngáy, nổi mề đay, khó thở… Cuộc sống càng văn minh tiến bộ, con người càng ph ải đ ối đ ầu nhiều hơn với hiểm hoạ hóa chất cũng như chất phụ gia… Trên thị trường có 4 dạng muối nitrit, nitrat dùng trong bảo quản thực phẩm nhưsau: KNO2, NaNO2, KNO3, NaNO3 . Ở đây chúng em chỉ đề cập đến NaNO3. 1.1.1 Nhận dạng hóa học. Tên khoa học: Sodium Nitrate. Tên thường gọi: Muối natri nitrat, Sô đa nitơ. Muối này còn được biết đến với cái tên diêm tiêu Chile hay diêm tiêu Peru ( do 2 nơi này có l ượng tr ầm tích lớn nhất). CTHH: NaNO3 1.1.2 Tính chất vật lý cơ bản. • Dạng tồn tại: tinh thể trắng dạng hạt hoặc bột màu trắng. • Mùi: không mùi. • Vị: ngọt. • Phân tử lượng: 84.9947 g/mol. • Tỉ trọng: 2.257 g/cm3, rắn. • Điểm nóng chảy: 3080C. 2NaNO3 = 2NaNO2 + O2  Ở trạng thái nóng chảy muối NaNO3 là chất oxi hóa mạnh nó có thể oxi hóa Mn2+ → MnO42- , Cr3+ → CrO42- . SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 2 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung MnSO4 + 2KNO3 + 2Na2CO3 = Na2MnO4 + 2KNO2 + Na2SO4 + 2CO2 • Điểm sôi: 3800C ( nóng chảy). • Độ nhớt ở 300C (nồng độ 15%) NaNO3: 0,94.10-3 N.s/m2. • Độ hòa tan:  Tăng trong nước nóng. 73.0 g/ 100 ml ở 00C. 92.1 g/ 100 ml ở 250C. 180 g/ 100 ml ở 1000C.  Ít tan trong metanol ( CH3OH ) : 1g/ 300 ml.  Rất ít tan trong axeton và glycerol.  Tan rất tốt trong amoniac. • Độ ổn định:  Phản ứng mạnh với các chất dễ cháy, hữu cơ.  Có phản ứng với các loại chất khử, acid. 1.1.3 Tính chất độc hại. • Nguyên nhân: Hít hoặc nuốt nhầm. • Tác hại lâu dài: (theo các kết quả thử nghiệm trên động vật).  Gây nhiễm độc máu, làm mất khả năng vận chuyển oxy của hồng cầu hiện tượng tím tái và hôn mê.  Có thể gây đột biến gen (ảnh hưởng tới các tế bào gốc).  Có thể gây hại cho sức khỏe sinh sản.  Có thể là nguyên nhân gây ung thư. • Tác hại khác:  Da: gây kích ứng khi tiếp xúc: tấy đỏ, ngứa, đau nhức.  Mắt: gây ảnh hưởng tương tự khi rơi vào mắt.  Hít nhầm: gây hại cho hệ hô hấp khi hít phải: ho, thở gấp.  Nuốt nhầm: có thể gây ngộ độc nghiêm trọng. 1.1.4 Triệu chứng lâm sàng khi ngộ độc nitrat: Viêm dạ dày, đau bụng, buồn nôn và nôn mửa, tiêu chảy, yếu cơ, chóng mặt, mệt mỏi, đau đầu, rối loạn tinh thần, mất tập trung, tăng nhịp tim, tụt huyết áp, khó thở …. 1.1.5 Đặc tính cháy nổ: • Cháy:  Có thể làm tăng tốc độ cháy của lửa.  Tăng khả năng bắt cháy của các chất dễ cháy (gỗ, giấy …).  Cháy bùng thành ngọn lửa khi nung nóng đến 540°C.  Dễ bắt cháy khi nung nóng nếu trộn lẫn với than củi.  Dễ bắt lửa khi tiếp xúc các chất hữu cơ, dễ cháy. SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 3 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung • Nổ:  Gây phản ứng nổ với các hợp chất hydrocarbon.  Tương tác với amidosulfate (sulfamate) khi nung nóng có thể gây nổ mạnh do tạo ra N2O và hơi nước.  Khi trộn lẫn với bột nhôm hoặc oxit nhôm. 1.1.6 Điều chế và ứng dụng • Điều chế  Điều chế bằng phản ứng trao đổi giữa KNO3 và NaCl: KNO3 + NaCl = NaNO3 + KCl Hoà tan muối loãng KNO3 và NaCl theo tỉ lệ 1:1 đun nóng, sau đó cho k ết tinh KCl ở nhiệt độ 300C. Tách tinh thể KCl ra, làm nguội dung dịch đến nhiệt độ dưới 220C sẽ kết tinh NaNO3.  Natri nitrat được sản xuất trong công nghiệp bằng phản ứng trung hoà HNO3 với Na2CO3. HNO3 + Na2CO3 = NaNO3 + CO2 + H2O. • Ứng dụng Nó có thể dùng trong sản xuất HNO3 khi phản ứng với H2SO4 rồi tách HNO3 ra thông qua quá trình chưng cất phân đoạn, còn lại là bã NaHSO4 . Những người săn vàng dùng natri nitrat để điều chế nước cường toan có thể hoà tan vàng và các kim loại quý khác. NaNO3 còn được dùng chung với KNO3 cho việc bảo quản nhiệt, và gần đây, cho việc chuyển đổi nhiệt trong các tháp năng lượng mặt trời. Ngoài ra nó còn dùng trong công nghiệp nước thải cho sự hô hấp tuỳ ý của vi sinh vật. 1.2. Khái niệm chung về cô đặc Cô đặc là quá trình đun sôi dung dịch, làm bay hơi một phần dung môi trong dung dịch, kết quả thu được dung dịch đậm đặc h ơn dung dịch ban đầu, dung môi tách ra khỏi dung dịch bay lên gọi là hơi thứ. Ứng dụng của quá trình bay hơi( cô đặc) là làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch; tách chất rắn hòa tan ở dạng rắn ( kết tinh); tách dung môi ở dạng nguyên chất ( nước cất). Nó có 2 phương pháp cô đặc: • Phương pháp nhiệt: dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó b ằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng. • Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, th ường là k ết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan. Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 4 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhi ệt độ cao hay th ấp và đôi khi phải dùng đến thiết bị làm lạnh. Quá trình cô đặc khác quá trình chưng cất ở chỗ: trong qúa trình chưng cất cả 2 cấu tử đều bay hơi, chỉ khác nhau về nồng độ trong hỗn hợp. Còn cô đặc chỉ cho dung môi bay hơi, còn chất tan không bay hơi. Cô đặc bao gồm hệ thống cô đặc một nồi và nhiều nồi. V ới cô đặc một nồi thường được ứng dụng khi năng suất nhỏ và nhiệt năng không có giá trị kinh tế. Còn cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay hơi đốt, do đó nó có ý nghĩa kinh tế cao về sử dụng nhiệt. 1.3. Cấu tạo thiết bị cô đặc Trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, các loại thiết bị cô đ ặc đun nóng bằng hơi nước phổ biến, loại này gồm 2 bộ phận chính: - Bộ phận đun sôi dung dịch ( phòng đốt) . - Bộ phận bốc hơi( phòng bốc hơi) là 1 phòng trống. Khi cấu tạo thiết bị cần chú ý những yêu cầu sau: - Đơn giản, gọn, chắc, dễ chế tạo, sửa chữa và lắp ghép, các chi tiết phải quy chuẩn hóa, giá thành rẻ. - Đáp ứng yêu cầu kĩ thuật: chế độ làm việc ổn định ít bám cặn, dễ làm sạch, dễ điều chỉnh và kiểm tra. - Cường độ truyền nhiệt lớn. Có thể phân loại hệ thống cô đặc nhiều nồi theo các cách khác nhau: - Theo sự bố trí bề mặt truyền nhiệt: loại nằm ngang, loại thẳng đứng, loại nằm nghiêng… - Theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng hơi( hơi nước bão hòa, hơi quá nhiệt), bằng khói lò, bằng dòng điện, bằng các chất t ải nhi ệt đ ặc bi ệt( d ầu, hydrocacbon). - Theo tính chất tuần hoàn của dung dịch: tuần hoàn tự nhiên hay cưỡng bức. - Theo cấu tạo bề mặt truyền nhiệt: loại vỏ bọc ngoài, ống chùm, ống xoắn… 1.4. Nhiệm vụ thiết kế. Trong đồ án này, yêu cầu đặt ra là thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch NaNO3 ba nồi xuôi chiều phòng đốt trong ống tuần hoàn ngoài kiểu đứng với yêu cầu công nghệ như sau: Năng suất tính theo dung dịch đầu: 14 tấn/h. Nồng độ đầu của dung dịch: 10% khối lượng. Nồng độ cuối của dung dịch: 36% khối lượng. Áp suất hơi đốt nồi 1: 4,5 at. Áp suất hơi còn lại trong thiết bị ngưng tụ: 0,1 at. 1.4.1.Ưu - nhược điểm của thiết bị SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 5 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung a. Ưu điểm  Dung dịch tự di chuyển từ nồi trước sang nồi sau nhờ chênh lệch áp suất giữa các nồi, chính vì thế mà ở thiết bị này không dùng bơm.  Nhiệt độ sôi của nồi trước lớn hơn nhiệt độ sôi của nồi sau, do đó dung dịch đi vào mỗi nồi( trừ nồi đầu) đều có nhiệt độ cao hơn nhi ệt đ ộ sôi, do đó dung dịch được làm lạnh đi, lượng nhiệt này sẽ làm bốc h ơi thêm m ột l ượng nước, gọi là quá trình tự bốc hơi. Nhưng khi dung d ịch đi vào n ồi đ ầu, có nhi ệt độ tháp hơn nhiệt độ sôi, do đó cần ph ải tốn 1 l ượng h ơi đốt đ ể đun nóng dung dịch, vì vậy dung dịch trước khi vào nồi đầu th ường được đun nóng sơ b ộ b ằng hơi phụ hay nước ngưng tụ.  Quá trình cô đặc rất tiết kiệm năng lượng cần sử d ụng, vận tốc tuần hoàn lớn vì ống tuần hoàn không bị đôt nóng dẫn đến đối lưu dễ dàng. b. Nhược điểm  Nhiệt độ của 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, k ết qu ả h ệ s ố truyền nhiệt sẽ giảm đi từ nồi đầu đến nồi cuối. 1.5. Thuyết minh hệ thống cô đặc. Dung dịch đầu NaNO3 10% được bơm đưa vào thùng cao vị từ thùng chứa, sau đó chảy qua lưu lượng kế vào thiết bị trao đổi nhi ệt. Ở thi ết b ị trao đ ổi nhiệt dung dịch được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sôi rồi đi vào nồi 1. Ở nồi này dung dịch tiếp tục được đun nóng bằng thiết bị đun nóng, 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 cửa 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 th ứ trước khi ra kh ỏi n ồi 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 1 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 c ủa n ồi trước lớn hơn của nồi sau do đó dung dịch đi vào nồi th ứ 2 có nhi ệt đ ộ cao h ơn 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. Hơi thứ bay lên ở nồi 1 được đưa vào phòng đốt của nồi 2, làm h ơi đốt cho n ồi 2, h ơi th ứ bay lên ở n ồi 2 được đưa vào phòng đốt của nồi 3, làm hơi đốt cho nồi 3 và h ơi th ứ bay lên của nồi 3 được đưa vào thiết bị baromet ngưng tụ, có tác dụng tạo độ chân không cho hệ thống cô đặc. Dung dịch sản phẩm của nồi 3 được đưa vào thùng chứa sản phẩm. Hơi thứ bốc ra khỏi nồi 3 được đưa vào thiết bị ngưng tụ Baromet, lúc nayg nước làm lạnh từ trên đi xuống, ở đây hơi thứ được ngưng tụ SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 6 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung lại thành lỏng chảy qua ống Baromet ra ngoài còn khí không ngưng đi qua thiết bị thu hồi bọt rồi đi vào bơm hút chân không. CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 Cân bằng vật liệu Mục đích: tính được lượng hơi đốt và hơi thứ Các số liệu ban đầu như sau: Năng suất tính theo dung dịch đầu: 14 tấn/h = 14000 kg/h. Nồng độ đầu của dung dịch: 10% khối lượng. Nồng độ cuối của dung dịch: 36% khối lượng. Áp suất hơi đốt nồi 1: 4.5 at. Áp suất hơi còn lại trong thiết bị ngưng tụ: 0.10 at. 2.1.1 Xác định lượng hơi thứ ra khỏi hệ thống Gọi: Gđ, Gc - lượng dung dịch đầu và cuối, kg/h xđ, xc - nồng độ đầu và cuối, % khối lượng W - lượng hơi thứ bốc hơi, kg/h Ở đây, ta coi quá trình bốc hơi chất hòa tan không bị mất mát theo h ơi thứ, khi đó phương trình cân bằng vật liệu của quá trình bốc hơi sẽ là: Gđ = Gc + W (1) Đối với chất hòa tan: Gđ .xđ = Gc.xc + W (2) Từ 2 phương trình này ta rút ra: xđ W = Gđ.( 1 - x ) c Thay các giá trị ban đầu vào, ta được: 10 W = 14000. ( 1- ) = 10111.11 (kg/h) 36 Vậy lượng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống là 10111.11 kg/h. 2.1.2 Sự phân phối hơi thứ trong các nồi Gọi W1 ,W2, W3 là lượng hơi thứ của các nồi tương ứng 1, 2, 3 (kg/h). W W Ta chọn sự phân phối hơi thứ theo tỉ lệ: W = W = 1,002 1 2 2 3 Ta có lượng nước bốc hơi của các nồi: SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 7 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung W1 W1 W = W1 + W2 + W3 = W1 + 1,002 + (1,002) 2 =10111,11 ⇔ 3,006004.W1 = 10151,595 ⇔ W1 = 3377,106 (kg/h) W1 Ở nồi 2: W2 = = 3370,365(kg/h). 1,002 W2 Ở nồi 3: W3 = (1,002) 2 = 3363,639( kg/h). 2.1.3 Xác định nồng độ cuối của mỗi nồi Gọi x1 , x2 , x3: là nồng độ tương ứng trong nồi 1, 2, 3, % khối lượng G 14000 Ở nồi 1: x1 = x đ . G − W = 10. 14000 − 3377,106 = 13,171% đ đ 1 G 14000 Ở nồi 2: x 2 = x đ . G − W − W = 10. 14000 − 3377,106 − 3370,365 = 19,304% . đ đ 1 2 Ở nồi 3: x3 = 36% . 2.2 Cân bằng nhiệt lượng Mục đích: tính được lượng nhiệt cần tiêu tốn, hệ số, nhiệt độ hữu ích. Tính được hệ số truyền nhiệt K để từ đó tính được bề mặt truyền nhiệt. 2.2.1 Xác định áp suất và nhiệt độ trong mỗi nồi ∆P : hiệu áp suất chung, at. P1, P2, P3: áp suất hơi đốt nồi 1, 2, 3, at. Pnt: áp suất hơi ở thiết bị ngưng tụ, at. Bằng cách giả thiết hệ số áp suất giữa các nồi là 1 đại lượng thích hợp. ∆P1 ∆P2 Cho ∆P = 1,75; ∆P = 2,0 2 3 Ta có: ∆P = P1 − Pnt = 4.5 − 0.1 = 4.4at Mà ∆P = ∆P1 + ∆P2 + ∆P3 = 4.4at ∆P2 Suy ra: ∆P = 1,75∆P2 + ∆P2 + = 4,4 2,0 ⇔ 6,5∆P2 = 8,8 ⇔ ∆P2 = 1,354at ⇔ ∆P1 = 1,75.∆P2 = 2,3695at ∆P ⇔ ∆P3 = 2 = 0,677 at 2,0 Vậy: P3 = ∆P3 + Pnt = 0,677 + 0,1 = 0,777 at. P2 = ∆P2 + P3 = 1,354 + 0,777 = 2,131 at. P1 = ∆P1 + P2 = 2,3695 + 2,131 = 4,5005 at. SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 8 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung Gọi t hđ 1 , t hđ 2 , t hđ 3 , t nt là nhiệt độ của hơi đốt đi vào các nồi 1, 2, 3 và thiết bị ngưng tụ t ht1 , t ht 2 , t ht 3 là nhiệt độ của hơi thứ ra khỏi nồi 1, 2, 3 Với t htt = t hds + 10 C Dựa vào bảng I250,STQTTB,T1/312 và bảng I251,STQTTB,T1/314 Bảng 1.1 Nồi 1 Nồi 2 Nồi 3 TB ngưng tụ P1 (at ) t 0C P2 (at ) t 0C P3 (at ) t 0C Pnt (at ) t 0C Hơ 4,5 147 2,131 121,342 0,777 92,149 0,1 45,4 i đốt Hơ 2,185 122,342 0,8076 93,149 0,1056 46,4 - - i thứ 2.2.2 Xác định nhiệt độ tổn thất 2.2.2.1 Tổn thất nhiệt độ do nồng độ ( ∆' ) Ta có: ∆' = t sdd − t sdm : là độ tăng nhiệt độ sôi của dung dịch so với dung môi nguyên chất ở cùng 1 áp suất, gọi là tổn thất nhiệt độ do nồng độ 2 Ts Theo phương pháp Tiasenco: ∆' = ∆ 0 ' . f = ∆' 0 .16,2. r ' Trong đó: ∆ 0 - tổn thất nhiệt độ do áp suất thường gây ra f- hệ số hiệu chỉnh, với Ts - nhiệt độ sôi của dung dịch nguyên chất (K) r- ẩn nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất làm việc (J/kg). ' Tra bảng VI.2,STQTTB,T2/64 ta sẽ biết được tổn thất nhiệt độ ∆ 0 theo nồng độ a ( % kl). Dựa vào bảng I251,STQTTB,T1/314- 315 ta xác định được nhiệt hóa hơi r theo áp suất hơi thứ. Vậy ta tính được tổn thất nhiệt độ do nồng độ theo công thức trên: 2 ' T ∆ = ∆ 0 . f = ∆ 0 .16,2. s ' ' r Các số liệu tương ứng SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 9 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung Bảng 1.2 ∆' 0 (0C) t ht (0C) r (J/kg) Nồi 1 1,58394 122,342 2201155 Nồi 2 2,4956 93,149 2277392 Nồi 3 5,80 46,4 2459760 Ở nồi 1: ' 16,2.(122,342 + 273) 2 ∆ 1 = 1,58394. = 1,822 0 C 2201155 Ở nồi 2: ' 16,2.(93,149 + 273) 2 ∆ 2 = 2,4956. = 2,38 0 C 2277392 Ở nồi 3: ' 16,2.(46,4 + 273) 2 ∆ 3 = 5,80. = 3,9 0 C 2459760 Vậy tổng tổn thất nhiệt độ do nồng độ là: ∑ ∆' = 8,102 0 C 2.2.2.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh (∆'' ) Trong lòng dung dịch, càng xuống sâu nhiệt độ sôi của dung dịch càng tăng do áp lực của cột chất lỏng. Hiệu số của dung dịch ở gi ữa ống truy ền nhi ệt và trên mặt thoáng gọi là tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh. ∆'' = ttb − t0 , độ. Với: t tb - nhiệt độ sôi ứng với P tb to - nhiệt độ sôi của dung dịch trên mặt thoáng. Theo CT VI.12,STQTTB,T2/60, ta có: h2 Ptb = Pht + (h1 + ).ρ dds .g 2 Với: Pht - áp suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch. h1 - chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên ống truyền nhiệt đến mặt thoáng của dung dịch, = 0.5m h2 - chiều cao ống truyền nhiệt, = 3m. g- gia tốc trọng trường, m/s2. ρ dds - khối lượng riêng của dung dịch khi sôi, kg/m3. ρ dd ρ dds = . 2 ρ dd được nội suy và ngoại suy từ bảng I59,STQTTB,T1/46 Để tính t tb của dung dịch NaNO3 ứng với Ptb ta dùng công thức Balo: SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 10 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung P  P P P  P  = K = const ⇒  = 0 ⇒ Ps = Ps 0 .  s  Ps Ps 0 Po Trong đó: P0 = 1 at: giá trị áp suất ở điều kiện chuẩn. Ps0 – áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ sôi của dung dịch ở đi ều ki ện chuẩn, at. Nội suy từ bảng I250,STQTTB,T1/312. P – áp suất môi trường( hơi thứ), at. Ps - áp suất hơi bão hòa tại nhiệt độ sôi của dung dịch ở áp suất P, at. ⇒ Ps = Ps 0 .P ⇒ Ps = Ps 0 .Ptb Ở nồi 1: Ứng với x1= 13,171% → t s 0 = 101,677 0 C bảng I204, STQTTB,T1/236, chất NaNO3. Ta có: Pht1 = 2,185at và áp suất hơi bão hòa của nước nguyên chất ứng với t so = 101,677 0 C là Ps 0 = 1,0997at ρ dd = 1042,02 (kg/m3) → ρ dds = 521,01(kg/m3) 3 9,81 Vậy: Ptb1 = 2,185 + (0,5 + 2 ).521,01. = 2,2892(at ) 9,81.10 4 ⇒ Ps = Ps 0 .Ptb ⇒ Ps = 1,0997.2,2892 = 2,5174(at ) → t tb1 = 126,4810 C (bảng I251,STQTTB,T1/315). Nhiệt độ sôi của dung dịch trên mặt thoáng: t o1 = t ht1 + ∆1 ' = 122,342 + 1,822 = 124,164 0 C Vậy : ∆ 1'' = 126,481 − 124,164 = 2,317 0 C Ở nồi 2: Ứng với x2= 19,304% → t sô = 102,59 0 C bảng I204, STQTTB,T1/236, chất NaNO3. Ta có: Pht 2 = 0,8076at và áp suất hơi bão hòa của nước nguyên chất ứng với t s 02 = 102,59 0 C là Ps 02 = 1,1361at ρ dd = 1085,106 (kg/m3) → ρ dds = 542,553(kg/m3) 3 9,81 Vậy: Ptb 2 = 0,8076 + (0,5 + 2 ).542,553. = 0,9161( at ) 9,81.10 4 ⇒ Ps = Ps 0 .Ptb ⇒ P02 = 1,1361.0,9161 = 1,0408(at ) → t tb 2 = 100,14 0 C (bảng I251,STQTTB,T1/314). Nhiệt độ sôi của dung dịch trên mặt thoáng: SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 11 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung t os 2 = t ht 2 + ∆ 2 ' = 93,149 + 2,38 = 95,529 0 C Vậy : ∆ 2 '' = 100,14 − 95,529 = 4,6110 C Ở nồi 3: Ứng với x3=36 % → t so = 105,89 0 C bảng I204, STQTTB,T1/236, chất NaNO3. Ta có: Pht 3 = 0,1056at và áp suất hơi bão hòa của nước nguyên chất ứng với t s 03 = 105,89 0 C là Pso 3 = 1.273at ρ dd = 1219,1 (kg/m3) → ρ dds = 609,55 (kg/m3) 3 9,81 Vậy: Ptb3 = 0,1056 + (0,5 + 2 ).609,55. 9,81.10 4 = 0,23(at ) P 1 Mặt khác: K = P = 1,273 → P03 = 1,273.P 03 ⇒ Ps = Ps 0 .Ptb ⇒ Ps 03 = 1,273.0,23 = 0,293( at ) → t tb 3 = 68,07 0 C (bảng I251,STQTTB,T1/314). Nhiệt độ sôi của dung dịch trên mặt thoáng: t o 3 = t ht 3 + ∆ 3 ' = 46,4 + 3,9 = 50,3 0 C '' Vậy : ∆ 3 = 68,07 − 50,3 = 17,77 0 C Vậy ∑ ∆'' = ∆1'' + ∆ 2 '' + ∆'' 3 = 24,698 0 C . 2.2.2.3 Tổn thất do trở lực của đường ống (∆''' ) Chọn tổn thất áp suất do trở lực của đường ống trong từng nồi là 10C → ∑ ∆''' = ∆'''1 + ∆''' 2 + ∆''' 3 = 3 0 C 2.2.2.4 Tổng tổn thất nhiệt độ cho toàn bộ hệ thống ∑ ∆ = ∆' + ∆'' + ∆''' = 8,102 + 24,698 + 3 = 35,8 0 C 2.2.2.5 Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong toàn hệ thống và từng nồi Nồi 1: ∆t1 = t hđ 1 − t hđ 2 − ∑ ∆1 = 147- 121,342- (1,822+2,317+1) = 20,519 0 C Nồi 2: ∆t 2 = t hđ 2 − t hđ 3 − ∑ ∆ 2 = 121,342 – 92,149 – (2,38 +4,611 + 1) = 21,202 0C Nồi 3: ∆t 3 = t hđ 3 − t nt − ∑ ∆ 3 = 92,149 – 45,4 – (3,9 + 17,77 + 1)= 24,0790C Cho toàn hệ thống: ∆t ht = t hđ 1 − t nt − ∑ ∆ = 147- 45,4 – 35,8= 65,80C. 2.2.3 Cân bằng nhiệt lượng. 2.2.3.1 Tính nhiệt lượng riêng. I: nhiệt lượng riêng của hơi đốt, J/kg i: nhiệt lượng riêng của hơi thứ, J/kg Các giá trị trên được tra theo bảng I250,STQTTB,T1/312. 2.2.3.2 Tính nhiệt dung riêng của dung dịch SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 12 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung  Nhiệt dung riêng của dung dịch trước khi cô đặc. Vì x đ = 10% < 20% nên áp dụng CT I.43,STQTTB,T1/152 → C 0 = 4186.(1 − x) → C 0 = 4186(1 − 0,1) = 3767,4 (J/kg.độ)  Nhiệt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 1. Ta có: x1 = 13,171% < 20% → C1 = 4186.(1 − x) → C1 = 4186(1 − 0,13171) = 3634,662 (J/kg.độ)  Nhiệt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 2. Ta có: x 2 = 19,304% < 20% → C 2 = 4186.(1 − x 2 ) → C 2 = 4186(1 − 0,19304) = 3377,935 (J/kg.độ)  Nhiệt dung riêng của dung dịch sau khi ra khỏi nồi 3. Ta có: x3 = 36% > 20% nên áp dụng CT I.44,STQTTB,T1/152. C 3 = C ht .x3 + 4186(1 − x3 ) Với C ht - nhiệt dung riêng của chất hòa tan khan, ở đây là NaNO3 , J/kg.độ. Tính C ht theo CT I.41,STQTTB,T1/152: M hc .C ht = n Na .C Na + n N .C N + nO .C O Trong đó: n Na , n N , nO - số nguyên tử của Na, N, O trong hợp chất. Mhc – khối lượng mol của hợp chất C Na , C N , C O - nhiệt dung riêng của các nguyên tố trong hợp ch ất. Tra theo bảng I.141,STQTTB,T1/152 ta có: C Na = C N = 26000 J/kg.độ ; C O = 16800 J/kg.độ. 1 Vậy: C ht = M .(n Na .C Na + n N .C N + nO .C O ) hc 1 → C ht = .(1.26000 + 1.26000 + 3.16800) = 1204,71 (J/kg.độ) 85 Do đó: C3 = 1204,71.0,36 + 4186(1 − 0,36) = 3112,736 (J/kg.độ) 2.2.3.3 Lập bảng nhiệt lượng riêng hơi đốt, hơi thứ, nhi ệt dung c ủa n ước ngưng và nhiệt độ sôi của các dung dịch trong các nồi. Chọn tổn thất nhiệt độ khi hơi thứ nồi trước di chuy ển trong hệ th ống ống đi làm hơi đôt cho nồi sau là 10C. Dựa vào nhiệt độ hơi đốt và hơi thứ đã tính được ở CBVL, tra bảng và nội suy, ta được các giá trị I, i, Cn. Tính I và i bằng phương pháp nội suy ( tra theo bảng I.250, STQTTB,T1/312 - 313). Tính Cn theo bảng I.249,STQTTB,T1/311. Bảng 1.3 Hơi đốt Hơi thứ Dung dịch Nồ 0 tC I.10-3 Cn 0 tC i.10-3 0 tC C SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 13 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung i (J/kg.độ) (J/kg.độ) (J/kg.độ) (J/kg.độ) 1 147 2749,4 4304,5 122,34 2714,279 126,481 3634,662 2 2 121,34 2712,87 4252,14 93,149 2667,668 100,14 3377,935 2 9 7 3 92,149 2665,86 4211,43 46,4 2582,516 68,07 3112,736 8 8 2.2.3.4 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng và tính lượng hơi đốt cần thiết. Ta có: - D1 , D2 , D3 : lượng hơi đốt vào nồi 1, nồi 2, nồi 3 ,kg/h - Gđ , Gc : lượng dung dịch đầu và cuối hệ thống ,kg/h. - W: lượng hơi thứ bốc ra của toàn hệ thống, kg/h - W1 ,W2 ,W3 : lượng hơi thứ của nồi 1, nồi 2 và nồi 3, kg/h. - C1 , C 2 , C 3 : nhiệt dung riêng của dung dịch trong nồi 1, 2, 3, J/kg.độ - C đ , C c : nhiệt dung riêng của dung dịch vào và ra, J/kg.độ - C n1 , C n 2 , C n3 : nhiệt dung riêng của nước ngưng nồi 1, 2, 3, J/kg.độ - I 1 , I 2 , I 3 : hàm nhiệt của hơi đốt nồi 1, 2, 3, J/kg.độ - i1 , i2 , i3 : hàm nhiệt của hơi thứ nồi 1, 2, 3, J/kg.độ - t đ , t c : nhiệt độ đầu và cuối của dung dịch, 0C. - t1 , t 2 , t 3 : nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi 1, 2, 3 ở Ptb, 0C - θ1, θ2, θ3: nhiệt độ nước ngưng nồi 1, 2, 3, 0C. - Qtt1 , Qtt 2 , Qtt 3 : nhiệt độ tổn thất ra môi trường nồi 1, 2, 3, J. Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng: ∑ Qvào = ∑ Qra Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho từng nồi:  Ở nồi 1. Gđ .C đ .t đ + D1 .I 1 = W1 .i1 + ( Gđ − W1 ).C1 .t1 + D1 .C n1 . θ1 + 0,05.D1 .( I 1 − C n1 . θ1) ⇔ 0,95.D1 .( I 1 − C n1 . θ1) + W1 .(C1 .t1 − i1 ) = Gđ .(C1 .t1 − C đ .t đ )  Ở nồi 2. D2 .I 2 + ( Gđ − W1 ).C1 .t1 = W2 .i2 + (Gđ − W1 − W2 ).C 2 .t 2 + D2 .C n 2 . θ2+ 0,05.D2 .( I 2 − C n 2 .θ2) ⇔ W1 .(0,95.I 2 − C1 .t1 + C 2 .t 2 − 0,95C n 2 . θ2) + W2 .(C 2 .t 2 − i 2 ) = Gđ .(C 2 .t 2 − C1 .t1 ) (*)  Ở nồi 3. D3 .I 3 + (Gđ − W1 − W2 ).C 2 .t 2 = W3 .i3 + (Gđ − W1 − W2 − W3 ).C 3 .t 3 + D3 .C n 3 . θ3 + 0,05.D3 .( I 3 − C n 3 . θ3) ⇔ W2 .(0,95 I 3 − C 2 .t 2 + i3 − 0,95.C n 3 . θ3)+ W1 .(i3 − C 2 .t 2 ) = Gđ (C 3 .t 3 − C 2 .t 2 ) + W (i3 − C 3 .t 3 ) (đặt là **). SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 14 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung Giả thiết nhiệt cung cấp cho quá trình cô đặc chỉ là nhi ệt ng ưng t ụ thì có thể xem nhiệt độ nước ngưng bằng nhiệt độ hơi đốt: θ = t hđ . 1965619,956.W 1 - 2329401,589.W 2 = -1700289829 (1) 2244249,589.W 1 + 4308148,379.W 2 = 22200366930 (2) Giải hệ phương trình (1) và (2), có: W 1 = 3241 kg/h W 2 = 3464,78kg/h. W 3 = W – (W1 + W2 ) = 10111,11-( 3241+ 3464,78)= 3405,33 kg/h. Ta có: W1 − W1gt 3241 − 3377,106 η1 = .100% = .100% = 4,1995% < 5% W1 3241 W2 − W2 gt 3464,78 − 3370,365 η2 = .100% = .100% = 2,725% < 5% W2 3464,78 W3 − W3 gt 3405,33 − 3363,639 η3 = .100% = .100% = 1,2243% < 5%. W3 3405,33 Gđ .(C1 .t1 − C đ .t đ ) − W1 .(C1 .t1 − i1 ) D1 = = = 0,95( I 1 − C n1 .t hđ 1 ) 14000.(3634,662.126,481 − 3767,4.124,164) − 3241.(3634,662.126,481 − 2714279) = 0,95.(2749400 − 4304,5.147) =3577,77 (kg/h). 2.3 Tính các thông số kĩ thuật chính. 2.3.1 Độ nhớt t1 − t 2 Sử dụng công thức Pavolow: θ − θ = K 1 2 Trong đó: t1 ,t 2 - nhiệt độ chất lỏng có độ nhớt µ1 , µ 2 . θ1 , θ 2 - nhiệt độ chất lỏng tiêu chuẩn có độ nhớt tương ứng. Nồi 1. x1 = 13,171% , chọn chất chuẩn là nước.  t1 = 20 C ⇔ µ t1 = 1,102.10 ( N .s / m ) tra theo bảng I.107/100-[1]. 0 −3 2 ⇒ Nhiệt độ của nước tương ứng với µ t1 là θ1 = 16,32 0 C tra bảng I.102/94-[1].  t 2 = 40 C ⇔ µ t 2 = 0,758.10 ( N .s / m ) tra theo bảng I.107/100-[1]. 0 −3 2 ⇒ Nhiệt độ của nước tương ứng với µ t 2 là θ 2 = 32,6310 C tra bảng I.102/94-[1]. ts − t2 t −t  Suy ra K=1,226. Mà = K ⇒ θs = s 2 + θ2 . θs −θ2 K 126,481 − 40 Với t s = t tb = 126,4810C, nên θ s = 1,226 + 32,631 =103,170C. Tra bảng I.104/96-[1] ta được µ1 = 0,2755.10 −3 ( N .s / m 2 ) SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 15 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung Nồi 2. x 2 = 19,304% , chọn chất chuẩn là nước.  t1 = 20 C ⇔ µ t1 = 1,1716.10 ( N .s / m ) tra theo bảng I.107/100-[1]. 0 −3 2 ⇒ Nhiệt độ của nước tương ứng với µ t1 là θ1 = 13,9810 C tra bảng I.102/94-[1].  t 2 = 40 C ⇔ µ t 2 = 0,85.10 ( N .s / m ) tra theo bảng I.107/100-[1]. 0 −3 2 ⇒ Nhiệt độ của nước tương ứng với µ t 2 là θ 2 = 27,2430 C tra bảng I.102/94-[1]. ts − t2 t −t  Suy ra K=1,508. Mà = K ⇒ θs = s 2 + θ2 . θs −θ2 K 100,14 − 40 Với t s = t tb = 100,140C, nên θ s = 1,508 + 27,243 =67,1240C. Tra bảng I.102/95-[1] ta được µ 2 = 0,42257.10 −3 ( N .s / m 2 ) Nồi 3. x3 = 36% , chọn chất chuẩn là nước  t1 = 20 C ⇔ µ t1 = 1,426.10 ( N .s / m ) tra theo bảng I.107/100-[1]. 0 −3 2 ⇒ Nhiệt độ của nước tương ứng với µ t1 là θ1 = 7,048 0 C tra theo bảng I.102/94-[1].  t 2 = 40 C ⇔ µ t 2 = 1,122.10 ( N .s / m ) tra theo bảng I.107/100-[1]. 0 −3 2 ⇒ Nhiệt độ của nước tương ứng với µ t 2 là θ 2 = 15,62 0 C tra theo bảng I.107/94-[1]. ts − t2 t −t  Suy ra K = 2,333. Mà = K ⇒ θs = s 2 + θ2 θs −θ2 K 68,07 − 40 Với t s = t tb = 68,070C, nên θ s = 2,333 + 15,62 = 27,6520C. Tra bảng I.102/94-[1] ta được µ 3 = 0,84244.10 −3 ( N .s / m 2 ) 2.3.2 Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch. Tính theo công thức I.32/123-[1]: ρ , W/m.độ; λdd = A.C p .ρ .3 M Trong đó: Cp- nhiệt dung riêng đẳng áp của dung dịch, J/kg.độ, ρ - khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3, M- khối lượng mol của dung dịch, g/mol; A- hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng, chọn A= 3,58.10 -8. Với : M = mi .M ct + (1 − mi ).M H 2O Mà: xi M ct mi = xi (1 − xi ) + SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo M H O Page 16 M ct SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh 2
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung Với Mct= 85 (g/mol); MH 2 O= 18( g/mol ). Nồi 1. x1 = 13,171% ⇒ m1 = 0,0311 M 1 = m1 .M ct + (1 − m1 ).M H 2O = 0,0311.85+ (1 – 0,0311).18 = 20,0837 (g/mol). ρ1 λ1 = A.C p1.ρ1.3 M1 1042,02 = 3,58.10-8.3634,662.1042,02. 3 =0,506(W/m.độ) 20,0837 Nồi 2. x 2 = 19,304% ⇒ m2 = 0,0482 M 2 = m2 .M ct + (1 − m2 ).M H 2O = 0,0482.85+ (1-0,0482).18 = 21,2294 (g/mol) ρ2 λ2 = A.C p 2 .ρ 2 .3 M2 1085,106 =3,58.10-8.3377,935.1085,106. 3 =0,487(W/m.độ) 21,2294 Nồi 3. x3 = 36% ⇒ m3 = 0,1064 M 3 = m3 .M ct + (1 − m3 ).M H 2O = 0,1064.85+ (1-0,1064).18 = 25,1288 (g/mol) ρ3 λ3 = A.C p 3 .ρ 3 .3 M3 1219,1 =3,58.10-8.3112,736.1219,1. 3 =0,4955(W/m.độ) 25,1288 2.3.3 Hệ số cấp nhiệt Quá trình truyền nhiệt từ hơi đốt đến dung dịch trong ống dẫn gồm 3 giai đoạn:  Truyền nhiệt từ hơi đốt đến bề mặt ngoài của ống truyền nhiệt với hệ số cấp nhiệt là α 1 với nhiệt tải riêng là q1 (W/m2).  Dẫn nhiệt qua ống truyền nhiệt có bề dày δ (m).  Truyền nhiệt từ ống truyền nhiệt vào dung dịch với hệ số cấp nhiệt là α 2 và nhiệt lượng tải riêng là q 2 (W/m2). SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 17 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung a) Giai đoạn cấp nhiệt từ hơi đốt đến thành thiết bị Theo định luật Niuton ta có: q1 = α 1 .∆t1 Trong đó: ∆t1 - hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi ngưng tụ (nhiệt độ bão hòa) và nhiệt độ thành ∆t1 = t bh − tT . Ở đây ta chọn: Nồi 1: ∆t1 = 2,10 C Nồi 2: ∆t1 = 2,15 0 C Nồi 3: ∆t1 = 2,5 0 C Đây là trường hợp nước ngưng chảy thành dòng, khi đó h ệ số cấp nhi ệt tính theo công thức Nuxen: r α 1 = 2,04. A.4 , [W/m2.độ] theo CT V101/28-[2]. ∆t1 .H Với H – chiều cao ống truyền nhiệt, = 3m. 0 , 25  ρ 2 .λ3  Trong đó: A =   µ  , đối với nước giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng    t m , còn r là ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đốt. Tra bảng I.250/312- 313- [1], ta có: Bảng 1.10 Nhiệt độ hơi đốt t, 0C Nhiệt hóa hơi, r hh .10-3 J/kg Nồi 1 147 2123 Nồi 2 121,342 2203,511 Nồi 3 92,149 2279,842 Mà ta có: t m = 0,5.(tT + t bh ), mà tT = t bh − ∆t1 ∆t1 t m = t hđ − , ( tbh = thđ ), từ đó tra hệ số A trang 29-[2] ta lập bảng sau: 2 Bảng 1.11 Nồi 1 Nồi 2 Nồi 3 0 t hđ , C 147 121,342 92,149 ∆t1 , 0 C 2,1 2,15 2,5 tm ,0 C 145,95 120,267 90,899 A 194,8925 188,0534 174,4495 Vậy: 0 , 25 0 , 25  r   2123000  Nồi 1: α 1,1 = 2,04. A.  H .∆t   =2,04.194,8925.   = 9579,2(W/m2.độ).  1,1   3.2,1  SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 18 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung q1,1 = α 1,1 .∆t1,1 =9579,2. 2,1 = 20116,25(W/m2). 0 , 25 0 , 25  r   2203511  Nồi 2: α 1, 2 = 2,04. A.   H .∆t  =2,04.188,0534.  3.2,15  = 9274,71(W/m .độ). 2  1, 2    q1, 2 = α 1, 2 .∆t1, 2 = 9274,71.2,15 = 19940,63 (W/m2). 0 , 25 0 , 25  r  Nồi 3: α 1,3 = 2,04. A.   =2,04.174,4495.  2279842  =8356,24(W/m2.độ).     H .∆t1,3   3.2,5  q1,3 = α 1,3 .∆t1,3 =8356,24.2,5= 20890,6(W/m2). b) Giai đoạn cấp nhiệt từ thành thiết bị đến dung dịch Ta có: q 2 = α 2 .∆t 2 Trong đó: ∆t 2 - hiệu số nhiệt độ giữa thành ống và dung dịch sôi, ∆t 2 = t T 2 − t 0 t T 2 - nhiệt độ phía trong thành ống phía dung dịch t o - nhiệt độ của chất lỏng sôi, t T 2 = t hđ − ∆t1 − ∆t ∆t - hiệu số nhiệt độ ở 2 bên thành Còn α 2 tính theo công thức sau: α 2 = ψ .α n Trong đó: α n - hệ số cấp nhiệt đối với nước. α n = 3,14. p 0,15 .q 0, 7 (W/m2.độ). p- áp suất trung bình giữa ống truyền nhiệt Ptb, at; ψ - hệ số điều chỉnh và được xác định theo công thức sau: 0 , 435 λ  0 , 565  ρ  2 C   µn  ψ = d λ   . d    . d C .  µ    n   ρ n    n  d  Trong đó: λ d , ρ d , C d , µ d - độ dẫn nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, độ nhớt tương ứng với độ sôi của dung dịch. λ n , ρ n , C n , µ n - độ dẫn nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, độ nhớt tương ứng của nước. Bảng 1.12 Các thông số của dung dịch Nồi 1 Nồi 2 Nồi 3 λ d , w/m.độ 0,506 0,487 0,4955 ρ d , kg/m3 1042,02 1085,106 1219,1 C d , J/kg.độ 3634,662 3377,935 3112,736 10 3.µ d , Ns/m2 0,2755 0,42257 0,84244 SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 19 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh
Đồ án môn học :Quá Trình Thiết Bị GVHD: Ths.Lê Ngọc Trung Với nhiệt độ sôi của dung dịch là t s1 = 126,4810 C , t s 2 = 100,14 0 C , t s 3 = 68,07 0 C Tra bảng I.129/133-[1] tìm được λn Tra bảng I.5/11-[1] tìm được ρ n Tra bảng I.148/166-[1] tìm được C n Tra bảng I.249/310-[1] tìm được µ n Ta có số liệu các thông số trên như sau: Bảng 1.13 Nồi 1 Nồi 2 Nồi 3 λ n , w/m.độ 0,6862 0,6827 0,666 ρ n , kg/m3 938,086 958,277 978,88 C n , J/kg.độ 4257,274 4229,525 4191,231 10 3.µ n , Ns/m2 0,2247 0,2817 0,41251 0 , 435 λ  0 , 565  ρ  2  C   µ  Nồi 1: ψ 1 =  d1  λ  . d 1  . d 1 . n1        n1   ρ n1   C n1   µ d 1    0 , 435  0,506  0 , 565  1042,02  2  3634,662   0,2247  =  .  . .  = 0,788.  0,6862   938,086   4257,274   0,2755    0 , 435 λ  0 ,565  ρ  2  C   µ  Nồi 2: ψ 2 =  d2  λ  . d 2    . d 2 . n 2   C  µ   n2   ρ n 2    n 2   d 2   0 , 435  0,487  0 , 565  1085,106  2  3377,935   0,2817  =  .  . .  =0,7.  0,6827   958,277   4229,525   0,42257    0 , 435 λ  0 , 565  ρ  2  C   µ  Nồi 3: ψ 3 =  d3  λ  . d 3  . d 3 . n 3        n3   ρ n3   C n 3   µ d 3    0, 435  0,4955  0 , 565  1219,1  2  3112,736   0,41251  =  .  . .  =0,693.  0,666   978,88   4191,231   0,84244    Ta có: t T 2 = t hđ − ∆t1 − ∆t n1 Mà: ∆t = q1 . ∑ r với ∑ r là tổng trở nhiệt ∑ r = r1 + r2 + r3 SVTH1: Nguyễn Thị Minh Thảo Page 20 SVTH2: Hà Thị Ngọc Oánh

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.26: Bộ 320 Luận Văn Thạc Sĩ Y Học

320 tài liệu

1246 lượt tải

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.