›
›

Công nghệ Hóa học - Đồ án Quá trình và thiết bị

pdf 52 trang vanle 3840
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Công nghệ Hóa học - Đồ án Quá trình và thiết bị", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfcong_nghe_hoa_hoc_do_an_qua_trinh_va_thiet_bi.pdf

Nội dung text: Công nghệ Hóa học - Đồ án Quá trình và thiết bị

  1. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong LỜI MỞ ĐẦU Cơng nghệ hĩa học là một trong những ngành đĩng gĩp rất lớn trong sự phát triển của nền cơng nghiệp nước ta.Trong ngành sản xuất hĩa chất cũng như sử dụng sản phẩm hĩa học, nhu cầu sử dụng nguyên liệu cĩ độ tinh khiết cao phải phù hợp với qui trình sản xuất hoặc nhu cầu sử dụng. Ngày nay, các phương pháp được sủ dụng để nâng cao độ tinh khiết là: chưng cất, trích ly, cơ đặc, hấp thu .Tùy theo đặc tính sản phẩm mà ta lựa chọn phương pháp thích hợp. Hệ methanol – nước là 2 cấu tử tan lẫn hồn tồn, ta dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho methanol. Đồ án mơn học Quá trình và Thiết bị là một mơn học mang tính tổng hợp trong quá trình học tập của các kỹ sư hố- thự c phẩm tương lai. Mơn học giúp sinh viên giải quyết nhiệm vụ tính tốn cụ thể về: yêu cầu cơng nghệ, kết cấu, giá thành của một thiết bị trong sản xuất hố chất - thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận dụng những kiến thức đã học của nhiều mơn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật thực tế một cách tổng hợp. Em chân thành cảm ơn thầy Mai Thanh Phong và các quí thầy cơ bộ mơn Máy & Thiết Bị, các bạn sinh viên đã giúp em hồn thành đồ án này. Tuy nhiên, trong quá trình hồn thành đồ án khơng thể khơng cĩ sai sĩt, em rất mong quí thầy cơ gĩp ý, chỉ dẫn. Tp HCM, ngày 18.1.2010 Trang 3
  2. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong CHƯƠNG 1 Tổng quan I. Giới thiệu về nguyên liệu 1. Methanol Methanol cịn gọi là rượu gỗ, cĩ cơng thức hĩa học CH3OH. Là chất lỏng khơng màu, dễ bay hơi và rất độc. Các thơng số của methanol: - Phân tử lượng: 32,04 g/mol. - Khối lượng riêng: 0,7918 g/cm3. - Nhiệt độ nĩng chảy: -97oC (176K). - Nhiệt độ sơi: 64,5oC ( 337,8K). - Độ nhớt: 0,59 Ns/m2 ở 20oC. 1.1. Ứng dụng Methanol được dùng làm chất chống đơng, làm dung mơi, làm nhiên liệu cho động cơ đốt trong, nhưng ứng dụng lớn nhất là làm nguyên liệu để sản xuất các hĩa chất khác. Khoảng 40% metanol được chuyển thành forml dehyde, từ đĩ sản xuất ra chất dẻo, sơn Các hĩa chất khác được dẫn xuất từ metanol bao gồm dimeylete 1.2. Sản xuất Methanol được sinh ra từ sự trao đổi chất yếm khí của 1 vài lồi vi khuẩn. Kết quả là 1 lượng nhỏ hơi methanol được tạo thành trong khơng khí. Và sau vài ngày khơng khí cĩ chứa methanol sẽ bị oxy hố bởi O2 dưới tác dụng của ánh sáng chuyển thành CO2 và H2O theo phương trình: 2CH3OH + 3O2 2CO2 + 4H2O Hiện nay methanol được sản xuất bằng cách tổng hợp trực tiếp từ H2 và CO, gia nhiệt ở áp suất thấp cĩ mặt chất xúc tác. 2. Nước Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng khơng màu, khơng mùi, khơng vị nhưng khối nước dày sẽ cĩ màu xanh nhạt. Khi hĩa rắn nĩ cĩ thể tồn tại ở dạng 5 dạng tinh thể khác nhau. Tính chất vật lý: - Khối lượng phân tử : 18 g / mol o - Khối lượng riêng d4 C : 1 g / ml - Nhiệt độ nĩng chảy : 00C - Nhiệt độ sơi : 1000 C Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trái đất là nước biển) và rất cần thiết cho sự sống. Nước là dung mơi phân cực mạnh, cĩ khả năng hồ tan nhiều chất và là dung mơi rất quan trọng trong kỹ thuật hĩa học. 3. Hỗn hợp Methanol-nước Ta cĩ bảng cân bằng lỏng-hơi cho hỗn hợp methanol-nước ở 1 atm Bảng 1 Trang 4
  3. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong toC 100 92,3 87,7 81,7 78 75,3 73,1 71,2 69,3 67,5 66 64,5 x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y 0 26,8 41,8 57,9 66,5 72,9 77,9 82,5 87 91,5 95,8 100 Ở đây x là thành phần lỏng y là thành phần hơi II. Lý thuyết về chưng cất: 1. Khái niệm: Chưng cất là quá trình dùng để tách các cấu tử của một hỗn hợp lỏng (cũng như hỗn hợp khí lỏng) thành các cấu tử riêng biệt dựa vào độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp (nghĩa là khi ở cùng một nhiệt độ, áp suất hơi bão hịa của các cấu tử khác nhau). Thay vì đưa vào trong hỗn hợp một pha mới để tạo nên sự tiếp xúc giữa hai pha như trong quá trình hấp thu hoặc nhả khí, trong quá trình chưng cất pha mới được tạo nên bằng sự bốc hơi hoặc ngưng tụ. Trong trường hợp đơn giản nhất, chưng cất và cơ đặc khơng khác gì nhau, tuy nhiên giữa hai quá trình này cĩ một ranh giới cơ bản là trong quá trình chưng cất dung mơi và chất tan đều bay hơi (nghĩa là các cấu tử đều hiện diện trong cả hai pha nhưng với tỷ lệ khác nhau), cịn trong quá trình cơ đặc thì chỉ cĩ dung mơi bay hơi cịn chất tan khơng bay hơi. Khi chưng cất ta thu được nhiều cấu tử và thường thì hệ cĩ bao nhiêu cấu tử sẽ thu được bấy nhiêu sản phẩm. Nếu xét hệ đơn giản chỉ cĩ 2 cấu tử thì ta thu được 2 sản phẩm: + Sản phẩm đỉnh chủ yếu gồm cấu tử cĩ độ bay hơi lớn và một phần rất ít các cấu tử cĩ độ bay hơi bé. + Sản phẩm đáy chủ yếu gồm cấu tử cĩ độ bay hơi bé và một phần rất ít cấu tử cĩ độ bay hơi lớn. Vậy đối với hệ methanol - nước thì: - Sản phẩm đỉnh chủ yếu là methanol. - Sản phẩm đáy chủ yếu là nước. 2. Các phương pháp chưng cất: 2.1. Phân loại theo áp suất làm việc - Áp suất thấp - Áp suất thường - Áp suất cao 2.2. Phân loại theo nguyên lý làm việc - Chưng cất đơn giản - Chưng bằng hơi nước trực tiếp - Chưng cất đa cấu tử 2.3. Phân loại theo phương pháp cấp nhiệt ở đáy tháp - Cấp nhiệt trực tiếp - Cấp nhiệt gián tiếp Vậy đối với hệ methanol - nước, ta nên chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt gián tiếp. 3. Thiết bị chưng cất: Trang 5
  4. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Trong sản xuất thường dùng nhiều loại thiết bị khác nhau để tiến hành chưng cất. Tuy nhiên yêu cầu cơ bản chung của các thiết bị vẫn giống nhau nghĩa là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn, điều này phụ thuộc vào mức độ phân tán của một lưu chất này vào lưu chất kia. Nếu pha khí phân tán vào pha lỏng ta cĩ các loại tháp mâm, nếu pha lỏng phân tán vào pha khí ta cĩ tháp chêm, tháp phun, Ở đây ta khảo sát 2 loại thường dùng là tháp mâm và tháp chêm. - Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong cĩ gắn các mâm cĩ cấu tạo khác nhau, trên đĩ pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta cĩ: - Tháp mâm chĩp : trên mâm bố trí cĩ chĩp dạng trịn, xupap, chữ s - Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm cĩ nhiều lỗ hay rãnh - Tháp chêm (tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều bậc nối với nhau bằng mặt bích hay hàn. Vật chêm được cho vào tháp theo một trong hai phương pháp: xếp ngẫu nhiên hay xếp thứ tự. So sánh ưu nhược điểm của các loại tháp: Tháp chêm Tháp mâm xuyên lỗ Tháp mâm chĩp - Cấu tạo khá đơn giản. - Trở lực tương đối thấp. - Khá ổn định. Ưu - Trở lực thấp. - Hiệu suất khá cao. - Hiệu suất cao. điểm - Làm việc được với chất lỏng bẩn. - Do cĩ hiệu ứng thành nên hiệu - Khơng làm việc được - Cĩ trở lực lớn. suất truyền khối thấp. với chất lỏng bẩn. - Tiêu tốn nhiều Nhược - Độ ổn định thấp, khĩ vận hành. - Kết cấu khá phức tạp. vật tư, kết cấu điểm - Khĩ tăng năng suất. phức tạp. - Thiết bị khá nặng nề. Trong báo cáo này ta sử dụng tháp mâm xuyên lỗ để chưng cất hệ methanol - nước. CHƯƠNG 2 Quy trình cơng nghệ 1. Thuyết minh quy trình cơng nghệ: Hỗn hợp methanol - nước cĩ nồng độ nhập liệu methanol 10% (theo phần hối lượng), nhiệt độ khoảng 280C tại bình chứa nguyên liệu (13) được bơm (1) bơm lên bồn cao vị (2). Từ đĩ được đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy (12). Sau đĩ, hỗn hợp được Trang 6
  5. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong gia nhiệt đến nhiệt độ sơi trong thiết bị đun sơi dịng nhập liệu (3), rồi được đưa vào tháp chưng cất (5) ở đĩa nhập liệu. Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn luyện của tháp chảy xuống. Trong tháp, hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống. Ở đây, cĩ sự tiếp xúc và trao đổi giữa hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ hơi nước được cấp trực tiếp vào đáy tháp lơi cuốn cấu tử dễ bay hơi. Nhiệt độ càng lên trên càng thấp, nên khi hơi đi qua các đĩa từ dưới lên thì cấu tử cĩ nhiệt độ sơi cao là nước sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp cĩ cấu tử methsanol chiếm nhiều nhất (cĩ nồng độ 95% phần khối lượng). Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (7) và được ngưng tụ hồn tồn. Một phần của chất lỏng ngưng tụ được hồn lưu về tháp ở đĩa trên cùng. Phần cịn lại được làm nguội đến 400C, rồi đưa về bình chứa sản phẩm đỉnh. Một phần cấu tử cĩ nhiệt độ sơi thấp được bốc hơi, cịn lại cấu tử cĩ nhiệt độ sơi cao trong chất lỏng ngày càng tăng. Cuối cùng, ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng hầu hết là các cấu tử khĩ bay hơi (nước). Hỗn hợp lỏng ở đáy cĩ nồng độ methanol là 1,5% phần khối lượng, cịn lại là nước. Dung dịch lỏng ở đáy đi ra khỏi tháp đi vào thiết bị trao đổi nhiệt với dịng nhập liệu, rồi được đưa qua bồn chứa sản pham đáy (11). Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là methanol. Sản phẩm đáy là nước sau khi trao khi trao đổi nhiệt với dịng nhập liệu được thải bỏ ở nhiệt độ 600C. Chú thích các kí hiệu trong qui trình: 1. Bồn chứa nguyên liệu 2. Bơm 3. Bồn cao vị 4. Thiết bị trao đổi nhiệt. 5. Thiết bị đun sơi dịng nhập liệu 6. Lưu lượng kế. 7. Tháp chưng 8. Thiết bị đun sản phẩm đáy 9. Bồn chứa sản phẩm đỉnh. 10. Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh 11. Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh 12. Bẩy hơi 13. Bồn chứa sản phẩm đáy Trang 7
  6. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong CHƯƠNG 3 TÍNH TỐN SƠ BỘ I. Các thơng số ban đầu: - Chọn loại tháp là tháp mâm xuyên lỗ. Thiết bị hoạt động liên tục. - Khi chưng luyện dung dịch metanol thì cấu tử dễ bay hơi là metanol. - Hỗn hợp: + Methanol: CH3OH, MR = 32 (g/mol) + Nước: H2O, MN = 18 (g/mol) Năng suất nhập liệu: GF = 1000 (l/h) Nồng độ nhập liệu: xF = 10% (kg Methanol/ kg hỗn hợp) Nồng độ sản phẩm đỉnh: xP = 95% (kg Methanol/ kg hỗn hợp) Nồng dộ sản phẩm đáy: xW = 1,5% (kg Methanol/ kg hỗn hợp) Chọn: o - Nhiệt độ nhập liệu ban đầu: tBĐ = 28 C o - Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi làm nguội: tPR = 60 C o - Nhiệt độ dịng nước lạnh đi vào: tV = 28 C o - Nhiệt độ dịng nước lạnh đi ra: tR = 40 C - Trạng thái nhập liệu vào tháp chưng cất là trạng thái lỏng sơi. Các ký hiệu: GF, F: suất lượng nhập liệu tính theo kg/h, kmol/h. GP, P: suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo kg/h, kmol/h. GW, W: suất lượng sản phẩm đáy tính theo kg/h, kmol/h. L : suất lượng dịng hồn lưu, kmol/h. xi, xi : nồng độ phần mol, phần khối lượng của cấu tử i. II. Cân bằng vật chất: 1. Nồng độ phần mol của Methanol trong tháp xF / M R 0.1/ 32 xF 0.0588 xF / M R (1 xF ) / M N 0.1/ 32 (1 0.1) /18 xP / M R 0.95/ 32 xP 0.9144 xP / M R (1 xP ) / M N 0.95/ 32 (1 0.95) /18 xW / M R 0.0.15/ 32 xW 0.0085 xW / M R (1 xW ) / M N 0.015/ 32 (1 0.015) /18 Từ số liệu của bảng 1 ta xây dựng đồ thị t-x,y cho hệ Methnol- nước Trang 8
  7. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 100 t0C 95 90 hơi 85 lỏng 80 75 70 65 60 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 x,y 1.0 Đồ thị 1 đồ thị t-x,y cho hệ Methnol- nước Do ta chọn trạng thái nhập liệu vào tháp chưng cất là trạng thái lỏng sơi nên từ đồ thị 1 trên, tại xF = 0.0588 ta nội suy ra nhiệt độ nhập liệu vào tháp chưng cất là 0 TF = 91,5 C 3 Tra bảng 1.249, trang 310, {1} ta được N = 964,25 kg/m 3 Tra bảng 1.2, trang 9, {1} ta được R = 722.19 kg/m Suy ra khối lượng riêng của hỗn hợp khi nhập liệu vào tháp 1 x 1 x 0.1 1 0.1 F F 1,072.10 3 F R N 722,19 964,25 3 F 933.0 kg/m Suy ra GF = 933,0 kg/h Ta cĩ M F xF .M R (1 xF ).M N 0,1.32 (1 0,1).18 19,4 kg/kmol G 933,0 Nên F F 48,093 kmol/h M F 19,4 Trang 9
  8. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 2. Suất lượng mol của các dịng - Phương trình cân bằng vật chất cho tồn tháp F = P + W F.xF = P.xP + W.xW - Thế các giá trị vào ta được hệ phương trình sau P W 48,093 0,9144P 0,0085W 48,093.0,0588 P = 2,67 kmol/h W= 45,42 kmol/h - Lại cĩ M P xP .M R (1 xP ).M N 0,95.32 (1 0,95).18 31,30 kg/kmol M w xW .M R (1 xW ).M N 0,015.32 (1 0,015).18 18,21 kg/kmol - Suy ra GP = P.MP = 2,67.31,30 = 83,57 kg/h GW = W.MW = 45,42.18,21 = 827,1 kg/h 3. Các phương trình làm việc - Từ bảng số liệu 1 ta xây dựng đồ thì cân bằng pha của hệ Methanol-nước ở áp suất 1atm * - Với xF = 0,0588 ta nội suy từ đồ thị 2 được yF = 0,295 + Tỉ số hồn lưu tối thiểu x y* 0,9144 0,295 P F Rmin * 2,62 yF xF 0,295 0,0588 + Tỉ số hồn lưu làm việc: R = 1,3Rmin + 0,3 = 1,3.2,62 + 0.3 = 3,71 + Suất lượng mol tương đối của dịng nhập liệu x x 0,9144 0,0085 f P W 18,01 xF xW 0,0588 0,0588 Phương trình đường làm việc của phần chưng: R f 1 f 3,71 18,01 1 18,01 y  x  x .x .0,0085 4,61.x 0,031` R 1 R 1 W 3,71 1 3,71 1 Hay y 4,61.x 0,031` Phương trình đường làm việc của phần luyện: R 1 3,71 1 y  x .x .x .0,9144 0,788.x 0,194 R 1 R 1 P 3,71 1 3,71 1 Hay y 0,788.x 0,194 Trang 10
  9. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 1 y 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 x 1 Đồ thị 2: đồ thì cân bằng pha của hệ Methanol-nước ở áp suất 1atm CHƯƠNG 4: Trang 11
  10. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Thiết kế chế tạo tháp chưng cất I. Đường kính tháp: 1. Phần luyện: a. Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong phần luyện: - Nồng độ phần mol trung bình của pha lỏng trong phần luyện: x x 0,9144 0,0588 x P F 0,4866 mol L 2 2 - Nội suy từ đồ thị 1 ta được nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần luyện o TLL = 73,4 C - Nồng độ phần khối lượng trung bình của pha lỏng trong luyện: x x 0,95 0,1 x P F 0,525 L 2 2 - Tra bảng 1.249, trang 311, [1] o 3 Khối lượng riêng của nước ở 73,4 C: N = 975,76 kg/m - Tra bng 1.2, trang 9, [1] o 3 Khối lượng riêng của metanol ở 73,4 C: R = 739,77 kg/m - Áp dụng trong cơng thức (1.2), trang 5, [1] 1 x 1 x 0,525 1 0,525 L L 1,196.10 3 LL R N 739,77 957,76 3 Þ LL = 835,78 kg/m b. Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần luyện: - Nồng độ trung bình của pha hơi trong phần luyện: yL = 0,788xL + 0.194 = 0,788.0,4866 + 0.194 = 0,5775 o Þ Nhiệt độ trung bình của pha hơi trong phần luyện: THL = 81,6 C - Khối lượng mol trung bình của pha hơi trong phần luyện: MHL = yL. MR + (1 – yL). MN = 0,5775.32 + (1 – 0,5775). 18 = 26,085 kg/kmol - Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần luyện: PM 1.26,085 HL 0,8965 kg / m3 HL RT 22,4 HL  (81,6 273) 273 - Chọn khoảng cách mâm h = 250 mm - Tra hình 2.2, trang 42,[6]: C = 0,028 - Vận tốc pha hơi đi trong phần luyện LL 835,78  L C 0,028 0,855 m / s HL 0,8965 Lưu lượng pha hơi đi trong phần luyện của tháp: GP .(1 R).22,4.THL 83,57.(1 3,71).22,4.(81,6 273) 3 QV 0,102 m / s M P .To .3600 31,3.273.3600 Đường kính đoạn luyện 4.QV 4.0,102 DL 0,390 m .L 3,14.0,855 Trang 12
  11. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 2. Phần chưng: a. Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong phần chưng: - Nồng độ phần mol trung bình của pha lỏng trong phần chưng: x x 0,0588 0,0085 x F W 0,034(mol metanol/mol hỗn hợp) C 2 2 o - Nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần chưng: TLC = 94,6 C - Nồng độ phần khối lượng trung bình của pha lỏng trong luyện: x x 0,1 0,015 x F W 0,0575kg metanol/ kg hỗn hợp C 2 2 - Tra bảng 1.249, trang 311, [1] o 3 Khối lượng riêng của nước ở 94,6 C: N = 962,78 kg/m - Tra bng 1.2, trang 9, [1] o 3 Khối lượng riêng của metanol ở 94,6 C: R = 719,18 kg/m - Áp dụng trong cơng thức (1.2), trang 5, [1] 1 x 1 x 0,0575 1 0,0575 C C 1,059.10 3 LC R N 719,18 962,78 3 LC = 941,39 (kg/m ). b. Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần chưng - Nồng độ trung bình của pha hơi trong phần chưng yC = 4,61xC - 0,031 = 4,61.0,034 – 0,031 = 0,126 Þ Nhiệt độ trung bình của pha hơi trong phần chưng: o THC = 96,4 C - Khối lượng mol trung bình của pha hơi trong phần chưng MHC = yC. MR + (1 – yC). MN = 0,126.32 + (1 – 0,126). 18 = 19,76 kg/kmol - Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần chưng: PM 1.19,76 HC 0,566 kg / m3 HC RT 22,4 HC  (96,4 273) 273 - Chọn khoảng cách mâm h = 250 mm - Vận tốc pha hơi đi trong phần chưng: - Tra hình 2.2, trang 42,[6]: C = 0,028 LC 941,39 C C 0,028 1,142 m / s HC 0,566 - Lưu lượng pha hơi đi trong tháp: GP .(1 R).22,4.THC 83,57.(1 3,71).22,4.(96,4 273) 3 QV 0,106 m / s M P .To .3600 31,3.273.3600 - Đường kính đoạn chưng 4.QV 4.0,106 DC 0,344 m .C 3,14.1,142 Tra bảng IX.4a, trang 169, [2], ta chọn theo chuẩn D = 400 mm Kết luận: đường kính tháp là D = 0,4 m Trang 13
  12. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Vận tốc pha hơi trong tháp theo thực tế: 4.QV 4.0,106 C 2 2 0,844 m / s 3,14.DC . 3,14.0,4 4.Q 4.0,102 V  L 2 2 0,812 m / s 3,14.DL . 3,14.0,4 II. Chiều cao tháp: 1. Số mâm lý thuyết Ta dựng đồ thị 2 đường làm việc vào trong đồ thị 2 (đồ thị cân bằng pha). Đồ thị 3: Đồ thị xác định số bậc lý thuyết của tháp Từ đồ thị 3 ở trên ta suy số mâm lý thuyết của tháp là Nlt = 10 mâm. Nhưng do ta dùng thiết bị đun nĩng gián tiếp nên ta xem thiết bị này như là 1 mâm lý thuyết Vậy số mâm trong tháp là 9 mâm, trong đĩ + Số mâm phần chưng là 5 + Số mâm phần luyện là 4 2. Xác định số mâm thực tế của tháp Trang 14
  13. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong a. Hiệu suất trung bình của tháp + Vị trí đỉnh Nồng độ phần mol: xP = 0,9144 o tsơi = 65,8 C y * = 0,972 Độ bay hơi tương đối: y *.(1 x) 0,972.(1 0,9144) 3,250 (1 y*).x (1 0,972).0,9144 Tra bảng 1.104, trang 96, [1] Þ Độ nhớt của nước mN = 0,432 cP Dùng tốn đồ 1.18, trang 90, [1] Þ Độ nhớt của metanol mR = 0,325 cP Cơng thức (I.12), trang 84, [1] Độ nhớt của hỗn hợp lỏng: lgmhh = x1lgm1 + x2lgm2 Nên: lgmhh = 0,9144.lg0,325 + (1 – 0,9144).lg0,432 = -0,478 Þ mhh = 0,333 cP Þ aLmL = 3,250.0,333 = 1,082 Tra hình IX, trang 171, [2] Þ E = 46% + Vị trí nhập liệu Nồng độ phần mol: xF = 0,0588 o tsơi = 91,5 C y * = 0,305 Độ bay hơi tương đối: y *.(1 x) 0,305.(1 0,0588) 7,025 (1 y*).x (1 0,305).0,0588 Tra bảng 1.104, trang 96, [1] Þ Độ nhớt của nước mN = 0,312 cP Dùng tốn đồ 1.18, trang 90, [1] Þ Độ nhớt của metanol mR = 0,245 cP Cơng thức (I.12), trang 84, [1] Độ nhớt của hỗn hợp lỏng: lgmhh = x1lgm1 + x2lgm2 Nên: lgmhh = 0,0588.lg0,245 + (1 – 0,0588).lg0,312 = -0,512 Þ mhh = 0,308 cP Þ aLmL = 7,025.0,308 = 2,161 Tra hình IX, trang 171, [2] Þ E = 41% + Vị trí đáy: Nồng độ phần mol: xP = 0,0085 o tsơi = 98,5 C y * = 0,052 Độ bay hơi tương đối: y *.(1 x) 0,052.(1 0,0085) 6,40 (1 y*).x (1 0,052).0,0085 Tra bảng 1.104, trang 96, [1] Þ Độ nhớt của nước mN = 0,289 cP Dùng tốn đồ 1.18, trang 90, [1] Þ Độ nhớt của metanol mR = 0,215 cP Cơng thức (I.12), trang 84, [1] Độ nhớt của hỗn hợp lỏng: lgmhh = x1lgm1 + x2lgm2 Nên: lgmhh = 0,0085.lg0,215 + (1 – 0,0085).lg0,289 = -0,541 Þ mhh = 0,288 cP Þ aLmL = 6,40.0,288 = 1,842 Trang 15
  14. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Tra hình IX, trang 171, [2] Þ E = 43% + Hiệu suất trung bình của tháp 46 41 43 E 43,3% tb 3 b. Chiều cao tháp - Số mâm thực tế của tháp Nlt 9 Ntt 21 mâm Etb 0,433 Trong đĩ NC 5 NttC 12 mâm Etb 0,433 N L 4 N ttL 9 mâm Etb 0,433 - Chiều cao tồn tháp: Sử dụng cơng thức IX.54, trang 169, [2] Htháp = Ntt.(hmâm + d ) = 21.( 0,25 + 0,002 ) + 0,8 = 6,092 m ht - Chọn đáy (nắp) tiêu chuẩn cĩ 0,25 suy ra ht = 0,25.D = 0,25.0,4 = 0,10 m Dt - Chọn chiều cao gờ: hg = 25 mm = 0,025 m - Chiều cao đáy (nắp): Hđn = ht + hg = 0,1 + 0,025 = 0,125 m Kết luận: Chiều cao tồn tháp: H = 6,34 m III. Trở lực tháp: Cấu tạo mâm lỗ: + Chọn tháp mâm xuyên lỗ cĩ ống chảy chuyền với: - Tiết diện tự do bằng 8% diện tích mâm. - Đường kính lỗ dl = 3 mm = 0,003 m - Chiều cao gờ chảy tràn: hgờ = 30mm = 0,03 m - Diện tích của 2 bán nguyệt bằng 20% diện tích mâm. - Lỗ bố trí theo hình lục giác đều. - Khoảng cách giữa 2 tâm lỗ bằng 15 mm. - Bề dày mâm bằng 2 mm - Mâm được làm bằng thép khơng gỉ X18H10T. + Số lỗ trên 1 mâm: 2 2 8%S m Dt 0,4 N = 0,08 0,08. = 1422 lỗ Sl dl 0,003 Gọi a là số hình lục giác. Áp dụng cơng thức (V.139), trang 48, [2]: N = 3a(a-1) +1 Giải phương trình bậc 2 Þ a = 22,3 » 23 Þ N = 1519 lỗ Số lỗ trên đường chéo: b = 2a - 1 = 43 lỗ 2. Trở lực của đĩa khơ: Áp dụng cơng thức (IX.140), trang 194, [2]: Trang 16
  15. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong '2 . P  H k  2 Đối với đĩa cĩ tiết diện tự do bằng 10% diện tích mâm thì x = 1,82 2.1. Phần luyện  0,812 Vận tốc hơi qua lỗ: ' L 10,15 m/s L 8% 0,08 2 10,15 .0,8965 2 Nên: DPkL = 1,82. 84,05 N/m 2 2.2. Phần chưng  0,844 Vận tốc hơi qua lỗ: ' C 10,55 m/s C 8% 0,08 10,552.0,566 Nên: P 1,82. 57,33 N/m2 kC 2 3. Trở lực do sức căng bề mặt Vì đĩa cĩ đường kính lỗ > 1mm Þ Ap dụng cơng thức (IX.142), trang 194, [2]: 4 P   1,3d 0,08d 2 lỗ lỗ 3.1. Phần luyện o Tại nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần luyện TLL = 73,4 C thì: · Tra bảng 1.249, trang 310, [1] Þ Sức căng bề mặt của nước sNL = 0,6334 N/m · Tra bảng 1.242, trang 300, [1] Þ Sức căng bề mặt của rượu sRL = 0,0184 N/m Ap dụng cơng thức (I.76), trang 299, [1]: 1 1 1 12   1 2 1 2 0,6334.0,0184  0,0179 N/m LL 0,6334 0,0184 4 0,0179 P 18,36 N/m2 L 1,3 0,003 0,08 0,0032 3.2. Phần chưng Tính tốn tương tự như phần luyện o Tại nhiệt độ trung bình của pha lỏng trong phần luyện TLL = 94,6 C thì: · Tra bảng 1.249, trang 310, [1] Þ Sức căng bề mặt của nước sNL = 0,5964 N/m · Tra bảng 1.242, trang 300, [1] Þ Sức căng bề mặt của rượu sRL = 0,0160 N/m Ap dụng cơng thức (I.76), trang 299, [1]: 1 1 1 12   1 2 1 2 0,5964.0,0160  0,0126 N/m LL 0,5964 0,0160 4 0,0126 P 12,92 N/m2 L 1,3 0,003 0,08 0,0032 Trang 17
  16. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 4. Trở lực thủy tĩnh do chất lỏng trên đĩa tạo ra: Ap dụng cơng thức trang 68, [3] DPb = 1,3hbKrLg Với: hb = hgờ + Dhl 2 / 3 Q h L l 1,85L K gờ Trong đĩ: Lgờ : chiều dài của gờ chảy tràn, m K = rb/rL : tỷ số giữa khối lượng riêng chất lỏng bọt và khối lượng riêng của chất lỏng, lấy gần bằng 0,5. nL .M L 3 QL : suất lượng thể tích của pha lỏng, m /s. L Tính chiều dài gờ chảy tràn: Ta cĩ: Squạt - SD = Sbán nguyệt R 2 1 20% 2. Rsin R cos R 2 2 2 2 2 2 a - sina = 0,2p Dùng phép lặp Þ a = 1,627 rad = 93,32o 93,32 Nên Lgờ = D .sin( ) 0,4.sin( ) 0,290 m t 2 2 4.1. Phần luyện: Khối lượng mol trung bình của pha lỏng trong phần luyện: MLL = 0,4866.32 + (1 – 0,4866).18 = 24,81 kg/kmol Suất lượng thể tích của pha lỏng trong phần luyện: GP .R.M LL 83,57.3,71.24,81 5 3 QLL = 8,17.10 m /s M P . LL 31,30.835,78.3600 2 / 3 8,17.10 5 hlL 0,0045 m 1,85.0,290.0,5 Cho ta: DPbL = 1,3.(hgờ + DhlL).KrLLg = 1,3.(0,03 + 0,0045). 0,5. 835,78. 9,81 = 183,86 N/m2 4.2. Phần chưng Trang 18
  17. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Tính tốn tương tự như phần luyện Khối lượng mol trung bình của pha lỏng trong phần luyện: MLC = 0,034.32 + (1 – 0,034).18 = 16,54 kg/kmol Suất lượng thể tích của pha lỏng trong phần luyện: GP.R.M LC 83,57.3,71.16,54 5 3 QLC = 4,83.10 m /s M P. LC 31,30.941,39.3600 2 / 3 4,83.10 5 hlC 0,0032 m 1,85.0,290.0,5 Cho ta: DPbC = 1,3.(hgờ + DhlC).KrLCg = 1,3.(0,03 + 0,0032). 0,5. 941,39. 9,81 = 199,29 N/m2 5. Tổng trở lực thuỷ lực của tháp Tổng trở lực của 1 mâm trong phần luyện của tháp là: 2 DPL = DPkL + DPsL + DPbL = 84,05 + 18,36 + 183,86 = 286,27 N/m Tổng trở lực của 1 mâm trong phần chưng của tháp là: 2 DPC = DPkC + DPsC + DPbC = 57,33 + 12,92 + 199,29 = 269,54 N/m Kiểm tra hoạt động của mâm: - Kiểm tra lại khoảng cách mâm h = 0,25m đảm bảo cho điều kiện hoạt P động bình thường của tháp: h > 1,8 ( trang 70, [3] ) L g Với các mâm trong phần luyện trở lực thuỷ lực qua 1 mâm lớn hơn trở lực thuỷ lực của mâm trong phần chưng, ta cĩ: P 286,27 1,8 L 1,8 0,063 m LL g 835,78.9,18 Þ Điều kiện trên được thỏa. - Kiểm tra tính đồng nhất của hoạt động của mâm. Từ cơng thức trang 70, [3] Ta cĩ vận tốc tối thiểu qua lỗ của pha hơi vmin đủ để cho các lỗ trên mâm đều hoạt động: g LL hbL 9,81.835,78.(0,03 0,0045) vmin = 0,67 0,67 8,822 m/s < 10,15 m/s  HL 1,82.0,8965 Þ Các lỗ trên mâm đều hoạt động. Kết luận: Tổng trở lực thủy lực của tháp: 2 DP = NttL.DPL + NttCDPC = 9. 286,27 + 14. 269,54 = 6350,0 (N/m ) 6. Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động: Khoảng cách giữa 2 mâm: Dh = 250 mm Bỏ qua sự tạo bọt trong ống chảy chuyền, chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ được xác định theo biểu thức (5.20), trang 120, [3]: hd = hgờ + Dhl + DP + hd’ ,mm.chất lỏng Trong đĩ: + hgờ : chiều cao gờ chảy tràn ,mm + Dhl : chiều cao lớp chất lỏng trên mâm ,mm + DP: tổng trở lực của 1 mâm ,mm.chất lỏng Trang 19
  18. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong + hd’ : tổn thất thủy lực do dịng lỏng chảy từ ống chảy chuyền vào mâm, được xác định theo biểu thức (5.10), trang 115, [3]: Q 2 h 0,128. L d' 100.S d ,mm.chất lỏng 3 + QL : lưu lượng của chất lỏng (m /h). + Sd : tiết diện giữa ống chảy chuyền và mâm. 2 2 Sd = 0,8 . Smâm = 0,8. .0,4 = 0,10 m 4 1 Để tháp khơng bị ngập lụt khi hoạt động thì: hd £ Dh = 125 mm 2 6.1. Phần luyện DhlL = 0,0045. 1000 = 4,5 mm 286,27 286,27 DPL = 1000 1000 34,92 mm.chất lỏng LL g 835,78.9,81 2 2 Q 8,17.10 5.3600 LL 4 hd 'L 0,128. 0,128. 1,11.10 mm.chất lỏng 100.Sd 100.0,10 -4 Nên: hdL = 30 + 4,5 + 34,92 + 1,11.10 = 69,42 mm < 125 mm Vậy: Khi hoạt động thì mâm ở phần luyện sẽ khơng bị ngập lụt. 6.2. Phần chưng DhlC = 0,0032. 1000 = 3,2 (mm) 269,54 269,54 DPC = 1000 1000 40,02 mm.chất lỏng LC g 941,39.9,81 2 2 Q 4,83.10 5.3600 LC 5 hd 'C 0,128. 0,128. 3,89.10 mm.chất lỏng 100.S d 100.0,10 -5 Nên: hdC = 30 + 3,2 + 40,02 + 3,89.10 = 73,22 mm < 125 mm Vậy: Khi hoạt động thì mâm ở phần chưng sẽ khơng bị ngập lụt. Kết luận: Khi hoạt động tháp sẽ khơng bị ngập lụt. IV. Bề dày tháp : 1. Thân tháp Vì tháp hoạt động ở áp suất thường nên ta thiết kế thân hình trụ bằng phương pháp hàn hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối 2 phía. Thân tháp được ghép với nhau bằng các mối ghép bích. Để đảm bảo chất lượng của sản phẩm ta chọn thiết bị thân tháp là thép khơng gỉ mã X18H10T. 1.1. Các thơng số cần tra và chọn phục vụ cho quá trình tính tốn o Nhiệt độ tính tốn: t = tmax= 100 C Áp suất tính tốn: vì tháp hoạt động ở áp suất thường nên: P = Pthủy tĩnh + DP Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong tồn tháp: LL LC 941,39 835,78 3 rL = 888,85 kg/m 2 2 2 Nên: P = rLgH + DP = 888,58. 9,81. 5,17 + 6350,0 = 51416.7 N/m = 0,0514 N/mm2 Trang 20
  19. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Hệ số bổ sung do ăn mịn hĩa học của mơi trường: Vì mơi trường cĩ tính ăn mịn và thời gian sử dụng thiết bị là trong 20 năm Þ Ca = 1 mm Ứng suất cho phép tiêu chuẩn: Vì vật liệu là X18H10T Þ [s]* = 142 (N/mm2) (Hình 1.2, trang 16, [7]) Hệ số hiệu chỉnh: Vì thiết bị khơng bọc lớp cách nhiệt Þ h = 1 (trang 26, [7]) Ứng suất cho phép: [s] = h [s]* = 142 (N/mm2) Hệ số bền mối hàn: Vì sử dụng phương pháp hàn hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối 2 phía Þ jh = 0,95 (Bảng XIII.8, trang 362, [2]) 1.2. Tính bề dày [ ] 142 Ta cĩ: 0,95 2443,84 > 25 P h 0,0552 Dt P 400 0,0514 Þ S’ = 0,077mm Þ S’ + Ca = 0,077 + 1 = 1,077 mm 2[ ] h 2 142 0,95 Quy trịn theo chuẩn: S = 2 mm (Bảng XIII.9, trang 364, [2]) Bề dày tối thiểu: Smin = 2 mm (Bảng 5.1, trang 94, [7]) Þ Bề dày S = 2 mm 1.3. Kiểm tra độ bền S C 2 1 Điều kiện: a 0,1 2,5.10 3 0,1 (thỏa)  400 2[ ]D (S C ) 2 142 0,95 (2 1) Nên: [P] t a 0,673 > P = 0,09 (thỏa) Dt (S Ca ) 400 (2 1) Kết luận: S = 2 mm 2. Đáy và nắp: Chọn đáy và nắp cĩ dạng hình ellip tiêu chuẩn, cĩ gờ, làm bằng thép X18H10T Chọn bề dày đáy và nắp bằng với bề dày thân tháp: S = 3 mm. Kiểm tra điều kiện: S C a 0,125 D t 2[ ] (S C ) [P]  h a P R (S C ) t a ht Vì đáy và nắp cĩ hình ellip tiêu chuẩn với 0,25 Þ Rt = Dt Dt Þ Điều kiện trên được thỏa như đã kiểm tra ở phần thân tháp. Kết luận: Kích thước của đáy và nắp: Đường kính trong: Dt = 400 mm ht = 100 mm Chiều cao gờ: hgờ = 25 mm Bề dày: S = 2 mm 2 Diện tích bề mặt trong: Sbề mặt = 0,2 m (Bảng XIII.10, trang 382, [2]) Trang 21
  20. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong V. Bề dày mâm : 1. Các thơng số cần tra và chọn phục vụ cho quá trình tính tốn o Nhiệt độ tính tốn: t = tmax = 100 ( C) Áp suất tính tốn: P = Pthủy tĩnh + Pg Chọn bề dày gờ chảy tràn là 3mm. Thể tích của gờ chảy tràn: V = 0,29.0,03.0,003= 2,61.10-5 m3 Tra bảng XII.7, trang 313, [6]: 3 Þ Khối lượng riêng của thép X18H10T là: rX18H10T = 7900 kg/m -5 Khối lượng gờ chảy tràn: m = V.rX18H10T = 2,61.10 .7900 = 0,2062 kg Áp suất do gờ chảy tràn tác dụng lên mâm trịn mg 0,2062.9,81 2 Pg 11,60 N/m D 2 0,4 2 t 3,14. 4 4 Khối lượng riêng của chất lỏng tại đáy tháp: o Ta cĩ xW = 0,0085 suy ra TW = 98,5 C - Tra bảng 1.249, trang 311, [1] o 3 Khối lượng riêng của nước ở 98,5 C: N = 959,22 kg/m - Tra bng 1.2, trang 9, [1] o 3 Khối lượng riêng của metanol ở 98,5 C: R = 715,08 kg/m - Áp dụng trong cơng thức (1.2), trang 5, [1] 1 x 1 x 0,0085 1 0,0085 W W 1,045.10 3 LW R N 715,08 959,22 3 Suy ra rLW = 956,44 kg/m Áp suất thủy tĩnh: Pthủy tĩnh = rLWg(hgờ + DhlC) = 956,44. 9,81. (0,03 + 0,0045) = 326,75 N/m2 Þ P = 326,75 + 11,06 = 337,81 N/m2 Hệ số bổ sung do ăn mịn hĩa học của mơi trường: Thời gian sử dụng thiết bị là trong 20 năm Þ Ca = 1 mm Ứng suất cho phép tiêu chuẩn: Vì vật liệu là X18H10T Þ [s]* = 142 N/mm2 (Hình 1.2, trang 16, [7]) Hệ số hiệu chỉnh: h = 1 (Trang 19, [7]) Ứng suất cho phép: [s] = h [s]* = 142 N/mm2 Mơđun đàn hồi: E = 20.106 N/cm2 (Bảng 2.12, trang 45, [7]) Hệ số Poisson: m = 0,33 (Bảng XII.7, trang 313, [2]) Hệ số điều chỉnh: jb = 0,571 2. Tính bề dày: Đối với bản trịn đặc ngàm kẹp chặt theo chu vi: 2 3P D Ứng suất cực đại ở vịng chu vi:  max (Cơng thức 6.36, trang 100, [8]) 16 S Trang 22
  21. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 2  max 3P D Đối với bản cĩ đục lỗ:  l max [ ] b 16 b S 3P 3 337,81.10 6 S’ Dt 400 0,354 mm 16[ ] b 16 142 0,571 Nên: S + Ca = 1,354 mm Chọn S = 2 mm Kiểm tra điều kiện bền: PR 4 Độ võng cực đại ở tâm: Wo (Cơng thức 6.35, trang 100, [8]) 64DT 4 Wo PR Đối với bản cĩ đục lỗ: Wlo b 64 b DT ES 3 Với: D T 12(1  2 ) 4 2 4 2 Wo 12PR (1  ) 3 PR (1  ) Þ Wlo 3 . 3 b 64 b ES 16 b ES Để đảm bảo điều kiện bền thì: Wlo < ½ S 3 337,811.10 6 2004 (1 0,332 ) S W . 0,050 < 1,0 lo 16 0,571 200000 23 2 Þ Bề dày S đã chọn thỏa điều kiện. Vậy: S = 2 mm VI. Bích ghép thân – đáy và nắp : Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị. Các loại mặt bích thường sử dụng: Bích liền: là bộ phận nối liền với thiết bị (hàn, đúc và rèn). Loại bích này chủ yếu dùng thiết bị làm việc với áp suất thấp và áp suất trung bình. Bích tự do: chủ yếu dùng nối ống dẫn làm việc ở nhiệt độ cao, để nối các bộ bằng kim loại màu và hợp kim của chúng, đặc biệt là khi cần làm mặt bích bằng vật liệu bền hơn thiết bị. Bích ren: chủ yếu dùng cho thiết bị làm việc ở áp suất cao. Chọn bích được ghép thân, đáy và nắp làm bằng thép CT3, cấu tạo của bích là bích liền khơng cổ. Tra bảng XIII.27, trang 417, [2], ứng với Dt = f = 400 (mm) và áp suất tính tốn P = 0,055 (N/mm2) Þ chọn bích cĩ các thơng số sau: Bu lơng Dt D Db Dl Do h db Z (mm) (cái) 400 515 475 450 411 20 M16 20 Tra bảng IX.5, trang 170, [2], với Dh = 250 mm Þ khoảng cách giữa 2 mặt bích là 1000 mm và số mâm giữa 2 mặt bích là 4. Trang 23
  22. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Þ Số mặt bích cần dùng để ghép là: 21/4 + 2 = 8 bích Độ kín của mối ghép bích chủ yếu do vật đệm quyết định. Đệm làm bằng các vật liệu mềm hơn so với vật liệu bích. Khi xiết bu lơng, đệm bị biến dạng và điền đầy lên các chỗ gồ ghề trên bề mặt của bích. Vậy, để đảm bảo độ kín cho thiết bị ta chọn đệm là dây amiăng, cĩ bề dày là 3mm. VII. Chân đỡ tháp : 1. Tính trọng lượng cùa tồn tháp: Tra bảng XII.7, trang 313, [2]: 3 Þ Khối lượng riêng của tháp CT3 là: rCT3 = 7850 kg/m Khối lượng của một bích ghép thân: 2 2 2 2 mbích ghép thân = . D D .h. 0,515 0,40 0,02 7850 12,97 kg 4 t CT 3 4 Khối lượng của một mâm: 2 2 mmâm = D  (100% 8% 10%) = .0.40 .0,002.0,82.7900 = 1,63 kg 4 t mâm X18H10T 4 Khối lượng của thân tháp: 2 2 2 2 mthân = .(D ng –D t).Hthân . rX18H10T = . 0,404 0,40 .5,042.7900 100,56 kg 4 4 Khối lượng của đáy (nắp) tháp: mđáy(nắp) = Sbề mặt .dđáy . rX18H10T = 0,20 . 0,002 . 7900 = 3,16 kg Khối lượng của tồn tháp: m = 8 mbích ghép thân + 21 mmâm + mthân + 2 mđáy(nắp) = 8.12,97 + 21.1,63 + 100,56 + 2.3,16 = 243,43 kg 2. Tính chân đỡ tháp: Chọn chân đỡ: tháp được đỡ trên bốn chân. Vật liệu làm chân đỡ tháp là thép CT3. P mg 243,43.9,81 Tải trọng cho phép trên một chân: Gc = 597,01 N 4 4 4 Để đảm bảo độ an tồn cho thiết bị, ta chọn: Gc = 1000 N Tra bảng XIII.35, trang 437, [2] Þ chọn chân đỡ cĩ các thơng số sau: L B B1 B2 H h s l d 70 60 60 90 150 105 4 30 14 Khối lượng một chân đỡ: mchân đỡ = 3,32 kg VIII. Tai treo tháp : Chọn tai treo: tai treo được gắn trên thân tháp để giữ cho tháp khỏi bị dao động trong điều kiện ngoại cảnh. Chọn vật liệu làm tai treo là thép CT3. Ta chọn bốn tai treo, tải trọng cho phép trên một tai treo: Gt = Gc = 1000 (N). Tra bảng XIII.36, trang 438, [2] Þ chọn tai treo cĩ các thơng số sau: L B B1 H S l a d Trang 24
  23. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 80 55 70 125 4 30 10 14 Khối lượng một tai treo: mtai treo = 0,53 kg IX. Cửa nối ống dẫn với thiết bị- bích nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn: Ống dẫn thường được nối với thiết bị bằng mối ghép tháo được hoặc khơng tháo được. Trong thiết bị này, ta sử dụng mối ghép tháo được. Đối với mối ghép tháo được, người ta làm đoạn ống nối, đĩ là đoạn ống ngắn cĩ mặt bích hay ren để nối với ống dẫn: Loại cĩ mặt bích thường dùng với ống cĩ đường kính d > 10mm. Loại ren chủ yếu dùng với ống cĩ đường kính d £ 10mm, đơi khi cĩ thể dùng với d £ 32mm. Ống dẫn được làm bằng thép X18H10T. Bích được làm bằng thép CT3 , cấu tạo của bích là bích liền khơng cổ. 1. Ống nhập liệu: 3 Khối lượng riêng của hỗn hợp: rF = 933,0 kg/m Chọn loại ống nối cắm sâu vào thiết bị. Chọn vận tốc chất lỏng trong ống nối là vF = 1 m/s Đường kính trong của ống nối: 4.GF 4.933,0 Dy = 0,0188m 3600 F vF 3600 933,0 1 Þ Chọn ống cĩ Dy = 20 mm Tra bảng XIII.26, trang 409, [2] Þ Các thơng số của bích ứng với P = 0,055 N/mm2 là: Bu lơng Dy Dn D Dd Dl h db Z (mm) (cái) 20 25 90 65 50 12 M10 4 2. Ống hơi ở đỉnh tháp: - Nồng độ trung bình của pha hơi ở đỉnh tháp yP = xP = 0,9144 o Þ Nhiệt độ trung bình của pha hơi ở đỉnh tháp: THP = 67,8 C - Khối lượng mol trung bình của pha hơi trong phần luyện: MHL = yL. MR + (1 – yL). MN = 0,9144.32 + (1 – 0,9144). 18 = 30,80 kg/kmol - Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần luyện: PM 1.30,80 HL 1,101 kg / m3 HL RT 22,4 HL  (67,8 273) 273 Chọn vận tốc hơi ra khỏi đỉnh tháp là vHD = 50 m/s Đường kính trong của ống nối: Trang 25
  24. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 4.GHD 4.83,57 Dy = 0,023 m 3600 HD vHD 3600.1,101.3,14.50 Þ Chọn ống cĩ Dy = 25 mm Tra bảng XIII.32, trang 434, [2] Þ Chiều dài đoạn ống nối l = 90 mm Tra bảng XIII.26, trang 409, [2] Þ Các thơng số của bích ứng với P = 0,055 N/mm2 là: Bu lơng Dy Dn D Dd Dl h db Z (mm) (cái) 25 32 100 75 60 12 M10 4 3. Ống hồn lưu: - Nồng độ trung bình của pha lỏng ở đỉnh tháp xP = 0,9144 o Þ Nhiệt độ trung bình của pha hơi ở đỉnh tháp: THP = 65,8 C - Tra bảng 1.249, trang 311, [1] o 3 Khối lượng riêng của nước ở 65,8 C: N = 981,2 kg/m - Tra bng 1.2, trang 9, [1] o 3 Khối lượng riêng của metanol ở 65,8 C: R = 752,8 kg/m - Áp dụng trong cơng thức (1.2), trang 5, [1] 1 x 1 x 0,95 1 0,95 C C 1,30.10 3 LC R N 752,8 981,2 3 LC = 768,1 kg/m Chọn loại ống nối cắm sâu vào thiết bị. Chọn vận tốc chất lỏng trong ống nối là vLD = 0,5 m/s Đường kính trong của ống nối: 4.GLP 4.83,57.3,71 Dy = 0,017 m 3600 LP vLP 3600 768,1 0,5 Þ Chọn ống cĩ Dy = 20 mm Tra bảng XIII.26, trang 409, [2] Þ Các thơng số của bích ứng với P = 0,055 N/mm2 là: Bu lơng Dy Dn D Dd Dl h db Z (mm) (cái) 20 25 90 65 50 12 M10 4 4. Ống hơi ở đáy tháp: - Nồng độ trung bình của pha hơi ở đáy tháp yW = xW = 0,0085 o Þ Nhiệt độ trung bình của pha hơi ở đáy tháp: THP = 99,6 C - Khối lượng mol trung bình của pha hơi trong phần luyện: MHW = yW. MR + (1 – yW). MN = 0,0085.32 + (1 – 0,0085).18 = 18,12 kg/kmol - Khối lượng riêng trung bình của pha hơi trong phần luyện: Trang 26
  25. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong PM 1.18,12 HW 0,593 kg / m3 HW RT 22,4 HW  (99,6 273) 273 Chọn vận tốc hơi vào đáy tháp là vHW = 120 m/s Đường kính trong của ống nối: 4.GHW 4.827,1 Dy = 0,064 m 3600 HW vHW 3600.0,593. .120 Þ Chọn ống cĩ Dy = 70 mm Tra bảng XIII.32, trang 434, [2] Þ Chiều dài đoạn ống nối l = 110 mm Tra bảng XIII.26, trang 409, [2] Þ Các thơng số của bích ứng với P = 0,055 (N/mm2) là: Bu lơng Dy Dn D Dd Dl h db Z (mm) (cái) 70 76 160 130 110 14 M12 4 5. Ống dẫn lỏng ra khỏi đáy tháp: - Nồng độ trung bình của pha lỏng ở đáy tháp xW = 0,0085 o Þ Nhiệt độ của pha lỏng ở đáy tháp: TLW = 98,5 C - Tra bảng 1.249, trang 311, [1] 0 3 Khối lượng riêng của nước ở 98,5 C: N = 959,2 kg/m - Tra bng 1.2, trang 9, [1] o 3 Khối lượng riêng của metanol ở 98,5 C: R = 716,8 kg/m - Áp dụng trong cơng thức (1.2), trang 5, [1] 1 x 1 x 0,015 1 0,015 W W 1,05.10 3 LW R N 716,8 959,2 3 LW = 954,4 kg/m Chọn vận tốc chất lỏng trong ống nối là vLW = 0,5 m/s Đường kính trong của ống nối: 4.GLW 4.827,1 Dy = 0,025 m 3600 LW vLW 3600.954,4. .0,5 Þ Chọn ống cĩ Dy = 25 mm Tra bảng XIII.32, trang 434, [2] Þ Chiều dài đoạn ống nối l = 90 mm Tra bảng XIII.26, trang 409, [6] Þ Các thơng số của bích ứng với P = 0,055 N/mm2 là: Bu lơng Dy Dn D Dd Dl h db Z (mm) (cái) 25 32 100 75 60 12 M10 4 Trang 27
  26. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong CHƯƠNG 5: Tính thiết bị phụ I. THIẾT BỊ ĐUN SƠI ĐÁY THÁP : Chọn thiết bị đun sơi đáy tháp là nồi đun Kettle. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 38 x 3: Đường kính ngồi: dn = 38 mm = 0,038 m Bề dày ống: t = 3 mm = 0,003 m Đường kính trong: dt = 0,032 m Hơi đốt là hơi nước ở 2,0 at đi trong ống 38 x 3. Tra bảng 1.251, trang 314, [1]: r Nhiệt hĩa hơi: H2O = rn = 2208 kJ/kg t o Nhiệt độ sơi: H2O = tn = 119,6 C Dịng sản phẩm tại đáy cĩ nhiệt độ: o Trước khi vào nồi đun (lỏng): tS1 = 98,5 C o Sau khi được đun sơi (hơi): tS2 = 99,6 C 1. Suất lượng hơi nước cần dùng: Cân bằng nhiệt cho tồn tháp: Qđ + GFhFS = (R+1) GDrD + GDhDS + GWhWS + Qm Giả sử Qm = 0,05Qđ 0,95Qđ = (R+1) GDrD + GD(hDS – hFS) + GW(hWS – hFS) h = c .t = [ x c (1 x )c ]t FS F FS F N F A FS h = c .t = [ x c (1 x )c ]t WS W WS W N W A WS hPS = cP.tPS = [ ]tPS xPcN (1 xP )c A r = x r (1 x )r D D N D A o Với xF = 0,0588 tFS = 91,5 C o xW = 0,0085 tWS = 98,5 C o xP = 0,9144 tPS = 65,8 C 1.1. Nhiệt dung riêng: Tra bảng 1.249, trang 310, [1] Nhiệt dung riêng của nước ở 91,5oC = 4,210 kJ/kg.K Nhiệt dung riêng của nước ở 98,5oC = 4,218 kJ/kg.K Nhiệt dung riêng của nước ở 65,8oC = 4,184 kJ/kg.K Tra bảng 1.154, trang 172, [1] Nhiệt dung riêng của methanol ở 91,5oC = 2,920 kJ/kg.K Nhiệt dung riêng của methanol ở 98,5oC = 2,958 kJ/kg.K Nhiệt dung riêng của methanol ở 65,8oC = 2,788 kJ/kg.K 1.2. Enthalpy: hFS = (0,1. 2,920 + (1 - 0,1). 4,210). 91,5 = 373,41 kJ/kg Trang 28
  27. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong hWS = (0,0085. 2,958 + (1 - 0,0085). 4,218). 98,5 = 414,42 kJ/kg hPS = (0,9144. 2,788+ (1 - 0,9144). 4,184). 65,8 = 191,31 kJ/kg 1.3. Nhiệt hĩa hơi: Tra bảng 1.250, trang 312, [1] o Nhiệt hĩa hơi của nước ở 65,8 C = rN = 2344,8kJ/kg Dùng tốn đồ 1.65, trang 255, [1] o Nhiệt hĩa hơi của methanol ở 65,8 C = rR = 330,5 Kcal/kg = 1383,74 kJ/kg Nên: rP = xP rN (1 xP )rA = 0,95. 2344,8 + (1 - 0,95). 1383,74 = 2296,75 kJ/kg 1.4. Tính lượng hơi nước cần dùng: Nhiệt lượng cần cung cấp: (R 1)GP rP GP (hPS hFS ) GW (hWS hFS ) Qđ = 0,95 (3,71 1).83,57.2296,75 83,57.(191,31 373,41) 827,1.(414,42 373,41) = 0,95 = 971300.88 kJ/h G r Nếu dùng hơi nước bão hịa (khơng chứa ẩm) để cấp nhiệt thì: Qđ = H2O . H2O Tra bảng 1.251, trang 314, [1] r Nhiệt hĩa hơi của nước ở 2,0 at = H2O = 2208 kJ/kg Q 971300,88 Vậy: G đ = 440,0 kg/h H2O r 2208 H 2O 2. Hiệu số nhiệt độ trung bình: Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: (119,6 98,5) (119,6 99,6) t = 20,545 K log 119,6 98,5 ln 119,6 99,6 3. Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức như đối với tường phẳng: 1 K 2 1 1 ,W/m .K) r  t n S Với: 2 . n : hệ số cấp nhiệt của hơi đốt,W/m .K. 2 . S : hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy, W/m .K. . rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. 3.1. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: t t q w1 w2 2 t r , W/m  t Trong đĩ: o tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi đốt (trong ống), C Trang 29
  28. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong o tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (ngồi ống), C r t r r  t 1 2  t Bề dày thành ống: t = 0,003 m Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: t = 16,3 W/mK (Bảng XII.7, trang 313, [6]) Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: 2 r1 = 1/5800 m .K/W (Bảng 31, trang 419, [4]) Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: 2 r2 =1/5800 m .K/W -4 2 Nên: rt = 5,289.10 m .K/W 3.2. Xác định hệ số cấp nhiệt của dịng sản phẩm đáy ngồi ống: Áp dụng cơng thức (V.89), trang 26, [2]: .r 0,033 0,333 0,75 .q 0,7 -2 h . .  S = 7,77 . 10 . 0,45 .c0.117 .T 0,37 h   s Nhiệt độ sơi trung bình của dịng sản phẩm ở ngồi ống: t t 98,5 99,6 t S1 S 2 = 99,05 oC S 2 2 TS = 99,05 + 273 = 372,05 K Tại nhiệt độ sơi trung bình thì: - Khối lượng riêng của pha hơi trong dịng sản phẩm ở ngồi ống: PM 1.18,12 HW = 0,594 kg/m3 h RT 22,4 S .372,05 273 - Khối lượng riêng của nước: 3 N = 959,2kg/m (Bảng 1.249, trang 310, [1]) - Khối lượng riêng của methanol: 3 R = 715,0 kg/m (Bảng 1.2, trang 9, [1]) 1 x 1 x 0,015 1 0,015 Nên: W W 1,05.10-3 R A 715,0 959,2 = 954,3 kg/m3 - Độ nhớt của nước: -4 2 N = 2,85.10 N.s/m (Tra bảng 1.104, trang 96, [1]) - Độ nhớt của methanol: -4 2 A = 2,45.10 N.s/m (Dùng tốn đồ 1.18, trang 90, [1]) Sử dụng cơng thức (I.12), trang 84, [1] suy ra độ nhớt của hỗn hợp lỏng: lgmhh = x1lgm1 + x2lgm2 -4 -4 Nên: lgmhh = 0,0085.lg(2,45.10 ) + (1 – 0,0085).lg(2,85.10 ) -4 2 mhh = 2,846.10 N.s/m - Hệ số dẫn nhiệt của nước: N = 0,680 W/mK (Bảng 1.249, trang 310, [5]) - Hệ số dẫn nhiệt của methanol: R = 0,188 W/mK (Bảng 1.130, trang 134, [5]) Áp dụng cơng thức (1.33), trang 123, [5]): Trang 30
  29. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong  = R .xW N .(1 xW ) 0,72.xW .(1 xW ).(N R ) = 0,667 W/mK - Nhiệt dung riêng của nước: cN = 4219,2 J/kgK (Bảng 1.249, trang 310, [1]) - Nhiệt dung riêng của methanol: cR = 2906,0 J/kgK (Bảng 1.154, trang 172, [1]) x x Nên: c = cR W + cN. (1 - W ) = 4199,3 J/kgK - Sức căng bề mặt của nước: N = 0,59022 N/m (Bảng 1.249, trang 310, [1]) - Sức căng bề mặt của methanol: A = 0,01578 N/m (Bảng 1.242, trang 300, [1]) NA Nên:  = 0,0158 N/m N A - Nhiệt hĩa hơi của nước: rN = 2262,2 kJ/kg (Bảng 1.250, trang 312, [5]) - Nhiệt hĩa hơi của methanol: rR = 1032,3 kJ/kg (Tốn đồ 1.65, trang 255, [5]) x x Nên: r = rR W + rN.(1 - W ) = 2243,8 kJ/kg 3.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi đốt trong ống: Áp dụng cơng thức (3.65), trang 120, [4]: r . 2 .g. 3 n n n 0,7254  n .(t - t ).d  n n W1 tr o Dùng phép lặp: chọn tW1 = 119,4 C t n t W1 o Nhiệt độ trung bình của màng nước ngưng tụ: tm = 119,5 C 2 Tại nhiệt độ này thì: 3 - Khối lượng riêng của nước: n = 943,4 kg/m -4 2 - Độ nhớt của nước: n = 2,33.10 N.s/m - Hệ số dẫn nhiệt của nước: n = 0,685 W/mK 2 Nên: n = 31342 W/m K 2 qn = n (tn – tW1) = 6268,4 W/m 2 qt = qn = 6268,4 W/m (xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể) o tw2 = tw1 - qtrt = 116,08 C 2 S = 362,84 W/m K (với q = qt) 2 qS = S (tW2 – tS) = 6126,5 W/m Kiểm tra sai số: q q n S  = q 100% = 2,26% < 5% (thỏa) n o o Kết luận: tw1 = 119,4 C và tw2 = 116,08 C 3.4. Xác định hệ số truyền nhiệt: Trang 31
  30. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 1 K = 301,5 W/m2K 1 1 5,289.10 4 31342 326,84 4. Bề mặt truyền nhiệt: Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Q 971300.1000 F = đ = 43,56 m2 K. tlog 3600.301,5.20,545 5. Cấu tạo thiết bị: Chọn số ống truyền nhiệt: n = 217 ống. Ống được bố trí theo hình lục giác đều. F - Chiều dài ống truyền nhiệt: L = = 1,83 m chọn L = 2 m d d n n t 2 Tra bảng V.II, trang 48, [2] Số ong trên đường chéo: b = 17 ống - Bước ống: t = 1, 2dn = 0,046 m - Đường kính trong của thiết bị (Áp dụng cơng thức (V.140), trang 49, [2]) D = t.(b-1) +4dn= 0,934 m II. THIẾT BỊ NGƯNG TỤ SẢN PHẨM ĐỈNH Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ – ống loại TH, đặt nằm ngang. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 38 x 3: - Đường kính ngồi: dn = 38 mm = 0,038 m - Bề dày ống: t = 3 mm = 0,003 m - Đường kính trong: dtr = 0,032 m Chọn: o o - Nước làm lạnh đi trong ống với nhiệt độ vào tV = 28 C và nhiệt độ ra tR = 40 C. o - Dịng hơi tại đỉnh đi ngồi ống với nhiệt độ ngưng tụ tngưng = 65,8 C 1. Suất lượng nước làm lạnh cần dùng : Cân bằng nhiệt: Qnt = (R + 1).GP.rP = GN.cN.(t2 – t1) rD: nhiệt lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp: rD = x .rR + (1 - x ).rN rR, rN : nhiệt lượng riêng của cấu tử rượu và nước ở đỉnh, J/kg. x phần khối lượng của cấu tử rượu trong pha hơi ở đỉnh. Tra bảng 1.213, trang 256, [1] : rR = 675,2 kcal/kg = 2826,25 kJ/kg Tra bảng 1.250, trang 312, [1] : rN = 559,5 kcal/kg = 2341,96 kJ/kg Suy ra: rD = 0,95.2826,25 + (1 - 0,95).2341,96 = 2801,1 kJ/kg Þ Qnt = (1 + 3,71).83,57.2801,1 = 1102,55 kW Nên: Qnt = (R + 1).DcP = 1102,55 kW 3 Qnt 1102,55.3600.10 Lượng nước cần dùng: GN 79221,4kg/h cN .(t2 t1) 4175,5.(40 28) Trang 32
  31. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong tV t R 28 40 o Nhiệt dung riêng của nước cN được đo ở nhiệt độ t 34 C f 2 2 2. Hiệu số nhiệt độ trung bình : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: (65,8 28) (65,8 40) t = 31,42 K log 65,8 28 ln 65,8 40 3. Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức: 1 K 2 1 1 ,W/m .K r  t n ngưng Với: 2 n : hệ số cấp nhiệt của dịng nước lạnh ,W/m .K 2 ngưng : hệ số cấp nhiệt của dịng hơi ngưng tụ ,W/m .K rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. 3.1. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống : o Nhiệt độ trung bình của dịng nước trong ống: tf = 34 C Tại nhiệt độ này thì: 3 - Khối lượng riêng của nước: n = 994,42 kg/m -7 2 - Độ nhớt của nước: n = 7,23.10 m /s - Hệ số dẫn nhiệt của nước: n = 0,626 W/mK - Chuẩn số Prandtl: Prn = 4,9 Chọn vận tốc nước đi trong ống: vn = 1 m/s Gn 4 79221,4 4 Số ống: = 27,53 n . 2 . 2 3600 N .d tr .vn 3600 994,42 .0,032 .1 Tra bảng V.II, trang 48, [2] chọn n = 37 ống Vận tốc thực tế của nước trong ống: 4G 4.79221,4 n = 0,744 m/s vn 2 2 3600 n n dtr 3600.994,42.37. .0,032 Chuẩn số Reynolds : v d 0,744.0,032 n. tr = 32929,5 > 104 Chế độ chảy rối Re n 7  n 7,23.10 Áp dụng cơng thức (1.74), trang 28, [5] cơng thức xác định chuẩn số Nusselt: 0,25 Pr 0,8 0,43 n Nun 0,021. l .Re n Prn . PrP2 Trong đĩ: 1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng 1.1, trang 29, [5] chọn 1 = 1 Nu . n  n Hệ số cấp nhiệt của nước đi trong ống trong: n = d tr Trang 33
  32. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 3.2. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu : t t q w1 w2 2 t r ,W/m  t Trong đĩ: o tw1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với hơi ngưng tụ, C o tw2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước lạnh, C r t r r  t 1 2  t Bề dày thành ống: t = 0,003 m Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: t = 16,3 W/mK 2 Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5000 m .K/W 2 Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: r2 =1/5800 m .K/W -4 2 Nên: rt = 5,565.10 m .K/W 3.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ ngồi ống : Điều kiện: - Ngưng tụ hơi bão hịa. - Khơng chứa khơng khí khơng ngưng. - Hơi ngưng tụ ở mặt ngồi ống. - Màng chất ngưng tụ chảy tầng. - Ống nằm ngang. Áp dụng cơng thức (3.65), trang 120, [4] Đối với ống đơn chiếc nằm ngang thì: r. 2 .g. 3 0,725  1 4 .(t - t ).d  ngưng W1 n Tra bảng V.II, trang 48, [2] với số ống n = 37 thì số ống trên đường chéo của hình 6 cạnh là: b = 7 Tra hình V.20, trang 30, [2] hệ số phụ thuộc vào cách bố trí ống và số ống trong mỗi dãy thẳng đứng là tb = 0,72 (vì xếp xen kẽ và số ống trong mỗi dãy thẳng đứng là 7) Hệ số cấp nhiệt trung bình của chùm ống: ngưng = tb 1 = 0,72 1 o Dùng phép lặp: chọn tP1 = 59,0 C o Nhiệt độ trung bình của màng chất ngưng tụ: tm = ½ (tngưng + tW1) = 62,4 C Tại nhiệt độ này thì: 3 . Khối lượng riêng của nước: N = 982,0 kg/m 3 . Khối lượng riêng của methanol: R = 753,5 kg/m Nên khối lượng riêng hỗn hợp là 1 x 1 x 0,95 1 0,95 P P 1,31.10 3 R N 753,5 982,0 = 762,4 kg/m3 -4 2 . Độ nhớt của nước: N = 4,496.10 N.s/m -4 2 . Độ nhớt của methanol: R = 3,424.10 N.s/m Nên: lg = xPlgR + (1 – xP)lgN = 0,9144.lg(3,424.10-4) + (1 - 0,9144).lg(4,496.10-4) Trang 34
  33. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong = -3,45  = 3,50.10-4 N.s/m2 . Hệ số dẫn nhiệt của nước: N = 0,661 W/mK . Hệ số dẫn nhiệt của methanol: R = 0,205 W/mK Nên:  = R .xP N .(1 xP ) 0,72.xP .(1 xP ).(N R ) = 0,212 W/mK . Nhiệt ngưng tụ của dịng hơi: r = rD = 2801100 J/kg 2 Nên: 1 = 4295,4 W/m K 2 ngưng = 3092,7,3 W/m K 2 qngưng = ngưng (tngưng – tP1) = 21030,3 W/m 2 qt = qngưng = 21030,3 W/m (xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể) o tP2 = tP1 - qtrt = 46,35 C PrP2 = 3,90 Nun = 161,5 2 n = 1700,2 W/m K 2 qn = n (tP2 – tf) = 20998,7 W/m Kiểm tra sai số: q q ngưng n  = q 100% = 0,15% < 5% (thỏa) ngưng o o Kết luận: tP1 = 59,0 C và tP2 = 46,3 C 3.4. Xác định hệ số truyền nhiệt: 1 K = 726,0 W/m2K 1 1 5,565.10 4 4295,4 1700,2 4. Bề mặt truyền nhiệt: Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Q 1102550 .1000 F = nt = 13,4 m2 K. tlog 3600.726,0.31,42 5. Cấu tạo thiết bị: Số ống truyền nhiệt: n = 61 (ống). Ống được bố trí theo hình lục giác đều. F Chiều dài ống truyền nhiệt: L = d d = 3,3 m chọn L = 4 m n n tr 2 Số ống trên đường chéo: b = 7 ống Bước ống: t = 48 mm = 0,048 m Áp dụng cơng thức (V.140), trang 49, [6]: Đường kính trong của thiết bị: D = t(b-1) + 4dn = 0,44 m III. THIẾT BỊ LÀM NGUỘI SẢN PHẨM ĐỈNH : Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ – ống loại TH, đặt nằm ngang. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép X18H10T, kích thước ống 38 x 3: Trang 35
  34. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong - Đường kính ngồi: dn = 38 mm = 0,038 m - Bề dày ống: t = 3 mm = 0,003 m - Đường kính trong: dtr = 0,032 m Chọn o o - Nước làm lạnh đi trong ống trong với nhiệt độ vào tV = 28 C và nhiệt độ ra tR = 40 C. o - Sản phẩm đáy đi trong ống ngồi với nhiệt độ vào tPS = 65,8 C và nhiệt độ ra tPR = 35oC. 1. Suất lượng nước làm lạnh cần dùng: Cân bằng nhiệt: Q = GP(hPS – hPR) = Gn (hR – hV) Nhiệt dung riêng của nước ở 35oC = 4,178 kJ/kg.K Nhiệt dung riêng của methanol ở 35oC = 2,645 kJ/kg.K Nên: hWR = (0,05. 4,178 + 0,95. 2,645). 35 = 95,26 kJ/kg o Enthalpy của nước ở 28 C = hV = 117,3 kJ/kg o Enthalpy của nước ở 40 C = hR = 167,6 kJ/kg Lượng nhiệt trao đổi: Q = GW(hWS – hWR) = 8040,4 kJ/h Q G Suất lượng nước cần dùng: n h h = 159,9 kg/h R V 2. Hiệu số nhiệt độ trung bình: Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: (65,8 40) (35 28) t = 14,40 K log 65,8 40 Ln 35 28 3. Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức: 1 K 2 1 1 ,W/m .K r  t n W Với: 2 . n : hệ số cấp nhiệt của dịng nước lạnh, W/m .K. 2 . W : hệ số cấp nhiệt của dịng sản phẩm đáy, W/m .K . rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. 3.1. Xác định hệ số cấp nhiệt của nước trong ống: Kích thước của ống trong: . Đường kính ngồi: dn = 38 (mm) = 0,038 m . Bề dày ống: t = 3 (mm) = 0,003 m . Đường kính trong: dtr = 0,032 m o Nhiệt độ trung bình của dịng nước trong ống: tf = ½ (tV + tR) = 34 C Tại nhiệt độ này thì: 3 . Khối lượng riêng của nước: n = 994,34 kg/m -7 2 . Độ nhớt của nước: n = 7,39.10 m /s . Hệ số dẫn nhiệt của nước: n = 0,624 W/mK . Chuẩn số Prandtl: Prn = 5,004 Vận tốc nước đi trong ống: Trang 36
  35. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 4G 4.159,9 n = 0,056 m/s vn 2 2 3600 n dtr 3600.994. .0,032 Chuẩn số Reynolds : v d 0,056.0,032 n. tr = 2424,9 < 104 : chế độ chảy quá độ Re n 7  n 7,39.10 Áp dụng cơng thức V.44,trang 16, [2] cơng thức xác định chuẩn số Nusselt: 0,43 Prn 0,25 Nun ko .1.Prn .( ) Prw2 Trong đĩ: 1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng V.2, trang 15, [2] . Chọn e1 = 1 ko – hệ số phụ thuộc Re, tra bảng trang 16, [2]. Chọn ko = 1 Nu . n  n Hệ số cấp nhiệt của nước trong ống: n = d tr 3.2. Nhiệt tải qua thành ống và lớp cáu: t t q w1 w2 2 t r , W/m  t Trong đĩ: o . tP1 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với sản phẩm đáy (trong ống trong), C o . tP2 : nhiệt độ của vách tiếp xúc với nước lạnh (ngồi ống trong), C r t r r  t 1 2  t . Bề dày thành ống: t = 0,003 m . Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: t = 16,3 W/mK 2 . Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5000 m .K/W 2 . Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: r2 =1/5800 m .K/W -4 2 Nên rt = 5,565.10 m .K/W 3.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của dịng sản phẩm đáy ngồi ống: Kích thước của ống ngồi: . Đường kính ngồi: Dn = 57 mm = 0,057 m . Bề dày ống: t = 3 mm = 0,003 m . Đường kính trong: Dtr = 0,051 m Nhiệt độ trung bình của dịng sản phẩm đáy ngồi ống: o tP = ½ (tPS + tPR) = 50,4 C Tại nhiệt độ này thì: 3 . Khối lượng riêng của nước: N = 987,9 kg/m 3 . Khối lượng riêng của methanol: R = 764,6 kg/m 1 x 1 x 0,95 1 0,95 Nên: P P = 773,4 kg/m3 R N 764,6 987,9 -4 2 . Độ nhớt của nước: N = 5,46.10 N.s/m -4 2 . Độ nhớt của methanol: R = 3,19.10 N.s/m -4 -4 Nên: lg = xPlgR + (1 – xP)lgN = 0,9144.lg(3,19.10 ) + (1 - 0,9144)lg(5,46.10 )  = 3,343.10-4 (N.s/m2) Trang 37
  36. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong . Hệ số dẫn nhiệt của nước: N = 0,647 W/mK . Hệ số dẫn nhiệt của methanol: R = 0,207 W/mK Nên:  = R .xP N .(1 xP ) 0,72.xP .(1 xP ).(N R ) = 0,214 (W/mK) . Nhiệt dung riêng của nước: cN = 4178,2 J/kgK . Nhiệt dung riêng của methanol: cA = 2716,8 J/kgK Nên: c = cN xP + cA. (1 - xP ) = 2789,8 J/kgK Áp dụng cơng thức (V.35), trang 12, [6]: c Pr = 4,365  Vận tốc của dịng sản phẩm đáy ngồi ống: 4G 4.83,57 P = 0,0346 m/s v 2 2 2 2 3600 (Dtr d n ) 3600.773,4. .(0,051 0,038 ) Đường kính tương đương: dtđ = Dtr – dn = 0,051 – 0,038 = 0,013 m Chuẩn số Reynolds : vd 0,0346.0,013.773,4 Re tđ = 986,8 < 2300 : chế độ chảy màng  3,343.10 4 Áp dụng cơng thức (V.45), trang 17, [2] cơng thức xác định chuẩn số Nusselt: 0,25 Pr 0,33 0,1 0,43 Nu P 0,015. l .Re .Gr .Pr . PrP1 Trong đĩ: 1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng V.2, trang 15, [2] chọn 1 = 1 Chuẩn số Grashof g 2l 3 t Gr .  2 l = dtd =0,013 m b = hệ số dãn nở thể tích -4 Hệ số dẫn nhiệt của nước: bN = 4,514.10 1/K -4 Hệ số dẫn nhiệt của methanol: bR = 1,322.10 1/K Dt = chênh lệch nhiệt độ giứa thành ống vad dịng sản phẩm đáy o Dt = tP1 - tP , C NuP . Hệ số cấp nhiệt của dịng sản phẩm đáy ngồi ống: P = d tđ o Dùng phép lặp: chọn tW1 = 43,3 C Tại nhiệt độ này thì: -4 2 . Độ nhớt của nước: N = 6,167.10 N.s/m -4 2 . Độ nhớt của rượu: R = 4,322.10 N.s/m Nên: -4 -4 lgP1 = xPlgR + (1 – xP)lgN = 0,9144.lg(4,322.10 ) + (1 - 0,9144).lg(6,167.10 ) -4 2 W1 = 4,50.10 N.s/m . Hệ số dẫn nhiệt của nước: N = 0,639 W/mK . Hệ số dẫn nhiệt của rượu: R = 0,208 W/mK Trang 38
  37. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Nên: P1 R .xD N (1 xD ) 0,72xP .(1 xP )(N R ) = 0,214 W/mK . Nhiệt dung riêng của nước: cN = 4178,0 J/kgK . Nhiệt dung riêng của rượu: cR = 2865,0 J/kgK Nên: cP1 = cR xP + cN. (1 - xP ) = 2759,5 J/kgK cP1 P1 Áp dụng cơng thức (V.35), trang 12, [2]: PrP1 = 5,73 P1 Gr = 1020040,5 Nên NuP = 10,45 2 aP = 171,8 W/m K 2 qP = aP (tP – tP1) = 1217,98 W/m 2 qt = qP = 1217,98 W/m (xem nhiệt tải mất mát là khơng đáng kể) o tP2 = tP1 - qtrt = 42,622 C PrP2 = 5,796 Nun = 7,32 2 an = 142,78 W/m K 2 qn = an (tP2 – tf) = 1231,2 W/m Kiểm tra sai số: q q W n  = q 100% = 1,085% < 5% (thỏa) W o o Kết luận: tw1 = 43,3 C và tP2 = 42,6 C 3.4. Xác định hệ số truyền nhiệt: 1 K = 74,73 W/m2K 1 1 5,565.10 4 171,8 142,78 4. Bề mặt truyền nhiệt: Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Q 8040,4.1000 F = = 2,075 m2 K. tlog 3600.74,73.14,40 5. Cấu tạo thiết bị: Chọn số ống truyền nhiệt: n = 19 ống. Ống được bố trí theo hình lục giác đều. F - Chiều dài ống truyền nhiệt: L = = 0,966 m chọn L = 1 m d d n n t 2 Tra bảng V.II, trang 48, [2] Số ong trên đường chéo: b = 5 ống - Bước ống: t = 1,2dn = 0,046 m - Đường kính trong của thiết bị (Áp dụng cơng thức (V.140), trang 49, [2]) D = t.(b-1) +4dn= 0,336 m IV. Thiết bị trao đổi nhiệt giữa sản phẩm đáy và nhập liệu: Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ – ống, đặt ngang Ống truyền nhiệt được làm bằng thép hợp kim X18H10T, kích thước ống 38 x 3: Trang 39
  38. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Đường kính ngồi: dn = 38 mm = 0,038 m Bề dày ống: dt = 3 mm = 0,003 m Đường kính trong: dtr = 0,032 m 2 Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5000 m .K/W 2 Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: r2 =1/5800 m .K/W Chọn: o Nhập liệu đi ngồi ống với nhiệt độ vào tFV = 28 C và ra ở nhiệt độ o o Sản phẩm đáy đi trong ống với nhiệt độ tv = 98,5 C, tr = 65 C. 1. Nhiệt độ ra của dịng nhập liệu : Cân bằng nhiệt: Q = GF.cF.(tFr – tFv) = GW.cW.(tWv – tWr) Ở nhiệt độ trung bình t = 81,75oC, thì: Nhiệt dung riêng của nước: cN = 41,95 J/kgK Nhiệt dung riêng của rượu: cR = 28,32 J/kgK Nên: cW = cR xW + cN.(1 - xW ) = 41,75 J/kgK Þ Q = 827,1.41,75.(98,5 – 65) = 115,7 kW Ở 28oC, thì: Nhiệt dung riêng của nước: cN = 4181,48 J/kgK Nhiệt dung riêng của rượu: cR = 2610 J/kgK Nên: cF = 3596,89 J/kgK Q o Þ tFr = t Fv 60,0 C GF .cF 2. Hiệu số nhiệt độ trung bình : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: (98,5 60,0) (65,0 28,0) t 37,75 K log 98,5 60,0 ln 65,0 28,0 3. Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức: 1 K 1 1 r  t n ngưng ,W/m2.K) Với: 2 an : hệ số cấp nhiệt cua dịng nước lạnh, W/m .K 2 angưng : hệ số cấp nhiệt của dịng hơi ngưng tu, W/m .K rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. 3.1. Xác định hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy đi trong ống : o Nhiệt độ trung bình của dịng nước trong ống: tf = ½ (tV + tR) = 81,75 C Tại nhiệt độ này thì: 3 Khối lượng riêng của nước: rn = 970,2 kg/m 3 Khối lượng riêng của rượu: rR = 731,3 kg/m 1 x 1 x 0,0085 1 0,0085 Nên: W W R N 731,3 970,2 Þ r = 967,5 kg/m3 Trang 40
  39. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong -4 2 Độ nhớt của nước: mN = 3,348.10 N.s/m -4 2 Độ nhớt của rượu: mR = 2,552.10 N.s/m -4 -4 Nên: lgm = xWlgmR + (1 – xW)lgmN = 0,015.lg(2,552.10 ) + (1 - 0,015).lg(3,348.10 ) Þ m = 3,33.10-4 N.s/m2 Hệ số dẫn nhiệt của nước: lN = 0,679 W/mK Hệ số dẫn nhiệt của rượu: lR = 0,200 W/mK Nên:  R .xW N .(1 xW ) 0,72.xW .(1 xW ).(N R ) = 0,675 (W/mK) (cơng thức 1.37, trang 124,[1]) Nhiệt dung riêng của nước: cN = 41,95 J/kgK Nhiệt dung riêng của rượu: cR = 28,32 J/kgK Nên: cW = cR xW + cN.(1 - xW ) = 41,75 J/kgK c Áp dụng cơng thức (V.35), trang 12, [2]: Pr = 2,03  Vận tốc thực tế của sản phẩm đáy trong ống: 4G 4.827,1 W m/s vw 2 2 0,016 3600 W n .d tr 3600.964,18.19. .0,032 Chuẩn số Reynolds : v d . 0,016.0,032.964,18 W . tr W < 2300 : chế độ chảy tầng Re w 4 1470,0 W 3,27.10 Áp dụng cơng thức (1.80), trang 31, [5] Þ cơng thức xác định chuẩn số Nusselt: 0,25 Pr 0,33 0,43 0,1 n Nu w 0,15. l .Re n Prn .Gr . Prw2 Trong đĩ: e1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng 1.2, trang 31, [5] Þ chọn e1 = 1 o o Chọn t2 = 8,25 C Þ tw2 = 81,75 + 8,25 = 90 C Tại nhiệt độ này: -4 2 Độ nhớt của nước: mN = 3,276.10 N.s/m -4 2 Độ nhớt của rượu: mR = 2,3.10 N.s/m -4 -4 Nên: lgm = xWlgmR + (1 – xW)lgmN = 0,015.lg(2,3.10 ) + (1 - 0,015).lg(3,276.10 ) Þ m = 3,27.10-4 N.s/m2 Hệ số dẫn nhiệt của nước: lN = 0,679 W/mK Hệ số dẫn nhiệt của rượu: lR = 0,2008 W/mK Nên:  R .xW N .(1 xW ) 0,72.xW .(1 xW ).(N R ) = 0,675 (W/mK) (cơng thức 1.37, trang 124,[1]) Nhiệt dung riêng của nước: cN = 42,05 J/kgK Nhiệt dung riêng của rượu: cR = 28,99 J/kgK Nên: c = cR. xW + cN.(1 - xW) = 41,93 J/kgK c Áp dụng cơng thức (V.35), trang 12, [2]: Pr = 2,55 W 2  Trang 41
  40. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong g.d 3. 2 .. t Gr o  2 1 1  2,755.10 3 (K 1 ) T 90 273 9,81.0,0323.964,182.2,755.10 3.8,25 Gr 61,59.106 (0,327.10 3 ) 2 Þ NuW = 12,19 Hệ số cấp nhiệt của sản phẩm đáy đi trong ống trong: NuW .W 12,19.0,675 2 aW = 257,20 W/m độ d tr 0,032 2 Þ qW = aW. t2 = 257,2.8,25 = 2121,6 W/m 3.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu ngồi ống : o Nhiệt độ trung bình của dịng nhập liệu: tf = ½ (tV + tR) = 44,0 C Tại nhiệt độ này thì: 3 Khối lượng riêng của nước: rN = 990,2 kg/m 3 Khối lượng riêng của rượu: rR = 768,8 kg/m 1 x 1 x 0,1 1 0,1 Nên: F F 1,02.10 3 Þ r = 962,5 kg/m3 R N 768,8 990,2 -4 2 Độ nhớt của nước: mN = 5,68.10 N.s/m -4 2 Độ nhớt của rượu: mR = 4,05.10 N.s/m Nên: lgm = xFlgmR + (1 – xF)lgmN Þ m = 5,22.10-4 (N.s/m2) Hệ số dẫn nhiệt của nước: lN = 0,650 W/mK Hệ số dẫn nhiệt của rượu: lR = 0,212 W/mK Nên: l = R .xW N .(1 xW ) 0,72.xW .(1 xW ).(N R ) = 0,482 W/mK (cơng thức 1.37, trang 124,[1]) Nhiệt dung riêng của nước: cN = 41,78 J/kgK Nhiệt dung riêng của rượu: cR = 26,86 J/kgK Nên: c = cR.xF + cN. (1 – xF) = 40,90 J/kgK c Áp dụng cơng thức (V.35), trang 12, [2]: Pr = 4,43  Đường kính tương đương của khoảng khơng ngồi ống: 2 2 2 2 Dt n.do 0,7 127.0,032 dtd 0,076m Dt n.do 0,7 127.0,032 Vận tốc thực tế của dịng nhập liệu đi ngồi ống: 4G 4.1000 F 3 m/s vF 2 2 2 2 3,57.10 3600 (Dt n.do ) 3600.962,5. .(0,7 127.0,032 ) Chuẩn số Reynolds : 3 vF.dtd . F 3,57.10 .0,076.962,5 Re F 4 710,9 < 2300 : chế độ chảy tầng.  F 5,22.10 Áp dụng cơng thức (V.56), trang 20, [2] Þ cơng thức xác định chuẩn số Nusselt: Trang 42
  41. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Nu 1,16.d 0,6 .Re 0,6 Pr 0,33 D td D D 1,16.0,1080,6.710,90,6.4,430,33 25,64 o Chọn t1 = 18 C Hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu ngồi ống: Nu F .F 25,64.0,482 2 aF = 114,43W/m độ d td 0,108 2 Þ qF = aF. t1 = 112,75.18 = 2059,7 W/m Kiểm tra sai số: q q e = W F 100% = 2,92% < 5% (thỏa) qW 3.4. Xác định hệ số truyền nhiệt: 1 K 75,85 W/m2K 1 1 5,565.10 4 257,20 114,43 4. Bề mặt truyền nhiệt: Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Q 115,7.1000 F = 40,41m2 K. tlog 75,85.37,75 5. Cấu tạo thiết bị: Số ống truyền nhiệt: n = 127 ống. Ống được bố trí theo hình lục giác đều. F Chiều dài ống truyền nhiệt: L = = 2,51 (m) Þ chọn L = 2,5 m d d n n tr 2 So ống trên đường chéo: b = 13 ống Bước ống: t = 48 (mm) = 0,048 m Áp dụng cơng thức (V.140), trang 49, [2]: Þ Đường kính trong của thiết bị: D = t(b-1) + 4dn = 0,7 m. V. Thiết bị đun sơi dịng nhập liệu: Chọn thiết bị ngưng tụ vỏ – ống, đặt ngang. Ống truyền nhiệt được làm bằng thép hợp kim X18H10T, kích thước ống 38 x 3: Đường kính ngồi: dn = 38 mm = 0,038 m Bề dày ống: dt = 3 mm = 0,003 m Đường kính trong: dtr = 0,032 m 2 Nhiệt trở lớp bẩn trong ống: r1 = 1/5000 m .K/W 2 Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: r2 =1/5800 m .K/W Chọn: o o Nhập liệu đi trong ống với nhiệt độ vào tV = 60,0 C và nhiệt độ ra tR = 68,5 C. o Dịng hơi ngưng tụ đi ngồi ống với nhiệt độ ngưng tụ tngưng = 126,25 C, cĩ áp suất 2at, ẩn nhiệt hĩa hơi r = 2189500 J/kg. 1. Lượng hơi nước cần dùng : Trang 43
  42. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Cân bằng nhiệt: Q = GF.cF.(tr – tv) = Gn.rn o Ở nhiệt độ trung bình ttb = 64,25 C thì: Nhiệt dung riêng của nước: cN = 41,83 J/kgK Nhiệt dung riêng của rượu: cR = 28,20 J/kgK Nên: cF = cR.xF + cN. (1 – xF) = 41,02 J/kgK Q = 1000.41,02.( 68,5 - 60) = 34,87 kW Gn = 15,93 (kg/h) 2. Hiệu số nhiệt độ trung bình : Chọn kiểu truyền nhiệt ngược chiều, nên: (126,25 60,0) (126,25 68,5) t 62,15 K log 126,25 60,0 Ln 126,25 68,5 3. Hệ số truyền nhiệt: Hệ số truyền nhiệt K được tính theo cơng thức: 1 K 1 1 r  t n ngưng ,W/m2.K Với: 2 an : hệ số cấp nhiệt của dịng nước lạnh, W/m .K 2 angưng : hệ số cấp nhiệt của dịng hơi ngưng tu, W/m .K rt : nhiệt trở qua thành ống và lớp cáu. . Bề dày thành ống: t = 0,003 m . Hệ số dẫn nhiệt của thép khơng gỉ: t = 16,3 W/mK 2 . Nhiệt trở lớp cáu trong ống: r1 = 1/5800 m .K/W 2 . Nhiệt trở lớp cáu ngồi ống: r2 =1/5800 m .K/W -4 2 Nên: rt = 5,289.10 m .K/W 3.1. Xác định hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu đi trong ống : o Nhiệt độ trung bình của dịng nhập liệu trong ống: tf = ½ (tV + tR) = 64,25 C Tại nhiệt độ này thì: 3 Khối lượng riêng của nước: rN = 979,8 kg/m 3 Khối lượng riêng của rượu: rR = 746,2 kg/m 1 x 1 x 0,1 1 0,1 Nên: F F Þ r = 950,06 kg/m3 R N 746,2 979,8 -4 2 Độ nhớt của nước: mN = 3,88.10 N.s/m -4 2 Độ nhớt của rượu: mR = 3,12.10 N.s/m Nên: lgm = xF.lgmR + (1 – xF).lgmN Þ m = 3,65.10-4 N.s/m2 Hệ số dẫn nhiệt của nước: lN = 0,661 W/mK Hệ số dẫn nhiệt của rượu: lR = 0,105 W/mK Nên: l = R .xF N .(1 xF ) 0,72.xF .(1 xF ).(N R ) = 0,569 W/mK (cơng thức 1.37, trang 124,[1]) Nhiệt dung riêng của nước: cN = 41,83 J/kgK Nhiệt dung riêng của rượu: cR = 28,20 J/kgK Nên: c = cR.xF + cN. (1 – xF) = 40,475 J/kgK Trang 44
  43. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong c Áp dụng cơng thức (V.35), trang 12, [2]: Pr = 2,60  Vận tốc thực tế của dịng nhập liệu trong ống: 4G 4.1000 F m/s vF 2 2 0,003 3600 F n d tr 3600.950,06.127. .0,032 Chuẩn số Reynolds : v d . 0,003.0,032.950,06 F. tr F < 2300 : chế độ chảy tầng Re F 4 250,0  F 3,65.10 Áp dụng cơng thức (1.80), trang 31, [5] Þ cơng thức xác định chuẩn số Nusselt: 0,25 Pr 0,33 0,43 0,1 n Nu w 0,15. l .Re n Prn .Gr . Prw2 Trong đĩ: e1 – hệ số tính đến ảnh hưởng của hệ số cấp nhiệt theo tỷ lệ giữa chiều dài L và đường kính d của ống. Tra bảng 1.2, trang 31, [5] Þ chọn e1 = 1 o o Chọn t2 = 20 C Þ tw2 = 84,25 C Tại nhiệt độ này: -4 2 Độ nhớt của nước: mN = 3,03.10 N.s/m -4 2 Độ nhớt của rượu: mR = 2,26.10 N.s/m Nên: lgm = xFlgmR + (1 – xF)lgmN Þ m = 2,98.10-4 N.s/m2 Hệ số dẫn nhiệt của nước: lN = 0,677 W/mK Hệ số dẫn nhiệt của rượu: lR = 0,178 W/mK Nên: l = R .xF N .(1 xF ) 0,72.xF .(1 xF ).(N R ) = 0,595 W/mK (cơng thức 1.37, trang 124,[1]) Nhiệt dung riêng của nước: cN = 4201,8 J/kgK Nhiệt dung riêng của rượu: cR = 2922,0 J/kgK Nên: c = cR. xF + cN.(1 – xF) = 4126,5 J/kgK c Áp dụng cơng thức (V.35), trang 12, [2]: Pr = 2,067 W 2  g.d 3. 2 .. t Gr o  2 1 1  2,96.10 3 K 1 T 64,25 273 9,81.0,0323.950,062.2,96.10 3.20 Gr 193,4.106 (0,298.10 3 ) 2 Þ NuF = 11,4 Hệ số cấp nhiệt của dịng nhập liệu đi trong ống trong: Nu F .F 11,4.0,595 2 aF = 212,0W/m độ d tr 0,032 2 Þ qF = aF. t2 = 212,0.20 = 4240,0 W/m Trang 45
  44. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 3.3. Xác định hệ số cấp nhiệt của hơi ngưng tụ ngồi ống : Áp dụng cơng thức (1.110), trang 38, [5]Þ Đối với ống đơn chiếc nằm ngang thì: r. 2 .g. 3 0,725  1 4 .(t - t ).d  ngưng W1 n Tra bảng V.II, trang 48, [2] Þ với số ống n = 127 thì số ống trên đường chéo của hình 6 cạnh là: b = 13 Tra hình V.18, trang 19, [4] Þ hệ số phụ thuộc vào cách bố trí ống và số ống trong mỗi dãy thẳng đứng là etb = 1,1 Þ Hệ số cấp nhiệt trung bình của chùm ống: angưng = etba1 = 1,1a1 o o Chọn t1 = 0,2 C Þ tW1 = 126,05 C Tra các thơng số của hơi ngưng tụ: 3 Khối lượng riêng của hơi: rN = 939,16 kg/m -4 2 Độ nhớt của hơi: mN = 2,28.10 N.s/m Hệ số dẫn nhiệt của hơi: lN = 0,686 W/mK 2 Þ a1 = 19886,13 W/m K 2 Þ an = 21874,74 W/m K Þ qn = an (tn – tW1) = 4374,94 W Kiểm tra sai số: q q e = n F 100% = 3,08% < 5% (thỏa) q n 3.4. Xác định hệ số truyền nhiệt: 1 K 188,0 W/m2K 1 1 5,565.10 4 212,0 21874,74 4. Bề mặt truyền nhiệt: Bề mặt truyền nhiệt được xác định theo phương trình truyền nhiệt: Q 15,93.1000 F = nt 1,36m2 K. tlog 188,0.62,15 5. Cấu tạo thiết bị: Số ống truyền nhiệt: n = 127 ống. Ống được bố trí theo hình lục giác đều. F Chiều dài ống truyền nhiệt: L = = 0,09 (m) Þ chọn L = 0,1 m d d n n tr 2 So ống trên đường chéo: b = 13 ống Tra bảng trang 21, [3] Þ Bước ống: t = 48 mm = 0,048 m Áp dụng cơng thức (V.140), trang 49, [2]: Þ Đường kính trong của thiết bị: D = t(b-1) + 4dn = 0,7 m. VI. Bồn cao vị: Trang 46
  45. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong 1. Tổn thất đường ống dẫn: Chọn ống dẫn cĩ đường kính trong là dtr = 80 mm Tra bảng II.15, trang 381, [1] Þ Độ nhám của ống: e = 0,2 mm = 0,0002 m Tổn thất đường ống dẫn: l v 2 1 F h1 1 1 . m d1 2g Trong đĩ: l1 : hệ số ma sát trong đường ống. l1 : chiều dài đường ống dẫn, chọn l1 = 30 m d1 : đường kính ống dẫn, d1 = dtr = 0,08 m x1 : tổng hệ số tổn thất cục bộ. vF : vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn 1.1. Xác định vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn : Các tính chất lý học của dịng nhập liệu được tra ở nhiệt độ trung bình: tFV t FS 28 65,8 o tF = = 46,9 C 2 2 Tại nhiệt độ này thì: 3 Khối lượng riêng của nước: rN = 989,2 kg/m 3 Khối lượng riêng của rượu: rR = 768,4 kg/m 1 xF 1 xF 0,1 1 0,1 3 Nên: Þ rF = 961,6 kg/m F R N 768,4 989,2 -4 2 Độ nhớt của nước: mN = 5,15.10 N.s/m -4 2 Độ nhớt của rượu: mR = 3,75.10 N.s/m Nên: lgmF = xFlgmN + (1 – xF)lgmA -4 2 Þ mF = 4,65.10 N.s/m Vận tốc của dịng nhập liệu đi trong ống: 4G 4.1000 F = 0,057 m/s vF 2 2 3600 F d tr 3600.961,6. .0,08 1.2. Xác định hệ số ma sát trong đường ống : Chuẩn số Reynolds : v d 0,057.0,08.961,6 F tr F = 9429,9 > 4000 : chế độ chảy rối Re F 4  F 4,65.10 8/7 Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6(d1/e) = 5648,513 Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám: 9/8 Ren = 220.(d1/e) = 186097,342 Vì Regh < ReF < Ren Þ chế độ chảy rối ứng với khu vực quá độ. 0,25  100 Áp dụng cong thức (II.64), trang 379, [1]: l1= 0,1. 1,46. = 0,035 d1 Re F 1.3. Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ : Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [1]: o Chọn dạng ống uốn cong 90 cĩ bán kính R với R/d = 2 thì xu1 (1 chỗ) = 0,15. Đường ống cĩ 6 chỗ uốn Þ xu1 = 0,15. 6 = 0,9 Trang 47
  46. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Van : Chọn van cầu với độ mở hồn tồn thì xvan (1 cái) = 10. Đường ống cĩ 2 van cầu Þ xvan = 10. 2 = 20 Lưu lượng kế : xl1 = 0 (coi như khơng đáng kể). Vào tháp : xtháp = 1 Tại miệng ra của bồn cao vị: Tra bảng 10, trang 385, [1]: x = 11 Nên: x1 = 33,05 2 30 0,057 -3 Vậy: h1 0,035. 33,05 . = 7,65.10 (m) 0,08 2.9,81 2. Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị trao đổi nhiệt giữa dịng nhập liệu và sản phẩm đáy: l v 2 h 2 . 2 2  2 d 2 2g 2 m Trong đĩ: l2 : hệ số ma sát trong đường ống. l2 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 2,5 m d2 : đường kính ống dẫn, d2 = dtr = 0,032 m x2 : tổng hệ số tổn thất cục bộ. v2 : vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn -3 2.1. Vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn :v2 = 3,57.10 m/s 2.2. Xác định hệ số ma sát trong đường ống : Chuẩn số Reynolds : Re2 = 710,9 < 2300 : chế độ chảy tầng. Độ nhám: e = 0,0002 64 64 Áp dụng cơng thức (II.64), trang 379, [1]:  0,09 Re 710,9 2.3. Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ : Đột thu : F 0,0322 Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Khi o = 0,160 thì x = 0,458 2 đột thu 2 (1chỗ) F1 0,08 Cĩ 1 chỗ đột thu Þ xđột thu 1 = 0,458 Đột mở : F 0,0322 Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Khi o = 0,160 thì x = 0,708 2 đột mở 2 (1chỗ) F1 0,08 Cĩ 1 chỗ đột mở Þ xđột mở 2 = 0,708 Nên: x2 = xđơt thu 2 + xđột mở 2 = 1,166 3 2 2,5 (3,57.10 ) 3 Vậy: h2 127. 0,09. 1,166 . 0,68.10 m 0,032 2.9,81 3. Tổn thất đường ống dẫn trong thiết bị đun sơi dịng nhập liệu: l v 2 3 3 ,m h3 3 3 . d3 2g Trang 48
  47. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Trong đĩ: l3 : hệ số ma sát trong đường ống. l3 : chiều dài đường ống dẫn, l2 = 0,5 m. d3 : đường kính ống dẫn, d3 = dtr = 0,032 m. x3 : tổng hệ số tổn thất cục bộ. v3 : vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn 3.1. Vận tốc dịng nhập liệu trong ống dẫn :v2 = 0,003 m/s 3.2. Xác định hệ số ma sát trong đường ống : Chuẩn số Reynolds : Re2 = 250 < 2300: chế độ chảy tầng Độ nhám: e = 0,0002 64 64 Áp dụng cơng thức (II.64), trang 379, [1]:  0,256 Re 250 3.3. Xác định tổng hệ số tổn thất cục bộ : Đột thu : 2 Fo 0,032 Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Khi 2 = 0,160 thì xđột thu 3 (1chỗ) = 0,458 F1 0,08 Cĩ 1 chỗ đột thu Þ xđột thu 3 = 0,458 Đột mở : 2 Fo 0,032 Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Khi 2 = 0,160 thì xđột mở 3 (1chỗ) = 0,708 F1 0,08 Cĩ 1 chỗ đột mở Þ xđột mở 3 = 0,708 Nên: x3 = xđơt thu 3 + xđột mở 3 = 1,166 2 0,5 0,003 3 Vậy: h3 127. 0,256. 1,166 . 0,30.10 m 0,032 2.9,81 4. Chiều cao bồn cao vị: Chọn : Mặt cắt (1-1) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị. Mặt cắt (2-2) là mặt cắt tại vị trí nhập liệu ở tháp. Ap dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2): 2 2 P1 v1 P2 v2 z1 + + = z2 + + +hf1-2 F .g 2.g F .g 2.g 2 2 P2 P1 v2 v1 z1 = z2 + +hf1-2 F .g 2.g Trong đĩ: z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao bồn cao vị Hcv = z1. z2: độ cao mặt thống (2-2) so với mặt đất, hay xem như là chiều cao từ mặt đất đến vị trí nhập liệu: z2 = hchân đỡ + hđáy + (nttC – 1).Dh = 0,105 + 0,02 + (12 – 1).0,25 = 2,875 m 4 2 P1 : áp suất tại mặt thống (1-1), chọn P1 = 1 at = 9,81.10 N/m P2 : áp suất tại mặt thống (2-2) 2 Xem DP = P2 – P1 = nttL .DPL = 9. 286,27 = 2576,4 N/m Trang 49
  48. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong v1 : vận tốc tại mặt thống (1-1), xem v1 = 0 m/s v2 : vận tốc tại vị trí nhập liệu, v2 = vF = 0,057 m/s hf1-2 : tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2): -3 hf1-2 = h1 + h2 + h3 = 8,63.10 m 2 2 P2 P1 v2 v1 Vậy: Chiều cao bồn cao vị: Hcv = z2 + +hf1-2 F .g 2.g 2576,4 0,0572 0 = 2,875 + + 8,63.10-3 9,81.961,6 2.9,81 = 3,16 m Chọn Hcv = 5 m VII. Bơm: 1. Năng suất: o Nhiệt độ dịng nhập liệu là tF = 28 C. Tại nhiệt độ này thì: 3 Khối lượng riêng của nước: rN = 996,3 kg/m 3 Khối lượng riêng của rượu: rR = 784,8 kg/m 1 xF 1 xF 0,1 1 0,1 3 Nên: Þ rF = 970,2 kg/m F R N 784,8 996,3 -4 2 Độ nhớt của nước: mN = 8,36.10 N.s/m -3 2 Độ nhớt của rượu: mR = 0,51.10 N.s/m Nên: lgmF = xF.lgmN + (1 – xF).lgmA -4 2 Þ mF = 7,35.10 N.s/m Suất lượng thể tích của dịng nhập liệu đi trong ống: GF 1000 3 QF = 1,03 m /h F 970,2 3 Vậy: chọn bơm cĩ năng suất Qb = 2 m /h 2. Cột áp: Chọn : Mặt cắt (1-1) là mặt thống chất lỏng trong bồn chứa nguyên liệu. Mặt cắt (2-2) là mặt thống chất lỏng trong bồn cao vị. Áp dụng phương trình Bernoulli cho (1-1) và (2-2): 2 2 P1 v1 P2 v2 z1 + + + Hb = z2 + + +hf1-2 F .g 2.g F .g 2.g Trong đĩ: z1: độ cao mặt thống (1-1) so với mặt đất, chọn z1 = 1m. z2: độ cao mặt thống (2-2) so với mặt đất, z2 = Hcv = 5m. P1 : áp suất tại mặt thống (1-1), chọn P1 = 1 at. P2 : áp suất tại mặt thống (2-2), chọn P2 = 1 at. v1,v2 : vận tốc tại mặt thống (1-1) và(2-2), xem v1= v2 = 0 m/s hf1-2 : tổng tổn thất trong ống từ (1-1) đến (2-2). Hb : cột áp của bơm. 2.1. Tính tổng trở lực trong ống: Chọn đường kính trong của ống hút và ống đẩy bằng nhau: dtr = 50 mm Trang 50
  49. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Tra bảng II.15, trang 381, [1] Þ Độ nhám của ống: e = 0,2 mm = 0,0002 Tổng trở lực trong ống hút và ống đẩy l l v 2 h đ F hf1-2 =   h  đ . dtr 2g Trong đĩ: lh : chiều dài ống hút. Chiều cao hút của bơm: Tra bảng II.34, trang 441, [1] Þ hh = 4,2 m Þ Chọn lh = 6 m lđ : chiều dài ống đẩy, chọn lđ = 8 m xh : tổng tổn thất cục bộ trong ống hút. xđ : tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy. l : hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy. vF : vận tốc dịng nhập liệu trong ống hút và ống đẩy m/s 4Qb 4.2 vF 2 2 0,283 m/s 3600 d tr 3600. .0,050 11 Xác định hệ số ma sát trong ống hút và ống đẩy : Chuẩn số Reynolds : v d 0,283.0,05.970,2 F tr F = 17053,8 > 4000 : chế độ chảy rối Re F 4  F 8,05.10 8/7 Chuẩn số Reynolds tới hạn: Regh = 6(dtr/e) = 3301,065 Chuẩn số Reynolds khi bắt đầu xuất hiện vùng nhám: 9/8 Ren = 220(dtr/e) = 109674,381 Vì Regh < ReF < Ren Þ chế độ chảy rối ứng với khu vực quá độ. 0,25  100 Áp dụng cơng thức (II.64), trang 379, [1]: l = 0,1. 1,46. = 0,033 dtr Re F 12 Xác định tổng tổn thất cục bộ trong ống hút : § Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [1]: Chọn dạng ống uốn cong 90o cĩ bán kính R với R/d = 2 thì xu1 (1 chỗ) = 0,15. Ống hút cĩ 2 chỗ uốn Þ xu1 = 0,3 § Van : Chọn van cầu với độ mở hồn tồn thì xv1 (1 cái) = 10. Ống hút cĩ 1 van cầu Þ xv1 = 10 Nên: xh = xu1 + xv1 = 10,3 13 Xác định tổng tổn thất cục bộ trong ống đẩy : § Chỗ uốn cong : Tra bảng II.16, trang 382, [5]: Chọn dạng ống uốn cong 90o cĩ bán kính R với R/d = 2 thì xu2 (1 chỗ) = 0,15. Ống đẩy cĩ 4 chỗ uốn Þ xu2 = 0,15. 4 = 0,6 § Van : Tra bảng 9.5, trang 94, [1]: Chọn van cầu với độ mở hồn tồn thì xv2 (1 cái) = 10. Ống đẩy cĩ 1 van cầu Þ xv2 = 10 § Vào bồn cao vị : xcv = 1 Trang 51
  50. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Nên: xđ = xu1 + xv1 + xcv = 11,6 6 8 0,2832 Vậy: hf1-2 = 0,033 10,3 11,6 . = 0,127 m 0,05 2.9,81 2.2. Tính cột áp của bơm: Hb = (z2 – z1) + hf1-2 = ( 5 – 1) + 0,127 = 4,127 m 3. Cơng suất: Chọn hiệu suất của bơm: hb = 0,8. Qb H b F .g 2.4,127.970,5.9,81 Cơng suất thực tế của bơm: Nb = 3600.b 3600.0,8 = 27,3 W Kết luận: Để đảm bảo tháp hoạt động liên tục ta chọn 2 bơm li tâm, cĩ: 3 Năng suất: Qb = 2 m /h Cột áp: Hb = 4,127 m Cơng suất: Nb = 27,3 W CHƯƠNG 6: Tính kinh tế Lượng thép X18H10T cần dùng: M1 = 21mmâm + mthân + 2mđáy(nắp) = 243,43 kg Lượng thép CT3 cần dùng: M2 = 8mbích nối thân + mbích ghép ống lỏng + mbích ghép ống hới + 4. mchân đỡ + 4. mtai treo + 4. mtấm lĩt = 163,82 kg Số bulơng cần dùng: n = 164 (cái) Chiều dài ống 38 x 3mm: L1 = 837m Chiều dài ống 70mm: Chọn tổng chiều dài ống dẫn lỏng vào tháp là 10m. Chiều dài ống 150mm: Chọn tổng chiều dài ống hơi ở đỉnh tháp và ống hơi ở đáy tháp là L4 = 10m. Chiều dài ống 50mm: Chọn tổng chiều dài ống chảy tràn và ống xả đáy từ bồn cao vị, ống nhập liệu và ống hồn lưu là 40m. Bơm ly tâm: chọn 2 bơm ly tâm Þ Nb = 2. 27,3 = 54,6 W Trang 52
  51. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Vật liệu Số lượng Thành tiền (đ) Đơn giá Thép X18H10T 243,43 (kg) 50000 (đ/kg) 12171500 Thép CT3 163,82 (kg) 10000 (đ/kg) 1638200 Bulơng 164 (cái) 2500 (đ/cái) 410000 Ống dẫn 38 x 3mm 837 (m) 50000 (đ/m) 41850000 Ống 70mm 10 (m) 100000 (đ/m) 1000000 Ống 150mm 10 (m) 100000 (đ/m) 1000000 Ống 50mm 40 (m) 100000 (đ/m) 4000000 Bơm ly tâm 54,6 (W) 700000 (đ/Hp) 56000 Áp kế 2 (cái) 200000 (đ/cái) 400000 Nhiệt kế 3 (cái) 150000 (đ/cái) 450000 Lưu lượng kế (³ 50mm) 2 (cái) 1000000 (đ/cái) 2000000 Tổng chi phí vật tư 64975700 Vậy tổng chi phí vật tư là 65 triệu đồng. Xem tiền cơng chế tạo bằng 200% tiền vật tư. Vậy: tổng chi phí là 195 triệu đồng. CHƯƠNG 7: Kết luận Với hệ thống chưng cất metanol - nước dùng tháp mâm xuyên lỗ như đã thiết kế, ta thấy bên cạnh những ưu điểm cũng cịn cĩ nhiều nhược điểm. Thiết bị cĩ ưu điểm là năng suất và hiệu suất cao nhưng thiết bị cịn rất cồng kềnh, địi hỏi phải cĩ sự vận hành với độ chính xác cao. Bên cạnh đĩ, khi vận hành thiết bị này ta cũng phải hết sức chú ý đến vấn đề an tồn lao động để tránh mọi rủi ro cĩ thể xảy ra, gây thiệt hại về người và của. Trang 53
  52. Đồ án môn học GVHD: Thầy Mai Thanh Phong Tài liệu tham khảo [1]. Sổ tay Quá trình và Thiết bị Cơng nghệ Hĩa học Tập 1, ĐHBK Hà Nội. [2]. Sổ tay Quá trình và Thiết bị Cơng nghệ Hĩa học Tập 2, ĐHBK Hà Nội. [3]. Võ Văn Bang, Vũ Bá Minh, “ Quá trình và Thiết bị trong Cơng Nghệ Hĩa Học – Tập 3: Truyền Khối”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 2004. [4]. Phạm Văn Bơn – Nguyễn Đình Thọ, “Quá trình và Thiết bị trong Cơng Nghệ Hĩa Học – Tập 5: Quá trình và Thiết bị Truyền Nhiệt”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM, 2002. [5]. Phạm Văn Bơn , “Quá trình và Thiết bị trong Cơng Nghệ Hĩa Học – Bài tập Truyền nhiệt”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM,2004. [6]. Trịnh Văn Dũng , “Quá trình và Thiết bị trong Cơng Nghệ Hĩa Học – Bài tập Truyền khối”, Nhà xuất bản Đại học Quốc gia TpHCM,2004. [7]. Hồ Lê Viên, “Thiết kế và Tính tốn các thiết bị hĩa chất”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1978. [8]. Nguyễn Minh Tuyển, “Cơ sở Tính tốn Máy và Thiết bị Hĩa chất – Thực phẩm”, Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật, Hà Nội, 1984. Trang 54