Tải bản đầy đủ

DAMH thiet ke he thong co dac 2 noi lien tuc xuoi chieu

Đồ án môn học

MỤC LỤC

Chương 1:
I.
II.
III.

Tổng quan.................................................2
Nhiệm vụ đồ án ..............................................2
Lựa chọn thiết bò ..............................................2
Quy trình công nghệ .........................................3

Chương 2:
I.
II.
III.

Thiết bò cô đặc .....................................7
Sơ lược về thiết bò cô đặc ............................7

Cân bằng vật chất năng lượng ...................7
Kích thước thiết bò ............................................10

Chương 3:
I.
II.
III.

Thiết bò phụ ............................................29
Thiết bò ngưng tụ baromet ................................29
Thiết bò gia nhiệt ..............................................34
Tính và chọn bơm ..............................................35

Chương 4:

Kiểm soát và điều khiển quá trình . . .41

Tổng kết....................................................................45
Tài liệu tham khảo ...................................................47

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN
1


Đồ án môn học
I.
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN:
Thiết kế hệ thống cô đặc dung dòch mía đường bằng hệ hai
nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài

Năng suất nhập liệu: 3500 Kg/h

Nồng độ đầu: 8% khối lượng

Nồng độ cuối: 25% khối lượng

p suất ngưng tụ: 0,3at


p suất hơi đốt: 3at
II.
LỰA CHỌN THIẾT BỊ:
1. Khái niệm:
Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ
một cấu tử nào đó trong dung dòch 2 hay nhiều cấu tử . Tuỳ
theo tính chất của cấu tử khó bay hơi hay dễ bay hơi ta có thể
tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương
pháp nhiệt độ (đun nóng) hay bằng phương pháp làm lạnh kết
tinh.
Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt. Trong phương pháp
nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt (đun nóng), dung môi chuyển từ
trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của
nó bằng áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng của
dung dòch (tức khi dung dòch sôi). Để cô đặc các dung dòch
không chòu được nhiệt độ cao (như dung dòch đường) đòi hỏi
phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân bằng
ở mặt thoáng thấp.
2. Sơ lược về nguyên liệu:
Nguyên liệu cho công đoạn cô đặc là nước mía đã được làm
sạch, loại bỏ các tạp chất, tẩy màu, tẩy mùi. Sau công đoạn
làm sạch, nước mía có pH khoảng 6,5 – 6,8 .
Thành phần chính của nước mía là đường saccharose một phần
nhỏ là các đường đơn (glucose, fructose…) và một số các chất
vô cơ, hữu cơ khác ( axit amin, HNO3, NH3, protein,...)
Do có hàm lượng đường cao, nước mía là môi trường thuận lợi
cho vi sinh vật phát triển nên trong quy trình sản xuất đường,
nước mía phải được chứa đựng, vận chuyển, xử lý trong các
thiết bò kín, liên tục.
Đường saccharose không bền nhiệt, ở nhiệt độ cao và pH axit,
nó dễ bò biến đổi thành các đường đơn, các hợp chất có màu
làm giảm hiệu suất thu hồi đường và giảm giá thành sản
phẩm. Vì vậy trong quá trình sản xuất, người ta luôn tìm cách
giảm nhiệt độ vẫn bảo và giảm thời gian dung dòch tiếp xúc
với nhiệt độ cao.
3. Phân loại thiết bò cô đặc:
Thiết bò cô đặc được chia làm 3 nhóm:
Nhóm 1: Dung dòch được đối lưu tự nhiên hay tuần hoàn tự
nhiên. Thiết bò dạng này dùng để cô đặc các dung dòch khá
loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn tự nhiên của
dung dòch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt.

2


Đồ án môn học
Nhóm 2: dung dòch đối lưu cưỡng bức hay tuần hoàn cưỡng
bức. Thiết bò trong nhóm này được dùng cho các dung dòch khá
sệt, độ nhớt cao, giảm đựơc sự bám cặn hay kết tinh từng
phần trên bề mặt truyền nhiệt.
Nhóm 3: dung dòch chảy thành màng mỏng, màng có thể
chảy ngược lên hay xuôi xuống. Thiết bò nhóm này chỉ cho
phép dung dòch chảy thành màng qua bề mặt truyền nhiệt một
lần tránh sự tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất một số
thành phần của dung dòch.
Đối với mỗi nhóm thiết bò đều có thể thiết kế buồng đốt
trong hay buồng đốt ngoài. Tuỳ theo điều kiện của dung dòch mà
ta có thể sử dụng cô đặc ở điều kiện chân không, áp suất
thường hay áp suất dư.
4. Lựa chọn thiết bò cô đặc:
Theo tính chất của nguyên liệu, cũng như ưu nhược điểm của
các dạng thiết bò nói trên ta chọn loại thiết bò ống dài, thẳng
đứng, màng chảy xuôi xuống có buồng đốt ngoài, sử dụng hai
nồi xuôi chiều liên tục.
Ưu điểm của hệ thống:
Dùng thiết bò cô đặc kiểu màng chất lỏng, dung dòch vào và
ra khỏi dàn ống một lần, không có tuần hoàn trở lại, nên
thời gian dung dòch tiếp xúc trực tiếp với bề mặt truyền nhiệt
ngắn, thích hợp với sản phẩm dễ bò biến tính vì nhiệt độ.
Dùng hệ thống 2 nồi xuôi chiều liên tục có thể sử dụng hợp
lý lượng hơi bằng cách dùng hơi thứ của nồi trước làm hơi đốt
của nồi sau. Nhiệt độ của dung dòch và áp suất giảm dần từ
nồi trước ra nối sau, do đó nhiệt độ của dung dòch ở nồi cuối
cùng sẽ thấp.
Sử dụng buồng đốt ngoài nhằm giảm bớt chiều cao thiết bò,
tách bọt triệt để do buồng đốt cách xa không gian hơi.
Nhược điểm:
Hệ cô đặc 2 nồi xuôi chiều loại ống dài không có lợi khi
phải cô đặc dung dòch có độ nhớt cao và nồng độ cuối lớn, vì
dung dòch khi lấy ra ở nhiệt độ thấp có độ nhớt lớn nên khó
lấy ra.
Không thích hợp khi cô đặc dung dòch đến nồng độ cuối cao
và dung dòch dễ kết tinh vì dung dòch sẽ dính trên đường ống
gây tắc ống.
Với ống quá dài nên việc vệ sinh ống khó khăn và ống
chòu sự dãn nở vì nhiệt nhiều.
III.
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ:
Thuyết minh quy trình công nghệ:

Nguyên liệu đầu tiên là nước mía đã qua làm sạch có
nồng độ 8% ở nhiệt độ 30oC được bơm từ bồn chứa vào thiết
bò gia nhiệt với suất lượng 3500kg/h để gia nhiệt lên đến nhiệt
độ sôi là103oC.
Thiết bò gia nhiệt là thiết bò trao đổi nhiệt dạng ống
chùm. Về mặt cấu tạo thiết bò có dạng thân hình trụ, đặt
3


Đồ án môn học
đứng, bên trong là dàn ống gồm nhiều ống nhỏ, được bố trí
theo đỉnh hình tam giác đều. Các đầu ống được giữ chặt trên
vỉ ống và vỉ ống được hàn dính vào thân. Hơi nước bão hoà
có áp suất 3 at đi bên ngoài ống (phía vỏ), dung dòch nước mía
được bơm vào thiết bò và được cho đi bên trong cácông1. Hơi
nước bão hoà sẽ ngưng tụ trên các bề mặt ngoài của ống
và cấp nhiệt cho dung dòch nước mía nâng nhiệt độ của dung
dòch lên đến nhiệt độ sôi.

Dung dòch sau khi được gia nhiệt sẽ được chảy qua nồi 1
của thiết bò cô đặc.
Về mặt cấu tạo thiết bò cô đặc có dạng thân hình trụ,
đặt đứng, gồm 3 bộ phận chính: bộ phận nhận nhiệt (còn gọi
là buồng đốt), không gian phân ly, bộ phận phân ly.
-Buồng đốt: bộ phận nhận nhiệt là dàn ống gồm nhiều ống
nhỏ. Các ống được bố trí theo đỉnh hình tam giác đều, các đầu
ống được giữ chặt trên vỉ ống. Trong đó hơi nước (còn gọi

4


Đồ án môn học

là hơi đốt ) sẽ ngưng tụ bên ngoài ống và sẽ nhả nhiệt,
truyền nhiệt cho dung dòch chuyển động bên trong ống. Dung dòch
nước mía sẽ được cho chảy thành màng mỏng bên trong ống từ
trên xuống và sẽ nhận nhiệt do hơi đốt ngưng tụ cung cấp và
sẽ sôi, làm hoá hơi một phần dung môi. Phần hơi sẽ được tạo
ra ở vùng trung tâm ống, dung dòch sẽ được chảy thành màng
mỏng sát thành ống.
Điều kiện cần thiết để quá trình truyền nhiệt xảy ra là
phải có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dòch
đường; tức là phải có sự chênh lệch áp suất của hơi đốt và
hơi thứ trong nồi.
Các đại lượng, thông số ảnh hưởng đến quá trình truyền
nhiệt của buồng đốt là:
Nhiệt độ và áp suất trong nồi vì nó liên quan mật thiết
đến nhiệt độ sôi trong nồi đó. Nếu áp suất trong nồi càng
thấp thì điểm sôi càng thấp, áp suất hơi càng lớn, dung dòch
đường sôi càng mạnh. Tuy nhiên nếu áp suất càng thấp thì độ
nhớt của dung dòch lớn, ảnh hưởng đến đối lưu và truyền
nhiệt. Và nếu áp suất thấp thì nhiệt độ của hơi thứ bốc lên
cũng thấp, làm giảm khả năng truyền nhiệt cho các nồi sau
nếu như lượng hơi thứ này được sử dụng làm hơi đốt cho nồi sau.
Nhiệt độ nhập liệu cũng ảnh hưởng đến quá trình truyền
nhiệt. Nếu nhập liệu ở trạng thái chưa sôi thì khi vào buồng
đốt phải tốn thêm một lượng nhiệt để đưa nó đến trạng thái
sôi. Nhưng do dung dòch được nhập liệu vào nồi với tốc độ
không đổi, và nó chảy từ đầu ống đến cuối ống không có
tuần hoàn trở lại nên nếu nhập liệu ở trạng thái chưa sôi thì
khi đi hết ống nó chưa nhận đủ lượng nhiệt cần thiết để đạt
đến nồng độ yêu cầu.
• Hỗn hợp hơi-lỏng đi qua khỏi dàn ống, đến không gian
phân ly và bộ phận phân ly, gọi chung là buồng bốc.
-Không gian phân ly: là phần không gian rộng lớn để tách
hỗn hợp lỏng hơi thành hai dòng, dòng hơi thứ cấp đi lên phía
trên của buồng bốc đến bộ phận phân ly, dung dòch còn lại
được bơm qua nồi 2. Quá trình phân ly ở đây sử dụng chủ yếu
là lực trọng trường, nhờ lực trọng trường các hạt chất lỏng to,

5


Đồ án môn học
nặng sẽ rơi xuống và tách khỏi dỏng hơi thứ và chảy xuống
dưới, còn dòng hơi sẽ tiếp tục đi lên trên.
-Bộ phận phân ly: trong quá trình bốc hơi dung dòch, dòng hơi
thứ được tạo thành khi tách khỏi bề mặt dung dòch luôn kéo
theo một lượng nhất đònh các hạt chất lỏng dung dòch. Nếu
dùng hơi thứ này để làm hơi đốt cho nồi sau bằng cách ngưng
tụ thì dung dòch sẽ lắng đọng làm bẩn bề mặt ống, làm giảm
khả năng truyền nhiệt. Mặt khác nếu kéo theo nhiều dung dòch
sẽ gây tổn thất dung dòch. Do vậy nhiệm vụ của bộ phận
phân ly ở đây là phải tách các hạt chất lỏng dung dòch còn
lại ra khỏi hơi thứ cấp. Ta sử dụng 3 phương pháp vật lý sau để
phân ly hơi thứ cấp:

Sử dụng lực trọng trường:

Dùng lực dính ướt của chất lỏng: khi các hạt chất
lỏng chạm vào bề mặt vách rắn, lực dính ướt sẽ dính các hạt
lỏng trên bề mặt và sau đó chảy xuống dưới.

Dùng lực ly tâm: khi cho dòng hơi thứ cấp quay tròn,
nhờ lực ly tâm các hạt chất lỏng bò văng ra, chạm vách rắn
chảy xuống.
Để quá trình phân ly đạt hiệu quả cao thì chiều cao của
không gian phân ly phải đủ lớn.

Sau khi ra khỏi buồng bốc hơi thứ của nồi 1 theo ống dẫn
hơi thứ và được dẫn vào phía vỏ của buồng đốt 2 để làm hơi
đốt cho nồi 2, còn dung dòch thì được bơm qua nồi 2 và cho chảy
từ trên xuống.

Các quá trình ở nồi 2 xảy ra tương tự như ở nồi 1. Dung
dòch sau khi ra khỏi nồi 2 đạt đến nồng độ mong muốn 25% và
được bơm vào bồn chứa để chuẩn bò cho công đoạn tiếp theo.
Hơi thứ của nồi 2 có áp suất 0,3 at được tách lỏng rồi đi vào
thiết bò ngưng tụ baromet.
Thiết bò ngưng tụ baromet là thiết bò ngưng tụ kiểu trực
tiếp. Chất làm lạnh là nước được đưa vào ngăn trên cùng của
thiết bò, dòng hơi thứ được dẫn vào mâm cuối của thiết bò. Hai
dòng lỏng và hơi đi ngược chiều với nhau để nâng cao hiệu quả
truyền nhiệt. Dòng hơi thứ đi lên gặp nước giải nhiệt nên nó
sẽ ngưng tụ thành lỏng rơi trở xuống. Khi ngưng tụ chuyển từ hơi
thành lỏng thì thể tích của hơi sẽ giảm làm áp suất giảm, do
đó tự bản thân thiết bò áp suất sẽ giảm. Vì vậy thiết bò ngưng
tụ baromet là thiết bò ổn đònh chân không, nó duy trì áp suất
chân không trong hệ thống. Dòng hơi thứ đi từ dưới lên, ngưng
tụ, chảy xuống, khí không ngưng tiếp tục đi lên trên và được
dẫn qua bình tách. Bình tách là một vách ngăn, nó có nhiệm
vụ là tách những giọt lỏng bò lôi cuốn theo dòng khí không
ngưng để đưa trở về bồn chứa nước ngưng, còn khí không ngưng
sẽ được bơm chân không hút ra ngoài. Quá trình tách nước ra
khỏi khí không ngưng để tránh trường hợp nước bò hút vào bơm
chân không gây va đập thủy lực, nó được thực hiện bằng cách
sử dụng lực dính ướt của chất lỏng và lực trọng trường. p
6


Đồ án môn học
suất làm việc của thiết bò baromet là áp suất chân không do
đó nó phải được lắp đặt ở một độ cao cần thiết để nước
ngưng có thể tự chảy ra ngoài khí quyển mà không cần dùng
máy bơm. Bơm chân không có nhiệm vụ là hút khí không ngưng
ra ngoài để tránh trường hợp khí không ngưng tồn tại trong thiết
bò ngưng tụ quá nhiều (vì hệ thống làm việc liên tục), làm cho
áp suất của thiết bò ngưng tụ tăng lên, có thể làm cho nước
chảy ngược lại sang nồi 2.

Nước ngưng sau khi ra khỏi thiết bò ngưng tụ sẽ được thải
vào hệ thống nước thải .

CHƯƠNG 2

THIẾT BỊ CÔ ĐẶC
I.
SƠ LƯC VỀ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC:
Mục đích của cô đặc là bốc hơi nước trong dung dòch nước mía.

Những yêu cầu đối với thiết bò cô đặc:
- Khoảng không gian nước mía cần nhỏ nhất, không có
khoảng không chết.
- Nước mía lưu lại trong nồi với thời gian ngắn nhất.
- Có hệ số truyền nhiệt lớn .
- Hơi đốt phải đảm bảo phân bố đều trong không gian bên
ngoài giữa các ống của dàn ống (đảm bảo nhiệt phân bố
đều cho các ống của dàn ống).
- Tách ly hơi thứ cấp tốt, đảm bảo hơi thứ cấp sạch để cho
ngưng tụ (không làm bẩn bề mặt ngưng) lấy nhiệt cấp cho nồi
tiếp theo.
7


Đồ án môn học
- Đảm bảo thoát khí không ngưng tốt. Vì khí không ngưng ở
phòng đốt cần thoát ra bình thường. Sự tồn tại của khí không
ngưng trong phòng đốt sẽ làm giảm hệ số cấp nhiệt của hơi
và do đó giảm năng suất bốc hơi.
- Đảm bảo thoát nước ngưng tụ dễ dàng. Việc thoát nước
ngưng tụ có liên quan chặt chẽ đến tốc độ bốc hơi. Nếu có
một nồi nào đó thoát nước ngưng không tốt, nước ngưng đọng
lại nhiều trong phòng đốt, làm giảm lượng hơi đốt vào phòng
và ảnh hưởng đến tốc độ bốc hơi.
- Thiết bò đơn giản, diện tích đốt dễ làm sạch.
- Thao tác khống chế đơn giản, tự động hoá dễ dàng.
II.
CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG:
Kí hiệu các đại lượng:
Kí hiệu
đơn vò
ý nghóa
G
kg/h, kg/s
suất lượng dung dòch
W
kg/h, kg/s
suất lượng hơi thứ
D
kg/h, kg/s
suất lượng hơi đốt
x
%KL
nồng độ dung dòch đường
%KL
nồng độ trung bình của dung dòch
x
đường
Q
i”
r
c
Qtt
Qcđ
P
ΔP
t
Δt
ts
dòch
ts
θ
φ
“1”
“2”
“đ”
“W”
“D”

kJ/kg,W
kJ/kg
kJ/kg
kJ/kg.độ
kJ/kg
kJ/kg
at
at
o
C
o
C
o
C

nhiệt lượng có ích
entanpi của hơi
ẩn nhiệt ngưng tụ
nhiệt dung riêng
nhiệt lượng tổn thất
nhiệt cô đặc
áp suất
chênh lệch áp suất
nhiệt độ
chênh lệch nhiệt độ
nhiệt độ sôi trung bình của dung

C
C
%

nhiệt độ sôi của dung dòch
nhiệt độ nước ngưng
độ ẩm của hơi bão hoà
kí hiệu ứng với đầu ra của nồi 1
kí hiệu ứng với đầu ra của nồi 2
kí hiệu ứng với nhập liệu
kí hiệu ứng với hơi thứ
kí hiệu ứng với hơi đốt

o
o

1) Cân bằng vật chất:
Đối với cả hệ thống:
Năng suất nhập liệu:
Nồng độ dung dòch nhập liệu:
Nồng độ dung dòch sản phẩm:
8

Gđ = 3500kg/h
xđ = 0,08
xc = 0,25


Đồ án môn học
Lượng hơi thứ tạo thành của cả hệ: WΣ = Gđ (1-

ì
xd
) = ∑ Wi
xc
i =1

(1)

Đối với từng nồi:
-Giả thiết tỉ lệ hơi thứ bốc lên từ nồi 1 và nồi 2: m =
1 ≤ m ≤ 1,2
-Nồng độ xi của sản phẩm tại các nồi:
Gd
x1 = x d
Nồi 1:
Gd − W1

W1
W2

,
(2)
(3)

Gd
(4)
Gd − W1 − W2
Suất lượng dung dòch ở các nồi :
Gd 1 = Gd = 3500 kg/h
Nồi 1:
Gd 2 = Gc1 = Gd − W1
Nồi 2:
(5)
G c 2 = G d 2 − W 2 = G d − WΣ
(6)
2) Cân bằng năng lượng:
Xác đònh áp suất và nhiệt độ mỗi nồi:
-Hiệu số áp suất của cả hệ thống:
∆Pt = PD − Png = 3 -0,3 =2,7 at
∆P1
= 1,2 ÷ 2,5
-Giả thiết phân phối hiệu áp suất giữa các nồi:
∆P2
(7)
Nồi 2:

x2 = xd

-Tính áp suất hơi thứ trong các nồi:
∆P1 + ∆P2 = ∆Pt
P2 = Png
P1 = P2 + ∆P2

(8)

PD = P1 + ∆P1
-Từ giả thiết áp suất trong các nồi, xác đònh nhiệt độ hơi
thứ trong từng nồi.
-Hơi thứ của nồi 1 là hơi đốt của nồi 2, nên:
t D2 = tw1-Δ”’
(9)
Xác đònh tồn thất nhiệt độ:
Tổn thất nhiệt độ do nồng độ( ∆' )
Tổn thất nhiệt trên đường ống dẫn hơi thứ ∆''' =1oC (chọn theo
trang161- [1])
∆i = ∆ i '+ ∆ i "+ ∆ i ' ' '
-Tổn thất của từng nồi:
(10)
-Tổng tổn thất chung của toàn hệ thốùng: ∆ Σ = Σ∆ i = ∆1 + ∆ 2 (11)
-Hiệu số nhiệt độ hữu ích:

9


Đồ án môn học
∆t ch = ∆t − ∆ Σ
∆t = t D − t ng
(12)
-Nhiệt độ sôi của dung dòch từng nồi:
t s = t w + ∆'
-Xác đònh hiệu số nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi:
∆t h1 = t D − t s1
Nồi 1:

(13)

(14)
(15)

∆t h 2 = t w1 − 1 − t s 2
Nồi 2:
Cân bằng năng lượng:
Cân bằng năng lượng đối với hệ thống cô đặc liên tục: (CT
5.18, trang 158-[1])
Gd c d t d + Di D" = Wi w + Dcθ + Gc c c t c ± Qcd + Qtt
(16)
Dung
dòch
vào

hơi
đốt

hơi
nước dung nhiệt
thứ ngưng dòch

ra
đặc

tổn
thất

Giả thiết:
-Không có quá lạnh nước ngưng (nước ngưng ở trạng thái
lỏng sôi): i D" − cθ = rD
-Trong hơi nước bão hoà bao giờ cũng có 1 lượng nước đã
ngưng

lôi
cuốn
theo
khoảng
φ = 0,05
Như vậy nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp:
QD = D(1 − ϕ )(i D" − cθ )
Qtt = 0,05QD
-Giả sử tổn thất nhiệt :
-Nhiệt cô đặc rất nhỏ so với các phần nhiệt lượng khác
nên có thể coi:
Qcđ = 0
Phương trình CBNL trở thành:
0,95 DrD + Gd c d t d = Wi w + Gc c c t c + 0,05QD
⇒ 0,9 DrD + Gd c d t d = Wi w + Gc c c t c
-Phương trình cân bằng năng lượng đối với hệ thống 2 nồøi
xuôi chiều liên tục trở thành:
Nồi 1: 0,9 DrD + Gd c d t d = W1i w1 + (Gd − W1 )c1t1
(17)
Lượng hơi thứ của nồi 1 là lượng hơi đốt của nồi 2
Nồi 2: 0,9W1 rw1 + (Gd − W1 )c1t1 = (W − W1 )i w2 + (Gd − W )c 2 t 2
(18)
-Lượng hơi thứ bốc lên từ nồi 1 là:
Wi + (Gd − W )c 2 t 2 − Gd c1t1
W1 = 2
(19)
0,9r1 + ì2 − c1t1

10


Đồ án môn học
Nồi

W2 = W − W1
(20)

2:

Lượng hơi đốt tiêu tốn chung là:
W i" + (Gd − W1 )c1t1 − Gd c d t d
D= 1 1
0,9rD
(21)
Nhiệt dung riêng của dung dòch đường có nồng độ x tại nhiệt
độ t:
C = 4190-(2514-7,542.t).x
(J/kg.độ)
(22)
III.
KÍCH THƯỚC
Kí hiệu các đại lượng
Ký hiệu Đơn vò
q
W/m2
MSac
Mdm
M
dòch đường mía
K
W/m2.độ
rD
kJ/kg
r
m2.độ/W
g
m/s2
H
m
D
m
F
m2
d
m
m
d
n
ống
m
ống
chính
V
m3
v
m/s
Utt
m3/m3.h
f
hơi thể tích
α
W/m.độ
t
m
δ
m
λ
W/m.độ
µ
Pas
ρ
kg/m3
θ
m
“L”
“D”
“w”
“n”
11

THIẾT BỊ:
Ý nghóa
cường độ dòng nhiệt
khối lượng phân tử đường saccharose
khối lượng phân tử nước
khối lượng phân tử trung bình của dung
hệ số truyền nhiệt tổng quát
ẩn nhiệt ngưng tụ
nhiệt trở
gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s2)
chiều cao thiết bò
đường kính thân thiết bò
diện tích bề mặt truyền nhiệt
đường kính ống truyền nhiệt
đường kính trung bình ống truyền nhiệt
tổng số ống truyền nhiệt
số ống truyền nhiệt trên đường chéo
thể tích thiết bò
vận tốc lưu chất
cường độ bốc hơi thể tích
hệ số điều chỉnh cho cường độ bốc
hệ số cấp nhiệt
bước ống truyền nhiệt
chiều dày ống truyền nhiệt
hệ số dẫn nhiệt
độ nhớt tuyệt đối
khối lượng riêng
kích thước hình học đặc trưng
ký hiệu ứng với dung dòch đường mía
kí hiệu ứng với hơi đốt
kí hiệu ứng với hơi thứ
kí hiệu bên ngoài ống truyền nhiệt


Đồ án môn học
“t”
“v”
“đ”
“b”
“ô”







hiệu
hiệu
hiệu
hiệu
hiệu

bên trong ống truyền nhiệt
ứng với vách ống truyền nhiệt
ứng với buồng đốt
ứng với buồng bốc
ứng với ống truyền nhiệt

Tính bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt:
-Nhiệt lượng hữu ích do hơi đốt cung cấp:
Q1 = 0,9 DrD = W1i"W 1 −Gd c d t d + G1c1t1
Nồi 1:
(23)
Q2 = 0,9W1 rw1 = W2 i" w 2 −G1c1t1 + G2 c 2 t 2
Nồi 2:
(24)
-Tính hệ số truyền nhiệt của các nồi:
Theo nhiệt độ sôi và nồng độ trong các nồi, ta xác đònh các
thông số vật lý của dung dòch (khối lượng riêng, độ nhớt, hệ
số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng…)
Hệ số truyền nhiệt tổng quát:
dn
> 0,5 nên hệ số truyền nhiệt tổng quát có thể tính theo

dt
công thức tường phẳng:
1
Ki =
1
δ
1
(W/m2.độ)
+ + rt + rn +
α Di λ
α si
(25)
Hệ số cấp nhiệt phía hơi bão hoà ngưng tụ:
 ρ D2 rD λ3D g 

α D = 1,15
H
µ
(
t

t
)
 o D D v1 

0 , 25

(W/m2.độ)

(26)
rD: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi bão hoà tại nhiệt độ tD
các thông số vật lý khác ( ρD, μD, λD ) là số liệu của nước sôi

t +t
tại nhiệt độ trung bình phía hơi đốt: t D = D v1
, oC
2
(27)
Hệ số cấp nhiệt phía dung dòch sôi:
Nu.λ L
αs =
(28)
θ
Nu = 0,01(Re . Pr)1 / 3
Với :
(29)
Hệ số dẫn nhiệt của dung dòch mía đường (CT I.32 trang 123[5] )
ρ
λ L = 3,58.10 −8 c p ρ L 3 _L
(30)
M
Trong đó:

12

−1

 x
1− x 

M =
+
 M ct M dm 
Cp = 4190 − (2514 − 7,542.t ).x ,
_

(31)
(j/kg.độ)

(32)


Đồ án môn học
Nhiệt độ trung bình phía dung dòch:

_

tL =

t s + tv2
2

(33)

1/ 3

 µ L2 
Kích thước hình học đặc trưng: θ =  2 
 ρL g 
cpµL
Pr =
Chuẩn số Pr:
λL
4.G L
Re =
Chuẩn số Re:
3600.π .d t .n.µ L
Cường độ dòng nhiệt:
Phía hơi đốt: q D = ∆t D .α D = (t D − t v1 ).α D
Phía dung dòch: q L = ∆t L .α s = (t v 2 − t s ).α s
t v1 − t v 2
Dòng nhiệt truyền qua vách: qv =
Σrv
δ
Σrv = rt + rn +
λ
Bỏ qua mất mát nhiệt, ta có: qD = qL = qv
Các bước tính:
Bước 1: Đầu tiên ta cố đònh tỉ lệ

(34)
(35)
(36)
(37)
(38)
(39)
(40)
(41)

∆P1
=1,35 ; ta thay đổi tỉ lệ
∆P 2

W1
từ 1-1,2
W2
Bước 2: Tính lại lượng hơi thứ ở mỗi nồi bằng công thức (19),
(20)
Bước 3: Kiểm tra lại giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi:
Sau khi tính được lượng hơi thứ trong các nồi theo (19) và (20), ta
tiến hành kiểm tra bằng cách so sánh kết quả tính toán được
với giả thiết ban đầu.
Wi − Wic
∆W =
.100% ≤ 5% là được.
Nếu
max(Wi , Wic )
( 42)
Nếu không phải giả thiết lại tỉ số hơi thứ ở các nồi
và tính lại cân bằng vật chất, năng lượng.(lặp lại các bước 1
đến bước 3).
W1
Bước 4: Sau đó ta cố đònh tỉ số
vừa tìm được ở trên (thoả
W2
điều kiện), và thay đổi tỉ lệ chênh lệch áp suất giữa các
nồi.
Bước 5: Tính chênh lệch nhiệt độ hữu ích cho từng nồi theo
công thức (14), (15).
Bước 6: Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt và các thông
số về kích thước thiết bò: Hô, dt, dn, n, δ.

13


Đồ án môn học
Bước 7: Chọn 2 giá trò nhiệt độ phía hơi đốt ΔtD rồi suy ra nhiệt
độ phía vách ngoài tương ứng.
Bước 8: Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía
hơi đốt (αD và qD).
t v 2 = t v1 − Σrv
Bước 9: Tính nhiệt độ vách trong tương ứng tv2:
(43)
Bước 10: Tính hệ số cấp nhiệt và cường độ dòng nhiệt phía
dung dòch khi sôi (αL và qL).
Bước 11: Coi gần đúng cường độ dòng nhiệt phụ thuộc tuyến
tính vào ΔtD , ta dựng 2 đường thẳng qD = f(ΔtD ) và qL = f(ΔtD ), giao
điểm của 2 đường thẳng này ứng với giá trò ΔtD cần xác đònh.
Lặp lại các bước 8, 9, 10 với giá trò ΔtD vừa xác đònh.
qD − qL
≤ 5%
Bước 12: Kiểm tra điều kiện: ∆q =
(44)
max(q D , q L )
Nếu không thoả ta lặp lại các bước 7-11. Nếu thoả ta tiếp tục
bước tiếp theo.
Bước 13: Tính hệ số truyền nhiệt K.
Bước 14: Phân phối chênh lệch nhiệt độ hữu ích cho các nồi
theo phương pháp diện tích bề mặt truyền nhiệt các nồi F =
const:
Q /K
∆t *hi = ∆tch . 2 i i
(45)
∑ Qi / Ki
i =1

∆t hi * −∆t hi

.100% ≤ 5%
(46)
max(∆t h i *, ∆t hi )
Nếu thoả thì tiếp tục bước tiếp theo.
Nếu không phải giả thiết lại tỉ lệ chênh lệch áp suất

Bước 15: Kiểm tra điều kiện:

∆P1
và lặp lại các bước 4-15.
∆P 2

F=

Bước 16: Tính bề mặt truyền nhiệt F:
Bước 17: Tính lại số ống truyền nhiệt n: n =
Với d =

F
π dH o ^

dt + dn
2

Q
K .∆t *hi

(47)
(48)
(49)

Kiểm tra điều kiện:
∆n =

nchon − ntính

≤ 5%
(50)
max(nchon , ntính )
Nếu chưa thoả điều kiện thì chỉnh lại các thông số về kích
thước thiết bò đã chọn ở trên.
Nếu thoả điều kiện, ta quy tròn diện tích bề mặt truyền
nhiệt và số ống truyền nhiệt theo các trò số đã qui chuẩn
hoá.

14


Đồ án môn học
Bảng 1: Thông số pha hơi

Đại lượng
Chênh lệch
áp suất


hiệ
u

Đơ
n vò

ΔP

at

Giá trò
Nồi
Nồi
1
2

1,886
Hơi thứ

0,82

Ghi chú
Tỉ lệ 2,3:1

kg/
Suất lượng
p suất

W
PW

Nhiệt độ

tW

Entanpi
ẩn nhiệt
ngưng tụ

i"W

Nhiệt độ
p suất

tD
PD

Suất lượng
ẩn nhiệt
ngưng tụ

D

rW

h

1190
at
1.12
102.1
o
C
6
kJ/k
2682.
g
46
kJ/k
2254.
g
82
Hơi đốt
C
at
Kg/
o

h

132.9
3
1371,
6

kJ/k
rD

g

2171

1190
0.3

Tỉ lệ 1:1
(8)

68.7
2624.
Tra bảng
01 I.251-[3] theo Pw
2336.
17
101.1
6
1,12
1213,
2
(21)
2257.
Tra bảng
22 I.250-[3]

Bảng 2: Thông số pha lỏng

Đại lượng
Dung dòch
vào
Dung dòch ra
Dung dòch
vào
Dung dòch ra
Trung bình


hiệ
u


Gc


xc
x

Giá trò
Đơ
Nồi
Nồi
n vò 1
2
Suất lượng
kg/
h
3500
2310
kg/
h
2310
1120
Nồng độ
0.12
0.08
12
0.12
12
0.25
0.10
0.18
06
56

Ghi chú

(5)
(6)

(3)
(4)

Bảng 3: Kết quả tính cân bằng vật chất và năng lượng

15


Đồ án môn học
Giá trò

hiệ
Đơn
Nồi
Nồi
u

1
2
Độ tăng phí điểm

Đại lượng
Dung dòch vào

Δ'đ

Dung dòch ra

Δ'c

Trung bình

Dung dòch vào
Dung dòch ra
Trung bình

Dung dòch vào
Dung dòch ra
Trung bình
Suất lượng hơi
thứ
sai số
Chênh lệch
nhiệt độ hữu ích

0.08

0.131

0.185
0.132
o
C
5
∆'
Nhiệt độ sôi
103.2
o
tsđ
C
4
103.3
o
tsc
C
45
103.2
o
ts
C
93
Nhiệt dung riêng
J/kg.đ
4051.


17
J/kg.đ
3979.
cc

75
J/kg.đ
4015.
c

45
1201.
W
kg/h
22
0.942
ΔW
%
75

0.4
0.265
5

Δthi

o
o

o

C
C

C

29,61

Ghi chú

69.83
1
(13)
70.1
69.96
55
3949.
11
3693.
67
3821.
33
1178.
78
0.942
75
31,19

(22)

(19), (20)

(14), (15)

Bảng 4: Kết quả tính hệ số truyền nhiệt tổng quát và diện
tích bề mặt truyền nhiệt

Đại lượng
Vật liệu
Hệ số dẫn
nhiệt
Chiều cao
Đườngkính
trong
Đường kính
ngoài
16


hiệu

λ

dt
dn

Đơn vò

Giá trò
nồi
nồi
1
2

Ống truyền nhiệt
Thép X18H10T
W/m.đ

16,3
m
5
m
m

0,031
0,038

Ghi chú

Tra bảng
XII.7-[4]
chọn theo
bảng VI.6[4]


Đồ án môn học
Chiều dày
Nhiệt trở lớp
nước ngưng
Nhiệt trở lớp
cặn bẩn

δ

m
m2.độ/

rn

W

rt

m .độ
/W

0,0035
1,16.10-4

2

3,87.10-4

Tra bảng
V.1-[4]

Phía hơi đốt
Nhiệt độ hơi
Nhiệt độ
vách
Nhiệt độ trung
bình
n nhiệt
ngưng tụ
Khối lượng
riêng
Hệ số dẫn
nhiệt
Độ nhớt
tuyệt đối
Hệ số cấp
nhiệt
Cường độ
dòng nhiệt
Suất lượng
dung dòch
Nồng độ trung
bình
Nhiệt độ sôi
trung bình
Phân tử lượng
trung bình
Nhiệt độ
vách
Nhiệt độ trung
bình
Khối lượng
riêng
Hệ số dẫn
nhiệt
Độ nhớt
tuyệt đối
Nhiệt dung
riêng

17

tD

o

tv1

C

132,9

101,1
6
97,75
99,45
5

o

C

o

C

129,2
131,0
5

rD

kJ/kg

2171

ρD

kg/m3
W/m.đ

tD

λD

(27)
Tra bảng
2257, I.250-[3]
2 theo tD

933,9

958,8

0,684

0,681

2,16
7140,
11
26418
W/m2
,4
Phía dung dòch

2,18
6949,
79
23698
,8


10
Pa.s
W/m2.
độ
-

μD
αD
qD

4.



Kg/h

x

%

ts

o

C

M
tv2

o

C

tL

o

C

kg/m3
W/m.đ

ρL
λL


10
Pa.s
J/kg.đo
ä

3500
0,100
6
103,2
9

μL
Cp

(26)
(37)

2310
0,185
6
69,97

19,79
110,2
4
106,7
7
1040,
1

21,61

(31)

80,74

(43)

0,560

0,543

-

4.

Tra bảng
I.249-[3]
theo t D

3,81
4018,
09

75,35
(33)
1076,
Tra bảng
9 I.87-[3]
(30)
Bảng
7,0 I.112-[3]
3828,
86
(32)


Đồ án môn học
Chuẩn số Re

Re

Chuẩn số Pr

Pr

Chuẩn số Nu
Kích thước hình
học đặc trưng
Hệ số cấp
nhiệt
Cường độ
dòng nhiệt
SS cường độ
dòng nhiệt
Kiểm tra ĐK
∆q
≤ 5%
q
Hệ số truyền
nhiệt
Nhiệt lượng
có ích
Chênh lệch
nhiệt độ hữu
ích tính
Chênh lệch
nhiệt độ hữu
ích chọn
So sánh
Diện tích bề
mặt truyền
nhiệt
Số ống
truyền nhiệt
SS số ống
truyền nhiệt
Kiểm tra ĐK

Nu
θ

m
W/m2.
độ

1546,
3

554,1

(36)

2,73
0,161
6
2,4.10

4,94
0,139
9
3,5.10

(35)

5

(34)

5

(29)

3789,
34
26324
,6

2165,
79
23338
,3

%

0, 355

1,5

(44)

K

W/m
W

Đạt
650,1
8
68402
7

(26)

Q

Đạt
748,9
2
74364
1

C

30,02

31,78

(45)

Δthichọn

C
%

29,61
1,37

31,19
1,86

F

m2

33,18

33.18

(47)

n

ống

58,3

58,3

(48)

αL
qL
Δq/q

W/m2

(26)
(38)

(23), (24)

Δthitính
o

o

%

4,43
Đạt

Bảng 3
(46)

4,43
Đạt

Chọn thông số chung cho cả 2 nồi.
Ta chọn dư bề mặt truyền nhiệt 20%.
Số ống truyền nhiệt là: n = 91 ống (làm tròn theo bảng V.11[4])
Chiều cao ống truyền nhiệt là : Hô= 5m
Chiều cao thân buồng đốt lấy bằng chiều cao ống truyền
nhiệt: Hđ = 5m
KÍCH THƯỚC BUỒNG ĐỐT VÀ BUỒNG BỐC:
Kích thước buồng đốt:

18


Đồ án môn học
ng được bố trí trên vỉ ống theo đỉnh hình tam giác đều, ống
được lắp vào mạng bằng phương pháp nong ống, với bước ống t
=1,4.dn
Đường kính vỏ buồng đốt: (CT 2.85,trang 58 – [1])
Dđ = t (m-1) + 4dn
(51)
Số ống trên đường chéo: (CT2.86-[1])
4
(52)
m = 1 + (n − 1)
3
Kích thước buồng bốc:
Nhiệm vụ chủ yếu của buồng bốc là tách hỗn hợp lỏng hơi
thành những giọt lỏng rơi xuống dưới, còn hơi đi lên phía trên.
Đường kính buồng bốc tính từ điều kiện phân ly được những
giọt lỏng có đường kính từ 0,3 mm trở lên.
Ta chọn đường kính buồng bốc theo dãy chuẩn sao cho Db > Dđ.
Kiểm tra điều kiện: vận tốc của hơi thứ trong buồng bốc
vw
≤ 70 ÷ 80%
không quá 70 – 80% vận tốc lắng của giọt lỏng:
vL
(53)
Vận tốc của hơi thứ trong buồng bốc:
4W
Vw =
(54)
3600 ρ wπDb2
Vận tốc lắng của giọt lỏng:
4 g ( ρ L − ρ w )d L
VL =
(55)
3ρ w ξ
Với: dL= 0,3 mm =0,0003 m.
Hệ số trở lực ξ đưởc tính như sau:
18,5
ξ = 0,6
Nếu 0,2 < Re < 500 thì
(56)
Re
Nếu 500 < Re < 150000
thì
ξ = 0,44
(57)
v ρ d
Re = w w L
Chuẩn số Re:
(58)
μw
Chiều cao không gian hơi của buồng bốc:
4V b
Hb =
,
m
(59)
πDb2
Thể tích không gian hơi: (CT VI.32-[4])
W
Vb =
,m3
(60)
ρ w .U tt
Với Utt: cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không
gian hơi ( thể tích hơi nước bốc hơi trên một đơn vò thể tích của
không gian hơi trong 1 đơn vò thời gian).
Utt = f.Utt(1 at) , m3/m3.h
(61)
Hệ số hiệu chỉnh f xác đònh theo đồ thò hình VI.3-[4]
19


Đồ án môn học
Utt(1 at) = 1700 m3/m3.h
(62)
Bảng 5: kích thước thiết bò chính

Đại lượng
Tổng số ống
TN
Số ống trên
đường chéo
Đường kính
ống TN
Bước ống
Chiều cao
buồng đốt
Đường kính
buồng đốt
Đường kính
buồng bốc

Đơn


Giá trò
nồi
nồi 1 2

n

ống

91

m

ống

11


hiệu

dn
t


(52)

38
53.2

m

t=1,4.dn

5
(51),đã
quy tròn
theo chuẩn



m

800

Db

m

1200

Suất lượng

W

Nhiệt độ
p suất
Khối lượng
riêng
Độ nhớt têt
đối

tw
Pw

Vận tốc
Chuẩn số Re
Hệ số trở lực

vw
Re
ξ

Nồng độ cuối

xc

Nhiệt độ sôi
Khối lượng
riêng
Vận tốc lắng
So sánh vận
tốc
Kiểm tra ĐK %v
<70%

tsc

20

mm
mm

ρw
μw

ρL
vL
%v

Hơi thứ
Kg/h
1190
102,1
o
C
6
at
1,12
0,643
Kg/m3
1
10-7.
Pa.s
125
m/s

0,454
7,01
5,752
Dung dòch
0,121
2
103,3
o
C
45
1040,
Kg/m3 1
m/s
1,05
%

Ghi chú

Chọn

1190
68,7
0,3
0,188
3
109
1,55
2
8,04
5,297

Bảng 1
Bảng
I.250-[3]
Bảng
I.121-[3]
(54)
(58)
(56), (57)

0,25
70,1
1076,
9
2,058

43,2

75,4

Đạt

Đạt

Bảng 1
Bảng I.87[3]
(55)
(53)


Đồ án môn học
Hệ số hiệu
chỉnh
f
0,99
1,6
Cường độ bốc
hơi thể tích cho
m3/m3
phép
Utt
.h
1683
2720
(61)
Thể tích không
gian hơi
Vb
m3
1,099
2,323
(60)
Chiều cao
không gian hơi
Hb
m
0,97
2,054
(59)
Chiều cao
buồng bốc
Hb
m
2,5
Kích thước cửa nhập liệu, tháo liệu, hơi đốt, hơi thứ,
tháo nước ngưng, nối buồng đốt và buồng bốc:
Đường kính ống dẫn và cửa ra vào của thiết bò được xác
đònh từ phương trình lưu lượng.
Chọn tốc độ của khí (hơi) hoặc dung dòch đi trong ống dẫn theo
trang 74-[4], sau đó tính đường kính ống theo công thức sau:
4G
d=
3600πρv
(63)
Làm tròn đường kính ống đến đường kính chuẩn. Dựa vào
đường kính vừa chọn, tra bảng XIII.32 –[4] ta chọn kích thườc chiều
dài đoạn ống nối.
Bảng 6 : Kích thước cửa ra vào của thiết bò
Đại
lượng

Suất lượng Nồi
(kg/h)
1
Nồi
2
Vận
tốc Nồi
(m/s)
1
Nồi
2
Khối lượng Nồi
riêng(kg/m 1
3)
Nồi
2
Đường kính Nồi
(mm)
1
Nồi
21

Nhậ
p
liệu

Hơi
đốt

Nướ
c
ngưn
g

3500

0.5

1371.
6
1213.
2
20

Thá
o
liệu

Hơi
thứ

1371.
6
1213.
2
0.5

2310

1190

1120

1190

0.5

30

0.5

20

0.5

0.5

30

1040.
1
1079.
9
48.8

1.618

122.4

932.2
8
957.5
4
32.3

1040.
1
1076.
9
39.64

1.61
8
0.18
8
93.1

39

185.7

29.9

27.1

274.

2310

0.622

Khí
khô
ng
ngưn
g

Ống
nối
buồng
đốt

bốc


Đồ án môn học
2
Đường kính
quy
tròn
theo chuẩn
(mm)
Chiều dài
(mm)

50

200

40

25

50

1
300

300x200

100

130

100

90

100

140

700

TÍNH CƠ KHÍ:
Kí hiệu các đại lượng:
Kí hiệu đơn vò
S’
mm
S
mm
Dt
mm
Dn
mm
l’
mm
Ca
mm
học
Cb
mm
của môi trường
Cc
mm
tạo
Co
mm
thước
C
mm
ϕh
η

[σ ] *
[σ ]

ý nghóa
bề dày tối thiểu
bề dày
đường kính trong
đường kính ngoài
chiều dài tính toán
hệ số bổ sung do ăn mòn hoá
hệ số bổ sung do bào mòn cơ học
hệ số bổ sung do sai lệch khi chế
hệ số bổ sung để quy tròn kích
hệ số bổ sung bề dày tính toán
hệ số bền mối hàn
hệ số hiệu chỉnh
ứng suất cho phép tiêu chuẩn
ứng suất cho phép
áp suất , áp suất ngoài cho phép
áp suất , áp suất ngoài tính toán
hệ số an toàn theo giới hạn chảy
môđun đàn hồi
giới hạn chảy của vật liệu chế

[P], [Pn]
N/mm2
Pt,Pn
nc
Et
N/mm2
t
σc
tạo thiết bò
Z
cái
số bulong
hg
mm
chiều cao phần gờ của đáy và
nắp
Lựa chọn vật liệu và phương pháp gia công:
Thân buồng đốt được làm bằng thép CT3. Đáy và nắp buồng
đốt có dạng hình elip (chòu lực tốt), làm bằng thép X18H10T. đáy
và nắp được nối với thân bằng mối ghép bích.
Thân, đáy, nắp buồng bốc làm từ thép X18H10T, nắp có
dạng hình elip, đáy dạng nón có gờ với góc đáy 60o.
Cả thân, đáy, nắp buồng đốt và buồng bốc đều được bọc
cách nhiệt.
Xác đònh điều kiện làm việc:
22


Đồ án môn học
Nhiệt độ làm việc tlv là nhiệt độ lớn nhất của môi trường
bên trong thiết bò
Nhiệt độ tính toán: ttt = tlv+ 20oC (do thiết bò có bọc cách nhiệt)
(64)
p suất làm việc là áp suất của môi trường trong thiết bò
p suất tính toán Ptt đối với buồng đốt và buồng bốc
Nếu Plv>1 at thì : Ptt = Plv -1 , ( at )
(65)
Nếu Plv <1 at thì Ptt = Plv + 1 , (at)
(66)
Bảng 7: Điều kiện làm việc của thiết bò

No
ài
1

Buồ
ng
đốt

Buồ
ng
bốc

No
ài
2

Buồ
ng
đốt

Buồ
ng
bốc

Thâ
n
Đáy
Nắ
p
Thâ
n
Đáy
Nắ
p
Thâ
n
Đáy
Nắ
p
Thâ
n
Đáy
Nắ
p

Dạng chòu Nhiệt
Nhiệt
lực
độ làm độ
việc (oC) tính
toán
(oC)
Chòu
áp 132,9
152,9
suất trong

p
suất
làm
việc
(at)
3

p
suất
tính
toán
(at)
2

Chòu
áp 103,27
suất trong

123,27

1,12

0,12

Chòu
áp 101,16
suất trong

121,16

1,08

0,08

Chòu
áp 70,1
suất
ngoài

90,1

0.3

1,7

Tính bề dày:
Đối với buồng đốt ta tính bề dày của 2 nồi rồi chọn kết quả
lớn nhất làm bề dày chung cho cả 2 nồi. Còn đối với buồng
bốc, do nồi 2 chòu áp suất ngoài nên luôn có bề dày lớn hơn
buồng bốc của nồi 1 chòu áp suất trong, do đó ta chỉ cần tính
bề dày buồng bốc nồi 2 làm bề dày chung cho cả 2 nồi.
-Thân chòu áp suất trong:

23


Đồ án môn học
Bề dày tối thiểu theo điều kiện bền: (CT 5.1 , 5.3 trang 130{[6])
Dt P
[σ ] ϕ < 25
S'=
Khi 5,5 ≤
thì
(67)
h
2[σ ]ϕ h − P
P
Khi

[σ ] ϕ

S'=

≥ 25 thì

Dt P
2[σ ]ϕ h

(68)
P
Bề bày thực: S = S’ + C
(69)
Với C = Ca + Cb + Co + Cc
(70)
Ca = 1 mm
Cb = 0
Cc = 0
Co chọn theo kích thước quy tròn của thép tấm.
Chọn bề dày thực của thân thiết bò theo chiều dày của thép
tấm (bảng XIII.9 trang 364-[4])
Kiểm tra độ bền:
 S − Ca
≤ 0,1

 Dt
(71)
2[σ ]ϕ h ( S − C a )
[ P] =
> Ptính
Dt + ( S − C a )
Nếu bề dày thân tính theo công thức mà cho kết quả S< 2
mm thì chọn S theo đường kính trong Dt (bảng 5-1 trang 128– [6])
Thân chòu áp suất ngoài:
Bề dày tối thiểu cho thân chòu ápsuất ngoài: (CT 5.14/133-[6])
0, 4
 Pn l ' 
S ' = 1,18 Dt  t 
(72)
E D
Với l’= lhai mặt bích = Hb
(73)
t
E tra bảng 2.12/45-[6] theo điều kiện làm việc và vật liệu chế
tạo.
Chọn bề dày thực theo công thức (69) và (70)
Kiểm tra độ ổn đònh của thân khi chòu áp suất ngoài:
Khi thoả ĐK:
2( S − C a )
Dt
l'
1,5


Dt
Dt
2( S −C a )
h

l'
Et
≥ 0,3 t
Dt
σc

 2( S − C a ) 


Dt



3

Thì

[ Pn ] = 0,649 E Dt
l'
t

Khi thoả ĐK:
24

 S − Ca

 Dt





2

S − Ca
≥ Pn
Dt

(74)


Đồ án môn học
1,5

2( S − C a )
l'


Dt
Dt

l'
Et
< 0,3 t
Dt
σc

Dt
2( S −C a )

 2( S − C a ) 


Dt



Thì

[ Pn ] =

3

2[σ ]( S − Ca )

≥ Pn
2

(l ' ) 2 Dt  σ ct  
(75)
 t  
Dt 1 + 1,02
3 
( S − Ca )  E  


Kiểm tra độ ổn đònh của thân khi chòu tác dụng của lực nén
chiều trục:
Xác đònh lực nén chiều trục:
π ( Dt + 2S ) 2
(76)
PCT =
Pn , (N)
4
Kiểm tra độ ổn đònh của thân:
PCT
S − Ca ≥
(77)
πK c E t
Với K c = 875

σ ct
kc
Et

(78)

kc tra bảng trang 140-[6],theo tỉ số

Dt
2( S − Ca )

Xác đònh ứng suất nén chiều trục:
PC T
σn =
(79)
π ( Dt + S )( S − C a )
Xác đònh ứng suất nén chiều trục cho phép:
[σ n ] = K c E t S − C a
(80)
Dt
Kiểm tra độ ổn đònh của thân khi chòu tác dụng đồng thời:
σn
P
+ n ≤1
(81)
[σ n ] [ Pn ]
hay >1 nhưng không quá 5% so với 1.

Bảng 8: Thông số vật liệu chế tạo

Đại lượng
25


hiệu

Đơn


Giá trò
nồi
nồi
1
2

Ghi chú


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×