Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC
MỘT NỒI GIÁN ĐOẠN DUNG DỊCH NaCl
MỤC LỤC
Lời nói đầu 2
Chương I: Giới thiệu tổng quan
I.Nhiệm vụ của đồ án 3
II.Tính chất nguyên liệu và sản phẩm 3
III.Cô đặc 4
IV.Quy trình công nghệ 5
Chương II : Thiết kế thiết bị chính A.Cân bằng vật chất và năng lượng 8
I. Cân bằng vật chất 8
II. Cân bằng năng lượng 9
B. Tính thiết kế thiết bị chính
I.Hệ số truyền nhiệt 14
II.Bề mặt truyền nhiệt và thời gian cô đặc 21
III.Buồng đốt và đáy 23
IV. Buồng bốc và nắp 24
C. Tính cơ khí cho thiết bị chính 27
I.Buồng đốt 27
II.Buồng bốc 28
III.Đáy 30
IV.Nắp 32
V. Tính cách nhiệt cho thân 32
VI.Mối ghép bích 33
VII.Vỉ ống 34
VIII.Khối lượng và tai treo 35
IX.Các ống dẫn ,cửa 37
Chương III :Tính chi tiết thiết bị phụ
trang 1
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
I.Thiết bị ngưng tụ Baromet 39
II.Bơm 44
Chương IV : Tính giá thành thiết bị 49
Kết luận 51
Tài liệu tham khảo 52
Lời nói đầu
Ngày nay, công nghiệp sản xuất hóa chất là một ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành khác. Một trong những sản phẩm được quan tâm sản xuất khá nhiều là Natri Clorua (NaCl) do khả năng sử dụng rộng rãi của nó.NaCl tinh khiết được sử dụng nhiều trong thực phẩm dưới dạng muối ăn ,hay sử dụng nhiều trong ngành y tế dưới dạng dịch truyền.đ
Nhiệm vu cụ thể của đồ án môn học là thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián đoạn
NaCl từ 10% lên 27% ,năng suất 1200kg /mẻ ,sử dụng ống chùm.
Đồ án gồm 4 chương :
Chương I:Giới thiệu tổng quan
Chương II :Thiết kế thiết bị chính
Chương III :Thiết kế các chi tiết phụ
Chương IV: Tính toán giá thành thiết bị
Có thể nói thực hiện Đồ án môn học là một cơ hội tốt cho sinh viên ôn lại toàn bộ các kiến thức đã học về các quá trình và công nghệ hóa học. Ngoài ra đây còn là dịp mà sinh viên có thể tiếp cận với thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán và thiết kế các chi tiết của một thiết bị với các số liệu rất cụ thể và rất thực tế.
Đồ án này được thực hiện dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn trực tiếp của thầy Trần Văn Nghệ , và các thầy cô bộ môn Máy và Thiết Bị khoa Công nghệ Hóa học và Dầu khí trường Đại học Bách khoa thành phố Hố Chí Minh. Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần Văn Nghệ và các thầy cô khác cũng như các bạn bè đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án.
trang 2
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
trang 3
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
I. NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN
Nhiệm vụ cụ thể của Đồ án môn học này là thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián đoạn dung dịch NaCl từ nồng độ 10% đến nồng độ 27%, năng suất 1200kg/mẻ, sử dụng ống chùm.
II. TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU VÀ SẢN PHẨM:
1 .Nguyên liệu :
- NaCl là một khối tinh thể màu trắng, tan trong nước phân ly thành ion
- Là thành phần chính của muối ăn hằng ngày
- Khối lượng riêng dd 10% là 1073 (kg/m3)
- Độ nhớt là 1,07 *10-3 (Ns/m2) ở 200C (dung dịch 10%).
- Độ hòa tan ở 60oC là 27,1% ,ở 20oC là 26,3%
- Nguyên liệu đem đi cô đặc là dd NaCl 10% với dung môi là nước .
2. Sản Phẩm:
Khi kết thúc quá trình cô đặc ,dung dịch ở nhiệt độ từ 75-80oC ,khi đó độ hòa tan của
dung dịch khoảng 27,5% .Nhưng độ hòa tan cuả dung dịch ở nhiệt độ thường chừng 26,3%.Vì vậy ,quá trình cô đặc NaCl này là để tạo dung dịch bão hòa ,và khi làm nguội thì sẽ có NaCl tinh thể kết tinh .Trong khi các muối tạp chất khác như MgCl2 hay CaCl2 lại tan ở nhiệt độ thường ,vì vậy quá trình này có thể được sử dụng vừa thu dung dịch muối bão hòa vừa tách tạp chất để sản xuất muối tinh khiết khi hạ nhiệt độ. Muối tinh khiết thường được sử dụng trong thực phẩm và y tế.
3.Những biến đổi của nguyên liệu và sản phẩm trong quá trình cô đặc:
Trong quá trình cô đặc, tính chất cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm biến đổi không ngừng. Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi:
Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt.
Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt do nồng độ, nhiệt độ sôi.
Yêu cầu chất lượng sản phẩm :
Đạt nồng độ và độ tinh khiết yêu cầu.
Thành phần hoá học chủ yếu không thay đổi.
III. CÔ ĐẶC:
trang 4
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
1. Định nghĩa
Cô đặc là phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử. Tùy theo tính chất của cấu tử khó bay hơi (hay không bay hơi trong quá trình đó) ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt hay bằng phương pháp làm lạnh kết tinh.
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi.
2. Các phương pháp cô đặc:
Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng 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, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan.Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh.
3. Phân loại và ứng dụng
a. Theo cấu tạo
Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. Gồm:
- Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), có thể có ống tuần hoàn trong
hoặc ngoài.
- Có buồng đốt ngoài ( không đồng trục buồng bốc).
Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 - 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt. Gồm:
- Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài.
- Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài.
Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm. Đặc biệt thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như dung dịch nước trái cây,hoa quả ép…Gồm:
- Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt
khó vỡ.
- Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dịch sôi ít tạo bọt và
bọt dễ vỡ.
trang 5
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
b. Theo phương pháp thực hiện quá trình
Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi. Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc là ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt được là không cao.
Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôi dưới 100oC, áp suất chân không.
Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước liên tục.
Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt. Số nồi không nên lớn quá vì sẽ làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi. Có thể cô chân không, cô áp lực hay phối hợp cả hai phương pháp. Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu quả kinh tế.
Cô đặc liên tục: Cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn. Có thể áp dụng điều khiển tự
động, nhưng chưa có cảm biến tin cậy.
4. Ưu điểm và nhược điểm của cô đặc chân không gián đoạn
Ưu điểm
- Giữ được chất lượng, tính chất sản phẩm, hay các cấu tử dễ bay hơi.
- Nhập liệu và tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng.
- Thao tác dễ dàng.
- Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau.
- Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch.
- Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp.
Nhược điểm
- Quá trình không ổn định, tính chất hóa lý của dung dịch thay đổi liên tục theo
nồng độ, thời gian.
- Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dùng được cho mục đích khác.
- Khó giữ được độ chân không trong thiết bị.
IV. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1. Thuyết minh quy trình công nghệ
- Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0,7 at.
- Sau đó bơm dung dịch ban đầu có nồng độ 10% từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc bằng bơm ly tâm. Quá trình nhập liệu diễn ra trong vòng 20 phút đến khi nhập đủ 3240 kg thì ngừng.
- Khi đã nhập liệu đủ 3240 kg thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa ở áp suất 3 at) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dịch. Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền nhiệt (ống chùm) và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn. Dung dịch chảy trong ống
trang 6
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
được gia nhiệt bởi hơi đốt đi ngoài ống. Dung dịch trong ống sẽ sôi và tuần hoàn qua ống tuần hoàn (do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn các ống truyền nhiệt nên dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ sôi ít hơn trong ống truyền nhiệt, khi đó khối lượng riêng dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ lớn hơn khối lượng riêng dung dịch trong ống truyền nhiệt vì vậy tạo áp lực đẩy dung dịch từ ống tuần hoàn sang các ống truyền nhiệt). Dung môi là nước bốc hơi và thoát ra ngoài qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua buồng bốc và thiết bị tách giọt. Hơi thứ được dẫn qua thiết bị ngưng tụ baromet và được ngưng tụ bằng nước lạnh, sau khi ngưng tụ thành lỏng sẽ chảy ra ngoài bồn chứa. Phần không ngưng sẽ được dẫn qua thiết bị tách giọt để chỉ còn khí không ngưng được bơm chân không hút ra ngoài. Hơi đốt khi ngưng tụ chảy ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng, qua bẫy hơi rồi được xả ra ngoài.
- Quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt nồng độ 27% (sau thời gian cô đặc đã tính: 121,3 phút) thì ngưng cấp hơi. Mở van thông áp, sau đó tháo sản phẩm ra bằng cách mở van tháo liệu.
2. Các thiết bị được lựa chọn trong quy trình công nghệ
a Bơm
Bơm được sử dụng trong quy trình công nghệ gồm: bơm ly tâm và bơm chân không.
+ Bơm ly tâm được cấu tạo gồm vỏ bơm, bánh guồng trên đó có các cánh hướng dòng.
Bánh guồng được gắn trên trục truyền động. Ống hút và ống đẩy.
Bơm ly tâm được dùng để bơm dung dịch NaCl từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô
đặc.
+ Bơm chân không được dùng để tạo độ chân không khi hệ thống bắt đầu làm việc.
b Thiết bị cô đặc
Đây là thiết bị chính trong quy trình công nghệ. Thiết bị gồm đáy, nắp, buồng bốc và buồng đốt. Bên trong buồng đốt gồm nhiều ống truyền nhiệt nhỏ và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn.
Tác dụng của buồng đốt là để gia nhiệt dung dịch, buồng bốc là để tách hỗn hợp lỏng hơi thành những giọt lỏng rơi trở lại, hơi được dẫn qua ống dẫn hơi thứ. Ống tuần hoàn được sử dụng để tạo một dòng chảy tuần hoàn trong thiết bị.
c Thiết bị ngưng tụ
Thiết bị ngưng tụ được sử dụng trong quy trình công nghệ là loại thiết bị ngưng tụ trực tiếp (thiết bị ngưng tụ baromet). Chất làm lạnh là nước được đưa vào ngăn trên cùng thiết bị. Thiết bị thường làm việc ở áp suất chân không nên nó phải được đặt ở một độ cao cần thiết để nước ngưng có thể tự chảy ra ngoài khí quyển mà không cần máy bơm.
d Thiết bị tách lỏng
Thiết bị tách lỏng được đặt sau thiết bị ngưng tụ baromet nhằm để tách các cấu tử
bay hơi còn sót lại, chưa kịp ngưng tụ, không cho chúng đi vào bơm chân không.
e Các thiết bị phụ trợ khác
trang 7
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
- Bẫy hơi
- Các thiết bị đo áp suất, đo nhiệt độ, các loại van.
CHƯƠNG II. THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
A. CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG
I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT
Các số liệu ban đầu:
trang 8
Dung dịch NaCl có:
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
- Nhiệt độ đầu 25oC, nồng độ đầu 10%.
Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 3at.
Ap suất ngưng tụ: Pck = 0,7 at.
- Nồng độ cuối 27%.
Cô đặc gián đoạn với năng suất 1200 kg/mẻ
1. Khối lượng riêng của dung dịch theo nồng độ
10 15 20 27 Nồng độ, %
1073 1110 1150 1205 Khối lượng riêng, kg/m3
2. Cân bằng vật chất cho các giai đoạn
G đ= Gc + W
Gđ.xđ = Gc.xc
Trong đó
Gđ , Gc
: lượng dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn (kg)
W : lượng hơi thứ bốc lên trong mỗi giai đoạn (kg)
: nồng độ đầu và cuối của mỗi giai đoạn xđ , xc
Khối lượng dd đầu :
Gđ.xđ, Gc.xc : khối lượng NaCl trong dung dịch (kg)
Gđ = 1200 *0,27 /0,1 = 3240 (kg)
a Giai đoạn 10% đến 15%
Gđ = 3240 (kg)
Lượng sản phẩm ( là dung dịch NaCl 15% ):
ñ
3240
*
2160
xđ = 0,1 ; xc = 0,15
x x
1,0 15,0
c
Lượng hơi thứ:
(kg) Gc = Gđ .
W = Gđ - Gc = 3240 – 2160 = 1080 (kg)
b Giai đoạn 15% đến 20%
Gđ = 2160(kg) ; xđ = 0,15 ; xc = 0,2
trang 9
ñ
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
G
2160
*
1620
x . ñ x
15,0 2,0
c
(kg) Gc =
W = Gđ – Gc = 2160 – 1620 = 540 (kg)
c Giai đoạn 20% đến 27%
ñ
Gđ = 1620 (kg) ; xđ = 0,2 ; xc = 0,27
G
G
.
1620
*
1200
c
ñ
x x
2,0 27,0
c
(kg)
W = 1620 – 1200 = 420 (kg)
Tổng lượng hơi thứ bốc hơi
Wt = 1080+540+420 = 2040 (kg)
Ta có bảng tóm tắt kết quả cân bằng vật chất
10 15 20 27 Nồng độ dung dịch, %
3,02 1,946 1,4 1 Thể tích dung dịch trong nồi, m3
3240 2160 1620 1200 Khối lượng dung dịch, kg
0 1080 1620 2040 Lượng hơi thứ đã bốc hơi, kg
1073 1110 1150 1205 Khối lượng riêng dung dịch, kg/m3
II. CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
Ap suất làm việc trong buồng bốc thiết bị cô đặc P1 = 0,3 at.
Nhiệt độ hơi thứ ở buồng bốc t1 = 68,7oC ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] ).
t
sdm 1 )P(
Đây cũng là nhiệt độ sôi của dung môi (là nước) trên mặt thoáng dung dịch =
68,7 oC
'''
K1
Chọn tổn thất nhiệt độ từ nồi cô đặc về thiết bị ngưng tụ .
Nhiệt độ hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ : t0 = 68,7 - 1 = 67,7oC.
1. Các tổn thất nhiệt độ – Nhiệt độ sôi dung dịch
' ) :
a Xác định tổn thất nhiệt độ do nồng độ và nhiệt độ sôi dung dịch NaCl theo nồng độ ở
áp suất P1 = 0,3 at (
' = o' *f
Theo tài liệu [3] trang 149:
Với f tra ở tài liệu [3] trang 147 :
trang 10
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
t
sdm 1 )P(
Với = 68,7oC ,f = 0,81
15 20 10 27 Nồng độ dung dịch, %
1,9 3,25 4,85 8 Tổn thất o' , oC
' ,oC
1,54 2,63 3,9 6,48 Tổn thất
Nhiệt độ sôi dd , oC 70,2 71,3 72,6 75,2
'' . Nhiệt độ sôi dung dịch ở áp suất trung
b Tổn thất nhiệt độ do hiệu ứng thủy tĩnh
bình
''
t
t
t
t
sdd
sdd
sdm
sdm
)P( tb
)P( 1
)P( tb
)P( 1
Tính theo ví dụ 4.8 trang 207 Tài liệu [4]
P = 0,5 hh .g.Hop
hh
dd
1 2
Với: Ptb = P1 + 0,5 hh .g.Hop = P1 + P
t
)P
dd : Khối lượng riêng dung dịch tính theo nồng độ cuối ở nhiệt độ
sdd 1 P(
Hop : Chiều cao lớp chất lỏng sôi
Trong đó
,0
Trong thiết bị tuần hoàn tự nhiên
0014
26,0
H.
dd
dm
o
Hop =
dm : Khối lượng riêng dung môi ở tsdm
Với Ho : Chiều cao ống truyền nhiệt
* Chọn chiều cao ống truyền nhiệt Ho = 1,5m
Tính cho trường hợp dung dịch NaCl 10 %
dd
dm
999 (
3mkg /
)
dm
3
1073 (
mkg /
)
dd
25(
%)
.0
0014
(*
1073
999
,0
5454
Do trong khoảng nhiệt độ nhỏ, hiệu số thay đổi không đáng kể nên :
26.0
5.1*)
opH
(m)
P
*5,0
**
Hg
*5,0
*
1073
,0*81,9*
5454
1435
24,
/ mN
2
,0
015
at
hh
op
1 2
trang 11
P
,03,0
015
,0
315
at
Ptb
P 1
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Nhiệt độ sôi của H2O ở 0,315 at là 69,7 oC ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] )
oC
''
t
t
7,69
17,68
sdm
(
)
sdm
(
)
P tb
P 1
Độ tăng nhiệt độ sôi do cột thủy tĩnh
oC
t
12,70
2,71
sdd
P )
P ( 1
nhiệt độ sôi dung dịch NaCl 10 % ở áp suất P1+ P
Tính tương tự ta được
15 20 10 27 Nồng độ dung dịch, %
'' , oC
t
1 1,14 1,34 1,7
sdd
2
P
)
P ( 1
72,2 73,6 75,3 78,6
2. Cân bằng năng lượng cho các giai đoạn
Tính theo công thức 2.4 trang 104 Tài liệu [4]:
. cD ..
D
1.(
). i
.
.. cD
'' D
. tcG . ñ
ñ
ñ
. iWtcG . c
c
c
t
cñ
'' w
* Phương trình cân bằng nhiệt
Với
D : lượng hơi đốt sử dụng (kg)
%5
: tỉ lệ nước ngưng bị cuốn theo
: nhiệt độ nước ngưng (oC)
C : nhiệt dung riêng nước ngưng ở Co (J/kg độ)
: nhiệt dung riêng dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn (J/kg độ) cđ, cc
: nhiệt độ dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn (oC) tđ, tc
: entanpi của hơi đốt (J/kg) '' Di
: entanpi của hơi thứ (J/kg) '' wi
: nhiệt lượng tổn thất (J) Qt
: nhiệt lượng cô đặc (J) Qcđ
.c
* Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp ( do có 5% hơi nước ngưng cuốn theo )
i '' D
QD = D.(1-).( ) = D.(1-).r =Gđ(cctc - c đ t đ ) +W (iw’’- cctc) Qcd
trang 12
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
.c
i '' D
r = : nhiệt hóa hơi của nước ở áp PĐ
* Nhiệt dung riêng của dung dịch
Tính theo công thức 2.11 trang 106 Tài liệu [4]
cdd = 4190.(1-x) + c1.x
Trong đó
x: nồng độ dung dịch
c1: nhiệt dung riêng NaCl khan (J/kg độ)
3
3
10*26
10*26
89,88
Theo công thức 2.12 trang 183 Tài liệu [4]
5,58
(J/kg độ) c1 =
Vậy nhiệt dung riêng dung dịch theo nồng độ
Nồng độ dung dịch. % 10 15 20 27
3771 3652 3370 3082,7 Nhiệt dung riêng dung dịch, J/kg độ
* Chọn hơi đốt có áp suất PD =3 at tD =132,9oC
* Nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 3 at
r = 2171*103 J/kg độ (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] )
''
wi =2620*103 J/kg ( Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1] )
* Entanpi của hơi thứ ở 73,05oC
* Tổn thất nhiệt Qt = 0,05*QD
* Xem nhiệt cô đặc là không đáng kể
a Giai đoạn đưa dung dịch 10% từ 25oC đến 72,2oC
Gđ = Gc = 3240 (kg)
cđ = cc =3771 (J/kg độ)
tđ = 25oC ; tc =72,2oC ; W = 0 kg
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình:
Q1 =3240*3771*(72,2-25) =5,77*108 (J)
8
10*07,6
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất ):
Q 1 95,0
(J) QD1 =
trang 13
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
8
Lượng hơi đốt sử dụng:
3
10*07,6 (kg) 3,294 D1 = *)05,01( 2171 10*
b Giai đoạn đưa dung dịch từ 10% đến 15%:
Gđ = 3240 (kg) ; cđ =3771 (J/kg độ ); tđ =72,2 (oC)
Gc = 2160 (kg) ; cc = 3562 (J/kg độ) ; tc = 73,6 (oC)
W = 1080 (kg)
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình:
Q2 = 2160*3562*73,6 – 3240*3771*72,2 + 1080*2620*103
Q2 =25,14*108 (J)
8
8
10*46,26
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất )
Q 2 95,0
10*14,25 95,0
(J) QD2 =
8
Lượng hơi đốt sử dụng
3
1283 (kg) D2 = 10*46,26 2171 *)05,01( 10*
c Giai đoạn đưa dung dịch từ 15% đến 20%:
Gđ = 2160 (kg) ; cđ = 3562 (J/kg độ) ; tđ = 72,2(oC)
Gc = 1620 (kg) ; cc = 3370 (J/kg độ ); tc = 75,3(oC)
W = 540 (kg)
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình
Q3 = 1620*3370*75,3 – 2160*3370*72,2 + 540*2620*103
Q3 = 12,6*108 (J)
8
8
10*26,13
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất nhiệt ):
10*6,12 95,0
(J) QD3 =
8
Lượng hơi đốt sử dụng
3
10*26,13 643 (kg) D3 = *)05,01( 2171 10*
d Giai đoạn đưa dung dịch từ 20% đến 27%:
Gđ = 1620 (kg) ; cđ = 3370 (J/kg độ ); tđ = 75,3(oC)
trang 14
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Gc = 1200 (kg) ; cc = 3082,7 (J/kg độ ); tc = 78,6 (oC)
W = 420 (kg)
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình
Q4 = 1200*3082,7*78,6 – 1620*3370*75,3 + 420*2620*103
Q4 = 9,8*108 (J)
8
8
10*32,10
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất nhiệt ):
10*8,9 95,0
(J) QD4 =
8
Lượng hơi đốt sử dụng:
3
10*32,10 500 (kg) D4 = *)05,01( 2171 10*
* Tổng nhiệt lượng:
QD = 6,07*108 + 26,46*108 + 13,26*108 + 9,8*108 =56,11*108 (J)
* Tổng lượng hơi đốt:
D = 294,3 + 1283 + 643 + 500 =2720,3 (kg)
33,1
* Lượng hơi đốt riêng:
D W
2720 3, 2040
(kg/kg hơi thứ) Driêng =
* Tóm tắt cân bằng năng lượng:
Nồng độ dung dịch. % 10(25oC) 10(72,2oC) 15 20 27
5,77 30,9 43,5 53,3 0 Nhiệt lượng hữu ích, J*10-8
6,07 32,53 45,79 56,11 Tổng nhiệt lượng cung cấp, J*10-8
294,3 1577,3 2220,0 2720,3 Lượng hơi đốt sử dụng, kg
B. TÍNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
I. HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT
1. Hệ số truyền nhiệt trong quá trình sôi
1.1 Các kí hiệu và công thức
1
: hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi (W/m2K)
2
: hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi( W/m2K)
trang 15
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
: nhiệt tải riêng phía hơi ngưng (W/m2) q1
: nhiệt tải riêng phía dung dịch sôi(W/m2) q2
: nhệt tải riêng phía vách ống truyền nhiệt (W/m2) qv
1vt
: nhiệt độ trung bình vách ngoài ống (oC)
2vt
: nhiệt độ trung bình vách trong ống (oC)
tD : nhiệt độ hơi ngưng, tD = 132,9(oC)
t
t
t 1
D
1v
t
t
t 2
v
dd
2
t
t
t v
v
v
1
2
: nhiệt độ dung dịch sôi (oC) tdd
t
t
t
m
D
1v
1 2
: nhiệt độ màng nước ngưng (oC)
1.1.1 Phía hơi ngưng:
q
.
t
1
1
1
(1)
4
Theo công thức V.101 trang 28 Tài liệu [2]
*A*04.2
1
r H*t 1
25,0
(2)
2 * 3
Với A= phụ thuộc vào nhiệt độ màng tm
40 60 80 100 120 140 160 180 200 tm , oC
139 155 169 179 188 194 197 199 199 A
: khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ tm (kg/m3)
: hệ số cấp nhiệt của nước ở nhiệt độ tm (W/mK)
:độ nhớt của nước ở nhiệt độ tm (Pas)
r : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở nhiệt độ tD
r = 2171*103 (J/kg)
H = 1,5 m: chiều cao ống truyền nhiệt
1.1.2 Phía dung dịch
trang 16
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
t
. 2
2
(3) q2 =
,0
435
,0
565
2
Theo công thức VI.27 trang 71 Tài liệu [2]
*
*
*
n
2
c dd c
dd n
dd n
n
n dd
(4)
Trong đó
, n n
,c, n
n
: hệ số dẫn nhiệt (W/mK), khối lượng riêng (kg/m3), nhiệt dung riêng (J/kg
độ), độ nhớt (Pas) của nước
, dd dd
,c, dd
dd
n : hệ số cấp nhiệt tương ứng của nước (W/m2K)
15,0
: các thông số của dung dịch theo nồng độ
*56,0
q
7,0 *
p
n
(5), (công thức V.90 trang 26 Tài liệu [2])
Với q : nhiệt tải riêng (W/m2)
p : áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng (N/m2)
p = p1 = 0,3 at = 29430 (N/m2)
* Các thông số của nước ( Bảng I.249 trang 311 Tài liệu [2] ):
n 978,5 (kg/m3)
tsdm = 68,7 (oC)
n = 0,4*10-3 (Ns/m2)
n = 66,7*10-2 (W/mK)
cn = 4186 (J/kg độ)
dd tra ở bảng I.107 trang 101 Tài liệu [1] ( ở 40oC )
dd tính theo công thức I.32 trang 123 Tài liệu [1]
8
3
* Các thông số của dung dịch:
10*58.3
*
*c* dd
dd
dd M
dd
, W/mK
1 Mdd = x 5,58 x 1 18
cdd và
dd xác định theo nồng đo
Với x : nồng độ dung dịch
trang 17
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
10 15 20 27 Nồng độ dung dịch, %
73,6 75,3 78,6 72,2 tsdd, oC
dd , kg/m3
1110 1150 1205 1073
3562 3370 3082,7 3771 cdd , J/kg độ
dd , Ns/m2
0,71*10-3 0,78*10-3 0,89*10-3 1,08*10-3
19,34 20,09 20,9 22,14 Mdd
dd , W/mK
0,55 0,54 0,528 0,504
1.1.3 Phía vách ống truyền nhiệt
Theo thí dụ 19 trang 148 Tài liệu [4]
v
v r v
q * v
(6) q t
r v
vt = v r
1 r 1
v r v
1 r 2
3
,0
464
10*
Trong đó:
1 r 1
3
Lấy , (W/mK)-1: nhiệt trở của nước thường
389,0
10*
1 r 2
(W/mK )-1: nhiệt trở cuả cáu bẩn
2
v
v 17,5 W/mK: hệ số dẫn nhiệt qua vách
3
3
3
,0
389
10*
,0
464
10*
mm: bề dày ống truyền nhiệt
vr
10*2 5.17
=9,653*10-4, (W/mK)-1
1
1.1.4 Hệ số truyền nhiệt K
K
r v
1 1
1 2
, W/m2K
trang 18
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Do không biết chính xác nhiệt độ vách ống truyền nhiệt nên phải thực hiện tính lặp như
sau
1t
1vt
1 Chọn (< tD )
1 theo công thức (2)
2 Tính
3 Tính q1 theo công thức (1)
,
t
vt theo công thức (6) với qv = q1
t v
2
2
4 Tính
n theo công thức (5) với q = q1
5 Tính
2 theo công thức (4)
6 Tính
q
7 Tính q2 theo công thức (3)
q.
1
2
1 2
q
tb
8 Tính qtb =
q 1 q
1
9 Xác định sai số ss =
1vt và lặp lại quá trình tính đến khi đạt sai số nhỏ
Nếu ss > 5% thì chọn lại
10 Tính K theo công thức (7)
1.2 Tính K cho các giai đoạn
a. Tímh ở nồng độ 10% :
128
t
9,4
K
tv
1
1
Tính
1 :
o
t
*
45,130
C
A
191
9,132
128
m
1 2
3
2171
4
4
Chọn
**04,2
A
204
*
191
*
9083
57,
1
10* 5,1*9,4
r * Ht 1
2
*
9083
9,4*57,
44509
(5,
mW /
)
q 1
1
t 1
4
o
*
44509
,9*5,
653
10*
(97,42
C
)
t v
q 1
r v
o
128
9,42
(85
C
)
t v 2
o
t
85
2,72
(8,12
C
)
2
15,0
7,0
15,0
(W/m2K)
*56,0
*
p
*56,0
44509
5,
*
29430
16*
4703
525,
n
7,0 q 1
(W/m2K)
trang 19
,0
435
,0
565
2
3
4703 , 525
*
*
*
2
3
55,0 667 ,0
1073 5,978
3771 4186
10*4,0 10*71,0
2
3402
(56,
KmW /
)
2
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
*
3402
8,12*56,
43552
76,
q 2
2
t 2
2
q
5,
43552
76,
mW / 44031 (
)
44509
qtb
q 1
2
1 2
1 2
q
q
(W/m2)
1
tb
ss
q
1
o
44509 13, (thỏa) 01,0 %1 5, 44509 44031 5,
t
128
C
v 1
Vậy
2
4
1 K = KmW / 730 ( ) ,9 653 10* 1 9083 57, 1 3402 56,
o
t
3,128
C
b. Tính ở nồng độ 15%:
v 1
Tính tương tự
2
4
1 K = (718 KmW / ) ,9 653 10* 1 9228 18, 1 3141 75,
5,128
c. Tính ở nồng độ 20%:
vt
1
Tímh tương tự (oC)
2
4
1 K = (42,704 KmW / ) ,9 653 10* 1 9331 3, 1 2880 75,
o
d. Tính ở nồng độ 27%:
t
129
C
v 1
Tính tương tự
2
4
1 K = (675 KmW / ) ,9 653 10* 1 9616 99, 1 2425 78,
o Bảng tóm tắt
Nồng độ dung dịch,% 10 15 20 27
72,2 73,6 75,3 78,6 tsdd, oC
trang 20
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
44509,5 42449,63 41057,72 37506,29 q1, W/m2
43552,76 43115,41 39083,09 34434,39 q2,W/m2
44031,13 42782,52 40070,4 35970,34 qtb, W/m2
1 ,W/m2K
9083,57 9228,18 9331,3 9616,99
2 , W/m2K
3402,56 3141,75 2880,75 2425,78
K, W/m2K 730 718 704 675
ss, % 1 0,78 2,4 4
2. Hệ số truyền nhiệt trong quá trình gia nhiệt dung dịch ban đầu từ 25oC đến 72,2oC:
2.1 Các kí hiệu và công thức
t
1 ,
2 , q1, q2, qv,
,t 2
,t 1
v
1vt
2vt
Các kí hiệu , , tD, tdd, , tm như mục 1.1
q
.
t
1
1
1
4
**04,2
A
1
r * Ht 1
2.1.1 Phía hơi ngưng:
A xác định theo tm
r = 2171*103 J/kg
H = 1,5 m
2.1.2 Phía vách:
v
v r v
4
2
1
,9
653
10*
KmW / (
)
rv
q t
q
* t
2
2
2
l
*
Nu
dd
Nu
2
* l
2 dd
2.1.3 Phía dung dịch:
Nu
Pr*
GrC
n
Trong đó
trang 21
ddc
Pr
* dd dd
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
3 dd
2
l * * t * g Gr * dd 2 dd
Gr*Pr
* C và n phụ thuộc vào Pr và Gr như sau
310
Gr*Pr
thì Nu = 0.5
Nu
10 3
500
18,1 Gr
125,0Pr.
thì
Nu
Gr
Pr*
500
710*2
Gr 54,0
25,0Pr.
Gr*Pr
thì
Nu
710*2
Gr 135,0
33,0Pr.
thì
* l : chiều cao ống truyền nhiệt, l = 1,5 m
,
c,
,
, dd dd
dd
dd
dd
*
dd
: khối lượng riêng ( kg/m3 ), hệ số dãn nở thể tích ( K-1 ), hệ số dẫn nhiệt ( W/mK ), độ nhớt ( Pa.s ), nhiệt dung riêng ( J/kg độ ) của dung dịch NaCl lấy ở
t
_ t
t
m
2v
1 2
o
dd
nhiệt độ màng
2,72(
)25
(6,48
C
)
_ t
1 2
1073 (
3mkg /
)
dd
Với
cdd = 3771 (J/kg độ)
310*78,0
dd
mK/W577.0
dd
(Ns/m2)
của dung dịch NaCl 25%
310.
0 20 40 60 80 100 120 To ,oC
0,425 0,455 0,48 0,505 0,535 0,57 0,605
1
2.1.4 Hệ số truyền nhiệt :
K
r v
1 1
1 2
, W/m2K
* Trình tự tính lặp
t
t
1
v
1
(1). Chọn
trang 22
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
1
(2). Tính
(3). Tính q1
t
t
t v
1
2
2
(4). Tính
2
(5). Tính Nu2
(6). Tính q2
1
q
q2
2
1
q
q
tb
(7). Tính qtb =
1 q
(8). Tính ss = , tính cho đến sai số nhỏ (và phải nhỏ hơn 5% )
o
2.2 Thực hiện tính lặp
t
5,124
C
v 1
(1). Chọn
t
9,132
5,124
4,8
1
5,124
Co7,128
A
13.190
(oC)
9,132
1 2
3
2
tm=
*04,2
13,190 4
7921
(83,
KmW /
)
1
2171 10* 5,1*4,8
2
(2).
t
7921
4,8*83,
66543
(35,
mW /
)
q 1
1
1
4
66543
,9*35,
653
10*
23,64
(3).
t v
q 1
r v
.
o
5,124
23,64
(27,60
C
)
t v 2
(4). (oC)
t
27,60
6,48
67,11
2
(oC)
2 :
3
(5). Tính
o
3
t
6,48
,54
435
C
10*49,0
3771 10*78,0* Pr ,4 868 55,0 . ddc dd dd
27,60
' m
1 2
3 *5,1
49,0*
14
Gr
,3
583
10*
2 1073 10*78,0
81,9*67,11* 23
33,0
(K-1)
Nu
135,0
*
(Pr*
Gr
)
14456
ta thấy Gr*Pr > 2.107
trang 23
Nu
dd
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
5300
2
* l
2
(W/m2K)
q
*
mW ( 61851 /
)
2
2
t 2
(6).
(7). qtb = 64197,25(W/m2)
(8). ss=0.035=3,5% (thoả)
Vậy hệ số truyền nhiệt giai đoạn này
2
4
1 K (781 KmW / ) ,9 653 10* 1 7921 83, 1 5300
II. BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT VÀ THỜI GIAN CÔ ĐẶC
Phương trình truyền nhiệt cho khoảng thời gian nhỏ dT
dQ= K*F(T-t)*dT
F không đổi, T
Giả sử đến cuối quá trình dung dịch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt
d.F T=
dQ tTK
không đổi
Q
Lấy tích phân ta được
dQ tTK
0
(1) F.T2 =
T2 : thời gian cô đặc ( không kể thời gian gia nhiệt cho dung dịch đầu đến 83.48oC ), s
Q : nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình này, J
1 tTK
* Ta tính tích phân (1) bằng đồ thị. Cần xác định Q, ở từng thời điểm.
Nồng độ dung dịch, % 15 20 27 10
Q*10-8, J 0 26,46 39,72 50,04
72,2 73,6 75,3 78,6 t(tsdd), oC
K, W/m2K 730 718 704 675
510*
T-t 60,7 59,3 57,6 54,3
1 )tT.(K
2,257 2,349 2,466 2,728
Vẽ đồ thị có : trục hoành : Q*10-8 (x)
trang 24
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
1 tT.K
3
3
2
: trục tung : *105 (y)
y
2
1
1
0
0
20
40
60
8
x
10.Q
Giai đoạn 1 ( 10% 15% )
Từ việc tính tích phân đồ thị ta có
Giai đoạn 2 ( 15% 20% ) : S2 = F. T2 = 31923(m2s)
Giai đoạn 3 ( 20% 27% ) : S3 = F. T3 = 26801 (m2s)
Tổng quá trình cô đặc từ 10% đến 27%
: S1 = F. T1 = 60937 (m2s)
S = F. T = 119661 (m2s)
* Chọn thời gian cô đặc là 80 phút
Bề mặt trao đổi nhiệt là
F = 119661 / 4800 = 24,9 (m2) .
Chọn F=25 (m2)
Giai đoạn 1 : T1 = 60937 / 25 = 2438 s
Giai đoạn 2
Thời gian của các giai đoạn
Giai đoạn 3
: T2 = 31923/ 25 = 1277 s
: T3 = 26801 / 25 = 1072 s
* Thời gian gia nhiệt ban đầu
.KQ
.F.t
T
trang 25
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Q
.K
F.t
T =
Với Q : nhiệt lượng dùng cho gia nhiệt, J
t : chênh lệch nhiệt độ, K
K : hệ số truyền nhiệt cho quá trình gia nhiệt, W/m2K
9,132
9,132 9,132 25 48,83
8
10*07,6
25 48,83 t 89,74 K ln 9,132
379
s
32,6
781
25*82*
T = (phút)
* Chọn thời gian nhập liệu 20 phút
Thời gian tháo sản phẩm 15 phút
* Tồng thời gian cô đặc 1 mẻ là
Tt = 20 + 6,3 + 80 + 15 = 121,3( phút)
III. BUỒNG ĐỐT VÀ ĐÁY:
Diện tích bề mặt truyền nhiệt : F = 32 (m2) (lấy dư 20% để an toàn )
Chiều cao ống truyền nhiệt : H = 1,5m
Chọn ống truyền nhiệt có đường kính : dng = 38mm
: dtr = 34 mm
tr HdnF
n
200
Số ống cần :
32 034
,0*
5,1*
F Hd tr
Chọn bước ống t = (1.2
5.1 ).dng
(ống)
Chọn ống tuần hoàn
Đường kính ống tuần hoàn
Chọn t = 56 mm
Chọn dtr (th) = 315 mm
dng(th) = 325 mm
Số ống truyền nhiệt bị chiếm chỗ
Gọi m : là số ống nằm trên đường chéo ống tuần hoàn
trang 26
325
38*4
1,41
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
56
m=( dng(th)- dng)/t +1 =
Chọn m=7
có 5 ống trên đường chéo ống tuần hoàn
a=(m +1)/2 = 4 ( công thức V.139 Tài liệu [2] trang 48 )
'
Tổng số ống bị chiếm chỗ
n
aa .(3
1)14(*4*31)1
37
Xếp ống theo hình lục giác đều ( theo Tài liệu [2] trang 48 )
Số hình lục giác đều
(công thức V.139 Tài liệu [2] trang 48)
Số ống trên đường chéo
: 9 hình
: 19 ống
: 271 ống Tổng số ống
Số ống truyền nhiệt còn lại
n
271
37
234
(ống)
Đường kính trong buồng đốt
Như vậy ta có thể chọn số ống an toàn là 234 ống .
Dt = t.(b-1) + 4.dng= 56*(19-1) + 4*38 =1160 (mm)
Với b = 19 , số ống trên đuờng chéo lục giác
Đáy :
Chọn đường kính buồng đốt Dt (bđ) = 1200 (mm)
Chọn đáy nón tiêu chuẩn có gờ, góc đáy 60o
Tra bảng XIII.21 trang 394 Tài liệu [2]
Chiều cao gờ hgờ = 50 mm
Chiều cao phần nón hn = 1087 (mm)
Bề mặt trong :Ft= 2,608( m2)
Thể tích đáy nón Vđáy = 0,532 (m3)
2
2
Thể tích truyền nhiệt và ống tuần hoàn
234
*
5,1*
*
15*
,0
436
034,0* 4
315,0 4
(m3) Vô =
Cuối quá trình cô đặc Vdd = 1 > 0,532 +0,436
dung dịch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt
trang 27
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
IV. BUỒNG BỐC VÀ NẮP
Lưu lượng hơi thứ
1. Đường kính
Ta tính lưu lượng hơi thứ trong giai đoạn đầu ( do lượng hơi thứ trong giai đoạn này là
lớn nhất )
V
hôi W 1
1 * T1) ( m3/s)
/(
Trong đó
: lượng hơi thứ trong giai đầu (kg) W1
W1 = 1080 (kg)
1
1 = 0,1876 (kg/m3 ) ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] )
: khối lượng riêng hơi thứ ở áp suất P1 = 0,3 at
: thời gian gia nhiệt giai đoạn đầu ( từ 10% đến 15% ) T1
,2
361
T1 = 2438 s
hôiV
1080 *
,0
1876
2438
Vận tốc hơi:
hôi
)
361,2*4 2 . D tr
bb
(
)
,3 0065 2 D tr
bb
(
)
V h 2 D tr bb ( 4
Vận tốc lắng:
(m3/s)
4
g
d
l
o
l h 3 h
Xác định theo công thức 5.14 trang 157 Tài liệu [3]
Trong đó
l
: khối lượng riêng giọt lỏng (kg/m3)
h
h = 0,1876 (kg/m3)
: khối lượng riêng hơi thứ,
dl : đường kính giọt lỏng, dl = 0,3 mm = 3*10-4 m
: hệ số trở lực
l = 978,5 (kg/m3), tra ở nhiệt độ 68,7oC (Bảng I.249 trang 310 Tài liệu [1])
Ta có
tính theo Re
trang 28
Re
hd h h
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
h =0,0106*10-3 Pa.s : độ nhớt động lực học của hơi thứ
4
Re
*
1876 3
10*3 .0
0106
,0* 10*
,2*4 361 2 . D tr
bb
)
(
,15 963 2 D tr
bb
(
)
Giả sử 0,2< Re < 500
5,18
509,3
*
D
2,1 tr (
bb
)
6,0
5,18 6,0 Re
963,15 2 D tr
bb
)
(
Với
4
,2
o
6,0
(*81,9*4 ,3*3
1876 ,0*
10*3*) 1876
415 )
(
,05,978 2,1 D * 509 tr (
bb
)
bb
)
(
D tr
Vận tốc lắng
%80
%70
h
o
,2
*8,0
,2*4 361 2 D . tr
bb
(
)
415 6.0
bb
)
(
Mà
D tr
,1
372
trD bb
(
)
(m)
* Ta chọn đường kính buồng bốc
Kiểm tra Re
Dtr(bb) =1,6 m = 1600 (mm)
Re
,6
236
500;2,0
2
963,15 6,1
(thỏa)
2. Chiều cao
Thể tích không gian hơi
V
Tính theo trang 71,72 Tài liệu [2]
kgh
U
W * h
tt
( m3)
Với W : lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị (kg/h)
1876
: cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi (m3/m2h) Utt
,0h
h
: khối lượng riêng hơi thứ, (kg/m3)
trang 29
60*
1530
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
2040 80
Ta có W = (kg/h)
Utt = f.(Utt (1at) )
: cường độ bốc hơi thể tích cho phép khi áp suất bằng 1 at Với Utt (1at)
f : hệ số hiệu chỉnh
Chọn Utt (1at) = 1650 (m3/m3h) (lấy trung bình giữa 1600 và 1700)
f = 1,5 ( Đồ thị VI.3 trang 72 Tài liệu [2] )
Utt = 1,5*1650 =2475 (m3/m3h)
Thể tích không gian hơi:
,3
295
kghV
1530 *
,0
1876
2475
(m3)
kgh
Chiều cao phần không gian hơi trong trụ bốc
H
64,1
kgh
295 2
,3*4
6,1*
V 4 2 D bb tr
(
)
(m)
: chi(cid:0)u cao
h3
h2 =400 mm
h1 =50 mm
Thể tích dung dịch trong buồng bốc trước khi cô đặc
h1= 50 mm ph(cid:0)n g(cid:0) bu(cid:0)ng b(cid:0)c h2= 400 mm :chi(cid:0)u cao ph(cid:0)n nón bu(cid:0)ng b(cid:0)c h3 : chi(cid:0)u cao dung d(cid:0)ch trong
Vdd (bb) = Vdd – Vô - Vđáy = 3,02 – 0,436 – 0,532 = 2,052 (m3)
Mặt khác :
D
D
)
)
2
*
D
*
D
*
Vdd(bb) = Vdd phần gờ + Vdd phần nón + Vdd phần trụ
=
D
h 1
2 tr
tr
(
bb
)
(
bb
)
h 3
2 D tr
(
bÑ
)
tr
(
bÑ
)
2 tr bÑ ( 4
h * 12
2 tr bb ( 4
2
2
2
2
,2
052
*
05,0*
6,1(
2,1
)2,1*6,1
*
h 3
2,1 4
4,0 12
6,1 4
68,0
3 h
(m)
Chiều cao phần trụ buồng bốc
Hb = Hkgh + h3 = 1,64 + 0,68 = 2,32 (m)
Chọn chiều cao phần trụ buồng bốc 2,4 (m)
trang 30
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Chiều cao buồng bốc
2,4+ 0,4 + 0,05 = 2,85 (m)
Khi kết thúc cô đặc Vdd = 1 (m3)
Thể tích dung dịch trong buồng bốc
Vdd(bb) = 1 – 0,436 -0,532= 0,032 (m3)
Tương tự như trên ta được chiều cao dung dịch ngập phần buồng bốc là
1 = 0,028 m = 28 (mm)
h’
3. Nắp
- Chọn nắp elip tiêu chuẩn có gờ, đường kính trong 1600 mm
- Tra bảng XIII.10 trang 382 Tài liệu [2]
Chiều cao gờ : hg = 50 (mm)
Chiều cao phần Elip : ht = 400 (mm)
Diện tích bề mặt trong : Ft = 3,03 (m2)
Thể tích nắp :Vn= 0,637 (m3)
Chiều cao cuả thiết bị:
0,45+2,85+1,5+1,087+0,05= 5,937 (m)
C. TÍNH CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH
Đường kính trong
I. BUỒNG ĐỐT
Chiều cao
: Dt = 1200 (mm)
: Hđ = 1500 (mm)
1. Các thông số tra và chọn
1.1 Ap suất tính toán
Buồng đốt chịu áp suất trong
PBĐ = Phơi đốt –Pa = 3 – 1 = 2 at = 0,2 (N/mm2)
1.2 Nhiệt độ tính toán
153o
C
Nhiệt độ hơi đốt tD = 132.9oC
Buồng đốt được bọc cách nhiệt nên nhiệt độ tính toán tBĐ = 132.9 + 20
1.3 Chọn vật liệu
Ứng suất cho phép tiêu chuẩn ở 153oC
Vật liệu được chọn là thép không gỉ X18H10T doNaCl có tính ăn mòn
trang 31
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
115
* BD
(N/mm2 ) ( hình 1.2 trang 22 Tài liệu [7] )
Ứng suất cho phép:
.
115
95,0*
25,109
BD
* BD
(N/mm2)
95,0
Với là hệ số hiệu chỉnh
95,0h
Hệ số bền mối hàn (bảng 1-7 trang 24 Tài liệu [7] )
519
25
2. Tính và chọn bề dày – tính bền cho buồng đốt
h * BD P
95,0*25,109 2,0
BD
Ta có
D
P
Bề dày tối thiểu thân buồng đốt tính theo công thức
S
156,1
' BD
1200 109
2,0* 95,0*25,
*2
( BD tr .2
BD
*) BD * h
(mm)
Bề dày này quá nhỏ. Tra bảng 5-1 trang 128 Tài liệu [7] được Smin = 3-4 mm
Dung dịch ăn mòn (NaCl ) nên Ca = 1
Vậy chọn bề dày buồng SBĐ = 4 mm
* Kiểm tra áp suất tính toán
a
BD D tr
(
BD
)
S C ,0 0025 1.0 14 1200
Cho nên áp suất tính toán cho phép xác định theo công thức
BD
a
P
BD
.2 D
BD
BD
a
tr
(
BD
)
PBĐ = 0,2 N/mm2 < [P]BĐ = 0,518 N/mm2 (thoả)
S * C ) *2 (N/mm2) ,0 518 h (* S C )14(*95,0*25,109 1200 14
Vậy bề dày buồng đốt SBĐ = 4 mm
II. BUỒNG BỐC
- Đường kính trong buồng bốc Dtr(bB) = 1600 mm
- Chiều cao Hb = 2850 m
1. Các thông số tra và chọn
1.1 Ap suất tính toán
Thân buồng bốc chịu áp suất ngoài
PBB = Pa + ( 1- 0,3 ) = 1,7 at =0,17 (N/mm2)
1.2 Nhiệt độ tính toán
trang 32
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Nhiệt độ hơi thứ : tD = 68,7 (oC)
Suy ra nhiệt độ tính toán : tBB = 68,7 + 20 = 88,7oC ( do bọc cách nhiệt )
1.3 Chọn vật liệu
Ứng suất cho phép tiêu chuẩn ở 88,7oC
Chọn vật liệu làm buồng bốc là thép không gỉ X18H10T∕ŽČ∕∕∕∙
123
* BB
N/mm2 ( hình 1.2 trang 22 Tài liệu [7] )
Mođun đàn hồi ở 88,7 oC tra ở bảng 2-12 trang 45 Tài liệu [7]
EBB = 20*106 (N/cm2) = 2*105 (N/mm2)
123
65,1*
95,202
Giới hạn chảy ở 88,7oC
BBc (
)
* n . BB
c
(N.mm2)
Với nc =1,65 tra ở bảng 1-6 trang 20 Tài liệu [7]
2. Tính bề dày – Tính ổn định cho buồng bốc
4,0
l
BB
' B
S
*18,1
*
*
' BB
D tr
(
bB
)
P E
D
BB
tr
(
bB
)
Bề dày tối thiểu được xác định theo công thức 5.14 trang 133 Tài liệu [7]
2850
' BBl
4,0
(mm) : chiều dài tính toán buồng bốc
*18,1
1600
*
*
87,8
' BBS
5
2850 1600
17,0 10*2
(mm)
Bề dày thực buồng bốc
S
C
C
87,8
13,01
10
' BB
a
o
(mm) SBB =
a
' BB
5.1
CS2 D
l D
D )bB(tr CS2
)bB(tr
)bB(tr
a
BB
a
3.0
E
' l BB D
CS2 D
t
)BB(c
)bB(tr
3
* Kiểm tra điều kiện :
Thế số ta được
43.9 (thỏa) 78,1 78,1 ,0 352 159,0
* Kiểm tra áp suất cho phép
trang 33
2
D
S
C
C
S
bB
)
(
a
a
,0
649
*
E
*
P
BB
BB
BB D
BB D
tr
(
bB
)
tr
(
bB
)
tr ' l BB
2
5
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
,0
649
10*2*
*
,0
1729
1600 2850
10 1 1600
10 1 1600
= (N.mm2)
1729
,0BBP
(N/mm2) thỏa PBB = 0,17 (N/mm2) <
* Kiểm tra lực nén chiều trục
2
Lực nén chiều trục ( trang 149 Tài liệu [7] )
D
)bB(tr
BB
BB
NCT
2
10*2
1600
S2 P. P 4
17,0*
350404
NCTP
4
(N)
tr
087
;25
,0 ck
2
BB
) bB ( C a
D Tỉ số (bảng trang 140 Tài liệu [7] ) 89,88 250 S
)
c
c
( BBc E
BB
K 875 * k 875 * ,0* 087 =0,077 95,202 5 10*2
Điều kiện
*
P NCT EK . c
BB
SBB – Ca
7,2
5
350404 077
10*2*
,0*
9 (thỏa )
Vậy bề dày buồng bốc thỏa lực nén chiều trục
* Kiểm tra đồng thời áp suất ngoài và lực nén chiều trục
5
a
Ứng suất cho phép khi nén ( công thức 3.51 trang 140 Tài liệu [7] )
n
BB
BB
bB
tr
(
)
(N/mm2) ,0 077 10*2* * 9,86 EK c 10 1 1600 CS D
Ứng suất khi nén ( công thức 5.48 trang 145 Tài liệu [7] )
BBn (
)
B
(
bB
)
B
a
350404 (N/mm2) ,7 698 P NCT S .( ).( S C ) (* 1600 10(*)10 )1 D tr
BBn (
)
BB
Kiểm tra điều kiện ( công thức 5.47 trang 145 Tài liệu [7] )
1
P P
BB
n
BB
(thỏa )
trang 34
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Vậy thân buồng bốc thỏa đồng thời điều kiện áp suất ngoài và lực nén chiều trục
Kết luận : Bề dày buồng bốc là SBB = 10 mm
III. ĐÁY
Tính theo công thức trang 178-179 Tài liệu [7]
Đáy nón chịu cùng áp suất ngoài với buồng bốc
PĐ = 0,17 (N/mm2)
Chọn sơ bộ bề dày đáy SĐ = 10 mm
9,0
*9,0
34*1,0
'
t
D’ : đường kính tính toán của đáy nón
D
1216
D d 1,0 t cos
1200 cos
30
(mm)
'
2
a
Với dt = 32 mm là đường kính lỗ tháo sản phẩm
*3,0
*
'
CS D
l D
E c
t
3
5
Xét
*3,0
*
1087 1216
10*2 95,202
3 102 1 1216
2
a
' BB
0,89 > 0,53
5,1
l D
( ) bB tr CS
D 2
CS D tr
bB
(
)
tr
(
bB
)
a
Xét :
0,18 0,89 8,22 (thỏa)
5,2
'
a
,0
649
*
E
*
P
D
D
D ' l
CS ' D
5,2
5
Vậy áp suất cho phép tính theo công thức 5.19 trang 135 Tài liệu [7]
*
10*2
*
68,0
1216 1087
10 1 1216
= 0,649* (N/mm2) > 0,17 (N/mm2) (thỏa)
* Kiểm tra điều kiện ổn định:
P
NCT
2 PD ngD D
4
Lực nén chiều trục ( công thức 6.26 trang 178 Tài liệu [7] )
2
*
1220
17,0*
203974
Với DngĐ = DtrĐ + 2SĐ = 1200 + 2*10 = 1220 mm
NCTP
4
(N)
trang 35
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
2
(
C
)
2 cos
P
NCT
c
a
SEK Ñ
Ñ
Lực nén chiều trục cho phép ( công thức 6.27 trang 178 Tài liệu [7] )
67,66
D S
.(2
)
1200
10.(2
)1
D
trD C a
Xác định Kc
067
,0 ck
tra ở bảng trang 140 Tài liệu [7]
c
c
cÑ t Ñ
5
2
K 875 * * k 875 * ,0* 067 ,0 0595 E 95,202 5 10*2
,0*
0595
10*2*
10(*
2 .)1
cos
30
2404051
NCTP
( N)
NCT
33,0
1
Điều kiện ổn định ( công thức 6.30 trang 178 Tài liệu [7] )
203974 2404051
17,0 68,0
P P
NCT
P D P D
(thoả )
Vậy bề dày đáy là 10 (mm)
IV. NẮP ELIP
- Nắp elip tiêu chuẩn có gờ
Đường kính trong 1600 mm
Chiều cao gờ : hg = 50 mm
Chiều cao phần Elip : ht = 400 mm
Rt = Dt = 1600 mm
- Nắp chịu áp suất ngoài như buồng bốc PN = 0,17 (N/mm2 )
- Vật liệu là thép không gỉ X18H10T
EN = 2*105 (N/mm2)
95,202
cN
(N/mm2)
Chọn bề dày nắp SN = SBB = 10 mm
t
160
R S
1600 10
N
5
NE
* Kiểm tra
7.0
cN
( với đối với thép không gỉ ) 17,211 *15,0 * 10*2*15,0 95. *7,0 202
trang 36
N
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
R t S
*15,0 E *
N
cN
Ta thấy nên tính áp suất cho phép theo công thức 6.7 trang 166 Tài
)
.2 N
a
liệu [7]
[
]
25,0
3,0
P N
(* *
CS R
400 1600
t
h t D t
a
cN
E (* N (* CS
CS *5) **7,6)
* R
R t 1(
)
E
t
cN
N
a
5
( kiểm tra điều kiện 0,2 < thoả )
,0
447
*7,0*59* 1600 = 186,2 10*2 5 *7,0*7,69* *95,202 1600 *95,202 )7,01(* 10*2
NP
9*9,86*2 186,2 * 1600
(N/mm2.)
Ta thấy PN = 0,17 < [PN] =0,447 cho nên nắp thỏa điều kiện ngoài áp suất
Vậy bề dày nắp SN =10 (mm)
Chọn vật liệu cách nhiệt là amiang carton
Bề dày lớp cách nhiệt
1
2
V. TÍNH CÁCH NHIỆT CHO THÂN
t T t
t T t n
T
2
KK
, m (công thức VI.66 trang 92 tài liệu [2] )
Trong đó
144,0
mKW /
: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu cách nhiệt,
: nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị tT1
: nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt về phía không khí vào khoảng 40oC 50oC tT2
: nhiệt độ không khí tKK
n
2
: hệ số cấp nhiệt từ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt đến không khí
,03,9
058
*
(
)
n
KmWtT /
2
,03,9
058
50(*
)273
,28
2 KmW / 034 (
)
n
,0
0212
(công thức VI.67 trang 92 tài liệu [2] )
144,0 ,28
* 9,132 50 30 034 50*
(m)
(22 mm )
Vậy chọn bề dày lớp các nhiệt
trang 37
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
VI. MỐI GHÉP BÍCH
1. Bích nối buồng bốc với nắp
- Ap suất trong thiết bị P = 0,17 N/mm2
- Đường kính trong bích Dt = 1600 mm
- Chọn bích liền bằng thép để nối thiết bị
Tra bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2], bích kiểu 1, ta được các thông số
D1
Dn h db Dt
Db
D Dt = 1600 mm Dn = 1620 mm D1 = 1660 mm Db = 1700 mm D = 1750 mm h = 35 mm db = M 24 S(cid:0) bulong 40 cái
Bề dày 3 mm
Ap suất lớn nhất chịu được 0,6 N/mm2
Nhiệt độ lớn nhất chịu được 500oC
- Do môi trường ăn mòn ta chọn đệm amiang-carton
2. Bích nối buồng đốt và đáy
Chọn theo bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2]. Bích liền bằng thép, kiểu 1
Dt = 1200 mm
D = 1340 mm
Dn = 1208 mm
h = 25 mm
D1 = 1260 mm
Db = 1290 mm
Số bulong 32 cái
db = 20 mm ( M20)
3. Bích nối buồng đốt và buồng bốc
Chọn như bích buồng đốt và đáy
VII. VỈ ỐNG
- Chọn vỉ tròn phẳng
- Vật liệu X18H10T
trang 38
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
nhiệt độ tính toán Ttt = 132,9(oC)
Ứng suất cho phép tiêu chuẩn []* = 120 (N/mm2)
Hệ số an toàn nB = 2,6 (bảng 1-6 trang 20 Tài liệu [7])
Giới hạn bền uốn [ ]u = 120*2.6 = 312 N/mm2
Ap suất làm việc Po : Po = PĐ + PCK = 3+(1-0.3) = 3,7 at = 0,37 (N/mm2)
- Chiều dày tính toán tối thiểu của vỉ ống :
KD
.
t
P o [ ]
u
K : hệ số, K = 0,28 0,36. Chọn K= 0,3
Dt : đường kính trong thân buồng đốt, mm
' h
*3,0
1200
*
4,12
h’= (công thức 8.19 trang 212 Tài liệu [7])
37,0 312
mm
Chọn h’ = 13 (mm)
'
5
5
75,9
h
- Tính sơ bộ chiều dày vỉ:
nd 8
38 8
(mm) (dn đường kính ngoài ống truyền nhiệt)
- Kiểm tra ứng suất uốn
Ứng suất uốn trong vỉ của thiết bị trao đổi nhiệt lắp cứng trong phạm vi diện tích hình
P
u
2
'
*7,01(*6,3
*)
d n l
h l
chữ nhật ABCD
B
t
A C 60o
l =0,5*(AB + CD) AB = t*sin60o = CD = 56*sin60o = 45,3 mm l = 45,3 (mm)
D
trang 39
37,0
,3
023
u
2
*
38 3,45
13 3,45
7,01*6,3
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
[ ]
u
u
thỏa
- Chọn bề dày vỉ bằng bề dày bích, hvỉ =25 mm
VIII. KHỐI LƯỢNG VÀ TAI TREO
m
theùp
.V theùp
theùp
1. Khối lượng thép làm thiết bị
7900
theùp
- Khối lượng riêng thép không gỉ (kg/m3)
2
208
,0
0227
- Thể tích thép buồng đốt
ngbĐ - D2
ngbĐ)
,1*
2 5,1*2,1
4
(m3) VTĐ =/4 * ( D2
Với DngbĐ = 1,208 m : đường kính ngoài buồng đốt
: đường kính trong buồng đốt DtrbĐ = 1,2 m
: chiều cao buồng đốt HĐ = 1,5 m
V
V
V
tB
truïB.t
V .t
noùnB
gôøB.t
2
2
- Thể tích thép buồng bốc
,0
1214
D .
62,1*
4,2*6,1
V t
.
truïB
2 ngB
2 HD . trB
truï
4
4
(m3)
V
V
V .t
noùnB
noùn
.
ngoaøiB
noùn
.
trongB
2
2
22,1
*62,1
,0
6377
= 0,6377-0,62 = 0,0177 (m3)
62,1*4,0*
122
12
2
2
6,1*4,0*
2,1
2,1*6,1
62,0
(m3) VnónngoàiB
12
2
2
3
10*9,1
(m3) VnóntrongB
22,1*
05,0*2,1
4
(m3) Vt.gờ
,0
1214
,0
0177
10*9,1
3
141,0
Vậy thể tích thép buồng bốc:
tBV
(m3)
- Thể tích thép làm đáy:
Vt.đáy = diện tích bề mặt trong đáy * bề dày đáy = 2,57*10*10-3 = 0,0257 (m3)
- Thể tích thép làm nắp:
trang 40
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Vt nắp = diện tích bề mặt trong nắp * bề dày nắp = 3,03*10*10-3 = 0,0303 (m3)
- Thể tích thép làm ống truyền nhiệt
2
2
2
2
038
,0
034
5,1*
325
,0
315
5,1*
,0
087
Vt.ống = Vt.ốngTN + Vt.ốngtuầnhoàn
,0*
,0*
4
4
= 234* (m3)
- Thể tích thép làm bích buồng đốt
2
2
D
.
H
D
.
H
.
*2
,0*
025
,1
208
,0
0132
Thể tích thép làm 2 mặt bích không có vỉ ống:
34,1*
V 1
2 ng
.
bích
bích
2 ngbD
bích
4
4
4
.2
(m3)
*2
*
H
D
180
*
D
Thể tích thép 2 mặt bích có vỉ:
D
bích
2 ng
2 ng
.
bích
.
tuaàn .
hoaøn
2 ng
.
oángTN
4
2
2
2
V2 =
*2
,0*
025
,0
325
180
,0*
038
,0
056
= (m3)
34,1*
4
2
2
*
H
*
D
*2
75,1(*
62,1
,0*)
035
,0
024
- Thể tích thép làm bích nối buồng bốc với nắp
D
bích
2 ng
2 ngbB
.
bích
4
4
(m3) V3 = 2*
Tổng thể tích thép làm thiết bị không kể ống truyền nhiệt :
Vthép.1 = 0.0227 + 0,141 + 0,0257 + 0,0303 + 0,0132 +0,056 +0,024
= 0,3129 (m3)
Khối lượng thép làm thiết bị không tính ống truyền nhiệt:
Khối lượng thép làm thiết bị
mthép.1 = 0,3129*7900 2472 (kg)
Khối lượng dung dịch lớn nhất là 3240 (kg)
Tổng tải trọng của thiết bị :
mthép = 2472 + 0,087*7900 3160 (kg)
M = 3160 + 3240 = 6400 (kg)
2. Tai treo
- Dùng 4 tai treo
- Tải trọng trên mỗi tai treo
trang 41
15696
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
6400 81,9* 4
m = (N)
Tải trọng cho phép 25000 (N)
Bề mặt đỡ 173*10-4 (m2)
Tải trọng cho phép trên bề mặt đỡ q = 1,45*106 (N/m2)
Các kích thước
Tra bảng XIII.36 trang 438 Tài liệu [2] ta được
L = 150 mm S = 8 mm
B = 120 mm l = 60 mm
a = 20 B1 = 130 mm
H = 215 mm d = 30 mm
Khối lượng 3,48 kg, vật liệu thép CT3
IX. CÁC ĐƯỜNG ỐNG DẪN, CỬA
1. Ống và cửa nhập liệu
Thời gian nhập liệu : Tnl = 20 phút = 1200 s
,2
517
310*
Lưu lượng nhập liệu
nlV
02,3 1200
(m3/s)
Chọn vận tốc dung dịch đi trong ống
5,1
m/s (trang 74 Tài liệu [2])
Vậy đường kính ống nhập liệu:
d
,0
046
nl
V 4 nl *
,0*4
002517 5,1*
m =46 (mm)
Chọn ống thép tiêu chuẩn theo bảng XIII.33 Tài liệu [2]
Đường kính trong 50 (mm)
Bề dày 3,5 (mm)
Chiều dài ống 100 (mm)
2. Ống và cửa tháo liệu:
Thời gian tháo liệu Ttl = 15 phút = 900 (s)
tlV
1 900
Lưu lượng tháo liệu ( m3/s)
trang 42
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Chọn vận tốc dung dịch đi trong ống
5,1
(m/s) (trang 74 Tài liệu [2])
Đường kính ống tháo liệu
,0
031
tld
1*4 *5,1*
900
m = 31 (mm)
Chọn ống tháo liệu :
Đường kính trong 32 (mm)
Bề dày 3 (mm)
Chiều dài 90 (mm)
3. Ống dẫn hơi thứ :
Thời gian cô đặc (lấy trong giai đoạn đầu)
T1 = 2438 (s)
Lượng hơi thứ trong giai đoạn đầu 1080 (kg)
Vậy lưu lượng hơi thứ:
36,2
,0
1876
htV
hôithöù
1080 *
,0
1876
2438
(m3/s) ( (kg/m3)
Chọn vận tốc hơi đi trong ống vht = 20 (m/s)
đường kính ống dẫn hơi thứ:
d
39,0
ht
36,2*4 20*
V *4 ht * v ht
m = 390 (mm)
Chọn dht = 400 (mm)
Bề dày S = 13 (mm)
Chiều dài 150 (mm)
4. Ống dẫn hơi đốt:
Thời gian cô đặc và gia nhiệt T =86,3 phút = 5178 (s)
Lượng hơi đốt D = 2720,3 (kg)
628.1
hñ
Khối lượng riêng hơi đốt ở 3 at (kg/m3)
,0
323
lưu lượng hơi đốt:
hñV
hñ . T ) =
2720 628 *
3, 5178
.1
D/( (m3/s)
Chọn vận tốc hơi đốt vhđ = 20 m/s
trang 43
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
323
hñ
đường kính ống dẫn hơi đốt
d
143,0
hñ
,0*4
20*
V .4 . v hñ
m = 143 (mm)
Chọn dhđ = 150 mm
Bề dày S = 4,5 mm
Chiều dài 150 mm
5. Ống dẫn nước ngưng:
Lượng nước ngưng mn = 2720,3 (kg)
Thời gian ngưng T =86,3 phút = 5178 (s)
Khối lượng riêng nước ngưng ở 132,9oC
932 ,
277
n
(kg/m3)
lưu lượng nước ngưng:
,5
637
410*
nnV
2720 *
3, ,932
5178
277
(m3/s)
Chọn vận tốc nước ngưng chảy trong ống vnn = 1,5( m/s)
4
,5*4
10*
đường kính ống dẫn nước ngưng:
d
,0
022
nn
637
5,1*
V 4 nn * v nn
m = 22 (mm)
Chọn dnn = 25 mm
Bề dày S = 3,5 mm
Chiều dài 90 mm
Tóm tắt các đường ống dẫn và cửa
Ống Đường kính trong, mm Bề dày, mm Chiều dài, mm
Nhập liêu 50 3,5 100
Tháo liệu 32 3 90
Hơi thứ 400 13 150
Hơi đốt 150 4,5 150
Nước ngưng 25 3,5 90
CHƯƠNG III. CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ PHU
trang 44
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
I. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET
1. Chi phí nước để ngưng tụ
i
n
WG
n
* t
c
2 n t
c t *
n
2
n
n
1
Công thức 4.39 trang 188 Tài liệu [4]
Trong đó
: lượng nước cần cung cấp (kg) Gn
W : lượng hơi thứ cần ngưng (kg)
i : entanpi của hơi thứ ở áp suất ngưng tụ 0,3 at (J/ kg)
i = 2620*103 J/kg (bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1])
: nhiệt dung riêng trung bình của nước (J/kg độ) cn
cn =4178 (J/kg độ)
tn1, tn2: nhiệt độ vào và ra của nước (oC )
tn1 = 25oC
3
2620
tn2 = 60oC
2040
*
36491
nG
10* 4178
4178 25
60*
60*
(kg)
2. Lượng không khí do bơm hút từ thiết bị ngưng tụ
- Theo công thức 4.40 trang 188 Tài liệu [4]
Gkk = 0,01*W + 2,5*10-5*(W + Gn)
Trong đó
W : lượng hơi thứ cần ngưng (kg)
: lượng nước cần cho ngưng tụ (kg) Gn
5
Gkk : lượng không khí cần hút (kg)
*01,0
2040
10*5,2
*
28,21
2040
36491
kkG
(kg)
288
t
)
kk
V
kk
273(*G* kk PP h
- Thể tích không khí cần hút (công thức VI.49 trang 84 Tài liệu [2])
Với
: nhiệt độ không khí (oC) tkk
Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô (công thức VI.50 trang 84 Tài liệu [2]):
trang 45
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
tkk = tn1 + 4 + 0,1*(tn2 – tn1) = 25 + 4 + 0,1*(60 – 25) = 32,5 (oC)
P : áp suất hỗn hợp trong thiết bị ngưng tụ (N/m2)
P = 0,3 at = 29430 (N/m2)
: áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp, lấy bằng áp suất hơi bão hoà ơ Ph
tkk
Ph = 0,0448 (at) = 4394,88 (N/m2)
288
)5,32
79,74
- Vậy thể tích không khí cần hút :
(*28,21* 29430
273 4394
88,
(m3) Vkk =
Thể tích không khí cần hút ở 0oC và 760 mmHg
Vkk1 = 0,001*(0,02*(W+Gn)+8W)
=0,001*(0,02*(2040+36491)+8*2040) = 17 (m3)
3. Đường kính thiết bị ngưng tu:
,1
383
*
D tr
NT
W * h
h
- Theo công thức VI.52 trang 84 Tài liệu [2]
,0
425
Với W : lưu lượng hơi ngưng, kg/s
2040 4800
W = (kg/s)
h
: khối lượng riêng hơi ở áp suất 0,3 (at)
1876
,0h
(kg/m3) (trang 314 Tài liệu [1])
h
: tốc độ hơi (m/s)
h = 20 (m/s )
Chọn
425
Dtr(NT) : đường kính trong thiết bị ngưng tụ
,1
383
*
47,0
trD
NT
,0 1876
,0
20*
( m )
- Chọn đường kính trong thiết bị ngưng tụ 500 mm
4. Kích thước tấm ngăn
- Tấm ngăn dạng hình viên phân
- Chiều rộng tấm ngăn b
trang 46
D
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
b
50
50
300
tr NT 2
500 2
(mm)
- Trên tấm ngăn đục nhiều lỗ nhỏ
- Nước làm nguội là nước sạch
- Lấy đường kính lỗ dlỗ = 2 (mm)
- Tổng diện tích lỗ trên một cặp tấm ngăn
f
nG c
, công thức VI.54 trang 85 Tài liệu [2]
Gn
6,7
: lưu lượng nước (m/s)
36491 4800
(kg/s) Gn =
c
: tốc độ tia nước (m/s)
c =0,62 (m/s)
6,7
Chọn chiều cao gờ tấm ngăn là 40 mm nên
f
10*
6
12536
*62,0
8,977
(mm2)
977
8,
n
Với (kg/m3 ) ở 68,7oC
- Số lỗ n
n
3990
*4 12536 4*
f 4 2 ld *
(lỗ)
- Chọn chiều dày tấm ngăn 4 mm
5,0
c
- Các lỗ xếp theo hình lục giác đều
d
*
l
f f
tb
c
- Bước lỗ t = 0,866* (mm)
f f
tb
c
tỉ số giữa diện tổng diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện thiết bị ngưng tụ
2
,0 064 f f tb * 12536 500 4
- Vậy bước lỗ :
t
866,0
,0*2*
064
5,0
44,0
(mm)
5. Chiều cao thiết bị ngưng tụ:
trang 47
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
2
n 1
P
8,0
t n t
t t
25 60 7,68 25
o
n 1
- Mức độ đun nóng nước ( công thức VI.56 trang 85 Tài liệu [2])
- Tra bảng VI.7 trang 86 Tài liệu [2] với đường kính tia nước 2 mm thì
Số bậc 4
Số ngăn 8
Khoảng cách giữa các ngăn 400 mm
Thời gian rơi qua một bậc 0,41 s
- Chọn khoảng cách giữa các ngăn giảm dần từ dưới lên như sau 400 mm, 350 mm, 300
mm, 250mm, 200 mm, 150mm, 100 mm
- Khoảng cách từ ngăn trên cùng nắp thiết bị 1300 (mm)
- Khoảng cách từ ngăn dưới cùng đến đáy thiết bị 1200 (mm)
- Nắp elip tiêu chuẩn có gờ, đuờng kính trong 500 (mm)
Chiều cao gờ 50 (mm)
Chiều cao phần elip 125 (mm)
- Đáy nón tiêu chuẩn có gờ , góc đáy 60oC, đuờng kính trong 500 (mm)
Chiều cao gờ 50 (mm)
Chiều cao phần nón 450 (mm )
- Vậy chiều cao thiết bị ngưng tụ
Hnt = 125 + 25 +1300 + 100 +150 +200 +250 +300 +350 +400 +1200 +50 +450
=4900 mm = 4,9 (m)
6. Đường kính ống baromet
,0
004
d
Theo công thức VI.57 trang 86 Tài liệu [2]
b
WG * n *
(m)
Với W : lưu lượng hơi ngưng (kg/s)
: lưu lượng nước lạnh tưới vào tháp (kg/s) Gn
: tốc độ hỗn hợp nước và hơi đã ngưng chảy trong ống, thường lấy
=0,5 0,6 m/s. Vậy chọn = 0,55 (m/s)
: đường kính trong ống baramet (m) db
trang 48
,0
004
425
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
143,0
bd
,06,7* 5,0*
(m)
Chọn đường kính ống baromet db = 150 mm
7. Chiều cao ống baromet
h1 : chiều cao cột nước trong ống baromet cân bằng với hiệu số giữa áp suất khí quyển
H = h1 + h2 + 0,5 (m) (công thức VI.58 trang 86 Tài liệu [2])
h2 : chiều cao cột nước trong ống dẫn cần để khác phục toàn bộ trở lực khi nước chảy
và áp suất trong thiết bị ngưng tụ
- Tính h1
trong ống
*33,10
'P 760
, m (công thức Vi.59 trang 86 Tài liệu [2]) h1 =
*33,10
7
(m)
P’ độ chân không trong thiết bị ngưng tụ P’ = 0,7 at = 514,5 (mmHg)
5,514 760
- Tính h2:
h1 =
h
1
2
2 g2
H d
b
, m (công thức VI.60 trang 87 Tài liệu [2])
5,1
2 1
Lấy
5,0
1
hệ số trở lực khi vào ống
1
2
hệ số trở lực khi ra khỏi ống
H : chiều cao ống baromet (m)
: hệ số trở lực do ma sát khi nước chảy trong ống
db : đường kính trong ống baromet, db = 0,15 (m)
d**
Re =
Với = 0,5 (m/s) vận tốc nước chảy trong ống
d = 0,15 (m) đường kính trong ống baromet
2,983
(kg/m3 ) khối lượng riêng của nước ở 60oC
trang 49
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
310*47,0
*5,0
15,0*2,983
5
(Ns/m2) độ nhớt động lực của nước ở 60oC
Re
156894
10
3
10*47,0
,0
0032
,0
0178
227
,0 221 ,0 156894
2
3
h
0178
*
5,1
,0
03185
10*51,1
H
2
5,0 81,9*2
H 15.0
,01
- Tính H
chế độ chảy rối
H= 7 + 0,03185 + 1,51*10-3H
04,7 H
m
- Chiều dày thành thiết bị 5 (mm)
- Lỗ hơi vào 300 (mm)
- Lỗ nước vào 100 (mm)
- Hỗn hợp khí và hơi ra nối với thiết bị thu hồi 80 (mm)
- Đường kính ống nối từ thiết bị thu hồi đến ống baromet 50 (mm)
- Khoảng cách từ tâm thiết bị ngưng tụ đến tâm thiết bị thu hồi 675 (mm)
- Đường kính thiết bị thu hồi 400 (mm)
- Chiều cao thiết bị thu hồi 1440 (mm)
- Hỗn hợp khí và hơi ra khỏi thiết bị thu hồi 50 (mm)
- Ống thông khí 50 (mm)
8. Các kích thước khác
II. BƠM
1. Bơm chân không
o Tốc độ hút của bơm chân không ở 0oc và 760 mmHg
Công suất bơm chân không
m 1 m
N
*
*
*
p 1
kk *
t
m
m
1
V ck
p 2 p 1
1
SB = 17/80 = 0,2125 (m3/ph) = 12,75 (m3/h)
trang 50
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
m : chỉ số đa biến, thường m = 1,2 1,62. Lấy m = 1,5
p1 : áp suất trước khi nén. p1 = P – Ph = 0,3 – 0,05 = 0,25 at
Ph = 0,05 áp suất hơi nước trong hỗn hợp
p2 : áp suất sau khi nén. P2 = Pa = 1 at = 9.81*104 (N/m2)
Vkk : thể tích không khí cần hút (m3)
t : thời gian cô đặc (s )
ck
ck = 0.8
15,1 5,1
79,74
4
: hệ số hiệu chỉnh,
10*81,9*25,0*
*
836
N
1 25,0
*8,0
4800
5,1 15,1
1
Chọn bơm chân không
(W)
Hiệu bơm KBH-4
Tốc độ hút ở 0oC và 760 mmHg: 0,4 (m3/ph)
Ap suất giới hạn: 110 (mmHg)
Công suất động cơ 1,5 (kW)
Khối lượng bơm 38 (kg)
2. Bơm nhập liệu
Công suất bơm
g
N
HQ * 1000
**
Q : lưu lượng nhập liệu (m3/s)
Q
,0
0025167
02,3 1200
H : côt áp của bơm (m)
(m3/s)
Phương trình Bernoulli cho 2 mặt cắt 1-1 (mặt thoáng bể chứa nguyên liệu) và 2-2
2
2
(miệng ống nhập liệu)
H Z1+ = Z2+ h1-2 p 1 v 1.1 2 g p 2 v 2.2 2 g
Z1, Z2
Trong đó
p1,p2
: chiều cao hình học của mặt cắt so với đất. Chọn Z1 = 2 m, Z2 = 6,5 m
: áp suất tại 2 mặt cắt. p1 = p2 = 1 at
trang 51
v1,v2 : vận tốc dung dịch tại 2 mặt cắt (m/s)
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
v1 = 0
v2 = v : vận tốc dung dịch đi trong ống ( m/s)
h1-2
2
: tổng tổn thất trong ống (m)
h
21
v g2
l d
Ta có
*2
*2
19,1*25,0
88,415,0*2
v
khuc
.
quanh
90.
van
ra
: tổng hệ số tổn thất cục bộ
l, d : chiều dài, đường kính ống nối bơm ( m)
: hệ số ma sát
Xác định
Chọn đường kính d = dhút = dđẩy = dnl = 50 (mm)
v
28,1
Vận tốc chảy trong ống
2
Q .4 2 d .
,0*4
0025167 05,0*
(m/s)
96721
dv **
*05,0*28,1 1073 3 10*71,0
Chuẩn số Re =
Với : khối luợng riêng dung dịch NaCl 10% (kg/m3)
: độ nhớt động lực của dung dịch NaCl 10% (Pa.s)
2,0
Re
*6
*6
3301
07,
gh
d
50 2,0
8 7
8 7
Re
,220
220
*
109674
4,
n
d
50 2,0
9 8
9 8
Chọn độ nhám ống thép (mm)
25.0
25.0
*46,11,0
*46,11,0
,0
029
d
100 Re
2,0 50
100 96721
Vậy Regh < Re < Ren nên
Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l =8 m
Tổng tổn thất áp suất:
trang 52
2
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
(m) 029 * 88,4 8,0 h 21 28,1 81,9*2 7 05,0 ,0*
1
2
1
2
2
p
p 1
2
25,6
91,0
38,5
Chọn Cột áp của bơm
h 21
v 2
g
28,1 81,9*2
Công suất bơm
*38,5
1073
0025167
N
178,0
(m) H = (Z2 – Z1) +
,0*81,9* 8,0*
1000
Chọn bơm theo bảng 1.7 trang 35 Tài liệu [4]
(kW)
Hiệu bơm : X20/18
Lưu lượng Q = 5,5*10-3 m3/s
Cột áp H = 10,5 m
Số vòng n = 48,3 v/ph
Động cơ điện : Loại A02-31-2
Công suất N = 3 kW
83,0ñ
Hiệu suất
3. Bơm vào thiết bị ngưng tụ
Công suất bơm
HQ *
*
g
N
* n 1000
n : khối lượng riêng của nước ở 25oC,
n =996,9 (kg/m3)
: hiệu suất của bơm, = 0,8
Q : lưu lượng nhập liệu (m3/s)
36491
Q
626,7
310*
n t .
*9,996
4800
G n
t : thời gian cô đặc (s)
H : côt áp của bơm (m)
(m3/s)
Phương trình Bernoulli cho 2 mặt cắt 1-1 (mặt thoáng bồn chứa nước vào thiết bị ngưng
2
2
tụ) và 2-2 (mặt thoáng cửa vào ống dẫn nước)
H Z1+ = Z2+ h1-2 p 1 v 1.1 2 g p 2 v 2.2 2 g
trang 53
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Z1, Z2
Trong đó
10
p1
: chiều cao hình học của mặt cắt so với đất. Chọn Z1 = 2 m, Z2 = 12 m
p1
3
p2
: áp suất tại mặt cắt 1-1, p1 = 1 at mH2O
p 2
v1,v2 : vận tốc nước tại 2 mặt cắt, m/s
: áp suất tại mặt cắt 2-2, p2 = 0,3 at mH2O
v1 = 0
v2 = v : vận tốc nước chảy trong ống, m/s
h1-2
2
: tổng tổn thất trong ống, m
h
21
v g2
l d
Ta có
*2
*2
19,1*25,0
88,415,0*2
v
khuc
.
quanh
90.
van
ra
: tổng hệ số tổn thất cục bộ
l, d : chiều dài, đường kính ống nối từ bể chứa đến thiết bị ngưng tụ (m)
: hệ số ma sát
Xác định
Chọn đường kính d = dhút = dđẩy = dnl =100 mm
3
v
1
Vận tốc chảy trong ống
2
Q 4 * d
,7*4
626 10* 2 1,0*
(m/s)
111760
3
dv **
*1,0*1 892,0
9,996 10*
Chuẩn số Re =
Với : khối luợng riêng của nước ở 25oC (kg/m3)
: độ nhớt động lực của nước ở 25oC, =0,892*10-3 (Pas)
2,0
Re
,6
*6
7289
34,
gh
d
100 2.0
8 7
8 7
Re
220
*
220
*
239201
1,
n
d
100 2,0
9 8
9 8
Chọn độ nhám ống thép mm
trang 54
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
25,0
25,0
*46,11,0
*46,11,0
,0
025
d
100 Re
2,0 100
100 111760
Vậy Regh < Re < Ren nên
Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l = 15 m
Tổng tổn thất áp suất
025 * 88,4 44,0 (m) h 21 12 81,9*2 15 1,0 ,0*
1
2
1
2
p
p 1
2
12
3(2
)10
44,0
5,3
Chọn Cột áp của bơm
h 21
v 2
g
2 1 81,9*2
Công suất bơm
3
,7
626
10*
*5,3*
81,9*9,996
N
,0
326
(m) H = (Z2 – Z1) +
1000
8,0*
Chọn bơm theo bảng 1.7 trang 35 Tài liệu [4]
(kW)
Hiệu bơm : X45/21
Lưu lượng Q = 12,5*10-3 (m3/s)
Cột áp H = 13,5 (m)
Số vòng n = 48,3 (v/ph)
Động cơ điện : Loại A02-51-2
Công suất N = 10 (kW)
88,0ñ
Hiệu suất
CHƯƠNG IV. TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ
- Khối lượng thép làm thiết bị không kể ống truyền nhiệt : 2464 kg
Giá thép X18H10T : 50000 đ/kg
$thiết bị = 50000*2472 = 123600000 (đ)
- Ống truyền nhiệt
Ống có d < 50 mm giá 50000 đ/m
Ống có d >50 mm giá 100000 đ/m
$ống = 234*1,5*50000 + 100000*1,5 = 17700000 (đ)
trang 55
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
- Bulong
Giá 1 bulong 3000 đ/cái
$bulong = (32*2 +40 )*3000 = 312000 (đ)
- Đệm :
Giá 250000 đ
$đệm = 3*250000 = 750000 (đ)
- Tai đỡ
Vật liệu CT3, giá 10000 đ/kg
Khối lượng 1 tai 3,48 kg
$tai treo = 3,48*4*10000 = 139000 (đ)
Vậy tổng giá thành thiết bị chính:
- Cửa quan sát : 300000 (đ/cái)
$thiết bị chính = (123,6 + 17,7 +0,312 + 0,75 + 0,139 +0, 3)*106 = 142801000 (đ)
- Nhiệt kế giá: 150000 đ/cái
$nhiệt kế = 150000*2 = 300000 (đ)
- Ap kế giá: 600000 đ/cái
$áp kế = 60000*3 = 1800000 (đ)
- Bơm chân không 1500000 đ/cái
- Bơm nhập liệu
Công suất N = 0,23 kW = 0,3 Hp
Chọn bơm 0,5 Hp
Giá bơm 700000 đ/Hp
$bơm nhập liệu = 700000*0,5 = 350000 (đ)
- Bơm vào thiết bị ngưng tụ (bơm nước)
N = 0,39 kW = 0,52 Hp
Chọn bơm 1 Hp
$bơm nước = 700000*1= 700000 (đ)
- Thiết bị ngưng tụ baromet và bình tách lỏng giá: 15000000 (đ)
- Ống dẫn liệu: 8m ống thép và 2 cút:
Giá 1 cút 2000 (đ)
1m ống d 50 là 20000 (đ/m)
trang 56
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
$nhập liệu= 20000*8+8*2000= 176000 (đ)
- Ống dẫn nước vào thiết bị ngưng tụ : 15m ống thép và 2 cút :
Giá 1m ống d100 là 30000 (đ/m)
$ngưng= 30000*15+ 10*2000= 470000 (đ)
Vậy tổng giá thành thiết bị ( chưa kể tiền gia công lắp đặt)
$ = (142,801 + 0,3 + 1,8 +1,5 +0,35*2 +15+0,176+0,47)*106 = 162747000 (đ)
Nếu tình giá gia công bằng 100% giá vật tư thì tổng giá thành thiết bị là:
$tổng = 2*162747000 = 325494000 (đ)
KẾT LUẬN
trang 57
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
Hệ thống cô đặc gián đoạn được thiết kế gồm nồi cô đặc và thiết bị ngưng tụ baromet khá đơn giản, không phức tạp, không cần thiết bị gia nhiệt ban đầu và bồn cao vị để ổn định lưu lượng. Thời gian cô đặc tương đối ngắn (121,3 phút ), hệ số truyền nhiệt đạt được trong quá trình cô đặc là khá cao.
Thiết bị tương đối nhỏ gọn, giá thành không quá cao có thể chấp nhận được.
Tuy nhiên ta khó có thể điều khiển được quá trình cô đặc và thời gian cô đặc có thể thay đổi không ổn định.
Quá trình cô đặc là quá trình cần thiết trong công nghệ hóa chất và thực phẩm nên cần được nghiên cứu phát triển để có được hiệu quả cô đặc cao, chi phí thấp.
trang 58
Ñoà aùn moân hoïc Maùy vaø Thieát bò GVHD : Traàn Vaên Ngheä
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Các tác giả, Sổ tay Quá trình và thiết bị Công nghệ hoá chất, Tập 1, NXB Khoa
học và Kỹ thuật, 1992
[2] Các tác giả, Sổ tay Quá trình và thiết bị Công nghệ hoá chất, Tập 2, NXB Khoa
học và Kỹ thuật, 1992
[3] Phạm Văn Bôn (chủ biên) – Nguyễn Đình Thọ, Giáo trình QT & TB CNHH tập 5
: Quá trình và thiết bị truyền nhiệt, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2002
[4] Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, QT & TB CNHH tập 10 : Ví
dụ và Bài tập, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM
[5] Phạm Văn Bôn : Hướng dẫn đồ án môn học, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM,
1993
[6] Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lục – Hoàng Minh Nam – Vũ Bá Minh, QT & TB CNHH tập 1, quyển 2 : Phân riêng bằng khí động, lực ly tâm, Bơm, quạt, máy nén, Tính hệ thống đường ống, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 1997
[7] Hồ Lê Viên, Thiết kế tính toán các chi tiết thiết bị hóa chất, NXB Khoa học và Kỹ
thuật, 1978
[8] Nguyễn Văn Lụa, QT & TB CNHH tập 1, quyển 1: Khuấy – Lắng – Lọc, NXB
ĐH Quốc gia TP HCM, 2002
trang 59
