Đồ Án Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi ngược chiều buồng đốt trong ống tuần hoàn ngoài kiểu đứng, cô đặc d

MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
ĐẶT VẤN ĐỀ 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 3
1.1 Tổng quan về sản phẩm 3
1.2 Phương pháp điều chế 4
1.3 Cô đặc 4
1.4. Lựa chọn phương pháp thiết kế - thuyết minh quy trình công nghệ 5
CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT, NĂNG LƯỢNG 7
A. TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT 7
2.1. Xác định lượng hơi thứ thoát ra khỏi hệ thống 7
2.2. Xác định nồng độ cuối mỗi nồi 7
B. CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 8
2.3.Xác định áp suất trong mỗi nồi 8
2.4 Xác định nhiệt độ trong các nồi 8
2.5 Xác định các loại tổn thất nhiệt trong các nồi 9
2.6.Cân bằng nhiệt lượng 13
C. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT 16
2.7 Độ nhớt ( ) 16
2.8 Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch ( λ ) 17
2.9 Hệ số cấp nhiệt ( ) 18
2.10 Tính hệ số phân bố nhiệt độ hữu ích cho các nồi 21
CHƯƠNG III THIẾT KẾ CHÍNH 24
3.1. Buồng đốt 24
3.2. Buồng bốc 28
3.3. Đường kính các ống dẫn 32
CHƯƠNG 4: THIẾT BỊ PHỤ 48
4.1. Cân bằng vật liệu 48
4.2.Kích thước thiết bị ngưng tụ 49
4.3.Chọn bơm 55
Chương 5 KẾT LUẬN 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO 65


ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay công nghiệp hóa chất là một ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng lớn đến nhiều ngành sản xuất khác. Hiện nay, một trong những hóa chất được sản xuất, sử dụng dụng nhiều là NaCl vì khả năng ứng dụng của nó.
Trong quy trình sản xuất NaCl, quá trình cô đặc là một khâu hết sức quan trọng. Nó đưa dung dịch lên nồng độ cao hơn, thỏa mãn nhu cầu sự dụng đa dạng, tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ, độ tinh khiết cao và tạo điều kiện cho quá trinh kết tinh nếu cần.
Nhiệm vụ cụ thể của đồ án này là thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi ngược chiều buồng đốt trong ống tuần hoàn ngoài kiểu đứng, cô đặc dung dịch NaCl từ 10% lên 30%.
Đối với sinh viên khối ngành công nghệ hóa chất và công nghệ thực phẩm, việc thực hiện đồ án thiết bị là hết sức quan trọng. Nó vừa tạo cơ hội cho sinh viên ôn tập và hiểu một cách sâu sắc những kiến thức đã học về các quá trình thiết bị, vừa giúp sinh viên tiếp xúc, quen dần với việc lựa chọn, thiết kế, tính toán các chi tiết của thiết bị với thông số kỹ thuật cụ thể.
Tuy nhiên, quá trình thiết bị là môn học khó và kiến thức thực tế của sinh viên còn hạn chế nên việc thực hiện đồ án còn nhiều thiếu sót. Vì vậy, em mong nhận được sự đóng góp và hướng dẫn của quý thầy cô giáo và các anh chị năm trước để có thể hoàn thành tốt đồ án này.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN SẢN PHẨM, PHƯƠNG PHÁP ĐIỀU CHẾ, CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1.1 Tổng quan về sản phẩm
Một số tính chất hóa lý đặc trưng về sản phẩm:
- Natri clorua còn gọi là muối ăn, muối, muối, là hợp chất hóa học với công thức hóa học NaCl. Natri clorua tan nhiều trong nước, dung dịch có vị mặn đắng. Trong các dung dịch có nồng độ khác nhau thì nhiệt độ sôi, nhiệt độ đông đặc thay đổi.
- Natri clorua (NaCl) tinh thể có cấu trúc lập phương tâm diện. Trong các tinh thể của chúng các ion clo lớn hơn được sắp xếp trong khối khép kín lập phương, trong khi các ion natri nhỏ hơn điền vào lỗ hổng bát diện giữa chúng. Mỗi ion được bao bởi 6 ion khác loại.

1.2 Phương pháp điều chế
NaCl là hợp chất phổ biến nhất của natri có trong thiên nhiên. Nó có trong nước biển (khoảng 3% về khối lượng), nước của các hồ nước mặn và trong khoáng vật halit (muối mỏ). Những mỏ muối lớn có thể có lớp muối dày đến hàng trăm, hàng nghìn mét. Vì vậy, người ta thường khai thác muối ăn từ mỏ bằng phương pháp ngầm, nghĩa là qua các lỗ khoan dùng nước hòa tan muối ngầm dưới đất rồi bơm dung dịch lên để kết tinh muối ăn. Người ta còn cô đặc nước biển bằng cách đun nóng hoặc bằng cách phơi nắng tự nhiên để kết tinh được muối ăn.
1.3 Cô đặc
1.3.1 Định nghĩa
Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt một phần dung môi qua dạng hơi.
Ứng dụng:
– Làm tăng nồng độ của chất hòa tan trong dung dịch (làm đậm đặc);
– Tách các chất hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh);
– Tách dung môi ở dạng nguyên chất (nước cất);
– Lấy nhiệt từ môi trường lạnh khi thay đổi trạng thái của tác nhân làm lạnh
1.3.2 Đặc điểm của quá trình cô đặc
Từ thể lỏng chuyển thành hơi có thể có hai trạng thái: bay hơi hoặc sôi. Khi bay hơi nhiệt độ của dung dịch thấp hơn nhiệt độ sôi, áp suất của dung môi trên mặt dung dịch lớn hơn áp suất riêng phần của nó ở khoảng trống trên mặt thoáng của dung dịch, nhưng nhỏ hơn áp suất chung. Trạng thái bay hơi có thể xảy ra ở các nhiệt độ khác nhau và nhiệt độ càng tăng khi tốc độ bay hơi càng lớn, còn sự bốc hơi ở trạng thái sôi xảy ra ở cả trong dung dịch (tạo thành bọt) khi áp suất hơi của dung môi bằng áp suất chung trên mặt thoáng, trạng thái sôi chỉ có ở nhiệt độ xác định ứng với áp suất chung và nồng độ của dung dịch đã cho.

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN

Nhiệm vụ của đồ án là thiết kế thiết bị cô đặc hai nồi ngược chiều, buồng đốt trong ống tuần hoàn ngoài, dùng hơi đốt là hơi nước bão hòa có áp suất là 4at để cô đăc dung dịch đường NaCl có nồng độ 10% lên đến nồng độ 30%. Đây không phải phương án duy nhất, so với các phương án khác nó cũng có những ưu khuyết điểm như sau:
- Ưu điểm
Khi cô đặc ngược chiều thì dung dịch có nhiệt độ cao nhất sẽ đi vào ở nồi đầu, ở đây nhiệt độ lớn hơn nên độ nhớt không tăng mấy. Kết quả là hệ số truyền nhiệt trong các nồi hầu như không giảm đi mấy. Ngoài ra, lượng nước bốc hơi ở cuối nồi sẽ nhỏ hơn khi cô đặc xuôi chiều, do đó lượng nước dùng làm ngưng tụ trong thiết bị ngưng tụ sẽ nhỏ hơn.
Hệ thống này được dung cho các dung dịch có độ nhớt cao, ăn mòn.
- Nhược điểm
Do dung dịch đi từ nơi có áp suất cao nên không tự di chuyển được mà phải sử dụng bơm để vận chuyển dung dịch, làm tăng chi phí.