Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Dòng nóng : 109,36oC → 109,36oC

Dòng nóng : 109,36oC → 109,36oC

Tải bản đầy đủ - 0trang

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 ngồi ống nằm ngang:



(Cơng 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 cơng 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



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



Hệ số C = 1,26, l/d = 50 ÷ 225, chọn l/d = 50.

Do đó ta có:



Hệ số cấp nhiệt từ hơi nước đến thành ống:



11. Xác định hệ số truyền nhiệt:



12. Bề mặt truyền nhiệt:



13. Chiều dài thiết bị:

Chọn số ống n = 187 ống.



IV. Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh:

Đường đi của dòng lưu chất: Nước làm nguội đi trong ống, sản phẩm đỉnh đi ngồi

ống.

Dòng nóng: 67oC → 35oC

Dòng lạnh: 45oC ← 25oC

Chênh lệch nhiệt độ đầu vào: ∆tv = 67 – 35 =32oC

Chênh lệch nhiệt độ đầu ra: ∆tr = 45 – 25 =20oC



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

60



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

Chênh lệch nhiệt độ trung bình:



Chọn ống tiêu chuẩn có đường kính là 25 x 2 mm, số ống n = 37.

1. Hệ số cấp nhiệt từ dung dịch đến thành ống:

Nhiệt độ trung bình của dòng nóng: ttb2 = 51oC.

Tại nhiệt độ này ta có các thơng số dòng nóng như sau:



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

, W/m2.độ

Trong đó



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



ở phần tính đường kính đoạn luyện).

Vậy hệ số dẫn nhiệt:

, W/m2.độ

2. Hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến nước:

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

α2 =



Nu.λ

d



Nhiệt độ trung bình của dòng lạnh: ttb1 = 35oC.

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



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

61



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



Lượng nước cần giải nhiệt: Gn = 378,2 kg/h = 0,105 kg/s

d:



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 .(



Với :



Pr 0, 25

)

Prt



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



4180,89.0,69225.10 −3

= 4,62

= > Pr =

0,626



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)0,8.4,620,43 = 64,27

64,27.0,626

= 1341,122 W/m2.độ

0,03



3. Xác định hệ số truyền nhiệt:



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

62



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

4. Bề mặt truyền nhiệt:



5. Chiều dài thiết bị:

Chọn số ống n = 91 ống.



V. Tính và chọn bơm:

Để vận chuyển hỗn hợp đầu từ bể chứa lên thùng cao vị ta sử dụng bơm ,đó là một

máy thủy lực dùng để truyền động năng và vận chuyển chất lỏng. Trong điều kiện

năng suất và yêu cầu về kinh tế, kỹ thuật để vận chuuyển hỗn hợp metylic - nước ở

nhiệt độ môi trường ta chọn bơm ly tâm. Loại bơm này có nhiều ưu điểm:

-



Cung cấp đều.



-



Quay với tốc độ nhanh(có thể gắn trực tiếp với động cơ).



-



Thiết bị đơn giản.



-



Khơng có xupap nên ít bị tắc và hư hỏng.



-



Có thể bơm được nhiều loại chất lỏng.

1. Tính năng suất bơm:



Hỗn hợp đầu ở 25oC cung cấp cho tháp với lưu lượng 2500kg/h hay 2,75 m3/h hay

7,64.10-4 m3/s với khối lượng riêng hỗn hợp đầu ở 250C là 958,348 kg/m3.

Đường kính ống dẫn được tính theo cơng thức II.36, trg 369, [1]:

d=



Trong đó



V

,m

0,785.ω



ω : Tốc độ trung bình ,m/s.Chọn ω = 2m/s.

V: Lưu lượng thể tích , m3/s.



=>



d=



7,64.10 −4

= 0.022 m.

0,785.2



2. Áp suất tồn phần cần thiết để khắc phục mọi sức cản thủy lực trong hệ

thống khi dòng chảy đẳng nhiệt:

Áp suất này tính theo cơng thức II.53, trg 376, [1]:



SVTH: Đinh Hồng Thảo

63



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

∆P = ∆Pđ + ∆Pm + ∆PH + ∆PC

Trong đó:



∆Pđ: Áp suất động học ,là áp suất cần thiết để tạo tốc độ cho



dòng chảy trong ống dẫn.

∆Pm: Áp suất để khắc phục trở lực ma sát.

∆PH: Áp suất để nâng chất lỏng lên cao.

∆PC: Áp suất khắc phục trở lực cục bộ.

*Tính ∆Pđ:

Theo cơng thúc II.54, trg 376, [1]:

ρ .ω 2

∆Pd =

,N/m2

2



ρ: khối lượng riêng của hỗn hợp, ρ = 958,348 Kg/m3.

ω: vận tốc lưu thể, ω = 2 m/s.

∆Pđ =



=>



958,348.2 2

= 1916,696 N/m2

2



*Tính ∆Pm:

Theo cơng thức II.55, trg 377, [1]:

∆Pm = λ.



L



L ρ .ω 2

.

N/m2

d td

2



: chiếu dài ống dẫn, L= 15 m.



dtđ : đường kính tương đương của ống, dtđ = 0,02 m.

λ



: hệ số ma sát, phụ thuộc vào chế độ chuyển động của chất lỏng và độ



nhám của thànnh ống.

Chuẩn số Râynon:

Re =



ω.d .ρ

µ



µ: độ nhớt chất lỏng.

Ở 25oC hỗn hợp metylic - nước 15% có độ nhớt là: 0,8886.10-3N/m2.

=>



Re =



2.0,022.958,348

= 47453,65

0,8886.10 −3



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

64



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

Re > 104 nên chất lỏng chảy xốy.

Chuẩn số Râynơn giới hạn của khu vực nhẵn thủy lực:

Regh = 6.(



d td 8 7

)

ε



ε: độ nhám tuyệt đối, theo bảng II.15, trg 381, [1]

chọn ε = 0,2mm

=>



Re gh = 6.(



0,02 8 7

) = 1158,42

0,0002



Re > Regh

Chuẩn số Râynôn khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám:

Re n = 220.(



d td 9 8

) = 39122,15

ε



Ta thấy Regh < Ren < Re, nên λ phụ thuộc vào chuẩn số Râynơn và độ nhám của

thành ống, tính theo cơng thức II.63, trg 379, [1]:



λ=

=



=>



1

[1,14 + 2 lg(d td / ε )]

1

=

[1,14 + 2 lg(0,02 / 0,0002)] 0,1945



∆Pm = 0,1945.



15 958,348.2 2

.

= 279598,03 N/m2

0,02

2



*Tính ∆PC:

Theo cơng thức II.56, trg 377, [1]:

∆PC = ξ .



ω 2 .ρ

2



ξ : hệ số trở lức cục bộ.

Chọn hệ thống gồm 2 khuỷu ghép 90o do hai khuỷu 45o tạo thành, có trở lực ξ1, một

van một chiều trước ống đẩy có hệ số trở lực ξ2, một van chắn trước ống đẩy để điều

chỉnh lưu lượng có hệ số trở lực ξ3 .



SVTH: Đinh Hồng Thảo

65



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

Tính ξ1:

Với khuỷu ghép 90o do hai khuỷu 45o tạo thành, theo bảng II.16-N o29, trg 394, [1],

chọn a/b = 1 thì ξ1 = 0,38.

Tính ξ2:

Chọn van một chiều kiểu đĩa khơng có định hướng phía dưới. Với h - chiều cao mở

của van, b - chiều rộng vành đĩa, Do - đường kính ống trước van, Do = 0,02 m.

Chọn b/Do = 0,14 ⇒ α = 0,71.

Chọn h/Do = 0,14 ⇒ β = 7,9.

= > ξ2 = 0,71 + 7,9 = 8,61.

Tính ξ3:

Chọn van chắn tiêu chuẩn, theo bảng II.16-N037, trg 397, [1] ta có với:

D =20 mm thì ξ3 = 8.

Tổng hệ số trở lực cục bộ của hệ thống ống dẫn:

ξ = 2.ξ1 + ξ2 + ξ3

= 2.0,38 + 8,61 + 8 = 17,37.

Vậy áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ của hệ thống:

∆PC = 17,37.



2 2.958,348

= 33293,01 N/m2

2



*Tính ∆PH:

Theo công thức II.57, trg 377, [1]:

∆PH = ρ.g.H N/m2

với H = 13 m là chiều cao cần nâng chất lỏng.

∆PH = 958,348.9,81.13 = 122218,12 N/m2

Vậy áp suất toàn phần cần thiết để khắc phục mọi sức cản thủy lực:

∆P = ∆Pđ + ∆Pm + ∆PC + ∆PH

= 437025,856 N/m2.

3. Cơng suất động cơ điện cần trang bị:

Chiều cao tồn phần bơm cần tạo ra:



SVTH: Đinh Hoàng Thảo

66



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa

H=



∆P

437025,856

=

= 46,48 m.

ρ .g 958,348.9,81



Công suất yêu cầu trên trục bơm được xác định theo công thức II.189, trg 439, [1]:

N=



Q.ρ .g.H

, KW.

1000.η



Q: năng suất bơm ,Q = 7,64.10-4 m3/s.

η :hiệu suất chung của bơm , η =0,8.

7,64.10 −4.958,348.9,81.46,48

= 0,417 KW

1000.0,8





N=



Công suất của động cơ điện:

Nđc =



N

, KW (Công thức II.190, trg 439, [1].

η tr .η dc



ηtr : hiệu suất truyền động, chọn ηtr = 0,95.

ηđc : hiệu suất động cơ điện, chọn ηđc = 0,75.

=>



Nđc =



0,417

= 0,585KW .

0,95.0,75



Thường chọn động cơ điện có cơng suất lớn hơn cơng suất tính tốn để đề phòng

khi phải làm việc q tải, nên công suất động cơ thực tế:

Ncđc = β.Nđc

β



KW (Công thức II.191, trg 439, [1].



: hệ số dự trữ công suất, cho ở bảng II.33, trg 440, [1], ứng với N đc = 0,585



< 1 thì β = 2.

= > Ncđc = 2.0,585 = 1,17 KW.

Vậy cần sử dụng bơm có năng suất 7,64.10 -4 m3/s với động cơ điện có cơng suất là:

1,17 KW.



SVTH: Đinh Hồng Thảo

67



GVHD: Ths. Bùi Tấn

Nghĩa



PHẦN 5: KẾT LUẬN

Trên đây là tồn bộ các tính toán và đề nghị thiết kế hệ thống chưng cất hỗn hợp

metylic và nước bằng tháp chóp làm việc liên tục. Trong q trình tính tốn khơng

thể tránh khỏi các thiếu sót, nhóm em mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý

thầy cô.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy Bùi Tấn Nghĩa đã hướng dẫn nhóm em hồn thành

đồ án này.

Các tài liệu tham khảo :

[1]. Sổ tay Quá trình thiết bị tập 1 -Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

[2]. Sổ tay Quá trình thiết bị tập 2 -Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật.

[3]. Quá trình và thiết bị truyền khối, Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM, 2011.

[4]. Q trình và thiết bị truyền nhiệt, Trường Đại Học Cơng Nghiệp TP.HCM,

2011.



SVTH: Đinh Hồng Thảo

68



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Dòng nóng : 109,36oC → 109,36oC

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×