Cô đặc NaOH

Ñoà aùn moân hoïc 1

Phaàn IMÔÛ ÑAÀU

Moân hoïc quaù trình vaø thieát bò nhaèm trang bò cho sinh vieân moät soá kieán thöùc cô baûn veà caùc quaù trình vaø thieát bò ñeå thöïc hieän caùc quaù trình hoùa hoïc

Quaù trình vaø thieát bò ñöôïc trình baøy trong ñoà aùn naøy laø quaù trình vaø thieát bò coâ ñaëc. Coâ ñaëc laø quaù trình ñöôïc thöïc hieän nhieàu trong saûn xuaát hoùa chaát vaø thöïc phaåm, nhaèm taêng noàng ñoä cuûa saûn phaåm baèng caùch laáy bôùt dung moâi ra.

Quaù trình coâ ñaëc cuûa dung dòch maø giöõa caùc caáu töû coù cheânh leäch nhieät ñoä soâi raát cao thì thöôøng ñöôïc tieán haønh baèng caùch taùch moät phaàn dung moâi. Tuy nhieân, tuøy theo tính chaát cuûa caáu töû khoù bay hôi (hay khoâng bay hôi trong quaù trình ñoù) maø ta coù theå taùch moät phaàn dung moâi (hay caáu töû khoù bay hôi) baèng phöông phaùp nhieät hay phöông phaùp laïnh.

- Phöông phaùp nhieät: Döôùi taùc duïng cuûa nhieät (do ñung noùng) dung moâi chuyeån töø traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi khi dung dòch soâi. Ñeå coâ ñaëc caùc dung dòch khoâng chòu ñöïôc nhieät ñoä (nhö dung dòch ñöôøng) ñoài hoûi coâ ñaëc ôû nhieät ñoä thaáp, thöôøng laø chaân khoâng. Ñoù laø phöông phaùp coâ ñaëc chaân khoâng.

- Phöông phaùp laïnh: Khi haï nhieät ñoä ñeán moät möùc ñoä yeâu caàu naøo ñoù thì moät caáu töû seõ taùch ra döôùi daïng tinh theå ñôn chaát tinh khieát - thöôøng laø keát tinh dung moâi ñeå taêng noàng ñoä chaát tan. Tuøy theo tính chaát cuûa caùc caáu töû -nhaát laø keát tinh dung moâi, vaø ñieàu kieän beân ngoaøi taùc duïng leân dung dòch maø quaù trình keát tinh ñoù coù theå xaûy ra ôû nhieät ñoä cao hay thaáp vaø coù khi phaûi duøng ñeán maùy laïnh.

Caùc thieát bò coâ ñaëc raát phong phuù vaø ña daïng. Tuy nhieân ta coù theå phaân loaïi theo moät soá ñaëc ñieåm sau:

- Theo nguyeân lyù laøm vieäc: coù hai loaïi thieát bò coâ ñaëc laøm vieäc theo chu kì vaø laøm vieäc lieân tuïc.

- Theo aùp suaát laøm vieäc beân trong thieát bò: chia ra 3 loaïi:Thieát bò laøm vieäc ôû Pdö, PKa vaø PCk.

- Theo nguoàn caáp nhieät:+ Nguoàn cuûa phaûn öùng chaùy nhieân lieäu+ Nguoàn ñieän+ Nguoàn hôi nöôùc: nay laø nguoàn caáp nhieät thöôøng gaëp nhaát+Nguoàn nöôùc noùng, daàu noùng hoaëc hoãn hôïp diphenyl cho thieát bò

chu kyø coù coâng suaát nhoûCaáu truùc cuûa moät thieát bò coâ ñaëc thöôøng coù 3 boä phaän chính sau:- Boä phaän nhaän nhieät: ÔÛ thieát bò ñoát noùng baèng hôi nöôùc, boä phaän

nhaän nhieät laø daøn oáng goàm nhieàu oáng nhoû trong ñoù hôi nöôùc ngöng tuï ôû beân ngoaøi caùc oáng, truyeàn nhieät cho dung dòch chuyeån ñoäng beân trong caùc oáng.

- Khoâng gian ñeå phaân ly: Hôi dung moâi taïo ra coøn chöùa caû dung dòch neân phaûi coù khoâng gian lôùn ñeå taùch caùc dung dòch rôi trôû laïi boä nhaän nhieät.

- Boä phaän phaân ly: ñeå taùch caùc gioït dung dòch coøn laïi trong hôi. Caáu taïo cuûa moät thieát bò coâ ñaëc caàn ñaït caùc yeâu caàu sau:- Thích öùng ñöôïc caùc tính chaát ñaëc bieät cuûa dung dòch caàn coâ ñaëc

nhö ñoä nhôùt cao, khaû naêng taïo boït lôùn, tính aên moøn kim loaïi.- Coù heä soá truyeàn nhieät lôùn.- Taùch ly hôi thöù toát - Baûo ñaûm taùch caùc khí khoâng ngöng coøn laïi sau khi ngöng tuï hôi ñoát.

GVHD : TS. Nguyeãn Daùo 1 SVTH : Traàn Thò Thuyø Linh


Vaø trong ñeà aùn naøy, ta caàn: tính toaùn thieát bò coâ ñaëc 2 noài xuoâi chieàu ñeå coâ ñaëc dung dòch NaOH naêng suaát: 2,8 (taán/h) theo nguyeân lieäu vaøo vôùi soá lieäu ban ñaàu:- Noàng ñoä ñaàu cuûa dung dòch: 13%(veà khoái löôïng)- Noàng ñoä cuoái cuûa dung dòch: 43%(veà khoái löôïng)- Dung dòch ñaàu ñöôïc ñun leân nhieät ñoä soâi.- Aùp suaát hôi baõo hoøa khoâ vaøo laø 3at, aùp suaát ngöng tuï laø 0,2at- Thieát bò loaïi oáng tuaàn hoaøn buoàng ñoát ngoaøi thaúng ñöùng

Phaàn II

DAÂY CHUYEÀN COÂNG NGHEÄ

II.1 Sô ñoà quy trình coâng ngheä quaù trình coâ ñaëc dung dòch

NaOH(hình 1)

II.2 Thuyeát minh daây chuyeàn coâng ngheä

Dung dòch NaOH ban ñaàu coù noàng ñoä 13% ( veà khoái löôïng) töø boàn chöùa nguyeân lieäu ñöôïc bôm leân boàn cao vò nhôø bôm nhaäp lieäu. Boàn cao vò ñöôïc thieát keá coù gôø chaûy traøn ñeå oån ñònh möïc chaát loûng coù trong boàn.

Dung dòch töø boàn cao vò seõ ñi vaøo thieát bò gia nhieät ( thieát bò oáng chuøm). Töø ñaây, dung dòch seõ ñöôïc gia nhieät leân ñeán nhieät ñoä soâi baèng hôi nöôùc baõo hoøa cung caáp töø ngoaøi vaøo. Sau khi trao ñoåi nhieät vôùi dung dòch thì hôi ngöng tuï thaønh nöôùc theo ñöôøng oáng chaûy ra oáng xaû.

Dung dòch sau khi ñöôïc gia nhieät ñeán traïng thaùi soâi thì ñi vaøo noài coâ ñaëc. Hôi ñoát ñöôïc cung caáp vaøo buoàng ñoát 1 laø hôi baõo hoøa khoâ coù aùp suaát 3,0 at. Döôùi taùc duïng cuûa hôi ñoát ôû buoàng ñoát, hôi thöù seõ boác leân vaø ñöôïc daãn sang buoàng ñoát cuûa noài 2 ñeå gia nhieät cho quaù trình coâ ñaëc tieáp theo. Ñoàng thôøi dung dòch trong noài 1 khi ñaït noàng ñoä x1 seõ ñöôïc chuyeån sang noài 2. Hôi ñoát ôû noài 1 sau khi ngöng tuï seõ ñöôïc ra ngoaøi qua cöûa thaùo nöôùc ngöng, sau ñoù chaûy vaøo thuøng chöùa.

Töông töï nhö quaù trình treân dung dòch ôû noài 2 seõ ñöôïc coâ ñaëc. Sau khi qua noài 2 dung dòch seõ ñöôïc coâ ñaëc ñeán noàng ñoä 43% ( veà khoái löôïng), roài ñöôïc bôm thaùo lieäu bôm vaøo boàn chöùa saûn phaåm. Hôi thöù cuûa noài 2 coù aùp suaát 0,2 at seõ ñöôïc daãn qua thieát bò ngöng tuï Baromet. Taïi ñaây, hôi thöù seõ ñöôïc ngöng tuï thaønh nöôùc, phaàn hôi khoâng ngöng seõ ñi vaøo thieát bò phaân ly loûng-hôi ñeå taùch hôi coù laãn gioït loûng ra khoûi nhau, hôi seõ ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi coøn hôi thöù ngöng tuï chaûy vaøo thuøng chöùa nöôùc ngöng.

Phaàn IIICAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG

III.1 Caân baèng vaät chaát

III.1.1 Caùc thoâng soá ban ñaàu- Naêng suaát nhaäp lieäu : Gñ = 2,8 taán/h- Noàng ñoä ñaàu cuûa dung dòch: xñ = 13% (khoái löôïng)- Noàng ñoä sau cuûa dung dòch : xc = 43% (khoái löôïng)- Aùp suaát hôi baõo hoaø khoâ : P = 3 (at)- Aùp suaát ngöng tuï : Pnt = 0,2 (at)

III.1.2 Naêng suaát cuûa saûn phaåm



Ta coù : Gñ . xñ = Gc . xc ( CT 5.16T158-[3])Trong ñoù :

Gñ , Gc : naêng suaát nhaäp lieäu vaø saûn phaåm cuûa dd (kg/h)

Xñ , xc : noàng ñoä ñaàu vaø cuoái cuûa dd ( % khoái löôïng)

= = 846,51 (kg/h)

III.1.3 Löôïng hôi nöôùc boác ra khoûi dung dòch trong toaøn boä heä thoáng

W = Gñ – GC = ( CT 5.24T162- [3])

= 1953,5 ( kg/h)

III.1.4 Löôïng hôi thöù phaân boá ôû moãi noàiÑeå ñaûm baûo vieäc duøng toaøn boä hôi thöù cuûa noài tröôùc

ñoát cho noài sau thì :

( CT 5.29T162 –[3])

Ñoái vôùi noài coâ ñaëc 2 noài ta choïn

W2 . 1,25 – W1 = 0 (*)Maët khaùc : W = W1 + W2 = 1953,49 (**)

Töø * vaø ** ta tính ñöôïc

III.1.5 Noàng ñoä cuûa saûn phaåm ra khoûi noài 1

( CT 5.25T162 –[3])

III.2 Caân baèng naêng löôïng

III.2.1 Xaùc ñònh hieäu nhieät ñoä cho toaøn thieát bò

(CT 5-22T327 - [2])

Trong ñoù :



: nhieät ñoä hôi ñoát caáp cho noài 1

: nhieät ñoä vaøo baroâmet

: toång ñoä giaùng nhieät ñoä hoaù lyù

: toång ñoä giaùng nhieät ñoä thuyû tónh

: toång ñoä giaùng nhieät ñoä thuyû ñoänga) Xaùc ñònh aùp suaát cuûa töøng noài coâ ñaëc

*Toång cheânh leäch aùp suaát giöõa hôi ñoát noài I vaø thieát bò ngöng tuï

PÑ – PC = 3 – 0,2 = 2,8 (at)

= 2,8 (at)

(1)Theo taøi lieäu Phaïm Vaên Thôm “ soå tay thieát keá thieát bò hoaù chaát cô baûn vaø cheá bieán thöïc phaåm ña duïng “ Vieän ñaøo taïo môû roäng 1992/T106 thì:

= 1,2 2,5 (at)

Ta choïn

= 1,5 1,5 = 0 (2)

Töø (1) vaø (2) ta tính ñöôïc :

> = >

Vaäy chuùng thoaû ñieàu kieän phaân boá aùp suaát* Aùp suaát laøm vieäc ôû moãi noài

PÑ – P1 P1 = PÑ - P1 = 3 – 1,68 = 1,32 (at)

P2 = P1 – P2 P2 = P1 - P2 = 1,32 – 1,12 = 0,2 (at)

b) Xaùc ñònh toång nhieät ñoä giaùng nhieät ñoä hoaù lyùTheo CT 5.3T148 –[3] ta coù:

trong ñoù :- f : heä soá ñieàu chænh phuï thuoäc vaøo nhieâït ñoä soâi

cuûa dung moâi (T) vaø aån nhieät hoaù hôi cuûa dung moâi

- : toån thaát nhieät ñoä soâi do noàng ñoä ôû P = 1 at



Töø aùp suaát ôû moãi noài coâ ñaëc, tra baûng 5.2T148 – [3] ñöôïc vaø

tra baûng 4T194 – [7] ñöôïc r, T. Soá lieäu cuï theå tính ñöôïc trong baûng sau :

Noàng ñoä

cuoái (%)

(0C) P ( at ) t0hthöù (0C) r ( j/kg) (0C )

1 21,23 9,184 1,32 107,58 2236,8.103 9,5982 43 32,2 0,2 60,08 2358.103 24,452

Vaäy:

= 9,598 + 24,452 = 34,05 ( 0C )

c) Xaùc ñònh toång ñoä giaùng nhieät ñoä thuûy tónh vaø thuûy ñoäng

Theo taøi lieäu [6] : ñoä giaùng nhieät ñoä thuyû tónhTrong thöïc teá ta coù theå choïn

= 1 30C

Ta choïn giaù trò trung bình = = 1,50C

= + = 1,5 + 1,5 = 3 (0C )

Coøn ñoái vôùi ñoä giaùng nhieät thuyû ñoäng : = 1 0C

Ta choïn = = 1 0C

= + = 1 + 1 =

2 0C

d) Xaùc ñònh nhieät ñoä soâi cuûa dung dòchAùp duïng quy taéc Baboâ

* Noài 1: x1 = 21,23 %Ta coù :

(*)

Choïn PSdd (t) = 1 atm = 1,033 atDung dòch NaOH 21,23% tra baûng 36 T424 – [2]

= 108,830C

Töø tra baûng 3 T191 – [7] = 1,3787 (at)


Thoâng soá

Noài


= 1,32. = 1,762 at

= 116,76 0C

Ñaây cuõng chính laø nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch ôû 1,32(at)

= 116,76 0C

* Noài II : P2 = 0,2 atx2 = 43%

Tính töông töï nhö noài 1 : = 83,99 0C

e) Xaùc ñònh nhieät ñoä hôi thöù caáp cho noài 1, nhieät ñoä ra khoûi baroâmet

Theo giaû thieát hôi thöù caáp ta söû duïng laø hôi nöôùc baõo hoaø khoâ ôû 3at. Tra baûng 4 T195- [7] ta ñöôïc:

th = 133,54 0CMaët khaùc, ta cuõng coù aùp suaát ngöng tuï laø 0,2 at tra baûng 4

T195-[7] ta ñöôïc = 60,08 0C

Vaäy : hieäu nhieät ñoä cho toaøn thieát bò laø

= 133,54 – 60,08 – ( 34,05 + 3 + 2 ) = 34,41 0CHieäu nhieät ñoä cho noài 1

= 133,54 – 116,76 = 16,78 0C

Theo phöông phaùp phaân boá cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích giöõa caùc noài thì trong quaù trình coâ ñaëc nhieàu noài : beà maët truyeàn nhieät giöõa caùc noài baèng nhau, F1 = F2, vaø toång beà maët truyeàn nhieät caû heä thoáng laø toái thieåu : F1 + F2 = min

Vì vaäy :

= 17,205

* Kieåm tra laïi ñieàu kieän

= 0,24% < 5%

Vaäy ta chaáp nhaän giaû thieát phaân boá aùp suaát

III.2.2 Tính caân baèng nhieät ( caân baèng naêng löôïng )

a) Tính nhieät dung rieâng ôû caùc noài* Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ban ñaàu

Do xñ = 13% = 0,13 < 0,2 Cñ = 4186 ( 1 – xñ ) (CT 1.43/152 – [5])



= 4186 ( 1 – 0,13 )= 3641,82 ( J/Kg ñoä )

* Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ra khoûi noài IDo x1 = 21,23% = 0,2123 > 0.2

(CT 1.44/T152-[5])

Trong ñoù :

: nhieät dung rieâng cuûa NaOH khan J/Kg

: noàng ñoä dung dòch NaOH ra khoûi noài I

+Nhieät dung rieâng cuûa NaOH khan tính theo CT 5.12T 180 – [2]

(*)

Trong ñoù: ni : soá nguyeân töû caùc nguyeân toá tham gia vaøo hôïp

chaát Ci : nhieät dung rieâng nguyeân töû caùc nguyeân toá

Tra baûng 5.1 T181-[2] coù ñöôïc :MNaOH = 40 ñ.v.CCNa = 26 KJ/Kg ñoäCO = 16,8 KT/Kg ñoäCH = 9,6 KT/ Kg ñoänNa = nH = nO = 1

(*) = 1,315 KJ/Kg ñoä

= 1315 J/ Kg ñoäVaäy CI = 1315 . 0,2123 + 4186 ( 1 – 0,2123 )

= 3576,49 J/ Kg ñoä(*) Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ra khoûi noài II

Do x2 = 43% = 0,43 > 0,2

+ 4186( 1- x2 )

= 1315 . 0,43 + 4186 ( 1 – 0,43 )= 2951,47 ( J/Kg ñoä)

b) Phöông trình caân baèng nhieät cuûa 2 noài



Phöông trình caân baèng nhieät noài I

+ Gñ . Cñ .tñ = + ( Gñ – W1 )C1.t1 + W1. + (1)

Phöông trình caân baèng nhieät noài II

W1. +( Gñ–W1 )C1.t1 =W2. +W1. +( Gñ–W1–W2 ).C2t2 + (2) PT caân

baèng nhieät cho caû heä W = W1 + W2 = 1953,49 (3)

Trong ñoù :- D : toång naêng löôïng hôi ñoát bieåu kieán cung caáp cho heä thoáng coâ

ñaëc

- : haøm nhieät cuûa hôi ñoát,

hôi thöù noài I, hôi thöù noài II (J/Kg)

- : haøm nhieät cuûa hôi nöôùc ngöng laáy ra khoûi noài I, II (J/Kg)

- Cñ , CI, CII : nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ban ñaàu, ra khoûi noài I, ra khoûi noài II (J/Kg)

- : nhieät toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh

* Phöông trình caân baèng nhieät treân ñöôïc thieát laäp vôùi giaû thieát :- Boû qua hieäu öùng nhieät coâ ñaëc Qcñ = 0- Nhieät toån thaát ra moâi tröôøng xq baèng 5% nhieät löôïng do

hôi cung caáp

= 0,05 Qñ

b.1 Tính

Töø giaù tri cuûa P ôû cuøng ñieàu kieän tra baûng 4 T194-[7] coù ñöôïc giaù trò cuûa caùc haøm nhieät ôû caùc ñieàu kieän

Teân Hôi ñoát

( )

Hôi thöù I (

)

Hôi thöù II (

)

Nöôùc ngöng

I( )

Nöôùc ngöng

II( )

P ( at) 3 1,32 0,2 3 1,32I ( KJ/Kg) 2725 2687,6 2609 561,4 451,06

b.2 Tính Cñ , C1 , C2

Theo phaàn a ôû treân ta tính ñöôïc :Cñ = 3641,82 ( J/Kg ñoä)C1 = 3576,49 ( J/Kg ñoä)C2= 2951,47 ( J/Kg ñoä)

b.3 Tính tñ , t1, t2

Vì dung dòch nhaäp lieäu ôû traïng thaùi soâi neân tñ tS1

Vaäy : tñ = tS1 = 116,76 (0C ) t1= tS1 = 116,76 (0C )t2 = 83,99 (0C )

b.4 Tính nhieät toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh ôû noài 1, noài 2

(*) = 0,05. D( )=

0,05. D(2725 – 451,06).103

= 113697. D



(*) = 0,05 W1 ( )=

0,05 (2687,6 – 251,4 )W1. 103

= 121810W1

b.5 Xaùc ñònh W1,W2

Theo luùc ñaàu ta choïn = 1,25

W1 – 1,25W2 = 0 (1)Beân caïnh ñoù W1 + W2 = 1953,49 (2)

Giaûi pt (1) vaø (2) ta ñöôïcW1 = 1085,27 (Kg/h)W2 = 868,22 (Kg/h)

Theá caùc giaù trò vöøa tính ñöôïc vaøo pt (2) ta coù

VT = + ( Gñ – W1). C1.t1

= 1085,27 . 2687,6.103 + (2800 – 1085,27). 3576,49 . 116,76 = 3632827420

VP = + + ( Gñ – W1 - W2). C2t2 +

= 868,22 . 2609. 103 + 1085,27 .451,06.103 + (2800 – 1085,27 – 868,22 ). 2951,47 . 83,99 +111827 . 1085,27 = 3085915075Tính sai soá

= 15,05 > 5%

Vaäy tyû leä ta löïa choïn vieäc phaân boá löôïng hôi thöù ôû moãi noài laø chöa ñuùng Ta choïn laïi

= 1,045

W1 – 1,045W2 = 0Beân caïnh ñoù W1 + W2 = 1953,49Giaûi 2 pt treân ta ñöôïc W1 = 998,24 ( Kg/h)

W2 = 955,25 ( Kg/h)Khi ñoù ta caàn tính laïi caùc giaù trò sau :* Noàng ñoä saûn phaåm ôû coâ ñaëc 1 laø

= 20,25%

* Töø x1 = 20,20%. Theo quy taéc baboâ tính toaùn töông töï nhö treân ta coù nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch ôû noài 1

= 116 0C

* Hieäu nhieät ñoä ôû noài 1



= 133,54 – 116 = 17,54 %

* Khi x1 = 20,20 % = 8,3 0C

(0C ) = 8,674

Vaäy : = 8,674 + 24,452 = 33,126

* Hieäu nhieät ñoä ôû noài I vaø noài II laø ( tính töông töï nhö treân ) = 35,334 0C

* Kieåm tra laïi ñieàu kieän

=0,41 % <

5%Vaäy ta chaáp nhaän giaû thieát ñaõ choïn

* Nhieät dung rieâng cuûa dd ôû noài IC1 = 3606,058 ( J/Kg ñoä)

Thieát laäp caân baèng nhieät nhö treânTheá caùc giaù trò vöøa tính laïi vaøo pt (2) ta coùVT = 3435251497VP = 3263988289Tính sai soá

= 4,98 % < 5%Vaäy W1 = 998,24 ( Kg/h) laø chaáp nhaän ñöôïc

W2 = 955,25 ( Kg/h)Theá vaøo pt (1) ta ñöôïc

D = 1097,001 ( Kg/h)Kieåm tra laïi :

= 1148,8235

= 4,5% < 5%Vaäy taát caû caùc giaû thieát cuûa ta ñeàu chaáp nhaän ñöôïcToùm laïi töø phöông trình caân baèng nhieät ta xaùc ñònh ñöôïcW1 = 998,24 ( Kg/h)W2 = 955,24 ( Kg/h)D = 1097,001 ( Kg/h)

Phaàn IVTÍNH KÍCH THÖÔÙC THIEÁT BÒ CHÍNH

IV.1 Xaùc ñònh beà maët truyeàn nhieät buoàng ñoát IV.1.1 Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät phía hôi ñoát



(CT 5-36/332- [9])

Trong ñoù : g- gia toác trong tröôøng, g = 9,81 m/s2 - heä soá daãn nhieät cuûa maøng nöôùc ngöng, W/mK r- nhieät hoaù hôi, J/Kg - khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ngöng, Kg/m3

- ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa nöôùc ngöng, N.s/m3

H- chieàu cao oáng truyeàn nhieätTa choïn H= 3(m) vì buoàng ñoát cuûa ta laø buoàng ñoát ngoaøi

= ts – tW tS : nhieät ñoä soâi ( ngöng) cuûa hôitW : nhieät ñoä beà maët ngoaøi cuûa oángTa choïn = 3 0C

* Caùc thoâng soá vaät lyù cuûa dung moâi ñöôïc tra baûng 7 T206-[7] öùng vôùi 1 aùp suaát xaùc ñònh

Noài P (at) ( W/mK) (Kg/m3) (N.S/m2) R( J/Kg)1 3 68,25 .10-2 944,755 211,955.10-6 2164.103

2 1,32 68,452 .10-2 925,791 264,687.10-6 2236,8 .103

* Noài 1 :

= 10045,03 (W/m2K )

* Noài 2 :

= 9643,2081 ( W/m2K )

IV.1.2 Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät phía dung dòchGiaû söû chaát loûng chaûy roái

Nu = 0,023 . Re0,8 . Pr0,4 (1)Trong ñoù:

Re : chuaån soá Reynold Re = (2)

Pr : chuaån soá Prandtl Pr = (3)

Maët khaùc : Nu = (4)

Töø 4 phöông trình treân ta coù heä soá caáp nhieät phía dung dòch

Trong ñoù : : heä soá daãn nhieät cuûa dung dòch ( W/mK )



d1 : ñöôøng kính trong cuûa oáng truyeàn nhieät Ta choïn oáng coù d1= 0,031 (m) , beà daøy = 0,0035 (m)

: khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch ( Kg/m3) : ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa dung dòch ( N.s/m2) CP : nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ( J/ Kg ñoä ) Wd: toác ñoä chaûy cuûa dung dòch trong oáng (m/s)

Ta choïn Wd = 1 m/s* Caùc thoâng soá vaät lyù cuûa dung dòch ñöôïc tra trong taøi lieäu [6] öùng vôùi tS cuûa dung dòch vaø noàng ñoä trung bình cuûa dung dòch trong noài

(0C ) =(NS/m2) (W/mK) (Kg/m3 CP(J/Kg ñoä)

1 116 16,6 0,9301.103 0,5788 1122,1865 3773,6862 83,99 31,6 2,3077.103 0,5628 1302,368 3616

* Noài 1

= 4020,86 ( W/m2K )

* Noài 2

= 3041 (W/m2K )

IV.1.3 Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät

K = CT 5-35 saùch thaày ñöa

Trong ñoù : : beà daøy oáng truyeàn nhieät, = 0,0035 ( m ) : heä soá daãn nhieät cuûa oáng truyeàn nhieät. Theo baûng

XII-7 T302-[6], ta choïn oáng laøm baèng theùp khoâng ræ X18H10T coù heä soá daãn nhieät laø 16,7 ( W/mK )

: heä soá caáp nhieät phía hôi dung dòch ( W/m2K )* Noài 1 :

K1 = 1776,3 ( W/m2K )* Noài 2 :


TSoá Noà

i


K2 = 1557,33 ( W/m2K )(*) Kieåm tra laïi vieäc choïn

Noài 1:

= 3,1 ( 0C )Ñaùnh giaù sai soá :

= 2,85% 5%Vaäy chaáp nhaän vieäc choïn ôû noài 1

Noài 2 :

= 2,86 0CÑaùnh giaù sai soá :

= 4,5% < 5%

Vaäy keát quaû taïm chaáp nhaän ñöôïc

IV.1.4 Xaùc ñònh beà maët truyeàn buoàng ñoát

Trong ñoù :Qi : löôïng nhieät do hôi ñoát ngöng tuï toaû ra

ti : hieäu nhieät ñoä cuûa noài coâ ñaëc thöù i, 0Cki : heä soá truyeàn nhieät noài coâ ñaëc thöù i

* Noài 1:

=

= 659297,601 (W)

= 20,74 ( m2 )

* Noài 2 :

=

=620167,692 ( W )

( m2 )

Theo baûng VI-6 T.74-[6] ta choïn theo quy öôùc chuaånF = 25 ( m2 )

IV.2 Xaùc ñònh kích thöôùc buoàng boác vaø buoàng ñoát



IV.2.1 Xaùc ñòng kích thöôùc buoàng boác- Nhieäm vuï chuû yeáu cuûa buoàng boác laø taùch hoãn hôïp loûng

hôi thaønh nhöõng gioït rôi trôû laïi, hôi ñöôïc daãn qua oáng daãn hôi thöù - Vaän toác hôi cuûa hôi thöù trong buoàng boác khoâng quaù

70-80% vaän toác laéng ( W0 )Theo [3] ta coù

W0 = (CT 5.14/157-[3])

Trong ñoù :: khoái löôïng rieâng cuûa gioït loûng vaø cuûa hôi thöù

( Kg/m3)d : ñöôøng kính cuûa gioït loûng. Chon d = 0,0003 ( m )

: Heä soá trôû löïc phuï thuoäc vaøo chuaån soá ReNeáu 0,2 < Re < 500 = ( 18,5/ Re0,16 )500 < Re < 150000 = 0,44

Re =

: ñoä nhôùt cuûa hôi thöù ( N.s/m2 )Wh : vaän toác thöïc cuûa hôi thöù

Wh = ( m/s )

- Vh : löu löôïng theå tích hôi thöù ( m3/s )

Vh =

W : löôïng hôi thöù boác ra ôû noài thöù i ( Kg/s )- Fb: dieän tích buoàng boác

( m2 )

Db: ñöôøng kính buoàng boác(*) Tính theå tích buoàng boác theo coâng thöùc

Vb =

Trong ñoù :

= 1700 m3/m3h : cöôøng ñoä boác hôi V cho pheùp

(*) Tính chieàu cao buoàng boác theo coâng thöùc

Hb =

Tính aùp suaát laøm vieäc ôû moãi noài ta tra ñöôïc caùc thoâng soá sau cuûa dung moâi

P (at ) ( Kg/m3) ( Kg/m3) (N.S/m2)

1 1,32 0,7652 952,776 1,6.10-5

2 0,2 0,1308 983,1 1,15.10-5


TsoNo


(*) Noài 1 :- Löu löôïng theå tích

Vh1 = = 0,3624 ( m3/s)

- Dieän tích buoàng boác

=

Theo [3] T157 choïn ñöôøng kính chuaån buoàng boácDb = 1400 mm = 1,4 (m)

= 1,5386 ( m2 )

- Vaän toác thöïc cuûa hôi thöù

= 0,2355 (m/s )

- Chuaån soá Keynold

= 3,3788

- Vaän toác laéng

= 0,716 ( m/s )

< 70 80% W0

0,2355 < 0,5012 0,5728 Vaäy thoaû - Theå tích buoàng boác

= 0,7674 ( m3 )

- Chieàu cao buoàng boác

= 0,5 ( m )

(*) Noài 2 : caùch tính töông töï noài 1

= 2,0287 ( m3/s )

= = 1,5386 ( m2 )

= 1,3185 ( m/s )

= 4,904

= 7,126

= 1,97 ( m/s )



< 70 80%

1,1385 < 1,377 1,576 Vaäy thoaû ñieàu kieän- Theå tích buoàng boác

= = 4,196 ( m3 )

- Chieàu cao buoàng boác

= 2,97 ( m )

(*) Vaäy ta choïn chung cho caû 2 noài ôû buoàng boác nhö sau :Ñöôøng kính : Db = 1,4 (m)Chieàu cao Hb = 2,8 (m)

IV.2.2 Xaùc ñònh kích thöôùc buoàng ñoát

a) Xaùc ñònh soá oáng truyeàn nhieät

( CT III-25-[6] )

Trong ñoùF : dieän tích beà maët truyeàn nhieät ( m2 )H : chieàu cao oáng truyeàn nhieät (m)d : ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät ( m )Dieän tích truyeàn nhieät 2 noài nhö nhau F = 25 ( m2 )Chon oáng 38/31 d = 0,038 (m)Chieàu cao oáng truyeàn nhieät H = 3 (m)

= 69,8 (oáng)

Theo baûng 5-11-[6] T 48 choïn soá oáng chuaån laø 91 oáng vaø choïn caùch boá trí oáng truyeàn nhieät laø oáng chuøm boá trí theo hình luïc

giaùc ñeàu.(*) Caùch boá trí oáng:

- Soá oáng treân ñöôøng xuyeân taâm cuûa hình luïc giaùc ñeàu : 11- Soá hình luïc giaùc ñeàu 5- Toång soá oáng cuûa thieát bò : 91 oáng

b) Xaùc ñònh ñöôøng kính buoàng ñoátD = S ( m -1 ) + 4d0 (CT 2.85 T58-[3])

Trong ñoù:S = .d0 , = 1,3 1,5 thöôøng chon = 1,40m : soá oáng treân ñöôøng cheùo

m = = 11 (oáng)

D = 1,4 ( 11 – 1).0,038 + 4.0,038 = 0,684 (m)Theo T156-[3] choïn ñöôøng kính cho voû buoàng ñoát 800 mm

c) Xaùc ñònh ñöôøng kính oáng tuaàn hoaøn ngoaøi

10

dS 10d0 dS 0,38 ( m )

Choïn = 400 m

Phaàn V: TÍNH CÔ KHÍ CUÛA THIEÁT BÒ CHÍNH



V.1 Tính thaân thieát bò V.1.1 Thaân buoàng boác

Choïn vaät lieäu ñeå cheá taïo thaân buoàng boác cuûa thieát bò laø theùp hôïp kim cao X18H10T,thaân thieát bò coù daïng hình truï haønNoài 1:-Thaân buoàng boác chòu aùp suaát trong- AÙp suaát tính toaùn: P=P1+ gH (CT1-1T13-[1])Trong ñoù:+P1: aùp suaát laøm vieäc trong noài 1, P1=1,32(at)+g: gia toác troïng tröôøng, g=9,81(m/s2)+ : khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng ôû P1, =1122,1865(Kg/m3)

+H: chieàu cao coät chaát loûng(m),H

P=1.32.98100+9,81.1122,1865.3=162518(N/m2)P=0,1625(N/mm2)

-Nhieät ñoä tính toaùn: 116oC-Döïa vaøo hình 1-2T22-[1] :öùng suaát cho pheùp tieâu chuaån

(N/mm2)

- ÖÙng suaát cho pheùp: (CT1-9T23-[1])

Vôùi =0,95: heä soá hieäu chænh tra theo T26-[1]=133.95(N/mm2)

- Theo baûng 1-7T25-[1] heä soá caáp moái haøn cuûa thaân hình truï, haøn hoà quang ñieän, haøn 2 phía vôùi Dt=1400(mm)>700(mm)

- Ta coù:

= >25

- Beà daøy toái thieåu cuûa thaân ñöôïc xaùc ñònh theo CT5-3T130-[1]

S’= =0,894(mm)

- Beà daøy thöïc cuûa thaân thieát bò:S=S’+C (CT5-9T131-[1])

Trong ñoù: C=Ca+Cb+Cc+C0

+ Ca: heä soá boå sung aên moøn. Choïn Ca=1(mm)+ Cb: heä soá aên moøn do baøo moøn cô hoïc cuûa moâi tröôøng. Choïn Cb=0+ Cc: heä soá aên moøn do sai leäch khi cheá taïo laép raùp. Choïn Cc=0+ C0: heä soá boå quy troøn kích thöôùc. Choïn C0=1,05(mm)

S=0,894+1+0+0+1,05=2,944(mm)Vaäy ta laáy beà daøy thaân buoàng boác noài 1 laø: 4(mm)- Kieåm tra:

(thoaû)

= =0,363(N/mm2)

=0,363>P=0,1603(N/mm2)(thoaû)Noài 2:-Thaân buoàng boác ôû noài 2 chòu aùp suaát ngoaøi



-AÙp suaát tính toaùn: Pn=PKq-P2=1-0,2=0,8(at)=0,07848(N/mm2)-Nhieät ñoä tính toaùn: 83,99oC-Döïa vaøo bang’-12T45-[1] moâ ñun ñaøn hoài cuûa vaät lieäu thaân laø E=2,08.105(N/mm2)-Döïa vaøo hình 1-2T22-[1] :öùng suaát cho pheùp tieâu chuaån

(N/mm2)-Heä soá an toaøn tra theo baûng 1-6T20-[1]: n=1,65-Giôùi haïn chaûy cuûa vaät lieäu laøm thaân:

=145.1,65=239,25(N/mm2)

-Beà daøy toái thieåu cuûa thaân

S’=1,18.D. (CT5-4T133-[1])

Vôùi l’: chieàu daøi tính toaùn cuûa thaân, l’=Hboác =2800(mm)

S’=1,18.1400. =5,876(mm)

-Beà daøy thöïc cuûa thaân thieát bò:S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=5,876+1+0+0+1,05=7,926(mm)

Vaäy ta choïn beà daøy theo tieâu chuaån laø S=8(mm)-Kieåm tra:

1,5. (CT5-15T134-[1])

1,5.

0,16 (thoaû)

(CT5-16T134-[1])

2 (thoaû)

(CT5-19T135-[1])

=0,1119 (N/mm2) (thoaû)

Keát luaän : choïn beà daøy thaân buoàng boác chung cho caû 2 noài: S=8(mm)

V.1.2 Thaân buoàng ñoát- Choïn vaät lieäu ñeå cheá taïo thaân buoàng ñoát cuûa thieát bò laø theùp hôïp kim cao X18H10T,thaân thieát bò coù daïng hình truï haøn-Thaân buoàng ñoát cho caû 2 noài ñeàu chòu aùp suaát trongNoài 1:-AÙp suaát tính toaùn: P=3(at)=0,2943(N/mm2)-Dt =800(mm)- (N/mm2)

- =131(N/mm2)

- = >25




S’= =0,97(mm)

-Beà daøy thöïc cuûa thaân thieát bò:S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=0,97+2+0+0+1,05=4,02 (mm)


(thoaû)

= =0,89(N/mm2)

=0,89>P=0,2943(N/mm2)(thoaû)Noài 2:-AÙp suaát tính toaùn: P=1,32(at)=0,1295(N/mm2)-Dt =800(mm)- (N/mm2)

- =134,9(N/mm2)

- = >25


S’= =0,405(mm)



(thoaû)

= =0,607(N/mm2)

=0,607>P=0,1295(N/mm2)(thoaû)Keát luaän : choïn beà daøy thaân buoàng ñoát chung cho caû 2 noài: S=5(mm)V.2 Tính naép thieát bò

Choïn chi tieát naép cho caû 2 noài laø naép elip tieâu chuaån coù gôø .Vaät lieäu cheá taïo ñoái vôùi naép laø theùp X18H10T.Noài 1:

Buoàng boác-Naép chòu aùp suaát trong: P=0,1295(N/mm2)- (N/mm2)

- =134,9(N/mm2)

- = >25


S’=



Vôùi Rt baùn kính cong ôû beân trong ôû ñænh naép, vôùi naép tieâu

chuaån Rt =Dt

S’= =0,707(mm)



(thoaû)

=0,382(N/mm2)

=0,382>P=0,1295(N/mm2)(thoaû)Buoàng ñoát

-Naép chòu aùp suaát trong: P=0,2943(N/mm2)

- = >25

-S’= =0,97(mm)

-Beà daøy toái thieåu cuûa thaân S=S’+ Ca+Cb+Cc+C0=0,97+2+0+0+1,05=4,02(mm)


(thoaû)

=0,63(N/mm2)

=0,63>P=0,2943(N/mm2)(thoaû)Noài 2:Buoàng boác

-Laøm vieäc chòu aùp suaát ngoaøi ñeå tính-P=0,07848(N/mm2)-Choïn S=8(mm)-Kieåm tra:

=140

Vôùi x= -tyû soá gjôùi haïn ñaøn hoài cuûa vaät

lieäu laøm naép ôû nhieät ñoä tính toaùn . Choïn x=0,9

Kni ñoù tính theo CT6-6T166-[1]



=0,09.E.

Vôùi K: heä soá choïn theo baûng T167-[1]. Choïn K=0,93

=0,5463>P=0,07848(N/mm2)(thoaû)

Buoàng ñoát-Naép chòu aùp suaát trong: P=0,1295(N/mm2)

- =989,61>25

-S’= =0,405(mm)

-S=3,455(mm)Vaäy ta choïn beà daøy theo tieâu chuaån laø S=4(mm)-Kieåm tra:

(thoaû)

=0,607(N/mm2)

=0,607>P=0,1295(N/mm2)(thoaû)Keát luaän: choïn caùc kích thöôùc cuûa naép chung cho caû 2 noài

Buoàng boác:+ Chieàu daøy naép: S=8(mm)+ Chieàu cao naép: h=350(mm)+ Chieàu cao gôø: hgôø =25(mm)

Buoàng ñoát:+ Chieàu daøy naép: S=5(mm)+ Chieàu cao naép: h=200(mm)+ Chieàu cao gôø: hgôø =25(mm)

V.3 Tính ñaùy thieát bò-Choïn ñaùy thieát bò cuûa buoàng boác ôû 2 noài laø daïng hình

noùn, coù gôø. Ñaùy hình noùn, coù gôø coù taùc duïng thaùo nhanh caùc chaát loûng coù ñoä nhôùt ñoái vôùi thieát bò coù hình truï thaúng ñöùng. Goùc ôû ñænh noùn 2 =60o, kieåu noùn khoâng coù uoán meùp

-Choïn ñaùy thieát bò cuûa buoàng ñoát ôû 2 noài laø daïng hình elip coù gôø coù beà daøy ñaùy gioáng naép cuûa buoàng ñoát neân ta khoâng caàn tính toaùn laïi

Noài 1: +Buoàng boác : ñaùy chòu aùp suaát trong

-P=0,1625(N/mm2)

- = =783,84>50

-Beà daøy toái thieåu cuûa thaønh ñaùy

S’= (CT6-8T174-[1])

S’= =1, 031(mm)

-Beà daøy thöïc cuûa ñaùy



S = S’ + Ca + Co = 1,031+2+1,05=4,08(mm)Choïn beà daøy thöïc cuûa ñaùy buoàng boác laø 5 (mm)-Kieåm tra:

= (CT6-24T176-[1])

= =0,9906 >P=0,1295

(thoaû)Noài 2: +Buoàng boác : ñaùy chòu aùp suaát ngoaøi -Choïn beà daøy ñaùy:S=8(mm)

-Kieåm tra laïi ñieàu kieän phaûi thoaû:

1) (CT5-16T134-[1])

2 (thoaû)

2) (CT5-19T135-[1])

=0,1193 (thoaû)

Keát luaän : Choïn ñaùy chung cho caû 2 noài Buoàng boác:

-Beà daøy ñaùy : S=8 (mm)-Chieàu cao ñaùy : H=1269 (mm)-Chieàu cao gôø : hgo=40 (mm)

Buoàng ñoát:-Beà daøy ñaùy : S=5 (mm)-Chieàu cao ñaùy : H=200 (mm)-Chieàu cao gôø : hgo=25(mm)

V.4 Tính moái gheùp bích-Do aùp suaát beân trong cuûa noài 1 lôùn hôn noài 2. Do ñoù, ta laáy aùp suaát trong noài 1 ñeå tính. Giöõa thaân vaø naép ta choïn bích lieàn döïa vaøo baûng XIII.27 T417-[6]

V.4.1 Bích noái naép vaø buoàng boác :Vôùi P1=1,32(at) = 0,1925(N/mm2) Dt=1400(mm)Tra baûng XIII-27T417-[6]. Ta coù caùc kích thöôùc cuûa moái gheùp laép

Dt=1540(mm)Db=1490(mm)D=1460(mm)Do=1413(mm)Buloâng : db=M20

Z=40 conBeà daøy bích : h=30(mm)



V.4.2 Bích noái naép vaø buoàng ñoát ñöôïc cheá taïo töông töï nhö bích noáiñaùy vaø buoàng ñoát :

Vôùi P1=3(at) = 0,2943(N/mm2) Dt=800(mm)Tra baûng XIII-27T417-[6]. Ta coù caùc kích thöôùc cuûa moái gheùp laép


Z=24 conBeà daøy bích : h=22(mm)

*Choïn loaïi ñeäm amiang-caton daøy 5 mm ñeå taêng ñoä kín cho moái gheùp

V.5 Tính væ oángVæ oáng ñeå giöõ chaët ñaàu oáng trao ñoåi nhieät . Coù 3 caùch boá trí væ oáng laø theo ñænh tam giaùc ñeàu, hình vuoâng vaø theo hình troøn ñoàng taâm. Tuy nhieân, caùch boá trí theo ñænh hình tam giaùc ñeàu coù tính öu vieät nhaát neân ta choïn caùch boá trí naøy.

-Böôùc loã : l=

l=49,36 (mm)

-Choïn vaät lieäu cheá taïo væ oáng truyeàn nhieät laø theùp X10H18T-Chieàu daøy tính toaùn toái thieåu ôû phía ngoaøi:

h’=K.Dt. (CT8-19T212-[1])

Trong ñoù :K: heä soá, baèng 0,28 – 0,36. Choïn K=0,36Dt: ñöôøng kính trong cuûa thaân thieát bò, Dt=800(mm)P0: aùp suaát tính toaùn ôû trong oáng,(N/mm2)

P0=Ph+ gH =3.98100+1122,1865.3.9.81 =327326(N/m2)=0,327(N/mm2)

: ÖÙng suaát cho pheùp khi uoán cuûa vaät lieäu laøm væ oáng,

tra hình-2T22-[1] ta ñöôïc =128,25(N/mm2)

h’=0,36.800. =14,5(mm)

-Chieàu daøy tính toaùn toái thieåu ôû phía giöõa:

h=K.Dt. CT9-19T212-[1]

Trong ñoù :K: heä soá, baèng 0,45-0,6. Choïn K=0,45

: heä soá laøm yeáu væ oáng do khoan loã

=

Dn: ñöôøng kính ngoaøi væ oáng, (mm): toång soá ñöôøng kính caùc loã trong væ,(mm)



= =0,4775

h=800.0,45. =26,28(mm)

Vaäy ta choïn beà daøy væ oáng laø 28 (mm)-Kieåm tra laïi:

(CT8-25T214-[1])

*Noài 1:

=0,347 (thoaû)

*Noài 2:

=0,138

(thoaû)V.6 Tính tai treo vaø chaân ñôõ V.6.1 Tính tai treo

-Noài coâ ñaëc thaúng ñöùng vaø coù khoái löôïng lôùn cho neân choïn ôû moãi noài laø 4 tai treo vaø moái haøn ôû moãi tai treo laø haøn 2 gaân-Taûi troïng taùc duïng leân 1 tai

Q= (CT8-63T236-[1])

Trong ñoù: +GTB: troïng löôïng cuûa noài coâ ñaëc

+z: Soá löôïng tai treo

Q=

V.6.1.1 Tính MTB

*Naép-Buoàng boác:

S=8(mm)hgo=25(mm)Dt =1400(mm)

mnaép =142(Kg) (tra baûng XIII11T384-[6])-Buoàng ñoát:


mnaép =30,2(Kg) (tra baûng XIII11T384-[6])*Thaân

-Buoàng boác:Theå tích cuûa beà daøy thaân

V=



V= =0,099(m3)

=0,099 . 7900=782,36(Kg)-Buoàng ñoát:

Theå tích cuûa beà daøy thaân

V= =0,0303(m3)

=0,0303 .7850 =239,33(Kg)*Ñaùy

-Buoàng boác:S=8(mm)hgo=50(mm)Dt =1400(mm)

mñay =222(Kg) (tra baûng XIII21T384-[6])-Buoàng ñoát:


mñaùy =30,2(Kg) (tra baûng XIII11T384-[6])*Khoái löôïng oáng

-Buoàng boác:Theå tích beà daøy cuûa oáng ñoát

V=

n: soá oáng truyeàn nhieät, n=91 oáng

V= =0,09(m3)

=0,09 . 7800=702,06(Kg)*Khoái löôïng væ oáng

V= =0,008(m3)

*Khoái löôïng cuûa bích-Bích noái naép vaø thaân buoàng boác

m1=

Trong ñoù:D: kích thöôùc bích, D=1540(mm)H: beà daøy bích, h=45(mm)Dn : ñöôøng kính ngoaøi cuûa thaân, Dn =1420(mm)

=100,35(Kg)

-Bích noái naép vaø thaân buoàng ñoát + bích noái ñaùy vaø thaân buoàng ñoát

m1=2.

=104,53(Kg)

Vaäy:



Khoái löôïng toång coäng cuûa vaät lieäu ôû buoàng boác cuûa 1 noàiMbuoàngboác=mthaân+mnaép+mñaùy+mbích

Mbuoàngboác=279,41+142+222+100,35=743,76(Kg)Khoái löôïng toång coäng cuûa vaät lieäu ôû buoàng ñoát cuûa 1 noài

Mbuoàngñoát=mthaân+mnaép+mñaùy+mbích+moáng +mvæ

Mbuoàngñoát=239,33+30,2+30,2+104,53+702,06+63,08 =1169,4(Kg)

V.6.1.2 Tính Md

-Theå tích cuûa dung dòch trong 1 noài

V=

Trong ñoù H: chieàu cao möïc chaát loûng trong buoàng ñoát, (m)

H=[0,026+0,0014( )].Hñoát (CT5-23T184-[2])

H=[0,026+0,0014(1122,186-950).3=0,8(m)

V= =1,14386(m3)

-Khoái löôïng cuûa dung dòch

M =V. =1,4386.1122,1865=1614,43(Kg)

V.6.1.3 Tính tai treo cho buoàng boác- Taûi troïng taùc duïng leân 1 tai treo

Q= =3058,46(N)

Choïn theo tieâu chuaån: Q=0,5.104 (N) V.6.1.4 Tính tai treo cho buoàng ñoát

- Taûi troïng taùc duïng leân 1 tai treo

Q= =2867,95(N)

Choïn theo tieâu chuaån: Q=0,5.104 (N)Vaäy ta choïn tai treo cho buoàng boác vaø buoàng ñoát laø gioáng nhau. Döïa vaøo baûngXIII.36T438-[6] ta choïn kích thöôùc cuûa 1 tai treo nhö sau:

Khoái löôïng tai treo (kg)

Tæ troïng q*10-6

(N/m2)

L(mm)

B(mm)

B1

(mm)H(mm)

s(mm)

l(mm)

a(mm)

d(mm)

1.23 0,69 100 75 85 155 6 40 15 18

V.6.2 Tính chaân ñôõ- Taûi troïng taùc duïng leân 1 chaân ñôõ

Q= =13470(N)

Choïn theo tieâu chuaån: Q=2,5.104 (N) Töø Q=2,5.104 (N) döïa vaøo baûng XIII.35T437-[6] ta choïn kích thöôùc cuûa 1 chaân ñôõ ñoái vôùi thieát bò thaúng ñöùng nhö sau:

Beà maët ñôõ F *104

(m2)

Tæ troïng q*10-6

(N/m2)

L(mm)

B(mm)

B1

(mm)B2

(mm)H(mm)

h(mm)

s(mm)

l(mm)

d(mm)

444 0,56 250 180 215 290 350 185 16 90 27



Phaàn VI: TÍNH CAÙC THIEÁT BÒ PHUÏ

VI.1 Tính ñöôøng kính caùc loaïi oáng: VI.1.1 Ñöôøng kính cuûa oáng nhaäp lieäu

d = =

Trong ñoù : -vaän toác nhaäp lieäu ñi trong oáng. Choïn =1 (m/s)

d = =0,0526 (m)

Choïn theo tieâu chuaån oáng d:70 x3 (m) VI.1.2 Ñöôøng kính cuûa oáng daãn hôi ñoát

dñoát =

Choïn toác ñoä hôi ñi trong caû 2 noài: vñoát =40 (m/s) Noài 1 :

dñoát = = =0.07666 (m)

Noài 2 :

dñoát = = =0,108 (m)

Vaäy choïn ñöôøng kính oáng daãn hoâi ñoát cho caû 2 noài theo tieâu chuaån d: 125 x 4 (m)

VI.1.3 Ñöôøng kính oáng thaùo nöôùc ngöng Noài 1 :

dn1 = = =0,020 (m)

Noài 2 :

dn2 = = =0,019 (m)

Vaäy choïn ñöôøng kính oáng thaùo nöôùc ngöng cho caû 2 noài theo tieâu chuaån d: 20x2,5 (m)

VI.1.4 Ñöôøng kính oáng thaùo lieäu: Noài 1 :

d1 = = =0,0234 (m)

Noài 2 :

d2 = = =0,0146 (m)

Vaäy choïn ñöôøng kính oáng thaùo lieäu chung cho caû noài theo tieâu chuaån d: 25x3,5 (m)

VI.2 Tính boàn cao vò vaø bôm



VI.2.1 Boàn cao vò-Chieàu cao boàn cao vò ñöôïc ñaët ôû ñoä cao sao cho thaéng ñöôïc trôû

löïc cuûa ñöôøng oáng.-AÙp duïng phöông trình Becnulli cho 2 maët caét (1-1) vaø (2-2)

(1-1) : maët thoaùng ôû thuøng cao vò(2-2) : maët thoaùng cuûa dung dòch ôû noài 1

z1 + + = z2 + + +hf1-2

Trong ñoù:P1 =1.033 (at) : aùp suaát maët thoaùng boàn cao vòP2 =1.32 (at) : aùp suaát maët thoaùng dung dòch noài 1z1 : chieàu cao boàn cao vò so vôùi maët ñaátz2 : chieàu cao maët thoaùng dung dòch trong buoàng boác so vôùi maët ñaát , (m). Choïn z2 = 4 (m)v1,v2 : vaän toác ôû maët thoaùng cuûa maët caét (1-1) vaø (2-2). Ta coù: v1=v2

hf1-2 : toån thaát coät aùp cuûa doøng chaûy löu chaát trong oáng daãnÑöôøng kính oáng nhaäp lieäu vaøo noài laø :d =70 (mm) = 0,07(m)-Vaän toác doøng chaûy trong oáng

v= = =0.18 (m/s)

-Chuaån soá Reynold

Re= = =15218,021

Doøng chaûy trong oáng laø chaûy roái-Heä soá ma saùt:

(CT1.76-T44-[2])

= 0,032

-Toång heä soá trôû löïc cuïc boä

Trong ñoù:+Toån thaát cuïc boä taïi mieäng vaøo : =0,5

+ Toån thaát cuïc boä taïi mieäng ra : =1

+Toån thaát do van gaây ra : =0,5

+Toån thaát taïi khuyû 900 : =1,1

=0,5+1,1.5+2.0,5+1=8-Toån thaát ñöôøng oáng

hf1-2=

Vôùi l: chieàu daøi oáng töø boàn cao vò ñeán noài. Choïn l=15m

hf1-2= =0,025



-Chieàu cao töø boàn cao vò ñeán maët ñaát

z1=z2+ +hf1-2 = 4+ +0,025=7,2

Vaäy ta choïn chieàu cao toái thieåu boàn cao vò caùch maët ñaát 8(m)

VI.2.2 Tính bôm VI.2.2.1 Tính bôm nhaäp lieäu : choïn loaïi bôm ly taâm

-Nhaäp lieäu NaOH 13% ôû nhieät ñoä soâi-Naêng suaát : 2800 (Kg/h) = 0,7778 (Kg/s)

-Khoái löôïng rieâng : =1084,1075 (Kg/m )

-Löu löôïng : Q= = =0,00072 (m /s)

-Choïn hieäu suaát cuûa bôm : = 0,75

-Phöông trình Becnulli cho 2 maët caét (1 va ø(2

(1 : maët thoaùng beå chöùa nguyeân lieäu

ø(2 : maët thoaùng boàn cao vò

z1 + + = z2 + + +hf1-2

Vôùi v1=v2 =0 P1= P2=1.033 (at)

- hf1-2=

+z2=8(m)+v=0,18(m/s) , d=0,07(m) , l=15(m)+ =0,032

+

=0,5+2.1,1+2.0,5+1 = 4,7 hf1-2=0,019

z1=z2+hf1-2 = 8+0,019=8,019(m)Vaäy coâng suaát cuûa bôm:

N= = =0,09(kw)

Choïn bôm theo tieâu chuaån coù coâng suaát 0,1(kw) IV.2.2.1 Tính bôm chaân khoâng

-Bôm chaân khoâng ñöôïc duøng ñeå huùt khí khoâng ngöng vaø hôi thöù sau khi ñaõ qua thieát bò Baroâmet vaø thieát bò taùch gioït-Coâng suaát cuûa bôm chaân khoâng :

N= VKK

Trong ñoù: + : heä soá hieäu chænh. Choïn =0,75+m : chæ soá ña bieán , m=1,3+P2 : aùp suaát khí quyeån , P2=1,033(at)+PKK: aùp suaát khoâng khí trong thieát bò Baroâmet PKK=P1=Png-Ph

Png: aùp suaát hôi thöù trong thieát bò ngöng tuï, Png=0,2(at)



Ph: aùp suaát hôi thöù baõo hoaø ôû nhieät ñoä khoâng khíPh=0,0977(Kg/cm3) do tKK=45 oC

PKK=0,2-0,0977=0,1023 (at) = 10035,63 (N/m2)+VKK: theå tích khoâng khí caàn huùt ra khoûi thieát bò(m3/s)

N= .0,026

N=1,06 (kw)

VI.3 Tính toaùn thieát bò ngöng tuï BaroâmetVI.3.1 Tính löôïng nöôùc ngöng

Ta coù :Gn.Cn( t2C – t2ñ ) =

( Kg/s )

Trong ñoù :

W2 = 955,24 ( Kg/h ) = = 0,2653 ( Kg/s )

: nhieät dung rieâng cuûa hôi ngöng tuï

= 2609.103 ( J/Kg )

t2ñ : nhieät ñoä ñaàu vaøo cuûa nöôùc ngöng, choïn t2ñ = 250Ct2C : nhieät ñoä ñaàu ra cuûa nöôùc ngöng, choïn t2C = 45 0CCn : nhieät dung rieâng trung bình cuûa nöôùc

= 35 ( 0C )

Theo baûng 7 T206 thì Cn = 4174 ( J/kg ñoä )

= 7,6945 ( Kg/s )

VI.3.2 Löôïng khoâng khí caàn huùt ra khoûi thieát bò Thieát bò Baroâmet laø thieát bò ngöng tuï tröïc tieáp do ñoù löôïng khoâng

khí caàn huùt ra khoûi thieát bò ñöôïc tính nhö sau :GKK = 0,000025 W2 + 0,000025Gn + 0,01W2 (CT5.7 T184 [6]) = 25.10-6 ( W2 + Gn ) + 10-2.W2

= 25.10-6 ( 0,2653 + 7,6945 ) + 10-2.0,2653 = 0,00285 ( Kg/s )

VI.3.3 Theå tích khí caàn huùt ra

( m3/s )

Trong ñoù :tKK : nhieät ñoä cuûa khoâng khí ( 0C ). Do thieát bò laø ngöng tuï

tröïc tieáp tKK = t2C = 450CP : aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò ngöng tuï

P = 0,2 (at) = 19620 ( N/m2 )Ph : aùp suaát rieâng phaàn cuûa hôi nöôùctrong khoâng khí aåm

töông öùng vôùi

Töø = 450C Ph = 0,0977 ( Kg/cm2 ) = 9584,37 ( N/m2 )



( tra baûng 56 trang 442 taäp 10 )

= 0,026 ( m3/s )

VI.3.4 Caùc kích thöôùc chuû yeáu cuûa thieát bò ngöng tuï Baroâmeta) Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò ngöng tuï

(CTVI.52-[6])

Choïn : =35m/s do PC =0,2 (at) (theo taøi lieäu taäp 2 T79)

= 0,1308 (Kg/m3) W2 =0,2653 (Kg/s)

=1,383 = 0,33 (m)

Theo [6] Baûng IV8 T82 choïn = 0,5 (m)

b) Ñöôøng kính oáng Baroâmet

= (CTVI - 57 - [6])

Trong ñoù :: toác ñoä nöôùc trong bình ngöng, coù theå choïn = 0,5

1(m/s) Choïn = 0,5 ( m/s )

= 0,142 ( m )

c) Chieàu cao oáng BaroâmetH = h1 + h2 + 0,5 (m) (CT VI-58 – {6} )

Trong ñoù- h1 : chieàu cao coät nöôùc trong oáng Baromet caân baèng vôùi hieäu soá

giöõa aùp suaát trong khí quyeån vaø aùp suaát trong thieát bò Baroâmet

h1 = 10,33. CT VI-59-[6]

b : ñoä chaân khoâng trong thieát bò Baroâmetb = 1-0,2 = 0,8 (at) = 0,8 * 735 (mmHg)

h1 = 10,33. = 7,992 (m)

- h2 : chieàu cao coät nöôùc trong oáng Baroâmet caàn thieát ñeå khaéc phuïc trôû löïc khi nöôùc chaûy trong oáng

(m)

: heä soá ma saùt. Laáy = 0,03

: toång trôû löïc cuïc boä = vaøo + ra = 0,5 + 1 = 1,5



= 0,0318 + 0,00269

* Vaäy : H = 7,992 + 0,0318 + 0,00269H + 0,5H = 8,5468 ( m )

d) Kích thöôùc taám ngaên- Taám ngaên coù daïng hình vieân phaân töû ñeå ñaûm baûo laøm

vieäc toát. Chieàu roäng cuûa taám ngaên

b = + 50 ( mm ) (CT VI-53-[6])

= + 50 = (mm )

Treân taám ngaên coù ñuïc nhieàu loã nhoû. Ta laáy nöôùc laøm nguoäi laø nöôùc saïch neân choïn ñöôøng kính loã laø 2mm

- Toång dieän tích beà maët cuûa caùc loã trong toaøn boä maët caét ngang cuûa thieát bò ngöng tuï, töùc laø treân 1 caëp taám ngaên laø :

(CT VI-54-[6])

: toác ñoä cuûa hôi nöôùc. Laáy chieàu cao gôø taám ngaên = 40mm

= 0,62 m/s

Gn = ( 15 60 )W2 Choïn Gn = 40.W2 = 40 * 0,2653 = 10,612 ( Kg/s )

= 1000 ( Kg/m3 )

= 0,0171 ( m2 )

- Chieàu daøy taám ngaên, choïn S = 4 nm- Caùc loã xeáp theo hình luïc giaùc ñeàu. Ta coù theå xaùc ñònh böôùc

cuûa caùc loã:

t = 0,866.d. ( mm ) (CT-55-[6])

Trong ñoù: d: ñöôøng kính loã = 2 mm

: tyû soá giöõa toång dieän tích tieát dieän caùc loã

vôùi dieän tích tieát dieän cuûa thieát bò ngöng tuï. Theo [6] T80 choïn

= 0,625

t = 0,866. 2. 0,6251/2 = 1,369 ( mm )e) Chieàu cao thieát bò ngöng tuï

Möùc ñoä ñun noùng nöôùc

= = = 0,5586(CT VI-56-[6])

Theo baûng VI.7/86-[6] ta choïn vôùi ñöôøng kính tia nöôùc laø 3mm Soá baäc 4, soá ngaên 8, khoaûng caùch giöõa caùc ngaên

laø 400nm , thôøi gian rôi qua baäc 1 : 0,41s Chieàu cao thieát bò ngöng tuï

Hng = n. htb + ( 0,8 1,6 ) mn : soá ngaên, n =8



htb : khoaûng caùch trung bình giöõa caùc ngaên, htb = 0,4 m Hng = 0,4 . 8 + 0,8 = 4 ( m)

VI.4 Cöûa söûa chöõa vaø kính quan saùt VI.4.1 Cöûa söûa chöõa

-Duøng ñeå laøm veä sinh noài coâ ñaëc vaø söûa chöõa thieát bò khi coù söï coá. Cöûa ñöôïc thieát keá daïng troøn, ñöôøng kính 400 (mm). Cöûa ñöôïc thieát keá daïng troøn vaø oáng, oáng haøn lieàn vôùi thaân. Cöûa ñöôïc bòt kín baèng ñeäm amiaêng taám-Bích ñöôïc choïn cho cöûa söõa chöõa laø loaïi bích lieàn baèng theùp ôû baûng XIII-T417-[6]. Choïn kieåu bích laø kieåu 1


Z=20 conH=20(mm)

VI.4.1 Kính quan saùt-Duøng ñeå kieåm tra möïc chaát loûng beân trong thieát bò-Kính quan saùt coù hình troøn, ñöôøng kính D=200(mm) ñöôïc laép ôû

thaân buoàng boác

KEÁT LUAÄNHeä thoáng coâ ñaëc dung dòch NaOH ñöôïc thieát keá coù oáng tuaàn

hoaøn vaø buoàng ñoát ngoaøi. Söï saép ñaët phoøng ñoát ôû beân ngoaøi voû thieát bò cho ta khaû naêng laøm giaûm chieàu cao cuûa noù vaø taêng cao hieäu suaát. Ngoaøi ra thieát bò coù phoøng ñoát ngoaøi laøm vieäc coù tuaàn hoaøn dung dòch maïnh vì oáng tuaàn hoaøn ñaët ôû phía ngoaøi thieát bò vaø khoâng ñöôïc ñoát noùng, coøn chieàu cao dung dòch chaûy töø treân xuoáng.

Ngoaøi ra, thieát bò coâ ñaëc coù phoøng ñoát ñaët ngoaøi seõ deã caïo röûa vaø söûa chöûa, ñoàng thôøi coâng vieäc naøy coù theå tieán haønh maø khoâng caàn ngöøng thieát bò laïi, khi noái hai boä phaän ñoát noùng vôùi voû thieát bò, laøm vieäc thay nhau

Thieát bò coâ ñaëc coù phoøng ñoát ngoaøi duøng ñeå coâ ñaëc dung dòch baát kyø, trong ñoù keå caû dung dòch coù tinh theå vaø nhieàu boït. Do ñoù noù ñöôïc söû duïng roäng raõi trong coâng nghieäp hoaù hoïc .

Thieát bò coâ ñaëc cuûa ta luoân phaûi laøm vieäc trong moâi tröôøng kieàm cao (13%- 43%). Do ñoù ta phaûi choïn vaät lieäu cheá taïo coù tính choáng aên moøn vaø beàn cô khí cao. Trong ñoà aùn naøy ta söû duïng theùp hôïp kim cao X18H10T, ñaây laø vaät lieäu coù nhieàu tính chaát quyù nhö beàn, dai, beàn trong moâi tröôøng kieàm, chòu ñöôïc taûi troïng,…

Qua ñoà aùn naøy, ta cuõng bieát ñöôïc trong quaù trình tính toaùn ta phaûi löïa choïn daïng thieát bò cho phuø hôïp, löïa choïn vaät lieäu laøm thieát bò nhö theá naøo ñoù ñeå caùc boä phaän cô khí coù söùc beàn cao nhaát ñeå khoâng gaây hieän töôïng ñaùng tieát naøo cho ngöôøi vaän haønh.

TAØI LIEÄU THAM KHAÛO

[1] – Hoà Leä Vieân: “ Thieát keá vaø tính toaùn caùc chi tieát thieát bò hoaù chaát. NXB Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät Haø Noäi, 1987”

[2] – Phaïm Vaên Boân, Vuõ Baù Minh, Hoaøng Minh Nam “Quaù trình vaø thieát bò trong coâng ngheä hoaù hoïc. Taäp 10. Ví duï vaø baøi taäp”NXB Tröôøng ÑHBK TPHCM

[3] – Phaïm Vaên Boân (chuû bieân), Nguyeãn Ñình Thoï “ Quaù trình vaø thieát bò trong conâg ngheä hoaù hoïc, taäp 5. Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät” NXB ÑHQuoác Gia TPHCM 2002 .



[4] – Phaïm Vaên Thôm “Soå tay thieát keá thieát bò hoaù chaát vaø cheá bieán thöïc phaåm gia duïng” Vieän ñaøo taïo môû roäng 1992

[5] – Traàn Xoa vaø caùc taùc giaû “Soå tay quaù trình vaø theát bò coâng ngheä hoaù hoïc. Taäp 1” NXB KH vaø KT Haø Noäi 1992

[6] – Traàn Xoa vaø caùc taùc giaû “Soå tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù hoïc. Taäp 2” NXB KH vaø KT Haø Noäi 1992

[7] – Traàn Theá Sôn, Buøi Haûi “Kyõ thuaät nhieät” NXB KH vaø KT

[8] – “Nhöõng quaù trình vaø thieát bò cô baûn cuûa ngaønh coâng ngheä hoaù hoïc” NXB GD 1996.


Documents

Cô đặc NaOH