Đồ án Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều có phòng đốt ngoài làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 6480 kg/h

Hệ thống cô đặc xuôi chiều làm việc liên tục :

Dung dịch đầu(NaOH) được bơm( 6) đưa vào thùng cao vị số( 5) từ thùng chứa, sau đó chảy vào thiết bị trao đổi nhiệt( 3). ở thiết bị trao đổi nhiệt dung dịch được đun nóng sơ bộ đến nhiệt độ sôi rồi đi vào nồi 1. ở nồi 1, dung dịch tiếp tục được đun nóng bằng thiết bị đun nóng kiểu ống chùm, dung dịch chảy trong các ống truyền nhiệt, hơi đốt được đưa vào buồng đốt để đun nóng dung dịch . Nước ngưng được đưa ra khỏi phòng đốt bằng cửa tháo nước ngưng. Dung môi bốc hơi lên trong phòng bốc gọi là hơi thứ, hơi thứ trước khi ra khỏi nồi cô đặc được đưa qua bộ phận tách bọt nhằm hồi lưu phần dung dịch bốc hơi theo hơi thứ qua bọt. Hơi thứ ra khỏi nồi 1 được làm hơi đốt cho nồi 2. Dung dịch từ nồi 1 tự di chuyển sang nồi thứ 2 do có sự chênh lệch áp suất làm việc giữa các nồi, áp suất nồi sau nhỏ hơn áp suất nồi trước. Nhiệt độ của nồi trước lớn hơn nhiệt độ của nồi sau, do đó dung dịch đi vào nồi 2 có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ sôi, kết quả là dung dịch được làm lạnh, lượng nhiệt này sẽ làm bốc hơi thêm một lượng dung môi gọi là quá trình tự bốc hơi. Nhưng khi dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch do đó cần phải tiêu tốn thêm 1 lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch, vì vậy khi cô đặc xuôi (1.1)chiều dung dịch trước khi đưa vào nồi đầu được đun nóng sơ bộ .

Dung dịch sản phẩm ở nồi 2 được đưa vào thùng chứa sản phẩm. Hơi thứ bốc ra khỏi nồi thứ 2 được đưa vào thiết bị ngưng tụ barômet. Trong thiết bị ngưng tụ nước làm lạnh từ trên đi xuống hơi cần ngưng đi từ dưới đi lên, ở đây hơi được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống baromet

( 10) ra ngoài, còn khí không ngưng đi qua thiết bị thu hồi bọt rồi vào bơm hút chân không.

 

doc60 trang | Chia sẻ: netpro | Lượt xem: 20697 | Lượt tải: 2download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đồ án Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều có phòng đốt ngoài làm việc liên tục với dung dịch NaOH, năng suất 6480 kg/h, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
uá trình tự bốc hơi. Nhưng khi dung dịch đi vào nồi đầu có nhiệt độ thấp hơn nhiệt độ sôi của dung dịch do đó cần phải tiêu tốn thêm 1 lượng hơi đốt để đun nóng dung dịch, vì vậy khi cô đặc xuôi chiều dung dịch trước khi đưa vào nồi đầu được đun nóng sơ bộ . Dung dịch sản phẩm ở nồi 2 được đưa vào thùng chứa sản phẩm. Hơi thứ bốc ra khỏi nồi thứ 2 được đưa vào thiết bị ngưng tụ barômet. Trong thiết bị ngưng tụ nước làm lạnh từ trên đi xuống hơi cần ngưng đi từ dưới đi lên, ở đây hơi được ngưng tụ lại thành lỏng chảy qua ống baromet ( 10) ra ngoài, còn khí không ngưng đi qua thiết bị thu hồi bọt rồi vào bơm hút chân không. III.Tính thiết bị chính: Các số liệu đầu : Năng suất tính theo dung dịch đầu Gd = 12600 [ kg/ h ] Nồng độ đầu của dung dịch Nồng độ cuối của dung dịch Áp suất suất hơi đốt Áp suất hơi ngưng tụ 1. Tổng lưọng hơi thứ bốc ra khỏi hệ thống : W ( kg/h ) Ta có: [4-55] 2. Lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi: Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 1 :, [kg/h] Lượng hơi thứ bốc ra ở nồi 2 :, [kg/h] Giả thiết mức phân phối lượng hơi thứ bốc ra ở 2 nồi là: Ta có hệ: 3. Nồng độ dung dịch trong mỗi nồi : Theo công thức: [4-57] Ta có: Với nồi 1 : Với nồi 2 : Ta được : phù hợp với số liệu ban đầu 4. Chênh lệch áp suất chung của hệ thống : ∆p Theo công thức: Ta có: [at] 5. Chênh lệch áp suất, nhiệt độ hơi đốt cho mỗi nồi: Gọi ∆pi: chênh lệch áp suất trong nồi thứ i [at] Giả thiết phân bố áp suất hơi đốt giữa 2 nồi là: Ta có hệ: Tính áp suất hơi đốt từng nồi suy ra nhiệt độ hơi đốt: Theo công thức Ta có: Nồi 1: Nồi 2: Tra bảng I.251 [3-314] (Tính chất lý hóa của hơi nước bão hòa phụ thuộc áp suất) và nội suy ta có: Nồi 1: với ta được: - Nhiệt độ hơi đốt: - Nhiệt lượng riêng: - Nhiệt hoá hơi: Nồi 2: với ta được : - Nhiệt độ hơi đốt: - Nhiệt lượng riêng: - Nhiệt hoá hơi: Với ta được: 6. Tính nhiệt độ và áp suất hơi thứ ra khỏi từng nồi: Gọi : nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi thứ i (i =1,2) : tổn thất nhiệt độ do trở lực đường ống (chọn ) Theo công thức: ta có: Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 1 là: Nhiệt độ hơi thứ ra khỏi nồi 2 là: Tra bảng I.250 [3.314] (Tính chất lý hóa của hơi nước bão hòa phụ thuộc nhiệt dộ) ta có : Nồi 1: với ta được: - Áp suất hơi thứ: [at] - Nhiệt lượng riêng: - Nhiệt hoá hơi: Nồi 2: với ta được : - Nhiệt độ hơi đốt: - Nhiệt lượng riêng: - Nhiệt hoá hơi: Bảng tổng hợp số liệu 1: Nồi Hơi đốt Hơi thứ x% P, at T, oC i, KJ/Kg r, KJ/Kg p’, at t’, oC i’, KJ/Kg r’, Kj/Kg 1 5 151,1 2754 2117 1,638 113,4 2701,38 2225,26 9.5 2 1,583 112.4 2702.15 2227.85 0,21 60,7 2609,59 2355,26 25 7. Tính tổn thất nhiệt độ cho từng nồi: 7.1. Tính tổn thất nhiệt độ do áp suất thuỷ tĩnh tăng cao ∆i’’: Công thức tính: Với: : nhiệt độ sôi ứng với [at] : nhiệt độ sôi ứng với [at] là áp suất thủy tĩnh ở giữa ống truyền nhiệt, tính theo công thức: , Trong đó: : áp suất hơi thứ trên mặt thoáng dung dịch [at] : chiều cao lớp dung dịch từ miệng ống truyền nhiệt đến mặt thoáng, chọn =0,5 [m] H: chiều cao ống truyền nhiệt, chọn H = 5 [m] : khối lượng riêng của dung dịch ở nhiệt 20 oC [kg/m3] g: gia tốc trọng trường Với nồi 1 : Tra bảng I.59 [3-46] – Khối lượng riêng của dung dịch NaNO3- nước và nội suy với và ta có Thay vào phương trình ta có: Tra bảng I.251 [3-314] và nội suy với ta có Với nồi 2: Tra bảng I.59 [3-46] – Khối lượng riêng của dung dịch NaNO3- nước và nội suy với và ta có Thay vào phương trình ta có: Tra bảng I.251 [3-314] và nội suy với ta có 7.2. Tính tổn thất nhiệt độ do nồng độ ∆i’ Ta dùng phương pháp Tysenco: Trong đó: : nhiệt độ sôi của dung môi r: ẩn nhiệt hoá hơi của dung môi [J/kg] : Tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn của dung môi ở áp suất khí quyển. Với nồi 1 ta có: Tra bảng VI.2 [4-63] và nội suy với nồng độ dung dịch là ta được Với nồi 2 ta có: Tra bảng VI.2 [4-63] và nội suy với nồng độ dung dịch là ta được Tính nhiệt độ sôi của dung dịch trong từng nồi theo công thức: 7.3. Tổng tổn thất nhiệt độ của hệ thống: 8. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống: Hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ thống: Hiệu số nhiệt độ hữu ích trong mỗi nồi. Ta có: Bảng tổng hợp số liệu 2: Nồi 1 1,16 2,9 1 33,66 117,44 2 2,71 14,9 1 35,12 77,24 9. Thiết lập phương trình cân bằng nhiệt để tính lượng hơi đốt D và lượng hơi thứ Wi ở từng nồi: 9.1. Sơ đồ cân bằng nhiệt lượng: Trong đó: D: lượng hơi đốt cho vào nồi 1 C0, C1, C2: nhiệt dung riêng của dung dịch ban đầu, dung dịch ra khỏi nồi 1, nồi 2 , : nhiệt dung riêng của nước ngưng ra khỏi nồi 1, nồi 2 , , : nhiệt độ sôi của dung dịch đầu, dung dịch ra khỏi nồi 1, nồi 2 ,: nhiệt độ nước ngưng nồi 1, nồi 2 , : nhiệt lượng mất mát ở nồi 1, nồi 2 (bằng 5% nhiệt lượng tiêu tốn để bốc hơi ở từng nồi) 9.2. Tính nhiệt dung riêng của dung dịch: Với dung dịch loãng nhiệt dung riêng tính theo công thức: [3-152] Dung dịch ban đầu có nên ta có: [j/kg.độ] Dung dịch ra khỏi nồi 1 có nên ta có: [j/kg.độ] Với dung dịch đặc nhiệt dung riêng tính theo công thức: [1-152] tính theo công thức: [1-152] Với ta có Tra bảng I.141 [3-] ta có nhiệt dung nguyên tử của các nguyên tố: [j/kg nguyên tử.độ] [j/kg nguyên tử.độ] [j/kg nguyên tử.độ] Từ đó ta có: [j/kg.độ] Dung dịch ra khỏi nồi 2 có nên ta có: [j/kg.độ] 9.3. Các thông số của nước ngưng: Nhiệt độ của nước ngưng : Nhiệt dung riêng của nước ngưng: Tra bảng I.249 [ 3-310 ] và nội suy với: [j/kg.độ] [j/kg.độ] 9.4. Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng Với nồi 1: Lượng nhiệt mang vào: do dung dịch đầu : do hơi đốt: Lượng nhiệt mang ra: do sản phẩm mang ra: do hơi thứ : do nước ngưng : D=D4246,5151,1[kg/h] do tổn thất Qm1: Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 1: Với nồi 2: Lượng nhiệt mang vào: do hơi đốt: do dung dịch từ nồi 1: Lượng nhiệt mang ra : do hơi thứ : do dung dịch mang ra: do nước ngưng: do tổn thất Qm2: Ta có phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 2: Kết hợp phương trình cân bằng nhiệt lượng của nồi 1 và nồi 2 với phương trìnhta có hệ phương trình: Giải hệ phương trình này ta được: Thay các số liệu ta có : Xác định lại tỉ lệ phân phối hơi thứ giữa 2 nồi:   Kiểm tra sai số: Với nồi 1: Với nồi 2: Các sai số đều nhỏ hơn 5% nên chấp nhận được giả thiết. Lập bảng số liệu 3: Nồi C, [J/kg.độ] ,[J/kg.độ] ,[oC] W, [kg/h] Sai số, % Giả thiết Tính 1 151,1 4717,24 4857,93 0,018 2 112,68 4858,76 4718,07 0,017 10. Tính hệ số cấp nhiệt, nhiệt lượng trung bình từng nồi: 10.1. Tính hệ số cấp nhiệt α1 khi ngưng tụ hơi Chọn ống truyền nhiệt có kích thước: [mm] Giả thiết chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và thành ống truyền nhiệt : Nồi 1 là: Nồi 2 là: Điều kiện làm việc: phòng đốt ngoài thẳng đứng (H<6m), hơi ngưng bên ngoài ống, màng nước ngưng chảy dòng nên hệ số cấp nhiệt tính theo công thức: [W/m2.độ] Giá trị A phụ thuộc vào nhiệt độ màng Nhiệt độ màng tính theo công thức: Tra bảng A-t [2-28] và nội suy ta có: Với Với Thay các số liệu vào ta có : [W/m2.độ] [W/m2.độ] 10.2. Tính nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ: Gọi : Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ nồi thứ i Ta có: [3-278] Lập bảng số liệu 4: Nồi A , [W/m2.độ] 1 4,77 148,72 195,308 2 4,73 110 183,5 10.3. Tính hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi: Dung dịch khi sôi ở chế độ sủi bọt, có đối lưu tự nhiên hệ số cấp nhiệt xác định theo công thức: [W/m2.độ] : Hiệu số nhiệt độ giữa thành ống truyền nhiệt và dung dịch Ta có: Hiệu số nhiệt độ ở 2 bề mặt thành ống truyền nhiệt: Tổng nhiệt trở của thành ống truyền nhiệt: [m2độ/W] : Nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của thành ống. Tra bảng II.V.1 [4 – 4] lấy: [m2độ/W] là nhiệt trở của cặn bẩn () là nhiệt trở của chất tải nhiệt (hơi nước) : bề dày ống truyền nhiệt, (m) : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống truyền nhiệt (chọn thép cacbon) [W/m.độ] Thay số vào ta có: [m2độ/W] Từ đó ta có: Tính hệ số hiệu chỉnh: Trong đó: : hệ số dẫn nhiệt [W/m.độ] (lấy theo nhiệt độ sôi của dung dịch). : khối lượng riêng [kg/] : độ nhớt [Ns/m2] Chỉ số dd: là dung dịch Chỉ số nc: là nước. Các thông số của nước : Tra bảng I.129 [3 – 133] và nội suy ta có : Nồi 1: [W/m.độ] Nồi 2: [W/m.độ] Tra bảng I.5 [3 – 11] và nội suy ta có: Nồi 1: Nồi 2: Tra bảng I.148 [3 – 166] và nội suy ta có : Nồi 1: [J/kg.độ] Nồi 2: [J/kg.độ] Tra bảng I.104 [3 – 96] và nội suy ta có : Nồi 1: Nồi 2: Các thông số của dung dịch : Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch tính theo công thức: [3-123] A : Hệ số tỷ lệ với chất lỏng liên kết : Nhiệt dung riêng của dung dịch. Theo tính toán ở bước 9 ta có : [J/kg.độ]; [J/kg.độ]  : Khối lượng riêng của dung dịch . Tra bảng I.59 [3 – 46] và nội suy ta có: Nồi 1: và Nồi 2: và M : Khối lượng mol của dung dịch tính theo công thức :  : phần mol của trong dung dịch Ta có: Với nồi 1: Với nồi 2: Thay vào công thức ta có: Với nồi 1 : Với nồi 2 : Như vậy ta có : [W/m.độ] [W/m.độ] Độ nhớt của dung dịch tính theo công thức Pavalov : [3-85] Chọn chất lỏng tiêu chuẩn là nước. Chọn  ; Với nồi 1 : Tra bảng I.107 [3-100] và nội suy ta có : và ta có và ta có Tra bảng I.102 [3-94] ta có: Tại dung dịch có độ nhớt là tướng ứng với nhiệt độ của nước có cùng độ nhớt nên ta có: Tra bảng I.104 [3-96] và nội suy với ta được Với nồi 2 : Tra bảng I.107 [3-100] và nội suy ta có : và ta có và ta có Tra bảng I.102 [3-94] ta có: Tại dung dịch có độ nhớt là tướng ứng với nhiệt độ của nước có cùng độ nhớt nên ta có: Tra bảng I.102 [3-94] và nội suy với ta được Thay các số liệu vào công thức tính hệ số hiệu chỉnh ta có: Nồi 1: Nồi 2: Thay vào công thức ta có: [W/m2.độ] [W/m2.độ] Lập bảng số liệu 5: Nồi J/kg.độ J/kg.độ W/m.độ W/m.độ 1 1006 945,35 4243,64 3784,56 0,5076 0,6859 0,271 0,2381 2 1145 973,52 4207,73 3440,68 0,5233 0,6726 0,6259 0,3691 10.4/ Tính nhiệt tải riêng về phía dung dịch Theo công thức: Thay số ta có: 10.5/So sánh và : Ta có: Vậy ta chấp nhận giả thiết : ; Nồi 1 7,1 0,635 3636,62 25820,03 2 10 0,578 25677,27 25677,27 11. Xác định hệ số truyền nhiệt của từng nồi: Ta có: Theo phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ hữu ích theo điều kiện bề mặt truyền nhiệt cấc nồi bằng nhau và nhỏ nhất thì áp dụng công thức: [W/m2.độ] Thay số ta có: [W/m2.độ] [W/m2.độ] Lượng nhiệt tiêu tốn : 12. Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích từng nồi: Tỉ số : Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích cho từng nồi theo công thức: 13. So sánh ∆Ti* và ∆Ti Ta có sai số: Các sai số đều nhỏ hơn 5% nên chấp nhận giả thiết phân bố áp suất ∆p1 : ∆p2 = 2,47:1 Lập bảng số liệu 7: Nồi [W/m2.độ] Sai số % 1 33,66 33,485 0,520 2 35,12 35,296 0,501 14. Tính bề mặt truyền nhiệt F: Theo phương pháp phân phối hiệu số nhiệt độ hữu ích, điều kiện bề mặt truyền nhiệt các nồi bằng nhau: Nồi 1 : Nồi 2 : Ta có . IV. Tính thiết bị phụ: 1. Hệ thống thiết bị ngưng tụ baromet: 2. Tính toán hệ thiết bị ngưng tụ baromet: - Lượng hơi thứ ở nồi cuối trong hệ thống cô đặc: - Áp suất ở thiết bị ngưng tụ là: - Nhiệt độ ngưng tụ - Các thông số vật lí của hơi thứ ra khỏi nồi thứ 2 : ; ; ; 2.1/ Tính lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ: (kg/h) [2-78] Với : i: nhiệt lượng riêng của hơi nước ngưng , :nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh. Chọn ; : nhiệt dung riêng trung bình của nước, chọn ở nhiệt độ ta có: (J/kg.độ) Thay vào công thức ta có: 2.2/ Tính đường kính trong của thiết bị ngưng tụ: , ( m) [4-84] Với : : khối lượng riêng của hơi ngưng. Tra bảng I.250 [3-312] và nội suy ta có (kg/m3) : tốc độ hơi trong thiết bị ngưng chọn (m/s) Ta có: (m) Quy chuẩn theo bảng VI.8 [4-88] lấy (mm) 2.3/ Tính kích thước tấm ngăn: Tấm ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo làm việc tốt, chiều rộng tấm ngăn là b, có đường kính là d. Chiều rộng tấm ngăn tính theo công thức: (mm) [4-79] Với là đường kính trong của thiết bị ngưng tụ, . Ta có: Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, đường kính lỗ là 5 mm (nước làm nguội là nước bẩn), chiều dày tấm ngăn là 4 mm. 2.4/ Tổng diện tích bề mặt các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ: Tính theo công thức: [4-79] Với là tốc độ của tia nước, lấy m/s khi chiều cao của gờ tấm ngăn là 40mm Thay số vào ta có : () 2.5/ Tính bước lỗ t: Lỗ xếp theo hình lục giác đều bước lỗ được tính theo công thức: dlỗ dlỗ (mm) Với : dlỗ: đường kính của lỗ (mm) dùng nước bẩn có d= 5mm. : tỉ số giữa tổng diện tích thiết diện các lỗ với diện tích thiết diện của thiết bị ngưng tụ. Chọn Thay vào ta được (mm). 2.6/ Tính chiều cao thiết bị ngưng tụ: Mức độ đun nóng thiết bị ngưng tụ được xác định theo công thức sau: Trong đó là nhiệt độ của hơi bão hòa ngưng tụ Quy chuẩn theo bảngVI.7 [4-86] lấy Tra bảng số liệu ta có: Số bậc Số ngăn Khoảng cách giữa các ngăn Thời gian rơi qua 1 bậc Mức độ đun nóng Đường kính của tia nước 4 8 400 0,41 0,774 2 Ta có chiều cao của thiết bị ngưng tụ: Thực tế, khi hơi đi trong thiết bị ngưng tụ từ dưới lên thì thể tích của nó sẽ giảm dần, do đó khoảng cách hợp lý giữa các ngăn cũng nên giảm dần từ dưới lên trên khoảng 50 mm cho mỗi ngăn. Khi đó chiều cao thực tế của thiết bị ngưng tụ là . Khoảng cách trung bình giữa các ngăn là 400 mm, ta chọn khoảng cách giữa hai ngăn dưới cùng là 450 mm. Do đó: 2.7/ Tính kích thước ống baromet: Đường kính ồng Baromet tính theo công thức: (m) [4-288] Trong đó là tốc độ của hỗn hợp nước và chất lỏng đã ngưng chảy trong ống baromet, thường lấy m/s chọn m/s. Thay vào công thức ta có: d m 2.8/ Xác định chiều cao ống baromet: (m) Trong đó: : là chiều cao cột nước cân bằng với hiệu số áp suất của thiết bị ngưng tụ và khí quyển tinh theo công thức: (m) Với là độ chân không trong thiết bị ngưng tụ. Ta có: (mmHg) ( m) : là chiều cao cột nước trong ống baromet, để khắc phục toàn bộ trở lực khi nước chảy trong ống, tính theo công thức: [ m ] Với là hệ số ma sát khi nước chảy trong ống tính theo công thức của Braziut: Ta có: với m/s Tra bảng I.249 [3-310] với ta có: và Thay số vào ta được : Từ đó ta có : Mặt khác ta có: Quy chuẩn chọn H=10 (m) Ngoài ra cần có chiều cao dự trữ 0,5m để ngăn ngừa nước dâng lên trong ống và chảy tràn vào đường ống dẫn hơi khi áp suất khí quyển tăng. Vậy H=10,5 (m) 2.9/ Tính lượng hơi và không khí ngưng: Lượng không khí cần hút là : [4-77] Thể tích không khí cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ là: [2-78] Với nhiệt độ không khí tính theo công thức cho thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô: [4-78] Thay số ta được: : là áp suất riêng phần của hơi nước trong hỗn hợp lấy theo , tra bảng I.250 [3-312] ta được =0,0367 at. Thay số vào ta có: 3. Tính toán bơm chân không: Công suất của bơm tính theo công thức: [1-465] Với m : là chỉ số đa biến, chọn m = 1,5 ( N/m2) ( N/m2) : áp suất khí quyển, ( N/m2) : hiệu suất, chọn Thay vào ta có : Tra bảng II.58 [3_513]Bơm chân không vòng nước PMK . Chọn bơm PMK 1, quy chuẩn theo công suất trên trục bơm : Công suất kW Số vòng/phút: (vòng/phút) Công suất động cơ điện đã quy định : (kW) Lưu lượng nước : 0,01 V. Tính toán cơ khí: V.A_Buồng đốt: V.A.1/ Xác định số ống trong buồng đốt: ( ống ) Trong đó: F : Tổng bề mặt truyền nhiệt, quy chuẩn theo [4-80] chọn Ta chọn đường kính ngoài của ống truyền nhiệt là mm với bề dầy là 2 mm d: dường kính trong của ống truyền nhiệt(do ), mm l: chiều cao ống truyền nhiệt, (m). Thay vào ta có ( ống) Quy chuẩn theo bảng V.11[4-48] ta có: số hình sáu cạnh: 7 số ống trên hình xuyên tâm của hình sáu cạnh :15 tổng ống không kể các ống trong hình viên phân : 169 số ống trên hình viên phân ở dãy thứ nhất :3 số ống trên hình viên phân ở dãy thứ hai, thứ ba : 0 tổng ống trong tất cả các hình viên phân : 18 tổng số ống của thiết bị :187 V.A.3/ Xác định đường kính trong của buồng đốt: Tính theo công thức : t : bước ống thường lấy d đường kính ngoài của ống truyền nhiệt mm b số ống trên đường xuyên tâm của hình sáu cạnh Thay số ta có : (m) Quy chuẩn theo bảng XIII.6 chọn mm V.A.4/ Xác định chiều dày phòng đốt: Kiểu buồng đốt: Thiết bị nhóm (các chi tiết, bộ phận không bị đốt nóng hay được cách ly với nguồn đốt nóng trực tiếp ). Thiết bị không dùng để sản xuất và chứa ở các áp suất cao hoặc sản xuất hoặc chứa các chất cháy nổ, độc ở áp suất thường (loại II ). Thân hình trụ hàn, là việc chịu áp suất trong, kiểu hàn giáp nối hai bên, hàn tay bằng hồ quang điện.Vật liệu chế tạo thép CT3 Tra bảng XII.4 [4_309] giới hạn bền kéo : giới hạn bền chảy : ứng suất cho phép của thép CT3 theo giới hạn chảy là: [4-346] ứng suất cho phép của thép CT3 theo giới hạn kéo là: [4-346] Với : hệ số an toàn theo giới hạn chảy, giới hạn kéo của thép CT3. Tra bảng XIII.3 [4-346] ta có , : hệ số điều chỉnh, tra bảng XIII-2 [4-346] theo nhóm thiết bị đã chọn ta có Như vậy ta có : ; Vậy ứng suất cho phép của vật liệu là: Ta có công thức tính chiều dày phòng đốt là: (m) Với: : đường kính trong phòng đốt, m : ứng suất cho phép của vật liệu, N/m2 : hệ số bền hàn của thanh trụ theo phương dọc, ta chọn hàn bằng tay với mm, thép CT3 nên c: là tổng các hệ số: hệ số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày (để chống ăn mòn khi gia công), chọn c ở môi trường ăn mòn c = 2 (mm) : áp suất bên trong thiết bị = 5 at Ta có : nên bỏ qua ở mẫu Vậy chiều dầy là : (m) Quy chuẩn theo bảng XIII.9 [4-364] lấy mm * Kiểm tra ứng suất của thành theo áp suất thử (dùng nước): [4-365] Ta có: : áp suất thử tính toán được tính theo công thức: : áp suất thử thủy lực lấy theo bảng XIII.5 [4-348]. Với thiết bị kiểu hàn, làm việc ở điều kiện áp suất từ 0,07 đến 0,5.106 N/m2 ta có : : áp suất thuỷ tĩnh của nước : : khối lượng riêng của chất lỏng, H: chiều cao cột chất lỏng, lấy m (chiều cao của lớp chất lỏng trên phần cho nguyên liệu vào công thức cộng với chiều cao ống truyền nhiệt) g : gia tốc trọng trường, thay vào ta được: thay vào công thức ta được , N/m2 Vậy chiều dầy phòng đốt là 4 mm V.A.5/ Tính chiều dầy lưới đỡ ống: Chiều dầy lưới đỡ ống phải bảo đảm các yêu cầu sau: Giữ chặt ống sau khi nung, bền Giữ nguyên hình dạng khi khoan, khi nung cũng như sau khi nung ống Bền dưới tác dụng của các loại ứng suất Chặn ăn mòn tốt * Để đáp ứng yêu cầu 1: chiều dày tối thiểu của mạng ống là =10 (mm) * Để đáp ứng yêu cầu 4: chiều dày của mạng ống là (mm) * Để đáp ứng yêu cầu 2 : Tiết diện dọc giới han bởi ống là: Trong đó : S: là chiều dày mạng ống, S= 12 , mm t: là bước ống, t= 1,5=1,525= 37,5 , mm : là đường kính ngoài của ống truyền nhiệt, = 25 , mm Thay vào ta có : = 12(37,52-25)= 150 Vậy * Để đáp ứng yêu cầu 3 : Tiến hành kiểm tra mạng ống theo giới hạn bền uốn : Theo điều kiện , N/m2 Trong đó : Pb - áp suất làm việc , N/m2 Pb= 49,05104 N/m2 dn- đường kính ngoài ống truyền nhiệt dn= 0,025m Với Từ hình vẽ mô tả sự xếp ống có : , Vậy S= 12(mm) vì thoả mãn V.A.6/ Tính chiều dày đáy nồi phòng đốt : Chọn đáy là elip có gờ, làm bằng vật liệu thép X35T Chiều dày đáy nồi phòng đốt tính theo công thức : ,(m) (4-385) điều kiện: (4- 385) Trong đó: + : là đường kính trong buồng đốt, = 0,8(m) + : chiều cao phần lồi của đáy. theo XIII.10 (4-382) + : hệ số bền hàn của mối hàn hướng tâm, chọn vật liệu và cách hàn bằng tay, = 0,95 + k: hệ số bền của đáy, (4-385) d : đường kính lỗ, tính theo đáy buồng đốt có cửa tháo dung dịch: ta có: à Trong đó : : vận tốc thích hợp của chất lỏng, =1,5(m/s) V : lưu lượng thể tích Qui chuẩn ta thấy d=0,4 m + C : hệ số bổ xung, lấy C= 2(mm) + P : áp suất làm việc ở phía dưới phần đáy của phòng đốt : áp suất hơi đốt , : áp suất cột chất lỏng , N/m2 Thay vào ta được: P= 9,81( Ta thấy mặt khác : nên có thể bỏ qua đại lượng P ở mẫu, vậy công thức tính chiều dày đáy nồi phòng đốt là: (m) , m Quy chuẩn theo bảng XIII.11[4_384] lấy S=6 (mm) * Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực: Trong đó: +: áp suất thử thuỷ lực với thiết bị kiểu hàn - - : áp suất thuỷ tĩnh của nước : khối lượng riêng của chất lỏng, =635,23 H : chiều cao cột chất lỏng, H=5,5 (m) g : gia tốc trọng trường, g=9,81 thay vào ta được: Vậy ta được: , N/m2 Vậy S= 6 (mm) V.A.7/ Tra bích để lắp đáy và thân, số bulông cần thiết để lắp ghép bích đáy : Tra bảng XIII.27.Bích liền bằng thép để nối thiết bị [4_417] Kích thước nối Kiểu bích Bulông 1 z(cái) H (mm) 0,6 800 930 880 850 811 24 28 V.B_Buồng bốc hơi: Có vai trò tạo khoảng không gian bốc hơi và khả năng thu hồi bọt. V.B.1/ Thể tích phòng bốc hơi : Trong đó : W : là lượng hơi bốc lên trong thiết bị, : khối lượng riêng của hơi thứ, =0,9299 : cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi Theo VI.33 (4-72) à Với theo (4- 72) Thay vào ta có : à V.B.2_Chiều cao phòng đốt hơi: Với : là đường kính trong của buồng bốc Chọn H=2,5(m) suy ra Qui chuẩn =1,2m V.B.3_chiều dày phòng bốc hơi : Thân phòng bốc hơi hình trụ, làm việc chịu áp suất trong, kiểu hàn giáp mối 2 bên, hàn tay bằng hồ quang điện. Thiết bị không sản xuất và chứa các chất không cháy nổ, độc ở áp suất thường. Thiết bị thiết kế thuộc nhóm 2, loại II, có hệ số hiệu chỉnh ( tra bảng XIII.2 [4_356]). Chọn vật liệu chế tạo là thép X25T Chiều dày được tính theo công thức Trong đó : : đường kính trong , =1,2(m) : ứng suất cho phép của vật liệu , =128,57 : hệ số bền hàn của thanh trụ theo phương dọc , chọn hàn bằng tay , thép X25T nên =0,95 C : hệ số bổ xung , chọn C= 2(mm) : áp suất hơi thứ , =1,7259,81 Vì có thể bỏ qua ở mẫu Qui chuẩn lấy S= 5(mm) * Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực: : áp suất thử thuỷ lực với thiết bị kiểu hàn : áp suất thuỷ tĩnh của nước : khối lượng riêng của chất lỏng, =1034 H : chiều cao cột chất lỏng, H=5,5 (m) g : gia tốc trọng trường, g=9,81 thay vào ta được: thay vào công thức ta được vậy chiều dầy phòng bốc hơi là S= 5 (mm) V.B.4_Chiều dày nắp buồng bốc: Chiều dày nắp buồng bốc được tính theo công thức sau (m) điều kiện: Với P : áp suất buồng bốc, P=1,7259,81 : đường kính trong phòng bốc hơI, =1,2 (m) C : hệ số bổ sung, lấy C= 2 (mm) : ứng suất cho phép của vật liệu : hệ số bền hàn của mối hàn hướng tâm, =0,95 C : là hệ số bổ xung, lấy C= 2(mm) : chiều cao phần nồi của nắp, từ Chọn =0,4 (m) : hệ số hình học, Có Ta thấy : thoả mãn điều kiện k : hệ số bền của nắp d: đường kính thoát hơi thứ, qui chuẩn, lấy d= 0,3(m) với w: là vận tốc thích hợp của hơI nước bão hoà, lấy w=40 (m/s) V: lưu llượng thể tích, được tính như sau Vì bỏ qua ở mẫu = 3,16mm Qui chuẩn ta lấy S= 5 mm * Kiểm tra ứng suất theo áp suất thuỷ lực: : áp suất thử thuỷ lực với thiết bị kiểu hàn Thay vào công thức ta có: Vậy chiều dày nắp buồng bốc là S= 5mm V.B.5_Tra bích để lắp nắp vào thân buồng bốc: Tra bảng XIII.27 bích liền bằng thép để nối thiết bị [4_421] Kích thước nối Kiểu bích Bulông 1 z(cái) H (mm) 0,3 1200 1340 1290 1260 1213 M20 32 25 V.C_Tính một số chi tiết khác: V.C.1_Tính đường kính các ống nối dẫn hơi, dung dịch vào và ra thiết bị: 1.1_ống dẫn hơi đốt vào: Đường kính ống dẫn hơi đốt vào được tính theo công thức Trong đó : : là vận tốc thích hợp của hơi đốt trong ống (hơi quá nhiệt) à lấy =30 (m/s) V : lưu lượng hơi đốt chảy trong ống, D: lượng hơi đốt đi vào nồi 1 , D= 2242,68(kg/h) : khối lượng riêng của hơi đốt , Do đó Qui chuẩn: dtr= 200 m Tra bích để nối ống dẫn hơi đốt với hệ thống bên ngoài Tra bảng XIII.26 (4-413) bích liền bằng kim loại đen để nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn, lấy Kích thước nối Kiểu bích Bulông 1 z(cái) H (mm) 0,6 200 219 290 255 232 8 22 Tra bảng XIII.32 (4-434) lấy chiều dài ống l= 130mm) 1.2_ống dẫn dung dịch vào: Đường kính ống dẫn dung dịch vào được tính theo công thức: Trong đó : : là vận tốc thích hợp của dung dịch trong ống à =1 (m/s) V : lưu lượng lỏng chảy trong ống, G: lượng dung dịch đầu vào nồi 1 , G=6480(kg/h) : khối lượng riêng của dung dịch đầu , à Do đó : Qui chuẩn theo bảng XIII.26 [4_412] lấy Tra bảng XIII.26 bích liền bằng kim loại đen để nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn [4_413] lấy Kích thước nối Kiểu bích Bulông 1 z(cái) H (mm) 0,25 70 76 160 130 110 4 14 Tra bảng XIII.32 [4_434] lấy chiều dài ống là l= 110(mm) 1.3_Ông dẫn hơi thứ ra : Đã tính ở phần buồng bốc d= 300(mm) Tra bích để nối ống dẫn hơi thứ ra bên ngoài. Tra bảng XIII.26 bích liền bằng kim loại đen để nối các bộ phận của thiết bị với ống dẫn [4_415] Kích thước nối Kiểu bích Bulông 1 z(cái) H (mm) 0,25 300 325 435 395 365 12 22 Tra bảng XIII.32 (4-434)lấy chiều dà

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docĐồ án hóa công - đồ án cô đặc.doc
Tài liệu liên quan