Luận văn Thực hiện và giải quyết việc tính toán kỹ thuật và thiết kế tháp chưng luyện hỗn hợp

Đề tài: Thực hiện và giải

quyết việc tính toán kỹ

thuật và thiết kế tháp chưng

luyện hỗn hợp

Môc lôc

Lêi më ®Çu

3

4

A. TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh

I. C¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu

II.§−êng kÝnh th¸p

4

6

1. L−u l−îng trung b×nh c¸c dßng pha ®i trong th¸p

2. Khèi l−îng riªng trung b×nh

3. TÝnh vËn tèc h¬i ®i trong th¸p

4. §−êng kÝnh th¸p

6

8

11

12

III. ChiÒu cao cña th¸p

1. X¸c ®Þnh sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi

B. KÕt lô©n

C. Tµi liÖu tham kh¶o

http://nuoc.com.vn

1

Lêi më ®Çu

Trong c«ng nghiÖp viÖc ph©n tÝch c¸c cÊu tö tõ hçn hîp ®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 tÝch c¸c cÊu tö trong c«ng nghiÖp, trong ®ã ch−ng luyÖn lµ mét trong nh÷ng

ph−¬ng ph¸p hay ®−îc sö dông. Nã ®−îc dïng réng r·i trong nhiÒu ngµnh c«ng

nghiÖp nh− chÕ biÕn dÇu má . . .

Ch−ng lµ ph−¬ng ph¸p t¸ch c¸c cÊu tö tõ hçn hîp ®Çu dôa vµo ®é bay h¬i

kh¸c nhau cña chóng trong hçn hîp. Hçn hîp cã thÓ lµ nh÷ng 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 hèn 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 & s¶n phÈm ®¸y chøa phÇn lín cÊu

tö khã bay h¬i.

Trong thùc tÕ cã thÓ gÆp rÊt nhiÒu kiÓu ch−ng luyÖn kh¸c nhau nh−; ch−ng

b»ng h¬i n−íc trùc tiÕp, ch−ng ®¬n gi¶n, ch−ng luyÖn . . . Tuy nhiªn nh»m môc

®Ých thu ®−îc s¶n phÈm cã nång ®é cao, ng−êi ta tiÕn hµnh ch−ng nhiÒu lÇn hay

ch−ng luyÖn. Ch−ng luyÖn lµ ph−¬ng ph¸p ch−ng phæ biÕn nhÊt hay dïng ®Ó t¸ch

hçn hîp c¸c cÊu tö dÔ bay h¬i cã tÝnh chÊt hßa tan hoµn toµn hay mét phÇn vµo

nhau.

Cã nhiÒu lo¹i th¸p dïng ®Ó ch−ng luyÖn nh− th¸p ®Üa lç, ®Üa chãp cã èng

ch¶y chuyÒn, th¸p ®Öm, . . . Th¸p ®Öm víi −u ®iÓm cÊu t¹o ®¬n gi¶n, lµm viÖc víi

n¨ng suÊt lín, hiÖu suÊt cao, kho¶ng lµm viÖc réng, æn ®Þnh . . . ®−îc øng dông

réng r·i trong thùc tÕ ®Æc biÖt lµ trong ch−ng luyÖn hçn hîp Etylic – n−íc.

Do thêi gian cã h¹n vµ ®Ó ®i s©u vµo néi dung chÝnh, ®å ¸n chØ thùc hiÖn

vµ gi¶i quyÕt viÖc tÝnh to¸n kü thuËt vµ thiÕt kÕ th¸p ch−ng luyÖn ch−a ®i s©u tÝnh

to¸n hÕt thiÕt bÞ phô.

http://nuoc.com.vn

2

A.TÝnh to¸n thiÕt bÞ chÝnh

I. C¸c ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu vμ chØ sè håi l−u:

- Truíc hÕt ta ®æi nång ®é phÇn thÓ tÝch sang nång ®é phÇn mol.

M_{C H OH}= 46

(

Kg m³

)

ρ_{C H OH}= 789

(

Kg m³

(

Kg m³

)

[I – 9]

2

5

2

5

M _{H O}= 18

ρ_{H O}= 998

2

Ta cã mèi liªn hÖ:

m_En_E⋅ M _E

V_E⋅ ρ_E

M _E

V_E=

=

⇒ n_E=

ρ_E

Suy ra ta cã:

ρ_E

V_E⋅

M _E

x_E=

ρ_E

M _E

ρ_N

M _N

V_E⋅

+

(

1−V_E

)

⋅

¸p dông c«ng thøc trªn ta cã:

ρ_E

V_F⋅

789

46

0,13⋅

M _E

x_F=

x_P=

x_W=

=

= 0,0442

(

Kmol Kmol

)

ρ_E

M _E

ρ_N

M _N

789

46

998

18

0,13⋅

0,8⋅

+

(

1− 0,13 ⋅

)

V_F⋅

V_P⋅

V_W⋅

+

(

1−V_F

)

ρ_E

M _E

789

46

V_P⋅

0,8⋅

789

=

= 0,553

(

Kmol Kmol

)

ρ_E

M _E

ρ_N

M _N

998

18

+

(

1− 0,8

)

+

(

1−V_P

)

⋅

46

ρ_E

M _E

789

46

V_W⋅

0,003⋅

=

= 0,00093

(

Kmol Kmol

ρ_E

ρ_N

M _N

789

46

998

18

0,003⋅

+

(

1− 0,003

)

⋅

+

(

1−V_W

)

⋅

M _E

Khèi l−îng ph©n tö hçn hîp ®Çu:

M _F= x_F⋅ M _E+

(

1− x_F

)

⋅ M _N

M _F= 0,0442⋅ 46 +

(

1− 0,0442 ⋅18 = 19,2376

)

L−îng hçn hîp ®Çu ®i vµo th¸p tÝnh theo Kmol h

F

G_F=

M _F

(

Kmol h

)

7000

G_F=

= 363,87

19,2376

- Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu:

+ Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu cho toµn th¸p:

G_F= G_P+ G_W

[I – 144]

http://nuoc.com.vn

3

§èi víi cÊu tö dÔ bay h¬i ta cã:

G_F⋅ x_F= G_P⋅ x_P+ G_W⋅ x_W

[I – 144]

G_F

x_P− x_W

G_P

G_W

Theo quy t¾c ®ßn bÈy ta cã:

=

x_F− x_W

x_P− x_F

L−îng s¶n phÈm ®Ønh:

x_F− x_W

0,0442 − 0,00093

0,553 − 0,00093

G_P= G_F⋅

= 363,87 ⋅

= 28,52

(

Kmol h

)

x_P− x_W

L−îng s¶n phÈm ®¸y:

G_W= G_F− G_P= 363,87 − 28,52 = 335,35

(

Kmol h

)

+ Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n luyÖn:

R_x

x_P

y =

⋅ x +

[II – 144]

[II –158]

R_x+1

+Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n ch−ng:

G_F

Víi L =

G_P

R_x: ChØ sè håi l−u thÝch hîp.

R_x+ L

R_x+1

L −1

R_x+1

Suy ra:

y = x ⋅

− x_W⋅

- X¸c ®Þnh chØ sè håi l−u thÝch hîp:

Theo b¶ng IX. 2a – Sæ tay II – Trang 148

x

0

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100

H²

®¼ng

phÝ

y

0

33,2 44,2 53,1 57,6 61,4 65,4 69,9 75,3 81,8 89,8 100 89,4

t 100 90,5 86,5 83,2 81,7 80,8 80 79,4 79 78,6 78,4 78,4 78,15

Tõ b¶ng néi suy ta cã:

x_F= 0,0442 ⇒ y_F^∗= 0.2935

Theo c«ng thøc chØ sè håi l−u tèi thiÓu cña th¸p ch−ng luyÖn lµ:

x_P− y_ú^∗

R_min

=

[II – 158]

[II – 159]

y_ú^∗− x_F

x_P− y_F^∗

y_F^∗− x_F

0.553 − 0.2935

0.2935 − 0,0442

R_min

=

= 1,041

Ta cã c«ng thøc:

R = 1,55⋅ R_min

http://nuoc.com.vn

4

R = 1,55. 1,041 = 1,614

L−îng hçn hîp ®Çu tÝnh theo 1 Kmol s¶n phÈm ®Ønh.

G_F

G_P

363,87

28,52

L =

=

= 12,76

+ Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc ®o¹n luyÖn.

1,614

0,553

y =

⋅ x +

= 0,6174⋅ x + 0,2116

1,614 +1

+ Ph−¬ng tr×nh ®−êng nång ®é lµm viÖc cña ®o¹n ch−ng.

1,614 +12,76

1,614 +1

12,76 −1

1,614 +1

y =

⋅ x −

⋅0,00093 = 5,45⋅ x − 0,0042

II. §−êng kÝnh cña th¸p:

g_tb

D = 0.0188⋅

[II – 181]

(

ρ_y⋅ϖ _y

)

g_tb:l−îng h¬i trung b×nh ®i trong th¸p (Kg/h)

tb

( ρ _y.w_y)_tb:tèc ®é h¬i trung b×nh ®i trong th¸p

1. L−u l−îng trung b×nh c¸c dßng pha ®i trong th¸p :

a/ Trong ®o¹n luyÖn :

Sè liÖu :

G_P: L−îng s¶n phÈm ®Ønh (P’) = 28,52(kmol/h).

R : HÖ sè håi l−u thÝch hîp = 1,614

G_R: L−îng håi l−u = G_P. R =28,52.1,614=46,03 (kmol/h)

y_®=0,6174.x_p+0,2116=0,6174.0,553+0,2116=0,553

♦ L−îng h¬i ra khái ®Ønh th¸p g_®:

g_®= G_R+ G_P= G_P. (R + 1) =28,52. (1,614+ 1) = 74,5513(kmol/h)

♦ 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= x_F= 0,0442

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu :

g₁= G₁+ G_P

(1)

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu víi cÊu tö dÔ bay h¬i (etylic) :

g₁y₁= G₁x₁+ G_Px_P

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l−îng :

g₁r₁= 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 :

r_A: Èn nhiÖt hãa h¬i cña Etylic

http://nuoc.com.vn

5

r_B: Èn nhiÖt ho¸ h¬i cña H₂O.

Tõ ®å thÞ (t,x,y) ta cã :

- NhiÖt ®é s«i cña hçn hîp ®Ønh (x = x_P=0,553): t_P= 79,7⁰C

Néi suy theo b¶ng r – t^o(I-254) víi t^o= 79,7°C :

r = 202,12 (kcal/kg) = 202,12.M (kcal/kmol) = 9297,52 (kcal/kmol)

⎧

⎨

⎩

A

⇒

r_B= 559,3 (kcal/kg) = 518,5.M_B(kcal/kmol) = 10067,4 (kcal/kmol)

⇒ r_®= r_A. y_®+ r_B(1 - y_®) = 9297,52 . 0,553 + 10067,4 .(1- 0,553)

=9641,66 (kcal/kmol)

- NhiÖt ®é s«i cña hçn hîp ®Çu (x = x_F=0,0442): t_F= 91,6 °C

Néi suy theo b¶ng r – t^o(I-254) víi t^o= 91,6°C :

r =197,36 (kcal/kg) =197,36.M (kcal/kmol) = 9078,56 (kcal/kmol)

⎧

⎨

⎩

A

⇒

r_B= 547,4 (kcal/kg) = 547,4.M_B(kcal/kmol) = 9853,2 (kcal/kmol)

r_l= r_A. y_l+ r_B(1 – y_l) = 9078,56 . y_l+ 9853,2 . (1 – y_l)

Tõ (1);(2) vµ (3) ta cã :

g₁= G₁+ 28,52

g₁.y₁= 0,0442.G₁+ 15,77

-774,64.y₁+ 9853,2.g₁= 718798,3

Gi¶i 3 ph−¬ng tr×nh trªn ta cã:

G₁=45,83(Kmol/h) , g₁=74,35(Kmol/h) , y₁=0,239

⇒ L−îng h¬i trung b×nh ®i trong ®o¹n luyÖn :

g_d+ g₁74,5513 + 74,35

g_tbL=

=

= 74,451(kmol/h)

2

⇒ L−îng láng trung b×nh ®i trong ®o¹n luyÖn :

G_R+ G₁46,03 + 45,83

G_tbL=

=

= 45,93(kmol/h)

2

b/ Trong ®o¹n ch−ng :

Sè liÖu :

G_W: L−îng s¶n phÈm ®¸y (W’) = 335,35(kmol/h)

g^,

y^,

G^'

♦ L−îng h¬i ®i vµo ®o¹n ch−ng ₁, nång ®é h¬i ₁, l−îng láng

®èi víi ®Üa

1

x^,

thø nhÊt 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

®−êng c©n b»ng (II-148) :

Ta cã

lµ nång ®é c©n b»ng øng víi x_W, néi suy theo b¶ng sè liÖu

http://nuoc.com.vn

6

y₁^,= y_W^*= 0,61752

⇒

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu :

G₁^'= g₁^'+ G_W

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng vËt liÖu víi cÊu tö dÔ bay h¬i (etylic) :

(1’)

G₁^'x₁^'= g₁^'y₁^'+ G_Wx_W

Ph−¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt l−îng :

(2’)

g₁^'r₁^'= g₁r₁

(3’)

r_l: Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ra khái ®o¹n ch−ng.

⇒ r_l= r_A. y_l+ r_B(1 – y_l) = 9078,56 . 0,239 + 9853,2 . (1 – 0,239)

= 9668,06 (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 – t^os«i dd (II-148), néi suy ta cã:

NhiÖt ®é s«i hçn hîp ®¸y (x = x_W= 0,00093): t_W= 99,82°C

Néi suy theo b¶ng r – t^o(I-254) víi t^o= 99,82°C :

r =194,072 (kcal/kg) =194,072.M (kcal/kmol) = 8927,312 (kcal/kmol)

⎧

⎨

⎩

A

⇒

r_B= 539,18 (kcal/kg) = 539,18.M_B(kcal/kmol) = 9705,24 (kcal/kmol)

⇒ Èn nhiÖt hãa h¬i cña hçn hîp h¬i ®i vµo ®Üa ch−ng thø nhÊt :

r_l’ = r_A. y_l’ + r_B(1 – y_l’) = 8927,312.0,61752 + 9705,24 . (1 – 0,61752)

= 9224,854 (kcal/kmol)

r

9668,06

(3') ⇒ g₁^'= g₁= 74,35.

= 77,922(kmol/h)

1

r^'

9224,854

1

(1') ⇒ G₁^'= g₁^'+ G_W= 77,922 + 335,35 = 413,272 (kmol/h)

⇒ L−îng h¬i trung b×nh ®i trong ®o¹n ch−ng :

g₁+ g₁^'74,35 + 77,922

g_tbC

=

= 76,136 (kmol/h)

2

⇒ L−îng láng trung b×nh ®i trong ®o¹n ch−ng :

G₁+ G₁^'45,83 + 413,272

G_tbC=

=

= 229,551(kmol/h)

2

2. Khèi l−îng riªng trung b×nh.

a/ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha láng :

http://nuoc.com.vn

7

1

a_tb11− a_tb1

=

+

[IX104a- II184]

ρ_xtbρ_xtb1

ρ_xtb2

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)

ρ_xtb

ρ_xtb1

ρ_xtb2

a_tb1

: Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cÊu tö 1 (kg/ kg)

- §o¹n luyÖn :

Nång ®é trung b×nh pha láng ®o¹n luyÖn:

x_F+ x_P0,0442 + 0,553

x_tbL=

=

= 0,2986

2

Néi suy víi x_tbLtheo b¶ng sè liÖu nång ®é – t^os«i dung dÞch (II-148) :

⇒ NhiÖt ®é trung b×nh ®o¹n luyÖn : t_tbL= 81,721°C

⇒ Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc theo t = t_tbL: (I-9)

ρ

_xL1= 733,37 (kg/m³)

ρ

_xL2= 970,8 (kg/m³)

Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cña Etylic ®o¹n luyÖn

v_F.ρ_E

0,13.789

a_F=

=

= 0,106

v_F.ρ_E+ (1− v_F)ρ_N0,13.789 + (1− 0,13)998

(Kg/Kg)

v_P.ρ_E

0,8.789

a_P=

=

= 0,76

(Kg/Kg)

v_P.ρ_E+ (1− v_P)ρ_N0,8.789 + (1− 0,8)998

a_F+ a_P0,106 + 0,76

a_tbL=

=

= 0,433

2

−1

⎛

⎞

a_tbL1− a_tbL

0,433 1− 0,433

⎛

⎞

3

⎜

⎟

ρ =

+

=

+

= 851,44

(kg/m )

⎜

⎝

⎟

⎠

⇒

xL

ρ_xL1

ρ_xL2

733,37

970,8

⎝

⎠

- §o¹n ch−ng :

Nång ®é trung b×nh pha láng ®o¹n ch−ng :

x_W+ x_F0,00093 + 0,0442

x_tbC=

=

= 0,0226

2

Néi suy víi x_tbCtheo b¶ng sè liÖu nång ®é – t^os«i dung dÞch (II-148) :

⇒ NhiÖt ®é trung b×nh ®o¹n ch−ng : t_tbC= 95,706°C

http://nuoc.com.vn

8

⇒ Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc theo t = t_tbC:(I-9)

3

(kg/m )

ρ_{xC 1}= 720 ,08 _{(kg/m )}ρ_{xC 2}= 961,42

Nång ®é khèi l−îng trung b×nh cña Etylic ®o¹n luyÖn :

v_w.ρ_E

0,003.789

a_w=

=

= 0,0024

(Kg/Kg)

v_w.ρ_E+ (1− v_w)ρ_N0,003.789 + (1− 0,003)998

a_W+ a_F0,0024 + 0,106

a_tbC=

=

= 0,0542

2

−1

⎛

⎞

a_tbC1− a_tbC

0,0542 1− 0,0542

⎛

⎞

⎟

3

(kg/m )

⎜

⎟

ρ_xC=

+

=

+

= 944,27

⎜

⎝

⇒

ρ_xC1

ρ_{xC 2}

720,08

961,42

⎠

⎝

⎠

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= 0,239

Nång ®é pha h¬i cuèi ®o¹n luyÖn lµ : y_cL= y_P= x_P= 0,553

⇒ Nång ®é trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn :

y_dL+ y_cL

0,239 + 0,553

y_tbL=

=

= 0,396

2

⇒ Khèi l−îng mol trung b×nh h¬i ®o¹n luyÖn :

M_yL

= y_tbL.M₁+(1- y_tbL).M₂= 0,396 . 46 + (1- 0,396).18

= 29,088 (kg/kmol)

→ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn :

M _yL.T_O

29,088. 273

3

(kg/m )

ρ_yL=

=

= 1

22,4.(T_O+ t_tbL) 22,4.(273 + 81,721)

- §o¹n ch−ng :

y_dC= y₁^'= 0,61752

Nång ®é pha h¬i ®Çu ®o¹n ch−ng lµ :

Nång ®é pha h¬i cuèi ®o¹n ch−ng lµ : y_cC= y₁= 0,239

⇒ Nång ®é trung b×nh pha h¬i ®o¹n luyÖn :

y_dC+ y_cC

0,61752 + 0,239

y_tbC=

=

= 0,42826

2

→ Khèi l−îng mol trung b×nh h¬i ®o¹n ch−ng :

M_yC

= y_tbC.M₁+(1-y_tbC).M₂= 0,42826.46+(1– 0,42826).18 =30 (kg/kmol)

→ Khèi l−îng riªng trung b×nh pha h¬i ®o¹n ch−ng :

http://nuoc.com.vn

9

M _yC.T_O

22,4.(T_O+ t_tbC) 22,4.(273+ 95,706)

30.273

3

(kg/m )

ρ_yC=

=

= 0,99

3. TÝnh vËn tèc h¬i ®i trong th¸p :

a.TÝnh ®é nhít:

- §o¹n luyÖn

+Tra b¶ng (I-94) ta cã ®é nhít cña n−íc ë 20⁰C lµ: 1,005. 10^-3

(N.s/m²)

+ë t_tbL= 81,721⁰C suy tõ b¶ng (I-92) ta cã:

μ_E= 0,426.10⁻³

μ_H= 0,351.10⁻³

(N.s/m²)

VËy ®é nhít pha láng tÝnh theo nhiÖt ®é trung b×nh lµ:

lg μ_xL= x_tbL⋅lg μ_E+

x_tbL= 0,2986

(

1− x_tbL⋅lg μ_H

)

lg μ_xL= 0,2986⋅lg(0,426.10⁻³) +

(

1− 0,2986

⋅lg(0,351.10⁻³)

)

lg μ_xL= −3,43

μ_xL= 0,37.10⁻³

(N.s/m²)

1

4

8

4

8

ρ

⎛

⎞

⎛

⎞

G_tbL

g_tbL

45,93

1

⎛

⎜

⎞

⎟

⎛

⎜

⎞

⎟

yL

⎜

⎟

⎜

⎟

X _L=

⋅

=

⋅

= 0,38

ρ_xL

74,451

851,44

⎝

⎠

⎝

⎠

⎝

⎠

⎝

⎠

Y_L= 1,2.e^-4.X= 0,26

⎛

⎜

⎞

⎟

⎛

⎞

⎟

⎜

⎝

0,16

2

0,26.9,81.0,76³.851,44

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

ω_s.σ _d.ρ_yL

g.V_d³.ρ_xL

⎛

⎞

μ_xL

μ_n

Y_L.g.V_d³.ρ_xL

⎜

⎝

⎟

⎠

=>ω_s²=

=

⎟

⎜

⎟

Y_L=

⋅

0,37.10⁻³

⎟

μ_xL

0,16

⎝

⎠

σ .ρ .(

)

165.1.(

)

⎟

⎠

d

yL

1,005.10⁻³

μ_n

=6,78 (m/s)²

- §o¹n ch−ng

+Tra b¶ng (I-94) ta cã ®é nhít cña n−íc ë 20⁰C lµ: 1,005. 10^-3

(N.s/m²)

+ë t_tbC= 95,706⁰C suy tõ b¶ng (I-92) ta cã:

μ_E= 0,35.10⁻³

μ_H= 0,3.10⁻³

(N.s/m²)

VËy ®é nhít pha láng tÝnh theo nhiÖt ®é trung b×nh lµ:

lg μ_xC= x_tbC⋅lg μ_E+

x_tbC= 0,0226

(

1− x_tbC⋅lg μ_H

)

lg μ_xC= 0,0226⋅lg(0,35.10⁻³) +

(

1− 0,0226

⋅lg(0,3.10⁻³)

)

lg μ_xC= −3,52

http://nuoc.com.vn

10

=> μ_xC= 0,3.10⁻³

(N.s/m²)

1

4

1

4

8

ρ

⎞

⎛

⎞

⎛

G_tbC

g_tbC

229,551

76,136

0,99

⎛

⎜

⎞

⎟

⎛

⎜

⎞

⎟

yC

⎟

⎜

⎟

⎜

X_C=

⋅

=

⋅

= 0,56

ρ_xC

944,27

⎝

⎠

⎝

⎠

⎝

⎠

⎝

⎠

Y_C= 1,2.e^-4.X= 0,13

⎛

⎞

⎟

⎜

⎝

0,16

2

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

ω_s.σ _d.ρ_yC

g.V_d³.ρ_xC

⎛

⎞

μ_xC

μ_n

Y_C.g.V_d³.ρ_xC

Y_C=

⋅

=>ω_s²=

=

⎟

⎜

⎟

μ_xC

0,16

⎝

⎠

σ .ρ .(

)

⎟

⎠

d

yC

μ_n

⎛

⎜

⎞

⎟

⎠

0,13.9,81.0,76³.944,27

0,3.10⁻³

⎜

⎝

=3,93 (m/s)²

0,16

165.0,99.(

)

1,005.10⁻³

4. §−êng kÝnh th¸p:

+§o¹n luyÖn:

w_yL= 0,8.w_s= 0,8.(6,78)^1/2= 2,083 (m/s)

g_tbL.M _yL

74,451.29,088

D_L= 0.0188⋅

= 0.0188⋅

= 0,61 (m)

(

)

ρ_yL⋅ϖ _yL

(

1⋅ 2,083

)

tb

+§o¹n ch−ng:

w_yC= 0,8.w_s= 0,8.(3,93)^1/2= 1,586 (m/s)

g_tbC.M _yC

76,136.30

0,99.1,586

D_C= 0.0188⋅

= 0.0188⋅

= 0,72 (m)

(

)

ρ_yC⋅ϖ _yC

tb

III. ChiÒu cao cña th¸p

ChiÒu cao lµm viÖc cña th¸p ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc.

H = h_dv⋅ m_y

[II – 175]

(m)

Trong ®ã: - h_dv: ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi.

- m_y: Sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi.

1. X¸c ®Þnh sè ®¬n vÞ chuyÓn khèi:

y_p

dy

m_y=

= S

[II – 176]

∫

y_cb− y

y_W

Víi M diÖn tÝch giíi h¹n bëi ®−êng cong thµnh phÇn.

1

+ Dùng ®å thÞ f

(

y

)

=

y_cb− y

http://nuoc.com.vn

11

x

y

1

y_cb

y_cb-y

y_cb− y

0,00093

0.00087

0,0061752 0,0053052

188.5

x_W

0,01

0,02

0,03

0,04

0,0442

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

0,1

0.0503

0.1048

0.1593

0.2138

0.239

0.24247

0.249

0.255

0.261

0.267

0.273

0,335

0,397

0,459

0,520

0,553

0,0664

0.1328

0.1992

0,2656

0,2935

0.332

0,354

0,376

0,398

0,42

0,0134

0,028

0,0399

0,0518

0,0545

0,089

0,105

0,121

0,137

0,153

0,169

0,196

0,179

0,155

0,134

0,102

74.63

35.71

25.06

19.3

18.35

11.24

9.52

8.26

7.3

x_F

6.54

5.92

5.1

0,442

0,531

0,576

0,614

0,654

0,6545

0,2

0,3

5.59

6.45

7.46

9.8

0,4

0,5

x_P

0,553

Tõ b¶ng trªn ta cã:

y_P

dy

y^*− y

m_yL

m_yC

=

= 8,214

= 5,752

∫

y₁

dy

y^*− y

=

∫

y_W

2. ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi phô thuéc vµo ®Æc tr−ng cña ®Öm

vµ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:

m ⋅G_y

h_dv= h₁+

⋅ h₂

[I – 177]

G_x

Trong ®ã:

- h₁=

pha h¬i.

- h = 256⋅

2

V_d

a ⋅ψ ⋅σ _d

Re⁰_y^,25⋅ Pr_y

(

m

)

: Lµ chiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi

[II – 177]

3

2

3

⎛

⎜

⎝

⎞

μ_x

ρ_x

⋅Re⁰_x^,25⋅Pr_x^0,5m : Lµ chiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi

( )

⎟

⎠

2

víi pha láng.

Víi:

[II – 177]

http://nuoc.com.vn

12

a : HÖ sè phô thuéc vµo d¹ng ®Öm. Víi ®Ñm vßng R¸ing ®æ lén xén a = 0,123.

μ_x: §é nhít cña pha láng

μ_xL= 0,37.10⁻³

(

Ns m²

)

.

μ_xC= 0,3.10⁻³

ρ_x: Khèi l−îng riªng cña láng.

ρ_xL= 851,44

Kg m³

Re,Pr : ChuÈn sè Reynol vµ prand.

(

)

ρ_xC= 944,27

(

Kg m³

)

ψ : HÖ sè thÊm −ít cña ®Öm, phô thuéc vµo tû sè gi÷a mËt ®é t−íi thùc tÐ lªn

tiÕt diÖn ngang cña th¸p vµ mËt ®é t−íi thÝch hîp.

a. TÝnh h₁:

U_tt

-

ψ : HÖ sè thÊm −ít cña ®Öm phô thuéc vµo

U_th

- Víi:

V_x

G_x

π ⋅ d ²

U_tt=

hay U_tt=

: mËt ®é t−íi thùc tÕ,

(m³m²⋅ h )

F

t

ρ_x⋅

4

[II – 177]

- §o¹n luyÖn:

G_xL

π ⋅ D_L

45,93.29,088

U_ttL

=

= 5,372

(m³m²⋅ h )

π ⋅0,61²

ρ_xL⋅

851,44⋅

4

- §o¹n ch−ng:

G_xC

π ⋅ D_C

229,551.30

U_ttC

=

= 17,92

(m³m²⋅ h )

π ⋅0,72²

ρ_xC

⋅

944,27 ⋅

4

U_th= B ⋅σ _d:mËt ®é t−íi thÝch hîp ,(m³m²⋅ h )

[II – 177]

Ch−ng luyÖn B= 0,065 (m³m ⋅ h)⇒ U_th= 0,065⋅165 = 10,725 (m³m²⋅ h )

U_ttL

5,372

Suy ra:

=

= 0,5 →ψ _L= 0,5

[II – 178]

U_th10,725

U_ttC

17,92

=

= 1,67 →ψ _C= 1,67

[II – 178]

U_th10,725

0,4⋅ ρ_y⋅ϖ _s

+ ChuÈn sè R©yn«n cña pha h¬i: Re_y=

0,4⋅ ρ_yL⋅ϖ _yL

[II – 178]

μ_y⋅σ _d

0,4⋅1⋅ 2,083

0,37 ⋅10⁻³⋅165

- §o¹n luyÖn: Re_yL

=

= 13,65

μ_yL⋅σ _d

http://nuoc.com.vn

13

0,4⋅ ρ_yC⋅ϖ _yC

0,4⋅0,7242⋅1,2849

0,0119⋅10⁻³⋅195

- §o¹n ch−ng: Re_yC

=

= 160,4

μ_yC⋅σ _d

μ_y

ρ_y⋅ D_y

+ ChuÈn sè Pran cña pha h¬i: Pr_y=

[II – 178]

0,0043⋅10⁻⁴⋅T^1,5

1

D_y=

⋅

+

: HÖ sè khuyÕch t¸n trong pha h¬i. [II – 127]

2

p ⋅ V +V_H¹

1

M _EM _H

⎛

⎞

⎟

3

⎜

E

⎝

⎠

ë p = 1atm.

V_E,V_H: ThÓ tÝch mol ph©n tö cña Etylic vµ n−íc.

V_E= V_{C H OH}= 2⋅14,8 + 6⋅3,7 +1⋅7,4 = 59,2

(

cm³mol

)

2

5

V_H= V_{H O}= 18,9

2

T_L= 81+ 273 = 354⁰K

T_C= 94 + 273 = 367⁰K

0,0043⋅10⁻⁴⋅354^1,5

1

→ D_yL=

⋅

+

= 1,8497 ⋅10⁻⁵

= 1,9525⋅10⁻⁵

(

m²s

)

2

1

59,2 +18,9¹

46 18

⎛

⎜

⎞

⎟

3

⎝

⎠

0.0043⋅10⁻⁴⋅367^1,5

1

→ D_yC

=

⋅

+

(

m²s

2

1

59,2 +18,9¹

46 18

⎛

⎜

⎞

⎟

3

⎝

⎠

0,0109⋅10⁻³

μ_yL

- §o¹n luyÖn: Pr_yL=

=

= 0,5154

= 0,8416

1,1434⋅1,8497 ⋅10⁻⁵

ρ_yL⋅ D_yL

0,0119⋅10⁻³

0,7242⋅1,9525⋅10⁻⁵

μ_yC

-§o¹n ch−ng: Pr_yC

=

ρ_yC⋅ D_yC

→ ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi h₁.

2

V_d

2

0,75

⋅ Re_yL^0,25⋅ Pr_yL

=

⋅ 266,7126^0,25⋅0,5154 = 0,2539 (

3

h_1L=

a ⋅ψ _L⋅σ _d

0,123⋅0,32⋅195

m)

2

3

V_d

2

3

0,75

0,123⋅1⋅195

h_1C=

⋅ Re_yC^0,25⋅ Pr_yC

=

⋅160,4^0,25⋅0,8416 = 0,0992 (m)

a ⋅ψ _C⋅σ _d

b. TÝnh h₂:

0,04⋅G_x

+ ChuÈn sè R©yn«n cña pha láng: Re_x=

[II – 178]

F ⋅σ_d⋅μ_x

t

0,04⋅G_x

Hay: Re_x=

π ⋅ D²

⋅σ_d⋅μ_x

4

http://nuoc.com.vn

14

0,04⋅G_xL

0,04⋅0,4626

- §o¹n luyÖn: Re_xL

- §o¹n ch−ng: Re_xC

=

= 0,491

= 2,874

π ⋅ D_L²

3,14⋅0,8²

⋅195⋅0,3847 ⋅10⁻³

⋅σ _d⋅ μ_xL

4

0,04⋅G_xC

0,04⋅ 2,1624

=

π ⋅ D_C²

3,14⋅0,8²

⋅195⋅0,3072⋅10⁻³

⋅σ _d⋅ μ_xC

4

μ_x

+ ChuÈn sè Pran cña pha láng: Pr_x=

[II – 178]

ρ_x⋅ D_x

D_x: HÖ sè khuyÕch t¸n trong pha láng.

D_t= D₂₀⋅ 1+ b ⋅ t − 20

(

m²s

)

[

(

)

]

[II – 134]

1

1⋅10⁻⁶⋅

+

1

1⋅10⁻⁶⋅

+

M _EM _H

46 18

4,7 ⋅1,24⋅ 1⋅ 59,2 +18,9¹

Víi: D₂₀=

=

= 7,2707 ⋅10⁻⁹

2

1

E ⋅ H ⋅ μ ⋅ V +V_H¹

⎛

⎞

⎟

⎛

⎞

3

⎜

⎟

H

E

⎝

⎠

⎝

⎠

μ_H= 1: §é nhít cña n−íc ë 20⁰C

0,2⋅ μ

0,2⋅ 1

HÖ sè nhiÖt ®é: b =

=

= 0,02

[II – 135]

3

ρ

998

Víi: μ, ρ lµ ®é nhít vµ khèi l−îng riªng cña H₂O ë 20⁰C .

- §o¹n luyÖn: D_81L= 7,2707 ⋅10⁻⁹⋅ = 16,1409⋅10⁻⁹

1+ 0,02⋅ 81− 20

1+ 0,02⋅ 94 − 20

= 18,0313⋅10⁻⁹

[

(

)]

- §o¹n ch−ng: D_94C= 7,2707 ⋅10⁻⁹⋅

[

(

)]

0,3847 ⋅10⁻³

800,053⋅16,1409⋅10⁻⁹

μ_xL

→ Pr_xL=

=

= 29,7904

ρ_xL⋅ D_xL

0,3072⋅10⁻³

941,517 ⋅18,0313⋅10⁻⁹

μ_xC

ρ_xC⋅ D_xC

→ Pr_xC

=

= 18,0953

ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi ®èi víi pha láng lµ:

2

3

−3

3

⎛

⎞

⎛

⎞

μ_xL

ρ_xL

0,3847 ⋅10

0,25

0,5

h_2L= 256⋅

h_2C= 256⋅

⋅ Re_xL⋅ Pr_xL= 256⋅

⋅0,4907^0,25⋅ 29,7904^0,5= 0,0718

⋅ 2,8726^0,25⋅18,0953^0,5= 0,0672 Tõ

⎜

⎟

⎜

⎟

800,053

⎝

⎠

⎝

⎛

⎠

2

3

−3

3

⎞

⎛

⎞

μ_xC

ρ_xC

0,3072⋅10

0,25

0,5

⎜

⎟

⎜

⎟

⋅ Re_xC⋅ Pr_xC= 256⋅

941,517

⎝

⎠

⎝

⎠

®å thÞ ®−êng lµm viÖc:

m_F+ m_P

Ta cã: m_L=

2

m_W+ m_F

m_C=

2

Tõ ®å thÞ ta suy ra:

http://nuoc.com.vn

15

0,778 + 2,25

6,67 + 2,25

m_L=

= 1,514

m_C=

= 4,46

2

- ChiÒu cao cña mét ®¬n vÞ chuyÓn khèi:

- ChiÒu cao cña ®o¹n luyÖn:

m_L⋅G_y

1,514⋅0,7128

h_dvL= h_1L+

⋅ h_2L= 0,2539 +

⋅0,0718 = 0,4214

(m)

G_x

0,4626

- ChiÒu cao cña ®o¹n ch−ng:

m_C⋅G_y^'

4,46⋅0,4681

h_dvC= h_1C+

⋅ h_2C= 0,0992 +

⋅0,0672 = 0,164 (m)

G_x^'

2,1624

ChiÒu cao cña th¸p:

- §o¹n luyÖn: H_L= h_dvL⋅ m_yL= 0,4214⋅7,75 = 3,3

- §o¹n ch−ng: H_C= h_dvC⋅ m_yC= 0,164⋅ 2,85 = 0,5

(m)

VËy chiÒu cao lµm viÖc cña th¸p:

H = H_L+ H_C= 3,3 + 0,5 = 3,8

(m)

IV. Trë lùc cña th¸p

- Søc c¶n thñy häc cña th¸p ®Öm ®èi víi hÖ h¬i - láng ë ®iÓm ®¼ng pha.

m

c

n

⎡

⎤

⎥

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

ρ

⎛

⎞

G_x

G_y

μ_x

μ_y

y

⎢

⎜

⎟

Δp_u= Δp_k⋅ 1+ A⋅

⋅

(N/m²)

[II – 189]

ρ_x

⎢

⎣

⎥

⎝

⎠

⎦

Trong ®ã:

b»ng tèc ®é cña khÝ ®i qua ®iÓm kh« (N/m²).

Δp_k- Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm kh« (N/m²).

Δp_u- Tæn thÊt ¸p suÊt khi ®Öm −ít t¹i ®iÓm ®¶o pha cã tèc ®é cña khÝ

G_x,G_y- L−u l−îng cña láng vµ cña khÝ (kg/s).

ρ_x, ρ_y- Khèi l−îng riªng cña láng vµ cña khÝ (kg/m³).

μ_x, μ_y- §é nhít cña láng vµ cña khÝ (N.s/m²).

Do: Re_yL= 266,7126<400

Re_yC= 160,4 <400

Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm kh« ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

ω_y²⋅ ρ_y

ρ_y⋅ω_t²

λ^,

H ⋅σ _d

H

Δp_k= λ^,⋅

⋅

=

⋅

[II – 189]

V_d²

d_td

2

4

2

Trong ®ã:

H - ChiÒu cao líp ®Öm (m).

H_L= 3,3

(m)

H_C= 0,5

λ^,- HÖ sè trë lùc cña ®Öm (trë lùc do ma s¸t vµ trë lùc côc bé).

ω_y^,- Tèc ®é cña khÝ tÝnh trªn toµn bé tiÕt diÖn th¸p (m/s).

http://nuoc.com.vn

16

σ _d= 195(m²/m³) - BÒ mÆt riªng cña ®Öm.

V_d= 0,75(m³/m³) - ThÓ tÝch tù do cña ®Öm.

λ^,- Hµn sè phô thuéc chuÈn sè R©yn«n. Víi th¸p ®Öm vßng ®æ lén xén th×

16

Re⁰_y^,2

λ^,=

[II – 189]

16

- §o¹n luyÖn: λ^,_L=

= 5,2349

266,7126^0,2

16

160,4^0,2

- §o¹n ch−ng: λ^,_C=

= 5,7953

- Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm t¹i ®o¹n luyÖn:

ω_y²_L⋅ ρ_yL

λ^,_LH_L⋅σ _d

5,2349 3,3⋅195 0,7933²⋅1,1434

Δp_kL=

⋅

=

⋅

= 538,66

V_d²

0,75²

4

2

4

2

- Tæn thÊt ¸p suÊt cña ®Öm t¹i ®o¹n ch−ng:

ω_y²_C⋅ ρ_yC

λ^,_CH_C⋅σ _d

5,7953 0,5⋅195 0,8234²⋅0,7242

Δp_kL=

⋅

=

⋅

= 61,6522

V_d²

0,75²

4

2

4

2

Trë lùc cña ®Öm kh«: Δp_K= Δp_kL+ Δp_kC

Δp_k= 538,66 + 61,6522 = 600,3122

Theo b¶ng IX.7 gi¸ trÞ cña c¸c hÖ sè A, m ,n c.

A = 5,15

m = 0,342

n = 0,19

c = 0,038

- Søc c¶n thñy häc cña th¸p ®Öm ®èi víi ®äan luyÖn:

0,342

0,038

0,19

⎡

⎤

⎥

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

ρ

⎛

⎞

G_·G

G_y

μ_x

μ_y

y

⎢

⎜

⎟

Δp_uL= Δp_kL⋅ 1+ A⋅

⋅

ρ_x

⎢

⎣

⎥

⎝

⎠

L

⎦

0,342

0,19

0,038

⎡

⎤

⎥

⎦

0,4626

0,7128

1,1434

0,3874

0,0109

⎛

⎜

⎞

⎟

⎛

⎞

⎟

⎛

⎜

⎞

⎟

Δp_uL= 538,66⋅ 1+ 5,15⋅

⋅

= 1327,856

⎜

⎝

⎢

800,053

⎝

⎠

⎝

⎠

⎢

⎥

⎣

- Søc c¶n thñy häc cña th¸p ®Öm ®èi víi ®o¹n ch−ng:

0,342

0,038

0,19

⎡

⎤

⎥

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

ρ

⎛

⎞

G_·G

G_y

μ_x

μ_y

y

⎢

⎜

⎟

Δp_uC= Δp_kC⋅ 1+ A⋅

⋅

ρ_x

⎢

⎣

⎥

⎝

⎠

C

⎦

0,342

0,19

0,038

⎡

⎤

2,1624

0,4681

0,7242

0,3072

0,0119

⎛

⎞

⎟

⎛

⎞

⎟

⎛

⎜

⎞

⎟

Δp_uC= 61,6522⋅ 1+ 5,15⋅

⋅

= 216,907

⎜

⎝

⎜

⎝

⎢

⎥

941,517

⎠

⎝

⎠

⎢

⎥

⎦

⎣

http://nuoc.com.vn

17

Trë lùc cña ®Öm −ít:

Δp_u= Δp_uL+ Δp_uC

Δp_u=1327,856 + 216,907 = 1544,763

VËy trë lùc trong th¸p ®Öm lµ:Δp = Δp_k+ Δp_u

Δp = 600,3122 +1544,763 = 2145,0752

V. TÝnh to¸n c¸c thiÕt bÞ chÝnh

1. Th©n th¸p.

- Th©n th¸p lµ th©n h×nh hµn, lµm viÖc chÞu ¸p suÊt trong, kh«ng bÞ ®èt nãng trùc

tiÕp ⇒ thiÕt bÞ lo¹i I nhãm 2

⇒ hÖ sè hiÖu chØnh η = 0,9

[II – 356]

- Chän vËt liÖu lµ thÐp vµ kh«ng gØ X18H10T

Theo b¶ng tÝnh chÊt c¬ häc cña vËt liÖu chän ®é dµy trong kho¶ng (1 – 3mm) ta cã giíi

h¹n bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña vËt liÖu:

σ _k= 540⋅10⁶N m²

σ_ch= 220⋅10⁶N m²

[II – 310]

Theo b¶ng sè liÖu XIII.3 hÖ sè an toµn bÒn kÐo vµ bÒn ch¶y cña vËt liÖu:

n_k= 2,6

n_c= 1,5

[II – 356]

øng suÊt giíi h¹n bÒn kÐo cña vËt liÖu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

σ _k

n_k

[

σ _k

]

=

⋅η N m²

[II – 355]

540⋅10⁶

⇒

[σ _k

]

=

⋅0,9 = 186,923⋅10⁶N m²

2,6

øng suÊt giíi h¹n bÒn ch¶y cña vËt liÖu ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

σ_c

n_c

[σ_c

]

=

⋅η N m²

[II – 355]

220⋅10⁶

⇒

[

σ_c

]

=

⋅0,9 = 132⋅10⁶N m²

1,5

Chän øng suÊt cho phÐp lµ øng suÊt bÐ nhÊt trong hai øng suÊt trªn:

[

σ

]

Chän c¸ch chÕ t¹o; hµn tay b»ng hå quang ®iÖn, hµn gi¸p nèi hai bªn cã hÖ sè bÒn mèi

=

[

σ _k

= 132⋅10⁶N m²

]

hµn: ϕ_h= 0,95

[II – 362]

ChiÒu dµy th©n h×nh trô lµ.

D_t⋅ p

S =

+ C

(m)

[II – 360]

2⋅

[

σ

]

ϕ − p

Trong ®ã:

http://nuoc.com.vn

18

D_t: §−êng kÝnh trong cña th¸p (m).

D_L= 0,73 (m)

D_C= 0,77 (m).

p = p_mt+ g ⋅ ρ₁⋅ H₁: ¸p suÊt trong thÝªt bÞ

p_mt: ¸p suÊt h¬i trong th¸p

N m²

Do th¸p lµm viÖc ë ¸p suÊt th−êng nªn p_mt= 1amt = 9.81⋅10⁴

p₁= g ⋅ ρ₁⋅ H₁: ¸p suÊt thñy tÜnh cña cét chÊt láng

N m²

ρ₁: Khèi l−îng riªng cña chÊt láng trong th¸p

kg m³

(

N m²

)

.

(

)

(

N m²

)

.

(

)

.

(

)

.

Chän khèi l−îng riªng trung b×nh lín nhÊt trong pha láng: ρ = 941,517

g = 9,81(m/s²): Gia tèc träng tr−êng.

(

Kg m³

)

H = 3,8

(

m

)

: ChiÒu cao lµm vÞªc cña th¸p.

⇒ p = p_mt+ ρ₁⋅ g ⋅ H = 9,81⋅10⁴+ 941,517 ⋅9,81⋅3,8 =1,332⋅10⁵

[σ

]

: øng suÊt cho phÐp víi lo¹i vËt liÖu ®· chän (N/m²).

ϕ : HÖ sè bÒn cña thµnh h×nh trô theo ph−¬ng däc v× th¸p kÝn kh«ng ®ôc lç nªn

ϕ = ϕ_h= 0,95

[II – 363]

C : §¹i l−îng bæ sung do ¨n mßn, bµo mßn vµ dung sai vÒ chiÒu dµy (m).

C = C₁+ C₂+ C₃

C₁: Bæ sung do ¨n mßn (m).

Do Etylic – N−íc lµ nh÷ng chÊt ¨n mßn chËm ⇒ C₁= 0,1

C₂: Bæ sung do bµo mßn (m)

(m)

(

mm nam

)

.

Th¸p ch−ng luyÖn chØ chøa láng vµ h¬i nªn Ýt bµo mßn ⇒ C₂= 0

C₃: Bæ sung do dung sai vÒ chiÒu dµy (m)

Chän dung sai (II-364) ⇒ Chän C₃= 0,8 mm = 0,8.10^-3(m)

Suy ra:

C = C₁+ C₂+ C₃= 0,1+ 0 + 0,8 = 0,9

(

mm

)

= 0,9⋅10⁻³

(

m

)

ChiÒu dµy th©n th¸p lµ:

- §o¹n luyÖn víi D_t= 0,8

(

m

)

.

0,8⋅1,332⋅10⁵

2⋅132⋅10⁶⋅0,95 +1,332⋅10⁵

mm

S_L=

+ 0,9⋅10⁻³= 1,38⋅10⁻³

(

m

)

Quy chuÈn: S_L= 2

(

)

- §o¹n ch−ng víi D_t= 0,8

(

m

)

.

0,8⋅1,332⋅10⁵

2⋅132⋅10⁶⋅0,95 +1,332⋅10⁵

S_C=

+ 0,9⋅10⁻³= 1,38⋅10⁻³

(

m

Quy chuÈn: S_c= 2

(

mm

)

ChiÒu dÇy trªn thiÕt bÞ:S = S_L= S_C= 2

(

mm

)

http://nuoc.com.vn

19

¸p suÊt thö: p₀= p_th+ p₁

p_th: ¸p suÊt thö thñy lùc.

p_th= 1,5⋅ p

N m²

(

N m²

)

[II – 366]

[II – 358]

(

)

.

p₁: ¸p suÊt cét chÊt láng trong th¸p.

p₁= g ⋅ ρ₁⋅ H₁

Suy ra:

p₀=1,5⋅1,332⋅10⁵+ 9,81⋅941,517 ⋅3,8 = 234898

(

N m²

)

øng suÊt theo ¸p suÊt thö:

[

D_t+

(

S − C

)

]

⋅ p_oσ_C

σ =

≤

(

N m²

)

[II – 365]

2⋅

(

S − C

)

⋅ϕ

1,2

Ta cã:

[

0,8 +

(

2 − 0,9

)

⋅10⁻³

]

⋅ 234898

= 90,0367 ⋅10⁶N m²

(

2⋅

(

⋅10⁻³⋅0,95

MÆt kh¸c:

220⋅10⁶

σ_c

1,2

=

= 183,333⋅10⁶

(

N m²

)

1,2

σ_c

1,2

VËy: σ <

tháa m·n

(

mm

)

.

2. N¾p vµ ®¸y n¾p.

- Chi tiÕt cÊu t¹o:

- §¸y vµ n¾p elip cã gê chÞu ¸p suÊt trong.

- C¸c kÝch thøoc:

- §−êng kÝnh trong tÝnh theo: D_t= 0,8 (m)(®¸y) ; D_t= 0,8(m)(n¾p)

- ChiÒu cao phÇn låi : h_b= 0,25 . D_t

N¾p: h_b= 0,25 . 0,8 = 0,2 (m)

§¸y: h_b= 0,25 . 0,8 = 0,2 (m)

- ChiÒu cao gê : h = 0,025 (m)

- ChiÒu dµy ®¸y vµ n¾p :

D_t⋅ p

D_t

S =

⋅

+ C

(m)

[II – 385]

3,8⋅

[

σ _k⋅ k ⋅ϕ_h− p 2⋅ h_b

]

Trong ®ã :

http://nuoc.com.vn

20

d

k = 1−

: HÖ sè kh«ng thø nguyªn.

D_t

V× ®¸y vµ n¾p cã lç nh−ng lç ®· ®−îc t¨ng cøng hoµn toµn⇒ k = 1

p : ¸p suÊt trong.

N¾p: p = p_hoi= 1at = 9,81⋅10⁴

§¸y: p = p_thap= p_hoi+ p₁= 1,332⋅10⁴

- ChiÒu dµy n¾p:

(

N m²

)

(

N m²

)

0,8⋅9,81⋅10⁴

3,8⋅132⋅10⁶⋅0,95 − 9,81⋅10⁴

0,8

S =

⋅

+ 0,9⋅10⁻³= 1,2⋅10⁻³

(

m

)

2⋅0,225

Do S − C < 10

Bæ sung thªm: S = 1,2⋅10⁻³+ 2⋅10⁻³= 3,2⋅10⁻³

Quy chuÈn: S = 4 mm

(

mm

)

[II – 385]

(

m

)

(

)

- ChiÒu dµy ®¸y:

0,8⋅1,332 ⋅10⁴

3,8⋅132⋅10⁶⋅0,95 −1,332⋅10⁵

mm

Bæ sung thªm: S = 0,94⋅10⁻³+ 2⋅10⁻³= 2,94⋅10⁻³

Quy chuÈn: S = 3 mm

0,8

2⋅0,225

S =

⋅

+ 0,9⋅10⁻³= 0,94⋅10⁻³

(

m

)

Do S − C < 10

(

)

[II – 385]

(

m

)

(

)

- KiÓm tra øng suÊt theo ¸p suÊt thö:

Ta cã:

[

D_t²+ 2⋅ h_b⋅

7,6⋅ k ⋅ϕ_h⋅ h_b⋅

(

S − C

)

]

⋅ p₀

)

σ =

[II – 387]

(

S − C

Víi n¾p th¸p:

p =1,5⋅ p_hoi= 1,5⋅9,81⋅10⁴= 147150

(

N m²

)

[

0,8²+ 2⋅0,225⋅

(

4 − 0,9

)

⋅10⁻³

4 − 0,9

]

⋅147150

σ =

= 18,742⋅10⁶

(

N m²

)

7,6⋅1⋅0,95⋅0,225⋅

(

)

⋅10⁻³

Mµ:

220⋅10⁶

σ_c

σ <

=

= 183,33⋅10⁶

(

N m²

)

1,2

VËy: S = 4

Víi ®¸y th¸p :

1,2

(

mm tháa m·n.

)

p = p₀= 234898

(

N m²

)

[

0,8²+ 2⋅0,225⋅

(

3 − 0,9

)

⋅10⁻³

]

⋅ 234898

⋅10⁻³

σ =

= 44,133⋅10⁶

(

N m²

)

7,6⋅1⋅0,95⋅0,225⋅ 3 − 0,9

(

)

Mµ:

http://nuoc.com.vn

21

220⋅10⁶

σ_c

1,2

σ <

=

= 183,33⋅10⁶

(

N m²

)

1,2

VËy: S = 3

3. Chän mÆt bÝch.

- Chän bÝch bÒn b»ng thÐp CT3 kiÓu I

(

mm

)

tháa m·n.

[II – 417]

Víi c¸c th«ng sè chän theo (II – 417) víi ρ_y= 0,1⋅10⁶

(

N m²

)

- Sè bÝch: 3 c¨ä bÝch nèi .

Nèi ®o¹n ch−ng víi ®o¹n luyÖn.

- B−íc bÝch.

- §−êng kÝnh trong:

D = 0,8 m

( )

t

D = 930 mm

(

)

(

)

D = 880 mm

(

)

(

)

b

D = 850 mm

(

)

(

)

1

D = 811 mm

(

)

(

)

0

- Bulong:

d_b= M 20

Z = 24 cai

(

- ChiÒu dµi bÝch:

)

h = 20 mm

(

4. TÝnh ®−êng kÝnh c¸c èng dÉn.

- Chän vËt liÖu èng dÉn cïng vËt liÖu th¸p dµy S = 2

(

mm

)

- §−êng kÝnh èng dÉn.

V

d =

[I – 369]

0,785⋅ω

Trong ®ã:

- V : L−u l−îng thÓ tÝch

- ω : Tèc ®é trung b×nh

(

m³s

m s

)

.

(

)

.

a. èng dÉn hçn hîp ®Çu vµo th¸p.

G_F=1, 94

(

Kg s

)

M _F= 19,4504

t_F= 90,3⁰C

http://nuoc.com.vn

22

Theo b¶ng sè liÖu NhiÖt dung riªng – NhiÖt ®é.

T¹i: t⁰= t_F= 90,3⁰C vµ néi suy.

[I – 172]

+ Khèi l−îng riªng cña r−îi E – H ë 80⁰C vµ ë 100⁰C .

- §èi víi r−îi E: ë 80⁰C : ρ_E= 735

ë 100⁰C : ρ_E= 716

- §èi víi H : ë 80⁰C : ρ_H= 972

ë 100⁰C : ρ_H= 958

(

kg m³

)

(

)

(

)

(

)

100 − t

Ta cã: ρ_x= ρ₂+

⋅

(

ρ₁− ρ₂

)

100 − 80

0

80

t_x

100

t⁰

C

§å thÞ biÓu diÔn mèi quan hÖ gi÷a khèi l−îng riªng theo nhiÖt ®é

Khèi l−îng riªng cña r−îi Etylic vµ N−íc ë t_F= 99,5⁰C .

100 − t

100 − 80

100 − 90,3

100 − 80

ρ_E= ρ₂+

⋅

(

ρ₁− ρ₂

)

= 716 +

⋅

(

735 − 716

)

= 725,215

(

kg m³

)

100 − t

100 − 80

100 − 90,3

100 − 80

ρ_H= ρ₂+

⋅

(

ρ₁− ρ₂

)

= 958 +

⋅

(

972 − 958

)

= 964,79

(

kg m³

Víi: a_F= 0,1225

Suy ra:

−1

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

a_F1− a_F

0,1225 1− 0,1225

⎛

⎞

f =

+

=

+

= 927,27 Kg m³

(

)

F

⎜

⎝

⎟

⎠

ρ_E

ρ_T

725,215

964,79

F

1, 94

V =

=

= 2,1⋅10⁻³m³s

(

)

f_F927,27

Theo [I – 369] chän W_dau= 0,3 m s

(

)

http://nuoc.com.vn

23

⇒§−êng kÝnh èng dÉn hçn hîp ®Çu.

2,1⋅10⁻³

d =

= 0,09 m = 90 mm

( )

(

)

0,785⋅0,3

Theo [II – 434] chiÒu dµi ®o¹n èng nèi: l = 80 mm

(

)

V

2,1⋅10⁻³

0,785⋅d²0,785⋅0,02²

ω_H=

=

= 0,03 m s

(

)

b. èng dÉn h¬i ®Ønh th¸p.

- L−îng h¬i ®Ønh th¸p:

G = R +1 ⋅G = 77,27 Kmol h

(

)

(

)

y

P

G = 0,0215 Kmol s

(

)

y

- NhiÖt ®é s¶n phÈm ®Ønh theo x_P= y_P= 0,8165

Tõ ®å thÞ t – x,y suy ra: t_P= 78,6279⁰C

- L−u l−îng h¬i ®Ønh th¸p:

22,4⋅ 273+ t

(

)

P

V_P= G_y⋅

273

22,4⋅ 273+ 78,6279

(

)

V_P= 0,0215⋅

= 0,62 m³s

(

)

273

Chän ω theo [II – 369] ω = 20 m s

(

)

§−êng kÝnh èng:

0,62

d =

= 0,199 m

( )

0,785⋅20

Quy chuÈn: d = 0,2 m = 200 mm

( )

(

)

Theo [II – 434] chiÒu dµi ®o¹n èng nèi l =130 mm

(

)

Tèc ®é thùc tÕ:

V

0,62

ω_H=

=

=19,75 m s

(

)

0,785⋅d²0,785⋅0,2²

c. èng dÉn s¶n phÈm ®¸y.

- L−îng s¶n phÈm ®¸y:

G = 337,844 Kmol h =1,69 Kg s

(

)

(

)

W

M = M ⋅ x + 1− x ⋅M = 46⋅0.0019 + 1−0,0019 ⋅18 =18,0532

(

)

(

)

W

E

P

H

Ta cã: x_W= y_W= 0,0019

Tõ ®å thÞ t – x,y suy ra t_W= 99,5166⁰C

Theo [I – 9] vµ néi suy ë t_W= 99,5166⁰C

ρ = 716,46 Kg m³

(

)

E

http://nuoc.com.vn

24

ρ = 958,34 Kg m³

(

)

H

a_W= 0,0048

Suy ra:

−1

0,0048 1− 0,0048

⎛

⎞

ρ_W=

+

= 956,79 kg m³

(

)

⎜

⎝

⎟

⎠

716,46

958,34

Theo [ II – 434] chiÒu dµi ®o¹n èng l =130 mm

(

)

Lóc ®ã:

- L−u l−îng thÓ tÝch cña s¶n phÈm ®¸y lµ :

G_W

337,844

V =

=

= 0,98.10⁻⁴

(m³/s)

ρ_W956,79.3600

Chän tèc ®é s¶n phÈm ®¸y lµ : w = 0,2 (m/s)

§−êng kÝnh cña èng dÉn s¶n phÈm ®¸y lµ :

0,98.10⁻⁴

d =

= 0,025(m)

0,785.0,2

Quy chuÈn : d = 0,03 (m) = 30 (mm)

ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi : l = 90 (mm)

Tèc ®é thùc tÕ cña s¶n phÈm ®¸y :

[II - 434]

V

0,98.10⁻⁴

w_TT=

=

= 0,139 (m/s)

0,785.d²0,785.0,03²

d. èng dÉn h¬i ng−ng tô håi l−u:

L−îng h¬i ng−ng tô håi l−u lµ:

900,84.1,67

= 0,42

G_R= G_P.R =

(kg/s)

3600

G = 22,0458⋅40,862 = 900,84 Kg h

(

)

P

NhiÖt ®é cña h¬i ng−ng tô håi l−u t_R= t_P= 78,6279 ^oC

Khèi l−îng riªng cña Etylic vµ N−íc (b¶ng I-10) theo t = t_R:

3

ρ_E= 755,3 _{(kg/m )}

ρ_H= 983, 75 _{(kg/m )}

Nång ®é khèi l−îng cña h¬i ng−ng tô håi l−u a_R= a_P= 0,9192

Khèi l−îng riªng cña h¬i ng−ng tô håi l−u lµ :

−1

⎛

⎜

⎝

⎞

⎟

⎠

a_R1− a_R

0,9192 1− 0,9192

⎛

⎞

3

ρ =

+

=

+

= 769,74

(kg/m )

R

⎜

⎟

⎠

ρ_A

ρ_B

755,3

983,75

⎝

L−u l−îng thÓ tÝch cña h¬i ng−ng tô håi l−u lµ:

http://nuoc.com.vn

25

G_R

0,42

V =

=

= 0,54.10⁻³

(m³/s)

ρ_R769,74

Chän tèc ®é h¬i ng−ng tô håi l−u lµ : w = 0,3 (m/s)

§−êng kÝnh cña èng dÉn h¬i ng−ng tô håi l−u lµ :

0,54.10⁻³

d =

= 0,048 (m)

0,785.0,3

Quy chuÈn : d = 0,05 (m) = 50 (mm)

ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi: l = 100 (mm)

[II - 434]

Tèc ®é thùc tÕ cña h¬i ng−ng tô håi k−u:

V

0,54.10⁻³

w_TT=

=

= 0,275 (m/s)

0,785.d²0,785.0,05²

e. èng dÉn h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u:

L−îng h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u lµ:

G_x^,= 415,115 (kmol/h)

NhiÖt ®é cña h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u:

t_W= 99,5166 ^oC

L−u l−îng thÓ tÝch cña h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u lµ:

G_x^,.22,4.(273+ t_W)

V =

273

(m³/s)

415,115.22,4.(273+ 99,5166)

273.3600

Chän tèc ®é h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u lµ: w = 30 (m/s)

=

= 3,5245

§−êng kÝnh cña èng dÉn h¬i s¶n phÈm ®¸y håi l−u lµ:

3,5245

d =

= 0,387 (m)

0,785.30

Quy chuÈn: d = 0,39 (m) = 390 (mm)

ChiÒu dµi ®o¹n èng nèi: l = 150 (mm)

Tèc ®é thùc tÕ cña h¬i s¶n phÈm ®¸y:

[II - 434]

V

3,5245

w_TT=

=

= 29,5 (m/s)

0,785.d²0,785.0,39²

5. Khèi l−îng th¸p:

G = G_T+ G_N-§+ G_B+ G_bl+ G_§+ G_¤+ G_L(kg)

Trong ®ã:

G_N-§: Khèi l−îng n¾p vµ ®¸y th¸p (kg).

http://nuoc.com.vn

26

G_B: Khèi l−îng bÝch (kg).

G_bl: Khèi l−îng bu l«ng nèi bÝch (kg).

G_§: Khèi l−îng ®Üa lç trong th¸p (kg).

G_¤: Khèi l−îng èng ch¶y chuyÒn (kg).

G_L: Khèi l−îng chÊt láng ®iÒn ®Çy th¸p (kg).

- Khèi l−îng riªng cña thÐp lµ ρ_T= 7,9.10³(kg/m³)

Theo c¸c th«ng sè ®Üa ®· chän : D_t= 1,4 (m)

[II - 313]

π.[(D + S)²− D²]

t

G_T=

.H.ρ_T

4

3,14.[(0,8 + 2.10⁻³)²−0,8²]

=

.3,8.7,9.10³= 75.5 (kg)

4

b. Khèi l−îng n¾p vµ ®¸y th¸p:

Theo c¸c th«ng sè cña n¾p vµ ®¸y th¸p ®· chän:

- BÒ mÆt trong cña n¾p, ®¸y th¸p : F = 0,76 (m²)

[II - 382]

- ChiÒu dµy cña n¾p, ®¸y th¸p lÊy chung: S =2 (mm) = 2.10^-3(m)

Khèi l−îng n¾p vµ ®¸y th¸p lµ:

G_{N −D}= 2F.S.ρ_T= 2.0,76.2.10⁻³.7,9.10³= 24,016 (kg)

c. Khèi l−îng bÝch:

Theo c¸c th«ng sè cña bÝch ®· chän:

- §−êng kÝnh trong cña bÝch: D_t= 0,8 (m)

- §−êng kÝnh ngoµi cña bÝch: D = 0,93 (m)

- ChiÒu dµy bÝch: h = 0,025 (m)

- Sè bÝch: n = 3 (cÆp) = 6 (chiÕc)

Khèi l−îng bÝch lµ:

π.[D²− D²]

t

G_B=

.h.ρ_T.n

4

3,14.[0,93²−0,8²]

=

.0,025.7,9.10³.6 = 209,2 (kg)

4

d. Khèi l−îng bu l«ng nèi bÝch:

Theo c¸c th«ng sè cña bÝch ®· chän :

CÇn 3 cÆp bÝch, mçi cÆp cÇn 32 bu l«ng lo¹i M20 (khèi l−îng: 0,15 kg/c¸i).

http://nuoc.com.vn

27

Khèi l−îng bu l«ng nèi bÝch lµ:

G_bl= 3.32.0,15 =14,4 (kg)

e. Khèi l−îng ®Öm:

§Öm 30×30×3,5

ρ = 570 Kg m³

(

)

d

Sè ®Öm trong 1m³: 25.10³(®Öm/1m³).

π

4

ThÓ tÝch ®Öm: V = ⋅ 0,03²− 0,03²−0,07²⋅0,03 = 8,737⋅10⁶m³

(

)

(

)

(

)

Khèi l−îng mét ®Öm:

V ⋅ ρ_d= 8,737⋅10⁻⁶⋅570 = 4,98⋅10⁻³Kg

(

)

ThÓ tÝch cña th¸p:

2

0,8 + 0,8

⎛

⎞

V = H ⋅ F = 3,8⋅3,14 ⋅

= 7, 64 m³

(

)

⎜

⎝

⎟

⎠

2

Sè ®Öm trong th¸p:

N = 25.10³.7,64 = 191.10³(®Öm)

Khèi l−îng ®Öm:

G_D= N ⋅4,98⋅10⁻³=191000⋅4,98⋅10⁻³= 951,18

f. Khèi l−îng láng ®iÒn ®Çy th¸p:

- TÝnh gÇn ®óng:

V =V_thap−V_dem= 7,64 −8,737⋅10⁻⁶⋅191000 = 5.97 m³

(

)

l

- Khèi l−îng láng:

800,053+941,517

G_l=V ⋅ ρ_l= 5,97⋅

= 5198,59 kg

(

)

l

2

Nh− vËy tÝnh gÇn ®óng:

G_thap= G_than+G_{N −D}+ G_B+ G_BL+G_d+G_l

G = 24,016 + 209,2 +14,4 + 951,18+ 5198,59 = 6397,386 Kg

(

)

T

VËy khèi l−îng th¸p:

G = 6397,386 Kg

(

)

T

- Träng l−îng th¸p:

P = G ⋅ g = 6397,386⋅9,81= 62758,36 N = 6,276⋅10⁴

( )

G = 2,5⋅10⁴N

( )

- BÒ mÆt ®ì.

F = 811⋅10⁻⁴m²

(

- T¶i träng cho phÐp trªn bÒ mÆt ®ì.

)

http://nuoc.com.vn

28

T¶i träng BÒ mÆt T¶i träng L

cho phÐp ®ì cho phÐp

trªn mét F.10⁴, trªn bÒ

B

B₁

B₂

mm

H

h

s

l

d

ch©n

G.10^-4N

m²

mÆt ®ì

q.10^-6,

N/m²

6,0

711

0,84

300 240

260

370

450

226

18

110 34

1. ThiÕt bÞ gia nhiÖt hçn hîp ®Çu.

Q_D+ Q_f= Q_F+ Q_ng1+ Q_xql

[II – 196]

1

Trong ®ã:

Q_D: NhiÖt l−îng do h¬i ®èt mang vµo (J/h).

1

Q_f: NhiÖt l−îng do hçn hîp ®Çu mang vµo (J/h).

Q_F: NhiÖt l−îng do hçn hîp ®Çu mang ra (J/h).

Q_ng1: NhiÖt l−îng do n−íc ng−ng mang ra (J/h).

Q_xq1: NhiÖt l−îng mÊt m¸t do m«i tr−êng xung quanh(J/h).

- Chän h¬i ®èt lµ h¬i n−íc b·o hßa ë ¸p suÊt p = 2at, t_s⁰=119⁰C

a. NhiÖt l−îng do h¬i ®èt mang vµo.

Ta cã:

Q_D= D₁⋅λ₁= D₁⋅

(

r +θ₁⋅C₁

)

(J/h)

[II – 196]

1

Trong ®ã:

D₁: L−îng h¬i ®èt (Kg/h).

λ₁: NhiÖt l−îng riªng cña h¬i ®èt (J/Kg).

http://nuoc.com.vn

29