Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
CHÖÔNG 1
Toång quan
1.1.NHIEÄM VUÏ CUÛA ÑOÀ AÙN
-
Thieát keá heä thoáng coâ ñaëc nöôùc sô ri 2 noài, xuoâi chieàu vôùi caùc thoâng soá sau :
Thieát bò coâ ñaëc daïng oáng daøi thaúng ñöùng.
Naêng suaát saûn phaåm: 3000 kg/h.
Noàng ñoä nhaäp lieäu: 10 %.
Noàng ñoä saûn phaåm : 45%.
Aùp suaát hôi ñoát: 4 at.
Aùp suaát hôi thöù ôû thieát bò ngöng tuï: 0.2 at.
Caùc thoâng soá khaùc töï choïn.
1.2. LÖÏAC CHOÏN THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC
1.2.1.Khaùi quaùt veà coâ ñaëc
Coâ ñaëc laø quaù trình laøm taêng noàng ñoä cuûa chaát raén hoaø tan trong dung dòch baèng caùch
taùch 1 phaàn dung moâi ôû daïng hôi hay keát tinh chaát tan.
Quaù trình coâ ñaëc thöôøng ñöôïc duøng phoå bieán trong coâng nghieäp vôùi muïc ñích laøm taêng
noàng ñoä caùc dung dòch loaõng, hoaëc ñeå taùch caùc chaát raén hoaø tan.
Quaù trình coâ ñaëc boác hôi coù nhöõng ñaëc ñieåm sau:
+
thöôøng tieán haønh ôû caùc aùp suaát khaùc nhau. Khi laøm vieäc ôû aùp suaát thöôøng ( aùp suaát khí
quyeån) ta duøng thieát bò hôû, coøn khi laøm vieäc ôû aùp suaát khaùc (ví duï aùp suaát chaân khoâng) ngöôøi
ta duøng thieát bò kín.
+
coù theå tieán haønh trong heä thoáng coâ ñaëc moät noài hoaëc nhieàu noài, coù theå laøm vieäc lieân tuïc
hoaëc giaùn ñoaïn, xuoâi chieàu hay ngöôïc chieàu.
+
thöôøng ñöôïc tieán haønh ôû traïng thaùi soâi, nghóa laø aùp suaát hôi rieâng phaàn cuûa dung moâi
treân beà maët dung dòch baèng aùp suaát laøm vieäc cuûa thieát bò.
1.2.2. Phaân loaïi thieát bò coâ ñaëc
Coù nhieàu caùch phaân loaïi nhöng thöôøng phaân loaïi thaønh 3 nhoùm sau:
Nhoùm 1: dung dòch ñöôïc ñoái löu töï nhieân → duøng ñeå coâ ñaëc caùc dung dòch khaù loaõng, ñoä
nhôùt thaáp, ñaûm baûo söï tuaàn hoaøn töï nhieân cuûa dung dòch deõ daøng qua beà maët truyeàn nhieät.
Nhoùm 2: dung dòch ñoái löu cöôõng böùc → duøng ñöôïc cho caùc dung dòch khaù seät, coù ñoä
nhôùt khaù cao, giaûm ñöôïc söï baùm caën hay keát tinh töøng phaàn treân beà maët truyeàn nhieät.
SVTH :
Trang 1
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng → cho pheùp dung dòch chaûy thaønh maøng qua
beà maët truyeàn nhieät moät laàn ñeå traùnh söï taùc duïng nhieät ñoä laâu laøm bieán tính moät soá thaønh
phaàn cuûa dung dòch.
Tuyø vaøo moät soá tính chaát cuûa dung dòch, tính hieäu quaû cuõng nhö maët baèng maø coù theå thieát
keá buoàng ñoát trong hay ngoaøi cho thieát bò coâ ñaëc.
1.2.3. Khaùi quaùt veà nguyeân lieäu
Sôri (Barbados), teân khoa hoïc Malpighia glaboa, thuoäc hoï Malpighiacea, laø moät thöù traùi
nhoû, coù khía, troøn, maøu ñoû (khi chín) vaø coù höông vò ñaëc tröng.
Tröôùc ñeán nay sô ri chæ duøng ñeå aên nhö moät soá traùi caây khaùc, do tính chaát meàm, deã daäp
neân phaûi thöôøng aên ngay.
Ngaøy nay, sau khi phaân tích veà thaønh phaàn caùc chaát coù trong traùi sô ri, ngöôøi ta phaùt hieän
noù coù haøm löôïng vitamin raát cao(ñaëc bieät laø vitamin C), khoaùng, ñaïm…Ñieàu ñoù coù nghóa laø sô
ri coù giaù trò cao trong vieäc cheá bieán moät soá thöùc uoáng: röôïc vang, nöôùc traùi caây coù haøm löôïng
ñöôøng vöøa ñuû, theâm moät soá vitamin vaø khoaùng chaát…
Thaønh phaàn tính cho 100g aên ñöôïc
Ñöôøn
g (g)
8.0
Chaát
ñaïm
(g)
0.67
Nöôùc
(g)
C
91.0
Vitamin (mg)
B1
B2
3.00
0.02
0.03
B3
Caroten
(mg)
0.27
500
Chaát khoaùng (mg)
Ca
Mg
K
Fe
13
11
127
0.69
1.2.4. Löïa choïn thieát bò coâ ñaëc
Choïn thieát bò coâ ñaëc chaûy maøng, oáng daøi, buoàng ñoát ngoaøi, heä thoáng hai noài , xuoâi
chieàu, lieân tuïc.
Öu ñieåm:
Heä thoáng coâ ñaëc ôû aùp suaát khoâng cao, nhieät ñoä soâi khoâng cao neân thích hôïp ñeå coâ ñaëc
dung dòch deã bieán tính, traùnh hö hoûng saûn phaåm phuø hôïp vôùi dung dòch dung dòch thöïc phaåm,
chöùa ñöôøng vaø moät soá vitamin
Duøng heä coâ ñaëc 2 noài neân ñaõ tieát kieäm ñöôïc chi phí hôi ñoát do taän duïng hôi thöù cuûa noài
tröôùc laøm hôi ñoát noài sau.
Coâ ñaëc daïng maøng löu chaát chæ daøn ñeàu trong oáng vaø boác hôi nheï nhaøng. Söû duïng oáng
daøi giuùp taêng thôøi gian löu ñeå boác hôi ñöôïc toát hôn, dung dòch chaûy daïng maøng qua beà maët 2
truyeàn nhieät 1 laàn neân traùnh ñöôïc taùc duïng nhieät ñoä laâu laøm bieán tính dung dòch.
Noàng ñoä nöôùc sô ri ôû daây thöïc chaát ñöôïc coi laø noàng doä ñöôøng vì sau khi cheá bieán eùp
nöôùc sô ri noàng doä ñöôøng laø lôùn nhaát, noàng ñoä caùc chaát khaùc raát nhoû coi nhö möùc aûnh höôûng
khoâng ñaùng keå . Tuy nhieân vieäc muoán giöõ laïi caùc chaát ñoù sau khi coâ ñaëc xong ta phaûi quan
taâm ñeán nhieät ñoä quaù trình. Ñoàng thôøi vieäc chaûy xuoâi chieàu giuùp nhieät ñoä khoâng cao quaù ôû
phaàn cuoái deá laøm bieán tính dung dòch do söï quaù nhieât cuïc boä
SVTH :
Trang 2
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
Nhöôïïc ñieåm:
Heä coâ ñaëc nhieàu noài ñoøi hoûi chi phí cho thieát bò nhieàu hôn, cuõng nhö dieän tích nhaø xöôûng
lôùn hôn, ñaëc bieät vieäc choïn buoàng ñoát ngoaøi caøng laøm toán dieän tích
Coâ ñaëc chaân khoâng neân ñieàu kieän an toaøn khoù khaên, toán naêng löôïngvaø chi phí vaän haønh
thieát bò
1.3.QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ
1.3.1. Thuyeát minh quy trình coâng ngheä (coù sô ñoà ñính keøm)
Dung dòch nöôùc sô ri sau khi qua moät soá coâng ñoaïn eùp, loïc, tinh cheá tröôùc ñoù ñöôïc ñöa
vaøo boàn chöùa, duy trì ôû nhieät ñoä 60 0 C nhaèm traùnh ñöôïc söï phaùt trieån cuûa vi sinh vaät.
Sau ñoù nöôùc sô ri ñöôïc bôm leân treân thieát bò gia nhieät vôùi suaát löôïng 3000 kg/h. Qua
trình bôm seõ coù söï ñieàu chænh löu löôïng cho thích hôïp vôùi heä thoáng töï ñoäng ñieàu khieån löu
löôïng. Thieát bò gia nhieät ñöôïc söû duïng laø thieát bò gia nhieät oáng chuøm daïng voû aùo, ñaët thaúng
ñöùng, beân trong goàm nhieàu oáng truyeàn nhieät nhoû ñöôïc boá trí theo ñænh tam giaùc ñeàu. Caùc ñaàu
oáng naøy ñöôïc giöõ coá ñònh nhôø caùc væ oáng gaén vôùi thaân. Thieát bò gia nhieät söû duïng hôi ñoát laáy
töø loø hôi vôùi aùp suaát tuyeät ñoái laø 4 at. Dung dòch ñöôïc ñöa vaøo cuøng chieàu doøng hôi ñeå traùnh
hieän töôïng doøng ra bò chaùy do tieáp xuùc vôùi nhieät ñoä quaù cao.Ngoaøi ra vieäc dung dòch chaûy töø
treân xuoáng seõ taän duïng löïc troïng tröôøng neân khoâng tieâu toán naêng löôïng. Trong thieát bò gia
nhieät coù söï trao ñoåi nhieät giöõa doøng loûng vaø doøng hôi qua vaùch oáng truyeàn nhieät. Doøng loûng
seõ ñöôïc gia nhieät ñeå ñaït ñeán nhieät ñoä soâi tröôùc khi vaøo thieát bò coâ ñaëc t =110.21 0C. Vieäc gia
nhieät leân nhieät ñoä soâi coù yù nghóa lôùn cho quaù trình dieãn ra luùc sau ôû thieát bò coâ ñaëc vì ta seõ
khoâng phaûi maát theâm naêng löôïng cho vieäc gia nhieät ñeán nhieät ñoä soâi, ngoaøi ra coøn ñaûm baûo
quaù trình truyeàn nhieät ñeå boác hôi ôû buoàng ñoát laø thaät söï hieäu quaû. Coøn doøng hôi seõ ñöôïc
ngöng tuï thaønh loûng soâi vaø ñöïôc thoaùt ra ngoaøi. Ôû thieát bò gia nhieät coù oáng thoaùt khí khoâng
ngöng ñeå ñaûm baûo an toaøn veà aùp suaát trong thieát bò vaø quaù trình truyeàn nhieät coù hieäu quaû.
Töø thieát bò gia nhieät, dung dòch ñöôïc ñöa sang heä thoáng coâ ñaëc. ÔÛ ñaây ta söû duïng thieát
bò coâ ñaëc coù buoàng ñoát ngoaøi, oáng daøi, vaø hai noài lieân tuïc xuoâi chieàu. Loaïi thieát bò naøy khaù
thích hôïp vôùi vieäc coâ ñaëc dung dòch thöïc phaåm do cheá ñoä nhieät eâm dòu vaø khoâng taêng quaù
nhanh.
Ñaàu tieân doøng loûng vaøo buoàng ñoát 1 (thieát bò coâ ñaëc 1). Thieâùt bò naøy coù caáu taïo nhö
thieát bò gia nhieät loaïi maøng coù boä phaän phaân phoái loûng (laø boä phaän coù nhieàu loã nhoû vaø nhöõng
oáng ngaén haøn vaøo ñóa, caùc oáng naøy coù döoøng kính nhoû hôn oáng truyeàn nhieät vaø ñöôïc ñaët ñoàng
taâm, loït vaøo oáng truyeàn nhieät. ÔÛ ñaây doøng loûng ñöôïc ñeå ôû cheá ñoä chaûy maøng töø treân xuoáng
trong caùc oáng truyeàn nhieät ñeå taän dung löïc troïng tröôøng cuõng nhö coù theå taïo ñöôïc maøng loûng
moûng vaø ñeàu. Vieäc phaân phoái loûng nhö treân ñöôïc thöïc hieän nhôø vaøo ñóa phaân phoái loûng. Khi
loûng ñi vaøo buoàng ñoát (phaàn naép) seõ chaûy töø töø qua caùc loã nhoû roài men theo thaønh roãng giöõa
oáng truyeàn nhieät vaø oáng ngaén ñeå taïo thaønh maøng moûng vôùi beà daøy theo yeâu caàu ñaët ra. Doøng
hôi ñöôïc söû duïng cuõng töø loø hôi vôùi aùp suaát tuyeät ñoái laø 4 at, duøng naêng löôïng laáy töø söï ngöng
tuï hôi nöôùc ñeå caáp nhieät cho doøng loûng. Trong thieát bò naøy, khaùc vôùi thieát bò gia nhieät ôû choã
doøng loûng khoâng nhaän nhieät ñeå thay ñoåi nhieät ñoä maø ñeû thay ñoåi entanpi nhaèm chuaån bò cho
quaù trình boác hôi seõ dieãn ra ôû trong buoàng boác. Töong töï nhö thieâát bò gia nhieät doøng hôi ngöng
SVTH :
Trang 3
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
tuï thaønh loûng ñöôïc thoaùt ra ngoaøi vaø ôû buoàng ñoát cuõng coù oáng thoaùt khí khoâng ngöng. Sau khi
chaûy qua heä thoáng oáng truyeàn nhieät, dung dòch ñi xuoáng thaân phuï ñeå chuyeån qua buoàng boác.
Thaân phuï giuùp duy trì moät vaän toác oån dònh cho doøng loûng. Thaân phuï noái vôùi boàng boác nhôø
moät oáng hình chöõ nhaät ñi ra vuoâng goùc vôùi thaân phuï vaø tieáp tuyeán vôùi thaân buoàng boác ñeå taïo
ra doøng chuyeån ñoäng xoaùy giuùp xaùo troän toát hôi vaø loûng giuùp quaù trình boác hôi deã daøng hôn.
ÔÛ buoàng boác 1, dung dòch thöïc hieän quaù trình boác hôi (sau khi ñaõ nhaän ñuû nhieät ñeå
chuyeån traïng thaùi). Hôi nöùôc boác leân vôùi aùp suaát laø 1.47 at vaø dung dòch coøn laïi seõ taêng noàng
ñoä leân laø 16.9%. Trong quaù trình boác hôi seõ coù hieän töôïng doøng hôi loâi cuoán caùc gioït loûng ñi
theo noù vaø ñieàu naøy seõ laøm aûnh höôûng ñeán thieát bò phía sau do coù söï taïo caën leân caùc oáng
truyeàn nhieät laøm giaûm hieäu quaû truyeàn nhieät. Ñeå khaéc phuïc ñieàu naøy trong caùc buoàng boác
thöôøng coù boä phaän phaân ly gioït loûng. Tuyø vaøo loaïi thieát bò maø coù theå döïa vaøo löïc troïng
tröôøng, söï dính öôùt hay söï ly taâm. Ôû ñaây ta söû duïng thieát bò phaân ly theo kieåu dính öôùt daïng
noùn. Khi doøng hôi boác leân seõ gaëp beà maët noùn, caùc gioït loûng seõ bò giöõ laïi treân noùn vaø chaûy
xuoáng laïi buoàng ñoát theo oáng mao quaûn, coøn hôi thöù traøn qua phaàn noùn ñi ra ngoaøi theo oáng
daãn hôi ñeå sang truyeàn nhieät cho buoàng ñoát 2. Coøn dung dòch ñöôïc bôm sang buoàng ñoát 2 ñeå
tieáp tuïc thöïc hieän quaù trình coâ ñaëc.
ÔÛ heä thoáng noài coâ ñaïc 2 hieän töôïng xaûy ra töông töï nhö ô noài 1 tuy nhieân cuõng coù moät
soá khaùc bieät veà hôi ñoát vaø ñaàu ra cuûa caùc doøng nhö sau:
ÔÛ buoàng ñoát 2, dung dòch sô ri (luùc naøy ñaõ coù söï giaûm maïnh veà löu löôïng) cuõng ñöôïc
chaûy maøng töø treân xuoáng thöïc hieän cheá ñoä truyeàn nhieät eâm dòu. Hôi ñoát luùc naøy chính laø hôi
thöù laáy töø buoàng boác 1. Do coù söï thay ñoåi ñaùng keå aùp suaát ôû maët thoaùng dung dòch neân nhieät
ñoä soâi cuûa dung dòch ñaõ giaûm xuoáng öùng vôi nhieät ñoä hieän coù cuûa dung dòch. Do ñoù dung dòch
cuõng chæ caàn nhaän nhieät löôïng phuïc vuï cho vieäc taêng entanpi ñeå coù theå boác hôi khi sang
buoàng boác. Nöùôc ngöng cuøng khí khoâng ngöng cuõng ñöôïc thoaùt ra ngoaøi. Dung dòch chaûy
xuoáng thaân phuï ñöôïc ñöa sang buoàng boác.
Taïi buoàng boác 2, quaù trình bay hôi ñöôïc thöïc hieän. Hôi thöù luùc naøy coù aùp suaát tuyeät ñoái
khaù nhoû 0.21 at ñöôïc ñi theo oáng daãn hôi ñeân thieát bò ngöng tuï baromet. Trong khi ñoù dung
dòch nöôùc sô ri sau quaù trình boác hôi ñaït ñeán noàng ñoä 45 % ôû nhieät ñoä 61.30C ñöôïc ñöa vaøo
boàn chöùa chuaån bò cho caùc coâng ñoaïn sau ñoù.
Thieát bò ngöng tuï baromet ñöôïc choïn ôû ñaây laø thieát bò ngöng tuï tröïc tieáp loaïi khoâ. Luùc
naøy doøng hôi thöù ñöôïc ñi töø döôùi leân, tieáp xuùc tröïc tieáp doøng loûng ñöôïc caáp vaøo töø treân xuoáng
coù nhieät ñoä thaáp 300C seõ ngöng tuï thaønh loûng theo doøng nöôùc ñi xuoáng boàn chöùa vôùi nhieät ñoä
nöôùc ngöng baèng 500C. Trong quaù trình naøy coù moät löôïng lôùn hôi ñöôïc ngöng tuï neân aùp suaát
giaûm taïo aùp suaát chaân khoâng. Chính nhôø ñieàu naøy maø aùp suaát trong thieát bò ñöôïc duy trì oån
ñònh. Sau khi qua thieát bò ngöng tuï, doøng khí khoâng ngöng coøn laïi seõ ñöôïc chuyeån qua thieát bò
taùch loûng. Taám ngaên seõ laøm vaät caûn ñeå dính öôùt caùc gioït loûng coù theå coøn soùt laïi trong doøng
khí naøy roài sau ñoù môùi cho noù qua thieát bò bôm chaân khoâng ñeå traùnh hieän töôïng xaâm thöïc coù
theå xaûy ra laøm hö bôm.Do aùp suaát beân trong thieát bò thaáp hôn aùp suaát beân ngoaøi neân khí
khoâng ngöng khoâng töï thoaùt ra ngoaøi vì vaäy phaûi söû duïng bôm huùt chaân khoâng giuùp huùt khí
khoâng ngöng ñeå aùp suaát khoâng bò thay ñoûi trong caû heä thoáng.
SVTH :
Trang 4
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
Löôïng nöôùc ngöng ñöôïc thoaùt ra töø thieát bò gia nhieät, buoàng ñoát 1, buoàng ñoát 2 ñöôïc
gom laïi vaø ñi qua thaùp giaiû nhieät haï ñeán nhieät ñoä thöôøng phuïc vuï cho nhöõng muïc ñích khaùc
nhau tuyø vaøo ñoä tinh saïch cuûa noù.
SVTH :
Trang 5
STT
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
SVTH :
Doøng löu chaát
Khí khoân g ngöng
Nöôùc ngöng
Nöôù c nguoäi
Hôi th öù noài 2
Hôi thöù noài 1
Hôi ñoá t thie át bò 1
Hôi ñoá t thie át bò gia nhieä t
Saû n phaåm
Nguyeân li eäu vaøo noà i 2
Nguyeân lieäu sau gia nhieät
Nguyeân lieä u trö ôùc gia nhie ät
4
LA
1777.7 8
3000
3000
12.6
35928
34812
1111.1 1
1222.2 2
1473.2
294.8
666.67
Suaá t löôïng (kg/h)
TI
Nhieät ñoä ( C)
36
50
30
60.7
110.28
142.9
142.9
61.6
61
110.2 1
60
5
0
Noàng ñoä
FC
FE
0.45
0.1 69
0.1
0.1
1
1
6
AÙp suaá t(at)
0.21
1.47
4
4
2
TIC
2
3
PI
LIC
7
3
TE
QY
QIC
TE
8
PIC
LIC
4
07
06
05
04
03
02
01
SVTH
GVHD
CNBM
Chöùc naên g
TEÂ N GOÏI
Thie át bò taùch lo ûng
Thie át bò ngöng tuï Baro met
Boà n chöù a saûn phaåm
Boàn chöùa nguyeân lie äu
Buoàng boác
Buoàng ñoát
Thieát bò gia nhie ät
10
TI
Leâ Phan Hoaøn g Chie âu
Vuõ Baù Minh
Hoï teân
Chöõ kyù
LA
ÑAËC TÍNH KYÕ THUAÄT
Tröôøng ÑaïiCoâncg Baùch Khoa Tp.H CM
Khoa hoï ngheä hoaù hoïc
BOÄ MOÂ N MAÙ Y VAØ THIEÁT BÒ
SÔ ÑOÀ NGUYEÂN LYÙ
THIEÁT KEÁ HEÄ THOÁ NG COÂ ÑAË C DUNG DÒCH NÖÔÙC SÔ RI
BAÈ NG HEÄ HAI NOÀI LIEÂN TUÏC
Phaïm Thò Thanh Hie àn
Ñoà aù n moâ n hoïc: Quaù trình vaø thieát bò
STT
9
6
SL
7
1
1
1
1
2
2
1
5
11
VAÄT LIEÄU
Tæ leä:
Baûn veõ soá:
Ngaøy HT:
Ngaøy BV:
1
23-0 5-05
28-05-0 5
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
Trang 6
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
Thoâng soá coâng ngheä
Kyù
hieäu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Doøng löu chaát
Nguyeân lieäu ban ñaàu
Nguyeân lieäu ñaõ gia nhieät
Nguyeân lieäu vaøo noài 2
Saûn phaåm
Hôi ñoát
Hôi thöù noài I
Hôi thöù noài 2
Nöôùc laøm nguoäi
Nöôùc ra khoûi thieát bò ngöng tuï
Khí khoâng ngöng
Suaát löôïng
(kg/h)
3000
3000
1777.78
666.67
1473.2
1222.22
1111.11
34812
35928
12.06
Noàng ñoä
0.1
0.1
0.169
0.45
Nhieät ñoä
(0C)ä
60
110.21
61
61.6
142.9
110.1
60.7
30
50
36
Aùp suaát
(at)
4
1.47
0.21
1.3.2.Kieåm soaùt vaø ñieàu khieån quaù trình
Muïc tieâu ñieàu khieån quaù trình coâ ñaëc laø thu ñöôïc saûn phaåm coù noàng ñoä mong muoán vaø
ñaûm baûo caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng ôû taát caû caùc thieát bò trong suoát quaù trình.
1.3.2.1. Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình coâ ñaëc:
Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán quaù trình coâ ñaëc ñöôïc chia thaønh caùc nhoùm sau döïa vaøo vieäc ta coù
theå kieåm soaùt, ñieàu khieån cuõng nhö coù ñaët ra yeâu caàu kieåm soaùt vaø ñieàu khieån hay khoâng
ñoøng thôøi vôùi vai troø quyeát ñònh cuûa chuùng ñeán keát quaû cuûa quaù trình
Taùc ñoäng nhieãu cho pheùp oån ñònh:
- Löu löôïng, noàng ñoä, nhieät ñoä cuûa dung dòch nhaäp lieäu.
- Löu löôïng hôi ñoát.
Taùc ñoäng nhieãu khoâng oån ñònh:
- Nhieät löôïng toån thaát.
- Aùp suaát hôi ñoát.
- Noàng ñoä dung dòch nhaäp lieäu.
- Heä soá truyeàn nhieät.
Caùc ñaïi löôïng caàn ñieàu chænh:
- Noàng ñoä saûn phaåm
- Löu löôïng nhaäp lieäu
- Aùp suaát hôi thöù trong noài cuoái.
- Möùc dung dòch trong töøng noài
- Nhieät doä cuûa dung dòch nhaäp lieäu
Taùc ñoäng dieàu chænh:
- Löu löôïng saûn phaåm
- Löu löôïng dung dòch vaøo töøng noài
- Löu löôïng hôi ñoát vaøo noài moät vaø thieát bò gia nhieät
SVTH :
Trang 7
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
- Löu löôïng nöôùc laøm nguoäi ôû thieát bò ngöng tuï
Caùc thoâng soá caàn kieåm tra:
- Aùp suaát trong caùc noài trung gian
- Löu löôïng vaø nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu
- Möùc chaát loûng trong cuøng boàn chöùa vaø nhieät ñoä dung dòch.
1.3.2.2. Heä thoáng ñieàu khieån:
Caùc thoâng soá coâng ngheä ñöôïc oån ñònh baèng caùc heä thoáng ñieàu khieån töï ñoäng moät voøng
nhö sau:
STT
1
2
3
4
Thoâng soá caàn oån ñònh
Noàng ñoä saûn phaåm
Möùc dung dòch trong caùc noài
Aùp suaát hôi thöù noài cuoái
Nhieät ñoä nhaäp lieäu vaøo noài 1
Taùc ñoäng ñieàu chænh
Löu löôïng hôi ñoát cho noài 1
Suaát löôïng thaùo lieäu ôû moãi noài
Löu löôïng nöôùc ngöng tuï
Löu löôïng hôi ñoát cho thieát bò gia nhieät
Vôùi noàng ñoä dung dòch ñöôïc xaùc ñònh giaùn tieáp thoâng qua ñoä taêng phí ñieåm cuûa dung
dòch saûn phaåm. Tieán haønh ño nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch trong buoàng boác II vaø nhieät ñoä hôi
thöù ôû cuøng ñieàu kieän aùp suaát. Tín hieäu ño nhieät ñoä ñöôïc truyeàn ñeán boä tính toaùn ñeå tính hieät
nhieät ñoä vaø xaùc ñònh noàng ñoä saûn phaåm.
Ngoaøi ra cuõng phaûi keå ñeán vieäc coù söï thay ñoåi aùp suaát trong phaàn thaân buoàng ñoát do
söï coù maët cuûa khí khoâng ngöng,vaø ta cuõng seõ coù nhöõng boä phaän xaû khí khoâng ngöng töï ñoäng
khi coù söï taêng aùp suaát trong thieát bò maø khoâng caàn phaûi kieåm soaùt.
1.3.2.3. Sô ñoà caáu truùc heä thoáng ñieàu chænh töï ñoäng moät voøng:
Z
x
y
ÑTÑK
BPTH
CBÑL
xÑC
TBÑC
y
u
- ÑTÑK: ñoái töôïng ñieàu khieån.
- TBÑC: thieát bò ñieàu chænh.
- y: ñaïi löôïng ñieàu chænh.
SVTH :
- CBÑL: caûm bieán ño löôøng.
- BPTH: boä phaän thöøa haønh.
- x: taùc ñoäng ñieàu chænh.
Trang 8
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
- xDC: tín hieäu ñieàu khieån.
- u: giaù trò chuû ñaïo
1.3.2.4. Duïng cuï ño vaø ñieàu khieån:
Ñeå ñaûm baûo an toaøn trong saûn xuaát caùc cô caáu thöøa haønh söû duïng nguyeân taéc truyeàn
ñoäng baèng khí neùn
Duïng cuï ño ñöôïc choïn nhö sau:
- Ño aùp suaát baèng aùp keá hoäp xeáp khí neùn coù tín hieät ra daïng khí neùn
- Ño nhieät ñoä baèng caëp nhieät ñieän cho ñoä chính xaùc cao vaø coù theå aùp duïng treân moät
khoaûng bieán thieân roäng cuûa ñaïi löôïng
- Ño möùc baèng möùc keá thuyû tónh coù phao chìm
- Ño löu löôïng baèng löu löôïng keá coù ñoä cheânh aùp bieán thieân.
SVTH :
Trang 9
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
CHÖÔNG
2
Thieát bò coâ ñaëc
2.1. CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT & NAÊNG LÖÔÏNG
2.1.1.Kyù hieäu caùc ñaïi löôïng
Kyù hieäu
G
W
D
X
xtb
Q
I
R
C
Qtt
Qcñ
P
P
t
t
ts
ttbs
thi
’o
’
”
”’
thi
Ñôn vò
kg/h
kg/h
kg/h
kJ/h
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg.ñoä
kJ/kg
kJ/kg
at
at
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
o
C
YÙ nghóa
Suaát löôïng dung dòch ñöôøng
Suaát löôïng hôi thöù
Suaát löôïng hôi ñoát
Noàng ñoä dung dòch ñöôøng
Noàng ñoä trung bình uûa dung dòch ñöôøng
Nhieät löôïng coù ích
Entanpi
Aån nhieät ngöng tuï
Nhieät dung rieâng
Nhieät löôïng toån thaát
Nhieät löôïng coâ ñaëc
Aùp suaát
Cheânh leäch aùp suaát
Nhieät ñoä
Cheânh leäch nhieät ñoä
Nhieät ñoä soâi cuûa dung dòch
Nhieät ñoä trung bònh cuûa dung dòch
Nheânh leäch nhieät ñoä höõu ích
Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích
Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích
Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích
Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích
Cheânh leäch nhieät ñoä höõu ích
2.1.2.Tính caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng:
Muïc ñích : Giuùp tính toaùn hôi ñoát höõu ích, Q, ∆thi ñeå tính toaùn beà maët truyeàn nhieät, töø ñoù
tính kích thöôùc thieát bò.
SVTH :
Trang 10
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
Sô ñoà:
1. Choïn tæ leä hôi thöù: W1 : W2 = m
2. Tính W1,W2 , G, x
B1: Choïn tæ leä hieäu aùp suaát : p1 : p2 = a
B2: Tính ra aùp suaát taïi moãi noài p1, p2, pw1, pw2.
B3: Xaùc ñònh nhieät ñoä taïi moãi noài t1, t2 , tw1 , tw2.
B4 : Xaùc ñònh nhieät ñoä toån thaát cho moãi noài
B5 : Xaùc ñònh nhieät ñoä soâi cuûa moãi noài.
B6 : Xaùc ñònh nhieät ñoä cheânh leäch höõu ích moãi noài.
B7 : Kieåm tra ñieàu kieän
t h1 t h 2
max(t h1 , t h 2 )
(1)
5%
Neáu ñieàu kieän thoûa thì ngöøng, neáu ñieàu kieän khoâng thoûa thì laëp laïi töø B1
4. Tính laïi W1 , W2 , D theo phöông trình caân baèng naêng löôïng cuûa noài 1 vaø noài 2.
5. Kieåm tra ñieàu kieän
W =
W choïn Wtính
Max( wcoïn , wtính )
5%
(2)
Neáu ñieàu kieän ñaït ñöôïc thì ta tính tieáp, neáu khoâng ñaït ñöôïc thì laëp laïi tính töø böôùc 1
Coâng thöùc tính toaùn :
2.1.2.1..Xaùc ñònh noàng ñoä vaø hôi thöù
- Löôïng hôi thöù boác leân trong toaøn heä thoáng:
W = Gñ ( 1-
XD
)
XC
(5.17-[2])
- Phaân phoái hôi thöù trong caùc noài:W1/ W2 =m
maø :W = W1 + W2 vaø W2 = W - W1
W
1
1
m
G *XD
D
G D W1
(4)
W1
=>
- Noàng ñoä dung dòch noài 1:
I
XC
(3)
(5)
(5.17-[2])
(6)
2.1.2.2. Xaùc ñònh aùp suaát vaø nhieät ñoä moãi noài Theo T105-[1]
- Hieäu soá aùp suaát cuûa caû heä thoáng coâ ñaëc:
P = P1 – P2’
P1
Choïn
=a
P2
maø
vaø
SVTH :
P = P1 + P2 => P1, P2
P1 = P1- P1’
=> P1, P2
Trang 11
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
2.1.2.3 Xaùc ñònh nhieät ñoä toån thaát
-Toån thaát nhieät ñoä do noàng ñoä taêng cao ’: Theo coâng thöùc Tisencoâ
' '0 * 16.2 *
( 273 t ) 2
r
(VI.10-[2])
(7)
Vôùi ’o tra baûng III.1-[5]
-Toån thaát nhieät ñoä do aùp suaát thuyû tónh ’’:
Vì choïn cheá ñoä chaûy maøng baèng heä thoáng oáng daøi neân xem nhö dung dòch soâi ôû maët
thoaùng töùc
’’= 0 oC
-Toån thaát nhieät ñoä do trôû löïc thuyû hoïc treân ñöôøng oáng ’’’:
Thöôøng chaáp nhaän toån thaát nhieät ñoä treân caùc ñoaïn oáng daãn hôi thöù töø noài naøy sang
noài noï vaø töø noài cuoái ñeán thieát bò ngöng tuï laø 1C. Neân:
’’’1 = ’’’2 = 1C .
-Toån thaát chung:
= ’ + ’’ + ’’’
(T184-[3])
(8)
2.1.2.4. Hieäu soá nhieät ñoä höõu ích vaø nhieät ñoä soâi töøng noài Theo T111-[1]
tddsi = ti’ + ’i + ’’i
tddsi’ = ti’ + ’i’ + ’’i ‘
thii = ti - tsitbdd
Toång hieäu nhieät ñoä höõu ích:
hi = thi1 + thi2
(8a)
(8b)
(8c)
(9)
2.1.2.5. Nhieät dung rieâng cuûa dung dòch ôû caùc noài
-Neáu x< 20%
=>
C = 4190 (1 – x)
x > 20%
=>
C = 4190(1-x) +C1 x
Xem thaønh phaàn ñöôøng trong sôri chuû yeáu daïng C12H22O11 neân:
C ht
(4.10-[3])
(4.11-[3])
(10)
(11)
12 * 11700 22 *18000 11 * 25100
2375.73
342
2.1.2.6 Laäp phöông trình caân baèng nhieät löôïng Theo T181-[3]
- Ta coù sô ñoà nhieät ñôn giaûn sau :
W 1 , i1
Qxq1
W 2 , i2
Qxq2
D,i
Gd,Cd,td
(Gd – W1)C1t1
(Gd – W)C2t2
D , Cng1 , W1 , Cng2 , 2
SVTH :
Trang 12
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
Phöông trình caân baèng naêng löôïng:
D.c. + D(1-).i”D +Gd.cd. td = W.i” +Gc.cc. tc + D.c.+ Qtt+ Qcd
Maø:
= 0.5% ; i”D- c. =rD
Qtt =0.05 QD ; Qcd =0 ; QD=D.rD
=>
0.9 D.rD = W.i” +Gc.cc. tc - Gd.cd. td
=> Noài 1: 0.9 D1.rD1 = W1.i”1 +Gc1.cc1. tc1 - Gd1.cd1. td1
Noài 2:
0.9 .D2. rD2 = W2.i”2 +Gc2.cc2. tc2 - Gd2.cd2. td2
Ma ø:
W1=D2; Gc1=Gd1; W1+W2=W, i= c.t.10-3
W1
W (i' '
=>
(4.4-[3])
i ) Gd (i i )
W 2 c2
c2 d 2
0.9rD 2 i' '
i .
W2 d2
(13)
(14)
W2 = W – W1
i
Vôùi:
t.c
1000
(15)
- Kieåm tra laïi giaû thieát phaân boá hôi thöù ôû caùc noài:
W
(12)
(III.15-[1])
(16)
W1tính W1chon
max(W1tính ,W1chon )
- Löôïng hôi ñoát tieâu toán chung:
D1
W .i' '
W2
Gc1 .i
c2
G d .i
d2
0.9rD 2
(17)
Keát quaû:
Baûng 2.1: Baûng thoâng soá vaø keát quaû sô boä pha hôi vaø pha loûng
Vôùi m=1.1, a=2
TT
Hôi thöù
Hôi ñoát
SVTH :
Ñaïi löôïng
Cheânh leäch aùp suaát
Suaâùt löôïng
Aùp suaát
Nhieät ñoä
Entanpi
Aån nhieät ngöng tuï
Nhieätñoä
Aùp suaát
Aån nhieät ngöng tuï
Entanpi
Dung dòch vaøo
Kí
Ñôn
hieäu
vò
P
at
W
kg/h
PW
at
0
tW
C
iW
kJ/kg
rW
kJ/kg
0
tD
C
PD
at
rD
kJ/kg
iD kJ/kg
Gñ
kg/h
Giaù trò
Noài 1
2.53
1222.22
1.47
110.1
2696.5
2233.5
142.9
4
2141
2744
3000
Ghi chuù
(CTTT)
Noài 2
1.26
Theo [1]
1111.11
(4)
0.21
60.7
Baûng 57-[3]
2609.59
theo Pw
2355.26
109.1
1.42
Baûng 57-[3]
2223.7
theo tD
2702.35
1777.78
Trang 13
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
Suaát
luöôïng
Noàng ñoä
Ñoä taêng
phí ñieåm
1at
Dung dòch ra
Dung dòch vaøo
Dung dòch ra
Trung bình
Dung dòch vaøo
Dung dòch ra
Trung bình
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
Gc
kg/h
xñ
xc
x
’oñ
’oc
'
1777.78
0.1
0.169
0.134
0.1
0.338
0.219
0
C
C
0
C
0
666.67
0.169
0.45
0.31
0.338
1.3
0.819
(6)
(6)
Baûng
III.1-[5]
theo x vaø tw
Baûng 2.2.Baûng keát quaû tính toaùn caân baèng vaät chaát vaø naêng löôïng
TT
Ñoä taêng phí
ñieåm
Nhieät ñoä soâi
Nhieät dung
rieâng
Entanpi
Cñ
Cc
C
C
0
C
0
C
0
C
0
C
kJ/kg.ñoä
kJ/kg.ñoä
Giaù trò
Noài 1
Noài 2
0.106
0.259
0.18
0.996
0.143
0.63
110.206
61
110.28
61.6
110.24
61.3
3771
3481.9
3481.9
3373.6
Trung bình
C
kJ/kg.ñoä
3628.54
3627.58
Dung dòch vaøo
Dung dòch ra
Trung bình
iñ
ic
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg
415.6
384
212.4
215.76
(15)
W
W
kg/h
kg/h
0
C
1064.35
4.2%
ñaït
2696.5
48.4
(13),(14)
(2)
D
th
1268.98
3.7%
ñaït
1473.72
32.66
Q
kJ/h
Ñaïi löôïng
Dung dòch vaøo
Dung dòch ra
Trung bình
Dung dòch vaøo
Dung dòch ra
Trung bình
Dung dòch vaøo
Dung dòch ra
Suaát löôïng hôi thöù
Sai soá
Kieåm tra ñieàu kieän
Suaát löôïng hôi ñoát
Cheânh leäch nhieät
ñoä höõu ích
Nhieät löôïng coù ích
SVTH :
Kí
hieäu
’oñ
’oc
tñ
tc
t
i
Ñôn vò
0
0
2395.2
Ghi chuù
(7)
(8a,b)
(10),(11)
(17)
(8c)
2379.89
Trang 14
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
2.2. KÍCH THÖÔÙC THIEÁT BÒ CHÍNH
Muïc ñích : Tính F => soá oáng n, chieàu cao thieát bò H, tính kích thöôùc buoàng ñoát, buoàng boác
laøm cô sôû tính beàn
Sô ñoà:
Caùc böôùc tính toaùn:
1. Choïn vaät lieäu oáng truyeàn nhieät vaø caùc thoâng soá veà kích thöôùc thieát bò: H oâ , dt, dn, n.
2. Choïn 2 giaù trò cheânh leäch nhieät ñoä phía hôi ñoát t roài suy ra nhieät ñoä vaùch ngoaøi
töông öùng.
3. Tính heä soá caáp nhieät vaø cöôøng ñoä doøng nhieät phía hôi ñoát ( D vaø q D )
4. Tính cheânh leäch nhieät ñoä giöõa hai phía cuûa thaønh oáng vaø cheânh leäch nhieät ñoä phía
dung dòch.
5. Choïn soá oáng truyeàn nhieät nchoïn
6. Tính heä soá caáp nhieät vaø cöôøng ñoä doøng nhieät phía dung dòch ( l vaø D )
7. Coi cöôøng ñoä doøng nhieät phuï thuoäc tuyeán tính vaøo t D ,ta döïng hai ñöôøng thaúng
qD=f( t D ) vaø qL = g( t D ), giao ñieåm cuûa hai ñöôøng thaúng naøy öùng vôùigiaù trò t D
caàn xaùc ñònh. Laëp laïi caùc böôùc 2 – 4 vôùi giaù trò naøy.
8. Kieåm tra ñieàu kieän:
q=
qL qD
max(q L , q D )
5%
Neáu ñieàu kieän khoâng thoaû, ta thöïc hieän laïi böôùc 2 – 6. neáu ñieàu kieän thoaû, ta tieáp tuïc böôùc
tieáp theo.
9. Tính heä soá truyeàn nhieät K
10. Tính hieäu soá nhieät ñoä höõu ích thöïc cuûa moãi noài.
11. Tính dieän tích beà maët truyeàn nhieät F
12. Tính laïi soá oáng truyeàn nhieät n
13. kieåm tra ñieàu kieän:
n
n chon n tinh
n chon
5%
Neáu ñieàu kieän chöa thoaû thì ta ñieàu chænh laïi caùc thoâng soá veà kích thöôùc thieát bò ñaõ
choïn ôû treân. Neáu ñieàu kieän thoaû, ta laøm troøn dieän tích beà maët truyeàn nhieät vaø soá oáng
truyeàn nhieät ñeán thoâng soá chuaån.
SVTH :
Trang 15
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
2.2.1.Kí hieäu caùc ñaïi löôïng
Kyù hieäu
q
MSac
Mdm
Ñôn vò
W/m2
M
K
rs
r
g
H
D
F
d
d
n
m
V
v
Utt
f
“L”
“D”
“W”
“n”
“t”
“v”
“ñ”
“b”
“oâ”
SVTH :
W/m2.ñoä
kJ/kg
m2.ñoä/W
m/s2
m
m
m2
m
m
oáng
oáng
m3
m/s
3
m /m3.h
W/m.ñoä
m
m
W/m.ñoä
Pas
kg/m3
m
YÙ nghóa
Cöôøng ñoä doøng nhieät
Khoái löôïng phaân töû ñöôøng saccharose
Khoái löôïng phaân töû nöôùc
Khoái löôïng phaân töû trung bình cuûa dung dòch ñöôøng mía
Heä soá truyeàn nhieät toång quaùt
AÅn nhieät ngöng tuï
Nhieät trôû
Gia toác troïng tröôøng (g = 9,81m/s2)
Chieàu cao thieát bò
Ñöôøng kính thaân thieát bò
Dieän tích beà maët truyeàn nhieät
Ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät
Ñöôøng kính trung bình oáng truyeàn nhieät
Toång soá oáng truyeàn nhieät
Soá oáng truyeàn nhieät treân ñöôøng cheùo chính
Theå tích thieát bò
Vaän toác löu chaát
Cöôøng ñoä boác hôi theå tích
Heä soá ñieàu chænh cho cöôøng ñoä boác hôi theå tích
Heä soá caáp nhieät
Böôùc oáng truyeàn nhieät
Chieàu daøy oáng truyeàn nhieät
Heä soá daãn nhieät
Ñoä nhôùt tuyeät ñoái
Khoái löôïng rieâng
Kích thöôùc hình hoïc ñaëc tröng
Kyù hieäu öùng vôùi dung dòch ñöôøng mía
Kí hieäu öùng vôùi hôi ñoát
Kí hieäu öùng vôùi hôi thöù
Kí hieäu beân ngoaøi oáng truyeàn nhieät
Kí hieäu beân trong oáng truyeàn nhieät
Kí hieäu öùng vôùi vaùch oáng truyeàn nhieät
Kí hieäu öùng vôùi buoàng ñoát
Kí hieäu öùng vôùi buoàng boác
Kí hieäu öùng vôùi oáng truyeàn nhieät
Trang 16
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
2.2.2. Beà maët truyeàn nhieät cuûa buoàng ñoát
- Beà maët truyeàn nhieät cuûa buoàng ñoát coù theå ñöôïc tính theo coâng thöùc toång quaùt:
Q
F=
(m2)
(II.16-[1])
K .ti
Vôùi
Qi = 0.9Di.ri
(W)
(Theo CMT)
2.2.2.1. Tính heä soá truyeàn nhieät K cuûa moãi noài
2.2.2.1.1.Tính nhieät taûi rieâng trung bình
- Giaû thieát quaù trình laø lieân tuïc vaø oån ñònh.
- Nhieät taûi rieâng cuûa hôi ñoát caáp cho thaønh thieát bò:
qD = 1.(t1 – tw1) = 1.t1
- Nhieät taûi rieâng cuûa thaønh thieát bò:
1
q=
.(tw1 tw2)
v
rt rn
v
.
- Nhieät taûi rieâng cuûa phía dung dòch soâi:
qL = 2.(tw2 – t2) = 2.t2
(18)
(19)
(20)
(21)
(22)
2.2.2.1.2. Tính heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng tuï D
Khi toác ñoä cuûa hôi nhoû (’ 10 m/s, chính xaùc hôn khi ’’2 30) vaø maøng nöôùc
ngöng chuyeån ñoäng doøng (Rem <100) thì heä soá caáp nhieät 1 ñoái vôùi oáng thaúng ñöùng ñöôïc tính
theo coâng thöùc sau:
Heä soá caáp nhieät phía hôi baõo hoaø ngöng tuï (V.105-[4])
2
D rS 3 g
D
D 1.15(
)
(W/m2.ñoä)
(23)
H o D (t D t vn )
vôùi rs: aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi baõo hoaø taïi nhieät ñoä tD
Caùc thoâng soá vaät lyù khaùc ( n , n , n ) laø soá lieäu cuûa nöôùc soâi taïi nhieät ñoä trung bình phía
hôi ñoát:
tm = 0,5.(tw1 + t1)
(24)
- Xem nhö söï maát maùt nhieät khoâng ñaùng keå
:
q = q1 = q2
tw2 = tw1 – q1. r
(25)
2.2.2.1.3. Tính heä soá caáp nhieät phía dung dòch L Theo T183-[2]
- Heä soá caáp nhieät L töø beà maët oáng vaøo dung dòch chaûy doïc töø treân xuoáng ñöôïc tính nhö sau:
Ta coù:
Nue = 0,01.(Re.Pr)1/3
(5.62-[2])
(26)
2 . e
Maët khaùc:
Nue =
(T183-[2])
(27)
l
=>
SVTH :
0, 01.Re1/ 3 .Pr1/ 3 .l
L =
e
(W/m2.ñoä)
(28)
Trang 17
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
4.G
Trong ñoù: Re 3600.n. ..d
t
L
vôùi G=(Gñ +Gñ)/ 2
L2
e 2
g
L
P=
(T21-[5])
(29)
(30)
1
3
(T183-[2])
(T21-[5])
L
l 3.58 *10 8 * C dd * dd * 3
dd
M dd
(32)
(I.32-[5])
(33)
(III.17-[1])
C. L
(31)
(34)
1
X
1 X
M dd
M C12 H 22O11
M H 2O
2.2.2.1.4. Tính heä soá truyeàn nhieät cuûa noài thöù i: Theo T116-117-[1]
Ki =
Kieåm tra sai soá:
q =
Neáu q < 5% thì thoûa.
=> Nhieät taûi trung bình: qtb =
qtbI
tiI
q1 q2
(35)
.100%
q1
q1 q2
2
(36)
2.2.3. Hieäu soá nhieät ñoä höõu ích thöïc cuûa moãi noài Theo T117-[1]
Q ti
t *im m .
Qi (0C)
- Coâng thöùc chung:
Km
K
i
(III.19-[1])
(37)
- Trong ñoù: chöõ soá “m” laø chæ noài thöù m
ti tiI tiII
(38)
Qi QI QII
K i K I K II
(39)
Kieåm tra laïi hieäu soá nhieät ñoä höõu ích:
ti) =
t *i ti
t *i
.100%
(40)
Neáu ti) < 5% thì thoûa.
SVTH :
Trang 18
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
2.2.4. Tính dieän tích beà maët truyeàn nhieät cuûa moãi noài
Fi =
QI
K I .t *iI
(III.21a,b-[1])
(41)
Beà maët truyeàn nhieät thöïc: Fithöc = 1.1Fi
(42)
Vì ôû ñaây xeùt theâm döï tröõ 10% ñeå ñaûm baûo an toaøn traùnh nhöõng söï coá coù theå xaûy ra nhö veà hôi
ñoát, chaân khoâng… Thoâng thöôøng theo kinh nghieäm laáy leân 20% nhöng tuyø vaøo thieát bò choïn
cho phuø hôïp vôùi keát quaû tính toaùn neân ta vaãn coù theå choïn nhoû hôn.
=> Soá oáng truyeàn nhieät:
n
F
.d .l
(II.25-[1])(43)
Vôùi d tính theo phía coù beù hôn hoaëc laø d trung bình vôùi giaù trò gaàn nhau.
Baûng 2.3: Keát quaû tính heä soá truyeàn nhieät toång quaùt vaø dieän tích beà maët truyeàn nhieät
Ñaïi löôïng
Kí hieäu
Heä soá daãn nhieät
Ghi chuù
Tra baûng
XII.7 – [ 4]
W/m.ñoä
Chieàu cao
Ñöôøng kính trong
Ñöôøng kính ngoaøi
Chieàu daøy
Nhieät trôû lôùp nöôùc
ngöng
Nhieät trôû lôùp caën baån
Hoâ
dt
dn
Nhieät ñoä hôi
nhieät ñoä vaùch
Nhieät ñoä trung bình
tD
tvn
tn
SVTH :
Giaù trò
Noài I
Noài II
OÁng truyeàn nhieät
Theùp X18H10T
Vaät lieäu
Aån nhieät ngöng tu
Khoái löôïng rieâng
Heä soá daãn nhieät
Ñoä nhôùt tuyeät ñoái
Heä soá caáp nhieät
Cöôøng ñoä doøng nhieät
Ñôn vò
rn
rt
rD
D
D
D
D
qD
16,3
m
m
m
m
2
m .ñoä/W
5
0,034
0,038
0,0035
4.64.10- 4
m2.ñoä/W
3,87.10- 4
Phía hôi ñoát
0
C
142.9
109.1
0
C
139.7
105.6
0
C
141.3
107.35
kJ/kg
kg/m3
W/m.ñoä
10-4Pas
W/m2 ñoä
104W/m2
2141
924.83
0.685
1.95
7542.7
24136.64
2235
952.86
0.684
2.63
7015.2
24553.2
Choïn theo
baûng VI.6 –
[ 4]
Tra baûng
V.1 – [4 ]
Baûng 2.1
Choïn
Baûng 56-[3]
Baûng 39-[3]
theo t n
(23)
(20)
Trang 19
Ñoà aùn moân hoïc : Quaù trình vaø Thieát bò
Suaát löôïng dung dòch
trung bình
Noàng ñoä trung bình
Nhieät ñoä soâi trung
bình
Phaân töû löôïng trung
bình
Nhieät ñoä vaùch
Nhieät ñoä trung bình
GVGD : TS Leâ Phan Hoaøng Chieâu
Phía loûng
kg/h
2365.51
1198.84
Baûng 2.1
0.134
110.24
0.31
61.3
Baûng 2.2
Baûng 2.2
20.6
25.48
C
C
116.29
113.27
81.78
71.54
Choïn
x
ts
0
C
M
tvt
t t = tm
0
0
Khoái löôïng rieâng
L
kg/m3
1054.4
1134.5
Nhieät dung rieâng
Ñoä nhôùt tuyeät ñoái
Cp
L
J/kg.ñoä
10-4Pas
3628.54
2.57
3627.58
11.61
Heä soá daãn nhieät
Chuaån soá Re
Chuaån soá Pr
Chuaån soá Nu
Kích thuôùc hình hoïc
ñaëc tröng
Heä soá caáp nhieät
Cöôøng ñoä doøng nhieät
Kieåm tra ñieàu kieän
L
W/m.ñoä
0.508
1570.4
1.84
0.142
0.522
176.2
8.07
0.112
Baûng I .87[4]
Baûng 2.2
Baûng I.112[4]
(33)
(29)
(32)
(33)
10-5m
1.82
4.74
(31)
L
W/m2ñoä
104W/m2
3963.5
23979
0.65%
=> thoaû
736.62
719.36
1233.4
24107.2
2.8%
=>thoaû
514.6
717.36
(28)
(22)
q 5%
Re
Pr
Nu
qL
(36)
Heä soá truyeàn nhieät
K
W/m2 ñoä
(34)
3
Nhieät löôïng coù ích
Q
10 W
Baûng 2.2
Cheânh leäch nhieät ñoä
0
t hi
C
32.66
48.4
Baûng 2.2
höõu ích
Cheânh leäch nhieät ñoä
*
0
t hi
C
33.39
47.67
(37)
höõu ích thöïc
Dieän tích beà maët
F*
m2
29.25
29.24
(41)
truyeàn nhieät tính
Soá oáng truyeàn nhieät
nchon
OÁng
61
61
choïn
Soá oáng truyeàn nhieät
ntính
OÁng
55=>61
55=>61
(43)
tính
Nhö vaäy ta choïn thoâng soá chung cho ba noài:
Choïn beà maët truyeàn nhieät : F= 29.5m2
Soá oáng truyeàn nhieät:
n = 61 oáng ( laøm troøn theo baûng V.11 – [ 5 ])
SVTH :
Trang 20
- Xem thêm -