Cluyen Thap Chop Rượi Isopropylic-H2O

Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Đồ án môn QTTB Khoa Công nghệ hóa

NhËn xÐt cña gi¸o viªn híng dÉn

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

....................................................................................................................

Hà Nội, ngày … tháng … năm 2010

ĐỒ ÁN MÔN QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

GVHD: Nguyễn Thế Hữu - 1 - SVTH: Lê Thị Quỳnh CĐ-ĐH HOÁ – K3


Giáo viên hướng dẫn :NGUYỄN THẾ HỮUHọ và tên sinh viên : LÊ THỊ QUỲNHLớp : LT-CĐĐH Hóa 3-K3Khoa : CÔNG NGHỆ HÓA

I.ĐẦU ĐỀ THIẾT KẾ :Thiết kế hệ thống chưng luyện liên tục loại tháp chóp để phân tách hỗn hợp hai cấu tử : Rượu izo propylic - Nước.II. CÁC SỐ LIỆU BAN ĐẦU :+ Hỗn hợp cần tách : C3H7OH-H2O.+Năng suất thiết bị tính theo hỗn hợp đầu : F = 6,0 (tấn/giờ).+Nồng độ cấu tử dễ bay hơi trong : -Hỗn hợp đầu : aF = 25 ％ khối lượng.

-Hỗn hợp đầu : ap = 83 khối lượng.-Hỗn hợp đầu : aw = 0,5 ％ khối lượng.

+Tháp làm việc ở áp suất thường.+Hỗn hợp đầu được gia nhiệt đến nhiệt độ sôi.

MỤC LỤC



PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNGI. GIỚI THIỆU VỀ HỖN HỢP CHƯNG………………………………………7II. SƠ ĐỒ CHƯNG1. Sơ đồ thiết bị....................................................................................................72. Thuyết minh dây chuyền. ................................................................................83. Các ký hiệu. .....................................................................................................8

PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH.I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ…………………………...91. Tính toán cân bằng vật liệu…………………………………………………...92. Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết)…………………………113. Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện…………………………..234. Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn chưng………………………….235. Số đĩa lý thuyết……………………………………………………………….23II. TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP………………………………………………..241. Tính lưu lượng các dòng pha đi trong tháp…………………………………...242. Vận tốc hơi đi trong tháp……………………………………………………..302.1. Tính khối lượng riêng trung bình của pha lỏng ………………………312.2. Tính khối lượng trung bình của pha hơi. …………………………………..332.3. Sức căng bề mặt. …………………………………………………………..342.4. Khoảng cách giữa các đĩa (h)……………………………………………….353. Đường kính đoạn luyện…………………………………………………………4. . Đường kính đoạn chưng………………………………………………………..III. TÍNH CHIỀU CAO THÁP…………………………………………………….

1. Hệ số khuếch tán …………………………………………………………..1.1. Hệ số khuếch tán trong pha lỏng………………………………………….1.2. Hệ số khuếch tán trong pha hơi…………………………………………….1.3. Độ nhớt của hỗn hợp hơi………………………………………………….1.4. Chuẩn số Reynolt đối với pha hơi…………………………………………1.5 Chuẩn số Prand đối với pha lỏng………………………………………….1.6 Hệ số cấp khối trong pha hơi………………………………………………1.7 Hệ số chuyển khối…………………………………………………………2. Số đơn vị chuyển khối đối với mỗi đĩa trong pha hơi………………………3. Đường cong động học………………………………………………………4. Hiệu suất tháp – Chiều cao tháp…………………………………………….IV.TÍNH TRỞ LỰC CỦA THÁP………………………………………………1. Trở lực của đĩa khô…………………………………………………………2. Trở lực của sức căng bề mặt…………………………………………………3. Trở lực của chất lỏng trên đĩa (trở lực thủy lực)………………………….V .TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG……………………………………..1. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu………………….2. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện…………………………………



3. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ…………………………………4. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh………………………………….

PHẦN III. TÍNH THIẾT BỊ PHỤI.THIẾT BỊ GIA NHIỆT HỖN HỢP ĐẦU…………………………………….2. Lượng nhiệt trao đổi…………………………………………………………3. Diện tích trao đổi…………………………………………………………….II. TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ…………………………………………1. Các trở lực của quá trình cấp liệu………………………………………….

Xác định trở lực đường ống từ thùng chứa đến thùng cao vị…………………..2. Trở lực trong ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt……………….2.1 Trở lực ma sát……………………………………………………………..2.2 Trở lực cục bộ………………………………………………………………3. Trở lực trong ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt đến tháp…………………………3.1 Trở lực ma sát……………………………………………………………..3.2 Trở lực cục bộ………………………………………………………………4. Trở lực trong thiết bị gia nhiệt……………………………………………….II. TÍNH CHIỀU CAO CỦA THÙNG CAO VỊ SO VỚI ĐĨA TIẾP LIỆU.III. CHIỀU CAO CẦN BƠM H0.

IV. ÁP SUẤT TOÀN PHẦN CỦA BƠM. III. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌNIII.1. Tính toán thân tháp………………………………………………………..III.2. Tính chóp và kích thước cơ bản của chóp………………………………2.1 Chiều cao của chop phía trên ống dẫn hơi…………………………………2.2 Đường kính của chóp………………………………………………………2.3 Chiều cao khe chóp………………………………………………………..2.4 Số lượng khe hở của mỗi chóp……………………………………………..2.5 Đường kính ống chảy chuyền………………………………………………2.6 Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy chuyền……………………………2.7 Chiều cao ống chảy chuyền nhô trên đĩa……………………………………III.3 Tính đáy và nắp thiết bị……………………………………………………

Chiều dày của nắp…………………………………………………………… Chiều dày của đáy……………………………………………………………

III.4 Chọn mặt bích…………………………………………………………..III.5 Tính đường kính các ống dẫn…………………………………………….5.1 Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh………………………………………..5.2 Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh…………………………………….5.3. Đường kính ống tháo sản phẩm đáy……………………………………….5.4 Đường kính ống dẫn nguyên liệu đầu……………………………………..5.5 Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đáy……………………………………..III.6 Khối lượng tháp…………………………………………………….6.8 Tính tai treo……………………………………………………………..



6.9 Tính chân đế…………………………………………………………….

PHẦN IV : KẾT LUẬNTài liệu tham khảo.



LỜI MỞ ĐẦU

Kỹ thuật hóa học hiện đại có nhiệm vụ nghiên cứu các quá trình sản xuất sản phẩm hóa học mới, cải tiến quá trình cũ nhằm tăng năng suất chất lượng trong các ngành hóa học rất khác nhau. Nhưng nhìn chung các quá trình chế biến hóa học đều trải qua một số quá trình vật lý, hóa học nói chung như lắng, lọc, đun nóng, làm nguội, chưng luyện…Chưng là phương pháp tách hỗn hợp hai hay nhiều cấu tử thành các cấu tử riêng biệt dựa trên độ bay hơi khác nhau của các cấu tử trong hỗn hợp. Khi chưng ta thu được nhiều sản phẩm , thường có bao nhiêu cấu tử sẽ có bấy nhiêu sản phẩm. Với trường hợp hỗn hợp gồm 2 cấu tử ta sẽ thu được sản phẩm đỉnh gồm cấu tử dễ bay hơi và một phần cấu tử khó bay hơi, sản phẩm đáy chứa đa số là sản phẩm khó bay hơi và một phần cấu tử dễ bay hơi.Trong sản xuất có rất nhiều phương pháp chưng như : chưng đơn giản, chưng bằng hơi nước trực tiếp, chưng liên tục, gián đoạn, chưng, trích ly, chưng luyện…Chưng luyện là phương pháp chưng phổ biến nhất dùng để tách gần như hoàn toàn cấu tử dễ bay hơi, hòa tan một phần hoặc hòa tan hoàn toàn vào các cấu tử khác.Trong đồ án này em xin trình bày về chưng luyện liên tục làm việc ở áp suất thường để tách hỗn hợp hai cấu tử rượu izo propylic và nước bằng tháp chóp.

Bản đồ án này giúp em củng cố thêm kiến thức đã được học, cũng như phát

huy trình độ độc lập sáng tạo. Bản đồ án này không chỉ để làm sáng tỏ thêm lý

thuyết, nắm vững phương pháp tính toán và nguyên lý vận hành thiết bị, và đây

chính là cơ hội tốt để chúng em tập dượt giải quyết những vấn đề cụ thể trong

thực tế sản xuất.

Để hoàn thành bản đồ án này, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các

thầy cô khoa Công Nghệ Hóa. Em xin cảm ơn thầy Vũ Minh Khôi là thầy dạy bộ

môn Các Quá Trình Thiết Bị. Đặc biệt em xin cảm ơn thầy Nguyễn Thế Hữu đã

giành cho chúng em sự ưu đãi đặc biệt, tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo điều kiện

thuận lợi cho chúng em làm đồ án.

Do thời gian và kiến thức bản thân em còn hạn chế nên bản đồ án không

tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý chân thành, những

lời nhận xét và sửa chữa từ thầy cô để bản đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn !Hà nội, ngày 10 tháng 01 năm2011.



PHẦN I. GIỚI THIỆU CHUNG

I. GIỚI THIỆU VÊ HÔN HƠP CHƯNG

1 . Rượu Izo propylic 2. Nước

II. SƠ ĐỒ CHƯNG :

1. Sơ đồ thiết bị :

Chú thích các ký hiệu trong quy trình:

1- Thùng chứa hỗn hợp đầu 2- Bơm3- Thùng cao vị 4- Thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu


12


5- Tháp chưng luyện 6- Thiết bị ngưng tụ hồi lưu7- Thiết bị làm lạnh sản phẩm đỉnh 8- Thùng chứa sản phẩm đỉnh9- Thiết bị gia nhiệt đáy tháp 10- Thùng chứa sản phẩm đáy11- Thiết bị tháo nước ngưng 12-Lưu lượng kế

2 . Thuyết minh dây chuyền sản xuất .

Tháp chưng luyện liên tục là tháp đĩa chóp làm việc ở áp suất thường.Sơ đồ nguyên lý của dây chuyền được trình bày như hình vẽ.Nguyên tắc làm việc:Nguyên liệu đầu được chứa ở thùng chứa (1) được bơm (2) bơm liên tục lên thùng cao vị (3). Mức chất lỏng ở trong thùng cao vị được khống chế nhờ gờ chảy tràn. Từ thùng cao vị dung dịch được đưa vào tháp thiết bị đun nóng (4) qua lưu lượng kế (12), ở đây dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi bằng hơi nước bão hòa, rồi qua đĩa tiếp liệu vào tháp chưng luyện (5). Tháp chưng luyện gồm 2 phần: Phần từ đĩa tiếp liệu trở lên gọi là đoạn luyện, phần còn lại từ đĩa tiếp liệu trở xuống gọi là đoạn chưng.Trong tháp hơi đi từ dưới lên gặp chất lỏng đi từ trên xuống, tại mỗi đĩa xảy ra quá trình bốc hơi và ngưng tụ, quá trình tiếp xúc hơi lỏng xảy ra liên tục và làm cho pha hơi ngày càng giàu thêm cấu tử dễ bay hơi và càng lên cao nhiệt độ càng giảm, cấu tử ở nhiệt độ sôi cao(nước) sẽ ngưng tụ lại, cấu tử dễ bay hơi càng giàu thêm. Cuối cung trên đỉnh tháp ta thu được gần như hoàn toàn cấu tử rượu bay hơi( C3H7OH) và ở đáy là thiết bị khó bay hơi.Hơi ở đỉnh được đưa qua thiết bị ngưng tụ hồi lưu (6) (hơi đi ngoài ống, nước lạnh đi trong ống) hơi được ngưng tụ lại, qua thiết bị phân dòng , một phần chất lỏng được hồi lưu về tháp ở đĩa trên cùng, một phần khác đi qua thiết bị làm lạnh (7) để làm lạnh đến nhiệt độ cần thiết rồi đi vào thùng chứa sản phẩm đỉnh (8).Chất lỏng đi từ trên xuống gặp hơi có nhiệt độ sôi cao hơn, một phần cấu tử có nhiệt độ sôi thấp (cấu tử dễ bay hơi) được bay hơi và do đó nồng độ cấu tử khó bay hơi trong chất lỏng ngày càng tăng. Cuối cùng ở đáy tháp ta thu được hỗn hợp lỏng gồm hầu hết cấu tử khó bay hơi là nước.Chất lỏng tháo ra ở đáy tháp một phần được cung cấp vào phần dưới của tháp, một phần khác được tháo ra liên tục đưa vào thùng chứa sản phẩm đáy (10) và một phần được đưa vào thiết bị gia nhiệt đáy tháp (9) đun sôi tuần hoàn bốc hơi đáy tháp. Lượng chất lỏng tháo ra được khống chế bởi các van.Nước ngưng của các thiết bị gia nhiệt được tháo qua thiết bị tháo nước ngưng (11) .

Thiết bị chưng luyện liên tục vì vậy hỗn hợp đầu được đưa vào liên tục và các sản

phẩm đỉnh và sản phẩm đáy cũng được lấy ra liên tục.

3 .Các kí hiệu :

- F : Lượng hỗn hợp đầu , Kg/ h (hoặc Kg/s ,Kmol/h )



- P : Lượng sản phẩm đỉnh ,Kg/h (hoặc Kg/s ,Kmol/h )

- W: Lượng sản phẩm đáy ,Kg/h (hoặc Kg/s ,Kmol/h )

Các chỉ số F, P W, R, N : tương ứng chỉ đại lượng thuộc về hỗn hợp đầu ,sản

phẩm đỉnh , sản phẩm đáy , rượu izo propylic- nước.

- a : nồng độ phần khối lượng Kg izo propylic/Kg hỗn hợp .- x : nồng độ phần mol : Kmol izo propylic /Kmol hỗn hợp .

- : độ nhớt Ns/m .

- : khối lượng riêng Kg/m .

PHẦN II. TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

I. TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU TOÀN THIẾT BỊ

1. Tính toán cân bằng vật liệu

Phương trình cân bằng vật liệu chung cho toàn tháp:

GF = GP + GW

Đối với các cấu tử dễ bay hơi

GF. xF = GP. xp + GW. xW

Lượng sản phẩm đỉnh:

GP = GF .

Lượng sản phẩm đáy:

GW = GF - GP

Ký hiệu các đại lượng như sau:

GF: lượng nguyên liệu đầu [ kmol/ h]

GP: lượng sản phẩm đỉnh [kmol/ h]

GW: lượng sản phẩm đáy [kmol/ h]

xF: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong hỗn hợp đầu [phần mol]

xP: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đỉnh [phần mol]

xW: nồng độ phần mol của cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩn đáy [phần mol]



Người ta dùng các đại lượng bằng mol vì rằng nhiệt hóa hơi của chất lỏng

tính theo mol không khác nhau mấy.

Đổi nồng độ phần khối lượng sang phần mol

Áp dụng công thức:

x =

Trong đó: aR, aN là nồng độ phần khối lượng rượu izo propylic- nước.

MR, MN là khối lượng mol phân tử của rượu izo propylic- nước.

Giả thiết cho F = 6,0 tấn/ h

aF = 0,25 phần khối lượng

aP = 0,83 phần khối lượng

aW = 0,005 phần khối lượng

xF = = = 0,091( phần mol)

xP = = 0,5943 (phần mol)

xW = = = 0,0015 (phần mol)

GF = F . ( ) = 6000 . ( ) = 275( kmol/ h )

GP = GF . ( ) = 275 . ( ) = 41,52 ( Kmol/ h)



GW = GF - GP = 275 – 41,52 = 233,48 ( kmol / h )

2) Xác định số bậc thay đổi nồng độ (số đĩa lý thuyết)

a) Xác định chỉ số hồi lưu tối thiểu

Dựng đường cân bằng theo số liệu đường cân bằng tra ở đường cân bằng lỏng-

hơi và nhiệt độ sôi của 2 cấu tử ở 760 mmHg ( tính theo % số mol ) của rượu izo

propylic- nước ( Bảng IX. 2a_ 148_STQTTB tập II )

x 0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Hỗn hợp

đẳng phí

y 0 48,5 53 60 64 66.5 68 68,4 70 77 83 100 68,5

t 100 84,4 82,5 81,2 81 80,6 80,5 80,4 80,5 81 82,3 82,4 80,4

Tính yF*

xF = 0,091 ( phần mol)

Cách 1: Từ bảng số liệu ta dùng công thức nội suy tìm yF* theo công thức:

yF* = . (xF – x1) + y1

Trong đó x1 = 0,05 ; x2 = 0,1

→ yF* = . (0,091– 0,05) + 0,485

= 0,522 phần mol

Cách 2 : Vẽ đồ thị đường cân bằng lỏng hơi x _ y

Với giá trị xF = 0,091 ta dóng lên đường cân bằng → yF* = 0,522

Chỉ số hồi lưu tối thiểu của tháp chưng luyện Rmin

Được tính theo công thức

Rmin = = = 0,168



Tính chỉ số hồi lưu thích hợp

Vấn đề chọn chỉ số hồi lưu thích hợp rất quan trọng, vì khi chỉ số hồi lưu bé thì số

bậc của tháp lớn hơn nhưng tiêu tốn lượng hơi đốt ít, ngược lại khi chỉ số hồi lưu

lớn thì số bậc tháp ít hơn nhưng tiêu tốn hơi đốt lớn

Rth : chỉ số hồi lưu thích hợp được tính theo tính chất thể tích tháp nhỏ nhất

Nlt : số bậc thay đổi nồng độ ( số đĩa lý thuyết )

→ Chỉ số hồi lưu thích hợp Rx = β. Rmin

β : hệ số hiệu chỉnh ( 1,2 → 2,5 )

Ứng với mỗi giá trị R > Rmin, ta dựng một đường làm việc tương ứng và tìm

được một giá trị Nlt.

- Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :

y =



+ β =1,2→ Rx = 0,202

Phương trình đường nồng độ làm việc đoạn luyện :y = 0,168x + 0,494

Có đồ thị sau :


Nlt= 6


+ β =1,4→ Rx = 0,235




Nlt = 5


+ β =1,6→ Rx = 0,269




Nlt = 5


+ β =1,8→ Rx = 0,302




Nlt = 5


+ β =2,0→ Rx = 0,336




Nlt = 4


+ β =2,2→ Rx = 0,37




Nlt = 4


+ β =2,3→ Rx = 0,386




Nlt = 4


+ β =2,4→ Rx = 0,403




Nlt = 4


+ β =2,5→ Rx = 0,42




Nlt = 4


- Từ đó ta có bảng số liệu :

β 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 2,3 2,4 2,5

Rx 0,202 0,235 0,269 0,302 0,336 0,37 0,386 0,403 0,42

Nlt 6 5 5 5 4 4 4 4 4

Nlt(Rx+1) 7,212 6,175 6,345 6,51 5,344 5,48 5,544 5,612 5,68

- Dựng đồ thị quan hệ giữa Rx và Nlt. ( Rx+1 ). Theo đồ thị ta có Rth =0,338 , ứng

với giá trị cực tiểu của đồ thị ( thể tích tháp nhỏ nhất), Nlt = 4.


Đồ thị quan hệ Rx và Nlt.( Rx+1)


3) Phương trình làm việc của đoạn luyện

y =

y : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong pha hơi đi từ dưới lên.

x : nồng độ phần mol cấu tử dễ bay hơi trong pha lỏng chảy từ đĩa xuống.

Rx : chỉ số hồi lưu.

Thay số liệu :

yL =

yL = 0,253x + 0,444.

4) Phương trình làm việc đoạn chưng

y =( 1

Rx

fRx ).x -

Trong đó :

f = = = 6,6235

Thay số yC =

= 5,2029. x – 0,0063.

5) Số đĩa lý thuyết

Với Rth = 0,338 dựa vào đường cân bằng và đường làm việc, ta xác định số đĩa lý

thuyết Nlt = 4.

Trong đó Số đĩa đoạn chưng = 3

Số đĩa đoạn luyện = 1


Kmol h2 đầuKmol sp đỉnh


II. Tính đường kính tháp

Đường kính tháp được tính theo công thức :

D = = 0,0188 . (II-181)

gtb : lượng hơi ( khí ) trung bình đi trong tháp [kg/h]

( py.wy )tb : tốc độ hơi ( khí ) trung bình đi trong tháp [kg/m2.s]

Vì lượng hơi và lỏng thay đổi theo chiều cao tháp và khác nhau trong mỗi giai

đoạn cho nên ta tính lượng hơi trung bình riêng cho từng đoạn.

Xác định nhiệt độ đầu vào, nhiệt độ sản phẩm đỉnh và đáy

Từ bảng cân bằng lỏng hơi, nội suy ta xác định được tF = 84,34 oC ; tP = 80,41 oC ; tW = 95,32 oC.

1) Tính lưu lượng các dòng pha đi trong tháp

a) Xác định lưu lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện


GR

gđ

GF

xF GP

xP

G1’, y1’ = yW

G1

x1 = xF

GW

xW

g1, y1


Lượng hơi trung bình đi trong tháp chưng luyện có thể tính gần đúng bằng trung

bình cộng của lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp và đĩa dưới cùng của

đoạn luyện

gtb =

gtb: lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện [ kmol/ h ]

gđ: lượng hơi đi ra khỏi đĩa trên cùng của tháp [kmol/ h]

g1: lượng hơi đi vào đĩa dưới cùng của đoạn luyện [ kmol/ h]

Lượng hơi ra khỏi đỉnh tháp

gđ = GR + GP = GP. ( Rx + 1 )

GP: lượng sản phẩm đỉnh [ kmol/h ]

GR: lượng chất lỏng hồi lưu [ kmol/ h ]

Rx: chỉ số hồi lưu thích hợp

gđ = GP. ( Rth + 1)

= 41,52.(0,338+1)

= 55,543 (Kmol/h)

Lượng hơi đi vào đoạn luyện

Lượng hơi g1, hàm lượng hơi y1 và lượng lỏng G1 đối với đĩa thứ nhất của đoạn

luyện được xác định theo phương trình cân bằng vật liệu:

g1 = G1 + GP ( 1 )

Phương trình cân bằng vật liệu đối với cấu tử dễ bay hơi (C3H7OH)

g1.y1 = G1. x1+ GP. xP ( 2 )

Phương trình cân bằng nhiệt lượng:

g1. r1 = gđ.rđ ( 3)

Ta có hệ phương trình:

g1 = G1 + GP



g1.y1 = G1.x1 + GP.xP

g1.r1 = gđ.rđ

Trong đó r1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa thứ nhất (kcal/kmol).

rđ: ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử hỗn hợp hơi ra đỉnh tháp (kcal/kmol).

x1 = xF = 0,091 ( phần mol)

r1 = ra . y1 + (1 – y1 ). rb ( 4 )

rđ = ra . yđ + (1 – yđ ). rb ( 5 )

ra : ẩn nhiệt hóa hơi của C3H7OH

rb : ẩn nhiệt hóa hơi của H2O

Từ tF = 84,340C tra bảng I.212- STQTQB T1-254, nội suy theo công thức:

ra =

Với r1 = 167 (kcal/ kg ) ; r2 = 152 (kcal/ kg ) ; tF = 84,340C

ra =

= 157,873( kcal/ kg) = 157,873. MR( kcal/ kmol) = 9472,38 ( kcal/ kmol)

Tương tự rb = 9983,88 ( kcal/ kmol)

Thay vào (4)

r1 = ra . y1 + (1 – y1 ). rb

= 9472,38. y1 + ( 1 – y1) . 9983,88

Tính rđ ADCT : rđ = ra . yđ + (1 – yđ ) . rđ

Trong đó ra: ẩn nhiệt hóa hơi cấu tử C3H7OH ở to2 = tp

rb: ẩn nhiệt hóa hơi của các cấu tử H2O ở to2 = tp

yđ: hàm lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp (yđ = xp)[ phần mol ]

Từ tP = 80,41oC tra bảng I.212- STQTTB Tập I- 254, nội suy ta có



ra = =

= 159,346 ( kcal/ kg ) = 159,346.MR( kcal/ kmol) = 9560,76 ( kcal/ kmol)

Tương tự rb = 558,59 ( kcal/ kg ) = 10054,62 ( kcal/ kmol)

rđ = ra . yđ + (1 – yđ ) . rb = 9560,76. 0,5943 + (1 - 0,5943) . 10054,62

= 9761,12 ( kcal/ kmol)

Thay các giá trị tính được vào hệ (1) (2) (3)

g1 = G1 + GP

g1. y1 = G1. x1 + GP. xP

g1. r1 = gđ. rđ

G1 = 14,121 kmol/ h

Giải hệ g1 = 55,633 kmol/ h

y1 = 0,466 phần mol

Thay y1 = 0,4352 vào r1

r1 = ra . y1 + (1 – y1 ). rb

= 9472,38. 0,466 + ( 1 – 0,466) . 9983,88

= 9745,52 ( kcal/ kmol )

Vậy :

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện là :

gtbL = = = 55,588 ( kmol / h )

Lượng lỏng trung bình đi trong đoạn luyện là :

Gtbl = = = 14,076( kmol/ h)

b) Lượng hơi trung bình trong đoạn chưng

g’tb =


F

g’x

g’1

G1, x1

W. xw

1G


Trong đó :

: lượng hơi đi ra khỏi đoạn

chưng ( kmol/ h )

: lượng hơi đi vào đoạn chưng

( kmol/ h )

Vì lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn luyện = g1 ,

nên ta có thể viết :

gtb =

Phương trình cân bằng vật liệu :

( 1’ )

Phương trình cân bằng vật liệu với cấu tử dễ bay hơi (C3H7OH):

( 2’)

Phương trình cân bằng nhiệt lượng :

g’1 . r’1 = g1 . r1

Lượng hơi đi vào đoạn chưng, lượng lỏng G’1 và hàm lượng lỏng x’1 được xác

định theo hệ phương trình cân bằng vật liệu và cân bằng nhiệt lượng như sau :

G’1 = g’1 + GW

G’1 . x’1 = g’1 . yW + GW . xW

g’1 . r’1 = g1 . r1

Trong đó :

r’1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp hơi đi vào đĩa thứ nhất của đoạn chưng.

xW: thành phần cấu tử dễ bay hơi trong sản phẩm đáy.

r1: ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa trên cùng của đoạn chưng.

Ta có : GW = 233,44 kmol/ h

xW = 0,0015 phần mol



Tính r1

Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp đi vào đĩa trên cùng đoạn chưng bằng ẩn nhiệt hóa

hơi đi vào đoạn luyện

r1 = 9745,52 ( kcal/ kmol )

Tính r’1

r’1 = ra. y’1 + ( 1 – y’1 ) . rb

ra, rb : ẩn nhiệt hóa hơi của cấu tử nguyên chất ở to = tW

r’1 : ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp ra khỏi đoạn chưng

◘ y’1 = yW xác định theo đường cân bằng ứng với xW = 0,0015

Hoặc dùng công thức nội suy :

yW = + y1

Với xW = 0,0015 ; x1 = 0 ; x2 = 0,05 ; y1 = 0 ; y2 = 0,485

yW = 0,0975 phần mol

◘ ra, rb = ?

Với xW = 0,0015 phần mol, theo đồ thị ta xác định được tW = 95,32 oC

Từ tW = 95,32 oC ta ngoại suy theo số liệu bảng I.212- STQTTB T1-254, nội suy

theo công thức:

ra =

= = 153,755 kcal/ kg

= 153,755 . MR = 9225,3 kcal/ kmol

Tương tự rb = = 503,68 kcal/ kg

= 503,68 . MN = 9786,24 kcal/ kmol

= ra. y’1 + ( 1 – y’1 ) . rb

= 9225,3 . 0,0975 + (1 – 0,0975) . 9786,24



= 9731,55 kcal/ kmol

Giải hệ G’1 = g’1 + GW

G’1 . x’1 = g’1 . yW + GW . xW

g’1 . r’1 = g1 . r1

G’1 = g’1 + 233,44

G’1 . x’1 = g’1 . 0,0975+ 233,44 . 0,0015

g’1 . 9731,55 =55,633. 9745,52

g’1 = 57,713 kmol/ h

G’1 = 289,153 kmol/ h

x’1 = 0,02 phần mol

Vậy lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng là

= = = 56,673( kmol/ h )

Lượng lỏng trung bình đi trong đoạn chưng

Gxc = Gc = = = 289,137 ( kmol/ h )

2. Vận tốc hơi đi trong tháp

Tốc độ hơi ( khí ) trung bình đi trong tháp

= 0,065. .

Trong đó:

: khối lượng riêng trung bình của lỏng ( kg/ m3 )

: khối lượng riêng của hơi ( kg/ m3 )

h: khoảng cách giữa các đĩa ( m )

:hệ số tính đến sức căng bề mặt.

2.1. Tính khối lượng riêng trung bình của pha lỏng



ADCT : = [ kg/ m3 ]

Trong đó

: khối lượng riêng trung bình của lỏng [ kg/ m3 ]

, : khối lượng riêng trung bình của izo propylic và nước trong pha lỏng

lấy theo nhiệt độ trung bình [ kg/ m3 ]

atb1: phần khối lượng trung bình của izo propylic trong pha lỏng

atb1 = = = 0,54 phần khối lượng

a) Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong đoạn luyện

= +

Nồng độ trung bình của pha lỏng trong đoạn luyện

xtb1 = = = 0,3427 phần mol

Nội suy từ bảng số liệu trong bảng IX. 2a_STQTTB Tập II_148 ta được

toxtb = 80,829 oC

Ứng với to = 80,8 29oC . Nội suy theo số liệu từ bảng I.2 trong STQTTB Tập I_9

ta được:

= izo propylic = 734,295 kg/ m3

= nước = 971,420 kg/ m3

Vậy:

Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong đoạn luyện:

=

= = 1,21.10-3

= 827,176 kg/ m3



b) Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng trong đoạn chưng

=

Trong đó:

: Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng ở đoạn chưng [kg/ m3 ]

, : Khối lượng riêng trung bình của izo propylic và nước trong pha lỏng

lấy theo nhiệt độ trung bình [ kg/ m3 ]

atb1: Phần khối lượng trung bình của cấu tử izo propylic trong pha lỏng

atb1 = = = 0,1275 phần mol

Nồng độ trung bình của pha lỏng trong đoạn chưng

xtb1 = = = 0,0463 phần mol

Với xtb1 = 0,04625 phần mol, nội suy từ số liệu trong bảng IX.2a_STQTTB Tập

II_145 ta được toxtb = 85,554oC

Ứng với toxtb = 85,554oC, nội suy số liệu ở bảng I.2_STQTTB Tập I_9 ta được

= izo propylic = 730,279 ( kg/ m3 )

= nước = 968,112 ( kg/ m3 )

Khối lượng riêng của lỏng trong đoạn chưng là:

=

= = 1,0758. 10-3

= 929,515 kg/ m3

2.2 Tính khối lượng riêng trung bình của pha hơi

2.2.1 Khối lượng riêng trung bình pha hơi ở đoạn luyện

ADCT STQTTB II – 183

= [ kg/ m3 ]



Trong đó

MA, MB : khối lượng phân tử của izo propylic và nước.

T : nhiệt độ làm việc trung bình của tháp ( oK )

ytbL: Nồng độ trung bình pha hơi trong đoạn luyện

ytbL = ( STQTTB II _ 183 )

yđL : Nồng độ pha hơi đầu đoạn luyện

ycL : Nồng độ pha hơi cuối đoạn luyện

Nồng độ pha hơi đầu đoạn luyện

yđL = y1 = 0,466 phần mol

Nồng độ pha hơi cuối đoạn luyện

yđC = yP = xP = 0,5943 phần mol

ytbL =

= = 0,5302 phần mol

ytbL = 0,530 nội suy từ số liệu trong bảng IX.2a STQTTB II _ 148 ta được totbL =

82,5 oC T = 355,5 oK

Khối lượng riêng trung bình của pha hơi đối với đoạn luyện là:

=

=

= 1,387kg/ m3

2.2.2 Khối lượng riêng trung bình của pha hơi ở đoạn chưng

= [ kg/ m3 ]

Trong đó:



MA, MB : Khối lượng phân tử của izo propylic và nước.

T : Nhiệt độ làm việc trung bình của tháp ( oK )

ytbC : Nồng độ trung bình pha hơi trong đoạn chưng.

ytbC = ( STQTTB II _ 183 )

yđC : Nồng độ pha đầu đoạn chưng

ycC : Nồng độ pha cuối đoạn chưng

Nồng độ pha đầu đoạn chưng

yđC = = yW = 0,0975 phần mol

Nồng độ pha cuối đoạn chưng

ycC = y1 = 0,466 phần mol

ytbC = = = 0,2818 phần mol

Với nồng độ ytbC = 0,2818 phần mol, nội suy từ số liệu trong bảng IX.2a STQTTB

II _ 14 8ta được:

totbC = 90,93 oC T = 363,93oK

Khối lượng riêng trung bình của pha hơi đối với đoạn chưng là:

=

= = 1,01 [ kg/ m3 ]

2.3. Khoảng cách giữa các đĩa ( h )

Giá trị h được chọn theo đường kính tháp như sau:

D ( m ) 0 > 1,8

h ( m ) 0,25

( Theo STQTTB II _ 184 )

Giả sử đường kính tháp nằm trong khoảng 0,6 1,2(m) h = (0,3 0,35),

chọn h = 0,3.



: Hệ số tính đến sức căng bề mặt.

Khi < 20 dyn/cm thì = 0,8

Khi >20 dyn/cm thì = 1

2.4. Sức căng bề mặt

ADCT = +

Đoạn luyện: totbL = 80,829 oC Theo STQTTB I _ 299. Nội suy ta có :

Sức căng bề mặt của izo propylic = 16,938

Sức căng bề mặt của nước = 62,447

Thay vào công thức trên ta được

= +

= 0,075

= 13,324 < 20 đyn. Vậy hệ số tính đến sức căng bề mặt = 0,8

Với = 827,176 kg/m3

= 1,387kg/m3

Tốc độ khí của hơi đoạn luyện :

= 0,065. .

= 0,065.0,8. = 0,964 kg/ m2.s

Đoạn chưng: totbC = 85,554 oC Theo STQTTB I _ 299. Nội suy ta có :

Sức căng bề mặt của izo propylic = 16,583

Sức căng bề mặt của nước = 61,573

Thay vào công thức trên ta được

= +

= 0,0765

= 13,064 < 20 đyn. Vậy hệ số tính đến sức căng bề mặt = 0,8



Với = 929,515 kg/ m3

= 1,01 kg/ m3

Tốc độ khí của hơi đoạn luyện :

= 0,065. .

= 0,065.0,8. = 0,8

3. Đường kính đoạn luyện

[ ]tbL = 0,065 . . [ kg/ m3 ]

Đường kính đoạn luyện được tính theo công thức:

DL = 0,0188 .

Trong đó:

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện :

gtbL = = = 55,588 kmol/ h

Khối lượng mol trung bình của pha hơi đoạn luyện

= [ ytbL . MA + ( 1- ytbL ). MB ]

= 0,5302.60 + ( 1 – 0,5302) . 18

= 40,2684 kg/ kmol

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn luyện đổi sang kg/ h

gtb = gtbL .

= 55,588. 40,2684 = 2238,440 kg/h

Thay các giá trị vào công thức

DL = 0,0188 .

= 0,0188. = 0,91( m )



4. Đường kính đoạn chưng

Tốc độ hơi của đoạn chưng

( )tbC = 0,065 . .

Đường kính đoạn chưng được tính theo công thức :

DC = 0,0188 . [ m ]

Trong đó

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng

= = = 55,673 kmol/ h

Khối lượng mol trung bình của pha hơi đoạn chưng

= ytbC . MA + (1 – ytbC ) . MB

= 0,2818 . 60 + (1 – 0,2818). 18 = 29,8356 kg/ kmol

Lượng hơi trung bình đi trong đoạn chưng đổi sang kg/ h

gtb = gtbC . = 55,673. 29,8356 = 1662,037 kg/h

Thay các giá trị vào đường kính tháp

DC = 0,0188 .

= 0,0188 . = 0,90 ( m )

Vì đường kính đoạn chưng, đoạn luyện sai khác không đáng kể, chuẩn hóa ta

chọn đường kính cho cả tháp : D = 1,0 m

III. TÍNH CHIÊU CAO THÁP



Trong kỹ thuật người ta tính chiều cao theo 3 phương pháp sau đây :

Theo phương trình chuyển khối

Theo số bậc thay đổi nồng dộ

Theo số đơn vị chuyển khối

Trong bản đồ án này em xin trình bày cách tính chiều cao theo số bậc thay đổi

nồng độ, xác định số đĩa thực tế bằng cách vẽ đường cong động học

Chiều cao tháp theo công thức IX. 54 STQTTB II _ 169

H = Nt . ( Hđ + ) + ( 0,8 ) [ m ]

Trong đó:

Nt : số đĩa thực tế

: chiều dày của đĩa [ m ]

0,8 1 : khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy thiết bị

Hđ : khoảng cách giữa các đĩa [ m ]

1 Hệ số khuếch tán

1.1 Hệ số khuếch tán trong pha lỏng

= . [ 1 + b.( t – 20 ) ]

Hệ số khuếch tán trong pha lỏng ở 20oC theo STQTTB II _ 133

= [ m2/ s ]

A, B : Hệ số liên hợp của chất tan và dung môi

A = 1,16 ; B = 1,36

MA, MB : Khối lượng mol của izo propylic và nước [ kg/ kmol ]

: Độ nhớt của dung môi ở 20oC [ kg/ m3 ]

= 1,0 cp



vA, vB : Thể tích mol của izo propylic và nước ( cm3/mol )

= 14,8.3 + 3,7.8 + 7,4 = 81,4 ( cm3/mol )

= 3. 3,7 + 7,4 = 18,9 ( cm3/mol )

= [ m2/s ]

=

= 1,52. 10-10

Hệ số nhiệt độ được tính theo công thức:

b =

: Độ nhớt của dung môi ở 20oC = 1,0[ cp ]

: Khối lượng riêng của dung môi ở 20oC = 998 [ kg/ m3 ]

Thay vào công thức b =

b = = 0,0197

Hệ số khuếch tán trong pha lỏng đoạn chưng

t = ttbC = 85,554oC

= . [ 1 + b.( t – 20 ) ]

= 1,52. 10-10. [ 1 + 0,0197. ( 85,554 – 20 ) ]

= 3,48. 10-10 ( m2/s )

Hệ số khuếch tán trong pha lỏng đoạn luyện

= . [ 1 + b.( t – 20 ) ]



= 1,52. 10-10. [ 1 + 0,0197. ( 80,829 – 20 ) ]

= 3,34 .10-10 ( m2/s )

1.2 Hệ số khuếch tán trong pha hơi

Hệ số khuếch tán của khí trong khí, theo STQTTB II _ 127

Dy = [ m2/s ]

Trong đó :

MA, MB : Khối lượng mol của izo propylic và nước [ kg/ kmol ]

vA, vB : Thể tích mol của izo propylic và nước ( cm3/mol )

p : Áp suất tuyệt đối của hỗn hợp p = po = 1 ( atm )

T : Nhiệt độ tuyệt đối của hỗn hợp ( oK )

Hệ số khuếch tán trong pha hơi đoạn chưng

t = ttbC = 85,554 oC T = 273 + 85,554 = 358,554 oK

DyC =

=

= 7,02. 10-7 ( m2/s )

Hệ số khuếch tán trong pha hơi đoạn luyện

t = ttbL = 80,829 oC T = 353,829 oK

DyL =

=



= 6,88. 10-7 ( m2/s )

2. Hệ số cấp khối

2.3 Độ nhớt của hỗn hợp hơi

ADCT STQTTB I _ 85 : =

Trong đó:

, , : Độ nhớt của hỗn hợp khí và các cấu tử thành phần.

Mhh : Trọng lượng phân tử của hỗn hợp khí.

M1, M2 : Trọng lượng phân tử hỗn hợp khí thành phần.

y : Nồng độ cấu tử tính bằng thể tích.

Đoạn chưng : y = ytbC = 0,2818phần mol

Mhh = yC = 29,8356 kg/ kmol

Từ t = ttbC = 85,554oC, nội suy theo bảng I _ 113 STQTTB I _ 116 có

= 93,53. 10-7 ( Ns/m2 ) ; = 1,21. 10-5 ( Ns/m2 )

Đoạn luyện : y = ytbL = 0,5302 phần mol

Mhh = yL = 40,2684 kg/ kmol

Từ t = ttbL = 80,829 oC, nội suy theo bảng I _ 113 STQTTB I _ 116 có

= 92,23. 10-7 ( Ns/m2 ) ; = 1,19. 10-5 ( Ns/m2 )

Độ nhớt hỗn hợp hơi đoạn chưng là :

=

= 29,8356.

=1,037. 10-5 ( Ns/ m2 )

Độ nhớt hỗn hợp hơi đoạn luyện



=

= 40,2684.

= 0,968. 10-5 ( Ns/ m2 )

1.3.1 Độ nhớt của hỗn hợp lỏng

Theo STQTTB I _ I.93 _84 : lg = x.

Trong đó :

, , : Độ nhớt động lực của hỗn hợp khí và các cấu tử thành phần.

x : Nồng độ mol của các cấu tử trong hỗn hợp

Đoạn chưng: x = xtbC = 0,0463 phần mol

t = ttbC = 85,554oC, nội suy theo bảng I.101 STQTTB I _91:

= 0,442. 10-3 ( Ns/ m2 ) ; = 0,337. 10-3 ( Ns/ m2 )

Đoạn luyện : x = xtbL = 0,3427 phần mol

t = ttbL = 80,829 oC, nội suy theo bảng I.101 STQTTB I _91:

= 0,508. 10-3 ( Ns/ m2 ) ; = 0,354. 10-3 ( Ns/ m2 )

Độ nhớt hỗn hợp lỏng đoạn chưng:

lg = x.

= 0,0463. lg (0,442. 10-3 ) + (1 – 0,0463). lg (0,337. 10-3)

=0,341. 10-3 ( Ns/ m2 )

= 0,341 cP

Độ nhớt hỗn hợp lỏng đoạn luyện:

lg = x.

= 0,3427. lg (0,508. 10-3) + ( 1 – 0,3427). lg (0,354. 10-3)

= 0,401. 10-3 ( Ns/ m2 )

= 0,401 cP



1.4 Chuẩn số Reynolt đối với pha hơi

Theo STQTTB II _ 164: Rey =

Trong đó :

wy : Tốc độ hơi tính cho mặt cắt tự do của tháp ( m/s )

h: Kích thước dài, chấp nhận bằng 1 m

: Khối lượng riêng trung bình của hơi ( kg/ m3 )

: Độ nhớt trung bình của hơi ( Ns/m2 )

Đoạn luyện :

Từ công thức tính đường kính đoạn luyện

DL = 0,0188 .

wL =

= = 0,704 ( m/s )

Chuẩn số Reynolt đối với pha hơi đoạn luyện là:

Rey =

= = 10,04. 104

Đoạn chưng :

wyC =

= = 0,715 ( m/ s)

Chuẩn số Reynolt đối với pha hơi đoạn chưng là :

Rey =



= = 6,99. 104

1.5 Chuẩn số Prand đối với pha lỏng

Theo STQTTB II _ II.165 : Prx =

Trong đó :

: Khối lượng riêng trung bình của lỏng ( kg/ m3 )

Dx : Hệ số khuếch tán trung bình cho pha lỏng ( m2/ s )

: Độ nhớt trung bình của lỏng ( Ns/ m2 )

Đoạn chưng:

= 929,515 ( kg/ m3 )

DxC = 3,48. 10-10 ( m2/ s )

= 0,341. 10-3

Đoạn luyện :

= 827,176 ( kg/ m3 )

DxL = 3,34. 10-10 ( m2/ s )

= 0,401. 10-3 ( Ns/ m2 )

Chuẩn số Pran đối với pha lỏng đoạn chưng là:

Prx =

= = 1054,19

Chuẩn số Pran đối với pha lỏng đoạn luyện là :

Prx =

= = 1451,44

1.6 Hệ số cấp khối trong pha hơi



Theo công thức tính cho đĩa chóp STQTTB II _ II.164

=

Trong đó:

Dy : Hệ số khuếch tán trong pha hơi ( m2/ s )

Rey : Chuẩn số Reynolt đối với pha hơi

Đoạn chưng DyC = 7,02.10-7 ( m2/ s )

Rey = 6,99.104

Đoạn luyện DyL = 6,88. 10-7 ( m2/ s )

Rey = 10,09. 104

Hệ số cấp khối trong pha hơi đoạn chưng là :

= = 2,075. 10-3

Hệ số cấp khối pha hơi đoạn luyện là :

= = 2,786. 10-3

1.6.1 Hệ số cấp khối trong pha lỏng

Theo công thức tính cho đĩa chóp II.165 _ STQTTB II

=

Trong đó :

: Khối lượng riêng trung bình của lỏng [ kg/ m3 ]

Dx : Hệ số khuếch tán trung bình pha lỏng [ m2/ s ]

Mx : Khối lượng mol trung bình của lỏng [ kg/ kmol ]

Đoạn chưng :



= 929,515 [ kg/ m3 ]

DxC = 3,48.10-10 [ m2/ s ]

xtbC = 0,0463 phần mol

MxC = 0,0463. 60 + ( 1 –0,0463 ). 18 = 19,9446 [ kg/ kmol ]

Prx = 1054,19

Đoạn luyện :

= 827,176 [ kg/ m3 ]

DxL = 3,34. 10-10 [ m2/ s ]

xtbL = 0,3427 phần mol

MxL = 0,3427. 60 + ( 1 – 0,3427). 18 = 32,3934[ kg/ kmol ]

Prx = 1451,44

Hệ số cấp khối pha lỏng đoạn chưng

= = 0,046

Hệ số cấp khối pha lỏng đoạn luyện là :

= = 0,030

1.7 Hệ số chuyển khối

Áp dụng công thức II. 162 : Ky =

Đoạn luyện : KCy =

Đoạn luyện : KLy =



Trong đó : , : Hệ số cấp khối pha lỏng và hơi

m : Hệ số phân bố vật chất

Ky : Hệ số chuyển khối

1. Số đơn vị chuyển khối đối với mỗi đĩa trong pha hơi

myT = =

Trong đó : Ttb : Nhiệt độ trung bình [ oC ]

P , Po : Áp suất ở điều kiện 0oC và ở Ttb

P = Po vì tháp làm việc ở áp suất thường

Wy : Tốc độ hơi qua mặt cắt tự do của thiết bị

= : Tỉ số chênh lệch diện tích làm việc và mặt cắt tự do của tháp (%)

Đối với tháp chóp f = F – ( fn. N +m. fch )

fh : Mặt cắt ngang của ống hơi ( m2 )

fh =

dh : Đường kính ống hơi của chóp

Chọn đường kính ngoài dhN = 0,054 m , chiều dày = 2mm

Vậy dh = 0,05 m

fh = = = 1,96.10-3 ( m2 )

m : Số ống chảy truyền trên mỗi đĩa , chọn m = 1

n : Số ống hơi phân bố trên đĩa

n = 0,1. = 0,1. = 40 ống



fch : Tiết diện ngang của ống chảy chuyền

fch = ( m2 )

Đường kính ống chảy chuyền được tính theo công thức :

dC =

Trong đó:

Gx : Lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp kg/ h

Đoạn chưng Gx = GxC. Mx

= 289,133. 19,9446 = 5766,243 kg/h

Đoạn luyện Gx = GxL. Mx

= 14,076. 32,3934 = 455,969 kg/ h

: Khối lượng riêng của lỏng kg/ m3

wlc : Tốc độ lỏng trong ống chảy chuyền

Thường lấy 0,1 0,2 . Chọn 0,15

z = 1 : Số ống chảy chuyền

Thay số vào ta có :

Đường kính ống chảy chuyền đoạn chưng

dC = = 0,121 m

Quy chuẩn : dC = 0,12m

Đường kính ống chảy chuyền đoạn luyện

dC = = 0,036m

Quy chuẩn : dC = 0,04m

Tiết diện ngang của ống chảy chuyền :



fchC = = = 0,0113 m2

fchL = = = 0,00126 m2

F : Diện tích mặt cắt ngang của tháp.

F = = = 0,785 m2

Diện tích làm việc:

f C= F – ( fh. n + m. fch ) [ m2 ]

= 0,785 – ( 1,96.10-3. 40 + 1. 0,0113 )

= 0,695 m2

f L= F – ( fh. n + m. fch ) [ m2 ]

= 0,785 – ( 1,96.10-3. 40 + 1. 0,00126 )

= 0,705 m2

Tỷ lệ diện tích làm việc và diện tích đĩa:

= = 88,5 %

= = 89,8 %

Do đó :

Đoạn chưng : mcyT = = = 36,129 C

Đoạn luyện : mLyT = = = 37,013 L

2. Đường cong động học

- Vẽ đường cong cân bằng ycb = f (x)

- Xây dựng đường nồng độ làm việc với chỉ số hồi lưu thích hợp

- Dựng các đoạn thẳng A1C1, A2C2… tại các diểm có hoành độ x tùy ý,

song song với trục tung



- Tại mỗi giá trị của x tìm góc nghiêng của đường cân bằng:

m =

- Tại mỗi giá trị x, tương ứng có A là điểm thuộc đường làm việc, C là điểm

thuộc đường cân bằng và B là điểm thuộc đường cong động học ( chưa biết ) thì :

= Cy =

- Cho x các giá trị, với mỗi giá trị của x tính hệ số phân bố vật chất m ( m

chính bằng hệ số góc của đường cân bằng, tính hệ số chuyển khối Ky, tính số đơn

vị chuyển khối myT và tỷ số Cy tương ứng. Từ đó tìm được các điểm B thuộc

đường cong động học, nằm giữa A và C.

- Nối chúng lại ta được đường cong động học của quá trình :

BẢNG SỐ LIỆU VẼ ĐƯỜNG CONG ĐỘNG HỌC

x 0,025 0,05 0,075 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

xcb0,0026 0,0128 0,031 0,047 0,061 0,088 0,119 0,969

y 0,123 0,254 0,384 0,469 0,495 0,520 0,545 0,570



ycb0,348 0,477 0,508 0,53 0,60 0,64 0,665 0,679

m 10,0446 5,9946 2,8182 1,1509 0,7554 0,556 0,427 0,315

0,046 0,046 0,046 0,030 0,030 0,030 0,030 0,030

0,00207

5

0,002075 0,002075 0,002786 0,002786 0,002786 0,002786 0,002786

Ky0,00144 0,00179 0,00221 0,00251 0,00260 0,00265 0,00268 0,00271

myT0,052 0,065 0,0798 0,0929 0,0962 0,0981 0,0992 0,1003

Cy1,0534 1,0672 1,0813 1,0974 1,101 1,1031 1,1043 1,1055



Ntt = 27 NttC = 15 Ntt

L = 12

6. Hiệu suất tháp - Chiều cao tháp

Chiều cao tháp được tính theo công thức IX.54 STQTTB II _ 169

H = Ntt. ( Hđ + ) + (0,8 1 )

Chiều dày của đĩa = 2mm = 0,002mm

Ntt : Số đĩa thực tế của tháp

Hđ : Khoảng cách giữa các đĩa Hđ = 0,30 m

0,8 1 : Khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy thiết bị

Vậy chiều cao tháp là :

H = Ntt. ( Hđ + ) + 1

= 27. ( 0,30 + 0,002) + 1 = 9,154 m

Quy chuẩn H = 9,15 m

IV. TÍNH TRỞ LỰC CỦA THÁP

Theo STQTTB II _ 192 : Ntt .

Trong đó :

Ntt : Số đĩa thực tế của tháp

: Tổng trở lực của một đĩa ( N/ m2 )

= Pk + Ps + Pt

Pk : Trở lực của đĩa khô ( N/ m2 )

Ps : Trở lực của đĩa do sức căng bề mặt ( N/ m2 )

Pt : Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa ( trở lực thủy tĩnh ) ( N/ m2 )

1.Trở lực của đĩa khô

Theo STQTTB II _ 194 : Pk = ( N/ m2 )



Trong đó :

: Hệ số trở lực, thường = 4,5 5 . Chọn = 5

wo : Tốc độ khí qua rãnh chóp ( m/ s)

: Khối lượng riêng của pha hơi ( kg/ m3 )

= 1,014 kg/ m3 = 1,387 kg/ m3

Gọi F là mặt cắt tự do của tháp

f là mặt cắt tự do của rãnh . Chọn f = 10% F

Theo phương trình dòng liên tục ta có lưu lượng đi trong tháp bằng lưu lượng đi

trong tất cả các rãnh, vì vậy ta có wTH. F = wo.f

Với wTH : Tốc độ khí qua rãnh của chóp

Theo tính toán ở phần đường kính ta có :

Đoạn chưng : wo = = 0,715 m/ s

Đoạn luyện : wo = = 0,704 m/ s

Trở lực đĩa khô đoạn luyện là :

PkL = = 171,855( N/ m2 )

Trở lực đĩa khô đoạn chưng là :

PkC = = 250,659 ( N/ m2 )

2.Trở lực của sức căng bề mặt

Theo STQTTB II _ 192: Ps =

Trong đó :

: Sức căng bề mặt ( N/ m2 )

dtd : Đường kính tương đương khe rãnh chóp

1.1. Sức căng bề mặt của dung dịch trên đĩa



STQTTB I _ 299

Theo bảng I.242 tra sức căng bề mặt phụ thuộc nhiệt độ

Đoạn luyện t = tTBL = 80,829oC

1 = 16,94. 10-3 ( N/ m2 ) ; 2 = 62,45. 10-3 ( N/ m2 )

Sức căng bề mặt đoạn luyện :

= = 13,33. 10-3 ( N/ m2 )

Đoạn chưng t = tTBC = 85,554 oC

1 = 16,58.10-3 ( N/ m2 ) ; 2 = 61,57. 10-3 ( N/ m2 )

Sức căng bề mặt đoạn chưng :

= = 13,06. 10-3 ( N/ m2 )

1.2. Đường kính tương đương của khe rãnh chóp

Khi rãnh chóp mở hoàn toàn

dtd =

Chu vi rãnh = 2. ( a + b )

Đoạn chưng : = 40

Đoạn luyện : = 50

fx : Diện tích tự do của rãnh . Chọn rãnh hình chữ nhật fx = a. b

Với a : chiều rộng khe chóp. Thường a = 2 7 mm , Chọn a = 5 mm

b : Chiều cao khe chóp , Thường b = 10 50 mm ,

Đoạn chưng : fx = a.b = 5.15 = 75

Đoạn luyện : fx = a.b = 5.20 = 100

2.2.2 Đường kính tương đương của khe rãnh chóp



Đoạn chưng

dtd = =

= 7,5.10-3 m

Đoạn luyện

dtd = =

= 8,0. 10-3 m

1.3. Trở lực do sức căng bề mặt

Ps =

Đoạn chưng PsC = = 6,665 ( N/ m2 )

Đoạn luyện PsL = = 6,665 ( N/ m2 )

2. Trở lực của lớp chất lỏng trên đĩa ( trở lực thủy lực )

Pt = [ N/m2 ]

Trong đó:

g : gia tốc trọng trường

b : Chiều cao khe chóp

: Khối lượng riêng của bọt

Thường = 0,4 0,6 , chọn = 0,5

Đoạn chưng = 929,515 kg/m3 C = 464,7575 kg/m3

Đoạn luyện = 827,176 kg/m3 L = 413,588 kg/m3

3.1. Chiều cao lớp bọt trên đĩa

hb =



3.1.1. Chiều cao ống chảy chuyền nhô trên đĩa

Đoạn chưng hc = ( h1 + hr + S ) - h = 0,027 m

Đoạn luyện hc = ( h1 + hr + S ) - h = 0,0424 m

3.1.2. Chiều cao lớp chất lỏng không lẫn bọt trên đĩa

hx =

S : Khoảng cách mặt đĩa đến chân chóp

hr : Chiều cao khe chóp

Đoạn chưng

hx = = 0,015 + = 0,0225m

Đoạn luyện

hx = = 0,015 + = 0,025m

3.1.3.Phần bề mặt đĩa có gắn chóp

( Nghĩa là trừ đi 2 phần diện tích đĩa để bố trí ống chảy chuyền )

F = FD – 2.Ftr lấy Ftr = 0,06 m2

F = 0,785. 1,02 – 2.0,0113 =0,7624 m2

3.1.4. Tổng diện tích các chóp trên đĩa

f = 0,785. dch

= 0,785. 0,0752 = 0,00442 m2

3.1.5. Chiều cao ống chảy chuyền trên mặt đĩa

Chiều cao mức chất lỏng ở bên trong ống chảy chuyền

Đoạn chưng : = 18 mm

Đoạn luyện : = 7,6 mm

hch = hc + +



Chọn = 2 mm = 0,002 m

Đoạn chưng hch = 0,027 + 0,018 + 0,002

= 0,047 m

Đoạn luyện hch = 0,0424 + 0,0076 + 0,002

= 0,052 m

Vậy chiều cao lớp bọt trên đĩa

hb =

Đoạn chưng :

hb = 0,045147 m

Đoạn luyện

hb = 0,050145 m

Trở lực thủy tĩnh Pt = [ N/m2 ]

Đoạn chưng :

Pt = 171, 643 N/m2

Đoạn luyện :

Pt = 162,88 N/m2

TỔNG TRỞ LỰC CỦA MỘT ĐĨA ĐOẠN LUYỆN LÀ:

= 341,4 N/m2

TRỞ LỰC ĐOẠN LUYỆN LÀ :

=

= 122. 341,4= 4096, 8 N/m2

TỔNG TRỞ LỰC CỦA MỘT ĐĨA ĐOẠN CHƯNG LÀ :

= 308,204 N/m2



TRỞ LỰC ĐOẠN CHƯNG LÀ :

=

= 152. 308,204 = 4623,06 N/m2

TRỞ LỰC CỦA TOÀN THÁP

= +

= 4096, 8 + 4623,06= 8719,86 N/m2

V. TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯƠNG

1. Cân bằng nhiệt lượng của thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu

Phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị đun nóng hỗn hợp đầu

Theo STQTTB II _ 196 : QD1 + Qf = QF + Qng1 + Qxq1 ( J/h )

Trong đó :

QD1 : Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào ( J/ h )

Qf : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào ( J/ h )

QF : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra ( J/ h )

Qng1 : Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ( J/ h )

Qxq1 : Nhiệt lượng mất mát ra môi trường xung quanh ( J/ h )

Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 2 at, dựa vào toán đồ hình I.62

STQTTB I _ 250 để xác định nhiệt độ sôi của dung dịch. Ta có nhiệt độ sôi =

119,4oC

1.1. Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào

Theo STQTTB II _ 196:

QD1 = D1. = D1. ( r1 + ) ( J/ h )

Trong đó :

D1 : Lượng hơi đốt ( kg/h )

: Hàm nhiệt ( nhiệt lượng riêng ) của hơi đốt ( J/ kg )

: Nhiệt độ nước ngưng = 119,62oC



C1 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng ( J/ kg.độ )

r1 : Ẩn nhiệt hóa hơi của hơi đốt ( J/ kg )

Tính r1

Theo bảng số liệu nhiệt hóa hơi STQTTB I _ 254 tại to = 119,62oC, nội suy ta

được

r1 = 526,247 ( kcal/ kg ) = 526,247. 4,18.103 (J/ kg) = 2199,7. 103 kcal/ kmol

1.2. Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào

Theo STQTTB II _ 196

Qf = F. Cf. tf

Trong đó :

F : lượng hỗn hợp đầu

tf : Nhiệt độ đầu của hỗn hợp ( thường lấy ở 20oC )

Cf : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu ( J/ kg.độ )

Tính Cf

Cf = CA.af + CB. (1 – af )

Theo bảng số liệu nhiệt dung riêng I.154 và I.153 STQTTB I _ 171 ta có:

CA = 4363 ( J/ kg.độ ) ; CB = 4180 ( J/ kg.độ )

Nồng độ hỗn hợp đầu af = aF = 0,25 phần mol


Cf = 4363.0,25 + 4180. (1 – 0,25 ) = 4225,75 ( J/ kg.độ )

Từ đó ta tính được nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang lại

Qf = F. Cf. tf

= 6000. 4225,75. 20 = 507090000 ( J/ h )

1.3. Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra


QF = F. CF. tF



Trong đó

F : Lượng hỗn hợp đầu ( kg/h )

CF : Nhiệt dung riêng của hỗn hợp đầu khi đi ra ( J/ kg.độ )

tF : Nhiệt độ của hỗn hợp đầu sau khi đun nóng tF = 84,34 oC


CA = 3854,714 ( J/ kg.độ ) ; CB = 4198,68 ( J/ kg.độ )

Nồng độ hỗn hợp đầu af = aF = 0,25 phần mol


Cf = 3854,714.0,25 + 4198,68. (1 – 0,25 ) = 4112,689( J/ kg.độ )

Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang ra

QF = F. CF. tF

= 6000. 4112,689. 84,34 = 2,081.109 ( J/ h )

1.4. Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra

Theo STQTTB II _ 97

Qng1 = Gng1. C1. = D1. C1.

Trong đó :

Gng1 : Lượng nước ngưng, bằng lượng hơi đốt D1 ( kg/ h )

: Nhiệt độ nước ngưng

1.5. Nhiệt lượng mất mát ra ngoài môi trường xung quanh

Lượng nhiệt mất mát ra ngoài môi trường lấy bằng 5% lượng nhiệt tiêu tốn

Theo STQTTB II _ 97, lượng hơi đốt cần thiết được tính :

D1 = =

= = 755,336( kg/h )

2. Cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện



Phương trình cân bằng nhiệt lượng của tháp chưng luyện STQTTB II _ 197

QF + QD2 + QR = Qy + QW + Qxq2 + Qng2 ( J/ h )

Trong đó:

QF : Nhiệt lượng do hỗn hợp đầu mang vào tháp ( J/ h )

QD2 : Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào tháp ( J/ h )

QR : Nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu mang vào ( J/ h )

Qy : Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp ( J/ h )

QW : Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra ( J/ h )

Qxq2 : Nhiệt lượng do hơi mang ra môi trường xung quanh ( J/ h )

Qng2 : Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ( J/ h )

Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa ở áp suất 2 at, có nhiệt độ sôi = 119,62 oC

2.1. Nhiệt lượng do hơi đốt mang vào tháp

QD2 = D2. = D2. ( r2 + )

Trong đó:

D2 : Lượng hơi đốt ( kg/ h )

: Hàm nhiệt của hơi đốt (nhiệt lượng riêng ) ( J/ kg )

: Nhiệt độ nước ngưng ( oC )


r2 = r1 =2199.7.103 ( J/ kg )


2.2. Nhiệt lượng do lượng lỏng hồi lưu mang vào

Theo STQTTB II _ 197 :

QR = GR. CR. tR

Trong đó :

GR : Lượng lỏng hồi lưu ( kg/ h )



tR : Nhiệt độ của lượng lỏng hồi lưu ( oC )

CR : Nhiệt dung riêng của lượng lỏng hồi lưu

GR = P. Rx

P : Lượng sản phẩm đỉnh; P = 1781,818 ( kg/ h )

Rx : Chỉ số hồi lưu Rx = 0,338

GR = 1781,818. 0,338= 602,254 ( kg/ h)

Lượng lỏng hồi lưu ( sau khi qua thiết bị ngưng tụ ) ở trạng thái sôi, có nồng độ

bằng nồng độ của hơi ở đỉnh tháp x = xp = 0,5943

Theo bảng số liệu nồng độ- nhiệt độ sôi STQTTB II _ 145

tR = tp = 80,41 oC

Nhiệt dung riêng của lượng lỏng hồi lưu

CR = CA.aR + CB. (1 – aR ) với aR = aP =0,83


CA = 3885,76 ( J/ kg.độ ) ; CB = 4190,80 ( J/ kg.độ )


CR = 3885,76. 0,83 + 4190,80. ( 1 – 0,83 )

= 3937,62 ( J/ kg.độ )

Thay số vào

QR = GR. CR. tR

= 602,254. 3937,62. 80,41 = 0,191.109 ( J/ h )

2.3. Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp


Qy = P. ( 1+ Rx ). ( J/ h )

Trong đó:

: Hàm nhiệt, nhiệt lượng riêng của hơi ở đỉnh tháp ( J/ kg )

P : Lượng sản phẩm đỉnh ( kg/ h )



Rx : Chỉ số hồi lưu thích hợp

Tính

Theo STQTTB II _ 197 : =

Với : Nhiệt lượng riêng của izo propylic và nước ( J/ kg )

= r1 + C1. ( J/ kg )

= r2 + C2. ( J/ kg )

= = tR = 80,41 oC

Theo số liệu ở trên ta có

CA = 3885,76 ( J/ kg.độ ) ; CB = 4190,80 ( J/ kg.độ )

Với tR = 80,41 oC tra bảng I.212 STQTTB I _ 254, nội suy ta được

r1 = 159,346 kcal/kg = 667,151.103 J/ kg

r2 = 558,59 kcal/kg = 2338,705.103 J/ kg

= 667,151.103 + 3885,76. 80,41 = 979604,962 J/ kg

= 2338,705.103+ 4190,80. 80,41 = 2,676. 106 J/ kg

a : Nồng độ phần khối lượng a = aP = 0,83

Thay các giá trị vào =

= 979604,962. 0,83 + ( 1 – 0,83 ). 2,676. 106 = 1,268.106 J/ kg

Vậy Nhiệt lượng do hơi mang ra ở đỉnh tháp

Qy = P. ( 1+ Rx ). ( J/ h )

= 1781,818,4715. ( 1 + 0,338 ). 1,268.106 = 3,023.109 J/ h

2.4. Nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra


QW = W. CW. tW

Trong đó :

W : lượng sản phẩm đáy; W = 4218,182 ( kg/h )

CW : Nhiệt dung riêng của sản phẩm đáy J/ kg.độ



Từ tW = 95,32 oC ta nội suy theo số liệu bảng I.153 và I. 154 ta được

C1 = 3769,972 J/ kg.độ ; C2 = 4205,32 J/ kg.độ

Nồng độ sản phẩm đáy aW = 0,005

CW = C1. aW + ( 1 - aW ). C2

= 3769,972. 0,005+ 4205,32. ( 1 – 0,005 )

= 4203,143J/ kg.độ

Thay số vào ta tính được nhiệt lượng do sản phẩm đáy mang ra

QW = 4218,182. 4203,143. 95,32 = 1,69.109 ( J/ h )

2.5. Nhiệt lượng mất mát ra ngoài môi trường

Lượng nhiệt mất mát ra ngoài môi trường lấy bằng 5% lượng nhiệt tiêu tốn ở đáy

tháp :


Qxq2 = 0,05. D2. r2 ( J/ h )


r2 = r1 = 2199,7. 103 ( J/ kg )

Qxq2 = 0,05. 2199,7. 103 . D2 = 10,9985. D2 ( J/ h )

2.6. Nhiệt lượng do nước ngưng mang ra ngoài


Qng2 = Gng2. C2. = D2. C2.

Trong đó :

Gng2 : Lượng nước ngưng, bằng lượng hơi đốt ( kg/ h )

: Nhiệt độ nước ngưng ( oC )


Vậy lượng hơi đốt cần thiết để đun sôi dung dịch ở đáy tháp là :

D2 =

=



= 1168,102 ( kg/ h )

3. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ

Thiết bị ngưng tụ ở điều kiện áp suất thường p = 1 at

3.1. Nếu chỉ ngưng tụ hồi lưu thì :

P. Rx. rng = Gn1. Cn. ( t2 – t1 )

Lượng nước lạnh cần tiêu tốn là :

Gn1 = [ II _ 198 ]

Trong đó :

Gn1 : Lượng nước lạnh cần tiêu tốn ( kg/h )

t1 , t2 : Nhiệt độ vào và ra của nước làm lạnh ( oC )

Cn : Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình ( J/ kg.độ )

rng : Ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp ( J/ kg )

Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình

ttb = 0,5. (t1 + t2 )

Chọn t2 = 60 oC ttb = 0,5. ( 40 + 20 ) = 30 oC

Tra bảng I.149 _ 168 ta được Cn = 0,998. 4,1868. 103 = 4178,4262 ( J/ kg.độ )

Ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp

rng = aP. rA + ( 1- aP ). rB

tP = 80,41 oC tra bảng ta có rA = 667,151.103 KJ/ kg

rB = 2338,705. 103 KJ/ kg

Ẩn nhiệt ngưng tụ của hỗn hợp bằng :

rng = 667,151.103. 0,83 + ( 1 – 0,83 ). 2338,705. 103 = 951,315.103 KJ/ kg

Gn1 = = 27145,469 ( kg/ h )

3.2. Nếu ngưng tụ hoàn toàn

Phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị ngưng tụ hoàn toàn




P. ( Rx + 1). r = Gn. Cn. ( t2 – t1 )

Lượng nước lạnh cần thiết là :

Gn =

= = 13569,727 ( kg/ h )

4. Cân bằng nhiệt lượng tại thiết bị làm lạnh

Phương trình cân bằng nhiệt lượng của thiết bị làm lạnh ( coi là làm lạnh sau khi

đã ngưng tụ hoàn toàn )


P. CP. = Gn2. Cn. ( t2 – t1 )

Trong đó :

Gn2 : Lượng nước lạnh tiêu tốn ( kg/h )

t1 , t2 : Nhiệt độ vào và ra của nước làm lạnh ( oC )

, : Nhiệt độ đầu và cuối của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ ( oC )

CP : Nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ ( J/ kg.độ )

Cn : Nhiệt dung riêng của nước ở nhiệt độ trung bình ttb

Chọn t1 = 20 ( oC ), t2 = 40 ( oC )

Nhiệt độ vào chính bằng nhiệt độ sôi ở đỉnh tháp : = tp = 80,41 oC

Chọn = 25 oC

= 52,705oC

Nhiệt dung riêng của sản phẩm đỉnh đã ngưng tụ

Theo bảng số liệu nhiệt dung riêng – nhiệt độ I.153 tại = 52,705oC, nội suy ta

có :

CA = 4041,63 ( J/ kg.độ ) ; CB = 4184,53 ( J/ kg.độ )



Nồng độ sản phẩm đỉnh aP = 0,83 phần khối lượng

CP = CA. a + CE. ( 1 – aP )

= 4041,63. 0, 83 + 4184,53. ( 1 – 0,83 ) = 4118,213 ( J/ kg.độ )

Lượng nước lạnh cần thiết là :

P. CP. = Gn2. Cn. ( t2 – t1 )

Gn2 = =

= 4866,468 ( kg/ h )

PHẦN III. TÍNH THIẾT BỊ PHỤ

I. THIẾT BỊ GIA NHIỆT HÔN HƠP ĐẦU

Để đun nóng hỗn hợp đầu izo propylic và nước với năng suất 6000 kg/h. Giả thiết

dung dịch đầu có nhiệt độ ban đầu t = 20 oC, cần đun nóng đến nhiệt độ sôi tF =

84,34 oC . Để đun nóng hỗn hợp đầu ta dùng thiết bị gia nhiệt loại ống chùm

thẳng đứng, dùng hơi nước bão hòa để đun nóng hỗn hợp đầu.

Thiết bị gia nhiệt loại ống chùm thẳng đứng với các thông số :

Chiều cao ống ho = 1 m

Đường kính ống d = 25 mm

Chiều dày thành ống = 2,5 mm

Đường kính trong của ống d0 = 20 mm

Dung dịch đi trong ống , hơi đốt ngoài ống.

Chọn vật liệu chế tạo ống là thép không rỉ 2X13

Theo I _ 148, hệ số dẫn nhiệt của vật liệu là - 25,1( W/ m.độ )

Chọn hơi đốt là hơi nước bão hòa nên nhiệt độ không thay đổi và là nhiệt độ sôi ở

áp suất đã chọn ( 2 at ) 119,4 oC

t1 = 119,4 – 20 = 99,4 oC

t2 = 119,4 – 84,34 = 35,09 oC



Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể là :

ttb = = = 61,982 oC

Nhiệt độ trung bình của hơi đốt là ttb1 = 119,4 oC

Nhiệt độ trung bình của dung dịch là

ttb2 = ttb1- ttb = 119,4 - 61,982 = 57,638 oC

2. Lượng nhiệt trao đổi

Q = m. CP. ( tc – td ) ( J/ s )

Trong đó :

m : Lượng dung dịch cần đun nóng ( kg/ s )

m = F = 6000 kg/ h = = 1,667 kg/ s

CP : Nhiệt dung riêng của dung dịch ( J / kg.độ )

td , tc : Nhiệt độ vào và ra của dung dịch ( oC )

Theo bảng số liệu bảng I.153 STQTTB I _ 171 ta có :

C1 = 4065,66 ( J / kg.độ ) ; C2 = 4188,23 ( J / kg.độ )

CP = C1. aF + C2. (1 – aF )

= 4065,66. 0,25 + 4188,23 . ( 1 – 0,25 ) = 4157,588 ( J / kg.độ )

Q = m. CP. ( tc – td )

= 1,667. 4157,588. ( 84,34 – 20 ) = 445,921.103 ( J/ s )

3. Diện tích trao đổi nhiệt


1t

2tTt

qT q2 ,

th

q1,


Ký hiệu :

th : Nhiệt độ hơi đốt – hơi nướcbão hòa ở 2 at ( oC )

th = tbh1 = 119,4 oC

tT1 : Nhiệt độ mặt ngoài ống ( oC )

tT2 : Nhiệt độ mặt trong ống ( oC )

tdd : Nhiệt độ dung dịch ( oC )

t1 : Hiệu nhiệt độ giữa hơi đốt và mặt ngoài ống ( oC )

t2 : Hiệu nhiệt độ giữa mặt trong ống và dung dịch ( oC )

tT : : Hiệu nhiệt độ giữa mặt ngoài ống và mặt trong ống ( oC )

t1 = th - tT1 ; t2 = tT2 - tdd

tT = tT1 - tT2

: Chiều dày thành ống ( m )

tm : Nhiệt độ màng nước ngưng ( oC ) tm = 0,5. (th + tT1 )

q1 : Nhiệt tải riêng phía hơi ngưng tụ ( W/ m2 )

q2 : Nhiệt tải riêng phía dung dịch ( W/ m2 )

1 : Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ ( W/ m2.độ )

2 : Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch ( W/ m2.độ )

3.1 Hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ

1 = 2,04. A.

Trong đó :

A : Phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng tm

t : Hiệu nhiệt độ giữa hơi đốt và mặt ngoài ống ( oC )

H : Chiều cao ống H = h0

r : Ẩn nhiệt hóa hơi lấy theo nhiệt độ hơi bão hòa th ( J/ kg )



Theo bảng số liệu Nhiệt hóa hơi – to I.212 STQTTB I _ 254, nội suy ở th = 119,4 oC

r = 526,39 kcal/ kg = 526,39. 4,1868.103 = 2203,9. 103 ( J/ kg )

3.2. Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch

Để xác định được hệ số cấp nhiệt phía dung dịch thì cần phải dựa vào chế độ chảy

của dung dịch và cấu tạo của thiết bị.

Chọn chế độ chảy xoáy Re = 104

Phương trình chuẩn số cấp nhiệt đối lưu cưỡng bức STQTTB II _ 14

Nu = 0,021.

Trong đó :

: Hệ số hiệu chỉnh

Với Re = 104 dựa vào bảng V.2 STQTTB II _ 15 tra được = 1

3.2.1. Chuẩn số Nuytxen :

Nu =

: Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch ( W/ m2.độ ) = 2

l : Kích thước hình học chủ yếu ( m )

: Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch ( W/ m.độ )

Theo công thức I.32 STQTTB _ 123

= A. CP. ( W/ m.độ )

A : Hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của dung dịch

Izo propylic – nước là hỗn hợp lỏng không liên kết A = 3,58.10-8

CP : Nhiệt dung riêng của dung dịch ( J/ kg.độ ) CP = 4157,588 ( J/ kg.độ )

Khối lượng riêng của Izo propylic – nước nội suy theo t tb2 = 57,638 oC STQTTB

I – 10:



A = 753,89 ( kg/ m3 )

B = 984,063 ( kg/ m3 )

Nồng độ khối lượng của dung dịch aF = 0,25

=

Thay số vào ta được = 914,278 ( kg/ m3 )

M : Khối lượng mol phân tử của dung dịch ( kg/ kmol )

Nồng độ phần mol của dung dịch là 0,091

M =

= 60. 0,091 + 60. (1 – 0,091) = 21,822 ( kg/ kmol )

= 4,22.10-8. 4157,588. 914,278.

= 0,473 ( W/ m.độ )

3.2.2. Chuẩn số Reynolt

Để quá trình truyền nhiệt đạt hiệu quả, dung dịch phải ở chế độ chảy xoáy. Chọn

Re = 10000

3.2.3 Chuẩn số Prand của dòng tính theo nhiệt độ dòng :

Pr =

: Độ nhớt của dung dịch ( N.s/ m2 )

Theo bảng I.101 STQTTB I – 91, với nhiệt độ dung dịch ttb2 = 57,638oC

1 = 0,854.10-3 ( N.s/ m2 )

2 = 0,488.10-3 ( N.s/ m2 )

Theo công thức I.93, ta có :

lg = xF. lg( 1 ) + ( 1- xF ). lg ( 2 )

= 0,091. lg 0,854.10-3+ ( 1 – 0,091 ). lg 0,488.10-3

= 0,513. 10-3 ( N.s/ m2 )



Thay số vào ta được Pr = = 4,509

3.2.4. Chuẩn số Prand tính theo nhiệt độ tường

Prt = = = Với Cp =

Prt = =

Nu = 0,021. = 63,602.

3.2.5. Tính nhiệt tải trung bình

Gọi t1 là nhiệt độ chênh lệch giữa thành ống và nhiệt độ trung bình của hơi nước

bão hòa.

Giả thuyết t1 = tbh – tT1 = 4,55

Thì tT1 = tbh - t1 = 119,62 – 4,55= 115,07 oC

tm = 0,5. ( 119,4 + 115,07) = 117,345 oC

Theo bảng số liệu A – tm STQTTB II _ 29, nội suy ta được A = 186,8

Vậy hệ số cấp nhiệt phía hơi nước bão hòa :

= 2,04. 187. = 10048,639 ( W/ m2.độ )

Nhiệt tải riêng bên hơi nước bão hòa:

q1 = 1. t1 = 10048,639. 4,55 = 45721,309 ( W/ m2 )

Khi đó hiệu số nhiệt độ giữa hai bề mặt thành ống được xác định theo công thức

sau :



tT = tT1 – tT2 = q1.

Tổng nhiệt trở thành ống :

= r1 + r2 + r3

= r1 + r2 + (m2.độ/ W )

Tra ở bảng V.1 STQTTB II _ 4

r1: Nhiệt trở do lớp cặn bám bên ngoài thành ống r1 = 0,232. 10-3(m2.độ/W )

r2 : Nhiệt trở do lớp cặn bám bên trong thành ống r2 = 0,387.10-3(m2.độ/W )

: Chiều dày thành ống = 2,5 mm = 2,5. 10-3 m

: Hệ số dẫn nhiệt của thành ống =25,4 ( W/ m.độ )

= = 0,72. 10-3 (m2.độ/W )

Do đó tT = tT1 – tT2 = q1.

= 27438,3829. 0,72. 10-3 = 32,919 oC

tT2 = 117,197 – 32,919 =84,429 oC

Theo bảng I.101 STQTTB I _ 91, với nhiệt độ dung dịch tT2 ta được

1 = 0,458 cP ; 2 = 0,341 cP

Thay vào công thức

lg t = xF. lg 1 + ( 1 – xF ).lg 2

= 0,091. lg 0,458 + ( 1 – 0,091 ). lg 0,341 t = 0,35.10-3 cP

Khối lượng riêng của izo propylic và nước nội suy theo STQTTB I _ 9 ở

tT2 = 84,426 oC

A = 731,238 ( kg/ m3 )

B = 968,902 ( kg/ m3 )

Theo STQTTB II _ 183 ta có :

= = 896,091 ( kg/ m3 )



Nu = 67,5187.

= 67,5187. = 62,502

Tính = A. CP. . với nhiệt độ dung dịch tT2 = 84,426 oC

t2 = 26,788 oC

q2 = 44032,346

Vậy nhiệt tải trung bình là :

qtb = = = 44876,828 (W/ m2 )

Vậy nhiệt tải trung bình là :

qtb = = = 44876,828 (W/ m2 )

3.3. Diện tích trao đổi nhiệt

F = = = 9,937 ( m2 )

Số ống truyền nhiệt cần dung là :

no = = 63 ống

Chọn cách sắp xếp theo hình lục giác, gọi a là số ống trên một cạnh hình lục giác

a = 8

Số ống trên dường chéo lục giác b = 2. 8 – 1 = 15 ống

Theo STQTTB II _ 48

Tổng số ống là no = 3.a. ( a – 1 ) + 1 = 3. 8. 7+ 1 = 169 ống

Đường kính trong của thiết bị trao đổi nhiệt tính theo công thức:

D = t. ( b – 1 ) + 4.d STQTTB II _ 49

Trong đó :

Đường kính ngoài của ống d = 0,03 m



Bước ống thường chọn là t = 1,3. d = 0,03. 1,3 = 0,039 m

D = 0,039. ( 15 – 1 ) + 4. 0,03 = 0,666 m

Vận tốc dung dịch trong ống

Theo giả thiết ( chế độ chảy xoáy với Re = 104 )

wGT = = 0,281 ( m/ s)

Tốc độ chảy thực tế của thiết bị gia nhiệt được xác định theo công thức sau

wt =

Trong đó :

G : Lượng hỗn hợp đầu ( kg/ h )

: Khối lượng riêng trung bình của hỗn hợp đầu ( kg/ m3 )

d : Đường kính trong của ống chảy chuyền ( m )


wt = = 0,034

= = 87,9 %

Vì vậy ta tiến hành chia ngăn ngoài thiết bị gia nhiệt hỗn hợp đầu, số ngăn được

xác định theo công thức sau :

= = 8,26 ngăn

Quy chuẩn ta chia thiết bị làm 8 ngăn

II. TÍNH BƠM VÀ THÙNG CAO VỊ

Bơm làm việc liên tục trong quá trình chưng luyện, đưa dung dịch từ bể chứa lên

thùng cao vị, mức chất lỏng trong thùng cao vị được giữ ở mức không đổi nhờ

ống chảy tràn để duy trì áp suất ổn định cho quá trình cấp liệu.



1. Các trở lực của quá trình cấp liệu

1.1. Xác định trở lực đường ống từ thùng chứa đến thùng cao vị

Xác định tốc độ chảy từ thùng chứa đến thùng cao vị

Xác định tốc độ chảy từ thùng chứa đến thùng cao vị

Trong đó :

F : Năng suất hỗn hợp đầu F = 6000 ( kg/ h)

Hình vẽ bơm

: Khối lượng riêng dung dịch trước khi gia nhiệt ( kg/ m3 )

Nhiệt độ của dung dịch lúc đầu : t = 20oC

Khối lượng riêng của izopropylic và nước bảng I.2. STQTTB. I _ 10 theo nhiệt

độ ở 20oC :


0-0

1 1

2 2

H

H11

H2

H1


A = 785( kg/ m3 ) ; B = 998 ( kg/ m3 )

Nồng độ khối lượng của dung dịch a = aF = 0,25 phần khối lượng

Khối lượng riêng của dung dịch lúc đầu là :

= = 934,602 ( kg/ m3 )

Chọn đường kính ống dẫn d = 0,15 m


= = 0,101 ( m/ s )

Trở lực tiêu tốn để thắng toàn bộ trở lực trên đường ống đẩy và hút:

hm0 = ( I _ 485 )

Trong đó :

: Áp suất toàn phần để thắng tất cả sức cản thủy lực trên đường ống khi dòng

chảy đẳng nhiệt

= Pđ + Pm + Pcb + Pt + Pk

Pđ : Áp suất đẩy cần thiết để tạo tốc độ cho dòng chảy ra khỏi ống dẫn

Pm : Áp suất để khắc phục trở lực ma sát khi dòng chảy ổn định trong ống thẳng

Pcb : Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ

Pt : Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực trong thiết bị

Pk : Áp suất bổ sung cuối đường ống Pk = 0

Áp suất động học :

Pđ = N/m2

Áp suất khắc phục trở lực ma sát :

Pm =

L : Chiều dài ống dẫn chọn 11m



dtđ : Đường kính tương đương

: Hệ số trở lực ma sát xác định theo công thức :

( I _ 380 )

Chọn độ dài đường ống là 11m, chất liệu làm bằng thép tráng kẽm = 0,1. 10-3.

Trong đó là độ nhám tương đối : = = 1,11. 10-3

cP = 0,9293. 10-3 ( Ns/ m3 )

Chuẩn số Reynolt : Re = = 2,7487.10-4

Vậy lưu thể ở chế độ chảy xoáy, hệ số trở lực được xác định theo công thức trên :

= -2. lg = 6,1226

= 0,03

Pm =

= = 10,468

Áp suất cần thiết để khắc phục trở lực cục bộ :

Pcb =

: Hệ số trở lực cục bộ của toàn bộ đường ống được xác định :

= 1 + 2 + 3 + 2. 4

1 : Hệ số trở lực do các van

2 : Hệ số trở lực do đột thu

3 : Hệ số trở lực do đột mở



4 : Hệ số trở lực của trục khuỷu

Tra STQTTB I _ 388 ; I _ 394 ta có :

1 = 2,025 ; 2 = 1,647 ; 3 = 0,9359 ; 4 = 1,1

= 1 + 2 + 3 + 2. 4

= 2,025 + 1,647 + 0,9359 + 2. 1,1 = 6,8079

Pcb =

= 6,8079. = 32,453

Tổng trở lực của hệ thống ống dẫn :

= Pđ + Pm + Pcb = 41,055 + 552,87 + 32,453 = 626,378 ( N/ m2 )

Vậy tổn thất áp suất để khắc phục trở lực trong hệ thống ống dẫn từ nguyên liệu

đầu vào thùng cao vị :

hm0 = = = 0,0683 ( m )

2. Trở lực trong ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt

+ ( N/ m2 )

: Trở lực ma sát ( N/ m2 )

: Trở lực cục bộ ( N/ m2 )

Chọn chiều dài ống L1 = 2 m

Đường kính ống d = 0,1 m

Lưu lượng GF = 6000 ( kg/ h )

Thế năng vận tốc chất lỏng trong ống

( N/ m2 )

= = 934,062 ( kg/ m3 )

Vận tốc dung dịch trong ống ( m / s )



w01 = 8.0,034 = 0,272 ( m/ s )

= = 127,106 ( N/ m2 )

2.1. Trở lực ma sát

Áp suất để thắng trở lực ma sát là :

= ( N/ m2 )

Trong đó :

: Hệ số ma sát

Nhiệt độ dung dịch trong ống là t = 20 oC

Theo bảng I. 101 STQTTB _ 91 xác định độ nhớt theo nhiệt độ t = 20 oC ta có :

A = 2,39 cP ; B = 1,0 cP

lg 1 = xF. lg A + ( 1- xF ). lg B

= 0,091. lg 2,39 + ( 1 – 0,091 ). lg 1,0 = 0,0344

1 = 1,0814 cP = 1,0814. 10-3 ( Ns/ m2 )

Xác định

Re =

= = 23507,76 > 104

Chế độ chảy xoáy

Xác định theo công thức II.65 STQTTB _ 380

Chọn ống làm bằng thép không rỉ, ta tra được độ nhám tuyệt đối = 0,1. 10-3m

( STQTTB I _ 381 )

Độ nhám tương đối : = 1,1.10-3



( STQTTB II _ 380 )

= = 0,0259

Pms1 = 0,0259. . 26,95 = 13,9601

2.2. Trở lực cục bộ

Trong đó :

: Hệ số trở lực cục bộ

Các trở lực cục bộ trong ống gồm :

Trở lực cửa vào từ thùng cao vị vào ống, với cạnh nhăn = 0,5

Trở lực do đột mở từ ống vào thiết bị gia nhiệt

Thiết bị có đường kính d = 0,49m

Trở lực đột mở : =

Tiết diện đầu thiết bị chia 8 ngăn là :

f1 = = 0,0236 ( m2 )

Tiết diện ống là :

f0 = 0,785. do2 = 0,785. 0,12 = 0,00785

=

= = 0,5021

Trở lực của van :

Số van trên đường ống dẫn 1 van, chọn van mở 50% ta có = 2,025



Trở lực do ống chuyển hướng 2 lần với góc chuyển là 90oC

= 0,6

= ( 0,5 + 0,5021 + 2.025 + 2. 1,1 ). 26,95 = 140,87 ( N/ m2 )

Trở lực trong ống dẫn từ thùng cao vị đến thiết bị gia nhiệt :

= 10,468 +13,9601 + 26,95 = 181,78 ( N/ m2 )

Vậy áp suất để thắng trở lực cục bộ và ma sát là :

= = 0,0198

3. Trở lực trong ống dẫn từ thiết bị gia nhiệt đến tháp

Trong đó :

Pm2 : Trở lực ma sát ( N/ m2 )

Pms2 : Trở lực cục bộ ( N/ m2 )

Pcb2 : Trở lực cục bộ ( N/ m2 )

Các số liệu : Chiều dài ống L2 = 0,5 m

Đường kính ống do = 0,1 m

Lưu lượng GF = 6000 kg/ h

Thế năng vận tốc của chất lỏng trong ống :

Pw2 = ( N/ m2 )

Trong đó :

: Khối lượng riêng dung dịch sau khi gia nhiệt ( kg/ m3 )

Nhiệt độ của dung dịch sau khi gia nhiệt ts = tF = 84,34 oC

Khối lượng riêng của izopropylic và nước bảng I.2 STQTTB _ 10 theo tF



= 731,31 ( kg/ m3 )

= 968,962 ( kg/ m3 )

Nồng độ khối lượng của dung dịch a = aF = 0,25 phần khối lượng

Khối lượng riêng của dung dịch là :

= = = 886,157 ( kg/ m3 )

Vận tốc dung dịch trong ống ( m/ s )

w02 = = = 0,24 ( m/ s )

Pw2 = = = 25,52


Pms2 = ( N/ m2 )

Trong đó :

: Hệ số ma sát

Nhiệt độ dung dịch trong ống là t = tF = 84,34oC, xác định độ nhớt theo nhiệt độ

bảng I. 101 STQTTB _ 91, nội suy ta có :

= 0,46 cP ; = 0,356 cP

Nồng độ dung dịch x = 0,091 phần mol

lg = x. lg + ( 1 – x ). lg

= 0,091. lg 0,46 + ( 1 – 0,091 ). lg 0,356

= 0,35 cP = 0,35.10-3 ( N/ m2 )

Re = = 60765,05 > 104


Xác định theo công thức II _ 464



= = 0,00147

Pms2 =

= 0,00147. . 25,52 = 0,188 ( N/ m2 )


Pcb2 = ( N/ m2 )

Trong đó :

: Hệ số trở lực cục bộ

Các trở lực cục bộ trong ống gồm :

Trở lực do đột thu từ thiết bị gia nhiệt vào ống :

nội suy theo STQTTB I _ 388

= 0,386

Trở lực cửa ra từ ống vào tháp = 1

Trở lực do van : Coi van mở 50% thì = 2,025

Pcb2 = ( 0,386 + 1 + 2,025 + 1,1 ). 25,52 = 115,121

Pm2 = 0,188 + 115,121+ 25,52 = 140,829 ( N/ m2 )

Vậy áp suất để thắng trở lực cục bộ và ma sát là :

= = 0,0162 m

4. Trở lực trong thiết bị gia nhiệt

= ( N/ m2 )



Trong đó :

Pcb3 : Trở lực cục bộ ( N/ m2 )

Pms3 : Trở lực ma sát ( N/ m2 )

Thế năng vận tốc của chất lỏng trong ống truyền nhiệt :

( N/ m2 )

Trong đó :

: Khối lượng riêng dung dịch trong ống ( kg/ m3 )

w : Vận tốc dung dịch trong ống truyền nhiệt ( m/ s )

Thiết bị chính chia 8 ngăn w = 8. wTT = 8. 0,034 = 0,272 ( m/ s )

= = 32,781 ( N/ m2 )


Pms3 = ( N/ m2 )

Trong đó :

L : Chiều dài ống truyền nhiệt do chia 8 ngăn L = 8. 1 = 8 m

do : Đường kính ống truyền nhiệt do = 0,025 m

: Hệ số ma sát

Độ nhớt dung dịch trong ống = 0,5044 cP = 0,5044 ( N/ m2 )

Re = = = 11956,09 > 104


Xác định theo công thức II _ 464

Với loại ống thép không gỉ ta đã chọn, theo bảng I _ 464, ta có độ nhám tuyệt đối

= 0,1 mm



Độ nhám tương đối = 4. 10-3

= = 0,0358

Pms3 =

= 0,0358. = 375,539


Trong đó : : Hệ số trở lực cục bộ

Các trở lực cục bộ trong thiết bị gia nhiệt gồm :

Trở lực do đột thu từ đầu thiết bị vào chùm ống

Thiết bị có số ống truyền nhiệt no =168 ống chia làm 8 ngăn

Tiết diện chùm ống ở 1 ngăn là :

= 0,0103

Trở lực do đột mở từ chùm ống ra đầu thiết bị :

= ( 1 – 0,382 )2 = 0,382

Trở lực do dòng chuyển hướng 6 lần với góc chuyển là 90oC = 1,1

= ( 8. 0,3678 + 8. 0,4484 + 12.1,1 ). 32,781 = 646,756 ( N/ m2 )

= 646,756 + 375,539+ 32,781 = 1055,076 ( N/ m2 )

Áp suất để thắng trở lực cục bộ và ma sát trong thiết bị gia nhiệt :



hm3 = =



II.. Tính chiều cao của thùng cao vị so với đĩa tiếp liệu

Viết phương trình Becnuli cho hai mặt cắt 1-1 và 2-2 ( lấy 2-2 làm mặt chuẩn )

Z + =

Trong đó :

P1, P2 : Áp suất tại mặt cắt 1 và 2

w1 : Vận tốc dung dịch tại mặt cắt 1-1

Coi w1 = 0 vì tiết diện thùng cao vị rất lớn so với tiết diện ống.

w2 : Vận tốc dung dịch tại mặt cắt 2 ; w2 = w02 = 0,034 ( m/ s )

: Khối lượng riêng dung dịch trước khi gia nhiệt = 929,062 ( kg/ m3 )

: Khối lượng riêng dung dịch sau khi gia nhiệt = 886,157 ( kg/ m3 )

=

= 0,0683 + 0,0198 + 0,0192 + 0,121 = 0,2283m

Do môi trường làm việc là hỗn hợp lỏng – hơi nên :

P = Plv + Ptt N/ m2

Với Plv : Áp suất hơi làm việc N/ m2

Ptt : Áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng N/ m2

Tính Ptt

Ptt = . g. H

H : Chiều cao max của cột chất lỏng (m)

: Khối lượng riêng của chất lỏng ( kg/ m3 )

g : Gia tốc trọng trường

Ptt = 9,81. 827,176. 9,15 = 74248,56 N/ m2

Plv = P1 = Pa = 1 at = 0,981. 105

P = Ptt + Plv = 74248,56 + 0,981. 105 = 172348,56 N/ m2



Z =

= = 8,45 m

III. Chiều cao cần bơm Ho

Ho =H1 + H2 + Z ( m )

Ho : Chiều cao tính từ mặt thoáng bể chứa đến mặt thoáng thùng cao vị ( m )

H1 : Chiều cao tính từ đáy tháp đến đĩa tiếp liệu ( m )

H2 : Chiều cao tính từ nơi đặt bơm đến đáy tháp ( m )

Z : Chiều cao tính từ đĩa tiếp liệu đến mặt thoáng thùng cao vị ( m )

H1 = HC + hđáy ( m )

Hc = 27. ( 0,3 + 0,002 ) = 8,15 m

H1 = 8,15 + 0,4 = 8,55 m

H2 = 0,5 m

Ho = 8,55 + 0,5 + 8,45 =17,5 m

IV. Áp suất toàn phần của bơm _ Năng suất của bơm

4.1. Áp suất toàn phần do bơm tạo ra :

H = + H + h

Trong đó : P = P = P .

: khối lượng riêng của chất lỏng ở 20 C , = 927,602 (kg/m ).

H = H = 17,5 (m).

h : áp suất cần thiết để lắng trở lực cần thiết trên ống đẩy của bơm .

H = H + h = 17,5 + 0,2238 = 17,7238 m

Công suất yêu cầu trên trục bơm được xác định theo công thức :

N = (kW) [STQTTB-I-439].

Q : Lưu lượng thể tích của bơm ( m3/ s )



Q = ( m3/ s )

: hiệu suất chung của bơm . = . .

Trong đó :

: hiệu suất thể tích do hao hụt từ P cao xuống P thấp , = 0,9 .

: hiệu suất thủy lực tính đến ma sát và sự tạo dòng xoáy trong bơm .

= 0,9 .

: hiệu suất cơ khí ,tính đến ma sát cơ khí ở bị ổ lót trục , = 0,95 .

Vậy hiệu suất toàn phần của bơm : = 0,77 .

- Thay số vào ta có : N = = 0,0212 (kW).

Chọn bơm có công suất : 0,0212 (kW).

Công suất của động cơ điện :

Nđc =

- hiệu suất truyền động : = 1 .

- hiệu suất truyền động cơ : = 0,85 .

Nđc = (kW).

Thông thường để đảm an toàn người ta chọn động cơ công suất động cơ lớn hơn

công suất tính toán lượng dự trữ và khả năng quá tải của bơm :

= 1,5. 0,025= 0,0375 (kW).

III. TÍNH TOÁN CƠ KHÍ VÀ LỰA CHỌN

III.1. Tính toán thân tháp



Chọn vật liệu làm thân tháp

Thân hình trụ là bộ phận chủ yếu của để tạo thành thiết bị hóa chất. Tùy theo điều

kiện làm việc mà người ta lựa chọn vật liệu và phương pháp chế tạo. Do điều kiện

đồ án là thân tháp làm việc ở áp suất thường nhiệt độ làm việc không cao lắm,

dung dịch chứa izo propylic và nước, do đó ta chọn loại vật liệu là thép không gỉ

với mác thép là X18H10T làm thân

tháp, đó là vật liệu bền chịu nhiệt. Nó được chế tạo bằng cách cuốn tấm vật liệu

với kích thước đã định sau đó hàn giáp mối lại.

Chiều dày của thân hình trụ được tính theo công thức :

[ m ]

Trong đó :

Dt : đường kính trong của thân hình trụ [ m ] Dt = 1,0 m

: Hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc

C : Số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày [ m ]

P : Áp suất trong của thiết bị [ N / m2 ]

: Ứng suất cho phép.

Do môi trường làm việc là hỗn hợp lỏng hơi nên :

P = Plv + Ptt [ N / m2 ]

Với Plv : Áp suất hơi làm việc [ N / m2 ] = 105 (N/m2)

Ptt : Áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng [ N / m2 ]

Tính Ptt =

Với H : Chiều cao max của cột chất lỏng [ m ]

: Khối lượng riêng của chất lỏng [ kg/ m3 ]

g : Gia tốc trọng trường g = 9,81 m / s2

Ta có chiều cao cột chất lỏng HL= H = 9,15 m (chiều cao lớn nhất là chiều cao

tháp)



Ta lấy theo khối lượng riêng lớn nhất là khối lượng riêng trung bình pha lỏng

đoạn luyện = = 827,176[ kg/ m3 ]

Do đó : Ptt =

= 827,176.9,81.9,15= 74248,559 [ N / m2 ]

Plv = 1 at = 105

P = Plv + Ptt

= 105 + 74248,559 = 174248,559 [ N / m2 ]

Để tính toán sức bền của thiết bị thì trước hết ta phải xác định ứng suất cho phép

của vật liệu thép X18H10T

Ứng suất cho phép của thép theo giới hạn bền khi kéo và khi chảy được tính theo

công thức trên như sau :

Trong đó : nk, nc là hệ số an toàn theo giới hạn bền và giới hạn chảy

: giới hạn bền khi kéo và khi chảy

: Hệ số hiệu chỉnh, đáy là thiết bị loại II, đốt nóng trực tiếp chọn = 0,9

Tra ở bảng XIII.3. STQTTB II _ 356 ta có nk = 2,6 ; nc = 1,5

Tra giới hạn bền khi kéo và khi chảy ở STQTTB II _ 310 có :

= 550. 106 N/ m2 ; = 220. 106 N/ m2

Do đó = = 190,38. 106 N/ m2

= = 132. 106 N/ m2

So sáng hai kết qủa ứng suất cho phép theo giới hạn bền khi kéo và giới hạn bền

khi chảy ta chọn theo giá trị bé hơn, nên = 132. 106 N/ m2

Tính



Ta thiết kế chọn hàn theo phương pháp hàn tay bằng hồ quang điện, kiểu hàn giáp

mối hai bên thành có lỗ nhưng được gia cố hoàn toàn khi đó = = 0,95 tra ở

STQTTB II _ 362

Ta lập tỷ số > 50

Do vậy ta có thể bỏ qua p ở dưới công thức tính chiều dày

Tính C = C1 + C2 + C3

C1 : Bổ sung ăn mòn, xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu của môi trường và

thời gian làm việc của thiết bị.

C1 = 1mm = 0,001m ( do thép trên có tốc độ ăn mòn 0,05 – 0,1 mm/ năm )

C2 : Bổ sung do hao mòn.

C2 = 0 ( vì nguyên liệu đầu là lỏng – hơi không phải chất rắn )

C3 : Bổ sung do dung sai của chiều dày.

Chọn C3 = 0,4mm = 0,4. 10-3 m

Khi đó chiều dày của tháp là :

=

Chuẩn hóa chọn s = 4 mm

Kiểm tra ứng suất thành thiết bị bằng nước theo áp suất thư

Theo STQTTB II _ 366 ứng suất theo áp suất thử phải thỏa mãn điều kiện :

Trong đó P0 : Áp suất thử tính toán.

P0 = Pth + P1 [ N / m2 ]

P1 : Áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng

Với Pth : Áp suất thử thủy lực , vì P = 174248,559 [ N / m2 ]

Tra ở bảng XIII. 5 nên Pth = 1,5. P = 1,5. 174248,559 = 2,778.105 [ N / m2 ]



Tính P1 theo công thức II _ 360 :

P1 =

: Khối lượng riêng của chất lỏng ở nhiệt độ trung bình.

Ta lấy theo khối lượng riêng lớn nhất là khối lượng riêng trung bình pha lỏng

đoạn luyện : = 827,176 kg/m3

g : Gia tốc trọng trường g =9,81 m/ s2

Nên P1 = = 827,176 . 9,81.9,15 = 742448,559 N / m2

Áp suất thử tính toán

P0 = Pth + P1 = 2,778.105 + 742448,559 = 352048,559 N / m2

Do đó :

= N / m2

Ta thấy = 128,78. 106 N / m2 < thỏa mãn điều kiện

bền. Vậy chiều dày của tháp S = 4 mm

III.2. Tính chóp và kích thước cơ bản của chóp

Theo trang 46 đã tính phần trên ta có các số liệu như sau :

Đường kính ngoài ống hơi của chóp dhN = 0,054 m với chiều dày = 2 mm.

Đường kính trong ống hơi dh = 0,05 m.

Số ống chảy truyền trên mỗi đĩa chọn m = 1

Đường kính cua tháp : D = 1 m

Số chóp phân bố trên đĩa n = 0,1 = 0,1 = 40 ống

2.1 Chiều cao của chóp phía trên ống dẫn hơi

h2 = 0,25. dh ( STQTTB II _ 236 )

= 0,25. 0,05 = 0,0125 m = 12,5 mm

2.2. Đường kính của chóp



m =75 mm

2.3. Chiều cao khe chóp

Chiều cao khe chóp :

Vy : Lưu lượng hơi đi trong tháp m3/h

: Trở lực của tháp , =1 2, chọn = 2

: Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi

Chiều cao khe chóp đoạn chưng

b = 0,019 m

Lưu lượng hơi đi trong tháp đoạn luyện

Chiều cao khe chóp đoạn luyện

b = 0,020 m

Quy chuẩn chung cho cả tháp hr = 0,020 m

2.4. Số lượng khe hở của mỗi chóp

i = = = 35

Quy chuẩn i = 40

2.5. Đường kính ống chảy truyền

Đường kính ống chảy chuyền đoạn chưng

dC = 0,105 m

Đường kính ống chảy chuyền đoạn luyện

dC = 0,090 m

Quy chuẩn chung cho cả tháp dC = 0,100 m

2.6. Khoảng cách từ đĩa đến chân ống chảy truyền

S1 = 0,25. dC = 0,25. 120 = 35 mm



2.7. Chiều cao ống chảy truyền nhô trên đĩa

Chiều cao mức chất lỏng bên trên ống chảy chuyền đoạn chưng

h = 0,015 m

Chiều cao mức chất lỏng bên trên ống chảy chuyền đoạn luyện

h = 0,015m

2.8. Bước tối thiểu của chóp trên đĩa

Theo STQTTB II _ 237 : tmin = dch + 2. + l2

Trong đó :

dch : Đường kính ống chảy truyền dch = 0,075 m

: Chiều dày chóp, thường lấy = 2 3 mm

l2 = 12,5 + 0,25 dch = 12,5 + 0,25. 0,075 = 31,25 mm

tmin = dch + 2. + l2 = 75 + 2.2 + 31, 25 = 110,25 mm

III.3. Tính đáy và nắp thiết bị

Đáy và nắp thiết bị là một bộ phận quan trọng của thiết bị và thường được chế tạo

cùng loại vật liệu với thân tháp.Vì tháp làm việc ở áp suất thường và thân trụ hàn

nên ta chọn đáy và nắp thiết bị hình elip có gờ đối với thiết bị thẳng đứng có P >

7. 104

3.1. Chiều dày của nắp

Trong đó : Pn = Po = 9,81.104 ( Pa )

: Ứng suất cho phép ( N/ m2 )

: Hệ số bền mối hàn

k : Hệ số hiệu chỉnh

hb : Chiều cao nắp ( m )

C : Hệ số hiệu chỉnh C = 1,4. 10-3 m và có tăng thêm một chút tùy thuộc chiều

dày : Thêm 2 mm khi S – C < 10 mm



Thêm 1 mm khi 10 mm < S – C < 20 mm


Chiều cao phần lồi của đáy, với Dt = 1,0 m hb = 225 mm

: Hệ số bền mối hàn hướng tâm nếu có.

Chọn hàn theo phương pháp hàn bằng tay bằng hồ quang điện, kiểu hàn giáp mối

hai bên.

Tra II _ 362 được = 0,95

k hệ số không thứ nguyên, được xác định:

k = 1 - [ II _ 385 ]

Với d đường kính lớn nhất ( hay kích thước lớn nhất của lỗ không phải hình

tròn ), của lỗ không tăng cứng.

Do đường kính ống có ở đáy và nắp là khác nhau nên ta phải tính hệ số k của đáy

và nắp.

Ở đáy : Đường kính ống tháo sản phẩm đáy là d = 100 mm

Nên k = 1 - = 0,9

Ở nắp : Đường kính ống tháo sản phẩm đỉnh là 150 mm

Nên k = 1 - = 0,85

Áp suất p = 1,852.105 ( N/ m2 ) ta có = 132. 106 ( N/ m2 )

Ta xét :

Ở đáy : = > 30

Ở nắp : = > 50

Nên ta có thể bỏ p ở mẫu số của công thức tính chiều dày của đáy và nắp



Vậy chiều dày của nắp

S = = 4,25.10-4 + C

S – C = 3,375. 10-3

Ta thấy S – C < 10 mm nên ta phải tăng C lên 2 mm, khi đó C = 3,4 mm

Do đó S = 8,25. 10-4 + 3,4 = 4,225 mm

Chọn S = 5 mm

Kiểm tra áp suất thành ở áp suất thử thủy lực theo công thức :

N/ m2 [ STQTTB II _ 386 ]

Po : Áp suất thử tính toán

Kiểm tra đối với nắp

Po = Pth + P1 = 248417,9 + 77381 = 325798,9 N/ m2 [ II _ 366 ]

Nên

= 70,156.106 N/ m2

N/ m2

58,4639 .106< 183,3.106L

Thỏa mãn điều kiện bền, vậy chiều dày là 5 mm

3.2 Chiều dày của đáy

Tương tự ta có p = 165611,93 N/ m2 và k = 0,9167 ; C = 3,4 mm

S = = 7,87.10-4 + C

Ta chọn S = 5 mm

Kiểm tra áp suất thành ở áp suất thử thủy lực theo công thức :



N/ m2 [ STQTTB II _ 386 ]

Kiểm tra đối với nắp

= 129,928.106 < 183,3. 10-6

Thỏa mãn điều kiện bền, vậychiều dày là 5 mm

Vậy chiều dày nắp và đáy thiết bị là 5 mm, khi đó ta có chiều cao gờ h = 25 mm

và hb = 225 mm, Dt = 1000 mm

Tra II _ 382 ta được bề mặt trong F = 1,40 m2

III. 4. Chọn mặt bích

Bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ

phận khác với thiết bị.

Có nhiều kiểu bích khác nhau, nhưng do tháp làm việc ở áp suất thường nên ta

chọn kiểu mặt bích liền bằng thép kiểu I để nối ( nắp, đáy… ) với thân.

Để nối thân tháp và nắp, đáy ta dùng mặt bích liền bằng thép không rỉ, với đường

kính tháp Dt = 1000 mm

Áp suất py = 0,1.106 N/ m2

Số bích 6 cặp bích

Bước bích 1,5 m

Theo STQTTB II _ 421 ta có :

Dt D Db DI Do

1000 1140 1090 1060 1013

Bulong db = M20 ,Z = 24 cái

Chiều dày bích h = 23 mm



Để nối ống dẫn vào thiết bị ta dùng kiểu bích bằng vật liệu là CT3

III.5. Tính đường kính các ống dẫn

Đường kính ống dẫn được tính theo công thức sau :

d = STQTTB I _ 369

Trong đó :

V : Lưu lượng của các chất chuyển động trong ống [ m3/ s ]

w : Vận tốc của các chất trong ống [ m/ s ]

5.1. Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh

Ống dẫn sản phẩm đỉnh là ống nối giữa nắp tháp và thiết bị ngưng tụ. Hỗn hợp đi ra ở đỉnh tháp có nồng độ cấu tử dễ bay hơi, nhiệt độ của hỗn hợp là t = 80,41 oC.

Khối lượng của hỗn hợp đi ra ở đỉnh tháp :

gđ = 55,543 ( kmol/ h )

Lưu lượng thể tích của hơi ở đỉnh tháp :

V = 0,447 m3/s

Tháp làm việc ở áp suất thường với hơi quá nhiệt chọn w = 30 50 ( m/ s )

Chọn vận tốc hơi là w = 30 m/ s



Đường kính ống dẫn sản phẩm đỉnh là :

d = = 0,138 m

Chọn d1 =150 mm, khi đó chiều dài ống bên ngoài l1 = 165 mm [ II _ 434 ]

Tính lại vận tốc hơi ta được w = 26 m/ s

5.2. Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh

Hỗn hợp trong ống là hỗn hợp lỏng có nồng độ x = xP = 0,5943 phần mol

aP = 0,83 ; nhiệt độ của hỗn hợp là t =txP = 80,41 oC.

Khối lượng riêng của hỗn hợp lỏng được tính theo công thức :

[ I _ 5 ]

Tra khối lượng riêng ở nhiệt độ đó theo STQTTB I _ 9

= 734,652 kg/ m3

= 971,713 kg/ m3

= 766,439 kg/ m3

Lưu lượng sản phẩm đỉnh hồi lưu là :

V = =2,18. 10-4 ( m3/ s )

Ta coi như chất lỏng tự chảy nên w = 0,1 0,5 m/ s.

Chọn vận tốc là w = 0,3 m/s

Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đỉnh

d = = 0,0624 m

Chọn d2 = 70 m, khi đó chiều dài ống ở bên ngoài l2 = 120 mm.

Tính lại vận tốc hơi ta được w = 0,271 m/ s

5.3. Đường kính ống tháo sản phẩm đáy

Hỗn hợp được tháo là hỗn hợp lỏng có nồng độ là x = xW = 0,0015 phần mol; nhiệt độ hỗn hợp là t = tW = 95,32oC.

Khối lượng riêng của hỗn hợp lỏng được tính theo công thức :



[ I _ 5 ]

Tra khối lượng riêng theo I _ 9 có :

= 721,978 kg/ m3

= 961,276 kg/ m3

Do đó = 959,686 kg/ m3

Khối lượng sản phẩm đáy là :

GW = 233,44. 59,969 = 4218,182 kg/ h

Chọn vận tốc là 0,3 m/ s

Đường kính ống tháo sản phẩm đáy là :

d = = 0,088 m

Chọn d3 = 100 mm, khi đó chiều dài ống ở bên ngoài l3 = 120 mm.

Tính lại vận tốc hơi ta được w = 0,155m/ s

5.4. Đường kính ống dẫn nguyên liệu đầu

Nồng độ hỗn hợp đầu x = xF = 0,091 phần mol

Nhiệt độ của hỗn hợp t = tF = 84,34oC

aF = 0,25 tra khối lượng riêng ta được

= 731,311 kg/ m3

= 968,962 kg/ m3

Do đó = 896,157 kg/ m3

Chọn vận tốc là w = 0,3 m/ s

Ta có d = = 0,089 m

Chọn d4 = 100 mm, , khi đó chiều dài ống ở bên ngoài l4 = 120 mm.

Tính lại vận tốc hơi ta được w = 0,237 m/ s

5.5. Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đáy

Nhiệt độ của hỗn hợp là tW = 95,32 oC



Lượng sản phẩm đáy hồi lưu là = 55,713 kmol/ h

Chọn vận tốc hơi là w = 30 m /s

Đường kính ống hồi lưu sản phẩm đáy :

d = = 0,141

Chọn d5 = 150 mm, khi đó chiều dài ống nối ở bên ngoài l5 = 130 mm.

III.6. Khối lượng tháp

G = GT + GN-Đ + GB + Gbl + GĐ + GÔ + GL ( Kg )

Trong đó :

GT : Khối lượng thân tháp trụ ( kg )

GN-Đ : Khối lượng nắp và đáy tháp ( kg )

GB : Khối lượng bích ( kg )

Gbl : Khối lượng bulông nối bích ( kg )

GĐ : Khối lượng đĩa trong tháp ( kg )

GÔ : Khối lượng ống chảy chuyền ( kg )

GL : Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp ( kg )

2.1. Khối lượng thân tháp trụ

Khối lượng riêng của thép là = 7850 kg/ m3

Đường kính trong của thân tháp Dt = 1,0 m

Chiều dày thân tháp 4 mm

Chiều cao thân tháp H = 9,15 m

Khối lượng thân tháp là :

GT =

=455,088 kg

2.2. Khối lượng nắp và đáy tháp

Theo các thông số của nắp và đáy đã chọn :



Bề mặt trong của nắp, đáy tháp được tra theo II _ 382, ta được F = 1,16 m2

Chiều dày của nắp, đáy tháp lấy chung S =5mm

Khối lượng nắp và đáy tháp là :

GN-Đ = 2. F. S. = 2. 1,16. 5. 10-3. 7850 = 91,64 kg

2.3. Khối lượng bích

Các thông số của bích đã chọn :

Đường kính trong của bích Dt = 1,0 m

Đường kính ngoài của bích D = 1140 m

Chiều dày bích : h = 0,022 m

Số bích : n= 6 cặp

Khối lượng bích là :

GB =

=

2.4. Khối lượng bulông nối bích

Với 6 cặp bích, mỗi cặp cần 24 bulong các loại M20 ( khối lượng 0,15 kg/ cái )

Khối lượng bulông nối bích là

Gbl = 6. 24. 0,15 =21,6 kg

2.5. Khối lượng đĩa trong tháp

Theo các thông số của đĩa đã chọn :

Đường kính đĩa : D = 1,0 m

Chiều dày đĩa = 0,002 m

Số đĩa 27 đĩa

Khối lượng đĩa trong tháp là :

GĐ =

= = 335,0509 kg



2.6. Khối lượng ống chảy truyền

Khối lượng một ống chảy truyền là :

mÔ =

Tháp có 27 đĩa thì cứ 1 đĩa lắp 1 ống chảy chuyền. Số ống chảy chuyền là 27 ống

Khối lượng ống chảy chuyền là :

GÔ = nÔ. mÔ = 27. 1,351 =36.477 kg

6.7. Khối lượng chất lỏng điền đầy tháp

Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng ở trong tháp :

= 827,176 kg/ m3

GL = kg

Khối lượng tháp là : 455,088 + 91,64 + 412,336 + 21,16 + 355,0509 + 36,477 + 5941,1398 = 7312,8917 kg

6.8. Tính tai treo

Trọng lượng tháp là P = G. g = 7312,8917. 9,81 = 71739,46758 kg

Tải trọng tác dụng lên một tai treo là G = P : 4 = 8,0.104 N

Tai trong cho

phep trên 1

tai treo G.10-

4N

Bề mặt đỡ

F.104

m2

Tai trong cho phep

trên bề mặt đỡ

1. q.10-6

N/m2

L B B1 H S l a d

m2 N/m2 mm

8,0 639 1,25 270 240

240 420 14 120 5 34

Chọn tai treo thiết bị thẳng đứng như hình vẽ :



Chon tâm lot cho tai treo băng thep

Tai trong cho phep trên1 tai

treo G.10-4N

Chiều day tôi thiêu cua

thanh thiêt bi

khi không co

lot

Chiều day tôi thiêu cua thanh thiêt bi khi co lot

S

H

mm

b sH

2,5.104 24 10 490 250 10

6.9. Tính chân đỡ

Tai trong cho

phep trên 1 chân

G.10-4N

Bề mặt đỡ

F.104

m2

Tai trong cho

phep trên bề mặt đỡq.10-6

N/m2

L B B1

mmB2 H h S l d



8,0 840 0,96 320

265 270 400 500

275 22 120

34

s

l

s

b1

a l

b

r

dTr

ôc

th

iÕt

bÞ

t heo ® y t hiÕt bÞ

h



KẾT LUẬNChưng luyện la quá trình tiên hanh đa sô trong tháp co các dòng

chuyên động ngược chiều nhau.Trong đo phai co các chi tiêt đam

bao sự tiêp xúc pha tôt nhât (các loại đĩa…). Phương pháp tính

toán va thiêt kê một hệ thông chưng luyện liên tục va hâp thụ co

nhiều điêm giông nhau. Tuy nhiên do đặc điêm cua quá trình

chưng luyện la hệ sô phân bô thay đổi theo chiều cao cua tháp,

đồng thời quá trình truyền nhiệt diễn ra song song với quá trình

chuyên khôi vì vậy lam cho quá trình tính toán va thiêt kê trở

nên phức tạp.

Một kho khăn nữa la khi tính toán va thiêt kê hệ thông chưng

luyện luôn gặp phai đo la không co công thức chung cho việc

tính toán các hệ thông động hoc cua quá trình chưng luyện hoặc

công thức chưa phan ánh được đầy đu các tác dụng động hoc,

các hiệu ứng hoa hoc, lý hoc…ma chu yêu la công thức thực

nghiệm va trong các công thức tính toán thì phần lớn phai tính

theo giá tri trung bình, các thông sô vật lý chu yêu nội suy, nên

rât kho khăn trong tính toán chính xác.

Trong phạm vi khuôn khổ cua đồ án môn hoc , do thời gian

không cho phep đồng thời do những hạn chê trong thực tê san

xuât, đây cũng la lần đầu tiên tiêp xúc với cách lam đồ án nên

em cũng không tránh khỏi những bỡ ngỡ, sai sot. Mặt khác quá

trình tính toán thiêt kê trên chỉ la những tính toán lý thuyêt, các

kêt qua đã được quy chuẩn. Do vậy khi áp dụng vao thực tê đòi

hỏi phai co sự tính toán cụ thê va rõ rang hơn đê phù hợp với

thực tê san xuât. La một sinh viên nhưng em cũng chưa được

tiêp xúc với thực tê san xuât vì vậy việc tính toán cơ khí va tính



bền cua các chi tiêt cũng không tránh khỏi những thiêu sot.

Nhưng nhờ sự chỉ bao tận tình cua các thầy giáo trong khoa, đặc

biệt la thầy Nguyễn Thê Hữu đã giúp em hiêu rõ hơn cũng như

phương pháp thực hiện tính toán thiêt kê, cách tra cứu sô liệu, xử

lý sô liệu đồ án cua em được hoan thanh tôt hơn.

Em xin chân thanh cam ơn !

Ha nội, ngay 20 tháng 01 năm 2011

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm - tập 1.

( nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật)

II. Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm – tập 2

( nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật)

III. Tính toán các quá trình – thiết bị công nghệ hóa chất và thực phẩm .

( nhà xuất bản khoa học kỹ thuật)

IV. Các tài liệu khác liên quan.


Documents

Cluyen Thap Chop Rượi Isopropylic-H2O