Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
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 Kali hydroxyt (KOH) do khả năng sử dụng rộng rãi của nó. Trong qui trình sản
xuất KOH, quá trình cô đặc thường được sử dụng để thu được dung dòch KOH có nồng
độ cao, thỏa mãn nhu cầu sử dụng đa dạng và tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ.
Nhiệm vụ cụ thể của Đồ án môn học này là thiết kế hệ thống cô đặc chân không
gián đoạn dung dòch KOH từ nồng độ 25% đến nồng độ 40%, năng suất 2.5m
3
/mẻ, sử
dụng ống chùm.
Có thể nói thực hiện Đồ án môn học là một cơ hội tốt cho sinh viên ôn lại toàn bộ
các kiến thức đã học về các quá trình và công nghệ hóa học. Ngoài ra đây còn là dòp
mà sinh viên có thể tiếp cận với thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán và thiết kế
các chi tiết của một thiết bò với các số liệu rất cụ thể và rất thực tế.
Tuy nhiên vì còn là sinh viên nên kiến thức thực tế còn hạn hẹp do đó trong quá
trình thực hiện đồ án khó có thể tránh được thiếu xót. Em rất mong được sự góp ý và
chỉ dẫn của thầy cô và bạn bè để có thêm nhiều kiến thức chuyên môn.
Đồ án này được thực hiện dưới sự giúp đỡ và hướng dẫn trực tiếp của thầy Lê Xuân
Hải, và các thầy cô bộ môn Máy và Thiết Bò 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 Lê
Xuân Hải và các thầy cô khác cũng như các bạn bè đã giúp đỡ em trong quá trình thực
hiện đồ án.
SVTH : trang 1
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN
I. NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN
Nhiệm vụ cụ thể của Đồ án môn học này là thiết kế hệ thống cô đặc chân không
gián đoạn dung dòch KOH từ nồng độ 25% đến nồng độ 40%, năng suất 2.5m
3

2. Các phương pháp cô đặc
Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái
hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên
mặt thoáng chất lỏng.
Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách
ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất
tan.Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết
tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh.
SVTH : trang 2
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
3. Phân loại và ứng dụng
a. Theo cấu tạo
• Nhóm 1: dung dòch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dòch khá
loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của dung dòch dễ dàng qua bề mặt
truyền nhiệt. Gồm:
- Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), có thể có ống tuần hoàn trong
hoặc ngoài.
- Có buồng đốt ngoài ( không đồng trục buồng bốc).
• Nhóm 2: dung dòch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dòch từ 1,5 -
3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho
dung dòch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt. Gồm:
- Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài.
- Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài.
• Nhóm 3: dung dòch chảy thành màng mỏng, chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu
làm biến chất sản phẩm. Đặc biệt thích hợp cho các dung dòch thực phẩm như dung dòch
nước trái cây,hoa quả ép…Gồm:
- Màng dung dòch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dòch sôi tạo bọt
khó vỡ.
- Màng dung dòch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngoài: dung dòch sôi ít tạo bọt
và bọt dễ vỡ.

1. Thuyết minh quy trình công nghệ
- Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.65 at.
- Sau đó bơm dung dòch ban đầu có nồng độ 25% từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô
đặc bằng bơm ly tâm. Quá trình nhập liệu diễn ra trong vòng 15 phút đến khi nhập đủ
2.5m
3
thì ngừng.
- Khi đã nhập liệu đủ 2.5m
3
thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa ở áp suất 3
at) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dòch. Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền nhiệt
(ống chùm) và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn. Dung dòch chảy
trong ống được gia nhiệt bởi hơi đốt đi ngoài ống. Dung dòch trong ống sẽ sôi và tuần
hoàn qua ống tuần hoàn (do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn các ống truyền nhiệt
nên dung dòch trong ống tuần hoàn sẽ sôi ít hơn trong ống truyền nhiệt, khi đó khối
lượng riêng dung dòch trong ống tuần hoàn sẽ lớn hơn khối lượng riêng dung dòch trong
ống truyền nhiệt vì vậy tạo áp lực đẩy dung dòch từ ống tuần hoàn sang các ống truyền
nhiệt). Dung môi là nước bốc hơi và thoát ra ngoài qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua
buồng bốc và thiết bò tách giọt. Hơi thứ được dẫn qua thiết bò ngưng tụ baromet và được
ngưng tụ bằng nước lạnh, sau khi ngưng tụ thành lỏng sẽ chảy ra ngoài bồn chứa. Phần
không ngưng sẽ được dẫn qua thiết bò tách giọt để chỉ còn khí không ngưng được bơm
chân không hút ra ngoài. Hơi đốt khi ngưng tụ chảy ra ngoài qua cửa tháo nước ngưng,
qua bẫy hơi rồi được xả ra ngoài.
- Quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt nồng độ 40% (sau thời gian cô đặc đã tính: 45 phút)
thì ngưng cấp hơi. Mở van thông áp, sau đó tháo sản phẩm ra bằng cách mở van tháo
liệu.
2. Các thiết bò được lựa chọn trong quy trình công nghệ
a Bơm
SVTH : trang 4
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải

CNB M
GVHD
SVTT
Họ tên Chữ ky ù
Ng ày HT
Ngày BV
VŨ BÁ MINH
MAI ANH DŨNG
LÊ XUÂN HẢI
BA ÛN VẼ QU I TRÌN H
CÔNG NGH Ệ
Trươ øng Đa ïi họ c Bách Kh oa Tp.Hồ Chí Minh
Kh oa Co âng Ng he ä Hoá học
BỘ MÔN MÁ Y VÀ T HI ẾT BỊ
Bản vẽ số: 02
T HIE ÁT KẾ THIẾT BỊ C Ô ĐẶC C HÂN KH ÔNG GIÁN ĐOẠN
DUN G DỊC H KOH NĂNG SUẤT 2.5m /m e
û
P T
P
P T
Đồ án môn học Quá trình và Thiết bò
1
2
3
4
5
6
7
8

ỐNG X Ả KHÍ KH ÔN G NG ƯNG
1 X1 8H1 0T
ỐNG T HA ÙO NƯƠ Ù C NG ƯN G 1
BỒN CHỨA S A ÛN PH ẨM
1
BẪY H ƠI 1
THIẾT B Ị NGƯ NG T U Ï BARO MET
d=25,
δ
=3.5
1 X18 H10T
ỐNG D ẪN N ƯỚC VÀO 1 X18 H10T
ỐNG DẪ N HƠI TH Ứ VÀO
1 X1 8H1 0T
THIẾT BỊ T H U HỒI 1 X18H10T
BE Å C HƯ ÙA NƯƠ Ù C NG ƯN G 1
ỐNG NHA Ä P LIỆU
STT TÊ N G ỌI Đ A ËC TÍN H K Ỹ THUA ÄT SL V A ÄT LIỆU
1
2
10
18
1914
13
15
20
4
5
6
8 9

C, nồng độ đầu 25%.
- Nồng độ cuối 40%.
• Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 3at.
• p suất ngưng tụ: P
ck
= 0.65 at.
Cô đặc gián đoạn với năng suất 2.5m
3
/mẻ
1. Khối lượng riêng của dung dòch theo nồng độ
Nồng độ, %
25 30 35 40
Khối lượng riêng, kg/m
3
1239 1291 1344 1399
2. Cân bằng vật chất cho các giai đoạn
G
đ
= G
c
+ W
G
đ
.x
đ
= G
c
.x
c
Trong đó

= 0.3
• Lượng sản phẩm ( là dung dòch KOH 30% )
G
c
= G
đ
.
25.2581
3.0
25.0
*5.3097
x
x
c
đ
==
kg
• Lượng hơi thứ
W = G
đ
- G
c
= 3097.5 – 2581.25 = 516.25 kg
b Giai đoạn 30% đến 35%
G
đ
= 2581.25 kg ; x
đ
= 0.3 ; x
c

c
= 0.4
9375.1935
4.0
35.0
*5.2212
x
x
.GG
c
đ
đc
===⇒
kg
W = 2212.5 – 1935.9375 = 276.5625 kg
• Tổng lượng hơi thứ bốc hơi
W
t
= 516.25 + 368.75 + 276.5625 = 1161.5625 kg
• Ta có bảng tóm tắt kết quả cân bằng vật chất
Nồng độ dung dòch, %
25 30 35 40
Thể tích dung dòch trong nồi, m
3
2.5 2 1.65 1.38
Khối lượng dung dòch, kg
3097.5 2581.25 2212.5
1935.937
5
Lượng hơi thứ đã bốc hơi, kg

t
=
73.05
o
C.
⇒
p suất trên mặt thoáng dung dòch trong buồng bốc P
1
= 0.3636 at
≈
0.36 at (Bảng
I.250 trang 312 Tài liệu [1]).
1. Các tổn thất nhiệt độ – Nhiệt độ sôi dung dòch
Ta có tổn thất nhiệt độ sôi theo nồng độ dung dòch KOH ở áp suất khí quyển (Bảng
VI.2 trang 61 Tài liệu [2]). Từ đó suy ra nhiệt độ sôi dung dòch KOH ở áp suất khí
quyển theo các nồng độ là:
Nồng độ dung dòch, %
25 30 35 40
'
∆
ở Pa,
o
C
10 12.2 17 23.6
Nhiệt độ sôi dung dòch ở Pa,
o
C
110 112.2 117 123.6
SVTH : trang 8
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải







* Xét dung dòch KOH 25%
Nhiệt độ dung dòch KOH 25% ở Pa = 1.033 at là 110
o
C
Ở 110
o
C áp suất hơi nước bão hòa là 1.461 at ( Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1] ).
Ta cần xác đònh nhiệt độ sôi dung dòch ở P
1
= 0.3636 at

110
OH
dd
t
OH
dd
22
P
P
P
P



⇒
Nhiệt độ sôi của dung dòch KOH 25% ở P
1
= 0.3636 at là 81.54
o
C
Tổn thất nhiệt độ sôi
49.805.7354.81
'
=−=∆
o
C
Tính tương tự ở các nồng độ 30%, 35%, 40% ta được kết quả sau:
Nồng độ dung dòch, %
25 30 35 40
Nhiệt độ sôi dung dòch,
o
C
81.54 83.43 87.36 92.96
Tổn thất
'
∆
,
o
C
8.49 10.38 14.31 19.91
b Tổn thất nhiệt độ do hiệu ứng thủy tónh
''
∆
. Nhiệt độ sôi dung dòch ở áp suất trung

2
1
ρρ
=

Trong đó
dd
ρ
: Khối lượng riêng dung dòch tính theo nồng độ cuối ở nhiệt độ
)PP(sdd
1
t
∆+
• H
op
: Chiều cao lớp chất lỏng sôi
Trong thiết bò tuần hoàn tự nhiên
SVTH : trang 9
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
H
op
=
( )
[ ]
odmdd
H.0014.026.0
ρρ
−+
Với H
o :

ρ
[ ]
894.05.1*)9991239(*0014.026.0H
op
=−+=⇒
m
⇒
at03.0m/N55.2716894.0*81.9*1239*
2
1
*5.0H*g**5.0P
2
ophh
====∆
ρ
at3936.003.03636.0PPP
1tb
=+=∆+=⇒
Nhiệt độ sôi của H
2
O ở 0.394 at là 74.998
o
C
99.74
≈
o
C ( Bảng I.251 trang 314 Tài
liệu [1] )
Độ tăng nhiệt độ sôi do cột thủy tónh
94.105.7399.74tt

∆+
83.48 85.37 89.77 95.37
2. Cân bằng năng lượng cho các giai đoạn
Tính theo công thức 4.4 trang 181 Tài liệu [4]
* Phương trình cân bằng nhiệt
cđt
''
wcccđđ.đ
''
D
QQ.c.Di.Wt.c.Gt.cGi).1.(D.c.D. ±+++=+−+
θϕθϕ
Với
D : lượng hơi đốt sử dụng, kg

%5=
ϕ
: tỉ lệ nước ngưng bò cuốn theo

θ
: nhiệt độ nước ngưng,
o
C
C : nhiệt dung riêng nước ngưng ở
C
o
θ
, J/kg độ
c
đ

D
= D.(1-
ϕ
).(
θ
.ci
''
D
−
) = D.(1-
ϕ
).r
r =
θ
.ci
''
D
−
: nhiệt hóa hơi của nước ở áp P
Đ
* Nhiệt dung riêng của dung dòch
Tính theo công thức 4.11 trang 182 Tài liệu [4]
c
dd
= 4190.(1-x) + c
1
.x
Trong đó
x: nồng độ dung dòch
c

3
J/kg độ (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] )
* Entanpi của hơi thứ ở 73.05
o
C
''
w
i
=2632.2*10
3
J/kg ( Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1] )
* Tổn thất nhiệt Q
t
= 0.05*Q
D
* Xem nhiệt cô đặc là không đáng kể
a Giai đoạn đưa dung dòch 25% từ 25
o
C đến 83.48
o
C
G
đ
= G
c
= 3097.5 kg
c
đ
= c
c

D
1
=
25.312
10*2171*)05.01(
10*44.6
3
8
=
−
kg
b Giai đoạn đưa dung dòch từ 25% đến 30%
G
đ
= 3097.5 kg ; c
đ
=3376.5 J/kg độ ; t
đ
=83.48
o
C
G
c
= 2581.25 kg ; c
c
= 3213.8 J/kg độ ; t
c
= 85.37
o
C

47.609
10*2171*)05.01(
10*57.12
3
8
=
−
kg
c Giai đoạn đưa dung dòch từ 30% đến 35%
G
đ
= 2581.25 kg ; c
đ
= 3213.8 J/kg độ ; t
đ
= 85.37
o
C
G
c
= 2212.5 kg ; c
c
= 3051.1 J/kg độ ; t
c
= 89.77
o
C
W = 368.75 kg
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình
Q

−
kg
d Giai đoạn đưa dung dòch từ 35% đến 40%
G
đ
= 2212.5 kg ; c
đ
= 3051.1 J/kg độ ; t
đ
= 89.77
o
C
G
c
= 1935.9375 kg ; c
c
= 2888.4 J/kg độ ; t
c
= 95.37
o
C
W = 276.5625 kg
Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình
SVTH : trang 12
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
Q
4
= 1935.9375*2888.4*95.37 – 2212.5*3051.1*89.77 + 276.5625*2632.2*10
3
Q

= 6.44*10
8
+ 12.57*10
8
+ 9.14*10
8
+ 6.89*10
8
=35.04*10
8
J
* Tổng lượng hơi đốt
D = 312.25 + 609.47 + 443.16 + 334.07 =1698.95 kg
* Lượng hơi đốt riêng
D
riêng
=
46.1
5625.1161
95.1698
W
D
==
kg/kg hơi thứ
* Tóm tắt cân bằng năng lượng
Nồng độ dung dòch. %
25(25
o
C) 25(83.48
o

2
q
v
: nhệt tải riêng phía vách ống truyền nhiệt, W/m
2
1
v
t
: nhiệt độ trung bình vách ngoài ống,
o
C
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 dòch sôi,
o
C
SVTH : trang 13

1
H*t
r
*A*04.2
∆
=
α
(2)
Với A=
25.0
32
.








µ
λρ
phụ thuộc vào nhiệt độ màng t
m
t
m
,
o
C
40 60 80 100 120 140 160 180 200

435.0
dd
n
n
dd
2
n
dd
565.0
n
dd
n2
.
c
c
















: các thông số của dung dòch theo nồng độ
n
α
: hệ số cấp nhiệt tương ứng của nước, W/m
2
K
15.07.0
n
p*q*56.0=
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 thoáng, N/m
2
p = p
1
= 0.3636 at = 35669.16 N/m
2
SVTH : trang 14
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
* Các thông số của nước ( Bảng I.249 trang 311 Tài liệu [2] )
t
sdm
= 73.05
o
C
=
n
ρ

dddd
8
M
**c*10*58.3
ρ
ρλ
−
=
, W/mK
M
dd
=
18
x1
56
x
1
−
+
Với x : nồng độ dung dòch
• c
dd
và
dd
ρ
xác đònh theo nồng độ
Nồng độ dung dòch, %
25 30 35 40
t
sdd

, W/mK
0.577 0.572 0.565 0.555
1.1.3 Phía vách ống truyền nhiệt
Theo thí dụ 19 trang 148 Tài liệu [4]
∑
∆
=
v
v
v
r
t
q
(6)
⇒
v
t∆
=
∑
vv
r.q
Trong đó:
∑
++=
2v
v
1
v
r
1

r
3
v
∑
++=⇒
−
=6.143*10
-4
, (W/mK)
-1
SVTH : trang 15
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
1.1.4 Hệ số truyền nhiệt K
∑
++
=
2
v
1
1
r
1
1
K
α
α
, W/m
2
K
Do không biết chính xác nhiệt độ vách ống truyền nhiệt nên phải thực hiện tính lặp

α
theo công thức (5) với q = q
1
6 Tính
2
α
theo công thức (4)
7 Tính q
2
theo công thức (3)
8 Tính q
tb
=
( )
21
qq.
2
1
+
9 Xác đònh sai số ss =
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
==
∆
=⇒
α
W/m
2
K
•
2
111
m/W968.465592.5*84.8953t.q ==∆=
α
•
C6.2810*143.6*968.46559r.qt
o4
v1v
===∆
−
∑
C1.996.287.127t
o
v
2
=−=⇒
C62.1548.831.99t
o
2
=−=∆⇒
•















=
−
−
α
SVTH : trang 16
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
Km/W74.3024
2
2
=
α
•
44.4724662.15*74.3024t.q
222
==∆=
α

v
1
=

K =
Km/W44.946
74.3024
1
10*143.6
94.8953
1
1
2
4
=
++
−
b. Tính ở nồng độ 30%
Tính tương tự
C2.128t
o
v
1
=
K =
Km/W8.911
84.2676
1
10*143.6
63.9186

C130t
o
v
1
=
K =
Km/W87.798
98.1847
1
10*143.6
92.10379
1
1
2
4
=
++
−
o Bảng tóm tắt
Nồng độ dung dòch,% 25 30 35 40
t
sdd
,
o
C 83.48 85.37 89.77 95.37
q
1
, W/m
2
46559.968 43177.16 37562.265 30101.77

o
C
SVTH : trang 17
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
2.1 Các kí hiệu và công thức
Các kí hiệu
1
α
,
2
α
, q
1
,

q
2
,

q
v
,
1
v
t
,
2
v
t
, t

∆
=
v
v
v
r
t
q
∑
−−
=
124
v
)Km/W(10*143.6r
2.1.3 Phía dung dòch
222
t.q ∆=
α
l
.Nul.
Nu
dd
2
dd
2
λ
α
λ
α
=⇒=

50010
3
→=
−
thì
( )
125.0
Pr.Gr18.1Nu =

7
10.2500Pr.Gr →=
thì
( )
25.0
Pr.Gr54.0Nu =
 Gr.Pr
7
10.2>
thì
( )
33.0
Pr.Gr135.0Nu =
* l : chiều cao ống truyền nhiệt, l = 1.5 m
*
dddddddddd
c,,,,
µλβρ
: khối lượng riêng ( kg/m
3
), hệ số dãn nở thể tích ( K

=+=
3
dd
m/kg1239=
ρ
c
dd
= 3376.5 J/kg độ
3
dd
10*31.1
−
=
µ
Ns/m
2
mK/W577.0
dd
=
λ
β
của dung dòch KOH 25%
T
o
,
o
C
0 20 40 60 80 100 120
3
10.

(4). Tính
2v1
ttt
2
∆⇒⇒∆
(5). Tính Nu
2
2
α
⇒
(6). Tính q
2
(7). Tính q
tb
=
( )
21
qq2
1
+
(8). Tính ss =
q
qq
tb1
−
, tính cho đến sai số nhỏ (và phải nhỏ hơn 5% )
2.2 Thực hiện tính lặp
(1). Chọn
C3.121t
o

m/W29.845606.11*68.7289tq ==∆=
α
(4).
∑
===∆
−
K95.5110*143.6*29.84560r.qt
4
v1v
SVTH : trang 19
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
C35.6995.513.121t
o
v
2
=−=⇒
K11.1524.5435.69t
2
=−=∆⇒
(5). Tính
2
α
67.7
577.0
10*31.1*5.3376
.c
Pr
3
dd
dddd

.Nu
dd
2
==⇒
λ
α
W/m
2
K
(6).
2
222
m/W89.84016t.q =∆=
α
(7). q
tb
= 84288.59W/m
2
(8). ss=0.003=0.3% (thoả)
Vậy hệ số truyền nhiệt giai đoạn này
Km/W74.1073
35.5560
1
10*143.6
68.7289
1
1
K
2
4

2
: thời gian cô đặc ( không kể thời gian gia nhiệt cho dung dòch đầu đến 83.48
o
C
), s
Q : nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình này, J
* Ta tính tích phân (1) bằng đồ thò. Cần xác đònh Q,
( )
tTK
1
−
ở từng thời điểm.
SVTH : trang 20
8
10.Q
−
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
Nồng độ dung dòch, % 25 30 35 40
Q.10
-8
, J 0 11.94 20.62 27.17
t(t
sdd
),
o
C
83.48 85.37 89.77 95.37
K, W/m
2
K

= 21550 m
2
.s
• Giai đoạn 3 ( 35%
→
40% ) : S
3
= F. T
3
= 19488 m
2
.s
• Tổng quá trình cô đặc từ 25% đến 40%
S = F. T = 67306 m
2
.s
* Chọn thời gian cô đặc là 40 phút
⇒
Bề mặt trao đổi nhiệt là
F = 67306 / 2400 = 28.04 m
2
⇒
Thời gian của các giai đoạn
 Giai đoạn 1 : T
1
= 26268 / 28.04 = 936.8 s
SVTH : trang 21
5
10.
)tT(K

t =
−
−
−−−
=∆
⇒
T

=
phút5.4s425.271
04.28*89.74*74.1073
10*12.6
8
≈=
* Chọn thời gian nhập liệu 15 phút
Thời gian tháo sản phẩm 15 phút
* Tồng thời gian cô đặc 1 mẻ là
T
t
= 15 + 4.5 + 40 + 15 = 74.5 phút
Ta chọn tổng thời gian cô đặc là 75 phút
III. BUỒNG ĐỐT
Diện tích bề mặt truyền nhiệt : F = 28.04 m
2
Ta lấy an toàn : F = 33.65 m
2
( 20%)
Chiều cao ống truyền nhiệt : H = 1.5m
Chọn ống truyền nhiệt có đường kính : d
ng

→
).d
ng
Chọn t = 58 mm
• Chọn ống tuần hoàn
SVTH : trang 22
Đồ án môn học Máy và Thiết bò GVHD : TSKH. Lê Xuân Hải
 Đường kính ống tuần hoàn
Chọn d
tr (th)
= 315 mm
d
ng(th)
= 325 mm
Kiểm tra điều kiện : tiết diện ngang ống tuần hoàn bằng 0.25
35.0→
tiết diện ngang
tất cả các ống truyền nhiệt :
27.0
41.217
315
4
d
217
4
d.
S
S
2
2

⇒
a=(m +1)/2 = 4 ( công thức V.139 Tài liệu [2] trang 48 )
Tổng số ống bò chiếm chỗ
371)14(*4*31)1a.(a3n
'
=+−=+−=
(công thức V.139 Tài liệu [2] trang 48)
Số ống truyền nhiệt còn lại
18037217n =−=
ống
Cần 175 ống (bỏ 5 ống)
• Đường kính trong buồng đốt
D
t
= t.(b-1) + 4.d
ng
= 58*(17-1) + 4*45 =1108 mm
Với b = 17 , số ống trên đøng chéo lục giác
Chọn đường kính buồng đốt D
t (bđ)
= 1100 mm
• Đáy
Chọn đáy nón tiêu chuẩn có gờ, góc đáy 90
o
Tra bảng XIII.21 trang 394 Tài liệu [2]
Chiều cao gờ h
gờ
= 50 mm
Chiều cao phần nón h
n

mm trở lên
Chiều cao buồng bốc xác đònh từ cường độ bốc hơi trung bình và thể tích buồng bốc
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 )
1hơi
WV =
/(
1
ρ
. T
1
) , m
3
/s
Trong đó
W
1
: lượng hơi thứ trong giai đầu, kg
W
1
= 516.25 kg
1
ρ
: khối lượng riêng hơi thứ ở áp suất P
1
= 0.36 at
1
ρ

==
2
)bb(tr
hơi
D.
478.2*4
π
=ω
 Vận tốc lắng
Xác đònh theo công thức 5.14 trang 157 Tài liệu [3]
( )
h
lhl
o
3
d g.4
ρξ
ρρ
ω
−
=
Trong đó
l
ρ
: khối lượng riêng giọt lỏng, kg/m
3
h
ρ
: khối lượng riêng hơi thứ,
h

=
Với
h
µ
=0.0106*10
-3
Pa.s : độ nhớt động lực học của hơi thứ
2
)bb(tr
3
4
2
)bb(tr
D
86.19
10*0106.0
2224.0*10*3
*
D.
478.2*4
Re =
π
=
−
−
• Giả sử 0.2< Re < 500
⇒
Vận tốc lắng
6.0
)bb(tr

⇒
58.1D
)bb(tr
≥⇒
m
* Vậy chọn đường kính buồng bốc
D
tr(bb)
=1.6 m = 1600 mm
 Kiểm tra Re
( )
500,2.076.7
6.1
86.19
Re
2
∈==
thỏa
2. Chiều cao
Tính theo trang 71,72 Tài liệu [2]
 Thể tích không gian hơi
tth
kgh
U.
W
V
ρ
=
, m
3

: cường độ bốc hơi thể tích cho phép khi áp suất bằng 1 at
f : hệ số hiệu chỉnh
SVTH : trang 25
2.1
)bb(tr
6.0
2
)bb(tr
6.0
D*0788.3
D
86.19
5.18
Re
5.18
=








==ξ