Đồ án môn học Máy và Thiết bị
“Thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián
đoạn NaCl từ 10% lên 27% ,năng suất 1200kg
/mẻ ,sử dụng ống chum”
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 2
MỤC LỤC
Lời nói đầu 2
Chương I:
Giới thiệu tổng quan


Kết luận 51
Tài liệu tham khảo 52 Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 3
Lời nói đầu
Ngày nay, công nghiệp sản xuất hóa chất là một ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng
đến nhiều ngành khác. Một trong những sản phẩm được quan tâm sản xuất khá nhiều là
Natri Clorua (NaCl) do khả năng sử dụng rộng rãi của nó.NaCl tinh khiết được sử dụng
nhiều trong thực phẩm dưới dạng muối ăn ,hay sử dụng nhiều trong ngành y tế dưới dạng
dịch truyền.đ
Nhiệm vu cụ thể c
ủa đồ án môn học là thiết kế hệ thống cô đặc chân không gián đoạn
NaCl từ 10% lên 27% ,năng suất 1200kg /mẻ ,sử dụng ống chùm.
Đồ án gồm 4 chương :
• Chương I:Giới thiệu tổng quan
• Chương II :Thiết kế thiết bị chính
• Chương III :Thiết kế các chi tiết phụ
• Chương IV: Tính tốn giá thành thiết bị
Có thể nói thực hiện Đồ án môn học là mộ
t cơ hội tốt cho sinh viên ôn lại tồn bộ các
kiến thức đã học về các quá trình và công nghệ hóa học. Ngồi ra đây còn là dịp mà sinh
viên có thể tiếp cận với thực tế thông qua việc lựa chọn, tính tốn và thiết kế các chi tiết của
một thiết bị với các số liệu rất cụ thể và rất thực tế.
Đồ án này được thực hiện dưới sự giúp đỡ
và hướng dẫn trực tiếp của thầy Trần Văn
Nghệ , và các thầy cô bộ môn Máy và Thiết Bị khoa Công nghệ Hóa học và Dầu khí
trường Đại học Bách khoa thành phố Hố Chí Minh. Em xin chân thành cảm ơn thầy Trần

) ở 20
0
C (dung dịch 10%).
- Độ hòa tan ở 60
o
C là 27,1% ,ở 20
o
C là 26,3%
- Nguyên liệu đem đi cô đặc là dd NaCl 10% với dung môi là nước .
2. Sản Phẩm:

• Khi kết thúc quá trình cô đặc ,dung dịch ở nhiệt độ từ 75-80
o
C ,khi đó độ hòa tan của
dung dịch khoảng 27,5% .Nhưng độ hòa tan cuả dung dịch ở nhiệt độ thường chừng
26,3%.Vì vậy ,quá trình cô đặc NaCl này là để tạo dung dịch bão hòa ,và khi làm nguội thì
sẽ có NaCl tinh thể kết tinh .Trong khi các muối tạp chất khác như MgCl
2
hay CaCl
2
lại tan
ở nhiệt độ thường ,vì vậy quá trình này có thể được sử dụng vừa thu dung dịch muối bão
hòa vừa tách tạp chất để sản xuất muối tinh khiết khi hạ nhiệt độ. Muối tinh khiết thường
được sử dụng trong thực phẩm và y tế.

3.Những biến đổi của nguyên liệu và sản phẩm trong quá trình cô đặc:
Trong quá trình cô đặc, tính chất cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm biến đổi không
ngừng. Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch
thay đổi:
Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt.


a. Theo cấu tạo

• Nhóm 1:
dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hồn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch khá
lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hồn tự nhiên của dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền
nhiệt. Gồm:
- Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), có thể có ống tuần hồn trong
hoặc ngồi.
- Có buồng đốt ngồi ( không đồng trục buồng bố
c).
• Nhóm 2:
dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 - 3,5
m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung
dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt. Gồm:
- Có buồng đốt trong, ống tuần hồn ngồi.
- Có buồng
đốt ngồi, ống tuần hồn ngồi.
• Nhóm 3:
dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm
biến chất sản phẩm. Đặc biệt thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như dung dịch nước
trái cây,hoa quả ép…Gồm:
- Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngồi: dung dịch sôi tạo bọt khó
vỡ.
- Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngồi: dung dịch sôi ít tạo bọt và
bọt dễ vỡ.
b.
Theo phương pháp thực hiện quá trình
Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở):
có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi. Thường dùng cô

- Nhiệt độ hơi thứ thấp, không dùng được cho mục đích khác.
- Khó giữ được độ chân không trong thiết bị.
IV. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1. Thuyết minh quy trình công nghệ
- Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0,7 at.
- Sau đó bơm dung dịch ban đầu có nồng độ 10% từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc
bằng bơm ly tâm. Quá trình nhập liệu diễn ra trong vòng 20 phút đến khi nhập đủ 3240 kg
thì ngừng.
- Khi đã nhập liệu đủ 3240 kg thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa ở áp suất 3 at)
vào buồng đốt để gia nhiệt dung dị
ch. Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền nhiệt (ống
chùm) và một ống tuần hồn trung tâm có đường kính lớn hơn. Dung dịch chảy trong ống
được gia nhiệt bởi hơi đốt đi ngồi ống. Dung dịch trong ống sẽ sôi và tuần hồn qua ống
tuần hồn (do ống tuần hồn có đường kính lớn hơn các ống truyền nhiệt nên dung dịch trong
ống tuần hồn sẽ sôi ít h
ơn trong ống truyền nhiệt, khi đó khối lượng riêng dung dịch trong
ống tuần hồn sẽ lớn hơn khối lượng riêng dung dịch trong ống truyền nhiệt vì vậy tạo áp
lực đẩy dung dịch từ ống tuần hồn sang các ống truyền nhiệt). Dung môi là nước bốc hơi
và thốt ra ngồi qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua buồng bốc và thiết bị tách giọt. Hơi thứ
được dẫ
n qua thiết bị ngưng tụ baromet và được ngưng tụ bằng nước lạnh, sau khi ngưng
tụ thành lỏng sẽ chảy ra ngồi bồn chứa. Phần không ngưng sẽ được dẫn qua thiết bị tách
giọt để chỉ còn khí không ngưng được bơm chân không hút ra ngồi. Hơi đốt khi ngưng tụ
chảy ra ngồi qua cửa tháo nước ngưng, qua bẫy hơi rồi được xả ra ngồi.
- Quá trình c
ứ tiếp tục đến khi đạt nồng độ 27% (sau thời gian cô đặc đã tính: 121,3 phút)
thì ngưng cấp hơi. Mở van thông áp, sau đó tháo sản phẩm ra bằng cách mở van tháo liệu.
2. Các thiết bị được lựa chọn trong quy trình công nghệ
a Bơm


- Bẫy hơi
- Các thiết bị đo áp suất, đo nhiệt độ, các loại van.
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 8

CHƯƠNG II. THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH

đ
= G
c
.x
c
Trong đó

G
đ
, G
c
: lượng dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn (kg)
W : lượng hơi thứ bốc lên trong mỗi giai đoạn (kg)
x
đ
, x
c
: nồng độ đầu và cuối của mỗi giai đoạn
G
đ
.x
đ
, G
c
.x
c
: khối lượng NaCl trong dung dịch (kg)
•
Khối lượng dd đầu :


W = G
đ
- G
c
= 3240 – 2160 = 1080 (kg)
b Giai đoạn 15% đến 20%

G
đ
= 2160(kg) ; x
đ
= 0,15 ; x
c
= 0,2
⇒ G
c
= 1620
2,0
15,0
*2160. ==
c
ñ
ñ
x
x
G
(kg)
W = G
đ
– G

Thể tích dung dịch trong nồi, m
3

3,02 1,946 1,4 1
Khối lượng dung dịch, kg
3240 2160 1620 1200
Lượng hơi thứ đã bốc hơi, kg
0 1080 1620 2040
Khối lượng riêng dung dịch, kg/m
3

1073 1110 1150 1205
II. CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG
Aùp suất làm việc trong buồng bốc thiết bị cô đặc P
1
= 0,3 at.
⇒Nhiệt độ hơi thứ ở buồng bốc t
1
= 68,7
o
C ( Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] ).
Đây cũng là nhiệt độ sôi của dung môi (là nước) trên mặt thống dung dịch
)P(sdm
1
t = 68,7
o
C
Chọn tổn thất nhiệt độ từ nồi cô đặc về thiết bị ngưng tụ
K
1

o
C ,f = 0,81

Nồng độ dung dịch, %
10 15 20 27
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 10
Tổn thất
o
'
Δ
,
o
C
1,9 3,25 4,85 8
Tổn thất
'
Δ
,
o
C
1,54 2,63 3,9 6,48
Nhiệt độ sôi dd ,
o
C 70,2 71,3 72,6 75,2
b Tổn thất nhiệt độ do hiệu ứng thủy tĩnh
''
Δ
. Nhiệt độ sôi dung dịch ở áp suất trung
bình

ρρ
=
Trong đó
dd
ρ
: Khối lượng riêng dung dịch tính theo nồng độ cuối ở nhiệt độ
)PP(sdd
1
t
Δ+

• H
op
: Chiều cao lớp chất lỏng sôi
Trong thiết bị tuần hồn tự nhiên
H
op
=
(
)
[]
odmdd
H.0014,026,0
ρ
ρ
−
+
Với H
o :
Chiều cao ống truyền nhiệt

dd
=
ρ

[]
5454,05.1*)9991073(*0014.026.0
=
−
+=⇒
op
H (m)
⇒
atmNHgP
ophh
015,0/24,14355454,0*81,9*1073*
2
1
*5,0***5,0
2
====Δ
ρ

atPPP
tb
315,0015,03,0
1
=+
=
Δ+=⇒
Nhiệt độ sôi của H

 Tính tương tự ta được

Nồng độ dung dịch, %
10 15 20 27
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 11
''
Δ ,
o
C
1 1,14 1,34 1,7
)2(
1
PPsdd
t
Δ+

72,2 73,6 75,3 78,6
2. Cân bằng năng lượng cho các giai đoạn
Tính theo công thức 2.4 trang 104 Tài liệu [4]:
*
Phương trình cân bằng nhiệt

cñtwcccñññD
QQcDiWtcGtcGiDcD ±+++=+−+
θϕθϕ
).1.(
''
.
''

''
D
i : entanpi của hơi đốt (J/kg)

''
w
i : entanpi của hơi thứ (J/kg)
Q
t
: nhiệt lượng tổn thất (J)
Q
cđ
: nhiệt lượng cô đặc (J)
*
Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp ( do có 5% hơi nước ngưng cuốn theo )
Q
D
= D.(1-
ϕ
).(
θ
.ci
''
D
− ) = D.(1-
ϕ
).r =G
đ
(c
c

Trong đó
x: nồng độ dung dịch
c
1
: nhiệt dung riêng NaCl khan (J/kg độ)
Theo công thức 2.12 trang 183 Tài liệu [4]
c
1
= 89,88
5,58
10*2610*26
33
=
+
(J/kg độ)
Vậy nhiệt dung riêng dung dịch theo nồng độ

Nồng độ dung dịch. %
10 15 20 27
Nhiệt dung riêng dung dịch, J/kg độ 3771 3652 3370 3082,7
* Chọn hơi đốt có áp suất P
D
=3 at ⇒

t
D
=132,9
o
C
*

đ
= G
c
= 3240 (kg)
c
đ
= c
c
=3771 (J/kg độ)
t
đ
= 25
o
C ; t
c
=72,2
o
C ; W = 0 kg
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình:
Q
1
=3240*3771*(72,2-25) =5,77*10
8
(J)
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất ):
Q
D1
=
8
1

c
= 3562 (J/kg độ) ; t
c
= 73,6 (
o
C)
W = 1080 (kg)
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình:
Q
2
= 2160*3562*73,6 – 3240*3771*72,2 + 1080*2620*10
3

Q
2
=25,14*10
8
(J)
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất )
Q
D2
=
8
8
2
10*46,26
95,0
10*14,25
95,0
==

= 75,3(
o
C)
W = 540 (kg)
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình
Q
3
= 1620*3370*75,3 – 2160*3370*72,2 + 540*2620*10
3

Q
3
= 12,6*10
8
(J)
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất nhiệt ):
Q
D3
=
8
8
10*26,13
95,0
10*6,12
=
(J)
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 13
Lượng hơi đốt sử dụng
D

Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình
Q
4
= 1200*3082,7*78,6 – 1620*3370*75,3 + 420*2620*10
3

Q
4
= 9,8*10
8
(J)
Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất nhiệt ):
Q
D4
=
8
8
10*32,10
95,0
10*8,9
=
(J)
Lượng hơi đốt sử dụng:
D
4
=
500
10*2171*)05,01(
10*32,10
3

==
W
D
(kg/kg hơi thứ)
*
Tóm tắt cân bằng năng lượng:
Nồng độ dung dịch. %
10(25
o
C) 10(72,2
o
C) 15 20 27
Nhiệt lượng hữu ích, J*10
-8

0 5,77 30,9 43,5 53,3
Tổng nhiệt lượng cung cấp, J*10
-8

6,07 32,53 45,79 56,11
Lượng hơi đốt sử dụng, kg
294,3 1577,3 2220,0 2720,3
B. TÍNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH
I. HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT
1. Hệ số truyền nhiệt trong quá trình sôi
1.1 Các kí hiệu và công thức

1
α
: hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi (W/m

2
v
t : nhiệt độ trung bình vách trong ống (
o
C)
t
D
: nhiệt độ hơi ngưng, t
D
= 132,9(
o
C)
t
dd
: nhiệt độ dung dịch sôi (
o
C)
1
vD1
ttt −=Δ
ddv2
ttt
2
−=Δ

21
vvv
ttt −=Δ
()
1

⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
μ
λρ
phụ thuộc vào nhiệt độ màng t
m
t
m
,
o
C
40 60 80 100 120 140 160 180 200
A
139 155 169 179 188 194 197 199 199

ρ
: khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ t
m
(kg/m
3
)

λ
: hệ số cấp nhiệt của nước ở nhiệt độ t

⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
dd
n
n
dd
n
dd
n

: hệ số cấp nhiệt tương ứng của nước (W/m
2
K)
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 15

15,07,0
**56,0 pq
n
=
α
(5), (công thức V.90 trang 26 Tài liệu [2])
Với q : nhiệt tải riêng (W/m
2
)
p : áp suất tuyệt đối trên mặt thống (N/m
2
)
p = p
1
= 0,3 at = 29430 (N/m
2
)
*
Các thông số của nước ( Bảng I.249 trang 311 Tài liệu [2] ):
t
sdm
= 68,7 (
o
C)

dd
λ
tính theo công thức I.32 trang 123 Tài liệu [1]
3
dd
dd
dddd
8
M
**c*10*58.3
ρ
ρλ
−
=
, W/mK
M
dd
=
18
1
5,58
1
xx −
+

Với x : nồng độ dung dịch
• c
dd
và
dd

-3
0,89*10
-3
1,08*10
-3

M
dd
19,34 20,09 20,9 22,14
dd
λ
, W/mK
0,55 0,54 0,528 0,504
1.1.3 Phía vách ống truyền nhiệt
Theo thí dụ 19 trang 148 Tài liệu [4]
∑
Δ
=
v
v
v
r
t
q
(6)
⇒
v
tΔ =
∑
vv

2
10*389,0
1
−
=
r
(W/mK )
-1
: nhiệt trở cuả cáu bẩn

2
v
=
δ
mm: bề dày ống truyền nhiệt

=
v
λ
17,5 W/mK: hệ số dẫn nhiệt qua vách
3
3
3
10*389,0
5.17
10*2
10*464,0
−
−
−

Chọn
1
v
t
(< t
D
)
1
tΔ⇒
2
Tính
1
α
theo công thức (2)
3
Tính q
1
theo công thức (1)
4
Tính
v
tΔ
theo công thức (6) với q
v
= q
1
2v
t,t
2
Δ

1
tb1
q
qq
−

Nếu ss > 5% thì chọn lại
1
v
t và lặp lại quá trình tính đến khi đạt sai số nhỏ
10
Tính K theo công thức (7)
1.2 Tính K cho các giai đoạn
a. Tímh ở nồng độ 10% :
Chọn
• Ktt
v
9,4128
1
1
=Δ⇒=
• Tính
1
α
:
()
19145,1301289,132*
2
1
=⇒=+= ACt

Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 17
• )(97,4210*653,9*5,44509*
4
1
Crqt
o
vv
===Δ
−
∑

)(859,42128
2
Ct
o
v
=−=⇒
)(8,122,7285
2
Ct
o
=−=Δ⇒
• 525,470316*29430*5,44509*56,0**56,0
15,07,015,07,0
1
=== pq
n
α
(W/m

⎝
⎛
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
−
−
α

)/(56,3402
2
2
KmW=
α

• 76,435528,12*56,3402*
222
=
=
Δ= tq
α
(W/m
2
)
•
()()

1
=

K =
)/(730
56,3402
1
10*653,9
57,9083
1
1
2
4
KmW=
++
−

b.
Tính ở nồng độ 15%:
Tính tương tự
Ct
o
v
3,128
1
=
K =
)/(718
75,3141
1

4
KmW=
++
−

d.
Tính ở nồng độ 27%:
Tính tương tự
Ct
o
v
129
1
=

K =
)/(675
78,2425
1
10*653,9
99,9616
1
1
2
4
KmW=
++
−

o Bảng tóm tắt

α
, W/m
2
K
3402,56 3141,75 2880,75 2425,78
K, W/m
2
K
730 718 704 675
ss, % 1 0,78 2,4 4
2. Hệ số truyền nhiệt trong quá trình gia nhiệt dung dịch ban đầu từ 25
o
C đến
72,2
o
C:
2.1 Các kí hiệu và công thức
Các kí hiệu
1
α
,
2
α
, q
1
,

q
2
,

4
1
1
*
**04,2
Ht
r
A
Δ
=
α

A xác định theo t
m

r = 2171*10
3
J/kg
H = 1,5 m
2.1.2
Phía vách:
∑
Δ
=
v
v
v
r
t
q

=⇒=
Trong đó

()
n
GrCNu Pr*=dd
dddd
c
λ
μ
*
Pr
=

2
2
3
****
dd
dddd
gtl
Gr
μ
βρ
Δ
=


Pr.135,0 GrNu =

*
l : chiều cao ống truyền nhiệt, l = 1,5 m
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 19
*
dddddddddd
c,,,,
μ
λ
β
ρ
: khối lượng riêng ( kg/m
3
), hệ số dãn nở thể tích ( K
-1
), hệ số
dẫn nhiệt ( W/mK ), độ nhớt ( Pa.s ), nhiệt dung riêng ( J/kg độ ) của dung dịch NaCl lấy ở
nhiệt độ màng
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
+=
2
v
dd

=
dd
μ
(Ns/m
2
)

mK/W577.0
dd
=
λβ
của dung dịch NaCl 25%
T
o
,
o
C
0 20 40 60 80 100 120
3
10.
−
β

0,425 0,455 0,48 0,505 0,535 0,57 0,605
2.1.4 Hệ số truyền nhiệt :
∑
++


(4).
Tính
2v1
ttt
2
Δ⇒⇒Δ
(5).
Tính Nu
2
2
α
⇒

(6).
Tính q
2

(7).
Tính q
tb
=
()
21
qq2
1
+

(8).
Tính ss =


Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 20
(2). )/(83,7921
5,1*4,8
10*2171
13,190*04,2
2
4
3
1
KmW==
α

(3).
)/(35,665434,8*83,7921
2
111
mWtq ==Δ=
α

(4).
∑
===Δ
−
23,6410*653,9*35,66543.
4
1 vv
rqt (
o

()
3'
10*49,0435,546,4827,60
2
1
−
=⇒=+=
β
Ct
o
m
(K
-1
)
()
14
2
3
23
10*583,3
10*78,0
81,9*67,11*49,0*1073*5,1
==⇒
−
Gr
ta thấy Gr*Pr > 2.10
7
14456)(Pr**135,0
33,0
==⇒ GrNu

83,7921
1
1
2
4
KmWK =
++
=
−

II. BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT VÀ THỜI GIAN CÔ ĐẶC
Phương trình truyền nhiệt cho khoảng thời gian nhỏ dT
dQ= K*F(T-t)*d
T
Giả sử đến cuối quá trình dung dịch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt
F⇒ không đổi, T
không đổi

d.F⇒ T=
()
tTK
dQ
−

Lấy tích phân ta được
F.
T
2
=
()

sdd
),
o
C
72,2 73,6 75,3 78,6
K, W/m
2
K
730 718 704 675
T-t 60,7 59,3 57,6 54,3
5
10*
)tT.(K
1
−

2,257 2,349 2,466 2,728
Vẽ đồ thị có : trục hồnh : Q*10
-8
(x)
: trục tung :
()
tT.K
1
−
*10
5
(y)

0

2
s)
• Tổng quá trình cô đặc từ 10% đến 27%
S = F.
T = 119661 (m
2
s)
*
Chọn thời gian cô đặc là 80 phút
⇒Bề mặt trao đổi nhiệt là
F = 119661 / 4800 = 24,9 (m
2
) .
Chọn F=25 (m
2
)

⇒Thời gian của các giai đoạn
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 22
 Giai đoạn 1 : T
1
= 60937 / 25 = 2438 s
 Giai đoạn 2 : T
2
= 31923/ 25 = 1277 s
 Giai đoạn 3 : T
3
= 26801 / 25 = 1072 s
*

⇒ T

= 32,6379
25*82*781
10*07,6
8
≈= s (phút)
*
Chọn thời gian nhập liệu 20 phút
Thời gian tháo sản phẩm 15 phút
*
Tồng thời gian cô đặc 1 mẻ là
T
t
= 20 + 6,3 + 80 + 15 = 121,3( phút)
III. BUỒNG ĐỐT VÀ ĐÁY:
Diện tích bề mặt truyền nhiệt : F = 32 (m
2
) (lấy dư 20% để an tồn )
Chiều cao ống truyền nhiệt : H = 1,5m
Chọn ống truyền nhiệt có đường kính : d
ng
= 38mm
: d
tr
= 34 mm
⇒ Số ống cần :
HdnF
tr
π

- d
ng
)/t +1 = 1,41
56
38*4325
=+
−

Chọn m=7
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 23
⇒
có 5 ống trên đường chéo ống tuần hồn
⇒ a=(m +1)/2 = 4 ( công thức V.139 Tài liệu [2] trang 48 )
Tổng số ống bị chiếm chỗ
371)14(*4*31)1.(3
'
=+−=+−= aan (công thức V.139 Tài liệu [2] trang 48)
• Xếp ống theo hình lục giác đều ( theo Tài liệu [2] trang 48 )
 Số hình lục giác đều : 9 hình
 Số ống trên đường chéo : 19 ống
⇒
Tổng số ống : 271 ống

Số ống truyền nhiệt còn lại

23437271 =
−
=n
(ống)

3
)
Thể tích truyền nhiệt và ống tuần hồn
V
ô
= 436,015*
4
315,0
*5,1*
4
034,0*
*234
22
=+
π
π
(m
3
)
Cuối quá trình cô đặc V
dd
= 1 > 0,532 +0,436
⇒dung dịch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt
IV. BUỒNG BỐC VÀ NẮP
1. Đường kính
 Lưu lượng hơi thứ
Ta tính lưu lượng hơi thứ trong giai đoạn đầu ( do lượng hơi thứ trong giai đoạn này là
lớn nhất )

1hôi

1
: thời gian gia nhiệt giai đoạn đầu ( từ 10% đến 15% )

T
1
= 2438 s
361,2
2438*1876,0
1080
==⇒
hôi
V (m
3
/s)
 Vận tốc hơi:
2
)(
2
)(
2
)(
0065,3
.
361,2*4
4
bbtrbbtrbbtr
h
hôi
DDD
V

: khối lượng riêng hơi thứ,
h
ρ
= 0,1876 (kg/m
3
)
d
l
: đường kính giọt lỏng, d
l
= 0,3 mm = 3*10
-4
m

ξ
: hệ số trở lực
Ta có

l
ρ
= 978,5 (kg/m
3
), tra ở nhiệt độ 68,7
o
C (Bảng I.249 trang 310 Tài liệu [1])

ξ
tính theo Re

h

π

• Giả sử 0,2< Re < 500

⇒ Vận tốc lắng

6,0
)(
2,1
)(
4
)(
415,2
1876,0**509,3*3
10*3*)1876,05,978(*81,9*4
bbtrbbtr
o
DD
=
−
=
−
ω

Mà
()
oh

6,0
*509,3
963,15
5,18
Re
5,18
bbtr
bbtr
D
D
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
==
ξ
Đồ án môn học Máy và Thiết bịĐồ án môn học Máy và Thiết bị
trang 25
h
3
h
2
=400 mm
h
1

kgh
U
W
V
*
ρ
=
( m
3
)
Với W : lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị (kg/h)
U
tt
: cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi (m
3
/m
2
h)

h
ρ
: khối lượng riêng hơi thứ, 1876,0
=
h
ρ
(kg/m
3
)
Ta có W =
1530

295,3
2475*1876,0
1530
==
kgh
V (m
3
)
⇒Chiều cao phần không gian hơi trong trụ bốc

64,1
6,1*
295,3*4
4
22
)(
===
ππ
bbtr
kgh
kgh
D
V
H (m)

 Thể tích dung dịch trong buồng bốc trước khi cô đặc
V
dd (bb)
= V
dd

2
)(
*
4
*
12
*
*
4
h
D
DDDD
h
h
D
bbtr
bÑtr
bbtr
bÑtr
bbtr
bÑtr
π
π
π
++++