Đang tải... (xem toàn văn)
Cô đặc koh nồi gián đoạn.
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân HảiLời nói đầuNgày 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 Kali hydroxyt (KOH) do khả năng sử dụng rộng rãi của nó. Trong qui trình sản xuất KOH, quá trình cô đặc thường được sử dụng để thu được dung dòch KOH có nồng độ cao, thỏa mãn nhu cầu sử dụng đa dạng và tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ.Nhiệm vụ cụ thể của Đồ án môn học này là thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián đoạn dung dòch KOH từ nồng độ 25% đến nồng độ 40%, năng suất 2.5m3/mẻ, sử dụng ống chùm.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 dòp 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 bò với các số liệu rất cụ thể và rất thực tế.Tuy nhiên vì còn là sinh viên nên kiến thức thực tế còn hạn hẹp do đó trong quá trình thực hiện đồ án khó có thể tránh được thiếu xót. Em rất mong được sự góp ý và chỉ dẫn của thầy cô và bạn bè để có thêm nhiều kiến thức chuyên môn.Đồ án này được thực hiện dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn trực tiếp của thầy Lê Xuân Hải, và các thầy cô bộ môn Máy và Thiết Bò 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 Lê Xuân Hải và các thầy cô khác cũng như các bạn bè đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện đồ án.SVTH : trang 1 Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân HảiCHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUANI.NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁNNhiệm vụ cụ thể của Đồ án môn học này là thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián đoạn dung dòch KOH từ nồng độ 25% đến nồng độ 40%, năng suất 2.5m3/mẻ, sử dụng ống chùm.II.TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU-KOH là một khối tinh thể trong suốt, màu trắng, ăn da mạnh.-Nhiệt độ nóng chảy là 360.40C (khan).-Nhiệt độ sôi là 13250C (khan).-Độ nhớt là 1.63 Cp ở 200C (dung dòch 20%).-Nó hấp thu mạnh hơi ẩm và CO2 của không khí, dễ chảy rữa thành K2CO3. KOH dễ dàng tan trong nước, tỏa nhiều nhiệt tạo dung dòch KOH (dạng dung dòch được sử dụng nhiều). p suất hơi của nước trên KOH ở nhiệt độ phòng là 0.002 mmHgIII. CÔ ĐẶC1.Đònh nghóaCô đặc là phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dòch 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 dòch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi.2.Các phương pháp cô đặcPhương 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.SVTH : trang 2 Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải3.Phân loại và ứng dụnga. Theo cấu tạo•Nhóm 1: dung dòch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dòch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dòch 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 dòch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dòch từ 1,5 - 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dòch 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 dòch chảy thành màng mỏng, chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm. Đặc biệt thích hợp cho các dung dòch thực phẩm như dung dòch nước trái cây,hoa quả ép…Gồm:-Màng dung dòch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dòch sôi tạo bọt khó vỡ.-Màng dung dòch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dòch sôi ít tạo bọt và bọt dễ vỡ.b. Theo phương pháp thực hiện quá trìnhCô đặc áp suất thường (thiết bò hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi. Thường dùng cô đặc dung dòch liên tục để giữ mức dung dòch cố đònh để đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc là ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dòch đạt được là không cao.Cô đặc áp suất chân không: Dung dòch có nhiệt độ sôi dưới 100oC, áp suất chân không. Dung dòch 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 đònh lưu lượng.SVTH : trang 3 Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải-Thao tác dễ dàng.-Có thể cô đặc đến các nồng độ khác nhau.-Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dòch.-Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp.•Nhược điểm-Quá trình không ổn đònh, tính chất hóa lý của dung dòch 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 bò.IV.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ1.Thuyết minh quy trình công nghệ-Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.65 at.-Sau đó bơm dung dòch ban đầu có nồng độ 25% từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc bằng bơm ly tâm. Quá trình nhập liệu diễn ra trong vòng 15 phút đến khi nhập đủ 2.5m3 thì ngừng.-Khi đã nhập liệu đủ 2.5m3 thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa ở áp suất 3 at) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dòch. Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền nhiệt (ống chùm) và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn. Dung dòch chảy trong ống được gia nhiệt bởi hơi đốt đi ngoài ống. Dung dòch 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 dòch trong ống tuần hoàn sẽ sôi ít hơn trong ống truyền nhiệt, khi đó khối lượng riêng dung dòch trong ống tuần hoàn sẽ lớn hơn khối lượng riêng dung dòch trong ống truyền nhiệt vì vậy tạo áp lực đẩy dung dòch 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 bò tách giọt. Hơi thứ được dẫn qua thiết bò 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 bò 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 40% (sau thời gian cô đặc đã tính: 45 phút) thì ngưng cấp hơi. Mở van thông áp, sau đó tháo sản phẩm ra bằng cách mở van tháo liệu. 2.Các thiết bò được lựa chọn trong quy trình công nghệaBơm Bơm được sử dụng trong quy trình công nghệ gồm: bơm ly tâm và bơm chân không.SVTH : trang 4 Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải+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 dòch KOH 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.bThiết bò cô đặc Đây là thiết bò chính trong quy trình công nghệ. Thiết bò 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 dòch, 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 bò.cThiết bò ngưng tụ Thiết bò ngưng tụ được sử dụng trong quy trình công nghệ là loại thiết bò ngưng tụ trực tiếp (thiết bò ngưng tụ baromet). Chất làm lạnh là nước được đưa vào ngăn trên cùng thiết bò. Thiết bò 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.dThiết bò tách lỏng Thiết bò tách lỏng được đặt sau thiết bò ngưng tụ baromet nhằm để tách các cấu tử bay hơi còn sót lại, chưa kòp ngưng tụ, không cho chúng đi vào bơm chân không. eCác thiết bò phụ trợ khác -Bẫy hơi-Các thiết bò đo áp suất, đo nhiệt độ, các loại van.SVTH : trang 5 Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân HảiTỉ lệ:Chức năngCNB MGVHDSVTTHọ tên Chữ ky ù Ng ày HT Ngày BV VŨ BÁ MINH MAI ANH DŨNG LÊ XUÂN HẢIBA ÛN VẼ QUI TR ÌNH CÔNG NGH ỆTrươ øng Đa ïi họ c Bách Khoa Tp.Hồ Chí MinhKh oa Co âng Ng hệ Hoa ù họcBỘ MÔN MA Ù Y VÀ T HIẾT BỊ Bản vẽ số: 02T HIẾT KẾ TH IẾT BỊ C Ô ĐẶC CHA ÂN KHO ÂNG GIÁ N ĐOA ÏN DUN G DỊC H KOH NĂNG SU ẤT 2.5m /m ẻP TPP T Đồ án môn học Quá trình và Thiết bò123456789101 112131 415161 71819BỒN C HỨA NGU YÊN L IỆU 1 X1 8H10TBƠM NHẬ P LIỆU 1ĐẦU TH ƯÛ SẢN PHẨM 11 X1 8H10TỐNG DẪN HƠI ĐỐT1X1 8H1 0TỐNG THÔ NG ÁP 1 X18 H10TỐNG DẪN H ƠI THỨd =50, δ=3. 5 1 X18 H10 TÁ P KẾ 3NHIE ÄT KẾ 2TH IẾT B Ị C Ô ĐẶC d=16 0, δ=5 1 X1 8H10TỐNG XẢ KHÍ KHO ÂNG NGƯNG1 X1 8H1 0TỐNG TH ÁO NƯỚ C NGƯNG 1BỒN CHỨA SA ÛN PHA ÅM1BẪY HƠ I 1THIẾT B Ị NGƯNG T Ụ BARO METd=25, δ=3.5 1 X18 H10TỐNG DẪN NƯƠ ÙC VÀO 1 X18 H10TỐNG DẪ N HƠI TH Ứ VÀO 1 X1 8H1 0TTHIẾT BỊ T HU HỒI 1 X18 H10TBE Å CH ỨA NƯỚ C NGƯN G 1ỐNG NHA Ä P LIỆUSTT TÊ N G ỌI Đ A ËC TÍN H K Ỹ THUA ÄT SL V A ÄT LIỆU12101819141315204568 916171211372 0BƠM CHÂ N KHÔNGd=40 0, δ=13X18 H10T1D=500, Η=49003d =300d=10 02 2/06/0528/06/ 05SVTH : trang 6 Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân HảiCHƯƠNG II. THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNHA.CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNGI.CÂN BẰNG VẬT CHẤTCác số liệu ban đầu:•Dung dòch KOH có:-Nhiệt độ đầu 25oC, nồng độ đầu 25%.-Nồng độ cuối 40%.•Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 3at.•p suất ngưng tụ: Pck = 0.65 at.Cô đặc gián đoạn với năng suất 2.5m3/mẻ1.Khối lượng riêng của dung dòch theo nồng độNồng độ, %25 30 35 40Khối lượng riêng, kg/m31239 1291 1344 13992.Cân bằng vật chất cho các giai đoạnG đ= Gc + WGđ.xđ = Gc.xcTrong đóGđ , Gc : lượng dung dòch đầu và cuối mỗi giai đoạn, kgW : lượng hơi thứ bốc lên trong mỗi giai đoạn, kgxđ , xc : nồng độ đầu và cuối của mỗi giai đoạnGđ.xđ, Gc.xc: khối lượng KOH trong dung dòch, kgaGiai đoạn 25% đến 30% Gđ = 2.5m3 = 2.5*1239 = 3097.5 kgxđ = 0.25 ; xc = 0.3•Lượng sản phẩm ( là dung dòch KOH 30% )Gc = Gđ .25.25813.025.0*5.3097xxcđ== kg•Lượng hơi thứW = Gđ - Gc = 3097.5 – 2581.25 = 516.25 kgbGiai đoạn 30% đến 35% Gđ = 2581.25 kg ; xđ = 0.3 ; xc = 0.35⇒ Gc = 5.221235.03.0*25.2581xx.Gcđđ== kgSVTH : trang 7 Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải W = Gđ – Gc = 2581.25 – 2212.5 = 368.75 kgcGiai đoạn 35% đến 40% Gđ = 2212.5 kg ; xđ = 0.35 ; xc = 0.49375.19354.035.0*5.2212xx.GGcđđc===⇒ kgW = 2212.5 – 1935.9375 = 276.5625 kg•Tổng lượng hơi thứ bốc hơiWt = 516.25 + 368.75 + 276.5625 = 1161.5625 kg•Ta có bảng tóm tắt kết quả cân bằng vật chấtNồng độ dung dòch, %25 30 35 40Thể tích dung dòch trong nồi, m32.5 2 1.65 1.38Khối lượng dung dòch, kg3097.5 2581.25 2212.5 1935.9375Lượng hơi thứ đã bốc hơi, kg0 516.25 885 1161.5625Khối lượng riêng dung dòch, kg/m31239 1291 1344 1399II.CÂN BẰNG NĂNG LƯNGp suất thiết bò ngưng tụ Po = 0.35 at.⇒Nhiệt độ hơi thứ ở thiết bò ngưng tụ to = 72.05oC ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] ).Chọn tổn thất nhiệt độ từ nồi cô đặc về thiết bò ngưng tụ K1'''=∆.⇒Nhiệt độ hơi thứ ở buồng đốt t1 = 72.05 + 1 = 73.05oC.Đây cũng là nhiệt độ sôi của dung môi (là nước) trên mặt thoáng dung dòch )P(sdm1t = 73.05oC.⇒p suất trên mặt thoáng dung dòch trong buồng bốc P1 = 0.3636 at ≈0.36 at (Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1]).1.Các tổn thất nhiệt độ – Nhiệt độ sôi dung dòchTa có tổn thất nhiệt độ sôi theo nồng độ dung dòch KOH ở áp suất khí quyển (Bảng VI.2 trang 61 Tài liệu [2]). Từ đó suy ra nhiệt độ sôi dung dòch KOH ở áp suất khí quyển theo các nồng độ là:Nồng độ dung dòch, %25 30 35 40'∆ ở Pa, oC10 12.2 17 23.6Nhiệt độ sôi dung dòch ở Pa, oC110 112.2 117 123.6SVTH : trang 8 Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân HảiaXác đònh tổn thất nhiệt độ do nồng độ và nhiệt độ sôi dung dòch KOH theo nồng độ ở áp suất P1 = 0.3636 atTheo phương pháp Babo ( Công thức 5.9 trang 150 Tài liệu [3] )2212tOHddtOHddPPPP=*Xét dung dòch KOH 25% Nhiệt độ dung dòch KOH 25% ở Pa = 1.033 at là 110oCƠÛ 110oC áp suất hơi nước bão hòa là 1.461 at ( Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1] ).Ta cần xác đònh nhiệt độ sôi dung dòch ở P1 = 0.3636 at 110OHddtOHdd22PPPP=461.1033.1P3636.0)t(OH2=51.0P)t(OH2=⇒4 atVậy nhiệt độ sôi của nước ở 0.51 at là t = 81.54oC ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [2] )⇒ Nhiệt độ sôi của dung dòch KOH 25% ở P1 = 0.3636 at là 81.54oCTổn thất nhiệt độ sôi 49.805.7354.81'=−=∆oCTính tương tự ở các nồng độ 30%, 35%, 40% ta được kết quả sau:Nồng độ dung dòch, %25 30 35 40Nhiệt độ sôi dung dòch, oC81.54 83.43 87.36 92.96Tổn thất '∆, oC8.49 10.38 14.31 19.91bTổn thất nhiệt độ do hiệu ứng thủy tónh ''∆. Nhiệt độ sôi dung dòch ở áp suất trung bìnhTính theo ví dụ 4.8 trang 207 Tài liệu [4] )P(sdm)P(sdm)P(sdd)P(sdd''1tb1tbtttt −=−=∆Với: Ptb = P1 + 0.5hhρ.g.Hop = P1 + ∆P•∆P = 0.5hhρ.g.Hop •ddhh21ρρ= Trong đó ddρ: Khối lượng riêng dung dòch tính theo nồng độ cuối ở nhiệt độ )PP(sdd1t∆+•Hop : Chiều cao lớp chất lỏng sôiTrong thiết bò tuần hoàn tự nhiên Hop =( )[ ]odmddH.0014.026.0ρρ−+ Với Ho : Chiều cao ống truyền nhiệtSVTH : trang 9 Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải dmρ: Khối lượng riêng dung môi ở tsdm *Chọn chiều cao ống truyền nhiệt Ho = 1.5m Tính cho trường hợp dung dòch KOH 25% Do trong khoảng nhiệt độ nhỏ, hiệu số dmddρρ− thay đổi không đáng kể nên ta chọn tra dmdd,ρρ ở 15oC3dmm/kg999=ρ3%)25(ddm/kg1239=ρ[ ]894.05.1*)9991239(*0014.026.0Hop=−+=⇒m⇒at03.0m/N55.2716894.0*81.9*1239*21*5.0H*g**5.0P2ophh====∆ρat3936.003.03636.0PPP1tb=+=∆+=⇒Nhiệt độ sôi của H2O ở 0.394 at là 74.998oC99.74≈oC ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] )Độ tăng nhiệt độ sôi do cột thủy tónh94.105.7399.74tt)P(sdm)P(sdm''1tb=−=−=∆oC⇒ nhiệt độ sôi dung dòch KOH 25% ở áp suất P1+P∆48.8394.154.81t)PP(sdd1=+=∆+oCTính tương tự ta đượcNồng độ dung dòch, %25 30 35 40''∆, oC1.94 1.94 2.41 2.41)PP(sdd1t∆+83.48 85.37 89.77 95.372.Cân bằng năng lượng cho các giai đoạnTính theo công thức 4.4 trang 181 Tài liệu [4]*Phương trình cân bằng nhiệtcđt''wcccđđ.đ''DQQ.c.Di.Wt.c.Gt.cGi).1.(D.c.D. ±+++=+−+θϕθϕVới D : lượng hơi đốt sử dụng, kg %5=ϕ: tỉ lệ nước ngưng bò cuốn theo θ: nhiệt độ nước ngưng, oC C : nhiệt dung riêng nước ngưng ở Coθ, J/kg độ cđ, cc : nhiệt dung riêng dung dòch đầu và cuối mỗi giai đoạn, J/kg độ tđ, tc : nhiệt độ dung dòch đầu và cuối mỗi giai đoạn, oC ''Di : entanpi của hơi đốt, J/kg ''wi : entanpi của hơi thứ, J/kgSVTH : trang 10 [...]... gian cô đặc và bề mặt truyền nhiệt Từ việc tính tích phân đồ thò ta có 2 •Giai đoạn 1 ( 25% → 30% ) : S1 = F T 1 = 26268 m s •Giai đoạn 2 ( 30% → 35% ) : S2 = F T 2 = 21550 m2.s •Giai đoạn 3 ( 35% → 40% ) : S3 = F T 3 = 19488 m2.s •Tổng quá trình cô đặc từ 25% đến 40% S = F T = 67306 m2.s *Chọn thời gian cô đặc là 40 phút ⇒ Bề mặt trao đổi nhiệt là F = 67306 / 2400 = 28.04 m2 ⇒ Thời gian của các giai đoạn. .. theo công thức (2) 3Tính q1 theo công thức (1) ⇒ t v2 , ∆t 2 4Tính ∆t v theo công thức (6) với qv = q1 5Tính α n theo công thức (5) với q = q1 6Tính α 2 theo công thức (4) 7Tính q2 theo công thức (3) 1 8Tính qtb = ( q 1 + q 2 ) 2 q 1 − q tb 9Xác đònh sai số ss = q1 Nếu ss > 5% thì chọn lại t v1 và lặp lại quá trình tính đến khi đạt sai số nhỏ 10Tính K theo công thức (7) 1.2Tính K cho các giai đoạn. .. truyền nhiệt giai đoạn này K= 1 = 1073.74W / m 2 K 1 1 + 6.143 * 10 − 4 + 7289.68 5560.35 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 Giả sử đến cuối quá trình dung dòch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt ⇒ F không đổi, T không đổi ⇒ F.d T= dQ K( T − t ) Lấy tích phân ta được Q F.T 2 = dQ ∫ K( T − t ) (1) 0 T2 : thời gian cô đặc ( không kể... thất, J Qcđ : nhiệt lượng cô đặc, J *Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp ( do có 5% hơi nước ngưng cuốn theo ) '' QD = D.(1- ϕ ).( i D − c.θ ) = D.(1- ϕ ).r '' r = i D − c.θ : nhiệt hóa hơi của nước ở áp PĐ *Nhiệt dung riêng của dung dòch Tính theo công thức 4.11 trang 182 Tài liệu [4] cdd = 4190.(1-x) + c1.x Trong đó x: nồng độ dung dòch c1: nhiệt dung riêng KOH khan, J/kg độ Theo công thức 4.12 trang 183... 132.9 − 25 132.9 − 83.48 6.12 * 10 8 = 271.425s ≈ 4.5phút 1073.74 * 74.89 * 28.04 *Chọn thời gian nhập liệu 15 phút Thời gian tháo sản phẩm 15 phút *Tồng thời gian cô đặc 1 mẻ là T t = 15 + 4.5 + 40 + 15 = 74.5 phút Ta chọn tổng thời gian cô đặc là 75 phút III.BUỒNG ĐỐT Diện tích bề mặt truyền nhiệt : F = 28.04 m2 Ta lấy an toàn : F = 33.65 m2 ( 20%) Chiều cao ống truyền nhiệt : H = 1.5m Chọn ống truyền... nhiệt là F = 67306 / 2400 = 28.04 m2 ⇒ Thời gian của các giai đoạn SVTH : trang 21 25 Q.10−8 30 GVHD : TSKH Lê Xuân Hải Đồ án môn học Máy và Thiết bò Giai đoạn 1 : T 1 = 26268 / 28.04 = 936.8 s Giai đoạn 2 : T 2 = 21550 / 28.04 = 768.55 s Giai đoạn 3 : T 3 = 19488 / 28.04 = 694.65 s *Thời gian gia nhiệt ban đầu Q = K.∆t.F T T = Q K.∆t.F Với Q : nhiệt lượng dùng cho gia nhiệt, J K : hệ số truyền nhiệt... 2171.103 J/kg độ (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] ) *Entanpi của hơi thứ ở 73.05oC i '' =2632.2*103 J/kg ( Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1] ) w *Tổn thất nhiệt Qt = 0.05*QD *Xem nhiệt cô đặc là không đáng kể aGiai đoạn đưa dung dòch 25% từ 25oC đến 83.48oC Gđ = Gc = 3097.5 kg cđ = cc =3376.5 J/kg độ tđ = 25oC ; tc =83.48oC ; W = 0 kg Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình Q1 =3097.5*3376.5*(83.48-25)... Lưu lượng hơi thứ Ta tính lưu lượng hơi thứ trong giai đoạn đầu ( do lượng hơi thứ trong giai đoạn này là lớn nhất ) Vhơi = W1 /( ρ 1 T 1 ) , m3/s Trong đó W1 : lượng hơi thứ trong giai đầu, kg W1 = 516.25 kg ρ1 : khối lượng riêng hơi thứ ở áp suất P1 = 0.36 at ρ 1 = 0.2224 kg/m3 ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] ) T1 : thời gian gia nhiệt giai đoạn đầu ( từ 25% đến 30% ) T 1 = 936.8 s ⇒ Vhơi = 516.25... nén chiều trục Ứng suất cho phép khi nén ( công thức 3.51 trang 140 Tài liệu [7] ) [σ n ] BB = K c E BB S − C a = 0.091 * 1.968 * 10 5 * 10 − 1 = 100.737 N/mm2 D tr ( bB) 1600 Ứng suất khi nén ( công thức 5.48 trang 145 Tài liệu [7] ) PNCT 329791.83 σ n ( BB) = = = 7.25 N/mm2 π (D tr ( bB) + S B ).(S B − C a ) π * (1600 + 10) * (10 − 1) Kiểm tra điều kiện ( công thức 5.47 trang 145 Tài liệu [7] ) σ... cao gờ hgờ = 50 mm Chiều cao phần nón hn = 618 mm Thể tích đáy nón Vđáy = 0.282 m3 Thể tích truyền nhiệt và ống tuần hoàn Vô = 175 * π * 0.0412 0.3152 * 1.5 + π * * 1.5 = 0.463 m3 4 4 Cuối quá trình cô đặc Vdd = 1.38 > 0.282 +0.463 SVTH : trang 23 GVHD : TSKH Lê Xuân Hải Đồ án môn học Máy và Thiết bò ⇒ dung dòch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt IV.BUỒNG BỐC Đường kính buồng bốc xác đònh từ điều kiện . 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. 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![⇒ Nhiệt độ hơithứ ở thiết bị ngưng tụ to = 72.05oC (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1]) - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/nhiet-do-hoithu-thiet-ngung-bang-trang-lieu-1219783.png)
![Ở 110oC áp suất hơi nước bão hòa là 1.461 at (Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1]). Ta cần xác định nhiệt độ sôi dung dịch ở P1 = 0.3636 at - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/suat-nuoc-bang-trang-lieu-dinh-nhiet-dich-1219784.png)
![Nhiệt độ sôi của H2O ở 0.394 at là 74.998oC ≈ 74.99 oC (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] ) - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/nhiet-do-soi-h-bang-trang-tai-lieu-1219785.png)
![*Các thông số của nước (Bảng I.249 trang 311 Tài liệu [2]) tsdm = 73.05oC - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/thong-nuoc-bang-i-trang-tai-lieu-tsdm-1219786.png)
![•Xếp ống theo hình lục giác đều ( theo Tài liệu [2] trang 48) - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/xep-ong-hinh-luc-giac-tai-lieu-trang-1219787.png)
![ρ = 0.2224 kg/m3 (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1]) - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/r-kg-m-bang-i-trang-tai-lieu-1219788.png)
![ρ = 976.57 kg/m3, tra ở nhiệt độ 72.05oC (Bảng I.249 trang 310 Tài liệu [1]) - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/r-tra-nhiet-do-bang-trang-tai-lieu-1219789.png)
![Tra bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2], bích kiểu 1, ta được các thông số - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/bang-xiii-trang-tai-lieu-bich-kieu-thong-1219790.png)
![♦Chọn bơm theo bảng 1.7 trang 35 Tài liệu [4] Hiệu bơm : X20/18 - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/chon-bom-bang-trang-tai-lieu-hieu-bom-1219794.png)
![♦Chọn bơm theo bảng 1.7 trang 35 Tài liệu [4] - Cô đặc koh nồi gián đoạn](https://media.store123doc.com/figures/001/219/chon-bom-theo-bang-trang-tai-lieu-1219795.png)