Tài liệu Cô đặc mía đường 1 nồi liên tục

COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn GIÔÙI THIEÄU CHUNG VEÀ COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG Ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng laø moät ngaønh coâng nghieäp laâu ñôøi ôû nöôùc ta. Do nhu caàu thò tröôøng nöôùc ta hieän nay maø caùc loø ñöôøng vôùi quy moâ nhoû ôû nhieàu ñòa phöông ñaõ ñöôïc thieát laäp nhaèm ñaùp nhu caàu naøy. Tuy nhieân, ñoù chæ laø caùc hoaït ñoäng saûn xuaát moät caùch ñôn leû, naêng suaát thaáp, caùc ngaønh coâng nghieäp coù lieân quan khoâng gaén keát vôùi nhau ñaõ gaây khoù khaên cho vieäc phaùt trieån coäng nghieäp ñöôøng mía. Trong nhöõng naêm qua, ôû moät soá tænh thaønh cuûa nöôùc ta, ngaønh coâng nghieäp mía ñöôøng ñaõ coù böôùc nhaûy voït raát lôùn. Dieän tích mía ñaõ taêng leân moät caùch nhanh choùng, mía ñöôøng hieän nay khoâng phaûi laø moät ngaønh ñôn leû maø ñaõ trôû thaønh moät heä thoáng lieân hieäp caùc ngaønh coù quan heä chaët cheõ vôùi nhau. Mía ñöôøng vöøa taïo ra saûn phaåm ñöôøng laøm nguyeân lieäu cho caùc ngaønh coâng nghieäp nhö baùnh, keïo, söõa… ñoàng thôøi taïo ra pheá lieäu laø nguyeân lieäu quyù vôùi giaù reû cho caùc ngaønh saûn xuaát nhö röôïu… Trong töông lai, khaû naêng naøy coøn coù theå phaùt trieån hôn nöõa neáu coù söï quan taâm ñaàu tö toát cho caây mía cuøng vôùi naâng cao khaû naêng cheá bieán vaø tieâu thuï saûn phaåm. Xuaát phaùt töø tính töï nhieân cuûa caây mía, ñoä ñöôøng seõ giaûm nhieàu vaø nhanh choùng neáu thu hoaïch treã vaøkhoâng cheá bieán kòp thôøi. Vì tính quan troïng ñoù cuûa vieäc cheá bieán, vaán ñeà quan troïng ñöôïc ñaët ra laø hieäu quaû saûn xuaát nhaèm ñaûm baûo thu hoài ñöôøng vôùi hieäu suaát cao. Hieän nay, nöôùc ta ñaõ coù raát nhieàu nhaø maùy ñöôøng nhö Bình Döông, Quaõng Ngaõi, Bieân hoaø, … nhöng vôùi söï phaùt trieån oà aït cuûa dieän tích mía, khaû naêng ñaùp öùng laø raát khoù. Beân caïnh ñoù, vieäc cung caáp mía khoù khaên, söï caïnh tranh cuûa caùc nhaø maùy ñöôøng, coäng vôùi coâng ngheä laïc haäu, thieát bò cuõ kyõ ñaõ aûnh höôûng maïnh ñeán quaù trình saûn xuaát. Vì taát caû nhöõng lyù do treân, vieäc caûi tieán saûn xuaát, naâng cao, môû roäng nhaø maùy, ñoåi môùi daây chuyeàn thieát bò coâng ngheä, taêng hieäu quaû caùc quaù trình laø heát söùc caàn thieát vaø caáp baùch, ñoøi hoûi phaûi chuaån bò töø ngay baây giôø. Trong ñoù, caûi tieán thieát bò coâ ñaëc laø moät yeáu toá quan troïng khoâng keùm trong heä thoáng saûn xuaát vì ñaây laø moät thaønh phaàn khoâng theå xem thöôøng. Moät vaøi soá lieäu veà saûn löôïng ñöôøng treân theá giôùi (ñôn vò tính: 1000 taán): Naêm 1945- 19521965- 1977- 1978- 1979- 1980- 19811946 1953 1966 1978 1979 1980 1981 1982 Saûn 19934 35486 63097 92280 91858 88920 91000 97900 löôïng I. Nguyeân lieäu vaø saûn phaåm cuûa quaù trình coâ ñaëc mía ñöôøng: 1. Ñaëc ñieåm nguyeân lieäu: Nguyeân lieäu coâ ñaëc ôû daïng dung dòch, goàm: Dung moâi: nöôùc. Trang 1 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn Caùc chaát hoaø tan: goàm nhieàu caáu töû vôùi haøm löôïng raát thaáp (xem nhö khoâng coù) vaø chieám chuû yeáu laø ñöôøng saccaroze. Caùc caáu töû naøy xem nhö khoâng bay hôi trong quaù trình coâ ñaëc. Tuøy theo ñoä ñöôøng maø haøm löôïng ñöôøng laø nhieàu hay ít. Tuy nhieân, tröôùc khi coâ ñaëc, noàng ñoä ñöôøng thaáp, khoaûng 6-10% khoái löôïng. 2. Ñaëc ñieåm saûn phaåm: Saûn phaåm ôû daïng dung dòch, goàm: Dung moâi: nöôùc. Caùc chaát hoaø tan: coù noàng ñoä cao. 3. Bieán ñoåi cuûa nguyeân lieäu vaø saûn phaåm trong quaù trình coâ ñaëc: Trong quaù trình coâ ñaëc, tính chaát cô baûn cuûa nguyeân lieäu vaø saûn phaåm bieán ñoåi khoâng ngöøng. a. Bieán ñoåi tính chaát vaät lyù: Thôøi gian coâ ñaëc taêng laøm cho noàng ñoä dung dòch taêng daãn ñeán tính chaát dung dòch thay ñoåi: Caùc ñaïi löôïng giaûm: heä soá daãn nhieät, nhieät dung, heä soá caáp nhieät, heä soá truyeàn nhieät. Caùc ñaïi löôïng taêng: khoái löôïng rieâng dung dòch, ñoä nhôùt, toån thaát nhieät do noàng ñoä, nhieät ñoä soâi. b. Bieán ñoåi tính chaát hoaù hoïc: Thay ñoåi pH moâi tröôøng: thöôøng laø giaûm pH do caùc phaûn öùng phaân huûy amit (Vd: asparagin) cuûa caùc caáu töû taïo thaønh caùc acid. Ñoùng caën dô: do trong dung dòch chöùa moät soá muoái Ca2+ ít hoaø tan ôû noàng ñoä cao, phaân huûy muoái höõu cô taïo keát tuûa. Phaân huûy chaát coâ ñaëc. Taêng maøu do caramen hoaù ñöôøng, phaân huûy ñöôøng khöû, taùc duïng töông hoã giöõa caùc saûn phaåm phaân huûy vaø caùc amino acid. Phaân huûy moät soá vitamin. c. Bieán ñoåi sinh hoïc: Tieâu dieät vi sinh vaät (ôû nhieät ñoä cao). Haïn cheá khaû naêng hoaït ñoäng cuûa caùc vi sinh vaät ôû noàng ñoä cao. 4. Yeâu caàu chaát löôïng saûn phaåm vaø giaù trò sinh hoùa: Thöïc hieän moät cheá ñoä heát söùc nghieâm ngaët ñeå: Ñaûm baûo caùc caáu töû quyù trong saûn phaåm coù muøi, vò ñaëc tröng ñöôïc giöõ nguyeân. Ñaït noàng ñoä vaø ñoä tinh khieát yeâu caàu. Thaønh phaàn hoaù hoïc chuû yeáu khoâng thay ñoåi. II. Coâ ñaëc vaø quaù trình coâ ñaëc: 1. Ñònh nghóa: Trang 2 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn Coâ ñaëc laø phöông phaùp duøng ñeå naâng cao noàng ñoä caùc chaát hoaø tan trong dung dòch hai hay nhieàu caáu töû. Quaù trình coâ ñaëc cuûa dung dòch loûng - raén hay loûng- loûng coù cheânh leäch nhieät soâi raát cao thöôøng ñöôïc tieán haønh baèng caùch taùch moät phaàn dung moâi (caáu töû deå bay hôi hôn). Ñoù laø caùc quaù trình vaät lyù - hoùa lyù. 2. Caùc phöông phaùp coâ ñaëc: Phöông phaùp nhieät (ñun noùng): dung moâi chuyeån töø traïng thaùi loûng sang traïng thaùi hôi döôùi taùc duïng cuûa nhieät khi aùp suaát rieâng phaàn cuûa noù baèng aùp suaát taùc duïng leân maët thoaùng chaát loûng. Phöông phaùp laïnh: khi haï thaáp nhieät ñoä ñeán moät möùc naøo ñoù thì moät caáu töû seõ taùch ra daïng tinh theå ñôn chaát tinh khieát, thöôøng laø keát tinh dung moâi ñeå taêngnoàng ñoä chaát tan.Tuøy tính chaát caáu töû vaø aùp suaát beân ngoaøi taùc duïng leân maët thoaùng maø quaù trình keát tinh ñoù xaûy ra ôû nhieät ñoä cao hay thaáp vaø ñoâi khi phaûi duøng ñeán maùy laïnh. 3. Baûn chaát cuûa söï coâ ñaëc do nhieät: Döïa theo thuyeát ñoäng hoïc phaân töû: Ñeå taïo thaønh hôi (traïng thaùi töï do) thì toác ñoä chuyeån ñoäng vì nhieät cuûa caùc phaân töû chaát loûng gaàn maët thoaùng lôùn hôn toác ñoä giôùi haïn. Phaân töû khi bay hôi seõ thu nhieät ñeå khaéc phuïc löïc lieân keát ôû traïng thaùi loûng vaø trôû löïc beân ngoaøi. Do ñoù, ta caàn cung caáp nhieät ñeå caùc phaàn töû ñuû naêng löôïng thöïc hieän quaù trình naøy. Beân caïnh ñoù, söï bay hôi chuû yeáu laø do caùc boït khí hình thaønh trong quaù trình caáp nhieät vaø chuyeån ñoäng lieân tuïc, do cheânh leäch khoái löôïng rieâng caùc phaàn töû ôû treân beà maët vaø döôùi ñaùy taïo neân söï tuaàn hoaøn töï nhieân trong noài coâ ñaëc. Taùch khoâng khí vaø laéng keo (protit) khi ñun sô boä seõ ngaên chaën ñöôïc söï taïo boït khi coâ ñaëc. 4. ÖÙng duïng cuûa söï coâ ñaëc: Duøng trong saûn xuaát thöïc phaåm: dung dòch ñöôøng, mì chính,caùc dung dòch nöôùc traùi caây… Duøng trong saûn xuaát hoùa chaát: NaOH, NaCl, CaCl2, caùc muoái voâ cô … 5. Ñaùnh giaù khaû naêng phaùt trieån cuûa söï coâ ñaëc: Hieän nay, phaàn lôùn caùc nhaø maùy saûn xuaát hoaù chaát, thöïc phaåm ñeàu söû duïng thieát bò coâ ñaëc nhö moät thieát bò höõu hieäu ñeå ñaït noàng ñoä saûn phaåm mong muoán. Maëc duø chæ laø moät hoaït ñoäng giaùn tieáp nhöng raát caàn thieát vaø gaén lieàn vôùi söï toàn taïi cuûa nhaø maùy. Cuøng vôùi söï phaùt trieån cuûa nhaø maùy thì vieäc caûi thieän hieäu quaû cuûa thieát bò coâ ñaëc laø moät taát yeáu. Noù ñoøi hoûi phaûi coù nhöõng thieát bò hieän ñaïi, ñaûm baûo an toaøn vaø hieäu suaát cao. Ñöa ñeán yeâu caàu ngöôøi kyõ sö phaûi coù kieán thöùc chaéc chaén hôn vaø ña daïng hôn, chuû ñoäng khaùm phaù caùc nguyeân lyù môùi cuûa thieát bò coâ ñaëc. III. Caùc thieát bò coâ ñaëc nhieät: 1. Phaân loaïi vaø öùng duïng: a. Theo caáu taïo: Trang 3 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn Nhoùm 1: dung dòch ñoái löu töï nhieân (tuaàn hoaøn töï nhieân) duøng coâ ñaëc dung dòch khaù loaõng, ñoä nhôùt thaáp, ñaûm baûo söï tuaàn hoaøn deå daøng qua beà maët truyeàn nhieät. Goàm: Coù buoàng ñoát trong (ñoàng truïc buoàng boác), coù theå coù oáng tuaàn hoaøn trong hoaëc ngoaøi. Coù buoàng ñoát ngoaøi ( khoâng ñoàng truïc buoàng boác). Nhoùm 2: dung dòch ñoái löu cöôõng böùc, duøng bôm ñeå taïo vaän toác dung dòch töø 1,5 - 3,5 m/s taïi beà maët truyeàn nhieät. Coù öu ñieåm: taêng cöôøng heä soá truyeàn nhieät, duøng cho dung dòch ñaëc seät, ñoä nhôùt cao, giaûm baùm caën, keát tinh treân beà maët truyeàn nhieät. Goàm: Coù buoàng ñoát trong, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi. Coù buoàng ñoát ngoaøi, oáng tuaàn hoaøn ngoaøi. Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng,chaûy moät laàn traùnh tieáp xuùc nhieät laâu laøm bieán chaát saûn phaåm. Ñaëc bieät thích hôïp cho caùc dung dòch thöïc phaåm nhö dung dòch nöôùc traùi caây,hoa quaû eùp…Goàm: Maøng dung dòch chaûy ngöôïc, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi taïo boït khoù vôõ. Maøng dung dòch chaûy xuoâi, coù buoàng ñoát trong hay ngoaøi: dung dòch soâi ít taïo boït vaø boït deã vôõ. b. Theo phöông phaùp thöïc hieän quaù trình: Coâ ñaëc aùp suaát thöôøng (thieát bò hôû): coù nhieät ñoä soâi, aùp suaát khoâng ñoåi. Thöôøng duøng coâ ñaëc dung dòch lieân tuïc ñeå giöõ möùc dung dòch coá ñònh ñeå ñaït naêng suaát cöïc ñaïi vaø thôøi gian coâ ñaëc laø ngaén nhaát.Tuy nhieân, noàng ñoä dung dòch ñaït ñöôïc laø khoâng cao. Coâ ñaëc aùp suaát chaân khoâng: Dung dòch coù nhieät ñoä soâi döôùi 100oC, aùp suaát chaân khoâng. Dung dòch tuaàn hoaøn toát, ít taïo caën, söï bay hôi nöôùc lieân tuïc. Coâ ñaëc nhieàu noài: Muïc ñích chính laø tieát kieäm hôi ñoát. Soá noài khoâng neân lôùn quaù vì seõ laøm giaûm hieäu quaû tieát kieäm hôi. Coù theå coâ chaân khoâng, coâ aùp löïc hay phoái hôïp caû hai phöông phaùp. Ñaëc bieät coù theå söû duïng hôi thöù cho muïc ñích khaùc ñeå naâng cao hieäu quaû kinh teá. Coâ ñaëc lieân tuïc: Cho keát quaû toát hôn coâ ñaëc giaùn ñoaïn. Coù theå aùp duïng ñieàu khieån töï ñoäng, nhöng chöa coù caûm bieán tin caäy. IV. Caùc thieát bò vaø chi tieát trong coâ ñaëc: Thieát bò chính: OÁng tuaàn hoaøn, oáng truyeàn nhieät. Buoàng ñoát , buoàng boác, ñaùy, naép… OÁng: hôi ñoát, thaùo nöôùc ngöng, khí khoâng ngöng… Thieát bò phuï: Boàn cao vò, löu löôïng keá Beå chöùa saûn phaåm, nguyeân lieäu. Caùc loaïi bôm: bôm dung dòch, bôm nöôùc, bôm chaân khoâng. Trang 4 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn Thieát bò gia nhieät. Thieát bò ngöng tuï Baromet. Caùc loaïi van. Thieát bò ño I. CHOÏN QUI TRÌNH COÂNG NGHEÄ : 1. Qui trình coâng ngheä : Lyù do choïn 2.Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa heä thoáng coâ ñaëc: Dung dòch töø beå chöùa nguyeân lieäu ñöôïc bôm leân boàn cao vò, töø boàn cao vò dung dòch chaûy qua löu löôïng keá xuoáng thieát bò gia nhieät vaø ñöôïc gia nhieät ñeán nhieät ñoä soâi roài ñi vaøo thieát bò coâ ñaëc thöïc hieän quaù trình boác hôi. Dung dòch sau khi coâ ñaëc ñöôïc bôm ra ôû phía döôùi thieát bò coâ ñaëc ñi vaøo beå chöùa saûn phaåm. Hôi thöù vaø khí khoâng ngöng ñi ra phía treân cuûa thieát bò coâ ñaëc vaøo thieát bò ngöng tuï baromet, ngöng tuï thaønh loûng chaûy ra ngoaøi boàn chöùa, phaàn khoâng ngöng qua boä phaän taùch gioït ñeå chæ coøn khí khoâng ngöng ñöôïc bôm chaân khoâng huùt ra ngoaøi. Nguyeân lyù laøm vieäc cuûa noài coâ ñaëc : phaàn döôùi cuûa thieát bò laø buoàng ñoát goàm coù caùc oáng truyeàn nhieät vaø moät oáng tuaàn hoaøn trung taâm. Dung dòch ñi trong oáng, hôi ñoát seõ ñi trong khoaûng khoâng gian phía ngoaøi oáng. Nguyeân taéc hoaït ñoäng cuûa oáng tuaàn hoaøn trung taâm laø : do oáng tuaàn hoaøn coù ñöôøng kính lôùn hôn raát nhieàu so vôùi caùc oáng truyeàn nhieät do ñoù heä soá truyeàn nhieät nhoû, dung dòch seõ soâi ít hôn so vôùi dung dòch trong oáng truyeàn nhieät. Khi soâi dung dòch seõ coù ρds = 0.5 ρdd do ñoù seõ taïo aùp löïc ñaåy dung dòch töø trong oáng tuaàn hoaøn sang oáng truyeàn nhieät. Keát quaû laø taïo moät doøng chuyeån ñoäng tuaàn hoaøn trong thieát bò. Ñeå oáng tuaàn hoaøn trung taâm hoaït ñoäng coù hieäu quaû dung dòch chæ neân cho vaøo khoaûng 0,4 – 0,7 chieàu cao oáng truyeàn nhieät. Phaàn phía treân thieát bò laø buoàng boác ñeå taùch hôi ra khoûi dung dòch, trong buoàng boác coøn coù boä phaän taùch boït ñeå taùch nhöõng gioït loûng ra khoûi hôi thöù. *** Hôi ñoát theo oáng daãn ñöa vaøo buoàng ñoát ôû aùp suaát 3 at. Hôi thöù ngöng tuï theo oáng daãn nöôùc ngöng qua baãy hôi chaûy ra ngoaøi vaø phaàn khí khoâng ngöng ñöôïc xaû ra ngoaøi theo cöûa xaû khí khoâng ngöng. Hôi thöù boác leân theo oáng daãn vaøo thieát bò ngöng tuï Baromet, Toaøn boä heä thoáng (thieát bò ngöng tuï Baromet, thieát bò coâ ñaëc ) laøm vieäc ôû ñieàu kieän chaân khoâng do bôm chaân khoâng taïo ra. dung dòch ñöôøng ñöôïc bôm ra ngoaøi theo oáng thaùo saûn phaåm nhôø bôm ly taâm, vaøo thuøng chöùa saûn phaåm. Ñoùng caùc van. Taét bôm. Trang 5 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn CAÂN BAÈNG VAÄT CHAÁT VAØ NAÊNG LÖÔÏNG I. Döõ kieän ban ñaàu: Dung dòch ñöôøng mía Noàng ñoä ñaàu xñ = 8 %, nhieät ñoä ñaàu cuûa nguyeân lieäu laø tñ = 30oC. Noàng ñoä cuoái xc = 15%. Naêng suaát Gc = 2000 kg/h. Gia nhieät baèng hôi nöôùc baõo hoaø aùp suaát hôi ñoát laø 3 at. Aùp suaát ôû thieát bò ngöng tuï: P = 0,2 at. II. Caân baèng vaät chaát: 1. Suaát löôïng nhaäp lieäu (Gñ): Theo coâng thöùc 5.16, QT vaø TBTN T5, tr184: Gñ*xñ = Gc*xc ⎛ xc ⎞ ⎛ 15 ⎞ ⎟ = 2000* ⎜ ⎟ = 3750 kg/h ⎝ xñ ⎠ ⎝ 8⎠ G ñ = G c* ⎜ 2. Toång löôïng hôi thöù boác leân (W): Theo coâng thöùc 5.17, QT vaø TBTN T5, tr184: W = Gñ – Gc = 3750 - 2000 = 1750 kg/h. Trong ñoù: Gc – suaát löôïng thaùo lieäu (naêng suaát), kg /meû. III. Caân baèng naêng löôïng: 1. Caân baèng nhieät löôïng: Nhieät vaøo: - Do dung dòch ñaàu: Gñcñt’1 - Do hôi ñoát: Di’’D Nhieät ra: - Hôi thöù mang ra: Wi’’W - Nöôùc ngöng tuï: Dcθ - Saûn phaåm mang ra: Gccct’’1 - Nhieät coâ ñaëc: Qcñ - Nhieät toån thaát: Qtt Thaønh laäp phöông trình caân baèng nhieät: Gñcñt’1 + Di’’D = Wi’’W + Dcθ + Gccct’’1 ± Qcñ + Qtt Töø phöông trình ta ruùt ra: W(i '' w − c c t '' 1 ) G ñ c ñ (t ''1 − t ' 1 ) ± Q cñ Q D= + + '' tt '' '' i D − cθ i D − cθ i D − cθ Trang 6 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn i’W – cct’1=2355,6 KJ/Kg laø aån nhieät hoaù hôi cuûa hôi thöù vôùi aùp suaát 0,21at. Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443. I’’D − θ c =2171KJ/Kg laø aån nhieät ngöng tuï cuûa hôi ñoát ôû aùp suaát 3at. Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443 Quaù trình coâ ñaëc mía ñöôøng coù Qcñ=0. Ñaây laø quaù trình coâ ñaëc lieân tuïc neân t’1=t’’1. Choïn toån thaát nhieät laø 5% ta tính ñöôïc löôïng hôi ñoát laø: 1750.2355,6 + 0,05D D= 2171 hay D=1998,7 Kg/h Löôïng hôi ñoát tieâu toán rieâng: Theo coâng thöùc 4.5a, VD vaø BT T10, trang 182: m= D 1998,7 = = 1,142 ( kg hôi ñoát / kg hôi thöù ). W 1750 Trong ñoù: D - löôïng hôi ñoát duøng coâ ñaëc, D = 1998,7 kg/h. - löôïng hôi thöù thoaùt ra khi coâ ñaëc, W = 1750 kg/h. 2. Cheá ñoä nhieät ñoä: Aùp suaát buoàng ñoát laø aùp suaát hôi baõo hoaø 3 at.Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: nhieät ñoä hôi ñoát laø 132,9oC. Goïi Δ ’’’ laø toån thaát nhieät ñoä hôi thöù treân ñöôøng oáng daãn töø buoàng boác ñeán TBNT, theo QT vaø TBTN T5, tr184, choïn Δ’’’ = 1 oK. Nhieät ñoä hôi thöù trong buoàng boác tsdm(Po): Tsdm(Po) - Tc =Δ ’’’ = 1K ⇒ Tsdm(Po) = Tc +1 = 59,7 +1 = 60,7 oC Aùp suaát hôi thöù trong buoàng boác: Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: ôû nhieät ñoä hôi thöù laø 60,7oC laø 0, 21 at. 3. Xaùc ñònh nhieät ñoä toån thaát : a. Toån thaát nhieät do noàng ñoä taêng (Δ’): Theo coâng thöùc 5.3, QT vaø TBTN T5, tr174: Δ’ = Δ’o . f ÔÛ ñaây : Δo’ - toån thaát nhieät ñoä ôû aùp suaát khí quyeån. Tra töø ñoà thò. f - heä soá hieäu chænh do khaùc aùp suaát khí quyeån, ñöôïc tính: (273 + t ' i ) 2 f = 16.2 ri t’i : nhieät ñoä hôi thöù cuûa noài thöù I Trang 7 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn ri : aån nhieät hoaù hôi cuûa hôi ôû nhieät ñoä t’i . b. Toån thaát nhieät do aùp suaát thuyû tónh (Δ’’ ): Goïi cheânh leäch aùp suaát töø beà maët dung dòch ñeán giöõa oáng laø ΔP (N/m2), ta coù: ΔP = 1 ρS.g.Hop 2 N/m2 Trong ñoù: , kg/m3 ρs : khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch khi soâi ρs =0.5 ρdd ρdd : Khoái löôïng rieâng cuûa dung dòch ,kg/m3 Hop: Chieàu cao thích hôïp tính theo kính quann saùt möïc chaát loûng ,m Hop = [0.26+0.0014(ρdd-ρdm)].Ho Tra soå tay ta coù ñöôïc baûng sau: xC (%k.l) 15 Δ’o (0C ) 0.25 t’ 0 ( C) 60.7 r.10-3 (j/kg ) 2355.6 Δ’ ( C) 0.19 0 Coi ρdd trong moãi noài thay ñoåi khoâng ñaùng keå trong khoaûng nhieät ñoä töø beà maët ñeán ñoä saâu trung bình cuûa chaát loûng. Choïn chieàu cao oáng truyeàn nhieät laø Ho= 2 m. Hop = [0.26+0.0014(ρdd-ρdm)].Ho=[0.26+0.0014(1061-983)]*1.5=0.554 ,m AÙp suaát trung bình: Ptb= P’+ΔP=0.21+0,5.0,5.1061.10-4.0.554=0.225 at Tra soå tay taïi Ptb=0.225 (at) ta coù t”1=61.92 0C. Suy ra : Δ”=61.92– 60.7 =1.22 0C Hieäu soá nhieät ñoä höõu ích Δti1=TD – (Tc+ΣΔ) =132.9 – (59.7+0.19+1.22+1)=70.79 0C Trang 8 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn TÍNH TOAÙN TRUYEÀN NHIEÄT I. Tính toaùn truyeàn nhieät cho thieát bò coâ ñaëc: 1. Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng (q1): Theo coâng thöùc (V.101), soå tay taäp 2, trang 28: ⎛ r ⎞ α 1 = 2,04 * A * ⎜ ⎟ ⎝ H * Δt 1 ⎠ 0 , 25 ⇒ q1 = α 1 * Δt1 (1) Trong ñoù: r - aån nhieät ngöng tuï cuûa nöôùc ôû aùp suaát hôi ñoát laø 3 at. Tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 447: r = 2171.103 J/kg H - chieàu cao oáng truyeàn nhieät, H = 1.5 m. A - phuï thuoäc nhieät ñoä maøng nöôùc ngöng tm = (tD + tv1)/2 A tra ôû soå tay taäp 2, trang 28. vôùi tD, tv1: nhieät ñoä hôi ñoát vaø vaùch phía hôi ngöng. α1 - heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng, W/m2K. 2. Nhieät taûi rieâng phía dung dòch (q2): Theo coâng thöùc VI.27, soå tay taäp 2, trang 71: ⎛ λ dd ⎞ α2 = αn * ⎜⎜ ⎟⎟ ⎝ λn ⎠ 0,565 ⎡⎛ ρ ⎞2 ⎛ C ⎞ ⎛ μ ⎞⎤ * ⎢⎜⎜ dd ⎟⎟ * ⎜⎜ dd ⎟⎟ * ⎜⎜ n ⎟⎟⎥ ⎢⎣⎝ ρn ⎠ ⎝ Cn ⎠ ⎝ μdd ⎠⎥⎦ 0,435 W / m2 K (2) Trong ñoù: αn -heä soá caáp nhieät cuûa nöôùc khi coâ ñaëc theo noàng ñoä dung dòch trang 26 STT2 αn = 0.145. p0,5. Δt2,33 Cdd - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch Cn - nhieät dung rieâng cuûa nöôùc Trang 9 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn μdd - ñoä nhôùt dung dòch μn - ñoä nhôùt nöôùc ρ dd - khoái löôïng rieâng dung dòch ρn - khoái löôïng rieâng nöôùc λdd - ñoä daãn ñieän dung dòch λn - ñoä daãn ñieän nöôùc Noàng ñoä ρn ρ dd μdd μn Cdd 15% 983 1061 0.514 0.464 3886.4 Ghi chuù: Caùc thoâng soá cuûa dung dòch: Cdd = 4190 – ( 2514 –7,52*t )*x, J/kg.K μdd: Tra baûng 1.112 trang 114 soå tay taäp 2. ρ dd: tra baûng I.86 soå tay taäp 1 trang 58 λdd: theo coâng thöùc ( I.32 ) soå tay taäp 1 trang 123: λ dd = 3 , 58 . 10 − 8 * ρ dd * 3 ρ dd M Cn λdd λn 4190 0.371 0.664 , W / mK dd Caùc thoâng soá cuûa nöôùc tra baûng 39 trang 427 vaø baûng 57 trang 447 soå tay taäp 2. 3. Nhieät taûi rieâng phía töôøng (qv): Theo BT vaø VD taäp 10: qv = tv 1 − t v 2 ⇒ Δtv = tv1 -tv2 = Σrv*qv = 0,75.10-3* qv (3) ∑ rv Trong ñoù: Σrv - toång trôû vaùch. Σrv = r1 + δ/λ + r2 = ( 0,464 + 2/17,5 + 0,172 )*10-3 = 0,75.10-3 W/m2K Trong ñoù: r1 - nhieät trôû maøng nöôùc, r1 = 0,464.10-3 m2 oK / W. r2 - nhieät trôû lôùp caën, r2 = 0,172.10-3 m2 oK / W. Tra ôû baûng 31 trang 419 VD&BT T10 δ - beà daøy oáng, δ = 2 mm λ - heä soá daãn nhieät cuûa oáng, λ = 17,5 m2 oK / W (vôùi oáng laø theùp khoâng gæ ) Tra ôû baûng 28 Vd&BT T10 Δtv: cheânh leäch nhieät ñoä cuûa töôøng, Δtv = tv1 - tv2, oK 4. Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng: Trang 10 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn Khi quaù trình coâ ñaëc dieãn ra oån ñònh: (4) q 1 = q2 = q v (5) Δtv1 = tD - tv1 (6) Δtv =tv1 - tv2 (7) Δt2 = tv2 - tsoitb Duøng phöông phaùp soá ta laàn löôït tính theo caùc böôùc sau: Böôùc 1: Choïn nhieät ñoä töôøng phía hôi ngöng: tv1, tính ñöôïc Δt1 theo (5) vôùi tD = 132,9oC. Böôùc 2: Tính ñöôïc q1 theo (1). Böôùc 3:Tính heä soá caáp nhieät phía dung dòch, ta tìm α2 theo (2) Böôùc 4: Tính Δtv theo (3). Tính ñöôïc tv2 = Δtv + tv1 Böôùc 5: Tính Δ t2 theo (7) vôùi tsoitb tra ôû baûng 2 theo noàng ñoä. Böôùc 6: Tính ñöôïc q2 theo coâng thöùc: q2 = α2 * Δ t2 Böôùc 7: So saùnh sai soá giöõa q1 vaø q2. Neáu sai soá lôùn thì quay veà böôùc 1 vaø coù söï hieäu chænh nhieät ñoä Δt1. Quaù trình naøy döøng laïi khi sai soá beù hôn 5%. 1)Choïn tv1=124,26oC ta tính ñöôïc Δt1=8,64oC . 2)Tính ñöôïc q1=67964,2W/m2 vaø α1=7866,2W/m2.ñoä 3)Tính ñöôïc α2=5410,5 W/m2.ñoä 4)Tính ñöôïc Δtv=50,97oC 5)Tính ñöôïc tv2=73,29oC 6)Tính ñöôïc Δ t2 =12,59oC 7)Tính ñöôïc q2=68117,6W/m2 q 2 − q1 68117,6 − 67964,2 * 100% = 100% = 0,23% < 5% q2 68117,6 So saùnh q1 vaø q2 ta thaáy Nhieät taûi trung bình laø: qtb1= q1 + q 2 67964,2 + 68117.5 = =68040,9 W/m2. 2 2 5. Heä soá truyeàn nhieät K cho quaù trình coâ ñaëc: Trong ñoù giaù trò K ñöôïc tính thoâng qua heä soá caáp nhieät: 1 K = 1 1 + ∑ rv + α 1 -3 α 2 2o Σrv = 0,75.10 W/m K. α2=5410,5 W/m2.ñoä α1=7866,2W/m2.ñoä K=941,7 W/m2.ñoä Trang 11 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn 6. Tính nhieät löôïng do hôi ñoát cung caáp: Q= D.r(θ) =1998,7*2171=4,339.106 kj/h =1205,33 kW 7. Dieän tích beà maët truyeàn nhieät: F= 1205,33 * 1000 Q 2 = = 18,08 m K .Δt hi 941,7 * 70,79 Choïn : F = 25 m2. TÍNH THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC I. Tính buoàng boác: 1. Ñöôøng kính buoàng boác: Löu löôïng hôi thöù trong buoàng boác: V hoi = W ρh = 1750 = 3 ,62 0 ,1342 * 3600 m3 / s Trong ñoù: W– löôïng hôi thöù boác hôi ρh – khoái löôïng rieâng cuûa hôi thöù ôû aùp suaát buoàng boác P = 0,21 at, tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 443: ρih=0,1342 kg/m3 Vaän toác hôi: Vaän toác hôi thöù trong buoàng boác: W hoi = V hoi 3,62 4,61 = = 2 2 π * Db π * Db Db2 4 4 trong ñoù: Db – ñöôøng kính buoàng boác, m Vaän toác laéng: Theo coâng thöùc 5.14, Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät, trang 182: Trang 12 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn Wo = 4 * g * ( ρ '− ρ ' ' ) * d 4 * 9,81* (927 − 0,1342 ) * 0,0003 2,825 = = 0 ,6 3 * ξ * ρ '' Db 3 * 3,395 * Db1,2 * 0,1342 Trong ñoù: ρ' - khoái löôïng rieâng cuûa gioït loûng, tra baûng 39, VD vaø BT taäp 10, trang 427:ρ' = 927 kg/m3 ρ'' - khoái löôïng rieâng cuûa hôi tra baûng 57, Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10, trang 443: ρ'' = 0,1342 kg/m3 d - ñöôøng kính gioït loûng, töø dieàu kieän ta choïn d =0,0003 m. g = 9,81 m/s2. ξ- heä soá trôû löïc, tính theo Re: Re= Whoi * d * ρ" μ = 4,61* 0003* 0,1342 16,87 = 2 0,011.10−3 * Db2 Db Vôùi μ - ñoä nhôùt ñoäng löïc hoïc cuûa hôi thöù ôû aùp suaát 0,21 at, tra theo Hình I.35 trang 117 soå tay taäp 1: μ = 0,011.10-3Nm/s2 Neáu 0,2 < Re < 500 thì ξ = 18,5 / Re0,6 ⇒ ξ = 3,395*Db1,2 Theo QT vaø TBTN taäp 5: whoi < 70% - 80% wo. Choïn: Whoi < 70% Wo ⇒ 4,61 2,825 < 0,7 * 0,6 2 Db Db Db > 1,83 m. Choïn Db = 2 m ( theo daõy chuaån ). Kieåm tra laïi Re: 16,87 Re = 2 = 4,22 ( thoûa 0,2 < Re < 500 ) 2 Vaäy ñöôøng kính buoàng boác Db = 2000 mm. Chieàu cao buoàng boác: Theo soå tay taäp 2, trang 72: Utt = f*Utt (1 at ), m3/m3.h Utt = 1600*1,3 = 2080 m3/m3.h Trong ñoù: f - heä soá hieäu chænh do khaùc bieät aùp suaát khí quyeån. Tra soå tay taäp 2,VI.3 trang 72 ta coù f = 1,3. Utt(1 at ) - cöôøng ñoä boác hôi theå tích ôû aùp suaát khí quyeån, at. Ta choïn cöôøng ñoä boác hôi: Utt(1 at ) = 1600 m3/m3.h (theo Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10 ). Cöôøng ñoä boác hôi rieâng ( wF ): wF = Utt*ρh =2080*0,1342 = 279,14 kg/m3.h Trang 13 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn Theå tích buoàng boác: Vb = W / wF = 1750 / 279,14 = 6,27 m3 Chieàu cao buoàng boác: Hb = 4 * Vb 4 * 6,27 = = 1,996 m π * D2bb π * 22 Ñeå an toaøn ta choïn Hb = 2,4 m (theo ñieàu kieän cho quaù trình soâi suûi boït). II. Kích thöôùc buoàng ñoát: 1. Xaùc ñònh soá oáng truyeàn nhieät : Soá oáng truyeàn nhieät ñöôïc tính theo coâng thöùc : n= F π .d .l : beà maët truyeàn nhieät F= 25 m2 l = 1,5 m : chieàu daøi cuûa oáng truyeàn nhieät d : ñöôøng kính oáng truyeàn nhieät choïn loaïi oáng coù ñöôøng kính : 38 x 2 mm do α1> α2 neân laáy d = dt = 34 mm. Vaäy soá oáng truyeàn nhieät laø : n= 25 F = = 156 oáng. π .d .l 3.14 * 0.034 * 1.5 Choïn soá oáng n= 169 oáng ( STQTTB T2 trang 48 ) 2. Ñöôøng kính oáng tuaàn hoaøn trung taâm : Dth = 4. f t π Choïn ft = 0.3 FD =0.3 Vaäy : D th = π .d 2 .n 4 4.f t = π =0.3 3.14 * 0.034 2 * 169 =0.046 m2. 4 4 * 0.046 =0.242 m 3.14 Choïn Dth=0.325 m = 325 mm (QTTB T5 trang 180 ) 3. Ñöôøng kính buoàng ñoát : Ñoái vôùi thieát bò coâ ñaëc tuaàn hoaøn trung taâm vaø boá trí oáng ñoát theo hình luïc giaùc ñeàu thì ñöôøng kính trong cuûa buoàng ñoát coù theå tính theo coâng thöùc : Dt= (d th + 2β.d n ) 2 + 0.4.β 2 .sin60 0 .F.d n ψ.l m Trong ñoù : β= t = 1.4 : Heä soá, thöôøng β = 1.3 –1.5. dn t =1.4*dn : Böôùc oáng , m ( thöôøng t = 1.2 – 1.5dn) dn =0.038 m : Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng truyeàn nhieät , m Trang 14 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn ψ = 0.8 l =1.5 m dth = 0.325 F = 25 m2 Thay vaøo ta coù : : Heä soá söû duïng löôùi ñôõ oáng, thöôøng ψ = 0.7 – 0.9 : Chieàu daøi cuûa oáng truyeàn nhieät m : Ñöôøng kính ngoaøi cuûa oáng tuaàn hoaøn trung taâm. : Dieän tích beà maët truyeàn nhieät , m2 Dt= (0.325 + 2 * 1.4 * 0.038) 2 + 0.4 * 1.4 2 * sin 60 0 . * 25 * 0.038 = 0.851 0.8 * 1.5 m Choïn Dt = 1000 mm (QTTB T5 trang 182 ) Kieåm tra dieän tích truyeàn nhieät: Dth ≤ t( b-1 ) Ö b≥ D th 0.325 +1 = + 1 = 7.1 t 1.4 * 0.038 Choïn b= 9 oáng ( STQTTB T2 trang 48 ) Vaäy soá oáng truyeàn nhieät ñaõ bò thay theá bôûi oáng tuaàn hoaøn trung taâm laø : n’ = 61 oáng( STQTTB T2 trang 48 ) Soá oáng truyeàn nhieät coøn laïi laø: n” = 169 –61 = 108 oáng. Nhaèm muïc ñích taêng dieän tích beà maët truyeàn nhieät theâm 24 oáng . Nhö vaäy soá oáng truyeàn nhieät laø 132 oáng. Beà maët truyeàn nhieät F = 3.14*1.5*(132*0.034+0.325)=22,68 m2 > 18,08 m2 ( thoaû maõn ) III. Tính kích thöôùc caùc oáng daãn lieäu, thaùo lieäu: Ñöôøng kính caùc oáng ñöôïc tính theo coâng thöùc toång quat sau ñaây: d= 4.G π.v.ρ m Trong ñoù : G : löu löôïng löu chaát kg/s v : vaän toác löu chaát m/s ρ : khoái löôïng rieâng cuûa löu chaát kg/m3 1.OÁng nhaäp lieäu : G= 3750 kg/h = 1.042 kg/s Choïn v= 2m/s ρ = 1159 kg/m3. d= 4.G 4 * 1.042 = =0.0254 m π.v.ρ 3.14 * 2 * 1031.8 Choïn : d =30m Trang 15 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn 2.OÁng thaùo lieäu: G= 2000 kg/h = 0.5556kg/s Choïn v= 1m/s ρ = 1061 kg/m3. d= 4 * 0.5556 4.G = =0.0258 m 3.14 * 1 * 1061 π.v.ρ Choïn : d = 30m 3.OÁng daãn hôi ñoát : D= 1998,7 kg/h = 0,555 kg/s Choïn v= 20 m/s ρ = 1.618 kg/m3. d= 4.G 4 * 0.555 = =0.148 m 3.14 * 20 * 1.618 π.v.ρ Choïn : d =160 mm 4. OÁng daãn hôi thöù : G= 1750 kg/h = 0.486 kg/s Choïn v= 20m/s ρ = 0.1342 kg/m3. d= 4.G 4 * 0.486 = =0.3395 m π.v.ρ 3.14 * 20 * 0.1342 Choïn : d =400 mm 5.OÁng daãn nöôùc ngöng : G= 1998,7 kg/h = 0.555 kg/s Choïn v= 2 m/s ρ = 932 kg/m3. d= 4.G 4 * 0.555 = =0.0195 m π .v.ρ 3.14 * 2 * 932 Choïn : d =20 mm Trang 16 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn TÍNH CÔ KHÍ CHO CAÙC CHI TIEÁT THIEÁT BÒ I. Tính cho buoàng ñoát: 1. Sô löôïc veà caáu taïo: Buoàng ñoát coù ñöôøng kính trong Dd=1000mm, chieàu cao Hd=1500mm Thaân coù 4 loã: 1 loã thaùo nöôùc ngöng, 1 loã xaû khí khoâng ngöng vaø 2 loã daån hôi ñoát. Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ maõ hieäu X18H10T. Thaân chòu aùp suaát trong laø 3 at = 0,294 N/mm2 2. Tính toaùn: a. Tính beà daøy toái thieåu ( S' ): AÙp suaát tính toaùn laø Pt = 0,294 N/mm2. Do thieát bò chòu aùp suaát tuyeät ñoái laø 3 at, tra baûng 57, soå tay taäp 2, trang 443 ta coù nhieät ñoä hôi ñoát laø 132,9oC ⇒ nhieät ñoä tính toaùn laø 132,9 oC. Tra ñoà thò h1-2, [13], trang 22: ta coù öùng suaát cho pheùp tieâu chuaån cuûa vaät lieäu laø [σ ]* = 118 N/mm2. Choïn heä soá hieäu chænh η =1, ta ñöôïc öùng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu laø: Trang 17 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn [σ ] = [σ ]*. η = 118 N/mm2. Xeùt: [ σ].ϕ 118.0,95 = = 381,3 > 25 Pt 0,294 Theo CT 5-3, [13],tr 130: S' = D t .Pt 1000.0,294 = = 1,31 mm 2.[σ].ϕ 2.118.0,95 Trong ñoù: ϕ -heä soá beàn moái haøn, ϕ = 0,95 Dt - ñöôøng kính beân trong thaân thieát bò, Dt = 1000 mm Pt – aùp suaát beân trong thieát bò, Pt =0,294 N/mm2 b. Beà daøy thaân (S): Choïn heä soá boå sung beà daøy: C = Ca + Cb + Cc + Co = 4,69 mm. Xem vaät lieäu nhö beàn cô hoïc: Cb = 0, Cc = 0. Choïn heä soá aên moøn hoùa hoïc laø Ca = 1. Choïn heä soá Co thoûa ñieàu kieän baûng 5.1, [13],tr 128 laø Co = 3,69 mm. Beà daøy thaân: S = S' + C = 6 mm. c. Kieåm tra beà daøy buoàng ñoát: Theo CT 5-10, [13], trang 131: S − Ca 6 − 1 = = 0,005< 0,1 (thoaû) 1000 Dt Aùp suaát tính toaùn cho pheùp trong buoàng boác: [P] = = 2.[ σ ].ϕ .(S − C a ) Dt + (S − C a ) 2.118 .0,95 .(6 − 1) = 1,12 N / mm 2 > Pt = 0,2 N / mm 2 1000 + ( 6 − 1) Vaäy beà daøy buoàng ñoát laø 6 mm. 4. Tính beàn cho caùc loã: Ñöôøng kính kính cho pheùp khoâng caàn taêng cöùng: d max = 3,7 .3 D t .(S − C a ).(1 − ϕ ) = 3,7 .3 1000 .(6 − 1).(1 − 0,105 ) = mm trong ñoù: Dt – ñöôøng kính trong cuûa buoàng ñoát, Dt = 1000 mm S – beà daøy buoàng ñoát, S = 6 mm ϕ - heä soá beàn cuûa loã: Trang 18 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn ϕ= P.D t 0,2.1000 = = ( 2,3.[σ] − P ).(S − C a ) ( 2,3.118 − 0,2).(6 − 1) Nhö vaäy ta caàn taêng cöùng cho 2 loã cuûa hôi ñoát vaøo. Choïn beà daøy khaâu taêng cöùng baèng beà daøy thaân. Ñöôøng kính ngoaøi Dtc= 180 mm. II. Tính cho buoàng boác: 1. Sô löôïc caáu taïo: Buoàng boác coù ñöôøng kính trong laø 2000 mm, chieàu cao 2400 mm. Thaân coù 1 loå nhaäp lieäu. Cuoái buoàng boác laø phaàn hình noùn coù gôø lieân keát buoàng boác vaø buoàng ñoát. Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ X18H10T. 2. Tính toaùn: a. Tính beà daøy toái thieåu ( S' ): Buoàng boác laøm vieäc ôû ñieàu kieän chaân khoâng neân chòu aùp löïc töø beân ngoaøi. Aùp suaát chaân khoâng tuyeät ñoái beân trong thaáp nhaát laø 0,21 at. Nhö vaäy thieát bò chòu aùp suaát ngoaøi laø Pn = 1+ (1-0,21)=1,79 at=0,176 N/mm2 Theo CT 5-14, [13], trang 133: 0,4 0,4 ⎛ P . l' ⎞ ⎛ 0,176.2400 ⎞ ⎟⎟ = 1,18.2000.⎜ S = 1,18. Dt .⎜⎜ ⎟ = 9,91mm 5 E . D 1 , 85 . 10 . 2000 ⎝ ⎠ ⎝ t ⎠ ' n Trong ñoù: Dt – ñöôøng kính beân trong thaân thieát bò, Dt = 2000 mm. Pn – aùp suaát tính toaùn beân ngoaøi taùc ñoäng vaøo thaân. H1 – chieàu cao coät chaát loûng ôû treân buoàng boác. H2 – chieàu cao coät chaát loûng ôû phaàn noùn giöõa buoàng boác vaø buoàng ñoát. E – modul ñaøn hoài cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä tính toaùn, E =1,85.105 N/mm2 l' – chieàu daøi tính toaùn cuûa thaân, laø chieàu daøi giöõa hai bít. b. Beà daøy thaân (S): Choïn heä soá boå sung beà daøy: C = Ca + Cb + Cc + Co = 2,09 mm. Xem vaät lieäu nhö beàn cô hoïc: Cb = 0, Cc = 0. Choïn heä soá aên moøn hoùa hoïc laø Ca = 1. Choïn heä soá Co = 1,09 mm. Beà daøy buoàng boác: S = S' + C = 12 mm. c. Kieåm tra beà daøy buoàng boác: Theo CT 5-15 vaø 5-16, [13],tr 131: 2400 l' = 2000 Dt = 1,2 Trang 19 COÂ ÑAËC MÍA ÑÖÔØNG http://www.ebook.edu.vn 3 1,85 .10 5 ⎡ 2 (12 − 1) ⎤ E t ⎡ 2 .( S − C a ) ⎤ 0 ,3 . . ⎢ = 0 , 3 . . ⎢ ⎥ ⎥ = 0 ,328 σt ⎣ 195 Dt ⎣ 2000 ⎦ ⎦ 1,5. 3 2.(S − C a ) 2.(12 − 1) = 1,5. = 0,157 2000 Dt Dt = 2( S − C a ) 2000 = 9,53 2.(12 − 1) Vì: 1,5. 2(S − Ca ) l' = 0,157 ≤ = 1,2 ≤ Dt Dt l' E = 1 , 2 ≥ 0 ,3 . . Dt σ c ⎡ 2 ( S − Ca ) ⎤ ⎥⎦ ⎢⎣ Dt neân thoaû maõn ñieàu kieän beàn thaân. Aùp suaát tính toaùn cho pheùp trong thieát bò: 2 .[σ n ].( S − C a ) [ Pn] = 2 2 ⎡ l ' .D t ⎛ σ tc ⎞ ⎤ D t .⎢1 + 1,02 . .⎜ t ⎟⎟ ⎥ 3 ⎜ ( S − C ) ⎝ E ⎠ ⎦⎥ a ⎣⎢ = Dt = 9,53 2(S − Ca ) 3 = 0 , 328 2 .307 .(12 − 1) ⎡ 2400 2 .2000 2000 .⎢(1 + 1,02 . (12 − 1) 3 ⎣⎢ 2 ⎛ 195 ⎞ ⎤ .⎜ 5 ⎟ ⎥ ⎝ 1,85 .10 ⎠ ⎦⎥ = 0,312 N / mm 2 > Pn = 0,176 N / mm 2 [σn]- öùng suaát neùn cho pheùp cuûa vaät lieäu, [σn]=2,6*118 = 307 N/mm2 σct - öùng suaát chaûy cuûa vaät lieäu: σct =1,65*118 =195 N/mm2 d. Kieåm tra ñoä oån ñònh cuûa thaân khi chòu taùc duïng cuûa löïc neùn chieàu truïc: Tính: π.( D t + 2 S) 2 Pct = .Pn 4 π.( 2000 + 2 .12 ) 2 = .( 0 ,176 + 1061 .9 ,81 .0 ,1 .10 − 6 ) = 585488 N 4 Dt 2000 = = 90,9 < 250 ⇒ kc =0,089 2(S − Ca) 2(12 − 1) Tra kc ôû [13], tr140: kc ≈ 0,089 Trang 20