Đề tài Tổng quan về cô đặc mía đường

TOÅNG QUAN VEÀ COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG Giôùi thieäu chung: Ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng laø moät ngaønh coâng nghieäp laâu ñôøi ôû nöôùc ta. Do nhu caàu thò tröôøng nöôùc ta hieän nay maø caùc loø ñöôøng vôùi quy moâ nhoû ôû nhieàu ñòa phöông ñaõ ñöôïc thieát laäp nhaèm ñaùp nhu caàu naøy. Tuy nhieân, ñoù chæ laø caùc hoaït ñoäng saûn xuaát moät caùch ñôn leû, naêng suaát thaáp, caùc ngaønh coâng nghieäp coù lieân quan khoâng gaén keát vôùi nhau ñaõ gaây khoù khaên cho vieäc phaùt trieån coäng nghieäp ñöôøng mía. Trong nhöõng naêm qua, ôû moät soá tænh thaønh cuûa nöôùc ta, ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng ñaõ coù böôùc nhaûy voït raát lôùn. Dieän tích mía ñaõ taêng leân moät caùch nhanh choùng, mía ñöôøng hieän nay khoâng phaûi laø moät ngaønh ñôn leû maø ñaõ trôû thaønh moät heä thoáng lieân hieäp caùc ngaønh coù quan heä chaët cheõ vôùi nhau. Mía ñöôøng vöøa taïo ra saûn phaåm ñöôøng laøm nguyeân lieäu cho caùc ngaønh coâng nghieäp nhö baùnh, keïo, söõa… ñoàng thôøi taïo ra pheá lieäu laø nguyeân lieäu quyù vôùi giaù reû cho caùc ngaønh saûn xuaát nhö röôïu… Trong töông lai, khaû naêng naøy coøn coù theå phaùt trieån hôn nöõa neáu coù söï quan taâm ñaàu tö toát cho caây mía cuøng vôùi naâng cao khaû naêng cheá bieán vaø tieâu thuï saûn phaåm. Xuaát phaùt töø tính töï nhieân cuûa caây mía, ñoä ñöôøng seõ giaûm nhieàu vaø nhanh choùng neáu thu hoaïch treã vaøkhoâng cheá bieán kòp thôøi. Vì tính quan troïng ñoù cuûa vieäc cheá bieán, vaán ñeà quan troïng ñöôïc ñaët ra laø hieäu quaû saûn xuaát nhaèm ñaûm baûo thu hoài ñöôøng vôùi hieäu suaát cao. Hieän nay, nöôùc ta ñaõ coù raát nhieàu nhaø maùy ñöôøng nhö Bình Döông, Quaõng Ngaõi, Taây Ninh, … nhöng vôùi söï phaùt trieån oà aït cuûa dieän tích mía, khaû naêng ñaùp öùng laø raát khoù. Beân caïnh ñoù, vieäc cung caáp mía khoù khaên, söï caïnh tranh cuûa caùc nhaø maùy ñöôøng, coäng vôùi coâng ngheä laïc haäu, thieát bò cuõ kyõ ñaõ aûnh höôûng maïnh ñeán quaù trình saûn xuaát. Vì taát caû nhöõng lyù do treân, vieäc caûi tieán saûn xuaát, naâng cao, môû roäng nhaø maùy, ñoåi môùi daây chuyeàn thieát bò coâng ngheä, taêng hieäu quaû caùc quaù trình laø heát söùc caàn thieát vaø caáp baùch, ñoøi hoûi phaûi chuaån bò töø ngay baây giôø. Trong ñoù, caûi tieán thieát bò coâ ñaëc laø moät yeáu toá quan troïng khoâng keùm trong heä thoáng saûn xuaát vì ñaây laø moät thaønh phaàn khoâng theå xem thöôøng. Moät vaøi soá lieäu veà saûn löôïng ñöôøng treân theá giôùi (ñôn vò tính: 1000 taán): Naêm 1945-1946 1952-1953 1965-1966 1977-1978 1978-1979 1979-1980 1980-1981 1981-1982 Saûn löôïng 19934 35486 63097 92280 91858 88920 91000 97900 Nguyeân lieäu vaø saûn phaåm cuûa quaù trình coâ ñaëc mía ñöôøng: Ñaëc ñieåm nguyeân lieäu: Nguyeân lieäu coâ ñaëc ôû daïng dung dòch, goàm: Dung moâi: nöôùc. Caùc chaát hoaø tan: goàm nhieàu caáu töû vôùi haøm löôïng raát thaáp (xem nhö khoâng coù) vaø chieám chuû yeáu laø ñöôøng saccaroze. Caùc caáu töû naøy xem nhö khoâng bay hôi trong quaù trình coâ ñaëc. Tuøy theo ñoä ñöôøng maø haøm löôïng ñöôøng laø nhieàu hay ít. Tuy nhieân, tröôùc khi coâ ñaëc, noàng ñoä ñöôøng thaáp, khoaûng 6-10% khoái löôïng. Ñaëc ñieåm saûn phaåm: Saûn phaåm ôû daïng dung dòch, goàm: Dung moâi: nöôùc. Caùc chaát hoaø tan: coù noàng ñoä cao. Bieán ñoåi cuûa nguyeân lieäu vaø saûn phaåm trong quaù trình coâ ñaëc: Trong quaù trình coâ ñaëc, tính chaát cô baûn cuûa nguyeân lieäu vaø saûn phaåm bieán ñoåi khoâng ngöøng. Bieán ñoåi tính chaát vaät lyù: Thôøi gian coâ ñaëc taêng laøm cho noàng ñoä dung dòch taêng daãn ñeán tính chaát dung dòch thay ñoåi: Caùc ñaïi löôïng giaûm: heä soá daãn nhieät, nhieät dung, heä soá caáp nhieät, heä soá truyeàn nhieät. Caùc ñaïi löôïng taêng: khoái löôïng rieâng dung dòch, ñoä nhôùt, toån thaát nhieät do noàng ñoä, nhieät ñoä soâi. Bieán ñoåi tính chaát hoaù hoïc: Thay ñoåi pH moâi tröôøng: thöôøng laø giaûm pH do caùc phaûn öùng phaân huûy amit (Vd: asparagin) cuûa caùc caáu töû taïo thaønh caùc acid. Ñoùng caën dô: do trong dung dòch chöùa moät soá muoái Ca2+ ít hoaø tan ôû noàng ñoä cao, phaân huûy muoái höõu cô taïo keát tuûa. Phaân huûy chaát coâ ñaëc. Taêng maøu do caramen hoaù ñöôøng, phaân huûy ñöôøng khöû, taùc duïng töông hoã giöõa caùc saûn phaåm phaân huûy vaø caùc amino acid. Phaân huûy moät soá vitamin. Bieán ñoåi sinh hoïc: Tieâu dieät vi sinh vaät (ôû nhieät ñoä cao). Haïn cheá khaû naêng hoaït ñoäng cuûa caùc vi sinh vaät ôû noàng ñoä cao. Yeâu caàu chaát löôïng saûn phaåm vaø giaù trò sinh hoùa: Thöïc hieän moät cheá ñoä heát söùc nghieâm ngaët ñeå: Ñaûm baûo caùc caáu töû quyù trong saûn phaåm coù muøi, vò ñaëc tröng ñöôïc giöõ nguyeân. Ñaït noàng ñoä vaø ñoä tinh khieát yeâu caàu. Thaønh phaàn hoaù hoïc chuû yeáu khoâng thay ñoåi. Coâ ñaëc vaø quaù trình coâ ñaëc: Ñònh nghóa: Coâ ñaëc laø phöông phaùp duøng ñeå naâng cao noàng ñoä caùc chaát hoaø tan trong dung dòch hai hay nhieàu caáu töû. Quaù trình coâ ñaëc cuûa dung dòch loûng - raén hay loûng- loûng coù cheânh leäch nhieät soâi raát cao thöôøng ñöôïc tieán haønh baèng caùch taùch moät phaàn dung moâi (caáu töû deå bay hôi hôn). Ñoù laø caùc quaù trình vaät lyù - hoùa lyù. Caùc phöông phaùp coâ ñaëc: Phöông phaùp nhieät (ñun noùng): dung moâi chuyeån töø traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi döôùi taùc duïng cuûa nhieät khi aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù baèng aùp suaát taùc duïng leân maët thoaùng chaát loûng. Phöông phaùp laïnh: khi haï thaáp nhieät ñoä ñeán moät möùc naøo ñoù thì moät caáu töû seõ taùch ra daïng tinh theå ñôn chaát tinh khieát, thöôøng laø keát tinh dung moâi ñeå taêngnoàng ñoä chaát tan.Tuøy tính chaát caáu töû vaø aùp suaát beân ngoaøi taùc duïng leân maët thoaùng maø quaù trình keát tinh ñoù xaûy ra ôû nhieät ñoä cao hay thaáp vaø ñoâi khi phaûi duøng ñeán maùy laïnh. Baûn chaát cuûa söï coâ ñaëc do nhieät: Döïa theo thuyeát ñoäng hoïc phaân töû: Ñeå taïo thaønh hôi (traïng thaùi töï do) thì toác ñoä chuyeån ñoäng vì nhieät cuûa caùc phaân töû chaát loûng gaàn maët thoaùng lôùn hôn toác ñoä giôùi haïn. Phaân töû khi bay hôi seõ thu nhieät ñeå khaéc phuïc löïc lieân keát ôû traïng thaùi loûng vaø trôû löïc beân ngoaøi. Do ñoù, ta caàn cung caáp nhieät ñeå caùc phaàn töû ñuû naêng löôïng thöïc hieän quaù trình naøy. Beân caïnh ñoù, söï bay hôi chuû yeáu laø do caùc boït khí hình thaønh trong quaù trình caáp nhieät vaø chuyeån ñoäng lieân tuïc, do cheânh leäch khoái löôïng rieâng caùc phaàn töû ôû treân beà maët vaø döôùi ñaùy taïo neân söï tuaàn hoaøn töï nhieân trong noài coâ ñaëc. Taùch khoâng khí vaø laéng keo (protit) khi ñun sô boä seõ ngaên chaën ñöôïc söï taïo boït khi coâ ñaëc. ÖÙng duïng cuûa söï coâ ñaëc: Duøng trong saûn xuaát thöïc phaåm: dung dòch ñöôøng, mì chính,caùc dung dòch nöôùc traùi caây… Duøng trong saûn xuaát hoùa chaát: NaOH, NaCl, CaCl2, caùc muoái voâ cô …  Ñaùnh giaù khaû naêng phaùt trieån cuûa söï coâ ñaëc: Hieän nay, phaàn lôùn caùc nhaø maùy saûn xuaát hoaù chaát, thöïc phaåm ñeàu söû duïng thieát bò coâ ñaëc nhö moät thieát bò höõu hieäu ñeå ñaït noàng ñoä saûn phaåm mong muoán. Maëc duø chæ laø moät hoaït ñoäng giaùn tieáp nhöng raát caàn thieát vaø gaén lieàn vôùi söï toàn taïi cuûa nhaø maùy. Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa nhaø maùy thì vieäc caûi thieän hieäu quaû cuûa thieát bò coâ ñaëc laø moät taát yeáu. Noù ñoøi hoûi phaûi coù nhöõng thieát bò hieän ñaïi, ñaûm baûo an toaøn vaø hieäu suaát cao. Ñöa ñeán yeâu caàu ngöôøi kyõ sö phaûi coù kieán thöùc chaéc chaén hôn vaø ña daïng hôn, chuû ñoäng khaùm phaù caùc nguyeân lyù môùi cuûa thieát bò coâ ñaëc. Caùc thieát bò coâ ñaëc nhieät: Phaân loaïi vaø öùng duïng: Theo caáu taïo: Nhoùm 1: dung dòch ñoái löu töï nhieân (tuaàn hoaøn töï nhieân) duøng coâ ñaëc dung dòch khaù loaõng, ñoä nhôùt thaáp, ñaûm baûo söï tuaàn hoaøn deå daøng qua beà maët truyeàn nhieät. Goàm: Coù buoàng ñoát trong (ñoàng truïc buoàng boác), coù theå coù oáng tuaàn hoaøn trong hoaëc ngoaøi. Coù buoàng ñoát ngoaøi ( khoâng ñoàng truïc buoàng boác). Nhoùm 2: dung dòch ñoái löu cöôõng böùc, duøng bôm ñeå taïo vaän toác dung dòch töø 1,5 - 3,5 m/s taïi beà maët truyeàn nhieät. Coù öu ñieåm: taêng cöôøng heä soá truyeàn nhieät, duøng cho dung dòch ñaëc seät, ñoä nhôùt cao, giaûm baùm caën, keát tinh treân beà maët truyeàn nhieät. Goàm: Coù buoàng ñoát trong, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi. Coù buoàng ñoát ngoaøi, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi. Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng,chaûy moät laàn traùnh tieáp xuùc nhieät laâu laøm bieán chaát saûn phaåm. Ñaëc bieät thích hôïp cho caùc dung dòch thöïc phaåm nhö dung dòch nöôùc traùi caây,hoa quaû eùp…Goàm: Maøng dung dòch chaûy ngöôïc, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi taïo boït khoù vôõ. Maøng dung dòch chaûy xuoâi, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi ít taïo boït vaø boït deã vôõ. Theo phöông phaùp thöïc hieän quaù trình: Coâ ñaëc aùp suaát thöôøng (thieát bò hôû): coù nhieät ñoä soâi, aùp suaát khoâng ñoåi. Thöôøng duøng coâ ñaëc dung dòch lieân tuïc ñeå giöõ möùc dung dòch coá ñònh ñeå ñaït naêng suaát cöïc ñaïi vaø thôøi gian coâ ñaëc laø ngaén nhaát.Tuy nhieân, noàng ñoä dung dòch ñaït ñöôïc laø khoâng cao. Coâ ñaëc aùp suaát chaân khoâng: Dung dòch coù nhieät ñoä soâi döôùi 100oC, aùp suaát chaân khoâng. Dung dòch tuaàn hoaøn toát, ít taïo caën, söï bay hôi nöôùc lieân tuïc. Coâ ñaëc nhieàu noài: Muïc ñích chính laø tieát kieäm hôi ñoát. Soá noài khoâng neân lôùn quaù vì seõ laøm giaûm hieäu quaû tieát kieäm hôi. Coù theå coâ chaân khoâng, coâ aùp löïc hay phoái hôïp caû hai phöông phaùp. Ñaëc bieät coù theå söû duïng hôi thöù cho muïc ñích khaùc ñeå naâng cao hieäu quaû kinh teá. Coâ ñaëc lieân tuïc: Cho keát quaû toát hôn coâ ñaëc giaùn ñoaïn. Coù theå aùp duïng ñieàu khieån töï ñoäng, nhöng chöa coù caûm bieán tin caäy. Heä thoáng coâ ñaëc chaân khoâng giaùn ñoaïn: Muïc ñích: ñeå giöõ ñöôïc chaát löôïng cuûa saûn phaåm vaø thaønh phaàn quyù (tính chaát töï nhieân, maøu, muøi, vò, ñaûm baûo löôïng vitamin, …) nhôø nhieät ñoä thaáp vaø khoâng tieáp xuùc Oxy. Öu ñieåm: Nhaäp lieäu ñôn giaûn: nhaäp lieäu lieân tuïc baèng bôm hoaëc baèng ñoä chaân khoâng trong thieát bò, nhaäp lieäu theo töøng meû moät. Traùnh phaân huûy saûn phaåm, thao taùc, khoáng cheá deå daøng. Coù theå coâ ñaëc dung dòch ñeán caùc noàng ñoä khaùc nhau theo phöông phaùp giaùn ñoaïn töøng meû hoaëc lieân tuïc. Nhöôïc ñieåm: Laøm vieäc ôû traïng thaùi khoâng oån ñònh, tính chaát hoùa lyù cuûa dung dòch thay ñoåi lieân tuïc theo noàng ñoä, thôøi gian coâ ñaëc. Thieát bò phöùc taïp, coù thieát bò ngöng tuï chaân khoâng. Nhieät ñoä hôi thöù thaáp, khoâng duøng ñöôïc cho muïc ñích khaùc. Caùc thieát bò vaø chi tieát trong coâ ñaëc: Thieát bò chính: OÁng tuaàn hoaøn, oáng truyeàn nhieät. Buoàng ñoát , buoàng boác, ñaùy, naép… OÁng: hôi ñoát, thaùo nöôùc ngöng, khí khoâng ngöng… Thieát bò phuï: Beå chöùa saûn phaåm, nguyeân lieäu. Caùc loaïi bôm: bôm dung dòch, bôm nöôùc, bôm chaân khoâng. Thieát bò gia nhieät. Thieát bò ngöng tuï Baromet. Caùc loaïi van. Thieát bò ño  Yeâu caàu thieát bò vaø vaán ñeà naêng löôïng: Saûn phaåm coù thôøi gian löu nhoû: giaûm toån thaát, traùnh phaân huûy saûn phaåm. Cöôøng ñoä truyeàn nhieät cao trong giôùi haïn cheânh leäch nhieät ñoä. Ñôn giaûn, deå söõa chöõa, thaùo laép, deå laøm saïch beà maët truyeàn nhieät. Phaân boá hôi ñeàu. Xaû lieân tuïc vaø oån ñònh nöôùc ngöng tuï vaø khí khoâng ngöng. Thu hoài boït do hôi thöù mang theo. Toån thaát naêng löôïng laø nhoû nhaát. Thao taùc, khoáng cheá giaûn ñôn, töï ñoäng hoùa deå daøng. QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ Sô ñoà hoaït ñoäng cuûa heä thoáng coâ ñaëc 1 noài giaùn ñoaïn: Nguyeân lyù hoaït ñoäng thieát bò coâ ñaëc: Nguyeân lieäu ñöôïc nhaäp lieäu vaøo truyeàn nhieät ñeán nhieät ñoä soâi roài môùi cho vaøo noài coâ ñaëc seõ trao ñoåi nhieät vôùi hôi thoâng qua caùc oáng truyeàn nhieät seõ trôû neân nheï hôn vaø ñöôïc tuaàn hoaøn trôû leân phía buoàng boác. Taïi ñaây, hôi nöôùc ñöôïc taùch ra khoûi dung dòch, dung dòch ñi theo oáng tuaàn hoaøn trung taâm xuoáng ñaùy thieát bò vaø theo oáng nhieät trôû leân treân. Quaù trình trao ñoåi nhieät ñöôïc thöïc hieän chuû yeáu trong oáng truyeàn nhieät. Sau nhieàu laàn nhö vaäy, hôi nöôùc taùch khoûi dung dòch caøng nhieàu noàng ñoä dung dòch caøng taêng, ñoä nhôùt dung dòch taêng. Do ñoù, toác ñoä chuyeån ñoäng dung dòch caøng chaäm laïi veà sau. Quaù trình keát thuùc khi dung dòch ñaõ ñaït ñöôïc noàng ñoä theo yeâu caàu. Toác ñoä chuyeån ñoäng tuaàn hoaøn caøng taêng thì heä soá caáp nhieät veà phía dung dòch caøng taêng, quaù trình boác hôi xaûy ra caøng maïnh meõ, noàng ñoä chaát tan caøng nhanh choùng ñaït yeâu caàu vaø ngöôïc laïi. Tuy nhieân seõ hao phí naêng löôïng khuaáy. Do ñoù, ta duøng bieän phaùp khaùc laø taêng ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät. Nguyeân lyù hoaït ñoäng thieát bò truyeàn nhieät vaø thieát bò ngöng tuï Baromet: Hôi thöù ra khoûi thieát bò coâ ñaëc seõ ñöôïc daãn vaøo thieát bò truyeàn nhieät ñun noùng cho nguyeân lieäu ñaït ñeán nhieät ñoä soâi. Sau ñoù ñöôïc daãn vaøo oáng vaøo phía döôùi TBNT Baromet, nöôùc seõ ñöôïc chaûy töø treân xuoáng döôùi theo caùc ngaên vaø phun thaønh tia. Hôi trao ñoåi nhieät vôùi nöôùc, ôû aùp suaát thaáp do bôm chaân khoâng taïo ra, seõ ngöng tuï laïi, theo oáng Baromet chaûy ra ngoaøi. Hoaït ñoäng cuûa heä thoáng: Nhaäp lieäu: Nguyeân lieäu ñöôøng nhôø bôm nhaäp lieäu ñöa vaøo thieát bò truyeàn nhieät ôû nhieät ñoä khoaûng 300C ñöôïc ñun noùng ñeán nhieät ñoä caän soâi vaø ñöa vaøo noài coâ ñaëc qua cöûa nhaäp lieäu. Ban ñaàu nhaäp ñuû 2,5 m3 thì tieán haønh coâ ñaëc, nguyeân lieäu vaãn tieáp tuïc nhaäp vaøo ñeà buø löôïng hôi thöù boác leân cho ñeán khi ñuû theå tích nguyeân lieäu cho 1 meû thì chaám döùt nhaäp lieäu. Ngöøng nhaäp lieäu nhöng bôm nhaäp lieäu vaãn tieáp tuïc bôm tuaàn hoaøn cho quaù trình gia nhieät cho 2,5 m3 nguyeân lieäu cuûa meû sau. Quaù trình coâ ñaëc: Sau khi ñaõ nhaäp lieäu ñuû 2,5 m3, quaù trình coâ ñaëc seõ baét ñaàu xaûy ra döôùi aùp suaát chaân khoâng do bôm chaân khoâng taïo ra. Hôi ñoát theo oáng daãn ñöa vaøo buoàng ñoát ôû aùp suaát 3 at. Hôi thöù ngöng tuï theo oáng daãn nöôùc ngöng qua baãy hôi chaûy ra ngoaøi vaø phaàn khí khoâng ngöng ñöôïc xaû ra ngoaøi theo cöûa xaû khí khoâng ngöng. Hôi thöù boác leân theo oáng daãn vaøo thieát bò ngöng tuï Baromet, ngöng tuï thaønh loûng chaûy ra ngoaøi boàn chöùa, phaàn khoâng ngöng qua boä phaän taùch gioït ñeå chæ coøn khí theo bôm chaân khoâng ra ngoaøi. Toaøn boä heä thoáng (thieát bò ngöng tuï Baromet, thieát bò coâ ñaëc ) laøm vieäc ôû ñieàu kieän chaân khoâng do bôm chaân khoâng taïo ra. Sau thôøi gian coâ ñaëc ñaõ tính, dung dòch ñöôøng ñöôïc bôm ra ngoaøi theo oáng thaùo saûn phaåm nhôø bôm ly taâm, vaøo thuøng chöùa saûn phaåm. Thao taùc vaän haønh: Chuaån bò: Kieåm tra ñieàu kieän vaän haønh cuûa thieát bò cung caáp hôi ñoát, bôm chaân khoâng, bôm nöôùc ôû thieát bò ngöng tuï, bôm thaùo lieäu. Kieåm tra ñoä kín cuûa heä thoáng. Ñoùng caùc van. Taét bôm. Vaän haønh: Khôûi ñoäng bôm chaân khoâng cho heä thoáng ñaït ñieàu kieän chaân khoâng( khi laàn ñaàu hoaït ñoäng). Nöôùc trong oáng Baromet töø töø daâng leân. Ñôïi cho ñeán khi quaù trình oån ñònh. Khôûi ñoäng bôm nhaäp lieäu, môû van nhaäp lieäu cho dung dòch chaûy vaøo thieát bò coâ ñaëc. Khi khoái löôïng dung dòch ñaït yeâu caàu thì ñieàu chænh löu löôïng nhaäp lieäu cho phuø hôïp. Môû töø töø van hôi ñoát. Bôm nöôùc vaøo TBNT. Theo doõi hoaït ñoäng cuûa thieát bò vaø caùc duïng cuï ño nhieät ñoä, aùp suaát, saün saøng ngöng hoaït ñoäng cuûa heä thoáng neáu coù söï coá xaûy ra. Gaàn ñeán thôøi ñieåm thaùo lieäu, ta thöû noàng ñoä maãu ñeå chuaån bò döøng hôi ñoát. Ngöng caáp hôi ñoát. Duøng bôm ñeå thaùo saûn phaåm qua oáng thaùo saûn phaåm ñeán khi heát thì ñoùng van. Chaám döùt moät meû coâ ñaëc. Ta baét ñaàu caùc thao taùc cho moät meû môùi. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG Döõ kieän ban ñaàu: Dung dòch ñöôøng mía Noàng ñoä ñaàu xñ = 8 %, nhieät ñoä ñaàu cuûa nguyeân lieäu laø tñ = 30oC. Noàng ñoä cuoái xc = 75%. Naêng suaát Gc = 1000 kg/meû. Gia nhieät baèng hôi nöôùc baõo hoaø aùp suaát hôi ñoát laø 3 at. Aùp suaát ôû thieát bò ngöng tuï: nhaèm giaûm nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch, ñaûm baûo yeâu caàu saûn phaåm. Giai ñoaïn ñaàu noàng ñoä dung dòch thaáp aùp suaát ôû thieát bò ngöng tuï laø P = 0,4 at, khi noàng ñoä dung dòch taêng aùp suaát ôû thieát bò ngöng tuï laø P = 0,2 at. Caân baèng vaät chaát: Suaát löôïng nhaäp lieäu (Gñ): Theo coâng thöùc 5.16, QT vaø TBTN T5, tr184: Gñ*xñ = Gc*xc Gñ = Gc* = 1000* = 9375 kg/meû Toång löôïng hôi thöù boác leân (W): Theo coâng thöùc 5.17, QT vaø TBTN T5, tr184: W = Gñ – Gc = 9375 - 1000 = 8375 kg/meû Trong ñoù: Gc – suaát löôïng thaùo lieäu (naêng suaát), kg /meû. Quaù trình bieán ñoåi vaät chaát trong quaù trình coâ ñaëc: Theo quy trình coâng ngheä, quaù trình bieán ñoåi vaät chaát trong noài coâ ñaëc ñöôïc chia ra laøm 3 giai ñoaïn sau: Giai ñoaïn 1: töø luùc baét ñaàu nhaäp lieäu, tieán haønh coâ ñaëc cho ñeán khi chaám döùt nhaäp lieäu, löôïng nguyeân lieäu trong noài coâ ñaëc laø 2,5 m3, giai ñoaïn naøy tieán haønh coâ ñaëc ôû aùp suaát laø 0,4 at. Giai ñoaïn 2: töø luùc keát thuùc giai ñoaïn 1 cho ñeán khi möùc dung dòch trong noài coâ ñaëc chaïm mieäng treân cuûa oáng truyeàn nhieät, giai ñoaïn naøy tieán haønh coâ ñaëc ôû aùp suaát laø 0,4 at. Giai ñoaïn 3: töø luùc keát thuùc giai ñoaïn 2 cho ñeán khi ñaït noàng ñoä yeâu caàu, giai ñoaïn naøy tieán haønh coâ ñaëc ôû aùp suaát laø 0,4 at. Caùc quaù trình bieán ñoåi vaät chaát trong quaù trình coâ ñaëc ñöôïc toùm taét nhö sau: Theå tích nguyeân lieäu, m3 9,086 2,5 1,113 0,724 Khoái löôïng nguyeân lieäu, kg 9375 2787 1444 1000 Löôïng hôi thöù boác hôi, kg 0 6588 7986 8375 Noàng ñoä 8% 27% 54% 75% Khoái löôïng rieâng, kg/m3 1031,8 1114,8 1254,04 1381,4 Caân baèng naêng löôïng: Cheá ñoä nhieät ñoä: Aùp suaát buoàng ñoát laø aùp suaát hôi baõo hoaø 3 at.Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: nhieät ñoä hôi ñoát laø 132,9oC. Goïi D ’’’ laø toån thaát nhieät ñoä hôi thöù treân ñöôøng oáng daãn töø buoàng boác ñeán TBNT, theo QT vaø TBTN T5, tr184, choïn D’’’ = 1 oK. Giai ñoaïn 1: Nhieät ñoä hôi thöù trong buoàng boác tsdm(Po): Tsdm(Po) - Tc =D ’’’ = 1K Þ Tsdm(Po) = Tc +1 = 75,4 +1 = 76,4 oC Aùp suaát hôi thöù trong buoàng boác: Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: ôû nhieät ñoä hôi thöù laø 76,4oC laø 0,42 at. Giai ñoaïn 2 vaø 3: Nhieät ñoä hôi thöù trong buoàng boác tsdm(Po): Tsdm(Po) - Tc =D ’’’ = 1K Þ Tsdm(Po) = Tc +1 = 59,7 +1 = 60,7 oC Aùp suaát hôi thöù trong buoàng boác: Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: ôû nhieät ñoä hôi thöù laø 60,7oC laø 0, 21 at. Caùc toån thaát nhieät ñoä: Toån thaát nhieät ñoä do noàng ñoä (D ’ ): Theo coâng thöùc 5.3, QT vaø TBTN T5, tr174: D’ =Do’.f Trong ñoù: Do’ - toån thaát nhieät ñoä ôû aùp suaát khí quyeån. Tra töø ñoà thò. f - heä soá hieäu chænh do khaùc aùp suaát khí quyeån, ñöôïc tính: Toån thaát nhieät ñoä do aùp suaát thuûy tónh (D ”): Theo VD vaø BT T10, tr184: D ” = Tsdd(Po+D p) - Tsdd(Po) Trong ñoù: Tsdd(Po) - nhieät ñoä soâi dung dòch ôû maët thoaùng. Tsdd(Po+D p) - nhieät ñoä soâi öùng vôùi aùp suaát ôû ñoä saâu trung bình cuûa coät chaát loûng, ñaët laø tstb. Tính Tsdd(Po): Theo VD vaø BT T10, trang 184: D ’= Tsdd(Po) - Tsdm(Po) Þ Tsdd(Po) = Tsdm(Po) +D ’ Tính Tsdd(Po + D P ): Theo coâng thöùc 4.19, VD vaø BT T10, tr185: Po + D p = Ptb =Po + 0,5*rhh*g*Hop Trong ñoù: rhh = 0,5*rdd, rdd - khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch ôû noàng ñoä ñang xeùt, khoâng keå laãn boït hôi, kg/m3. g= 9,81 m/s2. Po = 0,42 at. Hop -chieàu cao lôùp loûng soâi(theo kính quan saùt chæ möùc ), m Vôùi Hop = [0,26 + 0,0014*( rdd –rdm)]*Ho, m. Ho - chieàu cao oáng truyeàn nhieät, choïn Ho = 2 m. rdd - khoái löôïng rieâng dung dòch theo noàng ñoä, kg/m3. rdm - khoái löôïng rieâng dung moâi ôû nhieät ñoä soâi 76,4oC. Ta coù rdm = 975 kg/m3. Tính laàn löôït ôû caùc noàng ñoä khaùc nhau cuûa dung dòch ñöôøng, ta ñöôïc caùc giaù trò Po + D P. Sau ñoù, tra baûng 57, VD vaø BT T10, tr443: ta ñöôïc nhieät ñoä soâi trung bình cuûa dung dòch (tstb). Quan heä nhieät ñoä soâi vaø aùp suaát theo noàng ñoä dung dòch: Noàng ñoä Do' D' D'' SD Hop Po+DP Tsdd(Po) Tsdd(Po+DP) 8% 0.05 0.04 4.35 5.39 0.68 0.434 76.44 80.79 15% 0.25 0.19 4.62 5.81 0.76 0.437 76.59 81.21 20% 0.38 0.29 4.85 6.13 0.82 0.439 76.69 81.53 25% 0.50 0.38 5.10 6.48 0.88 0.441 76.78 81.88 30% 1.00 0.76 2.97 4.73 0.95 0.237 61.46 64.43 35% 1.50 1.14 2.91 5.06 1.02 0.239 61.84 64.76 40% 1.75 1.34 3.07 5.40 1.09 0.242 62.04 65.10 45% 2.00 1.53 3.25 5.78 1.16 0.245 62.23 65.48 50% 2.50 1.91 3.27 6.18 1.24 0.248 62.61 65.88 55% 3.00 2.29 3.32 6.61 1.32 0.251 62.99 66.31 60% 4.00 3.05 3.01 7.07 1.40 0.255 63.75 66.77 65% 5.00 3.82 2.74 7.56 1.48 0.259 64.52 67.26 70% 6.00 4.58 2.50 8.08 1.57 0.263 65.28 67.78 75% 7.00 5.34 2.29 8.63 1.66 0.267 66.04 68.33 Caân baèng nhieät löôïng: Nhieät löôïng tieâu thuï cho coâ ñaëc ( QD): Theo coâng thöùc VI.3, Soå tay taäp 2, trang 52: QD = Qñ+ Qbh + Qkn + Qtt = 19,41.109 +1,75.109 + 4%.QD Þ QD = 20,97.109 J Trong ñoù: Qñ - nhieät löôïng ñeå ñun noùng ñeán nhieät soâi, J Qbh - nhieät löôïng laøm boác hôi nöôùc, J. Qtt - nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng, J. Nhieät löôïng duøng ñeå ñun noùng ñeán nhieät ñoä soâi: Theo Soå tay taäp 2, trang 52: Qñ = Gñ*Ctb*(tsoi - tñ) = 9375*4020,99*(76,44 - 30) = 1,751.109 J Vôùi: Gñ = 9375 kg/meû. Ctb - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch. Theo Soå tay taäp 1, tr153: C = 4190 - ( 2514 - 7,542*t )*x, J/kgoK ÔÛ t = 30oC, x = 8% thì C1 = 4190 - ( 2514 - 7,542* 30 )*0,08 =4006,98 J/kgoK ÔÛ t = 76,44 oC, x = 8% thì C2 = 4190 - ( 2514 - 7,542*76,44 )*0,08 = 4035,0 J/kgoK Neân Ctb = (4006,98+ 4035,0 ) / 2 = 4020,99 J/kgoK Nhieät löôïng laøm boác hôi dung dòch (Qbh): Theo Soå tay taäp 2, trang 57: Qbh = W*r = 8375*2318,8.103 = 19,41.109 J Trong ñoù: W - löôïng hôi thöù boác leân khi coâ ñaëc, W = 8375 kg. r – aån nhieät hoùa hôi cuûa hôi thöù öùng vôùi aùp suaát laø 0,42 at Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: r = 2318,8.103 J/kg Nhieät löôïng duøng ñeå khöû nöôùc (Qkn): Theo Soå tay taäp 2, trang 53: Qkn =Qhtñ - Qhtc Trong ñoù: Qhtñ, Qhtc laàn löôït laø nhieät hoaø tan tích phaân cuûa dung dòch ñöôøng ôû noàng ñoä ñaàu vaø cuoái cuûa quaù trình coâ ñaëc. Thöôøng Qkn raát beù coù theå boû qua. Nhieät löôïng toån thaát (Qtt): theo QT vaø TBTN T5, tr186: choïn Qtt = 4%*QD Löôïng hôi ñoát duøng cho coâ ñaëc (D): Theo coâng thöùc 4.5a, VD vaø BT T10, tr182: QD = D*(1-j)* ( i''D – C* q ) Do khoâng quaù laïnh hôi ngöng tuï: i''D – C*q = r. Neân Trong ñoù: QD - toång nhieät tieâu thuï cho coâ ñaëc, QD = 20,97.109 J j - ñoä aåm cuûa hôi, j = 0,05 ( VD vaø BT T10, trang 182) r - aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ñoát ôû aùp suaát laø 3 at. Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: r = 2171.103 J/kg Löôïng hôi ñoát tieâu toán rieâng: Theo coâng thöùc 4.5a, VD vaø BT T10, trang 182: ( kg hôi ñoát / kg hôi thöù ). Trong ñoù: D - löôïng hôi ñoát duøng coâ ñaëc, D = 9707,68 kg/meû. W - löôïng hôi thöù thoaùt ra khi coâ ñaëc, W = 8375 kg/meû. TÍNH TOAÙN TRUYEÀN NHIEÄT VAØ THÔØI GIAN COÂ ÑAËC Tính toaùn truyeàn nhieät cho thieát bò coâ ñaëc: Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng (q1): Theo coâng thöùc (V.101), soå tay taäp 2, trang 28: Trong ñoù: r - aån nhieät ngöng tuï cuûa nöôùc ôû aùp suaát hôi ñoát laø 3 at. Tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 447: r = 2170.103 J/kg H - chieàu cao oáng truyeàn nhieät, H = 2 m. A - phuï thuoäc nhieät ñoä maøng nöôùc ngöng tm = (tD + tv1)/2 A tra ôû soå tay taäp 2, trang 28. vôùi tD, tv1: nhieät ñoä hôi ñoát vaø vaùch phía hôi ngöng. a1 - heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng, W/m2K. Nhieät taûi rieâng phía dung dòch (q2): Dung dòch nhaäp lieäu sau khi qua thieát bò truyeàn nhieät ñaõ ñaït ñeán nhieät ñoä soâi. Quaù trình coâ ñaëc dieãn ra maõnh lieät ôû ñieàu kieän soâi vaø tuaàn hoaøn töï nhieân trong thieát bò, hình thaønh caùc boït khí lieân tuïc thoaùt ra khoûi dung dòch. Theo coâng thöùc VI.27, soå tay taäp 2, trang 71: Trong ñoù: an -heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch an = 3. p0,15. q20,7 Cdd - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch khi coâ ñaëc theo noàng ñoä ddòch Cn - nhieät dung rieâng cuûa nöôùc khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch mdd - ñoä nhôùt dung dòch khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch mn - ñoä nhôùt nöôùc khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch r dd - khoái löôïng rieâng dung dòch khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch rn - khoái löôïng rieâng nöôùc khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch ldd - ñoä daãn ñieän dung dòch khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch ln - ñoä daãn ñieän nöôùc khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch Laäp thaønh baûng soá lieäu theo noàng ñoä cuûa dung dòch: Noàng ñoä rn r dd mdd mn Cdd Cn ldd ln 8% 975.2 1031.7 0.343 0.438 4028.1 4190 0.426 0.664 15% 975.2 1061.0 0.687 0.438 3886.4 4190 0.371 0.664 20% 975.2 1082.9 0.745 0.438 3785.2 4190 0.346 0.664 25% 975.2 1105.5 1.450 0.438 3684.1 4190 0.326 0.664 30% 975.2 1129.0 2.156 0.438 3582.9 4190 0.310 0.664 35% 975.2 1153.3 2.861 0.438 3481.7 4190 0.296 0.664 40% 975.2 1178.5 3.567 0.438 3380.5 4190 0.285 0.664 45% 975.2 1204.7 4.785 0.438 3279.3 4190 0.275 0.664 50% 975.2 1231.7 6.003 0.438 3178.1 4190 0.266 0.664 55% 975.2 1259.8 7.222 0.438 3076.9 4190 0.258 0.664 60% 975.2 1288.7 8.440 0.438 2975.7 4190 0.250 0.664 65% 975.2 1318.7 9.658 0.438 2874.5 4190 0.243 0.664 70% 975.2 1349.6 10.877 0.438 2773.4 4190 0.237 0.664 75% 975.2 1381.4 12.095 0.438 2672.2 4190 0.230 0.664 Ghi chuù: Caùc thoâng soá cuûa dung dòch: Cdd = 4190 – ( 2514 –7,52*t )*x, J/kg.K mdd: tra baûng phuïc luïc. r dd: tra baûng I.86 soå tay taäp 1 trang 58 ldd: theo coâng thöùc ( I.32 ) soå tay taäp 1 trang 123: Caùc thoâng soá cuûa nöôùc tra baûng 39 trang 427 vaø baûng 57 trang 447 soå tay taäp 2. Nhieät taûi rieâng phía töôøng (qv): Theo BT vaø VD taäp 10: qv = Þ Dtv = tv1 -tv2 = Srv*qv = 0,836.10-3* qv (3) Trong ñoù: Srv - toång trôû vaùch. Srv = r1 + d/l + r2 = ( 0,464 + 3,5/17,5 + 0,172 )*10-3 = 0,836.10-3 W/m2K vôùi r1 - nhieät trôû maøng nöôùc, r1 = 0,464.10-3 m2 oK / W. r2 - nhieät trôû lôùp caën, r2 = 0,172.10-3 m2 oK / W. d - beà daøy oáng, d =( do - dt ) / 2 = ( 57 – 50 )/ 2 = 3,5 mm l - heä soá daãn nhieät cuûa oáng, l = 17,5 m2 oK / W (vôùi oáng laø theùp khoâng gæ ) Dtv: cheânh leäch nhieät ñoä cuûa töôøng, Dtv = tv1 - tv2, oK Heä soá truyeàn nhieät K cho quaù trình coâ ñaëc: Trong ñoù giaù trò K ñöôïc tính thoâng qua heä soá caáp nhieät: Vôùi: a1 = q1 / Dtv1 a2 = q2 / Dtv2 Srv = 0,836.10-3 W/m2 oK. Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng: Khi quaù trình coâ ñaëc dieãn ra oån ñònh: q1 = q2 = qv (4) Dtv1 = tD - tv1 (5) Dtv =tv1 - tv2 (6) Dt2 = tv2 - tsoitb (7) Duøng phöông phaùp soá ta laàn löôït tính theo caùc böôùc sau: Böôùc 1: Choïn noàng ñoä dung dòch, töø ñoù tra ñöôïc caùc thoâng soá baûng 2 Böôùc 2: Choïn nhieät ñoä töôøng phía hôi ngöng: tv1, tính ñöôïc Dt1 theo (5) vôùi tD = 132,9oC. Böôùc 3: Tính ñöôïc q1 theo (1). Böôùc 4:Tính heä soá caáp nhieät phía dung dòch, ta tìm a2 theo (2) Böôùc 5: Tính Dtv theo (3). Tính ñöôïc tv2 = Dtv + tv1 Böôùc 6: Tính D t2 theo (7) vôùi tsoitb tra ôû baûng 2 theo noàng ñoä. Böôùc 7: Tính ñöôïc q2 theo coâng thöùc: q2 = a2 * D t2 Böôùc 8: So saùnh sai soá giöõa q1 vaø qtb, vôùi qtb = (q1 + q2) / 2. Ñaët giaù trò ñoù laø ss: Neáu ss lôùn thì quay veà böôùc 2 vaø coù söï hieäu chænh nhieät ñoä Dt1: Dt1(môùi] = (1 - ss)* Dt1, töø ñoù tính laïi ñöôïc tv1 = tD - Dt1. Neáu ss nhoû thì ngöøng. Pheùp laëp seõ coù ss hoäi tuï veà 0. Do ñoù vôùi soá laàn laëp lôùn ta seõ coù keát quaû q1, q2 vaø qv seõ cuøng tieán veà haèng soá ñoù chính laø giaù trò caàn tìm. Keát quaû tính toaùn: Noàngñoä Laàntính Tsdd A Phía dung dòch Vaùch Phía hôi ngöng qtb a1 a2 K ss% q1 tD Dt1 tv1 Dtv tv2 Dt2 q2 8% 1 80.79 191.1 41445 132.9 4.90 128.00 34.65 93.35 12.56 36018 38732 7.01 2 80.79 191.2 39258 132.9 4.56 128.34 32.82 95.52 14.73 40672 39965 1.77 3 80.79 191.2 39776 132.9 4.64 128.26 33.25 95.01 14.22 39617 39696 8577 2786 762 0.20 15% 1 81.21 191.1 41445 132.9 4.90 128.00 34.65 93.35 12.14 24987 33216 24.77 2 81.21 191.3 33509 132.9 3.69 129.21 28.01 101.20 19.99 35450 34480 2.82 3 81.21 191.3 34211 132.9 3.79 129.11 28.60 100.51 19.30 34726 34468 9027 1799 666 0.75 20% 1 81.53 191.1 41445 132.9 4.90 128.00 34.65 93.35 11.82 22722 32084 29.18 2 81.53 191.3 32032 132.9 3.47 129.43 26.78 102.65 21.12 33901 32967 2.83 3 81.53 191.3 32708 132.9 3.57 129.33 27.34 101.99 20.45 33320 33014 9165 1629 641 0.93 25% 1 81.88 191.4 28729 132.9 3.00 129.90 24.02 105.88 24.00 26060 27394 4.87 2 81.88 191.4 27676 132.9 2.85 130.05 23.14 106.91 25.03 26473 27075 2.22 3 81.88 191.5 27215 132.9 2.79 130.11 22.75 107.36 25.48 26633 26924 9753 1045 528 1.08 30% 1 64.43 191.3 33942 132.9 3.75 129.15 28.38 100.77 36.34 28452 31197 8.80 2 64.43 191.4 31685 132.9 3.42 129.48 26.49 102.99 38.56 28768 30226 4.83 3 64.43 191.4 30535 132.9 3.25 129.65 25.53 104.12 39.69 28852 29693 9381 727 431 2.83 35% 1 64.76 191.4 28729 132.9 3.00 129.90 24.02 105.88 41.13 24963 26846 7.01 2 64.76 191.5 27208 132.9 2.79 130.11 22.75 107.36 42.61 24897 26053 4.44 3 64.76 191.5 26300 132.9 2.67 130.23 21.99 108.25 43.49 24816 25558 9866 571 372 2.90 40% 1 65.10 191.5 24313 132.9 2.40 130.50 20.33 110.17 45.07 21857 23085 5.32 2 65.10 191.5 23339 132.9 2.27 130.63 19.51 111.12 46.01 21684 22511 3.68 3 65.10 191.5 22694 132.9 2.19 130.71 18.97 111.74 46.63 21550 22122 10368 462 323 2.58 45% 1 65.48 191.6 19604 132.9 1.80 131.10 16.39 114.71 49.23 17898 18751 4.55 2 65.48 191.6 18932 132.9 1.72 131.18 15.83 115.35 49.87 17695 18314 3.38 3 65.48 191.6 18451 132.9 1.66 131.24 15.43 115.81 50.33 17539 17995 11115 348 263 2.53 50% 1 65.88 191.7 16241 132.9 1.40 131.50 13.58 117.92 52.04 14907 15574 4.28 2 65.88 191.7 15717 132.9 1.34 131.56 13.14 118.42 52.54 14709 15213 3.32 3 65.88 191.7 15325 132.9 1.30 131.60 12.81 118.79 52.91 14553 14939 11829 275 219 2.58 55% 1 66.31 191.7 13557 132.9 1.10 131.80 11.33 120.47 54.16 12530 13044 3.94 2 66.31 191.7 13155 132.9 1.06 131.84 11.00 120.85 54.54 12355 12755 3.14 3 66.31 191.7 12845 132.9 1.02 131.88 10.74 121.14 54.83 12215 12530 12549 223 185 2.51 60% 1 66.77 191.7 11665 132.9 0.90 132.00 9.75 122.25 55.48 10734 11199 4.16 2 66.77 191.7 11299 132.9 0.86 132.04 9.45 122.59 55.82 10562 10931 3.37 3 66.77 191.7 11013 132.9 0.83 132.07 9.21 122.86 56.09 10424 10718 13212 186 159 2.75 65% 1 67.26 191.8 9868 132.9 0.72 132.18 8.25 123.93 56.67 9150 9509 3.78 2 67.26 191.8 9588 132.9 0.69 132.21 8.02 124.19 56.94 9008 9298 3.12 3 67.26 191.8 9363 132.9 0.67 132.23 7.83 124.40 57.15 8892 9127 13949 156 136 2.58 70% 1 67.78 191.8 8608 132.9 0.60 132.30 7.20 125.10 57.33 7948 8278 3.99 2 67.78 191.8 8350 132.9 0.58 132.32 6.98 125.34 57.57 7813 8081 3.32 3 67.78 191.8 8141 132.9 0.56 132.34 6.81 125.54 57.76 7701 7921 14617 133 119 2.77 75% 1 68.33 191.8 7508 132.9 0.50 132.40 6.28 126.12 57.79 6919 7214 4.08 2 68.33 191.8 7277 132.9 0.48 132.42 6.08 126.34 58.00 6794 7036 3.43 3 68.33 191.8 7089 132.9 0.46 132.44 5.93 126.51 58.18 6691 6890 15308 115 104 2.89 Tính caùch nhieät cho thieát bò: Chieàu daøy lôùp caùch nhieät buoàng ñoát: Theo coâng thöùc sau (V.137), trang 41, soå tay taäp 2: trong ñoù: d2 – ñöôøng kính ngoaøi buoàng ñoát, d2 = 1216 mm l - heä soá caùch nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät, choïn vaät lieäu caùch nhieät laø amiang : l = 0,1372 W/ m0K tt2 – nhieät ñoä maët ngoaøi cuûa buoàng ñoát, tt2 = 1290C q1 – nhieät ñoä toån thaát treân 1 m2 beà maët theo baûng V.7 : q1 = 422 W/ m2 Chieàu daøy lôùp caùch nhieät buoàng boác: Theo coâng thöùc sau (V.137), trang 41, soå tay taäp 2: trong ñoù: d2 – ñöôøng kính ngoaøi buoàng boác, d2 = 2028 mm l - heä soá caùch nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät, choïn vaät lieäu caùch nhieät laø amiang : l = 0,1372 W/ m0K tt2 – nhieät ñoä maët ngoaøi cuûa buoàng ñoát, tt2 = 82,50C q1 – nhieät ñoä toån thaát treân 1 m2 beà maët theo baûng V.7 : q1 = 450 W/ m2 Chieàu daøy lôùp caùch nhieät cuûa naép vaø ñaùy: Choïn chieàu daøy lôùp caùch nhieät cuûa naép baèng chieàu daøy lôùp caùch nhieät cuûa buoàng boác, choïn chieàu daøy lôùp caùch nhieät cuûa ñaùy baèng chieàu daøy lôùp caùch nhieät cuûa buoàng ñoát. Thôøi gian coâ ñaëc: Thôøi gian coâ ñaëc dung dòch ñöôøng: Theo QT vaø TBTN taäp 5: Trong ñoù: Qñ – löôïngnhieät do quaù trình ñun noùng nguyeân lieäu tröôùc khi nhaäp vaøo noài coâ ñaëc, J Q - toång nhieät cung caáp cho coâ ñaëc, J t - nhieät ñoä soâi trung bình cuûa dung dòch, t = tstb T- nhieät ñoä hôi ñoát, T = 132,9oC F - dieän tích beà maët truyeàn nhieät, F = 39,74 m2 K - heä soá truyeàn nhieät, K thay ñoåi theo noàng ñoä Tính toaùn taïi caùc noàng ñoä khaùc nhau vaø laäp thaønh baûng soá lieäu: Noàng ñoä W, kg Q*10 - 9, J T-t, oK F, m2 K,W/m2 oK 1/(KF(T-t)).106, 1/W Thôøi gian, s 8% 0 2.88 52.11 50.89 762 0.4946 0 15% 4375 10.04 51.69 50.89 666 0.5712 3817 20% 5625 12.91 51.37 50.89 641 0.5964 1671 25% 6375 14.62 51.02 50.89 528 0.7299 1136 30% 6875 16.09 68.47 50.89 431 0.6653 1028 35% 7232 16.92 68.14 50.89 372 0.7757 597 40% 7500 17.54 67.80 50.89 323 0.8975 517 45% 7708 18.02 67.42 50.89 263 1.1063 478 50% 7875 18.39 67.02 50.89 219 1.3359 463 55% 8011 18.70 66.59 47.50 185 1.7085 467 60% 8125 18.95 66.13 42.48 159 2.2400 499 65% 8221 19.16 65.64 38.36 136 2.9126 542 70% 8304 19.34 65.12 34.76 119 3.7128 587 75% 8375 19.49 64.57 31.71 104 4.6870 632 Trong ñoù: Tính W: Wi - löôïng hôi thöù boác hôi taïi noàng ñoä i. xi - noàng ñoä dung dòch. Tính Q: Taïi x=8% laø Qñ do nguyeân lieäu mang vaøo: Qñ = Gñ*Ctb*tsoi = 9375*4014,74*76,44 = 2,88.109 J Trong ñoù: Qñ - nhieät löôïng duøng ñeå coâ ñaëc dung dòch Taïi caùc noàng ñoä khaùc Qcñ = W*(i''W - Cn* t)*1000 i''W - enthanpi hôi thöù ôû aùp suaát hôi thöù Ptb = Po + D P, at. Tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, tr447 Cn - nhieät dung rieâng cuûa nöôùc, Cn = 4190 J/kgK tstb - nhieät ñoä soâi dung dòch trung bình Tính thôøi gian coâ ñaëc: khi dung dòch chuyeån töø noàng ñoä naøy (xi) sang noàng ñoä khaùc (xi+1) maát moät thôøi gian ñöôïc tính theo coâng thöùc: vôùi: Toång keát thôøi gian: Thôøi gian duøng ñeå tieáp tuïc ñun noùng nguyeân lieäu ñeán nhieät ñoä soâi T= 76,440C , theo coâng thöùc 3.3 , Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät, trang90 : Trong ñoù : Gñ - khoái löôïng dung dòch ñöôøng , Gñ = 2579,52 kg Ctb - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch. Theo soå tay taäp 1, tr153: C = 4190 - ( 2514 - 7,542*t )*x, J/kgoK ÔÛ t = 30oC, x = 8% thì C1 = 4190 - ( 2514 - 7,542* 63 )*0,08 =4026,89 J/kgoK ÔÛ t = 76,44 oC, x = 8% thì C2 = 4190 - ( 2514 - 7,542*76,44 )*0,08 = 4035,0 J/kgoK Neân: Ctb = (4026,89+ 4035,0 ) / 2 = 4030,96 J/kgoK tc - nhieät ñoä cuoái quaù trình ñun noùng , tc = tsoitb = 76,44oC . tñ - nhieät ñoä nhaäp lieäu sau khi qua thieát bò gia nhieät tñ =63oC K - heä soá truyeàn nhieät, K = 762 W/m2K F - dieän tích beà maët truyeàn nhieät , F = 50,89 m2 . Thôøi gian ñeå coâ ñaëc 9,086 m3 dung dòch ñöôøng xuoáng coøn 2,5 m3 laø: t1 = 6570 giaây = 2,066 giôø. Thôøi gian ñeå coâ ñaëc 2,5 m3 dung dòch ñöôøng ñeán noàng ñoä 75% laø: t2 = 5864 giaây = 1,388 giôø. Thôøi gian nhaäp lieäu 10 phuùt. Thôøi gian thaùo saûn phaåm 10 phuùt. Toång thôøi gian coâ ñaëc cho 1 meû laø: t = 442+6570+ 5864 + 600 + 600 = 14076 giaây = 3,91 giôø. TÍNH THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC Tính buoàng ñoát: Theå tích dung dòch ñaàu trong thieát bò: Gñaàu = Vñaàu* rñ Þ Vñaàu = Gñaàu /rñ = 9375/ 1031,81 = 9,086 m3 Trong ñoù: Gñaàu - khoái löôïng dung dòch nhaäp lieäu, Gñaàu = 9375 kg. rñ - khoái löôïng rieâng dung dòch nhaäp lieäu, rñ = 1031,81 kg/m3 Theå tích dung dòch cuoái: Gcuoái = Vcuoái* rc Þ Vcuoái = Gcuoái / rc = 1000 / 1381,41 = 0,724 m3 Trong ñoù: Gcuoái - khoái löôïng dung dòch cuoái, Gcuoái = 1000 kg. rc - khoái löôïng rieâng dung dòch cuoái, rc = 1381,41 kg/m3 Tính choïn ñöôøng kính buoàng ñoát - soá oáng: Goïi: Vt: theå tích dung dòch ôû phaàn treân buoàng ñoát. Voâ: theå tích dung dòch ôû trong oáng truyeàn nhieät vaø oáng tuaàn hoaøn. Vñ: theå tích dung dòch ôû ñaùy thieát bò. Choïn theå tích dung dòch trong noài coâ ñaëc laø 2,5 m3, nhö vaäy: Vñaàu = Vt + Voâ + Vñ = 2,5 m3 Theo Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät, trang182: chieàu cao dung dòch trong oáng truyeàn nhieät phaûi ñaûm baûo sao cho ñoä ñaày cuûa chaát loûng sau coâ ñaëc laø lôùn hôn 0,3*Hd Choïn: Vñ = 0,36 m3 ; Voâ = 0,64 m3 ; Vt = 1,5 m3 Choïn oáng coù kích thöôùc d57/ 50 mm Choïn ñöôøng kính buoàng ñoát 1200 mm Choïn böôùc oáng s =b*d0 = 74,1mm (b»1,377) Hd = 2 m Soá oáng truyeàn nhieät caàn thieát laø: n = Voâ / ( (p * dt2 /4)* H ) n = 0,64 / ((p*0,052/4)*2) = 162,97 Choïn 163 oáng. Boá trí oáng ôû ñænh tam giaùc taïo thaønh hình luïc giaùc ñeàu coù oáng tuaàn hoaøn giöõa. Theo coâng thöùc V140, trang 66, taäp 5: Dd = s*( b – 1 ) + 4*do Trong ñoù: do – ñöôøng kính ngoaøi oáng truyeàn nhieät, m Þ b = ( Dd – 4*do )/s + 1 = (1200 - 4*57) / 74,1 + 1 = 14,11 Choïn b = 13 Toång soá oáng trong thieát bò laø: n = 3*(b2-1)/4 + 1 = 3*(132-1)/4 + 1 = 169 oáng Ñöôøng kính oáng tuaàn hoaøn: choïn theo kinh nghieäm dth töø 1/4 ñeán 1/8 laàn ñöôøng kính voû buoàng ñoát ( theo GT QT vaø TBTN, taäp 5, tr180). Choïn theo daõy chuaån: dth = 273 mm. Soá oáng treân ñöôøng cheùo oáng tuaàn hoaøn: dth = s*( m’-1 ) Trong ñoù: dth – ñöôøng kính oáng tuaàn hoaøn, mm Þ m' = (dth -4*do)/s +1 = (273-4*57)/ 74,1 +1 = 1,6 oáng Choïn m’ = 5 Toång soá oáng tuaàn hoaøn bò chieám choå: n’ = 3*(m’2-1)/4 + 1 = 3*(52-1)/4 + 1 = 19 oáng Soá oáng truyeàn nhieät: 169 - 19 = 150 oáng Nhaèm muïc ñích taêng dieän tích beà maët truyeàn nhieät theâm 12 oáng trong 6 vieân phaân. Nhö vaäy soá oáng truyeàn nhieät laø 162 oáng. Theå tích dung dòch chöùa trong buoàâng ñoát laø: Voâ = Voáng truyeàn nhieät + Voáng tuaàn hoaøn = Hd*162*p*dt2/4 + Hd*p*dth2/4 = 2*162*p*0,052/4 + 2*p*0,2732/4 = 0,753 m3 Ta thaáy chieàu cao cuûa möùc dung dòch trong oáng truyeàn nhieät cuoái cuøng: H’ = ( 0,724-0,36)/ ( 162*p*0,052/4 +p*0,2732/4) = 0,9665 m > 0,3*Hd =0,6 m Beà maët truyeàn nhieät: F = 162*p*dt*Hd = 162*p*0,05*2 = 50,89 m2 Tính kích thöôùc ñaùy noùn cuûa buoàng ñoát: Chieàu cao ñaùy noùn phuï thuoäc vaøo theå tích ñaùy, ñöôøng kính cöûa thaùo lieäu vaø ñöôøng kính buoàng ñoát . Ta coù: 0,36 = hgô . 1,131 + hnon. 0,39 H = 778 mm Trong ñoù: Vñ = 0,36 m3: theå tích ñaùy. Dd - ñöôøng kính buoàng ñoát, Dd = 1200 mm. d - ñöôøng kính loå thaùo saûn phaåm, d = 40 mm. hgôø – chieàu cao gôø, mm . Choïn hgô = 50 mm hnon - chieàu cao phaàn noùn, mm . Nhö vaäy: Soá oáng truyeàn nhieät laø 162 oáng coù kích thöôùc d57/50. Moät oáng tuaàn hoaøn giöõa coù ñöôøng kính dth = 273mm. Ñöôøng kính buoàng ñoát Dd =1200 mm. Chieàu cao buoàng ñoát Hd = 2 m. Chieàu cao möùc dung dòch chöùa trong oáng cuoái coâ ñaëc laø 0,9665 m. Dieän tích beà maèt truyeàn nhieät laø F = 50,89 m2. Theå tích dung dòch ôû ñaùy: 0,36 m3. Theå tích dung dòch trong buoàng ñoát: 0,753 m3. Theå tích dung dòch trong buoàng boác: 1,387 m3. Tính buoàng boác: Ñöôøng kính buoàng boác: Löu löôïng hôi thöù trong buoàng boác: Ta thaáy löôïng hôi thöù trong giai ñoaïn ñaàu laø lôùn nhaát neân löu löôïng hôi thöù trong buoàng boác ñöôïc tính: Trong ñoù: Wi – löôïng hôi thöù boác hôi trong thôøi gian ti, Wi = 4375 kg ri – khoái löôïng rieâng cuûa hôi thöù ôû aùp suaát buoàng boác P = 0,42 at, tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 447: ri =0,2462 kg/m3 Vaän toác hôi: Vaän toác hôi thöù trong buoàng boác: trong ñoù: Db – ñöôøng kính buoàng boác, m Vaän toác laéng: Theo coâng thöùc 5.14, Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät, trang 182: Trong ñoù: r' - khoái löôïng rieâng cuûa gioït loûng, tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 427:r' = 927 kg/m3 r'' - khoái löôïng rieâng cuûa hôi tra baûng 57, Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10, trang 447: r'' = 0,2462 kg/m3 d - ñöôøng kính gioït loûng, töø dieàu kieän ta choïn d =0,0003 m. g = 9,81 m/s2. x- heä soá trôû löïc, tính theo Re: Vôùi m - ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïc cuûa hôi thöù ôû aùp suaát 0,42 at, tra theo Hình I.35 trang 117 soå tay taäp 1: m = 0,012.10-3Nm/s2 Neáu 0,2 < Re < 500 thì x = 18,5 / Re0,6 Þ x = 1,166*Db1,2 Theo QT vaø TBTN taäp 5: whoi < 70% - 80% wo. Choïn: Whoi < 70% Wo Þ Db > 1,94 m. Choïn Db = 2 m ( theo daõy chuaån ). Kieåm tra laïi Re: ( thoûa 0,2 < Re < 500 ) Vaäy ñöôøng kính buoàng boác Db = 2000 mm. Chieàu cao buoàng boác: Theo soå tay taäp 2, trang 72: Utt = f*Utt (1 at ), m3/m3.h Utt = 1600*1,3 = 2080 m3/m3.h Trong ñoù: f - heä soá hieäu chænh do khaùc bieät aùp suaát khí quyeån. Tra soå tay taäp 2,VI.3 trang 72 ta coù f = 1,3. Utt(1 at ) - cöôøng ñoä boác hôi theå tích ôû aùp suaát khí quyeån, at. Ta choïn cöôøng ñoä boác hôi: Utt(1 at ) = 1600 m3/m3.h (theo Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10 ). Cöôøng ñoä boác hôi rieâng ( wF ): wF = Utt*rh =2080*0,2462 = 544,096 kg/m3.h Theå tích buoàng boác: Vb = W / wF = 4375 / 544,096 = 8,04 m3 Chieàu cao buoàng boác: Ñeå an toaøn ta choïn Hb = 2,8 m (theo ñieàu kieän cho quaù trình soâi suûi boït). Chieàu cao phaàn chaát loûng trong buoàng boác: Theå tích dung dòch cao nhaát khi noài coâ ñaëc chöùa 2,5 m3: Þ H2 = 0,26 m = 260 mm Trong ñoù: Dd - ñöôøng kính buoàng ñoát, Dd = 1,2 m Db - ñöôøng kính buoàng boác, Db= 2 m H2– chieàu cao coät chaát loûng ôû treân phaàn hình noùn (khoâng gôø). Hgôø - chieàu cao gôø cuûa phaàn noùn. Choïn Hgôø = 0,05 m = 50 mm H1 - chieàu cao coät chaát loûng ôû trong hình noùn. Choïn H1 = 0,25 m Nhö vaäy chieàu cao trong buoàng ñoát laø: H1 + H2 + Hgôø = 0,25 + 0,26 +0,05 = 0,56 m. Theå tích khoâng gian hôi: Ta coù: Vhôi = Vtru + Vnaép = (2,8-0,56).p.22/4 + 1,205 = 8,24 m3 ( thoûa) trong ñoù: Vhôi : theå tích khoâng gian hôi caàn thieát trong buoàng boác. Vtru : theå tích khoâng gian hôi trong phaàn truï. Vnaép : theå tích khoâng gian hôi cuûa naép. Tính ñöôøng oáng vaø caùc cöûa cuûa thieát bò coâ ñaëc: Ñöôøng oáng daãn hôi thöù: Trong ñoù: Vhoi - löu löôïng hôi thöù trong oáng, m3/s w - toác ñoä hôi thöù trong oáng, w = 40 m/s (theo soå tay taäp 2, trang 74) Ñöôøng oáng nhaäp lieäu: Trong ñoù: Vnl - löu löôïng dung dòch nhaäp lieäu trong oáng: Gñ - khoái löôïng dung dòch nhaäp lieäu 2,5 m3, Gñ =2579,6 kg/meû. tnl- thôøi gian nhaäp lieäu, tnl = 10 phuùt = 600 s rddnl - khoái löôïng rieâng dung dòch nhaäp lieäu, rddnl = 1031,86 kg/m3. w - toác ñoä dung dòch trong oáng, w = 2 m/s (choïn theo soå tay taäp 2, tr74) Ñöôøng oáng thaùo lieäu: Trong ñoù: Vtl - löu löôïng dung dòch thaùo lieäu trong oáng: Gc - khoái löôïng dung dòch thaùo lieäu, Gc = 1000 kg/meû. ttl - thôøi gian thaùo lieäu, ttl = 10 phuùt = 600 s. rc - khoái löôïng rieâng dung dòch thaùo lieäu, rc = 1381,4 kg/m3. w - toác ñoä dung dòch thaùo lieäu trong oáng, w = 1 m/s (choïn theo soå tay taäp 2, tr74) Ñöôøng oáng vaøo hôi ñoát: Trong ñoù: Vd - löu löôïng hôi ñoát trong oáng: D - löôïng hôi ñoát cung caáp cho quaù trình coâ ñaëc, D = 9707,68 kg/meû. ta - thôøi gian cuûa quaù trình, ta = 12434 s / meû. rD - khoái löôïng rieâng hôi ñoát, rD = 1,618 kg/m3. w - toác ñoä hôi ñoát trong oáng, w = 20 m/s (choïn theo ST taäp 2, tr74) Ñöôøng oáng xaû nöôùc ngöng: Trong ñoù: Vx - löu löôïng nöôùc ngöng trong oáng: D - löôïng hôi ngöng cung caáp cho caû quaù trình, D = 9707,68 kg/meû. ta - thôøi gian cuûa quaù trình, ta = 12434 s / meû. rn - khoái löôïng rieâng nöôùc ngöng, rn = 932 kg/m3. w - toác ñoä nöôùc ngöng trong oáng, w = 2 m/s (choïn : ST taäp 2, tr74) Toång keát veà ñöôøng oáng (töø ñoù choïn caùc cöûa cuûa thieát bò ): döïa treân baûng 9.1, trang 76, Caùc QT vaø TB trong CN Hoùa Chaát vaø Thöïc Phaåm. Loaïi oáng Ñöôøng kínhtính toaùn(mm) Choïn ñöôøng kính (mm) Ñöôøng kínhdanh nghóa (in) Ñöôøng kính trong (in) Beà daøy(mm) Hôi thöù 386 400 16 393.70 6 Hôi ñoát 172 120 8 211.56 4 Nöôùc ngöng 22 30 3/4 22.45 2 Nhaäp lieäu 52 56 2 54.79 3 Thaùo lieäu 39 40 1 1/2 42.72 3 TÍNH CÔ KHÍ CHO CAÙC CHI TIEÁT THIEÁT BÒ Tính cho buoàng ñoát: Sô löôïc veà caáu taïo: Buoàng ñoát coù ñöôøng kính trong Dd=1200mm, chieàu cao Hd=2000mm Thaân coù 4 loã: 1 loã thaùo nöôùc ngöng, 1 loã xaû khí khoâng ngöng vaø 2 loã daån hôi ñoát. Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ maõ hieäu X18H10T. Thaân chòu aùp suaát trong laø aùp suaát dö 2 at = 0,2 N/mm2 Tính toaùn: Tính beà daøy toái thieåu ( S' ): AÙp suaát tính toaùn laø Pt = 0,2 N/mm2. Do ñoù, thieát bò chòu aùp suaát tuyeät ñoái laø 3 at. Tra baûng 57, soå tay taäp 2, trang 443 ta coù nhieät ñoä hôi ñoát laø 132,9oC Þ nhieät ñoä tính toaùn laø 132,9 oC. Tra ñoà thò h1-2, [13], trang 22: ta coù öùng suaát cho pheùp tieâu chuaån cuûa vaät lieäu laø [s ]* = 118 N/mm2. Choïn heä soá hieäu chænh h =1, ta ñöôïc öùng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu laø: [s ] = [s ]*. h = 118 N/mm2. Xeùt: Theo CT 5-3, [13],tr 130: Trong ñoù: j -heä soá beàn moái haøn, j = 0,95 Dt - ñöôøng kính beân trong thaân thieát bò, Dt = 1200 mm Pt – aùp suaát beân trong thieát bò, Pt =0,2 N/mm2 Beà daøy thaân (S): Choïn heä soá boå sung beà daøy: C = Ca + Cb + Cc + Co = 3,93 mm. Xem vaät lieäu nhö beàn cô hoïc: Cb = 0, Cc = 0. Choïn heä soá aên moøn hoùa hoïc laø Ca = 1. Choïn heä soá Co thoûa ñieàu kieän baûng 5.1, [13],tr 128 laø Co = 2,93 mm. Beà daøy thaân: S = S' + C = 4 mm. Kieåm tra beà daøy buoàng ñoát: Theo CT 5-10, [13], trang 131: (thoaû) Aùp suaát tính toaùn cho pheùp trong buoàng boác: Vaäy beà daøy buoàng ñoát laø 4 mm. Tính beàn cho caùc loã: Ñöôøng kính kính cho pheùp khoâng caàn taêng cöùng: trong ñoù: Dt – ñöôøng kính trong cuûa buoàng ñoát, Dt = 1200 mm S – beà daøy buoàng ñoát, S = 8 mm j - heä soá beàn cuûa loã: Nhö vaäy ta caàn taêng cöùng cho 2 loã cuûa hôi ñoát vaøo. Choïn beà daøy khaâu taêng cöùng baèng beà daøy thaân. Ñöôøng kính ngoaøi Dtc= 180 mm. Tính cho buoàng boác: Sô löôïc caáu taïo: Buoàng boác coù ñöôøng kính trong laø 2000 mm, chieàu cao 2800 mm. Thaân coù 1 loå nhaäp lieäu. Cuoái buoàng boác laø phaàn hình noùn coù gôø lieân keát buoàng boác vaø buoàng ñoát. Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ X18H10T. Tính toaùn: Tính beà daøy toái thieåu ( S' ): Buoàng boác laøm vieäc ôû ñieàu kieän chaân khoâng neân chòu aùp löïc töø beân ngoaøi. Aùp suaát chaân khoâng tuyeät ñoái beân trong thaáp nhaát laø 0,21 at. Nhö vaäy thieát bò chòu aùp suaát ngoaøi laø Pn = 1+ (1-0,21)=1,79 at. Theo CT 5-14, [13], trang 133: Trong ñoù: Dt – ñöôøng kính beân trong thaân thieát bò, Dt = 2000 mm. Pn – aùp suaát tính toaùn beân ngoaøi taùc ñoäng vaøo thaân. H1 – chieàu cao coät chaát loûng ôû treân buoàng boác. H2 – chieàu cao coät chaát loûng ôû phaàn noùn giöõa buoàng boác vaø buoàng ñoát. E – modul ñaøn hoài cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä tính toaùn, E =1,85.105 N/mm2 l' – chieàu daøi tính toaùn cuûa thaân, laø chieàu daøi giöõa hai bít. Beà daøy thaân (S): Choïn heä soá boå sung beà daøy: C = Ca + Cb + Cc + Co = 3,39 mm. Xem vaät lieäu nhö beàn cô hoïc: Cb = 0, Cc = 0. Choïn heä soá aên moøn hoùa hoïc laø Ca = 1. Choïn heä soá Co = 2,39 mm. Beà daøy buoàng boác: S = S' + C = 14 mm. Kieåm tra beà daøy buoàng boác: Theo CT 5-15 vaø 5-16, [13],tr 131: Vì: neân thoaû maõn ñieàu kieän beàn thaân. Aùp suaát tính toaùn cho pheùp trong thieát bò: [sn]- öùng suaát neùn cho pheùp cuûa vaät lieäu, [sn]=2,6*118 = 307 N/mm2 sct - öùng suaát chaûy cuûa vaät lieäu: sct =1,65*118 =195 N/mm2 Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu taùc duïng cuûa löïc neùn chieàu truïc: Tính: Þ kc =0,085 Tra kc ôû [13], tr140: kc » 0,098 Þ Kieåm tra oån ñònh: Neân ta tính öùng suaát neùn: ÖÙng suaát neùn cho pheùp: Khi thaân chòu taùc duïng ñoàng thôøi aùp löïc ngoaøi vaø löïc neùn chieàu truïc: (thoûa ) Vaäy beà daøy buoàng boác laø 14 mm. Tính beàn cho caùc loã: Ñöôøng kính kính cho pheùp khoâng caàn taêng cöùng: trong ñoù: Dt – ñöôøng kính trong cuûa buoàng boác, Dt = 2000 mm S – beà daøy buoàng boác, S = 14 mm j - heä soá beàn cuûa loã: Nhö vaäy ta caàn taêng cöùng cho 3 loã : 1 loã cöûa ngöôøi vaø 2 loã kính quan saùt. Cöûa ngöôøi: Choïn beà daøy khaâu taêng cöùng baèng 20mm. Ñöôøng kính ngoaøi Dtc= 480 mm. Kính quan saùt: Choïn beà daøy khaâu taêng cöùng baèng 20mm. Ñöôøng kính ngoaøi Dtc= 180 mm. Tính cho ñaùy thieát bò: Sô löôïc caáu taïo: Choïn ñaùy noùn tieâu chuaån Dt = 1200mm. Coù khoan 2 loã: loã thöû maãu vaø loã oáng chæ möùc. Vaät lieäu laøm ñaùy laø theùp khoâng gæ X18H10T. Ñaùy noùn coù gôø: Ht = 778 mm, Hgôø = 50 mm. Tính toaùn: Tính beà daøy toái thieåu ( S' ): Ñaùy coù aùp suaát tuyeät ñoái beân trong laø: Po = 0,21 N/mm2. Ñaùy chòu aùp suaát ngoaøi Pn = 0,179 N/mm2 Choïn sô boä beà daøy ñaùy laø 8 mm. Löïc tính toaùn P neùn ñaùy: P = (p/4).Dn2.Pn =(p/4). (1200 + 16)2. 0,179 = 207879 N. Trong ñoù: Dn – ñöôøng kính ngoaøi, mm Pn – aùp suaát taùc duïng leân ñaùy thieát bò, Pn = 0,142 N/mm2. Löïc neùn chieàu truïc cho pheùp: [P] =p.Kc.Et.(S - Ca)2.cos2a =p.0,098.1,85.105.(8-1)2.cos237,5o [P] = 1756617 N. vôùi: E – module ñaøn hoài cuûa vaät lieäu laøm ñaùy, E = 1,85.105 N/mm2 Kc – heä soá phuï thuoäc Vì: Neân: Tính kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa ñaùy: Vaäy beà daøy ñaùy laø 8 mm. Tính beàn cho caùc loã: Ta thaáy caùc loã treân ñaùy thoûa caùc ñieàu kieän: d < 200mm d<0,6.Dt Neân khoâng caàn taêng cöùng cho loã. Tính naép thieát bò: Sô löôïc caáu taïo: Choïn naép elip theo tieâu chuaån. Choïn naép coù gôø, chieàu cao gôø h = 40 mm. Ñöôøng kính trong 2000 mm, ñöôøng kính loå 400 mm. Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ X18H10T. Naép chòu aùp suaát ngoaøi nhö buoàng boác: 0,179 N/mm2. Tính toaùn beà daøy naép: Ñoái vôùi elip tieâu chuaån: ht / Dt = 0,25 Thì ht = 500 mm, Rt = Dt = 2000 mm. Choïn sô boä beà daøy naép baèng beà daøy thaân buoàng boác: 10 mm. Xeùt tæ soá: Trong ñoù: Et – module ñaøn hoài cuûa vaät lieäu, E = 1,85.105 N/mm2 sc - öùng suaát chaûy cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä laøm vieäc ttb = 800C sc = 1,65*124 = 205 N/mm2 x= 0,7 (theùp khoâng gæ ). Theo 6-6, [13],tr166: aùp suaát ngoaøi cho pheùp Trong ñoù: Et – module ñaøn hoài cuûa vaät lieäu, E = 1,85.105 N/mm2 K- heä soá phuï thuoäc ht/Dt vaø Rt/S, tra baûng trang 167 . Vaäy beà daøy naép laø 10 mm. Tính beàn cho caùc loã: Ñöôøng kính kính cho pheùp khoâng caàn taêng cöùng: trong ñoù: Dt – ñöôøng kính trong cuûa naép, Dt = 2000 mm S – beà daøy naép, S = 10 mm j - heä soá beàn cuûa loã: Nhö vaäy ta khoâng caàn taêng cöùng cho loã thoaùt hôi thöù. Tính maët bích: Ta duøng maët bích ñeå noái thaân thieát bò vôùi nhau, cuõng nhö vôùi ñaùy vaø naép thieát bò. Choïn maët bích baèng theùp, bích rôøi ( kieåu bích :1 ). Maët bích noái buoàng ñoát vaø buoàng boác: Buoàng ñoát vaø buoàng boác noái vôùi nhau theo ñöôøng kính buoàng ñoát 1200mm Choïn bích rôøi ñeå noái. Choïn döï phoøng aùp suaát trong thaân laø 0,3 N/mm2 ñeå bích kín thaân. Tra baûng XIII.27, soå tay taäp 2, trang 417: ta ñöôïc caùc kích thöôùc cuûa bích: Ñöôøng kính vaønh ngoaøi bích D = 1340 mm. Ñöôøng kính cho ñeán taâm bulong Db = 1290 mm. Ñöôøng kính ñeán vaønh ngoaøi ñeäm D1 = 1260 mm. Ñöôøng kính ñeán vaønh trong ñeäm Do = 1213 mm. Bulong: ñöôøng kính db = M 20, Soá löôïng Z = 32 caùi Beà daøy bích: h = 25 mm. Maët bích noái buoàng ñoát vaø ñaùy: Buoàng ñoát vaø ñaùy noái vôùi nhau theo ñöôøng kính buoàng ñoát laø 1200 mm. Choïn bích rôøi ñeå noái. Choïn aùp suaát trong thaân laø 0,3 N/mm2 ñeå bích kín thaân. Tra baûng XIII.28, soå tay taäp 2, trang 421: ta ñöôïc caùc kích thöôùc cuûa bích: Ñöôøng kính vaønh ngoaøi bích D = 1340 mm. Ñöôøng kính cho ñeán taâm bulong Db = 1290 mm. Ñöôøng kính ñeán vaønh ngoaøi ñeäm D1 = 1260 mm. Ñöôøng kính ñeán vaønh trong ñeäm Do = 1213 mm. Bulong: ñöôøng kính db = M 20, Soá löôïng Z = 32 caùi Beà daøy bích: h = 25 mm. Maët bích noái buoàng boác vaø naép: Buoàng boác vaø naép vôùi nhau theo ñöôøng kính buoàng boác laø 2000 mm. Choïn bích rôøi ñeå noái. AÙp suaát trong thaân laø 0,042 N/mm2. Choïn aùp suaát laø 0,1 N/mm2 Tra baûng XIII.27, soå tay taäp 2, trang 417: ta ñöôïc kích thöôùc cuûa bích: Ñöôøng kính vaønh ngoaøi bích D = 2140 mm. Ñöôøng kính cho ñeán taâm bulong Db = 2090 mm. Ñöôøng kính ñeán vaønh ngoaøi ñeäm D1 = 2060 mm. Ñöôøng kính ñeán vaønh trong ñeäm Do = 2015 mm. Bulong: ñöôøng kính db = M20, Soá löôïng Z = 44 caùi Beà daøy bích: h = 32 mm. Tính væ oáng: Væ oáng phaûi giöõ chaët caùc oáng truyeàn nhieät. Giöõ nguyeân daïng væ oáng tröôùc vaø sau khi nong. Beàn vôùi taùc duïng öùng suaát do aùp suaát 0,3 N/mm2 vaø nhieät ñoä hôi ñoát laø TD = 132,90 C. Choïn væ oáng loaïi phaúng troøn. Choïn vaät lieäu laø theùp khoâng gæ X18H10T, giôùi haïn beàn uoán laø: [su ] = 2,6*118 =307 N/mm2. Tính cho væ oáng ôû treân buoàng ñoát: Vôùi væ oáng theùp, theo (6–19), [13], trang 212, chieàu daøy tính toaùn toái thieåu ôû ngoaøi: Trong ñoù: K = 0,36 (choïn). Dt –ñöôøng kính væ, Dt = 1200 mm. Po = 0,42. 9,81.10-2 +1153,3.9,81.0,56.10-6 = 0,0475 N/mm2. Vôùi:1153,3 kg/ m3 - khoái löôïng rieâng lôùn nhaát cuûa dung dòch coù theå ñaït ñöôïc. Chieàu daøy væ oáng phía giöõa: Trong ño K=(0,45¸ 0,6), choïn K = 0,6 jo - heä soá laøm yeáu væ oáng Sd – toång ñöôøng kính caùc loå: Sd =dth +n*dt-ong = 273+10*50 = 773mm Choïn sô boä h’ = 25 mm. ( baèng beà daøy bích) Kieåm tra beàn væ oáng: ÖÙng suaát uoán cuûa væ laø Trong ñoù: l =74,1.cos 300, mm – caùc oáng boá trí theo ñænh tam giaùc ñeàu. dn – ñöôøng kính ngoaøi oáng, dn = 57 mm. Vaäy væ oáng phía treân daøy 25 mm. Tính cho væ oáng ôû döôùi buoàng ñoát: Vôùi væ oáng theùp,theo 6–19,[13],tr 212, chieàu daøy tính toaùn toái thieåu ôû ngoaøi: Trong ñoù: K = 0,36 (choïn). Dt – ñöôøng kính væ, Dt = 1400 mm. Po = 0,42. 9,81.10-2 + 1381,4.9,81.2,56.10-6 = 0,0759 N/mm2. Vôùi: 1381,4 kg/m3– khoái löôïng rieâng lôùn nhaát cuûa dung dòch (döï phoøng). 2,56 m – chieàu cao dung dòch ñeán væ. Chieàu daøy væ oáng phía giöõa: Trong ñoù j- heä soá laøm yeáu gæ oáng Sd – toång ñöôøng kính caùc loå. Choïn sô boä h’ = 25 mm. ( baèng beà daøy bích) Kieåm tra beàn væ oáng: ÖÙng suaát uoán cuûa væ laø Trong ñoù: l = 74,1.cos 30o, mm – caùc oáng boá trí theo ñænh tam giaùc ñeàu. dn – ñöôøng kính ngoaøi oáng, dn = 57 mm. Vaäy væ oáng phía döôùi daøy 25 mm. Tính tai treo chaân ñôõ: Sô löôïc caáu taïo tai treo chaân ñôõ: Laøm baèng theùp CT3 . Choïn soá tai ñôõ laø 2, coù 2 gaân treân 1 tai ñôõ Theå tích caùc boä phaän thieát bò: Theå tích theùp laøm oáng truyeàn nhieät (Vvloâ): Trong ñoù: dn, dt - ñöôøng kính ngoaøi vaø trong cuûa caùc oáng truyeàn nhieät. Dtht, Dtht - ñöôøng kính ngoaøi vaø trong cuûa oáng tuaàn hoaøn. H - chieàu cao caùc oáng truyeàn nhieät. Theå tích theùp laøm buoàng ñoát (Vvlbñ): Trong ñoù: H – chieàu cao buoàng ñoát (baèng chieàu cao oáng truyeàn nhieät ) Dñ,n, Dñ,t - ñöôøng kính ngoaøi vaø trong cuûa buoàng ñoát. Theå tích theùp laøm ñaùy noùn (Vvlñ): Theå tích beân trong ñaùy: Vñt = 0,36 m3 Theå tích beân ngoaøi: Vvlñ = Vñn – Vñt = 0,3711 – 0,36 = 0,0111 m3. Trong ñoù: Dd,n - ñöôøng kính beân ngoaøi cuûa phaàn ñaùy lôùn ( coù ñöôøng kính trong baèng vôùi buoàng ñoát ). d - ñöôøng kính ngoaøi loå thaùo saûn phaåm. hnoùn – chieàu cao phaàn noùn cuûa ñaùy. hgôø - chieàu cao gôø. Theå tích theùp laøm buoàng boác (Vvlbb): Theå tích beân trong buoàng boác khoâng coù naép: Theå tích beân ngoaøi: Theå tích theùp caàn: Vvlbb = Vb,n – Vb,t = 7,8174 – 7,6068 = 0,2106 m3. Trong ñoù: Db,n, Db,t - ñöôøng kính beân ngoaøi vaø beân trong cuûa buoàng boác. Dd,n, Dd,t: ñöôøng kính beân ngoaøi vaø beân trong cuûa buoàng ñoát. htruï– chieàu cao phaàn truï cuûa buoàng boác. hnoùn – chieàu cao phaàn hình noùn. hgôø – chieàu cao gôø giöõa buoàng boác vaø buoàng ñoát. Theå tích theùp laøm naép elip (Vvln): Naép elip tieâu chuaån coù: Dt = 2000 mm. S = 10 mm. h = 40 mm. Tra baûng XIII.11, soå tay taäp 2,tr 384: Khoái löôïng theùp caàn laø 367,64 kg Theå tích theùp laøm væ oáng vaø bích: Theå tích theùp laøm væ oáng bao goàm caû 2 bích: Toång dieän tích caùc loå: Dieän tích oáng tuaàn hoaøn trung taâm: Dieän tích væ: Dieän tích coøn laïi: 1,4103 – 0,4234 – 0,0629=0,924 m2. Theå tích væ: Vvlv = 0,924.( 0,025 + 0,025 ) = 0,0462 m3. Theå tích theùp bích coøn laïi: Khoái löôïng caùc boä phaän thieát bò: Choïn vaät lieäu laø theùp khoâng gæ, r = 7982,5 kg /m3 Khoái löôïng oáng: Goâ = Vvloâ. r = 0,201. 7982,5 = 1604,48 kg Khoái löôïng buoàng ñoát: Gbd = Vvlbd.r = 0,0607. 7982,5 = 484,54 kg Khoái löôïng buoàng boác: Gbb = Vvlbb.r= 0,2106.7982,5 = 1681,27 kg Khoái löôïng naép: Gn = 367,64 kg Khoái löôïng ñaùy: Gñ = Vvlñ. r = 0,0111. 7982,5 = 88,6 kg Khoái löôïng væ oáng: Gv = Vvlv. r = 0,044945 *7982,5 = 358,77 kg Khoái löôïng cuûa bích: Gb= Vb.r = 0,03591*7850 =282 kg Toång khoái löôïng: Khoái löôïng thieát bò: GTB = Goâ + Gbd + Gbb + Gn + Gñ + Gv + Gb = 4867,3 kg. Khoái löôïng dung dòch naëng nhaát coù theå coù trong noài coâ ñaëc: Gdd = 2,5* 1153,3 = 2883,25kg. Toång khoái löôïng: G = GTB + Gdd = 4867,3 +2883,25=7750 kg. Taûi troïng cho 1 tai ñôõ ( P ): P = G.9,81 = 7750. 9,81 = 76033 N =7,6033.104 N. Choïn chaân ñôõ tai treo: Döï phoøng choïn taûi troïng laø 12.104 N Choïn vaät lieäu laø theùp CT3. Choïn thieát bò goàm 2 tai treo. Taûi troïng ôû moãi tai treo: 6.104 N. Tra baûng XIII.36, soå tay taäp 2, trang 438 ta coù caùc kích thöôùc tai treo, chaân ñôõ: Teân goïi G.10-4 N F.104 m2 q.10-6 N/m2 L B B1 H S L a d Khoái löôïngtai treo, kg Tai treo 1 6 451 1,33 230 200 205 350 12 100 25 34 13,2 Tai treo 2 6 451 1,33 230 200 205 350 12 100 25 34 13,2 THIEÁT BÒ TRUYEÀN NHIEÄT Sô löôïc veà cheá ñoä hoaït ñoäng vaø laøm vieäc cuûa thieát bò truyeàn nhieät: Thieát bò truyeàn nhieät trong heä thoáng coâ ñaëc duøng ñeå ñun noùng nguyeân lieäu ñaït nhieät soâi tröôùc khi vaøo noài coâ ñaëc. Hoaït ñoäng theo 2 quaù trình: Ñun noùng oån ñònh: ñun noùng nguyeân lieäu cung caáp lieân tuïc cho noài coâ ñaëc trong giai ñoaïn nhaäp lieäu. Ñun noùng khoâng oån ñònh: ñun noùng 2,5 m3 nguyeân lieäu cung caáp cho meû tieáp theo, giai ñoaïn ngöøng nhaäp lieäu nguyeân lieäu seõ ñöôïc ñun noùng tuaàn hoaøn ôû beå 2,5 m3 cho ñeán khi keát thuùc meû. Söû duïng hôi thöù cuûa noài coâ ñaëc coù nhieät ñoä Tht =82,50C. Tính heä soá truyeàn nhieät: Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng (q1): Theo coâng thöùc (V.101), soå tay taäp 2, trang 28: Trong ñoù: r - aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi thöù ôû aùp suaát 0,41 at. Tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 447: r = 2230.103 J/kg H - chieàu cao oáng truyeàn nhieät, choïn H = 2 m. A - phuï thuoäc nhieät ñoä maøng nöôùc ngöng tm = (tD + tv1)/2 A tra ôû soå tay taäp 2, trang 28. vôùi tht, tv1: nhieät ñoä hôi thöù vaø vaùch phía hôi ngöng. a1 - heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng, W/m2K. Nhieät taûi rieâng phía töôøng (qv): Theo BT vaø VD taäp 10: qv = Þ Dtv = tv1 -tv2 = Srv*qv = 0,75.10-3* qv (2) Trong ñoù: Srv - toång trôû vaùch. Srv = r1 + d/l + r2 = ( 0,464 + 2/17,5 + 0,172 )*10-3 = 0,75.10-3 W/m2K vôùi r1 - nhieät trôû maøng nöôùc, r1 = 0,464.10-3 m2 oK / W. r2 - nhieät trôû lôùp caën, r2 = 0,172.10-3 m2 oK / W. d - beà daøy oáng, d =( do - dt ) / 2 = ( 27 – 25 )/ 2 = 2 mm l - heä soá daãn nhieät cuûa oáng, l = 17,5 m2 oK / W (vôùi oáng laø theùp khoâng gæ ) Dtv: cheânh leäch nhieät ñoä cuûa töôøng, Dtv = tv1 - tv2, oK Nhieät taûi rieâng phía dung dòch (q2): Heä soá caáp nhieät a2 phía dung dòch ñöôïc tính theo coâng thöùc (VI.25), soå tay taäp 2, trang 69: (3) Trong ñoù: j - heä soá thöïc nghieäm, dung dòch ñöôøng j = 0,57 P – aùp suaát trong oáng, at Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng: Khi quaù trình coâ ñaëc dieãn ra oån ñònh: q1 = q2 = qv (4) Dtv1 = tD - tv1 (5) Dtv =tv1 - tv2 (6) Dt2 = tv2 - tsoitb (7) Duøng phöông phaùp soá ta laàn löôït tính theo caùc böôùc sau: Böôùc 1: Choïn noàng ñoä dung dòch, töø ñoù tra ñöôïc caùc thoâng soá baûng 2 Böôùc 2: Choïn nhieät ñoä töôøng phía hôi ngöng: tv1, tính ñöôïc Dt1 theo (5) vôùi tht = 82,5oC. Böôùc 3: Tính ñöôïc q1 theo (1). Böôùc 4:Tính heä soá caáp nhieät phía dung dòch, ta tìm a2 theo (3) Böôùc 5: Tính Dtv theo (2). Tính ñöôïc tv2 = Dtv + tv1 Böôùc 6: Tính D t2 theo (7) vôùi tsoitb =76,440C. Böôùc 7: Tính ñöôïc q2 theo coâng thöùc: q2 = a2 * D t2 Böôùc 8: So saùnh sai soá giöõa q1 vaø qtb, vôùi qtb = (q1 + q2) / 2. Ñaët giaù trò ñoù laø ss: Neáu ss lôùn thì quay veà böôùc 2 vaø coù söï hieäu chænh nhieät ñoä Dt1: Dt1(môùi] = (1 - ss)* Dt1, töø ñoù tính laïi ñöôïc tv1 = tD - Dt1. Neáu ss nhoû thì ngöøng. Pheùp laëp seõ coù ss hoäi tuï veà 0. Do ñoù vôùi soá laàn laëp lôùn ta seõ coù keát quaû q1, q2 vaø qv seõ cuøng tieán veà haèng soá ñoù chính laø giaù trò caàn tìm. Keát quaû: sau khi ñaõ thöïc hieän pheùp laëp, ta ñöôïc keát quaû cuûa hai laàn laëp cuoái cuøng laø: Heä soá truyeàn nhieät cho quaù trình ñun noùng oån ñònh: Laàn tính A Phía dung dòch Dtv Phía hôi ngöng qtb a1 a2 K ss% q1 Tht Dt1 tv1 tv2 tstb Dt2 q2 1 170.16 6104 82.5 0.3 82.15 4.58 77.6 76.44 1.13 784 3444 17440 692 428 3.4% 2 170.17 5948 82.5 0.34 82.16 4.46 77.7 76.44 1.26 857 3403 17592 680 423 3% 3 170.17 5815 82.5 0.33 82.17 4.36 77.8 76.44 1.37 917 3366 17725 669 419 2.7% Heä soá truyeàn nhieät cho quaù trình ñun noùng khoâng oån ñònh: Laàn tính A Phía dung dòch Dtv Phía hôi ngöng qtb a1 a2 K ss% q1 Tht Dt1 tv1 tv2 tstb Dt2 q2 1 163.08 5598 68.3 0.3 68.00 4.20 63.8 63 0.80 523 3060 16962 652 412 4.9% 2 163.09 5393 68.3 0.31 68.02 4.04 64.0 63 0.97 617 3005 17175 635 405 3.9% 3 163.09 5235 68.3 0.30 68.03 3.93 64.1 63 1.10 685 2960 17346 622 400 3.3% 4 163.09 5104 68.3 0.29 68.04 3.83 64.2 63 1.21 739 2922 17493 611 395 3% 5 163.09 4991 68.3 0.28 68.05 3.74 64.3 63 1.30 784 2888 17625 601 391 2.7% 6 163.10 4890 68.3 0.28 68.05 3.67 64.4 63 1.39 822 2856 17745 593 388 2.5% 7 163.10 4799 68.3 0.27 68.06 3.60 64.5 63 1.46 855 2827 17857 585 384 2.3% 8 163.10 4716 68.3 0.26 68.07 3.54 64.5 63 1.53 885 2800 17962 578 381 2.2% 9 163.10 4639 68.3 0.26 68.07 3.48 64.6 63 1.59 911 2775 18060 571 379 2% 10 163.10 4568 68.3 0.25 68.08 3.43 64.7 63 1.65 934 2751 18154 565 376 1.9% Tính toaùn quaù trình ñun noùng oån ñònh: Caùc ñaïi löôïng lieân quan: Toång löôïng hôi thöù duøng ñun noùng W1= 6588 kg Trong khoaûng thôøi gian t1= 6570 giaây Khoái löôïng dung dòch caàn ñun noùng laø G1= 6588 kg Noàng ñoä dung dòch laø 8% Nhieät ñoä vaøo cuûa dung dòch t1’= 300C Nhieät ñoä cuoái cuûa dung dòch t1’’=76,440C Nhieät ñoä hôi thöù tht=82,50C Löôïng nhieät caàn thieát ñeå ñun noùng ñeán nhieät ñoä soâi: Q1 =W1.(t1’’ - t1’)=(6588/6570)*4020,99*(76,44 –30)=0,187.106 W Trong ñoù: G1 = 6588 kg. Ctb - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch: C = 4190 - ( 2514 - 7,542*t )*x, J/kgoK ÔÛ t = 30oC, x = 8% thì C1 = 4190 - ( 2514 - 7,542* 30 )*0,08 =4006,98 J/kgoK ÔÛ t = 76,44 oC, x = 8% thì C2 = 4190 - ( 2514 - 7,542*76,44 )*0,08 = 4035,0 J/kgoK Neân Ctb = (4006,98+ 4035,0 ) / 2 = 4020,99 J/kgoK Löôïng nhieät hôi thöù cung caáp cho quaù trình ñun noùng (Q2 ): Theo coâng thöùc 4.5a, VD vaø BT T10, tr182: Q1’ = W1*r =6588*2325.103 =15,371 .109 J Trong ñoù: W1- Toång löôïng hôi thöù duøng ñun noùng, W1= 6588 kg r - aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ñoát ôû aùp suaát laø 0,41j at. Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: r = 2325.103 J/kg Tính toaùn: Quaù trình ñun trao ñoåi nhieät ngöôïc chieàu. Q1 =K.F.Dtlog Þ F = Q1/( K. Dtlog)=0,187.106/(419.19,23)= 23,2 m2 Soá oáng truyeàn nhieät caàn thieát laø: n = F/(p*dt*H)= 23,2/(p.0,025.2)=147,6 Choïn 149 oáng. Boá trí oáng ôû ñænh tam giaùc taïo thaønh hình luïc giaùc ñeàu Theo coâng thöùc V140, trang 66, taäp 5: Dd = s*( b – 1 ) + 4*do Trong ñoù: do – ñöôøng kính ngoaøi oáng truyeàn nhieät, choïn do = 25m s – böôùc oáng, s = b.do= 1,3.25=32,5 Dd- ñöôøng kính thieát bò, choïn Þ b = ( Dd – 4*do )/s + 1 = (500 - 4*25) / 32,5 + 1 = 13,3 Choïn b = 13 Toång soá oáng trong thieát bò laø: 169 oáng Dieän tích beà maët truyeàn nhieät laø: F = n*p*dt*H = 169*p*0,025*2 = 26,55 m2 (thoûa) Nhö vaäy: Ñöôøng kính thieát bò truyeàn nhieät laø 500 mm. Chieàu cao 2000 mm. Soá oáng truyeàn nhieät 169 oáng côõ F25x2 Tính toaùn quaù trình ñun noùng khoâng oån ñònh: Caùc ñaïi löôïng lieân quan: Toång löôïng hôi thöù duøng ñun noùng W2= 1787 kg Trong khoaûng thôøi gian t2= 5864 giaây Khoái löôïng dung dòch caàn ñun noùng laø G2= 2579 kg Noàng ñoä dung dòch laø 8% Nhieät ñoä vaøo cuûa dung dòch t1’= 300C Nhieät ñoä cuoái cuûa dung dòch t1’’= 630C Nhieät ñoä hôi thöù tht= 66,040C Löôïng nhieät caàn thieát ñeå ñun noùng ñeán nhieät ñoä soâi: Q2 = G2 .Ctb .( t1’’ - t1’ ) = 2579*4016,94*( 63 – 30 ) =0,342.109 J Trong ñoù: G1 = 2579 kg. Ctb - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch: C = 4190 - ( 2514 - 7,542*t )*x, J/kgoK ÔÛ t = 30oC, x = 8% thì C1 = 4190 - ( 2514 - 7,542* 30 )*0,08 =4006,98 J/kgoK ÔÛ t = 76,44 oC, x = 8% thì C2 = 4190 - ( 2514 - 7,542*76,44 )*0,08 = 4026,89 J/kgoK Neân Ctb = (4006,98+ 4026,89 ) / 2 = 4016,94 J/kgoK Löôïng nhieät hôi thöù cung caáp cho quaù trình ñun noùng (Q2 ): Theo coâng thöùc 4.5a, VD vaø BT T10, tr182: Q’2 = W1*r =1787*2362.103 =4,22.109 J Trong ñoù: W1- Toång löôïng hôi thöù duøng ñun noùng, W1= 1787 kg r - aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ñoát ôû aùp suaát laø 0,21 at. Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: r = 2362.103 J/kg Thôøi gian caàn thieát ñeå ñun noùng: Theo coâng thöùc (3.44), GT QT vaø TB TN taäp 5, trang 98: Trong ñoù: a – löu löôïng bôm tuaàn hoaøn, kg/h. Choïn a= 5000 kg/ h K- heä soá truyeàn nhieät. Ca- noàng ñoä dung dòch ban ñaàu, % G2- khoái löôïng dung dòch caàn ñun noùng, kg. THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ BAROMET Cheá ñoä laøm vieäc: Löôïng nöôùc laïnh vaøo thieát bò ( Gn ): Theo CT (4.39), VD vaø BT taäp 10, trang188: Trong ñoù: W’- löôïng hôi thöù ngöng tu ïlôùn nhaát trong khoaûng giai ñoaïn ñaàu, t= 3584 giaây i’’ – enthanpi hôi thöù ra khoûi TBNT, tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 443 ôû 0,4 at: i’’ = 2632.103 J/kg. Cn – nhieät dung rieâng nöôùc, Cn = 4190 J /KgK t1’ – nhieät ñoä hôi thöù vaøo TBNT . Choïn t1’ = 30oC. t1’’ – nhieät ñoä hôi thöù ra khoûi TBNT .Theo VD vaø BT taäp 10, choïn cheânh leäch 50 K. t1’’ = tc – 5 = 75,4 – 5 = 70,4oC nhieät ñoä ngöng tuï tc = 75,4oC ôû 0,4 at Löôïng khoâng khí do bôm huùt ra khoûi TBNT (Gkk): Theo CT 4.40, VD vaø BT taäp 10,trang 188: Gkk = 0,000025.( Gn + W’) + 0,01 .W’ = 0,000025.(9,685 +1,221 ) + 0,01.1,221 = 0,0125 ( kg/s) Trong ñoù: Gn – löôïng nöôùc vaøo TBNT, Gn = 9,685 kg/s . W’ – löôïng hôi thöù ngöng tuï, W’ = 1,221 kg/s. Theå tích khoâng khí caàn huùt (Vkk): Theo CT VI.49, soå tay taäp 2, trang 84: Trong ñoù: Gkk – löôïng khoâng khí caàn huùt, Gkk = 0,0125 kg/s. tkk = t1’’ = 70,4oC (theo soå tay taäp 2) Ph – aùp suaát hôi nöôùc baõo hoaø ôû tkk = 70,4oC Ph = 0,3177 bar = 31166 N/m2 P – aùp suaát trong TBNT, P = 0,4 at = 39240 N/m2 Caùc kích thöôùc chuû yeáu cuûa thieát bò ngöng tuï: Ñöôøng kính trong thieát bò (Dtr): Theo VI.52, soå tay taäp 2, trang 84: Choïn ñöôøng kính trong cuûa TBNT laø 600 mm Trong ñoù: W’ – löôïng hôi thöù ngöng tuï, W’ = 1,221 kg/s. wh – toác ñoä hôi trong TBNT, choïn wh = 30 m/s (theo soå tay taäp 2, trang 185 ). rh – khoái löôïng rieâng hôi, tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 443: ôû 0,4 at ñöôïc rh = 0,2456 kg/m3 Kích thöôùc taám ngaên: Thöôøng coù daïng vieân phaân ñeå laøm vieäc toát . Chieàu roäng taám ngaên (b): Theo VI.53, soå tay taäp 2, trang 85: b = Dtr / 2 + 50 = 600/2 +50 = 350 mm. Beà daøy taám ngaên (d): Theo soå tay taäp 2, trang 85: choïn d = 4 mm . Ñöôøng kính loå ( d ): Theo soå tay taäp 2: choïn nöôùc soâng (ao,hoà) ñeå ngöng tuï hôi thöù thì d=5mm Chieàu cao gôø taám ngaên: Theo soå tay taäp 2, choïn chieàu cao gôø laø: 40 mm . Choïn toác ñoä tia nöôùc laø 0,62 m/s. Chieàu cao boä phaän ngöng tuï vaø caùc kích thöôùc cô baûn khaùc: Tra baûng VI.8, soå tay taäp 2, trang 88: Theo tieâu chuaån hoaù quy caùch TBNT ta coù caùc kích thöôùc: Kyù hieäu caùc kích thöôùc Kyù hieäu Kích thöôùc, mm Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò Chieàu daøy cuûa thaønh thieát bò Khoaûng caùch töø ngaên treân cuøng ñeán naép thieát bò Khoaûng caùch töø ngaên cuoái cuøng ñeán ñaùy thieát bò Beà roäng cuûa taám ngaên KC giöõa taâm cuûa TB ngöng tuï vaø TB thu hoài Chieàu cao cuûa heä thoáng thieát bò Chieàu roäng cuûa heä thoáng thieát bò Ñöôøng kính cuûa thieát bò thu hoài Chieàu cao cuûa thieát bò thu hoài Khoaûng caùch giöõa caùc ngaên: Ñöôøng kính caùc cöûa ra vaø vaøo: -Hôi vaøo -Nöôùc vaøo -Hoãn hôïp khí vaø hôi ra -Noái vôùi oáng Baromet -Hoãn hôïp khí vaø hôi vaøo thieát bò thu hoài -Hoãn hôïp khí vaø hôi ra khoûi thieát bò thu hoài -Noái töø thieát bò thu hoài ñeán oáng Baromet -Oáng thoâng khí Dtr S a P b K1 H T D1 h a1 a2 a3 a4 a5 d1 d2 d3 d4 d5 d6 d7 d8 600 5 1300 1200 350 725 4550 1400 400 1400 260 300 360 400 430 350 125 100 150 100 70 50 Kích thöôùc oáng Baromet: Ñöôøng kính trong oáng (d): Theo baûng treân thì d = 150 mm Chieàu cao oáng ( H ): Theo VI.58, soå tay taäp 2, trang 86: H = h1 + h2 + 0,5, m (1) Trong ñoù: h1 – chieàu cao coät nöôùc tónh do ñoä chaân khoâng . h2 – chieàu cao ñeå khaéc phuïc trôû löïc khi nöôùc chaûy trong oáng. Tính h1: Theo VI.59, soå tay taäp 2, trang 86: h1 = 10,33.( P/ 760) = 10,33 .(613/ 760) = 8,332 m. vôùi : P – aùp suaát chaân khoâng trong thieát bò, P = 760 – 0,2.735 = 613 mmHg Tính h2: Theo VI.60, soå tay taäp 2, trang 87: Trong ñoù d - ñöôøng kính oáng Baromet, d = 150 mm. H - chieàu cao toång coäng oáng Baromet , m. g = 9,81 m/s2 . Sx= x1 + x2 = 1 + 0, 5 = 1,5 x1 - heä soá trôû löïc khi vaøo oáng, x1 = 1 x2 - heä soá trôû löïc khi ra khoûi oáng, x2 = 0,5 w – toác ñoä nöôùc chaûy trong oáng, Vôùi: Gn – löôïng nöôùc vaøo TBNT, Gn = 9,685 kg/s W’ – löôïng hôi thöù ngöng tuï, W’ = 1,221 kg/s. l- heä soá trôû löïc do ma saùt khi chaûy trong oáng, l = f(Re). Choïn ñoä nhaùm oáng theùp laø e =0,2 mm . Chieàu cao caàn thieát: Töø phöông trình (1) thì: Giaûi phöông trình baäc nhaát 1 aån soá H ta ñöôïc: H = 8,86 m . Choïn H = 9 m. TÍNH VAØ CHOÏN BÔM Bôm chaân khoâng: Tính cho giai ñoaïn 1: Coâng suaát bôm chaân khoâng (Nck): Theo saùch Maùy vaø thieát bò saûn xuaát hoaù chaát.: Trong ñoù: nck – heä soá hieäu chænh, choïn nck = 0,75. m – heä soá ña bieán, choïn m = 1,25 . Vkk – theå tích khoâng khí caàn huùt, Vkk = 0,1532 m3 /s . Pkk = P1 laø aùp suaát khoâng khí ñaàu huùt: P1 = Pkk = Pc – Ph = 0,4 – 0,3177 = 0,0823 at = 8073,63 N/m2. Pc – aùp suaát ngöng tuï, Pc = 0,4 at . Ph - aùp suaát rieâng phaàn cuûa hôi nöôùc ôû nhieät ñoä khoâng khí laø 70,4oC Þ Ph = 0,3177 at. P2 – aùp suaát ñaàu ñaåy . Choïn P2 lôùn hôn aùp suaát khí quyeån, P2 = 1,1 at =107910 N/m2 Tính cho giai ñoaïn 2: Coâng suaát bôm chaân khoâng (Nck): Theo saùch Maùy vaø thieát bò saûn xuaát hoaù chaát.: Trong ñoù: nck – heä soá hieäu chænh, choïn nck = 0,75. m – heä soá ña bieán, choïn m = 1,25 . Vkk – theå tích khoâng khí caàn huùt, Vkk = 0,1532 m3 /s . Pkk = P1 laø aùp suaát khoâng khí ñaàu huùt: P1 = Pkk = Pc – Ph = 0,2 – 0,154 = 0,046 at = 4512,6 N/m2. Pc – aùp suaát ngöng tuï, Pc = 0,2 at . Ph - aùp suaát rieâng phaàn cuûa hôi nöôùc ôû nhieät ñoä khoâng khí laø 54,7oC Þ Ph = 0,154 at. P2 – aùp suaát ñaàu ñaåy . Choïn P2 lôùn hôn aùp suaát khí quyeån, P2 = 1,1 at =107910 N/m2 Choïn bôm chaân khoâng: Duøng bôm chaân khoâng roto khoâng caàn daàu boâi trôn, coù theå huùt khoâng khí, hôi nöôùc, khí laån buïi. Choïn bôm chaân khoâng voøng nöôùc PMK coù coâng suaát yeâu caàu treân truïc bôm laø 6,84 KW . Caùc thoâng soá khaùc nhö sau : Kieåu PMK – 2. Naêng suaát ôû ñoä chaân khoâng : 0,6 m3 / s. Soá voøng quay : n = 1450 v/ph. Coâng suaát ñoäng cô ñieän : 10 KW. Löu löôïng nöôùc : 0,02 m3/h. Khoái löôïng : 109 kg. Kích thöôùc ( daøi x roäng x cao) : 705 x 416 x 390 (mm). Bôm nöôùc vaøo thieát bò ngöng tuï: Coâng suaát bôm (Nb1): Theo Soå tay taäp 1: Trong ñoù: Q – löu löôïng bôm, m3/s. H – coät aùp bôm, m. r - khoái löôïng rieâng chaát loûng, r = 997 kg/m3. g = 9,81 m/s2. h - hieäu suaát bôm, choïn h= 0,75 . Löu löôïng cuûa bôm ( Q ): Q = Gn / r = 9,685 / 997 = 0,0097 m3/s. Vôùi: Gn – löôïng nöôùc vaøo TBNT, Gn = 9,685 kg/s . r - khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc vaøo TBNT ôû nhieät ñoä ñaàu 25oC, r = 997 kg /m3. Coät aùp bôm ( H ): Theo phöông trình Bernoulli, CT 2.1, Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10: H = = Trong ñoù: Ho – chieàu cao hình hoïc ñeå naâng nöôùc leân . P1, P2 – aùp suaát ôû ñaàu huùt, ñaàu ñaåy . P1 = 1 at, P2 = Pc = 0,2 at . H – coät aùp khaéc phuïc trôû löïc treân ñöôøng oáng huùt vaø ñaåy . r - khoái löôïng rieâng nöôùc, r = 997 kg/m3. g = 9,81 m/s2. Tính Ho: Ho = P + a0 + a1 + a2 + a3 + a4 = 11,9 m . Choïn Ho = 13 m. Trong ñoù: P, a0, a1, a2, a3, a4: kích thöôùc hình hoïc cuûa TBNT. Tính H: H = hhuùt + hñaåy =0,24 + 0,139 = 0,379 m. Trong ñoù hhuùt, hñaåy - trôû löïc treân ñöôøng oáng huùt vaø ñaåy . Tính hhuùt: Trong ñoù: w1 – vaän toác nöôùc trong oáng huùt, w1 = = m/s . d- ñöôøng kính oáng huùt, d= 0,125 m. g = 9,81 m/s2. l1 – chieàu daøi oáng huùt, choïn l1 = 3m . Sx - toång heä soá trôû löïc ñaàu huùt, choïn ñaàu huùt coù van vaø löôùi loïc thì Sx= 7 r- khoái löôïng rieâng nöôùc, r = 997 kg/m3. m - ñoä nhôùt cuûa nöôùc ôû nhieät ñoä vaøo 25oC, m = 0,438.10-3 Ns/m2 l- heä soá trôû löïc do ma saùt khi chaûy trong oáng, l= f(Re). Re = = Choïn ñoä nhaùm oáng theùp laø mm . Regh = 6 . (d / )8/7 = 6.(125 / 0,2 )8/7 = 9406. Ren = 220.(d / )9/8 = 220.(125 / 0,2 )9/8 = 307459. Do Regh <Re < Ren neân theo CT VI.46, soå tay taäp 2: = 0,1 .(1,46 . / d + 100 / Re )0,25 = 0,1 .( 1,46 . 0,2 /125 + 100 / 22,5.104 )0,25 = 0,023 Tính hñaåy: Trong ñoù: Choïn oáng coù caùc kích thöôùc ñaëc tröng gioáng oáng huùt thì d= 0,125 m ; = 0,2 mm . l2- chieàu daøi oáng ñaåy, l2 = 14 m - toång heä soá trôû löïc ñaàu ñaåy . Choïn ñaàu ñaåy coù 2 khuyûu 90o thì =1,8. w2 – vaän toác nöôùc trong oáng ñaåy, w2 = w1 l- heä soá ma saùt treân ñöôøng oáng. Do caùc yeáu toá khoâng ñoåi neân l = 0,023 . Choïn bôm: Choïn bôm ly taâm 1 caáp truïc ngang . Choïn bôm nöôùc maõ soá LT 12 –20. Caùc thoâng soá cuûa bôm : Coâng suaát ñieän laø 2,2 KW Löu löôïng nöôùc : 10 – 14 m3/h. Chieàu cao coät aùp : 20-17 m. Soá voøng quay : 2900 v/ph Ñöôøng kính loå mieäng huùt : 52 mm Ñöôøng kính loå mieäng ñaåy : 32 mm. Bôm nhaäp lieäu: Coâng suaát bôm (Nb2): Theo Soå tay taäp 1: Trong ñoù: Q – löu löôïng bôm, m3/s. H – coät aùp bôm, m. r - khoái löôïng rieâng dung dòch, r = 1031,7 kg/m3. g = 9,81 m/s2. h- hieäu suaát bôm, choïn h = 0,75 . Löu löôïng bôm (Q): Nhaäp lieäu 2,5 m3 dung dòch ñöôøng trong 10 phuùt neân: Trong ñoù: V – theå tích dung dòch nhaäp lieäu, m3 t - thôøi gian nhaäp lieäu cho 2,5 m3 Coät aùp bôm ( H ): Theo phöông trình Bernoulli, CT 2.1, Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10: H = = 0 + 4 + 1,58 = 5,58 m Trong ñoù: Ho – chieàu cao hình hoïc ñeå huùt dung dòch ra . P1, P2 – aùp suaát ôû ñaàu huùt, ñaàu ñaåy . P1 = 1 at, P2 = 1 at (do ban ñaàu ñaõ taïo chaân khoâng). H – coät aùp khaéc phuïc trôû löïc treân ñöôøng oáng huùt vaø ñaåy . Tính Ho: Choïn Ho = 4 m (chieàu cao nhaäp lieäu ). Tính H: H = hhuùt + hñaåy =1,1 + 0,48 = 1,58 m. Trong ñoù hhuùt, hñaåy - trôû löïc treân ñöôøng oáng huùt vaø ñaåy . Tính hhuùt: Trong ñoù: w1 – vaän toác nöôùc trong oáng huùt, w1 = = g = 9,81 m/s2. l1 – chieàu daøi oáng huùt, choïn l1 = 1m . - toång heä soá trôû löïc ñaàu huùt, choïn ñaàu huùt coù van vaø löôùi loïc thì = 7 r - khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch ñöôøng r =1031,7 kg/m3 m- ñoä nhôùt cuûa dung dòch ñöôøng, m = 0,343.10-3 Ns/m2 l- heä soá trôû löïc do ma saùt khi chaûy trong oáng, l = f(Re). Re = = Oáng theùp choïn ñoä nhaùm laø mm . Regh = 6 . (d / )8/7 = 6.(56 / 0,2 )8/7 = 3757. Ren = 220.( d / )9/8 = 220.(43 / 0,2 ) 9/8 = 137776. Do Re > Ren neân theo soå tay taäp 2: = 0,11 . ( /d)0,25= 0,027 . Tính hñaåy: Trong ñoù: Choïn oáng coù caùc kích thöôùc ñaëc tröng gioáng oáng huùt thì d = 0,056 m ; = 0,2 mm . l2 - chieàu daøi oáng ñaåy, l2 = 5 m - toång heä soá trôû löïc ñaàu ñaåy, choïn ñaàu ñaåy coù 1 khuyûu 90o thì = 0,9 . w2 – vaän toác nöôùc trong oáng ñaåy, w2 = w1 - heä soá ma saùt treân ñöôøng oáng. Do caùc yeáu toá khoâng ñoåi neân = 0,027 Choïn bôm: Vôùi coâng suaát bôm laø 0,3 kW ta choïn bôm nhaäp lieäu dung dòch ñöôøng coù caùc ñaëc ñieåm sau : choïn bôm coù maõ hieäu LT 24 –5 vôùi caùc thoâng soá : Löu löôïng Q = 24 m3/s Soá voøng quay 1450 v/ph Coâng suaát ñoäng cô : 1,5 KW Ñöôøng kính mieäng huùt : 50 mm Ñöôøng kính mieäng ñaåy : 40 mm . Bôm thaùo saûn phaåm: Coâng suaát bôm (Nb3): Theo Soå tay taäp 1: Trong ñoù: Q – löu löôïng bôm, m3/s. H – coät aùp bôm, m. r - khoái löôïng rieâng dung dòch, r = 1381,4 kg/m3 g = 9,81 m/s2. h- hieäu suaát bôm, choïn h= 0,75 Löu löôïng bôm (Q): Thaùo lieäu 1000 kg dung dòch ñöôøng trong 10 phuùt neân: Trong ñoù: r =1381,4 kg/m3– khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch ñöôøng ôû nhieät ñoä thaùo lieäu laø 68,33oC. Coät aùp bôm ( H ): Theo phöông trình Bernoulli, CT 2.1, Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10: H = = (10-2,1) + 4 + 0,44 = 12,74 m Trong ñoù: Ho – chieàu cao hình hoïc ñeå huùt dung dòch ra . P1, P2 – aùp suaát ôû ñaàu huùt, ñaàu ñaåy . P1 = 0,21 at, P2 = 1 at (do ban ñaàu ñaõ taïo chaân khoâng). H – coät aùp khaéc phuïc trôû löïc treân ñöôøng oáng huùt vaø ñaåy . Tính Ho: Choïn Ho = 4 m (chieàu cao nhaäp lieäu ). Tính H: H = hhuùt + hñaåy =0,26 + 0,18 = 0,44 m. Trong ñoù hhuùt, hñaåy - trôû löïc treân ñöôøng oáng huùt vaø ñaåy . Tính hhuùt: Trong ñoù: w1 – vaän toác nöôùc trong oáng huùt, w1 = = g = 9,81 m/s2. l1 – chieàu daøi oáng huùt, choïn l1 = 2 m . - toång heä soá trôû löïc ñaàu huùt, choïn ñaàu huùt coù van thì = 4,9 r - khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch ñöôøng r =1381,4 kg/m3 m- ñoä nhôùt cuûa dung dòch ñöôøng, m = 0,343.10-3 Ns/m2 l- heä soá trôû löïc do ma saùt khi chaûy trong oáng, l = f(Re). Re = = Oáng theùp choïn ñoä nhaùm laø mm . Regh = 6 . (d / )8/7 = 6.(56 / 0,2 )8/7 = 3757. Ren = 220.( d / )9/8 = 220.(43 / 0,2 ) 9/8 = 137776. Do Re > Ren neân theo soå tay taäp 2: = 0,11 . ( /d)0,25= 0,029 . Tính hñaåy: Trong ñoù: Choïn oáng coù caùc kích thöôùc ñaëc tröng gioáng oáng huùt thì d = 0,04 m ; = 0,2 mm . l2 - chieàu daøi oáng ñaåy, l2 = 3 m - toång heä soá trôû löïc ñaàu ñaåy, choïn ñaàu ñaåy coù 2 khuyûu 90o thì = 1,8 . w2 – vaän toác nöôùc trong oáng ñaåy, w2 = w1 - heä soá ma saùt treân ñöôøng oáng. Do caùc yeáu toá khoâng ñoåi neân = 0,029 Choïn bôm: Vôùi coâng suaát bôm laø 0,279 kW ta choïn bôm thaùo saûn phaåm coù caùc ñaëc ñieåm sau : choïn bôm loác xoaùy coù maõ hieäu BK-1,25/25 vôùi caùc thoâng soá : Löu löôïng Q = 4,5 m3/h Coâng suaát ñoäng cô : 2,5 KW Ñöôøng kính mieäng huùt : 40 mm. Ñöôøng kính mieäng ñaåy : 40 mm. TÍNH TOAÙN GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ CHÍNH Sau khi tính toaùn chi tieát caùc boä phaän cuûa thieát bò coâ ñaëc cuõng nhö caùc thieát bò phuï ñoùng vai troø boå trôï cho thieát bò hoaït ñoäng , ñoàng thôøi vôùi vieäc tham khaûo giaù caû cuûa caùc boä phaän . Trong ñoù chuû yeáu döïa vaøo baûng baùo giaù do caùc thaày ñöa ra , thieát bò coù giaù thaønh nhö sau : Teân thaønh phaàn Vaät lieäu Soá löôïng Ñôn vò Ñôn giaù Thaønh tieàn Toång theå thieát bò Theùp khoâng ræ :X18T10H 4867,3 kg 50.000,ñ/kg 243.365.000 ñ Caùc oáng daãn: -Nhaäp lieäu Þ56 -Thaùo lieäu Þ40 -Hôi thöù Þ400 -Nöôùc laøm ngöng tuï Þ125 -Ñeán bôm chaân khoâng Þ70 -Xaû khí+xaû nöôùc ngöng Þ20 Toång coäng Theùp Theùp Theùp Theùp Theùp Theùp 6 5 8 10 15 15 m m m m m m 30000 ñ/m 20000 ñ/m 100000 ñ/m 60000 ñ/m 40000 ñ/m 15000 ñ/m 180.000 100.000 800.000 600.000 600.000 225.000 2.505.000 ñ Thieát bò phuï -Bôm: + Nhaäp lieäu + Nöôùc ngöng tuï + Bôm chaân khoâng + Thaùo saûn phaåm Toång coäng -Thieát bò ngöng tuï -Thieát bò gia nhieät LT 24 – 5 LT 12 – 20 PMK – 2 BK-1,25/25 1,5 2,2 10 2,5 0,127 0,2 kW kW kW kW m3 m3 10 trieäu ñ/caùi 3 trieäu ñ/caùi 20 trieäu ñ/caùi 10 trieäu ñ/caùi 117,75trieäuñ/m3 10 trieäu 3 trieäu 20 trieäu 10 trieäu 43 trieäu ñ 14,954 trieäu ñ 23,55 trieäu ñ - Ñeäm Amiaêng 5,76 m2 100.000 ñ/m2 576.000 ñ - Kính quan saùt Thuûy tinh 2 caùi 250.000 ñ/ caùi 500.000 ñ -Vaät lieäu caùch nhieät 1,5 m3 3 trieäu ñ/m3 4.500.000 ñ - Van theùp 20 caùi 30.000 ñ/ caùi 600.000 ñ -Thieát bò ño: -Tai treo Aùp keá Nhieät keá Theùp CT3 2 2 26,4 caùi caùi kg 150.000 ñ/caùi 150.000 ñ/caùi 10.000,ñ/kg 300.000 ñ 300.000 ñ 264.000 ñ Toång coäng 334,714 trieäu ñ Löu yù : Ñôn giaù vaät tö chæ coù tính tham khaûo, vaø khoâng bao goàm chi phí gia coâng laép ñaët. TAØI LIEÄU THAM KHAÛO Soå tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa chaát (taäp 1) – PTs Traàn Xoa, PGs.PTs Nguyeãn Troïng Khuoâng , PTs Phaïm Xuaân Toaûn – NXB Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi , 1999. Soå tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa chaát (taäp 2) – PTs Traàn Xoa, PGs.PTs Nguyeãn Troïng Khuoâng , PTs Phaïm Xuaân Toaûn – NXB Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi , 1999. Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät – Phaïm Vaên Boân( chuû bieân) , Nguyeãn Ñình Thoï- Tröôøng Ñaïi hoïc Kyõ thuaät TP.HCM – 1991 Ví duï vaø baøi taäp – Phaïm Vaên Boân ,Vuõ Baù Minh, Hoaøng Minh Nam - Tröôøng Ñaïi hoïc Kyõ thuaät TP. HCM – 1991 Baøi taäp Cô löu chaát – Nguyeãn Thò Phöông , Leâ Song Giang – Ñaïi hoïc Baùch Khoa TP. HCM Veõ kyõ thuaät cô khí (taäp 2) – Traàn Höõu Queá (chuû bieân) , Ñaëng Vaên Cöù , Nguyeãn Vaên Tuaán – NXB Giaùo duïc - 1998. Caùc quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoaù hoïc(taäp 1 , quyeån 2) – NXB Ñaïi hoïc Quoác Gia TP. HCM Kyõ ngheä saûn xuaát ñöôøng mía – Nguyeãn Ngoä(chuû bieân) , Leâ Baïch Tuyeát, Phan Vaên Hieäp , Phaïm Vónh Vieãn , Maïnh Huøng – NXB Khoa hoïc kyõ thuaät – 1984. Maùy vaø thieát bò saûn xuaát hoaù chaát. Thieát keá vaø tính toaùn caùc chi tieát thieát bò hoaù chaát –Hoà Leä Vieân. Bôm , quaït , maùy neùn - Nguyeãn Vaên May (Ñaïi Hoïc Baùch Khoa Haø Noäi ) NXB Khoa hoïc kyõ thuaät . MUÏC LUÏC TOÅNG QUAN VEÀ COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG Giôùi thieäu chung trang 1 Nguyeân lieäu vaø saûn phaåm trang 2 Ñaëc ñieåm nguyeân lieäu trang 2 Ñaëc ñieåm saûn phaåm trang 2 Bieán ñoåi nguyeân lieäu vaø saûn phaåm trang 2 Yeâu caàu chaát löôïng saûn phaåm vaø giaù trò sinh hoaù trang 2 Coâ ñaëc vaø quaù trình coâ ñaëc trang 3 Ñònh nghóa coâ ñaëc trang 3 Caùc phöông phaùp coâ ñaëc trang 3 Baûn chaát cuûa söï coâ ñaëc trang 3 ÖÙng duïng cuûa söï coâ ñaëc trang 3 Ñaùnh giaù khaû naêng phaùt trieån cuûa söï coâ ñaëc trang 3 Caùc thieát bò coâ ñaëc nhieät trang 4 Phaân loaïi vaø öùng duïng trang 4 Heä thoáng coâ ñaëc chaân khoâng giaùn ñoaïn trang 5 Caùc thieát bò vaø chi tieát trang 5 Yeâu caàu thieát bò vaø vaán ñeà naêng löôïng trang 5 QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ Sô ñoà hoaït ñoäng heä thoáng coâ ñaëc 1 noài giaùn ñoaïn trang 7 Nguyeân lyù hoaït ñoäng thieát bò coâ ñaëc trang 7 Nguyeân lyù hoaït ñoäng thieát bò ngöng tuï Baromet trang 7 Hoaït ñoäng cuûa heä thoáng trang 7 Thao taùc vaän haønh trang 8 Chuaån bò trang 8 Vaän haønh trang 8 CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG Döõ kieän ban ñaàu trang 9 Caân baèng vaät chaát trang 9 Suaát löôïng nhaäp lieäu trang 9 Toång löôïng hôi thöù trang 9 Quaù trình bieán ñoåi vaät chaát trong quaù trình coâ ñaëc trang 9 Caân baèng naêng löôïng trang 10 Cheá ñoä nhieät ñoä trang 11 Caùc toån thaát nhieät ñoä trang 11 Caân baèng nhieät löôïng trang 12 Löôïng hôi ñoát duøng cho coâ ñaëc trang 13 Löôïng hôi ñoát tieâu toán rieâng trang 13 TÍNH TOAÙN TRUYEÀN NHIEÄT VAØ THÔØI GIAN COÂ ÑAËC Tính toaùn truyeàn nhieät cho thieát bò coâ ñaëc trang 14 Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng trang 14 Nhieät taûi rieâng phía dung dòch trang 14 Nhieät taûi rieâng phía töôøng trang 15 Heä soá truyeàn nhieät K cho quaù trình coâ ñaëc: trang 16 Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng trang 16 Keát quaû tính toaùn trang 17 Tính caùch nhieät cho thieát bò trang 18 Chieàu daøy lôùp caùch nhieät buoàng ñoát trang 18 Chieàu daøy lôùp caùch nhieät buoàng boác trang 18 Thôøi gian coâ ñaëc: trang 19 Thôøi gian coâ ñaëc dung dòch ñöôøng trang 19 Tính toaùn taïi caùc noàng ñoä khaùc nhau trang 19 Toång keát thôøi gian trang 21 TÍNH THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC Tính buoàng ñoát trang 22 Theå tích dung dòch ñaàu trong thieát bò trang 22 Theå tích dung dòch cuoái trong thieát bò trang 22 Tính choïn ñöôøng kính buoàng ñoát - soá oáng trang 22 Tính buoàng boác trang 24 Ñöôøng kính buoàng boác trang 24 Chieàu cao buoàng boác trang 25 Chieàu cao phaàn chaát loûng trong buoàng boác trang 26 Theå tích khoâng gian hôi trang 26 Tính ñöôøng oáng vaø caùc cöûa cuûa thieát bò coâ ñaëc trang 26 Ñöôøng oáng daãn hôi thöù: trang 26 Ñöôøng oáng nhaäp lieäu trang 26 Ñöôøng oáng thaùo saûn phaåm: trang 27 Ñöôøng oáng vaøo hôi ñoát trang 27 Ñöôøng oáng xaû nöôùc ngöng trang 28 TÍNH CÔ KHÍ CHO CAÙC CHI TIEÁT THIEÁT BÒ Tính beà daøy buoàng ñoát trang 29 Sô löôïc veà caáu taïo trang 29 Tính toaùn trang 29 Tính beàn cho caùc loã trang 30 Tính beà daøy buoàng boác trang 30 Sô löôïc veà caáu taïo trang 30 Tính toaùn trang 30 Tính beàn cho caùc loã trang 33 Tính beà daøy ñaùy trang 33 Sô löôïc veà caáu taïo trang 33 Tính toaùn trang 33 Tính beàn cho caùc loã trang 34 Tính beà daøy naép trang34 Sô löôïc veà caáu taïo trang 34 Tính toaùn trang 34 Tính beàn cho caùc loã trang 35 Tính beà daøy maët bích trang 36 Maët bích noái buoàng ñoát vaø buoàng boác trang 36 Maët bích noái buoàng ñoát vaø ñaùy trang 36 Maët bích noái buoàng boác vaø naép trang 36 Tính beà daøy væ oáng trang 37 Tính cho væ oáng ôû treân buoàng ñoát trang 37 Tính cho væ oáng ôû döôùi buoàng ñoát trang 38 Tính tai treo, chaân ñôõ. trang 39 Sô löôïc caáu taïo tai treo chaân ñôõ trang 39 Theå tích caùc boä phaän thieát bò trang 39 Khoái löôïng caùc boä phaän thieát bò trang 41 Toång khoái löôïng trang 41 THIEÁT BÒ TRUYEÀN NHIEÄT Sô löôïc veà cheá ñoä hoaït ñoäng vaø laøm vieäc cuûa TBTN trang 42 Tính heä soá truyeàn nhieät trang 42 Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng trang 42 Nhieät taûi rieâng phía töôøng trang 42 Nhieät taûi rieâng phía dung dòch trang 43 Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng trang 43 Keát quaû trang 44 Tính toaùn quaù trình ñun noùng oån ñònh trang 44 Caùc ñaïi löôïng lieân quan trang 44 Löôïng nhieät caàn thieát ñeå ñun noùng ñeán nhieät ñoä soâi trang 44 Löôïng nhieät hôi thöù cung caáp cho quaù trình ñun noùng trang 45 Tính toaùn trang 45 Tính toaùn quaù trình ñun noùng khoâng oån ñònh trang 46 Caùc ñaïi löôïng lieân quan trang 46 Löôïng nhieät caàn thieát ñeå ñun noùng ñeán nhieät ñoä soâi trang 46 Löôïng nhieät hôi thöù cung caáp cho quaù trình ñun noùng trang 46 Thôøi gian caàn thieát ñeå ñun noùng trang 47 THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ BAROMET Cheá ñoä laøm vieäc trang 48 Löôïng nöôùc laïnh vaøo thieát bò trang 48 Löôïng khoâng khí do bôm huùt ra khoûi TBNT trang 48 Theå tích khoâng khí caàn huùt trang 48 Caùc kích thöôùc chuû yeáu trong TBNT trang 49 Ñöôøng kính trong thieát bò trang 49 Kích thöôùc taám ngaên trang 49 Chieàu cao boä phaän ngöng tuï vaø caùc kích thöôùc cô baûn trang 50 Kích thöôùc oáng Baromet trang 50 TÍNH VAØ CHOÏN BÔM Tính choïn bôm chaân khoâng trang 52 Tính choïn bôm nöôùc vaøo TBNT trang 52 Tính choïn bôm nhaäp lieäu trang 54 Tính choïn bôm thaùo saûn phaåm trang 55 TÍNH GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ trang 60 TAØI LIEÄU THAM KHAÛO trang 61 MUÏC LUÏC trang 62