Đồ án môn học

Page 1
Sv: Hà Minh Tiến
Đồ án này gồm có:
Trang
I. Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt ống lồng ống
Giới thiệu chung 2
1.tính toán chung 3
2. tính toán cho ống trong là ống tròn trơn 6
3. tính toán cho ống trong là ống có gân dọc 10

II. Tính toán tháp chưng cất hai cấu tử
Giới thiệu chung 16
1. Tính toán nồng độ phần mol và lưu lượng (kmol/h) của nguyên liệu,sản
phẩm đỉnh và sản phẩm đáy 17
2. Vẽ đường cân bằng trên đồ thị x-y 19
3. Xác định chỉ số hồi lưu thích hợp, đường là việc và số đĩa lý thuyết 20
4. Xác dịnh đường kính 25
5. Số đĩa thực tế và chiều cao cơ bản của tháp 29
6. Xác định nhiệt độ đỉnh ,đáy và vị trí đĩa tiếp liệu ứng với trường hợp
nguyên liệu vào tháp ở trạng thái sôi . 34
Kết luận 36
 ống trong là ống tròn trơn
 ống trong là ống tròn ,mặt ngoài có gân dọc
số liệu như sau:lưu lượng dầu thô 35000kg/h, lưu lượng diesel là 27000 kg/h
một số tính chất ban đầu được cho ở bảng dưới đây:
Thông số Dầu thô diezen
Nhiệt độ đầu vào (
o
C) 25 280
Nhiệt độ đầu ra (
o
C) Cần tính 150
Tỷ khối d
4
20
0,89 0,8
Độ nhớt(cst)
20
o
C
40
o
C
100
o
C
200
o
C
250
o

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 50 100 150 200 250 300 350
độ nhớt(cst)
nhiệt độ(
o
C)
dầu thô
diezen
Đồ án môn học

Page 5
Sv: Hà Minh Tiến
1. Tính toán chung
1.1lượng nhiệt trao đổi và tính lượng nhiệt đầu ra :
nhiệt dung riêng điesel và dầu được tính theo công thức:
0.5
9


 Lượng nhiệt trao đổi của diesel là:
. . 0,497.27000.(280 150) 1744470( / )
P
Q C m T Kcal h     
 Do lượng nhiệt của dầu thô nhận bằng lượng nhiệt diesel cung cấp nên
theo cân bằng nhiệt:
Q(dầu thô)=Q(diesel)=1744470 kcal/h
 Tại 25
o
c nhiệt dung riêng của dầu thô là:
C
p
=1793,39j /kg
o
=0,429 kcal/kg
o

Theo công thức : . .
P
Q C m T   =>
1744470
116,18
35000.0,429
o
p
Q
T c
C m
   

   

Đồ án môn học

Page 6
Sv: Hà Minh Tiến
 Độ nhớt trung bình của dầu thô được tính :
Nhiệt độ trung bình dầu thô là: (25+91,18)/2=58,09
o
c
Theo đồ thị ta có độ nhớt động học dầu thô là:
ν = 2,1(cst)=2,8.10
-6
(m
2
/s)
độ nhớt động lực học tương ứng là:
µ
p
=v
p
.ρ
p
=2,8*10
-6
.860=2,408.10
-3
(N.s/m
2
)

0
)
2.1 hệ số cấp nhiệt diesel:
Hệ số cấp nhiệt được tính theo công thức:
d
d d
Nu
d



Trong đó chuẩn số Nu được tính:
0.25
0,8 0.43
Pr
0,021.Re .Pr
Pr
d
d d d
w
Nu
 

 
 

Đồ án môn học

Page 7
Sv: Hà Minh Tiến

Chuẩn số Pr của điesel tại nhiệt độ trung bình t=215
o
c
4
3600. .
3600.0,497.1,408.10
Pr 3,072
0,082
d d
d
C



  

Tại 215
o
c hệ số dẫn nhiệt điesel được ngoại suy là ג=0,082 [kcal/m.h.độ]
Thay vào công thức tính chuẩn số Nu ta có :
0,25 0,25
0,8 0,43
Pr Pr
0,021.Re .Pr 2616,14
Pr Pr
d d
d d d
w w
Nu
   

2 2 2
4.
4.35000
2,013 /
3,14.(0.102 0,057 ).860.3600
p
p
p
G
W m s
d
 
  


Chuẩn số reynold được tính cho dầu thô:
4
3
. .
2,013.(0,102 0,057).860
Re 32351,78 10
2,408.10
p d
d
d
 



   

p p
p p p
w w
Nu
   
 
   
   

Hệ số cấp nhiệt phía dầu thô là:
d=0,102-0,057=0,045 (m)
0,25 0,25
' '
Pr Pr
0,12
.363,2 968,5
0,045 Pr Pr
p p p
d p
w w
Nu
d


   
  
   
   

2.3 hệ số truyền nhiệt K khi bỏ qua

Pr
1
Pr Pr
p
d
w w
   
 
   
   

Hệ số truyền nhiệt được tính theo công thức:
2
3
1 1
268,87( / . . )
1 1 1 1
2,4427.10
4097 968,5
d p
K Kcal m h do
r
 

  
    

Nhiệt tải riêng :
0,25
Pr

3600.0,497.0,258.10 .640
Pr 3,517
0,084
d d
d
C



  

0.25
Pr
0,9668
Pr
w
 

 
 

Hệ số cấp nhiệt của dầu diesel là: 0,968.4097 3961,063

  [kcal/m
2
.h.độ]
Nhiệt cung cấp phía dầu điesel là: Q
d
= α.(t
d




  

0,25
0,25
Pr
29.185
1,178
Pr 15,1578
p
wp
 
 
 
 
 
 
 
 

Hệ số cấp nhiệt của dầu thô:α=968,5.1,178=1140,855 [kcal/m
2
.h.độ]
Nhiệt cấp phía thành ống phía dầu thô
Q
w
=α(t
wp

d d wd
t t
t t





     
 

Vậy α
d
,α
p
được lấy như trên.khi đó
2
3
1 1
280( / . . )
1 1 1 1
2,4427.10
3961,063 1140,855
d p
K Kcal m h do
r
 

  
    

t t

 
   
 

1. tính toán riêng cho ống trong là ống tròn mặt ngoài có gân dọc:

Đồ án môn học

Page 11
Sv: Hà Minh Tiến

Chọn kích thước ống 57х2 và 108х3 ống có gân h= 12,7 mm ; w=0,082mm, bước
gân w
r
=4,02mm độ dày gân w=0,82 mm;
Số gân trên bề mặt ống tỏng là:
2
. 3,14.57
37
0,82 4,02
r
d
n
w


  
 

4
S

  
     m
2

 Vận tốc dầu thô được tính theo công thức:
3
35000
2,217( / )
3600. . 3600.5,1.10 .860
p
p
p
G
m s
S



  

Chu vi thấm ướt :
Đồ án môn học

Page 12
Sv: Hà Minh Tiến
2
2 ( ) 1,56



   

Chế độ thuỷ động là chảy rối.
 Chuẩn số Pr của dầu thô được tính như sau;
3
3600. .
3600.0,404.2,408.10
Pr 29,185
0,12
p p
p
C



  

Với λ=0,12(kcal/m.h.độ)
 Chuẩn số Nu được tính theo :
0,25 0,25
0,25 0,43
' '
Pr Pr
0,021.Re .Pr 146,2
Pr Pr
p p
p p p
w w

1,16.10 1,16.10 2,49.10
16,3
r r r



  
       
[m
2
.h.đô/kcal]
r
1
là trở lực tường bên diesel
r
2
là trở lực phía tường bên dầu thô
Đồ án môn học

Page 13
Sv: Hà Minh Tiến
δ là bề dày ống
λ là độ dẫn nhiệt vật liệu chế tạo ống
3.3 tính hệ số truyền nhiệt và nhiệt tải riêng khi bỏ qua
Ta có
2
1
57
2
53

 

  
    

Nhiệt tải riêng :
Q=K.Δt=287,3.155=44531,5 [kcal/m
2
.h]
3.4 tính hệ số truyền nhiệt và nhiệt tải riêng khi tính đến
Giả thiết hiệt độ thành của dầu diesel là:203,2
o
c
Tại đó độ nhớt động học µ=0,258.10
-6
N.m
2
/s, hệ số dẫn nhiệt ג= 0,084
kcal/m
2
.h.độ .
Chuẩn số Pr
w
được tính
6
3600. .
3600.0,497.0,258.10 .640
Pr 3,517
0,084
d d

0,25
Pr
Pr
d
w
 
 
 
Đồ án môn học

Page 14
Sv: Hà Minh Tiến
Nhiệt cung cấp phía dầu điesel là: Q
d
= α.(t
d
-t
t
)=3961,063.(215-203,2)=46740,55
[kcal/m
2
.h]
Nhiệt độ tường phía dầu thô là: t
wp
=t
t
-Q
d
.Σr=203,2-46740,55.2,49.10
-3

 
 
 
 
 
 

Hệ số cấp nhiệt của dầu thô:α=1339,24.1,1145=1533,887 [kcal/m
2
.h.độ]
Nhiệt cấp phía thành ống phía dầu thô
Q
w
=α(t
wp
-t
p
)=1533,887.(88,81-58,09)=44062,49[kcal/m
2
.h]
Sai số ε=(46740,55-44062,49)/46740,55.100 %=2,865%<5%
Nên chấp nhận được. khi đó Q
tb
=(46740,55+44062,49)/2=45401,52[kcal/m
2
.h]
Sai số dòng nhiệt
 
( )
1533,887 86,81 58,09


  
    

Diện tích trao đổi nhiệt
2
1744470
38,423
45401,52
tb
Q
F m
Q
  

Số modul :
1
38,423
76,959 77
3,14.0,053.3
F
N
d l

   
ống
Đồ án môn học

Page 15
Sv: Hà Minh Tiến