Tải bản đầy đủ
Nhiệt độ của hỗn hợp đáy t = 77,95C

Nhiệt độ của hỗn hợp đáy t = 77,95C

Tải bản đầy đủ

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

 Lưu lượng thể tích của hơi ngưng tụ hồi lưu là:
V = = = 3,753.10-3 (m/s)
Chọn tốc độ hơi ngưng tụ hồi lưu là ω = 0,25 (m/s)



Đường kính của ống dẫn hơi ngưng tụ hồi lưu là:
d = = 0,138(m)
 Quy chuẩn d = 0,15 (m) = 150 (mm)

Theo XIII.32 (T2 trang 434), chiều dài đoạn ống nối là : l = 130
(mm)


Tốc độ thực tế của hơi ngưng tụ hồi lưu:
ω = = = 2,83. (m/s)
3.5.6. Đường kính ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu.
Lượng hơi sản phẩm đáy hồi lưu là g = (kg/h)
Nhiệt độ của hơi sản phẩm đáy hồi lưu t = 77,95C
Khối lượng riêng của hơi ở đáy:
ρ = = = 1,5(kg/m)
=> Lưu lượng thể tích của hơi sản phẩm đáy hồi lưu là:
V = = = 3,27(m/s)
Chọn tốc độ hơi sản phẩm đáy hồi lưu là: ω = 25 (m/s)



Đường kính của ống dẫn hơi sản phẩm đáy hồi lưu là:
d = = 0,408 (m)
Quy chuẩn : d = 0,4 (m) = 400 (mm)

Theo bảng XIII.32 (T2 - 434), chiều dài đoạn ống nối là : l = 150
(mm)


Tốc độ thực tế của hơi sản phẩm đáy:
ω= =

= 26,035m/s)

3.5.7. Chọn mặt bích để nối ống dẫn thiết bị:

66

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Ta dùng kiểu mặt bích bằng kim loại đen.Theo bảng XIII.26 (II - )409 ta có
bảng bích cho các loại ống với áp suất 0,25.10 N/m
Tên các ống

Dy

Dn

mm
Sản phẩm đỉnh 400
426
Hồi lưu sản 150
159

D



D1

db

h

z

495
225

465
202

M20
M16

22
16

C¸i
16
8

phẩm đỉnh
Ống dẫn liệu
100
108
205
170
Sản phẩm đáy
80
89
185
150
Hồi lưu đáy
400
426
536
495
3.6. TÍNH VÀ CHỌN GIÁ ĐỠ, TAI TREO

148
128
465

M16
M16
M20

14
14
22

4
4
16

535
260

Thường người ta không đặt trực tiếp thiết bị lên mà phải có tai treo hay
chân đỡ (trừ trường hợp ngoại lệ). Muốn xác định giá đỡ và tai treo cần phải xác
định được khối lượng của toàn thiết bị.
3.6.1. Tính khối lượng toàn bộ tháp
Để tính toán khối lượng toàn thiết bị người ta tính khối lượng tháp khi cho
nước đầy tháp, và khối lượng của tháp khi không có nước.
G = G + G + G + G + G + G + G (kg)
Trong đó:
G : Khối lượng thân tháp trụ (kg)
G : Khối lượng nắp và đáy tháp (kg)
G : Khối lượng bích (kg)
G : Khối lượng bu lông nối bích (kg)
G : Khối lượng đĩa lỗ trong tháp (kg)
G : Khối lượng ống chảy truyền (kg)
G : Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp (kg)

a.

Khối lượng thân tháp trụ:
Khối lượng riêng của vật liệu làm thân tháp là ρ = 7900 (kg/m)

67

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

Đường kính trong của thân tháp: Dt=2,2m
Chiều dày thân tháp S = 8 (m)
Chiều cao tháp : Ht= 19,7m

- Vth: thể tích của thân tháp, m3
Dn, Dt: đường kính ngoài và trong của tháp
Dn= 1,2+ 2. 0,003= 2,206 m
Dt= 2,2 m
b. Khối lượng nắp và đáy tháp

• Khối lượng của đáy (nắp): m=79 kg
Khối lượng nắp và đáy tháp là:
G = 79.2 = 158 (kg)
c. Khối lượng bích
Theo các thông số của bích đã chọn:
- Đường kính trong của bích : Dt= 2,3 (m)
- Đường kính ngoài của bích Dn= 2,35 (m)
- Chiều dày bích : h = h = 40 (mm) = 0,04 (m)
- Số bích: n = 5 (cặp) = 10 (chiếc)
=> Khối lượng bích là:
G = .h.ρ.n
= .0,04.7900.20 = 1153,479 (kg)
d. Khối lượng bu lông nối bích
Theo các thông số của bích đã chọn:
Cần 10 cặp bích, mỗi cặp cần 56 bu lông loại M 27 (khối lượng 0,15
kg/cái).
=> Khối lượng bu lông nối bích là: G = 5.56.0,15 = 42(kg)
e. Khối lượng đĩa lỗ trong tháp
Theo các thông số đĩa đã chọn:

-

Đường kính đĩa : Dt =2,2(m)

68

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

-

Chiều dày đĩa δ = 0,003(m)

-

Số đĩa n = 31 (chiếc)

=> Khối lượng đĩa lỗ trong tháp:
G = .δ.ρ.n = .0,003.7900.16= 2791,419 (kg)
f. Khối lượng ống chảy chuyền

- dcc: đường kính ống chảy chuyền;
- S: bề dày ống chảy chuyền; chọn S= 2mm
- hcc; chiều cao ống chảy chuyền;
chiều cao ống chảy chuyền = khoảng cách của 2 đĩa- khoảng cách từ đĩa tới
chân ống chảy chuyền + khoảng cách ống chảy chuyền nhô lên+
bề dày đĩa
+ h: khoảng cách của 2 đĩa, h= 0,35m
+ Sl: khoảng cách từ đĩa tới chân ống chảy chuyền
Sl= 0,25.dcc ( IX.218-TR237-STT II)
+ hc: khoảng cách ống chảy chuyền nhô lên trên đĩa
+ δ: bề dày đĩa, δ=0,003m
 đoạn luyện
- dccL= 0,22 m
- SLl= 0,25. 0,22=0,055 m
- hcL= 0,03m
vậy khối lượng ống chảy chuyền ở đoạn luyện là:

 đoạn chưng
- dccC= 0,23m
- SCl= 0,25. 0,23= 0,0575 m
- hCc=0,03m
Vậy khối lượng ống chảy chuyền ở đoạn chưng là:
Tháp có 10 đĩa chưng, 6 đĩa luyện, mối đĩa chưng có 1 ống chảy chuyền,
mỗi đĩa luyện có 1 ống chảy chuyền:



Khối lượng của ống chảy chuyền là:

69

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

G = 24.3,748+7.4,826 = 123,734 (kg)
g. Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp
=> Khối lượng chất lỏng chứa trong tháp là:
=> Khối lượng tháp là:
G = G + G + G + G + G + G + G (kg)
= 3231,312+158+1153,479+42+2791,419+123,734+87726,654
=95226,628kg
3.6.2. Tính tai treo
Trọng lượng tháp là: P = G.g = 95226,628.9,81 = 934173,22(N)
Chọn 4 tai treo bằng thép X18H10T, tải trọng trên tai treo là: 6,0.10 (N)



Các thông số của tai treo
Tải

Bề

trọng mặt
trên
một
tai

Tải

L

B

B1

H

S

l

d

trọn

treo
q.106
(N)

một
tai
treo
kg

Mm

(N)
2,5
173 1,45 150 120 130 215 8
60
Tấm lót tai treo bằng thép: bảng XIII.22 (Sổ tay II - 439)
Tải

trọng Chiều dày Chiều dày H

cho

phép tối

lên một tai của
treo

thiểu tối

thiểu

thành của

thành

thiết bị khi thiết bị khi
N

không

Khối
lượng

đỡ
g
4
F.10
trên
(N)
tai

treo
G.104

G.10

a

có có lót S

lót

70

B

20

30
SB

3,48

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

mm
2,5
8
4
260
Chọn chân đỡ thép: bảng XIII.35 (Sổ tay II - 437)
Tải

trọng

mặt

trọng

cho

đỡ

cho

phép

F.10

phép

trên 1 m

lên bề

chân

mặt

G.10

đỡ

N

Q.10

2,5

N/m
0,56

444

L

B

B1

B2

H

h

S

l

d

215

290

350

185

16

90

27

mm

250

180

B1

h

Bề

6

H

Tải

140

L

71

B

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ
4.1 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU
Đối với quá trình chưng luyện, để nâng cao hiệu quả làm việc thì hỗn
hợp đầu đưa vào ở trạng thái lỏng sôi nhằm tạo sự tiếp xúc tốt giữa 2 pha
lỏng – hơi. Điều này được thực hiện nhờ thiết bị đun sôi hỗn hợp đầu.
Ta giả thiết dung dịch đầu có nhiệt độ ban đầu là 25C, cần đun nóng tới
nhiệt độ sôi của hỗn hợp là t = 72,63C. Để đun nóng hỗn hợp đầu ta dùng thiết
bị gia nhiệt loại ống chùm kiểu đứng, dùng hơi nước bão hòa ở 2 at để đun sôi
hỗn hợp.
Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống chùm thẳng đứng với các thông số:
Chiều cao ống:

h = 2 (m)

Đường kính ống:

d = 25 (mm)

Chiều dày thành ống:

δ = 2,5 (mm)

Đường kính trong của ống là:

d = 20 (mm)

Dung dịch đi trong ống, hơi đốt đi ngoài ống.
Chọn vật liệu chế tạo là thép không gỉ X18H10T
Theo XII.7 (Sổ tay II – 313), hệ số dẫn nhiệt của vật liệu là: λ = 16,3
(W/m.độ)
4.1.1. Tính hiệu số nhiệt độ trung bình
Nhiệt độ vào của dung dịch là t = 25C
Nhiệt độ ra của dung dịch là t = t = t = 72,63C
Hơi đốt là hơi nước bão hòa nên nhiệt độ không thay đổi và là nhiệt độ sôi
ở áp suất đã chọn (2 at) : 119,6C
=>
Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể tích theo công thức:
Δ = = =68,02C
Vậy nhiệt độ trung bình của dung dịch là:

72

Trường ĐH Công Nghiệp Hà Nội

t = 119,6 – 68,02= 51,58C
4.1.2. Tính lượng nhiệt trao đổi
Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng hỗn hợp đầu từ nhiệt độ 25C đến nhiệt
sôi của hỗn hợp đầu 72,63C, tính theo công thức:
Q = m.C.(t - t) (J/s)
Trong đó:
m: Lượng dung dịch đưa vào (kg/s) m = F = 5870kg/h=1,6305 (kg/s)

 t1: nhiệt độ đầu của dung dịch, oC; t1= 25oC
 t2 : nhiệt độ cuối của dung dịch, oC; t2= 72,63oC
C: Nhiệt dung riêng của dung dịch (J/kg.độ) ở t = 48,81
Nội suy theo bảng I.153 và I.154 (Sổ tay I - 171) ta có:
CCH3OH = 2709,78(J/kg.độ);
CC2H5OH = 2824,53 (J/kg.độ)
Nồng độ đầu hỗn hợp là: a = 32,8%



C = C.a+C.(1 - a)
= 2709,78.0,328+ 2824,53.(1 - 0,328)
= 2223,26 (J/kg.độ)
t, t : Nhiệt độ vào và ra của dung dịch (C)
Vậy :
Q = 1,6305.2223,26.( 72,63- 25) = 172607,014 W
4.1.3. Tính hệ số cấp nhiệt.
Quá trình truyền nhiệt gồm 3 phần:

• Cấp nhiệt bằng hơi nước bão hòa cho thành ống truyền nhiệt:
q = α.Δ (W/m)
α : Hệ số cấp nhiệt của hơi đốt (Wm.độ)
Δ : Hiệu số nhiệt độ của hơi đốt và thành ống tiếp xúc với với hơi đốt

73