Đề tài Tìm hiểu công nghệ và dây chuyền thiết bị sản xuất bột cá, tính toán thiết kế một số thiết bị chính trong dây chuyền như máy sấy với năng suất 2000 Tấn bột cá/năm

077 Hệ số cấp nhiệt từ hơi đến thành thiết bị: a1 = Nu1. = 4077. = 1392 2.3.3. Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị đến vật liệu a2: Ta biết vật liệu sấy là cỏ với độ ẩm rất cao, sau khi vào mỏy sấy cỏ vừa được cấp nhiệt vừa được cỏnh đĩa khuấy trộn nờn tạo thành một hỗn hợp lỏng, ta xem hỗn hợp lỏng này cú tớnh chất như là nước Cỏc tớnh chất của vật liệu sấy được xỏc định thụng qua nhiệt độ trung bỡnh của vật liờu sấy tc = t1’ - Dttb = 164 – 80 = 840C Thụng số vật lý của nước ở nhiệt độ tc = 800C theo bảng I.129 -{I} Cp = 5,02 kJ/kg0C ; l = 0,665 Ư/m0C u = 0,416.10 -6 m2/s ; Pr = 2,66 Do vật liệu sấy được khuấy trộn bằng cỏnh đĩa nờn chuẩn số Nu cú dạng sau: Nu2 = 0,36. Re2/3.Pr1/3 trong đú ta lấy nhiệt độ trung bỡnh của chất vật liệu sấy và vận tốc khuấy trộn làm cỏc đại lượng cần xỏc định. Chuẩn số Re và Nu cú dạng sau: Re = ; Nu = trong đú: - dc đường kớnh cỏnh khuấy d = 1,72 m - D đường kớnh thiết bị D = 2 m - n số vũng quay của trục n = 2,4 vũng/phỳt - n hệ số nhớt động học u = 0,416.10 -6 m2/s Ta cú: Re = = = 3,64.106 Vậy Nu2 = 0,36. Re2/3.Pr1/3 = 0,36. (3,64.106)2/3.2,661/3 = 3639 Hệ số cấp nhiệt từ thành thiết bị đến vật liệu sấy: a2 = Nu2. = 3639. = 1210 2.3.4. Hệ số truyền nhiệt: Bài toỏn truyền nhiệt giữa một bờn là trao đổi nhiệt đối lưu do hơi nước bóo hoà ngưng tụ và một bờn là trao đổi nhiệt giữa vật liệu sấy bốc hơi ẩm, cú thể xem là bài toỏn truyền nhiệt qua tường phẳng. Nếu xem a1 là hệ số trao đổi nhiệt khi ngưng và a2 là hệ số trao đổi nhiệt từ thành thiết bị sang vật liệu sấy thỡ hệ số truyền nhiệt K được xỏc định: trong đú: d chiều dày vỏ thiết bị d = 10 mm l hệ số truyền nhiệt vật liệu làm thiết bị , chon vật liệu thộp CT3, ở nhiệt độ Dttb = 800C ta cú l = 50,2 W/m0C thay số vào == 573 W/m2 0C Do cú nhiều chất cặn bẩn bỏm vào thành thiết bị nờn lấy hệ số sử dụng bề mặt trao đổi nhiệt là: j = 0,85 Vậy hệ số truyền nhiệt : K = j.K0 = 0,85.573 = 487 W/m2 0C 2.3.5. Quỏ trỡnh truyền nhiờt: Phương trỡnh cơ sở đối với sự tớnh toỏn quỏ trỡnh trao đổi nhiệt là: Q = k.F.Dttb.t trong đú - Q : nhiệt lượng cần cấp W.h - F : diện tớch bề mặt trao đổi nhiệt, m2 - Dttb : hiệu nhiệt độ trung bỡnh, 0C - K : hệ số trao đổi nhiệt, W/m2 0C - t : thời gian quỏ trỡnh sấy , h Do quỏ trỡnh cấp nhiệt diễn ra theo từng giai đoạn khỏc nhau, vỡ vậy cần ỏp dụng phương trỡnh cho từng giai đoạn. Trong ba giai đoạn thỡ giai đoạn cấp nhiệt cho quỏ trỡnh bốc hơi là lớn nhất, đồng thời thời gian cấp nhiệt theo yờu cầu là nhỏ nhất. Vậy ta kiểm tra với lượng nhiệt cần cấp như thế cú đảm bảo thời gian cho quỏ trỡnh. ta cú Q2 = k.F.Dttb2.t2 nhiệt lượng cấp cho giai đoạn thư hai Q2 = 13560000 kJ = Dttb2 = 630C ; K= 487 W/m2 0C ; F = 67.88 m2 Vậy thời gian : = = 1,8 h = 108 phỳt Mặt khỏc theo lý thuyết giai đoạn cấp nhiệt cho quỏ trỡng bốc hơi cần thời gian lỏ 120 phỳt, vậy thời gian cấp nhiệt thực tế là ớt hơn. Để đảm bảo lượng nhiệt cung cấp ta giảm ỏp suất hơi bóo hoà của hơi nước xuống thấp hơn 7at, khi đú nhiệt độ của hơi nước và nước ngưng sẽ thấp hơn III. Tớnh toỏn cơ khớ cho thiết bị sấy: 3.1. Tớnh bớch thiết bị: 3.1.1. Xỏc định kớch thước cơ bản: Do thiết bị sấy cần bảo đảm độ chõn khụng trong quỏ trỡnh sấy do đú hai bớch phớa hai đầu thựng sấy phải đảm bảo tiờu chuẩn. Dựa vào đường kớnh của thiết bị ta xỏc định được kớch thước của bớch: Đường kớnh trong của thiết bị: Dt = 2000 mm Đường kớnh ngoài của thiết bị: D0 = 2015 mm Ta cú: Đường kớnh ngoài bớch: D = 2141 mm Đường kớnh tõm bulụng: Db = 2090 mm D1 = 2060 m Bu lụng M20, db = 28 mm, Z = 44 cỏi Bề dày bớch: h = 32 m m 3.1.2. Lực vận hành Tớnh bớch giữa thõn và nắp thựng khuấy: + Tớnh bu lụng ghộp bớch: Theo {V} ta cú lực nộn chiều trục sinh ra do xiết bu lụng: Dt - đường kớnh trong của thiết bị, Dt = 2000 mm. p - ỏp suất mụi trường trong thiết bị, p = 0,1 N/mm2. Dtb - đường kớnh trung bỡnh của đệm. Cỏc loại đệm bớt kớn chọn vật liệu đệm là thộp khụng rỉ với nhiệt độ lớn nhất của mụi trường là 2000C. Dtb = 2040 mm. b0 – bề rộng tớnh toỏn của đệm b0 = ( 0,5 á 0,8 ) b b – bề rộng thực của đệm, b = 10 mm -> b0 = 50 mm. m – hệ số ỏp suất riờng, phụ thuộc vào vật liệu và loại đệm. q0 - ỏp suất riờng cần thiết để làm biến dạng dẻo đệm. Giỏ trị đại lượng q0 với thộp m = 5,5 : q0 =120 ( N/ mm2 ) nờn lực ộp chiều trục sinh ra do xiết chặt bu lụng: Lực cần thiết ộp chặt đệm ban đầu: Q2 = p. Dtb .b0 .q0 = p.2040.50.120 = 3,85.106 (N) Lực tỏc dụng lờn bu lụng là: Q = Q1 + Q2 = 8,75.106 (N) Lực tỏc dụng lờn một bu lụng theo cụng thức : với z: số bu lụng đó chọn là z = 44 chiếc. Đường kớnh chõn ren của bu lụng xỏc định theo cụng thức: Chọn dt = 32 mm. với [s]- ứng suất cho phộp của vật liệu làm bu lụng. Tra bảng {II} ứng suất cho phộp của vật liệu làm bu lụng [s] phụ thuộc vào nhiệt độ {s}=280 N/mm2 với thộp 25X2MFA. - ứng suất tỏc dụng lờn bu lụng được xỏc định theo cụng thức {II}: 3.2. Tớnh toỏn bộ truyền động: 3.2.1. Chọn động cơ: Chọn động cơ điện để dẫn động mỏy múc hoặc cỏc thiết bị cụng nghệ là giai đoạn đầu tiờn trong qỳa trỡnh tớnh toỏn thiết kế mỏy. Trong trường hợp dựng hộp giảm tốc và động cơ thỡ việc chọn đỳng loại động cơ ảnh hưởng rất nhiều đến việc lựa chọn hộp giảm tốc cũng như bộ truyền ngoài hộp. Muốn chọn đỳng động cơ cần hiểu rừ đặc tớnh và phạm vi hoạt động của từng loại. Với thiết bị này ta chọn động cơ điện xoay chiều ba pha khụng đồng bộ rụ to ngắn mạch với ưu điểm: kết cấu đơn giản, giỏ thành tương đối hạ, dễ bảo quản, làm việc tin cậy, cú thể mắc trực tiếp vào lưới điện ba pha khụng cần biến đổi dũng điện. Nhược điểm là: hiệu suất và cụng suất thấp (so với động cơ ba pha đồng bộ), khụng điều chỉnh được vận tốc ( so với động cơ một chiều và động cơ ba pha khụng đồng bộ rụto dõy cuốn). Nhờ cú nhiều ưu điểm cơ bản, động cơ xoay chiều ba pha khụng đồng bộ rụto ngắn mạch được sử dụng rất phổ biến trong cỏc nghành cụng nghiệp. Để dẫn động cỏc thiết bị vận chuyển, băng tải, xớch tải, thựng trộn. Cụng suất động cơ: Trong đú: + k = 2: hệ số quỏ tải khi khởi động. + htd : hiệu suất truyền động: htd =hgt .ho8 .hnt. .hđ .hx Với: hgt = 0,97: hiệu suất hộp giảm tốc. ho = 0,99: hiệu suất ổ. hnt= 0,95: hiệu suất nối trục. hx = 0,96: hiệu suất bộ truyền xớch hd =0,95: hiệu suất bộ truyền đai ị htd =0,97. 0,998. 0,95.0.96.0,95 = 0,775 + hhd = 0,9 : hiệu suất hộp đệm. Do đú cụng suất động cơ: Ta cú cụng suất động cơ Nđc = 9,34 (KW) và số vũng quay của trục khuấy là n = 2,4 vũng/phỳt. Do đú, theo trang 238 bảng phụ lục (P1.3 - VI). Cỏc thụng số kỹ thuật của động cơ 4A chọn kiểu động cơ: 4A- 132M4Y3 với cỏc thụng số: . Cụng suất N = 11 kW. . Vận tốc vũng n = 1458 vũng/phỳt. . Cos j = 0,87. . h = 89% . . TMax/ TDN = 2,2 . . TK/ TDN = 2 . Theo trang 242 bảng phụ lục (P1.7- VI). Kớch thước của động cơ 4A: . Kớch thước lắp đặt: L30 = 530; H31 = 350; D30 = 302. . Trọng lượng động cơ G = 93 kg. 3.2.2. Xỏc định bộ truyền động: Trong cỏc hệ dẫn động cơ khớ thường sử dụng cỏc bộ truyền bỏnh răng hoặc trục vớt dưới dạng một tổ hợp biệt lập, được gọi là hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, cú tỉ số truyền khụng đổi và được dựng để giảm vận tốc gúc và tăng mụmen xoắn. Tuỳ theo tỉ số truyền chung của hộp giảm tốc, người ta phõn ra hộp giảm tốc một cấp và hộp giảm tốc nhiều cấp. Tuỳ theo loại truyền động trong hộp giảm tốc phõn ra: hộp giảm tốc bỏnh răng trụ, hộp giảm tốc bỏnh răng cụn hoặc cụn – trụ, hộp giảm tốc trục vớt, trục vớt – bỏnh răng hoặc bỏnh răng – trục vớt, hộp giảm tốc bỏnh răng hành tinh, hộp giảm tốc bỏnh răng vũng và động cơ - hộp giảm tốc. Hộp giảm tốc được sử dụng rộng rói trong cỏc nghành cơ khớ, luyện kim hoỏ chất,… 3.2.2.1. Xỏc định tỷ số truyền của hệ dẫn động nđ/c – số vũng quay của động cơ đó chọn, vũng/phỳt. nlv – số vũng quay của trục mỏy cụng tỏc, vũng/phỳt. Phõn tỷ số truyền của hệ dẫn động: chọn kết cấu truyền động giữa động cơ và hộp giảm tốc, do đú tỉ số truyền của hộp giảm tốc là: Uh = 24. Với tỉ số truyền này ta chọn hộp giảm tốc bỏnh răng trụ hai cấp. 3.2.2.2. Phõn tỷ số truyền của hệ dẫn động: ut = un . uh un – tỉ số truyền của cỏc bộ truyền ngoài hộp giảm tốc. ( un cú thể là tỉ số truyền của bộ truyền đai uđ, bộ truyền xớch ux, của bộ truyền bỏnh răng u br … ) là tớch của cỏc tỉ số truyền của cỏc bộ truyền này. uh – tỉ số truyền của hộp giảm tốc. Chọn bộ truyền của hộp giảm tốc là truyền động bỏnh răng trụ hai cấp, tỷ số truyền là : uh = 24 Chọn bộ truyền ngoài hộp giảm tốc gồm : Truyền động xớch từ động cơ đến hộp giảm tốc, tỷ số truyền ux = 5 Truyền động đai từ hộp giảm tốc đến trục, tỷ số truyền uđ = Sơ đồ truyền động cho trục 1- Động cơ điện ; 2 – Truyền động xớch: 3 – Hộp giảm tốc 4 – truyền động đai: 5: Khớp nối 3.2.2.3. Xỏc định sơ bộ cỏc bộ truyền động: 2.3.1. Bộ truyền xớch: Đĩa nhỏ cú số vũng quay cựng trục động cơ : n = 1458 vũng/phỳt Với tỷ số truyền là: ux = 5, ta cú số vũng quay của đĩa lớn nx = vũng/phỳt Số răng của đĩa nhỏ: z1 = 22; Số răng của đĩa lớn: z2 = ux.z1 = 5.22 = 110 Chọn bộ truyền xớch một dõy cú bước xớch : p = 25,4 mm khoảng cỏch trục: a = 40.p = 40 .25,4 = 1016 mm Đường kớnh đĩa xớch: = = 178 mm = = 889 mm 2.3.2. Bộ truyền hộp giảm tốc: Với tỷ số truyền uh = 24, chọn hộp giảm tốc bỏnh răng trụ hai cấp, Chọn hộp giảm tốc 2 cấp phõn phối tỷ số truyền trong hộp giảm tốc uh cho cỏc cấp theo bảng 3.1-Trang 43-{VI}: u1 = 6,48 u2 = 3,5 Số vũng quay của trục một băng số vũng quay trục đĩa lớn của bộ truyền xớch n1 = 291,6 vũng/phỳt Số vũng quay trục hai: (vũng/phỳt) Số vũng quay trục hai: (vũng/phỳt) 2.3.3. Bộ truyền đai: Số vũng quay của đai nhỏ : n = vũng/phỳt Chọn đường kớnh đai nhỏ: d1 = 300 mm đường kớnh đa lớn: d2 = ud.d1(1-e) = 4.300.(1-0,02)= 1200 mm Khoảng cỏch trục : a = 1,5.( d1 + d2 ) = 1,5.( 1200+300) = 2250 mm 3.3. Tớnh kiểm tra bền cho hệ thống: 3.3.1.Kiểm tra bền cho vỏ thiết bị sấy: Thiết bị vỏ mỏng khi chụi ỏp suất ngoài hoặc ỏp suất chõn khụng vượt qua giỏ trị tới hạn, sẽ mất tớnh ổn định. Tức là mất hỡnh dạng ban đầu và bị bẹp thành nhiều mỳi, mặc dầu ưng suất nến trong vỏ đang thấp hơn ứng suất cho phột rất nhiều Thiết bị sấy là loại vỏ trụ ngắn cú thể bẹp thành nhiều mỳi cho nờn cú nhiều giỏ trị ỏp suất tới hạn tuỳ theo số mỳi. Áp suất tớnh toỏn bờn ngoài tỏc dụng lờn thành thiết bị bao gồm ỏp suất do độ chõn khụng trong thiết bị và ỏp suất trong bao hơi gõy ra là: pn = pck + ph = 0,7.106 + 0,1.106 = 0,8.106 N/m2 Trong đú: - pck ỏp suất gõy ra bởi độ chõn khụng, pck= 0,1.106 N/m2 - ph ỏp suất gõy ra do hơi bóo hoà, ph = 0,7.106 N/m2 Kiểm tra điều kiện theo XIII.30- {II}: và điều kiện theo XIII.31- {II}: „ = 0,00528 „ 0,523 trong đú D : đường kớnh của thiết bị D = 2000 mm L : chiều cao thiết bị H = 6000 mm Et : mụđun đàn hồi ở nhiệt độ t của thành thiết bị Et = 191 .109 N/m2 (tại t = 500C) Vỡ thỏa món hai điều trờn nờn ta cú thể tớnh chiều dày thoe cụng thức XIII.32-{II}: S = 1,25.Dt. + C = 1,25.2.0,00528 + C = 13,2 + C ,m trong đú: C đại lượng bổ sung phụ thuộc vào độ ăn mũn, độ bào mũn và dung sai của chiều dày: C = C1 + C2 + C3 = 1 + 0 + 0,8 = 1,8 m m chọn C1 = 1mm; C2 = 0 mm; C3 = 0,8mm Vậy chiều dày vỏ thiết bị lấy S = 15mm 3.3.2. Kiểm tra bền trục: Trục chịu tỏc dụng bởi trọng lực của cỏc đĩa, ta xem như trục chịu tải trọng phõn bố đều trờn đoạn chiều dài mà trục gắn cỏc cỏnh đĩa. * Xỏc định tải trọng tỏc dụng lờn thựng: Cỏc cỏnh đĩa cú hỡnh vằn khăn với đường kớnh trong và ngoài là: d = 110 mm; D = 860 mm ; bề dày h = 9 mm Khối lượng của một cỏnh đĩa: m = r.V (kg) Trong đú: - r là khối lượng riờng của vật liệu làm trục, chọn thộp CT3 cú khối lượng riờng r = 7580 kg/m3 - V thể tớch của cỏnh đĩa: V = (p.D2/4 - p.d2/4).h = (3,14.8602/4 – 3,14.1102).9 = 5140000 mm3 Vậy m = 7580.0,00514 = 40 kg Cú 30 cỏnh đĩa trờn trục, vậy tải trọng tỏc dụng lờn thựng là: P = 30.g.m = 30.9,81.40 = 11772 N Tải trọng phõn bố đều tỏc dụng lờn trục: q = P/L = 11772/6 = 1926 N/m * Mụ men uốn lớn nhất tỏc dụng lờn trục: Mu = q.L.(a + L/2) = 1926.6.( 0,5 + 6/2) = 41202 N.m *Mụ men xoắn sinh ra khi trục quay: Mx = 9736. (N.m) Trong đú: - N cụng suất tiờu hao N = 3,72 KW - n số vũng quay của trục n = 2,4 vũng/phỳt Thay số vào ta cú: Mx = 9736. = 97,36.15090,8 N.m * Mụ men tớnh toỏn khi thựng chịu uốn và chịu xoắn: M = N.m * Mụ men chống uốn: W = 0,785.d3.S (cm3 ) Trong đú: d là đường kớnh ngoài trục d = 22 cm S là chiều dày của trục S = 1 cm Ta cú W = 0,785.d3.S = 0,785.223.1 = 8358 (cm3 ) Vậy ứng suất sinh ra : s = N/cm2 Vật liệu làm trục là thộp CT3 cú ứng suất cho phộp là : [s] = 40.000 N/cm2 mà theo tớnh toỏn ta cú : s = 420 N/cm2 < [s] = 40.000 N/cm2 Vậy trục đảm bảo bền. * Xỏc định độ vừng của trục: Độ vừng lớn nhất của trục là điểm chớnh giữa 0, theo Vờrờsaghin ta cú: yo = Trong đú: - W = = =188748 N.m2 - Mk = (L/2+a).4/3 = (6/2 + 0,5).4/3 = 4,6 - E mụđun đàn hồi E = 2,2.107 N/cm2 - J mụmen quỏn tớnh J = cm4 Vậy độ vừng yo = = = 1,1 cm khoảng cỏch giữa cỏnh đĩa với thõn thựng : s = 3cm > y0 = 1,1cm Vậy khoảng cỏch đảm bảo a L/2 L/2 b q M yo 3.3.3. Chọn ổ lăn cho trục : Tải trọng hướng tõm: Fr = 11772 N Tải trọng dọc trục: Fa = 0 Mụ men uốn Mu = 41202 N.m Mụ men xoắn Mx = 15090,8 N.m Vậy chọn ổ đũa ngắn đỡ theo bảng P2.8-{VI}: khớ hiệu ổ 2416 đường kớnh trong d = 200 mm đường kớnh ngoài D = 450 mm CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ BARễMẫT I. Giới thiệu chung về thiết bị ngưng tụ Barụmột Thiết bị ngưng tụ là 1 bộ phận rất quan trọng và cần thiết đối với hệ thống thiết bị cụ đặc dưới chõn khụng. Vỡ trong ngành cụng nghiệp hoỏ chất, cụng nghiệp thực phẩm…khụng yờu cầu thu nước ngưng sạch, cho nờn thường dựng thiết bị ngưng tụ hỗn hợp, nú cú ưu điểm là đơn giản, rẻ tiền hơn thiết bị ngưng tụ bề mặt. Nguyờn tắc làm việc chủ yếu trong cỏc thiết bị ngưng tụ trực tiếp là cho hơi nước và nước làm lạnh phun trực tiếp vào nhau. Hơi nước vào thiết bị từ dưới lờn, nước làm lạnh được phun từ trờn thiết bị xuống. Nước lạnh thu nhiệt lượng do hơi nước thải ra và hơi ngưng tụ lại trộn lẫn với nhau hợp thành dũng chảy, chảy tràn qua cạnh tấm ngăn và đồng thời một phần chui qua cỏc lỗ của tấm ngăn.Hỗn hợp nước làm nguội và chất lỏng đó ngưng tụ chảy xuống ống baromet rồi thoỏt ra ngoài. Khớ khụng ngưng được dẫn ra ngoài ống dẫn đặt ở vị trớ thớch hợp sang thiết bị thu hồi bọt, phần bọt thu hồi được cho quay lại ụng baromet, khớ khụng ngưng được hỳt ra ngoài qua ống phớa trờn bằng bơm chõn khụng màng nước. Khi làm việc giữa hơi và nước cần cú bề mặt tiếp xỳc lớn thỡ hiệu quả cao. Vỡ thế người ta thường phun nước bằng cỏc vũi phun hoặc cho chảy qua nhiều tấm ngăn hỡng bỏn nguyệt nằm ngang chứa nhiều lỗ nhỏ. Khoảng cỏch giữa cỏc tấm ngăn thường tăng dần từ trờn xuống dưới bởi vỡ thể tớch riờng của hơi nước vào lớn hơn. Ống baromet thường cao khoảng 11 m, để khi đọ chõn khụng trong thiết bị tăng thỡ nước vẫn khụng dăng lờn ngập tràn thiết bị. Dựa vào chiều của dũng hơi và dũng lỏng mà người ta chia thiết bị ngưng tụ thành loại ngược chiều và loại xuụi chiều. Loại ngược chiều hợp lý hơn cả, vỡ cú thể thu được nước ngưng ở nhiệt độ cao, thể tớch khớ thải bộ và nhiệt độ của khớ thải gần với nhiệt độ ban đầu của nước vỡ thế mà giảm thấp cụng suất của bơm chõn khụng. Tớnh toỏn thiết bị ngưng tụ barụmột bao gồm: Xỏc định số đĩa cần thiết để ngưng tụ hơi vào và thu được nước chảy ra cú nhiệt độ yờu cầu và tớnh toàn đú dựa vào quy luật đun núng chất lỏng khi trộn trực tiếp nú với hơi. Hỡnh vẽ thiết bị ngưng tụ barụmột 1.cửa nước vào; 2.tấm ngăn hỡnh bỏn nguyệt; 3.thõn; 4.cửa hơi vào 5.ống barụmột; 6.thiết bị thu hồi bọt; 7.bơm chõn khụng II. Tớnh Toỏn Cụng Nghệ 2.1.Cơ sở lý thuyết để tớnh toỏn thiết bị Để tớnh toỏn ta dựa vào quy luật đun núng chất lỏng khi trộn trực tiếp nú với hơi cú nhiệt độ nhất định. Giả sử cú một luồng nước chảy theo vũng trũn. Khi nước chảy qua lỗ sẽ xảy ra sự trao đổi nhiệt giữa hơi và nước lạnh. Theo phương trỡnh cõn bằng nhiệt của luồng nước: a(t” - t)dF=fwcrdt trong đú: a: Hệ số cấp nhiệt từ hơi đến nước, W/m2,0C; t”: nhiệt độ bóo hoà, 0C; t : Nhiệt độ của lỏng ở tiết diện đang xột, oC’ F: bề mặt tiếp xỳc của hơi và lỏng, m3; f : diện tớch tiết diện của luồng hơi nước, m2; w: tốc độ chảy của chất lỏng ở tiết diện đó cho, m/s; c: nhiệt dung riờng của chất lỏng, kj/kg, 0C; r: khối lượng riờng của chất lỏng, kg/m3; biến đổi phương trỡnh cõn bằng nhiệt ta cú: tớch phõn lờn ta cú: Dạng cụ thể của phương trỡnh này tỡm được trờn cơ sở hiệu chỉnh cỏc số liệu thực nghiệm đối với luồng lỏng chảy trũn, và ta cú: lg=0.29()() dtd= trong đú: b:chiều rộng của luồng nước; d: chiều dày luồng nước; w0:tốc độ chảy ban đầu của luồng nước; H-chiều cao rơi của luồng nước; Phương trỡnh này cho phộp tớnh toỏn quỏ trỡnh đun núng nước khi cho nú chảy từ đĩa này lờn đĩa khỏc và tớnh toỏn lượng hơi ngưng tụ khi đú. 2.2. Tớnh toỏn cỏc thụng số cụng nghệ của thiết bị: 2.2.1.Xỏc định lượng nước làm lạnh ỏp suất tuyệt đối trong thiết bị ngưng tụ: ptđ = 0.2 at Ta tra bảng thụng số về hơi nước ta được cỏc thụng số: bảng I.251-{I} i” =2607 kj/kg r = 2358 kj/kg t” =59,7 0C v” =7,977 m3/kg Nhiệt độ cuối của nước thấp hơn hơi, vậy ta chọn nhiệt độ cuối của nước là 50 0C. Phương trỡnh cõn bằng nhiệt cho thiết bị: D.i’’ + W.c.tbd = D.tng.c + W.c.tng D : lượng hơi ngưng tụ đi vào thiết bị, kg/s W: lượng nước làm nguội đưa vào thiết bị, kg/s i’’: nhiệt lượng riờng(hàm nhiệt) của nước, J/kg c : nhiệt dung riờng của nước, J/kg0C tbd, tng : nhiệt độ đầu và cuối của nước làm nguội Tớnh cho 1 kg hơi: i’’ + M.tbd.c = (1+M).tng.c M = , kg nước/1 kg hơi Vậy lượng nước để ngưng tụ 1 kg hơi: M = ==19,07 kg Vậy lượng hơi nước làm lạnh trong 1 h: W =M.D = 19,07.12000 = 228840 kg/h = 0,0635 m3/h 2.2.2. Xỏc định đường kớnh thiết bị ngưng tụ: (dt) Xỏc định đường kớnh của thiết bị ngưng tụ theo cụng thức {III}: dt== 0.0188=0.0188= 1,5m D : lượng hơi vào thiết bị, kg/h v’’: thể tớch riờng của hơi w : vận tốc hơi trung bỡnh trong thiết bị(vuụng gúc với thiết diện ngang) ta lấy w0=15 m/s chọn dt= 1.6 m = 1600 mm * Xỏc định cỏc kớch thước của cỏc đĩa ngăn trong thiết bị: Ta sử dụng cỏc đĩa ngăn hỡnh viờn phõn. Ta tớnh được kớch thước cơ bản của đĩa ngăn như sau: bề rộng của đĩa ngăn l= dt/2 + 50 = 850 mm Trờn tấm ngăn cú đục nhiều lỗ nhỏ,dựng nước sạch lấy đường kớnh cỏc lỗ là 2 m m, cỏc lỗ xếp theo hỡnh lục giỏc đều chiều dày của đĩa d = 4 mm; 2.2.3. Tớnh toỏn nhiệt cho thiết bị ngưng tụ: Để kiểm tra chế độ nhiệt của thiết bị ngưng tụ, ta tiến hành tớnh số đĩa và chiều cao của nú Ta chọn khoảng cỏch trung binh giữa cac tấm ngăn và tổng chiều cao hữu ớch của thiết bị là dựa vào mức độ núng nước và thời gian lưu lại trong thiết bị Tớnh toỏn cần phải xỏc định rằng : với số đĩa và khoảng cỏch đó chọn , lượng nước làm lạnh đó được tớnh toỏn ở trờn phải được đun nong đến nhiệt đọ đó cho là 500C 2.2.3.1. Tớnh sự biến đổi nhiệt của nước khi chảy từ đĩa thứ nhất qua đĩa thứ hai: theo cụng thức {III} : lg=2,029 trong đú dtd = vận tốc nước chảy khỏi đĩa w0= trong đú V: lượng nước tiờu hao m3/s b: chiều rộng của đĩa , m h: chiều cao của lớp nươc trờn đĩa, m Theo cụng thức đối với trường hợp nước chảy tràn V = 2/3h b ở đõy h hệ số tiờu hao h = o,63 vậy V = 0,42b suy ra h = thay số vào cụng thức h = = 0,077 m vậy w0 = = 0,52 m/s Vận tốc chảy trung bỡnh của dũng từ đĩa thứ nhất: wtb = = = 1,85 m/s Chiều dày của dũng chảy: s = = = 0,0215 m dtb = = 0,042 m Thay gớa trị vào cụng thức lg= 2,029 suy ra lg = 0,157 Giải phương trỡnh này đối với t2, ta tỡm nhiết độ của nước khivào đĩa thứ hai t2 = 31,90C Lượng nhiệt do nước lấy đi Q = 63,5 (31,9 - 20).4,19 = 3166 kJ/s Lượng hơi nước ngưng tụ: = = 1,28 kg/s Lượng nước chảy ra khỏi đĩa hai 25,6 + 1,28 = 64,78 kg/s 2.2.3.2.Tớnh sự biến đổi nhiệt của nước khi chảy từ đĩa thứ hai qua đĩa thứ ba: Tương tự như trờn với , ta cú: h = = 0,078 m vậy w0 = = 0,52 m/s Vận tốc chảy trung bỡnh của dũng từ đĩa ba: wtb = = = 1,85 m/s Chiều dày của dũng chảy: s = = = 0,0219 m dtb = = 0,043 m Thay gớa trị vào cụng thức lg= 2,029 suy ra lg = 0,155 Giải phương trỡnh này đối với t3, ta tỡm nhiết độ của nước khi vào đĩa thứ ba t3 = 40,20C Lượng nhiệt do nước lấy đi Q = 64,78 (40,2 - 31,9).4,19 = 2253 kJ/s Lượng hơi nước ngưng tụ: = = 0,924 kg/s Lượng nước chảy ra khỏi đĩa hai 64,78 + 0,924 = 65,704 kg/s 2.2.3.3.Tớnh sự biến đổi nhiệt của nước khi chảy từ đĩa thứ ba qua đĩa thứ tư: h = = 0,079 m vậy w0 = = 0,52 m/s Vận tốc chảy trung bỡnh của dũng từ đĩa tư: wtb = = = 1,85 m/s Chiều dày của dũng chảy: s = = = 0,022 m dtb = = 0,043 m Thay gớa trị vào cụng thức lg= 2,029 suy ra lg = 0,155 Giải phương trỡnh này đối với t4, ta tỡm nhiết độ của nước khi vào đĩa thứ tư t4 = 46,060C Lượng nhiệt do nước lấy đi Q = 65,7 (46,06 - 40,2).4,19 = 1613 kJ/s Lượng hơi nước ngưng tụ: = = 0,668 kg/s Lượng nước chảy ra khỏi đĩa hai 65,7 + 0,668 = 66,37 kg/s 2.2.3.4.Tớnh sự biến đổi nhiệt của nước khi chảy từ đĩa thứ tư qua đĩa thứ năm h = = 0,079 m vậy w0 = = 0,525 m/s Vận tốc chảy trung bỡnh của dũng từ đĩa tư: wtb = = = 1,997 m/s Chiều dày của dũng chảy: s = = = 0,021 m dtb = = 0,0415 m Thay gớa trị vào cụng thức lg= 2,029 suy ra lg = 0,1788 Giải phương trỡnh này đối với t5, ta tỡm nhiết độ của nước khi vào đĩa thứ năm t5 = 50,60C Lượng nhiệt do nước lấy đi Q = 66,37 (50,6 - 46,06).4,19 = 1263 kJ/s Lượng hơi nước ngưng tụ: = = 0,527 kg/s Lượng nước chảy ra khỏi đĩa năm: 66,37 + 0,527 = 66.897 kg/s Nhỡn vào bản ta thấy n = 5 (đĩa) thỡ nhiệt độ cuối của nước đó đạt yờu cầu. Vậy ta đó tỡm được n =5. 2.2.4.Tớnh ống Barụmột Đường kớnh ống barụmột được xỏc định theo cụng thức sau {III}: dống= D= 16000 kg/h ; W= 228840 kg/h; Lấy w = 0.6 m/s. ta cú : dống==0.37 m Chọn dống= 0.37 m = 400 mm *Xỏc định chiều cao của ống: Chiều cao cột nước ứng với ỏp suất tuyệt đối : p = 0,2 at H = 10,33 – 10,33.0,2 = 8,3 m Chọn chiều cao sơ bộ của ống: H = 10 m xột chuẩn số Re: Re==104077 Trong đú n là độ nhớt của nước ở t0 = 500C Hệ số ma sỏt l đối với ống nhẵn trong giới hạn Re = 105á108 xỏc định theo: l= 0.032 + =0.04236 Tổn thất ỏp suất trong ống barụmột: H2==0.067 m S = 12236 5 4 3 2 1 N0 khoảng 0.7 0.6 0.5 0.5 0.5 Khoảng cỏch giữa cỏc đĩa 0.0663 0.066 0.065 0.064 Lượng nước vào đĩa V, m3/s 0.079 0.079 0.078 0.077 Chiều cao của lớp nước trờn đĩa h(m) 0.525 0.52 0.52 0.52 Vận tốc ban đầu của nước w0 (m/s) 1.997 1,85 1.85 1.85 Vận tốc trung bỡnh của nước (m/s) 0.021 0.022 0.0219 0.0215 Chiều dày của dũng chảy d (m) 0.041 5 0.043 0.043 0.042 Đường kớnh tương đương dtd (m) 59.7 59.7 59.7 59.7 Nhiệt độ của hơi t”,0C 46.06 40.2 31.9 20 Nhiệt độ ban đầu của nước T1 50.6 46.06 40.2 31.9 Nhiệt độ cuối của nước T2 1263 1613 2253 3166 Nhiệt lượng được lấy đi kJ/s 0.527 0.668 0,924 1,28 Lượng hơi đó ngưng tụ kg/s 0.0668 0.0664 0.0657 0.0648 Lượng nước chảy ra khỏi đĩa đó cho m3/s Chiều cao của ống barụmột: Hống=8.3 + 0.067 + 1= 9.367 m đlấy Hống=10 m 2.2.5.Tớnh cỏc miệng ống: - Miệng ống nước vào: lấy vận tốc nước vào w = 0.6 m/s; lưu lượng nước V=0.0635 m3/s dống= lấy dống=400 mm - Miệng ống hơi: lấy vận tốc hơi wh= 70 m/s Vs= m; đ dh= 2.2.6. Bảng những kớch thước cơ bản của thiết bị: Dựa vào đường kớnh trong của thiết bị dt= 1600 mm. Dựng bảng VI.8_{II} ta chọn cỏc kớch thước tiờu chuẩn của thiết bị ngưng tụ barụmột như sau: + Đường kớnh trong của thiết bị: dT=1600 mm + Khoảng cỏch từ ngăn trờn cựng đến nắp: a=1300 (mm) + Khoảng cỏch từ ngăn cuối cựng đến nắp: p=1200 (mm) + Bề rộng của tấm ngăn : b =1000 mm + Đường kớnh cỏc cửa ra, vào: + Hơi vào: d1 = 700 mm + nước vào: d2 = 400 mm + hỗn hợp khớ và hơi ra: d3 = 200 mm + ống baromet: d4 = 400 mm + Chọn sơ bộ chiều dày thành thiết bị là S = 6 mm Vật liệu chớnh để chế tạo thiết bị là loại thộp : CT3, thõn hỡnh trụ được lắp ghộp bằng cỏc tấm thộp hàn lại với nhau III. Tớnh toỏn cơ khớ cho thiết bị 3.1. Tớnh toỏn độ bền , kiểm tra bề dày thành thiết bị: Đối với cỏc thiết bị thành mỏng làm việc chịu ỏp suất chõn khụng thỡ thành của nú cú thể bị nộn vào trong, để trỏnh hiện tượng này ta cần gia cụng hỡnh dạng hỡnh trụ phải chớnh xỏc, chiều dầy S của thiết bị phải đảm bảo. Do ỏp suất trong thiết bị là chõn khụng, nờn trong tớnh toỏn dựng ỏp suất bờn ngoài: pn = 0,1.106 N/m2 Thiết bị thoả món điều kiện: 1„ H/D „ 8 „ 0,523 trong đú D : đường kớnh của thiết bị D = 1600 mm H : chiều cao thiết bị H = 4600 mm Et : mụđun đàn hồi ở nhiệt độ t của thành thiết bị Et = 1.91 .105 N/mm2 (tại t = 500C) Thõn thỏp là vỏ mỏng hỡnh trụ hàn thẳng đứng. Chọn vật liệu làm vỏ là thộp CT3 sk = 380.106 N/m2 bảng XII.4 –{II}. Chọn tốc độ gỉ C = 0,06 mm/năm ( C1 =