Ii / Tính toán thiết bị xử lý
tải về 0.75 Mb.
|
- Điều hướng trang này:
- II.2.1.1./ Thiết kế tháp
- Cấu tử M (kg/kmol) v (%) x (%)
- Chọn chiều dài thiết bị là L = 1,2m Đường kính thiết bị: D=0,72m
|
II.2./ Tính toán thiết bị xử lý. II.2.1./ Thiết bị trao đổi nhiệt.Khói sau khi ra khỏi buồng đốt có nhiệt độ trên 1000oC, cần phải hạ nhiệt độ của nó để giúp quá trình xử lý tiếp theo được dễ dàng. Mặt khác có thể tận dụng lượng nhiệt này để dùng vào những việc có ích khác như đun nước, làm nóng không khí… Khói thải có nhiệt độ 1100oC đi bên ngoài ống, nước có nhiệt độ 24 oC đi trong ống. Nước được nâng lên thành hơi nước quá nhiệt ở 140 oC. Khí được làm lạnh xuống còn 200 oC II.2.1.1./ Thiết kế tháp Nhiệt độ vào:t1=11000C Lưu lượng sản phẩm cháy: Q1100 m3/h =0,826 m3/s Khối lượng riêng của sản phẩm cháy ở 11000C: ρhh= g/m3 Tải lượng khí thải: G1100= Q1100xρhh=0,826.0, =0,2065 kg/s=743,4 kg/h Nhiệt độ ra t2=2000C Q200 = 1025,1m3/h = 0,285m3/s Xét dòng khí vào: Td1=11000C, Td2=2000C Tcb= = =469,040C Tính toán các thông số của khói ở 469,040C + Khối lượng riêng của lưu thể khói : (công thức I.4 [9] ) Trong đó : : nồng độ phần thể tích của các cấu tử trong hỗn hợp. : khối lượng riêng của các cấu tử, kg/m3. + Khối lượng riêng của một lưu thể khói bất kỳ (công thức I.4 [9] ) : Trong đó : M – Khối lượng mol của cấu tử khí, kg/kmol. T – Nhiệt độ trung bình của lưu thể : T = 469,04 + 273 = 742,04 oK P,Po – Áp suất khí quyển ở điều kiện làm việc và điều kiện chuẩn=1 + Độ nhớt của hổn hợp khói lò : (công thức I.18 [9] ) => Trong đó : – Độ nhớt của hỗn hợp khí, Ns/m2. – Khối lượng phân tử của hỗn hợp khí, kg/kmol. + Nhiệt dung riêng của hồn hợp khí. (tra công thức I.45 [9] ) (J/KgoC) Trong đó : Ci – Nhiệt dung riêng của cấu tử i trong hỗn hợp (J/kgoC) xi – Tỉ lệ phần khối lượng của cấu tử i trong hỗn hợp khói Vậy ta có bảng sau: Bảng 4.2: Thông số của khói ở 469,040C
Thông số vật lý của khói ở 469,04oC: + Khối lượng riêng: ρhh= m3 + Nhiệt dung riêng: Cp =0,29 kcal/kgođộ = 1214,17 J/kgođộ + Hệ số dẫn nhiệt (tra công thức I.35 [9]) λ = B. CV.μhh Trong đó: B = 1,72 (do trong thành phần khói lò chứa nhiều nguyên tử) Cv – Nhiệt dung riêng đẳng tích, Với: k – Số mũ đoạn nhiệt, => k = 1,32 = 0,22 kcal/kgoC = 921,1 J/kgoC => λ = B. CV.μhh = 1,72 . 921,1 . 335.10-7 =0,053 =1,26.10-5kcal/m.s. 0C =0,0456 kcal/m.h. 0C + Độ nhớt: μ1=33,5.10-6 N.s/m2 = 3,41.10-6kg.s/m2 = 9,47.10-10kg.h/ m2 => υ1= ( m2/s) = 0,254m2/h + Pr = = Xét dòng nước vào: Td1=240C, Td2=1400C Tcb= = =57,960C Thông số vật lý của nước ở 57,96oC + Khối lượng riêng: ρ2=983,24 kg/m3 ( tra bảng I.5 [9] ) + Nhiệt dung riêng Cp = 1 kcal/kg. 0C = 0,418 kJ/kg. 0C = 4180 J/kg. 0C + Hệ số dẫn nhiệt: Hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng được tính theo công thức sau: ( công thức I.4 [9] ) Trong đó: Cp: nhiệt dung riêng của chất lỏng ( J/kgoC) ρ: Khối lượng riêng của chất lỏng (kg/m3 ) M: Khối lượng mol A: hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng; đối với chất lỏng liên kết ( nước, rượu ), A = 3,58.10-8 = 1,3.10-4 kcal/m.s. 0C = 0,480 kcal/m.h. 0C + Độ nhớt: μ2=483,2.10-6 N.s/m2 = 4,93.10-5kg.s/m2 = 1,37.10-8kg.h/ m2 => υ2= (m2/s) = 1,77.10-3 m2/h + Pr = = Mặt khác: nhiệt lượng truyền cho nước trong 1 tiếng là Q1= G1.C1. Δt =743,4.0,29. (1100-200) = 194027,4 kcal Mà: Q2=G2.C2. t.Δt=G2.1.1. (140-24) =116.G2 (kcal) Mà Q1=Q2 => 116G2 = 194027,4 🡪 G2 = 1672,65 kg/h Lưu lượng nước cần sử dụng: Q2 = =1,7 m3/h 🡪Lưu lượng nước cần sử dụng: Q2 = 1,7 m3/h Ta có: Phương trình truyền nhiệt khi chất khí chuyển động ngược chiều, nhiệt độ thay đổi: Q=FxKxΔt Trong đó: Q: nhiệt lượng, kcal = 194027,4 kcal F: diện tích mặt phân cách chất lỏng, m2 K: hệ số truyền nhiệt, kcal/m2.h.0C Δt: hiệu số nhiệt độ trung bình, 0C Tính Δtcp: Nhiệt độ khói lò sẽ từ 1100oC giảm tới 200 oC Nhiệt độ của nước sẽ từ 24 oC nâng lên 140 oC -> Δtđ=1100-140=9600C Δtc= 200-24= 1760C 462,142oC Tính K (công thức V.5 [11]) Trong đó: α1: hệ số cấp nhiệt từ chất khí nóng đến thành ống (kcal/m2.h.0C) α2: hệ số cấp nhiệt từ thành ống đến nước (kcal/ m2.h.0C) δ: bề dày ống vật liệu cách nhiệt =2mm=2.10-3m λ: hệ số dẫn nhiệt =39 kcal/ m2.h.0C (Chọn vật liệu cách nhiệt là thép không rỉ Hệ số cấp nhiệt từ chất khí nóng đến thành ống α1: (công thức V.52 [11]) α1= C. 0,6. .Re0,6. Pr0,33. μ0,14 Chọn: Đường kính ống dẫn nhiệt d=60mm=0,06m Tổng số ống trong thiết bị: n=41 Đường kính thiết bị: D=2500mm=2,5m Đối với tấm chắn hình viên phân: C=1,72 Đường kính tương đương: = = 2,32m Hệ số Re: (công thức V.36 [8]) Re= 10433,165 >104: chế độ chảy xoáy => α1 = C. 0,6. .Re0,6.Pr0,33.μ0,14 = 1,72.(2,32)0,6.( 0,0456 /0,06).( 10433,165)0,6.(0,77)0,33.(9,47.10-10)0,14 = 38,62 kcal/m3.h.0C Hệ số cấp nhiệt từ chất khí nóng đến thành ống α2: α2= C. 0,6. .Re0,6.Pr0,33.μ0,14 Hệ số Re: Re= 379872>104 :chế độ chảy xoáy => α2= C. 0,6. .Re0,6.Pr0,33.μ0,14 = 1,72. (2,32)0,6. (0,48/2,43).( 379872)0,6.(3,62)0,33.( 1,37.10-8)0,14 = 19,27 kcal/m3. h.0C Vậy K = = = 30,05 kcal/m3.h.0C Diện tích bề mặt trao đổi nhiệt F= = 13,79 m2 Chiều dài thiết bị: F=n. .d.l => l= = = 1,2 m Chọn chiều dài thiết bị là L = 1,2m Đường kính thiết bị: D=0,72m Tồng số ống n=61, ống xếp theo hình 6 cạnh, số ống trên đường xuyên tâm là b=9, được làm bằng thép không rỉ (tra bảng V.11 [11]) b = 2a – 1 a: số ống trên cạnh ngoài cùng. ⇒a = 5 (ống) Đường kính trong thiết bị: D=t.(b-1) +4d Trong đó: T: Bước ống t=1,2d – 1,5d. Chọn t=1,2d=0,072 (m) D=0,072. (9-1) + 4.0,06= 0,816 (m) Chọn D=0,82 m Đường kính ống dẫn khí vào thiết bị trao đổi nhiệt dv=1m Vận tốc khí vào v= Miệng ra có đường kính dr=1m Vận tốc khí ra: v= Nước ra ở nhiệt độ 1400C được dẫn ra hệ thống làm mát để hạ nhiệt độ nước xuống là 240C và tuần hoàn lại thùng chứa nước. Ống dẫn được làm bằng nhựa PVC, Φ=100mm - Vận tốc nước đi trong đường ống: v= = =0,46 m/s Tính chọn Cooling Tower của hãng LiangChi với các thông số: Nhiệt độ nước vào: 1400C Nhiệt độ nước ra: 240C Nhiệt lượng giải phóng: Q=194027,4 kcal Lưu lượng nước V= 1,681 m3/h - Chọn tháp giải nhiệt nước tuần hoàn loại LiangChi Model: LBC-W-125RT tải về 0.75 Mb. Chia sẻ với bạn bè của bạn:
|