Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN 4: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ

PHẦN 4: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ

Tải bản đầy đủ - 0trang

GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

∆t =



∆t1 − ∆t2

∆t

, độ.

ln 1

∆t2



Trong đó ∆t1 và ∆t2 là hiệu số nhiệt độ lớn và nhỏ của hai lưu thể, độ. Ở đây

ta có:

∆t1 = 67 - 25 = 42 0C , ∆t2 = 67 - 45= 220C

nên



∆t =



42 − 22

= 30,930 C

42

ln

22



Nhiệt độ trung bình của nước làm lạnh được tính theo cơng thức V.21, trg 10,

[2]:

t = T1 - ∆ t = 67 − 30,93 = 36,07 o C

1. Đối với phía hơi:

Hệ số cấp nhiệt được tính theo cơng thức V.100, trg 28, [2]:

α1 = 1,15.4

Trong đó



r.ρ 2 .g.λ3

µ.∆t 1 .H



, W/m2.độ



r: ẩn nhiệt ngưng, r = 292,078 kcal/kg = 1222872,17 J/kg (đã tính



ở phần tính đường kính đoạn luyện).

ρ: khối lượng riêng của lỏng ngưng, được tính:

Ở 67oC metylic có khối lượng riêng ρA = 749 kg/m3.

Ở 67oC nước có khối lượng riêng ρB = 979,15 kg/m3.

1



=>



ρhh = 0,90 + 0,10

749



= 767,03



kg/m3



979,15



H: chiều cao ống, chọn H = 2 m.

λ: hệ số dẫn nhiệt của lỏng ngưng, W/m.độ, được xác định theo

công thức I.32, trg 123, [1]:

λ = A.CP .ρ .3

Với



ρ

, W/m.độ

M



A = 3,58.10-8, vì chất lỏng liên kết (nước, rượu metylic)



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

52



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

CP : nhiệt dung riêng đẳng áp của chất lỏng, J/kg.độ, xem chất

lỏng là rượu metylic 100% nên CP67 = 3110 J/kg.độ.

ρ = 767,03 kg/m3 đã tính ở trên.

M: phân tử lượng trung bình của lỏng ngưng.

M = 0,835.32 + (1-0,835).18 = 29,69 đvc

λ = 3,58.10 −8.3110 .767,03.3



Vậy



767,03

= 0,2524 ,W/m.độ

29,69



µ: độ nhớt của lỏng ngưng , µ = 0,4233.10-3 N.s/m2

∆t1 = t n − t T1 :hiệu số giữa nhiệt độ ngưng tn và nhiệt độ mặt



tường tiếp xúc với hơi ngưng, tn = 67 0C, lấy tT1 = 640C.

= > ∆t1 = 30C .

Vậy hệ số dẫn nhiệt:

α1 = 1,15.4



1222872,17.(767,03) 2 .9,81.(0,2524) 3

= 2973,26W / m 2 .do

0,4233.10 −3.3.2



Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ:

q1 = α1.∆t1 = 2973,26.3 = 8919,78 W/m2

2. Đối với phía nước làm lạnh:

Hệ số cấp nhiệt tính theo cơng thức V.33, trg 11, [2]:

α2 =



Trong đó :



Nu.λ

d



λ: Hệ số dẫn nhiệt của nước, tra bảng I.130, trg 134, [1] được hệ



số dẫn nhiệt của nước ở nhiệt độ trung bình 36,070C:

λ = 0,597 +

d:



0,045

(36,07 − 20) = 0,633 W/m.độ

20



Đường kính ống truyền nhiệt, chọn d = 0,03 m.



Nu: Chuẩn số Nuyxen, được tính theo V.40 trang 14 Sổ tay QTTB tập 2

0 ,8

0 , 43

Nu = 0,021.ε 1 . Re . Pr .(



Pr 0, 25

)

Prt



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

53



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

Với :



Prt : Chuẩn số Pran của dòng tính theo nhiệt độ trung bình của



tường.Vì chênh lệch nhiệt độ giữa tường và dòng nhỏ nên



Pr

= 1.

Prt



Re : Chuẩn số Raynon ,giả sử nước chảy rối với Re = 104

Pr : Chuẩn số Pran , tính theo V.35 trang 12 Sổ tay QTTB tập 2:

Pr =



C P .µ

λ



CP : Nhiệt dung riêng đẳng áp của nước ở 36,07 0C theo Bảng

I.147 trang 165 Sổ tay QTTB tập 1: CP = 4180,98 J/kg.độ

µ : Độ nhớt của nước ở 36,070C, theo bảng I.102 trang 94 Sổ

tay QTTB tập 1, µ = 0,7075.10-3 N.s/m2

λ : Hệ số dẫn nhiệt của nước ở 36,070C, λ = 0,633 W/m.độ

=>



Pr =



4180,98.0,7075.10 −3

= 4,67

0,633



ε 1 : Hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỉ số giữa chiều

dài l và đường kính d của ống, theo bảng V.2 thì ε 1 = 1.

=>

Vậy α2 =



Nu = 0,021.(104)0,8.4,670,43 = 64,57

64,57.0,633

= 1362,427 W/m2.độ

0,03



Nhiệt tải riêng về phía nước:

q2 = α2.∆t2

∆t2 là hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ thành bên trong tường ống với nhiệt độ

trong dòng nước, chọn ∆t2 = 50C.

q2 = 1362,427.5 = 6812,135 W/m2.

=>



q=



q1 + q 2

= 7865,96 W/m2

2



3. Số ống truyền nhiệt và cách sắp xếp:

Bề mặt truyền nhiệt:



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

54



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

F=



Q P.( R X + 1).r 344,83.(2,224 + 1).1222872,17

=

=

= 48 m2

q

q

7865,96.3600



Số ống cần dùng:

n=



F

48

= 254

π .d .H π .0,03.2



ống.



Lấy số ống là 241 ống. Theo bảng V.11, trg 48, [2], ứng với số ống là 241 và sắp

xếp theo hình 6 cạnh đều thì ta bố trí 241 ống thành 8 vòng 6 cạnh với số ống trên

đường chéo chính của hình 6 cạnh là 17 ống, số ống trong mỗi hình viên phân ở dãy

thứ nhất là 4 ống và tổng số ống trong các hình viên phân là 24 ống.

Theo công thức V.140, trg 49, [2] thì đường kính trong của thiết bị được tính:

D = t.(b -1) + 4.d , m

Với



d: đường kính ngồi của ống truyền nhiệt.

d = 0,03 + 0,0015.2 = 0,033 m

t: bước ống, t = 1,2.d = 0,0396 m

b: số ống trên đường chéo chính của hình 6 cạnh, b = 17



=>



D = 0,0396.(17-1) + 4.0,033 = 0,7656 m.



Chọn D = 0,8 m.

Vậy thiết bị ngưng tụ có đường kính trong là 0,8 m, gồm 241 ống xếp theo hình lục

giác đều gồm 8 vòng. Mỗi ống dài 2 m, đường kính trong 0,03 m, dày 0,0015 m.

II. Thiết bị gia nhiệt nhập liệu:

-



Để đun sôi dung dịch nhập liệu để đưa vào tháp ta dùng hơi nước bão hòa có



-



áp suất tuyệt đối là 1,5 at

Đường đi của lưu chất: Hơi nước bão hòa đi ngồi ống còn dòng nhập liệu đi

trong ống.



-



Dòng nóng : 109,36oC(hơi bão hòa)







109,36oC (lỏng ngưng)



Dòng lạnh : 88oC(lỏng sơi)







25oC (dung dịch)



Chênh lệch nhiệt độ đầu vào : ∆tv = 109,36 – 88 = 21,36oC

Chênh lệch nhiệt độ đầu ra: ∆tr = 109,36 – 25 = 84,36oC

Chênh lệch nhiệt độ trung bình:



SVTH: Đinh Hồng Thảo

55



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



-



Lượng hơi cần cung cấp:

D1 = 299,94 kg/h

Chọn thiết bị có số ống n = 37 ống , đường kính ống 20x2mm, xếp theo kiểu



vòng tròn.

1. Hệ số cấp nhiệt từ hơi đốt đến thành ống:

Hệ số cấp nhiệt cho bề mặt ống đứng được xác định theo cơng thức:

α1 = 1,15.4

Trong đó



r.ρ 2 .g.λ3

µ.∆t 1 .H



, W/m2.độ (Cơng thức V.100, trg 28, [2])



r: ẩn nhiệt hóa hơi, r = 532,92 kcal/kg = 2231,2 J/kg (đã tính ở



phần cân bằng năng lượng).

Chọn ∆t = 2oC.

ρ: khối lượng riêng của nước ở 109,36oC là 950,58 kg/m3.

H: chiều cao ống,

λ: hệ số dẫn nhiệt, hơi nước ở 109,36oC có λ =0,682 W/m.độ.

µ: độ nhớt của hơi nước, µ = 0,260.10-3 N.s/m2

Vậy hệ số cấp nhiệt:

α1 = 1,15.4



2231,2.(950,58) 2 .9,81.(0,682) 3

= 1735,97W / m 2 .do

−3

0,260.10 .2.2,3236



2. Hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến dung dịch nhập liệu:

Nhiệt độ trung bình của dòng lạnh:



Tại nhiệt độ này ta có các thơng số vật lý như sau:



SVTH: Đinh Hồng Thảo

56



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



Trong đó: λ = 0,597 +



0,045

(31,5 − 20) = 0,623 W/m.độ

20



Tính chuẩn số Reynold:



=> Chế độ chảy quả độ, ta áp dụng cơng thức tính Nu:



Chuẩn số Pr được xác định theo công thức V.35, trg 12, [2]:



Chọn

ko = 3,8 (tra bảng trg 16, [2])

εl = 1 (tra bảng V.2, trg 15, [2])

Suy ra hệ số cấp nhiệt từ thành trong ống đến dung dịch:



3. Hệ số truyền nhiệt:



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

57



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



4. Bề mặt truyền nhiệt:

5. Chiều dài thiết bị:

Chọn số ống n = 187 ống.



III. Nồi đun:

6. Chọn thiết bị đun sôi đáy tháp: là nồi đun Kettle. Đặt nồi đun riêng biệt với tháp.

Nồi đun tiếp nhận dòng lỏng đi ra bên dưới tháp. Nhờ hơi nước bão hòa có nhiệt độ cao

hơn nhiệt độ dòng lỏng trên nên sẽ giúp hóa hơi một phần lỏng ở đáy tháp mục đích tạo hơi

cho phần này có điều kiện đi lên đỉnh tháp.

Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 32 x 3:

Đường kính ngồi: dn = 38 mm = 0,038 m

Bề dày ống: δt = 3 mm = 0,003 m

Đường kính trong: dt = 0,032 m

Hơi đốt là hơi nước ở 2,0 at đi trong ống 32 x 3. Tra bảng 1.251, trang 314, [1]:

Nhiệt hóa hơi: rH O = rn = 2231,2 kJ/kg

2



Nhiệt độ sôi: tH O = tn = 109,36 oC

2



Dòng sản phẩm tại đáy có nhiệt độ:

Trước khi vào nồi đun (lỏng): tS1 = 88 oC

Sau khi được đun sôi (hơi): tS2 = 97 oC



7. Điều kiện nhiệt độ của q trình:

Dòng nóng : 109,36oC → 109,36oC

Dòng lạnh : 88oC



→ 97oC



Chênh lệch nhiệt độ đầu vào : ∆t1 = 109,36 – 88 = 21,36oC.

Chênh lệch nhiệt độ đầu ra



: ∆t2 = 109,36 – 97 = 12,36oC.



8. Nhiệt tải:

QD2 = 1480407,801 kj/h (đã tính ở phần nhiệt lượng).



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

58



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

9. Xác định hệ số cấp nhiệt của dòng lưu chất đi ngồi ống:

Xác định chuẩn số Renold khi hơi ngưng ở mặt ngoài ống nằm ngang:



(Công thức V.58, trg 28, [2])

(N/m2) ở nhiệt độ 109,6oC.



Độ nhớt của nước ngưng,



KJ/kg(nhiệt hóa hơi)

Sản phẩm đáy là nước nên để tính hệ số cấp nhiệt α ta có công thức:

∆t: hiệu số nhiệt độ. Chọn ∆t = 5.

p: áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng. p = 1,5at = 147150 N/m2.

10. Hệ số cấp nhiệt của hơi đốt trong ống:

Tại nhiệt độ của dòng nóng: 109,36oC ta có:

ρ: khối lượng riêng của nước ngưng ρ = 947 kg/m3

ρ*: khối lượng riêng của hơi nước ρ* = 0,618 kg/m3

σ = 0,061N/m.

Chuẩn số Nuselt:



Chuẩn số Reynolds:



Chọn Ksb = 400 (W/m2.độ)



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

59



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN 4: TÍNH THIẾT BỊ PHỤ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×