Môc lôc
Lêi më ®Çu 3 A. TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh 4 I. C¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu 4
6
II.§−êng kÝnh th¸p 1. L−u l−îng trung b×nh c¸c dßng pha ®i trong th¸p 6 2. Khèi l−îng riªng trung b×nh 8
3. TÝnh vËn tèc h¬i ®i trong th¸p
1
11 4. §−êng kÝnh th¸p 12 III. ChiÒu cao cña th¸p 12 1. X¸c ®Þnh sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi 12 B. KÕt lô©n C. Tµi liÖu tham kh¶o
Lêi më ®Çu
Trong c«ng nghiÖp viÖc ph©n tÝch c¸c cÊu tö tõ hçn hîp ®Çu lµ rÊt cÇn thiÕt
Ch−ng lµ ph−¬ng ph¸p t¸ch c¸c cÊu tö tõ hçn hîp ®Çu dôa vµo ®é bay h¬i
Trong thùc tÕ cã thÓ gÆp rÊt nhiÒu kiÓu ch−ng luyÖn kh¸c nhau nh−; ch−ng
Cã nhiÒu lo¹i th¸p dïng ®Ó ch−ng luyÖn nh− th¸p ®Üa lç, ®Üa chãp cã èng
nh»m môc ®Ých hoµn thiÖn khai th¸c, chÕ biÕn . . . . , cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ph©n tÝch c¸c cÊu tö trong c«ng nghiÖp, trong ®ã ch−ng luyÖn lµ mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p hay ®−îc sö dông. Nã ®−îc dïng réng r·i trong nhiÒu ngµnh c«ng nghiÖp nh− chÕ biÕn dÇu má . . . kh¸c nhau cña chóng trong hçn hîp. Hçn hîp cã thÓ lµ nh÷ng chÊt láng hoÆc chÊt khÝ, th−êng khi ch−ng mét hçn hîp cã bao nhiªu cÊu tö ta sÏ thu ®−îc bÊy nhiªu s¶n phÈm. Víi hèn hîp cã hai cÊu tö ta sÏ thu ®−îc hai s¶n phÈm lµ s¶n phÈm ®Ønh gåm phÇn lín lµ cÊu tö dÔ bay h¬i & s¶n phÈm ®¸y chøa phÇn lín cÊu tö khã bay h¬i. b»ng h¬i n−íc trùc tiÕp, ch−ng ®¬n gi¶n, ch−ng luyÖn . . . Tuy nhiªn nh»m môc ®Ých thu ®−îc s¶n phÈm cã nång ®é cao, ng−êi ta tiÕn hµnh ch−ng nhiÒu lÇn hay ch−ng luyÖn. Ch−ng luyÖn lµ ph−¬ng ph¸p ch−ng phæ biÕn nhÊt hay dïng ®Ó t¸ch hçn hîp c¸c cÊu tö dÔ bay h¬i cã tÝnh chÊt hßa tan hoµn toµn hay mét phÇn vµo nhau. ch¶y chuyÒn, th¸p ®Öm, . . . Th¸p ®Öm víi −u ®iÓm cÊu t¹o ®¬n gi¶n, lµm viÖc víi n¨ng suÊt lín, hiÖu suÊt cao, kho¶ng lµm viÖc réng, æn ®Þnh . . . ®−îc øng dông réng r·i trong thùc tÕ ®Æc biÖt lµ trong ch−ng luyÖn hçn hîp Etylic – n−íc.
Do thêi gian cã h¹n vµ ®Ó ®i s©u vµo néi dung chÝnh, ®å ¸n chØ thùc hiÖn
vµ gi¶i quyÕt viÖc tÝnh to¸n kü thuËt vµ thiÕt kÕ th¸p ch−ng luyÖn ch−a ®i s©u tÝnh to¸n hÕt thiÕt bÞ phô.
2
A.TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh
I. C¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu vμ chØ sè håi l−u:
46
789
- Truíc hÕt ta ®æi nång ®é phÇn thÓ tÝch sang nång ®é phÇn mol.
=OHHCM
=OHHCρ
2
5
2
5
18
998
[I – 9]
=OHM
=OHρ
2
2
[I – 9] ( )3mKg )3mKg ( ( )3mKg )3mKg (
V
E
E
ρ E
V
=
=
E
n =⇒ E
⋅ E M
m E ρ E
Mn ⋅ ρ E
E
Ta cã mèi liªn hÖ:
V
⋅
E
ρ E M
E
x
=
E
V
V
⋅
⋅
( 1 −+
)
E
E
ρ E M
ρ N M
N
E
Suy ra ta cã:
V
⋅
F
13,0
⋅
ρ E M
E
789 46
Kmol
Kmol
x
,0
0442
=
=
=
(
)
F
13,0
⋅
⋅
V
V
⋅
( 13,01 −+
)
( 1 −+
)
F
F
789 46
998 18
ρ E M
ρ N M
E
N
V
⋅
P
8,0
⋅
ρ E M
E
789 46
Kmol
Kmol
553,0
x
=
=
=
(
)
P
8,0
⋅
V
V
⋅
⋅
( 8,01 −+
)
( 1 −+
)
P
P
789 46
998 18
ρ E M
ρ N M
E
N
⋅
V W
,0
003
⋅
ρ E M
E
789 46
Kmol
Kmol
,0
00093
=
=
=
¸p dông c«ng thøc trªn ta cã:
)
x W
,0
003
003
⋅
⋅
⋅
⋅
( ,01 −+
)
( 1 −+
)
V W
V W
789 46
998 18
ρ E M
ρ N M
E
N
(
M
=
F
M
N 0442
18
,19
2376
=
Mx ⋅ F E ,0 0442 ⋅
⋅
=
) ( Mx 1 −+ ⋅ F ( 46 ,01 −+
)
F
Kmol
h
Khèi l−îng ph©n tö hçn hîp ®Çu:
G
=
F
F M
Kmol
(
)h
F 7000
G
87,363
=
=
F
,19
2376
L−îng hçn hîp ®Çu ®i vµo th¸p tÝnh theo
G
G
+
=
- Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu:
F
P
G W
3
[I – 144] + Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho toµn th¸p:
=
+
§èi víi cÊu tö dÔ bay h¬i ta cã:
xG ⋅ F
F
xG ⋅ P
P
xG ⋅ W W
=
=
[I – 144]
x
x
x
x
G F −
G P −
G W −
P
x W
F
x W
P
F
Theo quy t¾c ®ßn bÈy ta cã:
F
Kmol
G
G
52,28
87,363
=
⋅
=
⋅
=
(
)h
P
F
x x
− −
,0 0442 ,0 00093 − ,0 553,0 00093 −
P
x W x W
L−îng s¶n phÈm ®Ønh:
Kmol
G
G
87,363
52,28
35,335
=
−
=
−
=
(
)h
G W
F
P
L−îng s¶n phÈm ®¸y:
R
x
y
=
x +⋅
+ Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n luyÖn:
R
1
1
R
x +
P +
x
x
[II – 144]
F
L =
+Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n ch−ng:
G G
P
xR : ChØ sè håi l−u thÝch hîp.
y
−
⋅
x ⋅=
[II –158] Víi
x W
R x R
L 1
L R
+ +
1 − 1 +
x
x
Suy ra:
50 60 70 80 90 100 H2 - X¸c ®Þnh chØ sè håi l−u thÝch hîp: Theo b¶ng IX. 2a – Sæ tay II – Trang 148 x 30 20 10 40 0 5
0
®¼ng phÝ 33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100 89,4 79 78,6 78,4 78,4 78,15 80 79,4
x
,0
0442
.0
2935
=
F
∗ y =⇒ F
y t 100 90,5 86,5 83,2 81,7 80,8 Tõ b¶ng néi suy ta cã:
P
∗ ú
R
Theo c«ng thøc chØ sè håi l−u tèi thiÓu cña th¸p ch−ng luyÖn lµ:
min
x = ∗ y
y x
− −
ú
F
P
∗ F
R
,1
041
=
=
min
.0 2935 .0 553 − 2935 ,0 0442 .0 −
x = ∗ y
y x
− −
F
F
55,1
R
R
=
⋅
[II – 158]
min
4
Ta cã c«ng thøc: [II – 159]
R = 1,55. 1,041 = 1,614
F
L
76,12
=
=
=
87,363 52,28
G G
P
L−îng hçn hîp ®Çu tÝnh theo 1 Kmol s¶n phÈm ®Ønh.
y
,0
6174
,0
2116
=
x +⋅
=
x +⋅
,1 614
,1
1
,1
1
614 +
553,0 614 +
+ Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc ®o¹n luyÖn.
,1
y
,0
00093
45,5
,0
0042
=
x −⋅
⋅
=
x −⋅
614 ,1
+ 614
76,12 614 ,1
1 1
76,12 1 +
− +
+ Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n ch−ng.
II. §−êng kÝnh cña th¸p:
.0
D
= 0188
⋅
tbg ( ϖρ ⋅ y y
)tb
[II – 181]
gtb:l−îng h¬i trung b×nh ®i trong th¸p (Kg/h) ( ρy.wy)tb :tèc ®é h¬i trung b×nh ®i trong th¸p 1. L−u l−îng trung b×nh c¸c dßng pha ®i trong th¸p :
a/ Trong ®o¹n luyÖn :
Sè liÖu :
GP : L−îng s¶n phÈm ®Ønh (P’) = 28,52(kmol/h). R : HÖ sè håi l−u thÝch hîp = 1,614 GR : L−îng håi l−u = GP . R =28,52.1,614=46,03 (kmol/h)
y®=0,6174.xp+0,2116=0,6174.0,553+0,2116=0,553
♦ L−îng h¬i ra khái ®Ønh th¸p g® :
g® = GR + GP = GP . (R + 1) =28,52. (1,614+ 1) = 74,5513(kmol/h) ♦ L−îng h¬i ®i vµo ®o¹n luyÖn g1 , nång ®é h¬i y1 , l−îng láng G1 ®èi víi ®Üa thø
nhÊt cña ®o¹n luyÖn, nång ®é láng x1 : Coi x1 = xF = 0,0442 Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu :
g1 = G1 + GP (1)
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu víi cÊu tö dÔ bay h¬i (etylic) :
(2) g1 y1 = G1 x1 + GP xP
(3) Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l−îng : g1 r1 = g® r®
r1 : Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa luyÖn thø nhÊt (kcal/kmol) r® : Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña hçn hîp h¬i ®i ra khái ®Ønh th¸p (kcal/kmol) Gäi :
5
rA : Èn nhiÖt hãa h¬i cña Etylic
rB : Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña H2O.
Tõ ®å thÞ (t,x,y) ta cã :
- NhiÖt ®é s«i cña hçn hîp ®Ønh (x = xP =0,553): tP = 79,70C
(kcal/kmol )
9297
52,
(kcal/kmol )
202,12 (kcal/kg) =
202,12.M =
=
A
⇒
M.
(kcal/kmol )
10067
4,
(kcal/kmol )
559,3 (kcal/kg) =
518,5 =
=
r A r B
B
⎧ ⎨ ⎩
Néi suy theo b¶ng r – to (I-254) víi to = 79,7°C :
⇒ r® = rA . y® + rB (1 - y®) = 9297,52 . 0,553 + 10067,4 .(1- 0,553) =9641,66 (kcal/kmol)
- NhiÖt ®é s«i cña hçn hîp ®Çu (x = xF =0,0442): tF = 91,6 °C
(kcal/kmol )
9078
56,
(kcal/kmol )
197,36 (kcal/kg) =
197,36.M =
=
⇒
9853
2,
(kcal/kmol )
A (kcal/kmol )
547,4 (kcal/kg) =
547,4.M =
=
r A r B
B
⎧ ⎨ ⎩
Néi suy theo b¶ng r – to (I-254) víi to = 91,6°C :
⇒ rl = rA . yl + rB (1 – yl) = 9078,56 . yl + 9853,2 . (1 – yl)
g
Tõ (1);(2) vµ (3) ta cã : g1= G1 + 28,52 g1.y1= 0,0442.G1 + 15,77 -774,64.y1 + 9853,2.g1 = 718798,3 Gi¶i 3 ph−¬ng tr×nh trªn ta cã: G1=45,83(Kmol/h) , g1=74,35(Kmol/h) , y1=0,239
,74
d
1
g
,74
451
(kmol/h)
=
=
=
tbL
+ 2
5513 + 2
⇒ L−îng h¬i trung b×nh ®i trong ®o¹n luyÖn : g 35,74
03,46
83,45
R
G
45,93 (kmol/h)
=
=
=
tbL
GG + 1 2
+ 2
⇒ L−îng láng trung b×nh ®i trong ®o¹n luyÖn :
b/ Trong ®o¹n ch−ng :
Sè liÖu :
'
GW : L−îng s¶n phÈm ®¸y (W’) = 335,35(kmol/h)
, 1g , nång ®é h¬i
, 1y , l−îng láng
1G ®èi víi ®Üa
♦ L−îng h¬i ®i vµo ®o¹n ch−ng
, 1x , l−îng h¬i ra khái ®o¹n ch−ng
thø nhÊt cña ®o¹n ch−ng, nång ®é láng
y
chÝnh lµ l−îng h¬i ®i vµo ®o¹n luyÖn g1 :
, y = 1
* W
Ta cã lµ nång ®é c©n b»ng øng víi xW , néi suy theo b¶ng sè liÖu
6
®−êng c©n b»ng (II-148) :
,0
61752
=
, y 1
* = Wy
⇒
=
G
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu :
' 1
' + Gg 1
W
(1’)
=
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu víi cÊu tö dÔ bay h¬i (etylic) :
' + xGyg 1
' xG 1
' 1
WW
' 1 Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l−îng :
=
(2’)
' ' rg 1 1
rg 11
(3’)
rl : Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ra khái ®o¹n ch−ng.
⇒ rl = rA . yl + rB (1 – yl) = 9078,56 . 0,239 + 9853,2 . (1 – 0,239)
= 9668,06 (kcal/kmol)
r1’: Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa ch−ng thø nhÊt.
Tõ b¶ng sè liÖu x – to s«i dd (II-148), néi suy ta cã:
(kcal/kg)
(kcal/kmol
)
8927
312,
(kcal/kmol
)
194,072 =
194,072.M =
=
⇒
)
9705
24,
(kcal/kmol
)
A (kcal/kmol
539,18 (kcal/kg) =
539,18.M =
=
r A r B
B
⎧ ⎨ ⎩
NhiÖt ®é s«i hçn hîp ®¸y (x = xW = 0,00093): tW = 99,82°C Néi suy theo b¶ng r – to (I-254) víi to = 99,82°C :
⇒ Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa ch−ng thø nhÊt :
rl’ = rA . yl’ + rB (1 – yl’) = 8927,312.0,61752 + 9705,24 . (1 – 0,61752)
922,77
(kmol/h)
)'3(
.35,74
=
=
' g =⇒ 1
g 1
9668 9224
06, 854,
r 1 ' r 1
)'1(
922,77
35,335
,413
272
(kmol/h)
=⇒
+
=
+
=
' 1
' WGgG 1
= 9224,854 (kcal/kmol)
g
g
35,74
' 1
1
136,76
(kmol/h)
=
=
=
gtbC
+ 2
922,77 + 2
⇒ L−îng h¬i trung b×nh ®i trong ®o¹n ch−ng :
83,45
272
+
1
229
551,
(kmol/h)
=
=
=
GtbC
' GG + 1 2
,413 2
⇒ L−îng láng trung b×nh ®i trong ®o¹n ch−ng :
2. Khèi l−îng riªng trung b×nh.
7
a/ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha láng :
1tb
1tb
=
+
a1 − ρ
1 ρ
a ρ
xtb
1xtb
2xtb
[IX104a- II184]
: Khèi l−îng riªng trung b×nh pha láng (kg/ m3)
: Khèi l−îng riªng trung b×nh cÊu tö 1 (kg/ m3)
Trong ®ã : xtbρ 1xtbρ 2xtbρ : Khèi l−îng riªng trung b×nh cÊu tö 2 (kg/ m3) 1tba : Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cÊu tö 1 (kg/ kg)
x
x
- §o¹n luyÖn :
,0
P
F
,0
2986
=
=
=
x tbL
0442 + 2
+ 2
Nång ®é trung b×nh pha láng ®o¹n luyÖn: 553,0
Néi suy víi xtbL theo b¶ng sè liÖu nång ®é – to s«i dung dÞch (II-148) : ⇒ NhiÖt ®é trung b×nh ®o¹n luyÖn : ttbL = 81,721°C ⇒ Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc theo t = ttbL : (I-9)
ρxL2 = 970,8 (kg/m3)
ρxL1 = 733,37 (kg/m3)
.13,0
789
106,0
a
=
=
=
F
v
.13,0
789
998)13,01(
−+
v . ρ F E 1( −+
F
) ρ N
. ρ E
v F (Kg/Kg)
76,0
a
=
=
=
P
Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cña Etylic ®o¹n luyÖn
.8,0
789
v
v
. v ρ P E 1( −+
.8,0 789 998)8,01( −+
P
. ρ E
) ρ N
a
a
106,0
76,0
F
P
,0
433
=
=
=
a tbL
P + 2
+ 2
1
−
1
tbL
tbL
44,851
+
=
+
ρ xL
(Kg/Kg)
,0 433 37,733
,01 − 970
433 8,
a ρ xL 1
a − ρ xL
2
⎛ ⎜ ⎝
1 − ⎞ =⎟ ⎠
⎞ =⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ ⎝
⇒ (kg/m3)
x
,0
,0
0442
F
,0
0226
=
=
=
x tbC
- §o¹n ch−ng :
+ 2
Nång ®é trung b×nh pha láng ®o¹n ch−ng : x 00093 + W 2
8
Néi suy víi xtbC theo b¶ng sè liÖu nång ®é – to s«i dung dÞch (II-148) : ⇒ NhiÖt ®é trung b×nh ®o¹n ch−ng : ttbC = 95,706°C
720
08,
961
42,
⇒ Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc theo t = ttbC :(I-9)
xCρ
1 =
xCρ
2 =
(kg/m3) (kg/m3)
789
a
,0
0024
=
=
=
w
Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cña Etylic ®o¹n luyÖn :
003,0
.
,0 789
998)003,01(
v
v
. v ρ w E 1( −+
. 003 −+
. ρ E
w
) ρ N
w
a
,0
106,0
a W
F
a
,0
0542
=
=
=
tbC
+ 2
0024 + 2
1
−
1
0542
tbC
tbC
944
27,
=
+
+
ρ xC
(Kg/Kg)
,0 720
0542 08,
,01 − 42,961
a ρ xC
1
a − ρ xC
2
⎛ ⎜ ⎝
1 − ⎞ =⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ =⎟⎟ ⎠
⇒ (kg/m3)
b/ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i :
- §o¹n luyÖn :
y
y
,0
239
553,0
dL
cL
396,0
y
=
=
=
tbL
+ 2
+ 2
Nång ®é pha h¬i ®Çu ®o¹n luyÖn lµ : y®L = y1 = 0,239 Nång ®é pha h¬i cuèi ®o¹n luyÖn lµ : ycL = yP = xP = 0,553 ⇒ Nång ®é trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn :
yLM = ytbL.M1+(1- ytbL).M2 = 0,396 . 46 + (1- 0,396).18
⇒ Khèi l−îng mol trung b×nh h¬i ®o¹n luyÖn :
= 29,088 (kg/kmol)
1
=
=
=
ρ yL
→ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn :
.(4,22
)
.(4,22
)721
29,088 273 . 273 ,81 +
TM . yL O T t + O
tbL
(kg/m3)
,0
61752
= y
- §o¹n ch−ng :
' 1 =
ydC
y
y
239
,0
,0
dC
cC
y
,0
42826
=
=
=
tbC
Nång ®é pha h¬i ®Çu ®o¹n ch−ng lµ :
yCM = ytbC.M1+(1-ytbC).M2 = 0,42826.46+(1– 0,42826).18 =30 (kg/kmol)
Nång ®é pha h¬i cuèi ®o¹n ch−ng lµ : ycC = y1 = 0,239 ⇒ Nång ®é trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn : + 61752 + 2 2 → Khèi l−îng mol trung b×nh h¬i ®o¹n ch−ng :
9
→ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i ®o¹n ch−ng :
99,0
=
=
=
ρ yC
.(4,22
)
.(4,22
)706,95
273 . 30 273 +
TM . yC O T t + O
tbC
2m )
310.426 −
,0
(kg/m3)
2m )
(N.s/
3. TÝnh vËn tèc h¬i ®i trong th¸p : a.TÝnh ®é nhít: - §o¹n luyÖn +Tra b¶ng (I-94) ta cã ®é nhít cña n−íc ë 200C lµ: 1,005. 10-3 (N.s/ +ë ttbL= 81,7210C suy tõ b¶ng (I-92) ta cã:
=Eμ
310.351,0 −
2m )
=Hμ
lg
lg
lg
x
x
=
⋅
⋅
(N.s/
)
μ xL
μ H
μ E
tbL
tbL
3 −
3 −
,0lg(
10.426
)
2986
10.351,0lg(
)
2986
lg
,0
⋅
⋅
VËy ®é nhít pha láng tÝnh theo nhiÖt ®é trung b×nh lµ: ( 1 −+
( ,01 −+
)
=xLμ
lg
43,3
−=xLμ
310.37,0 −
xtbL = 0,2986
2m )
=xLμ
1
1
1
1 8
4
8
4
tbL
=
X
⋅
⋅
=
(N.s/
L
93,45 451 ,74
1 44,851
G g
tbL
ρ yL ρ xL
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
= 0,38
16,0
.
VgY . .
L
Y
=
=
⋅
YL = 1,2.e-4.X = 0,26
L
2 ω s
16,0
2 s . Vg
16,0
μ xL μ n
. ρσω d yL 3 . ρ d xL
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
.(
)
165
.(1.
)
. ρσ d yL
3
−
3 .76,0.81,9.26,0 44,851 3 − 10.37,0 005 ,1 10.
3 . ρ d xL μ xL μ n
⎛ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠
2m )
310.35,0 −
=> =
2m )
=Eμ
310.3,0 −
(N.s/ =6,78 (m/s)2 - §o¹n ch−ng +Tra b¶ng (I-94) ta cã ®é nhít cña n−íc ë 200C lµ: 1,005. 10-3 (N.s/ +ë ttbC= 95,7060C suy tõ b¶ng (I-92) ta cã:
2m )
=Hμ
lg
lg
lg
x
x
=
⋅
⋅
(N.s/
)
μ xC
μ H
μ E
tbC
tbC
3 −
3 −
10.35,0lg(
)
0226
10.3,0lg(
)
0226
lg
,0
⋅
⋅
VËy ®é nhít pha láng tÝnh theo nhiÖt ®é trung b×nh lµ: ( 1 −+
( ,01 −+
)
=xCμ
lg
52,3
−=xCμ
10
xtbC = 0,0226
310.3,0 −
2m )
=xCμ
1
1
1
1 8
4
4
8
ρ
yC
tbC
X
=
⋅
=
⋅
=
=> (N.s/
C
G g
551,229 136,76
99,0 27,944
tbC
ρ xC
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ ⎝
0,56
16,0
.
. . VgY
yC
C
=
⋅
=
YC = 1,2.e-4.X = 0,13
2 ω s
Y C
16,0
2 s . Vg
μ xC μ n
. ρσω d 3 . ρ d xC
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
.(
)
. ρσ d
yC
3 . ρ d xC μ xC μ n
⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝
3
27,944.76,0.81,9.13,0
=> =
3
−
16,0
.(99,0.
165
)
3
−
10.3,0 10.005,1
⎞ ⎟ ⎟ ⎟ ⎟ ⎠
=3,93 (m/s)2
⎛ ⎜ ⎜ ⎜ ⎜ ⎝ 4. §−êng kÝnh th¸p:
+§o¹n luyÖn: wyL= 0,8.ws = 0,8.(6,78)1/2 = 2,083 (m/s)
yL
088
D
.0
0188
.0
0188
⋅
=
⋅
L
,74 ,29.451 ( )083 ,21 ⋅
. Mg tbL ( ϖρ ⋅ yL
yL
)tb
= = 0,61 (m)
+§o¹n ch−ng: wyC= 0,8.ws = 0,8.(3,93)1/2 = 1,586 (m/s)
yC
.0
0188
.0
0188
⋅
=
⋅
D C
30.136,76 586,1.99,0
. Mg tbC ( ϖρ ⋅ yC
yC
)tb
= = 0,72 (m)
III. ChiÒu cao cña th¸p
=
⋅
dv mhH
y
ChiÒu cao lµm viÖc cña th¸p ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc. [II – 175] (m)
:dvh
Trong ®ã: - ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi.
ym : Sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi.
-
1. X¸c ®Þnh sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi:
y
p
m
S
=
=
y
∫
y
y
dy −
cb
y W
[II – 176]
=
Víi M diÖn tÝch giíi h¹n bëi ®−êng cong thµnh phÇn.
( ) yf
y
y
1 cb −
11
+ Dùng ®å thÞ
cby
cby -y
y
1 ycb −
x y
Wx
0,0053052 188.5 0,00093 0.00087 0,0061752
0,01 0,02 0,03 0,04 0,0442 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,553 0.0503 0.1048 0.1593 0.2138 0.239 0.24247 0.249 0.255 0.261 0.267 0.273 0,335 0,397 0,459 0,520 0,553 0,0664 0.1328 0.1992 0,2656 0,2935 0.332 0,354 0,376 0,398 0,42 0,442 0,531 0,576 0,614 0,654 0,6545 0,0134 0,028 0,0399 0,0518 0,0545 0,089 0,105 0,121 0,137 0,153 0,169 0,196 0,179 0,155 0,134 0,102 74.63 35.71 25.06 19.3 18.35 11.24 9.52 8.26 7.3 6.54 5.92 5.1 5.59 6.45 7.46 9.8 xF xP
Py
m
=
Tõ b¶ng trªn ta cã:
yL
= ∫
y
y
dy * −
y 1
y 1
m
=
8,214
yC
= ∫
y
y
dy * −
y W
5,752
2. ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi phô thuéc vµo ®Æc tr−ng cña ®Öm
vµ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
Gm ⋅
y
=
+
⋅
h 1
h 2
h dv
G
x
[I – 177]
2
3
Re
Pr
⋅
=
Trong ®ã:
)m (
25,0 y
y
h 1
a
V d ⋅ ⋅ σψ d
- : Lµ chiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi
2
3
256
Re
m
=
⋅
⋅
⋅
pha h¬i. [II – 177]
(
)
h 2
0,25 x
0,5 Pr x
μ x ρ x
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
- : Lµ chiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi
[II – 177]
12
víi pha láng. Víi:
123,0=a
.
310.37,0 −
310.3,0 −
)2mNs
a : HÖ sè phô thuéc vµo d¹ng ®Öm. Víi ®Ñm vßng R¸ing ®æ lén xén xμ : §é nhít cña pha láng (
=xCμ
=xLμ
xρ : Khèi l−îng riªng cña láng.
27,944
)3
( mKg
)3
xL =ρ
xC =ρ
Re,
Pr
( mKg 44,851 : ChuÈn sè Reynol vµ prand.
ψ: HÖ sè thÊm −ít cña ®Öm, phô thuéc vµo tû sè gi÷a mËt ®é t−íi thùc tÐ lªn
.
tt
tiÕt diÖn ngang cña th¸p vµ mËt ®é t−íi thÝch hîp. a. TÝnh 1h :
U U
th
- ψ: HÖ sè thÊm −ít cña ®Öm phô thuéc vµo
3
hmm
⋅2
U
=
- Víi:
U = tt
tt
2d
V x F t
G x πρ ⋅ ⋅
x
4
hay : mËt ®é t−íi thùc tÕ, ( )
[II – 177]
3
372,5
hmm
U
⋅2
=
=
- §o¹n luyÖn:
ttL
2 =
D
xL ⋅
,29.93,45 π ⋅
L
G πρ ⋅
xL
44,851
⋅
4
088 61,0 4
( )
3
92,17
hmm
U
⋅2
=
=
- §o¹n ch−ng:
ttC
2 =
G xC π ⋅
30.551,229 π
⋅
D C
⋅
ρ xC
27,944
⋅
4
72,0 4
3
U
hmm
B σ⋅=
⋅2
( )
th
:d
3
3
hmm
,0
065
165
,10
725
hmm
⋅
⋅
=
⋅2
mËt ®é t−íi thÝch hîp ,( ) [II – 177]
=⇒ thU
ttL
5,0
5,0
=
=→=
Ch−ng luyÖn B= 0,065 ( ) ( )
ψ L
372,5 725 ,10
U U
th
ttC
67,1
67,1
=
=
[II – 178] Suy ra:
=→ ψ C
92,17 725 ,10
U U
th
4,0
⋅
ϖρ ⋅ s y
Re
=
[II – 178]
y
σμ ⋅ d y
4,0
⋅
yL
65,13
Re
=
=
=
+ ChuÈn sè R©yn«n cña pha h¬i: [II – 178]
yL
37,0
165
,214,0 ⋅ ⋅ 3 − 10 ⋅
083 ⋅
ϖρ ⋅ yL σμ ⋅ yL d
13
- §o¹n luyÖn:
4,0
⋅
yC
4,160
Re
=
=
=
yC
⋅ −
,04,0 ⋅ 0119 ,0
7242 10 ⋅
,1 2849 3 195 ⋅
ϖρ ⋅ yC σμ ⋅ yC d
Pr
=
- §o¹n ch−ng:
y
μ y D⋅
y
ρ y
5,1
4 −
,0
0043
10
T
⋅
⋅
D
=
⋅
+
+ ChuÈn sè Pran cña pha h¬i: [II – 178]
y
2
1
1
1 M
1 M
E
H
3
3
V
+
E
H
⎛ Vp ⋅ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
: HÖ sè khuyÕch t¸n trong pha h¬i. [II – 127]
H
4,717,368,142
2,59
V
⋅=
⋅+
⋅+
=
E V =
OHHC 5
2
9,18
V
=
( cm3 ( cm3
)mol )mol
H V =
OH 2
0
81
273
354
K
T
=
+
=
L
0
94
273
367
K
=
+
=
T C
5,1
− 4
,0
0043
10
354
⋅
⋅
5
−
,1
8497
10
→
+
⋅
=
⋅
)sm 2 (
=yLD
2
1
1
1 46
1 18
3
3
2,59
9,18
+
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
5,1
− 4
.0
0043
10
367
⋅
⋅
5
−
,1
9525
10
=
+
⋅
=
⋅
)sm 2 (
→ yCD
2
1
1
1 46
1 18
3
3
2,59
9,18
+
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
3 −
,0
5154
Pr
=
=
=
: ThÓ tÝch mol ph©n tö cña Etylic vµ n−íc. ë p = 1atm. E VV ,
yL
5
−
,0 1434
10 ⋅ 8497
,1
10
0109 ,1 ⋅
⋅
μ yL Dρ ⋅ yL
yL
3 −
μ
,0
8416
Pr
=
=
=
- §o¹n luyÖn:
yC
5
−
,0 7242
10 ⋅ 9525
,0
10
0119 ,1 ⋅
⋅
yC Dρ ⋅ yC
yC
→ ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi
1h .
2
2
V
25,0
25,0
3
3
Re
Pr
,266
7126
,0
5154
,0
2539
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
-§o¹n ch−ng:
L
yL
yL
h 1
a
123,0
195
75,0 32,0 ⋅
⋅
d σψ ⋅ ⋅ d L
(
2
2
V
25,0
25,0
3
3
Re
Pr
4,160
,0
8416
,0
0992
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
=
m)
yC
yC
h 1 C
a
123,0
195
75,0 1 ⋅ ⋅
d σψ ⋅ ⋅ C d
(m)
2h :
Re
=
b. TÝnh
x
G ⋅
0, 04 ⋅ x F σ μ ⋅ d x
t
G
⋅
x
Re
=
[II – 178] + ChuÈn sè R©yn«n cña pha láng:
x
0, 04 2
⋅ σ μ ⋅ d x
Dπ ⋅ 4
14
Hay:
G
⋅
,0
4626
⋅
xL
Re
,0
491
=
=
=
xL
04,0 2
14,3
π
3
−
195
,0
3847
10
⋅
⋅
⋅
⋅
μσ ⋅ d xL
8,0 ⋅ 4
04,0 2 D ⋅ L 4
G
⋅
,2
1624
⋅
xC
Re
874,2
=
=
=
- §o¹n luyÖn:
xC
04,0 2
14,3
π
3
−
195
,0
3072
10
⋅
⋅
⋅
⋅
μσ ⋅ d xC
8,0 ⋅ 4
04,0 2 D ⋅ C 4
Pr
=
- §o¹n ch−ng:
x
μ x D⋅
x
ρ x
)sm 2 (
+ ChuÈn sè Pran cña pha láng: [II – 178]
( tb
xD : HÖ sè khuyÕch t¸n trong pha láng. ]20 )
[ 1 −⋅+⋅
DDt =
20
6
−
6
−
101 ⋅
⋅
+
101 ⋅
⋅
+
1 M
1 M
E
H
9
−
1 46
1 18
,7
2707
10
D
=
=
=
⋅
[II – 134]
20
2
2
1
1
1
1
3
3
3
3
1
2,59
9,18
V
V
HE ⋅
⋅
⋅
+
24,17,4 ⋅
⋅
⋅
+
μ H
E
H
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
Víi:
1=Hμ
2,0
⋅
μ
1
⋅
b
02,0
=
=
=
: §é nhít cña n−íc ë 200C
2,0 3
3
998
ρ
C020
[II – 135] HÖ sè nhiÖt ®é:
9 −
9 −
,7
2707
10
20
,16
1409
10
⋅
⋅
−
⋅
. Víi: ρμ, lµ ®é nhít vµ khèi l−îng riªng cña OH 2
( 81
=LD 81
9 −
9 −
,7
2707
10
20
,18
0313
10
⋅
⋅
−
=
⋅
- §o¹n luyÖn:
( 94
[ 02,01 +⋅ [ 02,01 +⋅
=CD 94
3 −
Pr
,29
7904
=
→
=
=
xL
9
−
,0 053
10 ⋅ 1409
,800
10
3847 ,16 ⋅
⋅
μ xL Dρ ⋅ xL
xL
3 −
Pr
,18
0953
=
→
=
=
xC
9
−
,0 517,941
10 ⋅ 0313
10
3072 ,18 ⋅
⋅
μ xC Dρ ⋅ xC
xC
- §o¹n ch−ng: ë ] ) = ] )
2
2
3
3
−
3
,0
25,0
5,0
256
Re
Pr
256
,0
4907
,29
7904
,0
0718
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
=
⋅
Lh 2
25,0 xL
5,0 xL
3847 ,800
10 ⋅ 053
μ xL ρ xL
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ ⎝
2
2
3
3
−
3
,0
⋅
25,0
5,0
256
Re
Pr
256
,2
8726
,18
0953
,0
0672
⋅
⋅
=
⋅
⋅
⋅
=
=
⋅
ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi pha láng lµ:
Ch 2
25,0 xC
5,0 xC
3072 10 517,941
μ xC ρ xC
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ ⎝
Tõ
m
m
F
P
m
=
®å thÞ ®−êng lµm viÖc:
L
+ 2
m
m W
F
m
=
C
+ 2
Ta cã:
15
Tõ ®å thÞ ta suy ra:
25,2
67,6
25,2
514,1
46,4
=
=
=Lm
=Cm
778,0 + 2
+ 2
7128
y
,0
0718
,0
4214
2539
,0
⋅
=
+
+
=
=
⋅
h 2
h 1
h dvL
L
L
514,1 ,0
,0 ⋅ 4626
x
(m) - ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi: - ChiÒu cao cña ®o¹n luyÖn: Gm ⋅ L G
4681
' y
h
,0
0672
164,0
,0
0992
=
+
⋅
=
+
⋅
=
- ChiÒu cao cña ®o¹n ch−ng:
h 2
dvC
C
h C 1
46,4 ,0 ⋅ 1624 ,2
Gm ⋅ C G
' x
H
m
,0
4214
75,7
3,3
=
⋅
=
⋅
=
(m)
L
h dvL
yL
H
m
164,0
85,2
5,0
=
⋅
=
⋅
=
ChiÒu cao cña th¸p: - §o¹n luyÖn: (m)
h dvC
yC
C
8,3
HH =
=
5,03,3 +
=
(m) - §o¹n ch−ng:
L H +
C
(m) VËy chiÒu cao lµm viÖc cña th¸p:
IV. Trë lùc cña th¸p
m
c
n
x
p
p Δ
⋅
- Søc c¶n thñy häc cña th¸p ®Öm ®èi víi hÖ h¬i - láng ë ®iÓm ®¼ng pha.
u
k
G G
y
ρ y ρ x
μ x μ y
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⋅⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
⎡ ⎢ A 1 ⋅+⋅Δ= ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
(N/m2) [II – 189]
upΔ - Tæn thÊt ¸p suÊt khi ®Öm −ít t¹i ®iÓm ®¶o pha cã tèc ®é cña khÝ
Trong ®ã:
kpΔ - Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm kh« (N/m2).
b»ng tèc ®é cña khÝ ®i qua ®iÓm kh« (N/m2).
x GG ,
y
- L−u l−îng cña láng vµ cña khÝ (kg/s).
x ρρ , y
- Khèi l−îng riªng cña láng vµ cña khÝ (kg/m3).
x μμ , y
Re
,266
7126
- §é nhít cña láng vµ cña khÝ (N.s/m2).
=yL
Re
4,160
<400 Do:
=yC
<400
⋅
⋅
y
2 y
d
p Δ
=
, λ
⋅
⋅
=
⋅
⋅
Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm kh« ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
k
2 λωρ , t 4
2
2
H d
H ⋅ V
td
ρωσ y 2 d
[II – 189]
Trong ®ã: (m) H - ChiÒu cao líp ®Öm (m). 3,3=LH
5,0=CH
,
,λ- HÖ sè trë lùc cña ®Öm (trë lùc do ma s¸t vµ trë lùc côc bé). yω - Tèc ®é cña khÝ tÝnh trªn toµn bé tiÕt diÖn th¸p (m/s).
16
(m)
195
=dσ
(m2/m3) - BÒ mÆt riªng cña ®Öm.
75,0=dV
, =λ
(m3/m3) - ThÓ tÝch tù do cña ®Öm.
,λ- Hµn sè phô thuéc chuÈn sè R©yn«n. Víi th¸p ®Öm vßng ®æ lén xén th× 16 2,0 Re y
,5
2349
=
[II – 189]
, =Lλ
2,0
16 7126
,266
,5
7953
=
- §o¹n luyÖn:
, =Cλ
2,0
16 4,160
- §o¹n ch−ng:
2
⋅
H
,5
,0
7933
,1
1434
d
66,538
p Δ
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
kL
195 2
, λ L 4
2
2349 4
⋅ 2
3,3 ⋅ 75,0
L V
2 ρωσ ⋅ yL yL 2 d
- Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm t¹i ®o¹n luyÖn:
2
⋅
H
,5
,0
8234
,0
7242
d
,61
6522
p Δ
=
⋅
⋅
=
⋅
⋅
=
kL
195 2
, λ C 4
2
7953 4
⋅ 2
5,0 ⋅ 75,0
C V
2 ρωσ ⋅ yC yC 2 d
p Δ
p Δ=
p Δ+
- Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm t¹i ®o¹n ch−ng:
kL
kC
K
66,538
,61
6522
,600
3122
=
+
=
Δ kp
Trë lùc cña ®Öm kh«:
A = 5,15 m = 0,342 n = 0,19 c = 0,038
,0
342
,0
038
19,0
p Δ
p Δ=
⋅
⋅
uL
kL
G G · G
y
ρ y ρ x
μ x μ y
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠
L
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
L
L
⎡ ⎢ A 1 ⋅+⋅ ⎢ ⎣
,0
342
,0
038
⎤ ⎥ ⎥ ⎦ 19,0
1327
856,
66,538
=
⋅
⋅
p Δ
=
⋅
uL
,0 ,0
4626 7128
,1 1434 053,800
,0 ,0
3874 0109
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
⎡ 15,51 +⋅ ⎢ ⎢ ⎣
Theo b¶ng IX.7 gi¸ trÞ cña c¸c hÖ sè A, m ,n c. - Søc c¶n thñy häc cña th¸p ®Öm ®èi víi ®äan luyÖn:
,0
342
,0
038
19,0
⋅
Δ p
Δ= p
⋅
uC
kC
G · G G
ρ y ρ
μ x μ
y
⎛ ⎜⎜ ⎝
⎞ ⎟⎟ ⎠ Cx
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
C
⎞ ⎟ ⎟ ⎠ Cy
⎡ ⎢ ⋅+⋅ A 1 ⎢ ⎣
,0
342
,0
038
⎤ ⎥ ⎥ ⎦ 19,0
,61
6522
907,216
p Δ
=
⋅
⋅
⋅
=
uC
,2 ,0
1624 4681
,0 7242 517,941
,0 ,0
3072 0119
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎡ 15,51 +⋅ ⎢ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
17
- Søc c¶n thñy häc cña th¸p ®Öm ®èi víi ®o¹n ch−ng:
p Δ
p Δ=
p Δ+
u
uL
uC
1327
856,
907,216
1544
763,
=
+
=
Δ up
p
p p Δ+Δ=Δ
Trë lùc cña ®Öm −ít:
k
u
,600
3122
1544 ,
763
2145 ,
0752
=Δp
+
=
VËy trë lùc trong th¸p ®Öm lµ:
V. TÝnh to¸n c¸c thiÕt bÞ chÝnh
- Th©n th¸p lµ th©n h×nh hµn, lµm viÖc chÞu ¸p suÊt trong, kh«ng bÞ ®èt nãng trùc
9,0=η
⇒ hÖ sè hiÖu chØnh
1. Th©n th¸p. tiÕp ⇒ thiÕt bÞ lo¹i I nhãm 2
[II – 356]
- Chän vËt liÖu lµ thÐp vµ kh«ng gØ X18H10T
2
540
610
mN
⋅
Theo b¶ng tÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu chän ®é dµy trong kho¶ng (1 – 3mm) ta cã giíi h¹n bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña vËt liÖu:
=σ k
2
220
610
mN
⋅
=σ ch
[II – 310]
6,2=kn
5,1=cn
Theo b¶ng sè liÖu XIII.3 hÖ sè an toµn bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña vËt liÖu: [II – 356]
2mN
=
⋅ η
øng suÊt giíi h¹n bÒn kÐo cña vËt liÖu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
]
[ σ k
σ k nk
6
540
10
6
2
9,0
923,186
10
mN
=
⋅
=
⋅
]
[ ⇒ σ k
⋅ 6,2
[II – 355]
2mN
=
⋅ η
øng suÊt giíi h¹n bÒn ch¶y cña vËt liÖu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
]
[ σ c
σ c nc
6
220
10
6
2
9,0
132
10
mN
=
⋅
=
⋅
]
[ ⇒ σ c
⋅ 5,1
[II – 355]
2
132
610
mN
=
⋅
]
lµ øng suÊt bÐ nhÊt trong hai øng suÊt trªn:
95,0=hϕ
Chän øng suÊt cho phÐp [ ] [ = σσ k Chän c¸ch chÕ t¹o; hµn tay b»ng hå quang ®iÖn, hµn gi¸p nèi hai bªn cã hÖ sè bÒn mèi hµn: [II – 362]
S
C
=
+
ChiÒu dµy th©n h×nh trô lµ.
p
⋅
pD ⋅ t [ ] ϕσ2 −
(m) [II – 360]
18
Trong ®ã:
tD : §−êng kÝnh trong cña th¸p (m).
73,0=LD
77,0=CD
p
g ⋅+
(m) (m).
)2mN
1
mt
.
410
=
p 1 H = ⋅ ρ mtp : ¸p suÊt h¬i trong th¸p ( Do th¸p lµm viÖc ë ¸p suÊt th−êng nªn
: ¸p suÊt trong thݪt bÞ ( )2mN
( mN
)2
pmt
H
⋅
.
1
g ⋅= ρ 1
amt 81.9 1 = ⋅ )2mN : ¸p suÊt thñy tÜnh cña cét chÊt láng( .
)3mkg
517,941
=ρ
( mKg
)3
p 1 1ρ : Khèi l−îng riªng cña chÊt láng trong th¸p ( Chän khèi l−îng riªng trung b×nh lín nhÊt trong pha láng: g = 9,81(m/s2): Gia tèc träng tr−êng. H
.
)m ( 8,3=
4
5
10
81,9
332,18,381,9
517,941
10
p =⇒
⋅
⋅
=
Hg ⋅
=
+
⋅
⋅
⋅
: ChiÒu cao lµm vÞªc cña th¸p.
95,0=
p + mt ρ 1 [ ]σ : øng suÊt cho phÐp víi lo¹i vËt liÖu ®· chän (N/m2). ϕ: HÖ sè bÒn cña thµnh h×nh trô theo ph−¬ng däc v× th¸p kÝn kh«ng ®ôc lç nªn
= hϕϕ
C
=
+
+
C : §¹i l−îng bæ sung do ¨n mßn, bµo mßn vµ dung sai vÒ chiÒu dµy (m).
[II – 363]
CCC 1
3
2
nam
(m)
1C : Bæ sung do ¨n mßn (m). Do Etylic – N−íc lµ nh÷ng chÊt ¨n mßn chËm
( 1,0 mm
)
C 1 =⇒
.
C2 : Bæ sung do bµo mßn (m) Th¸p ch−ng luyÖn chØ chøa láng vµ h¬i nªn Ýt bµo mßn ⇒ C2 = 0 C3 : Bæ sung do dung sai vÒ chiÒu dµy (m) Chän dung sai (II-364) ⇒ Chän C3 = 0,8 mm = 0,8.10-3 (m)
3 −
C
=
+
+
=
8,001,0 ++
=
=
109,0 ⋅
( mm 9,0
)
)m (
CCC 1
2
3
Suy ra:
( )m 8,0=
Dt
5
3
3
−
−
38,1
10
=
+
109,0 ⋅
=
⋅
)m (
S L
6
5
10
332,18,0 ⋅ 95,0 10 ⋅
⋅
10 ⋅ 332,1 +
⋅
ChiÒu dµy th©n th¸p lµ: - §o¹n luyÖn víi .
S L
Quy chuÈn:
132 2 ⋅ ( )mm 2= - §o¹n ch−ng víi
)m ( 8,0=
Dt
5
3
3
−
−
38,1
10
=
+
109,0 ⋅
=
⋅
)m (
S C
6
5
132
10
⋅
332,18,0 ⋅ 95,0 10 ⋅
10 ⋅ 332,1 +
⋅
.
2 ⋅ ( )mm 2=
S c
S
S
S
=
=
Quy chuÈn:
( )mm 2=
C
L
19
ChiÒu dÇy trªn thiÕt bÞ:
p
p
=
+ KiÓm tra øng só©t theo ¸p suÊt thö.
0
( mNp 1
th +
5,1
⋅
=
¸p suÊt thö: [II – 366]
)2 thp : ¸p suÊt thö thñy lùc. ( mNp
pth
)2 1p : ¸p suÊt cét chÊt láng trong th¸p.
H
⋅
p 1
g ⋅= ρ 1
1
. [II – 358]
5
10
81,9
517,941
8,3
p
=
332,15,1 ⋅
⋅
+
⋅
⋅
=
( mN 234898
)2
0
Suy ra:
o
=
≤
σ
øng suÊt theo ¸p suÊt thö:
( mN
)2
[ D t 2
σ C 2,1
] ) ( pCS + − ⋅ ) ( CS ⋅ − ⋅ ϕ
[II – 365]
3
−
6
[ 8,0
,90
0367
10
σ
=
⋅
=
( mN
)2
3
−
234898 95,0
] ⋅ ⋅
( ) 10 9,02 + − ⋅ ) ( 9,022 10 ⋅ − ⋅
Ta cã:
6
220
10
6
333,183
10
=
=
⋅
( mN
)2
σ c 2,1
⋅ 2,1
σ <
MÆt kh¸c:
cσ 2,1
VËy: tháa m·n
)mm2
.
ChiÒu dµy th©n thiÕt bÞ lµ ( 2. N¾p vµ ®¸y n¾p. - Chän cïng vËt liÖu víi th©n th¸p; ThÐp kh«ng gØ X18H10T.
- Chi tiÕt cÊu t¹o:
- §¸y vµ n¾p elip cã gê chÞu ¸p suÊt trong. - C¸c kÝch thøoc:
tD = 0,8 (m)(®¸y) ;
tD = 0,8(m)(n¾p)
- §−êng kÝnh trong tÝnh theo:
bh = 0,25 .
tD
- ChiÒu cao phÇn låi :
bh = 0,25 . 0,8 = 0,2 (m)
N¾p:
bh = 0,25 . 0,8 = 0,2 (m)
§¸y:
- ChiÒu cao gê : h = 0,025 (m)
S
C
=
⋅
+
- ChiÒu dµy ®¸y vµ n¾p :
p
8,3
⋅
−
pD ⋅ t ] k ⋅ ⋅ ϕ h
[ σ k
D t 2 h ⋅ b
(m) [II – 385]
hϕ = 0,95: HÖ sè bÒn mèi hµn h−íng t©m.
20
Trong ®ã :
k
−= 1
d tD
1=⇒ k
: HÖ sè kh«ng thø nguyªn.
81,9
410
p
p
at 1
=
=
=
⋅
V× ®¸y vµ n¾p cã lç nh−ng lç ®· ®−îc t¨ng cøng hoµn toµn p : ¸p suÊt trong.
( mN
hoi
4
p
p
p
332,1
10
=
=
+
=
⋅
N¾p:
)2 ( mN
)2
hoi
thap
p 1
§¸y:
4
3
3
−
−
S
=
⋅
+
109,0 ⋅
=
102,1 ⋅
)m (
4
225
8,0 ,02 ⋅
⋅ 95,0
81,9
10
81,98,0 ⋅ 6 10 ⋅ ⋅
10 −
⋅
CS −
- ChiÒu dµy n¾p:
8,3 132 ⋅ ( )mm 10<
3 −
3 −
3 −
102
S
⋅+
=
102,3 ⋅
Do [II – 385]
S
Bæ sung thªm: )m (
102,1 = ⋅ ( )mm 4= - ChiÒu dµy ®¸y:
4
3
3
−
−
S
94,0
10
=
⋅
+
109,0 ⋅
=
⋅
)m (
5
225
8,0 ,02 ⋅
8,3
132
332,1
10
⋅
10 −
⋅
CS −
Quy chuÈn:
332,18,0 ⋅ ⋅ 6 10 95,0 ⋅ ⋅ ( )mm 10<
3 −
3 −
3 −
94,2
10
10
102
S
=
⋅
⋅
⋅+
Do [II – 385]
S
Bæ sung thªm: )m (
94,0 = ( )mm 3= - KiÓm tra øng suÊt theo ¸p suÊt thö: Ta cã:
0
=
σ
Quy chuÈn:
[ 2 D t 6,7
2 ⋅+ k ⋅ ⋅
⋅ ⋅
− ( ⋅
h b ϕ h
] ) ( pCS ⋅ )CS h − b
[II – 387]
4
10
p
p
=
=
81,95,1 ⋅
⋅
=
⋅
)2
( mN
hoi
2
3
−
6
5,1 [ 8,0
,18
742
10
σ
=
⋅
=
( mN
)2
,02 225 ⋅+ 95,016,7 ⋅ ⋅ ⋅
( ) 9,04 10 ⋅ − ⋅ ( ,0 225 9,04 ⋅ −
147150 ] 147150 ⋅ ) 3 − 10 ⋅
Víi n¾p th¸p:
6
220
10
6
33,183
10
=
⋅
=
<
σ
( mN
)2
⋅ 2,1
S
Mµ:
σ c 2,1 ( )mm 4= Víi ®¸y th¸p :
p
=
=
( mN 234898
)2
0
2
3 −
6
p [ 8,0
133,44
10
σ
=
=
⋅
( mN
)2
,02 225 ⋅+ 95,016,7 ⋅ ⋅ ⋅
( ) 9,03 10 −⋅ ⋅ ( 9,03 ,0 225 −⋅
] 234898 ⋅ ) 3 − 10 ⋅
VËy: tháa m·n.
21
Mµ:
6
220
10
6
33,183
10
<
=
=
⋅
σ
( mN
)2
⋅ 2,1
S
σ c 2,1 ( )mm 3=
tháa m·n. VËy:
3. Chän mÆt bÝch. - Chän bÝch bÒn b»ng thÐp CT3 kiÓu I [II – 417]
( mN
)2
=ρ y
6101,0 ⋅ Víi c¸c th«ng sè chän theo (II – 417) víi
0,8
m
0,8
m
=
=
(
)
(
)
tD
tD
D
930
mm
D
930
mm
=
=
(
)
(
)
880
mm
880
mm
=
=
(
)
(
)
bD
bD
850
mm
850
mm
=
=
(
)
(
)
D 1
D 1
811
mm
811
mm
=
=
(
)
(
)
D 0
D 0
20
- Sè bÝch: 3 c¨ä bÝch nèi . §¸y víi th©n th¸p. N¾p víi th©n th¸p. Nèi ®o¹n ch−ng víi ®o¹n luyÖn. - B−íc bÝch. - §−êng kÝnh trong:
24
Z
cai
=
bd M= (
)
- Bulong:
h
20
mm
=
(
)
S
- ChiÒu dµi bÝch:
)mm ( 2=
4. TÝnh ®−êng kÝnh c¸c èng dÉn. - Chän vËt liÖu èng dÉn cïng vËt liÖu th¸p dµy
d
=
- §−êng kÝnh èng dÉn.
V 785
,0
ω⋅
[I – 369]
Trong ®ã:
.
)sm 3 )sm .
- V : L−u l−îng thÓ tÝch ( - ω: Tèc ®é trung b×nh (
1,94
(
)sKg
FG =
4504
C
,19=FM 03,90=
t F
22
a. èng dÉn hçn hîp ®Çu vµo th¸p.
0
0
t
t
C
=
3,90=
Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt dung riªng – NhiÖt ®é. [I – 172]
F
C0
C080
T¹i: vµ néi suy.
C080
+ Khèi l−îng riªng cña r−îi E – H ë .
=Eρ
100
C0
: - §èi víi r−îi E: ë
=Eρ
972
C080
ë :
=Hρ
C0
100
- §èi víi H : ë :
=Hρ
+
⋅
ë : vµ ë 100 )3mkg ( 735 )3mkg ( 716 )3mkg ( )3mkg ( 958
x
ρρ = 2
( )2 ρρ −
1
100 t − 80 100 −
Ta cã:
C
100 t0 0 80 xt
C
0 99,5
=
§å thÞ biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a khèi l−îng riªng theo nhiÖt ®é
Ft
716
716
,725
215
+
⋅
=
+
⋅
−
=
)
( 735
)
)3mkg (
ρρ = 2
E
( ρρ − 2
1
100 t − 80 100 −
3,90 100 − 100 80 −
958
958
79,964
⋅
=
+
⋅
−
=
+
)
( 972
)
)3mkg (
( ρρ − 2
1
ρρ = 2
H
3,90 100 − 100 80 −
1225
Khèi l−îng riªng cña r−îi Etylic vµ N−íc ë .
100 t − 100 80 − ,0=Fa
Víi:
1 −
1 −
1
3
F
f
Kg m
927, 27
=
+
=
+
=
F
(
)
0,1225 725, 215
1 0,1225 − 964, 79
a F ρ E
a − ρ T
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
3 −
V
3 m s
=
=
=
2,1 10 ⋅
(
)
1,94 927, 27
F f
F
0,3
m s
=
Suy ra:
(
)
dauW
23
Theo [I – 369] chän
⇒ §−êng kÝnh èng dÉn hçn hîp ®Çu.
3 −
d
0, 09
m
90
mm
=
=
=
(
)
(
)
2,1 10 ⋅ 0, 785 0,3 ⋅
l
80
mm
=
(
)
3 −
0, 03
m s
=
=
=
(
)
ω H
2
2
V 0, 785
d
⋅
2,1 10 ⋅ 0, 785 0, 02 ⋅
Theo [II – 434] chiÒu dµi ®o¹n èng nèi:
G
R
77, 27
Kmol h
=
=
(
) 1 + ⋅
(
)
y
G P
0, 0215
Kmol s
=
(
)
yG
0,8165
x
y=
=
b. èng dÉn h¬i ®Ønh th¸p. - L−îng h¬i ®Ønh th¸p:
P
P
0
78, 6279
C
=
- NhiÖt ®é s¶n phÈm ®Ønh theo
Pt
Tõ ®å thÞ t – x,y suy ra:
t
+
)
P
V G =
⋅
P
y
( 22, 4 273 ⋅ 273
22, 4 273 78, 6279 +
⋅
(
)
0, 0215
0, 62
3 m s
=
⋅
=
PV
(
)
ω=
- L−u l−îng h¬i ®Ønh th¸p:
273 )
( 20 m s
Chän ω theo [II – 369]
d
m
0,199
=
=
(
)
0, 62 0, 785 20 ⋅
d
0, 2
m
200
mm
=
=
§−êng kÝnh èng:
(
)
(
)
l
130
mm
=
Quy chuÈn:
(
)
Theo [II – 434] chiÒu dµi ®o¹n èng nèi
19, 75
m s
=
=
(
)
ω = H
2
2
V 0, 785
d
⋅
0, 62 0, 785 0, 2 ⋅
Tèc ®é thùc tÕ:
337,844
Kmol h
1, 69
Kg s
=
=
)
(
(
)
WG
M
46 0.0019
=
=
⋅
=
( 1 + −
( 1 0, 0019 18 18, 0532 ⋅ + −
)
W
M x ⋅ E
P
) x M ⋅ P
H
0, 0019
=
c. èng dÉn s¶n phÈm ®¸y. - L−îng s¶n phÈm ®¸y:
x W
y= W
0
99,5166
C
=
Ta cã:
Wt
0
C
=
Tõ ®å thÞ t – x,y suy ra
716, 46
Kg m
ρ = E
Wt (
99,5166 )3
24
Theo [I – 9] vµ néi suy ë
958,34
Kg m
ρ = H
)3
0, 0048
(
Wa =
1 −
3
kg m
956, 79
=
+
=
ρ W
(
)
0, 0048 1 0, 0048 716, 46
− 958,34
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
l
130
mm
=
Suy ra:
(
)
4
−
0,98.10
V
=
=
=
Theo [ II – 434] chiÒu dµi ®o¹n èng
(m3/s) Lóc ®ã: - L−u l−îng thÓ tÝch cña s¶n phÈm ®¸y lµ : G 337,844 W 956, 79.3600 ρ W
4 −
d
0,025(m)
=
=
0,98.10 0, 785.0, 2
Chän tèc ®é s¶n phÈm ®¸y lµ : w = 0,2 (m/s) §−êng kÝnh cña èng dÉn s¶n phÈm ®¸y lµ :
[II - 434]
4 −
w
0,139 (m/s)
=
=
=
TT
2
V d 0, 785.
0,98.10 2 0, 785.0, 03
Quy chuÈn : d = 0,03 (m) = 30 (mm) ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi : l = 90 (mm) Tèc ®é thùc tÕ cña s¶n phÈm ®¸y :
0, 42
=
d. èng dÉn h¬i ng−ng tô håi l−u: L−îng h¬i ng−ng tô håi l−u lµ:
900,84.1, 67 3600
22, 0458 40,862 900,84
Kg h
=
=
⋅
(
)
PG
(kg/s) GR = GP.R =
755, 3
983, 75
NhiÖt ®é cña h¬i ng−ng tô håi l−u tR = tP = 78,6279 oC Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc (b¶ng I-10) theo t = tR :
Eρ =
Hρ =
(kg/m3) (kg/m3)
1
−
1 −
1
R
769, 74
=
+
=
+
=
ρ R
Nång ®é khèi l−îng cña h¬i ng−ng tô håi l−u aR = aP = 0,9192 Khèi l−îng riªng cña h¬i ng−ng tô håi l−u lµ :
0,9192 1 0,9192 755,3
− 983, 75
a R ρ A
a − ρ B
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
(kg/m3)
25
L−u l−îng thÓ tÝch cña h¬i ng−ng tô håi l−u lµ:
3 −
0,54.10
V
=
=
=
0, 42 769, 74
G R ρ R
(m3/s)
3 −
d
0,048 (m)
=
=
0,54.10 0, 785.0,3
Chän tèc ®é h¬i ng−ng tô håi l−u lµ : w = 0,3 (m/s) §−êng kÝnh cña èng dÉn h¬i ng−ng tô håi l−u lµ :
[II - 434]
3 −
w
0,275 (m/s)
=
=
=
TT
2
2
V d 0, 785.
0,54.10 0, 785.0, 05
Quy chuÈn : d = 0,05 (m) = 50 (mm) ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi: l = 100 (mm) Tèc ®é thùc tÕ cña h¬i ng−ng tô håi k−u:
,
xG = 415,115 (kmol/h)
e. èng dÉn h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u: L−îng h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u lµ:
NhiÖt ®é cña h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u:
tW = 99,5166 oC
G
)
+
, .22, 4.(273 x
t W
V
=
273
L−u l−îng thÓ tÝch cña h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u lµ:
3,5245
=
=
415,115.22, 4.(273 99,5166) + 273.3600 Chän tèc ®é h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u lµ: w = 30 (m/s) §−êng kÝnh cña èng dÉn h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u lµ:
0,387 (m)
d =
=
3,5245 0, 785.30
(m3/s)
[II - 434]
w
29,5 (m/s)
=
=
=
TT
2
2
V d 0, 785.
3,5245 0, 785.0,39
Quy chuÈn: d = 0,39 (m) = 390 (mm) ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi: l = 150 (mm) Tèc ®é thùc tÕ cña h¬i s¶n phÈm ®¸y:
5. Khèi l−îng th¸p:
G = GT + GN-§ + GB + Gbl + G§ + G¤ + GL (kg)
Trong ®ã:
26
GT: Khèi l−îng th©n th¸p trô (kg). GN-§: Khèi l−îng n¾p vµ ®¸y th¸p (kg).
GB: Khèi l−îng bÝch (kg). Gbl : Khèi l−îng bu l«ng nèi bÝch (kg). G§: Khèi l−îng ®Üa lç trong th¸p (kg). G¤: Khèi l−îng èng ch¶y chuyÒn (kg). GL: Khèi l−îng chÊt láng ®iÒn ®Çy th¸p (kg).
[II - 313]
2
.[(
)
]
π
−
2 D t
H .
=
G T
. ρ T
D S + t 4
−
3 2 3,14.[(0,8 2.10 )
2 0,8 ]
+
−
3 .3,8.7,9.10
75.5 (kg)
=
=
4
a. Khèi l−îng th©n th¸p trô: - Khèi l−îng riªng cña thÐp lµ ρT = 7,9.103 (kg/m3) - §−êng kÝnh trong cña th©n th¸p: Theo c¸c th«ng sè ®Üa ®· chän : Dt = 1,4 (m) - ChiÒu dµy th©n th¸p : S = 2 (mm) - ChiÒu cao th©n th¸p : H = 3,8 (m) Khèi l−îng th©n th¸p lµ:
[II - 382]
3
3
−
G
2 .
2.0, 76.2.10 .7,9.10
24, 016 (kg)
=
=
N D
F S ρ . T
− =
b. Khèi l−îng n¾p vµ ®¸y th¸p: Theo c¸c th«ng sè cña n¾p vµ ®¸y th¸p ®· chän: - BÒ mÆt trong cña n¾p, ®¸y th¸p : F = 0,76 (m2) - ChiÒu dµy cña n¾p, ®¸y th¸p lÊy chung: S =2 (mm) = 2.10-3 (m) Khèi l−îng n¾p vµ ®¸y th¸p lµ:
]
.[ π
h . .
n .
=
ρ T
G B
2 0,8 ]
−
3 .0, 025.7,9.10 .6 209, 2 (kg)
=
=
2 2 D D − t 4 2 3,14.[0,93 4
c. Khèi l−îng bÝch: Theo c¸c th«ng sè cña bÝch ®· chän: - §−êng kÝnh trong cña bÝch: Dt = 0,8 (m) - §−êng kÝnh ngoµi cña bÝch: D = 0,93 (m) - ChiÒu dµy bÝch: h = 0,025 (m) - Sè bÝch: n = 3 (cÆp) = 6 (chiÕc) Khèi l−îng bÝch lµ:
27
d. Khèi l−îng bu l«ng nèi bÝch: Theo c¸c th«ng sè cña bÝch ®· chän : CÇn 3 cÆp bÝch, mçi cÆp cÇn 32 bu l«ng lo¹i M20 (khèi l−îng: 0,15 kg/c¸i).
blG =
Khèi l−îng bu l«ng nèi bÝch lµ: 3.32.0,15 14, 4 (kg) =
570
Kg m
×
e. Khèi l−îng ®Öm:
ρ = d
)3
(
2
6
3
0, 07
0, 03 8, 737 10
m
2 0, 03
2 0, 03
V
⋅
=
⋅
=
−
−
⋅
§Öm 30 30 3,5 ×
)
(
)
(
)
(
ThÓ tÝch ®Öm: Sè ®Öm trong 1m3: 25.103(®Öm/1m3). π 4
6 −
3 −
V
8, 737 10
570
Kg
⋅
=
⋅
⋅
=
4,98 10 ⋅
(
)
ρ d
Khèi l−îng mét ®Öm:
2
3
V H F
7, 64
m
⋅ =
=
3,8 3,14 ⋅
⋅
=
(
)
0,8 0,8 + 2
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
ThÓ tÝch cña th¸p:
N = 25.103.7,64 = 191.103(®Öm)
3
3 −
−
N
951,18
=
⋅
4,98 10 ⋅
=
191000 4,98 10 ⋅
⋅
=
DG
Sè ®Öm trong th¸p: Khèi l−îng ®Öm:
3
6 −
V
7, 64 8, 737 10
191000 5.97
m
V V =
−
=
−
⋅
⋅
=
l
thap
dem
(
)
f. Khèi l−îng láng ®iÒn ®Çy th¸p: - TÝnh gÇn ®óng:
kg
5,97
5198,59
⋅
=
⋅
=
(
)
G V = l l
ρ l
800, 053 941,517 + 2
G
G
G
+
=
+
+
- Khèi l−îng láng:
than
thap
G G + B
BL
G G + l
d
N D −
24, 016 209, 2 14, 4 951,18 5198,59 6397,386
Kg
=
+
+
=
+
+
(
)
TG
6397,386
Kg
=
Nh− vËy tÝnh gÇn ®óng:
)
TG
VËy khèi l−îng th¸p: (
4
P G g
6397,386 9,81 62758,36
N
6, 276 10
= ⋅ =
=
⋅
=
⋅
(
)
6. TÝnh ch©n ®ì: - Träng l−îng th¸p:
4
G
N
=
2,5 10 ⋅
(
)
- Theo [II – 437] chän ch©n ®ì cã t¶i trängcho phÐp trªn mét ch©n.
2
F
=
811 10 ⋅
)
( 4 m− - T¶i träng cho phÐp trªn bÒ mÆt ®ì.
28
- BÒ mÆt ®ì.
H h s l d B B2 B1
L mm
BÒ mÆt ®ì F.104, m2
- VËt liÖu CT3, ch©n ®ì kiÓu IV, sè ch©n 6. T¶i träng cho phÐp trªn mét ch©n G.10-4N
T¶i träng cho phÐp trªn bÒ mÆt ®ì q.10-6, N/m2 0,84 6,0 711 300 240 260 370 450 226 18 110 34
Q
Q
Q
Q
Q
=
+
+
+
VI. TÝnh c©n b»ng nhiÖt.
F
ng
1
xql
f
D 1
1. ThiÕt bÞ gia nhiÖt hçn hîp ®Çu. - Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l−îng cña thiÕt bÞ ®un nãng hçn hîp ®Çu. [II – 196]
1DQ : NhiÖt l−îng do h¬i ®èt mang vµo (J/h). fQ : NhiÖt l−îng do hçn hîp ®Çu mang vµo (J/h).
FQ : NhiÖt l−îng do hçn hîp ®Çu mang ra (J/h). 1ngQ : NhiÖt l−îng do n−íc ng−ng mang ra (J/h).
1xqQ : NhiÖt l−îng mÊt m¸t do m«i tr−êng xung quanh(J/h).
0
119
C
=
Trong ®ã:
0 t s
- Chän h¬i ®èt lµ h¬i n−íc b·o hßa ë ¸p suÊt p = 2at,
=
⋅
=
+
⋅
a. NhiÖt l−îng do h¬i ®èt mang vµo. Ta cã:
QD
D 1
λ 1
( rD ⋅ 1 1
θ 1
)1 C
1
(J/h) [II – 196]
1D : L−îng h¬i ®èt (Kg/h). 1λ : NhiÖt l−îng riªng cña h¬i ®èt (J/Kg).
29
Trong ®ã:
119
C0
=θ 1
1r : Èn nhiÖt hãa h¬i cña h¬i ®èt (J/kg).
: NhiÖt ®é n−íc ng−ng.
[I – 301]
t θ= néi suy ta cã:
1
526, 7
Kcal Kg
=
Theo b¶ng sè liÖu nhiÖt ho¸ h¬i nhiÖt ®é. T¹i: 0
(
)
r 1
3
3
J Kg
2210, 4 10
J Kg
526, 7 4,18 10 ⋅
=
⋅
=
⋅
.
(
(
)
r 1
J
Kg
⋅
) C : NhiÖt dung riªng cña n−íc ng−ng. (
)do
.
Q
t
=
⋅
b. NhiÖt l−îng do hçn hîp ®Çu mang vµo. Ta cã:
(
) J h
f
cG ⋅ F
f
f
[II – 196]
F : L−îng hçn hîp ®Çu mang vµo.
(
) Kg h
7000
F =
(
) Kg h
020
C
=
ft
J
Kg
⋅
(
)do
fC : NhiÖt dung riªng hçn hîp.
t
020
C
2480
J Kgdo
=
Trong ®ã:
(
)
f
C ⇒ = E
4180
J Kgdo
=
(
)
HC
ë:
=
a 1
Mx ⋅ 1 ( 1 −+
Mx ⋅ 1
1
1 ) Mx ⋅ 1
2
§æi nång ®é sang phÇn tr¨m khèi l−îng.
a
,0
1225
=
=
=
F
,0
0518
,0 46
0518
18
⋅
⋅
Mx ⋅
Mx ⋅ F ( 1 −+
0518 46 ⋅ ( ,01 −+
)
F
E
E ) Mx ⋅ F
H
a
,0
9192
=
=
=
P
,0
8165
,0 46
8165
18
⋅
⋅
Mx ⋅
Mx ⋅ P ( 1 −+
8165 46 ⋅ ( ,01 −+
)
P
E
E ) Mx ⋅ P
H
,0
0048
=
=
=
a W
,0 46
0019
18
,0
0019
⋅
⋅
Mx ⋅ W ( 1 −+
0019 46 ⋅ ( ,01 −+
)
E ) Mx ⋅ W
H
Mx ⋅ W
E
C
a
C
=
⋅
Ta cã:
( 1 −+
)
f
Ca ⋅ f
E
f
H
J
Kg
,0
1225
2480
1225
4180
3971
75,
⋅
⋅
⋅
=
Ta cã:
(
)do
( ,01 −+
)
=fC
Suy ra:
7
Q
c
7000 20 3971, 75 55, 6.10
=
⋅
=
=
⋅
⋅
(
) J h
f
G t ⋅ F
f
f
VËy:
30
c. NhiÖt l−îng do hçn hîp ®Çu mang ra.
Q
t
=
⋅
Ta cã:
(
) J h
F
cG ⋅ F
F
F
[II – 196]
C
0 90,3
=
Kg
J
⋅
Trong ®ã:
Ft FC : NhiÖt dung riªng cña hçn hîp ®Çu khi ®i ra. (
: NhiÖt ®é cña hçn hîp ®Çu mang sau ®un nãng. )do
0 90,3
C
t
=
=
[I – 172]
F
C080
C0
Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt dung riªng – NhiÖt ®é. T¹i: 0 t vµ néi suy.
Kg
J
C080
3220
⋅
+ NhiÖt dung riªng cña r−îi E – H ë
EC =
Kg
J
100
C0
3520
⋅
- §èi víi r−îi E: ë :
EC =
J
Kg
⋅
4190
C080
ë :
HC =
J
Kg
100
C0
4230
⋅
: - §èi víi H: ë vµ ë 100 ( ( (
(
HC =
C
C
=
+
⋅
ë : . )do )do )do )do
(
)
2
x
C C − 1
2
t 100 − 100 80 −
Ta cã:
C
xt
100 t0 0 80
31
§å thÞ biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a nhiÖt dung riªng theo nhiÖt ®é
0 90,3
C
=
Ft
J
Kg
⋅
3520
3374,5
=
+
3220 3520 −
=
⋅
(
)do
(
)
EC
100 90,3 − 100 80 −
J
Kg
4230
4210, 6
⋅
=
+
4190 4230 −
=
⋅
(
)do
(
)
HC
100 90,3 − 100 80 −
1225
NhiÖt dung riªng cña r−îi Etylic vµ N−íc ë .
,0=Fa
,0
1225
3374
5,
1225
4210
4107
65,
J
Kg
⋅
⋅
=
⋅
Víi:
( ,01 −+
)
(
)do
=FC
Suy ra:
7
7000 4107, 65 90,3 259, 6.10 ⋅
=
⋅
(
) J h
FQ =
VËy:
=
⋅
⋅
d. NhiÖt l−îng do n−íc ng−ng mang ra. Ta cã:
(
) J h
ngQ
1
D C θ 1 1
1
[II – 197]
Q
5%
Q
=
⋅
(
) J h
xq 1
tieuton
0, 05
=
⋅
®. NhiÖt l−îng mÊt ra m«i tr−êng xung quanh. Ta cã:
(
) J h
xqQ
1
D r ⋅ 1 1
[II – 197]
Q
Q
Q Q +
−
+
Q Q −
F
ng
xq 1
f
=
=
D 1
F 0,95
⋅
1 λ 1
f r 1
7
10
971, 48
=
⋅
=
(
)hKg
D 1
3
259, 6 55, 6 − 0,95 2210, 4 10 ⋅
⋅
e. L−îng h¬i ®èt cÇn thiÕt. Ta cã:
Q
+
+
=
+
J h [II – 197]
(
)
F
Q Q Q Q + y
w
R
xq
2
ng
2
Q Q + D 2
2. Th¸p ch−ng luyÖn. - Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cña th¸p ch−ng luyÖn. Ta cã:
(
) J h
FQ : NhiÖt l−îng do hçn hîp dÇu mang vµo th¸p.
(
) J h
2DQ : NhiÖt l−îng do h¬i ®èt mang vµo th¸p
(
) J h
RQ :NhiÖt l−îng do l−îng láng håi l−u mang vµo th¸p.
(
) J h
yQ : NhiÖt l−îng do h¬i mang ra ë ®Ønh th¸p.
(
) J h
wQ : NhiÖt l−îng s¶n phÈm ®¸y mang.
(
) J h
2xqQ : NhiÖt l−îng mÊt m¸t ra m«i tr−êng xung quanh.
32
Trong ®ã:
(
) J h
2ngQ : NhiÖt l−îng do n−íc ng−ng mang ra.
0
119
p
2
at
t =
=
, 0 Chän h¬i ®èt lµ h¬i n−íc b·o hoµ
=
⋅
=
⋅
J h [II – 197]
(
)
(
)
DQ
D 2
λ 2
D r G C + 2
2
2
2 ⋅
2
a. NhiÖt l−îng do h¬i ®èt mang vµo th¸p. Ta cã:
(
) J Kg
2D : L−îng h¬i ®èt.
(
) J Kg
2λ : Hµm nhiÖt (nhiÖt l−îng riªng) cña h¬i ®èt.
0
θ =
Trong ®ã:
(
) J Kg
2 119 C
(
) J Kg
: NhiÖt ®é n−íc ng−ng.
3
2210, 4 10
⋅
(
r 2
r= = 1
J
Kg
⋅
) J Kg (
)do
2C : NhiÖt dung riªng cña n−íc ng−ng.
2r : Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña h¬i ®èt.
=
b. NhiÖt l−îng do håi l−u mang vµo. Ta cã:
(
) J Kg
Q G C t ⋅ R
R
R
R
⋅
[II – 197]
(
) Kg h
RG : L−îng láng håi l−u.
1665, 4453
G=
=
(
) Kg h
G R
X
0
a
a
,0
9192
068,77
C
=
=
Trong ®ã:
R
P
t =⇒ R
Víi:
C
C
3282, 61
J Kg do
=
=
⋅
(
)
R
P
Suy ra:
7
1665, 4453 3282, 61 77, 68 42, 468 10 ⋅
=
⋅
⋅
)W (
RQ =
VËy:
c. NhiÖt l−îng do h¬i ®èt mang ra ë ®Ønh th¸p. Ta cã:
( 1 ⋅ +
(
) J h
Q G = P
y
) R λ ⋅ d
x
[II – 197]
a
a
⋅
Trong ®ã:
dλ : Hµm nhiÖt cña h¬i ë ®Ønh th¸p. )
( 1
(
) J Kg
= ⋅ + − λ 1
λ 2
λ d
,λ λ : NhiÖt l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc.
1
2
(
) J Kg
λ 1
r C = + 1 1
⋅ θ 1
(
) J Kg
λ 2
r C = + 2
2
⋅ θ 2
[II – 197]
33
Víi:
0
C
=
68,77=
=θθ 2
1
t R
J
Kg
⋅
3374,5
C C=
=
1
E
J
Kg
C
4210, 6
⋅
C=
=
( (
)do )do
2
H
848031, 48
J Kg
=
=
(
)
r 1
r E
2346165,9
J Kg
=
=
(
)
r 2
r H
848031, 48 3374,5 77, 68 1110162, 64 J Kg
+
=
⋅
(
)
λ = 1
2346165,9 4210, 6 77, 68 2673245 J Kg
+
=
⋅
(
)
λ = 2
Theo b¶ng (I – 301) vµ néi suy ta cã:
a
0,9192 1110162, 64
J Kg
⋅
=
⋅
=
⋅
( 1
)
( 1 0,9192 2673245 1236459, 7 + −
)
(
)
a = ⋅ + − λ λ 1
λ 2
Suy ra:
7
1236459, 7 664,848 1 2,52
J h
)
=
⋅
=
289,3 10 ( ⋅
( ⋅ +
)
yQ
VËy:
=
tCG ⋅ ⋅
(
) J h
Q W
W
W
W
d. NhiÖt l−îng do s¶n phÈm ®¸y mang ra. Ta cã:
WG : L−îng s¶n phÈm ®¸y.
6099,17
( (
)hKg )hKg
WG =
Trong ®ã:
0, 0019
0 99,5
C
=
x w
t ⇒ = w
Tõ ®å thÞ t- x,y.
0 99,5
C
t
=
=
[I – 172]
F
C080
100
Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt dung riªng – NhiÖt ®é. T¹i: 0 t vµ néi suy.
3220
C080
. + NhiÖt dung riªng cña r−îi E – H ë
C0 ) J Kgdo
EC =
3520
100
C0
: - §èi víi r−îi E: ë vµ ë (
(
) J Kgdo
EC =
4190
C080
ë :
(
) J Kgdo
HC =
4230
100
C0
: - §èi víi H : ë
(
) J Kgdo
HC =
C
C
=
+
⋅
ë :
(
)
2
x
C C − 1
2
100 t − 100 80 −
34
Ta cã:
C
xt
0 80 100 t0
0 99,5
C
=
§å thÞ biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a nhiÖt dung riªng theo nhiÖt ®é
Ft
J
Kg
3520
3512,5
⋅
=
+
3220 3520 −
=
⋅
(
)do
(
)
EC
100 99,5 − 100 80 −
J
Kg
⋅
4229
4230
⋅
4190 4230 −
=
=
+
(
)do
(
)
HC
100 99,5 − 100 80 −
0048
,0=Wa
J
Kg
⋅
,0
0048
3512
5,
4229
4225
56,
⋅
⋅
=
NhiÖt dung riªng cña r−îi Etylic vµ N−íc ë .
(
)do
( 48,00,01 −+
)
=WC
Suy ra:
7
6099,17 4225,56 99,5 256, 44 10 ⋅
=
⋅
⋅
(
) J h
WQ =
05,0
=
⋅
VËy:
(
)hJ
rD ⋅ 2 2
Qxq
2
[II – 198] ®. NhiÖt l−îng mÊt m¸t do m«i tr−êng xunh quanh. Ta cã:
Q
G
C
=
⋅
=
CD ⋅
J h [II – 198]
(
)
ng
2
ng
2
2
⋅ θ 2
⋅ θ 2
2
e. NhiÖt l−îng do n−íc ng−ng mang ra. Ta cã:
2ngG : L−îng n−íc ng−ng b»ng l−îng n−íc ng−ng tô.
Q
=
+
+
−
Trong ®ã:
D Q Q Q + y
ng
w
2
2
xq
2
Q Q − R
F
−
+
Q Q Q Q − R
y
=
D 2
w 0,95
⋅
F r 2
7
7
7
7
289,3 10
256, 44 10
42, 468 10
⋅
+
−
⋅
⋅
⋅
116, 06
=
=
f. L−îng h¬i ®èt cÇn thiÕt.
D 2
259, 6 10 4
− 0,95.2210.10
t
−
=
⋅
⋅
(Kg/h)
( tCG
) 1 ⋅+
( RG ⋅ P
)1
r d
2
n
n
35
3. ThiÕt bÞ ng−ng tô. - Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt thiÕt bÞ ng−ng tô hoµn toµn. Ta cã: [II – 198]
J
(
)Kg
dr : Èn nhiÖt hãa h¬i cña ®Ønh th¸p.
0 90,3
C
=
dt
Kcal Kg
512
=
Trong ®ã:
)
Er
180
Kcal Kg
=
(
)
Hr
0,1225
a =
J
(
)Kg
Theo [I – 301] néi suy ta cã: (
t : NhiÖt ®é vµo vµ ra cña n−íc lµm l¹nh ë
00 C .
2,t
1
0
20
C
=
nG : L−îng n−íc tiªu tèn.
t 1
0
40
C
=
NhiÑt ®é vµo cña n−íc lµm l¹nh lÊy ë nhiÖt ®é th−êng ë
t 1
t
0
t 1
2
30
t
C
=
=
tb
+ 2
(
) J Kg do .
nC : Nhiªt ®é riªng cña n−íc ë nhiÖt ®é trung b×nh.
NhiÖt ®é ra cña n−íc lamg l¹nh chän
nC = 4174,4(J/Kg.do)
Theo [I – 195] vµ néi suy ta cã:
4
J
3, 47.10
=
=
=
(
)Kg
G n
668,84(2,505 1).1236459, 7 + 4174, 4.20
−
( G R ⋅ P ( C t ⋅ n
2
) r 1 + ⋅ ) t 1
L−îng n−íc l¹nh cÇn thiÕt.
t
⋅
⋅
−
=
⋅
−
( G C t ⋅
)
P
P
' 2
n
2
t 1
( ' G C t 1
)
n 2
4. ThiÕt bÞ lµm l¹nh - Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt cña thiÕt bÞ lµm l¹nh. Theo [II – 198]:
(
) Kg h
2nG : L−îng n−íc l¹nh tiªu tèn.
' t : NhiÖt ®é ®Çu vµ cuèi cña s¶n phÈm ®Ønh ®· ng−ng tô
00 C
' 1
2,t
0 90,3
C
=
Trong ®ã:
0 25
C
=
S¶n phÈm sau ng−ng tô ë tr¹ng th¸i s«i. NhiÖt ®é vµo chÝnh b»ng nhiÖt ®é s«i ë ®Ønh th¸p ' t 1
t
' t 1
' 2
0 57, 65
t
C
=
=
0 tb
+ 2
PC : NhiÖt dung riªng cña s¶n phÈm ®Ønh ng−ng tô. Theo [I – 202] vµ néi suy ta cã:
36
NhiÖt ®é ra cña s¶n phÈm ®¸y lÊy lµ ' t 2
ot
0 57, 65
C
2897
=
(
) J Kg do .
EC =
4183
(
) J Kg do .
HC =
ë
0,1225 2897 ⋅
=
⋅
( 1 0,1225 4183 4025, 465 + −
)
(
) J Kg do .
PC =
⋅
−
' 2
NhiÖt dung riªng cña hçn hîp:
)
2105,849
J
=
=
=
(
)Kg
G n 2
668,84.4025, 464.65,3 4174, 4.20
' t 1 −
t )
2
t 1
G C ⋅ P P ( C t ⋅ n
L−îng n−íc l¹nh cÇn thiÕt: (
VII. thiÕt bÞ gia nhiÖt hçn hîp ®Çu
§Ó ®un nãng hçn hîp ®Çu (theo phÇn khèi l−îng) víi n¨ng suÊt 7000 kg/h, gi¶ thiÕt dung dÞch ®Çu cã nhiÖt ®é ban ®Çu t=200C, cÇn ®un nãng ®Õn nhiÖt ®é s«i tF =96 0C (nhiÖt ®é s«i tra theo ®−êng c©n b»ng x-y-t). §Ó ®un nãng hçn hîp ®Çu ta dïng thiÕt bÞ gia nhiÖt lo¹i èng chïm lo¹i ®øng, dïng h¬i n−íc b·o hoµ ®Ó ®un nãng hçn hîp ®Çu, chän ¸p suÊt tuyÖt ®èi cña h¬i n−íc b·o hßa lµ P = 2at, khi ®ã nhiÖt ®é cña h¬i n−íc b·o hoµ lµ tbh= 119,60C.
ThiÕt bÞ trao ®æi nhiÖt lo¹i èng chïm th¼ng ®øng víi c¸c th«ng sè: - BÒ mÆt truyÒn nhiÖt trªn 1 ®¬n vÞ thÓ tÝch(m2/m3): 15 – 40 - L−îng kim lo¹i cÇn cho 1 ®¬n vÞ nhiÖt t¶i: 1 - L−îng kim lo¹i cÇn cho 1 ®¬n vÞ bÒ mÆt ®èt: 30 – 80 - ChiÒu cao èng: hO = 1,0 (m) - §−êng kÝnh èng: d = 25 (mm)
- ChiÒu dµy thµnh èng: δ = 2,5 (mm)
⇒ §−êng kÝnh trong cña èng lµ: dO = 20 (mm)
- Dung dÞch ®i trong èng, h¬i ®èt ®i ngoµi èng.
Chän vËt liÖu chÕ t¹o èng lµ thÐp kh«ng gØ 2X13
⇒ Theo I-148, hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu lµ : λ = 25,4 (W/m.®é)
Chän h¬i ®èt lµ h¬i n−íc b·o hoµ ë ¸p suÊt 2 at, cã to s«i = 119oC
1. HiÖu sè nhiÖt ®é trung b×nh: NhiÖt ®é vµo cña dung dÞch lµ t® = 20 oC NhiÖt ®é ra cña dung dÞch lµ tc = ts«i = tF = 90,3oC H¬i ®èt lµ h¬i n−íc b·o hoµ nªn nhiÖt ®é kh«ng thay ®æi vµ lµ nhiÖt ®é s«i ë ¸p suÊt ®· chän (2 at): 119,62 oC
37
Δt1 = 119 – 20 = 99 oC Δt2 = 119 – 90,3 = 28,7 oC HiÖu sè nhiÖt ®é trung b×nh gi÷a hai l−u thÓ lµ:
O
2
56,8 C
=
=
t Δ = tb
ln
ln
99 28, 7 − 99 28, 7
t t Δ − Δ 1 t Δ 1 t Δ
2
−
)t d
P
c
NhiÖt ®é trung b×nh cña h¬i ®èt lµ ttb1 = 119 oC NhiÖt ®é trung b×nh cña dung dÞch lµ ttb2 = ttb1 - Δttb = 119 – 56,8 = 62,2 oC 2. L−îng nhiÖt trao ®æi: = t.(C.mQ (J/s)
Trong ®é:
m: L−îng dung dÞch ®−a vµo (kg/s). m = F = 1,05 (kg/s) PC : NhiÖt dung riªng cña dung dÞch (J/kg.®é).
Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt dung riªng – to (I-202) t¹i to = ttb2, néi suy ta cã:
CE = 2997,5(J/kg.®é) CH = 4190(J/kg.®é) Nång ®é hçn hîp ®Çu : aF =0,1225
CP = C1.aF + C2.(1 – aF) = 4043,9188(J/kg.®é) t®, tc: NhiÖt ®é vµo vµ ra cña dung dÞch (oC) Q = 1,05.4043,9188.(90,3-20) = 298501,8662 (J/s)
qT
α2 q2
th
Δt1
tT1
tT2
ΔtT Δt2
tdd
q1 α1
δ
3. DiÖn tÝch trao ®æi nhiÖt:
Ký hiÖu:
38
th: NhiÖt ®é h¬i ®èt – h¬i n−íc b·o hoµ ë 2 at (oC) : th = ttb1 = 119,62 oC tT1: NhiÖt ®é mÆt ngoµi èng (oC) tT2: NhiÖt ®é mÆt trong èng (oC) tdd: NhiÖt ®é dung dÞch (oC): tdd = ttb2 = 62,2 oC Δt1: HiÖu nhiÖt ®é gi÷a h¬i ®èt vµ mÆt ngoµi èng (oC): Δt1 = th – tT1
Δt2: HiÖu nhiÖt ®é gi÷a mÆt trong èng vµ dung dÞch (oC): Δt1 = tT2 – tdd ΔtT: HiÖu nhiÖt ®é gi÷a mÆt ngoµi èng vµ mÆt trong èng (oC): ΔtT = tT1 – tT2 δ: ChiÒu dµy thµnh èng (m) tm: NhiÖt ®é mµng n−íc ng−ng (oC): tm = 0,5.( th + tT1) q1: NhiÖt t¶i riªng phÝa h¬i ng−ng tô (W/m2) q2: NhiÖt t¶i riªng phÝa dung dÞch (W/m2) α1: HÖ sè cÊp nhiÖt phÝa h¬i ng−ng tô (W/m2.®é) α2: HÖ sè cÊp nhiÖt phÝa dung dÞch (W/m2.®é)
.A.04,2 4
=α 1
a. HÖ sè cÊp nhiÖt phÝa h¬i ng−ng tô:
Δ
r H.t
(W/m2.®é) [II - 28]
Trong ®ã: A: Phô thuéc nhiÖt ®é mµng n−íc ng−ng tm r: Èn nhiÖt ho¸ h¬i lÊy theo nhiÖt ®é h¬i b·o hoµ th (J/kg)
Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt ho¸ h¬i – to (I-301), néi suy ta cã:
r = 2201,4.103 (J/kg) Δt: HiÖu nhiÖt ®é gi÷a h¬i ®èt vµ mÆt ngoµi èng (oC): Δt = Δt1 H: ChiÒu cao èng (m) : H = hO = 1,0 (m)
25,0
8,0
43,0
Re.
Pr.
=
.021,0Nu ε 1
b. HÖ sè cÊp nhiÖt phÝa dung dÞch: Ph−¬ng tr×nh chuÈn sè cÊp nhiÖt ®èi l−u c−ìng bøc:
Pr Pr t
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎛ ⎜⎜ . ⎝
[ I - 14]
O
50
1
=
=ε⇒=
1
Trong ®ã:
h d
0,1 020,0
O
=
Nu
ε1: HÖ sè hiÖu chØnh:
α l. λ
Nu: ChuÈn sè Nuyxen :
=λ
ρ ..C.A 3 P
α: HÖ sè cÊp nhiÖt phÝa dung dÞch (W/m2.®é): α = α2 l: KÝch th−íc h×nh häc chñ yÕu (m): l = dO = 0,020 (m) λ: HÖ sè dÉn nhiÖt cña dung dÞch (W/m.®é)
ρ M
(W/m.®é) [I.32 – I.143]
39
A: HÖ sè phô thuéc møc ®é liªn kÕt cña dung dÞch Etylic vµ N−íc lµ hçn hîp láng liªn kÕt: A = 3,58.10-8
CP: NhiÖt dung riªng cña dung dÞch (J/kg.®é): CP = 3827,64 (J/kg.®é) ρ: Khèi l−îng riªng cña dung dÞch (kg/m3)
751, 91
Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc
Eρ =
Hρ =
theo ttb2 = 57,22°C: 981, 79 (kg/m3) (kg/m3)
Nång ®é khèi l−îng cña dung dÞch: aF = 0,1225
1
−
− 1
1
F
946,3477
ρ
=
+
=
=
Ta cã:
0,1225 1 0,125 − + 981, 79 751,91
a F ρ E
a − ρ H
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
(kg/m3)
λ
= ⋅
⋅
⋅ ρ
PA C
0,5002
.
=
ρ M ( W m do
)
M: Khèi l−îng mol ph©n tö cña dung dÞch (kg/kmol) MF=19,4504(Kg/Kmol)
Re: ChuÈn sè Reynolt
μ
=
Pr
§Ó qu¸ tr×nh truyÒn nhiÖt ®¹t hiÖu qu¶, dung dÞch ph¶i ë chÕ ®é ch¶y xo¸y ⇒ Chän Re = 10000
.C P λ
Pr: ChuÈn sè Prand cña dßng tÝnh theo nhiÖt ®é dßng:
μ: §é nhít cña dung dÞch (N.s/m2)
Theo b¶ng vµ to¸n ®å (I-102) víi nhiÖt ®é dung dÞch ttb2 = 57,22°C: μH = 0,4654 (cP) μE = 0,5738 (cP)
lg
x
)
x
).lg(
)
μ
=
(1 + −
F
μ E
μ H
F
Theo c«ng thøc (I-93), ta cã: .lg(
3 −
3, 7335
Pr ⇒ =
=
4043,9188.0, 4618.10 0,5002
μ = 0,4618 (cP) = 0,506 . 10-3 (N.s/m2)
μ
μ
t
t
=
=
=
Pr t
.C Pt λ
μ M. t ρ .A
t
3/4 t
ρ
.A
. 3
t
ρ t M
1/ 3
6 75,12.10 .
=
Pr ⇒ = t
.19, 4504 μ t 8 4 / 3 − 3,58.10 . ρ t
μ t 4 / 3 ρ t
40
Prt: ChuÈn sè Prand tÝnh theo nhiÖt ®é t−êng: 3/1
0,8 0,021.10000 .3,7335 .
58,6448.
Nu ⇒ =
=
Pr Pr t
⎛ 0,43 Pr ⎜ Pr ⎝ t
0,25 ⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
0,25 ⎞ ⎟ ⎠
=
+
+
r O
r 1
r 2
c. Tæng nhiÖt trë thµnh èng:
δ λ
T
(m2.®é/W)
Trong ®ã:
r1: NhiÖt trë do líp cÆn b¸m bªn ngoµi thµnh èng: r1 = 0,232.10-3 (m2.®é/W) r2: NhiÖt trë do líp cÆn b¸m bªn trong thµnh èng: r2 = 0,387.10-3 (m2.®é/W) δ: ChiÒu dµy thµnh èng : δ = 2,5 (mm) = 2,5.10-3 (m)
−
3
− = 3
+
+
10.72,0
,0
232
387,0
=⇒ r O
λT: HÖ sè dÉn nhiÖt cña thµnh èng: λT = 25,4 (W/m.®é)
5,2 4,25
⎞ 10. ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝ d. NhiÖt t¶i riªng trung b×nh: Gi¶ sö Δt1 = 4 oC tT1 = th - Δt1 = 119 - 4 = 115 (oC) tm = 0,5.(th + tT1) = 117 (oC)
(m2.®é/W)
4
2, 04.186, 65.
10375,1722
=
α⇒ = 1
Theo b¶ng sè liÖu A – tm (II-29), néi suy ta cã: A = 186,65
3 2201, 4.10 4.1, 0
(W/m2.®é)
⇒ q1 = α1 . Δt1 = 10375,1722 . 4 = 41500,6887 (W/m2) ⇒ qT = q1 =41500,6887 (W/m2) ⇒ ΔtT = qT . rO = 29,77 (oC) ⇒ tT2 = tT1 - ΔtT = 115 – 29,77=85,23 (oC) Theo b¶ng vµ to¸n ®å (I-102) víi nhiÖt ®é t−êng tT2:
lg
x
.lg(
)
x
).lg(
)
=
(1 + −
μE = 0,4056 (cP) μH = 0,3375 (cP)
μ E
F
μ H
F
Theo (I-93), ta cã: μ t
730, 0315
968, 339
⇒ μt = 0,3408 (cP)
Eρ = Theo (II-183), ta cã:
41
(kg/m3) (kg/m3) Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc (I-10) theo tT2: Hρ =
1 −
1
F
931,105
=
+
=
ρ t
a F ρ E
a − ρ H
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
3 −
6 75,12.10 .
2,8157
=
Pr ⇒ = t
0,3408.10 4
3
931,1057
58,6448.
62,9306
Nu ⇒ =
=
Pr PrT
⎛ ⎜ ⎝
0,25 ⎞ ⎟ ⎠
1573,8946
=
=
α⇒ = 2
(kg/m3)
Nu . λ l
62,9306.0,5002 0,02
(W/m2.®é)
q 1
38873, 74
=
=
q tb
( W m
)2
⇒ Δt2 = tT2 – tdd = 85,23 – 62,2 = 23,03 (oC) ⇒ q2 = α2 . Δt2 = 36246,7926 (W/m2)
Ta cã nhiÖt t¶i riªng trung b×nh: q + 2 2
7, 68
F
m
=
=
=
e. DiÖn tÝch trao ®æi nhiÖt:
(m2)
(
)2
298501,8662 38873, 74
Q q tb
122
=
=
=
n O
Sè èng truyÒn nhiÖt cÇn dïng lµ:
7, 68 3,14.0, 020.1, 0
F d hπ . . O O
(èng)
Chän c¸ch xÕp èng theo h×nh lôc gi¸c, gäi a lµ sè èng trªn mét c¹nh h×nh lôc gi¸c Tæng sè èng lµ : nO = 3.a.(a-1) + 1 (èng) [V.139 – II.48] Chän a = 7, nO = 3.7.(7-1)+1 = 127 (èng) Sè èng trªn ®−êng chÐo h×nh lôc gi¸c : b = 2a – 1 = 13 (èng) Chän b−íc èng lµ: t = 0,03 (m) (1,2d –1,5 d) §−êng kÝnh ngoµi cña èng lµ: d = 0,025 (m) §−êng kÝnh trong cña thiÕt bÞ lµ:
D = t.(b - 1) + 4.d = 0,03.(13 - 1) + 4 . 0,025 = 0,46 (m) [V.139 – II.48]
3
4
−
0,183 (m/s)
w
=
=
=
GT
10 .0,3408.10 931,1058
Re. μ . d ρ
O
VËn tèc dung dÞch trong èng: Theo gi¶ thiÕt ( chÕ ®é ch¶y xo¸y víi Re = 104):
42
- Theo tÝnh to¸n:
w
w
TT
84,5% 5%
⇒
=
=
>
− GT w
0,183 0, 0283 − 0,183
GT
GT
6, 47
=
=
Ta cÇn ph¶i chia ng¨n thiÕt bÞ, sè ng¨n chia lµ:
w w
0,183 0, 0283
TT
(ng¨n)
2,5
δ =
Quy chuÈn, ta chia thiÕt bÞ lµm 7 ng¨n.
(mm), Nh− vËy: ThiÕt bÞ gia nhiÖt hçn hîp ®Çu. Sè èng: n0=127 chia lµm 7 ng¨n. Bè trÝ èng theo h×nh lôc gi¸c, sè èng trªn 1 c¹nh = 7 èng. ChiÒu cao èng h= 1(m), ®−êng kÝnh d= 25(mm), chiÒu dµy thµnh èng
®−êng kÝnh trong cña èng d0 = 20(mm). VËt liÖu chÕ t¹o èng thÐp kh«ng gØ 2×13
VIII.tÝnh b¬m
1
1
Z
2
B¬m lµm viÖc liªn tôc trong qu¸ tr×nh ch−ng luyÖn, ®−a dung dÞch tõ bÓ chøa lªn thïng cao vÞ, møc chÊt láng trong thïng cao vÞ ®−îc gi÷ ë møc kh«ng ®æi nhê èng ch¶y trµn ®Ó duy tr× ¸p suÊt æn ®Þnh cho qu¸ tr×nh cÊp liÖu. ⇒ L−u l−îng b¬m : GB = GF = 1,105 (kg/s)
H 0
2
KÝ hiÖu : H0 : ChiÒu cao tÝnh tõ mÆt tho¸ng bÓ chøa dung dÞch ®Õn mÆt tho¸ng thïng cao vÞ (m) H1 : ChiÒu cao tÝnh tõ ®¸y th¸p ®Õn
H 1
®Üa tiÕp liÖu (m)
H2 : ChiÒu cao tÝnh tõ n¬i ®Æt b¬m
H 2
®Õn ®¸y th¸p (m)
Z : ChiÒu cao tÝnh tõ ®Üa tiÕp liÖu ®Õn mÆt tho¸ng thïng cao vÞ (m)
1. C¸c trë lùc cña qu¸ tr×nh cÊp liÖu: Tronh qu¸ tr×nh s¶n xuÊt a. Trë lùc trong èng dÉn tõ thïng cao vÞ ®Õn thiÕt bÞ gia nhiÖt:
ΔP m1 = ΔP ms1 + ΔP cb1 + ΔPw (N/m2)
43
Trong ®ã:
ΔP ms1: Trë lùc ma s¸t (N/m2) ΔP cb1: Trë lùc côc bé (N/m2)
Sè liÖu:
2 1O
ρ 1
Δ
=
P 1w
ChiÒu dµi èng: L1 = 2 (m) §−êng kÝnh èng: dO = 0,09 (m) L−u l−îng: GF = 0,105 (kg/s) ThÕ n¨ng vËn tèc cña chÊt láng trong èng:
w. 2
(N/m2) [I - 458]
Trong ®ã:
ρ1: Khèi l−îng riªng dung dÞch tr−íc khi gia nhiÖt (kg/m3) NhiÖt ®é cña dung dÞch lóc ®Çu: t = 20 oC Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc (b¶ng I-10) theo t:
ρE = 780 (kg/m3) ρH = 998 (kg/m3)
1 −
1 −
1
0,1225 1 0,1225
−
966, 6334
=
+
=
=
ρ 1
Nång ®é khèi l−îng cña dung dÞch a = aF = 0,1225 Khèi l−îng riªng cña dung dÞch lóc ®Çu lµ:
789
998
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
a a − 1 1 + ρ ρ H
E
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠ wO1: VËn tèc dung dÞch trong èng (m/s)
0,171
=
=
=
w O 1
(kg/m3)
2
1, 05 966, 6334.0, 785.0, 09
G F .0, 785. d
2 O
ρ 1
14,1327
=
=
wP⇒ Δ 1
(m/s)
2 966, 6334.0,171 2
(N/m2)
1
Δ
λ=
Δ P.
P 1ms
1w
Trë lùc ma s¸t:
L d
O
(N/m2) [I - 458]
Trong ®ã:
λ: HÖ sè ma s¸t. NhiÖt ®é dung dÞch trong èng lµ: t = 20 oC Theo to¸n ®å x¸c ®Þnh ®é nhít theo nhiÖt ®é (I-102), ta cã:
μE = 1,19 (cP) μH = 1 (cP)
Nång ®é dung dÞch: x = 0,174
lg(μ1) = x.lg(μE) + (1- x).lg(μH)
44
= 0,0518 . lg(1,19) + (1- 0,0518) . lg(1) = 3,9133.10-3
4
O
w O 1
14743, 7939 10
Re ⇒ =
=
=
>
3 −
0,171.966, 6334.0, 09 1, 009.10
. dρ . 1 μ 1
μ1 = 1,009 (cP) = 1,009.10-3 (Ns/m2)
ChÕ ®é ch¶y xo¸y.
9,0
+
−=
lg.2
X¸c ®Þnh λ theo c«ng thøc:
81,6 Re
Δ 7,3
1 λ
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎛ ⎜ ⎢ ⎝ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
[I - 464]
Víi lo¹i èng thÐp kh«ng gØ ta ®· chän, theo b¶ng I-466, ta cã ®é nh¸m tuyÖt ®èi ε = 0,1 (mm) §é nh¸m t−¬ng ®èi:
− 2
9,0
−=λ⇒
+
lg.2
81,6 Re
Δ 7,3
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎛ ⎜ ⎢ ⎝ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
⎛ ⎜ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
2
−
0,9
3
−
2.lg
0, 0299
+
=
6,81 14734, 7939
1,11.10 3, 7
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎡ ⎢ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
⎛ ⎜ = − ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
0, 0299.
2 .14,1327 9,3904 (N/m )
=
=
msP⇒ Δ
1
2 0, 09
[I - 464] Δ = ε/dO = 0,1/90 = 1,11.10-3
Δ
=
Δξ P.
Trë lùc côc bé:
P 1cb
1w
(N/m2)
∑
Trong ®ã:
ξ: HÖ sè trë lùc côc bé C¸c trë lùc côc bé trong èng gåm:
2
2
0, 0237
=
=
f = 1
- Trë lùc cöa vµo tõ thïng cao vÞ vµo èng: víi c¹nh nh½n ⇒ ξ = 0,5 - Trë lùc do ®ét më tõ èng vµo thiÕt bÞ gia nhiÖt: ThiÕt bÞ cã ®−êng kÝnh d = 0,46 (m). TiÕt diÖn ®Çu thiÕt bÞ (chia 7 ng¨n) lµ:
d 0, 785. 7
0, 785.0, 46 7
(m2)
2
d 0, 785.
0, 785.0, 09
0, 0064
2 O
=
=
=
TiÕt diÖn èng lµ:
Of
45
(m2)
2
2
1
1
0,5328
−
=
−
=
⇒ = ξ
0, 0064 0, 0237
Of f 1
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
[I - 479]
(0,5 0,5328 2,1 2 . 1,1).14,1327
75,3669
+
+
=
- Trë lùc do van: Coi van më 50% ⇒ ξ = 2,1 - Trë lùc do èng chuyÓn h−íng 2 lÇn víi gãc chuyÓn lµ 90o ⇒ ξ = 1,1
1
9,3904 75,3669 84, 7573
=
+
=
(N/m2) Trë lùc côc bé: cbPΔ + =
mPΔ
1
(N/m2)
b. Trë lùc trong èng dÉn tõ thiÕt bÞ gia nhiÖt ®Õn th¸p: ΔP m2 = ΔP ms2 + ΔP cb2 +ΔPw (N/m2)
Trong ®ã:
ΔP ms2: Trë lùc ma s¸t (N/m2) ΔP cb2: Trë lùc côc bé (N/m2)
Sè liÖu:
- ChiÒu dµi èng: L2 =0,5 (m) - §−êng kÝnh èng: dO = 0,09(m) - L−u l−îng: GF = 1,05 (kg/s)
ρ
2
2 2O
Δ
=
P 2w
- ThÕ n¨ng vËn tèc cña chÊt láng trong èng:
w. 2
(N/m2)
Trong ®ã:
ρ2: Khèi l−îng riªng dung dÞch sau khi gia nhiÖt (kg/m3):
0, 2275
=
=
=
2
w O
2
G F d .0, 785.
1, 05 725, 785.0, 785.0, 09
ρ 2
2 O
2
18, 782
=
=
wP⇒ Δ
2
ρ2 = ρF = 725,785 (kg/m3) 0ω : VËn tèc dung dÞch trong èng(m/s)
725, 785.0, 2275 2
(N/m2)
2
Δ
λ=
Δ P.
P 2ms
2w
Trë lùc ma s¸t:
L d
O
(N/m2)
Trong ®ã:
46
λ: HÖ sè ma s¸t. NhiÖt ®é dung dÞch trong èng lµ: t = 83,7645 oC
Theo to¸n ®å x¸c ®Þnh ®é nhít theo nhiÖt ®é (I-102), ta cã: μH = 0,3194 (cP) μE = 0,3789 (cP)
Nång ®é dung dÞch: x = 0,0518
lg(μ2) = x.lg(μE) + (1- x).lg(μH)
= 0,0518 . lg(0,3789) + (1- 0,0518) . lg(0,3194) = - 0,49
4
w O
O
2
46121,8122 10
Re ⇒ =
=
=
>
3 −
0, 2275.725, 785.0, 09 0,3222.10
. dρ . 2 μ 2
⇒ μ2 = 0,3222 (cP) = 0,322.10-3 (Ns/m2)
⇒ ChÕ ®é ch¶y xo¸y
9,0
−=
+
lg.2
81,6 Re
Δ 7,3
1 λ
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎛ ⎜ ⎢ ⎝ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
2 −
0,9
2.lg
+
λ
6,81 Re
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎢ ⎢ ⎣
⎤Δ ⎥ 3, 7 ⎥ ⎦
⎛ ⎜ = − ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
2
−
0,9
3
−
2.lg
0, 0221
+
=
6,81 46121,8122
1,11.10 3, 7
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎢ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
⎛ ⎜ = − ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
0, 0221.
.18, 782
2 2,305 (N/m )
=
=
msP⇒ Δ
2
0,5 0, 09
- X¸c ®Þnh hÖ sè ma s¸t λ theo c«ng thøc II-464:
Δ
=
Δξ P.
Trë lùc côc bé:
P 2cb
2w
(N/m2)
∑
Trong ®ã:
ξ: HÖ sè trë lùc côc bé.
C¸c trë lùc côc bé trong èng gåm:
0, 27
0, 401
=
⇒ = ξ
0, 00785 0, 0237
Of ⇒ = f 1
- Trë lùc do ®ét thu tõ thiÕt bÞ gia nhiÖt vµo èng:
(0, 401 1, 0 2,1 1,1).18, 782 86, 416
=
=
+
+
+
- Trë lùc cöa ra tõ èng vµo th¸p: ⇒ ξ = 1,0
2
(N/m2) - Trë lùc do van: Coi van më 50% ⇒ ξ = 2,1 - Trë lùc do èng chuyÓn h−íng víi gãc chuyÓn lµ 90o ⇒ ξ = 1,1 cbPΔ
47
VËy:
2,306 86, 416 88, 722
=
=
+
mPΔ
2
(N/m2)
c. Trë lùc trong thiÕt bÞ gia nhiÖt:
ΔP m3 = ΔP ms3 + ΔP cb3 +ΔPw3 + ΔPH(N/m2)
Trong ®ã:
ΔP ms3: Trë lùc ma s¸t (N/m2). ΔP cb3: Trë lùc côc bé (N/m2)
2
ρ
w.
Δ
=
P w
ThÕ n¨ng vËn tèc cña chÊt láng trong èng truyÒn nhiÖt:
2
(N/m2)
Trong ®ã:
18, 27
=
wP⇒ Δ =
ρ: Khèi l−îng riªng dung dÞch trong èng (kg/m3): ρ = 931,1057 (kg/m3) w: VËn tèc dung dÞch trong èng truyÒn nhiÖt (m/s). ThiÕt bÞ chia lµm 7 ng¨n: w = 7 . wTT = 7. 0,0283= 0,1981 (m/s)
2 931,1057.0,1981 2
λ
Δ
=
. Δ
P ms
3
P w
3
(N/m2)
O
(N/m2) Trë lùc ma s¸t: L d
4
O
10824, 65 10
Re
>
=
=
=
3 −
Trong ®ã:
. w dρ . μ
⇒ ChÕ ®é ch¶y xo¸y
L: ChiÒu dµi èng truyÒn nhiÖt do chia7 ng¨n : L = 7 . 1,0 = 7,0 (m) dO: §−êng kÝnh èng truyÒn nhiÖt (m) : dO = 0,02 (m) λ: HÖ sè ma s¸t §é nhít dung dÞch trong èng: μ = 0,3408 . 10-3 (N.s/m2) 0,1981.931,1057.0, 02 0,3408.10
9,0
−=
+
lg.2
81,6 Re
Δ 7,3
1 λ
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎛ ⎜ ⎢ ⎝ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
X¸c ®Þnh λ theo c«ng thøc II-464:
48
Víi lo¹i èng thÐp kh«ng gØ ta ®· chän, theo b¶ng I-466, ta cã ®é nh¸m tuyÖt ®èi ε = 0,1 (mm) §é nh¸m t−¬ng ®èi:
2 −
0,9
2.lg
+
λ
6,81 Re
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎢ ⎢ ⎣
⎤Δ ⎥ 3, 7 ⎥ ⎦
⎛ ⎜ = − ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
2
−
0,9
3
−
2.lg
0, 0377
+
=
6,81 10824, 65
5.10 3, 7
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎢ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
⎛ ⎜ = − ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
2
,0
0374
.
44,48.
828,905
(N/m
)
=
=
3
Δ⇒ msP
0,10 02,0
Δ = ε/dO = 0,1/20 = 5.10-3
Δ
=
Trë lùc côc bé:
P 3cb
Δξ P. w
(N/m2)
∑
Trong ®ã:
a
b
d
c
e
f
g
h
ξ: HÖ sè trë lùc côc bé.
C¸c trë lùc côc bé trong thiÕt bÞ gia nhiÖt gåm:
2
0, 0006
=
=
f = 2
- Trë lùc do ®ét thu tõ ®Çu thiÕt bÞ vµo chïm èng. - ThiÕt bÞ cã sè èng truyÒn nhiÖt nO = 127 chia lµm7 ng¨n - TiÕt diÖn chïm èng ë 1 ng¨n lµ:
2 d n 0, 785. . O O 7
0, 785.0, 02 .127 7
0, 0253
0, 4949
=
=
⇒ = ξ
0, 0006 0, 0237
f 2 f 1
(m2)
49
- Trë lùc do ®ét më tõ chïm èng ra ®Çu thiÕt bÞ:
2
2
1
0,95
ξ
=
−
=
( 1 0, 0253 = −
)
f 2 f 1
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
1,1ξ=
(7.0, 4949 7.0,95 12 1,1).18, 27
425,9522
=
+
+
⋅
=
- Trë lùc do dßng chuyÓn h−íng 10 lÇn víi gãc chuyÓn lµ 900
cbPΔ
3
241, 0727 425,9523 667, 025
=
+
=
(N/m2)
mPΔ
3
(N/m2)
Z
⋅
+
=
+
ρ 1
g P ⋅ + 1
P 2
P + Δ m
2 ⋅ ρ ω 1 1 2
2 ⋅ ρ ω 2 2 2
2. TÝnh chiÒu cao cña thïng cao vÞ so víi ®Üa tiÕp liÖu: ViÕt ph−¬ng tr×nh Becnuli cho hai mÆt c¾t 1-1 vµ 2-2 (lÊy 2-2 lµm mÆt chuÈn):
Trong ®ã:
P1, P2: ¸p suÊt t¹i mÆt c¾t 1 vµ 2 (N/m2) P1 = Pa = 9,81.104(N/m2) P2 = P1 +ΔPL=1866,516 + 9,81.104 (N/m2) =93666,5(N/m2)
+ Δ
+ Δ
=
84, 7573 88, 722 667, 025 840,50 +
=
+
P Δ = Δ m
P m 1
P m 2
P m 3
(
)
Z
−
+
+
=
h m
g
2 w 2 g 2.
P 2 . ρ 2
P 1 g . ρ 1
⎡ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎦
Z
=
⋅
+
+ Δ
w1: VËn tèc dung dÞch t¹i mÆt c¾t 1 (m/s) Coi w1 = 0 v× tiÕt diÖn thïng cao vÞ rÊt lín so víi tiÕt diÖn èng. w2: VËn tèc dung dÞch t¹i mÆt c¾t 2: w2 = 0,2275 (m/s) ρ1: Khèi l−îng riªng dung dÞch tr−íc khi gia nhiÖt (kg/m3). ρ1 = 966,6334(kg/m3) ρ2 : Khèi l−îng riªng dung dÞch sau khi gia nhiÖt (kg/m3). ρ2 = 725,785(kg/m3) mPΔ :Tæn thÊt ¸p suÊt trë lùc.
(
)
P P − 2 1
P m
g
2 ⋅ ρ ω 2 2 2
1 ⋅ ρ 1
⎡ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎦
2
Z
0,199
=
⋅
+
=
1 9,81 966, 6334
725, 785 0, 2275 ⋅ 2
⋅
⎡ 1866,5 ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎦
Hay:
50
3. TÝnh b¬m B¬m ly t©m lµm viÖc ë ¸p suÊt th−êng, ë 200C th× chiÒu cao hót cña b¬m lµ 5(m)[B¶ng II.34a – I.539] ChiÒu cao ®Èy cña b¬m lµ:
H0 = Z + H1 + H2
H1=HC+hday=0,5+0,5=1
(m) (m) (m) (m) H2=1 H0 = 1+1+0,199=2,199
4. ¸p suÊt toµn phÇn cña b¬m vµ n¨ng suÊt b¬m. a. Trë lùc trong èng dÉn tõ bÓ chøa lªn thïng cao vÞ.
ΔP m0 = ΔP ms0 + ΔP cb0 (N/m2)
Trong ®ã:
ΔP ms0: Trë lùc ma s¸t (N/m2) ΔP cb0: Trë lùc côc bé (N/m2)
Sè liÖu:
- ChiÒu dµi èng:
L0 = H0 + 0,2 = 8,7572 + 0,2 = 8,9572 (m)
- §−êng kÝnh èng : dO = 0,1 (m) - L−u l−îng : GB =0,8333 (kg/s)
ρ 1
2 0
Δ
=
P 0w
ThÕ n¨ng vËn tèc cña chÊt láng trong èng:
w. 2
(N/m2)
Trong ®ã:
0,171
=
=
=
w 1 O
ρ1: Khèi l−îng riªng dung dÞch tr−íc khi gia nhiÖt (kg/m3) w0: VËn tèc dung dÞch trong èng (m/s)
2
1, 05 966, 6334.0, 785.0, 09
G F .0, 785. d
ρ 1
2 O
14,133
=
=
wPΔ
0
(m/s)
2 966, 6334.0,171 2
(N/m2)
Δ
=
λ
. Δ
P ms
0
P w
0
Trë lùc ma s¸t:
L 0 d
O
(N/m2) [II.55 – I.458]
Trong ®ã:
2
3 −
= μ μ
1 1, 009 10 N m ⋅ =
0
(
)
51
λ: HÖ sè ma s¸t. NhiÖt ®é dung dÞch trong èng lµ: t = 20 oC §é nhít dung dÞch trong èng:
4
O
Re
14743, 794 10
=
=
=
>
3 −
0,171.966, 6334.0, 09 1, 009.10
dρ . . w O 1 1 μ 0
⇒ ChÕ ®é ch¶y xo¸y
9,0
−=
+
lg.2
X¸c ®Þnh λ theo c«ng thøc:
81,6 Re
Δ 7,3
1 λ
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎛ ⎜ ⎢ ⎝ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
2 −
0,9
2.lg
λ
+
6,81 Re
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎢ ⎢ ⎣
⎤Δ ⎥ 3, 7 ⎥ ⎦
⎛ ⎜ = − ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
2
−
0,9
3
−
2.lg
0, 0299
+
=
6,81 14743, 794
1,11.10 3, 7
⎛ ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎠
⎡ ⎢ ⎢ ⎣
⎤ ⎥ ⎥ ⎦
⎛ ⎜ = − ⎜ ⎝
⎞ ⎟ ⎟ ⎠
0, 0299.
2 .14,133 11, 738 (N/m )
=
=
msPΔ
0
2,5 0, 09
[II.65 – I.464]
Δ
=
Δξ P.
Trë lùc côc bé:
P 0cb
0w
(N/m2)
∑
Trong ®ã:
ξ: HÖ sè trë lùc côc bé C¸c trë lùc côc bé trong èng gåm:
(2,1 1,1).14,133 45, 2256
=
=
+
- Trë lùc do van: Coi van më 50% ⇒ ξ = 2,1 - Trë lùc do èng chuyÓn h−íng víi gãc chuyÓn lµ 90o ⇒ ξ = 1,1
cbPΔ
0
11, 7382 45, 2256 56,9638
=
+
=
(N/m2)
0
mPΔ ChiÒu cao cét chÊt láng t−¬ng øng:
6632
,0
0093 (
m
)
=
=
=
H m
,82 81,9.2,908
P Δ 0 . g ρ
(N/m2)
⋅
+ Δ
P B
P mo
ρ= 1
g H ⋅ 1
0
966, 6334 9,81 2,199 56,9638 20909, 4
N m
=
+
=
⋅
⋅
BP
(
)2
b. ¸p suÊt toµn phÇn cña b¬m:
N =
c. N¨ng suÊt b¬m:
HgQ . . . ρ 1000 . η
(KW)
52
Trong ®ã:
3 −
Q
1, 0862.10
=
=
=
Q: L−u l−îng thÓ tÝch cña b¬m (m3/s)
1, 05 966, 6334
BG ρ 1
η:HiÖu suÊt toµn phÇn cña b¬m.
=
⋅
(m3/s)
tl
⋅ η η η η 0 ck
0,85
η=
phô thuéc vµo lo¹i b¬m vµ n¨ng suÊt, víi b¬m ly t©m Theo [I – 439]
1, 0862.10
21867,1132
0, 279(
) kw
=
=
chän
bN
3 − ⋅ 1000.0,85
VËy
Chän b¬m cã c«ng suÊt 0,3(kw) khi ®ã c«ng suÊt m« t¬:
0,328(
kw )
=
=
motoN
0, 279 1.0,85
ηtr:hiÖu suÊt truyÒn ®éng trôc ηtr=1 η®c: hiÖu suÊt truyÒn ®éng c¬ η®c=0,85
N
N
.β=
Th«ng th−êng ®Ó ®¶m b¶o an toµn ng−êi ta chän ®éng c¬ cã c«ng suÊt lín h¬n c«ng suÊt tÝnh to¸n l−îng dù tr÷ dùa vµo kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña b¬m.
t moto
moto
m«t¬=2.0,328=0,656(kw)
[1-439]
53
Trong ®ã β hÖ sè dù tr÷ c«ng suÊt vµ trong tr−êng hîp nµy ta chän β=2(do Nm«t¬<1) Do ®ã: Nt VËy ta chän b¬m cã c«ng suÊt 0,7 kw
tμi liÖu tham kh¶o
I. Bé m«n qu¸ tr×nh thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ ho¸ chÊt (Khoa Ho¸, tr−êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi) – Sæ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕ t bÞ c«ng nghÖ ho¸ chÊt, TËp I – NXB Khoa häc vµ kü thuËt (1978).
II. Bé m«n qu¸ tr×nh thiÕt bÞ vµ c«ng nghÖ ho¸ chÊt (Khoa Ho¸, tr−êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ Néi) – Sæ tay qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghÖ ho¸ chÊt, TËp II – NXB Khoa häc vµ kü thuËt (1999).
III. C¬ së c¸c qu¸ tr×nh vµ thiÕt bÞ c«ng nghÖ ho¸ häc(Tr−êng §¹i häc B¸ch Khoa Hµ
54
Néi, TËp 2 - 2000)
