ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
I. MỞ ĐẦU:
Ngành công nghiệp sản xuất NaOH là một trong những ngành công nghiệp sản xuất
hoá 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 hoá dầu, sản xuất phèn
NaOH là một baz mạnh, có tính ăn da, khả năng ăn mòn thiết bò cao. Vì vậy cần lưu ý
đến việc ăn mòn thiết bò, đảm bảo an toàn 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 dòch Na
2
CO
3
loãng và nóng
.
Ngày nay người ta dùng phương pháp hiện đại là
điện phân dung dòch NaCl bão hòa. Tuy nhiên dung dòch sản phẩm thu được thường có nồng
độ rất loãng , khó khăn trong việc vận chuyển đi xa. Để thuận tiện cho chuyên chở và sử dụng
người ta phải cô đặc dung dòch đến một nồng độ nhất đònh theo yêu cầu.
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất hoà tan trong dung dòch 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, nghóa là áp suất hơi riêng phần của
dung môi trên mặt thoáng dung dòch bừng với áp suất làm việc của thiết bò.
Quá trình cô đặc thường được dùng phổ biến trong công nghiệp với mục đích làm tăng
nồng độ các dung dòch loãng, hoặc để tách các chất rắn hoà tan.
Quá trình cô đặc thường tiến hành ở các áp suất khác nhau. Khi làm việc ở áp suất
thường ( áp suất khí quyển) ta dùng thiết bò hở , còn khi làm việc ở áp suất khác ( vd áp suất
chân không ) người ta dùng thiết bò kín.
Quá trình cô đặc có thể tiến hành trong hệ thống cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, có thể

= 0.5 ρ
dd
do đó sẽ tạo áp lực đẩy dung dòch từ trong ống tuần hoàn sang ống truyền nhiệt.
Kết quả là tạo một dòng chuyển động tuần hoàn trong thiết bò. Để ống tuần hoàn trung tâm
hoạt động có hiệu quả dung dòch chỉ nên cho vào khoảng 0,4 – 0,7 chiều cao ống truyền nhiệt.
Phần phía trên thiết bò là buồng bốc để tách hơi ra khỏi dung dòch, trong buồng bốc còn có bộ
phận tách bọt để tách những giọt lỏng ra khỏi hơi thứ.
A.TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH
Trang 2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
III.TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT:
1. Chuyển đơn vò năng suất từ (m
3
/h) sang (kg/h) :
Năng suất nhập liệu : G’
D
=1 m
3
/h.
Khối lượng riêng : ρ
NaOH
= 1159 kg/m
3
G
D
= G’
D
∗ ρ
NaOH
= 1159 kg/h

C
D
D
x
x
GW
−=
kg/h
Trong đó:
W : Lượng hơi thứ của toàn hệ thống kg/h
G
D
: Lượng dung dòch ban đầu kg/h
x
D
,x
C
: Nồng độ đầu,cuối của dung dòch % khối lượng
Thay số vào ta có:
5.579)
30
15
1.(1159)1(
=−=−=
C
D
D
x
x
GW

- Nồng độ cuối của dung dòch ra khỏi nồi I :
x’
C
=
32.20
5.3031159
15.1159
.
=
−
=
−
ID
DD
WG
xG
%
- Nồng độ cuối của dung dòch ra khỏi nồi II :
x’’
C
=
30
2765.3031159
15.1159
.
=
−−
=
−−
IIID

P
P
Kết hợp với phương trình : ∆P
1
+ ∆P
2
= ∆P
t
= 3 at
Suy ra : ∆P
1
= 1.8 at
∆P
2
= 1.2 at
Dựa vào các dữ kiện trên và tra sổ tay qúa trình thiết bò tập I ta có bảng sau đây :
Loại
Nồi I Nồi II Tháp ngưng tụ
Áp suất
(at)
Nhiệt độ
(
0
C)
Áp suất
(at)
Nhiệt độ
(
0
C)

=0.52 t’
2
=81.9
2. Xác đònh nhiệt độ tổn thất :
a. Tổn thất nhiệt do nồng độ tăng cao (∆’):
Áp dụng công thức của Tiaxenko:
∆’ = ∆’
o
. f
Ở đây :
∆’
o
: Tổn thất nhiệt độ ở áp suất thường.
f : hệ số hiệu chỉnh vì thiết bò cô đặc làm việc ở áp suất khác với áp suất thường.
f
i
i
r
t
2
)'273(
2.16
+
=
t’
i
: nhiệt độ hơi thứ của nồi thứ I
r
i
: ẩn nhiệt hoá hơi của hơi ở nhiệt độ t’

C )
Nồi I 20.32 8.457 115.5 2218.7 9.33
Nồi II 30.00 17.0 81.9 2304.6 15.05
Từ đây ta có tổng tổn thất nhiệt do nồng độ tăng cao :
Σ∆’ = ∆’
I
+∆’
II
= 9.33 +15.05 = 24.38
0
C
b. Tổn thất nhiệt do áp suất thuỷ tónh (∆’’ ):
Gọi chênh lệch áp suất từ bề mặt dung dòch đến giữa ống là ∆P (N/m
2
), ta có:
∆P =
2
1
ρ
S
.g.H
op
N/m
2
Trong đó:
ρ
s
: khối lượng riêng của dung dòch khi sôi , kg/m
3
ρ

0
C
ρ
dd ,
kg/m
3
ρ
dm
,kg/m
3
Nồi I 20.32 115.5 1173.4 958
Nồi II 30.00 81.9 1276 958
Coi ρ
dd
trong mỗi nồi thay đổi không đáng kể trong khoảng nhiệt độ từ bề mặt đến độ sâu
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:

)= 116.03– 115.5 =0.53
0
C
Nồi II:
H
op2
= [0.26+0.0014(ρ
dd
-ρ
dm
)].H
o
=[0.26+0.0014(1276-958)]*1.5=1.0578 ,m
Trang 5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Áp suất trung bình:
P
tb2
= P’
2
+∆P
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

∆”’
1
=1.5
0
C
∆”’
2
=1.0
0
C
d. Tổn thất chung trong toàn hệ thống cô đặc:
Σ∆=Σ∆’+Σ∆”+Σ∆”’=24.38+2.00+2.5=28.88
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: ∆t
i1
=T
I
– (T
2
+Σ∆
1
) =137.9 – (114.5+9.33+0.53+1.5)=12.04
0
C
Nồi II: ∆t
i2
=T

suy ra t
S2
=T
2
- ∆t
i2
=114.5 – 16.08 = 98.42
0
C
4. Cân bằng nhiệt lượng:
a. Tính nhiệt dung riêng của dung dòch ở các nồi:
Nồi I:
Nồng độ đầu dung dòch 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

NaOH
=40
n
1
=n
2
=n
3
=1
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

D
– W
1
)C
1
.t
1
+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

C
D
, C
1
, C
2
:nhiệt dung riêng ban đầu, ra khỏi nồi I và nồi II của dung dòch ,
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 dòch lúc ban đầu ,kg/h

Chọn hơi đốt , hơi thứ là hơi bão hoà, nước ngưng là lỏng sôi ở cùng nhiệt độ, khi đó ta

Hơi đốt:
+ θ
1
=137.9
0
C
+ i= 2737000 j/kg
+ C
ng1
=4290 j/kg.độ
Dung dòch NaOH :
+ t
1
=125.86
0
C
+ C
1
= 3323.2 j/kg.độ
Hơi thứ :
+θ
2
=114.5
0
C
+ i
1
=2706000 j/kg
+C
ng2

=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
.)(.95.0
).(.

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
<=
−

Vậy :
Lượng hơi thứ nồi I là : W
I
= 289.9 kg/h
Lượng hơi thứ nồi II là : W

i
tb
t
q
∆
W/m
2
.độ
q
1
t
2
q t
m2
Công thức tính tổng nhiệt trở :
r
Σ
=Σr
cáu1
+
λ
δ
+ Σr
cáu2
Chọn : Σr
cáu1
=Σr
cáu2
=1/5000 m
2

1
=α
1
.∆t
1
(1)
Hệ số cấp nhiệt của hơi nước bão hoà ngưng tụ trên bề mặt ống thẳng đứng được tính theo
công thức của Nusselt:
α
1
=1.13.A.(
1
. tH
r
∆
)
.025
Kcal/ m
2
.h.độ (*)
Chọn : t
T1
= 137.56
0
C.
Khi đó : ∆t
1
= T – t
T1
= 137.9 – 137.54 = 0.36

= 14832.17* 0.36 =5339.58 Kcal/m
2
.h = 6199.85 W/m
2
+ q
2
: nhiệt tải phía dung dòch sôi. Ta có công thức tính q
2
:
q
2
=α
2
.∆t
2
(2)
Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bò đến dung dòch α
2
được tính bởi công thức:
α
2
= 1.6 .ϕ. p
0.4
.q
2

0.7
kcal/m
2
.h.độ (**)

2
+ kiểm tra lại giả thiết ∆t
1
:
có
%5%07.1%100
85.6199
46.613385.6199
%100*
1
21
≤=
−
=
−
q
qq
thoả mãn điều kiện sai số.
Trang 9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
vậy nhiệt tải trung bình nồi I là:
q
tb1
=
2
21
qq
+
=
2

1
. tH
r
∆
)
.025
Kcal/ m
2
.h.độ (*)
Chọn : t
T1
= 114.18
0
C.
Khi đó : ∆t
1
= T - t
T1
= 114.5 – 114.18 = 0.32
0
C
T
W
= 0.5(T+t
T1
) =114.34
0
C
r = r(θ
1

=α
2
.∆t
2
(4)
Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bò đến dung dòch α
2
được tính bởi công thức:
α
2
= 1.6 .ϕ. p
0.4
.q
2

0.7
kcal/m
2
.h.độ (**)
Trong đó :
∆
T
= q
1
.r
Σ
=5492.79*5.106.10
-4
=2.8
0

≤=
−
=
−
q
qq
thoả mãn điều kiện sai số.
Trang 10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
vậy nhiệt tải trung bình nồi I là:
q
tb1
=
2
21
qq
+
=
2
44.527179.5492
+
=5382.1 W/m
2
.
a. Hệ số truyền nhiệt mỗi nồi:
- Nồi I :
K
1
=
04.12

∑
∆
=∆
i
i
i
m
m
im
K
Q
t
K
Q
t .'
0
C
trong đó :
Σ∆t
i
= ∆t
iI
+∆t
iII
= 12.04+16.08=28.12
0
C.
Σ
i
i

t

0
C
- Tính cho nồi II:
66.16
32.902
12.28
*46.534.'
==
∆
=∆
∑
∑
i
i
i
II
II
iII
K
Q
t
K
Q
t

0
C
4. Kiểm tra lại hiệu số nhiệt độ hữu ích :

t
tt
Trang 11
Thoả mãn điều kiện
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
5. Diện tích bề mặt truyền nhiệt:
- Nồi I:
F
!
=
11
1
'.
i
tK
Q
∆
=
1.32
46.11*18.512
188410
=
m
2
- Nồi II:
F
2
=
22
2

ω
0
=
h
hl
dg
ρξ
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
5.1 8
500< Re <150000 → ξ =0.44
Trang 12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
với : Re=
h

==
h
l
W
ρ
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
ρϖ

=
=
−
5

0.96 m/s
thấy : ω
h
= 0.09 m/s < ω
0
=0.96 m/s ( thoả điều kiện )
chọn U’
t
= 1600m
3
/m
3
.h : cường độ bốc hơi thể tích. Do dung dòch 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

Vậy đó chọn H
b
=1500 m (QTTB T5 trang 182 ).
2. Kích thước buồng đốt:
a. Xác đònh số ống truyền nhiệt :
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 :
Trang 13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
n=
ld
F


=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 bò cô đặc tuần hoàn 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
.

: 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 )
 b ≥
1.71
038.0*4.1
325.0
1
=+=+
t
D
th

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
=
1159*2.0*14.3
2414.0*4
=0.0366 m
Chọn : d = 0.042m

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
.
Trang 15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
d=
ρπ

.4
v
G
=
9558.0*20*14.3
0806.0*4
=0.0733 m
Chọn : d = 0.146m
6. Ống dẫn hơi thứ nồi II:
G= 289.6 kg/h = 0. 0804kg/s
Chọn v= 20m/s
ρ = 0.3158 kg/m
3

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
VIII. TÍNH CƠ KHÍ :
Để thuận tiện trong quá trình tính toán và chế tạo, ta chọn vật liệu chế tạo hai nồi
là như nhau với bề dày bằng nhau. Chọn vật liệu là thép CT.3 để chế tạo vỏ thiết
bò, đáy và nắp.
Tra sổ tay tập 2 có các thông số :
σ
k
=380.10
6
N/m
2
σ
ch
=240.10

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Ứng suất cho phép theo giới hạn chảy:
[σ
c
] =
η
σ
c
c
n
=
0.1*
5.1
10.240
6
=160*10
6
N/m
2
Vậy ứng suất cho phép : [σ]=146*10
6
N/m
2
.
a. tính thân buồng đốt:
Công thức tính chiều dày thân buồng đốt :
S=
C
p
pD

C
2
=0 mm : hệ số bổ xung do bào mòn
C
3
=0.6 mm : dung sai âm theo chiều dày.
 C=1+0+0.6 =1.6 mm =1.6*10
-3
m
p : áp suất trong thiết bò ,N/m
2
. p =3.5 at =343350 N/m
2
.
Thay vào công thức có :
S=
C
p
pD
t
+
−
ϕσ
] [2
.
=
3
6
10*6.1
343350903.0*10*146*2

−+
−
=
−+
−
CSD
CS
t
ϕσ
N/m
2
Ta có : p = 0.343 *10
6
N/m
2
< [p] = 1.099 *10
6
N/m
2
( thoả mãn).
Vậy chiều dày buồng đốt là : S= 6 mm.
Do trong buồng đốt nồi II, áp suất hơi thứ nhỏ hơn nồi I nên chắc chắn điều kiện sẽ thoả.
b. tính thân buồng bốc:
* Nồi I :
Chọn bề dày thân buồng bốc nồi I là S = 6 mm.
Ta có áp suất bên trong buồng bốc nồi I là:
P = 1.76 at = 0.172*10
6
N/m
2

p
Áp suất làm việc trong buồng bốc : p
o
= 0.52 at=0.051*10
6
N/m
2
.
Tính chiều cao dung dòch trong buồng bốc :
Thể tích của các ống truyền nhiệt và cả ống tuần hoàn trung tâm là :
V
1
=0.25..H
0
(d
n
2
.n+D
th
2
) =0.25*3.14*1.5*(210*0.034
2
+0.325
2
)=0.41 m
3
.
Thể tích của phần đáy :
Chọn đáy nón có gờ ( D
t


=
th
D
dv
m/s
Thời gian lưu của dung dòch trong thiết bò :
τ =
8.1700
00335.0
325.0*14.3*25.0
348.0
5,1
'
'
2
=
+
=
+
v
ll
(s)
 thể tích dung dòch trong thiết bò :
V = 2.v. τ =2*
3600
1
*1700.8=0.945 m
3
( do dung dòch trong thiết bò sôi bọt nên

Chọn H= 0.2 m.
Khối lượng riêng của dung dòch : ρ =1276 kg/m
3
.
Áp suất tính toán trong buồng bốc:
p=p
o
+ ρ.g.H = 0.051*10
6
+ 1276*9.81*0.2 =0.0535*10
6
N/m
2
.
Áp suất ngoài: p
n
=p
kt
– p =0.1*10
6
– 0.0535*10
6
=0.0465*10
6
N/m
2
Môđun đàn hồi của vật liệu :0.2*10
12
N/m
2

07.1
4.1
5.1
==
t
D
l
1.5.
4.1
)001.0006.0(*2
*5.1
)(*2
−
=
−
t
a
D
CS
=0.127
=
−
=
−
)001.0006.0(*2
4.1
)(*2
a
t
CS

−
t
a
c
t
t
D
CS
E
σ
Thoả điều kiện:
0.127<
07.1
=
t
D
l
<11.832

07.1
=
t
D
l
> 0.151
Áp suất ngoài cho phép :
[p
n
]=0.649.E
t

t
a
t
at
D
CS
D
CS
l
D
=0.92*10
6
N/m
2
Ta có: p
n
= 0.0465*10
6
N/m
2
< [p
n
] = 0.92*10
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

=> Z=1-
9.0
4.1
146.0
1
=−=
t
D
d
* Nồi I:
Trang 19
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Thiết bò làm việc ở áp suất trong p =1,76 at =0.172 *10
6
N/m
2
.
Hệ số bền mối hàn : ϕ= 0.95
Bề dày tối thiểu của lắp :
S’=
=
−
=
−
66
6
10*172.09.0*95.0*10*146*2
4.1*10*172.0
.] [2
.

=
−+
−
at
a
CSR
CSZ
ϕσ
N/m
2
Ta có : p=0.172*10
6
N/m
2
< [p] = 0.895810
6
N/m
2
. (thoả mãn).
Vậy chọn bề dày nắp thiết bò là : S= 6 mm.
* Nồi II :
Thiết bò làm việc ở áp suất ngoài, áp suất trong buồng bốc là p=0.52 at .
p suất ngoài p
n
=0.1*10
6
-0.051*10
6
=0.049*10
6

6
N/m
2
<
6
6
10*133
2.1
10*160
2.1
==
c
σ
N/m
2
( thoả mãn ).
Vậy bề dày của nắp là : S= 6 mm.
d. tính đáy:
Chọn đáy là hình nón gờ, góc đáy là 2α =90
0
.
Đường kính đáy : D
t
= 1200 mm
 H= 675 mm
h = 40 mm
R
t
= 180 mm.
Chiều cao cột chất lỏng : H’ = H+h+ H

-6
*2.415)*10
6
=0.37*10
6
N/m
2
.
Hệ số bền mối hàn: ϕ =0.95
Bề dày tối thiểu của đáy :
S’ =
)10*37.095.0*10*146(*45cos*2
10*37.0*2.1
)] ([cos.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

ta có : p=0.37*10
6
N/m
2
< [p] =0.81*10
6
N/m
2
( thoả mãn )
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 toán
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

tb
=1400+2(0.5*10+2.5)=1415 mm
Trang 21
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
Chiều rộng tính toán 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
=.D
tb
.b
0
.q
0

b
=
33.14833
24
10*356.0
6
==
z
Q
N
Ứng suất tác dụng lên bulông :
σ=
==
2
2
20*14.3*25.0
33.14833
.
4
b
b
d
q
π
47.22 N/mm
2
.
Chọn vật liệu làm bulông là thép CT.3 có [σ]
100
=86 N/mm

*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
=.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
.
==
x
D
b
π
con
Lực tác dụng lên một bulông : q
b
=

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 ngoài của ống truyền nhiệt : d
n
=38 mm
l=
2
3*38*4,1
2
3.
=
t
=46.07 mm
* Nồi I:
p=p

<[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 :
217.0
07.46
30
)
07.46
38
*7.01(*6.3
215.0
)7.01(6.3
=
−
=
−
=
l
h

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
22
22
tn
DDH
π
0.0341 m
3
.

+ Vỉ ống :V =0.25*3.14*0.03*[1.35
2
– 210*0.038
2
-0.331
2
] =0.033 m
3
.
Trang 23
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QTTB
→ 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
).(.
4
22
22
tn
DDH
π
0.00357 m
3
.

+ 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 dòch trong thiết bò ( tính ở phần trên ) : V=0.945 m
3
Khối lượng dung dòch trong thiết bò là : M
dd
= V.ρ
s
=0.945*0.5*1276=602.91 kg.
Vậy khối lượng tổng cộng :
M=M
TB
+ M
dd
=1996.28+602.91 =2599.19 kg.

).(
) (
22
22
dcn
cn
ttC
tCiW
−
−
kg/s
W
2
: lượng hơi đi vào thiết bò ngưng tụ , W
2
=289.6 kg/h =0.0804 kg/s
i : hàm nhiệt của hơi ngưng , i =2643.74 kj/kg
t
2C
,t
2D
: nhiệt độ đầu ,cuối của nước làm nguội, lấy t
2D
=30
0
C.
t
2C
=t
ng

=
=
−
−
=
−
−
)309.70(*18.4
)9.70*18.474.2643(*0804.0
)(
).(
22
22
Dcn
cn
ttC
tCiW
1.1 kg/s
b. Thể tích không khí và khí không ngưng cần hút ra khỏi thiết bò :
Lượng khí cần hút ra khỏi thiết bò ngưng tụ baromet :
G
kk
=25.10
-6
.(G
n
+W
2
)+10
-2

2D
+4+0.1 (t
2C
– t
2D
)
=30+4+0.1*(70.9-30)=38.09
0
C
p
ng
=0.5 at =49050 N/m
2

: áp suất làm việc của thiết bò ngưng tụ
p
h
=0.0576 at =5652 N/m
2
: áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp ở nhiệt độ t
kk
.

 V
kk
=
=
−
+
−