Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
Chương 6: Tính thiết bị phụ

Chương 6: Tính thiết bị phụ

Tải bản đầy đủ - 0trang

W3: lượng hơi ngưng tụ đi vào thiết bị ngưng tụ , kg/s

i: hàm nhiệt của hơi ngưng tụ, kJ/kg

Tra bảng 56 [4,45], hàm nhiệt của hơi nước bão hoà ở 59 oC: i = 2692 kJ/kg

cn: nhiệt dung riêng trung bình của nước, kJ/kg.độ; cn = 4,18 kJ/kg.độ





Gn 



838, 48 (2692  4,18 �59,12)



 5,89

3600

4,18 �(59,12  36)

kg/s



Lượng không khí và khí khơng ngưng cần hút, theo cơng thức VI.47 [2,84]:

Gkk = 0,000025.(W3 + Gn) + 0,01.W3 kg/s



(VI. 0)



838, 48

838, 48

 Gkk = 0,000025.( 3600 + 5,89) + 0,01. 3600 = 2,5.10-3 kg/s



Thể tích khơng khí cần hút, theo công thức VI.49 [2,84]:

, m3/s



(VI. 0)



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

tkk: nhiệt độ của khơng khí oC; xác định theo cơng thức VI.50 [2,84]:

tkk = t2d + 4 + 0,1.(t2c – t2d)



(VI. 0)



tkk = 36 + 4 + 0,1.(59,12-36) = 42,3 oC

P: áp suất chung của hỗn hợp trong thiết bị ngưng tụ, N/m2 (P = Pnt = 0,3 at)

Ph: áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp, N/m2

Tra bảng 56 [4,45]: Ph = 0,08 at





Vkk 



288 �2,5 �103 �(273  42,3)

(0,3  0, 08) �9,81�104

= 0,0083 m3/s



6.1.1. Đường kính thiết bị ngưng tụ:

Đường kính trong thiết bị ngưng tụ, theo cơng thức VI.52 [2,84]:

(VI. 0)

W: lượng hơi ngưng tụ , kg/s

h: khối lượng riêng của hơi, kg/m3

h: vận tốc của hơi trong thiết bị ngưng tụ, m/s; chọn h = 25 m/s

Tra bảng 56 [4,45]: h = 0,1913 kg/m3 ứng với nhiệt độ hơi 69,12 oC





Dnt  1,383 �



838, 48

3600 �0,1913 �25 = 0,305 m



Vậy chọn đường kính theo chuẩn cho ở bảng 4.8 [3,253]: Dnt = 0,5 m

6.1.2. Kích thước các tấm ngăn:

34



Để đảm bảo làm việc tốt, chọn tấm ngăn dạng hình viên phân.

Bề rộng tấm ngăn tính theo công thức VI.53 [2,85]:

500

 50

b== 2

= 300 mm



(VI. 0)



Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, với đường kính lỗ chọn 2 mm ứng với dùng

nước làm nguội là nước sạch.

Chọn bề dày tấm ngăn ngăn = 4 mm, chiều cao gờ tấm ngăn hg = 40 mm.

6.1.3. Chiều cao thiết bị ngưng tụ:

Để xác định khoảng cách trung bình giữa các ngăn, ta dựa vào mức độ đun nóng

nước.

Mức độ nung nóng nước xác định theo cơng thức VI.56 [2,85]:

P



t2 c  t 2 d 59,12  36



tbh  t2 d 69,12  36 = 0,698



(VI. 0)



Trong đó tbh = tnt = 68,7 oC

Tra bảng VI.7 [2,86], với P = 0,0,698 ta có:

Số ngăn n = 6

Khoảng cách trung bình giữa các ngăn htb = 400mm

Thực tế khi hơi đi trong thiết bị ngưng tụ từ dưới lên thì thể tích của nó sẽ giảm

dần, do đó khoảng cách giữa các ngăn cũng nên giãm dần theo hướng từ dưới lên. Ta có

thể chọn kích thước các ngăn theo bảng VI.8 [2,88]. Theo bảng này chiều cao của thiết bị

ngưng tụ là: H = 4,3m.

6.1.4. Đường kính ống Baromet:

Đường kính ống Baromet tính theo cơng thức VI.57 [2,86]:

,m



(VI. 0)



ω: tốc độ hỗn hợp nước lỏng đã ngưng tụ chảy trong ống, chọn ω = 0,6 m/s







d Ba 



0, 004 �(5,89 



 �0, 6



848, 38

)

3600



= 0,11 m



Vậy chọn đường kính ống Baromet: dBa = 150 mm

6.1.5. Chiều cao ống Baromet:

Chiều cao ống Baromet tính theo cơng thức VI.58 [2,86]:

HBa = h1 + h2 + 0,5



m



(VI. 0)



h1: Chiều cao cột nước trong ống Baromet cân bằng với hiệu số giữa áp

suất khí quyển và áp suất trong TBNT. Theo VI.59 [2,86]:

35



760  735 �0,3

760

h1 = 10,33.= 10,33.

= 7,33 m



(VI. 0)



h2: chiều cao cột nước trong ống Baromet cần để khắc phục toàn bộ trở lực

khi nước chảy trong ống. Lấy hệ số trở lực khi vào ống 1 = 0,5 và khi ra khỏi ống

2 = 1 thì h2 tính theo công thức VI.61 [2,87]:

h2 =



(VI. 0)



: hệ số ma sát trong ống

Hba: chiều cao ống Baromet

0, 6 �0,15

6

Xét Re == 0,365 �10 = 246575



: độ nhớt động học của nước ứng với 54,7 oC

Tra bảng 39 [4,35]:  = 0,365.10-6 m2/s

Tra bảng II.15 [1,381]: với ống thép dẫn hơi nước bão hồ và nước nóng,

độ nhám  = 0,2 (mm). Khi đó:

150 98

)

0,

2

Ren = 220.= 220.

= 377456

(



(VI. 0)



150 87

(

)

0,

2

Regh = 6.= 6.

= 10294



(VI. 0)



Regh < Re < Ren  hệ số ma sát  tính theo cơng thức II.64 [1,384]:

(VI. 0)

  0,1.(1, 46.



0, 2

100 0,25



) 

150 246575

0,022



Chọn chiều cao ống Baromet: H

0,62

H

(2,5  0, 022.

)

2



9,81

0,15

 h2 =

0,018(2,5+0,15H)



H = 7,33 +0,018(2,5+0,15H) + 0,5 => H=7,89

Vậy chọn H=8 m



Bảng VI.10: Kết quả tính tốn thiết bị ngưng tụ Baromet

Đại lượng



Giá trị



Lượng nước lạnh cần thiết Gn, kg/s



5,89

36



Thể tích khơng ngưng cần hút Vkk, m3/s



0,0083



Đường kính thiết bị Dnt, m



0,5



Chiều cao thiết bị H, m



4,3



Số ngăn n, ngăn



6



Bề rộng tấm ngăn b, mm



300



Bề dày tấm ngăn δ, mm



4



Chiều cao gờ tấm ngăn hg, mm



40



Đường kính ống Baromet dBa, mm



150



Chiều cao ống Baromet HBa, m



8



6.2.



Bồn cao vị :



-



Bồn cao vị được đặt ở độ cao sao cho thắng được trở lực của các đường ống.



-



Phương trình Bernoulli cho mặt cắt 1-1 ở mặt thoáng bồn cao vị và mặt cắt 2 – 2

ở mặt cắt ống nhập liệu vào buồng bốc nồi 1 .

P1 w12

P2 w 22

w2

l

Z1 



 Z2 



 (  � )

 g 2g

 g 2g

D

2g



Trong đó:

w1 = 0

w2 = w (m/s)

P1 = 1 at

P2 = 2,77 at

= 1045 kg/m3 : Khối lượng riêng dung dịch nhập liệu ở 27C

 = 1,37.10-3 Ns/m2 : Độ nhớt của dung dịch ở 30C

Z1



: Chiều cao từ bồn cao vị xuống đất, m.



Z2



: Chiều cao từ mặt thoáng chất lỏng trong buồng bốc xuống đất, m.



h1-2 : Tổng tổn thất áp suất, m.

Xác định hệ số ma sát trong ống:

Chọn đường kính ống dẫn :chảy trong ống: d = 25 mm

37



v



4Q

4 �3900



 2,11m / s

2

d

 �3600 �0, 0252 �1045



Chuẩn số Reynolds:



Re 



vd  2,11�0, 025 �1045



 40236



1,37 �103



Chọn vật liệu làm ống là thép không gỉ X18H10T  Độ nhám  = 0,2 mm

9/8



9/8



� 0, 025 �

�d �

Re n  220 � �  220 ��

 50285

3 �

� �

�0, 2 �10 �

8/7



8/7



Re gh



II.62/378 [4]



� 0, 025 �

�d �

 6 �� td �  6 ��

 1495

3 �

� �

�0, 2 �10 �



II.60/378 [4]



Vì Regh < Re < Ren nên

0,25



0,25







 100 �

0, 2.10 3

100 �

  0,1. �

1, 46.



1, 46.



�  0,1. �

�  0, 034

dtd Re �

0, 025

40236 �







II.64/378 [4]



+ Chọn chiều dài ống: L = 20 m

+ Hệ số cục bộ tại miệng ống vào: vào = 0,5

+ Hệ số cục bộ tại miệng ống ra: ra = 1

+ Hệ số cục bộ tại co 90o: co = 1,2

+ Hệ số cục bộ tại van: van = 0,5

Tổng hệ số tổn thất cục bộ:

vào +ra+5co+2van =9,5

Chọn chiều dài đường ống từ bồn cao vị đến cửa nhập liệu nồi I: L = 20 m.

Tổn thất áp suất trên đường ống dẫn:

h



v2 � l

  �



2g � d



2

20



� 2,11 �



0,034 �

 9,5 � 8,32





0, 025

� 2 �9,81 �





Vận tốc của dung dịch ở cửa vào buồng bốc nồi 1:

V



4Q

4 �3900



 2,11m / s

2

 D  �3600 �0, 0252 �1045



Chiều cao từ cửa nhập liệu nồi 1 đến mặt thoáng của bồn cao vị:



38



H  Z1  Z 2 



( P2  P1 ) �9,81�10 4 V 2



h

g

2g



(2, 77  1) �104

2,112





 8, 32  10, 27 m

1045.9,81

2 �9,81



Chiều cao bồn cao vị (tính từ đáy nồi tới mặt thoáng bồn cao vị)

Hbcv = Hcửa nhập liệu + H = (0,4 + 2 +0,2) + 10,27=12,87 m

Vậy để ổn định dòng chảy vào buồng bốc nồi 1 ta đặt bồn cao vị cao hơn cửa nhập

liệu nồi 1 khoảng 10,5m ( hay cách đáy nồi 1 khoảng 13m)

6.3.



Thiết bị gia nhiệt nhập liệu đến nhiệt độ sôi (TBGN):

Năng suất nhập liệu: 3900 kg/h

Nhiệt độ dung dịch vào: 30 o C

Nhiệt độ dung dịch ra: 132,57 o C

Áp suất hơi đốt (hơi nước bão hòa): 4,25 at

Chọn loại thiết bị ống chùm thẳng đứng, dung dịch đi trong ống, hơi đốt đi

ngoài ống, để gia nhiệt nguyên liệu từ 30 o C đến 132,57 o C



6.3.1.



Tính lượng hơi đốt cần dùng:

Dòng lạnh (nhập liệu) :



Nhiệt độ trung bình:



ttb 



td  tc 30  132,57



 81,23oC

2

2



Dòng nóng (hơi đốt): t = 145,82 oC

Hiệu nhiệt độ đầu vào và đầu ra là:

Dtvào = 145,82 – 30 = 115,82 oC

Dtra = 145,82 – 132,57 = 13,25 oC

Hiệu số nhiệt độ trung bình:

tlog 



tvao  tra 115,82  13, 25



 47,3

tvao

115,82

ln

ln

13,25

tra



3.11 [3,177]



Phương trình cân bằng năng lượng:

D.rh. (1-



)



=Gđ.( Cc.tc –Cđtđ) + Qtt



: độ ẩm hơi đốt  = 5%

Giả sử: Qtt = 0,05Drh (1- 

39



 0,95 D.rh .(1-)= Gđ(Cc.tc –Cđtđ)

Lượng hơi đốt cần dùng:

D



Gd �(Cc �tc  Cd �td ) Gd �C �(tc  td )



(kg/ s)

0,95�rh �(1  )

0,95�rh �(1  )



Trong đó:

C



: Nhiệt dung riêng trung bình của dung dịch,J/kgđộ



C = 3885 J/kgđộ. (I.43, I.44, I.41 [1,152])

rh



: Ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt, J/kg ,tra r = 2129000 J/kg.

(bảng I.251 [4,314])



D



3900�3885�(132,57 30)

 809(kg / h)  0,225(kg/ s)

0,95�2129000�0,95



6.3.2. Tính hệ số truyền nhiệt:

Tính nhiệt tải riêng trung bình:

Giả thiết q trình là liên tục và ổn định.

Tính hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ:

 2.04A 4



r

t1H



(W/m 2độ)



V.101 [2,28]



Trong đó:

H : Chiều cao ống truyền nhiệt, m Chọn H = 3 m.

Δt1: Hiệu số nhiệt độ giữa thành và hơi ngưng tụ, oC

Chọn t1=1,82

=> tw1 = t1 – t1 = 145,82 – 1,82=144 oC

=> tm = 0,5(tw1 + t1) = 0,5.(145,82 +144) = 144,91 oC

Tra A = 194

r: Ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt, j/kg (1) Tra r = 2129000 J/kg.

Suy ra: 1 = 9888,41 W/m2độ

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

q1 = 1 ∆t1 = 17996,81 W/m2

Nhiệt tải riêng của thành thiết bị:

40



q



1

1



1

(tw1  tw2 ) (

 

)(tw1  tw2 )

r

rcaùu1  rcáu2



Trong đó:

=> rc1 = 0,23.10-3 m2độ/W



rc1



: Nhiệt trở cặn bẩn phía hơi đốt



rc2



: Nhiệt trở cặn bẩn phía dung dịch => rc2 = 0,38.10-3 m2độ/W



V





: Nhiệt trở thành thiết bị, m2độ/W.



Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt là thép không rỉ X18H10T có hệ số dẫn nhiệt là:



= 16,3 W/m.độ

Chọn bề dày thành ống là:



�r  r



c1







v



= 2 mm.



v

 r  0,00073

 c2

m2độ/W



Xem mất mát nhiệt không đáng kể:

q = q1 = q2

= 130,87 oC



tw2 = tw1 – q1 r



t2 = tw2 – ttb = 49,63 oC

Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch:

Re 



d





v



3 2

vd 

C  Gr  gd  t2

Pr 

3







[2,17]



: Đường kính trong của ống truyền nhiệt (m) . Chọn d = 0,025 m

: Hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng (W/mđộ) . Tra



 = 0,37(W/m.độ)



: Vận tốc dòng chảy, m/s v = 2,11 m/s







: Hệ số dãn nở thể tích, = 58.10-5 0C-1







: Hệ số hiệu chỉnh



 = 1,0



bảng I.235 [1,285]

bảng V.2 [2/15]



Các thông số vật lý tính theo nhiệt độ của mặt tường tiếp xúc với dòng tw2 cho

Prt và nhiệt độ trung bình ttb của dòng cho các chuẩn số khác.

Bảng 23: Các thơng số tra và tính tốn

 (kg/m3)



C











(j/kgđộ)



( Ns/m2)



(W/m2độ)

41



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Chương 6: Tính thiết bị phụ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×