Đồ Án Thiết Kế Tháp Mâm Chóp Chưng Cất Hỗn Hợp Benzen – Toluen Có Năng Suất 200 L_h Tính Theo Sản Phẩm Đỉnh - Aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa

DAMH Qua trinh & Thiet bi

BÔ GIÁO DUC VÀ DÀO TAO

TRÜÕNG DAI HOC BÁCH KHOAThà iih pho Ho Chí Minh

Khoa: CÔ ng nghê Hõa & Thüc pham B ô niÔn: Qu4 trinh vá Thiet b i

CÖNG HÖA XÄ HÖI CHU NGHÏA VIÊT NAM

Döc lä p — TE do — Hanh phii c

MÖN HO C: DO Ä N MÖ N HO C QT&TB. MÄ SMS: 605040Ho v:i té u s inh v i éu: Vü Tien Düng Lö p: HC06MBNsa nh (neu cö): Mäy & Tliiet Bi

1 . Da u de dÖ 4 n: Th iet ke the p mäm chöp ch iJng cht ho n help Be n ze u — Tol ue n

cd' na ng suat 200 l/h tinh theo s4n phä m dinh

2. Nhiê in vu (né'i dung yê u cïl u va so lié u ban dïl u):

No ng dö nh ïi p li éu: -tp = 409cph ïÏ u khoi l d0ng

No ng do sa u pham d inh:

Nö ng dé' s4n phä m däy:

N;;uÖn nä ng ISO ng vii c4c thöng sÖ khäc th cho n

Nö i du ng c4 c pha n thuyet ne inh vi tinh ton n:

Xem ö pha n muc luc4. C4c ba n ve vi dÖ thi (loa i vii kich th uöc ba n ve):

GÖ m 2 bei n vC A l : b4n vé quy trinh cö ng n ghé vä b:in vé chi tie t thiet

bi Ngä y giao do :i n: 6/10/2009

6 Ngä y hoä n thänh dÖ ä n: 18/01/2010

7 Ngä y bao v hay cham: 25/01 /201 0

CHU NHIÈM B Ö MÖ N

(Kj vä ghi rö ho të ri)

Ngl y 6 thä ng 1 0 nä in 2009 NGÜÊII HtÏÖNG

DAN(KJ vd ghi rö ho tê n)

DAMH Quó trinh & Thiet bı

Chip k ÿ :

Cá n bõ chain hay Hõ i döng báo vê . Nhá n xé I:

Dım:

Diém tÖng ket:

Chip ky:

DAMH Quâ trinh & Thiet bi

LÔI MÔ DÄU

Khoa hoc kÿ thuât ngày càng phât triên döng göp to lôn cho rien công nghiep nuöc ta nöi riêng và the giôi nöi chung. Mot trong nhüng ngành cö döng gôp vô cùng to lôn d ô là ngành công nghiep hoà hoc, däc biet là ngành sàn xuat câc hoà chat co ban.

Hiên nay, câc ngành công nghiep can sù dung rat nhieu hoâ chat cö do tinh khiet cao. Nhu cau này dàt ra cho câc nhà san xuat hoà chat sù dung nhieu phuong phàp dê nâng cao do tinh khiet cùa sàn phâm nhu : trich ly, chung cat, cô däc, hap thu . . . Tuy theo däc tinh yêu cau cùa sàn phâm mà ta cô su lua chon phuong phâp cho phù hpp. DÖi vôi he benzen — toluen là hê 2 cau tù tan lan vào nhau, ta chon phuong phàp chung cat dê nâng cao do tinh khiet cho benzen.

DÖ än môn hoc Quä trinh & Thiet bi là môt môn hpc mang tinh tông hop trong quä trinh hpc tâp cùa càc kÿ su Công nghe Hoä hoc tuong lai. Môn hoc này giùp sinh viên cö thê tinh toän cu thê : quy trinh công nghe, ket eau, giä thành cua mot thiêt bi trong sàn xuat hoä chat - thuc phâm. Dây là lân dâu tiên sinh viên duoc vân dung cäc kiên thùc dä h pc dê gi ài quyêt càc van dê kÿ thuât thuc te mot câch tÖng hop.

Nhiem vu cùa dô än là thiet ke thâp mâm chöp dê chung cat hÖn hop Benzen — Toluen Ô âp suat thuöng vöi näng suat theo sàn phâm dinh(Benzene) là 200 lit/h cö nông do 98% phân khôi lupng benzen, nông dô sân phâm däy là 99% khoi luong Toluene,Nong dô nhâp liêu là 40% khoi luong Benzene, nhâp lieu ö trang thâi löng sôi.

3

DAMH Qua trinh & Thiet bi

CHN€1NG 2 : QUY TRINH CONG NGHE....................................................................9

CH 'ONG 3 : CAN BANG VAT CAT.....................................................................10I. Vac thfing so ban dim......................................................................................10

II. Xdc dinh suat lK@ g sin ph in dinh vé sin ph in day thu d Kpc.....................10III. X‹z c dtnli /t st horn lili fd m riec....................................................................11IV. X‹z c dtnli pfiif0ng /rinIi du:ang thin viec - SP mhm IQ thuyét......................13

V. X‹z c dtnli st m‹z m th c /é‘...................................................................14

CHN€1NG 5,: CAN BANG NHIET LUi)NG................................................................22I. Can bang nhiet Icing cho thiét bi ngmng ty sin phém di’nh...........................22

HI. Thrift foén ‹féj' nip tliiet fii. ..................................................................................25IV. Bich ghép thin.................................................................................................26V. Zliro'iig kinh céc ring din — Zfrcfi gli ép Eng dén.................................................28

VI. Thin ‹f‹l'- let free..............................................................................................31

CHHONG 7 : TINH TOAN THIET B{ PHU...............................................33I.Thiet b‹ iigirng f¡i situ ph in dinh.........................................................................33

II. Thiét bi dun s‹ii d‹iy iliép.................................................................................36III. Thiét bi f‹im nguiji s‹in ph in dinh..................................................................39IV. Thiét bi f‹im nguiji s‹i n pIi‹ m d‹iy.................................................................43V. Thi

.ei bi

. den set

. nftpp fl

.y

.s..............................................................................47

GVHD : Phen Dinh Turin

Tài ıié'u tham kháo...................................................................................................54

Trang 5


Chwane 1

TÖNG QUAN

I. LX THUYËT VË CHUNG CÄT : 1. Khù i niêm i

- Chung cat là quà trinh dùng dê täch càc cau tu cua hÖn hop löng cung nhu hÖn hop khi löng thànli cà c câu tu riêng bi‹:t dua vào dô bay hai khàc nhau cua cà c cfiu tir trong hÖn hop (nghia là khi o cùng nhiêt dô, äp suat hai bäo hoà cùa càc cau tu khàc nhau).

- Thay vi dua vào trong hÖn hop môt pha möi de tao nên su tiêp xùc giiïa hai plia nhu trong 9uä trinh hap thu hoäc nhà khi, trong quä trinh chung cat pha möi dupc tao nên bang su boc hai lioäc ngung tu.

— Chung cat và cô dac khä giÖng nhau, tuy nhién su khäc nhau cän ban nhat cua 2 quä trinh này là trong quà trinh chung cat dung môi và chat tan öêu bay hpi (nghia là càc can tù den hiên diên trong ca hai pha nhung vöi ty lê khàc nhau), cön trong quä trinh cô dàc thi chi cô dung môi bay hai côn chat tan không bay hai.

- Khi chung cat ta thu dupc nhiêu cau tü và thuöng thi bao nhiêu can tü së thu dupc bay nliiêu san phfim. Neu xét h‹: don gian chi cö 2 cau tu thi ta së thu dune 2 sàn pham

• Sàn phäm d inh chu yeu gôm eau tù cö do bay hai lin (nhiet dô sôi nhö)• Sàn phâm dinh chu yeu gôm can tù cö do bay hai nhö (nhiet dô sôi lön)

- Doi vöi hê Benzen — Toluen• Sàn phäm d inh c hu yeu gôm benzen và môt it toluen.• San phfim dày chu yeu là toluen và mot it benzen.

2. Phuirnq phà p chirnq cïÏt : Càc phuong pliàp chung cat duoc phân loai theo .

suât làm viêc :• Àp suat thap• Ap suat thuông• Àp suat cao

4 Nguyên tac làm viec : dia vào nhic:t do sôi cùa càc eau tu, neu nhic:t dô sôi cua cäc cau tù quà cao thi ta giam àp suat làm viec öe giàm nhiêt öô sôi cùa cäc cau tu.

- Nguyên li làm viec• Chung mot bac• Chung lôi cuon theo lioi nuöc• Chung cât

- Cap nhiêt o dày thà p :• Cap nhiêt truc tiep• Cap nhiêt già n tiep

U(îy : DÖi vöi he Benzen — Toluen, ta chon phuong phà p chung cat liên tue ö à p suat thuöng.

3. Thiet bi chirnq cit : Trong san xuât, nguôi ta thuông dùng nhieu loai thiet bi khà c nhau dê tien

liành chung cat. Tuy nhiên, yêu cau co ban chung cùa càc thiet bi van giong nhau nghia là diên tich tiep xùc pha phài lön. Diên này phu thuoc vào mùc do phân tàn cùa môt luu chat này vào luu chat kia. Neu plia khi phân tàn vào pha löng ta cö cäc loai tliàp mâm, neu pha löng phân tän vào pha khi ta cô thäp chém, thäp phun, . . . Ö dày ta khao sät 2 loai thuöng dùng là thäp mâm và thàp chêm.


• Thñp màm : thân thàp hinli tru, thang dùng phia trong co gan câ c mâm cö eau tao

kliäc nliau, trên dö pha löng vä pha hoi duo clio tiep xïic vöi nliau. Tue theo can tao cua dia, ta

- Tháp mám chóp : trén m ñm bo trí có chóp dang trón, xupap, . .- Tháp mfim xuyén lo : trén mfim có nliieu lo hay ránh.

• Tháp chém (tháp dém) : tháp hinli tru, góm nhieu bac noi vói nliau bang mat bích hay hán. Vát chem dupc cho váo tháp theo mót trong hai phuong pháp san : xep ngáu nliién hay xep thú tu.

So sánh su nhuoc diem cúa các loai tháp

Thäp chêm Th äp mâm xuyên lo

Thäp chöp

Uu diem

- Cau tao khå don gian.- Tre luc thap.— Låm viet duoc vii chat long ban neu dung dem cau co p - p ciia chat long.

- Tro luc tuong doi thap.- Hieu suat khå cao.

- Kliå fin dinh.- Hieu suat cao.

Nhuircdiem

- Do cö hiêu ùng thành ---› hiêu

— Do ôn dinh không cao, khô van hành.

- Do cô liiêu ùng tliành ---› klii täng näng suat thi hiêu ùng thành täng---› khö täng näng suat.

— Không làm vi c dune

- Kêt câu khà phùc tap.

— Cö trö lyc lön.

vàt tu, kêt

câu phùc tap.

K¡î)' :qua phân tich trên ta su dung tliàp mâm chöp de chimg cat hê Benzen — Toluen.

II. GIÖI THIEU VE NGUYÊN LIEU : 1. Benzen & Toluen :

Benzen: là mot hip chät mach vöng, o dang lông không màu và cô mùi thorn nhç.Cô ng thùc phân tu là CrH6. Benzen không phân cyc, v1 vây tan tt trong càc dung môi haru ce không phfin cyc và tan rat it trong nuöc. Tiuöc dfiy nguöi ta thuöng sù dung benzen làm dung môi. Tuy nhiên sam dö nguöi ta pliàt hiên ra ràng nôny dô benzen trong không khi chi cân thâp klioang 1 ppm cti ng có kha náng gáy ra bénh bach cfiu, nén ngáy nay benzen duoc sú dung han che houCàc tinh chat vât li cùa benzen :

o KhÖi tuong phân tu: 78,1 o Ti trong(20’C): 0,879o Nhiêt do sôi: 80°Co Nhiêt do nong chay: 5,5" C

Tolueni là môt hop chat mach vông,ö dang löng và cô tinh thm ,công tliùc phân tu tuong tir nhu benzen co gan tliêm nhöm —CHU. Không phfin cuc,do dö toluen tan tot trong benzen.Toluen cö tinh chat dung môi tuong tp benzen nhung öoc tinh thap herr nhiêu, nên ngày nay thuöng duoc su dung thay benzen làm dung môi trong phông thi nghiêm và trong công nghi‹:p.Càc tinh chat vât li cùa toluen

Khoi luong phân tu :

DAMH Quâ trinh & Thiet bi92,13

o Ti trong (20’C) : 0,866 o Nhiêt öô sôi : 11 l °C

DAMH Quâ trinh & Thiet

Nhiêt do nong chay : -95 “CCde phirong thùc dieu che :

Di tïr nguon thiên nhiênThông thuöng cäc hidrocacbon it dune dieu che trong phông thi nghiem, vi cô thé thu duoc luong lôn nö bang phuong phà p chimg cat than dà, dau mo. .

O Dong vöng và dehiro hfia ankaneCäc ankane cö thê tham gia döng vöng và dehidro höa tao thành hidro cacbon thorn ö nhiêt dô cao và cö mät xùc täc nliu Cr,Oj, hay cà c lim loai chuyen tiep nhu Pd, PtCH (CH )4CH, C @

O Dehidro höa càc cycloarikaneCäc cycloankane cô thê bi dehidro höa ö nhiet do cao vöi su cö mät cùa cäc xùc tàckim loai chuyen tiep tao thành benzen liay càc dÄ xuat cäu benzenCCH,; CCH

O Di tù acetylenDun acetane trong sp cô mät càu cùa xùc tàc là than hoat tinh hay phùc cùa niken nhu

Ni(CO)[(C6H )P] së thu duoc benzen3CCHTü benzen ta cö the öiêu che öuoc càc dan xuat cua benzen nhu toluen bang phàn ùng Friedel-Crafts (phan ùng ankyl hôa benzen bäng cäc dan xuat ankyl halide vöi su cö mat càu xùc täc AlCl j khan

2.Ta cö bäng thành phân lông (x) — hai (y) và nhiêt dô sôi cua hÖn hop Benzen —

Toluen ö 760 mmHg.(Tham khào STT1)x(% phànmo1)

0 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100y(% phânmo1)

0 11,8 2 î,4 38 51,1 61,9

71,2 79 85,4

91 95,9

100t(°C) 110,6 108,

3106,1

102,2

98,6

95,2

92,1 89,4

86,8

84,4

82,3

80,2


Chwane 2

QUY TRÎNH CÔNG NGHEHÖn h pp Benzen — Toluen cô nông d ô Benzen là 40% (phän khÖi luong), nhiet dô

nguyên liêu lùc dau là 30'C tai binli cliùa nguyên liêu (1), duoc boni (2) boni lên bon cao vi (3). Döng nhâp liêu duoc gia nhi‹:t töi nhiêt dô sôi trong thiet bi truyen nhiêt ong chùm. Sau dô hÖn hop duoc dua vào thäp chung cat (6) ö dia nhâp liêu và bat dau quä trinh chung cat. Luu luong döng nhâp liêu duoc kiêm soät qua luu luong kê (14).

Trên dia nhâp liêu, chat löng dupc trôn vöi phan löng tù doan luy‹:ri cùa thàp chay xuÖng. Trong thäp, hpi di duöi lên gäp löng di tû trên xuÖng. O dây cö su tiep xùc và trao dÖi giiïa hai pha vöi nhau. Pha lông chuyën dong trong phan chung càng xuÖng phia duöi càng giam nong do cäc cau tu de bay hoi vi dä b i pha hoi tao nên ttr nöi dun (10) lö i cuon cau tii dé bay hai. Nhiêt dô càng lên trên càng thap, nên klii hai di qua càc dia tù duöi lên tlii cau tù cö nhiêt dô sôi cao là toluen së ngung tu lai, cuôi cùng trên dinh tlià p ta tliu duoc hÖn hop cö câu tü benzen chiem nhiên nhat (nông dô 98% phan khÖi luong). Hpi này öi vào thiet bi ngung tç(7) dupc ngung tu hoàn toàn. Môt phan chat lông ngung tç di qua thiet bÎ làm nguoi sàn phâm dinh (8), dupe làm nguoi bang thiet bi trao dô i nhiêt ong lông Öng(8) rôi duoc dua qua bôn chùa sän pham dinh (9). Phr cön lai cua chat lông ngung tu duoc hoàn luu ve tliàp o dia trên cùng vöi ti so hoàn luu tliich hop và dune kiêm soàt bang luu luong ke(5). Cuoi cùng ô dày thäp ta thu du‹yc hÖn hop lông hau het là cau tu khô bay hai (Toluen). HÖn hop lông ö däy cö nong dô Toluene là 99% phan khoi luong, cön lai là Benzene. Dung dich lông o dà y di ra khöi thàp vào noi dun (10). Trong noi dun dung dich löng môt phan së boc hai cung cap lai cho thàp öe tiep tuc làm viec, phan cön lai ra khöi nôi dun dupc cho qua thiet bi làm nguôi sàn phr dày (13) roi di vào thiet bi làm nguôi san pham dà y(13) sau dô vào bon chùa sän phâm däy( l 2).

He thÖng làm viec liêu tic cho ra sàn pham öinh là Benzen, sàn pham dày là Toluen

9

Trang


Chwane 3

I. CÂC THÔNG SÖ BAN DÀU : Chon loai th4p là thäp mfi m chöp.Khi chimg luyë n hÖn http Benzen - Toluen thi cau tit de bay hcii là Benzen.

• Nä ng suat sàn pham dinh : D = 2001/h• Nöng dô nhïi p liêu : xç = 409o phân khoi luong• Nong do sà n ph(m dinh : •D = 989c phàn khoi luong• Nông do sän pham dà y: xp = 99% phân khoi luong• Nhié t dô nhâp liéu: nhâp liêu o trang thài löng sôi• Chon:

Nhiêt dô nhà p liêu: tg = 94°CNhië t dô sà n pham dä y sau khi làm nguôi: UR = 35°C Nhié t dô döng iinöc laiih di vào: tp = 30"C

•' Nhiêt do döng n iJöc J anh di ra: te = 40“C• Clic kÿ hiêu:

•' F , F: suit l d0ng nhûp l iê u tinh theo kg/h, kmoJ /h.•' D , D: suat Jd0ng sin phâm dinh tinh theo kg/h,

kmo1/h, JE', W: suat lü‹Jng sà n phiim däy tinh theo

kg/h, kmol/h.x„ x, : nong dô phan mol, phan khoi living cfi a cau tri i.

II. XÄ C DINH SUAT LÛÖNG DÖNG NHÂP LIEU VÂ DÖNG SÄN PHÄM DÂY:

Mp = x p.MB + t !-xp).MT 0,4.78 + ( l -0, 4).92 = 86.4 kg/k molMr =•D.Mp + ( !- •D), MT = 0,98.78 + ( l -0,98).92 = 78.28 kg/k mol Mg =xp.Mg + (1- xp).MT '0,01. 78 + (1-0,01). 92 =91,8 6 kg/kmol

= 0,44

M z M 78 92

0,012

DAMH Quó trinh & Thiet

Trang

H

= 88009kg

— D D —— = 2,07Aio/ / h

f = 402,4 kg/h D —— 161,8 kg/li IF = 240,6 kg/liF 4,87 kmol/h D 2,07 kmol/h W - 2,8 kmol/h

‘D “0,98.r„ = 0,012

III. XÀ C DIN * Chl sò hai lu:u tói thieu :

LÙUTHÌCHHOP:

Ti so hoàn lim toi thieu là che dó làm viéc mà tai dó ring vò i so mò m ly thuyet là vò circ. Do dó, chi phi co dinh là vó circ nhiing chi phi dieu hà nh (nhié n lié u, n tróc và b0m...) là toi thié’u.


Trang

80

70

60

50

30

20

10

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Dite vào hinh 1 ta cö xr = 0,44s yç‘= 0,643

Ti so hoán litu lám viéc tính theo cóng thúc kinh ngliiém: R = 1,5R„„ = 1,5.1,68 = 2,52 Theo Phuong pháp the tich tháp nhó nhat ta có: V = S.H

Vöi S — die:n tich tiet di‹:n ngang cua thà p; H — chieu cao thäp. Mat khäc die:n tich tietdiên thäp ti le voi luong hai, luong hai này lai ti le: vöi luong hoàn luu hay S ti le: vöi R.Chieu cao thàp ti lê vöiluot cho càc già tri R và tim thê ticli thà p, ùng vöi già tri nào nho nhat cùa thê tich tlià p thi R dö là ti so hoàn luu toi wu.

R 5 4.5 4 3.5 3 2.5 2

N ,‹ 12 13 14 16 15 15 18(R+1). NIt 72 71.5 70 72 60 52.5 54

Biêu dien trên do thi:

Trang

70

6 5

45

0


R

Theo dô thi trên ta ch on giä tri ti sÖ hô i luu thic h hop R = 2,48

IV . PHÜÕNG TRINH DÜÊí NG LÂ M VIÊC - SÉC MÂ M LY THUYET: l . Phifdne trinh difône làm viêc cita doa ri cat:

= 0,771. x + 0,284

2 . Phifdng trinh di f d ’ ne là m viêc ph iÏ n chung: —Ph iJ0ng trinh ddöng là m v iêc ch a pha n chimg

xp = l ,37x -0.0044

Trang

90

70809p100


chong hê Berre.en — Toluen tai P —— latin

Du’ng d tlöng lüm viêc cûa thäp bao gÖm dtlöng l:i m viêc ph ïÏ ri cit v:i phan chung. Trê n dÖ thi y —x ta lan lir0t vë c:ic duöng bä c thang tù dö xäc dinh d ir0c sÖ dra ly thuyet lä 14.56 dra, ta fay trön 15

TIi dÖ thi, ta cö : l5 dla bao gÖm : mâm cat1 mâ m nh:é p liê u6 mà m ching (5 mâ m ching + l nÖ i dun)

Tö m la i, so dia l ÿ th uyet là N , = 15 niki m ,

V . XÄ C DINH SÖ MÂM THÛC TÜ: cô nhieu p huong phà p xà c dinh sÖ mäm thuc cùa thäp, ngoai trù cäc àn h huémg cua thiet ke co khi thäp thi ta cö the xàc dinh sÖ mâm thuc dia vào hiêu suat trung binh:Ne = N ,/nbTrong d ö: N, — sô dia thuc tê, N , - sô dia lÿ thuyêt, i),p — hiêu sufit trung binh cua thiêt bi

Trong öö ri, - hiêu suat cùa càc bac thay dÖi nông öô, ri - sÖ vi tri tinh hiêu suat Trong truöng hop này ta tinh

Trang I


Vöi n„ u n,. - l:Ïn luot là hiêu suat ö dia trên cùng, hieu suat ö dia nhâp liêu và hieu suat

ö dia duöi cùng

ta cö: Tj(nhiêt dô dinh thàp) = 80’C, sD =,983 suy ra yp = 0,994 sü dung bàng I. 10 l trang 91 STTI tra và nói suy càc già N.slm'.

l — y x 1 — 0.994 0.983

O o. q„ = 2,87.0,3 16 = 0,905, theo hinh IX. l l trang 171 thi n „—— 0,5 3

- Xàc d i) nh n, , tuong tir nhu trên ta cö:Tç(nhiêt do dia nhâp liêu) = 94'C, xJ = 0,44 suy ra yp = 0,643 sù dung bang I. l0l trang 91 (5) tra và nôi suy càc già tri dô nhöt qp = 0,277. 10 ’N.s/M'. QT '0,291. 10 ’N.s/m'.

Dô nhöt cua hÖn hop lg g» = x D-!s0B (l - xD).! QT (URO €ông thùc I. 12 trang 84 STT1) O q„ = 0,293. 10 ’N.s/m' (= 0,293 cP)

l — y x 1 — 0.643 0.44

-9' n. qrs = 2,29.0,293 = 0,672, theo hmm IX.11 trang 171 thi nD ’"- Xác d (inh n , , ttlong tu nhu tren ta có:

T (nhiét dó día duói cúng) l0'C, x . 0,012 suy ra yp 0,065 su dung bang I. 101 trang 91 (5) tra vá nói suy cá c giá tri dó nliót qp 0,239.10" N. s/mt’, BT , . ’ N.s/m'.

1 — y x 1 — 0.0365 0.0 12


Trang I

TÌNH TOÀN THÀP CHING CAT* Dif òne kinh thò p chu’ne cAt (D,) :

D, — — 0,0188% (m)

V,b : lif0ng h0i trung binh di trong thä p ni’/h. nb 'tÖ€ do h0i trung binh di trong thii p m/s. g,5 : lü0ng h0i trung binh di trou;; thäp K;;/h.Lit0ng h0i trung binh di trong doan ching v à doa n cat khä c nhau .Do dô , d iJöng

kinh doa n ching và doa n cat cûng kh:i c nhau.

I. Du'öne kinh doan cti’t : 1 . Lu’iJnq hdi trung binh di trong thäp ö dea ri cit:

gq : ltf0ng h0i ra khó i día tré n cú ng cita thá p Lg/h

: litdnp hdi di váo dia duói cinta cii a doaii cat k p/h• Xò c d{nh g9:

g j = D.(R+1) =2,07.(2,48+ 1 ) = 7,204 k mo1/h= 563,93 kg/h

(Vì Min =78. yD+I l -yD) 92 = 78,28 kg/kmol)• Xò c d{nh g J : Tit hé phiJ0ng trình :

, = G, + D

g, . v, = G, .x, = D.•D M IV. 1)

Vòi:G : l00ng lóng ó dia th ù nhat cita doan cat .

i an nhiè t hoà h0i eli a ho n h0p h0i di vào dia thii nhat ch a doa n cat

rq : an nhié t hoii h0i cita hon h0p h0i di ra ó dinh thà p .* Tinh r : t = ti = 94“C , tra bà ri g I, 21 2, trang 254, [5] ta có :

Àii nhié t ho:i h0i ciì a Benzen : ri, = 383,1 kJ/kg.Àii nhié t ho:i h0i cfia Toluen : ATI = 37 1,3 kJ/kg. Guy ra : r = rg , .y i + t!-91).AT I = 373, l y, - l ,8y

O r, = 373, ly, - 11,8y i O/ e* Tinh rq tD = 80 °C , tra bà ng I.212, trang 254, [51 ta có

Àii nhié t ho:i h0i ciì a Benzen *Bé ' › g

- À ri nh ie t hot h0i c4a Tol uen : rT» = 378,3 k J/Lg

+ ID = 393,15 kJ/kg(vói xp = 0,983 suy ra yD theo phàn khoi luong là 0,99)

* x, = xl = 0,4(ta coi n)


: tab ="

Giái hê (IV. l) , ta decic : G = 593,3 k p/hy = 0,524 (phán khoi luong benzen) g = 755, l kg/h

2 . The dó hdi trune bình di trong tha p ò doan cit: Vàn toc hai di trong thàp e doan cat:

• Xú c d{nh ppb i

Vói: + No ng õô ph ti n niol tru ng bi nh

+ Nhiét dô trung biiih doa n c:It

No ng dô phá n mol trung binh

Suy ra

t,r = 89,5°C , tra há ng I.2, tra ng 9, [5] , ta cõ p,„,.„ 8041a / m’

p„,„„ = 798Ig / m'

Xác dinli ‹p(cr) . hê so tính den súc cã ng be màt Ta có:

Vói: cr =2 l ,3. J 0-’ N/m, cr,= 21,5.10-’ N/m (so líeu tra tú bãng 1.242 trang 300 STTI )

D, = 0,0188


Trang I

Toc dô hai trung binh di trong doan cat: w' hop ' "‘' 2,752 '

,483m

/ i Il. Du'óne kinh doan chu’ne : 1 . Lu’6nq hdi trunq bình di trone thò p il doan chirnfl :

Vöi . G i . lit0ng löng ô dia thii nhat cfi a doan chingr’, . an nhiêt hoä herr cfi a hou hci p hcii di vfio dia this nhat cria doan chimg.

* Tinh r’ x w =0,0l 2(phän mol) tra dÖ thi cf ri bä ri g=0,01 6(phan mol), tuong duong vöi nong dö khoi luong là y *w = 0,0 I 4(phan khoilupng)

t’= tg = 110°C, tra bà ng 1.212, trang 254, [5], ta cö : Âii nhiê t ho:i h0i cfia Benzen : r’g = 370,56 kJ/kg.Â ri nh ie t hot hcli c4 a Toluen : r’Tt = 362,20 kJ/k g

*''*'BI.9W + ( -9WJ.r'TJ =362,3 kJ/Lg* Tinh r : ti = tr, = 94°C , tra bà ng 1.212, trang 254, [51 t» cö

Ân nhiê t hoä h‹Ji cu a Benzen : rB i = 383,1 kJ/kg.Â ri nh ie t hot hcli c4 a Tolue ri : rT i = 37 1,3

kJ/kg r J = 'B J + t! - i) 'Tt = 378,9 kJ/1‹g

G i = 1030,3 kg/hg’= 789 , 7kg/h

v«g 89 55

2 4 kg/h

2 . The dò hdi trune bình di trone thò p ir doan chirne: Van toc hei di trong thóp e doan chung:

p .u ,. )„ 0,065.‹peer) h.p,„ p „

Vöi : p„ : khoi lùci ng riêng trung binh cria pha lông kg/m' p„ : khoi ld0ng riêng trung binh cua pha h0i kg/m‘.h: khoang cà ch mâm (elton h = 0,3 ùng vöi D = 0,6-1 ,2m) p(cr) . hê so tinh den sùc càng bê màt

+ Nhiêt dô trung binh öoan chung : t‹r ="


Trang I

772,4J,3 8

Nong dô ph:i n mol trung binh : x b =‘" 2 "

93 l ,5”C , tra bà ng 1.2, trang 9, [5] , ta cö :

"‘ ''" 2 ' 2'

Xäc dinh ‹p(cr) : hc: sÖ tinh den sùc cñ ng be meat Ta cô:

D, = 0,0188 = 0,444m

TÖc dô hai trung binh di trong doan chung ri'=" ' ‘ ‘‘' ' #› »

Ket luâ ri : hai ditöng kinh doan cat vfi doa ri chitng không chë nh lêch nhau qu ä ld n nê ri ta chon diJöng kinh cria toàn thâp II : D, = 0,50 m.

Khi dö toc do hai ö che do là m vie c thuc:

D,’ . , 0,50'.2,7520,3 39 m/s

0,0188’.g„ 0,0188'.772,4 = 0,369 m/s."’' D,' .p ' 0,50'.2,96

* chieu cao thàp chimg ciÎ t (Dç) : thùc IX.54- STT2 -Tr. J 69)

Trong dö N, - so dia thuc te; 6 be dày cua dia, m; 0,8 + l — khoang càcli cho pliép o dinh và d ày thiêt bi, m; Hq — khoang cà ch gina càc dia, m

Trang


H = 26.(0,25 =0,004 ) =0,8 = 7,4 m lay trön là H = 7,5 mTrong dfi bê dày dia 6 = 0,004 m tinh ô phan be dày

dïa Vay ket luan chieu cao thäp H = 7,5 mIII. Trir lire cüu thap chôp :

Tre lyc cua thà p chop bao gom: ton that àp suat klii döng khi di qua dïa khô, tôn that do sùc cäng be mat, tôn that that do löp chat lông trén dia và bô qua su bien d öi chieu cao lôp chat löng trên diaTre luc cua thà p chöp ducrc xàc dinh the công thùc:

öP = N„ .ñP, , N / m'

Trong dö N — so dia thuc te cua thàp; AP - tong tro luc cua môt dia, N/m'

AP - tró luc dia khô, N/m'

AP — tró luc dia do sttc cang be mãt, N/m'

SP, — Tró lyc eua lóp chat long trén dia, N/m'

• Tro luc cua dia khô óP, .

P > °

— d2

Trong do: ( - he so tro luc, thuong chon ) 4,5 — 5(o day ta chon ) 5); p, -

khoi luong riêng cua pha hai, kg/m’; w9 — toc dô klii qua ränh chöp, m/s Vöi khoi luong riéng pha hai di trong toàn thäp:

Vàn toc klii trung bìnli di qua mót rành cùa chóp(phan tinli toàn chóp ta chon mót dia 10 chóp, mót chóp 10 rành), vay:

2,586.35,4’2

• Trö luc do sùc cäng be mät ñP, , N/m'

= 8045,3d / m’

Trong dfi cr - sùc càng be màt, N/m; did — duöng kinh tuong duong cua khe ränli chöp,m

Khi ränh chôp mö hoàn toàn: 4s /;

O dày /; - diên tich tiet diên tir do cua ränh. /) a.b 5. 10 50mm' vöi a,b là be rong và cliiêu cao cùa rñ nli chop, mm. H - chu vi rñnh chöp, H = 2. (a=b) = 30mm

Suy ra: du

= 6,67. 10 ' m

Vây AP, — 4.cr 4.10,5.10 ‘

= 6,296N / m’, vöi cr là süc cäng be mät trung

binhd 6,67.10

Trang

DAMH Quâ trinh & Thiet cua phan cliung và phi cat, nliu ta dà tinli e phan vàn toc hei di trong tlià p tliì


Trang

cùa löp bpt trên dia, m; g — gia toc trpng truöng, m/s'Khoi lupng riêng bot p, = 0,5 p , —— 0,5.795,5 = 379,75 kg/m’, vöi p, - khoi lupng

Nb — nhieu cao löp b pt fay bang hai lan chiëu cao lôp chat long trên dea, theo phan tinh toàn cho dia thi chiêu cao lôp cliàt long trên dia là 25mm, vày hb

50mm*b — chiêu cao klie chöp, tinh toàn ô phân chöp ta cö b = l0mm Suy ra:

Trö luc cùa toàn thàp:ÖP —— N „ .Ö P 1 6438,39 Y >-

Ket luán: Tro luc cúa toán tháp AP 16438,39 N/m'


Trang

CÂN BANG NHIËT L ÖNG

I. CÂN BÄNG NHIET LU’ÖNG CHO THIÉT BI NGU’NG TU : Q„ , =(R* l)D.re

kW Q„ , : nhiêt ngung tu, kW

• Vôùi re• Tai xv = 0,98 lra bå iig IX-2a trang 135 STT2 ta cö Ta = 80 . Tai iihiet dö nay ta cö:*B' 392,4.10’ J/kg * *T'377,8. 10’ J/kg

rD = 0,98 x 392,4.10’ + 0,02 x 377,8.10’= 392,108.10' J/kg

Do dö 9.2,07. 78,d

', 392 1 08 (2.48+ l ) = 61 42 kW3600

II. CÂN BÄNG NHIET LUONG CHO THIÉT BI GIA NHIET DÖNG NHÄP LIEU DÉN NHIET DÔ SÔI :

Qr =Cr . F(Tç - T „), kW• Ta i xç = 0,44 nôi suy tù bàng IX-2a trang 146 STT2 ta cö Tç = 94°C

Nhie t du ng né ng cù a ri hû p l iiu tra Ô n hie t do trung bi nh t

tai nhić:I dó nay ta có GB = 1930 J/kgdó , ST= 1900 J/Lgdó (Ba ng 1.153 TR l7 1-172

[5$). Ta có Cr=. ,. CĄ + - ) T =

0,4.1930+ (I -0,4), 1900 = 1913,2 I/1‹ gdó Do d ó

Qr= 1913,2. 4,8d ,4 (

94 -25) = 15,43 kW6 Î

Neu coi ton that tré ri diJöiig nhâp liê u bà ng 5'7c thi Qp = 1,05. 15,43= 15,2 Kw

III. CÂN BÄNG NHIÉT LUŒNG CHO THIÉT BI LÀM NGUÖI SÄN PHÄM DÀ Y TÏÏ NHIET DÖ 110’C KUÖNG 35’C :

Qw = WCF (Tw- Tw„ ), kW

Nhié t dung riêng dü0c xäc dinh ô nhiê t dé' trung binh T— 2 3

—72,5°C . Tai nhiê t

dö na y ta nöt suy tid bå ng I. 1 53 TR 1 7 I - 1 72- 5) ta cö : Co= 1983

J/kgdö, Cr= I 952J/k gdö

NI n Cp - , AB (! - . ) T ',DI . 1983 + ( 1 -0,01 ). 1952= 1 95 2,31 J/kgdö

Do dö Qq 2 $86

1952,31.(110-35)=11,86, kW3 9

IV. CÂN BÄNG NHIET LUONG CHO THIÉT BI LÀM NGUÖI SÀN PHÀM DÎNH TÏ NHIET DÖ 80H C XUÖNG 35“C :

QD =CD D(TD- TD»), kW

Nhiê t dung rië ng cii ng dd0c xä c dinh ô nhiê t dô tru ng binh T— 80 3

57,5"C . Tai

nhié t dé' này ta nôi suy càc già tri nhiêt dung riêng ö bang I. 153 TRI 71-1 72- (5) :


Trang

Trang

DAMH Quó trinh & Thiet bı

Do dõ QD =

2,07.86,4

3600. 1 877 .(80-35)=5, 1 3 kW

V. NHIÉT LUØNG CUNG CÁP CHO DÁY THÁP : TO cán bang nhiêt ld0ng ta co:

QT '9«t Qw * QD — Qb Qı— 4 ,ß5.( 6 I ,42 + 11 86 + 5, 13- 16,2 ) = 65,32 kW

Qj . là hang nhiét tón that, ta lay khoáng 5 tćng Imag nhiet cć ích cung cap cho dóy tháp

Trang

DAMH Quå trinh & Thiet bi

CH ONCi 6r r r

TINH TOAN CO KHII . THAN THAP :

1. Be dåy thån : Vi thiet b )i hoat don g ö ii p sunt thdön g ne n ta thiet ke th ä n hi h tru bii ng phd0ng

ph ii p hä n hÖ quang d ie n, k ieu h:i n g i iip moi 2 ph ia, De da ni bå o ch åt I u’0n g c(ia sa n pham vä Lhå n:i ng än mön cfi a benzen dÖi vöi thiet bi, ta chon thiet bi that n thiet bi lå

the p khöng gr mä X I 8H l0T. Thån thå p duoc gliep vöi nliau bang moi ghep bich. Vi thå p låm viec vöi nhiet dö lön hon 100'C nen can phai boc cåch nliiet cho thå p.

vä cho n phu c vu cho gun trinh tinh form :• Nhiêt dô tinh toän : t = tp„ + 20 = + 20 = 130'C• Â n suât tinh toän :Vi thàp hoat dông ö äp suat thuöng nên ta coi àp suat tinh toàn big vöi àp suat thùy tinh lön nhat tàc dung lên dà y thàp. Dien kiên nguy hiem nhat chon dê tinh toàn dö là tlià p chùa day Toluene ö nhiêt do 30'C khi dö khoi luong riêng cua Toluene 9T = 856,5 kg/m‘

Nên: P = (H„„„ + 2H ; )- -9T '(7,5 + 2.0, TS).9,81.856,5 = 61328 N/m’= 0,0613 N/mm’Vöi dung tich tliàp nhö lion 30m’ ta chon theo bang 1.1 trl0— Tinh toàn thiet ke chi tiet thiet bi höa chat dau khi — Hô Lê Viên thi àp suat tinh toän P — 0,0lN/mm', nên ta chon äp suat tinh toàn theo dieu kiên nguy hiêm nhat nhu trên dä tinh.vôi H„9 h + h, 125 *25 = l50 mm(tinh o phan däy nap). He sÖ bÖ sung do än mö n höa hpc cùa môi truöng:Chon hê sÖ bÖ sung do än mön höa hpc C, = mm• Ûng suat cho phép tiêu chuan: cùa X18H10T[o]"= 140 N/no m' (Hinh I ,2, trang 16, (7) He so hieu chinh: p = 1

• ÎÎng suat cho phép: [o] = ij [o]‘= 140 N/mm' (ch pn rJ = 1 )• H(: s‹1 bän midi hàn:Vi dùng phuong phà p hàn hô quang die:n kiêu hàn giäp moi hai phia

‹9s = 0,95 (Bang XIII. 8, trang 362, 6 )• Tinh be öùy: Cho thân tru hàn cliiu àp suat trong

0,95 = 161 8 > 25

Nen ta tinh be day thä n theo cöng tliuc 5.3 tr96 —(7)Be day toi thifiu: S’=

2[cr]‹p, 2. 140.0,95S’ = C, = 0,197 1 = 1,197 mm

Quy trön theo chuan: S = 2 mm, tuy nhiên dia vào bang 5. l trg 94 - (7)

Tinh kiem trn ben: Cho thân tru hàn chiu àp suat trong4-1500

0,006 s 0, (thöa)

Nen: [P] ——D, = (5 — C ) 500 + (4 — 1)

Vay ket luan: be däy thän thäp S = 4mm, duöng kinh ngoäi thäp D = 500 2.4 =508 mm

Trang

II. Tinh Toän Chöp :

0.001 = 0,001 05

Trang

DAMH Quó trinh & Thiet bi

Chon chóp su dung trong tlfip là chóp tròn= Duòng kinh ong hai: dd = 26 mm* So chóp phàn bo trèn dia: ri = 10 chópChpn só chóp ri càch giura tàm cua hai chóp 100mm* Chieu cao cliôp tinh tù mät dïa den dinh cliôp 70mm* Duöng kinh trong cua chop 46mmVöi: # - be dày chöp, thuöng lay 2 mm - 3 mm, ta elton 2 mmSuy ra drióng kinh ngoai cua chóp 50mm

K ›oang cach t« mat dia den chin chóp S = 1 5 mm* Chieu cao gó chay tran 45mm* Chieu cao khe chóp

= 3,5, Vy — lun luong hei di trong thàp, m’/h; (

- he so trò luc cua dia chóp, thuòng Jay bang 1,5 -2; p . p, - khoi luong riéng trung bình

cua pha hei và pha lóng, kg/m’

Suy ra /› — g .’ 7.

= 0,0218 m, chon b = 25 mm

+ Chon be rông khe chöp 5mm+ Chon klioàng càch lön nhat tïr gö chay chuyen den thân tlià p 60mm(be dày 4mm)+ Chon khoàng càch tù gö chày tràn den thân thàp 80mm(bê dày 4mm)+ Bo tri càc chöp trên dïa sao cho 3 cliôp liêu tiep nhau tao thành hinh tam giàc des

Tinh Toân Dâç và Näp Thiet Bi

Chon dá y vã ná p có da ng hinh ellip tiê u chuan, cõ gó, lã m bá ng thé p X18H10T

Ta có:

Nèn be dày òày và nap chiu àp suat trong tinh theo cóng thùc 6.9 (Tinh toàn càc chi tiet tliiet bi hóa chat và dan klii —Ho Lé Vién)

Trong d ó S — be dày dày nap, mm; fi,D

— bàn kinh cong bèn trong ò dìnli dày(nap),


0,1252[cr] ,(5 — C,)2.140.0,95(4 —

Trang

Ta thay S — Ca = 0,05 < 10mm nen ta cong them 2 mm nua cho be day (theo huóng

dan trg 386 — STT2) suy ra S 3,05 mm lay theo chuan S 4

mm

Vi dáy nap tíêu chuan nén ta cõ: D, — °

,25 do dó R, = Di = 500 mm

Và chon càc kich thuöc theo STT2 tr3 82:+ h, = 125 mm

+ Chieu cao gô: h = h = 25 nim+Diêii tich be mä t trong: S„ , = 0,31 m'+The tich ch(ta cù a d4y(mp):Vds; »6p = 27,6, 10 ’ ni

1),5 86 > P —— 0,105

Vây thöa dien kien bên. Ket luân chon kich thuöc öày nap:+ h, = 125 mm+ Chieu cao gd: h„ = h = 25 mm

+Di ri tich bë miit trong: Edo, = 0,3 * '+The tich chiba eli a dä y(na p):Vd „ = 27,6. 10 ‘m‘+ R, = D, = 500 mm

IV. Bich ehép thân và nap: M4t bich lit bÔ phû n qua ri tro ng d ù ng dé’ nÖi c4c php n cñ a thiêt b )i cñ ng nh il noi cie

bô ph â ri kh4c vö i thiê t b )i, Cde loa i ni pat b ich thd6ng sIï du ng:• Bich liêu: là bÔ phân noi lië n vöi thiet bi (hà n, diï c và rè n). Loai bich này choi yeu

dù ng thiet bi läm viê c vôi ä p su at thap và ä p suat tru ng binh.• Bîr h tu: do: chfi yeu dù mg nÖi Öng dan là m viêc ö nhié t dö cao, de nÖi càc bé* bäii

g k i ni loa i mà u và h0p k im cfia ch ù ng, dire b iê t lii khi ca ri l ïi m mit t bich bË ng vût liê u ben h0n thiet bi.

• Bich ren: chii yen dù ng cho thiet bi làm viéc ô :ip suat cao.Chon bich diJ0c ghép thâ n, d:i y và nap là m bäng thé p CT3, cau tao cfia bich là bich

phäng hàn kiêu l theo bang XIII. 27 trg4l7 STT2.

Vói D, = 500 mm và à p su at tinh toàn P = 0,051 N/mm' m chon bich có cà c tlión p so sau theo bang XIII.27 trg418 STT2:


D,

580 — 2.38550

Trang

D DbBu-ló ng

(mm) (cà i)

500 630 580 550 5 11 22 20 16

Tre bàng IX. 5 trang J 70 [6) ùng vöi duöng kinh trong 500mm ta chon so dïa gina hai bich là

4, vày tong so bicl can dùng là N

Ta chon 7 bich ghép than

Cành tay dòn cua móment gày uon:580 — 550

— 15 mm2

S — be dày thiet bi, mmP — àp suât cua môi tiuöng trong thiêt bi N/mm' dp — duöng kinh ngoài cua bulong, mm[cr], - ùng suat cho phép cua vât liêu làm bulong

[nr] - ùng suat cho pliép cua vfit liéu làm bich K, h so. Vói

1 — 2 "D

Ta thay rang trong cóng thùc tinh t có K, nèn ta chon truóc già tri t dé tinh K, già tri t duce chon theo STT2.Chon t = 20mm suy ra K = 0,887, thay vào tinh t = 18,22 ta thay già tri t chon và t tinh toàn sai léch khóng dàng ké (nlió herr 5%) nén chon be dày bich h t 20 mmTóm lai kich thuóc bich là:

DAMH Quå trinh & Thiet

4.G,3600.p, .a.v,

4.240,63600. 778,4.a.0,3 2

Trang

D DbBu-lö ng

(nim) (cäi)

500 530 580 550 5 11 22 20 16

V. Difönq kinh cäc onq din — Bich ghep cäc onq dÄ n :

Ö ng da n thdön g d ct0c noi vö i th int bi bä ng moi gh fi p theo dd0c howie khö n g thä o dd0c.

Tro ng thiet b i nay, ta sir du ng mÖi gh h p the o dd0c,Doi vd i mÖi ghe p thå o dit0c, n gtföi ta lä m doa n ong noi, dö lfi doa n ong ng:i n cö mä t

bích hay ren de• Loai cö mä t bich th iJö ng dii ng vd i Öng cö dtföng Linh d > l0mm.• Loai ren chii yeu d ti ng vd i Ön g cö d itöng kinh d f l0mm, döi khi cö the dfi ng vöi d

Ö ng da n d åcIc Jä m bii ng the p X 1 8H I 0T,Bich dit0c 1:i m ba ng the p CTj , cau ta o cii a bich lä bich khö ng co.

1. Ônv dan ski .‘Nhiêt dô cfi a chat san phr d ày tp = 110 "C Tai nhiê t dö này thi:• KhÖi liJci ng riêng cria benzen : pp = 780,25 kg/m‘• Khoi lü0ng rié ng cu a toluen : sT = 778,39 kg/m’

p, p p, 780, 25 778.39

Chon loa i ong noi cam sâ u vào thiet bi.Chow vân toc ch:It lóiig trong ong noi lã vi = 0,32 nr/s. (theo bang 2.2 trg370 STT l )Du’õ ng kính trong cú a ong noi:

D, _ ö,0189 m = 18,9 mm

m Cho n ong cõ D„ = 25 m no.

Tra bá ng XIII. 32, trang 434, (6) :=› Chie u dài doa n ong noi l = 90 mm.

Tra bà ng XIII, 26, trang 4 1 0, (6)

m Cá c thon g so cú a bích íín g vó i P = 0,25 N/m no' lã :


Nê n: ' pl

Trang

D, D Db D,

cäi25 32 100 75 60 12 10 4

= 789,5 kg/m’

Chon loai ong noi cam sâu vào thiet bi.Chon và n toc chat löng trong ong not II v b = 0,32 m/s. (theo bang 2.2 trg370 STT1) D iiöng kinh trong eli a ong not:

D = 0,023 m = 23 nim

m Chon orig có D, = 25 mm. (theo bàng XIII.32 STT2)Tra bà ng XIII. 32, trang 434, [6] m Chieu dài doan orig noi 1 = 90 inni. Tra bii ng XIII, 26, trang 41 0, [6]m Cà c thóng so cfia bich ring vói P = 0,25 N/mm' là:

D, D, D D> D ‹ hBu lÔ ng

Zcäi

25 32 100 75 60 12 10 4

3. Ö’ne d‹Ïn hsi ra kh‹› i thôp .-Nhië t dô cria pha h0i tai dinh thä p là tu = 80,5 °C. Khoi liJ0iig riêng cria pha hcli tai dinh thä p:

« (80,5 273)273

Chon và n toc h‹Ji ra khöi dinh thâp là vos = 20 m/s. ( theo bàng 2.2 trg370 STT1 ) Luong hai vào thiet bi ngung tu : Gr = D.(R l) = 161,8.(2,48 l) = 563,06 kg/h Ddöng kinh trong cria ong not:

m Chon ong cö D„ = 40 mm.(theo bang XIII.32 STT2)Tra bring XIII, 32, tra ng 434, (6) m Chic u d à i doa ri ong noi l = 100 mm.

Tra bàng XIII.26, trang 411, 6$

Cà c thông sÖ cu a bich ring vöi P = 0,25 N/mm’ là:


Trang

4.Gp .fi 4.4 16,88

D, DBu lÔ ng

zcäi

40 45 130 100 80 12 12 44. Ôn don hai vao da tha .

Nhiêt d ô tai dà y thäp là 1l0'C khoi luong riêng cùa pha lioi tai d ày thà p

22,4273

Chon vûn toc hcli vào däy thà p là virn = 20 m/s.(theo bang 2.2 trg370 STT1 ) Duöng kinh trong cua ong notVôi lwu luong hai di vào dày thàp g’= 789,7kg/h = 0,22kg/s = 0,075m‘/s

Suy ra D, 4 0 075 — 0,069 m 69 mm

U Chon ong cö D,. = 70 mm.(theo bang XIII.32 STT2)Tra b4ng XIII, 32, tra ng 434, (6) m Che u d à i doa ri ong not l = 1 J 0

mm. Tra bàng XIII.26, trang 412, [6]

Cà c thông sÖ cu a bich ring vöi P = 0,25 N/mm' là:

D„ D„Bu lÔ ng

70 7G lG0 130 110 12 14 8

5. Öne don loue /ioûu lou Nhiêt dô dông hoàn luu tR 8 ,5 °C.

Chon vân tÖc cùa döng này vào thäp là v = 0,3 m/s. (theo bàng 2.2 trg370 QS) )

• Khoi UO ng riê ng cû a be nze n : pB• Khoi liJ0ng riê ng cu a toluen : pT = 806,55 kg/m’

Du’öng kinh trong cù a ong noi:

D = _ 0,023 m = 23 mm

m Chon ong có D,. = 25 mm. (theo bang XIII.32 $6$ )

Tra bà ng XIII. 32, trang 434, [6] m Chieu dài doan ong noi 1 = 90 (mm). Tra bii ng XIII, 26, trang 409, [6]

Cà c thóng so cfi a bich ring vói P = 0,25 N/mm’ là:

D„ D, Bu1é' ngdb

25 32 100 75 60 12 10 4


Trang

VI. Timur ioöii cùöii d0. fui fret : 1. Tinh trong lü0n g cùa toàn thäp :

Tra bâng XII.7, trang 3 13, [6]

:=› Khoi ld0ng riêng ceia thép CT3 là : PCT3 = 7850 kg/m’ Khoi litci ng cù a tàm bich ghë p thâ n và nap

Khoi liJ0ng cfi a thfi ii thiet bi :

0,022 x 7850 = 159,3 kg

KhÖi lit0ng cfr a dây (nâp) th:i p:déj »J =2. bé « z i - fl4y - 9X1 811 OT = 2.0,3 l . 0,004 . 7900 = 19,9 kg

KhÖi lupng mâm, ta cö 25 mâm và thiet bi dun sôiMqp = khôi luong chôp + khôi luong dia duöi chôp + khôi luong ông chày chuyên(baogôm cà phân gö chày tràn) khôi lupng ông haiTa lay khoi tong thê cùa môt mâm bang 2 lan khoi luong mâm không cö lÖ và ong cha ychuyên cùng vöi bë dày mäm là 4mm, suy ra:

Tông khoi luong mâm M = 12,4.25 = 310 kgKhoi luong Toluene già su chùa däy thà p trong truöng hop nguy hiem

nhat M,p ‹•‹ = 4 . D’,. H, . p„,„„ ,= 4 . 0,5’. 7,5 . 856,5 =

1260 kg

Tài trong cho phëp trên mot chân dö: big = 4 =4 4


Trang

Dê dam bào an toàn ta elton G, = 1.10‘ NTra bang XIII.3 5, trang 437, [6/ U elton chfin dö cö càc thông so sau:


Trang

F. 10’ q.10-‘ L B B l B2 H h s 1 dm’ N/m2 mm

85,4 0,29 110 80 95 110 J 80 J 20 6 40 18

Tinh khoi luong gan dùng môt chân dö: The tich môt chân dö:

Khoi lupng mot chân dö:

Vi ‹ .‹ ; = [2.(H — s).s. B L. s. B].10-’= [2.( J 80 — 6).6.110 = l 10.6.80]. J 0-’= 2,69. J 0-’ m’

= 2,69. 10 ’.7850 = 21,1 kg3. Tinh tai treo thap :

Chpn tai treo: Tai treo dune gan trên tliân tlià p và a vào giàn dö dê giîi thà p viing trong quä trinh làm viecChon vàt liêu làm tai treo là thép CT3Tài trong trên môt tai treo chon bang vöi tai trong trên môt chân dö G = l .

10‘ N Tra bàng XIII.36, trang 438, STT2 m chon tai treo cö càc thông sÖ san:

dni' N/m' m ni

57,0 0,44 90 65 75 140 6 35 15 14 1,0

Khoi lif0ng mô t tai tre o: ni„ , „.„ = 1,0 kgTra bà ng XIII.3 7, tran g 439, STT2

m Cho n tam lõ t tai treo bá ng thép CT3 cõ các tliô ng so sau(tra theo G = 2,5. 10’ N):• Chieu del têm lo t: H = 260 mm• Chieu rông tam lõt: B = 140 mm• Be d à y tam lõt: Sit =6 mmThe tích môt tam lõ t tai tre o:

V, „ „, = B. Sq.H= 1 40, 6, 260. 1 0 ’= 0,21 84, 1 0 ’no '

Khoi lif0ng mô t tam lõ t tai treo:m,;q „, = V„g „, 9 ,= 0,2184. 10 '.7850 = 1,714 kg


LEO ng ndóc can dii ng: G = l ,47 kg/e

Trang

• › »I . THIE T BI NGÜNG TU SAN PHAM DINH:

Cho n th iet bi ngct ng tu võ — ong toa i TH, dii t n4 m nga ng

Ô ng truye ri nhiê t d ü0c là m bii ng thé p CT3, kích th iJóc ong 20 x 2:

• Düó ri;; kính n;;oài: d, = 20 mm = 0,02 m• Be dãy ong: õ, = 2 mm = 0,002 m• D iJõ ng kính tron g: d„ = 0,0 1 6 no

Chon:• Nüõc làm la nh di tron g ong vói nhiê t dÔ vão tg = 30"C vã nhiê t dô ra IR = 40“C.• Dõng h0i tai dinh di ngoài ong vói nhiê t dõ n;;iJn;; tu t„,p = 80,5 "C

Trong dó hR, h„ enthanpy cúa nuóc õ nhiet do trung binh

(80,5 — 30) —(80,5 — 40)

80,5 — 30 "80,5 — 40

= 45,32 K.

Vòi:• n„ : hé so cap t cu a dò ng n ifóc la iih W/m’.K• n„ ; „ ; : hé so cap nhiè t cfi a dòn g h0i n;;dng tu W/m'.K• Zr : nhiè t trò qua th ù nh ong và lòp c:iu.3.1. Xà c dinh hè so c:ip nhié t cfia ntfóc di trono orig

Ta i nhiê t õô n à y thi:

• Khoi l UO ng riê ng cú a ri dóc: p» = 994 kg/m'• Dô nhõt cria nuóc: v, = 7,23.10 ’m'/e• Hê so dán nhié t cita ndóc: X„ = 0,626 W/mK• Chuan so Prandtl: Pr = 4,90


= 0,39 m/s.

68630,7

Trang

Chon vfi ri toc n iföc di trong ong: v = 0,5 m/s

= 18,26 ong

Ta thay 2300 < Re, < 10000 cap nhiêt xày ra ö che do chay 9uä dôÄp du ng cô ng thiîc (10), trang 6, Huöng dan TNQTTB hay công thùc V.44 [6) trang

1 6s cô ng thftc xiî c d.inh chuan sÖ Nusselt:«:

Trong dö: c, — hê sÖ tinh den â nh h itö ng cii a hê so c:ïp nhiê t theo ty lê gina chie u d äi L và düöng kinh d cria Öng khi Re < 10000, tuong ùng s, = 1,2

Hê so C phu thuôc Re, ùng vöi Re, 8630,7 ta cô C 30

Tinh Pr„ : Pr, duiic xäc dinh ö nhiê:t do trung binh cua thành Öng

3.2. Nhiê t tá i qua thà nh ong vã lõp cáu

Trong dö:• t„ : nhiê t dô eli a väch tiep xii c vöi hai ng iJng tu, °C• t„; : iihié t dô cfia väch tiep xii c vöi iiiJöc laiih, "C

• Be dáy thánh ong: 6, = 0,002 m• Hé so dan nhiét cita thép khóng gr. \i = 16,3 W/mK• Nhié t tró ldp ban from g ong: r = l/5000 m'. K/W• Nhié t tró ldp cáu ngoái ong: r; =1/5800 m'.K/WNé n ir, = 0,0005 m'. K/W3.3. X:ic dinh he so cap nhié t cú a hcii n _•iJnq tu n_•oá i ong Dieu kiéii.

NgiJng tu h‹Ji bñ o hóa.Khóng chiía khé' ng khí khóng ngüng.Hari ngif ng tu ó má t ngofi i ong Mii ng chet ngüng tu cháy tang. Oug nir ni ngang.

DAM

Trang

10 ’ = 46,2'C

20183,7 — 33228,220183,7

Ä p du mg cô ng thiîc (3.65), trang 120, [4]m Doi vöi ong dean chiec nà m ngang thi:

Tra hinh V.20, trang 30, STQTTB Tâp [6) m hë sÖ phu thué'c vào cäch bÖ tri Öng và

so Ön g trong mô i d ñ y tha ri g d(In g là c b = 0,7 (vi xë p xe n kë và so ong tro ng niô i dä y

tha ng dft ng lit 9)m He so cap nhiê t trung bi nh cù a ch ù ni Öng: ct» w = c,i,œi = 0,7 iziDE ne phë p II n : cho ri twi = 52 ”C

Nhiê t dô trung binh cfia nià mg chat ngitng tu: tg = '/z (t„„ + tg,) = Uz (80,5 + 52) =66,25 "CTa i nhiê t dô nà y thi:• KhÖi liï0ng riê ng cfia benzene : po = 828,92 kg/m’• KhÖi lü0ng rié mg cii a toluene : pT = 820,34 kg/m‘

l — 0,976 5Në ri:

p p p 828,92 820,34U p = 828,7 1 kg/m’

• Dô nhö t c û a be nzene : la = 3,67, 1 0 ‘N. s/m'• Dô nhd t cii ü tolUe£l : QT = 3,5 l .10 ‘N.s/m'

Nê n. les = dplg CB + ( — xDJ lg0T = 0,98.lg(3,67. l0 ’) + (1 - 0,98)1d(3,51. 10 ’)q = 3,67.lo 4 .s/>'

• HT so da ri nhie t cfia sà n pham dinh : D = 0,1 4 36 W/ni K• Ân nhiet ngung tu cua sàn pham dinh xäc dinh ö ti: r = 390 kJ/kgNé ri:

= 0,725‹

wa„«,= o,0,7= 708,2W/m'K

390. 10'.828,7 l’.0,1436’3,67. 10 ‘.(80,5 - 52).0,02

= 101 l,66T l in' .K

= 30.4,9’ ". 4,9

3,83

75,83.0,626 — 2966,8T m’K0,01 6

. 1,2 = 75,83

m q = (tp• — t ) = 2966,8.(46,2 - 35) = 33228,2 W/m'

1 009s = 55,7'7r sa i sô quà

tôn, không thôa ta tap Mai cac bvôc tinh nhi trên vôi càc già tri khac cùa t,i


SO

Trang

SÖ

ton

Tinh

H ü i NgÔng tÔ

t„«„ t„ tm bt, o„«„1 80.5 60 70.25 20.5 1414.474 28996.7191

2 80.5 61 70.75 19.5 1432.27 27929.2597

3 80.5 59 69.75 21.5 1397.732 30051.234

K — l

'= 0 0005 =

= 646,742 W/m'K

2947,8

4. miff frzrryz'zr zrfziéf :

1414,474

Be ni pat truye ri nh ie t d iï0c xà c d in h theo phd0ng tri nh truye ri nh i é t:

F = 2,5 m'

. f *iiiz fiis ffifñl' f'f :

SÖ ong trii yen iihié t: ri = 19 Öiig. Öng d if0c bÖ tri theo hinh luc gi:ic de ii.

Chieu d äi Öng tru ye n nhië t: L =F

= 0,604 m chon L = 0,7 m

So chä ng . 1 ch ïi ngSo ong tren du’6ng chéo. b = 5 ongTra bâng trang 21, f31 » Bddc ong: t = 1,2d = l ,2.0.02 = 0,024 m SÖ Öng Ht câ : l9Ä p du mg công thiîc (V.140), rrang 49, [5]:

D kinh trong cù a thiet bi: D = t(b- l) + 4d, = 0,024.(5-1) + 4.0.02 = 0, l7m la yt,.

II . THIET BI DUN SÔI DÄ Y THÄ P : Chon thiet bi dun sé*i dä y thä p là nö i dun Kettle.Ôiip tru ye ii nhiê t d if0c là m bä ng thép X18H10T, kich th iföc ong 38 x 3:• D iJö ng kinh ngofi i: d = 38 mm = 0,038 m• Be d à y Öng: 6‹ = 3 mm = 0,003 m• Düöng kinh trong: d„ = 0,032 m

DAM

Trang

Hcli dot là h0i niJöc ô 2,5at di trong ong 38 x 3. Tra bàng 1.25 l, trang 314, [6):

• Nhiê t höa h0i: rq p = r

• Nhië t dô = 126,25 °C

Döng sâ n pham tai dä y cö nhiêt dô :• TriJöc khi v ùo nö i dun (lông): t , = 110,2 °C• Sau khi dd0c dun sé'i (h‹Ji): t • = 110,G °C

. fezz i ii e rrziiy : Chon kieu truye n nhié t ngiJ0c chie u, në ri:

10,2) —(126,25 — l 10,6) = 15,85 K.

In 126,25 — l 10,2 126,25 — l 10,6

Hé sÖ truye ri nhiêt K diJ0c tinh theo cô ng th tlc nhiJ dÖi vd i tiJön;; pha ri;;

,W/m’. K

Vd i:• œ : h sÖ câ p nhiê t cû a h0i dÖt W/ni'. K• œ : hê sÖ cap nhiê t cria sà n pham dii y W/m'.K.• )r, : nhiê t trô qua thà nh ong và löp cä u.

3. l . Nhiê t t4i qua thành onu và löp chu :

Trong dö:• t , : iihié t d ô cfia väch tiep xii c vöi h0i dÖt trong Öiig, "C

• Hê sÖ da ri nh iê t cfia thé p khÔ ng g i. \, = 1 6,3 W/mK (Bà ri g XII.7, trang 313, STQTTB (6))

• Nhié t trÔ löp bin trong ong. r, = 1 /5800 ni'. K/W (Bà ng 3 l , trang 419, [4])• Nhiê t trö ldp c:tu ngoà i ong: r: =1/5800 m'.K/W Nê n. , = 5,289.10 m'. K/W

DAM

Trang

3.2. Xä c dinh hê so cap nhié t cu a döng sâ ii pham d äv nuoài onu : À p du ng cô ng th(fe (V , 89), trang 26, [6] :

cas = 7,77 . 10

Nhiêt dé' sé'i trung binh cria dö ng sàn phâm ô ngoài ong:

Tai nhiê t dô ski trung binh thi:• KhÖi liJci ng riê ng cria pha hcii trong dö ng sà n pham ô ngoà Öng:

• KhÖi lü0ng

• KhÖi lü0ng

pp = 780,52 kg/m’

0,00 J 28 p = 781,535 kg/ni’p p p, 780,52 781,64

• Dö nhöt ceia toluen : QT = 2,994.10 ‘N.s/m’• Dö nhöt ceia benzen : CB = 2,71.10 N. s/m'

Nên: Igs = xplgsB + (l - xp)lgsT = 0,0043.lg(2,7 1.lo 4 + ( 1 - 0,0043)lg(2,994. l0 ’)m q = 2,993.10 ‘N.s/m'

• Hê so dû n nhie t c ù a hon hop . X = 0, 149 W/ni K• Siîc cà n p be mä t cria benzen : up = 0,01755 N/m• Siîc cang be mat cria toluen : oT = 0,0183 N/m

Nên: œ =""= 0,009 N/m

• Nhië t dung riêng eli a benzen : cB = 2157,45 J/kg.K• Nhiê t dung riêng cria toluen : cT = 2108, 19 J/kg. KNê n: c = cp

• Nhiët höa h0i cela Bennett *B = 370G36,47 J/kg• Nhiêt höa h0i ceia toluen : rT = 3622G2,87 J/kg

3.3. Xiî c dinh hê sÖ câ p nhiê t cû a h0 i dÖt trous ont= :

Ä p du mg cô ng thiîc (3.65), trang 120, [4]: ri 0,725s

DE up phë p Iöp: chon tei = 124,8 (°C)Nhiêt dö trung binh cria mà ng niJöc n;;Uig tu : tg = 126,525 °CTai nhiêt dô nä y thi:• KhÖi lu0ng rié rip cù a n iföc: p, = 937,935 kg/m’• Dô nhd t cù a inröc: 9, = 2,25. 10 ‘ (N.s/m')• Hê so da n nhie t cû a ndöc: Z« = 0,686 W/ni

K Nëii: ri = 10849,76103 (W/m'K)

DAM

Trang

3.4. X4c dinh hê so truve n nhiê t :

K ——'—— 988,73 W/m'K,289. 10—‘ + '

l 849,76 103 2481,544

. m‹iZ feiz*yüii ii iié'2 :Be mat truyë n nhië t diJ0c x4c dinh theo phd0n;; trinh truyen nhiê t:

. Ci i z ' z Size' ïfriè f fi :

Chon so ong truye n nhiê t: ri = 37 ong. Öng dd‹Jc bo tri theo hinh luc giäc

deu. Chieu dii ong truye ri nhiê t: L

2Tra bàng V.II, trang 48, STQTTB [6)m So ong trên d iföng chéo: b = 7 ong

Chon buöc ong. t = 1,2d = l ,2.0,038 = 0,046 m

du ng cö ng thftc (V, 1 40), [6] :m D iJöng kinh trong cfia thiet bi: D = t(b-1) + 4d = 0,43(m)

•. .»,III . THIE T BI LAM NGUOI SAN PHAM DINH :

Cho ri thiet bi là m nguô i sâ ri pham dinh là thiet bi tru ye n nhiê t Öng lÔ ng Öng. Öng truyén nhiê t dit0c là m ba ng thë p X18H l0T, Lich thitöc ong trong : l6x 1,6; Lich thtröc

Öng iigoà i : 25 x2, 5.Cho n: + Nu’öc l à m I a nh di tro ng ong 1 6x 1,6 (Öng trou g) vö i nh iê t dô dË u t i=

27°C, nhiê t dô cuÖi : t = 40°C.+ Sâ n phé’m dinh di trong Öng 25x2,5 (Öng ngoà i) vöi nhiêt dô da u : tu =

80,5°C, nhiê t dé' cuÖi : t’D = 35°C.Cde tinh chat l ÿ ho c cfia ri döc là ni I a nh dd0c tra ô tà i lie u STQTTB tâp 1 fin g vö i

+ Nhiê t dung riê ng: cp = 4,181 kJ/k g.dö+ Khoi l UO ng rie ng: pp = 994,4 (Kg/ni’).


Trang

6' )'

+ Dô nhöt dé* ng luc: pp = 0,737 l . 10" (N. s/m’).+ Hê so dan nhiê t: Xp = 0,G242 (W/m°K).

Cä c tinh chat lÿ hoc cria sà n pham dinh d iJcic tra d tài liêu tham khâ o (6) ring vöi

nhiê t dô trung binh t = 57,75 °C:

+ Nhié t dung rié ng: ce= 1909,84 (J/kg.dô).+ Khoi liJci ng riêng: pu = 837,91 (Kg/m').+ Dir iihöt dông luc: qp = 0,407.10 ’(N. s/m').+ Hê so dan nhiét' \D = 0,149 (W/m°K).

. ‹i«ii' firaiirj mine etc rfriiip rfé’ faim mail un pfizim rfi'u z :

Suat lif0ng sà n pham dinh:Gr = 161,8 kg/h = 0,045 kg/s.

Lu0ng nh ie t cf ri tri i dà tinh ö phan cän bang nhiet luong cho thiet bi làm nguoi sanphâm dinh Qr = 5,13 kW

Su at ltf0ng n iJöc ca n dii ng:

. J‹ie i1’riifi 6ë réf fririyëii ii Préf : Be ma t truyé ri nhiê t dd0c xà c di nh theo phd0ng tri nh truye ri nhiê t:

Vöi: + K : hë sÖ truye n nhië t.+ ñ t „ ; : nhiê t do trung bin h logarit.

•Xä c dinh fitch :Chon kié’u truyen nhiê t ngit0c chieu, nê n:

(80,5 — 40) — (35 — 27) — 20,038 K.'"" 80,5 — 40

3 5 — 27•Xäc dinh he siï truyén nhie t Ki

Hê sÖ truyë n nhië t K dd0c tinh theo công thtîc:

Vöi: + eq : hê sÖ c:ïp nhiê t cria ndöc trong ong W/m’.°K.+ ou hê sÖ cap nhiê t cfia sâ n pham dinh W/m'."K.+ fr, : nh ie t trô c ù a th ä nh Öng v ù löp c4 u,

* Xä c dinh hê sÖ c:ïp nhiê t cfi a sà ri phà’m dinh ö Ön g n_•o ù i : Vâ ii tÖc cria sâ n pham dinh di trong Öng iigoà i:

0,475 ni /s.


Trang

= 5991,62 < 1 0000 : che dô ch4 y

Trong dö:: hé ’ hiê u chinh phu thuôc ty lê chieu dà i ong vöi düöng kinh ông,

+ Pro chu au so Prandlt cfia sà n pham dinh ô 57,75°C, né n

+ Prj, : chua n so Prandlt cria sàn pham dinh ô nhié t dö trung binh cii aväch.

Hê so c:ïp nhiê t cria sân pham dinh trong ong ngo:i i:

d, pr .0.004 Pr "

Nhiê t tà i phia sà n pham dinh:3095,8

Vöi t , : nhiê t dô cela v:i ch tiep x tic vö i sà ri pham dinh (ngoù i ong nhö ).* Nhiê t tà i qua thänh Öng và löp cä u:

Tro ng dö :+ t : nhiêt dô cfi a vä ch tiep x û c vöi ndöc (trong Öng nhö ).

Bë dùy thïl nh ong: 6, = 1,6 mm.HT so da n nhiêt

W/m.K.

Nhiê t trô trung binh cria löp ban trong Öng vöi niJöc sach:r, = 1/5000 m’.°K/W.

Nhiê t trö löp cau phia s4n phà m dinh: r; = l /5 800 (m’. K/W). Suy ra: )r, = l /2155,9 (m'. K/W).

Vây: q, = 2155,9. (tp -tp;) En g nhô :

= 0, 798 (m/s),

Ch u Ë n so Reynolds .

Trang

p„


0,798.0,0128.994,

0,7371.10

roi, có ng th iic snc d i nh chu ri so NusseJ t có da ng:

Trong dó :+ eJ : hè so hié u chinh phu thuóc và o Rep và ty lé chié u d ù i ong vói

diJóiig kinh ong : Rep = 13779,94, chon c = l .+ Pro : chuil n so Prandlt cfia n dóc ó 34°C, né n Pro = 5.+ Pr j : chuan so Pra ndlt cù a ndóc ó nhie t òó trung bi nh cua viich.

Hó

Cho ri: t , = 50,5°C .C4c tinh chat 1y hoc cfia sà ri phfi m òin h drac tra ó tà i l ié u tham k hir

o [5) ftng vói nhié t dó t , =50,5“C:

+ Nhiè t dung rié ng: c = 1906,38 J/kg.dó .+ Dó nhòt dó ng loc: q = 0,423. 10" N.slm’.+ Hé so da ri nhie t: \ = 0,1 38 W/ni°K.

. 0,423. 10 ‘. 1906,3 Khi dó Pr ‘ ' 5 84

“ d 0,13 8 ’

Tu (IV.9): 9D ' , 4' 8

(57,75 — 50,5) = 14438,02 W/m'.

Xem nhié t tà i inat m4 t là khóng d à ng ke : 9‹ = qu = 14438,02 W/m'.

Tìi (IV. l0), ta có: t„ = t "' 2155,9

= 43,8°C

Tra tà u tham khà o [4 (trip l)], = 4, 10

Tfr (IV. 11): qp 34) = 16650,7 W/m’.

Kiem tra sai so:

g — 9 l 4438,02 —16650,7(

J 6650 7duoc nèn ta‘chon

Vay: t p, = 50,5°C vi1 tp = 43,8°C.

Khi dó : ‹z ,

Trang

= 13,29fir sai so này chap nhfin

DAM

Trang

W/ni'.“C

= 810,05 W/m'.°C

1991,25 3725,28 2155,9Ttf (IV.7), be mä t truyen nhiê t trung binh:

5,13. l = 0 316 m' 810,05.20,03 8

Suy ra chie u dii ong truye ri nhiê t 0,31 6 ' 0,016

0,0128

= 6,99 m

Chon: L = 8 m,(dü trtt khoà ng 15bc).

> 50 thi c, = 1 : thoà .

Vây: thiet bi làm mät sin pham dinh là thiet bi truyen nhiêt ong löng ong vöi chieu dài ong truyeii nhiêt L = 8 m, chia thành 2 dä y, moi dfiy 4 ong moi ong

.».IV . THIE T BI LA M NG UO I SAN PHAM DAY :

Chon thiet bi làm nguô i sàii pham d äy là thiet bi truyen iihié t Ön g lÖ ng Öng. Ôiip tru ye ii nhiê t d if0c là m bä ng thép X18H10T:• Kich thiJd c Ön;; trong: 16 x 1,6

• Kich thtfdc Öng ngoài: 25 x 2,5

Chon:• NiJöc là m la ri h di trong on g trong vö i nhiê t dô v bio tç = 27“C và nhiê t do ra tR =

43°C.• Sâ n pham d:i y di trong ong ngoà i vöi nhiê t dô và o tp = 1 l0,2°C và nhiê t dô ra

tg = 35 C.

f . di‹zf? fzfizny ii‹fzi:e l'zim fiziifz rZziiiy :

Nhu plan càn bang nhiêt luong trên dä tinh, ta cö luong nhiêt trao dôi Qq l l,86 kWTra bäng 1.250, trang 312, ST I m Eiithalpy cua nüöc ô 27°C = hp

m En that py cfia ndöc ô 43"C = R = 1 80,17 kJ/k g

Suâ t l iï0n g n iïöc ca n d ù ng. G — 1 86 3600

636,8 kg/h" ù ù 180,17 — l 13,13

10,2 — 43) — (35 — 27) 27,82 K.

In 110 2 — 43

35 — 27


Trang

Vö i:

• œ, : hê so cap nhiê t cela dông nitöc la nh W/m'. Kcria döng sân pham dä y W/m'.K

• M, : nhiê t trô qua thành ong và ldp cä u.

3. 1. X4c dinh hë Kich thdöc cria ong trong:• D iïö ng kinh iigoà i: d, = 15 nim = 0,016 ni• Be dày ong: 6, = 1,6 mm = 0,0016 m• Ddö ng kinh trong: d„ = 0,0 128 mNhiêt dô trung binh cfi a döng nùôc trong ong- t — ? Mtv + tRJ = 35 °CTai nhiê t dô nà y thi:

• Khoi lü0ng rié ng cu a n iföc: p = 994 kg/m‘• Dô nhô t cua n ùôc: v, = 7,23. 1 0 ’m'/s

• HT so da n nhie t cfia ndöc: \ = 0,626 W/ni K• Chuan so Prandtl: Pr, = 4,9 Vïï n toc ndöc di trong ong:

1,383 m/s

Re '= 24484.65 > io4 che dö chay £OI

Å p du ng co ng thiic (11), trang 7, (6):=› cd'ng thitc x:ic dinh chufin so Nusselt.» :

›.:Trong dö: c, — hê sÖ tinh den â nh hitö ng cii a hê sÖ c:ïp nhiê t theo ty lê giïia chie u d

äi L vä dtfông kinh d cfi a Öng và Re, ta chon c i = 1 theo bàng trang 7 - (6)

Hé so cap nhiê t cu a n iföc trong on

3.2. Nhiê t tâ qua thành onu và ldp cäu :

Nu .Æ

DAM

Trang

• Be dày thành ong: 6, = 0,003 m• Hé so dan nhiê t chia thép không gr: \, = 16,3 W/mK• Nhiê t trö ldp ban trong ong: r = l /5000 m’.K/W• Nhié t trö ldp cä u ngoài ong: rj=1/5800 m'.K/W Nêii: , = 5,565.lo 4 y2

3.3. Xä c dinh hê so cap iihié t cfia döng sân pham d äv nuoài onu: Kich tlnföc cfia ong ngoài:• Ddöng kinh ngofii: D = 25 mm = 0,025 m• Be d à y Öng: 6, = 2,5 mm = 0,0025 m• D iïöng kinh trong: D„ . = 0,02 mNhiêt dô trung binh cua döng sà ri pham day ngoà i ong: tg = /z (tp + tpç) = 72,6 °C.

Ta i nhiê t dô n à y thi:

• Khoi 1iJ0 ng rié ng cua Be n ze u : pB = 822,029 kg/in'• KhÖi liJci ng riê ng cria Toluen : pT = 814,196 kg/m’

Neân: — =+ — î . 0,00365 1— 0,00365

—,00 1228p p, p, 822,029 814,196

• Dô nhö t cù a Ben ze • ÇB '?,409, 1 0 ’N.s/m'• Dô nhd t ch a Toluen . ET = !.315. 10 4 N. s/m’Né n. lgor = xplg Jiq + (l - xp)lg nT=› q = 3,316. 10-‘ N. s/m'• Hê so dû n nhiê t cria Dan phàm day . Zp = 0,1 46

W/mK• Nhiê t du ng riê ng ch a Benzen . cB = 1980,28

J/LgK• Nhiê t du ng riê ng ch a Toluen : ET = 1941,04

J/LgK,18 J/kgK

p = 814,224 kg/m’

Àp du mg cô ng thitc (V. 35), trang 12, STQTTB [6): Pr = = 4,42

= 0,73 m/s

d = 0,02 — 0,016 = 0,004 m

Chuàn so Reynolds

Revd, p 0,73 x 0,004 x 8 J 4,224

7169,89 < 10’: che dé' chà y chuyên tiep3,3 1 6. 10 ‘

DAM

Trang

Trong dõ: c, — hê so tính den ánh hitó ng cii a hê so cap nhiê t theo ty lê gina chie u d ã i L vã ditõng kính d cii a ong.

DAM

Trang

Digne phép löp. chon t«i = 60 °CTai nhiê t dô iiày thi:• Dö nhöt chia benzen : CB = 3,8G. 10 ‘ N. s/m'• Dö nhö t cii u tOlU RJ ' QT '!,78.10 ‘N.s/m'

Né n . Ig ppi = •a!a CB + t ! — •a)!g ET

» 0«i = 3,78. l0" N.s/m’• Hê so da n nhiê t cfr a sàn plifim dày . \p = 0,1275 W/mK• Nhiê t dung riêng eli a Benzen . cB = 1935,25 J/k gK• Nhiê t dung riêng eli a Toluen : ET = 1904 J/kgK Nên: cç = cp x + cT. ( J -

Ta cô: Pr„ ,

o.: " = 27. 1,9.4,88’ ".

4,9 = 69,74

Pr„ , 4,71

Kiein tra sai sô :

c ='" '“ 1 009s = 0, 106 chon khoàng - 5% là phù hop nên ket quà

3.4. Xäc dinh hê so rruyeii nhiê t :

' = 5,565. 10—‘ =

= 98 62 W m K

4081,55 2219

. mzïZ frrfqüii nhiet :Be mat truyë n nhië t diJ0c x4c dinh theo phd0n;; trinh truyen nhiê t:


Trang

= 0,12 m'

. Gü‹ ffco' ffiïü f lii :

Chieu d äi Öng tru ye n nhiê t: L =

= 2, 12 m m chon L = 2,5 m

tông chie u dài ong truyen nhiê t L = 2,5 ni, chia thành 5 hàng ong mÖi hàng cö ong dài 0,5 m

V . THIÉT BI DUN SÔI NHÂP LIÈU Chon thiet bi gia nhiêt nhâp lieu là thiet bi trao öÖi nhiet kieu Öng chùm. Öng truyë n nhiêt diJ0c là m ba n• thé p X18H10T kich thiJöc Ön• 38 x 3 -• D i r0 ng k i nh ngoa i : d, = 38

‘ni m

= 0,038 m‘ ‘

• Be dà y ong: 6‹ = 3 mm = 0,003 ni• D0óng kinh trono: d„ = 0,032 mH0i dot là h0i n0óc ó 2,5at di trong ong 38 x 3. Tra bing 1.25 1, trang 314, STQTTB (6):

• Nhié t höa hcli: rq p = r = 2189500 J/kg

• Nhié t dô = 126,25 °C

Döng sâ n pham tai dä y cö nhiêt dô :• TriJöc khi vào iiö i dun (lông): tç = 30 °C• Sau khi dif0c dun (löng sôi): ts = 94 °C

Chon kieu truyen nhiê t ngit0c chieu, në n:

(126,25 — 30) — (126,25 — 94) = 5 8,95 K.126,25 — 30

126,25 — 94

. , iõ’fr*‹iyi'•i ••fiicf :Hê so truye n nhiê t K dit0c tính theo cô ng th iíc nhit doi võ i ttfóng pha ng:

,W/m'. K


Trang

Vöi:• iz, : hê sÖ cap nhië t cria h0i dÖt W/m'. K

Trang

DAMH

• nç : hê so cap nhiêt dông nhâp liêu W/m’.K.• Zn : nhiê t trö qua thành ong và ld p c4u.3.5. Nhiêt tâ i qua thành Önq và löp cäu :

Trong dö:• tg : nhiêt dô cfi a vä ch tiep xiic vdi hcli dot phia vö, °C• t , : nhiê t dô cria v:i ch tiep xiic vöi nhâp liêu trong ong, °C

• Be dù y thành ong: 6, = 0,003 m• Hê sÖ dan nhiêt cela thép không gr: \‹ = 16,3 W/mK (Bàng XII.7, trang 313,

STQTTB [6/ )

• Nhié t trö ldp ban trong ong: r, = l/5800 m'.K/W (Bâng 31, trang 419, [4])• Nhié t trö ldp cä u ngoài ong: r =1/5800 m'.K/W Nên: Ü, = 5,289.10' 4 z

3.6. X:ic dinh hê so cap nhiê t ch a dön_• nhâp liêu trong ons : Tai nhiêt dô sôi trung binh thi cùa döng nhâp tç,5 = 62°C:• Khoi l iJ0ng riê ng cû a benzen : pp = 836 kg/m'• Khoi l iJ0ng rié ng cû a toluen : pT = 828 kg/m"

Nê n:

p p z p z 836 828p = 831 ,2 kg/m’

=› q = 3,85. 10 ‘ N.s/m'• Hê so d4 ri nhie t cua hon hop : Z = 0, 149 W/ni K• Nhiê t dung rié ng cu a benzen : cg = 2157,45 J/kg.K• Nhiê t dung 1 ET = 2108, 19

J/kg.KJ/kgK

Àp dung công thùc (V.35), trang 1 2, (6)]: Pr

Vân toc döng nhâp liêu öi trong ong:

p 4G, 4 x 402,4 = 0,167 m/s.’ 3600pad,-’ 3 600 x 83 1,2 x a x 0,032'

Chuan so Reynolds

dung công thùc (3.27), trang 110, [4] Công thùc xà c dinh chuan sÖ Nusselt:

«.::

Trang


Trong dó: c — hê so tính den anh huóng cúa hê so cap nliiêt theo II lê chieu dài và duóng kính ong.

3,7. Xác dinh hé so cap nhiét cúa hei nuóc di phía võ

Áp dung cõng thiíc (3.65), trang 120, [4]: cr , = 0,725a

Ding phê p fõp : chow tp = 122,8 °CNhiê t dô trung bi nh eua mà ri g n ctõc ng ring tu : tg = J 26,25 "C Ta i nhiê t dô nà y thi:• Khoi leung riêng cria nüóc: p« = 937,935 kg/m’• Dõ nhõ t cita ndõc: q = 2,25. 10 4 . s/>'

• Hé so da n nhiê t cú a ndõc: \, = 0,686 W/no K Néii: ri = 10849,76 W/m'K

m q» = n, (t« — tw ) = 16820,49 W/m’m q, = q, = 16530,1 W/m' (xe m nhiê t tà i mit md t 1à khõ ng d ú ng k )

tpj = tp - q,Zr, = l16°C

• Vói tg = 1 lG’C thi tính chat cua dõng nhap liêu trong ongKhoi liJ0ng riê ng cita benzen : pB = 775 kg/m’ Khoi l ct0 ng riê ng cfia tolue ri : 9T = 780,5 kg/m'

p p z p 775 780,5

Dô nhöt cfia benzene : la = 2,27. 1 0 ‘N.s/ni' Dö nhöt cfia toluene : ET = 2,39. 10" N.s/m’

Nên: igs = x lgpp + (l — g nT = 0,4.lg(3,9.10") + (l - 0,4)lg(3,81. 10") q = 2,32. 10 ‘ N.s/m'

Hé so d à ii nhiêt cria hÖn hop : Z = 0,128 W/mK Nhiêt dung riéng cfî a benzen : cg = 2168,45 J/kg.K Nhiêt dung rié ng cù a tOlU RJ : ET = 2118,19 J/kg.K

Áp dung công thúc (V.35), trang 12, (6) : Pr

3, 8. Xã c d inh hê so truve n nhiê t :

DAM

Trang

K —

10849,76 2818,23

= 1024,69 W/m'K

9. mzfl frzzqËii ii 'iêf :Be mat truyë n nhië t diJ0c x4c dinh theo phd0n;; trinh truyen nhiê t:

F = Q 1 5 43 1000 ,25 m' lay du be mät truyên nhiêt = 0,5 m'

Tra bà ng V.II, tra ng 48, (6) m So on g tré ri d ctóng xuyén tàm cùa hình sàu canh là 3 on

VI . BONCA O VI : f . Üõ’•i fAi”if ftifô•iry õi•ry cfrI•• :Chon ong da n cõ diJõng Lính tron g là d„ . = 80 mmTra bâ ng II.15, trang 381, [5] m Dô nhám cfi a ong: c = 0,2 mm = 0,0002 m (ãn mõ ri

l .1. X:ic dinh van toc dònz nhfip liéu trono one dan Cdc tinh chat ly hoc cita dò ng nhà p liéu dd0c tra ó nhié t dó trung bình:

Tai nhiê t dö này thi:• KhÖi liJci ng riêng cria benzen : po = 836 kg/m'• KhÖi liJci ng riêng cria toluen : sT = 828 kg/m‘

Nê n: ' p z p p 843,295 833,1 49

• Dô nhd t cù a beiize** • ÇB = 4,335. lo 4 N.s/ni’

• Dö nhd t chia toluen : QT = 4,045.10" N.s/m’ qç = 4,129. l 0-‘ N.s/m'

Vûn toc cria döng nhà p liêu di trong ong:

DAM

Trang

= 0,1 14 m/s

l . 2. Xà c dinh hè so ma sà t trono dnónq orig : Ch uan so Rey noJds

14 x 0,08 x 83218461,54 > 4000 : che dö chà y roi

4,129. 10 ‘

Chuan so Rey nolds tó i ha n : Re i, = 6(d i le)"’= 5648,513Chuan so Rey no lds khi bil t dau x uat hié n v ñ ng uhh m: Rev = 220(d i le)"'= l 86097,342 Vi Re; < Red < Re che dó chá y roi ring vói khu vive qu á dó.

Àp dung cö ng thitc (II. 64), trang 379 , [5] . \,= 0,1. 1,46. 100

= 0,031

1 , 3. Xã c d inh tong hê so ton that cuc bÔ A Chõ uou co n _=

Tra bâ ng 11.16, trang 382, [5]: Chon da ng ong uon cong 90° cõ b:í n kính R või R/d =2

thi (» i i ‹roy = 0, 15.Duöng Öng cö 6 chÖ

8 Van5. 6 = 0,9

Tra bá ng 9.5, trang 94, [1] : Chon van ca u vói dé* mó hoãn toà n thi (v„ „, = 10.

0,08

. GAï zz cizu l'on cizu ni : Chon

0,114 ' = 0,022 m 2 x 9,81

• M ïi t ca t là niïi t thoà n g chat lôii g trong bÖii cao vi.• Mii t ca t (2-2) l ù mit t cf t ta i v.i tri nhap l iê u ö thé p, A p du ng ph iï0ng tri nh Bernoull i cho ( 1 - l ) và (2-2):

DAM

Trang

• P, : iip su at ta i ma t tlioä ii g (1- I), chon P, = I at = 9,8 I .10’ N/m’• P : äp sunt ta i mat tho4ng (2-2)

.APp = 12. 2040= 24485 N/m'• v : vfin tÖc tai niii t thoä ng (1-1), xem v = 0 m/s.• vj : vfin tÖc tai vi tri nhfip lieu, v;= vb = 0,32 m/s.

Chon H„ = 10 m.

VII

= 3,98 + 244 85 + 0,32'—

0,6629,81.832 2 ›‹ 9,8 1

= 8,78 m

Nhiê t dô döng nhâp liêu là tp = 30°C. Tai nhiê t dô này thi:• Khoi l00ng på = 8G9,25 (kg/m')• KhÖi liJci ng rieng ciia toluen : PT = 855,39 (kg/m‘)

• Dö nhd t cii a benzen : qb = 5,91.lo 4 (N.s/m’)• Dö nhöt cora toluen nT = 5,39. 10" (N.s/m’)Nen: lg pp = xplg nB + H *b)!snT

qe = 5,541.10 ’(N. elin')Suat lif0ng the tich ciia dö ng nhfip lieu di trong ong:

Q —— 402, 4 /rg li —- 0,5 m'/h

Vay: chon b0m cö iiii ng suat Qb = 0,5 (ni’/h)

Chon :• Mä t cat là mä t thoä ng chat löng trong bÖn chiba nguyên liêu.• Miî t cat (2-2) là nai t thoà n g chat lông trong bon cao vi. À p du ng ph iï0ng trinh BernouJJ i cho ( 1- J ) và (2-2):

Trong dö:• z, : dö cao mä t tho:trip (1 -1) so vd i mä t dat, chon z, = lin.• z»: dö cao mii t thoä ng (2-2) so vö i mä t det, z» = H„ = 1 0m.• P, : äp sunt ta i mat thoäng ( 1- I), chon P, = I at.• P : äp sunt ta i mat thoäng (2-2), chon P = I at.• v „v• : vfi toc ta i m:i t thoäng (1-1) va(2-2), xem v i= vi = 0 m/s.

DAM

Trang

Ä p du ng cô ng th(te (11.64), trang 379, [5] : \ = 0,1. 1,46.

Ch o n d dõng kính trong cú a ong hit t vã ong day bii ng nhau: dar 'Tra bá ng II. 15, trang 381, [51 » Dô nhám cfi a ong: c = 0,2 mm = 0,0002 m (a n mõ n

”'5600 j '5600xsxO0ô0'A Xà c dinh hé so ma sàt trono ont hii t và

orig dav Chua n so Reynolds x 0,05 x 858.78

5,541. 10 ‘

= 27 122,63 > 4000 : che dõ cháy roi

thi

Trang

0,05


Tra bàng II. 15, trang 382, [5] : Chon dang ong non cong 90° cö bâ n kinh R vöi R/d = 2 thi („ ‹ = 0,15.

Ông day cö 4 chÖ uon ),; = 0, l5. 4 = 0,6

Cho n hie u suat cfia b0ni : iJ = 0,8,

= 13,45 W

Ké‘t luán : De 6úm bá o th:í p hoat dó ng lré n tu c ta cho n 2 bci m li tám loai XM, có:- Nang su at. Qp = 0,5 m’/h

Cót áp. H5 = 9,2 mChing su at: Nb '!3,45 W

KÜT LUA NVöi quy trinh công nghe tinh toân ö trên ta thay rang môt luong nhiet dâng

ke cân giâi là ngung tu sân dinh, giâi nhiet sân pham dinh và giâi nhiet cho san phâm dày chua duoc tân dung dê gia nhiêt cho döng nhâp l iêu. Nhung trong quà trinh tinh toàn dê gia nhiet cho döng nhâp l ieu töi trang thà i lông sôi neu tân dung nhiêt th1 chua du dê gia nhiet töi lông sôi trong khi dö phai ton thêm thiet bi, duöng ong. . . làm tàng chi phi cua phân xuong. Van dê tân dung nhiet là môt van de thuc te rat duoc quan tâm, nô nhu là môt giài phàp dê näng cao hieu quà cùa quà trinh và tiet kiem nàng luong, nhung trong giôi han ve thöi gian, kha näng và kinh nghiem thuc te nên em chua phân tich tinh toàn d ânh già dùng mùc càc quâ trinh. Do àn môn hoc là môt môn hoc tông hpp và nô dä mang lai cho em nhieu kinh nghiem dê tinh toàn thiet kê hoàn chinh môt quâ trinh trong san xuat.

TÀI LIÉ U THAM KHÀO[1]. Tran Húng Düng — Nguyên Vãn Lgc — Hoà ng Minh Nam — Vü Bà Minh, “Quâ

trinh và Thiê’t hi trong Cing N ghê thea flo c — Táy , Qu s en 2.’ Phán riêng hang khí dang, luc ly têm, hem, que /, mõy nén. Tính hê thông du:Un g ông ”, Nha xu at bán Dai

hoc Quoc gia TpHCM, 1997, 203tr.

Trang


[2].

[4].

[6].

Võ Vã ri Bang — Vii Bú Minh, “Qui trinh và Thi ê’i bi trong Cé›ng N ghê HC ii flo e’ Tâp 3. Ti u 5 en Khói ”,Nhà x u Ü t bà ri Da i hoc Quoc g ia TpHCM, 2004, 388tr,

Ph:;m Vó ri Bón — Nguyén Dinh Thp , “Qui trinh và Thiêi bi iron Công Nghê Hóa Hoc — Tây 5. @uõ trinh i ú Thié/ h i Tms Un N/i ié/ ”, Nhà xu at bán Dai hoc Quoc gia

TpHCM, 2002, 372tr.Ph:jm Vã ri Bôn — Vü Bú Minh — Hoàng Minh Nam, “Quai trinh và Thiê t bi trong Côn Ngh e Hóa flo c — Tâp 10. Vi ‹lu vú Bà i tâp ”, Nhà x uat bá n Da i hoc Quoc g ia TpHCM, 468tr.

Tap the tã c gia, “SP tuy Quó trinh và Thiêt hl Cing nghê thea chát — Táy ”, Nhfi xu at bâ n Khoa ho c Kj thuâ t Hã Nô i, 1999, 626tr.

Tâ p the tú c già , "Sá ta5 Qui trinh vi Thiêt bi Công nghê Hóu chât — Tfip 2 ”, Nhà x uat bà ri Khoa ho c K j th uti t Há NÔ i, 1999, 447tr.Ho Lê Viê ri, “Thiéi Lê và Tính tod ri edie ihiêt h i hua chát”, Nhã xu at bá n Khoa hoc và Ky thu ât, H:i Nô i, 1978, 286tr.

Nguyé n Minh Tuyé’n, “Ca só tinh tod ri MX vi Thiêi bi Hóu chát — Thuc pham ",Nhà xua t bà ri Khoa hoc vii Ky thuá t, Hã Nõ i, 1984, 134tr.

Documents

Đồ Án Thiết Kế Tháp Mâm Chóp Chưng Cất Hỗn Hợp Benzen – Toluen Có Năng Suất 200 L_h Tính Theo Sản Phẩm Đỉnh - Aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa