CHƯƠng I giới thiệu về quy trình chưng cất aceton – benzen

II.4. Cân bằng năng lượng của thiệt bị làm lạnh sản phẩm đỉnh

tải về 454.53 Kb.

trang	2/3
Chuyển đổi dữ liệu	08.09.2016
Kích	454.53 Kb.
	#31875

1 2 3

II.4. Cân bằng năng lượng của thiệt bị làm lạnh sản phẩm đỉnh:

Phương trình cân bằng năng lượng:

nhiệt độ dung dịch vào

nhiệt độ dung dịch ra

(J/kg. độ)

C_D = 4242.7 (J/kg.độ)

(J/kg)

r_D = 531.10³ (J/kg)

Chọn nhiệt độ vào và ra của nước:

t₁ = 27^oC, t₂ = 40^oC,

Tại t =33.5^oC C_n = 4180.94 (J/kg. độ)

Lượng nước làm lạnh:

II.5. Cân bằng năng lượng của thiệt bị làm nguội sản phẩm đáy:

Phương trình cân bằng năng lượng:

nhiệt độ dung dịch vào

nhiệt độ dung dịch ra

(J/kg. độ)

C_W = 1905.3 (J/kg.độ)

(J/kg)

r_W = 412.10³ (J/kg)

Chọn nhiệt độ vào và ra của nước:

t₁ = 27^oC, t₂ = 40^oC,

Tại t =33.5^oC C_n = 4180.94 (J/kg. độ)

Lượng nước cần dùng:

CHƯƠNG III

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ CHÍNH

I.Đường kính tháp:

g_tb: lượng hơi trung bình đi trong tháp (kg/h)

: tốc độ hơi trung bình đi trong tháp (kg/m².s)

Vì lượng hơi và lượng lỏng thay đổi theo chiều cao của tháp và khác nhau trong mỗi đoạn nên phải tính đường kính đoạn chưng và đoạn cất riêng.

I.1 Đường kính đoạn cất:

Nồng độ trung bình của pha lỏng:

Nồng độ trung bình pha hơi:

Y_tb = 0.780.x_tb + 0.22 = 0.78*0.7 + 0.22 = 0.77

Nhiệt độ trung bình pha hơi, pha lỏng tra từ đồ thị t – x,y

x_tb = 0.7 t_x = 60.67^oC

y_tb = 0.77 t_y = 61.48^oC

Khối lượng mol trung bình và khối lượng riêng trung bình pha hơi:

M_tb = y_tb.M_A + (1-y_tb).M_B = 0.77*58+(1-0.77).78 = 62.7 (kg/kmol)

Khối lượng riêng pha lỏng:

(kg/m³)

Lượng hơi trung bình trong đoạn cất:

g_v: lượng hơi đi vào đĩa đầu tiên của phần cất.

g_r: lượng hơi đi ra đĩa cuối cùng của đoạn cất.

Lượng hơi g_v, hàm lượng y_v, lượng lỏng G_v được xác định theo phương trình cân bằng vật chất và năng lượng sau:

(1)

Tại vị trí nhập liệu:

(kJ/kg)

Tại đỉnh tháp:

(kJ/kg)

y_D = 0.99

(kJ/kg)

Từ (1)

(kg/h)

Tốc độ hơi đi trong tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền:

Tốc độ giới hạn trên:

Y = 10.e^-4X

F_td: mặt cắt tự do của đĩa (m²/ m²)

w_y: tốc độ hơi (m/s)

G_x, G_y: lưu lượng lỏng và hơi đi trong tháp (kg/h)

d_td: đường kính tương đương của lỗ (m). Chọn d_td = 4 mm.

Lưu lượng lỏng đi trong đoạn cất:

là độ nhớt của nước ở 20^oC

(Ns/m²)

Chọn D₁ = 1.13 (m)

Tốc độ trung bình của hơi đi trong tháp:

Đường kính đoạn cất:

Vậy chọ đường kính theo tiêu chuẩn D_c_ấ_t =1.2 (m)

I.2 Đường kính đoạn chưng:

Nồng độ trung bình của pha lỏng:

Nồng độ trung bình pha hơi:

y_tb = 1.3.x_tb - 0.002 = 1.3*0.213-+ 0.002 = 0.28

Nhiệt độ trung bình pha hơi, pha lỏng tra từ đồ thị t – x,y

x_tb = 0.213 t_x = 72.37^oC

y_tb = 0.28 t_y = 75.61^oC

Khối lượng mol trung bình và khối lượng riêng trung bình pha hơi:

M_tb = y_tb.M_A + (1-y_tb).M_B = 0.27*58+(1-0.27).78 = 72.5 (kg/kmol)

Khối lượng riêng pha lỏng:

x_tb = 0.213 (phần mol) (phần khối lượng)

(kg/m³)

(kg/m³)

Lượng hơi trung bình trong đoạn chưng:

g_v: lượng hơi đi vào đoạn chưng.

g_r: lượng hơi đi ra khỏi đoạn chưng bằng lượng hơi đi vào đoạn cất

Lượng hơi g_v, hàm lượng y_v, lượng lỏng G_v được xác định theo phương trình cân bằng vật chất và năng lượng sau:

(1^’)

Trong đó:

y_w = 0.019

(kJ/kg)

r_v = 395.1 (kJ/kg)

Từ (1^’)

(kg/h)

Tốc độ hơi đi trong tháp đĩa lỗ không có ống chảy chuyền:

Tốc độ giới hạn trên:

Y = 10.e^-4X

F_td: mặt cắt tự do của đĩa (m²/ m²)

w_y: tốc độ hơi (m/s)

G_x, G_y: lưu lượng lỏng và hơi đi trong tháp (kg/h)

d_td: đường kính tương đương của lỗ (m). Chọn d_td = 4 mm.

Lưu lượng lỏng đi trong đoạn chưng:

là độ nhớt của nước ở 20^oC

(Ns/m²)

Chọn D₁ = 1.15 (m)

Tốc độ trung bình của hơi đi trong tháp:

Đường kính đoạn chưng:

Vậy chọ đường kính theo tiêu chuẩn D_ch_ư_ng =1.2 (m)

Đường kính của tháp: D = 1.2 (m)

II.Tính trở lực tháp:

II.1 Tổng trở lực qua mỗi đĩa phần cất:

Trở lực đĩa khô:

: hệ số trở lực đĩa khô. Đối với đĩa lỗ chọn = 2.1

: khối lượng riêng của hơi (kg/m³)

w_o: tốc độ hơi qua lỗ của đĩa

Chọn tổng diện tích lỗ bằng 10% tổng tiết diện đĩa:

Vận tốc khí đi trong phần cất:w_tb = 0.72(m/s)

Vận tốc khí qua 1 lỗ:

Trở lực do sức căng bề mặt:

: sức căng bề mặt trung bình của hỗn hợp

(N/m) (Bảng I.242 [I] )

(N/m²)

Trở lực thủy tĩnh của chất lỏng trên đĩa:

h_b: chiều cao lớp bọt trên đĩa:

: khối lượng riên của bọt trên đĩa

(Ns/m²)

Tổng trở lực qua mỗi đĩa của phần cất:

II.2 Tổng trở lực qua mỗi đĩa phần chưng:

Trở lực đĩa khô:

: hệ số trở lực đĩa khô. Đối với đĩa lỗ chọn

= 2.1

: khối lượng riêng của hơi (kg/m³)

w_o: tốc độ hơi qua lỗ của đĩa

Vận tốc khí đi trong phần chưng: W_tb = 0.73 (m/s)

Vận tốc khí qua 1 lỗ:

Trở lực do sức căng bề mặt:

: sức căng bề mặt trung bình của hỗn hợp

(N/m)

(N/m²)

Trở lực thủy tĩnh của chất lỏng trên đĩa:

h_b: chiều cao lớp bọt trên đĩa:

: khối lượng riêng của bọt trên đĩa

(Ns/m²)

Tổng trở lực qua mỗi đĩa của phần chưng:

Tổng trở lực thủy lực của tháp:

- Chọn khoảng cách giữa các mâm của tháp: h = 0.3m . Vì các mâm ở phần chưng có trở lực thủy lực lớn hơn phần cất nên chỉ kiểm tra sự phù hợp của khoảng cách mâm ở phần chưng.

- Kiểm tra tính đồng nhất của hoạt động của mâm.

Vận tốc tốc tối thiểu qua lỗ của pha hơi:

Do đó các lỗ trên mâm đều hoạt động.

III.Chiều cao tháp:

Chọn=2mm là bề dày đĩa

H_d = 0.3m là khoảng cách giữa các đĩa

(0.81.0) khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy tháp

H = 48(0.3+0.002)+0.9 = 15.4m.

Vậy chiều cao tháp là 15.4m.

Các thông số của đĩa:

Đường kính lỗ của đĩa là d_l = 4mm

Chọn bề dày đĩa: .

Diện tích 1 lỗ:

Diện tích tháp:

Tổng số lỗ trên một đĩa:

Chọn cách bố trí các lỗ trên đĩa theo hình sáu cạnh. Bước lỗ là t = 1.5d = 1.5*4 = 6mm. Số hình 6 cạnh là 50, số lỗ trên đường xuyên tâm của hình 6 cạnh 101, tổng số lỗ không kể các lỗ trong các hình viên phân là 7651, mỗi hình viên phân có 7 dãy gồm 237 lỗ. Vậy tổng số lỗ trên một đĩa là 9073 lỗ.

CHƯƠNG IV

TÍNH KẾT CẤU THIẾT BỊ CHÍNH

I.Tính chi tiết ống dẫn:

I.1 Đường kính ống dẫn dòng nhập liệu:

chọn vận tốc dòng nhập liệu: v₁ = 2 (m/s)

Q₁: lưu lượng dòng nhập liệu (m³/s)

: khối lượng riêng của dòng nhập liệu (kg/m³)

Chọn đường kính ống theo tiêu chuẩn d₁ = 32mm

Chiều dài đoạn ống nối: l₁ = 90mm (Theo bảng XIII.32 [II] )

Vận tốc thực của dòng nhập liệu:

I.2 Đường kính ống dẫn hơi vào thiết bị ngưng tụ:

Chọn vận tốc hơi đi qua ống: v₂ = 20 (m/s)

Q₁: lưu lượng hơi đi ra khỏi đỉnh tháp (m³/s)

: khối lượng riêng pha hơi trong đoạn cất (kg/m³)

Chọn đường kính ống theo tiêu chuẩn d₂= 100mm

Chiều dài đoạn ống nối: l₂ = 100mm (Theo bảng XIII.32 [II] )

Vận tốc thực của dòng hơi:

tải về 454.53 Kb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:

1 2 3