Đồ án tốt nghiệp Tính toán thiết kế hệ thống chưng cất ethanol với công suất 100000 m


CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ



tải về 0.56 Mb.
trang11/14
Chuyển đổi dữ liệu06.11.2017
Kích0.56 Mb.
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14

CHƯƠNG 5: TÍNH TOÁN CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ


Thiết bị phụ trợ chọn lựa tính toán cho đồ án là thiết bị gia nhiệt đáy tháp dạng ống chùm thẳng đứng.

c:\users\hsc\desktop\phu tro.jpg

Hình 5.1: Thiết bị gia nhiệt đáy tháp ống chùm dạng thẳng đứng.

5.1. Thông số hai dòng lưu thể.


  • Lưu thể lạnh: dung dịch hỗn hợp etanol – nước ở nhiệt độ K và áp suất (N/m2) được gia nhiệt cho bay hơi hoàn toàn tại cùng điều kiện.

  • Lưu thể nóng: là hơi nước bão hòa khô ở nhiệt độ K và áp suất (N/m2) nhường nhiệt thành hơi bão hòa ẩm tại cùng điều kiện.

Chọn lưu thể nóng đi ngoài ống, lưu thể lạnh đi trong ống.

5.2. Cân bằng nhiệt lượng cho thiết bị.


Nhiệt lượng mà hỗn hợp etanol – nước nhận là:

(5.1)

Trong đó: - lưu lượng hỗn hợp etanol – nước, kg/s.





- ẩn nhiệt hóa hơi hỗn hợp etanol – nước tại nhiệt độ K và áp suất (N/m2), tra theo data of Aspen với nông độ phần mol của etanol ta được:

(kJ/kg)

Vậy: (W)


5.3. Hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể.


Thiết bị gia nhiệt đáy tháp gia nhiệt làm bay hơi hỗn hợp etanol – nước hoạt động như hình 5.2. Phần thân thiết bị được chia thành hai phần với công dụng tương ứng. Đoạn BC ứng với việc gia nhiệt hỗn hợp etanol – nước tới nhiệt độ sôi của hỗn hợp. Đoạn CD gia nhiệt để hóa hơi hỗn hợp etanol – nước.c:\users\hsc\desktop\untitled.png

Hình 5.2. Mô hình hoạt động của thiết bị gia nhiệt.

5.3.1. Hệ số cấp nhiệt cho hơi nước bão hòa khô ngưng tụ.


Nhiệt lượng cung cấp cho thiết bị được lấy từ quá trình ngưng tụ hơi nước bão hòa bên ngoài thành ống thẳng đứng.Ta chọn bố trí ống tam giác, sole để đạt hiệu quả tra đổi nhiệt lớn.

Chọn vận tốc hỗn hợp etanol – nước đi trong ống (đoạn CD) với vận tốc:



(m/s)

Chọn kích thước ống: (mm)



(m)

(m)

(m)

  • Số ống trong thiết bị được tính theo công thức 2.98- tr 81- 16:

(5.2)

(ống)

Làm tròn: (ống)

Chọn sô ngăn:

Số ống trong thiết bị: (ống)

Tra theo bảng V.11- tr 48- 11 chọn theo chuẩn: (ống)

Với số ống xuyên tâm:



Số ống ở hình viên phân: 24 ống

Tổng số ống là: 241 ống

  • Hệ số truyền nhiệt của hơi nước ngưng tụ được tính theo công thức V.101- tr 28- 11:

(W/m2.K) (5.3)

Trong đó: - ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hòa tại điều kiện làm việc (N/m2), tra bảng I.251- tr 314-10: (kJ/kg)

A - hệ số tra theo bảng 1.64- tr 40- 17, được: A = 198.

Chọn: (K)



(m)

Giải bài toán cân bằng nhiệt bằng các giả thiết chiều dài ống, chiều dài ống sẽ được tính lại sau khi tìm được diện tích truyền nhiệt. Nếu đạt sai số bé hơn 3% thì sử dụng vòng lặp với một giá trị chiều dài ống khác.

Vậy: (W/m2.K)

Nhiệt tải riêng của hơi nước ngưng tụ:



(W/m2)

5.3.2. Hệ số cấp nhiệt cho hỗn hợp lỏng etanol – nước.


Vì chất lỏng chạy trong ống là chất lỏng đã đạt nhiệt độ sôi, nhiêm vụ của thiết bị gia nhiệt là gia nhiệt cho chất lỏng sôi. Chọn chế độ sôi của hỗn hợp lỏng là chế độ sôi sủi bọt. Hệ số cấp nhiệt sẽ được xác đinh theo công thức gần đúng V.93- tr 26- 11:

(5.4)

Trong đó: - Nhiệt tải riêng của hỗn hợp etanol – nước.



(W/m2)

- Ẩn nhiệt hóa hơi của hỗn hợp etanol – nước tra theo data of Aspen tại điều kiện làm việc, (J/kg)

- Độ nhớt của hỗn hợp etanol – nước tra theo data of Aspen tại điều kiện làm việc, (N.s/m2)

- Nhiệt dung riêng của hỗn hợp etanol – nước tra theo data of Aspen tại điều kiện làm việc, (J/kg.K)

- Khối lượng riêng của hơi ở áp suất (N/m2), tra theo data of Aspen, (kg/m3)

- Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp etanol – nước được tính theo công thức I.32- tr 123- 10:

(5.5)

(W/m.K)

Vậy:


5.3.3. Bề mặt truyền nhiệt và đáng giá độ dài ống.


  • Nhiệt trở do bám cặn thành ống tra theo bảng V.1- tr 4- 11:

Hơi nước: (m2.K/W)

Etanol – nước: (m2.K/W)

Chọn vật liệu chế tạo ống là thép không gỉ SUS304 có hệ số dẫn nhiệt tra theo bảng I.125- tr 127-10:

(W/m.K)

Tổng nhiệt trở của thành ống là:



(5.6)

(m2.K/W)

Vậy: (K)



(K)

(K)

(K)

  • Bề mặt truyền nhiệt

(m2) (5.7)

Chiều dài thực tế của ống:



(m) (5.8)

Đánh giá sai số:



Thỏa mãn yêu cầu.

Thực tế, để tính được kết quả với sai số chính xác như trên, bài giải đã sử dụng phương pháp lặp để tìm kết quả hợp lý nhất gồm các yếu tố:



  • Chiều dài ống là bé nhất.

  • Hiệu nhiệt độ giữa hỗn hợp etanol – nước và thành ống phải lớn hơn 0.

Các số liệu chi tiết của phương pháp lặp được tính toán rõ trong file excel kèm theo (sheet: phu tro) hoặc phụ lục 5.



Поделитесь с Вашими друзьями:
1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   14


Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©tieuluan.info 2019
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương