Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
PHẦN III: PHẦN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

PHẦN III: PHẦN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Tải bản đầy đủ - 0trang

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TÔN TH ẤT



 Theo mục 4 – trang 293 – tài liệu 1, ta tra đ ược nhiệt l ượng riêng

của hơi thứ tại 60 oC là: iht = 622 [kcal.kg-1].

 Nhiệt lượng riêng của hơi đốt: ihd = 639 [kcal.kg-1]

(theo 6.6.1 – bài 3 – trang 269)



18 P a g e



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TƠN TH ẤT



B. TÍNH TỐN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

1. Sơ đồ, nguyên lý làm việc của hệ thống

a. Sơ đồ hệ thống

nuoc lanh



7

3



6



8



4



hoi dot



5



9

hoi dot



nuoc ngung



nuoc ngung



1



10

Bo m

Chân

Không



2



1 – Thùng chứa dịch

2 – Bơm

3 – Thùng cao vị

4 – Lưu lượng kế

5 – Thiết bị đun nóng dịch

6 – Thiết bị cơ đặc

7 – Thiết bị ngưng tụ Baromet

8 – Bộ phận tách nước và khí khơng ngưng

9 – Ống Baromet

10 – Bơm chân không



19 P a g e



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TÔN TH ẤT



b. Nguyên lý làm việc

 Dung dịch được bơm 2 hút từ thùng chứa dịch 1, sau đó dịch đ ược

đưa lên thùng cao vị 3 và được đưa xuống bộ định lượng 4 tr ước khi

đưa vào thiết bị đun nóng 5.

 Sau khi đi qua bộ định lượng 4, dịch đi vào thiết bị đun nóng 5. T ại

đây, dịch được đun nóng tới nhiệt độ mong muốn (thường là nhiệt

độ sôi bay hơi trong thiết bị cô đặc).

 Tại thiết bị cô đặc 6, dung dịch sôi và nước trong dung dịch bay h ơi.

Hơi nước và khí khơng ngưng được hút đi vào thiết b ị ng ưng t ụ

Baromet 7. Dung dịch trong buồng đốt thì liên tục được đun nóng và

dịch tuần hoàn tự nhiên trong ống tuần hoàn trong buồng đốt.

 Hơi nước và khí khơng ngưng sau khi được hút vào trong thi ết bị

ngưng tụ. Tại đây, nước lạnh liên tục phun xuống và h ơi đi t ừ d ưới

lên, qua các đĩa và ngưng tụ. Sau đó, theo ống Baromet 9 ch ảy ra

ngồi.

 Khí khơng ngưng tiếp tục được hút ra và cho đi qua một bộ tách

nước 8 trước khi về bơm chân không 10.



2. Tính tốn cân bằng vật chất

Coi như trong suốt q trình, khối lượng chất khơ khơng đ ổi. T ừ các thơng

số ban đầu, ta tính được khối lượng dịch đưa vào ban đầu (G d) là:



Gd = Gc



xc

20

= 500 = 1250

xd

8



[kg.h-1]



Lại có:

Gd = Gc + W [kg.h-1]

Trong đó, W là khối lượng nước cần bốc hơi.

Vậy lượng nước cần bốc hơi:

W = Gd - Gc = 1250 – 500 = 750 [kg.h-1]



20 P a g e



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TƠN TH ẤT



3. Phương trình cân bằng nhiệt lượng

Theo Tài Liệu 1 – trang 244 ta có:

Phương trình cân bằng nhiệt lượng được xây dựng dựa trên ph ương

trình:



∑Q



= ∑ Qtieuhao



vao



[kcal.h-1]



Trong đó, nhiệt lượng đi vào gồm có:

 Nhiệt lượng do hơi đốt:



Qhd = D.ihd



 Nhiệt lượng do dung dịch đầu:



[kcal.h-1]

Qdd = Gd .Cd .t d



[kcal.h-1]



Nhiệt lượng tiêu hao bao gồm:

 Nhiệt lượng do sản phẩm mang ra:











Qsp = Gc .Cc .t c



[kcal.h-1]

Qhn = W.ihn

Nhiệt lượng do hơi nước bốc lên mang ra:

[kcal.h-1]

Qnt = D.C n .θ

Nhiệt lượng do nước ngưng tụ:

[kcal.h-1]

Qcd = 0,01. xc .Cc .∆q

Nhiệt lượng tổn thất do cô đặc:

[kcal.h-1]

Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh:

Qtt = 0,04.QΣ = 0,04.( D.ihd + Gd .Cd .t d )

[kcal.h-1]



Từ đây, ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng:

D.ihd + Gd .Cd .t d = Gc .Cc .t c + W.ihn + D.Cn .θ + Qcd + 0,04.( D.ihd + Gd .Cd .t d )



Từ phương trình trên, suy ra lượng hơi đốt cần là:



D=



Gc .Cc .t c + W.iht + 0,01.xc .Cc .∆q − 0,96.Gd .Cd .t d

0,96ihd − Cn .θ



Thay các giá trị vào ta được:



21 P a g e



[kg.h-1]



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



D=







GVHD: PGS. TS. TÔN TH ẤT



500.0,906.60 + 750.622 + 0,01.20.0,906.0,32 − 0,96.1250.0,9624.60

0,96.639 − 1.95



D = 820



[kg.h-1]



4. Tính bề mặt truyền nhiệt

a. Chọn ống đốt

Thiết bị cô đặc của ta là loại tuần hồn tự nhiên, buồng đốt trong, dung

dịch khơng tạo kết tủa trên bề mặt ống, các ống xếp dọc theo thi ết bị.

Dựa vào bảng 6.2 – trang 238 – tài liệu 1, ta chọn ống đ ốt v ới các kích

thước sau:

 Đường kính trong: dt = 25 [mm].

δ =2

 Bề dày:

[mm].

 Chiều dài: l = 103 [mm].

Bề mặt truyền nhiệt của thiết bị cơ đặc được tính theo cơng th ức:



F=



D.ihd

K .∆t



[m2]



Trong đó: K – hệ số truyền nhiệt

∆t = t hd − t ht



- hiệu số nhiệt độ có ích [oC]



b. Tính hệ số truyền nhiệt K

Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng th ức:



K=



1

1 δ 1

+ +

α1 λ α2



[kcal.m-2.độ-1]



- Các thông số nước ngưng từ hơi bão hòa ở nhiệt độ 100 oC tra trong

bảng I.5; bảng I.102; bảng I.129; bảng I.212 – tài liệu 2:



22 P a g e



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TƠN TH ẤT



ρnn = 950

 Khối lượng riêng:

[kg.m-3]

µnn = 0,2.10−3

 Độ nhớt:

[Ns.m-2]

λnn = 0.682

 Hệ số dẫn nhiệt:

[W.m-1.độ-1]

rnn = 2.106

 Nhiệt hóa hơi:

[J.kg-1]



23 P a g e



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TƠN TH ẤT



- Các thơng số dịch đường tính bằng phương pháp nội suy tại 15 Bx

(nồng độ trung bình) ở nhiệt độ 40 oC (nhiệt độ trung bình) từ các

thơng số tra trong bảng I. 86; bảng I.112; bảng I.130 – tài liệu 2:

ρdd = 1060

 Khối lượng riêng:

[kg.m-3]

µdd = 0,95.10−3

 Độ nhớt:

[Ns.m-2]

λdd = 0.562

 Hệ số dẫn nhiệt:

[W.m-1.độ-1]

vdd = 0.3

 Vận tốc dịch trong ống:

[m.s-1]

 Nhiệt dung riêng dung dịch: Cdd = 0,9295 [kcal.kg-1.độ-1]

Cdd = 3890 [J.kg-1.độ-1]



α1



- Theo 6.6.2 – trang 271 – tài liệu 1, hệ số cấp nhi ệt

khi ngưng hơi

nước trên bề mặt vách đứng được tính theo cơng th ức:



λnn3 .ρnn2 .rnn . g

α1 = 1,34. 4

µnn .H .∆t

∆t = 5



Với H = 1 [m] là chiều dài ống,

nước và nước ngưng, thay số vào ta có:



[W.m-1.độ-1]



C là chênh lệch nhiệt độ giữa hơi



o



λnn3 .ρnn2 .rnn . g

0.6823.9502.2.106.10

4

α1 = 1,34.

= 1,34.

= 11656

µnn .H .∆t

0,2.10−3.1.5

4



- Theo 6.6.2 – trang 272 – tài liệu 1, hệ số cấp nhiệt

nước ở chế độ chảy rối là:



α 2 = Nu.



λdd

dt



[W.m-1.độ-1]



 Xác định Re:



24 P a g e



α2



[W.m-1.độ-1]



từ thành ống cho



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TƠN TH ẤT



Re =



vdd .dt . ρdd 0,3.0,025.1060

=

= 8368

µdd

0,95.10−3



 Xác định Pr:

Pr =



Cd .µdd 3890.0,95.10−3

=

= 5,22

λdd

0,562



25 P a g e



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TÔN TH ẤT



 Xác định Nu:

Nu = 0,023.Re0,8 .Pr0.4 = 0,023.83680,8.5,220,4 = 60



Thay số vào ta có:



α 2 = Nu.



λdd

0,562

= 60.

= 1340

dt

0,025



[W.m-1.độ-1]



- Thay các giá trị vào K ta có:

1

K=

= 1127

1

0.002

1

+

+

11656

36

1340





K = 970



[W.m-1.độ-1]



[kcal. m-1.độ-1.h-1]



c. Tính hiệu nhiệt độ có ích

Trong q trình truyền nhiệt từ buồng đốt vào vào dung dịch, ta gặp ph ải

∆''

tổn thất do nồng độ (đã tính ở trên), tổn thất thủy tĩnh ( ) và tổn thất thủy

∆ '''

lực ( ). Do vậy, hiệu số nhiệt độ có ích:

∆t = t hd − t ht − ∆'' − ∆'''



[oC]

Dựa vào số liệu thực nghiệm trang 246 và trang 255 – tài liệu 1, ta có

''

∆''' = 3 o

∆ =1 o

C và

C.

Suy ra:

∆t = 100 − 60 − 1 − 3 = 36 o

[ C]

Thay các giá trị vào ta tính được diện tích truyền nhiệt là:



F=



D.ihd 820.639

=

= 15

K .∆t 970.36



[m2] = 15.106 [mm2]



26 P a g e



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TÔN TH ẤT



27 P a g e



ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH

MINH



GVHD: PGS. TS. TƠN TH ẤT



C. TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ CHÍNH

1. Tính buồng đốt

a. Tính số ống trao đổi nhiệt

Theo công thức 6.68 – trang 262 – tài liệu 1, số ống đ ược tính theo cơng

thức sau:



n=



F

π .dn .l



[ống]



Trong đó: F – bề mặt truyền nhiệt; F = 15.106 [mm2].

dn – đường kính ngồi ống đốt; dn = 25 + 2 = 27 [mm]

l – chiều dài ống đốt; l = 10 3 [mm]

Thay số vào cơng thức ta tính được:

F

15.106

n=

=

= 192

π .dn .l π .27.103



[ống]



b. Xác định đường kính ống đối lưu

Đường kính ống đối lưu ddl được xác định sao cho tiết diện ngang của nó

bằng 25% đến 35% tổng tiết diện của các ống trao đ ổi nhi ệt (theo m ục b –

trang 262 – tài liệu 1).

Ta có cơng thức liên hệ giữa đường kính ống đối lưu và ống đốt nh ư sau:

n.



π .dt2 π .ddl2

=

4

4.ϕ



Trong đó: n – số ống truyền nhiệt; n = 192 [ống].

dt – đường kính trong ống đốt; dt = 25 [mm].

ddl – đường kính trong ống đối lưu [mm].



ϕ = 0.25 ÷ 0.35



- hệ số liên quan giữa tiết diện ngang ống đối lưu

28 P a g e



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

PHẦN III: PHẦN TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×