Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
CHƯƠNG 1
Tổng quan
1.1.NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN
Thiết kế hệ thống cô đặc nước sơ ri 2 nồi, xuôi chiều với các thông số sau :
- Thiết bị cô đặc dạng ống dài thẳng đứng.
- Năng suất sản phẩm: 3000 kg/h.
- Nồng độ nhập liệu: 10 %.
- Nồng độ sản phẩm : 45%.
- Aùp suất hơi đốt: 4 at.
- Aùp suất hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ: 0.2 at.
- Các thông số khác tự chọn.

1.2. LỰAC CHỌN THIẾT BỊ CÔ ĐẶC
1.2.1.Khái quát về cô đặc
- Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hồ tan trong dung dịch bằng cách tách 1
phần dung môi ở dạng hơi hay kết tinh chất tan.
- 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.
- Quá trình cô đặc bốc hơi có những đặc điểm sau:
+ thường tiến hành ở các áp suất khác nhau. Khi làm việc ở áp suất thường ( áp suất khí quyển)
ta dùng thiết bị hở, còn khi làm việc ở áp suất khác (ví dụ áp suất chân không) người ta dùng thiết
bị kín.
+ có thể tiến hành trong hệ thống cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, có thể làm việc liên tục hoặc
gián đoạn, xuôi chiều hay ngược chiều.
+ thường được tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên bề
mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị.
1.2.2. Phân loại thiết bị cô đặc
Có nhiều cách phân loại nhưng thường phân loại thành 3 nhóm sau:
- Nhóm 1: dung dịch được đối lưu tự nhiên → dùng để cô đặc các dung dịch khá lỗng, độ nhớt
thấp, đảm bảo sự tuần hồn tự nhiên của dung dịch dẽ dàng qua bề mặt truyền nhiệt.

8.0 0.67 91.0 3.00 0.02 0.03 0.27 500 13 11 127 0.69
1.2.4. Lựa chọn thiết bị cô đặc
Chọn thiết bị cô đặc chảy màng, ống dài, buồng đốt ngồi, hệ thống hai nồi , xuôi chiều, liên
tục.
• Ưu điểm:
- Hệ thống cô đặc ở áp suất không cao, nhiệt độ sôi không cao nên thích hợp để cô đặc dung
dịch dễ biến tính, tránh hư hỏng sản phẩm phù hợp với dung dịch dung dịch thực phẩm, chứa
đường và một số vitamin
- Dùng hệ cô đặc 2 nồi nên đã tiết kiệm được chi phí hơi đốt do tận dụng hơi thứ của nồi trước
làm hơi đốt nồi sau.
- Cô đặc dạng màng lưu chất chỉ dàn đều trong ống và bốc hơi nhẹ nhàng. Sử dụng ống dài
giúp tăng thời gian lưu để bốc hơi được tốt hơn, dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt 2 truyền
nhiệt 1 lần nên tránh được tác dụng nhiệt độ lâu làm biến tính dung dịch.
- Nồng độ nước sơ ri ở dây thực chất được coi là nồng dộ đường vì sau khi chế biến ép nước
sơ ri nồng dộ đường là lớn nhất, nồng độ các chất khác rất nhỏ coi như mức ảnh hưởng không đáng
kể . Tuy nhiên việc muốn giữ lại các chất đó sau khi cô đặc xong ta phải quan tâm đến nhiệt độ quá
trình. Đồng thời việc chảy xuôi chiều giúp nhiệt độ không cao quá ở phần cuối dế làm biến tính
dung dịch do sự quá nhiêt cục bộ
• Nhượïc điểm:
- Hệ cô đặc nhiều nồi đòi hỏi chi phí cho thiết bị nhiều hơn, cũng như diện tích nhà xưởng lớn
hơn, đặc biệt việc chọn buồng đốt ngồi càng làm tốn diện tích
- Cô đặc chân không nên điều kiện an tồn khó khăn, tốn năng lượngvà chi phí vận hành thiết bị
1.3.QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
1.3.1. Thuyết minh quy trình công nghệ (có sơ đồ đính kèm)
Dung dịch nước sơ ri sau khi qua một số công đoạn ép, lọc, tinh chế trước đó được đưa vào
bồn chứa, duy trì ở nhiệt độ 60
0
C nhằm tránh được sự phát triển của vi sinh vật.
Sau đó nước sơ ri được bơm lên trên thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3000 kg/h. Qua trình
bơm sẽ có sự điều chỉnh lưu lượng cho thích hợp với hệ thống tự động điều khiển lưu lượng. Thiết

Tưong tự như thiêát bị gia nhiệt dòng hơi ngưng tụ thành lỏng được thốt ra ngồi và ở buồng đốt
cũng có ống thốt khí không ngưng. Sau khi chảy qua hệ thống ống truyền nhiệt, dung dịch đi
xuống thân phụ để chuyển qua buồng bốc. Thân phụ giúp duy trì một vận tốc ổn dịnh cho dòng
lỏng. Thân phụ nối với bồng bốc nhờ một ống hình chữ nhật đi ra vuông góc với thân phụ và tiếp
tuyến với thân buồng bốc để tạo ra dòng chuyển động xốy giúp xáo trộn tốt hơi và lỏng giúp quá
trình bốc hơi dễ dàng hơn.
Ở buồng bốc 1, dung dịch thực hiện quá trình bốc hơi (sau khi đã nhận đủ nhiệt để chuyển
trạng thái). Hơi nứơc bốc lên với áp suất là 1.47 at và dung dịch còn lại sẽ tăng nồng độ lên là
16.9%. Trong quá trình bốc hơi sẽ có hiện tượng dòng hơi lôi cuốn các giọt lỏng đi theo nó và điều
này sẽ làm ảnh hưởng đến thiết bị phía sau do có sự tạo cặn lên các ống truyền nhiệt làm giảm hiệu
quả truyền nhiệt. Để khắc phục điều này trong các buồng bốc thường có bộ phận phân ly giọt lỏng.
Tuỳ vào loại thiết bị mà có thể dựa vào lực trọng trường, sự dính ướt hay sự ly tâm. Ơû đây ta sử
dụng thiết bị phân ly theo kiểu dính ướt dạng nón. Khi dòng hơi bốc lên sẽ gặp bề mặt nón, các
giọt lỏng sẽ bị giữ lại trên nón và chảy xuống lại buồng đốt theo ống mao quản, còn hơi thứ tràn
qua phần nón đi ra ngồi theo ống dẫn hơi để sang truyền nhiệt cho buồng đốt 2. Còn dung dịch
được bơm sang buồng đốt 2 để tiếp tục thực hiện quá trình cô đặc.
Ở hệ thống nồi cô đạc 2 hiện tượng xảy ra tương tự như ơ nồi 1 tuy nhiên cũng có một số
khác biệt về hơi đốt và đầu ra của các dòng như sau:
Ở buồng đốt 2, dung dịch sơ ri (lúc này đã có sự giảm mạnh về lưu lượng) cũng được chảy
màng từ trên xuống thực hiện chế độ truyền nhiệt êm dịu. Hơi đốt lúc này chính là hơi thứ lấy từ
buồng bốc 1. Do có sự thay đổi đáng kể áp suất ở mặt thống dung dịch nên nhiệt độ sôi của dung
dịch đã giảm xuống ứng vơi nhiệt độ hiện có của dung dịch. Do đó dung dịch cũng chỉ cần nhận
SVTH : Trang 3
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
nhiệt lượng phục vụ cho việc tăng entanpi để có thể bốc hơi khi sang buồng bốc. Nứơc ngưng cùng
khí không ngưng cũng được thốt ra ngồi. Dung dịch chảy xuống thân phụ được đưa sang buồng
bốc.
Tại buồng bốc 2, quá trình bay hơi được thực hiện. Hơi thứ lúc này có áp suất tuyệt đối khá
nhỏ 0.21 at được đi theo ống dẫn hơi đên thiết bị ngưng tụ baromet. Trong khi đó dung dịch nước
sơ ri sau quá trình bốc hơi đạt đến nồng độ 45 % ở nhiệt độ 61.30C được đưa vào bồn chứa chuẩn

1473.2
Suất lượng (kg/h)
3000
LA
TI
Dòng lưu chất

Nguyên li ệu trước gia nhiệt
Hơi đo át thiết bò 1
Hơi đốt thie át bò gia nhiệt
Nguye ân liệu vào nồi 2
Nguyên liệu sau gia nhiệt
Hơi thứ nồi 2
Hơi thứ n ồi 1
Nước n gưng
Nước nguộ i
Khí không ng ưng 11
1
6
9
10
7
8
4
5
3
2
STT
Sản phẩm
12.6

4
4
Áp suất(at)
3
PI
7
LIC
3
4
PIC
QIC
QY
TE
TE
8
LIC
9
6
10
TI
11
7
LA
5
Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM
Khoa Công nghệ hoá học
BỘ MÔN MÁY VÀ THIẾT BỊ
THIẾT KE Á HỆ TH ỐNG C Ô ĐẶC DUNG DỊCH NƯ ỚC SƠ R I
BẰNG HỆ HAI NO ÀI LIÊN TỤC
ĐẶC TÍNH KỸ THUẬT

1
2
1
2
1
VẬT LIỆU
23-05 -05
28-05-05
Bản vẽ số:
Tỉ le ä:
Nga øy HT:
Ngày BV:
1
SVTH : Trang 5
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
Thông số công nghệ
Ký
hiệu
Dòng lưu chất Suất lượng
(kg/h)
Nồng độ Nhiệt độ
(
0
C)ä
Aùp
suất (at)
1 Nguyên liệu ban đầu 3000 0.1 60
2 Nguyên liệu đã gia nhiệt 3000 0.1 110.21
3 Nguyên liệu vào nồi 2 1777.78 0.169 61
4 Sản phẩm 666.67 0.45 61.6

- Lưu lượng hơi đốt vào nồi một và thiết bị gia nhiệt
- Lưu lượng nước làm nguội ở thiết bị ngưng tụ
Các thông số cần kiểm tra:
- Aùp suất trong các nồi trung gian
- Lưu lượng và nhiệt độ dòng nhập liệu
- Mức chất lỏng trong cùng bồn chứa và nhiệt độ dung dịch.
SVTH : Trang 6
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
1.3.2.2. Hệ thống điều khiển:
Các thông số công nghệ được ổn định bằng các hệ thống điều khiển tự động một vòng như
sau:
STT Thông số cần ổn định Tác động điều chỉnh
1 Nồng độ sản phẩm Lưu lượng hơi đốt cho nồi 1
2 Mức dung dịch trong các nồi Suất lượng tháo liệu ở mỗi nồi
3 Aùp suất hơi thứ nồi cuối Lưu lượng nước ngưng tụ
4 Nhiệt độ nhập liệu vào nồi 1 Lưu lượng hơi đốt cho thiết bị gia nhiệt
Với nồng độ dung dịch được xác định gián tiếp thông qua độ tăng phí điểm của dung dịch
sản phẩm. Tiến hành đo nhiệt độ sôi của dung dịch trong buồng bốc II và nhiệt độ hơi thứ ở cùng
điều kiện áp suất. Tín hiệu đo nhiệt độ được truyền đến bộ tính tốn để tính hiệt nhiệt độ và xác
định nồng độ sản phẩm.
Ngồi ra cũng phải kể đến việc có sự thay đổi áp suất trong phần thân buồng đốt do sự có
mặt của khí không ngưng,và ta cũng sẽ có những bộ phận xả khí không ngưng tự động khi có sự
tăng áp suất trong thiết bị mà không cần phải kiểm sốt.
1.3.2.3. Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều chỉnh tự động một vòng:

- ĐTĐK: đối tượng điều khiển. - CBĐL: cảm biến đo lường.
- TBĐC: thiết bị điều chỉnh. - BPTH: bộ phận thừa hành.
- y: đại lượng điều chỉnh. - x: tác động điều chỉnh.
- x
DC

Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa
G kg/h Suất lượng dung dịch đường
W kg/h Suất lượng hơi thứ
D kg/h Suất lượng hơi đốt
X Nồng độ dung dịch đường
x
tb
Nồng độ trung bình ủa dung dịch đường
Q kJ/h Nhiệt lượng có ích
I kJ/kg Entanpi
R kJ/kg Aån nhiệt ngưng tụ
C kJ/kg.độ Nhiệt dung riêng
Q
tt
kJ/kg Nhiệt lượng tổn thất
Q
cđ
kJ/kg Nhiệt lượng cô đặc
P at Aùp suất
∆P at Chênh lệch áp suất
t
o
C Nhiệt độ
∆t
o
C Chênh lệch nhiệt độ
t
s
o
C Nhiệt độ sôi của dung dịch

kích thước thiết bị.
√
Sơ đồ:
1. Chọn tỉ lệ hơi thứ: W
1
: W
2
= m
2. Tính W
1
,W
2
, G, x
B1: Chọn tỉ lệ hiệu áp suất :
∆
p
1
:
∆
p
2
= a
B2: Tính ra áp suất tại mỗi nồi p
1
, p
2
, p
w1
, p
w2.

, W
2
, D theo phương trình cân bằng năng lượng của nồi 1 và nồi 2.
5. Kiểm tra điều kiện

∆
W =
),(
tínhcoïn
tínhchoïn
wwMax
WW
−

≤
5% (2)
Nếu điều kiện đạt được thì ta tính tiếp, nếu không đạt được thì lặp lại tính từ bước 1
• Công thức tính tốn :
2.1.2.1..Xác định nồng độ và hơi thứ
- Lượng hơi thứ bốc lên trong tồn hệ thống:
W = G
đ
( 1-
C
D
X
X
) (5.17-[2]) (3)
- Phân phối hơi thứ trong các nồi:W
1

C
−
=
(5.17-[2]) (6)
2.1.2.2. Xác định áp suất và nhiệt độ mỗi nồi Theo T
105
-[1]
- Hiệu số áp suất của cả hệ thống cô đặc:
∆P = P
1
– P
2’
Chọn
2
1
P
P
∆
∆
= a
mà ∆P

= ∆P
1
+ ∆P
2
=> ∆P
1
, ∆P
2

’’:
Vì chọn chế độ chảy màng bằng hệ thống ống dài nên xem như dung dịch sôi ở mặt thống
tức ∆’’= 0
o
C
-Tổn thất nhiệt độ do trở lực thuỷ học trên đường ống
∆
’’’:
SVTH : Trang 10
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
Thường chấp nhận tổn thất nhiệt độ trên các đoạn ống dẫn hơi thứ từ nồi này sang nồi nọ
và từ nồi cuối đến thiết bị ngưng tụ là 1°C. Nên:
∆’’’
1
= ∆’’’
2
= 1°C .
-Tổn thất chung: ∆ = ∆’ + ∆’’ + ∆’’’ (T
184
-[3]) (8)
2.1.2.4. Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi từng nồi Theo T
111
-[1]
t
dd
si
= t
i’
+ ∆’
i

(9)
2.1.2.5. Nhiệt dung riêng của dung dịch ở các nồi
-Nếu x< 20% => C = 4190 (1 – x) (4.10-[3]) (10)

x > 20% => C = 4190(1-x) +C
1
x (4.11-[3]) (11)
Xem thành phần đường trong sơri chủ yếu dạng C
12
H
22
O
11
nên:
73.2375
342
25100*1118000*2211700*12
=
++
=
ht
C
2.1.2.6 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng Theo T
181
-[3]
- Ta có sơ đồ nhiệt đơn giản sau :
W
1
, i
1

t
2
D , C
ng1
,


W
1
, C
ng2
,

2
Phương trình cân bằng năng lượng:
ω
D
.c.υ + D(1-ω).i”
D
+G
d
.c
d
. t
d
= W.i”

+G
c
.c

c
.c
c
. t
c
- G
d
.c
d
. t
d
=> Nồi 1: 0.9 D
1
.r
D1
= W
1
.i”
1
+G
c1
.c
c1
. t
c1
- G
d1
.c
d1
. t

1
+W
2
=W, i= c.t.10
-3
=>
.''9.0
)()''(
22
2
2222
1
d
i
W
ir
d
i
c
iG
c
i
W
iW
W
D
d
−+
−+−
=

2
1
9.0
..''.
D
dc
r
d
iG
c
iG
W
iW
D
−−
=
(17)
Kết quả:
Bảng 2.1: Bảng thông số và kết quả sơ bộ pha hơi và pha lỏng
Với m=1.1, a=2
TT Đại lượng Kí
hiệu
Đơn vị Giá trị Ghi chú
(CTTT)
Nồi 1 Nồi 2
Chênh lệch áp suất
∆P
at 2.53 1.26 Theo [1]
Hơi thứ
Suâùt lượng W kg/h 1222.22 1111.11 (4)

D
kJ/kg 2744 2702.35
Suất
luượng
Dung dịch vào G
đ
kg/h 3000 1777.78
Dung dịch ra G
c
kg/h 1777.78 666.67
Nồng độ
Dung dịch vào x
đ
0.1 0.169 (6)
Dung dịch ra x
c
0.169 0.45 (6)
Trung bình
x
0.134 0.31
Độ tăng
phí điểm
1at
Dung dịch vào
∆
’
ođ
0
C 0.1 0.338 Bảng
III.1-[5] theo

∆
’
oc
0
C 0.18 0.996
Trung bình
0
C 0.143 0.63
SVTH : Trang 12
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
Nhiệt độ sôi
Dung dịch vào t
đ
0
C 110.206 61 (8a,b)
Dung dịch ra t
c
0
C 110.28 61.6
Trung bình
t
0
C 110.24 61.3
Nhiệt dung
riêng
Dung dịch vào C
đ
kJ/kg.độ 3771 3481.9 (10),(11)
Dung dịch ra C
c

√
Mục đích : Tính F => số ống n, chiều cao thiết bị H, tính kích thước buồng đốt, buồng bốc
làm cơ sở tính bền
√
Sơ đồ:
Các bước tính tốn:
1. Chọn vật liệu ống truyền nhiệt và các thông số về kích thước thiết bị: H
ô
, d
t
, d
n
, n.
2. Chọn 2 giá trị chênh lệch nhiệt độ phía hơi đốt
t
∆
rồi suy ra nhiệt độ vách ngồi tương
ứng.
3. Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía hơi đốt (
D
α
và
D
q
)
4. Tính chênh lệch nhiệt độ giữa hai phía của thành ống và chênh lệch nhiệt độ phía dung
dịch.
5. Chọn số ống truyền nhiệt n
chọn


∆
q =
),max(
DL
DL
qq
qq
−

≤
5%
Nếu điều kiện không thoả, ta thực hiện lại bước 2 – 6. nếu điều kiện thoả, ta tiếp tục bước tiếp
theo.
9. Tính hệ số truyền nhiệt K
10. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi.
11. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt F
12. Tính lại số ống truyền nhiệt n
13. kiểm tra điều kiện:
%5
≤
−
=∆
chon
tinhchon
n
nn
n

Nếu điều kiện chưa thoả thì ta điều chỉnh lại các thông số về kích thước thiết bị đã chọn ở
trên. Nếu điều kiện thoả, ta làm tròn diện tích bề mặt truyền nhiệt và số ống truyền nhiệt đến

H m Chiều cao thiết bị
D m Đường kính thân thiết bị
F m
2
Diện tích bề mặt truyền nhiệt
d m Đường kính ống truyền nhiệt
d
m Đường kính trung bình ống truyền nhiệt
n ống Tổng số ống truyền nhiệt
m ống Số ống truyền nhiệt trên đường chéo chính
V m
3
Thể tích thiết bị
v m/s Vận tốc lưu chất
U
tt
m
3
/m
3
.h Cường độ bốc hơi thể tích
f Hệ số điều chỉnh cho cường độ bốc hơi thể tích
α
W/m.độ Hệ số cấp nhiệt
β
m Bước ống truyền nhiệt
δ
m Chiều dày ống truyền nhiệt
λ
W/m.độ Hệ số dẫn nhiệt

Với Q
i
= 0.9D
i
.r
i
(W) (Theo CMT) (19)
2.2.2.1. Tính hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi
2.2.2.1.1.Tính nhiệt tải riêng trung bình
- Giả thiết quá trình là liên tục và ổn định.
- Nhiệt tải riêng của hơi đốt cấp cho thành thiết bị:
q
D
= 
1
.(t
1
– t
w1
) = 
1
.t
1
(20)
- Nhiệt tải riêng của thành thiết bị:
tw2)(tw1.
1
= q
nt
v

m
<100) thì hệ số cấp nhiệt 
1
đối với ống thẳng đứng được tính theo công
thức sau:
Hệ số cấp nhiệt phía hơi bão hồ ngưng tụ (V.105-[4])

)
)(
(15.1
32
vnDDo
DSD
D
ttH
gr
−
=
µ
λρ
α
(W/m
2
.độ) (23)
với r
s
: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hồ tại nhiệt độ t
D
Các thông số vật lý khác (
nnn

L
từ bề mặt ống vào dung dịch chảy dọc từ trên xuống được tính như sau:
Ta có: Nu
e
= 0,01.(Re.Pr)
1/3
(5.62-[2]) (26)
Mặt khác: Nu
e
=
2
.
e
l
α θ
λ
(T
183
-[2]) (27)
=> 
L
=
1/3 1/ 3
0,01.Re .Pr .
l
e
λ
θ
(W/m
2



=
g
L
L
e
ρ
µ
θ
(T
183
-[2]) (31)
P=
L
L
C
λ
µ
.
(T
21
-[5]) (32)
3
8
***10*58.3
dd
dd
ddddl
M

1
.100%
q q
q
−
(35)
Nếu q < 5% thì thỏa.
=> Nhiệt tải trung bình: q
tb
=
1 2
2
q q
+
(36)
2.2.3. Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi Theo T
117
-[1]
- Công thức chung:
* .
i
m
im
i
m
i
t
Q
t
Q

i
t t
t
∆ − ∆
∆
(40)
Nếu t
i
) < 5% thì thỏa.
2.2.4. Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt của mỗi nồi
F
i
=
*
.
I
I iI
Q
K t∆
(III.21a,b-[1]) (41)
SVTH : Trang 17
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
Bề mặt truyền nhiệt thực: F
ithưc
= 1.1F
i
(42)
Vì ở đây xét thêm dự trữ 10% để đảm bảo an tồn tránh những sự cố có thể xảy ra như về hơi đốt,
chân không… Thông thường theo kinh nghiệm lấy lên 20% nhưng tuỳ vào thiết bị chọn cho phù
hợp với kết quả tính tốn nên ta vẫn có thể chọn nhỏ hơn.

Chiều dày m 0,0035
Nhiệt trở lớp nước
ngưng
r
n
m
2
.độ/W 4.64.10
- 4
Nhiệt trở lớp cặn bẩn r
t
m
2
.độ/W 3,87.10
- 4
Phía hơi đốt
Nhiệt độ hơi t
D
0
C 142.9 109.1 Bảng 2.1
nhiệt độ vách t
vn
0
C 139.7 105.6 Chọn
Nhiệt độ trung bình
n
t
0
C 141.3 107.35
Aån nhiệt ngưng tu r

4
W/m
2
24136.64 24553.2 (20)
Phía lỏng
Suất lượng dung dịch
trung bình
kg/h 2365.51 1198.84 Bảng 2.1
Nồng độ trung bình
x
0.134 0.31 Bảng 2.2
Nhiệt độ sôi trung
bình
s
t
0
C 110.24 61.3 Bảng 2.2
Phân tử lượng trung
bình
M
20.6 25.48
Nhiệt độ vách t
vt
0
C 116.29 81.78 Chọn
SVTH : Trang 18
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
Nhiệt độ trung bình
t
t

θ
10
-5
m 1.82 4.74 (31)
Hệ số cấp nhiệt
L
α
W/m
2
độ 3963.5 1233.4 (28)
Cường độ dòng nhiệt q
L
10
4
W/m
2
23979 24107.2 (22)
Kiểm tra điều kiện
%5
≤∆
q
0.65%
=> thoả
2.8%
=>thoả
(36)
Hệ số truyền nhiệt
K W/m
2
độ 736.62 514.6 (34)

Ống 61 61
Số ống truyền nhiệt
tính
n
tính
Ống 55=>61 55=>61 (43)
Như vậy ta chọn thông số chung cho ba nồi:
- Chọn bề mặt truyền nhiệt : F= 29.5m
2
- Số ống truyền nhiệt: n = 61 ống ( làm tròn theo bảng V.11 – [ 5 ])
- Chiều cao ống truyền nhiệt: H
ô
= 5 m
- Chiều cao buồng đốt lấy bằng chiều cao ống truyền nhiệt: H
đ
= 5 m
2.2.4.

Tính kích thước của buồng đốt và buồng bốc
2.2.4.1 Đường kính buồng đốt
- Đường kính trong của buồng đốt được tính theo công thức sau:
D
t
= s.(m – 1) + 4.d
o
(m) ( CT2.85/ 58/ [2])(44)
Trong đó: Chọn s = 1.5d
o
m =
)1(

72
- [5]) (47)
Trong đó:V
b
: thể tích buồng bốc được tính theo công thức sau:
V
b
=
.
h p
W
U
ρ
(m
3
) (5.15-[2]) (48)
Với: U
p
= f
p
. U
t
(m
3
/m
3
.h) (III.24-[1]) (49)
Chọn U
t
= 1700m

(46)
Vận tốc hơi: 
h
=
h
b
V
F
(51)
V
h
=
h
W
ρ
và F
b
=
4
.
2
b
D
π
- Điều kiện: + phân ly được những giọt lỏng có đường kính từ 0.3 mm trở lên.
+ w
0
< 70%.w
h
.

Tổng số ống TN n Ống 61 Chọn và tính
Số ống trên đường xuyên
tâm
m Ống 9 (46)
Đường kính ống truyền
nhiệt
d
t
m 0.034 Bảng 2.3
Tỉ số bước ống
β
mm 1.5 Chọn
Chiều cao buồng đốt H
đ
m 5 Theo bảng 2.3
Đường kính buồng đốt D
đ
m 0.608
→
chọn 0.6 (44)
SVTH : Trang 20
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
Chiều cao thân phụ H
tp
m 0.6 Chọn
Hơi thứ
Suất lượng W Kg/h 1268.98 1064.35 Bảng 2.2
Khối lượng riêng
w
ρ

3
/m
3
.h 1700 1700
Cường độ bốc hơi thể tích
hiệu chỉnh
U’
tt
m
3
/m
3
.h 1615 2720 (49)
Hệ số A A 0.449 0.776
Hệ số B B 0.928 1.894
Chiều cao không gian hơi H
b
mm 1360 1894
Chiều cao buồng bốc thực H
b
mm 2000
Đường kính buồng bốc tính
D
b
mm
643 1360 (47)
Đường kính buồng bốc
thực
D
b

3
)
Từ công thức này ta có thể tính được vận tốc dựa vào giá trị d chọn trước.
Bảng 2.5: Đường kính ống dẫn
Đại lượng Nhập
liệu
Tháo
liệu
Hơi
đốt
Hơi
thứ
Nước
ngưng
Hỗn hợp
sau khi
SVTH : Trang 21
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
qua
BMTN
Ốngtròn 50 50 150 300 20
Ống chữ nhật 200x300
Nồi I 0.833 0.481 0.409 0.325 0.409 0.833
Nồi I 0.481 0.185 0.352 0.3 0.352 0.481
Nồi I 1040 1069.6 2.12 0.8 923.39 0.8
Nồi I 1069.6 1205.6 0.8 0.134 951.63 0.134
Nồi I 0.4 0.2 10.9 5.75 2 17.35
Nồi I 0.2 0.1 24.9 31.68 2 59.82
Với d
t

t
m Chiều cao của đáy hoặ c nắp
h
g
m Chiều cao gờ của đáy nắp
d
b
m Đường kính chân ren
z cái Số bulon
k Hệ số thứ nguyên
p
tt
N/m
2
Áp suất tính tốn
P
n
N/m
2
Áp suất ngồi
P
t
N/m
2
Áp suất trong
P
a
N/m
2
Áp suất khí quyển

Ứng suất uốn , kéo , chảy
[ ] [ ] [ ]
cku
σσσ
,,
Ứng suất giới hạn uốn , kéo , chảy
[
n
σ
 N/mm
2
Ứng suất cho phép khi nén
x Tỉ số giới hạn đàn hồi của vật liệu
2.3.2. Thân thiết bị buồng đốt và buồng bốc
Chọn thân hình trụ và vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3, trong khi đó buồng bốc thì
dùng X18H10T, thiết bị có vỏ cách nhiệt, các công thức và cách chọn được áp dụng theo tài liệu
[6]. Buồng đốt nối với nắp và thân phụ bằng bích, thân phụ nói với thân buồng bốc bằng ống hình
chữ nhật. Thân buồng bốc nối với nắp và đáy bằng bích.
SVTH : Trang 23
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
2.3.2.1.Thân làm việc điều kiện áp suất trong: Theo TL [6]
• Thông số làm việc:
- P=P
tt
= P
dư
=P
tb
-P
kq

(mm) (55)
Trong đó: ϕ
h
=0.95 (Bảng 1.7- [6])
=> Bề dày thực của thân buồng đốt: Theo T
27
-[6]
S’ = S + C (mm) (56)
Với C = C
a
+ C
b
+C
c
+C
0
(1.10-[6]) (57)
• Kiểm tra điều kiện:
- Điều kiện 1:
1.0
)(
<
−
t
a
D
CS
(5.10-[6]) (58)
- Điều kiện 2: áp suất tính tốn cho phép bên trong thiết bị:
[ ]

mt
) (60)
-t
tt
= t
mt
+20 (61)
- [σ
c
] = n
c
.[σ]
*
(62)
Với n
c
= 1.65 (Bảng 1.7- [6])
• Tính ổn định:
Ta có:
4.0
'
***18.1'









≤≤
(5.15-[6]) (64)
- Điều kiện 2:
3
).(2
..3.0
'






−
≥
t
a
ct
D
CS
E
D
l
σ
(5.16-[6]) (65)
SVTH : Trang 24
Đồ án môn học : Quá trình và Thiết bị GVGD : TS Lê Phan Hoàng Chiêu
- Điều kiện 3: áp suất tính tốn cho phép bên trong thiết bị:

[ ]


n
t
ct
P
SD
P .
4
)2(
2
+
=
π
([6]) (67)
 k
c
: phụ thuộc vào
)(2
a
CS
D
−
∈ [25,250]

c
t
c
c
k
E

=
π
σ
(T
149
-[6]) (70)
 Xác định ứng suất nén chiều trục cho phép :
t
a
t
cn
D
CS
EK
−
=
][
σ
(5.40-[6]) (71)
 kiểm tra độ ổn định của thân khi chịu tác dụng đồng thời:
[ ] [ ]
1≤+
n
n
n
n
P
P
σ
σ