ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
MỤC LỤC
trang
LỜI MỞ ĐẦU
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN....................................................................
I . LÝù THUYẾT VỀ CHƯNG CẤT
1 . Phương pháp chưng cất
2 . Thiết bị 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 LƯỢNG SẢN PHẨM ĐỈNH VÀ SẢN PHẨM
ĐÁY
III . XÁC ĐỊNH TỈ SỐ HỒN LƯU THÍCH HỢP
1 . Tỉ số hồn lưu tối thiểu
2 . Tỉ số hồn 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 TỐN –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

riêng và thế giới nói chung, đó là ngành công nghiệp hóa học. Đặc biệt là ngành hóa 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 hồn tồn, ta phải
dùng phương pháp chưng cất để nâng cao độ tinh khiết cho Etanol.
Đồ án môn học Quá trình và Thiết bị là một môn học mang tính tổng hợp trong quá
trình học tập của các kỹû sư hố- thự c phẩm tương lai. Môn học giúp sinh viên giải
quyết nhiệm vụ tính tốn cụ thể về: yêu cầu công nghệ, kết cấu, giá thành của một thiết bị
trong sản xuất hố 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 : 1000 kg/h có nồng độ 10% 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 quí thầy cô bộ môn Máy & Thiết Bị, các bạn sinh viên đã
giúp em hồn thành đồ án này. Tuy nhiên, trong quá trình hồn thành đồ án không thể
không có sai sót, em rất mong quí thầy cô góp ý, chỉ dẫn.
3
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN.
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

2 . Thiết bị chưng cất:
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 hố 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 đĩa, 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 định. - Hoạt động ổn định.

- Làm việc với chất lỏng
bẩn.
Nhược điểm: - Hiệu suất thấp. - Trở lực khá cao. - Cấu tạo phức tạp.
- Độ ổn định kém.
- Yêu cầu lắp đặt khắt khe
-> lắp đĩa thật phẳng. - Trở lực lớn.
- Thiết bị nặng.
- Không làm việc với
chất lỏng bẩn.

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
2
):
CH
3
-CH
2

-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
5
+ H
2
O
* Phản ứng trên nhóm hydroxyl:
+ Tác dụng với HX: CH

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
CH
3
-CH
2
-OH CH
2
=CH

SO
4
>150
o
C
H
2
SO
4
>150
o
C
Cu
200-300
o
C
+ Động lực.
+ Thuốc trừ sâu.
+ Sơn.
+ Vecni.
+ Đồ nhựa.
+ Keo dán.
+ Hương liệu.
+ Sát trùng.
+ Pha chế thuốc.
+ Thuốc nhuộm.
+ Tơ nhân tạo.
+ Rượu mùi.
+ Dấm.
+ Dung môi hữu cơ:pha sơn..

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 vị
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 : 1 g / ml
Nhiệt độ nóng chảy : 0
0
C
Nhiệt độ sôi : 100
0
C
Nước là hợp chất chiếm phần lớn trên trái đất (3/4 diện tích trái đất là nước biển) và
rất cần thiết cho sự sống.
Nước là dung môi phân cực mạnh, có khả năng hồ tan nhiều chất và là dung môi rất
quan trọng trong kỹ thuật hóa học.
3 . Hỗn hợp Etanol – Nước:
Ta có bảng thành phần lỏng (x) – hơi (y) và nhiệt độ sôi của hỗn hợp Etanol - Nước
ở 760 mmHg:
7

3 . Bồn cao vị.
4 . Lưu lượng kế.
5 . Thiết bị trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy.
6 . Thiết bị gia nhiệt nhập liệu.
7 . Bẩy hơi.
8 . Tháp chưng cất.
9 . Nhiệt kế.
10 . Aùp kế.
11 . Thiết bị ngưng tụ sản phẩm đỉnh.
12 . Nồi đun.
13 . Thiết bị làm nguội sản phẩm đỉnh.
14 . Bồn chứa sản phẩm đỉnh.
15 . Bồn chứa sản phẩm đáy.
16 . Bộ phận phân dòng.
9
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
10
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
* Thuyết minh qui trình công nghệ:
Hỗn hợp etanol – nước có nồng độ etanol 10% ( theo phân mol), nhiệt độ khoảng
28
0
C tại bình chứa nguyên liệu (1) được bơm (2) bơm lên bồn cao vị (3). Từ đó được
đưa đến thiết bị trao đổi nhiệt (5) ( trao đổi nhiệt với sản phẩm đáy ). Sau đó, hỗn hợp
được đun sôi đến nhiệt độ sôi trong thiết bị gia nhiệt(6)ù, hỗn hợp được đưa vào tháp
chưng cất (8) ở đĩa nhập liệu.
Trên đĩa nhập liệu, chất lỏng được trộn với phần lỏng từ đoạn cất của tháp chảy
xuống. Trong tháp hơi, đi từ dưới lên gặp chất lỏng từ trên xuống. Ở đây, có sự tiếp xúc
và trao đổi giữa hai pha với nhau. Pha lỏng chuyển động trong phần chưng càng xuống
dưới càng giảm nồng độ các cấu tử dễ bay hơi vì đã bị pha hơi tạo nên từ nồi đun (12)

11
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
• Tỷ lệ thu hồi etanol : 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
C .
+ Nhiệt độ sản phẩm đáy sau khi trao đổi nhiệt : t’
W
= 35
o
C .
+Trạng thái nhập liệu là trạng thái lỏng sôi .
• Các kí hiệu :
+ G
F
, F : suất lượng nhập liệu tính theo Kg/h , Kmol/h .
+ G

x.46
FF
F
F
xx
x
−+
=
=22,12%(theo khối lượng ) .
Khối lượng phân tử trung bình dòng nhập liệu :
M
F
=
18).1(.46
FF
xx
−+
= 20,8 (Kg/Kmol).
F =
F
F
M
G
=
8.20
1000
=48,077 (Kmol/h)
* Phân mol sản phẩm đỉnh : x
D
=0,85 (phân mol etanol) .

bơm…) là tối thiểu .
Do đồ thị cân bằng của hệ Etanol-Nước có điểm uốn ,nên xác định tỉ số hồn lưu tối
thiểu bằng cách :
+Trên đồ thị 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 hồn lưu tối thiểu : R
min
= 2,269
2. Tỉ số hồn lưu thích hợp:
Khi R tăng, số mâm sẽ giảm nhưng đường kính tháp ,thiết bị ngưng tụ ,nồi đun và
công để bơm cũng tăng theo.Chi phí cố định sẽ giảm dần đến cực tiểu rồi tăng đến vô
cực khi hồn lưu tồn phần ,lượng nhiệt và lượng nước sử dụng cũng tăng theo tỉ số hồn
lưu .
Tổng chi phí bao gồm : chi phí cố định và chi phí điều hành . Tỉ số hồn lưu thích
hợp ứng với tổng chi phí là cực tiểu .

ox
m
ox
*(R+1)
2.496 47.818 167.173
2.723 37.733 140.480
2.973 32.801 130.320
3.023 33.545 134.952
13
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
Vậy : Tỉ số hồn lưu thích hợp là R= 2,973 .
IV . PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆCSỐ MÂM LÝ THUYẾT:
1 . Phương trình đường nồng độ làm việc của đoạn cất :
y =
1
.
1
.
+
+
+
R
x
x
R
R
D
=
1973,2
85,0

1973,2
1586,8
.
1973,2
586,8973,2
+
−
+
+
+
x

= 2,9094 .x – 0.0022
Với : f =
99,0.1,0
85,0
.
==
η
F
D
x
x
D
F
= 8,586 : chỉ số nhập liệu .
3 . Số mâm lý thuyết :
Đồ thị xác định số mâm lý thuyết :(Xem hình ở trang sau ).

14

+ Độ bay tương đối của cấu tử dễ bay hơi :
15
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
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 vị trí nhập liệu :
x
F
= 0,10 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y
*
F
= 0,442
t
F
= 86,5
o
C
+

F
= 86,5
o
C ,tra tài liệu tham khảo [4(tập 1) – trang
107] : 
F
=43.10
-6
.9,81 = 0,422.10
-3
(N.s/m
2
)
= 0,422 (cP)
Suy ra : 
F
.
F
= 7,129.0,422 =3,007
Tra tài liệu tham khảo [4(tập 2) – trang 171] : 
F
= 0,395
* Tại vị trí mâm đáy :
x
W
= 0,0011 ta tra đồ thị cân bằng của hệ : y
*
W
= 0,018
t

%29,0
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] :

W
=25.10
-6
.9,81= 0,245.10
-3
(N.s/m
2
)
= 0,245 (cP)
Suy ra : 
W

D
*
*
D
−
−
=
−
−
=
D
D
= 1,049
+ Từ
%5,93
18).1(.46
.46
=
−+
=
DD
D
D
xx
x
x
và t
D
= 78,5
o

=
++
DWF
ηηη
16
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
• Số mâm thực tế của tháp N
tt
:
4567,0
28
=
tt
N
=52,55 mâm
Vậy chọn N
tt
= 53 mâm , gồm : 42 mâm cất
1 mâm nhập liệu
10 mâm chưng
17
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
CHƯƠNG III :TÍNH TỐN –THIẾT KẾ THÁP
CHƯNG CẤT .
I . ĐƯỜNG KÍNH THÁP :(D
t
)

tbyy
tb

g
d
tb
+
=
(Kg/h)
g
d
: lượng hơi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp (Kg/h).
g
1
: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn cất (Kg/h).
• Xác định g
d
: g
d
= D.(R+1) =5,600.(2,973+1) = 22,247 (Kmol/h)
= 933,662(Kg/h)
(Vì M
thD
=46.y
D
+(1-y
D
).18 = 41,968 Kg/Kmol).
• Xác định g
1
: Từ hệ phương trình :



= t
F
= 86,5
o
C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)] ta có :
Aån nhiệt hố hơi của nước : r
N1
= 41280 (KJ/kmol) .
Aån nhiệt hố hơi của rượu : r
R1
= 37395 (KJ/kmol) .
Suy ra : r
1
= r
R1
.y
1
+ (1-y
1
).r
N1
= 41280 – 3885.y
1
(KJ/kmol)
* Tính r
d
: t
D
= 78,5
o

1
=26,316
18
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
g
1
= 21,351 (Kmol/h) = 561,873(Kg/h)
Vậy : g
tb
=
758,747
2
873,561662,933
=
+
(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 :
ytb
xtb
gh
ρ
ρ
ω
.05,0
=
Với : 
xtb
: khối lượng riêng trung bình của pha lỏng (Kg/m
3

+
=
2
856,0297,0
+
=0,5765
+ Nhiệt độ trung bình đoạn cất : t
tb
=
2
DF
tt
+
=
2
5,785,86
+
=82,5
o
C
Suy ra : 
ytb
=1,171 (Kg/m
3
).
• Xác định 
xtb
:
Nồng độ phân mol trung bình : x
tb

3
)
Suy ra :
171,1
25,821
.05,0
=
gh
ω
=1,324 (m/s)
Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :
324,1.8,0.8,0
==
ghh
ωω
= 1,060 (m/s)
Vậy :đường kính đoạn cất :
D
cất
=
060,1.171,1
758,747
.0188,0
= 0,462 (m).
2. Đường kính đoạn chưng :
a . Lượng hơi trung bình đi trong tháp :
2
1
,,
,

==
+=
+=
1111
1
'
1
1
'
1
'
1
'
.'.''.'
..'.
rgrgrg
xWygxG
WgG
nn
WW
(III.2)
Với : G
’
1
: lượng lỏng ở đĩa thứ nhất của đoạn chưng .
r’
1
: ẩn nhiệt hố hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng.
* Tính r’
1

W
+ (1-y
W
).r’
N1
= 40543,9 (KJ/kmol)
* Tính r
1
: r
1
= 41280 – 3885.y
1
=41280–3885.0,297 =40126,155(KJ/kmol)
* W = 42,477 (Kmol/h)
Giải hệ (III.2) , ta được : x’
1
=0,0067(phân mol etanol) _ M
tbG’
=18,189
G
’
1
= 63,608 (Kmol/h) =
g’
1
= 21,131 (Kmol/h) = 391,008(Kg/h)
Vậy : g’
tb
=
441,476

( )
[ ]
( )
273'.4,22
273.18.'146.'
'
+
−+
=
tb
tbtb
ytb
t
yy
ρ

Với: + Nồng độ phân mol trung bình :
y’
tb
=
2
1 W
yy
+
=
2
018,0297,0
+
=0,1575
+ Nhiệt độ trung bình đoạn chưng : t’

0011,010,0
+
= 0,051
Suy ra :
18).'1('.46
'.46
'
tbtb
tb
tb
xx
x
x
−+
=
=11,98% .
20
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
t’
tb
= 93,25
o
C , tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)-trang 9], ta có :
Khối lượng riêng của nước : ’
N
= 963,117(Kg/m
3
)
Khối lượng riêng của rượu : ’
R

)
Suy ra :
746,0
744,925
.05,0'
=
gh
ω
=1,762 (m/s)
Để tránh tạo bọt ta chọn tốc độ hơi trung bình đi trong tháp :
762,1.8,0'.8,0'
==
ghh
ωω
= 1,409 (m/s)
Vậy :đường kính đoạn cất :
D
chưng
=
409,1.746,0
441,476
.0188,0
= 0,400 (m).
Kết luận : hai đường kính đoạn cất và đoạn chưng không chênh lệch nhau quá lớn
nên ta chọn đường kính của tồn tháp là : D
t
= 0,500 (m).
Khi đó tốc độ làm việc thực ở :
+ Phần cất : ω
lv

ytbt
tb
D
g
ρ
(m/s).
II . MÂM LỖ – TRỞ LỰC CỦA MÂM :
1 . Cấu tạo mâm lỗ :
Chọn : + Đường kính lỗ : d
l
= 3 (mm).
+ Tổng diện tích lỗ bằng 9,77% diện tích mâm.
+ 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
%.77,9 S
=
2
2
003,0
5,0
.0977,0.0977,0



(mm.chất lỏng)
Với : + h
k
:độ giảm áp qua mâm khô (mm.chất lỏng).
+ h
l
: độ giảm áp do chiều cao lớp chất lỏng trên mâm(mm.chất lỏng).
+h
R
: độ giảm áp do sức căng bề mặt (mm.chất lỏng).
Trong tháp mâm xuyên lỗ ,gradien chiều cao mực chất lỏng trên mâm ∆ là không
đáng kể nên có thể bỏ qua .
21
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
a . Độ giảm áp qua mâm khô :
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









=
(mm.chất lỏng)
Với : + u
o
:vận tốc pha hơi qua lỗ (m/s).
+ 
G
: khối lượng riêng của pha hơi (Kg/m
3
).
+ 
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

+ Khối lượng riêng của pha lỏng : 
L
= ρ
xtb
= 821,25 (Kg/m
3
).
Suy ra độ giảm áp qua mâm khô ở phần cất :
25,821
171,1
.
745,0
243,9
.0,51
2
2








=
k
h
=10,683 (mm.chất lỏng).
• Đối với mâm ở phần chưng :
+ Vận tốc pha hơi qua lỗ : u’

.0,51'
2
2








=
k
h
= 6,039 (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 tốn 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

L
: lưu lượng của chất lỏng (m
3
/ph).
+ L
w
:chiều dài hiệu dụng của gờ chảy tràn (m).
• Xác định L
w
:
Diện tích dành cho ống chảy chuyền là 20% diện tích mâm , nên ta có phương
trình sau :
π
π
.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

2
364,0
01412,0
.4,43






=
ow
h
= 4,978 (mm).
Vậy :Độ giảm áp do chiều cao mức chất lỏng trên mâm ở phần cất là:
h
l
= 0,6.(50+4,978) = 32,987 (mm.chất lỏng).
* Phần chưng :
744,925.60
189,18.608,63
'.60
.
'
'
1
'
==
xtb
tbG

R
d
h
.
.54,625
ρ
σ
=
, (mm.chất lỏng)
Với : + σ : sức căng bề mặt của chất lỏng (dyn/cm).
+ ρ
L
: khối lượng riêng của pha lỏng (Kg/m
3
).
• Phần cất :
* Khối lượng riêng của pha lỏng : 
L
= ρ
xtb
= 821,25 (Kg/m
3
).
* t
tb
= 82,5
o
C ,tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có :
+ Sức căng bề mặt của nước : σ
N

3
).
* t’
tb
= 93,25
o
C ,tra tài liệu tham khảo [4 (tập 1)], ta có :
+ Sức căng bề mặt của nước : σ’
N
= 60,149 (dyn/cm).
+ Sức căng bề mặt của rượu : σ’
R
= 16,108 (dyn/cm).
Suy ra :Sức căng bề mặt của chất lỏng ở phần chưng :
RN
RN
''
'.'
'
σσ
σσ
σ
+
=
= 12,705 (dyn/cm).
Vậy : Độ giảm áp do sức căng bề mặt ở phần chưng là :
003,0.744,925
705,12
.54,625'
=

tl
+ 11. h’
tl
= 42 . 379,226+11 . 388,400 = 20199,9(N/m
2
).
24
ĐAMH Quá Trình và Thiết Bị GVHD : Vũ Bá Minh
3 . Kiểm tra ngập lụt khi tháp hoạt động :
Chọn khoảng cách giữa hai mâm là h
mâm
=250 (mm).
Bỏ qua sự tạo bọt trong ống chảy chuyền, chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy
chuyền của mâm xuyên lỗ được xác định theo biểu thức :
h
d
= 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 định theo biểu thức sau :
2

mâm
= 0,8 . π.0,25
2
= 0,1571 (m
2
)
• Phần cất : Q
L
= 60.q
L
= 60 . 0,01412 = 0,8472 (m
3
/h).
Suy ra :
2
'
1571,0.100
8472,0
.128,0






=
d
h
= 0,0004 (mm.chất lỏng).
Vậy : chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở phần






=
d
h
= 0,0008 (mm.chất lỏng).
Vậy : chiều cao mực chất lỏng trong ống chảy chuyền của mâm xuyên lỗ ở phần
chưng :
h’
d
=50+6,445+42,768+0,0008 =99,2138 (mm.chất lỏng).
Kiểm tra : h’
d
= 99,2138 <
125
2
250
2
mâm
==
h
(mm) : đảm bảo khi hoạt động các
mâm ở phần chưng sẽ không bị ngập lụt.
Vậy : khi hoạt động đảm bảo tháp sẽ không bị ngập lụt.
Chiều cao của thân tháp :H
thân
=N