Luận văn Chưng luyện để tách hỗn hộp các cấu tử trong công nghiệp
Luận văn tốt nghiệp
Đề tài: Chưng luyện để tách
hỗn hộp các cấu tử trong công
nghiệp
môc lôc
PhÇn më ®Çu
2
2
6
VÏ vµ thuyÕt minh d©y chuyÒn
TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh
I.TÝnh c©n b»ng vËt liÖu
II.§−êng kÝnh th¸p
6
8
III.Sè ®Üa thùc tÕ vµ chiÒu cao th¸p
IV. TÝnh to¸n c¬ khÝ
V. Trë lùc
14
21
36
C©n b»ng nhiÖt
41
41
42
45
45
46
47
43
I. ThiÕt bÞ gia nhiÖt hçn hîp ®Çu
II.Th¸p ch−ng luyªn
III. ThiÕt bÞ ng−ng tô
IV.ThiÕt bÞ lµm l¹nh
TÝnh vµ chän thiÕt bÞ phô
I. TÝnh vµ chon thiÕt bÞ gi nhiÖt
II.TÝnh b¬m
KÕt lô©n
62
Tµi liÖu tham kh¶o
Phô lôc
63
64
1
PhÇn më ®Çu
Trong c«ng nghiÖp, viÖc ph©n t¸ch c¸c cÊu tö tõ hçn hîp ban ®Çu lµ rÊt cÇn thiÕt nh»m
môc ®Ých hoµn thiÖn, khai th¸c, chÕ biÕn...
Cã rÊt nhiÒu ph−¬ng ph¸p ph©n t¸ch c¸c cÊu tö trong c«ng nghiÖp, trong ®ã cã ph−¬ng
ph¸p ch−ng luyÖn lµ mét trong nh÷ng ph−¬ng ph¸p hay ®−îc sö dông.
Ch−ng lµ ph−¬ng ph¸p t¸ch c¸c cÊu tö tõ hçn hîp ban ®Çu dùa vµo ®é bay h¬i kh¸c nhau
cña chóng trong hçn hîp. Hçn hîp nµy cã thÓ lµ chÊt láng hoÆc chÊt khÝ, th−êng khi ch−ng mét
hçn hîp cã bao nhiªu cÊu tö ta sÏ thu ®−îc bÊy nhiªu s¶n phÈm. Víi hçn hîp cã hai cÊu tö ta sÏ
thu ®−îc hai s¶n phÈm lµ s¶n phÈm ®Ønh gåm phÇn lín lµ cÊu tö dÔ bay h¬i vµ s¶n phÈm ®¸y chøa
phÇn lín lµ cÊu tö khã bay h¬i.
Trong thùc tÕ cã thÓ gÆp rÊt nhiÒu kiÓu ch−ng kh¸c nhau nh− : ch−ng b»ng h¬i n−íc trùc
tiÕp, ch−ng ®¬n gi¶n, ch−ng luyÖn... Ch−ng luyÖn lµ ph−¬ng ph¸p ch−ng phæ biÕn nhÊt dïng ®Ó
t¸ch hçn hîp c¸c cÊu tö dÔ bay h¬i cã tÝnh chÊt hoµ tan hoµn toµn hoÆc mét phÇn vµo nhau.
vÏ vμ thuyÕt minh d©y chuyÒn s¶n xuÊt
I. ThuyÕt minh d©y chuyÒn s¶n xuÊt :
Hçn hîp ®Çu tõ thïng chøa 1 ®−îc b¬m 2 b¬m liªn tôc lªn thïng cao vÞ 3. Møc chÊt láng
cao nhÊt ë thïng cao vÞ ®−îc khèng chÕ nhê èng ch¶y trµn. Tõ thïng cao vÞ, hçn hîp ®Çu
(®−îc ®iÒu chØnh nhê van vµ l−u l−îng kÕ) qua thiÕt bÞ ®un nãng dung dÞch 4. T¹i ®©y, dung
dÞch ®−îc gia nhiÖt b»ng h¬i n−íc b·o hoµ ®Õn nhiÖt ®é s«i. Sau ®ã, dung dÞch ®−îc ®−a vµo
th¸p ch−ng luyÖn qua ®Üa tiÕp liÖu.
Th¸p ch−ng luyÖn gåm hai phÇn : phÇn tõ ®Üa tiÕp liÖu trë lªn trªn lµ ®o¹n luyÖn, cßn tõ ®Üa
tiÕp liÖu trë xuèng lµ ®o¹n ch−ng.
Nh− vËy, ë trong th¸p, pha láng ®i tõ trªn xuèng tiÕp xóc víi pha h¬i ®i tõ d−íi lªn. H¬i
bèc tõ ®Üa d−íi lªn qua c¸c lç ®Üa trªn vµ tiÕp xóc víi pha láng cña ®Üa trªn, ng−ng tô mét
phÇn, v× thÕ nång ®é cÊu tö dÔ bay h¬i trong pha láng t¨ng dÇn theo chiÒu cao th¸p. V× nång ®é
cÊu tö dÔ bay h¬i trong láng t¨ng nªn nång ®é cña nã trong h¬i do láng bèc lªn còng t¨ng. CÊu
tö dÔ bay h¬i cã nhiÖt ®é s«i thÊp h¬n cÊu tö khã bay h¬i nªn khi nång ®é cña nã t¨ng th× nhiÖt
®é s«i cña dung dÞch gi¶m. Tãm l¹i, theo chiÒu cao th¸p nång ®é cÊu tö dÔ bay h¬i (c¶ pha
láng vµ pha h¬i) t¨ng dÇn, nång ®é cÊu tö khã bay h¬i (c¶ pha láng vµ pha h¬i) gi¶m dÇn, vµ
nhiÖt ®é gi¶m dÇn. Cuèi cïng, ë ®Ønh th¸p ta sÏ thu ®−îc hçn hîp h¬i cã thµnh phÇn hÇu hÕt lµ
cÊu tö dÔ bay h¬i cßn ë ®¸y th¸p ta sÏ thu ®−îc hçn hîp láng cã thµnh phÇn cÊu tö khã bay h¬i
chiÕm tû lÖ lín. §Ó duy tr× pha láng trong c¸c ®Üa trong ®o¹n luyÖn, ta bæ xung b»ng dßng håi
l−u ®−îc ng−ng tô tõ h¬i ®Ønh th¸p. H¬i ®Ønh th¸p ®−îc ng−ng tô nhê thiÕt bÞ ng−ng tô hoµn
toµn 6, dung dÞch láng thu ®−îc sau khi ng−ng tô mét phÇn ®−îc dÉn håi l−u trë l¹i ®Üa luyÖn
trªn cïng ®Ó duy tr× pha láng trong c¸c ®Üa ®o¹n luyÖn, phÇn cßn l¹i ®−îc ®−a qua thiÕt bÞ lµm
l¹nh 7 ®Ó ®i vµo bÓ chøa s¶n phÈm ®Ønh 8. ChÊt láng ë ®¸y th¸p ®−îc th¸o ra ë ®¸y th¸p, sau
®ã mét phÇn ®−îc ®un s«i b»ng thiÕt bÞ gia nhiÖt ®¸y th¸p 9 vµ håi l−u vÒ ®Üa ®¸y th¸p, phÇn
chÊt láng cßn l¹i ®−a vµo bÓ chøa s¶n phÈm ®¸y 10. N−íc ng−ng cña c¸c thiÕt bÞ gia nhiÖt ®−îc
th¸o qua thiÕt bÞ th¸o n−íc ng−ng 11.
Nh− vËy, thiÕt bÞ lµm viÖc liªn tôc (hçn hîp ®Çu ®−a vµo liªn tôc vµ s¶n phÈm còng ®−îc
lÊy ra liªn tôc).
2
II. S¬ ®å d©y chuyÒn :
N−íc
6
3
N−íc l¹nh
5
7
N−íc
N−íc l¹nh
4
9
11
11
N−íc ng−ng
2
10
1
8
Chó thÝch :
1- Thïng chøa hçn hîp ®Çu
3- Thïng cao vÞ
2- B¬m
4- ThiÕt bÞ gia nhiÖt hçn hîp ®Çu
6- ThiÕt bÞ ng−ng tô håi l−u
8- Thïng chøa s¶n phÈm ®Ønh
10- Thïng chøa s¶n phÈm ®¸y
5- Th¸p ch−ng luyÖn
7- ThiÕt bÞ lµm l¹nh s¶n phÈm ®Ønh
9- ThiÕt bÞ gia nhiÖt ®¸y th¸p
11- ThiÕt bÞ th¸o n−íc ng−ng
3
tÝnh to¸n kü thuËt thiÕt bÞ chÝnh
- Gi¶ thiÕt :
- Sè mol pha h¬i ®i tõ d−íi lªn lµ b»ng nhau trong tÊt c¶ mäi tiÕt diÖn cña th¸p.
- Sè mol chÊt láng kh«ng thay ®æi theo chiÒu cao ®o¹n ch−ng vµ ®o¹n luyÖn.
- Hçn hîp ®Çu ®i vµo th¸p ë nhiÖt ®é s«i.
- ChÊt láng ng−ng tô trong thiÕt bÞ ng−ng tô cã thµnh phÇn b»ng thµnh phÇn cña h¬i ®i ra ë
®Ønh th¸p.
- CÊp nhiÖt ë ®¸y th¸p b»ng h¬i ®èt gi¸n tiÕp.
- Yªu cÇu thiÕt bÞ :
F : N¨ng suÊt thiÕt bÞ tÝnh theo l−îng hçn hîp ®Çu = 7500 = 2,083(kg/s).
ThiÕt bÞ lµm viÖc ë ¸p suÊt th−êng, P = 1 at
Th¸p lo¹i : Th¸p chãp
- §iÒu kiÖn :
aF
aP
aW
M
: Nång ®é axeton trong hçn hîp ®Çu = 0,34% khèi l−îng.
: Nång ®é axeton trong s¶n phÈm ®Ønh = 0,95% khèi l−îng.
: Nång ®é axeton trong s¶n phÈm ®¸y = 0,03 % khèi l−îng.
1 : Khèi l−îng ph©n tö cña axeton = 58 kg/kmol.
M
2 : Khèi l−îng ph©n tö cña H2O =18 kg/kmol.
I. TÝnh c©n b»ng vËt liÖu :
1/ TÝnh c©n b»ng vËt liÖu :
Theo ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho toµn th¸p :
4
F = P + W
Vµ ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho riªng cÊu tö dÔ bay h¬i (Etylic):
F.aF = P.aP + W.aW
⇒ L−îng s¶n phÈm ®¸y lµ :
F(aP − aF )
aP − aW
2,083 .(0,95 − 0,34)
0,95 − 0,03
W =
=
= 0, (kg/s)
⇒ L−îng s¶n phÈm ®Ønh lµ :
P = F – W = 06667 – 0,458 = 0,2087 (kg/s)
TÝnh l−îng hçn hîp ®Çu F’, l−îng s¶n phÈm ®Ønh P’, l−îng s¶n phÈm ®¸y W’ theo kmol/s :
⎛
⎞
aF 1− aF
0,30 0,7
⎛
⎜
⎞
⎠
⎜
⎜
⎟
.F =
F'=
P'=
+
+
.0,6667 = 0,0302 (kmol / s)
⎟
⎟
M1
M2
46
18
⎝
⎝
⎠
⎛
⎞
aP 1− aP
0,95 0,05
⎛
⎜
⎞
+
+
.0,2087 = 4,889.10−3 (kmol / s)
⎜
⎜
⎟
.P =
⎟
⎠
⎟
M1
M2
46
18
⎝
⎝
⎠
W'= F'−P'= 0,0302 − 4,889.10−3 = 0,0253(kmol / s)
2/ TÝnh chØ sè håi l−u thÝch hîp, sè ®Üa lý thuyÕt :
§æi nång ®é tõ phÇn khèi l−îng sang phÇn mol :
aF / M1
aF / M1 + (100− aF )/ M2 30/46+ 70/18
30/46
xF =
xP =
=
= 0,14360
= 0,8814
aP / M1
95 / 46
=
aP / M1 + (100 − aP ) / M 2 95 / 46 + 5 /18
aW / M1
aW / M1 + (100 − aW )/ M2 0,4/ 46 + 98/18
0,4/ 46
xW =
=
=1,569.10−3
yF* = 0,278092
Dùa vµo ®−êng c©n b»ng láng-h¬i (néi suy), ta cã :
5
a/ ChØ sè håi l−u tèi thiÓu :
xP − yF* 0,8814 − 0,278092
Rmin =
=
= 4,4584
yF* − xF 0,278092 − 0,1436
b/ ChØ sè håi l−u thÝch hîp :
Cho R biÕn thiªn (R >Rmin), víi mçi gi¸ trÞ cña R ta x¸c ®Þnh ®−îc sè ®Üa lý thuyÕt t−¬ng
øng :
1,2
1,25
5,6075
27
1,5
1,75
7,8505 8,972
22 21
194,711 209,412
2,0
2,25
2,5
β
R
N
5,3832
28
6,729
23
10,0935
20
11,215
19
N(R+1) 178,7296 178,4025 177,764
221,87
232,685
R
β =
HÖ sè hiÖu chØnh :
Rmin
Tõ b¶ng sè liÖu, ta x©y dùng ®å thÞ biÓu diÔn mèi quan hÖ R – N(R+1).
Dùa vµo ®å thÞ , ta x¸c ®Þnh ®−îc Rth = 6,729
c/ Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc :
- §−êng nång ®é lµm viÖc ®o¹n ch−ng :
L−îng hçn hîp ®Çu tÝnh theo 1 kmol s¶n phÈm ®Ønh :
F'
0,302
f =
=
= 6,1771
P' 4,889.10−3
6
Ph−¬ng tr×nh :
R + f
y =
f −1
R +1
6,729 + 6,1771
6,729 +1
6,1771−1
6,729 +1
x −
xW =
x −
.0,001569
R +1
⇒ y = 1,6698x − 0,001051
- §−êng nång ®é lµm viÖc ®o¹n luyÖn :
Ph−¬ng tr×nh :
R
xP
6,729
0,8814
y =
x +
=
x +
R +1
R +1 6,729 +1
6,729 +1
⇒ y = 0,8706x + 0,114
d/ Sè ®Üa lý thuyÕt :
Víi Rth = 6,729 dùa vµo ®−êng c©n b»ng vµ ®−êng lµm viÖc, ta x¸c ®Þnh ®−îc sè ®Üa lý
thuyÕt.
NLT =23
Trong ®ã : sè ®Üa ®o¹n ch−ng :2
sè ®Üa ®o¹n luyÖn : 21
II. §−êng kÝnh cña th¸p :
1/ L−u l−îng trung b×nh c¸c dßng pha ®i trong th¸p :
a/ Trong ®o¹n luyÖn :
Sè liÖu :
GP : L−îng s¶n phÈm ®Ønh (P’) = 4,889.10-3 (kmol/s).
R : HÖ sè håi l−u thÝch hîp = 6,729
GR : L−îng håi l−u = GP . R (kmol/s)
♦ L−îng h¬i ra khái ®Ønh th¸p g® :
g® = GR + GP = GP . (R + 1) = 4,889.10-3 . (6,729+ 1) = 0,0952 (kmol/h)
7
♦ L−îng h¬i ®i vµo ®o¹n luyÖn g1 , nång ®é h¬i y1 , l−îng láng G1 ®èi víi ®Üa thø nhÊt cña
®o¹n luyÖn, nång ®é láng x1 :
Coi x1 = xF = 0,1740
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu :
g1 = G1 + GP
(1)
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu víi cÊu tö dÔ bay h¬i (etylic) :
g1 y1 = G1 x1 + GP xP
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l−îng :
g1 r1 = g® r®
(2)
(3)
r1 : Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa luyÖn thø nhÊt (kcal/kmol)
r® : Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña hçn hîp h¬i ®i ra khái ®Ønh th¸p (kcal/kmol)
Gäi :
rA : Èn nhiÖt hãa h¬i cña Etylic
rB : Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña H2O.
Tõ ®å thÞ (t,x,y) ta cã :
- NhiÖt ®é s«i cña hçn hîp ®Ønh (x = xP = 0,8814): tP = 78,12720C
Néi suy theo b¶ng r – to (I-301) víi to = 78,1272°C :
r =198 (kcal/kg) =198.M (kcal/kmol) = 9108 (kcal/kmol)
⎧
⎨
⎩
A
A
⇒
rB = 508 (kcal/kg) = 508.MB (kcal/kmol) = 9126 (kcal/kmol)
⇒ r® = rA . y® + rB (1 - y®) = 9108 . 0,8814 + 9126 .(1- 0,8814)
= 9110,1348 (kcal/kmol)
- NhiÖt ®é s«i cña hçn hîp ®Çu (x = xF = 0,1436): tF = 84,6028°C
Néi suy theo b¶ng r – to (I-301) víi to = 84,6028°C :
r =193 (kcal/kg) =193.M (kcal/kmol) = 8878 (kcal/kmol)
⎧
⎨
⎩
A
A
⇒
⇒ rl =
rB = 446 (kcal/kg) = 446.MB (kcal/kmol) = 8028 (kcal/kmol)
rA . yl + rB (1 – yl) = 8878 . yl 8028 . (1 – yl)
Thay rl vµo (3) vµ gi¶i hÖ 3 ph−¬ng tr×nh trªn (Èn yl, gl, Gl), ta ®−îc :
8
G = 0,1011 (kmol/s)
⎧
1
⎪
⇒ g = 0,106 (kmol/s)
⎨
1
⎪
y1 = 0,1776
⎩
⇒ L−îng h¬i trung b×nh ®i trong ®o¹n luyÖn :
gd + g1 0,0952 + 0,106
gtbL =
=
= 0,1006 (kmol/s)
2
2
⇒ L−îng láng trung b×nh ®i trong ®o¹n luyÖn :
GR + G1 (6,729 +1).4,889.10−3 + 0,1011
GtbL =
=
= 0,0956 (kmol/s)
2
2
b/ Trong ®o¹n ch−ng :
Sè liÖu :
GW : L−îng s¶n phÈm ®¸y (W’) = 0,0253 (kmol/s)
g,
y,
G1'
♦ L−îng h¬i ®i vµo ®o¹n ch−ng 1 , nång ®é h¬i 1 , l−îng láng
®èi víi ®Üa thø nhÊt
x,
cña ®o¹n ch−ng, nång ®é láng 1 , l−îng h¬i ra khái ®o¹n ch−ng chÝnh lµ l−îng h¬i ®i
vµo ®o¹n luyÖn g1 :
y1, = y*W
c©n b»ng (II-145) :
Ta cã
lµ nång ®é c©n b»ng øng víi xW , néi suy theo b¶ng sè liÖu ®−êng
y1, = yW* = 0,001856
⇒
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu :
G1' = g1' + GW
(1’)
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu víi cÊu tö dÔ bay h¬i (etylic) :
G1' x1' = g1' y1' + GWxW
(2’)
Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l−îng :
g1' r1' = g1r1
(3’)
rl : Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ra khái ®o¹n ch−ng.
9
⇒ rl = rA . yl + rB (1 – yl) = 8878 . 0,1776 + 8028 . (1 – 0,1776)
= 8660,64 (kcal/kmol)
r1’: Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa ch−ng thø nhÊt.
Tõ b¶ng sè liÖu x – to s«i dd (II-145), néi suy ta cã:
NhiÖt ®é s«i hçn hîp ®¸y (x = xW = 0,001569): tW = 99,6007°C
Néi suy theo b¶ng r – to (I-301) víi to = 99,6007°C :
r =191(kcal/kg) =191.M (kcal/kmol) = 8786 (kcal/kmol)
⎧
⎨
⎩
A
A
⇒
rB = 503 (kcal/kg) = 503.MB (kcal/kmol) = 9054 (kcal/kmol)
⇒ Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa ch−ng thø nhÊt :
rl’ = rA . yl’ + rB (1 – yl’) = 8786.0,001569 + 9054 . (1 – 0,001569)
= 9050,596 (kcal/kmol)
r
8660,64
(3') ⇒ g1' = g1 = 0,106.
= 0,1014(kmol/s)
1
r'
9050,596
1
(1') ⇒ G1' = g1' + GW = 0,1014 + 0,0253 = 0,1267 (kmol/s)
⇒ L−îng h¬i trung b×nh ®i trong ®o¹n ch−ng :
g1 + g1' 0,106 + 0,1014
gtbC
=
=
= 0,1037 (kmol/s)
2
2
⇒ L−îng láng trung b×nh ®i trong ®o¹n ch−ng :
(G1 + GF ) + G1' (0,1011+ 0,0301) + 0,1267
GtbC =
=
= 0,129(kmol/s)
2
2
2/ VËn tèc h¬i ®i trong th¸p :
Tèc ®é khÝ ®i trong th¸p chãp x¸c ®Þnh theo:
. h.ρxtb .ρytb (Kg/m2.s)
[II.184]
.ω ) =0,065.ϕ .
( ρ Y
σ
]
Y
tb
ρ
xtb : Khèi l−îng riªng trung b×nh pha láng (kg/ m3)
10
: Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i (kg/ m3)
ρytb
h
: Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Üa (m)
a/ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha láng :
1
atb1 1− atb1
=
+
[II.184]
ρxtb ρxtb1
ρxtb2
Trong ®ã :
: Khèi l−îng riªng trung b×nh pha láng (kg/ m3)
: Khèi l−îng riªng trung b×nh cÊu tö 1 (kg/ m3)
: Khèi l−îng riªng trung b×nh cÊu tö 2 (kg/ m3)
ρxtb
ρxtb1
ρxtb2
atb1
: Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cÊu tö 1 (kg/ kg)
- §o¹n luyÖn :
Nång ®é trung b×nh pha láng ®o¹n luyÖn :
xF + xP 0,1436 + 0,8814
xtbL =
=
= 0,5125
2
2
Néi suy víi xtbL theo b¶ng sè liÖu nång ®é – to s«i dung dÞch (II-145) :
⇒ NhiÖt ®é trung b×nh ®o¹n luyÖn : ttbL = 79,9144°C
⇒ Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc theo t = ttbL :
ρ
xL1 = 737,5 (kg/m3)
ρ
xL2 = 974,8376 (kg/m3)
[I.7]
⇒ Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cña Etylic ®o¹n luyÖn :
aF + aP 0,30 + 0,95
atbL =
=
= 0,625
2
2
−1
−1
⎛
⎞
atbL 1− atbL
0,625 1− 0,625
737,5 974,8376
⎛
⎜
⎞
⎟
3
⎜
⎜
⎟
⎟
ρ =
+
=
+
= 811,598
(kg/m )
⇒
xL
ρxL1
ρxL2
⎝
⎠
⎝
⎠
- §o¹n ch−ng :
11
Nång ®é trung b×nh pha láng ®o¹n ch−ng :
xW + xF
0,001569 + 0,1436
xtbC =
=
= 0,0725
2
2
Néi suy víi xtbC theo b¶ng sè liÖu nång ®é – to s«i dung dÞch (II-145) :
⇒ NhiÖt ®é trung b×nh ®o¹n ch−ng : ttbC = 88,344°C
⇒ Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc theo t = ttbC :
(kg/m3)
(kg/m3)
[ I.10]
ρxC 1 = 727
ρxC 2 = 967 ,5537
⇒ Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cña Etylic ®o¹n luyÖn :
aW + aF 0,004 + 0,30
atbC =
=
= 0,17
2
2
−1
−1
⎛
⎞
atbC 1− atbC
0,17 1− 0,17
727 967,5537
⎛
⎜
⎞
⎟
3
(kg/m )
⎜
⎜
⎟
⎟
ρxC =
+
=
+
= 916,0267
⇒
ρxC1
ρxC 2
⎝
⎠
⎝
⎠
b/ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i :
- §o¹n luyÖn :
Nång ®é pha h¬i ®Çu ®o¹n luyÖn lµ : y®L = y1 = 0,1776
Nång ®é pha h¬i cuèi ®o¹n luyÖn lµ : ycL = yP = xP = 0,8814
⇒ Nång ®é trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn :
ydL + ycL
0,1776 + 0,8814
ytbL =
=
= 0,5295
2
2
⇒ Khèi l−îng mol trung b×nh h¬i ®o¹n luyÖn :
MyL
= ytbL.M1+(1- ytbL).M2 = 0,5295 . 46 + (1- 0,5295).18
= 32,826 (kg/kmol)
→ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn :
M yL .TO
22,4.(TO + ttbL ) 22,4.(273 + 79,9144)
32,826. 273
3
(kg/m )
ρyL =
=
= 1,1796
- §o¹n ch−ng :
12
ydC = y1' = 0,01856
Nång ®é pha h¬i ®Çu ®o¹n ch−ng lµ :
Nång ®é pha h¬i cuèi ®o¹n ch−ng lµ : ycC = y1 = 0,1776
⇒ Nång ®é trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn :
ydC + ycC
0,01856+ 0,1776
ytbC =
=
= 0,09808
2
2
→ Khèi l−îng mol trung b×nh h¬i ®o¹n ch−ng :
MyC
= ytbC.M1+(1-ytbC).M2 = 0,09808.46+(1– 0,09808).18 =45,4624 (kg/kmol)
→ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i ®o¹n ch−ng :
M yC .TO
22,4.(TO + ttbC ) 22,4.(273+ 88,344)
45,4624.273
3
(kg/m )
ρyC =
=
=1,5333
Søc c¨ng bÒ mÆt tÝnh theo c«ng thøc:
1
1
1
=
+
[I.360]
[I.361]
σ hh
σ1
σ 2
dyn
Søc c¨ng bÒ mÆt cña N−íc: σ 2 = 62,933.10-3 (N/m) = 62,933
cm
dyn
Søc c¨ng bÒ mÆt cña Etylic: σ1 = 17,88.10-3(N/m) = 17,88
cm
1
1
1
1
dyn
cm
dyn
cm
σ hh = (
+
)-1 = (
+
)-1 = 13,924
< 20
σ1 σ2
17,88 62,933
VËy hÖ sè tÝnh ®Õn søc c¨ng bÒ mÆt ϕ.
σ
]
= 0,8
Chän h = 0,45 (m)
Tèc ®é khÝ cña h¬i ®o¹n luyÖn:
= 0,065.ϕ . . h.ρxtbl .ρytbl (Kg/m2.s)
σ
]
ρy .ωy
tbl
Thay sè:
ρy .ωy
= 0,065.0,8. 0,45.811,598.1,1336 = 1,3235(Kg/m2.s)
tbl
Tèc ®é khÝ cña h¬i ®o¹n ch−ng:
ρy .ωy tbc = 0,065.ϕ . σ . h.ρxtbc .ρytbc (Kg/m2.s)
[ ]
Thay sè: ρy .ωy tbc = 0,065.0,8.
0,45.916,0267.1,5333
= 1,6341(Kg/m2.s)
13
3/ §−êng kÝnh th¸p :
gtb
D = 0,0188
(m)
[II.181]
(ρywy )tb
Trong ®ã :
gtb : L−îng h¬i trung b×nh ®i trong th¸p (kg/h)
- §o¹n luyÖn :
M
= 32,826 (kg/kmol)
yL
Khèi l−îng mol trung b×nh pha h¬i :
L−u l−îng h¬i trung b×nh : gtbL = 0,1006 (kmol/s)
⇒ gtb = gtbL . M yL = 32,826.0,1006.3600
=11888,2641 (kg/h)
- §o¹n ch−ng :
Khèi l−îng mol trung b×nh pha h¬i :
M
= 45,4624 (kg/kmol)
yC
L−u l−îng h¬i trung b×nh : gtbC = 0,1037 (kmol/s)
⇒ gtb = gtbC . M yC = 45,4624.0,1037.3600
=16972,0231 (kg/h)
w y
: VËn tèc h¬i trung b×nh ®i trong th¸p (m/s)
: Khèi l−îng riªng trung b×nh cña h¬i ®i trong th¸p (kg/m3)
ρ y
⇒ §−êng kÝnh ®o¹n luyÖn :
gtb
ρyLwL
11888,2641
1,3225
DL = 0,0188
= 0,0188
= 0,0188
= 1,78 (m)
=1,9 (m)
⇒ §−êng kÝnh ®o¹n ch−ng :
gtb
ρyC wC
16972,0231
1,6341
DC = 0,0188
14
V× ®−êng kÝnh hai ®o¹n ch−ng vµ luyÖn sai kh¸c nhau kh«ng ®¸ng kÓ, chuÈn hãa ta chän
®−êng kÝnh cho c¶ th¸p : D = 2 (m)
III. Sè ®Üa thùc tÕ vμ chiÒu cao th¸p :
1/ HÖ sè khuÕch t¸n :
a/ HÖ sè khuÕch t¸n trong pha láng:
♦ HÖ sè khuÕch t¸n trong pha láng ë 20oC:
1
1
1.10-6 .
+
MA MB
AB μB .(v1A/3 + v1B/3 )2
D2x0 =
(m2/s)
[SCS.t12]
Trong ®ã :
A,B : HÖ sè liªn hîp cña chÊt tan vµ dung m«i : A= 2; B= 4,7
MA, MB : Khèi l−îng mol cña Etylic vµ n−íc (kg/kmol)
MA = 46(kg/kmol) ; MB = 18 (kg/kmol)
0
μB : §é nhít cña dung m«i ë 20oC (cP) : μH
C = 1 (cP)
0, 20
2
vA, vB : ThÓ tÝch mol cña Etylic vµ N−íc (cm3/mol)
vA = 2.14,8 + 6.3,7 + 1.7,4 =59,2 (cm3/mol) vB = 2.4,7 + 7,4 = 14,8 (cm3/mol)
1
1
1.10-6 .
+
46 18
2.4,7. 1.(59,21/3 +14,81/3 )2
⇒ Dx20 =
= 2,0376.10−10
(m2/s)
♦ HÖ sè khuÕch t¸n ë nhiÖt ®é x¸c ®Þnh t:
Dtx = D2x0
[
1 + b(t − 20)
]
[SCS.t12]
0,2 μ
b =
HÖ sè nhiÖt ®é :
3
ρ
15
μ : §é nhít cña dung m«i ë 20oC (cP) : μH
C = 1 (cP)
0
O, 20
2
ρ : Khèi l−îng riªng cña dung m«i ë 20oC (kg/m3)
C = 1000 (kg/m3)
0
μH
O, 20
2
0,2 1
3 1000
⇒ b =
= 0,02
⇒ HÖ sè khuÕch t¸n trong pha láng ®o¹n ch−ng : t = ttbC = 88,344°C
DxC = 2,0376.10−10
[
1+ 0,02(88,344 − 20)]= 4,822.10−10
(m2/s)
(m2/s)
⇒ HÖ sè khuÕch t¸n trong pha láng ®o¹n luyÖn : t = ttbL = 79,9144°C
DxL = 2,0376.10−10
[
1+ 0,02(79,9144 − 20)
= 4,479.10−10
]
b/ HÖ sè khuÕch t¸n trong pha h¬i:
HÖ sè khuÕch t¸n cña khÝ trong khÝ
0,0043.10−4. T1,5
p .(v1A/ 3 + v1B/ 3 )2 MA MB
1
1
(m2/s)
Dy =
+
Trong ®ã :
MA, MB : Khèi l−îng mol cña Etylic vµ N−íc (kg/kmol)
MA = 46 (kg/kmol) MB = 18 (kg/kmol)
vA, vB : ThÓ tÝch mol cña Etylic vµ N−íc (cm3/mol)
vA = 59,2 (cm3/mol)
vB = 14,8 (cm3/mol)
P : ¸p suÊt tuyÖt ®èi cña hçn hîp : P = P0 = 1 (atm)
T : NhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña hçn hîp : T = 273 + t (oK)
⇒ HÖ sè khuÕch t¸n trong pha h¬i ®o¹n ch−ng : t = ttbC = 88,344°C
0,0043.10−4.(273 + 88,344)1,5
1.(59,21/3 +14,81/3 )2
1
1
(m2/s)
DyC =
+
= 2,0348.10−5
46 18
⇒ HÖ sè khuÕch t¸n trong pha h¬i ®o¹n luyÖn : t = ttbL = 79,9144°C
16
0,0043.10−4.(273 + 79,9144)1,5
1.(59,21/3 +181/3 )2
1
1
(m2/s)
DyL =
+
=1,964.10−5
46 18
2/ HÖ sè cÊp khèi :
a/ §é nhít cña hçn hîp h¬i :
−1
⎛
⎞
y.M1 (1− y).M2
⎜
⎟
⎟
μhh = Mhh .
+
⎜
[I.94]
μ1
μ2
⎝
⎠
Trong ®ã :
y : Nång ®é Etylic trong pha h¬i :
- §o¹n ch−ng : y = ytbC = 0,9808
- §o¹n luyÖn : y = ytbL = 0,5259
Mhh : Träng l−îng ph©n tö cña hçn hîp khÝ :
M = M yC = 45,4624
- §o¹n ch−ng :
- §o¹n luyÖn :
(kg/kmol)
hh
Mhh = M yL = 32,826
(kg/kmol)
M1, M2 : Träng l−îng ph©n tö cña Etylic vµ N−íc :
M1 = 46 (kg/kmol) M2 = 18 (kg/kmol)
μ1, μ2 : §é nhít cña Etylic vµ N−íc :
- §o¹n ch−ng : t = ttbC = 88,324°C theo b¶ng 1.102 – I.134:
μ1 = 0,0117.10-3(Ns/m2)
μ2 = 0,3226.10-3(Ns/m2)
- §o¹n luyÖn : t = ttbL = 79,9144°C theo b¶ng (I-134):
μ1 = 0,011310-3 (Ns/m2)
μ2 = 0,3569.10-3 (Ns/m2)
⇒ §é nhít hçn hîp h¬i ®o¹n ch−ng lµ :
−1
0,9808.46 (1− 0,9808).18
⎛
⎞
⎟
μ = 45,4624.
+
= 1,1786.10−5
(Ns/m2)
⎜
hh
0,0117.10−3
0,3226.10−3
⎝
⎠
⇒ §é nhít hçn hîp h¬i ®o¹n luyÖn lµ :
17
−1
0,5295.46
0,0113.10−3
(1− 0,5295).18
⎛
⎞
⎟
= 1,5063.10−5
(Ns/m2)
μ = 32,826.
+
⎜
hh
0,3569.10−3
⎝
⎠
b/ §é nhít cña hçn hîp láng :
lgμhh = x.lgμ1 +(1− x).lgμ2
[I.93]
Trong ®ã :
x : Nång ®é phÇn mol cña Etylic trong hçn hîp :
- §o¹n ch−ng : x = xtbC = 0,0725
- §o¹n luyÖn : x = xtbL = 0,5125
μ1, μ2 : §é nhít ®éng lùc cña Etylic vµ N−íc :
- §o¹n ch−ng : t = ttbC = 88,344°C theo b¶ng vµ to¸n ®å (I-102):
μ1 = 0,37 (cP) μ2 = 0,295 (cP)
- §o¹n luyÖn : t = ttbL = 79,9144°C theo b¶ng vµ to¸n ®å (I-102):
μ1 = 0,435 (cP)
μ2 = 0,34 (cP)
⇒ §é nhít hçn hîp láng ®o¹n ch−ng :
lg(μhh) = 0,0725 . lg(0,365.10-3) + (1- 0,091) . lg(0,298.10-3) = - 3,523
μhh = 2,9988 . 10-4 (Ns/m2)
⇒ §é nhít hçn hîp láng ®o¹n luyÖn :
lg(μhh) = 0,5125 . lg(0,435.10-3) + (1- 0,5125) . lg(0,34.10-3) = - 3,4136
μhh = 3,856 . 10-4 (Ns/m2)
c/ ChuÈn sè Reynolt ®èi víi pha h¬i :
wy . h .ρy
Rey =
[II.164]
μy
Trong ®ã :
18
wy
: Tèc ®é h¬i tÝnh cho mÆt c¾t tù do cña th¸p (m/s)
wy = w C =1,0168 (m/s)
- §o¹n ch−ng :
wy = w L =1,1698 (m/s)
- §o¹n luyÖn :
h : KÝch th−íc dµi, chÊp nhËn b»ng 1m
: Khèi l−îng riªng trung b×nh cña h¬i (kg/m3)
ρy
ρy = ρyC = 1,5333 (kg / m3 )
- §o¹n ch−ng :
ρy = ρyL = 1,1336 (kg / m3 )
- §o¹n luyÖn :
y : §é nhít trung b×nh cña h¬i (Ns/m2)
μ
⇒ ChuÈn sè Reynolt ®èi víi pha h¬i ®o¹n ch−ng lµ :
1,6341
1,1786.10−5
Rey =
=1,3864.105
⇒ ChuÈn sè Reynolt ®èi víi pha h¬i ®o¹n luyÖn lµ :
1,3225
1,5036.10−5
Rey =
= 0,8779.105
d/ ChuÈn sè Prand ®èi víi pha láng :
μx
ρx .Dx
Prx =
[II.165]
Trong ®ã :
x : Khèi l−îng riªng trung b×nh cña láng (kg/m3)
- §o¹n ch−ng : ρx = ρxC = 916,0267 (kg/m3)
- §o¹n luyÖn : ρx = ρxL = 811,598 (kg/m3)
ρ
: HÖ sè khuÕch t¸n trung b×nh trong pha láng (m2/s)
Dx
19
x : §é nhít trung b×nh cña láng (Ns/m2).
μ
⇒ ChuÈn sè Pran ®èi víi pha láng ®o¹n ch−ng lµ :
2,9988.10−4
916,0207.4,822.10−10
Prx =
= 678,9
⇒ ChuÈn sè Pran ®èi víi pha láng ®o¹n luyÖn lµ :
3,8756.10−4
811,598. 4,479.10−10
Prx =
= 1061,19
e/ HÖ sè cÊp khèi trong pha h¬i :
Theo c«ng thøc tÝnh cho th¸p chãp:
Dy
kmol
βy =
(0,79 . Rey +11000)
[II.164]
kmol
22,4
m2 .s.
kmol
Trong ®ã :
: HÖ sè khuÕch t¸n trong pha h¬i (m2/s)
: ChuÈn sè Reynolt ®èi víi pha h¬i.
Dy
Rey
⇒ HÖ sè cÊp khèi pha h¬i ®o¹n ch−ng lµ :
2,0348.10−5
kmol
βyC =
(0,79.1,3865.105 +11000) = 0,1094
kmol
kmol
m2 .s.
22,4
⇒ HÖ sè cÊp khèi pha h¬i ®o¹n luyÖn lµ :
1,964.10−5
kmol
kmol
βyL =
(0,79.0,8779.105 +11000) = 0,0704
m2 .s.
22,4
kmol
f/ HÖ sè cÊp khèi trong pha láng :
20
38000.ρx.D
x .Prx0,62
kmol
kmol
βx =
Mx.h
m2 .s.
kmol
Trong ®ã :
x : Khèi l−îng riªng trung b×nh cña láng (kg/m3)
- §o¹n ch−ng : ρx = ρxC = 916,0267 (kg/m3)
- §o¹n luyÖn : ρx = ρxL = 811,598 (kg/m3)
ρ
: HÖ sè khuÕch t¸n trung b×nh trong pha láng (m2/s)
Dx
Mx
: Khèi l−îng mol trung b×nh cña láng (kg/kmol)
Mx = x.MA + (1-x).MB
- §o¹n ch−ng : x = xtbC = 0,0725
⇒ MxC = 0,0725.46 + (1- 0,0725).18 = 20,03 (kg/kmol)
- §o¹n luyÖn : x = xtbL = 0,5125
⇒ MxL = 0,5125.46+ (1- 0,5125).18 = 32,35 (kg/kmol)
h : KÝch th−íc dµi, chÊp nhËn b»ng 1m.
Prx
: ChuÈn sè Prand ®èi víi pha láng.
⇒ HÖ sè cÊp khèi pha láng ®o¹n ch−ng lµ :
38000.916,0267. 4,822.10-10
kmol
kmol
βxC =
.678,90,62 = 0,0477
m2 .s.
20,03.1
kmol
⇒ HÖ sè cÊp khèi pha láng ®o¹n luyÖn lµ :
38000.811,598. 4,479.10-10
kmol
βxL =
.1061,190,62 = 0,032
kmol
kmol
m2 .s.
32,35.1
3/ HÖ sè chuyÓn khèi – §−êng cong ®éng häc – Sè ®Üa thùc tÕ :
21
a/ HÖ sè chuyÓn khèi :
1
kmol
kmol
Ky =
1
m
(
)
[II.162]
m2 .s.
+
βy βx
kmol
Trong ®ã :
kmol
kmol
, β
βx
: HÖ sè cÊp khèi pha láng vµ pha h¬i (
)
y
m2 .s.
kmol
m : HÖ sè ph©n bè vËt chÊt.
b/ Sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi mçi ®Üa trong pha h¬i :
Ky.f 22,4.(273 + T ).P0.ϕ.Ky
tb
myT =
=
[I.173]
Gy
3600.wy.273.P
Trong ®ã :
f : DiÖn tÝch lµm viÖc cña ®Üa
f = F – (fh.n + m.fch )
fh: MÆt c¾t ngang cña chãp; chän dh = 75mm
2
πdh2
4
π
75
⎛
⎝
⎞
⎟
→
fh =
=
= 4,4179.10-3 (m2)
⎜
4 1000
⎠
n: Sè èng h¬i ph©n bè trªn ®Üa;
D2
dh2
n = 0,1.
[II.236]
1,82
Thay sè: n = 0,1.
= 36
2
75
⎛
⎜
⎞
⎟
1000
⎝
⎠
m: Sè èng ch¶y truyÒn trªn mçi ®Üa; chän m = 1
fch: MÆt c¾t ngang èng ch¶y truyÒn;
fch
F
fch
F
Tû sè
= 0,05 ÷ 0,2 → Chän
= 0,06 → fch= 0,06.F;
22
22
4
Thay sè: f = 0,88.π
− 4,4179.10−3.58 = 1,98
(
m2
)
Gy: L−u l−îng h¬i ®i trong th¸p;
gtbc + gtbl
0,1037 + 0,1006
Gy =
=
= 0,1021(Kmol/s)
2
2
c/ §−êng cong ®éng häc :
Víi mçi gi¸ trÞ x, t−¬ng øng cã A lµ ®iÓm thuéc ®−êng lµm viÖc, C lµ ®iÓm thuéc ®−êng
c©n b»ng vµ B lµ ®iÓm thuéc ®−êng cong ®éng häc (ch−a biÕt), th× :
AC
= Cy = em
yT
BC
Cho x c¸c gi¸ trÞ : {0,05 ; 0,1 ; 0,2 ; … 0,9}, víi mçi gi¸ trÞ cña x tÝnh hÖ sè ph©n bè vËt
K
chÊt m (m chÝnh b»ng hÖ sè gãc cña ®−êng c©n b»ng), tÝnh hÖ sè chuyÓn khèi
, tÝnh sè
y
®¬n vÞ chuyÓn khèi myT vµ tû sè Cy t−¬ng øng. Tõ ®ã t×m ®−îc c¸c ®iÓm B t−¬ng øng thuéc
®−êng cong ®éng häc, n»m gi÷a A vµ C. Nèi chóng l¹i ta ®−îc ®−êng cong ®éng häc cña
qu¸ tr×nh.
B¶ng tæng hîp kÕt qu¶ :
§o¹n ch−ng
10
§o¹n luyÖn
x%
y%
5
20
30
40
50
60
70
80
88,14
8,2885 16,6294 28,8132 37,5198 46,2264 54,933 63,6396 73,3462 81,0518 88,14
11,7732 23,5407 45,7031 64,7247 79,0149 87,66
61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 88,51
1,4964 0,8577 0,5446 0,3995 0,4378 0,5599 0,7583 0,743
xcb% 0,6916 1,6478 3,7708 6,59
ycb% 33,2
54,2
10,6
53,1
57,6
m
5,7827 3,3
6,4
20,5
30,6
40,26
47,51
45,22
39.72
33,16
33,6
Ky.103
myT
Cy
0,1255 0,2078 0,40188 0,5999 0,7893 0,9314 0,8865 0,7787 0,65
0,659
1,93
0,39
1,14
1,23
1,5
1,82
2,2
2,54
4,12
2,43
2,18
1,36
1,92
BC
21,88 22,42
16,19
11,03
6,897
2,576
0,389
23
Tõ ®−êng nång ®é lµm viÖc vµ ®−êng cong ®éng häc võa vÏ, ta t×m ®−îc sè ®Üa thùc tÕ cña
th¸p.
NTT = 72
Trong ®ã : Sè ®Üa ®o¹n ch−ng : 14
Sè ®Üa ®o¹n luyÖn : 58
4/ HiÖu suÊt th¸p – chiÒu cao th¸p :
HiÖu suÊt th¸p :
NLT 23
η =
=
= 31,94%
NTT 72
Theo c¸c th«ng sè cña ®Üa ®· chän :
- Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®Üa lç lµ : H® = 450 mm
- ChiÒu dµy mçi ®Üa lç lµ
: δ = 2 mm
⇒ ChiÒu cao th¸p (Theo c«ng thøc II-169):
H = NTT (H® + δ) + 0,8 = 72 .(0,4 + 0,002) + 0,8 = 33 (m)
IV. trë lùc th¸p :
(N/m2)
[II.192]
ΔP = NTT .ΔPd
Trong ®ã :
NTT : Sè ®Üa thùc tÕ cña th¸p
ΔPd : Tæng trë lùc cña mét ®Üa (N/m2)
(N/m2)
ΔPd = ΔPk + ΔPs + ΔPt
ΔPk : Trë lùc cña ®Üa kh« (N/m2)
ΔPs : Trë lùc cña ®Üa do søc c¨ng bÒ mÆt (N/m2)
ΔPt : Trë lùc cña líp chÊt láng trªn ®Üa (trë lùc thñy tÜnh) (N/m2)
1/ Trë lùc cña ®Üa kh« :
24
ρy.w2o
ΔPk = ξ
(N/m2)
[II.192]
2
Trong ®ã :
ξ : HÖ sè trë lùc :
ξ = 4,5 ÷5 ; chän ξ = 5
ρy : Khèi l−îng riªng pha h¬i (Kg/m3)
+ §o¹n ch−ng: ρyc = 1,533(Kg / m3 )
+ §o¹n luyÖn: ρyl = 1,1336Kg / m3 )
ωo : Tèc ®é khÝ qua r·nh chãp (m2/s)
§Ó x¸c ®Þnh ωo ph¶i thiÕt kÕ th¸p sao cho diÖn tÝch èng h¬i b»ng tæng diÖn tÝch c¸c khe
chãp: foh .ωoh = fr .ωr
Nh−ng ®Ó ωoh = ωr th× fr = foh tøc lµ thiÕt kÕ r·nh sao cho tæng diÖn tÝch c¸c r·nh b»ng
diÖn tÝch èng h¬i.
Gäi sè r·nh lµ n, khi ®ã Soh = n.Sr
2
d
⎛
⎜
⎞
⎟
h
Soh
Sr
2
⎝
⎠
n =
= π.
a.b
+ §o¹n ch−ng: a=5 mm, b = 36 mm
2
71
2
⎛
⎜
⎞
⎟
⎝
⎠
n = 3,14.
= 21,9 → ChuÈn n = 22
5.36
+ §o¹n luyÖn: a = 5 mm, b = 40 mm
2
71
2
⎛
⎜
⎞
⎟
⎝
⎠
n = 3,14.
= 19,7 → ChuÈn n = 20
5.40
25
Khi ®ã ωr = ωo = ωoh = ωyh
+ §o¹n ch−ng:
ωo =10,085
m2 / s
+ §o¹n luyÖn:
ωo = 11,602
m2 / s
⇒ Trë lùc ®Üa kh« ®o¹n luyÖn lµ :
10,0852
(N/m2)
(N/m2)
ΔP = 5.1,5333
= 389,869
= 381,474
kL
2
⇒ Trë lùc ®Üa kh« ®o¹n ch−ng lµ :
11,6022
2
ΔP = 5.1,1336
kC
2/ Trë lùc cña ®Üa do søc c¨ng bÒ mÆt :
4σ
dtd
ΔP =
(N/m2)
[II.192]
s
Trong ®ã :
σ : Søc c¨ng bÒ mÆt cña dung dÞch trªn ®Üa (N/m)
1
1
1
=
+
σ
σ1 σ 2
σ1, σ2 lµ søc c¨ng bÒ mÆt cña Etylic vµ N−íc :
Theo b¶ng ( H×nh I – I.361), tra søc c¨ng bÒ mÆt phô thuéc nhiÖt ®é :
- §o¹n ch−ng : t = ttbC = 88,344 oC
σ1 = 16,549 .10-3 (N/m)
σ2 = 61,056 .10-3 (N/m)
- §o¹n luyÖn : t = ttbL = 79,9144 oC
26
σ1 = 17,307 .10-3 (N/m)
σ2 = 62,615 .10-3 (N/m)
⇒ Søc c¨ng bÒ mÆt dung dÞch ®o¹n ch−ng lµ :
−1
1
1
⎛
⎜
⎞
⎟
σ =
+
.10−3 = 0,013(N/m)
16,549 61,056
⎝
⎠
⇒ Søc c¨ng bÒ mÆt dung dÞch ®o¹n luyÖn lµ :
−1
1
1
⎛
⎜
⎞
⎟
σ =
+
.10−3 = 0,0135(N/m)
17,307 62,615
⎝
⎠
dt®: §−êng kÝnh t−¬ng ®−¬ng cña khe r·nh chãp (m)
Khi r·nh chãp më hoµn toµn:
4. fx
dtd =
n
Trong ®ã n: Chu vi r·nh
fx: DiÖn tÝch tù do r·nh.
+ Chän r·nh h×nh ch÷ nhËt, khi ®ã:
fx = a.b
a: ChiÒu réng r·nh;
b: ChiÒu cao khe chãp;
- §o¹n ch−ng: fx = a.b = 5.36 = 180 (mm2)
- §o¹n luyÖn: fx = a.b = 5.40 = 200 (mm2)
+ Chu vi r·nh: n = 2(a +b)
- §o¹n ch−ng: n = 2(a +b) = 2.(5 + 36) = 82(mm)
- §o¹n luyÖn: n = 2(a +b) = 2.(5 + 40) = 90(mm)
+ §−êng kÝnh t−¬ng ®−¬ng cña khe r·nh:
4.180
- §o¹n ch−ng: dtd =
= 8,78(mm)
82
4.200
90
- §o¹n luyÖn:dtd =
= 8,888(mm)
⇒ Trë lùc do søc c¨ng bÒ mÆt ®o¹n luyÖn lµ :
27
4.0,013
8,78.10−3
(N/m2)
ΔP =
= 5,922
sL
⇒ Trë lùc do søc c¨ng bÒ mÆt ®o¹n ch−ng lµ :
4.0,0135
8,888.10−3
(N/m2)
ΔP =
= 6,075
sC
3/ Trë lùc cña líp chÊt láng trªn ®Üa (trë lùc thñy tÜnh) :
hr
⎛
⎝
⎞
⎟
(N/m2)
[II.194]
ΔP = ρ .g. h −
⎜
t
b
b
2
⎠
Trong ®ã :
hr: ChiÒu cao khe chãp; - ®o¹n ch−ng: hr = 36
- ®o¹n luyÖn: hr = 40
ρb : Khèi l−îng riªng cña bät ρb = (0,4 ÷ 0,6)ρx ; chän ρb = 0,5.ρx (kg / m3 )
g = 9,81(m/s2): Gia tèc träng tr−êng
hb: ChiÒu cao líp bät trªn ®Üa
(
hc + Δ − hx
)
.
(
F − f
)
.ρx + hx .P . f +
hch − hx . f .ρb
)
b
hb =
F.ρb
- hc: ChiÒu cao ®o¹n ch¶y chuyÒn nh« lªn trªn ®Üa;
+ §o¹n ch−ng: hc= 61(mm)
+ §o¹n luyÖn: hc = 63(mm)
- hx: ChiÒu cao líp chÊt láng kh«ng lÉn bät trªn ®Üa; hx< (S + b)
b
Chän hx= (S + )
2
S : Kho¶ng c¸ch tõ mÆt ®Üa ®Õn ch©n chãp
S = 15 (mm)
b: ChiÒu cao khe chãp;
28
36
2
- §o¹n ch−ng: hx = 15 +
= 33(mm)
40
- §o¹n luyÖn: hx = 15 +
= 35(mm)
2
Δ : ChiÒu cao møc chÊt láng trªn èng ch¶y chuyÒn
- §o¹n ch−ng: Δ = 20(mm)
- §o¹n luyÖn: Δ = 22(mm)
F: PhÇn bÒ mÆt cã g¾n chãp (trõ 2 phÇn diÖn tÝch ®Üa ®Ó bè trÝ èng ch¶y chuyÒn)
2
2
⎛ ⎞
F = Fth¸p- Fv¸ch ch¶y chuyÒn = π.
− 2.0,018 =1,964
(
m2
)
⎜ ⎟
2
⎝ ⎠
Khèi l−îng riªng cña bät
ρb = 0,5.ρx (kg / m3 )
- §o¹n ch−ng: ρb = 0,5.ρx = 0,5.916,0267 = 458,013(kg / m3 )
- §o¹n luyÖn: ρb = 0,5.ρx = 0,5.811,598 = 405,799(kg / m3 )
ChiÒu cao khe chãp:
hch= hc + Δ +δch ; δch = 2
mm
)
- §o¹n ch−ng: hch= 61 + 20 + 2 = 83(mm)
- §o¹n luyÖn: hch= 63+ 22 + 2 = 87(mm)
VËy chiÒu cao líp bät trªn ®Üa:
- §o¹n ch−ng:
1
hb =
hb =
(
61+ 20 − 33
)
.
(
1964 − 630
)
.916,0267 + 83.458,013.630 +
(
83 − 33
)
.630.458,013
(
= 91,82 mm
)
1964.458,013
- §o¹n luyÖn:
(
63 + 22 − 35
)
.
(
1964 − 630
)
.811,598 + 87.405,799.630 +
87 − 39 .405,799.630
)
= 95,82
(
mm
)
1964.405,799
29
Tải về để xem bản đầy đủ
86 trang
29/10/2024
210
Bạn đang xem 30 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Chưng luyện để tách hỗn hộp các cấu tử trong công nghiệp", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên.
File đính kèm:
- luan_van_chung_luyen_de_tach_hon_hop_cac_cau_tu_trong_cong_n.pdf
