Đồ án Quá trình thiết bị cô đặc - Luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp - The first knowledge sharing application in Vietnam

Bơm là máy thủy lực dùng để vận chuyển và truyên năng lượng của chất lỏng. Các đại lượng đặc trưng của bơm là năng suất, áp suất, hiệu suất, công suất tiêu hao và hệ số quay nhanh.
Ở đây ta sử dụng bơm chân không kiểu pittong để thực hiện quá trình hút hơi và khí không ngưng ra khỏi thiết bị ngưng tụ baromet.
Xét quá trình hút khí là quá trình đa biến ( có trao đổi nhiệt với môi trường và phụ thuộc vào nhiều yếu tố), sử dụng CT 3.3/119-[CS1] để tính công suất của bơm:

57 trang

Chia sẻ: lylyngoc

| Lượt xem: 6935

| Lượt tải: 2

download

Bạn đang xem trước

20 trang

tài liệu Đồ án Quá trình thiết bị cô đặc, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

dung dịch sau khi ra khỏi nồi 3.
Ta có: nên áp dụng CT I.44,STQTTB,T1/152.
=
Với – nhiệt dung riêng của chất hòa tan khan, ở đây là NaNO3 , J/kg.độ.
Tính theo CT I.41,STQTTB,T1/152:
Trong đó: – số nguyên tử của Na, N, O trong hợp chất.
Mhc – khối lượng mol của hợp chất
– nhiệt dung riêng của các nguyên tố trong hợp chất. Tra theo bảng I.141,STQTTB,T1/152 ta có:
J/kg.độ ; J/kg.độ.
Vậy:
(J/kg.độ)
Do đó: = (J/kg.độ)
2.2.3.3 Lập bảng nhiệt lượng riêng hơi đốt, hơi thứ, nhiệt dung của nước ngưng và nhiệt độ sôi của các dung dịch trong các nồi.
Chọn tổn thất nhiệt độ khi hơi thứ nồi trước di chuyển trong hệ thống ống đi làm hơi đôt cho nồi sau là 10C.
Dựa vào nhiệt độ hơi đốt và hơi thứ đã tính được ở CBVL, tra bảng và nội suy, ta được các giá trị I, i, Cn.
Tính I và i bằng phương pháp nội suy ( tra theo bảng I.250, STQTTB,T1/312 – 313).
Tính Cn theo bảng I.249,STQTTB,T1/311.
Bảng 1.3
Nồi
Hơi đốt
Hơi thứ
Dung dịch
t0C
I.10-3 (J/kg.độ)
C (J/kg.độ)
t0C
i.10-3 (J/kg.độ)
t0C
C
(J/kg.độ)
1
147
2749,4
4304,5
122,342
2714,279
126,481
3634,662
2
121,342
2712,879
4252,147
93,149
2667,668
100,14
3377,935
3
92,149
2665,868
4211,438
46,4
2582,516
68,07
3112,736
2.2.3.4 Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng và tính lượng hơi đốt cần thiết.
Ta có:
– : lượng hơi đốt vào nồi 1, nồi 2, nồi 3 ,kg/h
– : lượng dung dịch đầu và cuối hệ thống ,kg/h.
– W: lượng hơi thứ bốc ra của toàn hệ thống, kg/h
– : lượng hơi thứ của nồi 1, nồi 2 và nồi 3, kg/h.
– : nhiệt dung riêng của dung dịch trong nồi 1, 2, 3, J/kg.độ
– : nhiệt dung riêng của dung dịch vào và ra, J/kg.độ
– : nhiệt dung riêng của nước ngưng nồi 1, 2, 3, J/kg.độ
– : hàm nhiệt của hơi đốt nồi 1, 2, 3, J/kg.độ
– : hàm nhiệt của hơi thứ nồi 1, 2, 3, J/kg.độ
– : nhiệt độ đầu và cuối của dung dịch, 0C.
– : nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi 1, 2, 3 ở Ptb, 0C
– θ1, θ2, θ3: nhiệt độ nước ngưng nồi 1, 2, 3, 0C.
– : nhiệt độ tổn thất ra môi trường nồi 1, 2, 3, J.
Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng:
Phương trình cân bằng nhiệt lượng cho từng nồi:
Ở nồi 1.
+ = + + θ1 + θ1)
θ1) + =
Ở nồi 2.
+=++θ2+ .θ2)
θ2) (*)
Ở nồi 3.
+=++θ3 + θ3)
θ3)+
(đặt là **).
Giả thiết nhiệt cung cấp cho quá trình cô đặc chỉ là nhiệt ngưng tụ thì có thể xem nhiệt độ nước ngưng bằng nhiệt độ hơi đốt: θ = .
1965619,956.W – 2329401,589.W= -1700289829 (1)
2244249,589.W+ 4308148,379.W= 22200366930 (2)
Giải hệ phương trình (1) và (2), có:
W = 3241 kg/h
W= 3464,78kg/h.
W = W – = 10111,11-( 3241+ 3464,78)= 3405,33 kg/h.
Ta có:
D== =
=3577,77 (kg/h).
2.3 Tính các thông số kĩ thuật chính.
2.3.1 Độ nhớt
Sử dụng công thức Pavolow:
Trong đó: – nhiệt độ chất lỏng có độ nhớt .
– nhiệt độ chất lỏng tiêu chuẩn có độ nhớt tương ứng.
Nồi 1. , chọn chất chuẩn là nước.
tra theo bảng I.107/100-[1].
Nhiệt độ của nước tương ứng với là tra bảng I.102/94-[1].
tra theo bảng I.107/100-[1].
Nhiệt độ của nước tương ứng với làtra bảng I.102/94-[1].
Suy ra K=1,226. Mà .
Với t= 126,4810C, nên =103,170C.
Tra bảng I.104/96-[1] ta được
Nồi 2. , chọn chất chuẩn là nước.
tra theo bảng I.107/100-[1].
Nhiệt độ của nước tương ứng với là tra bảng I.102/94-[1].
tra theo bảng I.107/100-[1].
Nhiệt độ của nước tương ứng vớilàtra bảng I.102/94-[1].
Suy ra K=1,508. Mà .
Với t= 100,140C, nên =67,1240C.
Tra bảng I.102/95-[1] ta được
Nồi 3. , chọn chất chuẩn là nước
tra theo bảng I.107/100-[1].
Nhiệt độ của nước tương ứng với là tra theo bảng
I.102/94-[1].
tra theo bảng I.107/100-[1].
Nhiệt độ của nước tương ứng với là tra theo bảng
I.107/94-[1].
Suy ra K = 2,333. Mà
Với t= 68,070C, nên = 27,6520C.
Tra bảng I.102/94-[1] ta được
2.3.2 Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch.
Tính theo công thức I.32/123-[1]:
, W/m.độ;
Trong đó:
Cp- nhiệt dung riêng đẳng áp của dung dịch, J/kg.độ,
– khối lượng riêng của dung dịch, kg/m3,
M- khối lượng mol của dung dịch, g/mol;
A- hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng, chọn A= 3,58.10-8.
Với :
Mà:
Với Mct= 85 (g/mol); MHO= 18( g/mol ).
Nồi 1.
= 0,0311.85+ (1 – 0,0311).18 = 20,0837 (g/mol).
= 3,58.10-8.3634,662.1042,02.=0,506(W/m.độ)
Nồi 2.
= 0,0482.85+ (1-0,0482).18 = 21,2294 (g/mol)
=3,58.10-8.3377,935.1085,106.=0,487(W/m.độ)
Nồi 3.
= 0,1064.85+ (1-0,1064).18 = 25,1288 (g/mol)
=3,58.10-8.3112,736.1219,1.=0,4955(W/m.độ)
2.3.3 Hệ số cấp nhiệt
Quá trình truyền nhiệt từ hơi đốt đến dung dịch trong ống dẫn gồm 3 giai đoạn:
Truyền nhiệt từ hơi đốt đến bề mặt ngoài của ống truyền nhiệt với hệ
số cấp nhiệt là với nhiệt tải riêng là (W/m2).
Dẫn nhiệt qua ống truyền nhiệt có bề dày (m).
Truyền nhiệt từ ống truyền nhiệt vào dung dịch với hệ số cấp nhiệt là
và nhiệt lượng tải riêng là (W/m2).
Giai đoạn cấp nhiệt từ hơi đốt đến thành thiết bị
Theo định luật Niuton ta có:
Trong đó: – hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi ngưng tụ (nhiệt độ bão hòa) và nhiệt độ thành .
Ở đây ta chọn:
Nồi 1:
Nồi 2:
Nồi 3:
Đây là trường hợp nước ngưng chảy thành dòng, khi đó hệ số cấp nhiệt tính theo công thức Nuxen:
, [W/m2.độ] theo CT V101/28-[2].
Với H – chiều cao ống truyền nhiệt, = 3m.
Trong đó: , đối với nước giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng , còn r là ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đốt.
Tra bảng I.250/312- 313- [1], ta có:
Bảng 1.10
Nhiệt độ hơi đốt t, 0C
Nhiệt hóa hơi, r.10-3 J/kg
Nồi 1
147
2123
Nồi 2
121,342
2203,511
Nồi 3
92,149
2279,842
Mà ta có: mà
, ( tbh = thđ ), từ đó tra hệ số A trang 29-[2] ta lập bảng sau:
Bảng 1.11
Nồi 1
Nồi 2
Nồi 3
t, 0C
147
121,342
92,149
2,1
2,15
2,5
145,95
120,267
90,899
A
194,8925
188,0534
174,4495
Vậy:
Nồi 1:=2,04.194,8925.= 9579,2(W/m2.độ).
=9579,2. 2,1 = 20116,25(W/m2).
Nồi 2:=2,04.188,0534.= 9274,71(W/m2.độ).
= 9274,71.2,15 = 19940,63 (W/m2).
Nồi 3:=2,04.174,4495.=8356,24(W/m2.độ).
=8356,24.2,5= 20890,6(W/m2).
Giai đoạn cấp nhiệt từ thành thiết bị đến dung dịch
Ta có:
Trong đó: – hiệu số nhiệt độ giữa thành ống và dung dịch sôi,
– nhiệt độ phía trong thành ống phía dung dịch
– nhiệt độ của chất lỏng sôi,
– hiệu số nhiệt độ ở 2 bên thành
Còn tính theo công thức sau:
Trong đó: – hệ số cấp nhiệt đối với nước.
(W/m2.độ).
p- áp suất trung bình giữa ống truyền nhiệt Ptb, at;
– hệ số điều chỉnh và được xác định theo công thức sau:
Trong đó:
– độ dẫn nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, độ nhớt tương ứng với độ sôi của dung dịch.
– độ dẫn nhiệt, khối lượng riêng, nhiệt dung riêng, độ nhớt tương ứng của nước.
Bảng 1.12 Các thông số của dung dịch
Nồi 1
Nồi 2
Nồi 3
, w/m.độ
0,506
0,487
0,4955
, kg/m3
1042,02
1085,106
1219,1
, J/kg.độ
3634,662
3377,935
3112,736
, Ns/m2
0,2755
0,42257
0,84244
Với nhiệt độ sôi của dung dịch là , ,
Tra bảng I.129/133-[1] tìm được
Tra bảng I.5/11-[1] tìm được
Tra bảng I.148/166-[1] tìm được
Tra bảng I.249/310-[1] tìm được
Ta có số liệu các thông số trên như sau:
Bảng 1.13
Nồi 1
Nồi 2
Nồi 3
, w/m.độ
0,6862
0,6827
0,666
, kg/m3
938,086
958,277
978,88
C, J/kg.độ
4257,274
4229,525
4191,231
, Ns/m2
0,2247
0,2817
0,41251
Nồi 1:
= = 0,788.
Nồi 2:
= =0,7.
Nồi 3:
= =0,693.
Ta có:
Mà: với là tổng trở nhiệt
Theo bảng V.1/4-[2] ta chọn:
Với lớp nước cất: r0,116.10-3 ( m2.độ/W)
Với lớp cặn bã: ( m2.độ/W).
Nhiệt trở của thành ống: ( m2.độ/W).
Với ống truyền nhiệt người ta thường dùng thép CT3 có bề dày .
Chọn vật liệu thép không rỉ tra bảng I.125/127-[1] có (W/m.độ)
=4.10-5 ( m2.độ/W)
=0,116.10-3 + 0,387.10-3 + 4.10-5 = 5,43.10-4 ( m2.độ/W).
Hiệu số nhiệt độ mất mát khi truyền qua lớp nước ngưng, thành thiết bị và cặn:
= 20116,25.5,43.10-4 = 10,920C.
= 19940,63 .5,43.10-4= 10,830C
= 20890,6.5,43.10-4 = 11,3440C.
Tính hệ số cấp nhiệt của nước theo công thức: (W/m2.độ).
Tính hệ số cấp nhiệt của dung dịch theo công thức: (W/m2.độ).
Nhiệt độ phía trong thành ống: , 0C.
Lần lượt tính cho mỗi nồi như sau:
Nồi 1:
= 147 – 2,1- 10,92 = 133,980C
133,98– 126,481 = 7,4990C.
= 3,14.(2,2892)0,15.(20116,25)0,7 = 3659,023 (W/m2.độ).
= 0,788. 3659,023 = 2883,31 (W/m2.độ).
= 2883,31 .7,499= 21621,94 (W/m2).
Nồi 2:
= 121,342 – 2,15 -10,83 = 108,362.0C
108,362-100,14 = 8,222.0C.
= 3,14.(0,9161)0,15.(19940,63 )0,7 = 3169,85(W/m2.độ).
= 0,7.3169,85= 2218,9 (W/m2.độ).
=2218,9 .8,222=18243,8 (W/m2).
Nồi 3:
= 92,149 -2,5 -11,344= 78,305
78,305– 68,07 = 10,2350C.
= 3,14.(0,23)0,15.(20890,6)0,7 = 2661,67 (W/m2.độ).
= 2661,67 . 0,693 = 1844,538(W/m2.độ).
= 1844,538. 11,344= 20924,44(W/m2).
Bảng 1.6
Nồi 1
Nồi 2
Nồi 3
10,92
10,83
11,344
133,98
108,362
78,305
126,481
100,14
68,07
7,499
8,222
10,235
3659,023
3169,85
2661,67
0,788
0,70
0,693
2883,31
2218,9
1844,538
20116,25
19940,63
20890,6
21621,94
18243,8
20924,44
Tính sai số giữa và theo công thức sau:
Nhiệt tải trung bình của mỗi nồi
Nồi 1.
20869,095 (W/m2).
Nồi 2.
19092,215(W/m2).
Nồi 3.
20907,52(W/m2).
Hệ số truyền nhiệt của mỗi nồi:
Nồi 1. = 1017,06 (W/m2.độ).
Nồi 2. = 900,491 (W/m2.độ).
Nồi 3. = 868,289 (W/m2.độ).
2.3.4 Hệ số phân bố nhiệt hữu ích thực cho các nồi.
Ở đây phân bố theo điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau:
Trong trường hợp này hiệu số nhiệt độ hữu ích trong mỗi nồi tỉ lệ bậc nhất với tỉ số Q/K của các nồi tương ứng:
CT VI.20/68-[1]
Trong đó:
-tổng hiệu số nhiệt độ có ích của các nồi;
– nhiệt lượng cung cấp, W
– hệ số truyền nhiệt , W/m2.độ.
Ta có:
Trong đó: – lượng hơi đốt của mỗi nồi, kg/h;
– ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi, J/kg.
Bảng 1.15
Nồi 1
Nồi 2
Nồi 3
D(kg/h)
3577,77
3241
3464,78
(J/kg)
2123000
2203511
2279842
(W/m2.độ).
9579,2
9274,71
8356,24
(W/m2.độ).
2883,31
2218,9
1844,538
Ở nồi 1.
= 2109890,475 (W).
1005,82 (W/m2.độ).
2097,68.
Ở nồi 2.
= 1983771,986 ( W)
907,86 (W/m2.độ).
2185,108.
Ở nồi 3.
= 2194208,601 (W)
830.
2643,625.
2097,68+ 2185,108+ 2643,625= 6926,413.
Hiệu số nhiệt độ hữu ích toàn hệ thống: .
Vậy hiệu số nhiệt độ hữu ích của mỗi nồi là:
Nồi 1. 65,8. 19,93 0C.
Nồi 2. 65,8. 20,76 0C.
Nồi 3. 65,8. 25,114 0C.
Tính toán sai số nhiệt độ hữu ích theo bảng sau:
Bảng 1.16
(giả thiết )
(tính toán)
Sai số %
Nồi 1
20,519
19,93
2,96
Nồi 2
21,202
20,76
2,13
Nồi 3
24,079
25,114
4,12
2.3.5 Tính bề mặt truyền nhiệt Fi .
Bề mặt truyền nhiệt của mỗi nồi là:
Nồi 1. 105,252 (m2).
Nồi 2. 105,256 (m2).
Nồi 3. 105,265 (m2).
Vậy Ftb = 105,258 m2
Lấy bề mặt truyền nhiệt cho cả 3 nồi là F = 1,1*Ftb = 1,1*105,258 = 115,78 m2 .
2.4. Phần tính cơ khí
2.4.1 Buồng đốt.
2.4.1.1 Tính số ống truyền nhiệt.
Bề mặt truyền nhiệt F = 115,78 m2.
Chọn ống truyền nhiệt theo bảng VI.6/80-[2], ta có:
Đường kính ngoài: dn= 57mm = 0,057m.
Bề dày: 2mm = 0,002m.
Chiều cao ống truyền nhiệt: h= 3m.
Thiết bị sử dụng là thiết bị ống tuần hoàn ngoài nên số ống được tính theo công thức:
(ống).
Theo bảng quy chuẩn số ống truyền nhiệt V.11/48-[2], ta có : ntn = 241 ống.
Với số ống được quy chuẩn trên, mạng ống được sắp xếp theo hình lục giác đều, với số hình sáu cạnh là 8, số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh là 17. Tổng số ống không kể các ống trong các hình viên phân là 217 ống.
Suy ra, bề mặt truyền nhiệt thực:
Ft = ntn .h.3,14.dn= 241.3.3,14.0,057 = 129,403 (m2).
2.4.1.2. Đường kính trong của buồng đốt.
Đường kính trong của buồng đốt được tính theo công thức V.140/49-[2]:
, m.
Với: t- bước ống, chọn t= 1,4.dn =1,4.0,057=0,0798 (m).
b- số ống trên 1 cạnh của hình sáu cạnh ngoài cùng: b= 17 ống.
d- đường kính ngoài của ống, m.
Áp dụng công thức, tính được: D = 0,0798.(17-1) +4.0,057 = 1,5048 (m).
Lấy đường kính trong của buồng đốt theo quy chuẩn ở bảng XIII.6/359-[2]:
Dt = 1,6m (vì Dt= 1,5m chỉ cho phép dùng đối với vỏ đốt nóng hay làm nguội).
2.4.1.3. Bề dày buồng đốt.
Chọn vật liệu làm thân buồng đốt là thép CT3.
Bề dày buồng đốt hình trụ được tính theo CT XIII.8/360-[2], công thức:
, m
Trong đó: Dt – đường kính trong, m.
– hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc, chọn = 0,95 theo bảng XIII.8/362-[2].
C – số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày, m.
P – áp suất trong thiết bị, N/m2.
– ứng suất cho phép gồm ứng suất kéo và ứng suất theo giới hạn chảy .
Ứng suất cho phép khi kéo : , N/m2. (theo CT XIII.1/355-[2] ).
Với: – hệ số điều chỉnh, tra bảng XIII.2/356-[2], chọn = 0,9.
nb – hệ số an toàn theo giới hạn bền, tra bảng XIII.3/356-[2], chọn nb = 2,6 (vật liệu hợp kim được cán, rèn đập).
– giới hạn bền khi kéo, tra bảng XII.4/309-[2], chọn =380.106 N/m2.
= = 131,54.106 (N/m2).
Ứng suất cho phép theo giới hạn chảy: , N/m2 .
( theo CT XIII.2/355-[2]).
Tương tự ta chọn, = 0,9m ; nc = 1,5 ; = 240.106 N/m2.
= = 144.106 (N/m2).
Ứng suất cho phép phải lấy giá trị nhỏ để tính toán đảm bảo điều kiện bền, tức là lấy = 131,54.106 N/m2.
Hệ số bổ sung C phụ thuộc vào độ ăn mòn và dung sai của chiều dài. Xác
định theo công thức sau:
C = C1 + C2 +C3 ,m.
Với C1 – đại lượng bổ sung do ăn mòn, C1 = 1mm
C2 –đại lượng bổ sung do hao mòn, trong trường hợp tính toán thiết bị theo
hóa chất, có thể bỏ qua.
C3 -đại lượng bổ sung do dung sai của chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày
tấm vật liệu, tra theo bảng XIII.9/364-[2], chọn C3= 0,4mm.
C = 1+ 0 + 0,4 = 1,4 mm = 0,0014m.
Nồi 1.
Áp suất trong thiết bị bằng áp suất Phđ1= 4,5 at
Ta có: P = Phđ1 = 4,5.9.81.104 = 441450 N/m2.
= = 4,23 mm.
Chọn S1 = 5mm để đảm bảo độ bền.
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:
N/m2 (CT XIII.26/365-[2]).
Với Po – áp suất thử tính theo công thức sau:
Po = Pth + P1 , N/m2. ( CT XIII.27/366-[2]).
Trong đó: Pth – áp suất thử thủy lực lấy theo bảng XIII.5/358-[2], N/m2, chọn
Pth = 1,25.Phđ. vì 1,25.4,5.9,81.104=5,518.105 >0,5.106 (N/m2)
P1 – áp suất thủy tĩnh của nước, xác định theo CT XIII.10/360-[2]:
P1 = .g.H = 1042,02.9,81.3 = 30666,65 (N/m2).
Vậy Po = 1,25.4,5.9.81.104 + 30666,65 = 582479,15 (N/m2).
= 200.106 (N/m2).
Và 136,559.106 (N/m2).
Ta thấy hay 136,559.106 < 200.106 (N/m2).
Vậy bề dày S = 5mm thỏa mãn nồi 1.
Nồi 2.
Áp suất trong thiết bị bằng áp suất Phđ2= 2,131 at
Ta có: P = Phđ2 = 2,131.9.81.104 = 209051,1 N/m2.
= = 2,74 mm.
Chọn S2 = 3mm để đảm bảo độ bền.
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:
N/m2 (CT XIII.26/365-[2]).
Với Po – áp suất thử tính theo công thức sau:
Po = Pth + P1 , N/m2. ( CT XIII.27/366-[2]).
Trong đó: Pth – áp suất thử thủy lực lấy theo bảng XIII.5/358-[2], N/m2, chọn
Pth = 1,5.Phđ vì 1,5.2,131.9,81.104=3,136.105<0,5.106(N/m2).
P1 – áp suất thủy tĩnh của nước, xác định theo CT XIII.10/360-[2]:
P1 = .g.H = 1085,106.9,81.3 = 31934,67 (N/m2).
Vậy Po = 1,5.2,131.9,81.104 + 31934,67 = 345511,32 (N/m2).
= 200.106 (N/m2).
Và 181,67.106 (N/m2).
Ta thấy hay 181,67.106 < 200.106 (N/m2).
Vậy bề dày S = 3mm thỏa mãn nồi 2.
Nồi 3.
Áp suất trong thiết bị bằng áp suất Phđ3= 0,777 at .
Ta có: P = Phđ3 = 0,777.9.81.104 = 76223,7 N/m2.
= = 1,89 mm.
Chọn S3 = 3mm để đảm bảo độ bền.
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:
N/m2 (CT XIII.26/365-[2]).
Với Po – áp suất thử tính theo công thức sau:
Po = Pth + P1 , N/m2. ( CT XIII.27/366-[2]).
Trong đó: Pth – áp suất thử thủy lực lấy theo bảng XIII.5/358-[2], N/m2, chọn
Pth = 1,5.Phđ vì 1,5.0,777.9,81.104=1,14.105<0,5.106(N/m2).
P1 – áp suất thủy tĩnh của nước, xác định theo CT XIII.10/360-[2]:
P1 = .g.H = 1219,1.9,81.3 = 35878,113 (N/m2).
Vậy Po = 1,5.0,777.9,81.104 + 35878,113 = 150213,663 (N/m2).
= 200.106 (N/m2).
Và 79,14.106 (N/m2).
Ta thấy hay 79,14.106 < 200.106 (N/m2).
Vậy bề dày S = 3mm thỏa mãn nồi 3.
2.4.1.4 Bề dày đáy buồng đốt.
Đáy cũng như nắp được chế tạo cùng loại vật liệu với thân thiết bị; đáy và nắp được nối với thân thiết bị bằng cách hàn, ghép bích hoặc hàn liền với thân. Đối với thân hình trụ thẳng đứng, áp suất trong lớn hơn 7.104 N/m2, thường chọn đáy hình elip.
Chiều dày S được xác định theo CT XIII.47/385-[2]:
(m).
Trong đó:
hb – chiều cao phần lồi của đáy, tra bảng XIII.10/382-[2] ta chọn hb =
400mm=0,4m.
– hệ số bền của mối hàn hướng tâm, tra bảng XIII.8/362-[2], chọn
= 0,95.
k – hệ số không thứ nguyên, xác định như sau: k = 1- d/Dt tra theo CT
XIII.48/385-[2]
Ở đây d là đường kính lớn nhất của lỗ không tăng cứng, lấy d= 60mm.
Vậy k= 1- 60/1600 = 0,9625
– ứng suất kéo được tính ở trên, = 131,54.106 (N/m2).
Nồi 1. P= P= 4,5.9,81.104 = 441450 N/m2.
Po = Pth + P1 =Pth +.g.H =1,25.4,5.9.81.104+1042,02.9,81.3=582479,15 (N/m2).
Ta có: = 3,1 + C (mm)
Đại lượng bổ sung C khi S-C = 3,1<10, tăng thêm 2mm so với giá trị C, nên:
C = 1,4 + 2 = 3,4 (mm)
S = 3,1 + 3,4 =6,5 (mm).
Theo bảng XIII.11/384-[2], quy chuẩn S = 8mm.
Kiểm tra ứng suất thành của nắp thiết bị theo áp suất thử thủy lực bằng CT XIII.49/386-[2]: , N/m2.
=116,846.106 < =200.106 (N/m2).
Do đó, S = 8 mm phù hợp cho đáy buồng đốt nồi 1.
Nồi 2. P= P= 2,131.9,81.104 = 209051,1 N/m2.
Po =Pth+P1=Pth+.g.H =1,5.2,131.9.81.104+1085,106.9,81.3=345511,32 (N/m2).
Ta có: = 1,46 + C (mm)
Đại lượng bổ sung C khi S-C = 1,46<10, tăng thêm 2mm so với giá trị C, nên:
C = 1,4 + 2 = 3,4 (mm)
S = 1,46 + 3,4 =4,86 (mm).
Theo bảng XIII.11/384-[2], quy chuẩn S = 5mm.
Kiểm tra ứng suất thành của nắp thiết bị theo áp suất thử thủy lực bằng CT XIII.49/386-[2]: , N/m2.
=198,78.106 < =200.106 (N/m2).
Do đó, S = 5 mm phù hợp cho đáy buồng đốt nồi 2.
Nồi 3. P= P= 0,777.9,81.104 = 76223,7 N/m2.
Po =Pth+P1=Pth+.g.H =1,5.0,777.9.81.104+1219,1.9,81.3=150213,663 (N/m2).
Ta có: = 1,05 + C (mm)
Đại lượng bổ sung C khi S – C = 1,05<10, tăng thêm 2mm so với giá trị C, nên:
C = 1,4 + 2 = 3,4 (mm)
S = 1,05 + 3,4 =4,45 (mm).
Theo bảng XIII.11/384-[2], quy chuẩn S = 5mm.
Kiểm tra ứng suất thành của nắp thiết bị theo áp suất thử thủy lực bằng CT XIII.49/386-[2]: , N/m2.
=86,506.106 < =200.106 (N/m2).
Do đó, S = 5 mm phù hợp cho đáy buồng đốt nồi 3.
Như vậy ta có thể chọn chiều dày đáy buồng đốt là 8 mm cho cả 3 nồi.
Dựa vào bảng XIII.11/384-[2], chọn chiều cao gờ bằng 25mm.
2.4.2 Buồng bốc.
2.4.2.1 Đường kính buồng bốc.
Theo bảng XIII.6/359-[2] ta chọn đường kính trong buồng bốc Db = 2200mm.
2.4.2.2 Thể tích không gian hơi.
Thể tích không gian hơi được tính theo CT VI.32/71-[2]:
, m3.
Trong đó: – khối lượng riêng của hơi thứ (kg/m3).
W – lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị ( m3),
– cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi trong 1 ĐVTG ( m3/m3.h)
Với = Utt. f , m3/m3.h
Ở đây Utt(1 at) – cường độ bốc hơi thể tích cho phép khi p = 1 at,
Chọn Utt = 1700 m3/m3.h
f – hệ số điều chỉnh , xác định theo đồ thị VI.3/72-[2].
Chiều cao không gian hơi Hkgh theo CT VI.34/72-[2]:
, m.
Nồi 1. Với W1 = 3241 kg/h
Có tht1 = 122,3420C, tra bảng I.250/312-313-[1] có = 1,202 (kg/m3).
Với Pht1 = 2,185 at f = 0,93 = 1700. 0,93 = 1581 m3/m3.h
Vậy == 1,7055 (m3).
Và ==0,45 m.
Nồi 2. Với W2 = 3464,78 kg/h
Có tht2 = 93,1490C, tra bảng I.250/312-[1] có = 0,474 (kg/m3).
Với Pht2 = 0,8076 at f = 1,0 = 1700. 1,0 = 1700 m3/m3.h
Vậy == 4,3 (m3).
Và == 1,13 m.
Nồi 3. Với W3 = 3405,33 kg/h
Có tht3 = 46,40C, tra bảng I.250/312-[1] có = 0,07035 (kg/m3).
Với Pht3 = 0,1056 at f = 1,6 = 1700. 1,6 = 2720 m3/m3.h
Vậy == 17,8 (m3).
Và == 4,68 m.
Vậy chọn chiều cao buồng bốc cho cả 3 nồi là 5m.
2.4.2.3 Bề dày buồng bốc.
Vật liệu chế tạo buồng bốc là CT3 và bề dày buồng bốc tính theo CT XIII.8/360-[2]: ,m .
Trong đó: P= Pht +
h: chiều cao phần dung dịch trong buống bốc hơi, h= 0,5m
Với Db = 2,2m; = 0,95; = 131,54.106 N/m2; C = 14mm
Nồi 1.
P= Pht + = 2,185.9,81.104 + 521,01.9,81.0,5 = 21,69.104 ( N/m2)
= = 3,31 mm.
Chọn S = 4mm.
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử theo CT XIII.26/365-[2]
N/m2
Với Po = Pth + P1 =1,5.Pht1 +.g.h
= 1,5.2,185.9.81.104+521,01.9,81.0,5 = 324078,3 N/m2
N/m2.
Vậy S= 4mm thỏa mãn điều kiện bền của buồng bốc nồi 1.
Nồi 2.
P= Pht2 + = 0,8076.9,81.104 + 542,553.9,81.0,5 = 8,19.104 ( N/m2)
= = 2,12 mm.
Chọn S = 3mm.
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử theo CT XIII.26/365-[2]
N/m2
Với Po = Pth + P1 =1,5.Pht2 +.g.h
= 1,5.0,8076.9,81.104+542,553.9,81.0,5 = 12,15.104 N/m2
N/m2.
Vậy S= 3mm thỏa mãn điều kiện bền của buồng bốc nồi 2.
Nồi 3.
P= Pht3 + = 0,1056.9,81.104 + 609,55.9,81.0,5 = 13349,2 ( N/m2)
= = 1,52 mm.
Chọn S = 2mm.
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử theo CT XIII.26/365-[2]
N/m2
Với Po = Pth + P1 =1,5.Pht3 +.g.h
= 1,5.0,1056.9,81.104+609,55.9,81.0,5 = 18528,9 N/m2
N/m2.
Vậy S= 2mm thỏa mãn điều kiện bền của buồng bốc nồi 3.
Vậy bề dày buồng bốc của cả 3 nồi được thiết kế là 4mm.
2.4.2.4 Bề dày nắp buồng bốc.
Thiết kế nắp cho cả 3 nồi theo hình elip có gờ, vật liệu bằng thép cacbon CT3.
Chiều dày S được xác định theo CT XIII.47/385-[2]:
(m).
Trong đó: Db = 2,2m; = 0,95; = 131,54.106 N/m2;
hb – chiều cao phần lồi của nắp- m, hb = 0,25. Db = 0,55 m.
k – hệ số không thứ nguyên, xác định như sau: k = 1- d/Db tra theo CT
XIII.48/385-[2]
Ở đây d là đường kính lớn nhất của lỗ trên nắp thiết bị, lấy d= 0,2m.
Vậy k= 1- 0,2/2,2 = 0,91.
P – áp suất hơi thứ, N/m2.
Nồi 1. Pht1 = 2,185.9,81.104 = 214348,5 N/m2.
= 2,184 + C
Ta thấy S – C = 2,184 mm< 10mm nên giá trị tính ở C phải thêm 2mm. Như vậy:
C = 1,4 + 2 = 3,4mm = 0,0034m.
Suy ra: S = 2,184 + 3,4 = 5,584 mm
Theo bảng XIII.11/384- [2], chọn bề dày S = 6mm
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử theo CT XIII.49/366-[2]:
Ta có: Po = Pth + P1 =1,5.Pht1 +.g.h
= 1,5.2,185.9.81.104+521,01.9,81.0,5 = 324078,3 N/m2
Vậy chọn S= 6mm là đảm bảo bồ bền cho nắp buồng bốc nồi 1.
Nồi 2. Pht2 = 0,8076.9,81.104 = 79225,56 N/m2.
= 0,00081 + C
Ta thấy S – C = 0,81 mm< 10mm nên giá trị tính ở C phải thêm 2mm. Như vậy:
C = 1,4 + 2 = 3,4mm = 0,0034m.
Suy ra: S = 0,81 + 3,4 = 4,21 mm
Theo bảng XIII.11/384- [2], chọn bề dày S = 5mm
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử theo CT XIII.49/366-[2]:
Ta có: Với Po = Pth + P1 =1,5.Pht2 +.g.h
= 1,5.0,8076.9,81.104+542,553.9,81.0,5 = 12,15.104 N/m2
Vậy chọn S= 5mm là đảm bảo bồ bền cho nắp buồng bốc nồi 2.
Nồi 3. Pht3 = 0,1056.9,81.104 = 10359,36 N/m2.
= 0,0001055 + C
Ta thấy S – C = 0,1055 mm< 10mm nên giá trị tính ở C phải thêm 2mm. Như vậy:
C = 1,4 + 2 = 3,4mm = 0,0034m.
Suy ra: S = 0,1055 + 3,4 = 3,5055 mm
Theo bảng XIII.11/384- [2], chọn bề dày S = 4mm
Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử theo CT XIII.49/366-[2]:
Ta có: Po = Pth + P1 =1,5.Pht3 +.g.h
= 1,5.0,1056.9,81.104+609,55.9,81.0,5 = 18528,9 N/m2
Vậy chọn S= 4mm là đảm bảo bồ bền cho nắp buồng bốc nồi 3.
Vậy thiết kế nắp có bề dày S= 6mm cho cả 3 nồi là phù hợp.
Chiều cao nắp buồng bốc là 0,5m.
2.4.3. Xác định đường kính các ống dẫn.
2.4.3.1 Đường kính ống dẫn hơi đốt.
Đường kính ống dẫn và cửa ra vào của thiết bị được xác đinh theo phương trình:
(m) (VII.42/74-[2] )
Trong đó: Vs – lưu lượng hơi đốt đi trong ống, m3/s; V=v.D
D – lượng hơi đốt đi trong ống, kg/h;
v – thể tích riêng của hơi đốt (m3/kg), tìm v bằng cách tra bảng I.251/314-[1] dựa vào nhiệt độ hơi đốt.
w – tốc độ thích hợp của hơi đi trong ống, m3/s, chọn w = 40 m/s.
Nồi 1. thđ1 = 1470C v= 0,4255 m3/kg.
Lượng hơi đốt đi trong ống: D1 = 3577,77 kg/h = 0,994 kg/s.
= 0,116 m = 116mm.
Quy chuẩn d1 theo bảng XIII.26/413 – [2], ta lấy d1 = 100mmv và dn1 = 108mm.
Nồi 2. thđ2 = 121,3420C v= 0,8604 m3/kg.
Lượng hơi đốt đi trong ống: D2 = 3241 kg/h = 0,9 kg/s.
= 0,157 m = 157mm.
Quy chuẩn d2 theo bảng XIII.26/414 – [2], ta lấy d2 = 150mm và dn2 = 159mm.
Nồi 2. thđ3 = 92,1490C v= 1,8518 m3/kg.
Lượng hơi đốt đi trong ống: D3 = 3464,78 kg/h = 0,962 kg/s.
= 0,238 m = 238mm.
Quy chuẩn d3 theo bảng XIII.26/415 – [2], ta lấy d3 = 250mm và dn3 = 273mm.
Vậy ta chọn ống quy chuẩn cho cả 3 nồi là d = 250mm và dn = 273mm.
2.4.3.2 Đường kính ống dẫn hơi thứ.
Tương tự như tính đường kính ống dẫn hơi đốt, ta dùng công thức: (m) (VII.42/74-[2] ).
Đường kính ống dẫn hơi thứ của nồi 1 bằng đường kính ống dẫn hơi đốt của
nồi 2.
Đường kính ống dẫn hơi thứ của nồi 2 bằng đường kính ống dẫn hơi đốt của
nồi 3.
Nồi 3 . tht3 = 46,40C v= 14,377 m3/kg.
Lượng hơi đốt đi trong ống: D3 = 3405,33 kg/h = 0,946 kg/s.
= 0,658 m = 658mm.
Vậy quy chuần d3 theo bảng XIII/417 – [2] ta chọn d3 = 700mm và dn3 = 711mm.
2.4.3.3. Đường kính ống dẫn dung dịch đầu vào thiết bị gia nhiệt.
W = = 3,89 ( kg/s).
Xem dung dịch trước khi vào thiết bị gia nhiệt ở nhiệt độ 200C với nồng độ đầu là 10%.
Tra bảng I.22/46-[1], ta có = 1096,85 kg/m3.
Chọn w = 1 m/s.
Ta có:
=0,0672m = 67,2mm
Quy chuẩn d theo bảng XIII.26/412 – [2], ta lấy d = 70mm và dn = 76mm.
2.4.3.4 Đường kính ống dẫn dung dịch.
Ta có:
Đường kính của ống dẫn dung dịch vào nồi 1.
Dung dịch vào nồi 1 ở nhiệt độ sôi tương ứng với nồng độ 10% là ts = 101,2370C
( tra bảng I.204/236-[1]) = 1020,9 kg/m3, theo bảng I.59/46-[1].
Chọn w=1m/s.
G1 = 14000 kg/h = 3,89 kg/s
= 0,0697m = 69,7mm.
Quy chuẩn d1 theo bảng XIII.26/412 – [2], ta lấy d1 = 70mm và dn1 = 76mm.
Đường kính của ống dẫn dung dịch vào nồi 2.
G2 = G1 – W1 = 14000 – 3241= 10759 kg/h = 2,99 kg/s.
Với = 1042,02 kg/m3.
= 0,06046 m= 60,46mm
Quy chuẩn d2 theo bảng XIII.26/412 – [2], ta lấy d2 = 50mm và dn2 = 57mm.
Đường kính của ống dẫn dung dịch vào nồi 3.
G3 = G2 – W2 = 10759 – 3464,78= 7294,22 kg/h = 2,0262 kg/s.
Với = 1085,106 kg/m3.
= 0,04877 m= 48,77mm.
Quy chuẩn d3 theo bảng XIII.26/411 – [2], ta lấy d3 = 40mmv và dn3 = 45mm.
Đường kính của ống dẫn dung dịch ra khỏi nồi 3.
G’ = G3 – W3 = 7294,22 – 3405,33= 3888,89 kg/h = 1,08 kg/s.
Với = 1219,1 kg/m3.
= 0,0336 m= 33,6mm.
Quy chuẩn d’ theo bảng XIII.26/411 – [2], ta lấy d1 = 32mm và dn1 = 38mm.
Ta chọn đường kính ống dẫn dung dịch:
Vào TBGN : d = 70mm và dn = 76mm.
Vào 3 nồi : d = 70mm và dn = 76mm.
Ra nồi 3: d = 32mm và dn = 38mm.
2.4.3.5 Đường kính ống tháo nước ngưng.
Cũng áp dụng công thức trên: CT VII.42/74-[2].
Trong đó: Vs – lưu lượng hơi đốt đi trong ống, m3/s; V=v.D
D – lượng hơi đốt đi trong ống, kg/h;
v – thể tích riêng của hơi đốt (m3/kg), tìm v =
– khối lượng riêng của nước ngưng ở t (tra bảng I249/310-[1])
w – tốc độ nước đi trong ống m/s, chọn w = 1 m/s cho cả 3 nồi.
Nồi 1: thđ1 = 1470C = 919,73 (kg/m3) =0,001088 (m3/kg).
Lượng nước ngưng ra nồi 1: D1= 3577,77 kg/h =0,994 kg/s
=0,117m =117mm.
Quy chuẩn d1 theo bảng XIII.26/413 – [2], ta lấy d1 = 125mmv và dn1 = 133mm.
Nồi 2: thđ2 = 121,3420C = 941,986 (kg/m3) =0,00106 (m3/kg).
Lượng nước ngưng ra nồi 2: D2= 3241 kg/h =0,9 kg/s
=0,110m =110mm.
Quy chuẩn d2 theo bảng XIII.26/413 – [2], ta lấy d2 = 100mm và dn1 = 108mm.
Nồi 3: thđ3 = 92,1490C = 963,796 (kg/m3) =0,001038 (m3/kg).
Lượng nước ngưng ra nồi 3: D3= 3464,78 kg/h =0,962 kg/s
=0,1128m =112,8mm.
Quy chuẩn d3 theo bảng XIII.26/413 – [2], ta lấy d3 = 100mm và dn3 = 108mm.
Chọn đường kính ống tháo nước ngưng cả 3 nồi là: d = 125mm và dn = 133mm.
2.4.3.6 Đường kính ống tuần hoàn.
Ta lấy đường kính ống tuần hoàn ngoài bằng 20% đường kính buồng đốt.
Ta có: Dt.h = 0,2.1,6 = 0,32m = 320mm.
Tra bảng XIII.26/416-[2], ta chọn Dt.hn = 325mm.
2.4.4 Bề dày lớp cách nhiệt của thiết bị.
2.4.4.1 Bề dày lớp cách nhiệt cho các ống dẫn.
Bề dày lớp cách nhiệt bọc các ống dẫn trong điều kiện cấp nhiệt ra không khí chuyển động tự do ,nhiệt độ môi trường xung quanh 250C.
Bề dày cách nhiệt cho các ống tính theo công thức V.137/41-[2]:
,mm.
Với : dn- đường kính ngoài của ống dẫn ( không kể lớp cách nhiệt), mm.
– hệ số dẫn nhiệt của lớp cách nhiệt , W/m.độ, lấy tọa độ X = 54, Y = 25, vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh, có = 0,0372.
q1 – nhiệt tổn thất tính theo 1m chiều dài ống( W/m), được tra theo bảng V.7/42-[2].
tt2 – nhiệt độ bên ngoài của ống kim loại chưa kể lớp cách nhiệt, 0C.
chọn vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh có hệ số dẫn nhiệt là = 0,0372 W/m.độ.
Đối với ống dẫn hơi đốt.
Đại lượng q được tra từ bảng V.7/42-[2], xem nhiệt độ tt2 bằng nhiệt độ hơi đốt đi trong ống nếu nhiệt độ tổn thất trong là rất nhỏ, ta có bảng tổng hợp sau:
Bảng 2.8 Lớp cách nhiệt ống hơi đốt.
dn- mm
tt2 =thđ, 0C
,W/m.độ
q1, W/m
tính,mm
chọn,mm
Nồi 1
273
147
0,0372
166,18
8,46
8,5
Nồi 2
273
121,342
0,0372
142,06
8,34
8,5
Nồi 3
273
92,149
0,0372
114,78
8,03
8,5
Nồi 1.
=8,46 mm.
Nồi 2.
= 8,34 mm.
Nồi 3.
= 8,03 mm.
Chọn chiều dày lớp cách nhiệt chung là 8,5 mm.
Đối với ống dẫn hơi thứ.
Lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi thứ nồi 1 chính là lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi đốt nồi 2 nên lấy = 8,46 mm.
Lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi thứ nồi 2 chính là lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi đốt nồi 3 nên lấy = 8,34 mm.
Tính riêng lớp cách nhiệt cho ống dẫn hơi thứ nồi 3 như sau:
Nồi 3.
= 7,97 mm.
Chọn chiều dày lớp cách nhiệt ống dẫn hơi thứ nồi 3 là 8mm.
Đối với ống dẫn dung dịch.
Dựa vào kết quả đã tính được, ta lập bảng sau:
Sau TBGN: = 5,35mm.
Ra nồi 1: = 5,43 mm.
Ra nồi 2: = 5,35 mm.
Ra nồi 3 : = 5,34 mm.
Chọn bề dày cách nhiệt cho ống dẫn dung dịch là 5,5 mm.
Đối với ống tuần hoàn ngoài
Dựa vào kết quả đã tính được ở trên, ta có:
Ống tuần hoàn nồi 1: = 8,07 mm.
Ống tuần hoàn nồi 2 : = 7,76 mm.
Ống tuần hoàn nồi 3: = 7,48 mm.
Chọn bề dày lớp cách nhiệt cho cả 3 ống tuần hoàn là 8,5 mm.
2.4.4.2 Bề dày lớp cách nhiệt cho thân thiết bị.
Tính bề dày lớp cách nhiệt theo công thức sau:
( CT VI.66/92-[2]).
Trong đó:
– hệ số cấp nhiệt từ bề mặt ngoài của lớp cách nhiệt đên không khí
= 9,3 + 0,058.tT2 ( CT VI.67/92-[2]).
tT2 – nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt về phía không khí vào, .
Vậy: = 9,3 + 0,058. 45 = 11,91 W/m2.độ với tT2 = 450C.
tT1 – nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị; vì trở lực nhiệt tường thiết bị rất nhỏ so với trở lực nhiệt của lớp cách nhiệt, nên tT1 = thđ .
tKK – nhiệt độ không khí 0C ( xem bảng VII.1), tKK =250C.
– hệ số dãn nhiệt của vật liệu cách nhiệt, = 0,0372 W/m.độ .
Nồi 1.
Với thân buồng đốt: tT1= 1470C.
= = 15,93 mm.
Với thân buồng bốc: tT1= 122,3420C.
= = 12,08 mm.
Nồi 2.
Với thân buồng đốt: tT1= 121,3420C.
= = 11,92 mm.
Với thân buồng bốc: tT1= 93,1490C.
= = 7,52 mm.
Nồi 3.
Với thân buồng đốt: tT1= 92,1490C.
= = 7,36 mm.
Với thân buồng bốc: tT1= 46,40C.
= = 2,19 mm.
Bảng 2.1 Lớp cách nhiệt cho thân thiết bị.
Buồng
Đại lượng
Nồi 1
Nồi 2
Nồi 3
Buồng đốt
tT2 – 0C
45
45
45
tT1 – 0C
147
121,342
92,149
– W/m2.độ
11,91
11,91
11,91
tKK – 0C
25
25
25
– W/m.độ
0,0372
0,0372
0,0372
– mm
15,93
11,92
7,36
Buồng bốc
tT2 – 0C
45
45
45
tT1 – 0C
122,342
93,149
46,4
– mm
12,08
7,52
2,19
Theo bảng trên, đối với cả 3 nồi, ta chọn bề dày vật liệu cách nhiệt buồng đốt là 16mm, bề dày vật liệu cách nhiệt buồng bốc là 13mm.
2.4.5 Mặt bích.
Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị. Những yêu cầu của mặt bích:
Mối ghép phải luôn kín ở áp suất và nhiệt độ làm việc.
Luôn bền, tháo lắp nhanh và đảm bảo sản xuất hàng loạt, giá thành rẻ.
Với : D – đường kính trong của thiết bị
D – đường kính của bích.
D – khoảng cách giữa 2 bulong đối diện nhau.
D – khoảng cách giữa 2 phần lõm khi ghép bích.
D – đường kính ngoài của thiết bị.
d- đường kính của bulong.
h – chiều cao của 1 bích.
Mặt bích nối thân thiết bị với đáy và nắp
Chọn bích liền bằng thép loại một để nối thiết bị
Theo bảng XIII.27/422,423 – [2] ta có bảng số liệu sau:
Bảng 2.2 Bích liền bằng thép để nối thiết bị
Thiết bị .
P.10-6
(N/m2)
D
(mm)
Kích thước ống nối
H
D
D
D
D
Bu – lông
d
Z
mm
cái
Mm
Buồng đốt
0,6
1600
1770
1700
1660
1615
M30
40
40
Buồng bốc
0,3
2200
2360
2300
2260
2215
M27
56
40
Bích liền bằng kim loại đen để nối các bộ phận thiết bị và ống dẫn.
Theo bảng XIII.26/409 – [2] ( và bảng XIII.27/417 – [2] đối với ống dẫn hơi thứ), ta có bảng số liệu sau:
Bảng 2.3 Bích nối ống dẫn
Ống dẫn.
D
(mm)
D
(mm)
Kích thước nối
H
D
D
D
Bu- lông
d
Z
mm
cái
Mm
Hơi đốt
250
273
370
335
312
M16
12
24
Dd vào GN
70
76
160
130
110
M12
4
16
Dd vào nồi
70
76
160
130
110
M12
4
16
Dd ra
32
38
120
90
70
M12
4
16
Hơi thứ
700
711
830
780
750
M20
24
22
Nước ngưng
125
133
235
200
178
M16
8
20
Tuần hoàn
300
325
435
395
365
M20
12
24
2.4.6 Tai treo
Chọn 4 tai treo bằng thép CT3 cho mỗi nồi, với = 7850 kg/m3.
Phải tính tải trọng tác dụng lên mỗi tai treo.
Tải trọng cho 1 tai treo: Q = (N).
2.4.6.1 Trọng lượng thân thiết bị Gth
Tính trọng lượng của thân buồng đốt và buồng bốc theo công thức sau:
M = .. (*).
Trong đó: – khối lượng riêng của thép, = 7850 kg/m3.
Dn – đường kính ngoài của buồng đốt và buồng bốc, m.
Dt – đường kính trong của buồng đốt và buồng bốc, m.
H– chiều cao của buồng đốt và buồng bốc, m.
Tính tải trọng của thân thiết bị : G = g.M, g= 9,81 m/s2.
Buồng đốt.
Dt = 1,6m ; Dn = 1,6 + 2S = 1,6 + 2.0,005 = 1,61 m ; H = 3m.
Thay vào (*), ta có: M = 7850. . (1,612 – 1,62 ) = 593,73 (kg)
Suy ra : G = 9,81 . 593,73 = 5824,49 (N).
Buồng bốc.
Dt = 2,2 m ; Dn = 2,2 + 2S = 2,2 + 2.0,004 = 2,208 m ; H = 3m.
Thay vào (*), ta có: M = 7850. . (2,2082 – 2,22 ) = 652,25 (kg)
Suy ra : G = 9,81 . 652,25 = 6398,57 (N).
Tổng tải trọng của thân thiết bị : 12223,06 N.
2.4.6.2 Tải trọng của ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn ngoài.
Tính tải trọng của ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn ngoài theo công thức :
Gô = N..g. . + .g..
Với: N – số ống truyền nhiệt , N= 241 ống
dn – đường kính ngoài ống truyền nhiệt, dn = 57 mm
dt – đường kính trong ống truyền nhiệt , dt = 53 mm.
H – chiều cao ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn, H = 3m.
d1 , d2 – đường kính ngoài và trong của ống tuàn hoàn, m.
d1 = 300 mm = 0,3 m và d2 = 325 mm = 0,325m
Vậy Gô = 241.7850.9,81. .(0,0572 – 0,0532) + 7850.9,81..(0,3252 – 0,32)
= 22075,75 N.
2.4.6.3 Trọng lượng của dung dịch trong thiết bị.
Tính trọng lượng của dung dịch đi trong thiết bị gồm 3 phần: dung dich đi trong ống truyền nhiệt, trong ống tuần hoàn và phần dung dịch sôi tràn lên 0,5m.
Gdd = N..H..g + .H..g + .hl ..g
Vì dung dịch trong nồi thứ 3 có khối lượng riêng lớn nhất nên ta chỉ cần tính trọng lượng đối với dung dịch nồi 3.
Với:
d, dth, D – đường kính trong của ống truyền nhiệt, ống tuần hoàn và của buồng đốt. d = 0,053m ; dth = 0,3m ; D = 1,6m
, – khối lượng riêng của dung dịch trong ống và dung dịch sôi ( lấy cho nồi 3) ; = 1219,1 kg/m3 , = 609,55 kg/m3.
hl – chiều cao dung dịch sôi tràn lên ; = 0,5m.
Thay vào công thức ta có:
Gdd = 9,81.(241..3.1219,1 + .3.1219,1 + .0,5.609,55 )
= 27623,55 N.
2.4.6.4 Trọng lượng vĩ ống.
Vĩ ống để ghép ống. Có 2 vĩ ống trong 1 thiết bị. Đường kính của vĩ tương ứng bằng đường kính trong của buồng đốt.
Tính diện tích chiếm chỗ của vĩ.
S = – N.
Với : Dt và dn – đường kính trong của buồng đốt và đường kính ngoài của ống.
Vậy: S = – 241. = 1,4 m2.
Chọn chiều cao của vĩ là 0,03m.
Vậy trọng lượng của 2 vĩ : Gv = 2.S.h..g = 2.1,4.0,03.7850.9,81 = 6468,714 N.
2.4.6.5 Trọng lượng của đáy buồng đốt.
Như đã tính ở trên phần 2.4.1.4, bề dày đáy buồng đốt là 8 mm, chiều cao gờ là 25mm, đường kính trong là 1,6m. Tra bảng XIII.11/384 –[2], ta có khối lượng đáy buồng đốt là 184 kg.
Vậy: Gđ = 184 . 9,81= 1805,04 N.
2.4.6.6 Trọng lượng nắp buồng bốc.
Như đã tính ở trên phần 2.4.2.4, bề dày nắp buồng bốc là 6 mm, đường kính trong là 2,2m. Tra bảng XIII.11/384 –[2], ta không có khối lượng nắp buồng bốc nên ta tính tải trọng của nắp gần đúng theo công thức:
Gn = S.F..g
Với F – bề mặt trong của náp buồng bốc, xác định theo bảng XIII.10/382-[2] dựa vào đường kính buồng bốc, D = 2,2m. Ta có: F = 5,53 m2.
S – bề dày nắp buồng bốc, S= 0,006m
Vậy: Gn = 0,006.5,53.7850.9,81 = 2555,14 N.
2.4.6.7 Trọng lượng của bích.
Trọng lượng của 4 bích ở buồng đốt.
Gbđ = 4.
Với : D – đường kính ngoài của bích đã chọn, D = 1,77m.
D0 – đường kính trong của bích, bằng đường kính ngoài của buồng đốt, = 1,61m.
h – chiều cao tương ứng của bích, = 0,04m ( tra các số liệu theo bảng 2.13)
Vậy: Gbđ = 4. = 5233,42 N.
Trọng lượng của 4 bích ở buồng bốc.
Gbb = 4.
Tương tự như trên, ta có: D = 2,36m ; D0 = 2,208m ; h = 0,04m
Vậy: Gbb = 4. = 6719,21 N.
Bích nối ống dẫn hơi đốt.
Gbhđ = 4.
Với D – đường kính của bích; Dn – đường kính ngoài của ống, h – chiều cao tương ứng của bích.
Tra bảng 2.14 hàng 1 ta có:
Gbhđ = 4. = 362,145 N.
Bích nối ống dẫn hơi thứ.
Gbht = 4.
Tra bảng 2.14 hàng 5 ta có:
Gbht = 4. = 976,02 N.
Bích nối ống dẫn dung dịch vào.
Trọng lượng của 1 cặp bích nối ống dẫn dung dịch:
Gbdd = 2.
Tra bảng 2.14 hàng 3 ta có:
Gbdd = 2. = 38,37 N.
Bích nối ống tháo nước ngưng.
Trọng lượng của 1 cặp bích nối ống tháo nước ngưng:
Gbnn = 2.
Tra bảng 2.14 hàng 6 ta có:
Gbnn = 2. = 90,81 N.
Bích nối ống tuần hoàn ngoài.
Trọng lượng của 1 cặp bích nối ống tuần hoàn ngoài:
Gbth = 2.
Tra bảng 2.14 hàng 7 ta có:
Gbth = 2. = 242,70 N.
Trọng lượng tổng của bích :
Gb = Gbđ +Gbb + Gbhđ + Gbht + Gbdd +Gbnn +Gbth = 13662,675 N.
2.4.6.8 Trọng lượng của hơi.
Lấy hơi có khối lượng riêng lớn nhất là hơi nồi 1, thđ = 1470C; tht = 122,3420C.
Trọng lượng của hơi đốt.
= 2,36 kg/m3 tra bảng I.250/313-[1].
Phần thể tích không gian hơi đốt:
Với: Dt – đường kính trong của buồng đốt, Dt = 1,6m.
dn – đường kính ngoài của ống, dn = 0,057m.
N – số ống, N =241 ống.
H – chiều cao của buồng đốt và ống, H= 3m.
Vậy: = 4,187 m3.
Suy ra: = 4,187.2,36.9,81 = 96,936 N.
Trọng lượng của hơi thứ.
= 1,2019 kg/m3 tra bảng I.250/313-[1]
Phần thể tích không gian hơi thứ :
= = 11,398 m3.
Suy ra: = 11,398.1,2019.9,81 = 134,39 N.
Trọng lượng của hơi : = 224,54 N.
2.4.6.9 Trọng lượng của lớp cách nhiệt.
Vật liệu cách nhiệt là bông thủy tinh có = 200 kg/m3.
Tính trọng lượng lớp cách nhiệt cho buồng đốt và buồng bốc theo CT:
Gcn =
Với: Dn, Dt – đường kính ngoài và trong lớp cách nhiệt
Trọng lượng của lớp cách nhiệt buồng đốt.
Dt = 1,61 m; Dn =Dt + 2S = 1,61 + 2.0,016 =1,642 m ; H = 3m.
Suy ra: Gcn1 = = 480,83 N.
Trọng lượng của lớp cách nhiệt buồng bốc.
Dt = 2,208 m; Dn =Dt + 2S = 2,208 + 2.0,013 = 2,234m ; H = 3m.
Suy ra: Gcn2 = = 533,63 N.
Tổng trọng lượng của lớp cách nhiệt : Gcn = 1014,46 N
Tổng tải trọng của thiết bị: = 87652,929 N.
Vậy tải trọng tác dụng lên mỗi tai treo và mỗi chân đỡ:
Gt = = 21913,232 N.
Tra bảng XIII.35/437-[2], ta có bảng sau:
Bảng 2.16 Chân thép CT3 đối với thiết bị thẳng đứng.
Tải trọng cho phép trên 1 chân: G = 2,5.104 N.
Bề mặt đỡ: F = 444.10-4 m2.
Tải trọng cho phép trên bề mặt đỡ: q = 0,56.106 N/m2.
L
mm
B
mm
B1
mm
B2
mm
H
mm
h
mm
s
mm
l
mm
d
mm
Dt /A
250
180
215
290
350
185
16
90
27
1600/600
Tra bảng XIII.36/438-[2], ta có bảng sau:
Bảng 2.17 Tai treo bằng thép CT3 đối với thiết bị thẳng đứng.
Tải trọng cho phép trên 1 tai treo: G = 2,5.104 N.
Bề mặt đỡ: F = 173.10-4 m2.
Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ: q = 1,45.106 N/m2.
L
mm
B
mm
B1
mm
H
mm
s
mm
l
mm
a
mm
d
mm
KL 1 tai treo, kg
150
120
130
215
8
60
20
30
3,48
CHƯƠNG III: TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ.
3.1 Thiết bị ngưng tụ Baromet.
3.1.1 Lượng nước lạnh cần để cung cấp cho thiết bị ngưng tụ.
(kg/s) tra theo CT VI.51/84-[2].
Trong đó:
W – lượng hơi ngưng đi vào thiết bị ngưng tụ, kg/h;
Gn – lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ, kg/;
i – hàm nhiệt của hơi ngưng, J/kg;
t2đ, t2c – nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh, 0C;
Cn – nhiệt dung riêng trung bình của nước, J/kg.độ.
Ta chọn: t2đ = 200C; t2c = 400C.
W = = 0,946 kg/s ;
Ta đã có: i = 2582,516.103 J/kg ; ở 46,40C thì Cn = 4182,44 J/kg.độ (bảng I.149/168-[1])
= 27,314 kg/s.
3.1.2 Lượng không khí và khí không ngưng cần hút ra khỏi thiết bị
Lượng khí không ngưng và không khí cần hút cụ thể là:
Có sẵn trong hơi thứ.
Rò rỉ vào qua những lỗ hở của thiết bị.
Hòa tan trong nước làm lạnh.
Chính lượng này vào thiết bị ngưng tụ làm giảm độ chân không, áp suất riêng phần và hàm lượng tương đối của hơi trong hỗn hợp giảm đồng thời làm giảm hệ số truyền nhiệt của hơi đốt. Vì vậy cần liên tục hút khí không ngưng và không khí ra khỏi thiết bị.
Đối với thiết bị ngưng tụ trực tiếp, lượng khí không ngưng và không khí cần hút ra khỏi thiết bị tính theo CT VI.47/84-[2]:
Gkk = 0,000025.W + 0,000025.Gn + 0,01W , kg/s.
= 25.10-6.( 0,946 + 27,314 )+ 0,01.0,946 = 0,0102 kg/s.
Khi đó, thể tích không khí ở 00C và 760 mmHg cần hút là:
Vkk = 0,001.[0,02(W + Gn) + 8W] , m3/s.
= 0,001.[0,02(0,946 + 27,314) + 8.0,946] = 0,0081 (m3/s).
3.1.3 Đường kính thiết bị ngưng tụ.
Đường kính thiết bị ngưng tụ được xác định theo hơi ngưng tụ và tốc độ hơi qua thiết bị. Tốc độ hơi phụ thuộc vào cách phân phối nước trong thiết bị, tức là theo độ lớn của các tia nước.
Thường người ta lấy năng suất tính toán của thiết bị ngưng tụ lớn hơn 1,5 lần năng suất thực tế của nó; khi đó đường kính trong của thiết bị có thể xác định theo CT VI.52/84-[2]: Dtr = 1,383. , m.
Trong đó: Dtr – đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, m.
W – lượng hơi ngưng tụ, kg/s.
– khối lượng riêng của hơi, kg/m3, tra bảng I.251/314-[2] ta có = 0,06686 kg/m3.
– tốc độ của hơi trong thiết bị ngưng tụ, m/s.
Khi tính toán ta có thể lấy vận tốc hơi như sau:
Thiết bị ngưng tụ làm việc với áp suất 0,1at nên ta chọn 55 m/s.
Vậy : Dtr = 1,383. = 0,7015 m.
Chọn D theo qui chuẩn ở bảng VI.8/88-[2], chọn D = 800 mm.
3.1.4 Kích thước tấm ngăn.
Tấm ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo lam việc tốt, chiều rộng của
tấm ngăn b có thể xác định theo CT VI.53/85-[2] như sau:
, mm.
Trong đó: Dtr – đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, mm.
Vậy : = 450 mm.
Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, vì nước làm nguội là nước sạch nên ta
lấy đường kính các lỗ là 2 mm.
Tổng diện tích bề mặt của các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị
ngưng tụ, nghĩa là trên 1 cặp tấm ngăn là:
f = , m2 tra theo CT VI.54/85-[2].
Trong đó: Gn – lưu lượng nước, m3/s. Gn phụ thuộc vào lượng hơi được ngưng tụ và thường thay đổi trong giới hạn từ ( 15 60)W;
– tốc độ của tia nước, m/s. Tốc độ của tia nước khi chiều cao của gờ tấm ngăn = 40 mm thì ta lấy 0,62 m/s;
n – khối lượng trung bình của nước, = 995,7 kg/m3.
Vậy: f = = 0,044 m2.
Chiều dày tấm ngăn, ta lấy = 4mm.
Các lỗ xếp theo hình lục giác đều. Ta có thể xác định bước của các lỗ bằng
CT VI.55/85-[2]:
t = 0,866.d , mm.
Trong đó: d – đường kính của lỗ, d = 2mm;
– tỉ số giữa tổng số diện tích tiết diện các lỗ với diện tích
tiết diện của thiết bị ngưng tụ, thường lấy 0,025 0,1 nên ta chọn 0,1.
Vậy : t = 0,866.2 = 0,55 mm.
3.1.5 Chiều cao thiết bị ngưng tụ.
Mức độ đun nóng nước được xác định theo CT VI.56/85-[2] :
P =
Trong đó: t2đ, t2c – nhiệt độ đầu và cuối của nước tưới vao thiết bị, 0C;
tbh – nhiệt độ của hơi bão hòa ngưng tụ, 0C.
Vậy: P = = 0,78
Dựa vào trị số của mức độ đun nóng P ta tra ra khoảng cách trung bình giữa các ngăn và số ngăn, ta có thể xác định được chiều cao hữu ích của thiết bị ngưng tụ.
Thực tế khi hơi đi trong thiết bị ngưng tụ tư dưới lên thì thể tích của nó sẽ giảm dần, do đó khoảng cách hợp lí nhất giữa các ngăn cũng nên giảm dần theo hướng từ dưới lên khoảng chừng 50 mm cho mỗi ngăn.
Tra bảng VI.7/86-[2] ta có:
Chiều cao hữu ích của thiết bị ngưng tụ: = 8.300 = 2400mm = 2,4m.
3.1.6 Kích thước ống baromet.
Đường kính trong của ống baromet tính theo CT VI.57/86-[2] :
d = , m.
Trong đó: W – lượng hơi ngưng, kg/s
Gn – lượng nước lạnh tưới vào tháp, kg/s
– tốc độ của hỗn hợp nước và chất lỏng đã ngưng chảy trong ống baromet, m/s. Thường lấy = 0,6 m/s.
Vậy: d = = 0,245 m.
Theo qui chuẩn, d = 0,3m.
3.1.7 Chiều cao ống baromet.
Có thể xác định theo CT VI.58/86-[2] sau:
H = h1 + h2 + 0,5 ; m.
Trong đó : h1 – chiều cao cột nước trong ống baromet cân bằng với hiệu số
giữa áp suất khí quyển và áp suất trong thiết bị ngưng tụ, ta có CT VI.59/86-[2] :
h1 = 10,33. , m.
Ở đây b – độ chân không trong thiết bị ngưng tụ, mmHg;
Vậy: h1 = 10,33. = 8,999 m.
Ta có CT VI.60/87-[2]: h2 = , m.
Với h2 – chiều cao cột nước trong ống baromet cần để khắc phục toàn bộ trở lực khi nước cảy trong ống.
Nếu như ta lấy hệ số trở lực khi vào ống = 0,5 và khi ra khỏi ống = 1 thì
CT VI.60 sẽ có dạng CT VI.61/87-[2]:
h2 = , m.
Ở đây H – toàn bộ chiêu cao ống baromet, m.
d – đường kính trong của ống baromet, m.
– hệ số trở lực do ma sát khi nước chảy trong ống.
Để tính ta tính chuẩn số Re khi chất lỏng chảy qua ống baromet:
Re = CT II.58/377-[1].
Với: dB – đường kính của ống, = 0,3m.
– khối lượng riêng trung bình của nước, = 995,7 kg/m3.
– độ nhớt trung bình của nước, = 0,801.10-3 N.s/m2.
– tốc độ của hỗn hợp nước và chất lỏng đã ngưng chảy trong ống baromet, m/s. Thường lấy = 0,6 m/s.
Vậy: Re = = 223752,8 22,4.104 > 104
Như vậy, dòng nước trong ống baromet ở chế độ chảy xoáy. Ở chế độ chảy xoáy, hệ số ma sát được tính theo CT II.65/380-[1] như sau:
Trong đó: – độ nhám tương đối, xác định theo CT II.66/380-[1]:
ở đây: dtb – đường kính tương đương, lây bằng đường kính trong của ống baromet
( 0,3m).
– độ nhám tuyệt đối, tra bảng II.15/381-[1] chọn, = 0,2 mm.
= 6,67.10-4 = 7,15
= 0,0196.
Vậy : h2 = = = 0,046 + 1,199.10-3.H
Vậy : H = h1 + h2 + 0,5 = 8,999 + 0,046 + 1,199.10-3.H + 0,5
H = 9,545 + 1,199.10-3.H
H = 9,56 m ;
Để ngăn ngừa nước dâng lên trong ống và chảy tràn ngập thiết bị, chọn H = 11m.
3.2 Tính toán và chọn bơm.
3.2.1 Bơm chân không.
Bơm là máy thủy lực dùng để vận chuyển và truyên năng lượng của chất lỏng. Các đại lượng đặc trưng của bơm là năng suất, áp suất, hiệu suất, công suất tiêu hao và hệ số quay nhanh.
Ở đây ta sử dụng bơm chân không kiểu pittong để thực hiện quá trình hút hơi và khí không ngưng ra khỏi thiết bị ngưng tụ baromet.
Xét quá trình hút khí là quá trình đa biến ( có trao đổi nhiệt với môi trường và phụ thuộc vào nhiều yếu tố), sử dụng CT 3.3/119-[CS1] để tính công suất của bơm:
, W.
Trong đó:
P1, P2 – áp suất khí lúc tại điểm hút và đẩy, N/m2.
V1 – thể tích khí hút được, m3/s.
k – chỉ số đa biến, lấy k = 1,4 .
Áp suất làm việc trong thiết bị baromet: P = 0,1 at.
Áp suất hơi nước tại nhiệt độ 400C, tra bảng I.250/312-[1] : Ph = 0,0752 at .
Vậy áp suất khí lúc hút: P1 = P – Ph = 0,1 – 0,0752 = 0,0248 at.
Thay các giá trị vào, ta có:
= 76,84 W
Tính công suất động cơ , W. ( CT II.190/439-[1] )
Trong đó: – hiệu suất truyền động, = 0,95.
– hiệu suất động cơ, = 0,95.
Vậy: = 85,14 W
Thường thường chọn động cơ điện có công suất lớn hơn so với công suất tính toán ( lượng dự trữ dựa vào khả năng quá tải):
( CT II.191/439-[1] )
– hệ số dự trữ công suất, vì < 1 kW, nên = 1,5.
Vậy: = 127,7 W.
3.2.2 Bơm ly tâm để bơm nước vào thiết bị.
Công suất yêu cầu trên trục bơm được tính theo CT II.189/439-[1]:
, kW.
Trong đó: Q – năng suất của bơm, m3/s.
= = 0,0274 m3/s.
– khối lượng riêng của nước ở 200C; = 998,2 kg/m3.
– hiệu suất chung của bơm, chọn = 0,9.
H – áp suất toàn phần của bơm, m.
Áp suất toàn phần của bơm được xác định theo CT II.185/438-[1] :
, m.
Với: P1, P2 – áp suất trên bề mặt chất lỏng trong không gian đẩy và hút, N/m2.
– khối lượng riêng của chất lỏng cần bơm, kg/m3.
hm – áp suất tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống hút và đẩy, m.
H0 – chiều cao nâng chất lỏng ; H0 = Hh + Hđ = 5 + 11 = 16m.
Tính hm .
, m.
Với :
l – chiều dài toàn bộ, chọn l = 20m;
d – đường kính trong của ống dẫn; d = ;
Trong đó : W – lượng nước trong ống, W = Gn = 27,314 kg/s.
– vận tốc nước trong ống, coi vận tốc trong ống hút và đẩy bằng nhau, = 2,5 m/s.
d = = 0,118 m.
Chọn đường kính trong của ống dẫn 0,12m.
– vận tốc thực của nước trong ống;
= = 2,42 m/s.
– hệ số ma sát, tính theo CT : Re = CT II.58/377-[1].
Với – độ nhớt của nước ở 200C = 1,002.10-3 N.s/m2
Re = = 289298,7 28,9.104 > 104 .
Như vậy, dòng nước trong ống baromet ở chế độ chảy xoáy. Ở chế độ chảy xoáy, hệ số ma sát được tính theo CT II.65/380-[1] như sau:
Trong đó: – độ nhám tương đối, xác định theo CT II.66/380-[1]:
ở đây: dtb – đường kính tương đương, = 0,12 m
– độ nhám tuyệt đối, tra bảng II.15/381-[1] chọn, = 0,2 mm.
= 1,67.10-4 = 7,89
= 0,016.
– trở lực chung .
cửa vào: 0,1 ; cửa ra : 1 bảng N010/385-[1].
khuỷu ống ( 900 – 3 khuỷu) : 1,16 bảng N030/394-[1].
Van tiêu chuẩn: 4,172 ( D = 112mm, bảng N037/397-[1]).
Van 1 chiều : 1,548 ( D = 112mm, bảng N046/399-[1]).
Vậy: = 0,1 + 0,1+ 3.1,16+ 4,172 + 1,548 = 9,4 .
Vậy: = = 3,6 m.
Vậy: Áp suất toàn phần của bơm được xác định theo :
= = 28,6 m.
Vậy: Công suất yêu cầu trên trục bơm được tính:
= = 8,53 kW.
Công suất động cơ điện ( CT II.190/439-[1] )
Vậy: = 9,98 kW.
Người ta thường lấy công suất lớn ơn công suất tính toán để tránh hiện tượng quá tải. Chọn hệ số dự trữ = 1,2.
Suy ra: = 1,2.9,98 = 11,976 12 kW.
3.2.3 Bơm ly tâm bơm dung dịch vào thùng cao vị.
Chọn bơm ly tâm, dung dịch ban đầu có nhiệt độ 200C, nồng độ đầu là 10%.
Khi đó: = 1067,55 kg/m3. ( tra bảng I.59/46-[1] ).
= 1,07.10-3 N.s/m2 ( tra bảng I.107/100-[1] ).
Chọn tốc độ đi trong ống hút và đẩy là 1 m/s.
Đường kính ống hút và đẩy.
d = = = 0,06812 m = 68,12 m.
Chọn d = 70mm, vậy vận tốc thực = 0,95 m/s .
Tính hm .
, m.
Hệ số ma sát được tính theo chế độ chảy Re :
Re = = = 66347,73 = 6,6.104 > 104 .
Ở chế độ chảy xoáy, hệ số ma sát được tính theo CT II.65/380-[1] như sau:
Ta có: = 2,857.10-3 .
= 5,975.
= 0,028.
– trở lực chung = 9,4.
Vậy: = = 0,8 m.
Chiều cao của ống hút xem = 0, vì bể chứa dung dịch đặt cùng độ cao với bơm).
Chiều cao của ống đẩy: 11m.
Mặt thoáng chất lỏng của thùng chứa và thùng cao vị có P tương đương nau, tức Ph = Ph nên áp suất toàn phần của bơm là: H = Hđ + hm = 11 + 0,8 = 11,8 m.
Công suất của bơm:
= = 0,5 kW
Công suất động cơ điện
= = 0,585 kW ( CT II.190/439-[1] ) .
Người ta thường lấy công suất lớn ơn công suất tính toán để tránh hiện tượng quá tải. Chọn hệ số dự trữ = 1,2.
Suy ra: = 1,2.0,585 = 0,702 kW.

Các file đính kèm theo tài liệu này:

chinh_chuan_0793.doc

Đồ án Quá trình thiết bị cô đặc – Luận văn, đồ án, đề tài tốt nghiệp