ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
MỤC LỤC
trang
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN
I . LÝù THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT
1 . Phương pháp chưng cất
2 . Thiết bò chưng cất:
II . GIỚI THIỆU SƠ BỘ NGUYÊN LIỆU
1 . Etanol
2 . Nước
3 . Hỗn hợp Etanol – Nước
III . CÔNG NGHỆ CHƯNG CẤT HỆ ETANOL – NƯỚC
CHƯƠNG II : CÂN BẰNG VẬT CHẤT
I . CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU
II . XÁC ĐỊNH SUẤT LƯNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM
ĐÁY
III . XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU THÍCH HP
1 . Tỉ số hoàn lưu tối thiểu
2 . Tỉ số hoàn lưu thích hợp
IV . PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC – SỐ MÂM LÝ THUYẾT
1 . Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất
2 . Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn chưng
3 . Số mâm lý thuyết
V . XÁC ĐỊNH SỐ MÂM THỰC TẾ
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

chất cơ bản.
Hiện nay, trong nhiều ngành sản suất hóa học cũng như sử dụng sản phẩm hóa
học, nhu cầu sử dụng nguyên liệu hoặc sản phẩm có độ tinh khiết cao phải phù hợp
với quy trình sản suất hoặc nhu cầu sử dụng.
Ngày nay, các phương pháp được sử dụng để nâng cao độ tinh khiết: trích ly,
chưng cất, cô đặc, hấp thu… Tùy theo đặc tính yêu cầu của sản phẩm mà ta có sự lựa
chọn phương pháp thích hợp. Đối với hệ Etanol - Nước là 2 cấu tử tan lẫn hoàn toàn,
ta phải dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho Etanol.
Đồ án môn học Quá trình và Thiết bò là một môn học mang tính tổng hợp trong
quá trình học tập của các kỹû 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 bò 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 kỹû 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 q thầy cô bộ môn Máy & Thiết Bò, 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 q thầy cô góp ý, chỉ dẫn.
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN.
3
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
I . LÝù THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT:
1 . Phương pháp chưng cất :
Chưng cất là qua ùtrình phân tách hỗn hợp lỏng (hoặc khí lỏng) thành các cấu
tử riêng biệt dựa vào sự khác nhau về độ bay hơi của chúng (hay nhiệt độ sôi khác
nhau ở cùng áp suất), bằng cách lặp đi lặp lại nhiều lần quá trình bay hơi - ngưng
tụ, trong đó vật chất đi từ pha lỏng vào pha hơi hoặc ngược lại. Khác với cô đặc,
chưng cất là quá trình trong đó cả dung môi và chất tan đều bay hơi, còn cô đặc là

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 đóa, 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.ã Tháp mâm chóp.
Ưu điểm: - Đơn giản.
- Hiệu suất tương đối
cao. - Hiệu suất cao.
- Trở lực thấp.
- Hoạt động khá ổn
đònh. - Hoạt động ổn đònh.

- Làm việc với chất lỏng
bẩn.
Nhược điểm: - Hiệu suất thấp. - Trở lực khá cao. - Cấu tạo phức tạp.
- Độ ổn đònh kém.

).
• 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.
* Phản ứng của hydro trong nhóm hydroxyl:
CH
3
-CH
2
-OH CH
3
-CH
2
-O
-
+ H
+
Hằng số phân ly của etanol:
18
10
23
−
−−
=
OHCHCH
K
, cho nên etanol là chất
trung tính.
+ Tính acid của rượu thể hiện qua phản ứng với kim loại kiềm, Natri
hydrua(NaH), Natri amid(NaNH

, 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
-H + H
2
O
CH
3
-CH
2
O-H + HO-CO-CH
3
CH
3
-COO-C
2
H

: CH
3
-CH
2
-OH + NH
3
C
2
H
5
-NH
2
+ H
2
O
+ Phản ứng tạo eter và tách loại nước:
2CH
3
-CH
2
-OH (CH
3
-CH
2
)
2
O + H
2
O
6

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.
Sơ đồ tóm tắt vò trí của etanol trong các ngành công nghiệp.
• Phương pháp điều chế: có nhiều phương pháp điều chế etanol: hydrat hoá
etylen với xúc tác H
2
SO
4
; thuỷ phân dẫn xuất halogen và ester của etanol khi
đun nóng với nước xúc tác dung dòch bazơ; hydro hoá aldyhyt acêtic; từ các
hợp chất cơ kim…
Trong công nghiệp, điều chế etanol bằng phương pháp lên men từ nguồn
tinh bột và rỉ đường. Những năm gần đây, ở nước ta công nghệ sản suất etanol
chủ yếu là sử dụng chủng nấm men Saccharomyses cerevisiae để lên men
tinh bột:
7
H
2
SO

Nhiên liệu.
Etano
l
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
C
6
H
6
O
6
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
+ 28 Kcal
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
vò 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 ở
760mmHg, nhiệt độ sôi của nước là 100
o
C ở 760mmHg : hơi cách biệt khá xa nên
phương pháp hiệu quả để thu etanol có độ tinh khiết cao là phương pháp chưng cất.
Trong trường hợp này, ta không thể sử dụng phương pháp cô đặc vì các cấu tử
đều có khả năng bay hơi, và không sử dụng phương pháp trích ly cũng như phương
pháp 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 vò.
4 . Lưu lượng kế.
5 . Thiết bò trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy.
6 . Thiết bò gia nhiệt nhập liệu.
7 . Bẩy hơi.
8 . Tháp chưng cất.
9 . Nhiệt kế.
10 . p kế.
11 . Thiết bò ngưng tụ sản phẩm đỉnh.
12 . Nồi đun.
13 . Thiết bò làm nguội sản phẩm đỉnh.
14 . Bồn chứa sản phẩm đỉnh.
15 . Bồn chứa sản phẩm đáy.
16 . Bộ phận phân dòng.
10
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
* Thuyết minh qui trình công nghệ:

C được thải bỏ.
11
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
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 .
• Tỷ lệ thu hồi etanol : η= 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

+ W.x
W
(II.2)
• Tỷ lệ thu hồi (η=99%) : F.x
F
. η= D.x
D
(II.3)
Với : * Phân mol nhập liệu : x
F
= 0,15 (phân mol etanol ).
18).1(.46
x.46
FF
F
F
xx
x
−+
=
=31.08%(theo khối lượng ) .
Khối lượng phân tử trung bình dòng nhập liệu :
M
F
=
18).1(.46
FF
xx −+
= 22.2(Kg/Kmol).
F =

=
18).1(.46
WW
xx −+
= 18,053 (Kg/Kmol).
III . XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HOÀN LƯU THÍCH HP :
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 đònh là vô cực nhưng chi phí điều hành (nhiên liệu
,nước và bơm…) là tối thiểu .
Do đồ thò cân bằng của hệ Etanol-Nước có điểm uốn ,nên xác đònh tỉ số hoàn
lưu tối thiểu bằng cách :
+Trên đồ thò 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
y
o
=
1
min
+R
x
D
=0,26
Vậy : tỉ số hoàn lưu tối thiểu : R
min

theo quan hệ R và m
ox
*(R+1) .Từ đồ
13
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
thò của quan hệ này ,ta xác đònh 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
2.9497 32.801 130.320
3.023 33.545 134.952
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

1 +
−
+
+
+
=
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

lt
: số mâm lý thuyết.
• Xác đònh hiệu suất trung bình của tháp 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 .
y
*
: phân mol của rượu trong pha hơi cân bằng với pha lỏng.
* Tại vò trí nhập liệu :
x
F
= 0,15 ta tra đồ thò cân bằng của hệ : y
*
F
= 0,5
t
F
= 84,85
o

và t
F
= 84,85
o
C ,tra tài liệu tham khảo [4(tập 1) –
trang 107] : µ
F
=45.10
-6
.9,81 = 0,441.10
-3
(N.s/m
2
)
= 0,441 (cP)
Suy ra : α
F
. µ
F
= 5,667.0,441 =2.499
Tra tài liệu tham khảo [4(tập 2) – trang 171] : η
F
= 0,4
* Tại vò trí mâm đáy :
x
W
= 0,0019 ta tra đồ thò cân bằng của hệ : y
*
W
= 0,02

15
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
+ Từ
%48,0
18).1(.46
.46
=
−+
=
WW
W
W
xx
x
x
và t
W
= 100
o
C ,tra tài liệu tham
khảo [4(tập 1) – trang 107] :
µ
W
=27.10
-6
.9,81= 0,265.10
-3
(N.s/m
2
)

y
α
D
D
*
*
D
−
−
=
−
−
=
D
D
= 1,049
+ Từ
%5,93
18).1(.46
.46
=
−+
=
DD
D
D
xx
x
x
và t

3
=
++
=
++
DWF
ηηη
• Số mâm thực tế của tháp N
tt
:
47,0
25
=
tt
N
=53,19 mâm
Vậy chọn N
tt
= 53 mâm , gồm : 42 mâm cất
1 mâm nhập liệu
10 mâm chưng
16
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
CHƯƠNG III :TÍNH TOÁN –THIẾT KẾ THÁP
CHƯNG CẤT .
I . ĐƯỜNG KÍNH THÁP :(D
t
)

tbyy

gg
g
d
tb
+
=
(Kg/h)
g
d
: lượng hơi ra khỏi đóa trên cùng của tháp (Kg/h).
g
1
: lượng hơi đi vào đóa dưới cùng của đoạn cất (Kg/h).
• Xác đònh g
d
: g
d
= D.(R+1) =11,8.(2,9497+1) = 46,606 (Kmol/h)
= 1948.13(Kg/h)
(Vì M
thD
=46.y
D
+(1-y
D
).18 = 41,968 Kg/Kmol).
• Xác đònh g
1
: Từ hệ phương trình :


1
= t
F
= 84,85
o
C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ta có :
n nhiệt hoá hơi của nước : r
N1
= 41346 (KJ/kmol) .
n nhiệt hoá hơi của rượu : r
R1
= 37490 (KJ/kmol) .
Suy ra : r
1
= r
R1
.y
1
+ (1-y
1
).r
N1
= 41346 – 3856.y
1
(KJ/kmol)
* Tính r
d
: t
D
= 78,5

y
1
= 0,337 (phân mol etanol) _ M
1
=27,436
g
1
= 44.8 (Kmol/h) = 1229,1328(Kg/h)
Vậy : g
tb
=
63,1588
2
133,122996,1955
=
+
(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 :
Với : ρ
xtb
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng
(Kg/m
3
) .
ρ
ytb
: khối lượng riêng trung bình của pha hơi (Kg/m
3
) .

=
2
DF
tt +
=
2
5,7885,84 +
=81,675
o
C
Suy ra : ρ
ytb
=1,197 (Kg/m
3
).
• Xác đònh ρ
xtb
:
Nồng độ phân mol trung bình : x
tb
=
2
DF
xx +
=
2
85,015,0 +
= 0,5
Suy ra :
18).1(.46

ωω
= 1,042 (m/s)
Vậy :đường kính đoạn cất :
D
cất
=
042,1.197,1
63.1588
.0188,0
= 0,67 (m).
18
ytb
xtb
gh
ρ
ρ
ω
.05,0
=
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
2. Đường kính đoạn chưng :
a . Lượng hơi trung bình đi trong tháp :
2
1
,,
,
gg
g
n
tb

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

* Tính r
1
: r
1
= 41346 – 3856.y
1
=41346–3856.0,337 = 40007,97 (KJ/kmol)
* W = 55,767 (Kmol/h)
Giải hệ (III.2) , ta được : x’
1
=0,0096(phân mol etanol) _ M
tbG’
=18,268
G
’
1
= 96,998 (Kmol/h) =
g’
1
= 41,322(Kmol/h) = 754,89 (Kg/h)
Vậy : g’
tb
=
011,992
2
89,7541328,1229
=
+
(Kg/h)
b . Tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :

+
−+
=
tb
tbtb
ytb
t
yy
ρ

Với: + Nồng độ phân mol trung bình :
19
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
y’
tb
=
2
1 W
yy +
=
2
02,0337,0 +
=0,1785
+ Nhiệt độ trung bình đoạn chưng : t’
tb
=
2
WF
tt +
=

xx
x
x
−+
=
=17,36% .
t’
tb
= 92,425
o
C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)-trang 9], ta có :
Khối lượng riêng của nước : ρ’
N
= 963(Kg/m
3
)
Khối lượng riêng của rượu : ρ’
R
= 720,365(Kg/m
3
)
Suy ra :ρ’
xtb
=
1
'
'1
'
'
−

= 1,405 (m/s)
Vậy :đường kính đoạn cất :
D
chưng
=
405,1.772,0
0114,992
.0188,0
= 0,569 (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
= 0,700 (m).
Khi đó tốc độ làm việc thực ở :
+ Phần cất : ω
lv
=
957,0
197,1.,0
63,1588.0188,0
.
.0188,0
2
2
2
2
==
ytbt
tb
D

+ 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
%.9 S
=
2
2
005,0
7,0
.09,0.09,0






=








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
k
C
u
g
C
v
h
ρ
ρ
ρ
ρ
0,51
2
.
2
2
2
2


G
: khối lượng riêng của pha hơi (Kg/m
3
).
+ ρ
L
: khối lượng riêng của pha lỏng (Kg/m
3
).
+ C
o
:hệ số orifice ,phụ thuộc vào tỷ số tổng diện tích lỗ với diện tích
mâm và tỷ số giữa bề dày mâm với đường kính lỗ.
Ta có :
mâm
S
S
lo
∑
=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

64,10
.0,51
2
2








=
k
h
=15,67 (mm.chất lỏng).
• Đối với mâm ở phần chưng :
+ Vận tốc pha hơi qua lỗ : u’
o
=
09,0
927,0
%9
'
=
lv
ω
=10,3 (m/s).
+ Khối lượng riêng của pha hơi : ρ’
G

k
h
= 8 (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
l
= β.( h
w
+ h
ow
) , (mm.chất lỏng)
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


.2,0sin
180
.
=−
o
o
o
n
n
Với : n
o
:góc ở tâm chắn bởi chiều dài đoạn L
w
.
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 đònh q
L
:
* Phần cất :

h
= 7.211 (mm).
Vậy :Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần cất là:
h
l
= 0,6.(50+7.211) = 34,33 (mm.chất lỏng).
* Phần chưng :
52,953.60
268,18.998,96
'.60
.
'
'
1
'
==
xtb
tbG
L
MG
q
ρ
= 0,031 (m
3
/ph).
Suy ra :
3
2
436,0
031,0

: khối lượng riêng của pha lỏng (Kg/m
3
).
• Phần cất :
* Khối lượng riêng của pha lỏng : ρ
L
= ρ
xtb
= 821,25 (Kg/m
3
).
* 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
+
=

RN
''
'.'
'
σσ
σσ
σ
+
=
= 12,705 (dyn/cm).
Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần chưng là :
23
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bò GVHD : Lê Xuân Hải
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
).

= 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 đònh theo biểu thức sau :
2
'
.100
.128,0








=
d
L
d
S

3079,0.100
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 bò ngập lụt.

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 bò ngập lụt.
Vậy : khi hoạt động đảm bảo tháp sẽ không bò ngập lụt.
Chiều cao của thân tháp :H
thân
=N
tt
.(h
mâm
+δ
mâm
) + 0,8
=53.(0,30+0,003) +0,8 = 16,859(m).
Chiều cao của đáy và nắp : H
đ
= H
n
=h
t
+h

: áp suất thủy tónh 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
2
).
Suy ra : P
tt
= 148607,269 + 22149,52 = 170756,789(N/m
2
) ~0,171(N/mm
2
).
• Nhiệt độ tính toán :