ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 1

I. MỞ ĐẦU:
Ngành công nghiệp sản xuất NaOH là một trong những ngành công nghiệp sản xuất hố
chất cơ bản. Nó đóng vai trò rất lớn trong sự phát triển của các ngành công nghiệp khác như dệt ,
tổng hợp tơ nhân tạo, lọc hố dầu, sản xuất phèn
NaOH là một baz mạnh, có tính ăn da, khả năng ăn mòn thiết bị cao. Vì vậy cần lưu ý đến
việc ăn mòn thiết bị, đảm bả
o an tồn lao động trong quá trình sản xuất.
Trước đây trong công nghiệp NaOH thường được sản xuất bằng cách cho Ca(OH)
2
tác
dụng với dung dịch Na
2
CO
3
lỗng và nóng
.
Ngày nay người ta dùng phương pháp hiện đại là điện
phân dung dịch NaCl bão hòa. Tuy nhiên dung dịch sản phẩm thu được thường có nồng độ rất
lỗng , khó khăn trong việc vận chuyển đi xa. Để thuận tiện cho chuyên chở và sử dụng người ta
phải cô đặc dung dịch đến một nồng độ nhất định theo yêu cầu.
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hồ tan trong dung dịch bằng cách tách bớt
một phần dung môi qua dạng hơi hoặc dạng kết tinh.
Trong khuôn khổ đồ án này ta sẽ tiến hành cô đặc theo cách tách dung môi dưới dạng hơi.
Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi
trên mặt thống dung dịch bừng với áp suất làm việc của thiết bị.
Quá trình cô đặc thường được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng
nồng độ các dung dịch lỗng, hoặc để tách các chất rắn hồ tan.

Trang 2

2. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống cô đặc:
Dung dịch từ bể chứa nguyên liệu được bơm lên bồn cao vị, từ bồn cao vị dung dịch chảy
xuống qua thiết bị gia nhiệt và được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi ứng với áp suất làm việc của nồi I.
Dung dịch sau đó được đưa vào nồi I. Do có sự chênh lệch áp suất giữa nồi I và nồi II nên dung
dịch tiếp tục chảy qua nồi II rồi được bơm hút ra rồi chuyển vào bể chứa sản phẩm. Hơi thứ trong
nồi I dùng làm hơi đốt nồi II để tận dụng nhiệt. Hơi thứ nồi II sẽ được đưa qua thiết bị ngưng tụ
baromet và được chân không hút ra ngồi.
Nguyên lý làm việc của nồi cô đặc : phần dưới của thiết bị là buồng đốt gồm có các ống
truyền nhiệt và một ống tuần hồn trung tâm. Dung dịch đi trong ống, hơi đốt sẽ đi trong khoảng
không gian phía ngồi ống. Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hồn trung tâm là : do ống tuần hồn
có đường kính lớn hơn rất nhiều so với các ống truyền nhiệt do đó hệ số truyền nhiệt nhỏ, dung
dịch sẽ sôi ít hơn so với dung dịch trong ống truyền nhiệt. Khi sôi dung dịch sẽ có ρ
ds
= 0.5 ρ
dd

do đó sẽ tạo áp lực đẩy dung dịch từ trong ống tuần hồn sang ống truyền nhiệt. Kết quả là tạo một
dòng chuyển động tuần hồn trong thiết bị. Để ống tuần hồn trung tâm hoạt động có hiệu quả dung
dịch chỉ nên cho vào khoảng 0,4 – 0,7 chiều cao ống truyền nhiệt. Phần phía trên thiết bị là buồng
bốc để tách hơi ra khỏi dung dịch, trong buồng b
ốc còn có bộ phận tách bọt để tách những giọt
lỏng ra khỏi hơi thứ.

A.TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH

III. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT:

1. Chuyển đơn vị năng suất từ (m

Trang 3
Áp dụng phương trình cân bằng vật chất : G
D
∗ x
D
= G
C
∗ x
C
Suy ra: G
C
=
C
DD
x
xG ∗
=
30
151159
∗
= 579.5 kg/h .
2. lượng hơi thứ bốc lên trong tồn hệ thống :
Áp dụng công thức :
)1(
C
D
D
x
x
GW −=

Khi đó ta có hệ phương trình:

1.1=
II
I
W
W

W
I
+ W
II
= W
Giải hệ trên có kết quả :
W
I
= 303.5 kg/h
W
II
= 276 kg/h
4. Xác định nồng độ dung dịch từng nồi :
- Nồng độ cuối của dung dịch ra khỏi nồi I :
x’
C
=
32.20
5.3031159
15.1159
.
=

Hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc:
Theo đầu bài áp suất ngưng tụ là: P
ng
= 0.5 at
Chọn áp suất của hơi đốt vào nồi I là : P
1
= 3.5 at
Khi đó hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc là :
ΔP
t
=P
1
– P
ng
= 3.5 – 0.5 = 3 at
Chọn tỉ số phân phối áp suất giữa các nồi là :
5.1
2
1
=
Δ
Δ
P
P
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 4
Kết hợp với phương trình : ΔP

Nhiệt độ
(
0
C)
Hơi
đốt
P
1
= 3.50 T
1
=137.9 P
1
=1.70 T
2
=114.5
P
ng
=0.5 t
ng
=80.9
Hơi
thứ
P’
1
=1.76 t’
1
=115.5 P’
2
=0.52 t’
2

i
: ẩn nhiệt hố hơi của hơi ở nhiệt độ t’
i
.
Từ các dữ kiện trên ta lập được bảng sau:

Đại
lượng
Nồi I
x
C
(%k.l)
Δ’
o

(
0
C )
t’
(
0
C )
r.10
-3

(j/kg )
Δ’
i

(

s
: khối lượng riêng của dung dịch khi sôi , kg/m
3

ρ
s
=0.5 ρ
dd

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 5
ρ
dd
: Khối lượng riêng của dung dịch ,kg/m
3
H
op
: Chiều cao thích hợp tính theo kính quann sát mực chất lỏng ,m
H
op
= [0.26+0.0014(ρ
dd
-ρ
dm
)].H
o

Từ ΔP ta sẽ tính được áp suất trung bình của dung dịch ở từng nồi thông qua công thức:
P
tbi

trung bình của chất lỏng.
Chọn chiều cao ống truyền nhiệt là H
o
=1.5 m.
Nồi I:
H
op1
= [0.26+0.0014(ρ
dd
-ρ
dm
)].H
o
=[0.26+0.0014(1173.4-958)]*1.5=0.84234 ,m
Áp suất trung bình:
P
tb1
= P’
1
+ΔP
1
=1.76+0,5.0,5.1173.4.10
-4
.0.84234=1.785 at
Tra sổ tay tại P
tb1
=1.785 (at) ta có

t”
1


Áp suất trung bình:
P
tb2
= P’
2
+ΔP
2
=0,52+0,5.0,5.1276.10
-4
.1,0578=0,554 at
Tra sổ tay tại P
tb2
= 0.554 (at) ta có t”
2
= 83.37
0
C.
Suy ra : Δ”
2
=(t”
2
+Δ’
2
)

– (t’
2
+Δ’
2

0
C
3. Hiệu số hữu ích và nhiệt độ sôi của từng nồi:
Hiệu số nhiệt độ hữu ích ở ở mỗi nồi:
Nồi I: Δt
i1
=T
I
– (T
2
+ΣΔ
1
) =137.9 – (114.5+9.33+0.53+1.5)=12.04
0
C
Nồi II: Δt
i2
=T
2
– (t
ng
+ΣΔ
2
) =114.5– (80.9+15.05+1.47+1)=16.08
0
C
Nhiệt độ sôi thực tế của dung dịch ở mỗi nồi:
Nồi I : Δt
i1
=T

4. Cân bằng nhiệt lượng:
a. Tính nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nồi:
Nồi I:
Nồng độ đầu dung dịch x
D
=15%<20% nên ta áp dụng công thức:
C
D
=4186 (1-x
D
) =4186 (1- 0.15) =3558.1 ,j/kg.độ
Nồi II:
Coi C
1 ≈
C
2
. Do x
C
=30%>20% nên áp dụng công thức: C
1
=C
2
=4186 – ( 4186 – C
ht
)x
C1

C
ht
: Nhiệt dung riêng của chất hồ tan ,j/kg.độ

c
1
=c
Na
= 26 j/kg n.tửû.độ

c
2
=c
O
= 16.8 j/kg n.tửû.độ
c
3
=c
H
= 9.6 j/kg n.tửû.độ
Thay vào (*) ta có: C
ht
=
131010.
40
6.98.1626
3
=
+
+
j/kg.độ

Nhiệt dung riêng dung dịch ra khỏi nồi II là:
C

+D.C
ng1
. θ
1
+Q
xq1

Nồi II:
W
1
.i
1
+(G
D
–W
1
)C
1
.t
1
=W
2
.i
2
+(G
D
– W)C
2
.t
2

2
:nhiệt dung riêng ban đầu, ra khỏi nồi I và nồi II của dung dịch , j/kg.độ
θ
1,
θ
2
:nhiệt độ nước ngưng tụ của nồi I và nồi II ,
0
C
C
ng1
, C
ng2
: nhiệt dung riêng của nước ngưng ở nồi I và nồi II ,j/kg.độ.
Q
xq1
,Q
xq2
:nhiệt mất mát ra môi trường xung quanh , J
G
D
: lượng dung dịch lúc ban đầu ,kg/h Chọn hơi đốt , hơi thứ là hơi bão hồ, nước ngưng là lỏng sôi ở cùng nhiệt độ, khi đó ta có:
i- C
ng1
. θ
1
=r (θ

= 3323.2 j/kg.độ
Dung dịch NaOH:
+ t
2
=98.42
0
C
+ C
2
= 3323.2 j/kg.độ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 7
+ G
D
=1159 kg/h
Hơi đốt:
+ θ
1
=137.9
0
C
+ i= 2737000 j/kg
+ C
n
g
1
=4290 j/kg.độ
Hơi thứ :
+θ

xp1
=0.05.D.(i – C
ng1
. θ
1
) =0.05.D.r(θ
1
).
Q
xp1
=0.05.W.(i
1
– C
ng2
. θ
2
) =0.05.W
1
.r(θ
2
).

Vậy lượng hơi thứ bốc lên ở nồi I là :
=
−+
−−+
=
1121
11222
1

).(.
111
11111
θ
ng
DDDD
Ci
tCGtCWGiW

=
)9.137*42902700600(*95.0
33.125*1.3558*115986.125*2.3323*)9.2891159(2706000*9.289
−
−
−
+

=314.6 kg/h
c. Kiểm tra lại giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi:
C%(I) =
%5%5.4%100
5.303
9.2895.303
<=
−

C%(II) =
%5%7.4%100
6.289
2766.289

m1
T q
2
Công thức tổng quát:
Đáp ứng yêu cầu ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 8
t
T1
t
T2
K=
i
tb
t
q
Δ
W/m
2
.độ
q
1
t
2
q t
m2
- Nồi I : q
tb1
=
2
21
qq +

Trong đó :
+ q
1
: nhiệt tải riêng phía hơi đốt cấp cho thành thiết bị. Ta có công thức tính q
1
:
q
1
=α
1
.Δt
1
(1)
Hệ số cấp nhiệt của hơi nước bão hồ ngưng tụ trên bề mặt ống thẳng đứng được tính theo
công thức của Nusselt:
α
1
=1.13.A.(
1
. tH
r
Δ
)

α
1
=1.13*2362.05*(
36.0*5.1
95.514
)
0.25
= 14832.17 Kcal/m
2
.h.độ.
Thay α
1
vào công thức (1) ta có:
q
1
= 14832.17* 0.36 =5339.58 Kcal/m
2
.h = 6199.85 W/m
2

+ q
2
: nhiệt tải phía dung dịch sôi. Ta có công thức tính q
2
:
q
2
=α
2
.Δt


ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 9

Thay vào (**) ta có :
α
2
= 1.6*0.76*(1.76)
0.4
.(5339.58)
0.7
=620 Kcal/m
2
.h.độ= 719.89 W/m
2
.độ
Thay vào (2)ta có :
q
2
= 719.89*(137.54 –3.16 – 125.86) =6133.46 W/m
2
+ kiểm tra lại giả thiết Δt
1
:
có
%5%07.1%100
85.6199
46.613385.6199
%100*
1


Trong đó :
+ q
1
: nhiệt tải riêng phía hơi đốt cấp cho thành thiết bị. Ta có công thức tính q
1
:
q
1
=α
1
.Δt
1
(3)
Hệ số cấp nhiệt của hơi nước bão hồ ngưng tụ trên bề mặt ống thẳng đứng được tính theo
công thức của Nusselt:
α
1
=1.13.A.(
1
. tH
r
Δ
)
.025
Kcal/ m
2
.h.độ (*)
Chọn : t
T1

0.25
= 14783.24 Kcal/m
2
.h.độ.
Thay α
1
vào công thức (3) ta có:
q
1
= 14783.24* 0.32 =4730.64 Kcal/m
2
.h =5492.79W/m
2

+ q
2
: nhiệt tải phía dung dịch sôi. Ta có công thức tính q
2
:
q
2
=α
2
.Δt
2
(4)
Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị đến dung dịch α
2
được tính bởi công thức:
α

2
= 1.6*0.76*(0.52)
0.4
.(4730.64)
0.7
=349.77 Kcal/m
2
.h.độ= 406.12 W/m
2
.độ
Thay vào (4)ta có :
q
2
= 406.12.(114.2 – 2.8 – 98.42) =5271.44 W/m
2
+ kiểm tra lại giả thiết Δt
1
:

có
%5%03.4%100
79.5492
44.527179.5492
%100*
2
21
≤=
−
=
−

tb
t
q
=512.18 W/m
2
.độ
- Nồi II :
K
2
=
08.16
5382.1
2
=
Δ
iII
tb
t
q
=334.71 W/m
2
.độ
3. Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi:

- Công thức chung:
∑
∑
Δ
=Δ
i

71.334
178890
18.512
188410
=+=+
- Tính cho nồi I:
46.11
32.902
12.28
*86.367.' ==
Δ
=Δ
∑
∑
i
i
i
I
I
iI
K
Q
t
K
Q
t

0
C
- Tính cho nồi II:

04.12
46.1104.12
%100*
'
<=
−
=
Δ
Δ−Δ
iI
iIiI
t
tt

Thoả mãn điều kiện ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 11
- Nồi II :

%5%5.3%100
66.16
08.1666.16
%100
'
'
<=
−
=

2
- Nồi II:
F
2
=
22
2
'.
i
tK
Q
Δ
= 08.32
66.16*71.334
178890
= m
2
Chọn : F
1
=F
2
= 40 m
2
.

ρρ
3
) (.4 −
m/s
ρ
l
,ρ
h
: khối lượng riêng của giọt lỏng và hơi thứ (kg/m
3
).
d : đường kính giọt lỏng, chọn d =0.0003 m
ξ : hệ số trở lực
0.2< Re < 500 → ξ=
6.0
Re
5.18 ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 12
500< Re <150000 → ξ =0.44
với : Re=
h
hh
d
μ
ρ
ϖ


m
3
/s
Vận tốc hơi : ω
h
= ==
54.1
25.0
b
h
F
V
0.165 m/s
Chuẩn số Reynolds: Re=
h
hh
d
μ
ρ
ϖ

= =
−5
10*29.1
3158.0*0003.0*165.0
1.216
Vì 0.2<Re=1.216<500 nên ξ=
6.0
Re
5.18

t
= 1600m
3
/m
3
.h : cường độ bốc hơi thể tích. Do dung dịch sôi tạo bọt nên cường độ
bốc hơi thể tích giảm còn : U
t
=U’
t
/1.5 = 1066.7 m
3
/m
3
.
h
Thay vào công thức tính V
b
có:
V
b
=
th
U
W
.
ρ
=
86.0
7.1066*3158.0

Số ống truyền nhiệt được tính theo công thức : n=
ld
F

π

F= 40 m
2
: bề mặt truyền nhiệt

l = 1.5m : chiều dài của ống truyền nhiệt
d : đường kính ống truyền nhiệt
chọn loại ống có đường kính : 38 x 2 mm
do
α
1
> α
2
nên lấy d = d
t
= 34 mm.
Vậy số ống truyền nhiệt là :

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 13
n=
ld
F

π

2
=0.0738 m
2
.
Vậy :
π
t
th
f
D
.4
=
=
14.3
0738.0*4
=0.307 m
Chọn D
th
=0.325 m = 325 mm (QTTB T5 trang 180 )
c. Đường kính buồng đốt :
Đối với thiết bị cô đặc tuần hồn trung tâm và bố trí ống đốt theo hình lục giác đều thì đường
kính trong của buồng đốt có thể tính theo công thức :
D
t
=
l
dF
dd
n
nth

F = 40 m
2
: Diện tích bề mặt truyền nhiệt , m
2
Thay vào ta có :
D
t
= 057.1
5.1*8.0
038.0*40*.60sin*4.1*4.0
)038.0*4.1*2325.0(
02
2
=++ m
Chọn D
t
= 1200 mm (QTTB T5 trang 182 )
Kiểm tra diện tích truyền nhiệt:
D
th
≤ t( b-1 )
Ö b ≥ 1.71
038.0*4.1
325.0
1 =+=+
t
D
th

Chọn b= 9 ống ( STQTTB T2 trang 46 )

G= 1159 kg/h = 0.322 kg/s
Chọn v= 0.4m/s
ρ = 1159 kg/m
3
.
d=
ρπ

.4
v
G
=
1159*4.0*14.3
322.0*4
=0.0297 m
Chọn : d = 0.042m
2.
Ống tháo liệu nồi I ( nhập liệu nồi II ):
G= 869.1 kg/h = 0.2414 kg/s
Chọn v= 0.2m/s
ρ = 1159 kg/m
3
.

d=
ρπ

.4
v
G

3
.
d=
ρπ

.4
v
G
=
869.1*20*14.3
0874.0*4
=0.0546 m
Chọn : d = 0.146m
5.
Ống dẫn hơi thứ nồi I:
G= 289.9 kg/h = 0.0806 kg/s
Chọn v= 20m/s
ρ = 0.9558 kg/m
3
.
d=
ρπ

.4
v
G
=
9558.0*20*14.3
0806.0*4
=0.0733 m


d=
ρπ

.4
v
G
=
1000*4.0*14.3
0847.0*4
=0.016 m
Chọn : d = 0.042m
8.
Ống dẫn nước ngưng nồi II:
G= 289.9 kg/h = 0.0806 kg/s
Chọn v= 0.2m/s
ρ = 1000 kg/m
3
.
d=
ρπ

.4
v
G
=
1000*4.0*14.3
0806.0*4
=0.016 m
Chọn : d = 0.042m

[
σ
k
] =
η
σ
k
k
n
= 0.1*
6.2
10.380
6
=146*10
6
N/m
2

Ứng suất cho phép theo giới hạn chảy:
[
σ
c
] =
η
σ
c
c
n
= 0.1*
5.1

ta có các thông số của nồi I như sau :
D
t
: đường kính trong của thiết bị. D
t
=1200 mm

ϕ : hệ số bền thành hình trụ theo phương dọc.
Trên thành thiết bị có lỗ d=0.146 m. do đó
ϕ =
l
dl
−
= 0.903 C : số bổ xung do ăn mòn , bào mòn và dung sai âm ,m
C=C
1
+C
2
+C
3

C
1
=1 mm : hệ số bổ xung nhiệt do ăn mòn
C
2
=0 mm : hệ số bổ xung do bào mòn

−
=3.16 mm
Chọn S=6 mm.
Kiểm tra :
1.00042.0
1200
16
1
<=
−
=
−
t
D
CS

Áp suất cho phép bên trong thiết bị :
[p] =
6
6
1
1
10*099.1
)001.0006.0(2.1
)001.0006.0(*907.0*10*146*2
)(
)(**][*2
=
−+
−

< [p] = 1.099*10
6
N/m
2
.
Vậy chọn bề dày thân buồng bốc là : S=6 mm.
* Nồi II :
Do thiết bị làm việc ở áp suất chân không nên chịu tác động của áp suất ngồi. Vì vậy bề dày tối
thiểu của thân được tính theo công thức:
S’ = 1.18.D
t
.
4.0
.
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
t
t
n
D
l
E
p


Chọn đáy nón có gờ ( D
t
=1200 mm, h=40mm, 2α =90
0
)
V
2
=0.348 m
3
( STQTTB T2 trang 386 )

Thể tích dung dịch trong nồi :
Vận tốc dung dịch cung cấp vào nồi : v = 0.4 m/s
Vận tốc dung dịch trong ống tuần hồn trung tâm :
v’=
00335.0
325.0
4.0*14.3*3600
4
*4.0
.
2
2
2
2
=
⎟
⎟
⎠
⎞

*1700.8=0.945 m
3
( do dung dịch trong thiết bị sôi bọt nên
ρ
s
=0.5ρ
dd
→ thể tích dung dịch phải tăng hai lần )
Thể tích phần buồng bốc bị chiếm chỗ :
V
3
= V – V
1
– V
2
= 0.945 – 0.41 – 0.348 =0.187 m
3
.
Chiều cao dung dịch trong buồng bốc :
H=
122.0
4.1*25.0*14.3
187.0
4
.
22
3
==
b
D

12
N/m
2
Chiều dài tính tốn của thân: l=1,5 m.
Đường kính thân : D
t
=1.4 m.
Ö S’ = 1.18*1.4*
4.0
12
6
4.1
5.1
10*2.0
10*0465.0
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=3.8 mm
Chọn : C=
ΣC
i
=1.6 mm
Bề dày thực của thân: S=S’+ C =3.8+1.6 = 5.4 mm
Chọn S = 6 mm.

=
− )001.0006.0(*2
4.1
)(*2
a
t
CS
D
11.832
0.3*
151.0
4.1
005.0*2
*
10*240
10*2.0
*3.0
)(*2
.
3
6
12
3
=
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡

> 0.151
Áp suất ngồi cho phép :
[p
n
]=0.649.E
t
.
4.1
005.0
.
4.1
005.0
*
5.1
4.1
*10*2.0*649.0
2
12
2
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
−
⎟
⎟
⎠

6
N/m
2
( thoả mãn )
Vậy chọn bề dày thân buồng bốc là : S =6 mm.
c. tính nắp:
Chọn nắp elip có gờ với D
t
=1400 mm.
Ta có :
0=
t
t
D
h
.25 ⇒ h
t
=350 mm ( chiều sâu của elip đo theo mặt trong )
Chiều cao gờ : h= 25 mm
Bán kính cong bên trong ở đỉnh R
t
= ==
35.0*4
4.1
.4
2
2
t
t
h

6
10*172.09.0*95.0*10*146*2
4.1*10*172.0
.] [2
.
pZ
Rp
t
ϕο
0.97 mm
Chọn
ΣC=5.03 mm
Bề dày thực cảu nắp thiết bị : S=6 mm.

Kiểm tra :
125.00036.0
4.1
001.0006.0
<=
−
=
−
t
a
D
CS
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB

2
. (thoả mãn).
Vậy chọn bề dày nắp thiết bị là : S= 6 mm.
* Nồi II :
Thiết bị làm việc ở áp suất ngồi, áp suất trong buồng bốc là p=0.52 at .
Aùp suất ngồi p
n
=0.1*10
6
-0.051*10
6
=0.049*10
6
N/m
2
.
Chọn nắp có bề dày S= 6 mm.
Kiểm tra ứng suất cho phép:

σ =
6
62
1
2
10*9.11
)001.0006.0(*35.0*95.0*64.0*6.7
10*049.0*)]001.0006.0(*35.0*24.1[
)( 6.7
)].(.2[
=

( thoả mãn ).
Vậy bề dày của nắp là : S= 6 mm.
d. tính đáy:
Chọn đáy là hình nón gờ, góc đáy là 2
α =90
0
.
Đường kính đáy : D
t
= 1200 mm
Ö H= 675 mm
h = 40 mm
R
t
= 180 mm.
Chiều cao cột chất lỏng : H’ = H+h+ H
1
+H
2
.
Trong đó :
H
1
: chiều cao cột chất lỏng trong buồng đốt, H
1
= 1,5 m
H
2
: chiều cao cột chất lỏng trong buồng bốc, H
2

66
6
−
=
−
p
pD
t
ϕσα
=2.3 mm

Chọn
ΣC= 3.7 mm.
Bề dày thực của đáy : S =S’+
ΣC = 2.3+3.7 = 6 mm.
Kiểm tra :
354.0
45cos
25.0
0019.0
1200
3.2'
=<==
t
D
S

Áp suất cho phép tính tốn:
[p] =
6

Trang 20
Vậy chọn bề dày đáy là : S =6 mm.
Nồi II :
Do nồi II cũng làm việc trong điều kiện áp suất trong (p =1,7 at ) nên các bước tính tốn đều
giống nồi I, nhưng do áp suất nhỏ hơn áp suất nồi I nên chắc chắn các điều kiện về độ bền sẽ
thoả. Vậy nên cũng chọn S = 6 mm.
e. tính bulông và bích:
+ bích nối nắp với buồng bốc
: ( chọn bích theo STQTTB T2 trang 405 - 412)
Chọn bích liền bằng thép kiểu I, các thông số cho trong bảng sau:

D
t

D D
b
D
i
h d
b
1400 1540 1490 1460 30 M20

+ bích nối buồng đốt với đáy
:
Chọn bích liền bằng thép kiểu I, các thông số cho trong bảng sau:

D
t

D D

t
+ 2(0.5b+2.5 )
Chọn chiều dày thực đệm b= 10 mm , ta có : D
tb
=1400+2(0.5*10+2.5)=1415 mm
Chiều rộng tính tốn của đệm : b
0
=0.8 b =0.8*10 =8 mm
Chọn đệm amiăng có
δ = 3 mm ; m =2
Áp suất riêng cần thiết để làm biến dạng dẻo đệm, q
0
=10 N/mm
2
. Thay vào (*) :
Q
1
=0.25*3.14*(1400)
2
*0.172+3.14*1415*8*2*0.172=0.277*10
6
N.
Lực cần thiết để ép chặt đệm ban đầu :
Q
2
=π.D
tb

2
= 0.356*10
6
N
Ö q
b
= 33.14833
24
10*356.0
6
==
z
Q
N
Ứng suất tác dụng lên bulông :

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 21
σ= ==
2
2
20*14.3*25.0
33.14833
.
4
b
b
d
q
π

t
=1200 mm
p=0.343 N/mm
2
thay vào (*) có:
Q
1
=0.25*3.14*(1200)
2
*0.343+3.14*1215*8*2*0.343=0.409*10
6
N.
Lực cần thiết để ép chặt đệm ban đầu :
Q
2
=π.D
tb
.b
0
.q
0
= 3.14*1215*8*10=0.305*10
6
N.
Chọn khoảng cách tương đối giữa tâm các bulông là x =170 mm
Số bulông là : z=
24
170
1300*14.3
.

N
Ứng suất tác dụng lên bulông :
σ= ==
2
2
24*14.3*25.0
67.17041
.
4
b
b
d
q
π
37.67 N/mm
2
< [σ]
100
=86 N/mm
2

f. tính vỉ ống
:
Lấy vỉ ống làm bích
Chọn bề dày vỉ d =30 mm
Ta có đường kíng ngồi của ống truyền nhiệt : d
n
=38 mm
l=
2

h
l
d
p
n
σ
N/mm
2
<[σ] =146 N/mm
2
. ( thoả )
* Nồi II :
p= p
1
+(p
kq
–p
2
’) =0.166+(0.1-0.051)=0.215 N/mm
2

Có :

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Trang 22
217.0
07.46
30
)
07.46

→ m
1
=106 kg
+ Đáy hình nón
α = 45
0
→ m
2
=77 kg
+ Buồng bốc V =
=−=− )4.1412.1(*5.1*
4
14.3
).(.
4
22
22
tn
DDH
π
0.0398 m
3
.
→ m
3
=7850*0.0398=312.07 kg
+ Buồng đốt : V =
=−=− )2.1212.1(*5.1*
4
14.3

4
210*14.3
)325.0331.0(*5.1*
4
14.3
2222
=−+− m
3

→ m
5
= 7850*1.01*0.0759=601.77 kg
+ Vỉ ống :V =0.25*3.14*0.03*[1.35
2
– 210*0.038
2
-0.331
2
] =0.033 m
3
.
→ m
6
=2*7850*1.01*0.033=526.69 kg
+ Bích :
nắp và buồng bốc : V =
=−=− )49.154.1(*03.0*
4
14.3
).(.

7
+m
8
=56.05+49.02=105.07 kg.
→ M
TB
=m+m
1
+ m
1
+m
2
+m
3
+m
4
+m
5
+m
6
=
= 105.07+106+77+312.07+267.68+601.77+526.69 =1996.28 kg
• Tính M
dd
:
Thể tích dung dịch trong thiết bị ( tính ở phần trên ) : V=0.945 m
3

Khối lượng dung dịch trong thiết bị là : M
dd

)
89.5 110 85 90 170 8 45 15 23 2.0
B.TÍNH THIẾT BỊ PHỤ
1. Tính thiết bị ngưng tụ baromet:
a.
Lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ :
G
n
=
).(
) (
22
22
dcn
cn

C
n
: nhiệt dung riêng trung bình của nước, tra theo nhiệt độ trung bình.
t
ng
= 45.50
2
9.7030
2
22
=
+
=
+
Dc
tt
0
C
Ö C
n
= 4,18 kj/kg.độ
Ö G
n
= =
−
−
=
−
−
)309.70(*18.4


=25.10
-6
.0,96+0.0804*10
-2

=8.34*10
-4
kg/s
Thể tích khí không ngưng cần hút ra khỏi thiết bị :
V
kk
=
hng
kkkk
pp
tG
−
+ )273(.288

Với t
kk
=t
2D
+4+0.1 (t
2C
– t
2D
)
=30+4+0.1*(70.9-30)=38.09

/s
c.
Các kích thước chủ yếu của thiết bị ngưng tụ baromet :
+ đường kính trong :
D
t
=1.383
hh
W
ϖρ
2

ρ
h
: khối lượng riêng của hơi, ρ
h
=0.3158 kg/m
3
ω
h
: tốc độ hơi trong thiết bị ngưng tụ, ω
h
= 23.5
14.0*25.0*14.3
0804.0
2
= m/s

f
f

tb
f
f
0
tỷ số giữa tổng diện tích tiết diện các lỗ với diện tích tiết diện của thiết bị ngưng tụ ,
chọn
tb
f
f
0
=0.08
Ö t =0.866*2* 08.0 =0.49 mm ≈ 0.5 mm.
+ chiều cao của thiết bị ngưng tụ :
mức độ đun nóng nước : p=
804.0
309.80
309.70
2
22
=
−
−
=
−
−
Dng
DC

Ö d
ba
=
14.3*7.0
)0804.01.1(*004.0 +
=0.046 m
lấy đường kính ống baromet là d
ba
= 50 mm
chiều cao ống baromet : h
ba
=h
1
+h
2
+h
3
(m)

h
1
: chiều cao cột nước trong ống baromet cân bằng với hiệu số áp suất khí quyển và áp suất
trong thiết bị ngưng tụ baromet.
h
1
=10.33
760
0
P
m

g
(m)
ξ
1
: hệ số trở lực cục bộ khi vào ống , ξ
1
=0.5
ξ
2
: hệ số trở lực cục bộ khi ra khỏi ống , ξ
2
=1
ta có t
tb
= 50.45
0
C
Ö ρ = 990 kg/m
3

Ö μ = 5.4 *10
-4
N.s/m
2
.
Chuẩn số Re : Re =
4
10*4.5
990*05.0*7.0


⎛
ε
d

Re
n
= 220 109674
2.0
50
*220
8/98/9
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
=
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
ε
d

Vậy: Re
gh

⎛
+
ba
d
ε

Tổng hệ số tổn thất cục bộ :
Σξ=ξ
vào
+ξ
ra
=0.5+1=1.5
Chọn chiều cao ống Baromet h
ba
=6 m
h
2
= )5.1
05.0
6
029.01(
81.9*2
7.0
2
++ =0.15 (m)
h
3
=0.5m chiều cao dự trữ đề phòng trường hợp nước dâng lên chảy tràn vào nồi.
chiều cao ống baromet là :