Đề tài Tính toán, thiết kế tháp đệm xử khí thải lò đốt xăng dầu diezen công suất 3L/H
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM
VIỆN KHOA HỌC CÔNG NGHỆ VÀ QUẢN LÝ MÔI
TRƯỜNG
Môn học
THỰC HÀNH KHÔNG KHÍ
Đề tài
TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ THÁP ĐỆM XỬ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT
XĂNG DẦU DIEZEN CÔNG SUẤT 3L/H
TP. HCM, tháng 11 năm 2010
1
Mục lục
I. MỞ ĐẦU: ..................................................................................................5
1.1. Giới thiệu chung :...................................................................................5
1.3. Lựa chọn dung môi: ............................................................................6
1.4. Các loại tháp hấp thu :.........................................................................7
Tháp đệm:...................................................................................................9
Sơ đồ công nghệ:......................................................................................14
H2O:..........................................................................................................22
2.6 Chọn vật liệu đệm: .............................................................................23
2.7 Đường kính tháp: ...............................................................................25
III. KẾT LUẬN:..........................................................................................44
2
I. MỞ ĐẦU:
1.1. Giới thiệu chung :
- Xử lý khí thải bằng tháp đệm là hình thức xử lý khí thải dựa trên nguyên tắc
hấp thụ. Là quá trình mà trong đó hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng
nhằm mục đích hòa tan chọn lọc một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí đó để tạo
thành một dung dịch các cấu tử trong chất lỏng.
- Hấp thu là quá trình xảy ra khi một cấu tử của pha khí khuếch tán vào pha
lỏng do sự tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng. Nếu quá trình xảy ra ngược lại,
nghĩa là cần sự truyền vật chất từ pha lỏng vào pha khí, ta có quá trình nhả khí.
Nguyên lý của cả hai quá trình là giống nhau.
- Qúa trình hấp thu tách bỏ một hay nhiều chất ô nhiễm ra khỏi dòng khí thải
(pha khí) bằng cách xử lý với chất lỏng (pha lỏng). Khi này hỗn hợp khí được
cho tiếp xúc với chất lỏng nhắm mục đích hòa tan chọn lựa môt hay nhiều cấu tử
của hỗn hợp khí để tạo nên một dung dịch các ccấu tử trong chất lỏng.
- Khí được hấp thu goi là chất bị hấp thụ.
- Chất lỏng dùng để hấp thu gọi là dung môi (chất hấp thụ)
- Khí không bị hấp thu goi là khí trơ.
1.2. Ứng dụng của quá trình hấp thụ trong tháp đệm:
- Tháp rửa khí đệm là tháp với lớp đệm đổ đống hoặc được sắp xếp theo trật tự
xác định. Chúng được ứng dụng để thu hồi bụi dễ dính ướt
3
- Ngoài tháp ngược chiều, trên thực tế người ta còn ứng dụng thiết bị rửa khí
đệm với sự tưới ngang. Để đảm bảo sự dính ướt của bề mặt lớp đệm chúng
thường được để nghiệng 7-10o về hướng dòng khí, lưu lượng lỏng 0,15-0,5 l/m3
- Lớp vật liệu đệm, người ta thường dùng các loại khâu có hình dạng khác nhau
làm bằng kim loại màu, sứ, nhựa.
- Trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm, quá trình hấp thu đươc dùng để:
- Thu hồi cấu tử quý trong pha khí.
- Làm sạch pha khí
- Tách hỗn hợp thành các cấu tử riêng biệt
- Tạo thành một dung dịch sản phẩm.
1.3. Lựa chọn dung môi:
Nếu mục đích của quá trình là tách các cấu tử hỗn hợp khí thì khi đó việc lựa
chọn dung môi tốt phụ thuộc vào các yếu tố sau:
a) Độ hòa tan tốt: Có tính chọn lọc nghĩa là chỉ hòa tan cấu tử cần tách và
hòa tan không đáng kể các cấu tử còn lại. Đây là điều kiện quan trọng nhất.
b) Độ nhớt của dung môi: Càng bé thì trở lại quá trình càng ngỏ, tăng tốc độ
hấp thu và có lợi cho quá trình truyền khối .
c) Nhiệt dung riêng: Bé sẽ tốn ít nhiệt khi hoàn nguyên dung môi.
d) Nhiệt độ sôi: Khác xa với nhiêt độ sôi của chất hòa tan sẽ dễ tách các cấu
tử ra khỏi dung môi.
e) Nhiệt độ đóng rắn: Thấp để tránh tắc nghẽn thiết bị, không tạo kết tủa,
không độc và thu hồi các cấu tử hòa tan dễ dàng hơn.
4
f) It bay hơi, rẻ tiền, dễ kiếm và không độc haị với người và không ăn mòn
thiết bị.
1.4. Các loại tháp hấp thu :
Thiết bị hấp thu có chức năng tạo ra bề mặt tiếp xúc giữa hai pha khí và lỏng
càng lớn càng tốt. Có nhiều dạng hấp thu:
a) Tháp phun:
Là tháp có cơ cấu phun chất lỏng bằng cơ học hay bằng áp suất trong đó chất
lỏng được phun thành những giọt nhỏ trong thể tích rỗng của thiết bị và cho
dòng khí đi qua. Tháp phun được sử dụng khi yêu cầu trở lực bé và khí có chứa
hạt rắn.
b) Tháp sủi bọt:
Khí được cho qua tấm đục lỗ bên trên có chứa lớp nước lỏng.
c) Tháp sục khí:
Khí được phân tán dưới dạng các bong bóng đi qua lớp chất lỏng. Qúa trình
phân tán khí có thể thực hiện bằng cách cho khí đi qua tấm xốp, tấm đục lỗ hoặc
bằng cách khuấy cơ học.
d) Tháp đĩa:
Cho phép vận tốc khí lớn nên đường kính tháp tương đối nhỏ, kinh tế hơn
những tháp khác. Được sử dụng khi năng suất lớn, lưu lượng lỏng nhỏ và môi
trường không ăn mòn.
e )Tháp đệm:
Chất lỏng được tưới trên lớp đệm rỗng và chảy xuống dưới tạo ra bề mặt ướt
của lớp đệm để dòng khí tiếp xúc khi đi từ dưới lên. Tháp đệm thường được sử
5
dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn mòn, tỉ lệ lỏng: khí lớn, khí không chứa
bụi và hấp thụ không tạo ra cặn lắng.
1.5. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình hấp thu:
•
Ảnh hưởng của nhiệt độ:
Khi các điều kiện khác không đổi mà nhiệt độ tháp tăng thì hệ số Henry sẽ
tăng. Kết quả là ảnh hưởng đường cân bằng chuyển dịch về phía trục tung. Nếu
đường làm việc AB không đổi thì động lực trung bình sẽ giảm, số đĩa lí thuyết sẽ
tăng và chiều cao thiết bị sẽ tăng. Thậm chí có khi tháp không làm việc được vì
nhiệt độ tăng quá so với yêu cầu kĩ thuật. Nhưng nhiệt độ tăng cũng có lợi là làm
cho độ nhớt cả hai pha khí và lỏng giảm.
•
Ảnh hưởng của áp suất:
Nếu các điều kiện khác giữ nguyên mà chỉ tăng áp suất trong tháp thì hệ số cân
bằng sẽ tăng và cân bằng sẽ dịch chuyển về phía trục hoành. Khi đường làm việc
AB không đổi dẫn đến động lực trung bình tăng quá trình truyền khối sẽ tốt hơn
vì thế số đĩa lí thuyết sẽ giảm làm chiều cao của tháp thấp hơn.
Tuy nhiên, việc tăng áp suất thường kèm theo sự tăng nhiệt độ. Mặt khác, sự
tăng áp suất cũng gây khó khăn trong việc chế tạo và vận hành của tháp hấp thụ.
•
Các yếu tố khác:
Tính chất của dung môi, loại thiết bị, cấu tạo thiết bị, độ chính xác của dụng cụ
đo, chế độ vận hành tháp…đều ảnh hưởng nhiều đến hiệu suất hấp thu.
6
Tháp đệm:
- Tháp đệm là thiết bị hấp thụ dùng lớp vất liệu đệm làm tăng khả năng tiếp
xúc với dòng khí . Chất lỏng được tưới trên lớp đệm rỗng và chảy xuống dưới
tạo ra bề mặt ướt của lớp đệm để dòng khí tiếp xúc khi đi từ dưới lên. Tháp đệm
thường được sử dụng khi năng suất nhỏ, môi trường ăn mòn, tỉ lệ lỏng: khí lớn,
khí không chứa bụi và hấp thụ không tạo ra cặn lắng.
- Dung dịch hấp thụ được tưới đều trên bề mặt lớp đệm là các vòng rachig ,
vòng sứ..thiết bị còn có tên gọi khác là Scrubber.
- Dòng khí đi từ phần dưới thiết bị và chuyển đọng ngược chiều với dung dịch
hấp thụ. Lượng dung dịch hấp thụ cần tưới khoảng 1,3 đến 2,6 l/m3 không khí .
Hiệu quả làm sạch của tháp đệm khá cao từ 65 đến 80%
•
Ưu điểm:
Có bề mặt tiếp xúc pha lớn nên hiệu quả xử lý cao
Có cấu tạo đơn giản
Trở lức của tháp không lớn lắm
Giới hạn làm viếc của tháp tương đối rộng
•
Nhựơc điểm:
Khó làm ướt đều lớp đệm
Nếu tháp quá cao thì chất lỏng phân bố không đều
*Vật liệu đệm:
7
▪
Yêu cầu đối với vật liệu đệm:
Bề mặt riêng lớn
Thể tích tự do lớn
Khối lượng riêng bé
Bền hóa học
* Bảng số liệu về một số vật liệu đệm
Dạng vật
chêm
Kích
Bề mặt
riêng
Độ rỗng Khối
(m3/m2) lượng xốp
(kg/m3)
thước
(mm) (m2/m3)
Vòng sứ
5.5.1,0
1000
550
0,62
0,65
0,69
0,71
0,75
0,79
0,9
900
850
750
700
600
500
750
950
660
640
430
873
727
646
Rasching xếp – 8.8.1,5
ngẫu nhiên
10.10.1,8 440
15.15.2,0 310
25.25.3,0 195
50.50.5,0 95
Vòng
8.8.0,3
630
Rasching bằng
thép xếp ngẫu
nhiên
10.10.0,5 500
15.15.0,5 350
25.25.0,8 220
50.50.1,0 100
0,88
092
0,92
0,94
0,62
0,68
0,71
Vòng yêm
12,5
25
467
250
150
ngựa bằn sứ
37,5
8
Vòng Intalox
12,5
25
625
257
194
118
92
0,71
0,73
0,76
0,76
0,79
0,94
0,95
0,96
0,90
0,91
743
679
630
614
582
485
366
356
89
bằng sứ
37,5
50
75
Vòng Pall thép 25
37,5
207
128
102
207
128
50
Vòng
25
Pall poly
propylen
37,5
78
* Nguyên lý hoạt động:
- Thiết bị gồm một thùng tiết diện tròn hoặc chữ nhật bên trong có chứa một
lớp đệm và được tưới nước. Khí đi từ dưới lên trên xuyên qua lớp vật đệm, khi
tiếp xúc với bề mặt ướt của lớp vật đệm, bụi sẽ bị bám lại ở đó còn khí sạch thoát
ra ngoài. Một phần bụi bị nước cuốn trôi xuống thùng chứa và được xả dưới
dạng cặn bùn. Định kỳ người ta thay rửa lớp vật liệu đệm
9
1 Thân;
2 Vòi phun;
3 Bộ phận tưới nước;
4 Lưới đỡ;
5 Đệm;
6 Bể chứa cặn.
1 Tấm đục lỗ;
2 Lớp vật liệu rỗng;
3 Dàn ống phun nước
Hình 2: Thiết bị rửa khí đệm.
- Cấu tạo của thiết bị lọc này cho phép làm việc với vận tốc khí lớn có thể đạt
10m/s, nhờ đó kích thước của thiết bị sẽ được gọn nhẹ hơn. Với vận tốc khí cao,
thiết bị kiểu đứng chuyển động ngược chiều không thể hoạt động được do có
hiện tượng “sặc nước” tức nước bị dòng khí thổi ngược trở lên và có thể dâng
trào vào đường ống thoát khí sạch.
* Hiệu quả xử lý:
- Hiệu quả thu hồi bụi kích thước d 2μm trên 90%. Khi nồng độ bụi ban đầu
đến 10-12g/m3, trở lực 160-100 Pa/m đệm, vận tốc khí trong thiết bị ngược
chiều vào khoảng 1,5 – 2 m/s, còn lưu lượng nước tưới 1,3-2,6 l/m3.
- Hiệu quả xử lý phụ thuộc vào: cường độ tưới, nồng độ bụi, độ phân tán bụi.
Thực tế hạt có kích thước 2-5 μm được thu hồi 70% còn hạt lớn hơn 80-90%.
- Trở lực tháp đệm phụ thuộc dạng vật liệu đệm và điều kiện làm việc, có thể
lên đến 1500 N/m2.
10
1.7. Đề xuất công nghệ PTN:
- Tính chất nguồn thải bao gồm bụi, các khí CO, NOx, SOx. Khí thải sau xử
lý đạt QCVN 02 : 2008/BTNMT
Công
Giới hạn
thức và
ký hiệu
hoá học
cho phép
Thông số
Đơn vị
mg/Nm
1. Bụi
115
2
mg/Nm
mg/Nm
mg/Nm
mg/Nm
mg/Nm
mg/Nm
mg/Nm
mg/Nm
2. Axít flohydric
3. Axít clohydric
4. Cacbon monoxyt
5. Nitơ oxyt
HF
HC
CO
NO
100
100
250
300
0,55
0,16
1,2
6. Lưu huỳnh dioxyt
7. Thuỷ ngân
SO
2
Hg
Cd
Pb
8. Cadimi
9. Chì
10. Tổng Dioxin/ Furan
ng -
TEQ/Nm
3
Dioxin
11
- Khí thải vào tháp theo chiều từ dưới đi lên, lan toả đều trong tháp nhờ hệ
thống phân phối khí. Sau khi đi qua hệ thống phân phối khí, dòng khí thải sẽ tiếp
xúc với dòng dung dịch H2O từ trên đi xuống được phun từ giàn phun xuống lớp
đệm . Phần này có chứa các vòng sứ để tăng diện tích tiếp xúc (dung dịch được
phun vào tháp dưới dạng sương nhờ bơm), nhiệt độ, bụi và một số khí độc trong
dòng khói thải sẽ giảm xuống.
- Phần khí thải còn lại chủ yếu là (SO2, CO, NOx,… ) sau khi được làm nguội
và xử lý một phần ở cấp thứ nhất và cấp thứ hai tiếp tục di chuyển lên phần trên
của tháp, tại đây dòng khói thải sẽ được xử lý một lần nữa.
Hỗn hợp chất lỏng sau khi hấp thụ được tuần hoàn về ngăn lắng của bể chứa
dung dịch hấp thụ.
13
II. TÍNH TOÁN,THIẾT KẾ THÁP ĐỆM XỬ KHÍ THẢI LÒ ĐỐT
XĂNG DẦU DIEZEN CÔNG SUẤT 3L/H:
2.1,Thành phần và lượng sản phẩm cháy khi đốt dầu diezen:
C = Cp = 83,2%
H = Hp = 9,8%
O = Op = 0,3%
N = Np = 0,1%
S = Sp = 1%
Độ tro A = Ap = 3,5%
Độ ẩm W = 1,8%
Hệ số tiêu hao không khí
: 1,2
1,6 : Chọn
= 1,4
2.2, Các phản ứng xảy ra khi đốt dầu diezen:
C + O2 = CO2
N2 = N2
1
H2 + O2 = H2O
2
H2O = H2O
S + O2 = SO2
14
2.3 Sản phẩm cháy ở điều kiện chuẩn:
- Lượng không khí khô lý thuyết cần cho quá trình cháy:
V0 = 0,089Cp + 0,264Hp + 0,0333(Op – Sp)
= 0,089 83,2 + 0,264 9,8 – 0,0333(0,3 – 1) = 10,015 m3/kg
- Lượng không khí ẩm lý thuyết cần cho quá trình cháy ở to: 30oC; φ = 65%
d=17g/l:
Va= (1+0,0016d) V0 = (1+0,0016 17) 10,015 = 10,25 m3/kg
- Lượng không khí ẩm thực tế với hệ số thừa không khí: chọn α = 1,4
Vt = α Va = 1,4 11,16 = 14,35 m3chuẩn/kgNL:
- Lượng khí SO2 trong SPC:
VSO2=0,683 10-2 Sp = 0,683 10-2 1 = 0,683 10-2 m3/kg
- Lượng khí CO trong SPC với hệ số cháy không hoàn toàn về hóa học và cơ
học η: Chọn η = 0,01
VCO = 1,865 10-2 η Cp = 1,865 10-2 0,01 83,2
= 0,0155 m3/kg
- Lượng khí SO2 trong SPC:
VCO2=1,853 10-2(1-η) Cp =1,853 10-2(1-0,01) 83,2
=1,5262 m3/kg
15
- Lượng hơi nước trong SPC:
VH2O=0,111Hp + 0,124Wp + 0,0016dVt
= 0,111 9,8 + 0,124 1,8 + 0,0016 15 14,35 = 1,4545 m3/kg
- Lượng N2 trong SPC:
VN2=0,8 10-2Np + 0,79Vt = 0,8 10-2 0,4 + 0,79 14,35 = 11,34 m3/kg
- Lượng khí O2 trong không khí thừa:
Vo2=0,21(α-1) Va=0,21(1,4 -1) 10,25
=0,861 m3/kg
- Lượng SPC tổng cộng:
VSPC=VSO2+VCO+VCO2+VH2O+VN2+VO2
= 0,683 10-2 + 0,0155x 10-2 + 1,5262 + 1,4545 + 11,34 + 0,861
=15,204 m3chuẩn/kgNL
2.4 Lượng khói thải và tải lượng các chất ô nhiễm trong khói ứng với lượng
nhiên liệu tiêu thụ B, kg/h:
- Lượng khói (SPC): ở điều kiện chuẩn:
B
3
Lc=Vspc
= 15,204
= 0,013 g/s
3600
3600
- Lượng khói (SPC) ở điều kiện chuẩn: tkhói=1500C:
LT=
=
= 0,0201m3/s
16
- Tải lượng khí SO2 với PSO2=2,926kg/m3 chuẩn:
MSO2 = 0,0167 (g/s)
=
=
- Tải lượng khí CO với PCO=1,25 kg/m3chuẩn:
MCO= = 0,016 g/s
=
- Tải lượng khí CO2 với PCO2=1,977 kg/m3chuẩn:
MCO2= = 2,5144 (g/s)
=
- Lượng phát thải khí NOX trong quá trình cháy :
Lượng tro bụi với hệ số tro a=0,2
Mbụi=
=
= 5,83
-3(g/s)
Mnox= 1,723 10-3 B1,18 = 1,723 10-3 31,18= 6,29 10-3 (kg/g)
Tiến hành làm sạch hạ nhiệt độ khói thải xuống 800C
- Lưu lượng khói Spc ở điều kiện thực tế (tkhói=800C):
LT =
=
= 0,016
- Nồng độ phát thải các chất ô nhiễm trong khói:
CSO2=
CCO=
=
=1,043(g/m3)=1043 mg/m3
=1 (g/m3)=1000 mg/m3
=
17
CCO2=
Cbụi=
=
=157,15(g/m3)=157,15 103 mg/m3
=0,364(g/m3)=364 mg/m3
=
CNOx
=
=
=0,393(g/m3)=393 mg/m3
- Nồng độ các chất ô nhiễm ở 800C:
Cso2 =1043 mg/m3
Cco =1000 mg/m3
Cco2 =157,15 103 mg/m3
Cbụi =364 mg/m3
Cnox =393 mg/m3
- Nồng độ khí ban đầu:
C =
=
= 0,0345 (mol/s)
- Nồng độ phần mol hay thể tích khí SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào:
[SO2]d =
yd =
= 0,4637 10-3 (molSO2/molK)
- Tỉ số mol của SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào:
yd =
= 0,4639 10-3(molSO2/molK)
=
yd: phần mol SO2 trong pha lỏng
Giả sử dd ban đầu là dd sạch nên xd = 0
đầu ra SO2. Đầu ra đạt tiêu chuẩn loại B (0,5 g/m3)
18
-
Nồng độ mol của SO2 đầu ra:
[SO2]c = =7,8125
(mol/m3)
yc =
-
= 2,264 10-4(molSO2/molK)
Tỉ số mol của SO2 trong hỗn hợp khí đầu vào:
yc =
=
= 0,2265 10-3 (molSO2/molK)
-
Suất lượng mol hỗn hợp:
Ghh = 57,6
= 1,9887(kmol/h) =1988,7 (mol/h)
-
Suất lượng cấu tử trơ trong pha khí:
Gtr = Ghh(1 – yd) = 1,9887(1 – 0,4639 10-3) = 1,9878(kmol/h)
Hiệu quả quá trình hấp thụ:
-
H = =
100% =
=51,2%
ytb =
=
=
= 0,34505 10-3 (mol SO2/mol hh khí)
= 1,0009 (kg/m3)
=
-
Mhh khí = ytb Mso2+(1 - ytb) Mkk
19
= 0,34505 10-3
+(1 – 0,34505 10-3) 29 = 29,012 g/mol
2.5, Phương trình đường cân bằng cho quá trình hấp phụ khí SO2 bằng H2O:
= 50 (t = 320C , H = 38000)
m = =
phương trình đường cân bằng:
y = mx y =
=
0,4637 10-3 =
xcmax = 1,8548 10-5 (mol SO2/mol hh)
Lượng dung môi tối thiểu cần cho tháp:
-
Lmin
=
=
= 25,46 (mol/h)
-
Lượng dung môi cần thiết:
Vì trong các thiết bị hấp thụ không bao giờ đạt cân bằng giữa các pha nên
nồng độ cân bằng luôn lớn hơn nồng độ thực tế. cho lượng dung môi cần thiết L
bằng 1,2 lượng dung môi tối thiểu Lmin.
L = φ Lmin = 1,2 25,46 = 38,19 (kmol/h)
-
Nồng độ dung dịch ra khỏi tháp:
20
Xc =
=
(yd – yc)
(0,4639 10-3 – 0,2265 10-3)
=1,2364 10-5 (mol SO2/mol dd)
phương trình đường làm việc đi qua 2 điểm: A(xd,yc); B(xc,yd)
A(0; 0,2265 10-3); B(1,2364 10-5, 0,4639 10-3)
y = 0,0841x +0,0003
x =
-
Suất lượng SO2 ban đầu:
Gso2 = Ghh – yd = 1,9887 – 0,4639 10-3 = 0,9225 10-3 (mol SO2/h)
Lượng SO2 bị hấp phụ:
Mso2 = Gso2
= 0,9225 10-3 - 0,4637 10-3 = 0,2798 10-3 (mol/h)
Suất lượng khí thải đầu ra:
-
-
G’hh = G’tr + G’so2 = 1,9879 + 0,2798 10-3 = 1,98807 (kmol/h)
2.6 Chọn vật liệu đệm:
Vòng sứ xếp ngẫu nhiên:
+Kích thước: 20 20 2,2(mm)
+ Diện tích bề mặt riêng phần: a = 240 m2/m3
21
+ Thể tích tự do tầng vật liệu đệm: Vđ = 0,72m2/m3
+ Số đệm trong 1m3 = 95 10-3
+ Khối lượng riêng vật liệu đệm: p = 650kg/m3
(Tra bảng IX.8 trang 193 sổ tay QT và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2)
+ Chọn vận tốc làm việc:Wy = bằng 80% vận tốc sặc Ws
- Suất lượng trung bình của hỗn hợp khí thải:
Gtb =
=
= 1988,385(mol/h) = 0,016(kg/s)
- Lượng dung môi vào ra khỏi tháp gần như bằng nhau
0,16
2
ws n
Mx
Ml
log
ytb
= A – 1,75
g Vd3 x
- Trong đó :
Tháp đệm A = 0,022
Px , Ptb : Khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha khí.
Mx ,Ml là độ nhớt của nước ở 25 và 320
- Với độ nhớt của nước ở 250C
Ml = 0,8937 10-3 Ns/m2
- Độ nhớt của nước ở 320C
22
Mx = 0,7679 10-3 Ns/m2
- Khối lượng riêng trung bình của chất lỏng :
Pl = 984,35 kg/m3
- Khối lượng riêng trung bình của chất khí
Pk = 1,072 kg/m3
- Khối lượng riêng trung bình:
Ptb =
log
= 492,711 (kg/m3)
=0,022 - 1,75
Ws = 0,5973 (m/s)
wy = 0,9 0,5973 = 0,5375 (m/s)
2.7 Đường kính tháp:
D =
= 0,19473 (m)
Chọn D = 0,2 (m) = 20 (cm)
- Tiết diện của tháp:
S =
=
= 0,314 m2
- Kiểm tra chế độ làm việc:
23
Với D = 0,2m wy =
= 0,509(m)
=
= 0,852
Vậy chế độ thủy động trong tháp ở chế độ chuyển tiếp
- Lưu lượng khí trung bình đi qua tháp:
Vtb = 57,6m3/h
- Ta có phương trình đường cân bằng:
Y* =
Y* =
=
=
noy=3,056
- Độ nhớt của hỗn hợp khí:
ytb M
(1 ytb ) M kk
Mk
SO2
hhk
SO
kk
2
29
0.345103 64 (1 0,345103 ) 29
0,013103
0,018103
hhk
hhk 0,03448103 (N.s / m2 )
- Chuẩn số Reynolds:
4 y y
y
4 0,509 1,0017
18106
Re y
113,303
24
Trong đó:
y : Độ nhớt trung bình của pha khí
- Chiều cao tương đương của 1 đơn vị chuyển khối theo Kafarov- Đưneski
Vtd
1
0,4
0,73
240
1
1,2
1,2
htd 200(
)
200(
)
0,2624m
0.5090.4
- Chiều cao của lớp đệm:
h = htd noy = 0,2624 2,25=0,5904 (m)
Chọn h = 0,6 m
- Chiều cao của tháp đệm :
H =noy htd + (0,9) = h + 0,9 =0,6 +0,9 = 1,5 m
Trong đó:
Khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy tháp : 0.8 đến 1. Chọn 0.9
(sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2)
-
Chiều cao cột chất lỏng trong tháp:
Chọn chiều cao cột chất lỏng trong tháp bằng 0,05m
Tính toán cơ khí:
Đường ống dẫn khí:
Chọn vận tốc khí vào bằng vận tốc khí ra: 10m/s
Vd
57,64
103600
= 0,045m
D
1
vk
4
D1 = D2 = 0,045m
25
Vì lượng khí hòa tan vào dòng lỏng rất ít nên ta coi vd=vcD1=D2
Chọn đường kính ống ra là 4cm
Bề dày ống dẫn khí 4mm
Bảng1: Kết quả tính toán ống dẫn khí:
ỐNG DẪN KHÍ
STT
Thông số tính toán
Vận tốc khí
Giá trị
Đơn vị
m/s
1
2
3
10
4
Đường kính ống ra
Bề dày ống dẫn khí
cm
4
mm
Tính đường ống dẫn lỏng :
Chọn vận tốc chất lỏng khoảng 2m/s
Đường ống dẫn vào:
L
1,3014
23600
tt
= 0,015m
D3
4
vlv
Chọn ống dẫn nước có đường kính 2cm
Bề dày đường ống dẫn nước 3mm
Bảng2: Kết quả tính toán ống dẫn lỏng:
ỐNG DẪN LỎNG
STT Thông số tính toán Giá trị Đơn vị
1
2
Vận tốc dẫn lỏng
2
m/s
cm
Đương kính ống dẫn nước 2
26
3
Bề dày ống dẫn nước
3
mm
2.8.1 Đường kính ống dẫn nước ra:
Lưu lượng dòng lỏng vào và ra không chênh lệch nhiều nên xem lưu lượng vào
= lưu lượng ra
Chọn vận tốc nước ra 1,4m/s
D4 =
=
= 0,0188m
Chọn đường ống dẫn nước ra có đường kính 20cm
Bề dày ống 3mm
Bảng3: Kết quả tính toán ống dẫn nước ra:
ỐNG DẪN NƯỚC RA
STT
Thông số tính toán
Vận tốc nước ra
Đường kính ống
Bề dày ống
Giá trị
1,4
Đơn vị
m/s
1
2
3
20
cm
3
mm
Bề dày thân:
a, Chọn Vật liệu:
27
- Thiết bị làm việc ở môi trường ăn mòn , t0 làm việc ở 320C , áp suất làm việc
1at = 98095,238N/m2 = Pmt
- Chọn vật liệu là thép không rỉ (inox) có thành phần: C<0,1%; Cr:18%; Ni:12%;
Mo:2%; T:1,5%, còn lại là Fe.
Dt = 0,2m
- Thân tháp phần vật liệu chứa đệm làm bằng nhựa Acrylic trong suốt để quan
sát thí nghiệm.
- Giới hạn bền: Ϭk = 550 106 (N/m2)
- Giới hạn chảy: Ϭc = 220 106 (N/m2)
- Chiều dày thép: b = 5mm. (từ 425mm, chọn b = 5mm)
- Độ giãn tương đối = 40%
- Hiệu suất dẫn nhiệt: = 16,3 (W/m.0C)
- Khối lượng riêng: ρ = 7900(kg/m3)
- Chọn gia công bằng tay bằng cách hàn giáp mối hai bên
- Hiệu số hiệu chỉnh η=1
- Hiệu số an toàn bền kéo nk = 2,6
- Hiệu số an toàn bền chảy nc =1,5
- Hệ số bền mối hàn: φn =
(Sổ tay thiết bị hoá chất tập 2)
28
Lấy φn = 0,95 H=2,8m
Với d là tổng đường kính các ống lỗ, do trên thân có bố trí các lỗ
- 1 cửa tháo đệm
= 80mm
= 40mm
= 20mm
- 1 ống dẫn khí vào
- 1 ống dẫn lỏng vào
- Ứng suất cho phép của vật liệu theo giới hạn bền
k
nk
550106
1 211106
(N/m2)
k
k
2,6
nc
220106
c
1146,7106
(N/m2)
1,5
b) Chiều dày thân :
- Áp suất tĩnh trong phần thân dưới thiết bị :
Ptt= gH =7900 9,8 2 = 154840 (N/m2)
Trong đó: g : gia tốc trọng trường : g = 9,8m/s2
H : chiều cao cột chất lỏng
:khối lượng riêng chất lỏng bằng acrilic
- Áp suất tính toán trong thiết bị:
P=Pmt+Ptt=98095,238+ 154840=164649,238 (N/m2)
29
k
n
146,7106
164649,238
Xét:
0,95 846 50
P
- Công thức tính bề dày của thân thiết bị:
D P
2.
k
t
S
C
n
Với C = C0 + C1 + C2 + C3
+C0 = 1(mm): Hệ số quy tròn kích thước
+C1 : Hệ số bổ sung do bào mòn hoá học với tốc độ 0,1mm/năm .Thời hạn sử
dụng là 15 năm. C1 =0,1
15 năm =1,5 mm = 1,5 10^-3m
+Hệ số C2 có thể bỏ qua
+C3 : Là hệ số bổ sung do sai lệch dương khi gia công đường kính ngoài theo độ
chính xác cấp 7 là :Vn 1,8 mm ; sai lệch âm khi gia công kích thước trong theo
độ chính xác cấp 5 là
Vt =0,76 mm ; độ sai lệch tâm
V
= 1, 5 mm .vậy :
l
C3=0,5 (Vn + t ) + = 0,5(1,8+ 0,76) +1,5 = 2,78 mm
V
V
l
C = 5,28 (mm)
Chiều dày của thân tháp:
D P
0,2164649,238
t
S
C
5,28 5,28mm
2.
2146,7106 0,95
k
h
Bảng4: Kết quả tính toán chiều dày thân thiết bị:
CHIỀU DÀY THÂN
30
Tải về để xem bản đầy đủ
43 trang
24/12/2024
120
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Đề tài Tính toán, thiết kế tháp đệm xử khí thải lò đốt xăng dầu diezen công suất 3L/H", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- de_tai_tinh_toan_thiet_ke_thap_dem_xu_khi_thai_lo_dot_xang_d.doc
