ĐỒ ÁN MÔN HỌC“Thiết Kế Thiết Bị Cô đặc Chân Không 1 Nồi Liên Tục ...

Tài liệu đại học Toggle navigation

• Miễn phí (current)
• Danh mục
  • Khoa học kỹ thuật
  • Công nghệ thông tin
  • Kinh tế, Tài chính, Kế toán
  • Văn hóa, Xã hội
  • Ngoại ngữ
  • Văn học, Báo chí
  • Kiến trúc, xây dựng
  • Sư phạm
  • Khoa học Tự nhiên
  • Luật
  • Y Dược, Công nghệ thực phẩm
  • Nông Lâm Thủy sản
  • Ôn thi Đại học, THPT
  • Đại cương
  • Tài liệu khác
  • Luận văn tổng hợp
  • Nông Lâm
  • Nông nghiệp
  • Luận văn luận án
  • Văn mẫu
• Luận văn tổng hợp

1. Home
2. Luận văn tổng hợp
3. ĐỒ ÁN MÔN HỌC“Thiết kế thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH”

Trich dan ĐỒ ÁN MÔN HỌC“Thiết kế thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH” - Pdf 11

ĐỒ ÁN MÔN HỌC “Thiết kế thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH” 2. Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc 6 V. LỰA CHỌN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC DUNG DỊCH NaOH 7 PHẦN II. THUYẾT MINH QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 7 PHẦN III. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 9 I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 9 1. Dữ kiện ban đầu 9 2. Cân bằng vật chất 9 3. Tổn thất nhiệt độ 9 4. Cân bằng năng lượng 11 II. TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 13 A. TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 13 1. Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi 13 2. Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng sôi 14 3. Nhiệt tải riêng phía tường 15 4. Tiến trình tính các nhiệt tải riêng 16 5. Hệ số truyền nhiệt tổng quát K cho quá trình cô đặc 16 6. Diện tích bề mặt truyền nhiệt 16 B. TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 17 1. Tính kích thước buồng bốc 17 2. Tính kích thước buồng đốt 18 3. Tính kích thước các ống dẫn 20 C. TÍNH BỀN CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT CỦA THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 21 1. Tính cho buồng đốt 21 2. Tính cho buồng bốc 23 3. Tính cho đáy thiết bị 26 4. Tính cho nắp thiết bị 31 GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 2 GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 3 LỜI NÓI ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo đối với sinh viên năm thứ tư, môn học Đồ án Quá trình và Thiết bị là cơ hội tốt cho việc hệ thống kiến thức về các quá trình và thiết bị của công nghệ hoá học. Bên cạnh đó, môn này còn là dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính toán, thiết kế và lựa chọn I. NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN - Thiết kế thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH.  Năng suất nhập liệu: 1 m3/h  Nồng độ đầu: 18% khối lượng  Nồng độ cuối: 30% khối lượng  Áp suất ngưng tụ: Pck = 0,4 at - Nhiệt độ đầu của nguyên liệu: 30 oC (chọn) II. GIỚI THIỆU VỀ NGUYÊN LIỆU - Natri hydroxid NaOH nguyên chất là chất rắn màu trắng, có dạng tinh thể, khối lượng riêng 2,13 g/ml, nóng chảy ở 318 oC và sôi ở 1388 oC dưới áp suất khí quyển. NaOH tan tốt trong nước (1110 g/l ở 20 oC) và sự hoà tan toả nhiệt mạnh. NaOH ít tan hơn trong các dung môi hữu cơ như methanol, ethanol… NaOH rắn và dung dịch NaOH đều dễ hấp thụ CO2 từ không khí nên chúng cần được chứa trong các thùng kín. - Dung dịch NaOH là một base mạnh, có tính ăn da và có khả năng ăn mòn cao. Vì vậy, ta cần thoáng chất lỏng. GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 5 - Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó, một cấu tử sẽ tách ra dưới dạng tinh thể của đơn chất tinh khiết; thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan. Tuỳ 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 ta phải dùng máy lạnh. 3. Bản chất của sự cô đặc do nhiệt Để tạo thành hơi (trạng thái tự do), tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn. Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc phục lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài. Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để các phân tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này. Bên cạnh đó, sự bay hơi xảy ra chủ yếu là do các bọt khí hình thành trong quá trình cấp nhiệt và chuyển động liên tục, do chênh lệch khối lượng riêng các phần tử ở trên bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc. Tách không khí và lắng keo (protit) sẽ ngăn chặn sự tạo bọt khi cô đặc. 4. Ứng dụng của sự cô đặc Trong sản xuất thực phẩm, ta cần cô đặc các dung dịch đường, mì chính, nước trái cây… Trong sản xuất hoá chất, ta cần cô đặc các dung dịch NaOH, NaCl, CaCl2, các muối vô cơ… Hiện nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm đều sử dụng thiết bị cô đặc như một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn. Mặc dù cô đặc chỉ là một hoạt động gián tiếp nhưng nó rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy. Cùng với sự phát triển của nhà máy, việc cải thiện hiệu quả của thiết bị cô đặc là một tất yếu. Nó đòi hỏi phải có những thiết bị hiện đại, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao. Do đó, yêu cầu được 1.2. Theo phương thức thực hiện quá trình - Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): nhiệt độ sôi và áp suất không đổi; thường được dùng trong cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc ngắn nhất. - Cô đặc áp suất chân không: dung dịch có nhiệt độ sôi thấp ở áp suất chân không. Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn và sự bay hơi dung môi diễn ra liên tục. - Cô đặc nhiều nồi: mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt. Số nồi không nên quá lớn vì nó làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi. Người ta 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 được điều khiển tự động nhưng hiện chưa có cảm biến đủ tin cậy. Đối với mỗi nhóm thiết bị, ta đều có thể thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngoài, có hoặc không có ống tuần hoàn. Tuỳ theo điều kiện kỹ thuật và tính chất của dung dịch, ta có thể áp dụng chế độ cô đặc ở áp suất chân không, áp suất thường hoặc áp suất dư. 2. Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc - Thiết bị chính:  Ống nhập liệu, ống tháo liệu  Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt  Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp  Các ống dẫn: hơi đốt, hơi thứ, nước ngưng, khí không ngưng - Thiết bị phụ:  Bể chứa nguyên liệu  Bể chứa sản phẩm  Bồn cao vị  Lưu lượng kế  Thiết bị gia nhiệt  Thiết bị ngưng tụ baromet dịch sau khi được gia nhiệt sẽ chảy vào thiết bị cô đặc để thực hiện quá trình bốc hơi. Hơi nước ngưng tụ thành nước lỏng và theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy hơi chảy ra ngoài. Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc: Phần dưới của thiết bị là buồng đốt, gồm có các ống truyền nhiệt và một ống tuần hoàn trung tâm. Dung dịch đi trong ống còn hơi đốt (hơi nước bão hoà) đi trong khoảng không gian ngoài ống. Hơi đốt ngưng tụ bên ngoài ống và truyền nhiệt cho dung dịch đang chuyển động trong ống. Dung dịch đi trong ống theo chiều từ trên xuống và nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cung cấp để sôi, làm hoá hơi một phần dung môi. Hơi ngưng tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy hơi để chảy ra ngoài. Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm: Khi thiết bị làm việc, dung dịch trong ống truyền nhiệt sôi tạo thành hỗn hợp lỏng – hơi có khối lượng riêng giảm đi và bị đẩy từ dưới lên trên miệng ống. Đối với ống tuần hoàn, thể tích dung dịch theo một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với trong ống truyền nhiệt nên lượng hơi tạo ra trong ống truyền nhiệt lớn hơn. Vì lý do trên, khối lượng riêng của hỗn hợp lỏng – hơi ở ống tuần hoàn lớn hơn so với ở ống truyền nhiệt và hỗn hợp này được đẩy xuống dưới. Kết quả là có GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 8 dòng chuyển động tuần hoàn tự nhiên trong thiết bị: từ dưới lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hoàn. Phần phía trên thiết bị là buồng bốc để tách hỗn hợp lỏng – hơi thành 2 dòng. Hơi thứ đi lên phía trên buồng bốc, đến bộ phận tách giọt để tách những giọt lỏng ra khỏi dòng. Giọt lỏng chảy xuống dưới còn hơi thứ tiếp tục đi lên. Dung dịch còn lại được hoàn lưu. Dung dịch sau cô đặc được bơm ra ngoài theo ống tháo sản phẩm vào bể chứa sản phẩm nhờ bơm ly tâm. Hơi thứ và khí không ngưng thoát ra từ phía trên của buồng bốc đi vào thiết bị ngưng tụ baromet (thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp). Chất làm lạnh là nước được bơm vào ngăn trên cùng còn dòng hơi thứ được dẫn vào ngăn dưới cùng của thiết bị. Dòng hơi thứ đi lên gặp nước giải nhiệt để ngưng tụ thành lỏng và cùng chảy xuống bồn chứa qua ống baromet. Khí không ngưng tiếp tục đi lên trên, được dẫn qua bộ phận tách giọt rồi được bơm chân không hút GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 9 PHẦN III. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH I. CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 1. Dữ kiện ban đầu  Nồng độ đầu: xđ = 18 %  Nồng độ cuối: xc = 30 %  Năng suất nhập liệu: Vđ = 1m3/h  Nhiệt độ đầu của nguyên liệu: chọn t0 = 30 oC  Gia nhiệt bằng hơi nước bão hoà, áp suất 4 at  Áp suất ngưng tụ: pck = 0,4 at ⇒ p.xc ⇒ 99,7143018.65,1191.cđđcxxGGkg/h (1) 2.2. Tổng lượng hơi thứ bốc lên (W) Theo công thức 5.16, trang 293, [5]: Gđ = W + Gc ⇒ W = Gđ – Gc = 1191,65 – 714,99 = 476,66 kg/h (2) 3. Tổn thất nhiệt độ C ⇒ po = 0,6275 at 3.1. Tổn thất nhiệt độ do nồng độ tăng (Δ’) Theo công thức của Tisencô (VI.10), trang 59, [2]: fo.'' Trong đó:  'o- tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt độ sôi của dung môi ở áp suất khí quyển. Dung dịch được cô đặc có tuần hoàn nên a = xc = 30 %. Tra bảng VI.2, trang 67, [2]: 'o= 17 oC GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ f= 0,9096 (3) ⇒ Δ’ = 17.0,9096 = 15,4632 oC (4) ⇒ tsdd(po) = tsdm(po) + Δ’ = 86,5 + 15,4632 = 101,9632 oC (5) 3.2. Tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh (Δ’’) Gọi chênh lệch áp suất từ bề mặt dung dịch đến giữa ống là Δp (N/m2), ta có: Δp = opsHg 21; N/m (tra bảng 4, trang 11, [8]). ⇒ ρs = 0,5.1273,25 = 636,625 kg/m3 (7)  Hop – chiều cao thích hợp của dung dịch sôi tính theo kính quan sát mực chất lỏng; m Hop = [0,26 + 0,0014.(ρdd – ρdm)].ho Chọn chiều cao ống truyền nhiệt là ho = 1,5 m (bảng VI.6, trang 80, [2]) ρdm – khối lượng riêng của dung môi tại nhiệt độ sôi của dung dịch 103 oC. Tra bảng I.249, trang 311, [1], ρdm = 956,18 kg/msdm(po + Δp) – tsdm(po) (trang 108, [3]) Δ’’ = tsdd(po + Δp) – tsdd(po) ⇒ Δ’’ = 87,822 – 86,5 = 1,322 oC (11) ⇒ tsdd(ptb) = tsdd(po) + Δ’’ = 101,9632 + 1,322 = 103,2852 C (bảng I.251, trang 315, [1]). Chênh lệch nhiệt độ hữu ích: Δthi = tD – (tc + ΣΔ) ⇒ Δthi = 142,9 – (85,5 + 17,785) = 39,615 oC (14) Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị Nồng độ đầu xđ %wt 18 Nồng độ cuối xc ) oC 86,5 Enthalpy iW kJ/kg 2655,7 Ẩn nhiệt ngưng tụ rW kJ/kg 2293,25 HƠI ĐỐT Áp suất pD at 4 Nhiệt độ tD oC 142,9 tb tsdm(ptb) oC 87,822 Tổn thất nhiệt độ do cột thuỷ tĩnh Δ’’ oC 1,322 Nhiệt độ sôi của dung dịch ở ptb tsdd(ptb) oC 103 Tổn thất nhiệt độ trên đường ống Δ’’’ oC D GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 12 Dòng nhiệt ra (W):  Do sản phẩm mang ra Gccctc  Do hơi thứ mang ra W"Wi  Do nước ngưng Dcθ  Nhiệt cô đặc Qcđ  Nhiệt tổn thất Qtt(công thức 2.15, trang 107, [3]) Nhiệt dung riêng của dung dịch NaOH: Nhiệt dung riêng của dung dịch NaOH ở các nồng độ khác nhau được tính theo công thức (I.43) và (I.44), trang 152, [1]:  a = 18 % (a < 0,2): cđ = 4186.(1 - a) = 4186.(1 - 0,18) = 3432,52 J/(kg.K)  a = 30 % (a > 0,2): cc = 4186 - (4186 - cct).a = 4186 – (4186 – 1310,75).0,3 = 3323,425 J/(kg.K) Với cct là nhiệt dung riêng của NaOH khan, được tính theo công thức (I.41) và bảng I.141, trang 152, [1]: 75,131040963016800260001.1.1.ctHONa+ Dcθ ± Qcđ + Qtt (17) (+Qcđ ứng với quá trình thu nhiệt, - Qcđ ứng với quá trình toả nhiệt) Có thể bỏ qua:  Nhiệt lượng do hơi nước bão hoà ngưng tụ trong đường ống dẫn hơi đốt vào buồng đốt: φDctD = 0  Nhiệt cô đặc: Qcđ = 0 Trong hơi nước bão hoà, bao giờ cũng có một lượng nước đã ngưng bị cuốn theo khoảng φ = 0,05 (độ ẩm của hơi). ⇒ Nhiệt lượng do hơi nước bão hoà cung cấp là D(1 - φ)("Di - cθ); W Nước ngưng chảy ra có nhiệt độ bằng nhiệt độ của hơi đốt vào (không có quá lạnh sau khi ngưng) thì (i + Qtt (18) Thay Qtt = εQD = 0,05QD (18) ⇒ QD = D(1 - ε)(1 - φ)("Di - cθ) = Gđ(cctc - cđtđ360065,1191 = 0,1578 kg/s (20) Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp: QD = D(1 - ε)(1 – φ).rD = 0,1578.(1 – 0,05).(1-0,05).2141000 = 304824,9 W (21) Lượng hơi đốt tiêu tốn riêng: 1915,1360066,4761578,0WDd kg hơi đốt/ kg hơi thứ (22) Thông số Ký hiệu Đơn vị Giá trị W 15241,24 Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp QD W 304824,9 Lượng hơi đốt biểu kiến D kg/s 0,1578 Lượng hơi đốt tiêu tốn riêng d kg/kg 1,1915 II. THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH A. TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1. Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi Giảm tốc độ hơi đốt nhằm bảo vệ các ống truyền nhiệt tại khu vực hơi đốt vào bằng cách chia làm nhiều miệng vào. Chọn tốc độ hơi đốt nhỏ (ω = 10 m/s), nước ngưng chảy màng (do ống truyền nhiệt ngắn có h0 = 1,5 m), ngưng hơi bão hoà tinh khiết trên bề mặt đứng. Công thức (V.101), trang 28, [4] được áp dụng: 25,011. A - hệ số, đối với nước thì phụ thuộc vào nhiệt độ màng nước ngưng tm 21vDmttt Sau nhiều lần tính lặp, ta chọn nhiệt độ vách ngoài tv1 = 139,8 oC. ⇒ Ctom35,14128,1399,142 Tra A ở [2], trang 28: tm1 = tD – tv1 = 142,9 – 139,8 = 3,1 oC ⇒ α1 = 25,01,3.5,12141000.405,194.04,2= 10330,67 W/(m2.K) (23) Nhiệt tải riêng phía hơi ngưng: q1 = α1.Δtdddmdmdddmdddmdd2 Sau khi tính lặp, tv2 = 112,4337 oC ⇒ Δt = Δt2 = tv2 – tsdd(ptb) = 112,4337 - 103 = 9,4337 oC ⇒ αn = 0,145.61536,730,5.9,43372,33 = 6713,44 W/(m2.K)  cdd = 3323,425 J/(kg.K) - nhiệt dung riêng của dung dịch ở tsdd(ptb)  ρdm = 966,78 kg/m3 - khối lượng riêng của nước ở tsdm(ptb)  λdd = 0,59 W/(m.K) - hệ số dẫn nhiệt của dung dịch ở tsdd(ptb)  λdm = 0,679 W/(m.K) - hệ số dẫn nhiệt của nước ở tsdm(ptb) GHI CHÚ: c  A – hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết của chất lỏng. Đối với chất lỏng liên kết, A = 3,58.10-8  M – khối lượng mol của hỗn hợp lỏng, ở đây là hỗn hợp NaOH và H2O. M = a.MNaOH + (1 – a).MH2O = a.40 + (1 – a).18; kg/kmol a – phần mol của NaOH. Xem nồng độ NaOH trong dung dịch là 30% (xc) ⇒ 161677,0183,01403,0403,08ddW/(m.K) (25) ⇒ α2 =435,02565,0001769,0000322,0688,4239425,332378,96625,1273679,059,0.44,6713vrtq; W/m2 Trong đó:  Σrv – tổng trở vách; m2.K/W 3332110.8545,010.387,03,16002,010.3448,0 rrrvm2.K/W (27) Với quá trình cô đặc chân không liên tục, sự truyền nhiệt ổn định nên qv = q1 = q2. ⇒ Δtv = qv.Σrv = 32025,08.0,8545.10-3 = 27,3663 oC GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 16 Nhiệt tải riêng phía dung dịch: q2 = α2.Δt Tính tv2 = tv1 – Δtv, từ đó tính Δt2 = tv2 – tsdd(ptb) và hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi α2 theo (21).  Tính q2.  Tính sai số tương đối của q2 so với q1. Vòng lặp kết thúc khi sai số này nhỏ hơn 5 %. Sai số tương đối của q2 so với q1qqqtb W/m25. Hệ số truyền nhiệt tổng quát K cho quá trình cô đặc K được tính thông qua các hệ số cấp nhiệt: 66,80142,3377110.8545,067,1033011111321vrtv1 oC 139,8 Nhiệt độ tường phía dung dịch sôi tv2 oC 112,4337 Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng α1 W/(m2.K) 10330,67 Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi α2 W/(m2.K) 3377,42 Bề dày ống truyền nhiệt 2.K) 801,66 Nhiệt tải riêng trung bình qtb W/m2 31943,32 Diện tích bề mặt truyền nhiệt F m2 9,5985 GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 17 B. TÍNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1. Tính kích thước buồng bốc 1.1. Đường kính buồng bốc (Db)  Lưu lượng hơi thứ trong buồng bốc: 3537,03743,0.360066,476hDDDVw ; m/s (31) Trong đó:  Db – đường kính buồng bốc; m  Tốc độ lắng: Được tính theo công thức (5.14), trang 276, [5]: 6,02,101399,13743,0 804,7.30003,0).3743,061,967.(81,9.4" 3)."'.(.4bbDDdgw  (33) Với:  h = 0,012.10-3 Pa.s – độ nhớt động lực học của hơi thứ ở áp suất 0,6275 at (tra hình VI, trang 57, [8]). Nếu 0,2 < Re < 500 thì 6,0Re5,18 (34) (33), (34) ⇒ 2,1.804,7bD (35)  Áp dụng điều kiện wh < (0,7 ÷ 0,8)wo2 (thoả 0,2 < Re < 500) Như vậy, đường kính buồng bốc là Db = 800 mm. 1.2. Chiều cao buồng bốc (Hb)  Áp dụng công thức VI.33, trang 72, [2]: Utt = f.Utt(1 at); m3/(m3.h) Trong đó:  f – hệ số hiệu chỉnh do khác biệt áp suất khí quyển  Utt(1 at) – cường độ bốc hơi thể tích cho phép khi p = 1 at Chọn Utt(1 at) = 1650 m3/(m.22bbbDVH m (39) Nhằm mục đích an toàn, ta chọn Hb = 2 m (theo điều kiện cho quá trình sôi sủi bọt). 2. Tính kích thước buồng đốt 2.1. Số ống truyền nhiệt Số ống truyền nhiệt được tính theo công thức (III-49), trang 134, [4]: ldFn  Trong đó:  F = 9,5985 m2 – diện tích bề mặt truyền nhiệt  l = 1,5 m – chiều dài của ống truyền nhiệt ; m Chọn ft = 0,3FD (41) GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 19 Với 4 2ndFnD (42) ⇒ 018,0491.029,0..3,04 .3,02D(thoả) 2.3. Đường kính buồng đốt (Dt) Đối với thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm và ống đốt được bố trí theo hình lục giác đều, đường kính trong của buồng đốt được tính theo công thức (III-52), trang 135, [4]: 22) 2(..sin 4,0nthntdDlFdD; m (44) Trong đó:  nd(45) ⇒ chọn Dt = 600 mm = 0,6 m theo tiêu chuẩn trang 291, [5]. 2.4. Kiểm tra diện tích truyền nhiệt Phân bố 91 ống truyền nhiệt được bố trí theo hình lục giác đều như sau: Số hình lục giác 5 Số ống trên đường xuyên tâm 11 Tổng số ống không kể các ống trong hình viên phân 91 Số ống trong các hình viên phân Dãy 1 0 Dãy 2 0 Tổng số ống trong tất cả các hình viên phân 0 Tổng số ống của thiết bị 91 GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 20 Ta cần thay thế những ống truyền nhiệt ở giữa hình lục giác đều bằng ống tuần hoàn trung tâm. Điều kiện thay thế được suy ra từ công thức (V.140), trang 49, [2]: D1)1.(4322 bnống. ⇒ Số ống truyền nhiệt còn lại là n’ = 91 – 19 = 72 ống. (46) Diện tích bề mặt truyền nhiệt lúc này là: F’ = (n’.dt + Dth).π.H = (72.0,025 + 0,273).π.1,5 = 9,7688 m2 > 9,5985 m2 (thoả) 3. Tính kích thước các ống dẫn Đường kính của các ống được tính một cách tổng quát theo công thức (VI.41), trang 74, [2]:  .4vGd  Trong đó:  G – lưu lượng khối lượng của lưu chất; kg/s  v – tốc độ của lưu chất; m/s n = 25 mm. 3.2. Ống tháo liệu Gc = 714,99 kg/h Tháo liệu chất lỏng ít nhớt (dung dịch NaOH 30% ở 104,61 oC). Chọn v = 1 m/s (trang 74, [2]). ρ = 1272,158 kg/m3 ⇒ 0141,0158,1272.1 360099,714.4 .4vGd m (48) Chọn dt = 20 mm; dn = 159 mm. 3.4. Ống dẫn hơi thứ W = 476,66 kg/h Dẫn hơi nước bão hoà ở áp suất 0,6275 at. Chọn v = 20 m/s (trang 74, [2]). ρ = 0,3473 kg/m3 (tra bảng I.251, trang 314, [1]). ⇒ 15,03743,0.20 360066,476.4 .4vGd m (50) Chọn dt = 150 mm; dn = 159 mm. 3.5. Ống dẫn nước ngưng Chọn DGnt = 20 mm; dn = 25 mm. C. TÍNH BỀN CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT CỦA THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 1. Tính cho buồng đốt 1.1. Sơ lược về cấu tạo  Buồng đốt có đường kính trong Dt = 600 mm, chiều cao Ht = 1500 mm.  Thân có 3 lỗ, ứng với 3 ống: dẫn hơi đốt, xả nước ngưng, xả khí không ngưng.  Vật liệu chế tạo là thép không gỉ OX18H10T, có bọc lớp cách nhiệt. 1.2. Tính toán Bề dày tối thiểu S’:  Hơi đốt là hơi nước bão hoà có áp suất 4 at nên buồng đốt chịu áp suất trong là: pm = pD – pa = 4 – 1 = 3 at = 0,2943 N/mm2 (52) Áp suất tính toán là: P[σ]* = 115 N/mm2 Chọn hệ số hiệu chỉnh η = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) (trang 17, [7]). ⇒ Ứng suất cho phép của vật liệu là: [σ] = η.[σ]* = 0,95.115 = 109,25 N/mm2 (55)  Tra bảng 2.12, trang 34, [7]: module đàn hồi của vật liệu ở ttt là E = 2,05.105 N/mm2. Xét: 2566,331313,095,0.25,109].[tP Theo công thức 5-3, trang 96, [7]: 9045,095,0.25,109.2313,0.600] [2 Vật liệu được xem là bền cơ học nên Cb = Cc = 0.  Chọn hệ số bổ sung do dung sai của chiều dày C0 = 0,22 mm (theo bảng XIII.9, trang 364, [2]). ⇒ Hệ số bổ sung bề dày là: C = Ca + Cb + Cc + C0 = 1 + 0 + 0 + 0,22 = 1,22 mm ⇒ Bề dày thực là: S = S’ + C = 3 + 1,22 = 4,22 mm (57) Chọn S = 5 mm. Kiểm tra bề dày buồng đốt: Áp dụng công thức 5-10, trang 97, [7]: 1,000667,060015 = 0,313 N/mm2 (59) Vậy bề dày buồng đốt là 5 mm. GVHD: ThS. Hoàng Minh Nam ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ SVTH: Ngô Trần Hoàng Dương (60800371) Học kỳ 1 Năm học 2011 - 2012 23 ⇒ Đường kính ngoài của buồng đốt: Dn = Dt + 2S = 600 + 2.5 = 610 mm Tính bền cho các lỗ: Đường kính lỗ cho phép không cần tăng cứng (công thức 8-2, trang 162, [7]): 3max)1).(.( kCSDdat; mm Trong đó:  Dt = 600 mm – đường kính trong của buồng đốt  S = 5 mm – bề dày của buồng đốt  Ống xả nước ngưng Dt = 20 mm < dmax  Ống xả khí không ngưng Dt = 20 mm < dmax ⇒ Cần tăng cứng cho lỗ của hơi đốt vào, dùng bạc tăng cứng với bề dày khâu tăng cứng bằng bề dày thân (5 mm). 2. Tính cho buồng bốc 2.1. Sơ lược về cấu tạo  Buồng bốc có đường kính trong là Dt = 800 mm, chiều cao Ht = 2000 mm.  Thân có 5 lỗ, gồm: ống nhập liệu, ống thông áp, cửa sửa chữa và 2 kính quan sát.  Phía dưới buồng bốc là phần hình nón cụt có gờ liên kết với buồng đốt.  Vật liệu chế tạo là thép không gỉ OX18H10T, có bọc lớp cách nhiệt. 2.2. Tính toán Bề dày tối thiểu S’:  Buồng bốc làm việc ở điều kiện chân không nên chịu áp lực từ bên ngoài. Vì áp suất tuyệt đối thấp nhất ở bên trong là 0,6275 at nên buồng bốc chịu áp suất ngoài là: Pn Chọn hệ số hiệu chỉnh η = 0,95 (có bọc lớp cách nhiệt) (trang 17, [7]). ⇒ Ứng suất cho phép của vật liệu là: [σ] = η.[σ]* = 0,95.122 = 115,9 N/mm2 (63)  Tra bảng 2.12, trang 34, [7]: module đàn hồi của vật liệu ở ttt là E = 2,05.105 N/mm2.  Chọn hệ số an toàn khi chảy là nc = 1,65 (bảng 1-6, trang 14, [7]). ⇒ Ứng suất chảy của vật liệu là tc = [σ]*.nc = 122.1,65 = 201,3 N/mm2 (64)  Khối lượng riêng của dung dịch NaOH 30 % ở tsdd(ptb) là ρDLEPDSn mm (65) Trong đó:  Dt = 800 mm – đường kính trong của buồng bốc  Pn = 0,1346 N/mm2 – áp suất tính toán của buồng bốc  L = 2000 mm – chiều dài tính toán của thân, là khoảng cách giữa hai mặt bích Bề dày thực S:  Dt = 800 mm ⇒ Smin = 3 mm < 4,582 mm ⇒ chọn S’ = 4,582 mm (theo bảng 5.1, 8002000tDL Kiểm tra công thức 5-15, trang 99, [7]: ).(2).(2.5,1atttaCSDDLDCS )17.(2800ttDCSEDL 35800)17.(2.3,20110.05,2.3,05,2 5613,05,2  (thoả) (68) Tải File Word Nhờ tải bản gốc Tài liệu, ebook tham khảo khác

• Đồ án môn học
• Đồ án môn học - Thiết kế nhà máy điện
• Đồ án môn học “Thiết bị điều khiển , chương 3
• Tài liệu Đồ án môn học thiết kế nhà máy điện
• Tài liệu Đồ án môn học “Thiết bị điều khiển , chương 1
• Tài liệu Đồ án môn học “Thiết bị điều khiển , chương 2 doc
• Tài liệu Đồ án môn học - Thiết kế phần điện của nhà máy điện
• Tài liệu Đồ án môn học thiết kế máy
• ĐỒ ÁN MÔN HỌC“Thiết kế thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH”
• Thiết kế thiết bị cô đặc chân không 1 nồi liên tục để cô đặc dung dịch NaOH
• Hoàn thiện kế toán chi phí sản xuất và tính giá thành sản phẩm tại Công ty Cổ phần Nam Quang.
• Hoàn thiện kế toán nguyên vật liệu tại Công ty TNHH Xây dựng và Cấp nước tỉnh Lai ChâU
• Hoàn thiện công tác kế toỏn bỏn hàng và xác định kết quả kinh doanh tại công ty TNHH thương mại Phú Thịnh
• Kế toán chi phí sản xuất và tính giá thành sản phẩm chè búp khô sơ chế tại Công ty Cổ phần Trà Than Uyên
• Kế toán tiền lương và các khoản trích theo lương tại công ty cổ phần giống gia cầm Lương Mỹ
• Hoàn thiện công tác Kế toán Nguyên vật liệu tại công ty cổ phần NINZA
• Hoàn thiện hạch toán chi phí sản xuất và tính giá thành sản phẩm xây lắp tại Công ty TNHH Kiên Trúc Xây Dựng DVC
• Kế toán tiền lương và các khoản trích theo lương tại Công ty Cổ Phần Minh Phú
• Kế toán nguyên vật liệu trong Công ty TNHH Thương mại và Dịch vụ An Khánh
• Kế toán chi phí sản xuất và tính giá thành sản phẩm tại Công ty Cổ phần thiết bị điên Vạn Xuân

Hệ thống tự động tổng hợp link tải tài liệu, ebook miễn phí cho các bạn sinh viên tham khảo.

Học thêm

• Nhờ tải tài liệu
• Từ điển Nhật Việt online
• Từ điển Hàn Việt online
• Văn mẫu tuyển chọn
• Tài liệu Cao học
• Tài liệu tham khảo
• Truyện Tiếng Anh

Music ♫

Copyright: Tài liệu đại học ©

Top