ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

1

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: “thiết kế tháp chưng cất hệ Etanol - Nước hoạt
động liên tục với nâng suất nhập liệu : 1000 kg/h có nồng
độ 10% 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 : Vũ Bá Minh

2
MỤC LỤC


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
2 . Độ giảm áp của pha khí qua một mâm
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

3
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 BẢO ÔN CỦA THIẾT BỊ
III . TÍNH TOÁN BƠM NHẬP LIỆU
1 . Tính chiều cao bồn cao vị
2 . Chọn bơm
CHƯƠNG V : GIÁ THÀNH THIẾT BỊ

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 : 1000 kg/h có nồng độ 10% 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. ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

5
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN.

I . LÝ THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT

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 : Vũ Bá Minh

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 :

Tháp chêm. Tháp mâm xuyên lo. Tháp mâm chóp.

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:
Tất cả các phản ứng hoá học xảy ra ở nhóm hydroxyl (-OH) của etanol là thể
hiện tính chất hoá học của nó.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

7
* Phản ứng của hydro trong nhóm hydroxyl:
CH
3
-CH
2
-OH CH
3
-CH
2
-O
-
+ H
+

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
2
O-SO
3

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
-NH
2
+ H

* 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

m.

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

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

Nhiên liệu.
Etanol

ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

8

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:
Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Etanol -
Nước ở 760 mmHg:
x(%phân mol)
0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
y(%phân mol)


80,8 80 79,4

79 78,6

78,4

78,4

Nấm men

Zymaza

+ Thuốc súng không khói.
+ Nhiên li
ệ
u ho
ả

ti
ễ
n, bom bay.

ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

9

Heä Etanol -Nöôùc
0
10

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.

ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

12
* Thuyết minh qui trình công nghệ:
Hỗn hợp etanol – nước có nồng độ etanol 10% ( theo phân mol), nhiệt độ khoảng
28
0
C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3). Từ đó được
đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt (5) ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy ). Sau đó, hỗn hợp
được đun sôi đến nhiệt độ sôi trong thiết bị gia nhiệt(6), hỗn hợp được đưa vào tháp
chưng cất (8) ở đĩa nhập liệu.
Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp chảy
xuống. Trong tháp hơi, đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống. Ở đây, có 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 nồi
đun (12) lôi 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 có nhiệt độ sôi cao là nước sẽ ngưng tụ lại, cuối cùng
trên đỉnh tháp ta thu được hỗn hợp có cấu tử etanol chiếm nhiều nhất (có nồng độ 85%
phân mol). Hơi này đi vào thiết bị ngưng tụ (11) và được ngưng tụ hoàn toàn. Một

 Năng suất nhập liệu : G
F
= 1000 (Kg/h) .
 Nồng độ nhập liệu : x
F
= 10%mol etanol.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

13
 Nồng độ sản phẩm đỉnh : x
D
= 85%mol etanol .
 Tỷ lệ thu hồi etanol : h= 99%.
 Khối lượng phân tử của rượu và nước : M
R
=46 , M
N
=18 .
 Chọn :
+ Nhiệt độ nhập liệu : t’
F
=28
o
C .
+ Nhiệt độ sản phẩm đỉnh sau khi làm nguội : t’
D
=35
o
C .
+ Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt : t’

= D.x
D
+ W.x
W
(II.2)
 Tỷ lệ thu hồi (h=99%) : F.x
F
. h= D.x
D
(II.3)
Với : * Phân mol nhập liệu : x
F
= 0,10 (phân mol etanol ).
18).1(.46
x.46
FF
F
F
xx
x
−+
=
=22,12%(theo khối lượng ) .
Khối lượng phân tử trung bình dòng nhập liệu :
M
F
=
18).1(.46
FF
xx

14
D = 5,600 (Kmol/h)
W = 42,477 (Kmol/h)
x
W
= 0,0011 (phân mol etanol )
Suy ra , khối lượng phân tử trung bình dòng sản phẩm đáy :
M
W
=
18).1(.46
WW
xx −+
= 18,032 (Kg/Kmol). III . XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU THÍCH HỢP:
1 . Tỉ số hoàn lưu tối thiểu:
Tỉ số hoàn lưu tối thiểu là chế độ làm việc mà tại đó ứng với số mâm lý thuyết là
vô cực .Do đó ,chi phí cố định là vô cực nhưng chi phí điều hành (nhiên liệu ,nước và
bơm…) là tối thiểu .
Do đồ thị cân bằng của hệ Etanol-Nước có điểm uốn ,nên xác định tỉ số hoàn lưu
tối thiểu bằng cách :
+Trên đồ thị cân bằng y-x ,từ điểm (0,85;0,85) ta kẻ một đường thẳng tiếp tuyến
với đường cân bằng tại điểm uốn , cắt trục Oy tại điểm có y
o
= 0,26 .
+Theo phương trình đường làm việc đoạn cất , khi x
o
=0 thì

D
sẽ không
đổi nên lượng lỏng hồi lưu sẽ tỉ lệ với (R+1) ,do đó , tiết diện tháp sẽ tỉ lệ với (R+1).
Ngoài ra ,chiều cao tháp tỉ lệ với số đơn vị chuyển khối m
ox
hay số mâm lý thuyết N
lt
.Cho nên ,thể tích làm việc của tháp tỉ lệ với tích số m
ox
*(R+1) .Như vậy, ta có thể
thiết lập quan hệ giữa R và V
tháp
theo quan hệ R và m
ox
*(R+1) .Từ đồ thị của quan hệ
này ,ta xác định được điểm cực tiểu của m
ox
*(R+1) ứng với tỉ số hoàn lưu thích hợp R
.R m
ox
m
ox
*(R+1)
2.496 47.818 167.173
2.723 37.733 140.480
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh


+
+
x

=0,7483 .x + 0.2139
2 . Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng :
y =
W
x
R
f
x
R
fR
.
1
1
.
1
+
−
+
+
+
=
0011,0.
1973,2
1586,8
.
1973,2
120
130
140
150
160
170
2.00 2.50 3.00 3.50
R
R*(m
ox
+1)
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

16
N
N =

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.
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

17
 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
*
*
−

F
F
*
*
F
−
−
=
−
−
=
F
F
= 7,129
+ Từ
%12,22=
F
x
và t
F
= 86,5
o
C ,tra tài liệu tham khảo [4(tập 1) – trang
107] : m
F
=43.10
-6
.9,81 = 0,422.10
-3
(N.s/m

x1
y1
y
α
W
W
*
*
W
−
−
=
−
−
=
W
W
= 16,177
+ Từ
%29,0
18).1(.46
.46
=
−+
=
WW
W
W
xx
x

D
= 0,856
t
D
= 78,5
o
C
+
85,0
85,01
.
856,01
856,0
x
x1
y1
y
α
D
D
*
*
D
−
−
=
−
−
=
D

= 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
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh

18
Suy ra: hiệu suất trung bình của tháp :
h
tb
=
4567,0
3
600,0365,0395,0
3
=
++
=
+
+
DWF
η
η
η


I . ĐƯỜNG KÍNH THÁP :(D
t
)

tbyy
tb
g
)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

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
: lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn cất .
r
1
: ẩn nhiệt hoá hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn cất

(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)
* x
1
= x
F

ρ
ω
.05,0=

Với : r
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
=1,171 (Kg/m
3
).
 Xác định r
xtb
:
Nồng độ phân mol trung bình : x
tb
=
2
DF
xx +
=
2
85,010,0
+
= 0,475
Suy ra :
18).1(.46
.46
tbtb
tb
tb
xx
x
x
−+
=
=69,81% .

2.
Đường kính đoạn chưng
:
a . Lượng hơi trung bình đi trong tháp :
2
1
,,
,
gg
g
n
tb
+
=
(Kg/h)
g’
n
: lượng hơi ra khỏi đoạn chưng (Kg/h).
g’
1
: lượng hơi đi vào đoạn chưng (Kg/h).
 Xác định g’
n
: g’
n
= g
1
= 561,873 (Kg/h)
 Xác định g’
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
=0,0011 tra đồ thị cân bằng của hệ ta có : y
W
=0,018
Suy ra :M
tbg’
=46.y
W
+(1-y
W
).18=18,504 (Kg/kmol)
t’
1

Giải hệ (III.2) , ta được : x’
1
=0,0067(phân mol etanol) _ M
tbG’
=18,189
G
’
1
= 63,608 (Kmol/h) =
g’
1
= 21,131 (Kmol/h) = 391,008(Kg/h)
Vậy : g’
tb
=
441,476
2
008,391873,561
=
+
(Kg/h)
b . Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :
Tốc độ giới hạn của hơi đi trong tháp với mâm xuyên lỗ có ống chảy chuyền :
ytb
xtb
gh
'
'
.05,0'
ρ

tbtb
ytb
t
yy
ρ

Với: + Nồng độ phân mol trung bình :
y’
tb
=
2
1 W
yy
+
=
2
018,0297,0
+
=0,1575
+ Nhiệt độ trung bình đoạn chưng : t’
tb
=
2
WF
tt
+
=
2
1005,86
+

xx
x
x
−+
=
=11,98% .
t’
tb
= 93,25
o
C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)-trang 9], ta có :
Khối lượng riêng của nước : r’
N
= 963,117(Kg/m
3
)
Đ
AMH Quá Trình và Thi
ế
t B
ị
GVHD : V
ũ
Bá Minh

22
Khối lượng riêng của rượu : r’
R
= 720,365(Kg/m
3

746,0
744,925
.05,0' =
gh
ω
=1,762 (m/s)
Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :
762,1.8,0'.8,0' ==
ghh
ωω
= 1,409 (m/s)
Vậy :đường kính đoạn cất :
D
chưng
=
409,1.746,0
441,476
.0188,0
= 0,400 (m).
Kết luận : hai đường kính đoạn cất và đoạn chưng không chênh lệch nhau quá lớn
nên ta chọn đường kính của toàn tháp là : D
t
= 0,500 (m).
Khi đó tốc độ làm việc thực ở :
+ Phần cất : ω
lv
=
903,0
171,1.5,0
768,747.0188,0

ρ
(m/s).

II . MÂM LỖ – TRỞ LỰC CỦA MÂM :
1 . Cấu tạo mâm lỗ :
Chọn : + Đường kính lỗ : d
l
= 3 (mm).
+ Tổng diện tích lỗ bằng 9,77% diện tích mâm.
+ Khoảng cách giữa hai tâm lỗ bằng 2,5 lần đường kính lỗ (bố trí lỗ theo
tam giác đều ).
+ Tỷ lệ bề dày mâm và đường kính lỗ là 6/10 .
+ Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm .
Số lỗ trên 1 mâm :
N =
lo
mâm
S
%.77,9 S
=
2
2
003,0
5,0
.0977,0.0977,0






: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
đáng kể nên có thể bỏ qua .
a . Độ giảm áp qua mâm khô :
Đ
AMH Quá Trình và Thi
ế
t B
ị
GVHD : V
ũ
Bá Minh

23
Độ giảm áp của pha khí qua mâm khô được tính dựa trên cơ sở tổn thất áp suất
do dòng chảy đột thu , đột mở và do ma sát khi pha khí chuyển động qua lỗ.
L
G
o
o
L
G
o
o














=
(mm.chất lỏng)
Với : + u
o
:vận tốc pha hơi qua lỗ (m/s).
+ r
G
: khối lượng riêng của pha hơi (Kg/m
3
).
+ r
L
: khối lượng riêng của pha lỏng (Kg/m
3
).
+ C
o

= ρ
ytb
= 1,171 (Kg/m
3
).
+ Khối lượng riêng của pha lỏng : r
L
= ρ
xtb
= 821,25 (Kg/m
3
).
Suy ra độ giảm áp qua mâm khô ở phần cất :
25,821
171,1
.
745,0
243,9
.0,51
2
2








=

744,925
746,0
.
745,0
243,9
.0,51'
2
2








=
k
h
= 6,039 (mm.chất lỏng).
b . Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm :
Phương pháp đơn giản để ước tính độ giảm áp của pha hơi qua mâm do lớp chất
lỏng trên mâm h
l
là từ chiều cao gờ chảy tràn h
w
, chiều cao tính toán của lớp chất
lỏng trên gờ chảy tràn h
ow
và hệ số hiệu chỉnh theo kinh nghiệm β :

h
, (mm.chất lỏng)
Đ
AMH Quá Trình và Thi
ế
t B
ị
GVHD : V
ũ
Bá Minh

24
Với : + q
L
: lưu lượng của chất lỏng (m
3
/ph).
+ L
w
:chiều dài hiệu dụng của gờ chảy tràn (m).
 Xác định L
w
:
Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm , nên ta có phương
trình sau :
π
π
.2,0sin
180
.

.60

==
xtb
D
L
MDR
q
ρ
= 0,01412 (m
3
/ph).
Suy ra :
3
2
364,0
01412,0
.4,43






=
ow
h
= 4,978 (mm).
Vậy :Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần cất là:
h




=
ow
h
= 6,445 (mm).
Vậy :Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần chưng :
h’
l
= 0,6.(50+6,445) = 33,867 (mm.chất lỏng).
c . Độ giảm áp do sức căng bề mặt :
Độ giảm áp do sức căng bề mặt được xác định theo biểu thức :
lL
R
d
h
.
.54,625
ρ
σ
=
, (mm.chất lỏng)
Với : + σ : sức căng bề mặt của chất lỏng (dyn/cm).
+ ρ
L
: khối lượng riêng của pha lỏng (Kg/m
3
).
 Phần cất :

003,0.25,821
394,13
.54,625=
R
h
= 3,401 (mm.chất lỏng).
Đ
AMH Quá Trình và Thi
ế
t B
ị
GVHD : V
ũ
Bá Minh

25
 Phần chưng :
* Khối lượng riêng của pha lỏng : r’
L
= ρ’
xtb
= 925,744 (Kg/m
3
).
* t’
tb
= 93,25
o
C ,tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có :
+ Sức căng bề mặt của nước : σ’

tl
= 47,071 . 10
-3
. 9,81 . 821,25 = 379,226 (N/m
2
).
+ Phần chưng : h’
tl
= 6,039+33,867+2,862 = 42,768 (mm.chất lỏng).
hay h’
tl
= 42,768 . 10
-3
. 9,81 . 925,744 = 388,400 (N/m
2
).
Suy ra :Tổng trở lực của toàn tháp hay độ giảm áp tổng cộng của toàn tháp là
:(xem độ giảm áp tổng cộng của pha khí qua mâm nhập liệu bằng độ giảm áp tổng
cộng của pha khí qua một mâm ở phần chưng )
∑h
tl
= 42. h
tl
+ 11. h’
tl
= 42 . 379,226+11 . 388,400 = 20199,9(N/m
2
).