Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Tải bản đầy đủ - 0trang

Đồ án Quá trình và thiết bị

Nhiệt độ (0C)



Trần Phước Châu

119,6



69,7



68,7



3.2.2 Xác định tổn thất nhiệt độ

3.2.2.1 Xác định tổn thất nhiệt độ do nồng độ

Sử dụng phương pháp Tysenco để xác định tổn thất nhiệt độ do nồng độ :

∆’ = f.∆0 [1]

Với:

∆’: độ tăng nhiệt độ sôi tại áp suất cô đặc (0C)

∆0: độ tăng nhiệt độ sôi tại áp suất thường (0C)

f: hệ số hiệu chỉnh và được tính theo cơng thức sau



Với:



f = 16,14



T 2m

r

[2]



Tm: nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất (K)

r: ẩn nhiệt hóa hơi của dung mơi (J/kg)

Thay: Tm = tw = 69,70C = 342,7K

r = 2333,732 (J/kg) [a]

Suy ra: f = 0,812.

Tra:

∆0 = 0,526860C [c]

Tổn thất nhiệt độ do nồng độ là :

∆’ = tsdd(Po) – tsdm(Po) = f.∆0 = 0,4280C

3.2.2.2 Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh

Trong thiết bị cơ đặc loại màng, q trình bốc hơi ti ến hành trong l ớp dung

dịch rất mỏng nên ảnh hưởng của áp suất thủy tĩnh thực tế không đáng kể.

Vậy: ∆’’ = 00C

3.2.2.3 Tổn thất nhiệt độ do trở lực trên đường ống

Thường chấp nhận tổn thất nhiệt độ trên đoạn ống dẫn hơi thứ từ nồi cô

đặc đến thiết bị ngưng tụ từ 0,5 - 1,50C.

Chọn ∆’’’ = 10C.

Tổn thất nhiệt độ tổng cho toàn hệ thống:

Σ∆ = ∆’+ ∆” + ∆”’ = 0,428 + 0 + 1 = 1,4280C [3]

3.2.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích

∆thi = ∆t - Σ∆ = tD – tc - Σ∆ = 119,6 – 68,7 – 1,428 = 49,4720C [4]

3.2.4 Cân bằng nhiệt lượng

3.2.4.1 Phương trình cân bằng nhiệt lượng



8



Đồ án Quá trình và thiết bị



Trần Phước Châu



Trong đó:

D: suất lượng hơi đốt cần dùng (kg/h)

φ: độ ẩm của hơi đốt. Chọn φ = 0,05

iD, iw: hàm nhiệt của hơi đốt, hơi thứ (J/kg)

t1, t2: nhiệt độ vào và ra khỏi nồi của dung dịch (0C)

Cd, Cc: nhiệt dung riêng ban đầu, ra khỏi nồi của dung dịch (J/kg.độ)

θ: nhiệt độ nước ngưng tụ (0C) – lấy bằng nhiệt độ hơi đốt: θ =

119,6 0C

Cng : nhiệt dung riêng của nước ngưng (J/kg.độ)

Qtt : nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh (J). Chọn Qtt = 0,03QD

Gd: suất lượng dung dịch ban đầu (kg/h)

Qcđ: nhiệt cơ đặc (J/kg). Qcđ = 0.

Phương trình cân bằng nhiệt lượng:

(1-ϕ).D.iD + ϕ.D.Cng.tD + Gd.Cd.t1 = W.iw + GcCc.t2 + D.Cng. θ + Qtt ± Qc [5]

3.2.4.2 Tra và tính tốn các thơng số liên quan

Bảng 3. 3 Các thơng số tính tốn suất lượng hơi đốt

Hàm nhiệt

(kJ/kg)

Nhiệt độ

dung dịch

(0C)

Nhiệt dung

riêng

(J/kg.độ)



Thông số

Hơi đốt (iD)

Nhập liệu (t1)



Giá trị

2710

2621,6

8

70



Chọn t1 = 700C



Sản phẩm (t2)



70,128



t2 = tsdd(Po) = tw+∆’



Hơi thứ (iW)



Dung dịch nhập liệu

(Cd)

Dung dịch sản phẩm

(Cc)

Nước ngưng (Cng)



4090,7

3693,7

3693,7



3.2.4.3 Tính toán suất lượng hơi đốt cần thiết:

D=



Ghi chú

[d]



C = 4190 - (2514 –

7,542.t).X [6]

[e]



G cC c t 2 − G d C d t 1 + W i w 250.3693, 7.70,128 − 1250.4090,7.70 + 1000.2621.68.1000

=

(1 − ε ).(1 − φ )(θ)

− 0,05).(2710000



4249,3−

2.119, 6)

i D − C ng (1 0, 03).(1



= 1147,64 (kg/h).

9



Đồ án Quá trình và thiết bị



Trần Phước Châu



10



Đồ án Q trình và thiết bị



Trần Phước Châu



PHẦN 4: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH

4.1 TÍNH TỐN HỆ SỐ CẤP NHIỆT, HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT VÀ DIỆN TÍCH BỀ

MẶT TRUYỀN NHIỆT

4.1.1 Tính tốn hệ số cấp nhiệt

4.1.1.1 Tính tốn nhiệt tải riêng trung bình

Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là thép khơng rỉ X18H10T có h ệ s ố d ẫn

nhiệt λ = 16,3 W/m.độ [f]. Chọn bề dày thành ống là: δ = 2 mm.

Giả thiết quá trình là liên tục và ổn định.

Nhiệt tải riêng của hơi đốt cấp cho thành thiết bị:

q1 = α1.(tD – tw1) = α1.∆t1

Nhiệt tải riêng của thành thiết bị:

1

( t w1 − t w 2)

δ

r

+ +r

cau1 λ cau 2



1

∑r



q=

.(tw1 – tw2) =

Nhiệt tải riêng phía dung dịch sơi:

q2 = α2.(tw2 – tdd) = α2. ∆t2

Trong đó:

tD: nhiệt độ hơi đốt (0C)

tdd: nhiệt độ của dung dịch trong nồi (0C)

tw1, tw2: nhiệt độ 2 bên thành ống (0C)

α1: hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ (W/m2.độ)

α2: hệ số cấp nhiệt phía dung dịch (W/m2.độ)

rcau1: nhiệt trở cặn bẩn phía hơi đốt [g] => rcau1 = 0,345.10-3

(m2.độ/W)



rcau2: nhiệt trở cặn bẩn phía dung dịch



[g]



=> rcau2 = 0,387.10-3



(m2.độ/W)

δ

λ



: Nhiệt trở thành thiết bị (m2.độ/W)

δ

(rcau1 + +rcau2 )

λ



∑r =

= 8,545.10-4 (m2.độ/W).

4.1.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ α1

Khi tốc độ của hơi nhỏ (ω







10 m/s , chính xác hơn khi ρω2







30) và màng



nước ngưng chuyển động dòng (Rem <100) thì hệ số cấp nhiệt α1 đối với ống

thẳng đứng được tính theo cơng thức sau:

4



Trong đó:



α1 = 2,04.A.



r

Δt1.H



11



(W/m2.độ)



[7]



Đồ án Q trình và thiết bị



Trần Phước Châu

(



ρ 2 .λ 3 0,25

)

μ



[h]

A=

Đối với nước giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng.



Công thức tính nhiệt độ màng tm:

tm = 0,5.(tw1 + tD)

∆t1: hiệu số nhiệt độ giữa hơi ngưng tụ và thành thiết bị ( 0C)

∆t1 = tD – tw1

r: ẩn nhiệt ngưng tụ tính theo hơi bão hòa (J/kg)

H: chiều cao ống truyền nhiệt (m). Chọn chiều cao ống truy ền

nhiệt H = 5 m.

Xem như sự mất mát nhiệt không đáng kể: q = q1 = q2

∑r



Suy ra:

tw2 = tw1 – q1.

4.1.1.3 Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sơi α2

Màng chảy ở chế độ màng:

Nue = 0,01.Re1/3.Pr1/3 =



α 2 .θ e

λl



[8]



Trong đó:

Nu, Re, Pr: các chuẩn số Nusselt, Reynolds và Prandtl.

α2: hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sơi (W/m2.độ).

θe: bề dày màng (m).

λl: hệ số dẫn nhiệt (W/m.độ).

Bảng 4. 1 Các thơng số trong tính tốn α2

Thơng số



Tính toán



t1 + t 2 70 + 70,128

=

= 70, 064

2

2



Nhiệt độ trung bình dung dịch trong

ống



t dd =



Khối lượng riêng dung dịch ở nồng

độ trung bình (15%)

Độ nhớt dung dịch ở nồng độ trung

bình (15%)



ρdd = 1061,04 (kg/m )



Nhiệt dung riêng trung bình của

dung dịch



3



C



[i]



µdd = 0,4539.10-3 (Ns/m2) [j] (tra ở nhiệt

độ dung dịch là 70,0640C )

Cdd = 4190 – (2514 – 7,542.tdd).Xtb

= 4190 – (2514 – 7,542.70,064).0,15

= 3892,2 (J/kg.độ)

1/3



Bề dày màng



0



 μ2 

 (0, 4539.10−3 ) 2 

−5

θe =  2 ÷ = 

 = 2, 65.10 (m)

2

 1061, 04 .9,81 

 ρ .g 

[8]



12



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×