ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải 1
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: “thiết kế tháp chưng cất hệ Etanol - Nước hoạt
động liên tục với nâng suất nhập liệu : 1500 kg/h có nồng
độ 15% mol etanol ,thu được sản phẩm đỉnh có nồng độ
85% mol etanol với độ thu hồi etanol là 99%.”

ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải 2
MỤC LỤC

CHƯƠNG III :TÍNH TOÁN –THIẾT KẾ THÁP CHƯNG CẤT
I . ĐƯỜNG KÍNH THÁP
1 . Đường kính đoạn cất
2 . Đường kính đoạn chưng
II . MÂM LỖ – TRỞ LỰC CỦA MÂM
1 . Cấu tạo mâm lỗ
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải 3
2 . Độ giảm áp của pha khí qua một mâm
3 . Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động :
III . TÍNH TOÁN CƠ KHÍ CỦA THÁP
1 . Bề dày thân tháp :
2 . Đáy và nắp thiết bị :
3 . Bích ghép thân, đáy và nắp :
4 . Đường kính các ống dẫn – Bích ghép các ống dẫn :
5 . Tai treo và chân đỡ:
CHƯƠNG IV : TÍNH TOÁN THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT- THIẾT BỊ
PHỤ
I . CÁC THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT
1 . Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh

2 . Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh
3 . Nồi đun gia nhiệt sản phẩm đáy
4 . Thiết bị trao đổi nhiệt giữa nhập liệu và sản phẩm đáy
5 . Thiết gia nhiệt nhập liệu
II . TÍNH TOÁN BƠM NHẬP LIỆU
1 . Tính chiều cao bồn cao vị
2 . Chọn bơm

Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong
quá trình học tập của các kỹ sư hoá- thự c phẩm tương lai. Môn học giúp sinh viên
giải quyết nhiệm vụ tính toán cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành của một
thiết bị trong sản xuất hoá chất - thực phẩm. Đây là bước đầu tiên để sinh viên vận
dụng những kiến thức đã học của nhiều môn học vào giải quyết những vấn đề kỹ thuật
thực tế một cách tổng hợp.
Nhiệm vụ của ĐAMH là thiết kế tháp chưng cất hệ Etanol - Nước hoạt động liên tục
với nâng suất nhập liệu : 1500 kg/h có nồng độ 15% mol etanol ,thu được sản phẩm
đỉnh có nồng độ 85% mol etanol với độ thu hồi etanol là 99%.
Em chân thành cảm ơn các quí thầy cô bộ môn Máy & Thiết Bị, các bạn sinh viên đã
giúp em hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên, trong quá trình hoàn thành đồ án không thể
không có sai sót, em rất mong quí thầy cô góp ý, chỉ dẫn.
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN.

I . LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT
:
1 . Phương pháp chưng cất
:

* Chưng cất hỗn hợp hai cấu tử (dùng thiết bị hoạt động liên tục) là quá trình
được thực hiện liên tục, nghịch dòng, nhều đoạn.
 Phương pháp cất nhiệt ở đáy tháp: cấp nhiệt trực tiếp bằng hơi nước: thường
được áp dụng trường hợp chất được tách không tan trong nước .
Vậy: đối với hệ Etanol – Nước, ta chọn phương pháp chưng cất liên tục cấp nhiệt
gián tiếp bằng nồi đun ở áp suất thường.ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải 6
2 . Thiết bị chưng cất
:
Trong sản xuất thường sử dụng rất nhiều loại tháp nhưng chúng đều có một yêu
cầu cơ bản là diện tích bề mặt tiếp xúc pha phải lớn ,điều này phụ thuộc vào độ phân
tán của lưu chất này vaò lưu chất kia .
Tháp chưng cất rất phong phú về kích cỡ và ứng dụng ,các tháp lớn nhất thường
được ứng dụng trong công nghiệp lọc hoá dầu. Kích thước của tháp : đường kính tháp
và chiều cao tháp tuỳ thuộc suất lượng pha lỏng, pha khí của tháp và độ tinh khiết của
sản phẩm. Ta khảo sát 2 loại tháp chưng cất thường dùng là tháp mâm và tháp chêm.
 Tháp mâm: thân tháp hình trụ, thẳng đứng phía trong có gắn các mâm có cấu
tạo khác nhau để chia thân tháp thành những đoạn bằng nhau, trên mâm pha lỏng
và pha hơi đựơc cho tiếp xúc với nhau. Tùy theo cấu tạo của đĩa, ta có:
* Tháp mâm chóp : trên mâm bố trí có chép dạng:tròn ,xú bắp ,chữ s…
* Tháp mâm xuyên lỗ: trên mâm bố trí các lỗ có đường kính (3-12) mm.
 Tháp chêm(tháp đệm): tháp hình trụ, gồm nhiều đoạn 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 và nhược điểm của các loại tháp :

2
-OH, khối lượng phân tử: 46 đvC. Là chất
lỏng có mùi đặc trưng, không độc, tan nhiều trong nước.
 Một số thông số vật lý và nhiệt động của etanol:
+ Nhiệt độ sôi ở 760(mmHg): 78.3
o
C.
+ Khối lượng riêng: d
4
20
= 810 (Kg/m
3
).
 Tính chất hóa học:
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải 7
Tất cả các phản ứng hoá học xảy ra ở nhóm hydroxyl (-OH) của etanol là thể
hiện tính chất hoá học của nó.
* Phản ứng của hydro trong nhóm hydroxyl:
CH
3
-CH
2
-OH CH
3
-CH
2
-O

Do
14
10
223
−
−−
=<
OHOHCHCH
KK
: tính acid của rượu nhỏ hơn tính acid của
nước, nên khi muối Natri etylat tan trong nước sẽ bị thuỷ phân thành rượu trở
lại.
+ Tác dụng với acid tạo ester: Rượu etanol có tính bazơ tương đương với
nước. Khi rượu tác dụng với acid vô cơ H
2
SO
4
, HNO
3
và acid hữu cơ đều tạo
ra ester.
CH
3
-CH
2
-OH + HO-SO
3
-H CH
3
-CH

-CH
2
-X + H
2
O
+ Tác dụng với Triclo Phốt pho:
CH
3
-CH
2
-OH + PCl
3
CH
3
-CH
2
-Cl + POCl + HCl

+ Tác dụng với NH
3
: CH
3
-CH
2
-OH + NH
3
C
2
H
5

2
O

* Phản ứng hydro và oxy hoá:

CH
3
-CH
2
-OH CH
3
-CHO + H
2  Ứng dụng: etanol có nhiều ứng dụng hơn metanol, nó đóng một vai trò quan
trọng trong nền kinh tế quốc dân. Nó là nguyên liệu dùng để sản suất hơn 150
mặt hàng khác nhau và được ứng dụng rộng rãi trong các ngành: công nghiệp
nặng, y tế và dược, quốc phòng, giao thông vận tải, dệt, chế biến gỗ và nông
nghiệp.

Lạnh
H
+

Al
2
O
3
t

+ Dung môi hữu cơ:pha sơn
+
Nguyên li
ệ
u.

+ Công nghiệp cao su tổng hợp
+ Đ
ộ
ng l
ự
c.

Nhiên liệu.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải 8

Trong đó: 95% nguyên liệu chuyển thành etanol và CO
2
.
5% nguyên liệu chuyển thành sản phẩm phụ: glyxêrin, acid
sucxinic, dầu fusel, metylic và các acid hữu cơ(lactic, butylic…).
2 . Nước:
Trong điều kiện bình thường: nước là chất lỏng không màu, không mùi, không vị
nhưng khối nước dày sẽ có màu xanh nhạt.
Khi hóa rắn nó có thể tồn tại ở dạng 5 dạng tinh thể khác nhau:
Khối lượng phân tử : 18 g / mol
Khối lượng riêng d
4
0
c : 1 g / ml
Nhiệt độ nóng chảy : 0
0
C
Nhiệt độ sôi : 100
0
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 môi phân cực mạnh, có khả năng hoà tan nhiều chất và là dung môi
rất quan trọng trong kỹ thuật hóa học.

3 . Hỗn hợp Etanol – Nước:
Nấm men

Zymaza


x(%mol)
y(%mol)
x(%phân mol)
0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
y(%phân mol)
0 33,2

44,2

53,1

57,6

61,4 65,4

69,9

75,3

81,8

89,8

100
t(
o
C) 100

90,5


hấp thụ do phải đưa vào một khoa mới để tách, có thể làm cho quá trình phức tạp hơn
hay quá trình tách không được hoàn toàn.
* Sơ đồ qui trình công nghệ chưng cất hệ Etanol – nước:
Chú thích các kí hiệu trong qui trình:
1 . Bồn chứa nguyên liệu.
2 . Bơm.
3 . Bồn cao vị.
4 . Lưu lượng kế.
5 . Thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy.
6 . Thiết bị gia nhiệt nhập liệu.
7 . Bẩy hơi.
8 . Tháp chưng cất.
9 . Nhiệt kế.
10 . Ap kế.
11 . Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh.
12 . Nồi đun.
13 . Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh.
14 . Bồn chứa sản phẩm đỉnh.
15 . Bồn chứa sản phẩm đáy.
16 . Bộ phận phân dòng.


đun dung dịch lỏng một phần sẽ bốc hơi cung cấp lại cho tháp để tiếp tục làm việc,
phần còn lại ra khỏi nồi đun được trao đổi nhiệt với dòng nhập liệu trong thiết bị (5)
(sau khi qua bồn cao vị).
Hệ thống làm việc liên tục cho ra sản phẩm đỉnh là etanol, sản phẩm đáy sau khi
trao đổi nhiệt với nhập liệu có nhiệt độ là 60
0
C được thải bỏ. CHƯƠNG II : CÂN BẰNG VẬT CHẤT .

I . CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU :
 Năng suất nhập liệu : G
F
= 1500 (Kg/h) .
 Nồng độ nhập liệu : x
F
= 15%mol etanol.
 Nồng độ sản phẩm đỉnh : x
D
= 85%mol etanol .

, F : suất lượng nhập liệu tính theo Kg/h , Kmol/h .
+ G
D
, D : suất lượng sản phẩm đỉnh tính theo Kg/h , Kmol/h .
+ G
W
,W : suất lượng sản phẩm đáy tính theo Kg/h , Kmol/h .
+ x
i
,
i
x
: phân mol , phân khối lượng của cấu tử i .
II . XÁC ĐỊNH SUẤT LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM
ĐÁY

: Cân bằng vật chất cho toàn tháp : F = D + W (II.1)
 Cân bằng cấu tử etanol (cấu tử nhẹ) : F.x
F
= D.x
D
+ W.x
W
(II.2)
 Tỷ lệ thu hồi (h=99%) : F.x
F
. h= D.x

.
20
1000
=67.567 (Kmol/h)
* Phân mol sản phẩm đỉnh : x
D
=0,85 (phân mol etanol) .
Khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đỉnh :
M
D
=
18).1(.46
DD
xx −+
=41,8 (Kg/Kmol).
Giải 3 phương trình (II.1),(II.2),(II.3),ta có :
D = 11.8 (Kmol/h)
W = 55.767 (Kmol/h)
x
W
= 0,0019 (phân mol etanol )
Suy ra , khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đáy :
M
W
=
18).1(.46
WW
xx
−
+

=
1
min
+R
x
D
=0,26
Vậy : tỉ số hoàn lưu tối thiểu : R
min
= 2,269 2. Tỉ số hoàn lưu thích hợp:
Khi R tăng, số mâm sẽ giảm nhưng đường kính tháp ,thiết bị ngưng tụ ,nồi đun và
công để bơm cũng tăng theo.Chi phí cố định sẽ giảm dần đến cực tiểu rồi tăng đến vô
cực khi hoàn lưu toàn phần ,lượng nhiệt và lượng nước sử dụng cũng tăng theo tỉ số
hoàn lưu .
Tổng chi phí bao gồm : chi phí cố định và chi phí điều hành . Tỉ số hoàn lưu thích
hợp ứng với tổng chi phí là cực tiểu .
Tuy nhiên ,đôi khi các chi phí điều hành rất phức tạp ,khó kiểm soát nên người ta
có thể tính tỉ số hoàn lưu thích hợp từ điều kiện tháp nhỏ nhất .Để tính được tỉ số hoàn
lưu thích hợp theo điều kiện tháp nhỏ nhất (không tính đến chi phí điều hành),ta cần
lập mối quan hệ giữa tỉ số hoàn lưu và thể tích tháp ,từ đó chọn R
th
ứng với thể tích
tháp là nhỏ nhất.
Nhận thấy ,tiết diện tháp tỉ lệ với lượng hơi đi trong tháp ,mà lượng hơi lại tỉ lệ với
lượng lỏng hồi lưu trong tháp ,do trong điều kiện làm việc nhất định thì G
D
sẽ không

AMH Quá Trình và Thi
ế
t B
ị
GVHD : Lê Xuân H
ả
i 14

Vậy : Tỉ số hoàn lưu thích hợp là R= 2,9497 .
IV . PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆCSỐ MÂM LÝ THUYẾT:
1 . Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất :

y =
1
.
1
.
+
+
+
R
x
x
R
R
D
=

=
0019,0.
19497,2
1724,5
.
19497,2
724,59497,2
+
−
+
+
+
x

= 2,196 .x – 0.0023
Với : f =
99,0.15,0
85,0
.
==
η
F
D
x
x
D
F
= 5,724 : chỉ số nhập liệu .
3 . Số mâm lý thuyết :
Đồ thị xác định số mâm lý thuyết :(Xem hình ở trang sau ).


15
trong đó: η
tb
: hiệu suất trung bình của đĩa, là một hàm số của độ bay hơi tương đối
và độ nhớt của hỗn hợp lỏng : η = f(α,µ).
N
tt
: số mâm thực tế.
N
lt
: số mâm lý thuyết.
 Xác định hiệu suất trung bình của tháp η
ηη
η
tb
:
+ Độ bay tương đối của cấu tử dễ bay hơi :

x
x1
y1
y
*
*
−
−
=α

Với : x :phân mol của rượu trong pha lỏng .

F
−
−
=
−
−
=
F
F
= 5,667
+ Từ
%08.31=
F
x
và t
F
= 84,85
o
C ,tra tài liệu tham khảo [4(tập 1) – trang
107] : m
F
=45.10
-6
.9,81 = 0,441.10
-3
(N.s/m
2
)
= 0,441 (cP)
Suy ra : a

W
W
*
*
W
−
−
=
−
−
=
W
W
= 10,72
+ Từ
%48,0
18).1(.46
.46
=
−+
=
WW
W
W
xx
x
x
và t
W
= 100

= 78,5
o
C
+
85,0
85,01
.
856,01
856,0
x
x1
y1
y
α
D
D
*
*
D
−
−
=
−
−
=
D
D
= 1,049
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Lê Xuân Hải


= 0,500 (cP)
Suy ra : a
D
. m
D
= 1,049.0,500 = 0,525
Tra tài liệu tham khảo [4(tập 2) – trang 171] : h
D
= 0,600
Suy ra: hiệu suất trung bình của tháp :
h
tb
=
47,0
3
600,037,0441,0
3
=
++
=
+
+
DWF
η
η
η

 Số mâm thực tế của tháp N
tt
:

)ω.(
0188,0
ω.3600.π
4V
D
tb
tb
t
ρ
==
(m)
V
tb
:lượng hơi trung bình đi trong tháp (m
3
/h).
ω
tb
:tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (m/s).
g
tb
: lượng hơi trung bình đi trong tháp (Kg/h).
Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng và đoạn cất khác nhau.Do đó, đường
kính đoạn chưng và đoạn cất cũng khác nhau .

1. Đường kính đoạn cất :
a . Lượng hơi trung bình đi trong tháp :
2
1
gg

thD
=46.y
D
+(1-y
D
).18 = 41,968 Kg/Kmol).
 Xác định g
1
: Từ hệ phương trình :





=
+=
+=
dd
D
rgrg
xDxGyg
DGg11
1111
11
(III.1)
Với : G
1

).r
N1
= 41346 – 3856.y
1
(KJ/kmol)
* Tính r
d
: t
D
= 78,5
o
C , tra tài liệu tham khảo IV (tập 1) ta có :
An nhiệt hoá hơi của nước : r
Nd
= 41628 (KJ/kmol) .
An nhiệt hoá hơi của rượu : r
Rd
= 37988 (KJ/kmol) .
Suy ra : r
d
= r
Rd
.y
D
+ (1-y
D
).r
Nd
=37988.0,856 + (1- 0,856).41628
= 38512,16 (KJ/kmol)

xtb
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (Kg/m
3
) .
r
ytb
: khối lượng riêng trung bình của pha hơi (Kg/m
3
) .
 Xác định r
ytb
:
(
)
[
]
( )
273.4,22
273.18.146.
+
−+
=
tb
tbtb
ytb
t
yy
ρ

Với: + Nồng độ phân mol trung bình : y

+ Nhiệt độ trung bình đoạn cất : t
tb
=
2
DF
tt
+
=
2
5,7885,84
+
=81,675
o
C
Suy ra : r
ytb
=1,197 (Kg/m
3
).
 Xác định r
xtb
:
Nồng độ phân mol trung bình : x
tb
=
2
DF
xx
+
=

gh
ω
=1,309 (m/s)
Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :
309,1.8,0.8,0
=
=
ghh
ω
ω
= 1,042 (m/s)
Vậy :đường kính đoạn cất :
D
cất
=
042,1.197,1
63.1588
.0188,0
= 0,67 (m).
2.
Đường kính đoạn chưng
:
a . Lượng hơi trung bình đi trong tháp :
2
1
,,
,
gg
g
n

'
1
1
'
1
'
1
'
.'.''.'
'.
rgrgrg
xWygxG
WgG
nn
WW
(III.2)
Với : G
’
1
: lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng .
r’
1
: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng.
* Tính r’
1
: x
W
=0,0019 tra đồ thị cân bằng của hệ ta có : y
W
=0,02

= 40543,9 (KJ/kmol)
* Tính r
1
: r
1
= 41346 – 3856.y
1
=41346–3856.0,337 = 40007,97 (KJ/kmol)
* W = 55,767 (Kmol/h)
Đ
AMH Quá Trình và Thi
ế
t B
ị
GVHD : Lê Xuân H
ả
i 19
Giải hệ (III.2) , ta được : x’
1
=0,0096(phân mol etanol) _ M
tbG’
=18,268
G
’
1
= 96,998 (Kmol/h) =
g’

ytb
: khối lượng riêng trung bình của pha hơi (Kg/m
3
) .
 Xác định r’
ytb
:
(
)
[
]
( )
273'.4,22
273.18.'146.'
'
+
−+
=
tb
tbtb
ytb
t
yy
ρ

Với: + Nồng độ phân mol trung bình :
y’
tb
=
2

Nồng độ phân mol trung bình : x’
tb
=
2
WF
xx
+
=
2
0019,015,0
+
= 0,076
Suy ra :
18).'1('.46
'.46
'
tbtb
tb
tb
xx
x
x
−+
=
=17,36% .
t’
tb
= 92,425
o
C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)-trang 9], ta có :

tb
R
tb
xx
ρρ
=953,52 (Kg/m
3
)
Suy ra :
772,0
52,953
.05,0' =
gh
ω
=1,757 (m/s)
Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :
757,1.8,0'.8,0'
=
=
ghh
ω
ω
= 1,405 (m/s)
Vậy :đường kính đoạn cất :
D
chưng
=
405,1.772,0
0114,992
.0188,0

ytbt
tb
D
g
ρ
(m/s).
+ Phần chưng :ω’
lv
=
927,0
772,0.7,0
0114,992.0188,0
'.
'.0188,0
2
2
2
2
==
ytbt
tb
D
g
ρ
(m/s).

II . MÂM LỖ – TRỞ LỰC CỦA MÂM :
1 . Cấu tạo mâm lỗ :
Chọn : + Đường kính lỗ : d
l




l
t
d
D
~1764 lỗ.
2 . Độ giảm áp của pha khí qua một mâm :
Độ giảm áp tổng cộng của pha khí (tính bằng mm.chất lỏng ) là tổng các độ giảm
áp của pha khí qua mâm khô và các độ giảm áp do pha lỏng :
h
tl
= h
k
+ h
l
+ h
R
(mm.chất lỏng)
Với : + h
k
:độ giảm áp qua mâm khô (mm.chất lỏng).
+ h
l
: độ giảm áp do chiều cao lớp chất lỏng trên mâm(mm.chất lỏng).
+h
R
: độ giảm áp do sức căng bề mặt (mm.chất lỏng).
Trong tháp mâm xuyên lỗ ,gradien chiều cao mực chất lỏng trên mâm ∆ là không









=
















=
(mm.chất lỏng)
Với : + u
o
:vận tốc pha hơi qua lỗ (m/s).

∑
=0,09 và
l
mâm
d
δ
=0,6 .Tra tài liệu tham khảo [1 – trang
111] : C
o
= 0,74
 Đối với mâm ở phần cất :
+ Vận tốc pha hơi qua lỗ : u
o
=
09,0
957,0
%9
=
lv
ω
= 10,64 (m/s).
+ Khối lượng riêng của pha hơi : r
G
= ρ
ytb
= 1,197 (Kg/m
3
).
+ Khối lượng riêng của pha lỏng : r
L

09,0
927,0
%9
'
=
lv
ω
=10,3 (m/s).
+ Khối lượng riêng của pha hơi : r’
G
= ρ’
ytb
= 0,772 (Kg/m
3
).
+ Khối lượng riêng của pha lỏng : r’
L
= ρ’
xtb
= 953,52 (Kg/m
3
).
Suy ra độ giảm áp qua mâm khô ở phần chưng :
52,953
772,0
.
74,0
3,10
.0,51'
2

Chọn : + Hệ số hiệu chỉnh : β = 0,6
+ Chiều cao gờ chảy tràn : h
w
= 50 (mm)
Chiều cao tính toán của lớp chất lỏng trên gờ chảy tràn được tính từ phương trình
Francis với gờ chảy tràn phẳng :
3
2
.4,43








=
w
L
ow
L
q
h
, (mm.chất lỏng)
Với : + q
L
: lưu lượng của chất lỏng (m
3
/ph).

GVHD : Lê Xuân H
ả
i 22
Dùng phương pháp lặp ta được : n
o
= 93
o
12’22”
Suy ra : L
w
= D
t
. sin(n
o
/2) = 436(mm) = 0,436 (m).
 Xác định q
L
:
* Phần cất :
25,821.60
8.41.8,11.9497,2
.60

==
xtb
D
L

.
'
'
1
'
==
xtb
tbG
L
MG
q
ρ
= 0,031 (m
3
/ph).
Suy ra :
3
2
436,0
031,0
.4,43'






=
ow
h

).
* t
tb
= 81,675
o
C ,tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có :
+ Sức căng bề mặt của nước : σ
N
= 62,138 (dyn/cm).
+ Sức căng bề mặt của rượu : σ
R
= 17,075 (dyn/cm).
Suy ra :Sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần cất :
RN
RN
σσ
σσ
σ
+
=
.
= 13,394 (dyn/cm).
Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần cất là :
005,0.25,821
394,13
.54,625=
R
h
= 2,039 (mm.chất lỏng).
 Phần chưng :

RN
RN
''
'.'
'
σσ
σσ
σ
+
=
= 12,705 (dyn/cm).
Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần chưng là :
005,0.52,953
705,12
.54,625' =
R
h
= 1,667 (mm.chất lỏng).
Tóm lại : Độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua một mâm ở :
+ Phần cất : h
tl
= 15,67+34,33+2,039 = 52,039 (mm.chất lỏng).
hay h
tl
= 52,039.10
-3
. 9,81 . 821,25 = 419,25 (N/m
2
).
+ Phần chưng : h’

w
+ h
ow
+ h
tl
+ h
d’
, (mm.chất lỏng)
Với : h
d’
: tổn thất thuỷ lực do dòng lỏng chảy từ ống chảy chuyền vào mâm,
được xác định theo biểu thức sau :
2
'
.100
.128,0








=
d
L
d
S
Q

77,1
.128,0






=
d
h
= 0,00042 (mm.chất lỏng).
Vậy : chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở
phần cất :
h
d
=50+7,211+52,039+0,00042 =109,25 (mm.chất lỏng).
Kiểm tra : h
d
= 109,25 <
150
2
300
2
mâm
==
h
(mm) : đảm bảo khi hoạt động các
mâm ở phần cất sẽ không bị ngập lụt.
 Phần chưng : Q’
24
Vậy : chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở
phần chưng :
h’
d
=50+7,444+44,133+0,000467 = 101,57 (mm.chất lỏng).
Kiểm tra : h’
d
= 101,57 <
150
2
300
2
mâm
==
h
(mm) : đảm bảo khi hoạt động các
mâm ở phần chưng sẽ không bị ngập lụt.
Vậy : khi hoạt động đảm bảo tháp sẽ không bị ngập lụt.
Chiều cao của thân tháp :H
thân
=N
tt
.(h
mâm
+δ
mâm
) + 0,8

=P
cl
+ ∑h
tl
, (N/mm
2
)
Với : P
cl
: áp suất thủy tĩnh do chất lỏng ở đáy (N/mm
2
).
Chọn áp suất tính toán sao cho tháp hoạt động ở điều kiện nguy hiểm nhất mà
vẫn an toàn nên :
P
cl
= ρ
x
.g.H =
2
'
xtbxtb
ρρ
+
.g.H=
2
52,95325,821
+
. 9,81 . 17,071
=148607,269 (N/m

Ta chọn phương pháp chế tạo thân là phương pháp hàn hồ quang điện bằng tay
nên hệ số bền mối hàn : ϕ
h
= 0,9
Đ
AMH Quá Trình và Thi
ế
t B
ị
GVHD : Lê Xuân H
ả
i 25
Xét tỷ số :
[
]
9,0.
171,0
142
. =
h
tt
P
ϕ
σ
=747,37 > 25,do đó, bề dày tính toán của thân được
tính theo công thức sau :
[ ]

a
= 2 mm.
+C
b
: hệ số bổ sung do bào mòn cơ học, chọn C
b
= 0.
+C
c
: hệ số bổ sung do sai lệch khi chế tạo, chọn C
c
= 0.
+C
o
: hệ số bổ sung qui tròn, chọn C
o
=0,532 (mm).
Suy ra : C = 2 + 0 + 0 + 0,532 = 2,532 (mm).
Vậy : S
t
= 0,468 + 2,532 = 3 (mm).
* Kiểm tra công thức tính toán với S
t
= 3 (mm) :
700
23 −
=
−
t
at

=0,3646 > P
tt
: đúng.
Vậy : Bề dày thực của thân là S
t
= 3 (mm).
2 . Đáy và nắp thiết bị :
Chọn đáy và nắp có dạng là ellipise tiêu chuẩn, có gờ bằng thép X18H10T
.

Nh
ậ
n th
ấ
y: công th
ứ
c tính toán b
ề
dày thân,
đ
áy và n
ắ
p ch
ị
u áp su
ấ
t trong là nh
ư
nhau.
Nên ch

o [4(t
ậ
p 2)]:
+
Đườ
ng kính trong: D
t
= 700 (mm).
+ h
t
=175 (mm).
+ Chi
ề
u cao g
ờ
: h
gờ
= h = 40 (mm).
+Di
ệ
n tích b
ề
m
ặ
t trong: S
đáy
= 0,62m
2
).
3 . Bích ghép thân, đáy và nắp :