Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Hệ thống thiết bị ngưng tụ Baromet

Hệ thống thiết bị ngưng tụ Baromet

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

qua ống số (5) sang thiết bị thu hồi bọt (2) và tập trung chảy xuống ống baromet.

Khí khơng ngưng được hút ra qua phía trên bằng bơm chân khơng.

Ống baromet thường cao H > 11 m [QTTBT3 – T106] để khi độ chân khơng

trong thiết bị có tăng thì nước cũng khơng dâng lên ngập thiết bị.

Loại này có ưu điểm là nước tụ chảy ra mà không cần bơm nên tốn ỉ năng

lượng, năng suất lớn.

Trong cơng nghiệp hóa chất, thiết bị ngưng tụ baromet chân cao ngược chiều

loại khô thường được sử dụng trong hệ thống cô đặc nhiều nồi, đặt ở vị trí cuối hệ

thống vì nồi cuối thường làm việc ở áp suất chân khơng.

2.1.Tính tốn thiết bị ngưng tụ

Các số liệu cần biết:

-



Lượng hơi thứ ở cuối nồi trong hệ thống cô đặc W2= 5556,091 kg/h

Áp suất ở thiết bị ngưng tụ

Pnt = 0,3 at

Các thông số hơi thứ ra khỏi nồi cuối của hệ thống:

P2’= 0,315 at

t2’= 69,7 oC

r2’ = .103 J/kg



2.2.Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ

Theo cơng thức VI.51/ST2-T84:



Trong đó:

Gn: Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ, kg/h

Wn: Lượng hơi ngưng tụ đi vào thiết bị ngưng tụ, kg/h

i: Nhiệt lượng riêng của hơi ngưng:



ing = 2699,104 × 103 J/kg



t2đ , t2c: Nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh (oC)



GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 43



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

Chọn t2đ =25 oC, t2c = 50 oC

Ta có nhiệt độ trung bình:



Cn: Nhiệt dung riêng trung bình của nước, chọn ở nhiệt độ 37,5 oC

(Tra bảng I.149 - ST1-Tr.310) ta có Cn = 4178 (J/kg.độ)

Vậy:



2.3.Đường kính thiết bị

Áp dụng cơng thức VI.2/ST2-T84:

1,383.



Dtr=



W

 h .wh



(m)



Trong đó:

-



Dtr: Đường kính trong của thiết bị ngưng tụ (m)



-



ρh: Khối lượng riêng của hơi (kg/m3) ở nhiệt độ t = 69,7 oC và áp suất



P = 0,3 at

Tra bảng I.251/ST1-T314 ta có ρh = 0,1876 kg/m3

-



wh: Tốc độ hơi trong thiết bị ngưng tụ có wh= 15-35m/s chọn wh=35m/s do



thiết bị làm việc với áp suất thuộc khoảng 0,2 -0,4at.

Thay số vào cơng thức tính đường kính thiết bị ta có:



Quy chuẩn theo bảng XIII.6/ST2-T359 chọn Dtr = 0,8 m



GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 44



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

2.4.Kích thước tấm ngăn

-



Tấm ngăn có hình dạng viên phân b để đảm bảo làm việc tốt, chiều rộng tấm



ngăn được xác định theo công thức VI.53/ST2-T85:



-



Trên tấm ngăn có nhiều lỗ nhỏ, do dòng nước làm sạch là nước sạch nên



đường kính lỗ là 2 mm.

-



Chiều dày tấm ngăn chọn



-



Chiều cao gờ tấm ngăn hgờ= 40mm



-



Tốc độ của tia nước 𝜌 n= 0,62 (m/s)­ khi hgờ = 40mm



-



Tổng diện tích bề mặt của các lỗ trong tồn bộ mặt cắt



ngang của thiết bị ngưng tụ, nghĩa là trên một cặp tấm ngăn là:

Theo công thức VI.54/ST2-T85:



Gn: Lưu lượng nước (m3/s)

: Khối lượng riêng của nước =1000 kg/m3

Vậy : f =



m2



Thay số ta có:



Các lỗ xếp theo hình lục giác đều.Ta có thể xác định bước của các lỗ theo công thức

VI.55/ST2-T85:



GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 45



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

fc



Với d: Đường kính lỗ, d = 2 mm và tỉ số



ftb là tỉ số giữa tổng số diện tích tiết



diện các lỗ với diện tích tiết diện thiết bị ngưng tụ.Chọn fc/ftb = 0,1

=> t = 0,866.2.0,10,5 = 0,5477 (mm)

2.5.Chiều cao thiết bị ngưng tụ

-



Mức độ đun nóng trong thiết bị: Áp dụng cơng thức VI.56/ST2-T85 ta có:



tbh : Nhiệt độ hơi bão hòa ngưng tụ, (oC), tbh = 69,7 oC

Thay số vào ta được:



Dựa vào bảng VI.7 STT2 – T86 quy chuẩn P = 0,580

Dựa vào bảng VI.7/ST2-T86 ta tìm được các thơng số sau:

Số bậc



Số ngăn



Khoảng



Thời gian



cách giữa



rơi qua một



các ngăn



bậc (s)



Mức độ đun Đường kính

nóng



của tia nước

(mm)



(mm)

2



4



400



0,41



0,580



2



Chiều cao hữu ích của thiết bị:

H = số ngăn × khoảng cách giữa các ngăn = 4 × 400 = 1600mm

Thực tế khi hơi đốt đi trong thiết bị ngưng tụ từ dưới lên trên thì thể tích của

nó sẽ giảm dần, do đó khoảng cách hợp lí giữa các ngăn cũng nên giảm dần theo

hướng từ dưới lên trên khoảng 60 mm cho mỗi nồi ngăn. Khi đó chiều cao thực tế

của thiết bị ngưng tụ là H’. Ta chọn khoảng cách giữa 2 ngăn cuối cùng là 440 mm

(Theo bảng VI.8/ST2-T88). Do đó ta có:

GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 46



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ



Theo bảng VI.8/ST2-T88 thì:

-



Khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp thiết bị là a = 1300 mm



-



Khoảng cách từ ngăn cuối cùng đến đáy của thiết bị là p = 1200 mm



2.6.Các kích thước của ống baromet

2.6.1.Đường kính trong ống baromet

Áp dụng công thức VI.57/ST2-T86



: tốc độ của hỗn hợp nước và chất lỏng, thường lấy = 0,5 - 0,6 ta chọn = 0,5



2.6.2.Chiều cao ống baromet

Áp dụng công thức VI.58/ST2-T86:

H = h1 + h2 + 0,5 (m)



(*)



h1 : chiều cao cột nước trong ống baromet cân bằng với hiệu số giữa áp suất khí

quyển và áp suất trong thiết bị ngưng tụ.Được xác định bởi công thức VI.59/ST2T86:

h1  10,33.



Pck

760



(m)



Pck : độ chân không trong thiết bị ngưng tụ (mmHg) b = 1 – 0,3 = 0,7 at



h2:chiều cao cột nước trong ống baromet cần khắc phục toàn bộ trở lực khi nước

chảy trong ống. Được xác định bởi công thức VI.60/ST2-T86:



GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 47



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

λ: Hệ số trở lực do ma sát khi nước chảy trong ống. Ta có:



H: Chiều cao ống baromet

Để tính được λ người ta kiểm tra chế độ chảy của chất lỏng trong ống theo chuẩn độ



Re 

Re:



d .tb .





d : Đường kính trong của ống baromet, d = 0,312 m

: Tốc độ của hỗn hợp nước và lỏng, = 0,5 m/s

ρtb: Khối lượng riêng trung bình của lỏng ở nhiệt độ ttb = 37,5 oC

Tra bảng I.249/ST1-T310 ta có ρtb = 993,1 kg/m3

μ: Độ nhớt ở nhiệt độ trung bình. Tra bảng I.102/ST1-T94 ta có μ = 0,68805.10 -3

(N/m2) [Bảng I.102/STT1 – T94]



Do Re >104 nên chế độ chảy trong ống baromet là chế độ chảy xốy.

Theo cơng thức II.64/ST1-T380 ta có:







: Độ nhám tuyệt đối, = 0,1.10-3

ddt: Đường kính tương đương của ống, d = 0,312 m



Thay h1, h2 vào biểu thức (*) trên ta có:



GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 48



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

=>H = 7,536



Chiều cao dự trữ > 11 m để ngăn ngừa nước dâng lên trong ống và chảy tràn vào

đường ống dẫn khi áp suất khí quyển tăng. Chọn H=12 m.

2.7.Lượng khơng khí cần hút ra khỏi thiết bị (kg/h)

Lượng khơng khí cần hút được tính theo cơng thức VI.47/ST2-T84:

Gkk = 0,25.10-4.(W +Gn) +0,01.W

=>Gkk = 0,25.10-4.( 5556,091+132463,38) + (0,01×5556,091) = 59,011 (kg/h)

Thể tích khí cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ (m3/h)

Áp dụng CT VI.49/ST2-T84 ta có:



Rkk = 288 J/kg.độ: Là hằng số khí đối với khơng khí

tkk: Nhiệt độ của khơng khí, tkk= tđ + 4 + 0,1.(tc- tđ) = 25 +4 + 0,1.(50-25) = 31,5oC

[CT VI.50/STT2 – T84]

Png : Áp suất ngưng tụ của hỗn hợp trong thiết bị ngưng tụ Png = 0,3 at

Ph: Áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp. Tra bảng I.250/ST1-T312 khi ở

nhiệt độ t = 31,5 oC thì Ph= 0,0475 at

Vậy thể tích khí cần rút ra khỏi thiết bị ngưng tụ là:



=> Vkk = 0,059 (m3/s)

2.8.Tính tốn bơm chân khơng

Cơng suất của bơm chân khơng tính theo cơng thức:

GVHD: Th.S Nguyễn Xn Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 49



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ



Trong đó:

m: Hệ số biến dạng: m = 1,25

Pk= Png – Ph = 0,3 – 0,0475 = 0,2525 at

P1= Png= 0,3 at

P2 = Pkk= 1 at

: Hiệu suất chọn = 0,7



Dựa vào Nb chọn bơm quy chuẩn theo bảng II.58/ST1-T513. Chọn bơm chân khơng

vòng nước PMK-1 có các thơng số:

-



Số vòng quay: 1450 vòng/phút



-



Cơng suất yêu cầu trên trục bơm : 3,75 KW



-



Công suất động cơ điện 4,5 KW



-



Lưu lượng nước 0,01 m3/h



-



Kích thước: dài 575 (m) – rộng 410 (m) – cao 390 (m)



-



Khối lượng 93 kg



Bảng 14: Bảng thống kê các thông số cơ bản của thiết bị ngưng tụ:

Theo bảng VI.8/ST2-T88:

STT



Các kích thước.



Kí hiệu



Kích thước

(mm)



1



Đường kính trong của thiết bị.



GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 50



D



800



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

2

3



4

5

6



Chiều dày thành thiết bị.

Khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp

thiết bị.

Khoảng cách từ ngăn cuối cùng đến

đáy thiết bị.

Bề rộng của tấm ngăn.

Khoảng cách giữa tâm của thiết bị

ngưng tụ và thiết bị thu hồi.



S



5



A



1300



P



1200



B



500



K



950



7



Chiều cao của hệ thống thiết bị.



H



5080



8



Chiều rộng của hệ thống thiết bị.



T



2350



9



Đường kính của thiết bị thu hồi.



D1



500



10



Chiều cao của thiết bị thu hồi.



h1(h)



1700



11



Đường kính của thiết bị thu hồi



D2



400



12



Chiều cao của thiết bị thu hồi



h2



1350



a1



200



a2



260



a3



320



a4



380



a5



440



13



Khoảng cách giữa các ngăn



GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 51



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

Đường kính các cửa ra vào:



14



Hơi vào



d1



350



Nước vào



d2



200



Hỗn hợp khí và hơi



d3



125



Nối với ống baromet



d4



200



Hỗn hợp khí hơi đi vào thiết bị thu hồi



d5



125



Hỗn hợp khí hơi ra thiết bị thu hồi



d6



80



Nối từ thiết bị thu hồi với ống baromet



d7



70



Ống thơng khí



d8



25



3.Bơm

Bơm làm việc với áp suất trung bình và trong công nghiệp bơm li tâm được

sử dụng rộng rãi với những ưu điểm là thiết bị đơn giản, lưu lượng cung cấp đều…..

3.1.Xác định áp suất toàn phần do bơm tạo ra

Áp suất toàn phần do bơm tạo ra theo công thức II.185/STT1 - T438:



H



P1  P2

 H 0  hm

 .g



Trong đó:

-



H là áp suất tồn phần do bơm tạo ra,tính bằng chiều cao cột chất lỏng cần



bơm(m).

P1,P2 là áp suất trên bề mặt chất lỏng trong không gian hút và đẩy (P1 P2).

H0 là chiều cao nâng chất lỏng, chiều cao hình học chọn H0 = 12m.

Hm là trở lực cục bộ trong đường ống hút và đẩy.

(+) Xác định trở lực đường ống từ thùng chứa đến thùng cao vị.

GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 52



ĐỒ ÁN MƠN Q TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

-



Tốc độ chảy từ thùng chứa đến thùng cao vị:



Trong đó: F là năng suất hỗn hợp đầu F = 15000 kg/h

 khối lượng riêng dung dịch ở 25 oC =>𝜌= 1090,909 kg/m³

d là đường kính ống dẫn d = 0,07m



-



Thay số vào ta có:



-



Trở lực tiêu tốn để thắng lực trên đường ống đẩy và hút là:

hm=

Trong đó P là áp suất tồn phần để thắng tất cả sức cản thủy lực trên đường



ống khi dòng chảy đẳng nhiệt: (CT II.53-STT1 - T376)



Trong đó:

 .w2

Pđ 

2

+ Pđ : Áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy ra khỏi ống dẫn:



Với:  : Khối lượng riêng của chất lỏng

w: Vận tốc của lưu thể.



+ Pm : Áp suất khắc phục trở lực khi dòng chảy ổn định trong ống thẳng.



Với: dtd: Điều kiện của ống

L: Chiều dài ống dẫn. Chọn L = 18m

GVHD: Th.S Nguyễn Xuân Huy

SVTH: Nguyễn Ngọc Hiếu – Hóa Dầu 1-K10



Page 53



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Hệ thống thiết bị ngưng tụ Baromet

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×