Do an am

Chöng luyeän Acid acetic - Nöôùc GVHD: Hoaøng Minh Nam

LÔØI MÔÛ ÑAÀU

Khoa hoïc kyõ thuaät ngaøy caøng phaùt trieån vaø cuøng
vôùi noù laø nhu caàu ngaøy caøng cao veà ñoä tinh khieát
cuûa caùc saûn phaåm. Vì theá, caùc phöông phaùp naâng cao
ñoä tinh khieát luoân luoân ñöôïc caûi tieán vaø ñoåi môùi ñeå
ngaøy caøng hoaøn thieän hôn, nhö laø: coâ ñaëc, haáp thuï,
chöng caát, trích ly,… Tuøy theo ñaëc tính yeâu caàu cuûa
saûn phaåm maø ta coù söï löïa choïn phöông phaùp phuø
hôïp. Ñoái vôùi heä Nöôùc – Axit axetic laø 2 caáu töû tan laãn
hoaøn toaøn, ta phaûi duøng phöông phaùp chöng caát ñeå
naâng cao ñoä tinh khieát.
Ñoà aùn moân hoïc Quaù trình vaø Thieát bò laø moät
moân hoïc mang tính toång hôïp trong quaù trình hoïc taäp
cuûa caùc kyõ sö Coâng ngheä Hoùa hoïc töông lai. Moân hoïc
giuùp sinh vieân giaûi quyeát nhieäm vuï tính toaùn cuï theå
veà: quy trình coâng ngheâä, keát caáu, giaù thaønh cuûa moät
thieát bò trong saûn xuaát hoùa chaát - thöïc phaåm. Ñaây laø
böôùc ñaàu tieân ñeå sinh vieân vaän duïng nhöõng kieán
thöùc ñaõ hoïc cuûa nhieàu moân hoïc vaøo giaûi quyeát
nhöõng vaán ñeà kyõ thuaät thöïc teá moät caùch toång hôïp.
Nhieäm vuï cuûa Ñoà aùn naøy laø thieát keá heä thoáng
chöng caát Nöôùc – Axit axetic coù naêng suaát laø 500l/h,
noàng ñoä nhaäp lieäu laø 8%(kg axit/kg hỗn hợp), noàng ñoä
saûn phaåm ñænh laø 95,5%(kg nước/kg hỗn hợp), noàng ñoä
Trang 1
saûn phaåm ñaùy laø 28%(kg axit/kg hỗn hợp). Söû duïng hôi
ñoát coù aùp suaát 2,5at.


Chöông 1

GIÔÙI THIEÄU

I. LYÙ THUYEÁT VEÀ CHÖNG CAÁT :
1. Khaùi nieäm:
 Chöng caát laø quaù trình duøng ñeå taùch caùc caáu töû cuûa moät hoãn
hôïp loûng cuõng nhö hoãn hôïp khí loûng thaønh caùc caáu töû rieâng bieät döïa
vaøo ñoä bay hôi khaùc nhau cuûa caùc caáu töû trong hoãn hôïp (nghóa laø khi ôû
cuøng moät nhieät ñoä, aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa caùc caáu töû khaùc nhau).
 Thay vì ñöa vaøo trong hoãn hôïp moät pha môùi ñeå taïo neân söï tieáp
xuùc giöõa hai pha nhö trong quaù trình haáp thu hoaëc nhaû khí, trong quaù trình
chöng caát pha môùi ñöôïc taïo neân baèng söï boác hôi hoaëc ngöng tuï.
 Trong tröôøng hôïp ñôn giaûn nhaát, chöng caát vaø coâ ñaëc khoâng
khaùc gì nhau, tuy nhieân giöõa hai quaù trình naøy coù moät ranh giôùi cô baûn laø
trong quaù trình chöng caát dung moâi vaø chaát tan ñeàu bay hôi (nghóa laø caùc
caáu töû ñeàu hieän dieän trong caû hai pha nhöng vôùi tyû leä khaùc nhau), coøn
trong quaù trình coâ ñaëc thì chæ coù dung moâi bay hôi coøn chaát tan khoâng bay
hôi.
 Khi chöng caát ta thu ñöôïc nhieàu caáu töû vaø thöôøng thì bao nhieâu
caáu töû seõ thu ñöôïc baáy nhieâu saûn phaåm. Neáu xeùt heä ñôn giaûn chæ coù
2 caáu töû thì ta thu ñöôïc 2 saûn phaåm:

Trang 2


 Saûn phaåm ñænh chuû yeáu goàm caáu töû coù ñoä bay hôi beù vaø moät
phaàn raát ít caùc caáu töû coù ñoä bay hôi lôùn.
 Saûn phaåm ñaùy chuû yeáu goàm caáu töû coù ñoä bay hôi lôùn vaø moät
phaàn raát ít caáu töû coù ñoä bay hôi beù.
Ñoái vôùi heä Nöôùc – Axit axetic thì:
 Saûn phaåm ñænh chuû yeáu laø nöôùc.
 Saûn phaåm ñaùy chuû yeáu laø axit axetic.

2. Caùc phöông phaùp chöng caát:
2.1. Phaân loaïi theo aùp suaát laøm vieäc:
- AÙp suaát thaáp
- AÙp suaát thöôøng
- AÙp suaát cao
2.2. Phaân loaïi theo nguyeân lyù laøm vieäc:
- Chöng caát ñôn giaûn
- Chöng baèng hôi nöôùc tröïc tieáp
- Chöng caát
2.3. Phaân loaïi theo phöông phaùp caáp nhieät ôû ñaùy thaùp :
- Caáp nhieät tröïc tieáp
- Caáp nhieät giaùn tieáp
Vaäy: ñoái vôùi heä Nöôùc – Axit axetic, ta choïn phöông phaùp chöng
caát lieân tuïc caáp nhieät giaùn tieáp baèng noài ñun ôû aùp suaát
thöôøng.

3. Thieát bò chöng caát:
Trong saûn xuaát thöôøng duøng nhieàu loaïi thieát bò khaùc nhau ñeå tieán
haønh chöng caát. Tuy nhieân yeâu caàu cô baûn chung cuûa caùc thieát bò vaãn
gioáng nhau nghóa laø dieän tích beà maët tieáp xuùc pha phaûi lôùn, ñieàu naøy
phuï thuoäc vaøo möùc ñoä phaân taùn cuûa moät löu chaát naøy vaøo löu chaát
kia. Neáu pha khí phaân taùn vaøo pha loûng ta coù caùc loaïi thaùp maâm, neáu
pha loûng phaân taùn vaøo pha khí ta coù thaùp cheâm, thaùp phun,… ÔÛ ñaây ta
khaûo saùt 2 loaïi thöôøng duøng laø thaùp maâm vaø thaùp cheâm.

Trang 3


 Thaùp maâm: thaân thaùp hình truï, thaúng ñöùng phía trong coù gaén caùc
maâm coù caáu taïo khaùc nhau, treân ñoù pha loûng vaø pha hôi ñöôïc cho tieáp
xuùc vôùi nhau. Tuøy theo caáu taïo cuûa ñóa, ta coù:
- Thaùp maâm choùp : treân maâm boá trí coù choùp daïng troøn, xupap,
chöõ s…
- Thaùp maâm xuyeân loã: treân maâm coù nhieàu loã hay raõnh
 Thaùp cheâm (thaùp ñeäm): thaùp hình truï, goàm nhieàu baäc noái vôùi
nhau baèng maët bích hay haøn. Vaät cheâm ñöôïc cho vaøo thaùp theo moät trong
hai phöông phaùp: xeáp ngaãu nhieân hay xeáp thöù töï.
So saùnh öu nhöôïc ñieåm cuûa caùc loaïi thaùp:

Thaùp cheâm Thaùp maâm xuyeân Thaùp maâm
loã choùp
- Caáu taïo khaù ñôn giaûn. - Trôû löïc töông ñoái - Khaù oån
- Trôû löïc thaáp. thaáp. ñònh.
Öu
- Laøm vieäc ñöôïc vôùi chaát - Hieäu suaát khaù cao. - Hieäu suaát
ñieå
m loûng baån neáu duøng ñeäm cao.
caàu coù ρ ≈ ρ cuûa chaát
loûng.
- Do coù hieäu öùng thaønh → - Khoâng laøm vieäc - Coù trôû löïc
hieäu suaát truyeàn khoái ñöôïc vôùi chaát loûng lôùn.
thaáp. baån. - Tieâu toán
- Ñoä oån ñònh khoâng cao, - Keát caáu khaù phöùc nhieàu vaät tö,
Nhöôï
c khoù vaän haønh. taïp. keát caáu phöùc
ñieå
- Do coù hieäu öùng thaønh → taïp.
m
khi taêng naêng suaát thì hieäu
öùng thaønh taêng → khoù
taêng naêng suaát.
- Thieát bò khaù naëng neà.

Vaäy: ta söû duïng thaùp maâm xuyeân loã ñeå chöng caát heä Nöôùc –
Axit axetic.

II. GIÔÙI THIEÄU SÔ BOÄ VEÀ NGUYEÂN LIEÄU :

Trang 4


1. Axit axetic:
1.1. Tính chaát:
 Laø 1 chaát loûng khoâng maøu, coù muøi soác ñaëc tröng, troïng löôïng
o
rieâng 1,0497 (ôû 20 C)
 Khi haï nhieät ñoä xuoáng 1 ít ñaõ ñoâng ñaëc thaønh 1 khoái tinh theå coù
o o o o
T nc = 16,635 – 0,002 , T soâi = 118 C
 Tan trong nöôùc, röôïu vaø ete theo baát kyø tyû leä naøo
o
 Laø 1 axit yeáu, haèng soá phaân ly nhieät ñoäng cuûa noù ôû 25 C laø K =
−5
1,75.10
Tính aên moøn kim loaïi:
 Axit axetic aên moøn saét.
 Nhoâm bò aên moøn bôûi axit loaõng, noù ñeà khaùng toát ñoái vôùi axit
axetic ñaëc vaø thuaàn khieát. Ñoàng vaø chì bò aên moøn bôûi axit axetic
vôùi söï hieän dieän cuûa khoâng khí.
 Thieác vaø moät soá loaïi theùp nikel – crom ñeà khaùng toát ñoái vôùi axit
axetic.

1.2. Ñieàu cheá:
Axit axetic ñöôïc ñieàu cheá baèng caùch:
1) Oxy hoùa coù xuùc taùc ñoái vôùi coàn etylic ñeå bieán thaønh andehit axetic, laø moät giai ñoaïn trung
gian. Söï oxy hoùa keùo daøi seõ tieáp tuïc oxy hoùa andehit axetic thaønh axit axetic.
CH3CHO + ½ O2 = CH3COOH
C2H5OH + O2 = CH3COOH + H2O
2) Oxy hoùa andehit axetic ñöôïc taïo thaønh baèng caùch toång hôïp töø acetylen.
Söï oxy hoùa andehit ñöôïc tieán haønh baèng khí trôøi vôùi söï hieän dieän cuûa
o
coban axetat. Ngöôøi ta thao taùc trong andehit axetic ôû nhieät ñoä gaàn 80 C ñeå
ngaên chaën söï hình thaønh peroxit. Hieäu suaát ñaït 95 – 98% so vôùi lyù thuyeát.
Ngöôøi ta ñaït ñöôïc nhö theá raát deã daøng sau khi cheá axit axetic keát tinh
ñöôïc.
Cobanaxetat ôû o C
80
CH3CHO + ½ O2  → CH3COOH 

3) Toång hôïp ñi töø coàn metylic vaø Cacbon oxit.
Hieäu suaát coù theå ñaït 50 – 60% so vôùi lyù thuyeát baèng caùch coá ñònh
cacbon oxit treân coàn metylic qua xuùc taùc.
o
Nhieät ñoä töø 200 – 500 C, aùp suaát 100 – 200atm:

Trang 5


CH3OH + CO → CH3COOH
vôùi söï hieän dieän cuûa metaphotphit hoaëc photpho – vonframat kim loaïi 2 vaø 3
hoùa trò (chaúng haïn saét, coban).

1.3. ÖÙng duïng:
Axit axetic laø moät axit quan troïng nhaát trong caùc loaïi axit höõu cô. Axit
axetic tìm ñöôïc raát nhieàu öùng duïng vì noù laø loaïi axit höõu cô reû tieàn nhaát.
Noù ñöôïc duøng ñeå cheá taïo raát nhieàu hôïp chaát vaø ester. Nguoàn tieâu thuï
chuû yeáu cuûa axit axetic laø:
 Laøm daám aên (daám aên chöùa 4,5% axit axetic).
 Laøm ñoâng ñaëc nhöïa muû cao su.
 Laøm chaát deûo tô sôïi xenluloza axetat – laøm phim aûnh khoâng nhaïy
löûa.
 Laøm chaát nhöïa keát dính polyvinyl axetat.
 Laøm caùc phaåm maøu, döôïc phaåm, nöôùc hoa toång hôïp.
 Axetat nhoâm duøng laøm chaát caén maøu (mordant trong ngheà nhuoäm)
 Phaàn lôùn caùc ester axetat ñeàu laø caùc dung moâi, thí duï: izoamyl axetat
hoøa tan ñöôïc nhieàu loaïi nhöïa xenluloza.

2. Nöôùc:
Trong ñieàu kieän bình thöôøng: nöôùc laø chaát loûng khoâng maøu, khoâng
muøi, khoâng vò nhöng khoái nöôùc daøy seõ coù maøu xanh nhaït.
Khi hoùa raén noù coù theå toàn taïi ôû daïng 5 daïng tinh theå khaùc nhau.
Tính chaát vaät lyù:
 Khoái löôïng phaân töû : 18 g / mol
0
 Khoái löôïng rieâng d4 c : 1 g / ml
0
 Nhieät ñoä noùng chaûy : 0C
0
 Nhieät ñoä soâi : 100 C
Nöôùc laø hôïp chaát chieám phaàn lôùn treân traùi ñaát (3/4 dieän tích traùi
ñaát laø nöôùc bieån) vaø raát caàn thieát cho söï soáng.
Nöôùc laø dung moâi phaân cöïc maïnh, coù khaû naêng hoaø tan nhieàu chaát
vaø laø dung moâi raát quan troïng trong kyõ thuaät hoùa hoïc.

Trang 6


Chöông 2

QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ
Chuù thích caùc kí hieäu trong qui trình:
1. Boàn chöùa nguyeân lieäu.
2. Bôm.
3. Boàn cao vò.
4. Thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu.
5. Baåy hôi.
6. Löu löôïng keá.
7. Nhieät keá.
8. Thaùp chöng caát.
9. Thieát bò ngöng tuï saûn phaåm ñænh.
10. AÙp keá.
11. Thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp.
12. Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy.
13. Boàn chöùa saûn phaåm ñaùy.
14. Boä phaän chia doøng.
15. Boàn chöùa saûn phaåm ñænh.

Trang 7

Chöng luyeän Acid acetic - Nöôùc
3
GVHD: Hoaøng Minh Nam
9

t° = 40°C Nöôù laø laï h
c m n
t° = 25°C

14
T P 10

Hôi ñoát
4 P = 2,5at

8
Nöôù
c

7

5 T

Nöôù ngöng
c
6

T

1
2
11
x = 92% Hôi ñoát
t° = 25°C P = 2,5at

12

Nöôù laø laï h
c m n
t° = 25°C
Nöôù
c
t° = 35°C ngöng
13

x =72%
t° = 40°C

Trang 8


Hoãn hôïp Nöôùc – Axit axetic coù noàng ñoä nöôùc 92% (theo phaàn khoái
0
löôïng), nhieät ñoä khoaûng 25 C taïi bình chöùa nguyeân lieäu (1) ñöôïc bôm (2)
bôm leân boàn cao vò (3). Sau ñoù, hoãn hôïp ñöôïc gia nhieät ñeán nhieät ñoä soâi
trong thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu (4), roài ñöôïc ñöa vaøo thaùp chöng
caát (8) ôû ñóa nhaäp lieäu.
Treân ñóa nhaäp lieäu, chaát loûng ñöôïc troän vôùi phaàn loûng töø ñoaïn
luyeän cuûa thaùp chaûy xuoáng. Trong thaùp, hôi ñi töø döôùi leân gaëp chaát
loûng töø treân xuoáng. ÔÛ ñaây, coù söï tieáp xuùc vaø trao ñoåi giöõa hai pha
vôùi nhau. Pha loûng chuyeån ñoäng trong phaàn chöng caøng xuoáng döôùi caøng
giaûm noàng ñoä caùc caáu töû deã bay hôi vì ñaõ bò pha hôi taïo neân töø noài
ñun (11) loâi cuoán caáu töû deã bay hôi. Nhieät ñoä caøng leân treân caøng thaáp,
neân khi hôi ñi qua caùc ñóa töø döôùi leân thì caáu töû coù nhieät ñoä soâi cao laø
axit axetic seõ ngöng tuï laïi, cuoái cuøng treân ñænh thaùp ta thu ñöôïc hoãn hôïp
coù caáu töû nöôùc chieám nhieàu nhaát (coù noàng ñoä 99,5% phaàn khoái
löôïng). Hôi naøy ñi vaøo thieát bò ngöng tuï (9) vaø ñöôïc ngöng tuï hoaøn toaøn.
Moät phaàn cuûa chaát loûng ngöng tuï ñöôïc hoaøn löu veà thaùp ôû ñóa treân
cuøng. Moät phaàn caáu töû coù nhieät ñoä soâi thaáp ñöôïc boác hôi, coøn laïi
caáu töû coù nhieät ñoä soâi cao trong chaát loûng ngaøy caøng taêng. Cuoái
cuøng, ôû ñaùy thaùp ta thu ñöôïc hoãn hôïp loûng haàu heát laø caùc caáu töû
khoù bay hôi (axit axetic). Hoãn hôïp loûng ôû ñaùy coù noàng ñoä nöôùc laø 72%
phaàn khoái löôïng, coøn laïi laø axit axetic. Dung dòch loûng ôû ñaùy ñi ra khoûi
thaùp vaøo noài ñun (11). Trong noài ñun dung dòch loûng moät phaàn seõ boác hôi
cung caáp laïi cho thaùp ñeå tieáp tuïc laøm vieäc, phaàn coøn laïi ra khoûi noài ñun
0
ñi qua thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy (12), ñöôïc laøm nguoäi ñeán 40 C,
roài ñöôïc ñöa qua boàn chöùa saûn phaåm ñaùy (13).
Heä thoáng laøm vieäc lieân tuïc cho ra saûn phaåm ñænh laø nöôùc ñöôïc thaûi
boû, saûn phaåm ñaùy laø axit axetic ñöôïc giöõ laïi.

Trang 9


Chöông 3

CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT

I. CAÙC THOÂNG SOÁ BAN ÑAÀU :
Choïn loaïi thaùp laø thaùp maâm xuyeân loã.
Khi chöng luyeän dung dòch axit axetic thì caáu töû deã bay hôi laø nöôùc.
Axit axetic: CH 3 COOH ⇒ M A = 60 (g / mol)
Hoãn hôïp: NöôùcH O ⇒ M = 18 (g / mol)
: 2
 N

3
 Naêng suaát nhaäp lieäu: GF = 0.5 (m /h)
 Noàng ñoä nhaäp lieäu: xF = 92% (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp)
 Noàng ñoä saûn phaåm ñænh: xD = 99.5% (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp)
 Noàng ñoä saûn phaåm ñaùy: xW = 72% (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp)
 Choïn:
o
 Nhieät ñoä nhaäp lieäu: tFV = 25 C
 Traïng thaùi nhaäp lieäu laø traïng thaùi loûng soâi.
Đối vôùi thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp :

Trang 10


 Aùp suaát hôi ñoát : Ph = 2.5at
Ñoái vôùi thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy :
o
 Nhieät ñoä saûn phaåm ñaùy sau khi laøm nguoäi: t WR = 40 C
o
 Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi vaøo: t V = 25 C
o
 Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi ra: t R = 35 C
Ñoái vôùi thieát bò ngöng tuï saûn phaåm ñænh :
o
 Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi vaøo: t V = 25 C
o
 Nhieät ñoä doøng nöôùc laïnh ñi ra: t R = 40 C
 Caùc kyù hieäu:
 GF, F: suaát löôïng nhaäp lieäu tính theo kg/h, kmol/h.
 GD, D: suaát löôïng saûn phaåm ñænh tính theo kg/h, kmol/h.
 GW, W: suaát löôïng saûn phaåm ñaùy tính theo kg/h, kmol/h.
 xi, xi : noàng ñoä phaàn mol, phaàn khoái löôïng cuûa caáu töû i.

II. XAÙC ÑÒNH SUAÁT LÖÔÏNG SAÛN PHAÅM ÑÆNH vaø SAÛN
PHAÅM ÑAÙY THU ÑÖÔÏC :
Tra baûng 1.249, trang 310, [5]
o 3
⇒ Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 25 C: ρN = 996,5 (kg/m )
o 3
⇒ Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 25 C: ρAL = 1042,75 (kg/m )
AÙp duïng trong coâng thöùc (1.2), trang 5, [5]:
1 x x 0,92 0.08 3
= FN + FA = + ⇒ ρhh = 1000 (kg/m )
ρ hh ρN ρ A 996,5 1042,75
3
Naêng suaát nhaäp lieäu : GF = 0,5 (m /h) × 3
1000 (kg/m ) = 500 (kg/h)
G F = G D + G W
Ñun giaùn tieáp : G x = G x + G x
 F F D D W W

GF GD GW
⇔ x −x = x −x = x −x
D W F W D F

x F − xW 92 − 72
Neân : GD = x − x G F = 99,5 − 72 500 = 363,64 (kg/h)
D W

Vaø: GW = GF – GD = 500 – 363,64 = 136,36 (kg/h)

III. XAÙC ÑÒNH TÆ SOÁ HOAØN LÖU LAØM VIEÄC :
1. Noàng ñoä phaàn mol:

Trang 11


xF 0,92
MN 18
xF = = =
xF 1 − xF 0,92 1 − 0,92 0,9746 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp)
+ +
MN MA 18 60
xW 0,72
MN 18
xW = = =
xW 1 − xW 0,72 1 − 0,72 0,8955 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp)
+ +
MN MA 18 60
xD 0,995
MN 18
xD = = =
xD 1 − xD 0,995 1 − 0,955 0,9985 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp)
+ +
MN MA 18 60

2. Suaát löôïng mol töông ñoái cuûa doøng nhaäp lieäu:

x D − xW 0,9985 − 0,8955
f = =
x F − xW 0,9746 − 0,8955 = 1,30215

3. Tæ soá hoaøn löu laøm vieäc:

Trang 12


yF
∗

xF

Hình 1: Ñoà thò caân baèng pha cuûa heä Nöôùc – Axit axetic
*
Döïa vaøo hình 1 ⇒ yF = 0,9819
x − y* 0,9985 − 0,9819
Tæ soá hoaøn löu toái thieåu: Rmin = D F
=
y F − x F 0,9819 − 0,9746 = 2,274
*

Tæ soá hoaøn löu laøm vieäc: R = 1,3Rmin + 0,3 = 3,2562

IV. XAÙC ÑÒNH SUAÁT LÖÔÏNG MOL CUÛA CAÙC DOØNG PHA :
Coi löu löôïng mol cuûa caùc doøng pha ñi trong moãi ñoaïn thaùp (chöng vaø
luyeän) laø khoâng ñoåi.
1. Taïi ñænh thaùp:
nHD L

nHD
L

Trang 13


Vì taïi ñænh thaùp noàng ñoä phaàn mol cuûa nöôùc trong pha loûng vaø pha
hôi baèng nhau.
⇒ Khoái löôïng cuûa pha hôi vaø pha loûng taïi ñænh thaùp laø baèng nhau:
MHD = MLD = xD. MN + (1 – xD). MA
= 0,9985. 18 + (1 – 0,9985). 60 = 18,063 (kg/mol)
Suaát löôïng khoái löôïng cuûa doøng hôi taïi ñænh thaùp:
GHD = (R +1)GD = (3,2562 + 1). 363,64 = 1547,71 (kg/h)

Suaát löôïng mol cuûa doøng hôi taïi ñænh thaùp:
G HD 1547,71
nHD = M =
HD 18,063 = 85,684 (kmol/h)

Suaát löôïng khoái löôïng cuûa doøng hoaøn löu:
GL = RGD = 3,2562 . 363,64 = 1184,07 (kg/h)
Suaát löôïng mol cuûa doøng hoaøn löu:
GL 1184,07
L= M =
LD 18,063 = 65,55 (kmol/h)

2. Taïi maâm nhaäp lieäu:
nHF nLF

F

nHF n’LF

Khoái löôïng mol cuûa doøng nhaäp lieäu:
MF = xF. MN + (1 – xF). MA
= 0,9746.18 + (1 – 0,9746).60 = 19,067 (kg/kmol)
Suaát löôïng mol cuûa doøng nhaäp lieäu:
GF 500
F = M = 19,067 = 26,223 (kmol/h)
F

Vaø: nLF = L = 65,55 (kmol/h)
n’LF = L + F = 65,55 + 26,223 = 91,773 (kmol/h)
nHF = nHD = 85,684 (kmol/h)
3. Taïi ñaùy thaùp:

Trang 14


nHW nLW

W

Vì taïi ñaùy thaùp noàng ñoä phaàn mol cuûa nöôùc trong pha loûng vaø pha hôi
baèng nhau.
⇒ Khoái löôïng cuûa pha hôi vaø pha loûng taïi ñaùy thaùp laø baèng nhau:
MHW = MLW = xW. MN + (1 – xW). MA
= 0,8955. 18 + (1 – 0,8955). 60 = 22,389 (kg/mol)
Suaát löôïng mol cuûa doøng saûn phaåm ñaùy:
GW 136,36
W= M =
LW 22,389 = 6,09 (kmol/h)

Vaø: nLW = n’LF = 65,55 (kmol/h)
nHW = nHF = nHD = 85,684 (kmol/h)
Chöông 4

TÍNH CAÂN BAÈNG NHIEÄT

Choïn hôi ñoát laø hôi nöôùc ôû 2,5at
Tra baûng 1.251, trang 314, [5]:
 Nhieät hoùa hôi: rH O = rn = 2189500 (J/kg)
2

 Nhieät ñoä soâi: t H O = t = 126,25 ( C)
o
2 n

Doøng saûn phaåm taïi ñaùy coù nhieät ñoä:
o
 Tröôùc khi vaøo noài ñun (loûng): tS1 = 100,6315 ( C)
o
 Sau khi ñöôïc ñun soâi (hôi): tS2 = 100,966 ( C)
Caân baèng nhieät cho toaøn thaùp:
Qñ + GFhFS = (R+1) GDrD + GDhDS + GWhWS + Qm
Giaû söû Qm = 0,05Qñ ⇒ 0,95Qñ = (R+1) GDrD + GD(hDS – hFS) + GW(hWS – hFS)
• hFS = cF.tFS = [ x F cN + (1 − x F )cA ]tFS
• hWS = cW.tWS = [ x W cN + (1 − x W )cA ]tWS
• hDS = cD.tDS = [ x D cN + (1 − x D )cA ]tDS

Trang 15


• rD = x D rN + (1 − x D )rA
o
Vôùi xF = 0,9746 ⇒ tFS = 100,1524 C
o
xW = 0,8955⇒ tWS = 100,6315 C
o
xD = 0,9985 ⇒ tDS = 100,009 C
1.1. Nhieät dung rieâng:
o
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 100,009 C = 4,220012 (kJ/kg.K)
o
o
o
Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 100,009 C = 2,430047 (kJ/kg.K)
o
o
1.2. Enthalpy:
• hFS = ( 0,92 . 4,220198 + 0,08 . 2,4308 ) . 100,1524 = 408,326 (kJ/kg)
• hWS = ( 0,72 . 4,220821 + 0,28 . 2,433315 ) . 100,6315 = 374,381 (kJ/kg)
• hDS = ( 0,995 . 4,220012 + 0,005 . 2,430047 ) . 100,009 = 421,144 (kJ/kg)
1.3. Nhieät hoùa hôi:
o
Nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû 100,009 C = rN = 2261,326 (kJ/kg)
Duøng toaùn ñoà 1.65, trang 255, [5]
o
Nhieät hoùa hôi cuûa axit axetic ôû 100,009 C = rA = 100 (Kcal/kg) = 418,6
(kJ/kg)
Nhieät hoùa hôi cuûa nöôùc ôû 2,5 at = rH 2O = 2189,5 (kJ/kg)
Neân: rD = 0,995 . 2261,326 + 0,005 . 418,6 = 2252,112 (kJ/kg)
Nhieät löôïng caàn cung caáp:
( R + 1)G D rD + G D ( h DS − h FS ) + G W ( h WS − h FS )
Qñ = 0,95 = 3481914,263 (kJ/h)

Neáu duøng hôi nöôùc baõo hoøa (khoâng chöùa aåm) ñeå caáp nhieät thì: Q ñ =
G H O . rH O
2 2

Qñ
Vaäy löôïng hôi nöôùc caàn duøng laø : G H 2O
=
rH 2O = 1590,278 (kg/h)

Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy
Choïn:

Trang 16

o
 Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo t V = 25 C vaø
o
nhieät ñoä ra tR = 35 C.
 Saûn phaåm ñaùy ñi trong oáng ngoaøi vôùi nhieät ñoä vaøo t WS =
o o
100,6315 C vaø nhieät ñoä ra tWR = 40 C.
Caân baèng nhieät: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV)
o
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 40 C = 4,178 (kJ/kg.K)
o
Nhieät dung rieâng cuûa axit ôû 40 C = 2,1(kJ/kg.K)
Neân: hWR = (0,72. 4,178 + 0,28. 2,1). 40 = 143,8464 (kJ/kg)
o
Tra baûng 1.250, p312, ST I ⇒ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 25 C : hV = 104,75
(kJ/kg)
o
⇒ Enthalpy cuûa nöôùc ôû 35 C : hR = 146,65 (kJ/kg)
Löôïng nhieät trao ñoåi: Q = GW(hWS – hWR) = 31435,7 (kJ/h)
Q
Suaát löôïng nöôùc laïnh caàn duøng: G n = h R − h V = 750,255 (kg/h)

Thieát bò ngöng tuï saûn phaåm ñænh
Choïn:
o
 Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng vôùi nhieät ñoä vaøo t V = 25 C vaø nhieät ñoä
o
ra tR = 40 C.
 Doøng hôi taïi ñænh ñi ngoaøi oáng vôùi nhieät ñoä ngöng tuï t ngöng = 100,009
o
( C)
Caân baèng nhieät: Qnt = (R + 1)GDrD = Gn (hR – hV)
Neân: Qnt = (R + 1)DrD = 3485616,314 (kJ/h)
o
(kJ/kg)
o
Q nt
Löôïng nöôùc caàn duøng: G n = h − h = 55459,3 (kg/h)
R V

Thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu
Choïn:
o
 Doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo t V = tFV = 25 C
o
vaø nhieät ñoä ra tR = tFS = 100,1524 C.
 Hôi ngöng tuï ñi trong oáng ngoaøi coù aùp suaát 2,5at:
 Nhieät hoùa hôi: rH O = r = 2189500 (J/kg)
2 n

 Nhieät ñoä soâi: t H 2O = tn = 126,25 ( C)
o

Trang 17


o
⇒ Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 25 C = 4,178(kJ/kg.K)

o
⇒ Nhieät dung rieâng cuûa axit axetic ôû 25 C = 2,0205 (kJ/kg.K)
⇒ hFV = cF.tFV = [ x F cN + (1 − x F )cA ]tFV = (0,92. 4,178 + 0,08. 2,0205). 25
= 100,135 (kJ/kg)
Caân baèng nhieät: Q = GF(hFS – hFV) = Gnrn
Neân: Q = GF(hFS – hFV) = 500.(408,326 – 100,135) = 154095,5 (kJ/h)
Q
Löôïng hôi ñoát caàn duøng: G n = rn = 70,3793 (kg/h)

Chöông 5

TÍNH THIEÁT BÒ CHÍNH
(Thaùp maâm xuyeân loã)

Phöông trình ñöôøng laøm vieäc :
R x 3,2562 0,9985
Phaàn luyeän: y = R + 1 x + R + 1 = 3,2562 + 1 x + 3,2562 + 1
D

= 0,765x + 0,2346
R+ f 1− f 3,2562 +1,30215 1 −1,30215
Phaàn chöng: y = R +1 x + R +1 xW = 3,2562 +1
x+
3,2562 +1
× 0,8955

= 1,071x – 0,06357

I. ÑÖÔØNG KÍNH THAÙP :
1. Phaàn luyeän:
1.1. Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän :
Noàng ñoä phaàn mol trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän:
x + x F 0,9985 + 0,9746
xL = D = = 0,9865 (mol nöôùc/ mol hoãn hôïp)
2 2
Döïa vaøo hình 2
o
⇒ Nhieät ñoä trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: T LL = 100,08 ( C)
Noàng ñoä phaàn khoái löôïng trung bình cuûa pha loûng trong luyeän:
x + x F 0,995 + 0,92
xL = D = = 0,9575 (kg nöôùc/ kg hoãn hôïp)
2 2

Trang 18


o 3
⇒ Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 100,08 C: ρNL = 958,341 (kg/m )
o 3
⇒ Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 100,08 C: ρAL = 957,856 (kg/m )
1 x 1 − xL 0,9575 1 − 0,9575 3
= L + = + ⇒ ρLL = 958,32 (kg/m )
ρ LL ρ NL ρ AL 958,341 957,856

1.2. Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän :
Noàng ñoä trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän:
yL = 0,765xL + 0,2346 = 0,765 . 0,9865 + 0,2346 = 0,98927
Döïa vaøo hình 2
o
⇒ Nhieät ñoä trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: T HL = 100,092 ( C)
Khoái löôïng mol trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän :
MHL = yL. MN + (1 – yL). MA
= 0,98927.18 + (1 – 0,98927). 60 = 18,45 (kg/kmol)
Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän:
PM HL 1 ×18,45
ρ HL = = 3
22,4
× (100,092 + 273) = 0,6027 (kg/m )
RTHL
273

Trang 19


118
117
116
115
114
113
112
111
110
109
108
107
106
105
104
103
102
101
100
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

Hình 2: Giaûn ñoà T – x,y cuûa heä Nöôùc – Axit axetic

1.3. Tính vaän toác pha hôi ñi trong phaàn luyeän :
Tra baûng IX.4a, trang 169, [6] :Vôùi ñöôøng kính thaùp trong khoaûng 0,8 ÷
0,9(m) thì khoaûng caùch maâm laø: ∆h = 300 (mm) =
0,3 (m)
Tra ñoà thò 6.2, trang 256, [4] ⇒ C = 0,032
Vaän toác pha hôi ñi trong phaàn luyeän:
ρ LL 958,32
ωL = C = 0,032
ρ HL 0,6027 = 1,276 (m/s)

1.4. Tính ñöôøng kính phaàn luyeän:
Suaát löôïng mol cuûa pha hôi trong phaàn luyeän: n HL = nHD = 85,684 (kmol/h)
Suaát löôïng theå tích cuûa pha hôi trong phaàn luyeän:
22,4
85,684 × × (100,092 + 273) 3
n RT 273 = 0,7286 (m /s)
Q HL = HL HL =
3600 × P 3600 ×1

Trang 20


4QHL 4 × 0,7286
Ñöôøng kính phaàn luyeän: φ L = πω L
=
π × 1,276 = 0,852657 (m)

2. Phaàn chöng:
Tính toaùn töông töï nhö phaàn luyeän ⇒ ta coù baûng keát quaû sau:

xc xC TLC ρNC ρAC ρLC
100,3 958,11 957,29
0,935 0,82 9 1 8 957,96

yc THC MHC ρHC ωC QHC φC
0,93781 100,53 20,61 0,6725 0,729
5 3 2 2 1,2077 5 0.877

Vì φL ≈ φC ⇒ ta coù theå laáy ñöôøng kính cuûa toaøn thaùp laø ñöôøng kính cuûa
phaàn chöng
Choïn φ = 0,85 (m)
Keát luaän: ñöôøng kính thaùp laø φ = 0,85 (m)
Vaän toác pha hôi trong phaàn chöng vaø phaàn luyeän theo thöïc teá:
4QHC 4 × 0,7295
ωC = =
πφ 2 π × 0,85 2 =1,285575 (m/s)
4Q HL 4 × 0,7286
ωL = =
πφ 2 π × 0,85 2 =1,284 (m/s)

Trang 21


Phaàn chöng
Soá maâm lyù thuyeát :

Phaàn

Ñöôøng chöng :
Y = 1,071x –
0,06357

Trang 22


Phaàn luyeän (phoùng
to)

Ñöôøng luyeän :
Y = 0,765x +
0,2346

Hình 3: Ñoà thò soá maâm lyù thuyeát

II. CHIEÀU CAO THAÙP :
1. Phaàn luyeän:
Döïa vaøo hình 3 ⇒ Soá maâm lyù thuyeát phaàn luyeän: nltL = 19
1.1. Tính hieäu suaát maâm:
o
Taïi nhieät ñoä trung bình cuûa pha hôi trong phaàn luyeän T HL = 100 092 C ,
• Tra baûng 1.250, trang 312, [5]
⇒ Aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa nöôùc PNL = 1,03666 at = 761,945 (mmHg)
• Tra hình XXIII, trang 466, [4]
⇒ Aùp suaát hôi baõo hoøa cuûa axit axetic P AL = 415,73 (mmHg)
PNL 761,945
Neân: α L = P = 413,73 = 1,833
AL
o
Taïi nhieät ñoä trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän T LL = 100,08 C ,
• Tra baûng 1.104, trang 96, [5] ⇒ Ñoä nhôùt cuûa nöôùc µNL = 0,2836344
(cP)

Trang 23


• Duøng toaùn ñoà 1.18, trang 90, [5] ⇒ Ñoä nhôùt cuûa axit axetic µAL = 0,4
(cP)
⇒ Ñoä nhôùt cuûa hoãn hôïp loûng:
lgµhh = x1lgµ1 + x2lgµ2 (coâng thöùc (I.12), trang 84, [5])
Neân: lgµL = 0,9865. lg0,2836344+ (1 – 0,9865)lg0,4
⇒ µL = 0,28495 (cP)
⇒ αLµL = 0,5223
Tra hình 6.4, trang 257, [4] ⇒ EL = 0,56
Vì thaùp coù ñöôøng kính φ = 0,85m < 0,9m neân khoâng caàn hieäu chænh laïi
giaù trò EL.
1.2. Tính soá maâm thöïc teá phaàn luyeän:
nltL 19
Soá maâm thöïc: nttL = E = 0,56 = 33,928 ≈ 34
CL

2. Phaàn chöng:
nltC PNC PAC αC µNC µAC µC
0,282840
7 774,847 422,66 1,833 6 0,398 0,2892

αCµC EC nttC nttC quy troøn
0,53 0,55 12,727 13

3. Chieàu cao thaùp:
Soá maâm thöïc teá cuûa toaøn thaùp: ntt = nttL + nttC = 34 + 13 = 47
Chieàu cao thaân thaùp: Hthaân = (ntt –1)∆h + 1 = 13,8 (m)
ht
Choïn ñaùy (naép) ellip tieâu chuaån coù φ = 0,25 ⇒ ht = 0,25. 0,85 = 0,2125

(m)
Choïn chieàu cao gôø: hg = 50mm = 0,05 (m)
Chieàu cao ñaùy (naép): Hñn = ht+ hg = 0,2625 (m)
Keát luaän:
Chieàu cao toaøn thaùp: H = Hthaân + 2Hñn = 13,8 + 2 . 0,2625 = 14,325 (m)

Trang 24


III. TRÔÛ LÖÏC THAÙP :
1. Caáu taïo maâm loã:
Choïn thaùp maâm xuyeân loã coù oáng chaûy chuyeàn vôùi:
 Tieát dieän töï do baèng 8% dieän tích maâm.
 Ñöôøng kính loã: dloã = 3mm = 0,003 (m).
 Chieàu cao gôø chaûy traøn: hgôø = 50mm = 0,05 (m).
 Dieän tích cuûa 2 baùn nguyeät baèng 20% dieän tích maâm.
 Loã boá trí theo hình luïc giaùc ñeàu.
 Khoaûng caùch giöõa 2 taâm loã baèng 7mm.
 Maâm ñöôïc laøm baèng theùp khoâng gæ X18H10T.
Soá loã treân 1 maâm:
2 2
8% S maâm  φ   0,85 
N= = 0,08
d  = 0,08
  = 6422
S loã  loã   0,003 

Goïi a laø soá hình luïc giaùc.
AÙp duïng coâng thöùc (V.139), trang 48, [6]: N = 3a(a+1) +1
Giaûi phöông trình baäc 2 ⇒ a = 46 ⇒ N = 6487 (loã)
Soá loã treân ñöôøng cheùo: b = 2a + 1 = 93 (loã)

2. Trôû löïc cuûa ñóa khoâ:
ω' 2 .ρH
Aùp duïng coâng thöùc (IX.140), trang 194, [6]: ∆Pk = ξ
2
Ñoái vôùi ñóa coù tieát dieän töï do baèng 8% dieän tích maâm thì ξ = 1,82
2.1. Phaàn luyeän:
ωL 1,284
Vaän toác hôi qua loã: ω’L = 8% = 0,08 = 16,05 (m/s)
16,05 2.0,6027 2
Neân: ∆PkL = 1,82 2
= 141,284 (N/m )

2.2. Phaàn caát:
ωC 1,285575
Vaän toác hôi qua loã: ω’C = 8% = 0,08 = 16,07 (m/s)
16,07 2.0,67252 2
Neân: ∆PkC = 1,82 2
= 158,044 (N/m )

3. Trôû löïc do söùc caêng beà maët:
Vì ñóa coù ñöôøng kính loã > 1mm

Trang 25


4σ
⇒ Aùp duïng coâng thöùc (IX.142), trang 194, [6]: ∆Pσ = 1,3d + 0,08d 2
loã loã

o
Taïi nhieät ñoä trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän T LL = 100,08 C
• Tra baûng 1.249, trang 310, [5]
⇒ Söùc caêng beà maët cuûa nöôùc σNL = 0,58834 (N/m)
• Tra baûng 1.242, trang 300, [5]
⇒ Söùc caêng beà maët cuûa axit σAL = 0,019793 (N/m)
1 1 1 σ 1σ 2
Aùp duïng coâng thöùc (I.76), trang 299, [5]: σ = σ + σ ⇒ σ = σ + σ
1 2 1 2
0,58834 × 0,019793
Neân: σ LL = 0,58834 × 0,19793 = 0,01915 (N/m)
4 × 0,01915
Cho ta: ∆PσL = 1,3 × 0,003 + 0,08 × 0,003 2 = 19,6374 (N/m )
2

3.2. Phaàn chöng:
σNC σAC σLC ∆pσC
0,587735 0,01944 0,01882 19,3051
6 9 6 7

4. Trôû löïc thuûy tónh do chaát loûng treân ñóa taïo ra:
Aùp duïng coâng thöùc trang 285, [4]:∆Pb = 1,3hbKρLg
Vôùi: hb = hgôø + ∆hl
2/ 3
 QL 
∆h l =  
1,85L K 
 gôø 

Trong ñoù:
 Lgôø : chieàu daøi cuûa gôø chaûy traøn, m
 K = ρb/ρL : tyû soá giöõa khoái löôïng rieâng chaát loûng boït vaø khoái löôïng
rieâng cuûa chaát loûng, laáy gaàn baèng 0,5.
n L .M L 3
 QL = ρ : suaát löôïng theå tích cuûa pha loûng, m /s.
L

Tính chieàu daøi gôø chaûy traøn:

Trang 26


R

α
Lgô

Ta coù: Squaït - S∆ = Sbaùn nguyeät
R2 1 α α 20% 2
⇔α − 2. R sin R cos = πR
2 2 2 2 2
⇔ α - sinα = 0,3π
Duøng pheùp laëp ⇒ α = 1,8915 (Rad)
α 1,8915
Neân: Lgôø = φsin 2 = 0,85. sin 2 = 0,6893 (m)

Khoái löôïng mol trung bình cuûa pha loûng trong phaàn luyeän:
M LD + M F 18,063 + 19,067
MLL = = = 18,565 (kg/kmol)
2 2
Suaát löôïng mol cuûa pha loûng trong phaàn luyeän: n LL = L = 65,55 (kmol/h)
Suaát löôïng theå tích cuûa pha loûng trong phaàn luyeän:
n LL .M LL 65,55 ×18,565
QLL = = −4 3
ρLL 958,32 × 3600 = 3,5274.10 (m /s)
2/3
 3,5274.10 −4 
Neân: ∆hlL = 1,85 ×0,6893 ×0,5 
−3
  = 6,74.10 (m)
 

Cho ta: ∆PbL = 1,3(hgôø + ∆hlL)KρLLg
−3 2
= 1,3.(0,05 +6,74.10 ). 0,5. 958,32. 9,81 = 346,7227 (N/m )

4.2. Phaàn chöng:

MLC QLC ∆hlC ∆pbC

1,5761.10 3,94.10 329,48
20,728 −4 −3
1

5. Toång trôû löïc thuyû löïc cuûa thaùp:

Trang 27


Toång trôû löïc cuûa 1 maâm trong phaàn luyeän cuûa thaùp laø:
2
∆PL = ∆PkL + ∆PσL + ∆PbL = 141,284 + 19,6374 + 346,7227 = 490,4024 (N/m )
Toång trôû löïc cuûa 1 maâm trong phaàn chöng cuûa thaùp laø:
2
∆PC = ∆PkC + ∆PσC + ∆PbC = 158,044 + 19,30517 + 329,481 = 506,83017 (N/m )
Kieåm tra hoaït ñoäng cuûa maâm:
Kieåm tra laïi khoaûng caùch maâm ∆h = 0,3m ñaûm baûo cho ñieàu kieän hoaït
∆P
ñoäng bình thöôøng cuûa thaùp: ∆h > 1,8 ρL g

Vôùi caùc maâm trong phaàn chöng trôû löïc thuyû löïc qua 1 maâm lôùn hôn
trôû löïc thuyû löïc cuûa maâm trong phaàn luyeän, ta coù:
∆PC 506,83017
1,8 = 1,8
ρLC g 957,96 × 9,81 = 0,097 < 0,3

⇒ Ñieàu kieän treân ñöôïc thoûa.
Keát luaän:
Toång trôû löïc thuûy löïc cuûa thaùp:
2
∆P = nttL.∆PL + nttC∆PC = 34. 490,4024 + 13. 506,83017 = 23262,4738 (N/m )

6. Kieåm tra ngaäp luït khi thaùp hoaït ñoäng:
Khoaûng caùch giöõa 2 maâm: ∆h = 300 (mm).
Boû qua söï taïo boït trong oáng chaûy chuyeàn, chieàu cao möïc chaát loûng
trong oáng chaûy chuyeàn cuûa maâm xuyeân loã ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu
thöùc (5.20), trang 120, [2]:
hd = hgôø + ∆hl + ∆P + hd’ , (mm.chaát loûng)
Trong ñoù:
 hgôø : chieàu cao gôø chaûy traøn (mm)
 ∆hl : chieàu cao lôùp chaát loûng treân maâm (mm).
 ∆P: toång trôû löïc cuûa 1 maâm (mm.chaát loûng).
 hd’ : toån thaát thuûy löïc do doøng loûng chaûy töø oáng chaûy chuyeàn vaøo
maâm, ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc (5.10), trang 115, [2]:
2
 QL 
h d' = 0,128.
 100.S 
 , (mm.chaát loûng)
 d 
3
 QL : löu löôïng cuûa chaát loûng (m /h).
 Sd : tieát dieän giöõa oáng chaûy chuyeàn vaø maâm.
π 2 2
Sd = 0,8 . Smaâm = 0,8. 4 .0,85 = 0,454 (m )

Trang 28

1
Ñeå thaùp khoâng bò ngaäp luït khi hoaït ñoäng thì: h d ≤ 2 ∆h = 150 (mm)

-3
 ∆hlL = 6,74.10 (m) = 6,74 (mm)
490,4024 490,4024
 ∆pL = ×1000 = ×1000 = 52,164 (mm.chaát loûng)
ρLL g 958,32 × 9,81
2 2
 Q LL   3,5274.10 −4 × 3600 
 hd ' L = 0,128.
 100.S  = 0,128.
   = 10 − (mm.chaát loûng)

4

 d   100 × 0,454 
−4
Neân: hdL = 50 + 6,74 + 52,164 + 10 = 108,9041 (mm) < 150 (mm)
Vaäy: Khi hoaït ñoäng thì maâm ôû phaàn luyeän seõ khoâng bò ngaäp luït.

6.2. Phaàn chöng:
−3
 ∆hlC = 3,94.10 (m) = 3,94 (mm)
506,83017 506,83017
 ∆PC = ×1000 = ×1000 = 53,932 (mm.chaát loûng)
ρLL g 957,96 × 9,81
2 2
 Q LC   1,5761.10 −4 × 3600 
 hd 'C = 0,128.
 100.S  = 0,128.
   =2.10 − (mm.chaát

5

 d   100 × 0,454 
loûng)
−5
Neân: hdC = 50 + 3,94 + 53,932 + 2.10 = 107,872 (mm) < 150 (mm)
Vaäy: Khi hoaït ñoäng thì maâm ôû phaàn chöng seõ khoâng bò ngaäp luït.
Keát luaän: Khi hoaït ñoäng thaùp seõ khoâng bò ngaäp luït.
7. Kieåm tra tính ñoàng nhaát cuûa hoaït ñoäng cuûa
maâm.
Tính vaän toác toái thieåu qua loã cuûa pha hôi v min ñuû ñeå cho caùc loã treân
maâm ñeàu hoaït ñoäng:
gρ LC hbC 9,81 × 957,96 × (0,05 + 3,94.10 −3 )
vminC = 0,67 = 0,67 = 13,635 < 16,07
ξρHC 1,82 × 0,67252
gρ LC hbC 9,81 × 958,32 × (0,05 + 6,74.10 −3 )
vminL = 0,67 = 0,67 = 14,775 < 16,05
ξρHC 1,82 × 0,6027

⇒ Caùc loã treân maâmñeàu hoaït ñoäng.

IV. BEÀ DAØY THAÙP :
1. Thaân thaùp:
Vì thaùp hoaït ñoäng ôû aùp suaát thöôøng neân ta thieát keá thaân hình truï
baèng phöông phaùp haøn hoà quang ñieän, kieåu haøn giaùp moái 2 phía. Thaân
thaùp ñöôïc gheùp vôùi nhau baèng caùc moái gheùp bích.

Trang 29

o
Vì thaùp hoaït ñoäng ôû nhieät ñoä cao (>100 C) neân ta phaûi boïc caùch nhieät
cho thaùp.
Ñeå ñaûm baûo chaát löôïng cuûa saûn phaåm vaø khaû naêng aên moøn cuûa axit
axetic ñoái vôùi thieát bò, ta choïn thieát bò thaân thaùp laø theùp khoâng gæ maõ
X18H10T.
1.1. Caùc thoâng soá caàn tra vaø choïn phuïc vuï cho quaù trình tính toaùn :
 Nhieät ñoä tính toaùn:
Töø xWN = 0,8955, Döïa vaøo hình 2
o
⇒ Nhieät ñoä soâi cuûa pha loûng TSL = 100,6315 ( C)
o
Nhieät ñoä soâi cuûa pha hôiTSH = 100,966 ( C)
o
⇒ tmax =100,966 C)
o 3
⇒ Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc ôû 100,966 C: ρN = 957,2755 (kg/m )
o 3
⇒ Khoái löôïng rieâng cuûa axit axetic ôû 100,966 C: ρA = 956,2612(kg/m )
1 x 1 − xW 0,72 1 − 0,72 3
= W + = + ⇒ ρLW = 956,9913 (kg/m )
ρ LW ρN ρA 957,2755 956,2612
o o
⇒ t = tmax + 20 C = 100,966 + 20 = 120,966 ( C)
 AÙp suaát tính toaùn:
Vì thaùp hoaït ñoäng ôû aùp suaát thöôøng neân: P = P thuûy tónh + ∆P
Khoái löôïng rieâng trung bình cuûa pha loûng trong toaøn thaùp:
ρ LL + ρ LC 958,32 + 957,96
ρL = = 3
= 958,14(kg/m )
2 2
Neân: P = ρLgH = 958,14 . 9,81 . 14,325 + 23262,4738
2 2
= 157908,21 (N/m ) = 0,1579(N/mm )
 Heä soá boå sung do aên moøn hoùa hoïc cuûa moâi tröôøng :
Vì moâi tröôøng axit coù tính aên moøn vaø thôøi gian söû duïng thieát bò laø
trong 20 naêm
⇒ Ca = 1. 2 = 2 (mm)
 ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån:
* 2
Vì vaät lieäu laø X18H10T ⇒ [σ] = 140 (N/mm ) (Hình 1.1, trang 18, [7])
 Heä soá hieäu chænh:
Vì thieát bò coù boïc lôùp caùch nhieät ⇒ η = 0,95 (trang 26, [7])
* 2
 ÖÙng suaát cho pheùp: [σ] = η [σ] = 133 (N/mm )

Trang 30


 Heä soá beàn moái haøn:
Vì söû duïng phöông phaùp haøn hoà quang ñieän, kieåu haøn giaùp moái 2
phía
⇒ ϕh = 0,95 (Baûng XIII.8, trang 362, [6])

1.2. Tính beà daøy:
[σ] 133
Ta coù: P ϕh = 0,1579 ×0,95 = 800,19 > 25
φP 850 × 0,1579
⇒ S’ = 2[σ ]ϕh = 2 ×133 × 0,95 = 0,5311 ⇒ S’ + Ca = 0,5311 + 2 = 2,5311 (mm)

Quy troøn theo chuaån: S = 3 (mm) (Baûng XIII.9, trang 364, [6])
Beà daøy toái thieåu: Smin = 3 (mm) (Baûng 5.1, trang 128, [7])
⇒ Beà daøy S thoûa ñieàu kieän.

1.3. Kieåm tra ñoä beàn:
S − Ca 3 −2
Ñieàu kieän: ≤ 0,1 ⇔ ≤ 0,1 ⇔ 0,001176 ≤ 0,1 (thoûa)
φ 850
2[σ ]ϕh ( S − C a ) 2 ×133 × 0,95 × (3 − 2)
Neân: [ P ] = φ + ( S − C ) = 850 + (3 − 2) = 0,297 > P= 0,1579 (thoûa)
a

Keát luaän: S = 3 (mm)
2. Ñaùy vaø naép:

Choïn ñaùy vaø naép coù daïng hình ellip tieâu chuaån, coù gôø, laøm baèng theùp
X18H10T
Choïn beà daøy ñaùy vaø naép baèng vôùi beà daøy thaân thaùp: S = 3 (mm).
 S − Ca
 D ≤ 0,125
 t
Kieåm tra ñieàu kieän:  2[ σ]ϕ h (S − Ca )
[ P] = ≥P

 R t + (S − Ca )
Trong ñoù: Dt = φ
ht
Vì ñaùy vaø naép coù hình ellip tieâu chuaån vôùi D = 0,25 ⇒ Rt = Dt
t

Trang 31


⇒ Ñieàu kieän treân ñöôïc thoûa nhö ñaõ kieåm tra ôû phaàn thaân thaùp.
Keát luaän: Kích thöôùc cuûa ñaùy vaø naép:
 Ñöôøng kính trong: Dt = φ = 850 (mm)
 ht = 212,5 (mm)
 Chieàu cao gôø: hgôø = 50 (mm)
 Beà daøy: S = 3 (mm)
2
 Dieän tích beà maët trong: Sbeà maët = 0,92 (m ) (Baûng XIII.10, trang
382, [6])

V. BEÀ DAØY MAÂM :
1. Caùc thoâng soá caàn tra vaø choïn phuïc vuï cho quaù trình tính
toaùn:
o
 Nhieät ñoä tính toaùn: t = tmax = 100,966 ( C)
 AÙp suaát tính toaùn: P = Pthuûy tónh + Pgôø
Choïn beà daøy gôø chaûy traøn laø 3mm.
Theå tích cuûa gôø chaûy traøn:
-6 −4 3
V = 0,6893. (50 + 50 + 300 – 20). 3. 10 = 7,858.10 (m )
Tra baûng XII.7, trang 313, [6]
3
⇒ Khoái löôïng rieâng cuûa theùp X18H10T laø: ρX18H10T = 7900 (kg/m )
Khoái löôïng gôø chaûy traøn: m = VρX18H10T = 6,2078 (kg)
mg
Pgôø=
AÙp suaát do gôø chaûy traøn taùc duïng leân maâm troøn: φ2 = 107,32
π
4
2
(N/m )
3
Khoái löôïng rieâng cuûa chaát loûng taïi ñaùy thaùp: ρLW = 956,9913(kg/m )
AÙp suaát thuûy tónh:
Pthuûy tónh = ρLWg .(hgôø + ∆hlC)
−3 2
= 956,9913 . 9,81 . (0,05 + 3,94.10 ) = 506,3933 (N/m )
2 −4 2
⇒ P = 506,3933 + 107,32 = 613,71 (N/m ) = 6,137.10 (N/mm )
 Heä soá boå sung do aên moøn hoùa hoïc cuûa moâi tröôøng :
Vì moâi tröôøng axit coù tính aên moøn vaø thôøi gian söû duïng thieát bò laø
trong 20 naêm
⇒ Ca = 1. 2 = 2 (mm)
 ÖÙng suaát cho pheùp tieâu chuaån:

Trang 32

* 2
Vì vaät lieäu laø X18H10T ⇒ [σ] = 140 (N/mm ) (Hình 1.1, trang 18, [7])
 Heä soá hieäu chænh: η = 1 (trang 26, [7])
* 2
 ÖÙng suaát cho pheùp: [σ] = η [σ] = 140 (N/mm )
2
 Moâñun ñaøn hoài: E =199990 (N/mm ) (Baûng 2.12, trang 45, [7])
 Heä soá Poisson: µ = 0,33 (Baûng XII.7, trang 313, [6])
t −d 7−3
Heä soá ñieàu chænh: ϕb = =
 t 3 = 0,571
2. Tính beà daøy: Ñoái vôùi baûn troøn ñaëc ngaøm keïp chaët theo chu vi:
2
3P  D 
ÖÙng suaát cöïc ñaïi ôû voøng chu vi: σmax = 16  S 
 
(Coâng thöùc 6.36, trang 100, [8])
2
σ 3P  D 
Ñoái vôùi baûn coù ñuïc loã: σ l max = max =   ≤ [ σ]
ϕb 16ϕ b  S 
3P 3 × 6,137.10 −4
⇔S ≥D = 850
16[σ ]ϕb 16 ×140 × 0,571 = 1,0198 (mm)

Neân: S + Ca = 3,0198 (mm)
Choïn S = 3 (mm)

Kieåm tra ñieàu kieän beàn:
PR4
Ñoä voõng cöïc ñaïi ôû taâm: Wo =
64D T (Coâng thöùc 6.35, trang 100, [8])
W PR4
Ñoái vôùi baûn coù ñuïc loã: Wlo = o =
ϕb 64ϕb D T
ES3
Vôùi: DT =
12(1 − µ2 )
Wo 12PR4 (1 − µ 2 ) 3 PR4 (1 − µ 2 )
⇒ Wlo = ϕ = 64ϕ ES3 = 16 . ϕ ES3
b b b

Ñeå ñaûm baûo ñieàu kieän beàn thì: Wlo < ½ S
3 6,137.10 −4 × 425 4 (1 − 0,33 2 )
Maø: Wlo = . = 1,085 < ½ . 3 = 1,5
16 0,571 ×199990 × 33
⇒ Beà daøy S ñaõ choïn thoûa ñieàu kieän.
Vaäy: S = 3 (mm)

VI. BÍCH GHEÙP THAÂN – ÑAÙY vaø NAÉP :

Trang 33


Maët bích laø boä phaän quan troïng duøng ñeå noái caùc phaàn cuûa thieát bò
cuõng nhö noái caùc boä phaän khaùc vôùi thieát bò. Caùc loaïi maët bích thöôøng
söû duïng:
 Bích lieàn: laø boä phaän noái lieàn vôùi thieát bò (haøn, ñuùc vaø reøn).
Loaïi bích naøy chuû yeáu duøng thieát bò laøm vieäc vôùi aùp suaát thaáp
vaø aùp suaát trung bình.
 Bích töï do: chuû yeáu duøng noái oáng daãn laøm vieäc ôû nhieät ñoä cao,
ñeå noái caùc boä baèng kim loaïi maøu vaø hôïp kim cuûa chuùng, ñaëc
bieät laø khi caàn laøm maët bích baèng vaät lieäu beàn hôn thieát bò.
 Bích ren: chuû yeáu duøng cho thieát bò laøm vieäc ôû aùp suaát cao.
Choïn bích ñöôïc gheùp thaân, ñaùy vaø naép laøm baèng theùp CT3, caáu taïo
cuûa bích laø bích lieàn khoâng coå.

Tra baûng XIII.27, trang 417, [6]:
2
ÖÙng vôùi Dt = φ = 850 (mm) vaø aùp suaát tính toaùn P = 0,1579 (N/mm ) ⇒
choïn bích coù caùc thoâng soá sau:

Bu loâng
Dt D Db D1 Do h
db Z
(mm)
850 980 930 900 861 20 M20 24
Tra baûng IX.5, trang 170, [6], vôùi ∆h = 300 (mm) ⇒ khoaûng caùch giöõa
2 maët bích laø 1200mm vaø soá maâm giöõa 2 maët bích laø 4.
H thaân 13,8
Ta coù: =
2 2 = 6,9
⇒ Soá maët bích caàn duøng ñeå gheùp laø: (7 + 1).2 = 16 (bích)

Trang 34


H thaân 13,8
Khoaûng caùch giöõa 2 maët bích theo thöïc teá: ∆lbích = = = 0,8625
16 16
(m)
Ñoä kín cuûa moái gheùp bích chuû yeáu do vaät ñeäm quyeát ñònh. Ñeäm
laøm baèng caùc vaät lieäu meàm hôn so vôùi vaät lieäu bích. Khi xieát bu loâng,
ñeäm bò bieán daïng vaø ñieàn ñaày leân caùc choã goà gheà treân beà maët cuûa
bích. Vaäy, ñeå ñaûm baûo ñoä kín cho thieát bò ta choïn ñeäm laø daây amiaêng,
coù beà daøy laø 3(mm).

VII. CHAÂN ÑÔÕ THAÙP :
1. Tính troïng löôïng cuøa toaøn thaùp:
Tra baûng XII.7, trang 313, [6]
3
⇒ Khoái löôïng rieâng cuûa thaùp CT3 laø: ρCT3 = 7850 (kg/m )
Khoái löôïng cuûa moät bích gheùp thaân:
(
π 2
) π
mbích gheùp thaân = 4 D − Dt hρCT 3 = 4 ( 0,98 − 0,93 ) × 0,02 × 7850 = 11,776 (kg)
2 2 2

Khoái löôïng cuûa moät maâm:
π 2
mmaâm = 4 D t δ mâm 100% − 8% − 10%)ρ X 18H10T
(
π 2
= 4 .0,85 .0,003.0,82.7900 = 11,028(kg)

Khoái löôïng cuûa thaân thaùp:
π 2 2
mthaân = 4 .(D ng –D t).Hthaân . ρX18H10T
π
= 4 .(0,856 − 0,85 ).13,8.7900 = 876,45 (kg)
2 2

Khoái löôïng cuûa ñaùy (naép) thaùp:
mñaùy(naép) = Sbeà maët .δñaùy . ρX18H10T = 0,92 . 0,003. 7900 = 21,804 (kg)
Khoái löôïng cuûa toaøn thaùp:
m = 16 mbích gheùp thaân + 47 mmaâm + mthaân + 2 mñaùy(naép)
= 16. 11,776 + 47. 11,082 + 876,45 + 2. 21,804 = 1626,79(kg)

2. Tính chaân ñôõ thaùp:
Choïn chaân ñôõ: thaùp ñöôïc ñôõ treân boán chaân.

Trang 35


Vaät lieäu laøm chaân ñôõ thaùp laø theùp CT3.

Theo ñaù
y
thieábò
t

Truïc thieá bò
t
P mg 1626,79 × 9,81
Taûi troïng cho pheùp treân moät chaân: Gc = 4 = 4 =
4
4 = 0.399.10

(N)
4
Ñeå ñaûm baûo ñoä an toaøn cho thieát bò, ta choïn: G c = 0,5.10 (N)
Tra baûng XIII.35, trang 437, [6] ⇒ choïn chaân ñôõ coù caùc thoâng soá
sau:
L B B1 B2 H h s l d
160 110 135 195 240 145 10 55 23
Theå tích moät chaân ñôõ:
-9 3
Vchaân ñôõ ≈ (230. 10. 195. 2 + 160. 10. 110). 10 = 0,001073 (m )
Khoái löôïng moät chaân ñôõ: mchaân ñôõ = Vchaân ñôõ. ρCT3 = 8,423 (kg)

VIII. TAI TREO THAÙP :
Choïn tai treo: tai treo ñöôïc gaén treân thaân thaùp ñeå giöõ cho thaùp khoûi bò
dao ñoäng trong ñieàu kieän ngoaïi caûnh.
Choïn vaät lieäu laøm tai treo laø theùp CT3.
4
Ta choïn boán tai treo, taûi troïng cho pheùp treân moät tai treo: G t = Gc = 0,5.10
(N).

Trang 36


Tra baûng XIII.36, trang 438, [6] ⇒ choïn tai treo coù caùc thoâng soá sau:
L B B1 H S l a d
100 75 85 155 6 40 15 18
Khoái löôïng moät tai treo: mtai treo = 1,23 (kg)
Tra baûng XIII.37, trang 439, [6]
⇒ Choïn taám loùt tai treo baèng theùp CT3 coù caùc thoâng soá sau:
 Chieàu daøi taám loùt: H = 260 (mm).
 Chieàu roäng taám loùt: B = 140 (mm).
 Beà daøy taám loùt: SH = 6 (mm).
-9 −4 3
Theå tích moät taám loùt tai treo: Vtaám loùt = 260 .140 .6 .10 = 2,184.10 (m )
Khoái löôïng moät taám loùt tai treo: mtaám loùt = Vtaám loùt. ρCT3 = 1,714 (kg)

IX. CÖÛA NOÁI OÁNG DAÃN VÔÙI THIEÁT BÒ – BÍCH NOÁI CAÙC BOÄ
PHAÄN CUÛA THIEÁT BÒ vaø OÁNG DAÃN :

Trang 37


OÁng daãn thöôøng ñöôïc noái vôùi thieát bò baèng moái gheùp thaùo ñöôïc
hoaëc khoâng thaùo ñöôïc. Trong thieát bò naøy, ta söû duïng moái gheùp thaùo
ñöôïc.
Ñoái vôùi moái gheùp thaùo ñöôïc, ngöôøi ta laøm ñoaïn oáng noái, ñoù laø
ñoaïn oáng ngaén coù maët bích hay ren ñeå noái vôùi oáng daãn:
 Loaïi coù maët bích thöôøng duøng vôùi oáng coù ñöôøng kính d > 10mm.
 Loaïi ren chuû yeáu duøng vôùi oáng coù ñöôøng kính d ≤ 10mm, ñoâi khi
coù theå duøng vôùi
d ≤ 32mm.
OÁng daãn ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T.
Bích ñöôïc laøm baèng theùp CT3 , caáu taïo cuûa bích laø bích lieàn khoâng
coå.

1. OÁng nhaäp lieäu:
o
Nhieät ñoä cuûa chaát loûng nhaäp lieäu laø t FS = 100,1524 ( C)
Taïi nhieät ñoä naøy thì:
3
 Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: ρN = 957,886 (kg/m )
3
 Khoái löôïng rieâng cuûa axit: ρA = 957,726 (kg/m )
1 xF 1 − xF 0,92 1 − 0,92
Neân: ρ = ρ + ρ = + 3

F N A 957,886 957,726 ⇒ ρF = 957,873 (kg/m )

Choïn loaïi oáng noái caém saâu vaøo thieát bò.
Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø v F = 0,2 (m/s).
Ñöôøng kính trong cuûa oáng noái:
4.G F 4.500
Dy = =
3600 ρ F πv F 3600 × 957,873 × π × 0,2 = 0,0303822 (m) =30,3822

(mm)
⇒ Choïn oáng coù Dy = 32 (mm).
2
⇒ Caùc thoâng soá cuûa bích öùng vôùi P = 0,1579 (N/mm ) laø:

Bu loâng
Dy Dn D Db D1 h
db Z
(mm) (caùi)
32 38 120 90 70 12 M12 4

Trang 38


2. OÁng hôi ôû ñænh thaùp:
o
Nhieät ñoä cuûa pha hôi taïi ñænh thaùp laø t HD = 100,013 ( C).
Khoái löôïng rieâng cuûa pha hôi taïi ñænh thaùp:
PM HD 1 ×18,063
ρ HD = = 3
22,4
× (100,013 + 273) = 0,59017 (kg/m )
RTHD
273
Choïn vaän toác hôi ra khoûi ñænh thaùp laø vHD = 120 (m/s).
4.G HD 4 × 1547,71
Dy = 3600 ρ πv = 3600 × 0,59017 × π × 120 = 0,088 (m) = 88 (mm)
HD HD

Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] ⇒ Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l = 120
(mm).
2
Bu loâng
Dy Dn D Dδ D1 h
db Z
(mm) (caùi)
100 108 205 170 148 14 M16 4

3. OÁng hoaøn löu:
o
Nhieät ñoä cuûa chaát loûng hoaøn löu laø t LD = 100,009 ( C)
3
3
1 x 1 − xD 0,995 1 − 0,995
Neân: ρ = D + = + 3

LD ρN ρA 957,99325 957,9838 ⇒ ρLD = 957,9932 (kg/m )

Choïn loaïi oáng noái caém saâu vaøo thieát bò.
Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø v LD = 0,2 (m/s).
4.G LD 4 ×1184,07
Dy = 3600 ρ πv = 3600 × 957,9932 × π × 0,2 = 0,0467 (m) = 46,7 (mm)
LD LD


Trang 39

2
Bu loâng
Dy Dn D Dδ D1 h
db Z
(mm) (caùi)
50 57 140 110 90 12 M12 4

4. OÁng hôi ôû ñaùy thaùp:
o
Nhieät ñoä cuûa pha hôi taïi ñænh thaùp laø t HW = 100,966 ( C).
Choïn vaän toác hôi vaøo ñaùy thaùp laø vHW = 120 (m/s).
22,4
4 × 85,684 × × (100,966 + 273)
Dy = 4.n HW RTHW 273 = 0,088 (m) = 88
=
3600 Pπv HW 3600 ×1 × π ×120

(mm)
(mm).
2
Bu loâng
Dy Dn D Dδ D1 h
db Z
(mm) (caùi)
100 108 205 170 148 14 M16 4
5. OÁng daãn loûng vaøo noài ñun:
o
Nhieät ñoä cuûa chaát loûng taïi ñaùy thaùp laø t LW = 100,6315 ( C)
3
3
1 xW 1 − xW 0,8955 1 − 0,8955
Neân: ρ = ρ + ρ = + 3

LW N A 957,5263 956,8633 ⇒ ρLW = 957,457 (kg/m )

Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø v LW = 1 (m/s).
4.n LW M LW 4 × 91,773 × 22,389
Dy = 3600 ρ πv =
LW LW 3600 × 957,457 × π ×1 = 0,02755 (m) = 27,55 (mm)

Trang 40


Tra baûng XIII.32, trang 434, [6] ⇒ Chieàu daøi ñoaïn oáng noái l =
90(mm).
2

Bu loâng
Dy Dn D Dδ D1 h
db Z
(mm) (caùi)
32 38 120 90 70 12 M12 4

6. OÁng daãn loûng ra khoûi noài ñun:
Choïn vaän toác chaát loûng trong oáng noái laø v W = 0,15 (m/s).
4.GW 4 ×136,36
Dy = =
3600 ρ LW πvW 3600 × 957,457 × π × 0,15 = 0,01832(m) = 18,32

(mm)
(mm).
2

Bu loâng
Dy Dn D Dδ D1 h
db Z
(mm) (caùi)
20 25 90 65 50 12 M10 4

Khoái löôïng moät bích gheùp oáng nhập liệu :
(
π 2
) π
mbích = 4 D − Dt hρCT 3 = 4 ( 0,12 − 0,032 ) × 0,012 × 7850 = 0,9896(kg)
2 2 2

Khoái löôïng moät bích gheùp oáng hoaøn löu :
(
π 2
) π
mbích = 4 D − Dt hρCT 3 = 4 ( 0,14 − 0,05 ) × 0,012 × 7850 = 1,2651(kg)
2 2 2

Khoái löôïng moät bích gheùp oáng daãn loûng vaøo noài ñun :

Trang 41


(
π 2
)
π
mbích = 4 D − Dt hρCT 3 = 4 ( 0,12 − 0,032 ) × 0,012 × 7850 = 0,9896(kg)
2 2 2

Khoái löôïng moät bích gheùp oáng daãn loûng ra khoûi noài ñun
(
π 2
)
π
mbích = 4 D − Dt hρCT 3 = 4 ( 0,09 − 0,02 ) × 0,012 × 7850 = 0,56968(kg)
2 2 2

Khoái löôïng moät bích gheùp oáng daãn hôi :
(
π 2
)
π
mbích = 4 D − Dt hρCT 3 = 4 ( 0,205 − 0,1 ) × 0,014 × 7850 = 2,7642 (kg)
2 2 2

X. LÔÙP CAÙCH NHIEÄT :
Trong quaù trình hoaït ñoäng cuûa thaùp, do thaùp tieáp xuùc vôùi khoâng khí
neân nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh ngaøy caøng lôùn. Ñeå
thaùp hoaït ñoäng oån ñònh, ñuùng vôùi caùc thoâng soá ñaõ thieát keá, ta phaûi
taêng daàn löôïng hôi ñoát gia nhieät cho noài ñun ñeå thaùp khoâng bò nguoäi
(nhaát laø saûn phaåm ñænh, aûnh höôûng ñeán hieäu suaát cuûa thaùp). Khi ñoù,
chi phí cho hôi ñoát seõ taêng.
Ñeå thaùp khoâng bò nguoäi maø khoâng taêng chi phí hôi ñoát, ta thieát keá
lôùp caùch nhieät bao quanh thaân thaùp.
Choïn vaät lieäu caùch nhieät cho thaân thaùp laø amiaêng coù beà daøy laø δa .
Tra baûng 28, trang 416, [4]: Heä soá daãn nhieät cuûa amiaêng laø λa = 0,151
(W/m.K).
Nhieät löôïng toån thaát ra moâi tröôøng xung quanh:
Qm = 0,05.Qñ = 0,05. 3481914,263 = 174095,713 (kJ/h) = 48359,92 (W)
Nhieät taûi maát maùt rieâng:
Qm λ a λa
qm = f = δ .(t v1 − t v 2 ) = δ .∆t v (W/m )
2

tb a a

Trong ñoù:
 tv1 : nhieät ñoä cuûa lôùp caùch nhieät tieáp xuùc vôùi beà maët ngoaøi cuûa
thaùp.
 tv2 : nhieät ñoä cuûa lôùp caùch nhieät tieáp xuùc vôùi khoâng khí.
 ∆tv : hieäu soá nhieät ñoä giöõa hai beà maët cuûa lôùp caùch nhieät.
Ñeå an toaøn ta laáy ∆tv = ∆tmax = tñaùy - tkk
o
Choïn tkk = 25 C ⇒ ∆tv = ∆tmax = 100,966 – 25 = 75,966 (K)
 ftb : dieän tích beà maët trung bình cuûa thaùp (keå caû lôùp caùch nhieät),
2
m.
Dt + Dn D + D n + 2Sthaân+ 2δ a
ftb = πDtbH = π H=π t H = π(Dt + Sthaân + δa)H
2 2

Trang 42


Ta coù phöông trình:
48359,92 0,151
= .75,966
π × (0,85 + 0,003 + δ a ) ×14,325 δa
93,67956 1
⇔ (0,853 + δ ) = δ
a a

−3
⇔ δa = 9,2.10 (m) = 9,2 (mm)
Vaäy: choïn δa = 10 (mm).
Theå tích vaät lieäu caùch nhieät caàn duøng:
V = π(Dt + 2Sthaân + δa).δa .H
3
= π.(0.85 + 2. 0,003 + 0,01).0,01.14,325 = 0,38973 (m ).

Chöông 6

TÍNH THIEÁT BÒ PHUÏ

I. THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI ÑAÙY THAÙP :
Choïn thieát bò ñun soâi ñaùy thaùp laø noài ñun Kettle.
OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T, kích thöôùc oáng 38 x 3:
 Ñöôøng kính ngoaøi: dn = 38 (mm) = 0,038 (m)
 Beà daøy oáng: δt = 3 (mm) = 0,003 (m)
 Ñöôøng kính trong: dtr = 0,032 (m)
Hôi ñoát laø hôi nöôùc ôû 2,5at ñi trong oáng 38 x 3.
 Nhieät hoùa hôi: rH O = rn = 2189500 (J/kg)
2

 Nhieät ñoä soâi: t H O = t = 126,25 ( C)
o
2 n

Doøng saûn phaåm taïi ñaùy coù nhieät ñoä:
o
 Tröôùc khi vaøo noài ñun (loûng): tS1 = 100,6315 ( C)
o
 Sau khi ñöôïc ñun soâi (hôi): tS2 = 100,966 ( C)

Trang 43


1. Hieäu soá nhieät ñoä trung bình:
Choïn kieåu truyeàn nhieät ngöôïc chieàu, neân:
(126,25 −100,6315) − (126,25 −100,966)
∆t log =
126,25 −100,6315 = 25,45 (K).
Ln
126,25 −100,966

2. Heä soá truyeàn nhieät:
Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc nhö ñoái vôùi töôøng
phaúng:
1
K=
1 1 2
,(W/m .K)
+ Σrt +
αn αS

Vôùi:
2
 αn : heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát (W/m .K).
2
 αS : heä soá caáp nhieät cuûa saûn phaåm ñaùy (W/m .K).
 ∑rt : nhieät trôû qua thaønh oáng vaø lôùp caùu.

3.1. Nhieät taûi qua thaønh oáng vaø lôùp caùu :
t −t
q t = w1 w 2 , (W/m2).
Σrt

Trong ñoù:
o
 tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ñoát (trong oáng), C
 tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi saûn phaåm ñaùy (ngoaøi oáng),
o
C
δt
Σrt = + r1 + r2
λt

 Beà daøy thaønh oáng: δt = 0,003 (m)
 Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ:
λt = 16,3 (W/mK) (Baûng XII.7, trang 313, [6])
 Nhieät trôû lôùp baån trong oáng:
2
r1 = 1/5800 (m .K/W) (Baûng 31, trang 419, [4])
2
 Nhieät trôû lôùp caùu ngoaøi oáng: r2 =1/5800 (m .K/W)
-4 2
Neân: ∑rt = 5,289.10 (m .K/W)

3.2. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng :

Trang 44


AÙp duïng coâng thöùc (V.89), trang 26, [6]:
0,033 0,333
 ρh .r  ρ λ0,75 .q 0,7
αS = 7,77 . 10 .  ρ − ρ

-2 
 .  .
 h   σ µ0,45 .c0.117.Ts0,37

Nhieät ñoä soâi trung bình cuûa doøng saûn phaåm ôû ngoaøi oáng:
t +t 100,6315 + 100,966
t S = S1 S 2 = = 100,798 ( C) ≈ 100,8 ( C)
o o
2 2
⇒ TS = 100,8 + 273 = 373,8 (K)
Taïi nhieät ñoä soâi trung bình thì:
 Khoái löôïng rieâng cuûa pha hôi trong doøng saûn phaåm ôû ngoaøi oáng:
PM HW 1 × 22,389
ρh = = 3
22,4
× (100,8 + 273) = 0,73(kg/m )
RTS
273
Khoái löôïng rieâng :
3
 ρN = 957,808 (kg/m ) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
3
 ρA = 956,56 (kg/m ) (Baûng 1.2, trang 9, [5])
1 xW 1 − xW 0,72 0,28
Neân: ρ = ρ + ρ = + 3

N A 957,808 956,56 ⇒ ρ = 957,458 (kg/m )

Ñoä nhôùt
-4 2
 µN = 2,8.10 (N.s/m ) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
-4 2
 µA = 4,6.10 (N.s/m ) (Baûng 1.101, trang 91, [5])
-4 -4
Neân: lgµ = xWlgµN + (1 - xW)lgµA = 0,8955.lg(2,8.10 ) + (1 - 0,8955).lg(4,6.10 )
-4 2
⇒ µ = 2,95.10 (N.s/m )
Heä soá daãn nhieät ;
 λN = 0,68216 (W/mK) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
 λA = 0,15484 (W/mK) (Baûng 1.130, trang 134, [5])
AÙp duïng coâng thöùc (1.33), trang 123, [5]):
λ = λN.xW + λA.(1 - xW) – 0,72 xW.(1 - xW)(λN - λA) = 0,458 (W/mK)
Nhieät dung rieâng :
 cN = 4221,04 (J/kgK) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
 cA = 2434,2 (J/kgK) (Baûng 1.154, trang 172, [5])
Neân: c = cN x W + cA. (1 - x W ) = 3720,725 (J/kgK)
Söùc caêng beà maët:
 σN = 0,586932 (N/m) (Baûng 1.249, trang 310, [5])
 σA = 0,019728 (N/m) (Baûng 1.242, trang 300, [5])

Trang 45


σNσA
Neân: σ = σ + σ = 0,019086 (N/m)
N A

Nhieät hoùa hôi
 rN = 2258080 (J/kg) (Baûng 1.250, trang 312, [5])
 rA = 418600 (J/kg) (Toaùn ñoà 1.65, trang 255, [5])
Neân: r = rN x W + rA. (1 - x W ) = 1743025,6 (J/kg)
3.3. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát trong oáng :
rn .ρ 2 .g.λ3n
AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]: α n = 0,7254 n

µ n .(t n - t W1 ).d tr
o
Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 117,5 ( C)
Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï: t m = ½ (tn + tW1) = 121,875
o
( C)
3
 Khoái löôïng rieâng cuûa nöôùc: ρn = 941,544 (kg/m )
-4 2
 Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: µn = 2,23344.10 (N.s/m )
 Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: λn = 0,686 (W/mK)
2
Neân: αn = 2291,9831 (W/m K)
2
⇒ qn = αn (tn – tW1) = 20054,852 (W/m )
2
⇒ qt = qn = 20054,852 (W/m ) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
o
⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 106,893 ( C)
2
⇒ αS = 3426,773 (W/m K) (vôùi q = qt)
2
⇒ qS = αS (tW2 – tS) = 30879,328 (W/m )
Kieåm tra sai soá:
qn − qS
ε= qn 100% = 4,11% < 5% (thoûa)
o o
Keát luaän: tw1 = 117,5 C vaø tw2 = 106,893 C

3.4. Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät:
1
K = 2
1 1 = 795,53 (W/m K)
+ 5,289.10 −4 +
2291,9831 3426,773

3. Beà maët truyeàn nhieät:
Beà maët truyeàn nhieät ñöôïc xaùc ñònh theo phöông trình truyeàn nhieät:

Trang 46


Q 3481914,263 ×1000
F = K .∆t = 3600 × 795,53 × 25,45 = 49,644 (m )
ñ 2
log

4. Caáu taïo thieát bò:
Choïn soá oáng truyeàn nhieät: n = 127 (oáng). OÁng ñöôïc boá trí theo hình luïc
giaùc ñeàu.
F
Chieàu daøi oáng truyeàn nhieät: L = nπ d n + d tr = 3,555 (m) ⇒ choïn L = 4 (m)
2

Tra baûng V.II, trang 48, [6] ⇒ Soá oáng treân ñöôøng cheùo: b = 13
(oáng)
Tra baûng trang 21, [3] ⇒ Böôùc oáng: t = 48 (mm) = 0,048 (m)
⇒ Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò: D = t(b-1) + 4d n = 0,728 (m)

II. THIEÁT BÒ LAØM NGUOÄI SAÛN PHAÅM ÑAÙY :
Choïn thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy laø thieát bò truyeàn nhieät oáng
loàng oáng.
OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T:
 Kích thöôùc oáng trong: 38 x 3
 Kích thöôùc oáng ngoaøi: 57 x 3
Choïn:
o
 Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo t V = 25 C vaø
o
nhieät ñoä ra tR = 35 C.
 Saûn phaåm ñaùy ñi trong oáng ngoaøi vôùi nhieät ñoä vaøo t WS =
o o
100,6315 C vaø nhieät ñoä ra tWR = 40 C.
1. Suaát löôïng nöôùc laøm laïnh caàn duøng:
Caân baèng nhieät: Q = GW(hWS – hWR) = Gn (hR – hV)
o
Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc ôû 40 C = 4,178 (kJ/kg.K)
o
Nhieät dung rieâng cuûa axit ôû 40 C = 2,1(kJ/kg.K)
Neân: hWR = (0,72. 4,178 + 0,28. 2,1). 40 = 143,8464 (kJ/kg)
o
(kJ/kg)

Trang 47

o
Q
Suaát löôïng nöôùc caàn duøng: G n = h R − h V = 750,255 (kg/h)

2. Hieäu soá nhieät ñoä trung bình:
(100,6315 − 35) − (40 − 25)
∆t log =
100,6315 − 35 = 34,303 (K).
Ln
40 − 25

Heä soá truyeàn nhieät K ñöôïc tính theo coâng thöùc:
1
K=
1 1 ,(W/m .K)
2
+ Σrt +
αn αW

Vôùi:
2
 αn : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nöôùc laïnh (W/m .K).
2
 αW : heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy (W/m .K).

3.1. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc trong oáng :
Kích thöôùc cuûa oáng trong:
o
Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng nöôùc trong oáng: t f = ½ (tV + tR) = 30 ( C).
3
-7 2
 Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: νn = 8,05.10 (m /s)
 Chuaån soá Prandtl: Prn = 5,42
Vaän toác nöôùc ñi trong oáng:
4G n 4 × 750,255
vn = =
3600 ρ nπd tr 3600 × 995,7 × π × 0,032 2 = 0,26025 (m/s).
2

Trang 48


Chuaån soá Reynolds :
v d 0,26025 × 0,032
Re n = n. tr = 4
= 10345,3416 > 10 : cheá ñoä chaûy roái
νn 8,05.10 −7
AÙp duïng coâng thöùc (3.27), trang 110, [4] ⇒ coâng thöùc xaùc ñònh
chuaån soá Nusselt:
0,25
 Pr 
Nu n = 0,021.ε l . Re
0,8
n Pr 0, 43
n . n 
 Pr 
 w2 
Trong ñoù: ε1 – heä soá tính ñeán aûnh höôûng cuûa heä soá caáp nhieät theo tyû
leä giöõa chieàu daøi L vaø ñöôøng kính d cuûa oáng.
Tra baûng 3.1, trang 110, [4] ⇒ choïn ε1 = 1
Nu n .λ n
Heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc trong oáng: αn = d tr

t −t
q t = w1 w 2 , (W/m2).
Σrt

Trong ñoù:
 tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi saûn phaåm ñaùy (trong oáng
o
trong), C
 tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi nöôùc laïnh (ngoaøi oáng trong),
o
C
δt
Σrt = + r1 + r2
λt

 Heä soá daãn nhieät cuûa theùp khoâng gæ: λt = 16,3 (W/mK)
2
 Nhieät trôû lôùp baån trong oáng: r1 = 1/5000 (m .K/W)
2
-4 2
Neân: ∑rt = 5,565.10 (m .K/W)
3.3. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng :
Kích thöôùc cuûa oáng ngoaøi:
 Ñöôøng kính ngoaøi: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m)
 Ñöôøng kính trong: Dtr = 0,051 (m)
Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng:
o
tW = ½ (tWS + tWR) = 70,31575 ( C).

Trang 49

3
3
1 xW 1 − xW 0,72 0,28
Neân: ρ = ρ + ρ = + 3

N A 977,61 992,137 ⇒ ρ = 981,6345 (kg/m )
-4 2
 Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: µN = 3,9767.10 (N.s/m )
-4 2
 Ñoä nhôùt cuûa axit: µA = 6,278.10 (N.s/m )
-4 -4
Neân: lgµ = xWlgµN + (1 - xW)lgµA = 0,8955.lg(3,9767.10 ) + 0,1045.lg(6,278.10 )
-4 2
⇒ µ = 4,171.10 (N.s/m )
 Heä soá daãn nhieät cuûa nöôùc: λN = 0,6682 (W/mK)
 Heä soá daãn nhieät cuûa axit: λA = 0,1617 (W/mK)
Neân: λ = λN. xW + λA.(1 - xW) – 0,72 .xW.(1 - xW)(λN - λA) = 0,45286 (W/mK)
 Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4187,2526 (J/kgK)
 Nhieät dung rieâng cuûa axit: cA = 2263,22 (J/kgK)
Neân: c = cN x W + cA. (1 - x W ) = 3641,8616 (J/kgK)
 Heä soá daõn nôû theå tích cuûa nöôùc : βN = 5,816.10 (1/ñoä)
−4

Heä soá daõn nôû theå tích cuûa axit : βA = 1,16.10 (1/ñoä)
−3

Neân : β = xW .β N + (1 − xW ) β A = 0 8955. 5,816.10 + 0,1045. 1,16.10 = 6,42.10
−4 −3 −4

(1/ñoä)
cµ
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: Pr = λ = 3,3543

Vaän toác cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng:
4GW 4 × 136,36
v= =
3600 ρπ ( Dtr − d n ) 3600 × 981,6345 × π × (0,0512 − 0,038 2 ) = 0,042463 (m/s)
2 2

Ñöôøng kính töông ñöông: dtñ = Dtr – dn = 0,051 – 0,038 = 0,013 (m)
vd ρ 0,042463 × 0,013 × 981,6345
Re = tñ = = 1299,165
µ 4,171.10 −4
⇒ 10< Re <2300: cheá ñoä chaûy maøng
AÙp duïng coâng thöùc (V.45), trang 17, [6]: coâng thöùc xaùc ñònh
chuaån soá Nusselt
0 , 25
 Pr 
NuW = 0,15.εl . Re 0, 33 .Gr 0,1 Pr 0, 43 .
 Pr 

 w1 


Trang 50


Chuaån soá Grashof :
gl 3 ∆t
Gr = β γ 2 (coâng thöùc trang 305, [3])

Trong ñoù :
▪ L = dtñ = 0,013 (m)
▪ β : heä soá daõn nôû theå tích , (1/ñoä)
▪ γ : ñoä nhôùt ñoäng hoïc cuûa löu chaát , (m2/s)
µ 4,171.10 −4
γ= = −8 2
ρ.g 981,6345 ×9,81 = 4,33.10 (m /s)

▪ ∆ : cheânh leäch nhieät ñoä giöõa thaønh oáng vaø doøng saûn
t

phaåm ñaùy
∆ = tW 1 − tW , (oC)
t
Nu W .λ
Heä soá caáp nhieät cuûa doøng saûn phaåm ñaùy ngoaøi oáng: αW = d tñ
o
-4 2
-4 2
-4 -4
Neân: lgµW1 = xWlgµN + (1 - xW)lgµA = 0,8955.lg(6,145.10 ) + 0,1045.lg(8,615.10 )
-4 2
⇒ µW1 = 6,366.10 (N.s/m )
Neân: λW1 = λN.xW + λA.(1 - xW) – 0,72 xW.(1 - xW)(λN - λA) = 0,4383 (W/mK)
 Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4178 (J/kgK)
 Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cA = 2118,425 (J/kgK)
Neân: cW1 = cN x W + cA. (1 - x W ) = 3601,403 (J/kgK)
cW1µ W1
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: PrW1 = λ W1 = 5,23078

Neân: NuW = 11,69963
2
⇒ αW = 407,561 (W/m K)
2
⇒ qW = αW (tW – tW1) = 10929,057(W/m )
2
⇒ qt = qW = 10929,057 (W/m ) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng
keå)
o
⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 37,418 ( C)
⇒ PrW 2 = 4,614676

Trang 51


⇒ Nun = 73,63746
2
⇒ αn = 1419,822 (W/m K)
2
⇒ qn = αn (tW2 – tf) = 10532,2396 (W/m )

qW − qn
ε= qW 100% = 3,63% < 5% (thoûa)
o o

1
K = 2
1 1 = 269,22 (W/m K)
+ 5,565.10 −4 +
1419,822 407,561

Q
Suaát löôïng nöôùc caàn duøng: G n = h R − h V = 750,255 (kg/h)

Q 31435,7 ×1000
F = K .∆t log = 3600 × 269,22 × 24,303 = 0,94554 (m )
2

F
2
L 9
Kieåm tra: d tr = 0,032 = 281,25 > 50 ⇒ εl = 1: thoûa

Keát luaän: Thieát bò laøm nguoäi saûn phaåm ñaùy laø thieát bò truyeàn
nhieät oáng loàng oáng vôùi chieàu daøi oáng truyeàn nhieät L = 9 (m), chia thaønh
3 daõy, moãi daõy 3m.

III. THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ SAÛN PHAÅM ÑÆNH :
Choïn thieát bò ngöng tuï voû – oáng loaïi TH, ñaët naèm ngang.
OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T, kích thöôùc oáng 38 x 3:

Trang 52


Choïn:
o
 Nöôùc laøm laïnh ñi trong oáng vôùi nhieät ñoä vaøo t V = 25 C vaø nhieät ñoä
o
ra tR = 40 C.
 Doøng hôi taïi ñænh ñi ngoaøi oáng vôùi nhieät ñoä ngöng tuï t ngöng = 100,009
o
( C)

1. Hieäu soá nhieät ñoä trung bình :
(100,009 − 25) − (100,009 − 40)
∆t log =
100,009 − 25 = 67,23(K).
Ln
100,009 − 40

1
K=
1 1 2
+ Σrt + ,(W/m .K)
αn α ngöng

Vôùi:
2
 αn : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nöôùc laïnh (W/m .K).
2
 αngöng : heä soá caáp nhieät cuûa doøng hôi ngöng tuï (W/m .K).

3.1. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc ñi trong oáng :
o
Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng nöôùc trong oáng: t f = ½ (tV + tR) = 32,5 ( C).
3
-7 2
 Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: νn = 7,64.10 (m /s)
 Chuaån soá Prandtl: Prn = 5,16
Choïn vaän toác nöôùc ñi trong oáng:vn = 1 (m/s)
Gn 4 55459,3 4
⇒ Soá oáng: n = 3600 ρ . π .d 2 .v = 3600 × 994,85 . π .0,032 2.1 = 19,254
N tr n

Trang 53


Tra baûng V.II, trang 48, [6] ⇒ choïn n = 37 (oáng)
⇒ Vaän toác thöïc teá cuûa nöôùc trong oáng:
4G n 4 × 55459,3
vn = =
3600 ρ n nπd tr 3600 × 994,85 × 37 × π × 0,032 2 = 0,52 (m/s).
2

v d 0,52 × 0,032
Re n = n. tr = 4
νn 7,64.10 −7 = 21796,127 > 10 : cheá ñoä chaûy roái
AÙp duïng coâng thöùc (3.27), trang 110, [4],coâng thöùc xaùc ñònh chuaån
soá Nusselt:
0,25
 Pr 
Nu n = 0,021.ε l . Re0,8
n Pr
0, 43
n . n 
 Pr 
 w2 
Nu n .λ n
Heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc ñi trong oáng trong: αn = d tr

t −t
q t = w1 w 2 , (W/m2).
Σrt

Trong ñoù:
o
 tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ngöng tuï, C
o
 tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi nöôùc laïnh, C
δ
Σrt = t + r1 + r2
λt

2
 Nhieät trôû lôùp baån trong oáng: r1 = 1/5000 (m .K/W)
2
-4 2
Neân: ∑rt = 5,565.10 (m .K/W)

3.3. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ngöng tuï ngoaøi oáng :
Ñieàu kieän:

Trang 54


- Ngöng tuï hôi baõo hoøa.
- Khoâng chöùa khoâng khí khoâng ngöng.
- Hôi ngöng tuï ôû maët ngoaøi oáng.
- Maøng chaát ngöng tuï chaûy taàng.
- OÁng naèm ngang.
AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]⇒ Ñoái vôùi oáng ñôn chieác
naèm ngang thì:
r.ρ2 .g.λ3
α1 = 0,7254
µ.(t ngöng - t W1 ).d n

Tra baûng V.II, trang 48, [6] :
Vôùi soá oáng n = 37 thì soá oáng treân ñöôøng cheùo cuûa hình 6 caïnh laø: b
=7
Tra hình V.20, trang 30, [6] ⇒ heä soá phuï thuoäc vaøo caùch boá trí oáng
vaø soá oáng trong moãi daõy thaúng ñöùng laø εtb = 0,6 (vì xeáp xen keõ vaø soá
oáng trong moãi daõy thaúng ñöùng laø 7)
⇒ Heä soá caáp nhieät trung bình cuûa chuøm oáng: αngöng = εtbα1 = 0,6α1

o
Duøng pheùp laëp: choïn tW1 = 91 ( C)
o
Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng chaát ngöng tuï: t m = ½ (tngöng + tW1) = 95,5045 ( C)
3
3
1 xD 1 − xD 0,995 0,005
Neân: ρ = ρ + ρ = + 3

N A 961,457 963,17 ⇒ ρ = 961,4655 (kg/m )
-4 2
-4 2
-4 -4
Neân: lgµ = xDlgµN + (1 – xD)lgµA = 0,9985.lg(2,955.10 ) + 0,0015.lg(4,825.10 )
-4 2
⇒ µ = 2,957.10 (N.s/m )
Neân: λ = λN. xD + λA.(1 - xD) – 0,72 xD.(1 - xD)(λN - λA) = 0,6766 (W/mK)
 Nhieät ngöng tuï cuûa doøng hôi: r = rD = 2271688,3 (J/kg)
2
Neân: α1 = 11487,63 (W/m K)
2
⇒ αngöng = 6892,5776 (W/m K)

Trang 55

2
⇒ qngöng = αngöng (tngöng – tW1) = 62095,23167 (W/m )
2
⇒ qt = qngöng = 62095,23167(W/m )
(xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng keå)
o
⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 56,444 ( C)
⇒ Prw2 = 3,465
⇒ Nun = 138,8677
2
⇒ αn = 2677,54355 (W/m K)
2
⇒ qn = αn (tW2 – tf) = 64111,10274 (W/m )

q ngöng − q n
ε= q ngöng 100% = 3,2464% < 5% (thoûa)
o o
Keát luaän: tw1 = 91 C vaø tw2 = 56,444 C

1
K = 2
1 1 = 930,18 (W/m K)
+ 5,565.10 −4 +
2677,54355 6892,5776

Q 3485616,314 ×1000
F = K .∆t = 3600 × 930,18 × 67,23 = 15,4827 (m )
nt 2
log

Soá oáng truyeàn nhieät: n = 37 (oáng). OÁng ñöôïc boá trí theo hình luïc giaùc
ñeàu.
F
2
Soá oáng treân ñöôøng cheùo: b = 7 (oáng)
Tra baûng trang 21, [3] ⇒ Böôùc oáng: t = 48 (mm) = 0,048 (m)
⇒ Ñöôøng kính trong cuûa thieát bò: D = t(b-1) + 4d n = 0,44 (m)

Trang 56


IV. THIEÁT BÒ ÑUN SOÂI DOØNG NHAÄP LIEÄU :
Choïn thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu laø thieát bò truyeàn nhieät oáng
loàng oáng.
OÁng truyeàn nhieät ñöôïc laøm baèng theùp X18H10T:
 Kích thöôùc oáng trong: 38 x 3
 Kích thöôùc oáng ngoaøi: 57 x 3
Choïn:
o
 Doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng trong vôùi nhieät ñoä vaøo t V = tFV = 25 C
o
vaø nhieät ñoä ra tR = tFS = 100,1524 C.
 Hôi ngöng tuï ñi trong oáng ngoaøi coù aùp suaát 2,5at:
 Nhieät hoùa hôi: rH O = r = 2189500 (J/kg)
2 n

 Nhieät ñoä soâi: t H 2O = tn = 126,25 ( C)
o

1. Hieäu soá nhieät ñoä trung bình :
(126,25 − 25) − (126,25 −100,1524)
∆t log =
126,25 − 25 = 55,4324 (K)
Ln
126,25 −100,1524

2. Heä soá truyeàn nhieät :
1
K=
1 1 2
,(W/m .K)
+ Σrt +
αF αn
Vôùi:
2
 αF : heä soá caáp nhieät cuûa doøng nhaäp lieäu trong oáng (W/m .K).
2
 αn : heä soá caáp nhieät cuûa hôi ñoát ngoaøi oáng (W/m .K).

3.1. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa doøng nhaäp lieäu trong oáng :
Kích thöôùc cuûa oáng trong:

Trang 57


Nhieät ñoä trung bình cuûa doøng nhaäp lieäu trong oáng: t F = ½ (tV + tR) = 62,5762
o
( C).
3
3
1 xF 1 − xF 0,92 0,08
Neân: ρ = ρ + ρ = + 3

F N A 981,809 1001,037 ⇒ ρF = 983,32 (kg/m )
-4 2
-4 2
-4 -4
Neân: lgµF = xFlgµN + (1 – xF)lgµA = 0,9746.lg(4,5145.10 ) + 0,0254.lg(6,8197.10 )
-4 2
⇒ µF = 4,562.10 (N.s/m )
Neân: λF = λN.xF + λA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(λN - λA) = 0,59483 (W/mK)
 Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4183 (J/kgK)
Neân: cF = cN x F + cA. (1 - x F ) = 4026,043(J/kgK)
cF µ F
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: PrF = λ = 3,08774
F

Vaän toác cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng:
4G F 4 × 500
vF = =
3600 ρπd tr 3600 × 983,32 × π × 0,032 2 = 0,1756 (m/s)
2

v d ρ 0,1756 × 0,032 × 983,32
Re F = F tr F = 4
= 12113,576 > 10 : cheá ñoä chaûy roái
µF 4,562.10 −4
AÙp duïng coâng thöùc (3.27), trang 110, [4] ⇒ coâng thöùc xaùc ñònh
chuaån soá Nusselt:
0,25
 Pr 
Nu F = 0,021.ε l . Re0,8
F Pr
0, 43
F . F
 Pr 

 w2 
Nu F .λF
Heä soá caáp nhieät cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng trong: αF = d tr


Trang 58


t w1 − t w 2
qt = 2
, (W/m ).
Σrt

Trong ñoù:
o
 tw1 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi hôi ñoát, C
o
 tw2 : nhieät ñoä cuûa vaùch tieáp xuùc vôùi doøng nhaäp lieäu, C
δ
Σrt = t + r1 + r2
λt

2
 Nhieät trôû lôùp caùu trong oáng: r1 = 1/5800 (m .K/W)
2
-4 2
Neân: ∑rt = 5,289.10 (m .K/W)
3.3. Xaùc ñònh heä soá caáp nhieät cuûa hôi ngöng tuï ngoaøi oáng :
Kích thöôùc cuûa oáng ngoaøi:
 Ñöôøng kính ngoaøi: Dn = 57 (mm) = 0,057 (m)
 Ñöôøng kính trong: Dtr = 0,051 (m)
rn .ρ 2 .g.λ3n
AÙp duïng coâng thöùc (3.65), trang 120, [4]: α n = 0,7254 n

µ n .(t n - t W1 ).d n
o
o
Nhieät ñoä trung bình cuûa maøng nöôùc ngöng tuï: t m = ½ (tn + tW1) = 124,75 ( C)
3
-4 2
 Ñoä nhôùt cuûa nöôùc: µn = 2,28.10 (N.s/m )
2
Neân: αn = 15967,7555 (W/m K)
2
⇒ qn = αn (tn – tW1) = 47903,2664 (W/m )
2
⇒ qt = qn = 47903,2664 (W/m ) (xem nhieät taûi maát maùt laø khoâng ñaùng
keå)
o
⇒ tw2 = tw1 - qtΣrt = 97,914 ( C)
-4 2
-4 2
-4 -4
Neân: lgµW2 = xFlgµN + (1 – xF)lgµA = 0,9746.lg(2,88.10 ) + 0,0254.lg(4,7.10 )

Trang 59

-4 2
⇒ µW2 = 2,916.10 (N.s/m )
Neân: λW2 = λN.xF + λA.(1 - xF) – 0,72 xF.(1 - xF)(λN - λA) = 0,611633 (W/mK)
 Nhieät dung rieâng cuûa nöôùc: cN = 4218,33 (J/kgK)
Neân: cW2 = cN x F + cA. (1 - x F ) = 4074,3124 (J/kgK)
cW 2 µ W 2
AÙp duïng coâng thöùc (V.35), trang 12, [6]: PrW 2 = λ W 2 = 1,942455

Neân: NuF = 70,74614
2
⇒ αF = 1315,03(W/m K)
2
⇒ qF = αF (tW2 - tF) = 46470,24 (W/m )

q n −q F
ε= qn 100% = 2,9915% < 5% (thoûa)
o o

3.4. Xaùc ñònh heä soá truyeàn nhieät :
1
K = 2
1315,03 + 5,289.10 −4 + 15967,7555 = 739,664 (W/m K)

3. Beà maët truyeàn nhieät :
Caân baèng nhieät: Q = GF(hFS – hFV) = Gnrn
Neân: Q = GF(hFS – hFV) = 500.(408,326 – 100,135) = 154095,5 (kJ/h)
Q
Löôïng hôi ñoát caàn duøng: G n = rn = 70,3793 (kg/h)

Q 154095,5 ×1000
F = K .∆t log = 3600 ×739,664 ×55,4324 = 1,044 (m )
2

4. Caáu taïo thieát bò :
F
2

Trang 60

L 12
Kieåm tra: d tr = 0,032 = 375 > 50 ⇒ εl = 1: thoûa

Keát luaän: Thieát bò ñun soâi doøng nhaäp lieäu laø thieát bò truyeàn nhieät
oáng loàng oáng vôùi chieàu daøi oáng truyeàn nhieät L = 12 (m), chia thaønh 4
daõy, moãi daõy 3m.

V. BOÀN CAO VÒ :
1. Toån thaát ñöôøng oáng daãn:
Choïn oáng daãn coù ñöôøng kính trong laø d tr = 80 (mm)
Tra baûng II.15, trang 381, [5]
⇒ Ñoä nhaùm cuûa oáng: ε = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (aên moøn ít)
Toån thaát ñöôøng oáng daãn:
 l v 2
h1 =  λ 1 1 + Σ ξ 1 . F
 d  2g (m)
 1 
Trong ñoù:
 λ1 : heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng.
 l1 : chieàu daøi ñöôøng oáng daãn, choïn l 1 = 30(m).
 d1 : ñöôøng kính oáng daãn, d1 = dtr = 0,08(m).
 ∑ξ1 : toång heä soá toån thaát cuïc boä.
 vF : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn

1.1. Xaùc ñònh vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn :
Caùc tính chaát lyù hoïc cuûa doøng nhaäp lieäu ñöôïc tra ôû nhieät ñoä trung
bình:
t FV + t FS o
tF = 2 = 62,5762 ( C)

3
3

Trang 61


1 xF 1 − xF 0,92 0,08
Neân: ρ = ρ + ρ = + 3

F N A 981,809 1001,037 ⇒ ρF = 983,32 (kg/m )
-4 2
-4 2
Neân: lgµF = xFlgµN + (1 – xF)lgµA
-4 -4
= 0,9746.lg(4,5145.10 ) + 0,0254.lg(6,8197.10 )
-4 2
⇒ µF = 4,562.10 (N.s/m )
Vaän toác cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng:
4G F 4 × 500
vF = =
3600 ρ F πd tr 3600 × 983,32 × π × 0,08 2 = 0,0281 (m/s)
2

1.2. Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng :
v d ρ 0,0281 × 0,08 × 983,32
Re F = F tr F = = 4845,43 > 4000 : cheá ñoä chaûy roái
µF 4,562.10 −4
8/7
Chuaån soá Reynolds tôùi haïn: Regh = 6(d1/ε) = 5648,5125
Vì 4000 < ReF < Regh ⇒ cheá ñoä chaûy roái öùng vôùi khu vöïc nhaün thuûy
hoïc
AÙp duïng coâng thöùc (II.61), trang 378, [5]:
1
λ1= (1,8 lg Re −1,64) 2 = 0,04

1.3. Xaùc ñònh toång heä soá toån thaát cuïc boä :
 Choã uoán cong :
Tra baûng II.16, trang 382, [5]:
o
Choïn daïng oáng uoán cong 90 coù baùn kính R vôùi R/d = 2 thì ξu1 (1 choã) =
0,15.
Ñöôøng oáng coù 6 choã uoán ⇒ ξu1 = 0,15. 6 = 0,9
 Van :
Choïn van caàu vôùi ñoä môû hoaøn toaøn thì ξvan (1 caùi) = 10.
Ñöôøng oáng coù 2 van caàu ⇒ ξvan = 10. 2 = 20
 Löu löôïng keá : ξl1 = 0 (coi nhö khoâng ñaùng keå).
 Vaøo thaùp : ξthaùp = 1

Trang 62


Neân: ∑ξ1 = ξu1 + ξvan + ξll = 21,9
 30  0,02812
h1 = 0,04 + 21,9 . −3
Vaäy:  0,08  2 × 9,81 = 1,485.10 (m)

2. Toån thaát ñöôøng oáng daãn trong thieát bò ñun soâi doøng nhaäp
lieäu;
 l2 v 2
h2 = 
 λ 2 + Σ ξ 2 . 2
 2g (m)
 d2 
Trong ñoù:
 λ2 : heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng.
 l2 : chieàu daøi ñöôøng oáng daãn, l2 = 12 (m).
 d2 : ñöôøng kính oáng daãn, d2 = dtr = 0,032(m).
 ∑ξ2 : toång heä soá toån thaát cuïc boä.
 v2 : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn

2.1. Vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng daãn :v2 = 0,1756 (m/s)
2.2. Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong ñöôøng oáng :
Chuaån soá Reynolds : Re2 = 12113,576 > 4000: cheá ñoä chaûy roái
Ñoä nhaùm: ε = 0,0002
Chuaån soá Reynolds giôùi haïn:
8/7
Regh = 6(d1/ε) = 1982,191
Chuaån soá Reynolds khi baét ñaàu xuaát hieän vuøng nhaùm:
9/8
Ren = 220(d1/ε) = 66383,120
Vì Regh < Re1 < Ren ⇒ cheá ñoä chaûy roái öùng vôùi khu vöïc quaù ñoä.
AÙp duïng coâng thöùc (II.64), trang 379, [5]:
0,25
 ε 100 
λ2 = 0,1.1,46. d + Re 
  = 0,0363
 2 2 

2.3. Xaùc ñònh toång heä soá toån thaát cuïc boä :
 Chöõ U :
Tra baûng 9.5, trang 94, [1]: ξU2 (1 choã) = 2,2
Ñöôøng oáng coù (4 – 1) = 3 chöõ U ⇒ ξU2 = 2,2. 3 = 6,6

 Ñoät thu :

Trang 63


Fo 0,0322
Khi F = 0,082 = 0,160 thì ξñoät thu 2 (1choã) = 0,458
1

Coù 1 choã ñoät thu ⇒ ξñoät thu 1 = 0,458
 Ñoät môû :
Fo 0,0322
Khi F = 0,082 = 0,160 thì ξñoät môû 2 (1choã) = 0,708
1

Coù 1 choã ñoät môû ⇒ ξñoät môû 2 = 0,708

Neân: ∑ξ2 = ξU2 + ξñoât thu 2 + ξñoät môû 2 = 7,766
 12  0,1756 2
Vaäy: h2 =  0,0363 + 7,766 . = 0,19134 (m)
 0,032  2 × 9,81

3. Chieàu cao boàn cao vò:
Choïn :
 Maët caét (1-1) laø maët thoaùng chaát loûng trong boàn cao vò.
 Maët caét (2-2) laø maët caét taïi vò trí nhaäp lieäu ôû thaùp.
Aùp duïng phöông trình Bernoulli cho (1-1) vaø (2-2):
P1 v1
2
P2 v2
2

z1 + ρ .g + 2.g = z2 + ρ .g + 2.g +∑hf1-2
F F
2 2
P2 − P1 v 2 − v 1
⇔ z1 = z2 + +
ρ F .g 2.g +∑hf1-2
Trong ñoù:
 z1: ñoä cao maët thoaùng (1-1) so vôùi maët ñaát, hay xem nhö laø chieàu
cao boàn cao vò Hcv = z1.
 z2: ñoä cao maët thoaùng (2-2) so vôùi maët ñaát, hay xem nhö laø chieàu
cao töø maët ñaát ñeán vò trí nhaäp lieäu:
z2 = hchaân ñôõ + hñaùy + (nttC – 1)∆h + 0,5
= 0,24 + 0,2625 + (13 – 1).0,3 + 0,5 = 4,6025 (m)
4 2
 P1 : aùp suaát taïi maët thoaùng (1-1), choïn P 1 = 1 at = 9,81.10 (N/m )
 P2 : aùp suaát taïi maët thoaùng (2-2)
2
Xem ∆P = P2 – P1 = nttL .∆PL = 34. 490,4024 = 16673,6816 (N/m )
 v1 : vaän toác taïi maët thoaùng (1-1), xem v1 = 0 (m/s).
 v2 : vaän toác taïi vò trí nhaäp lieäu, v2 = vF = 0,0281 (m/s).

Trang 64


 ∑hf1-2 : toång toån thaát trong oáng töø (1-1) ñeán (2-2):
∑hf1-2 = h1 + h2 = 0,192825 (m)
Vaäy: Chieàu cao boàn cao vò:
2 2
P2 − P1 v 2 − v1
Hcv = z2 + ρ .g + 2.g +∑hf1-2
F

16673,6816 0,02812 − 0
= 4,6025+ 983,32 ×9,81 +
2 ×9,81 + 0,192825

= 6,523858 (m)
Choïn Hcv = 10 (m).

VI. BÔM :
1. Naêng suaát:
o
Nhieät ñoä doøng nhaäp lieäu laø t F = 25 C.
3
3
1 xF 1 − xF 0,92 0,08
Neân: ρ = ρ + ρ = + 3

F N A 996,9 1042,75 ⇒ ρF = 1000,42 (kg/m )
-4 2
-3 2
-4 -3
Neân: lgµF = xFlgµN + (1 – xF)lgµA = 0,9746.lg(8,92.10 ) + 0,0254.lg(1,125.10 )
-4 2
⇒ µF = 8,973.10 (N.s/m )
Suaát löôïng theå tích cuûa doøng nhaäp lieäu ñi trong oáng:
G 500
QF = F = 3
ρ F 1000,42 = 0,49979 (m /h)
3
Vaäy: choïn bôm coù naêng suaát Qb = 0,5 (m /h)

2. Coät aùp:
Choïn :
 Maët caét (1-1) laø maët thoaùng chaát loûng trong boàn chöùa nguyeân
lieäu.
 Maët caét (2-2) laø maët thoaùng chaát loûng trong boàn cao vò.
AÙp duïng phöông trình Bernoulli cho (1-1) vaø (2-2):
2 2
P 1 v1 P2 v2
z1 + ρ .g + 2.g + Hb = z2 + ρ .g + 2.g +∑hf1-2
F F

Trang 65


Trong ñoù:
 z1: ñoä cao maët thoaùng (1-1) so vôùi maët ñaát, choïn z 1 = 1m.
 z2: ñoä cao maët thoaùng (2-2) so vôùi maët ñaát, z 2 = Hcv = 10m.
 P1 : aùp suaát taïi maët thoaùng (1-1), choïn P 1 = 1 at.
 P2 : aùp suaát taïi maët thoaùng (2-2), choïn P 2 = 1 at.
 v1,v2 : vaän toác taïi maët thoaùng (1-1) vaø(2-2), xem v 1= v2 = 0(m/s).
 ∑hf1-2 : toång toån thaát trong oáng töø (1-1) ñeán (2-2).
 Hb : coät aùp cuûa bôm.

2.1. Tính toång trôû löïc trong oáng:
Choïn ñöôøng kính trong cuûa oáng huùt vaø oáng ñaåy baèng nhau: d tr = 50
(mm)
Tra baûng II.15, trang 381, [5]
⇒ Ñoä nhaùm cuûa oáng: ε = 0,2 (mm) = 0,0002 (m) (aên moøn ít)

Toång trôû löïc trong oáng huùt vaø oáng ñaåy
 lh + lñ  vF2
∑hf1-2 =  λ d + Σ ξ h + Σ ξ ñ . 2g
 
 tr 
Trong ñoù:
 lh : chieàu daøi oáng huùt.
Chieàu cao huùt cuûa bôm:
Tra baûng II.34, trang 441, [5] ⇒ hh = 4,5 (m) ⇒ Choïn lh = 6 (m).
 lñ : chieàu daøi oáng ñaåy, choïn lñ = 15 (m).
 ∑ξh : toång toån thaát cuïc boä trong oáng huùt.
 ∑ξñ : toång toån thaát cuïc boä trong oáng ñaåy.
 λ : heä soá ma saùt trong oáng huùt vaø oáng ñaåy.
 vF : vaän toác doøng nhaäp lieäu trong oáng huùt vaø oáng ñaåy (m/s).
4Qb 4 × 0,5
vF = =
3600πd tr 3600 × π × 0,05 2 = 0,0707 (m/s)
2

 Xaùc ñònh heä soá ma saùt trong oáng huùt vaø oáng ñaåy :
v d ρ 0,0707 × 0,05 ×1000,42
Re F = F tr F = = 3943,23
µF 8,973.10 −4

Trang 66


Vì 2320 < ReF < 4000 ⇒ cheá ñoä chaûy quaù ñoä.
0,3164
AÙp duïng coâng thöùc (II.59), trang 378, [5]: λ = Re 0 , 25 = 0,04
F

 Xaùc ñònh toång toån thaát cuïc boä trong oáng huùt :
 Choã uoán cong :
o
0,15.
OÁng huùt coù 2 choã uoán ⇒ ξu1 = 0,15. 2 = 0,3
 Van :
Choïn van caàu vôùi ñoä môû hoaøn toaøn thì ξv1 (1 caùi) = 10.
OÁng huùt coù 1 van caàu ⇒ ξv1 = 10
Neân: ∑ξh = ξu1 + ξv1 = 10,3

 Xaùc ñònh toång toån thaát cuïc boä trong oáng ñaåy :
 Choã uoán cong :
o
0,15.
OÁng ñaåy coù 4 choã uoán ⇒ ξu2 = 0,15. 4 = 0,6
 Van :
Choïn van caàu vôùi ñoä môû hoaøn toaøn thì ξv2 (1 caùi) = 10.
OÁng ñaåy coù 1 van caàu ⇒ ξv2 = 10
 Vaøo boàn cao vò : ξcv = 1
Neân: ∑ξñ = ξu1 + ξv1 + ξcv = 11,6
 6 +8  0,0707 2
Vaäy: ∑hf1-2  0,032
= +10,3 +11,6 . =7,862.10
−3
(m) ≈ 8 (mm)
0,05  2 ×9,81

2.2. Tính coät aùp cuûa bôm:
−3
Hb = (z2 – z1) + ∑hf1-2 = (10 – 1) +7,862.10 = 9,007862 (m)

Trang 67


3. Coâng suaát:
Choïn hieäu suaát cuûa bôm: ηb = 0,8.
Coâng suaát thöïc teá cuûa bôm: Nb =
Qb H b ρ F .g 0,5 × 9,007862 ×1000,42 × 9,81
=
3600.ηb 3600 × 0,8

= 15,348 (W) = 0,0206 (Hp).
Keát luaän: Ñeå ñaûm baûo thaùp hoaït ñoäng lieân tuïc ta choïn 2 bôm li taâm
loaïi XM, coù:
3
- Naêng suaát: Qb = 0,5 (m /h)
- Coät aùp: Hb = 9,007862 (m)
- Coâng suaát: Nb = 0,0206 (Hp)

Chöông 7

TÍNH KINH TEÁ
 Löôïng theùp X18H10T caàn duøng:
M1 = 47mmaâm + mthaân + 2mñaùy(naép) = 1438,374 (kg)
 Löôïng theùp CT3 caàn duøng:
M2 = 16mbích noái thaân + 2.( mbích gheùp oáng nhaäp lieäu + mbích gheùp oáng hoaøn löu + mbích gheùp
oáng daãn loûng vaøo noài ñun + mbích gheùp oáng daãn loûng ra khoûi noài ñun ) + 2. 2. mbích gheùp oáng hôùi + 4. mchaân
ñôõ + 4. mtai treo + 4. mtaám loùt = 252,56876 (kg)
 Soá buloâng caàn duøng:
n = 8. 24 + 4.2 + 4.4 = 216 (caùi)
 Chieàu daøi oáng 38 x 3mm:
L1 = 127.4 + 9 + 4.37 + 12 = 677 (m)
 Chieàu daøi oáng 57 x 3mm:
L2 = 9 + 12 = 21 (m)
 Choïn toång chieàu daøi oáng hoaøn löu, oáng daãn loûng vaøo noài ñun,
oáng daãn loûng ra khoûi noài ñun laø 30m.
Chieàu daøi oáng 32mm: 20 (m)
Chieàu daøi oáng 20mm: 10 (m)

Trang 68


L3 = 30 + 20 + 10 = 60 (m)
 Chieàu daøi oáng 100mm: Choïn toång chieàu daøi oáng hôi ôû ñænh thaùp
vaø oáng hôi ôû ñaùy thaùp laø L4 = 10m.
 Chieàu daøi oáng 50mm: Choïn toång chieàu daøi oáng chaûy traøn vaø
oáng xaû ñaùy töø boàn cao vò laø 20m.
L5 = 2. 6 + 8 + 20 = 40 (m)
 Kính quan saùt: ñöôøng kính laø 180mm, daøy 20mm
π 2 2
S = 4 . 0,18 = 0,025 (m )
2
Choïn 2 kính quan saùt ⇒ S = 2. 0,025 = 0,051 (m )
 Bôm ly taâm: choïn 2 bôm ly taâm ⇒ Nb = 2. 0,0206 = 0,0412 (Hp)
 Cuùt inox 38 x 3mm: n = (1 + 2).2 = 6 (caùi)
 Cuùt inox 57 x 3mm: n = 6 (caùi)

Vaät lieäu Soá löôïng Ñôn giaù Thaønh
tieàn (ñ)
Theùp X18H10T 1438,374 (kg) 50000 (ñ/kg) 71918700
Theùp CT3 252,56876(kg
) 10000 (ñ/kg) 2525687,6
Buloâng 216 (caùi) 5000 (ñ/caùi) 1080000
3 3
Vaät lieäu caùch nhieät 0,38973 (m ) 4000000 (ñ/m ) 1558920
OÁng daãn 38 x 3mm 677 (m) 50000 (ñ/m) 33850000
OÁng daãn 57 x 3mm 21 (m) 100000 (ñ/m) 2100000
OÁng daãn loûng ( L3) 60 (m) 100000 (ñ/m) 6000000
OÁng 100mm 10 (m) 100000 (ñ/m) 1000000
OÁng 50mm (m) 100000 (ñ/m) 4000000
2 2
Kính quan saùt 0,051 (m ) 250000 (ñ/m ) 12723
Bôm ly taâm 0,0412 (Hp) 700000 (ñ/Hp) 28840
AÙp keá töï ñoäng 1 (caùi) 600000 (ñ/caùi) 600000
Nhieät keá ñieän trôû töï
ghi 3 (caùi) 200000 (ñ/caùi) 600000
Löu löôïng keá (≥ 1500000
50mm) 2 (caùi) (ñ/caùi) 3000000
Van inox 50mm 5 (caùi) 150000 (ñ/caùi) 750000

Trang 69


Racco inox 50mm 5 (caùi) 150000 (ñ/caùi) 750000
Cuùt inox 38 x 3mm 6(caùi) 15000 (ñ/caùi) 90000
Cuùt inox 57 x 3mm 6 (caùi) 30000 (ñ/caùi) 180000
Cuùt inox 32mm,20mm 14 (caùi) 30000 (ñ/caùi) 420000
Cuùt inox 100mm 3 (caùi) 30000 (ñ/caùi) 90000
Cuùt inox 50mm 10 (caùi) 30000 (ñ/caùi) 300000
T inox 50 3 (caùi) 30000 (ñ/caùi) 90000
Toång chi phí vaät tö 132144870,6

Vaäy toång chi phí vaät tö laø 133 trieäu ñoàng.
Xem tieàn coâng cheá taïo baèng 200% tieàn vaät tö.
Vaäy: toång chi phí laø 400 trieäu ñoàng.

LÔØI KEÁT

Vôùi heä thoáng chöng caát Nöôùc – Axit axetic duøng thaùp maâm xuyeân loã
nhö ñaõ thieát keá, ta thaáy beân caïnh nhöõng öu ñieåm cuõng coøn coù nhieàu
nhöôïc ñieåm. Thieát bò coù öu ñieåm laø naêng suaát vaø hieäu suaát cao nhöng
thieát bò coøn raát coàng keành, ñoøi hoûi phaûi coù söï vaän haønh vôùi ñoä chính
xaùc cao. Beân caïnh ñoù, khi vaän haønh thieát bò naøy ta cuõng phaûi heát söùc
chuù yù ñeán vaán ñeà an toaøn lao ñoäng ñeå traùnh moïi ruûi ro coù theå xaûy ra,
gaây thieät haïi veà ngöôøi vaø cuûa.

TAØI LIEÄU THAM KHAÛO

Trang 70


[1]. Traàn Huøng Duõng – Nguyeãn Vaên Luïc – Hoaøng Minh Nam – Vuõ
Baù Minh, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 1, Quyeån 2:
Phaân rieâng baèng khí ñoäng, löïc ly taâm, bôm, quaït, maùy neùn. Tính heä thoáng ñöôøng
oáng”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 1997, 203tr.
[2]. Voõ Vaên Bang – Vuõ Baù Minh, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng Ngheä
Hoùa Hoïc – Taäp 3: Truyeàn Khoái”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM,
2004, 388tr.
[3]. Phaïm Vaên Boân – Nguyeãn Ñình Thoï, “Quaù trình vaø Thieát bò trong Coâng
Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 5: Quaù trình vaø Thieát bò Truyeàn Nhieät”, Nhaø xuaát
baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 2002, 372tr.
[4]. Phaïm Vaên Boân – Vuõ Baù Minh – Hoaøng Minh Nam, “Quaù trình vaø
Thieát bò trong Coâng Ngheä Hoùa Hoïc – Taäp 10: Ví duï vaø Baøi taäp”, Nhaø xuaát
baûn Ñaïi hoïc Quoác gia TpHCM, 468tr.
[5]. Taäp theå taùc giaû, “Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát –
Taäp 1”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi, 1999, 626tr.
[6]. Taäp theå taùc giaû, “Soå tay Quaù trình vaø Thieát bò Coâng ngheä Hoùa chaát –
Taäp 2”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät Haø Noäi, 1999, 447tr.
[7]. Hoà Leâ Vieân, “Thieát keá vaø Tính toaùn caùc thieát bò hoùa chaát”, Nhaø xuaát
baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 1978, 286tr.
[8]. Nguyeãn Minh Tuyeån, “Cô sôø Tính toaùn Maùy vaø Thieát bò Hoùa chaát – Thöïc
phaåm”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 1984, 134tr.
[9]. Traàn Höõu Queá, “Veõ kyõ thuaät cô khí – Taäp 1”, Nhaø xuaát baûn Ñaïi hoïc
vaø Giaùo duïc chuyeân nghieäp, 1991, 160tr.
[10].Phaïm Ñình Trò, “380 phöông thöùc ñieàu cheá vaø öùng duïng hoùa hoïc trong saûn
xuaát vaø ñôøi soáng”, Nhaø xuaát baûn TpHCM, 1988, 144tr.
[11].Nguyeãn Theá Ñaït, “Khoa hoïc kyõ thuaät baûo hoä lao ñoäng vaø moät soá vaán ñeà
veà moâi tröôøng”, Nhaø xuaát baûn Khoa hoïc vaø Kyõ thuaät, Haø Noäi, 2005,
283tr.
[12].Theá Nghóa, “Kyõ thuaät an toaøn trong saûn xuaát vaø söû duïng hoùa chaát ”, Nhaø
xuaát baûn Khoa hoïc Kyõ thuaät, 2000, 299tr.

Trang 71

Do an am

More Related Content

What's hot

Similar to Do an am

Do an am