Tải bản đầy đủ - 83 (trang)
Thời gian dùng để tiếp tục đun nóng nguyên liệu đến nhiệt độ sôi T= 76,440C , theo công thức 3.3 , Quá trình và thiết bò truyền nhiệt, trang90 :

Thời gian dùng để tiếp tục đun nóng nguyên liệu đến nhiệt độ sôi T= 76,440C , theo công thức 3.3 , Quá trình và thiết bò truyền nhiệt, trang90 :

Tải bản đầy đủ - 83trang

TÍNH THIẾT BỊ CÔ ĐẶC

I. Tính buồng đốt:

1. Thể tích dung dòch đầu trong thiết bò:

Gđầu = Vđầu* ρđ ⇒ Vđầu = Gđầu /ρđ = 9375/ 1031,81 =

9,086 m3

Trong đó:

Gđầu - khối lượng dung dòch nhập liệu, Gđầu = 9375

kg.

ρđ - khối lượng riêng dung dòch nhập liệu, ρđ =

1031,81 kg/m3

2. Thể tích dung dòch cuối:

Gcuối = Vcuối* ρc ⇒ Vcuối = Gcuối / ρc = 1000 / 1381,41 =

0,724 m3

Trong đó:

Gcuối - khối lượng dung dòch cuối, Gcuối = 1000 kg.

ρc - khối lượng riêng dung dòch cuối, ρc = 1381,41

kg/m3

3. Tính chọn đường kính buồng đốt - số ống:

Gọi:

Vt: thể tích dung dòch ở phần trên buồng đốt.

Vô: thể tích dung dòch ở trong ống truyền nhiệt

và ống tuần hoàn.

Vđ: thể tích dung dòch ở đáy thiết bò.

Chọn thể tích dung dòch trong nồi cô đặc là 2,5 m 3,

như vậy:

Vđầu = Vt + Vô + Vđ = 2,5 m3

Theo Quá trình và thiết bò truyền nhiệt, trang182:

chiều cao dung dòch trong ống truyền nhiệt phải đảm

bảo sao cho độ đầy của chất lỏng sau cô đặc là lớn

hơn 0,3*Hd

Chọn:

Vđ = 0,36 m3 ; Vô = 0,64 m3 ; Vt = 1,5 m3

Chọn ống có kích thước d57/ 50 mm

Chọn đường kính buồng đốt 1200 mm

Chọn bước ống s =β*d0 = 74,1mm (β≈ 1,377)

Hd = 2 m

Số ống truyền nhiệt cần thiết là:

n = Vô / ( (π * dt2 /4)* H )

n = 0,64 / ((π*0,052/4)*2) = 162,97

Chọn 163 ống.

SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -32



Bố trí ống ở đỉnh tam giác tạo thành hình lục giác

đều có ống tuần hoàn giữa. Theo công thức V140,

trang 66, tập 5:

Dd = s*( b – 1 ) + 4*do

Trong đó:

do – đường kính ngoài ống truyền nhiệt, m

⇒ b = ( Dd – 4*do )/s + 1 = (1200 - 4*57) / 74,1 + 1 = 14,11

Chọn b = 13

Tổng số ống trong thiết bò là: n = 3*(b 2-1)/4 + 1 =

3*(132-1)/4 + 1 = 169 ống

Đường kính ống tuần hoàn: chọn theo kinh nghiệm d th

từ 1/4 đến 1/8 lần đường kính vỏ buồng đốt ( theo GT QT

và TBTN, tập 5, tr180). Chọn theo dãy chuẩn: d th = 273

mm.

Số ống trên đường chéo ống tuần hoàn:

dth = s*( m’-1 )

Trong đó:

dth – đường kính ống tuần hoàn, mm

⇒ m' = (dth -4*do)/s +1 = (273-4*57)/ 74,1 +1 = 1,6 ống

Chọn m’ = 5

Tổng số ống tuần hoàn bò chiếm chổ:

n’ = 3*(m’2-1)/4 + 1 = 3*(52-1)/4 + 1 = 19 ống

Số ống truyền nhiệt: 169 - 19 = 150 ống

Nhằm mục đích tăng diện tích bề mặt truyền nhiệt

thêm 12 ống trong 6 viên phân. Như vậy số ống truyền

nhiệt là 162 ống.

Thể tích dung dòch chứa trong buồâng đốt là:

Vô = Vống truyền nhiệt + Vống tuần hoàn

= Hd*162*π*dt2/4 + Hd*π*dth2/4

= 2*162*π*0,052/4 + 2*π*0,2732/4

= 0,753 m3

Ta thấy chiều cao của mức dung dòch trong ống

truyền nhiệt cuối

cùng:

H’ = ( 0,724-0,36)/ ( 162*π*0,052/4 +π*0,2732/4)

= 0,9665 m > 0,3*Hd =0,6 m

Bề mặt truyền nhiệt:

F = 162*π*dt*Hd

= 162*π*0,05*2

= 50,89 m2

Tính kích thước đáy nón của buồng đốt:



SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -33



Chiều cao đáy nón phụ thuộc vào thể tích đáy,

đường kính cửa tháo liệu và đường kính buồng đốt .

Ta có:



Vd =



hgo .π .Dd2

4



+



h non .π 2

( Dd + d 2 + Dd .d )

3.4



0,36 = hgơ . 1,131 + hnon. 0,39

H = 778 mm

Trong đó:

Vđ = 0,36 m3: thể tích đáy.

Dd - đường kính buồng đốt, Dd = 1200 mm.

d - đường kính lổ tháo sản phẩm, d = 40 mm.

hgờ – chiều cao gờ, mm . Chọn hgơ = 50 mm

hnon - chiều cao phần nón, mm .

Như vậy:

− Số ống truyền nhiệt là 162 ống có kích thước

d57/50.

− Một ống tuần hoàn giữa có đường kính d th =

273mm.

− Đường kính buồng đốt Dd =1200 mm.

− Chiều cao buồng đốt Hd = 2 m.

− Chiều cao mức dung dòch chứa trong ống cuối cô

đặc là 0,9665 m.

− Diện tích bề mằt truyền nhiệt là F = 50,89 m2.

− Thể tích dung dòch ở đáy: 0,36 m3.

− Thể tích dung dòch trong buồng đốt: 0,753 m 3.

− Thể tích dung dòch trong buồng bốc: 1,387 m3.

II. Tính buồng bốc:

1. Đường kính buồng bốc:

a. Lưu lượng hơi thứ trong buồng bốc:

Ta thấy lượng hơi thứ trong giai đoạn đầu là lớn nhất

nên lưu lượng hơi thứ trong buồng bốc được tính:



Vhoi =



Wi

4375

=

= 4,96

ρi *τi 0,2462 * 3517



m3 / s



Trong đó:

Wi – lượng hơi thứ bốc hơi trong thời gian τi, Wi =

4375 kg

ρi – khối lượng riêng của hơi thứ ở áp suất

buồng bốc P = 0,42 at, tra bảng 57, VD và BT

tập 10, trang 447: ρi =0,2462 kg/m3

SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -34



b. Vận tốc hơi:

Vận tốc hơi thứ trong buồng bốc:

Vhoi

4,96

6,32

Whoi =

=

=

π * Db2 π * Db2

Db2

4

4

trong đó:

Db – đường kính buồng bốc, m

c. Vận tốc lắng:

Theo công thức 5.14, Quá trình và thiết bò truyền

nhiệt, trang 182:

4 * g * ( ρ '− ρ ' ' ) * d

4 * 9,81 * (927 − 0,2462 ) * 0,0003 3,56

Wo =

=

= 0, 6

3 *ξ * ρ ' '

3 * 1,166 * Db1, 2 * 0,2462

Db

Trong đó:

ρ' - khối lượng riêng của giọt lỏng, tra bảng 57,

VD và BT tập 10, trang 427:ρ' = 927 kg/m3

ρ'' - khối lượng riêng của hơi tra bảng 57, Ví dụ và

bài tập - tập 10, trang 447: ρ'' = 0,2462 kg/m3

d - đường kính giọt lỏng, từ diều kiện ta chọn d

=0,0003 m.

g = 9,81 m/s2.

ξ- hệ số trở lực, tính theo Re:

W * d * ρ " 6,32 * 0,0003 * 0,2462 31,12

Re = hoi

=

= 2

µ

0,012 .10 − 3 * Db2

Db

Với µ - độ nhớt động lực học của hơi thứ

ở áp suất 0,42 at, tra theo Hình I.35 trang

117 sổ tay tập 1: µ = 0,012.10-3Nm/s2

Nếu 0,2 < Re < 500 thì ξ = 18,5 / Re0,6 ⇒ ξ =

1,166*Db1,2

Theo QT và TBTN tập 5: whoi < 70% - 80% wo.

Chọn:

Whoi < 70% Wo ⇒



6,32

3,56

< 0,7 * 0, 6

2

Db

Db



Db > 1,94 m.

Chọn Db = 2 m ( theo dãy chuẩn ).

Kiểm tra lại Re:

31,12

Re = 2 = 7,78 ( thỏa 0,2 < Re < 500 )

2

Vậy đường kính buồng bốc Db = 2000 mm.

2. Chiều cao buồng bốc:

Theo sổ tay tập 2, trang 72:

SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -35



Utt = f*Utt (1 at ), m3/m3.h

Utt = 1600*1,3 = 2080 m3/m3.h

Trong đó:

f - hệ số hiệu chỉnh do khác biệt áp suất khí

quyển.

Tra sổ tay tập 2,VI.3 trang 72 ta có f = 1,3.

Utt(1 at ) - cường độ bốc hơi thể tích ở áp suất

khí quyển, at.

Ta chọn cường độ bốc hơi: U tt(1 at ) = 1600 m3/m3.h

(theo Ví dụ và bài tập - tập 10 ).

Cường độ bốc hơi riêng ( wF ):

wF = Utt*ρh =2080*0,2462 = 544,096 kg/m3.h

Thể tích buồng bốc:

Vb = W / wF = 4375 / 544,096 = 8,04 m3

Chiều cao buồng bốc:



Hb =



4 *Vb

4 * 8,04

=

= 2,56 m

π * D 2 bb π * 2 2



Để an toàn ta chọn H b = 2,8 m (theo điều kiện cho quá

trình sôi sủi bọt).

3. Chiều cao phần chất lỏng trong buồng bốc:

Thể tích dung dòch cao nhất khi nồi cô đặc chứa 2,5

3

m:



π

π

π

( Db2 + Dd2 + Db * Dd ) + H 2 *

* Db2 + H go * * Dd2

3* 4

4

4

π

π

π

1,387 = 0,25 *

(2 2 + 1,2 2 + 2 * 1,2) + H 2 *

* 2 2 + 0,05 * * 1,2 2

3* 4

4

4

Vt = H 1 *



⇒ H2 = 0,26 m = 260 mm

Trong đó:

Dd - đường kính buồng đốt, Dd = 1,2 m

Db - đường kính buồng bốc, Db= 2 m

H2– chiều cao cột chất lỏng ở trên phần hình

nón (không gờ).

Hgờ - chiều cao gờ của phần nón. Chọn H gờ = 0,05

m = 50 mm

H1 - chiều cao cột chất lỏng ở trong hình nón.

Chọn H1 = 0,25 m

Như vậy chiều cao trong buồng đốt là:

H1 + H2 + Hgờ = 0,25 + 0,26 +0,05 = 0,56 m.

4. Thể tích không gian hơi:

Ta có:



SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -36



Vhơi = Vtru + Vnắp = (2,8-0,56).π.22/4 + 1,205 = 8,24 m3

( thỏa)

trong đó:

Vhơi : thể tích không gian hơi cần thiết trong buồng

bốc.

Vtru : thể tích không gian hơi trong phần trụ.

Vnắp : thể tích không gian hơi của nắp.

III. Tính đường ống và các cửa của thiết bò cô đặc:

1. Đường ống dẫn hơi thứ:

4 * Vhoi

4 * 4,69

d hoi =

=

= 0,386 m = 386 mm

π *w

π * 40

Trong đó:

Vhoi - lưu lượng hơi thứ trong ống, m3/s

w - tốc độ hơi thứ trong ống, w = 40 m/s (theo sổ

tay tập 2, trang 74)

2. Đường ống nhập liệu:



d nl =



4 * Vnl

=

π *w



4 * 4,17.10 −3

= 0,052 m = 52 mm

π *2



Trong đó:

Vnl - lưu lượng dung dòch nhập liệu trong ống:

G

2579,6

Vnl = d =

= 4,17.10 −3 m 3 / s

τ * ρ 600 *1031,86

Gđ - khối lượng dung dòch nhập liệu 2,5 m 3, Gđ

=2579,6 kg/mẻ.

τnl- thời gian nhập liệu, τnl = 10 phút = 600 s

ρddnl - khối lượng riêng dung dòch nhập liệu, ρddnl =

1031,86 kg/m3.

w - tốc độ dung dòch trong ống, w = 2 m/s (chọn

theo sổ tay tập 2, tr74)

3. Đường ống tháo liệu:

4 * Vtl

4 * 1,2.10 −3

d tl =

=

= 0,039 m = 39 mm

π *w

π *1

Trong đó:

Vtl - lưu lượng dung dòch tháo liệu trong ống:



Vnl =



Gc

1000

=

= 1,2.10 −3

τ tl * ρ c 600 *1381,4



m3 / s



Gc - khối lượng dung dòch tháo liệu, G c = 1000

kg/mẻ.

τtl - thời gian tháo liệu, τtl = 10 phút = 600 s.

SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -37



ρc - khối lượng riêng dung dòch tháo liệu, ρc =

1381,4 kg/m3.

w - tốc độ dung dòch tháo liệu trong ống, w = 1

m/s (chọn theo sổ tay tập 2, tr74)

4. Đường ống vào hơi đốt:

d hd =



4 * Vd

=

π*w



4 * 0,466

= 0,172 m = 172 mm

π * 20



Trong đó:

Vd - lưu lượng hơi đốt trong ống:

D

9707,68

Vd =

=

= 0,483m 3 / s

τ a .ρ D 12434 * 1,618

D - lượng hơi đốt cung cấp cho quá trình cô đặc, D

= 9707,68 kg/mẻ.

τa - thời gian của quá trình, τa = 12434 s / mẻ.

ρD - khối lượng riêng hơi đốt, ρD = 1,618 kg/m3.

w - tốc độ hơi đốt trong ống, w = 20 m/s (chọn theo

ST tập 2, tr74)

5. Đường ống xả nước ngưng:



4 * Vx

4 * 8,09.10 −4

dx =

=

= 0,022 m = 22 mm

π *w

π *2

Trong đó:

Vx - lưu lượng nước ngưng trong ống:

D

9707,68

Vx =

=

= 8,38.10 −4 m3 / s

τ a * ρ x 12434 * 932

D - lượng hơi ngưng cung cấp cho cả quá trình, D =

9707,68 kg/mẻ.

τa - thời gian của quá trình, τa = 12434 s / mẻ.

ρn - khối lượng riêng nước ngưng, ρn = 932 kg/m3.

w - tốc độ nước ngưng trong ống, w = 2 m/s (chọn :

ST tập 2, tr74)

Tổng kết về đường ống (từ đó chọn các cửa của

thiết bò ): dựa trên bảng 9.1, trang 76, Các QT và TB

trong CN Hóa Chất và Thực Phẩm.

Đường kính

Chọn

Loại ống

tính

đường

toán(mm) kính (mm)

Hơi thứ

Hơi đốt



386

172



SVTH:Trần Thanh Tuấn



400

120



Đường

Đường

kính

kính trong

danh

(in)

nghóa (in)

16

393.70

8

211.56



Bề

dày(mm)

6

4

Trang -38



Nước

ngưng

Nhập

liệu

Tháo

liệu



22



30



3/4



22.45



2



52



56



2



54.79



3



39



40



1 1/2



42.72



3



SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -39



TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ

I. Tính cho buồng đốt:

1. Sơ lược về cấu tạo:

− Buồng đốt có đường kính trong Dd=1200mm, chiều

cao Hd=2000mm

− Thân có 4 lỗ: 1 lỗ tháo nước ngưng, 1 lỗ xả khí

không ngưng và 2 lỗ dẩn hơi đốt.

− Vật liệu là thép không gỉ mã hiệu X18H10T.

− Thân chòu áp suất trong là áp suất dư 2 at = 0,2

N/mm2

2. Tính toán:

a. Tính bề dày tối thiểu ( S' ):

− Áp suất tính toán là Pt = 0,2 N/mm2. Do đó, thiết

bò chòu áp suất tuyệt đối là 3 at. Tra bảng 57, sổ

tay tập 2, trang 443 ta có nhiệt độ hơi đốt là

132,9oC ⇒ nhiệt độ tính toán là 132,9 oC.

− Tra đồ thò h1-2, [13], trang 22: ta có ứng suất cho

phép tiêu chuẩn của vật liệu là [σ ]* = 118

N/mm2.

− Chọn hệ số hiệu chỉnh η =1, ta được ứng suất cho

phép của vật liệu là:

[σ ] = [σ ]*. η = 118 N/mm2.

Xét:



[σ ].ϕ 118 .0,95

=

= 560,5 > 25

Pt

0,2



Theo CT 5-3, [13],tr 130:



S' =



Dt .Pt

1200.0,2

=

= 1,07 mm

2.[σ ].ϕ 2.118 .0,95



Trong đó:

ϕ -hệ số bền mối hàn, ϕ = 0,95

Dt - đường kính bên trong thân thiết bò, D t =

1200 mm

Pt – áp suất bên trong thiết bò, P t =0,2

N/mm2

b. Bề dày thân (S):

− Chọn hệ số bổ sung bề dày: C = C a + Cb + Cc + Co

= 3,93 mm.

− Xem vật liệu như bền cơ học: Cb = 0, Cc = 0.

− Chọn hệ số ăn mòn hóa học là C a = 1.

SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -40



− Chọn hệ số Co thỏa điều kiện bảng 5.1, [13],tr 128

là Co = 2,93 mm.

Bề dày thân: S = S' + C = 4 mm.



SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -41



c. Kiểm tra bề dày buồng đốt:

Theo CT 5-10, [13], trang 131:



S − Ca 4 − 1

=

= 0,0025 < 0,1 (thoả)

Dt

1200



p suất tính toán cho phép trong buồng bốc:

2.[σ ].ϕ .( S − Ca )

[ P] =

Dt + ( S − Ca )



2.118 .0,95.(4 −1)

= 0,559 N / mm 2 > Pt = 0,2 N / mm 2

1200 + (4 − 1)

Vậy bề dày buồng đốt là 4 mm.

3. Tính bền cho các lỗ:

Đường kính kính cho phép không cần tăng cứng:

d max = 3,7.3 Dt .( S − C a ).(1 − ϕ )

=



= 3,7.3 1200.(8 − 1).(1 − 0,126) = 72 mm

trong đó:

Dt – đường kính trong của buồng đốt, Dt = 1200 mm

S – bề dày buồng đốt, S = 8 mm

ϕ - hệ số bền của lỗ:

P.Dt

0,2.1200

ϕ=

=

= 0,126

( 2,3.[σ ] − P ).( S − C a ) ( 2,3.118 − 0,2).(8 − 1)

Như vậy ta cần tăng cứng cho 2 lỗ của hơi đốt vào.

Chọn bề dày khâu tăng cứng bằng bề dày thân.

Đường kính ngoài Dtc= 180 mm.

II. Tính cho buồng bốc:

1. Sơ lược cấu tạo:

− Buồng bốc có đường kính trong là 2000 mm, chiều

cao 2800 mm.

− Thân có 1 lổ nhập liệu. Cuối buồng bốc là

phần hình nón có gờ liên kết buồng bốc và

buồng đốt.

− Vật liệu là thép không gỉ X18H10T.

2. Tính toán:

a. Tính bề dày tối thiểu ( S' ):

− Buồng bốc làm việc ở điều kiện chân không

nên chòu áp lực từ bên ngoài.

− p suất chân không tuyệt đối bên trong thấp

nhất là 0,21 at. Như vậy thiết bò chòu áp suất

ngoài là Pn = 1+ (1-0,21)=1,79 at.

Theo CT 5-14, [13], trang 133:

SVTH:Trần Thanh Tuấn



Trang -42



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Thời gian dùng để tiếp tục đun nóng nguyên liệu đến nhiệt độ sôi T= 76,440C , theo công thức 3.3 , Quá trình và thiết bò truyền nhiệt, trang90 :

Tải bản đầy đủ ngay(83 tr)

×