Download Đồ án miễn phí



Mục lục
1. Giới thiệu chung 4
 Lời mở đầu và giới thiệu dung dịch KOH 4
 Sơ đồ dây chuyền sản xuất và thuyết minh 5
2. Tính toán thiết bị chính 8
*Cân bằng vật liệu 8
 tính toán lượng hơi thứ ra khỏi hệ thống 8
 Lượng hơi thứ ra khỏi mỗi nồi 8
 Nồng độ cuối của dung dịch 8
*Tính nhiệt độ, áp suất 9
 Chênh lệch áp suất chung của cả hệ thống (∆Р) 9
 Nhiệt độ, áp suất hơi đốt 9
 Nhiệt độ và áp suất hơi thứ : 10
 hệ số truyền nhiệt 16
3.Tính toán thiết bị phụ 23
 Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu : 23
*) Nhiệt lượng trao đổi : ( Q) 23
*) Hiệu số nhiệt độ hữu ích : 23
*) Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể : 24
*) Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ : 24
*) Hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy : 24
*) Nhiệt tải riêng về phía dung dịch : 27
*) Bề mặt truyền nhiệt : 27
*) Số ống truyền nhiệt : 27
*) Đường kính trong của thiết bị đun nóng 28
 Chiều cao thùng cao vị : 30
*)Trở lực của đoạn ống từ thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu đến cô đặc : 30
*)Trở lực dẫn từ thùng cao vị đén thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu : 31
*)Trở lực của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu : 33
 Tính thiết bị ngưng tụ 35
 Tính bơm : 43
1 - Xác định áp suất toàn phần do bơm tạo ra : 43
2 - Năng suất yêu cầu trên trục bơm : 45
3- công suất động cơ điện : 46
4. Tính toán cơ khí và lựa chọn 47
 Tính buồng đốt : 47
 Tính buồng bốc 52
 mặt bích 55
 đường kính ống dẫn 56
 Tính tai treo và chọn tai treo : 58
 Tính thiết bị phụ khác : 62
1-Đoạn côn nối buồng đốt và buồng bốc : 62
2-Kính quan sát : 62
3-Tính bề dày lớp cách nhiệt 62
5.Tổng kết 65
6.Tài liệu tham khảo: 66



(*) lấy nhiệt độ của nước ngưng bằng nhiệt độ của hơi đốt
hệ số truyền nhiệt
Nhiệt độ sôi của dung dịch ở từng nồi tính theo công thức :
Nồi 1: = - =143 - 26,1704 = 116,8296C
Nồi 2: = - = 109 - 24,261 = 84,739C
Chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch
Hơi nước sau khi ngưng tụ sẽ bám lên thành ống truyền nhiệt tạo thành lớp màng mỏng , với những thiết bị thường gặp như loại phòng đốt trong tuần hoàn ngoài , phòng đốt trong tuần hoàn trung tâm , phòng đốt treo đều là trường hợp hơi đốt đi bên ngoài ống truyền nhiệt ( hơi đốt là hơi bão hòa không chứa khí trơ) , màng nước ngưng chảy thành dòng thì hệ số cấp nhiệt phía hơi đốt được tính theo công thức : (V.101 - Tr.28 - Stttt2 )
( V.101 - Tr28 - Stttt2 )
Trong đó là hệ cấp nhiệt từ hơi đốt
chênh lệch nhiệt độ nước ngưng và mặt ngoài ống
A: hệ số phụ thuộc màng nước ngưng
ri : ẩn nhiệt ngưng tụ ( lấy bằng ẩn nhiệt hóa hơi )
=chiều cao ống truyền nhiệt , h = 2 m
Nồi 1 :
Giả thiết
Từ bảng ( Tr.29-Stttt2 ) suy ra A1= 194,2625
Thiết bị sau một thời gian sử dụng sẽ có cặn bẩn bám ở phía trong và phía ngoài ống truyền nhiệt gây tổn thất nhiệt .
Giá trị này được tra ở bảng (V.1- Tr.4 - Stttt2 ) (bề dày các chất này là 0.0005m)
Hơi nước có
Cặn bẩn có rcặn
Chọn vật liệu chế tạo ống truyền nhiệt là thép X18H10T dày 0.002m, từ bảng (XII.7- Tr.362 - Stttt2 ) có (W/m.độ) và khối lượng riêng (kg/m3)
Khi đó có trở lực là : (m2.độ/W)
Tổn thất nhiệt qua tường ống đó là :
Hệ số cấp nhiệt từ ống truyền nhiệt đến dung dịch trong nồi 1 là :
(
P : áp suất làm việc (áp suất hơi thứ) at
: Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống và dung dịch sôi
: Hệ số hiệu chỉnh , tính theo công thức (VI.27 - Tr.71 - Stttt2 )
là các hằng số vật lý của nước theo nhiệt độ sôi dung dịch
là các hằng số vật lý của dung dịch
Tổng hợp ta có bảng sau :
T=116,8296oC
(w/m.độ)
(kg/m3)
(N.s/m2)
(J/kg.độ)
Nước
0,6778
945,6046
4244,61
Dung dịch
0,56176
1116,6844
3657,24122
Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch KOH tính theo công thức ( I.32 - Tr.123 - Stttt1)
(1 )
(w/m.độ)
hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng liên kết
M : khối lượng phân tử mol của dung dịch
phần trăm theo mol
( phần mol ) (1)
(g/mol)
Vậy giá trị có thể chấp nhận .
Nồi 2.
Giả thiết
Từ bảng ( Tr.29 - Sttt2 ) suy ra A2 = 182,578175
(m2.độ/W) theo trên
Tổn thất nhiệt qua tường ống đó là :
Hệ số cấp nhiệt từ ống truyền nhiệt đến dung dịch trong nồi 2 là
: hệ số hiệu chỉnh, tính theo công thức ( VI.27 - Tr.71 - Stttt2 )
T=84,739oC
(w/m.độ)
(kg/m3)
(N.s/m2)
(J/kg.độ)
Nước
0,68536
968,767
4202,5824
Dung dịch
0,57158
1291
3211,075
Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch KOH tính theo công thức ( I..32 –Tr.123 - Stttt1)
(w/m.độ)
hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng liên kết
M: khối lượng phân tử mol của dung dịch
Áp dụng công thức (1)
(g/mol)
Vậy giá trị có thể chấp nhận
Hệ số truyền nhiệt giữa hai lưu thể :
(w/m2.độ)
hiệu số nhiệt độ hữu ích nồi i
nhiệt tải riêng trung bình nồi i
Cân bằng nhiệt trong từng nồi của hệ thống :
Phân bố nhệt độ hữu ích trong từng nồi :
Nồi
1
2
Tổng bề mặt truyền nhiệt các nồi tương ứng :
Nồi
Bề mặt truyền nhiệt bằng nhau
Tổng bề mặt truyền nhiệt bé nhất
1
2
Kiểm tra:
Kiểm tra:
Sai số nồi 1 :
Sai số nồi 2 :
Nồi
Bề mặt truyền nhiệt bằng nhau, m2
Tổng bề mặt truyền nhiệt bé nhất, m2
1
2
Chọn theo phương pháp bề mặt truyền nhiệt bằng nhau F=108,86 m2 (buồng đốt)
Tuy nhiên, theo bảng (VI.6 - Tr.80 - Stttt2) thì Fchuẩn lấy bằng 125(m2) .
3.Tính toán thiết bị phụ
Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu :
Chọn thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu vào là thiết bị đun nóng loại ống chùm ngược chiều dùng hơi nước bão hoà ở 4,1at , hơi nước đi bên ngoài ống từ trên xuống dưới . Hỗn hợp nguyên liệu đi trong ống từ dưới lên . Hỗn hợp đầu vào thiết bị gia nhiệt ở nhiệt độ phòng (25C) khi ra ở nhệt độ sôi 116,8296C
*) Nhiệt lượng trao đổi : ( Q)
Q = F.Cp.(tF – tf) [W]
Trong đó :
F: lưu lượng hỗn hợp đầu F = 11000(kg/h)
: Nhiệt độ sôi của hỗn hợp tF = 116,8296 (oC)
Cp: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp Cp= 3657,24122 (J/kg )
tF: Nhiệt độ môi trường
Thay số :
Q= .3657,24122.(116,8296-24,1) = 1036244,353 (W)
*) Hiệu số nhiệt độ hữu ích :
Hiệu số nhiệt độ lớn :
Chọn thđ = t1 = 143 (0C)
=> Δ td = 143 – 24,1 = 118,9 (0C)
Hiệu số nhiệt độ bé :
Δ tc = 151 – 116,8296 = 26,1704 (0 C)
Do =
Nên nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể là :
ttb = = (V.8-Stttt2)
Hơi đốt :
t1 tb = 143 (0C)
Phía hỗn hợp :
t2 tb = 143 – 61,262 = 81,738 (0C)
*) Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể :
Hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ :
Công thức tính : α1 = 2,04.A.()0,25
Trong đó:
r: ẩn nhiệt ngưng tụ lấy theo nhiệt độ hơi bão hòa
r = 2135.103 (J/Kg).
Δt1 : Chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi đốt và nhiệt độ thành ống truyền nhiệt .
Giả sử: Δt1 = 3,2 (0C)
H: Chiều cao ống truyền nhiệt ; H = 2(m)
A: Hằng số tra theo nhiệt độ màng nước ngưng
Ta có :
tm = 143 - = 141,4 (0 C)
Tra bảng (Tr.29 – Stttt2 ) => A = 194,21
Thay số : α1= 2,04.194,21.( = 9521,5188 (W/m2.độ)
*) Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ :
Công thức tính :
q1 = α1.Δt1 [W/m2]
Thay số :
q1 = 9521,5188.3,2 = 30468,86 (W/m2 )
*) Hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy :
Công thức tính : Nu = 0,021.εk.Re0,8.Pr0,43.()0,25 ( V.40-tr24-Stttt2)
α2 = 0,021..k.Re0,8.Pr0,43.()0,25
Trong đó :
Prt: Chuẩn số Prand tính theo nhiệt độ trung bình của tường
εk : Hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỉ số giữa chiều dài L và đường kính d của ống .
Chọn d = 38(mm) ; L = 2(m)
Ta có:
= = 58,8 > 5m → εk= 1 theo (V-2-Tr15-Stttt2)
Tính chuẩn số Pr :
Pr =
Trong đó :
Cp: Nhiệt dung riêng của hỗn hợp ở ttb = 81,6690C
Cp= 3657,24122 (J/kg. độ)
Tra bảng (I.107 – Tr 101 – Stttt1) ta có :
µ =
p: khối lượng riêng của hỗn hợp ở ttb ρ =1073 kg/m3
Theo công thức (I.32 – Tr.123 – Stttt1 ) ta có :
λ1 = ε.Cp.p.3 Với ε=3,58 .10-8 (I.32- Tr.123 – Stttt1)
=3,58.10-8.1073.3657,24122. = 0,53868 (W/m.độ )
Thay số :
Pr = = 2,41249
Hiệu số nhiệt độ ở 2 phía thành ống :
Δtt = tt- tt= q1.∑rt
Trong đó :
tt: Nhiệt độ thành ống phía hỗn hợp
∑rt : Tổng nhiệt trở ở 2 bên ống truyền nhiệt
∑rt = (m2.độ/W)
Thay số :
Δtt =
=>tt2 = tt1 – Δtt = 143- 3,2- 20,1856=119,6144 0C
Δt2 = - t2tb= 119,6144 – 81,669 = 37,9454 0C
- Tính chuẩn số P:
Pr= .
Trong đó :
Cp : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp
Cp = 3657,24122(j/kg. độ)
µ : Độ nhớt của hỗn hợp
µ =(N.s/)
λ2 : hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp ở tt2
λ2 = ε.Cp.p.3
Trong đó :
p : khối lượng riêng của hỗn hợp ở tt=81,7380C , ρ= 1073 (kg/m3)
λ2 = 3,58.10-8.3657,24122.1073.= 0,53868 ( W/m2.độ)
Thay số :
Pr= = 1,3137
Vậy hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy :
α2 = 0,021..(10500)0,8. (2,41249)0,43.()0,25= 830,769
*) Nhiệt tải riêng về phía dung dịch :
q2 = . = 830,769.37,8764=31466,85333 ( W/m2)
- Kiểm tra sai số :
<5%
Sai số chấp nhận được
*) Bề mặt truyền nhiệt :
Công thức tính :
F =
Trong đó :
Nhiệt lượng trao đổi Q = 1026186,939 (W)
q tb:Nhiệt tải riêng trung bình về phía...


download

Xem thêm
Thiết bị cô đặc hai nồi xuôi chiều ống tuần hoàn trung tâm + bản vẽ cad

---