TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
TT- TNTH CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM – SINH HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG
BỘ MÔN MÁY & THIẾT BỊ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD : VÕ THANH HƯỞNG
SVTH : LÊ PHƯƠNG THẢO
TRẦN HUY PHONG
LỚP : CĐHOA3LT
NĂM 7/2006
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
CHƯƠNG I : TỔNG QUAN …………………… ……………………………… ……………… ………………… 4
CHƯƠNG II : TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ CÂN BẰNG NĂNG
LƯNG …………………… ………… ………………………………………… ………………………… ……………………… …… 8
CHƯƠNG III : TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH ……………………… ………………………………………… 11
CHƯƠNG IV : TÍNH VÀ CHỌN THIẾT BỊ …………………… ………………………… ……………19
CHƯƠNG V : KẾT LUẬN ………… ………………………… ……………………… ……………………… ……28
S
S

VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
2
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ



THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG










S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN

TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
3
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
Trong quá trình sản xuất hóa học thường chúng ta thu được hỗn hợp nhiều cấu
tử , muốn tiếp tục gia công chế biến , chúng ta phải tách chúng ra thành từng cấu
tử. Có nhiều phương pháp để tách hỗn hợp khí ra thành cấu tử :
-Phương pháp hoá học .
-Phương pháp cơ lý ( dựa vào tính chất hoá lỏng ở các nhiệt độ khác nhau )
-Phương pháp hút : Dùng chất lỏng hay chất rắn xốp để hút.
Nếu dùng chất lỏng gọi là quá trình hấp thu và nếu dùng chất rắn thì quá trình
gọi la hấp phụ .
Hấp thu là quá trình trong đó một hỗn hợp khí được cho tiếp xúc với chất lỏng
nhằm mục đích hoà tan chọn lựa một hay nhiều cấu tử của hỗn hợp khí để tạo nên

một dung dòch các cấu tử trong chất lỏng , khí được hút gọi là chất bò hấp thu , chất
lỏng dùng để hút gọi là dung môi . Khí không bò hấp thụ là khí trơ. Quá trình hấp
thụ đóng một vai trò quan trọng trong sản xuất nó được ứng dụng để :
-Thu hồi các cấu tử quý .
-Làm sạch khí .
-Tách hỗn hợp thành cấu tử riêng .
-Tạo thành sản phẩm cuối cùng .
Khi thu hồi các cấu tử quý chúng ta phải tiến hành quá trình nhã hấp sau khi
hấp thu để thu hồi các cấu tử và dung môi .
Khi làm sạch khí quá trình nhã hấp không cần thiết nếu dung môi rẻ tiền , dễ
kiếm .
A:THIẾT BỊ HẤP THỤ :
Trong sản xuất có thể có dùng nhiều loại thiết bò khác nhau để thực hiện quá
trình hấp thụ . Tuy nhiên yêu cầu cơ bản của thiết bò vẫn là diện tích bề mặt tiếp
xúc phải lớn để tăng hiệu suất của quá trình , có hai loại tháp hấp thụ là tháp mân
và tháp đó a .
Tháp chưng cất và tháp hấp thụ rất đa dạng phong phú về kích thướt và ứng
dụng .Các tháp lớn nhất thường được dùng trong công nghiệp lọc hoá dầu , lớn và
phức tạp là tháp dùng để chưng cất dung môi , không khí lỏng và công nghiệp hóa
chất nói chung . Tuỳ theo năng suất đường kính tháp có thể từ 0,3 m đến 9m , số
mâm có thể từ vài mâm đến nhiều mâm . Khoảng cách mâm có thể từ 150mm đến
hay ít hơn đến khoảng 1m . Tháp có thể hoạt động ở áp suất cao hay thấp , từ nhiệt
độ thấp của khí hoá lỏng gần 900
o
c khi chưng cất sodium và potassium . Tháp
mâm có thể sử dụng .
S
S



VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
4
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ



THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
Trong đề tài này em trình bày là tháp mân :
Tháp mân gồm thân tháp hình trụ thẳng đứng trong có gắn các mân có cấu tạo
khác nhau trên đó pha lỏng và pha hơi được tiếp xúc trực tiếp với nhau . Chất lỏng
đi vào tháp ở đỉnh hoặc tại một mân thích hợp nào đó và chảy xuống do trọng lực
qua mỗi mân bằng ống chảy truyền . Pha hơi hoặc pha khí đi từ dưới lên qua mỗi
mân bằng các khe hở trên mân do cấu tạo khác nhau của mân tạo nên . Quá trình
chung cả tháp được xem như là tiếp xúc pha nghòch dòng mặc dù trên mỗi mân hai
pha tiếp xúc giao dòng .
Số mân trong tháp tuỳ thuộc vào mức độ phân riêng của hai pha và được xác
đònh bằng phương trình cân bằng vật chất giữa hai pha và cân bằng pha. Hiệu suất
mâm được xác sau khi đã có thiết bò cơ khí và các đièu kiện hoạt động của tháp ,
và từ đó xác đònh được số mân thực .
Đường kính của tháp phụ thuộc vào suất lượng của pha lỏng và pha khí trong
tháp , khi đã xác đònh được số mân lý thuyết ,vấn đề chính là thiết kế tháp là chọn
các kích thướt và cách sắp xếp sao cho dung hoà được một số yếu tố trái ngược
nhau . Nói chung các điều kiện để mân có hiệu suất cao lại dẫn đến các khó khăn
trong điều hành tháp .
Đểâ mân có hiệu suất cao , thì hoạt động mức chất lỏng trên mâm và vận tốc khí
phải lớn , điều này có thể gây ra sự lôi cuốn cơ học các giọt lỏng trong lỏng hơi từ
mân dưới lên mân trên , làm giảm sự biến đổi nồng độ tạo nên bởi quá trình truyền
khối và như vậy làm giảm hiệu suất mâm .
Ngoài ra nó còn tạo nên độ giảm áp lớn cho pha khí , làm tăng công suất máy
nén khí cho tháp hấp thụ hoặc tăng nhiệt độ sôi ở nồi đun của tháp chưng cất .
Cuối cùng độ giảm áp cao của pha khí làm cho tháp dễ bò ngập lụt khi hoạt động .

B: GIỚI THIỆU THÁP MÂM:
-Tháp mâm gồm thân hình trụ thẳng đứng trong đó gắn các mâm có cấu tạo

khác nhau trên đó pha lỏng và pha hơi được cho tiếp xúc nhau
-Số mâm trong tháp tuỳ thuộc vào mức độ phân riêng của hai pha và được xác
đònh từ phương trình cân bằng vật chất giữa hai pha và cân bằng pha.
-Hiệu suất mâm được xác đònh sau khi đã có thiết kế cơ khí và các điều kiện
hoạt động của tháp từ đó xác đònh được số mâm thực.
-Đường kính tháp phụ thuộc vào suất lượng của pha lỏng,pha khí qua tháp.
-Để mâm có hiệu suất cao thì khi hoạt động mức chất lỏng trên mâm và vận tốc
khí phải lớn.
C: ĐẶC TRƯNG CHUNG:
-Thân tháp và mâm:được làm bằng vật liệu phụ thuộc vào mức độ ăn mòn của
môi trường làm việc.Thân tháp thường có hình trụ tròn,chế tạo thành từng đoạn
tháp ghép với nhau bằng mặt bích.Mâm được gắn cố đònh vào tháp.
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN



HUY
HUY


PHONG
PHONG
5
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
-Khoảng cách mâm:thường được chọn trước trên cơ sở điều kiện chế tạo,bảo
trì,chi phí hợp lý sau đó kiểm tra lại khi tháp hoạt động đảm bảo không hụt.
-Đường kính tháp:tương ứng với suất lượng pha lỏng,pha khí đã cho phải đủ để
khi tháp hoạt động không gây trạng thái lụt hoặc lôi cuốn pha lỏng lên mâm quá
nhiều.
-Ống chảy chuyền:có thể có tiết diện là hình viên phân hoặc hình tròn,thường
chiếm từ 10-15%tiết diện tháp và để lại 70-80% tiết diện tháp cho quá trình tiếp
xúc giữa hai pha . Ống chảy chuyền phải được kéo gần sát đến mâm dưới để giữ
một lớp chất lỏng trong ống ngăn không cho pha khí thổi tắt vào ống.
-Gờ chảy tràn :chiều cao mực chất lỏng trên mâm được duy trì bằng gờ chảy
tràn,có thể là phần kèo dài lên khỏi mâm của ống chảy chuyền.Để bảo đảm sự

phân phối đồng đều pha lỏng trên mâm,gờ chảy tràn có thể bằng 60-65% đường
kính tháp.
-Chuyển động của các dòng lỏng trên mâm:tuỳ thuộc vào suất lượng dòng lỏng
chảy trên mâm mà ống chảy chuyền có thể được bố trí khác nhau do đó tạo nên
các dòng chảy pha lỏng khác nhau.
Trong thực tế có nhiều loại tháp chưng cất: tháp mâm chóp,tháp mâm xuyên lỗ,
tháp đệm … Tuỳ thuộc vào mỗi loại mà ta thiết kế cho phù hợp.Ở đây chúng ta
khảo sát thiết bò đóa chóp. Như vậy đối với tháp chóp cũng như các thiết bò khác
cũng cần có tính chất về kỹ thuật tương đối cao:
1. Đảm bảo trở lực của tháp nhỏ.
2. Thời gian vận hành ổn đònh.
3. Kích thước đóa (đường kính lỗ đóa, bước lỗ, tiết diện tự do, chiều cao, tiết
diện làm viêc….).
D: THIẾT BỊ CHÍNH: (THÁP CHÓP)
1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc:
Trên mâm có gắn các chóp và ống chảy chuyền .Ống chảy chuyềncóthể có tiết
diện hình tròn .Một ống hay nhiều tuỳ theo suất lượng pha lỏng .Chóp có thể là
hình tròn hay dạng khác .Ở chóp có rãnh xung quanh để pha khí đi qua, rãnh chóp
có thể là hình chữ nhật hay hình tròn.
Chóp được lắp vào mâm bằng nhiều cách khác nhau. Sự chuyển động của pha
lỏng và khí trong tháp như sau: chất lỏng đi từ trên xuống theo ống chảy chuyền từ
mâm trên xuống mâm dưới .Khí đi từ dươí lên qua ống khí xuyên qua các rãnh
chóp để sục vào lớp mỏng trên mâm.
Hiệu quả của quá trình này phụ thuộc rất nhiều vận tốc khí và chiều cao lớp
chất lỏng trên mâm .Nếu vận tốc khí nhỏ thì phạm vi sục khí nhỏ hoặc không sục
vào lớp lỏng được.
Nếu vận tốc khí quá lớn thì quá trình sục khí cũng sẽ ảnh hưởng.Hoặc là chất
lỏng bò lôi cuốn theo dòng khí hoặc chất lỏng có thể bò dạt ra một vùng.
S
S



VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
6
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ

VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
2: KHÁI QUÁT VỀ DUNG MÔI
Nước la một dung môi rẻ tiền , dễ kiếm và cũng thoã mãn những tính chất cơ
bản của một dung môi hấp thụ , nước có vai trò quan trọng trong tự nhiên , trong
đời sống .Trong sản xuất , nước là chất hoạt động tham gia vào nhiều loại phản ứng
khác nhau , đóng vai trò rất khác nhau trong các phản ứng hoá học .
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ hoà tan của khí trong nước :
1. p suất : khi tăng áp suất thì quá trình truyền khối sẽ tăng nhưng gây khó
khăn cho việc chế tạo thiết bò .
2. Nhiệt độ : nhiệt độ tăng thì động lực truyền khối tăng .
Nếu mục đích của quá trình hấp thụ là tạo nên một dung dòch sản phẩm nhất
đònh thì dung môi được xác đònh bởi bản chất của sản phẩm .
Nếu mục đích của quá trình hấp thụ là tách các cấu tử của hỗn hợp khí thì
khi đó ta có thể lựa chọn dung môi tốt dựa trên những tính chất sau:
1. Độ hoà tan chọn lọc .
2. Độ bay hơi tương đối .
3. Tính ăn mòn của dung dòch .
4. Chi phí
5. Độ nhớt .
Trong thực tế , không có một dung môi nào cùng lúc đáp ứng được tất cả các
tính chất trên , do đó khi chọn phải dựa vào những điều kiện cụ thể khi thực hiện
quá trình hấp thụ .
S
S



VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
7
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ



THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG

ĐỀ BÀI : Tháp làm việc ở điều kiện thường . Hàm lượng CO
2
trong không khí ban
đầu là 5% theo thể tích . Tỉ lệ hấp thụ là 85% , lưu lượng dòng khí trơ là 600 m
3
/h
Lượng dung môi sử dụng bằng 1.5 lượng dung môi tối thiểu . Dung môi vào tháp là
tinh khiết , các thông số tự chọn . Thiết kế tháp đóa để hấp thu CO
2
từ khí thải .
TÓM TẮT ĐỀ BÀI:
= 0.05
A =0.85
V = 600 m
3
/h
L
trơ
=1.5 L
trơmin
xđ =0
p = 1at
t
o
=30
o

C
I.CÂN BẰNG VẬT CHẤT.
)./(053,0
05,01
05,0
1
ktkmolkmol
y
y
Y
d
d
d
=
−
=
−
=
Y
c
= Y
d .
(1-A) = 0,053 . (1-0,85) = 0,008 (kmol/kmol.kt)
G
y
=
)/(15,24
303.082,0
600
hkmol

RT
PV
==
G
tro
=

G
y.
(1-y
d
) = 24,15.(1-0.05) = 22,94 (kmol/h)
I.1 PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG CÂN BẰNG:
Y
cb
=
Xm
mX
)1(1 −+
Hằng số HENRY của CO
2
ở 30
o
C là : H = 1,41.10
6
mmHg
Y
cb
= mX =
P

H
x =
xx 26,1855
760
1,41.106
=
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY



PHONG
PHONG
8
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
Y
cb
=
X
X
x 26,18541
26,1855
)26,18551(1
1855,26X
−
=
−+
Thay Y
cb
=Y
d
ta được :

X
cmax
=
053,0)126,1855(26,1855
053.0
)1( −+
=
−+
d
d
Ymm
Y
=2,71.10
-5
(kmol/kmol.dm)
L
trmin
=
5
max
10.71,2
)008,0053,0(94,22
)(
−
−
=
−
−
dc
cdtr

XX
YYG
=38092,25 (kmol/h)
L
tro
=1,5.38092,25 = 57138,37 (kmol/h)
G
tro(
(Y
d
-Y
c
)=L
tro
(X
c
-X
d
)
X
c
=
dcd
tr
tr
XYY
L
G
+− )(
=

)008,0053,0(
57138,37
22,94
−
=1,8.10
-5
(

kmol/kmoldm)
LẬP BẢNG :
X 0 0.5.10
-5
1.10
-5
1.5.10
-5
2.10
-5
2.5.10
-5
3.10
-5
Y
cb
0 0.009 0.018 0.028 0.038 0.048 0.059
I.2 PHƯƠNG TRÌNH ĐƯỜNG LÀM VIỆC :
Y
∗

=

d
tro
tro
c
tro
tro
X
G
L
YX
G
L
−+
=2490,77 X + 0,008
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO



TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
9
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
VẼ HÌNH :
SỐ BẬC LẺ : n =
)
40
7
(
2
=0,03
SỐ MÂN LÝ THUYẾT : N

tt
= 3,03 mâm
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
10
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
II.1.TÍNH KÍCH THƯỚT THÁP HẤP THU
II.1.1.TÍNH ĐƯỜNG KÍNH THÁP : Chọn tháp chóp (tròn)
D=
tb
tb
w
V
π
4
( STT
2
–IX.89)
V
tb
vận tốc tb đi trong tháp ( m
3
/s)
W
tb
tốc độ khí trung bình đi trong tháp ( m/s)
V

tb
=
2
cd
VV +
( STT
2
–IX.101)
4.
V
d
Lưu lượng hỗn hợp đầu ở điều kiện làm việc.
V
c
Lưu lượng khí thải ra khỏi tháp ( m
3
/h)
V
d
= 600 (m
3
/h)
V
c
= V
tro
(1-Y
c
)
Y

c
Nồng độ cấu tử phân bố trong khí thải (m
3
/m
3
kt)
V
tro
Lưu lượng khí trơ .
V
tro
= V
d
(1-y
d
) = 600.(1-0.05) = 570 (m
3
/h)
V
c
= V
tro
(1+Y
c
) = 570.(1+0.008) = 574.56 (m
3
/h)
V
tb
=

m3/h)(28,587
2
56,574600
=
+
Tốc độ khí đi trong tháp w
tb:
ς
y
W
y
=0.065ϕ{δ}
yx
h
ςς
.
Giả sử đường kính tháp là 0.5→ khoảng cách mâm h = 0.25 m với:
yx
ςς
Là khối lượng riêng trung bình của pha lỏng và pha hơi (Kg /m
3
)
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â

PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
11
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
ϕ{δ} là hệ số tính đến sức căng bề mặt .

Khi δ <20 dyn/cm thì ϕ{δ} = 0.8
δ >20 dyn/cm thì ϕ{δ} = 1
Khối lượng riêng của pha khí :
y
ς
=
T
MYMY
kkcococo
.4,22
273.)1(.
22
2
−+
(STT
2
—X)
2
co
Y
nồng độ phần mol CO
2
theo giá trò trung bình .
2
co
Y
=
029.0
2
00793.005.0

2
=
+
=
+
cd
yy
→
y
ς
=
( )
3
/(184.1
303.4,22
273.29).029.01(44.029.,0
mKg=
−+
)
Khối lượng riêng của pha lỏng
x
ς
= 996 Kg/m
3
)

vậy W
tb
=
184,1

9996.184,1.25,08,0.065.,0
=0,754 m/s
Đường kính tháp D=
754,0
163,0.4
.4
ππ
=
tb
tb
W
V
=0,52 (m)
Đường kính tháp điều chỉnh lại theo tiêu chuẩn : D=0,6m
II.1.2 TÍNH CHIỀU CAO THÁP:
H = N
t.
(H
đ
+δ) + 0,8 ± 1 (STT
2
-IX.54)
N
t
số đóa thực
Chiều dày đóa chọn là = 3 mm
0,8 ±1 là khoảng cách cho phép ở đỉnh và đáy thiết bò
H
đ
khoảng cách mâm.

S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
12
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :

GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
TÍNH SỐ ĐĨA THỰC :
N
t
=
tb
lt
N
η
η
tb
= hiệu suất trung bình của thiết bò
η
tb
=
n
n
ηηηη
++++
321
Đối với hấp thụ ta tính ở đỉnh và đáy tháp:
η
tb
=

2
daydinh
ηη
+
η
tb
= Là một hàm số của độ bay hơi tương đối của hỗn hợp và độ nhớt hỗn hợp lỏng
η
tb
=f(α,µ)
TÍNH Ở ĐÁY THÁP :
α=
26,2940
10.79,1
10.79,11
.
05,01
05,0
1
.
1
5
5
=
−
−
=
−
−
−

−
c
c
d
d
X
x
y
y
µ
50
H2o
=8,01.10
-4
Ns/m
2
αµ=2,3
Tra hình IX.11 –STT
2
→η=40%
TÍNH Ở ĐÁY THÁP :
α=
0
1
.
1
=
−
−
d

d
c
c
x
x
y
y
x
d
=0
η=
%20
2
40
=
vậy :N
t
=
15,15
2,0
03,3
==
tb
lt
N
η
( đóa )
Lấy N
t
=16 đóa .

Chiều cao tháp : H =N
t
(H
đ
+δ)+0,8
=16.(0,25+0,003) + 0,8 = 4,848(m)
Chọn H là 5 (m)
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY



PHONG
PHONG
13
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
II.1.3 CHẾ ĐỘ THUỶ ĐỘNG TRONG THÁP
II.1.3.1 TÍNH TOÁN CHÓP ( CHỌN CHÓP TRÒN )
Đường kính ống hơi của chóp chọn d
n
=50mm
Bề dày thành ống hơi S
n
=3 mm
Số chóp phân bố trên đóa
N = 0.1.
h
d
D
2
2
D: đường kính trong của tháp

D
h
= đường kính trong ống khói
N=0,1.
15
50
600
2
2
=
(chóp)
Chiều cao chóp phía trên ống dẫn hơi :
H
2
=0,25d
n
=0,25.0,5=0,125 (m)
Đường kính chóp : d
ch
=
22
)2(
chh
h
dd
δ
++
δ
ch
=chiều dày chóp , chọn là =3 (mm)

d
ch
=
)003,0.205,0(05,0
2
++
=0,07 (m) = 70 (mm)
Khoảng cách từ mặt đóa đến chân chóp chọn S =20 (mm)
Chiều cao mực chất lỏng trên khe chóp chọn h
1
= 15(mm)
Chiều cao khe chóp : b =
x
y
g
w
x
ς
ξ ς
.

2
W
y
=
nd
V
h
y
2

3600
4
π
V
y
Lưu lượng khí đi trong tháp (m
3
/h) = 587,28 (m
3
/h)
d
h
Đường kính trong ống hơi (m)
ξ
Hệ số trở lực của đóa chóp chọn
ξ
=1.5
W
y
=
)/(54.,5
15.05,0 3600
28,587.4
2
sm=
π
S
S



VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
14
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ



THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
b =
58510585
996819
184154551
3
2
,)(.,
.,
,.,.,
==
−
m
(mm)
Do chiều cao mực chất lỏng trên khe chóp là 15mm , ù phải chọn b >15(mm). Ta
chọn b=25mm
Số lượng khe hở của mỗi chóp :
i=
)
4
(
2
b
d
d
C
h
ch

−
π
Với C là khoảng cách giữa các khe chọn C =3(mm)
b là chiều cao khe chóp b=25mm
→ i =
1,47)
25.4
50
70(
3
2
=−
π
Chọn i bằng 48 khe
Bước tối thiểu của chóp trên đóa t
min
= d
ch
+2S
ch
+l
2
Với l
2
là khoảng cách nhỏ nhất giữa các chóp
l
2
=12,5+0,25d
ch
=12,5+0,25.70 =30

t
min
=70+2.3+60 =106 mm
II.1.3.2 TÍNH TRỞ LỰC CỦA THÁP :
dt
pNp ∆=∆ .
(N/m
2
) ( STT
2
-X.135)
N
t
số đóa thực
d
p∆
=
tsk
ppp ∆+∆+∆
Trở lực đóa khô :
k
p∆
=
2
.
2
.
y
y
w

ς
ξ
(N/m
2
)
ξ
Hệ số trở lực chọn
ξ
=S
ς
y
Khối lượng của pha khí (Kg/m
3
)
W
y
Vận tốc khí qua rãnh chóp W
y
= 5,65

(m/s)
k
p∆
=5.
49,94
2
65,5.184,1
2
=
(N/m

2
)
Trở lực của đóa do sức căng bề mặt
s
p∆

S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY



PHONG
PHONG
15
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
s
p∆
=
td
d
δ
4
(N/m
2
)
δ
sức căng bề mặt (N/m)
OH
C
OH
C
OH

C
OH
C
o
oo
o
2
22
2
20
2030
30
)2030(
2040
δ
δδ
δ
+−
−
−
=

=
)/(0712,010.8,72
20
1010).8,726,69(
3
.3
mN=+
−

−
−
d
td
Đường kính tương của khe chóp (m)
Khi rãnh chóp mở hoàn toàn :
d
td
=
π
)(4 xf
f(x): tiết diện tự do của rãnh (m/m
2
)
f(x)= a.b
a : Chiều rộng rãnh, a=5mm
b : Chiều cao khe chóp b=25mm
d
td
=
)(3,8
)255(2
5.25.4
mm=
+
2
3
/(31,34
10.3,8
0712,0.4

mNp
s
==∆
−
Trở lực thủy tónh :
)
2
(.
b
hgp
bbt
−=∆
ς
(N/m
2
)
b
ς
Khối lượng riêng của bọt (Kg/m
3
)
b
ς
=(0,4-0,6)
x
ς
= 0,4.996 = 398,4 (Kg/m
3
)
b : Chiều cao của khe chóp b = 25 (mm)

h
b
=
b
bxchbxxxhc
F
fhhfhfFhh
ς
ςςς
.
.).(.).)((
.
−++−+∆+
h
x
Chiều cao lớp chất lỏng không lẫn bọt trên đóa :
h
x
=S+h
1
=20+15=35mm
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG

PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
16
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
h
ch

Chiều cao chóp
h
ch
=h
n
+h
2
h
n
Chiều cao ống khói
d
h
=50mm
→
h
h
=100mm (STT
2
bảng XIII 32)
→
h
ch
=100+12,5=112,5mm
F phẫn bề mặt đóa có gắn chóp , trừ 2 phần diện tích bố trí gờ chảy chuyền .p
dụng phương trình sau để tính b ( chiều rộng gờ)ø và P (chiều cao gờ )
P
b








=
=−+
)(.,
)()()(
1
3
2
10
2
2
2
22
2
PbR
RbR
p
π
(2)
↔
b
4
-0,6b
3
+4,49.10
-4
=0

→ b=0,0962m
(1)
→
P = 0,44m
Smâm =
)(,
,.,
2
2
2
28260
4
14360
4
mD ==
π
S Bán nguyệt =
0282,044,0.0962,0.
3
2
3
2
==Pb
(m
2
)
F= Smâm – 2. Sbán nguyệt = 0,2262 (m
2
)
f:Tổng diện tích các chóp trên đóa (m

2
)
f =0,785.d
ch
2
.n
=0,785.0,07
2
.15=0,0577 (m
2
)
h∆
: Chiều cao mức chất lỏng trên gờ chảy chuyền
h∆
=
3
2
851
)
,
(
KP
G
x
G
x
Lưu lượng lỏng trung bình đi trong tháp (m
3
/s)
S

S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
17
F
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :

GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
L
tro
(vào) = 57138,37( kmolh)
L
tro
(ra)= L
tro
(vào).(1+X
c
)
= 57138,37.(1+1,79.10
-5
)
= 57139,4 kmol/h
L
tro
(tb)=
4,57139
2
)()(
=
+ raLvaoL
trotro

(kmol/h)
G
x
=
018,0
016.996.360
57139,4.18
=
(m
3
/s)
K=
4,0
996
4,398
==
h
b
ς
ξ
3
2
)
4,0.44,0.85,1
018,0
(=∆h
= 0,001 (m) =1 (mm)
h
c
=Chiều cao gờ chảy chuyền nhô lên trên đóa

h
c
=(h
1
+b+S)-
h∆
=15+25+20-1=59mm
Vậy h
b
=0,205m
35,752)
2
025,0
205,0.(81,9.4,398 =−=∆→
t
p
(N/m
2
)
Trở lực toàn tháp :
ttsk
NPPpp ).( ∆+∆+∆=∆
=(94,49+34,31+752,35).16
=14098,4 (N/m
2
)
S
S



VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
18
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ



THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
IV.1 TÍNH CHIỀU DÀY THÁP
Vật liệu : X18H10T

ς
k
= 550.10
6
(N/m
2
)

ς
c
= 220.10
6
(N/m
2
)
Với D
t
=0,6
→
Smin = 3 (mm)
Tháp làm việc chòu áp suất trong
H=6m
Thân không có lỗ
D

t
<650mm hàn bằng hồ quang điện , hàn giáp mối 1 bên có tấm lót
khắp chu vi

ϕ
=0,9 ( Bảng XII.8-STT
2
)
Thiết bò phụ thuộc nhóm II loại 2 :
1=
η
( Bảng XII.2-STT
2
)
IV.2 ÁP SUẤT TÍNH TOÁN TRONG THIẾT BỊ :
P tính toán
4,14098=∆p
(N/m
2
)
ng suất cho phép của thép X18H10T theo giới hạn bền được xác đònh theo công
thức XIII.1 và Bảng XIII.3-STT
2
{
k
ς
} =
6
6
10.538,211

6,2
10.550
==
b
k
n
ς
(N/m
2
)
{
k
ς
} ==
6
6
10.066,147
5,1
10.550
==
c
k
n
ς
(N/m
2
)
Lấy {
k
ς

}nhỏ nhất để tính :
S =
( )
C
P
pD
h
t
+
−
ϕς
2
.
k
=
C+=
−
−5
6
10.19,3
4,140989.,0.10.066,147.2
4,14098.6,0
Với C=C
1
+C
2
+C
3
Thép không rỉ C
1

=0
Thiết bò hóa chất C
2
=0
C
3
=0,22mm (bảng XIII.9-STT
2
)
S =3,19.10
-5
+0,22.10
-3
=2,5.10
-4
(m)=0,254mm
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO



TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
19
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
Sthực = Smin+S= 3+0,25 = 3,25 (mm)
Chọn S=4mm
IV.3 . TÍNH ĐÁY VÀ NẮP THIẾT BỊ
Chiều dày nắp và đáy bằng chiều dày thân S=4mm
Vật liệu : Thép không rỉ X18H10T
Chọn đáy và nắp elíp có gờ
D

t
=600mm
→
h
t
=150mm ( Bảng XIII.10-STT
2
)
h
t
= Chiều cao nắp và đáy tháp.
S=4mm
→
h
g
=25mm (bảng XIII.2-STT
2
)
IV.3.1 MẶT BÍCH
IV.3.1.1 ĐƯỜNG KÍNH ỐNG DẪN LỎNG
G
x
= 0,018 (m
3
/s)
Chọn W
x
=3 (m/s)
D=
0870

37850
0180
7850
,
.,
,
.,
==
x
x
w
G
(m)
Chọn D=100 mm
IV.3.1.2 ĐƯỜNG KÍNH ỐNG DẪN HƠI
V
y
=600 (m
3
/h) = 0,163 (m
3
/s)
Chọn W
y
=15m/s
D=
117,0
15.785,0
163,0
.785,0

==
y
y
w
V
( m)
Chọn D=125 mm
BÍCH :
BÍCH NỐI ỐNG DẪN ( Tra bảng XIII.26-STT
2
)
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN



HUY
HUY


PHONG
PHONG
20
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
ng D
y
D
n
D D
s
D
1
BULÔNG
d
b
z h

Dẫn hơi 125 133 235 200 178 M16 8 14
Dẫn
lỏng
100 108 205 170 148 M16 4 14
BÍCH THIẾT BỊ ( tra bảng XIII.27-STT
2
)
D
t
(mm) D D
b
D
1
D
0
BULÔNG
d
b
z h
600 740 690 650 611 M20 20 20
IV.4 MÂM
Mâm được chế tạo bằng thép không rỉ (X18H10T) để hạn chế ăn mòn (
ς
=7900
Kg/m
3
IV.4.1 KHỐI LƯNG MÂM :
m
1
=

672,2977900).004,0.5.6,0()( ==
πςπ
DHS
(Kg)
IV.4.2 KHỐI LƯNG NẮP VÀ ĐÁY :
m
2
=m
3
Nắp và đáy elíp tiêu chuẩn có gờ , h
g
=25mm
D
t
=600mm , h
t
=150 (mm) (Tra bảng XIII.10-STT
2
) Ta được F=0,44 m
2
(m
2+
m
3
)=2F
808,277900.004,0.44,0.2. ==
ςδ
(Kg)
IV.4.3. KHỐI LƯNG MÂM:
m

4
=F.N
t
.S
m
ς

=0,2262.16.0,003.7900=85,775
IV.4.4 KHỐI LƯNG ỐNG DẪN LỎNG VÀ ỐNG DẪN KHÍ
m
5
=F
h
.
δ
ống .
ς
=
290785000301250
4
2
,.,.,. =
π
(Kg)
m
6
=F
l
.
δ

.
ς
=
18507850003010
4
2
,.,,. =
π
(Kg)
IV.4.5. KHỐI LƯNG BÍCH
Chọn 3 bích n=3
m7=n.
ς
π
.).( hDD
0
2
4
−
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG



THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
21
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
3.
4376478500206110740
4
22

,.,).,,( =−
π
IV.4.6 KHỐI LƯNG CHÓP
m8 = N
t
.n.m
1chóp
m
1chóp
=
.4
π
[
( )
]
).(.
)()()()()(
h
thnh
ch
tch
ch
tchnch
hdddhdd
22222
−++−
δς
=
]
[

09110050056000300701125007007607900
4
22222
,,).,,(,.,,),,( =−++−
π
(Kg)
m8 =16.15.1,09=263,22
IV.4.7 KHỐI LƯNG CHẤT LỎNG TRONG THÁP
M
9
=
x
HD
ς
π
.
2
4
3481407996560
4
2
, , =
π
IV.4.8. KHỐI LƯNG ỐNG HƠI
m
10
=

t
h

NDn
ς
π
2
4
=15.
16111679000030050
4
2
, ,,. =
π
(Kg)
KHỐI LƯNG TOÀN THÁP :
8952157
10
1
1
,=
∑
=i
m
(Kg)
Tải trọng tối đa cho phép của tháp :
G
max
=2157,895.9,81=21168,95 (N)
Chọn 4 tai treo , tải trọng 1 tai treo là
G=
245192
4

21168,95
,=
(N)
Chọn G=0,5.10
4
(N)
TRA BẢNG XIII.35-STT
2
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY



PHONG
PHONG
22
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
Tải
trọng
cho
phép
trên 1
tai
treo
G.10
4
Tải
trọng
cho
phép
trên bề
mặt đỡ

q.10
-6
(N/m
2
)
Bề
mặt
đỡ
F.10
4
(m
2
)
L B B
1
H S L A D Khối
lượng
1 tai
treo
(Kg)
0,5 0,29 172 160 110 135 195 240 145 10 55 23
TRA BẢNG XIII.36-STT
2
Tải
trọng
cho
phép
trên 1
tai
treo

G.10
4
Tải
trọng
cho
phép
trên bề
mặt đỡ
q.10
-6
(N/m
2
)
Bề mặt
đỡ
F.10
4
(m
2
)
L B B
1
H S L A D Khối
lượng
1 tai
treo
(Kg)
0,5 0,69 72,5 100 75 85 155 6 40 15 18 1,23
IV.5. TÍNH THIẾT BỊ PHỤ
S

S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
23
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :

VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
IV.5.1 BƠM
Với G
x
= 64,8 m
3
/h , ta chọn bơm K là bơm ly tâm 1 cấp nằm ngang để bơm chất
lỏng trung tính , sạch hoặc hơi bẩn .
Các thông số bơm :
1. Năng suất ( m
3
/h : 8 ± 290
2. p suất toàn phần (m) 18 ± 25
3. Số vòng quay (v/phút ): 1450 ± 1900
4. Nhiệt độ : (
o
C) < 80
o
C
5. Chiều cao hút :( m) 4 ± 5,5
Vật liệu :
Vỏ ngoài và bánh guồng bằng gang .
Trục làm bằng thép cacbon
Chiều dài ống L=10 (m )H
1

= (10m )
W=
292
10143
01804
4
22
,
,.,
,.
.
.
=
=
d
G
x
π
(m)
H=H
1
+H
2
+H
3
+H
4
Với D
hút
=D

đẩy
=0,1m
P
hút
=P
đẩy
H=H
1
+H
4
Với H
4
=h
ms
+h
cb
H = H
1
+
g
w
gd
wL
22
22
ξλ
+
.
.
=H

1
+
)().( 1
2
2
g
w
d
L
∑
+
ξλ
R
e
=
284749
10018
99610292
4
==
.,
.,.,
µ
ς
wd
R
e
>10
4
chế độ chảy rối

)
,
lg(, e
R
e
+−=
86
81
1
λ
chọn ống thép đúc và hàn ít gỉ e=0,2mm
).,
,
lg(,
3
1020
284749
86
81
1
+−=
λ
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â

PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG
PHONG
24
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC QUÁ TRÌNH THIẾT BỊ
GVHD :
GVHD :
VÕ
VÕ


THANH HƯỞNG
THANH HƯỞNG
λ

1
=6,39
λ
→
=0,0245
∑
=+= 51501 ,,
ξ
(1)⇔ H= 10+(0,0245.
05511
8192
292
51
10
10
2
,
,.
,
),
,
=+
Tính công suất bơm :
N =
η
ς
.

1000
gHG

=
5323
36005501000
81905511864996
,
.,.
,.,.,.
=
(Kw)
IV.5.2 QUẠT :
600=
y
ν
( m
3
/h)
Công suất quạt :
N=
η
νς
1000
Hg
y
.
H=Z
2 -
Z
1
+
1

21
2
1
2
2
2
h
g
pp
g
ww
ξ
ς
+
−
+
−
Với P
1
=p
a
=1 at
p
2
>p
1
chọn p
2
= 2 at
Z

2 -
Z
1
= H
1
(chọn H
1
=10m)
D
h =
D
đ
→ w
h
= w
đ
Với
cbf
hmshh +=.
ξ
Quạt thổi không khí xem như h
ms
=0
h
cb
=
g
w
2
2

+
∑
ξ
Nối vào ống dẫn mép nhọn ξ=0
Lối ra ống dẫn ξ=1
S
S


VTH: LE
VTH: LE
Â
Â
PHƯƠNG
PHƯƠNG


THẢO
THẢO


TRẦN
TRẦN


HUY
HUY


PHONG

PHONG
25