Luận Văn Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi dung dịch (NH4)2SO4

Đồ án năm 2012
Đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi dung dịch (NH4)2SO4
Định dạng file word



NỘI DUNG ĐỀ BÀI:
Thiết kế hệ thống 2 nồi cô đặc xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức cô đặc dung dịch (NH[SUB]4[/SUB])[SUB]2[/SUB]SO[SUB]4[/SUB] với năng suất 12587 kg/h.
Chiều cao ống gia nhiệt: 3 m
Nồng độ đầu vào của dung dịch: 13,3%
Nồng độ cuối của dung dịch: 41,8%
Áp suất hơi đốt nồi 1: 4 atm
Áp suất hơi ngưng tụ: 0,19 atm



MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU5
PHẦN I GIỚI THIỆU CHUNG7
1. Phân loại thiết bị cô đặc: 8
2. Cô đặc nhiều nồi: 9
3.Giới thiệu về dung dịch : (NH[SUB]4[/SUB])[SUB]2[/SUB]SO[SUB]4[/SUB] 10
4. Sơ đồ dây chuyền sản xuất : 10
4.1. Sơ đồ dây chuyền hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều tuần hoàn cưỡng bức10
4.2. Nguyên lý làm việc của hệ thống. 11
PHẦN II TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH13
1. Số liệu ban đầu : 13
2.Tính cân bằng vật liệu : 13
2.1. Xác định lượng nước bốc hơi ( lượng hơi thứ ) toàn bộ hệ thống và trong từng nồi: 13
2.1.1. Xác định lượng hơi thứ bốc ra trong toàn bộ hệ thống: 13
2.1.2.Xác định lượng hơi thứ bốc ra từ mỗi nồi : 13
2.2. Xác định nồng độ cuối của dung dịch tại từng nồi 14
3.Tính cân bằng nhiệt lượng : 14
3.1.Xác định áp suất và nhiệt độ trong mỗi nồi: 14
3.1.1 Xác định áp suất và nhiệt độ hơi đốt trong mỗi nồi. 14
3.1.2 Xác định nhiệt độ và áp suất hơi thứ ở mỗi nồi. 15
3.2.Xác định tổn thất nhiệt độ: 16
3.2.1. Tổn thất nhiệt độ do nồng độ : 16
3.2.2 Tổn thất do áp suất thuỷ tĩnh: . 17
3.2.3 Tổn thất do đường ống 18
3.3.Tính hiệu số nhiệt độ hữu ích của hệ hệ thống và từng nồi 18
3.3.1 Hệ số nhiệt độ hữư ích trong hệ thống được xác định : 18
3.3.2 Xác định nhiệt độ sôi của từng nồi 19
3.3.3 Xác định nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi; 19
3.4.Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng: 19
3.4.1 Nhiệt lượng vào gồm có: 20
3.4.2 Nhiệt lượng mang ra: 20
3.4.3 Hệ phương trình cân bằng nhiệt: 20
4.Tính hệ số cấp nhiệt , nhiệt lượng trung bình từng nồi: 24
4.1.Tính hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ hơi. 24
4.2. Xác định nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ: 25
4.3.Tính hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi W/m[SUP]2[/SUP] độ: 26
4.3.1 Khối lượng riêng : 28
4.3.2 Nhiệt dung riêng : 28
4.3.3 Hệ số dẫn nhiệt: 28
4.3.4 Độ nhớt : 30
4.4.Nhiệt tải riêng về phía dung dịch : 31
4.5.So sánh q[SUB]2i[/SUB] và q[SUB]1i[/SUB] : 31
5. Xác định hệ số truyền nhiệt cho từng nồi 32
6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích. 33
6.1. Xác định tỷ số sau : 33
6.2.Xác định nhiệt độ hữu ích ở mỗi nồi : 33
7. So sánh DT[SUB]i[/SUB]', DT[SUB]i[/SUB] tính được theo giả thiết phân phối áp suất 34
8. Tính bề mặt truyền nhiệt (F) 34
PHẦN III TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ36
1. Gia nhiệt hỗn hợp đầu. 36
1.1 Nhiệt lượng trao đổi: 36
1.2. Hiệu số nhiệt độ hữu ích : 36
1.3 Bề mặt truyền nhiệt : 41
1.4.Số ống truyền nhiệt : 41
1.5 Đường kính trong của thiết bị đun nóng : 42
1.6.Tính vận tốc và chia ngăn : 43
2. Chiều cao thùng cao vị 43
3. Bơm: 52
3.1. Xác định áp suất toàn phần do bơm tạo ra : 53
3.2 Năng suất trên trục bơm 56
3.3 Công suất ngưng tụ điện: 56
4. Thiết bị ngưng tụ baroomet : 56
4.1 Lượng nước lạnh cần thiết để ngưng. 58
4.2 Đường kính trong thiết bị 59
4.3 Kích thước tấm ngăn: 59
4.4 Chiều cao thiết bị ngưng tụ : 60
4.5 Các kích thước trong ống baroomet : 61
4.6 Lượng không khí cần hút ra khỏi thiết bị : 62
4.7 Tính toán bơm chân không: 63
PHẦN VI: TÍNH TOÁN CƠ KHÍ 66
4.1. Buồng đốt nồi cô đặc. 66
4.1.1 Tính số ống truyền nhiệt 66
4.1.2 Đường khính trong của ống đốt : 66
4.1.3 Tính bề dày buồng đốt[SUB].[/SUB] : 67
4.1.4: Chiều dày lưới đỡ ống. 69
4.1.5 Chiều dày đáy phòng đốt : 71
4.1.6 Tra bích để lắp đáy nắp và thân buồng đốt 73
4.2 Buồng bốc: 74
4.2.1 Thể tích không gian hơi: 74
4.2.2 Chiều cao phòng bốc: 75
4.2.3 Bề dày thân buồng bốc : 75
4.2.4 Bề dày nắp buồng bốc : 75
4.2.5 Tra bích để lắp đáy và thân buồng bốc: 77
III. Chiều cao ống có gờ bằng thép CT3. 78
4. Tính toán một số thiết bị khác: 79
4.3 Đường kính các ống dẫn: 79
4.3.1 Đường kính ống dẫn hơi đốt vào. 80
4.3.2 Đường kính ống dẫn dung dịch vào. 80
4.3.3 Đường kính ống dẫn hơi thứ ra: 80
4.3.4 Đường kính ống dẫn dung dịch ra. 80
4.3.5 Đường kính ống tháo nước ngưng: 81
4.3.6 Đường kính ống tuần hoàn: 81
4.4 Tai treo va chan do: 82
4.4.1 Tính Gnk. 84
4.7.Tính Gnd: 86
PHẦN V KẾT LUẬN95
Tài liệu tham khảo: 96
Chuyển đổi đơn vị thường gặp: 96



LỜI NÓI ĐẦU
Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết kế một thiết bị hay hệ thống thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất. Được sự hướng dẫn của Thầy Nguyễn Thế Hữu em đã thực hiện đồ án với đề tài:“Thiết kế hệ thống cô đặc 2 nồi dung dịch (NH[SUB]4[/SUB])[SUB]2[/SUB]SO[SUB]4 [/SUB]“
Việc thực hiện đồ án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với việc thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học“ trên cơ sở lượng kiến thức đó và kiến thức của một số môn khoa học khác có liên quan,mỗi sinh viên sẽ tự thiết kế một thiết bị, hệ thống thiết bị thực hiện một nhiệm vụ kĩ thuật có giới hạn trong quá trình công nghệ .Qua việc làm đồ án môn học này, mỗi sinh viên phải biết cách sử dụng tài liệu trong việc tra cứu ,vận dụng đúng những kiến thức,quy định trong tính toán và thiết kế,tự nâng cao kĩ năng trình bầy bản thiết kế theo văn bản khoa học và nhìn nhận vấn đề một cách có hệ thống. Đồng thời, đồ án này còn giúp sinh viên tổng hợp được kiến thức đã học ở các môn cơ sở.
Xin chân thành cảm ơn Thầy Nguyễn Thế Hữu đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn và truyền đạt những kinh nhiệm quý báu để tôi em hoàn thành đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cô trong bộ môn Công nghệ thực phẩm đã tạo điều kiện cho em thực hiện đồ án này.
Trong quá trình làm đồ án em không tránh khỏi những sai lầm, thiếu sót Vì vậy kính mong sự đóng góp nhiệt tình của quý Thầy, Cô và các bạn sinh viên để đồ án này được hoàn thiện thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!



Phần 1: Giới thiệu chung
1.1 Giới thiệu chung về (NH[SUB]4[/SUB])[SUB]2[/SUB]SO[SUB]4[/SUB]
a)Lời mở đầu
Trong thời kỳ đất nước đang trong quá trình phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì nền công nghiệp của nước ta đang phát triển mạnh kéo theo sự phát triển của ngành sản xuất các hợp chất hóa học,bởi các hợp chất hóa học có ứng dụng vô cùng quan trọng để các ngành khác phát triển.
Trong kỹ thuật sản xuất công nghiệp hóa chất và các ngành khác, thường phải làm việc với các hệ dung dịch rắn tan trong lỏng, hoặc lỏng trong lỏng. Để năng cao nồng độ của dung dịch theo yêu cầu của sản xuất kỹ thuật người ta cần dùng biện pháp tách bớt dung môi ra khỏi dung dịch. Phương pháp phổ biến là dùng nhiệt để làm bay hơi còn chất rắn tan không bay hơi, khi đó nồng độ dung dịch sẽ tăng lên theo yêu cầu mong muốn.
Thiết bị dùng chủ yếu là thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm, tuần hoàn cưỡng bức, phòng đốt ngoài, trong đó thiết bị cô đặc tuần hoàn có ống trung tâm được dùng phổ biến vì thiết bị này có cấu tạo và nguyên lý đơn đơn giản, dễ vận hành và sửa chữa, hiệu suất xử dụng cao dây truyền thiết bị có thể dùng 1 nồi, 2 nồi, 3 nồi nối tiếp nhau để tạo ra sản phẩm theo yêu cầu. trong thực tế người ta thường xử dụng thiết hệ thống 2 nồi hoặc 3 nồi để có hiệu suất xử dụng hơi đốt cao nhất, giảm tổn thất trong quá trình sản xuất.
Để bước đầu làm quen với công việc của một kỹ sư hóa chất là thiết kế một thiết bị hay hệ thống thực hiện một nhiệm vụ trong sản xuất ,em được nhận đồ án môn học : “Quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học”.Việc thực hiện đồ án là điều rất có ích cho mỗi sinh viên trong việc từng bước tiếp cận với việc thực tiễn sau khi đã hoàn thành khối lượng kiến thức của giáo trình “Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ Hóa học “ trên cơ sở lượng kiến thức đó và kiến thức của một số môn khoa học khác có liên quan,mỗi sinh viên



Tài liệu tham khảo:

1. Tập thể tác giả. Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hóa học. NXB Khoa học – Kỹ thuật ( 1974, tập 1).
2. Tập thể tác giả. Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hóa học. NXB Khoa học – Kỹ thuật (1982, tập 2).
3. Tập thể tác giả. Cơ sở các quá trình và thiết bị Công nghệ hóa học. NXB Khoa học – Kỹ thuật (2000, tập 1,3,4).
4. GS.TSKH Nguyễn Bin. Tính toán quá trình thiết bị trong công nghệ hóa tâp 1,2.
5. Cơ sở thiết kế máy hóa chất ( tác giả Hồ Lê Viên), xuất bản năm 1997.