Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

MỤC LỤC
Trang
PHẦN 1: MỞ ĐẦU.................................................................................03
1.1 Nhiệm vụ của đồ án....................................................................03
1.2 Tổng quan về thiết bị trao đổi nhiệt.........................................03
1.2.1. Định nghĩa và phân loại thiết bị trao đổi nhiệt...................13
1.2.2. Sơ lược về quá trình đun nóng............................................06
1.3 Tổng quan về vật liệu.................................................................07
1.3.1. Tính chất của nguyên liệu....................................................08
1.3.2. Thông số của thiết bị.............................................................08
PHẦN 2: TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ................................................09
2.1 Sơ đồ công nghệ...........................................................................09
2.2 Tính nhiệt lượng trao đổi Q.......................................................10
2.3 Nhiệt độ trung bình giứa hai lưu thể........................................10
2.4. Hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể..............................................11
2.5 Tính bề mặt truyền nhiệt...........................................................21
2.6 Số ống truyền nhiệt.....................................................................21
2.7 Đường kính trong thiết bị đun nóng.........................................22
2.8 Tính lại vận tốc và chia ngăn.....................................................22
PHẦN 3: TÍNH CƠ KHÍ.......................................................................24
3.1. Tính buồng gia nhiệt..................................................................24
3.1.1. Các thông số tra và chọn....................................................24
3.2.1. Tính và chọn bề dày – tính bền cho buồng gia nhiệt.........24
3.2. Tính toán đáy – nắp thiết bị......................................................25
3.3. Tính toán vỉ ống..........................................................................25

PHẦN 4: LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHỤ TRỢ.....................................27
4.1. Tai treo........................................................................................27
4.2. Chọn bích.....................................................................................27
4.3. Chọn bơm....................................................................................27
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 1


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

PHẦN 5: KẾT LUẬN.............................................................................28
PHẦN 6 : TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................29
*** NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ..........................30

Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 2


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***

- @&? TBHC

PHẦN 1:

Đồ án chuyên ngành Máy &

MỞ ĐẦU

1.1 Nhiệm vụ của đồ án
Nhiệm vụ của đồ án môn học là: “Tính toán, thiết kế thiết bị trao đổi nhiệt để gia
nhiệt cho dung dịch NaCl trong quá trình điều chế xút NaOH” với năng suất
1200 kg/h, nhiệt độ NaCl vào là 20oC, nhiệt độ NaCl ra là 84oC, được gia nhiệt bằng
hơi nước bão hòa.
Đồ án gồm 5 phần chính:
• Phần 1: Mở đầu
• Phần 2:Tính toán công nghệ
• Phần 3:Tính cơ khí
• Phần 4: Lựa chọn thiết bị phụ trợ
• Phần 5: Kết luận
Có thể nói thực hiện Đồ án môn học là một cơ hội tốt cho sinh viên ôn lại toàn bộ
các kiến thức đã học về các quá trình và công nghệ hóa học. Ngoài ra đây còn là dịp
mà sinh viên có thể tiếp cận với thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán và thiết kế
các chi tiết của một thiết bị với các số liệu rất cụ thể và rất thực tế.
Trong quá trình thực hiện đồ án này em nhận được rất nhiều sự giúp đỡ và hướng
dẫn trực tiếp của giảng viên ThS. Nguyễn Tiến Hưng, và các thầy cô bộ môn Máy và
thiết bị hóa chất khoa Công nghệ Hóa học trường Đại học Công nghiệp Việt Trì.
Em xin chân thành cảm ơn giảng viên ThS. Nguyễn Tiến Hưng và các thầy cô
trong bộ môn cũng như các bạn đồng môn đã giúp đỡ em trong quá trình thực hiện
đồ án.
1.2 Tổng quan về thiết bị trao đổi nhiệt

1.2.1 Định nghĩa và phân loại thiết bị trao đổi nhiệt
a) Định nghĩa:
Thiết bị trao đổi nhiệt là thiết bị trong đó thực hiện các quá trình truyền nhiệt
giữa các chất mang nhiệt.
b) Phân loại:
- Trao đổi nhiệt dạng vách ngăn
- Trao đổi nhiệt dạng hồi nhiệt
- Trao đổi nhiệt dạng hỗn hợp

Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 3


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

Trong kỹ thuật cũng như trong sản xuất đời sống thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp
thông qua vách ngăn là loại được sử dụng phổ biến nhất.
Các loại thiết bị thường gặp:
*) Dạng ống lồng ống:
Cấu tạo: Gồm nhiều đoạn nối tiếp nhau,
mỗi đoạn có 2 ống lồng vào nhau.Chất tải
nhiệt I đi trong ống từ dưới lên. Còn chất tải
nhiệt II đi trong ống ngoài từ trên xuống. Khi

năng suất lớn đặt nhiều dãy làm việc song
song. Được dùng cho cả mục đích đun nóng
và làm nguội.
Ưu điểm: Hệ số truyền nhiệt lớn vì có
thể tạo ra tốc độ lớn cho cả 2 chất tải nhiệt.
Nhược điểm: Cồng kềnh, giá thành cao,
khó làm sạch khoảng trống giữa 2 ống.
*) Dạng giàn tưới:
Dùng để làm nguội và ngưng tụ, chất
lỏng phun ở ngoài đường ống là nước lạnh.
Nước tưới ở ngoài ống chảy lần lượt từ trên
xuống dưới đổ vào máng chứa CTN nóng đi
trong ống. Khi trao đổi nhiệt sẽ có 1 phần
nước bay hơi. khi bay hơi như vậy nó sẽ lấy
đi 1 phần nhiệt từ CTN nóng ở trong ống do
đó lượng nước dùng để làm nguội ở đay ít
hơn so với các thiết bị làm nguội khác. Thiết
bị cần đặt ở nơi thoáng gió, ngoài trời.
Ưu điểm: Hệ số truyền nhiệt lớn vì có
thể tạo vận tốc lớn ở 2 phía, năng suất cao.
Nhược điểm: Cồng kềnh, giá thành cao, khó
làm sạch khoảng cách giữa 2 ống.
*) Ống xoắn ruột gà:
Cấu tạo: Gồm các đoạn ống thẳng nối với
nhau bằng ống khuỷu gọi là xoắn gấp khúc, hoặc
các ống uốn cong theo hình ren ốc gọi là ống xoắn
ruột gà. Khi làm việc 1 chất tải nhiệt đi trong ống
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12


Trang 4


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

còn 1 chất tải nhiệt khác đi ngoài ống. Hệ số cấp nhiệt trong ống xoắn thường lớn hơn
1 ít.
Ưu điểm: Thiết kế đơn giản có thể là bằng những vật liệu chống ăn mòn, dễ kiểm
tra và sửa chữa, chạy êm.
Nhược điểm: Cồng kềnh, hệ số truyền nhiệt nhỏ do hệ số cấp nhiệt phía ngoài bé,
khó làm sạch phía trong ống, trở lực thủy lực lớn hơn ống thẳng.
Chất lỏng cho vào từ dưới lên để ống xoắn luôn chứa đầy còn hơi thì cho từ trên xuống
để tránh va đập thủy lực.
*) Ống chùm:
Thiết bị ống chùm được dùng phổ biến nhất trong công nghiệp hóa chất, nó có
những ưu điểm là kết cấu gọn, chắc chắn, bề mặt truyền nhiệt lớn. Thiết bị truyền nhiệt
ống chùm loại đứng gồm:

1- Vỏ hình trụ.
2- Lưới đỡ ống.
3- Ống truyền nhiệt.
4- Mặt bích có bu lông ghép.

Trên vỏ, nắp, và đáy có cửa (ống nối) để dẫn chất tải nhiệt. Thiết bị truyền nhiệt
được đặt trên chân đỡ hoặc tai treo hàn vào vỏ 1. Chất tải nhiệt I (dung dịch NaCl) đi

vào từ dưới đáy qua các ống lên trên và ra khỏi thiết bị, còn chất tải nhiệt II (hơi nước
bão hòa) đi từ cửa trên của vỏ vào khoảng trống giữa các ống và vỏ rồi đi ra phía dưới.
Trong thiết bị diễn ra quá trình truyền nhiệt của hơi bão hòa tới hỗn hợp.
Cấu tạo: Gồm vỏ hình trụ 1, hai đầu hàn hai lưới ống 2, các ống truyền nhiệt 3
được lắp kín, chắc vào lưới ống. Trên vỏ, nắp và đáy có cửa (ống nối) để dẫn chất tải
nhiệt. thiết bị được cài đặt trên giá đỡ bằng tai treo hàn vào vỏ. Các ống lắp trên lưới
ống cần phải kín bằng cách nong hoặc hàn, đôi khi người ta còn dùng đệm để lắp kín.
Ưu điểm: Kết cấu gọn, chắc chắn, bề mặt truyền nhiệt lớn.
Nhược điểm: Khó chế tạo bằng vật liệu giòn, giá thành cao.
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 5


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

1.2.2 Sơ lược về quá trình đun nóng
Đun nóng là việc sử dụng chất tải nhiệt để có nhiệt độ cao để làm tăng nhiệt độ
của một chất tải nhiệt khác.
Đây là một quá trình phổ biến trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm, nó có
tác dụng làm tăng vận tốc của một số quá trình phản ứng hóa học, ngoài ra nó còn là
một phương tiện cần thiết để thực hiện các quá trình khác như cô đặc, chưng cất,
sấy khô.
Nhiệt năng lượng dụng cho quá trình đun nóng có thể được tạo ra bằng nhiều

phương pháp và từ nhiều nguồn nhiệt khác nhau. Ví dụ như khói lò, khí thải, chất lỏng
thải nhiệt độ cao hay các chất tải nhiệt trung gian như hơi nước, hơi nước quá nhiệt,
chất hữu cơ có nhiệt độ sôi cao…
Khi lựa chọn nguồn nhiệt ta cần quan tâm đến các yếu tố quan trọng sau:
- Nhiệt đun nóng và khả năng điều chỉnh nhiệt độ.
- Áp suất hơi bão hòa và độ bền do ảnh hưởng của nhiệt độ.
- Độ độc và tính hoạt động hóa học.
- Độ an toàn khi đun nóng (không gây cháy nổ).
- Rẻ tiền, dễ kiếm.
Tùy thuộc vào nguồn nhiệt sử mà ta có các phương pháp đun nóng khác nhau:
- Đun nóng bằng hơi nước bão hòa.
- Đun nóng bằng khói lò.
- Đun nóng bằng dòng điện.
- Đun nóng bằng chất tải nhiệt đặc biệt (hơi nước quá nhiệt, chất tải nhiệt hữu cơ,
chất lỏng có nhiệt độ sôi cao…)
- Đun nóng bằng chất lỏng thải, khói thải.
Thiết bị sử dụng trong quá trình đun nóng rất đa dạng, tùy từng phương pháp trao
đổi nhiệt (TĐN) gián tiếp hay trực tiếp mà ta có thể sử dụng các thiết bị đun nóng:
- Thiết bị TĐN loại xoắn ốc
- Thiết bị TĐN loại tấm
- Thiết bị TĐN loại ống chùm
- Thiết bị TĐN loại ống lồng ống
- Thiết bị đun nóng loại sục
- Thiết bị đun nóng loại sủi bọt…

Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 6



Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

Mỗi chất tải nhiệt khi sử dụng các thiết bị TĐN và phương pháp đun nóng đều có
những ưu nhược điểm nhất định do vậy tùy từng trường hợp cụ thể mà ta đưa sự lựa
chọn phù hợp để đạt hiệu quả cao.
Trong phạm vi đề tài này ta xét đến quá trình gia nhiệt bằng hơi nước bão hòa sử
dụng thiết bị TĐN loại ống chùm.
Đun nóng bằng hơi nước bão hòa.
Phương pháp đun nóng bằng hơi nước bão hòa được sử dụng rộng rãi trong công
nghiệp hóa học với nhiều ưu điểm như:
- Hệ số cấp nhiệt lớn (α = 10000 ÷ 15000 W/m 2.độ) do đó bề mặt truyền nhiệt
nhỏ tức là thiết bị nhỏ gọn hơn so với các thiết bị đun nóng bằng chất tải nhiệt khác
khi cùng một năng suất tải nhiệt.
- Lượng nhiệt cung cấp lớn vì đó là lượng nhiệt tỏa ra khi ngưng tụ hơi.
- Đun nóng đồng đều do hơi ngưng tụ trên toàn bộ bề mặt TĐN.
- Nhiệt độ của hơi nước bão hòa không thay đổi trong suốt quá trình TĐN.
- Dễ điều chỉnh nhiệt độ hơi nước đun nóng bằng cách điều chỉnh áp suất hơi.
- Vận chuyển hơi đi xa dễ dàng bằng đường ống.
Tuy nhiên , không thể sử dụng hơi nước bão hòa để đun nóng ở nhiệt độ quá cao
được vì nhiệt độ hơi càng tăng thì áp suất hơi bão hòa cũng tăng đồng thời ẩn nhiệt
hóa hơi giảm. Do đó khi nhiệt độ cao thì thiết bị sẽ phức tạp hơn, hiệu suất sử dụng
nhiệt giảm.
Phương pháp đun nóng bằng hơi nước bảo hòa chỉ sử dụng trong trường hợp đun
nóng với nhiệt độ t < 1800C

1.3 Tổng quan về vật liệu
Ngành công nghiệp sản xuất NaOH là một trong những ngành công nghiệp sản
xuất hóa chất cơ bản. Nó đóng vai trò rất lớn trong sự phát triển của các ngành công
nghiệp khác như dệt, tổng hợp tơ nhân tạo, lọc hóa dầu, sản xuất phèn...
NaoH là một bazơ mạnh, có tính ăn da, khả năng ăn mòn thiết bị cao. Vì vậy cần
lưu ý đến việc ăn mòn thiết bị, đảm bảo an toàn lao động trong quá trình sản xuất.
Trước đây trong công nghiệp NaOH thường được sản xuất bằng cách cho
Ca(OH)2 tác dụng với dung dịch Na2CO3 loãng và nóng. Ngày nay người ta dùng
phương pháp hiện đại là điện phân dung dịch NaCl bão hòa. Trong đó công đoạn gia
nhiệt cho dung dịch NaCl trong quá trình điều chế xút NaOH là một công đoạn rất
quan trọng, nó giúp rút ngắn thời gian sản xuất và nâng cao chất lượng sản phẩm.
Quá trình gia nhiệt có thể sử các thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm, ống xoắn
ruột gà, ống lồng ống... Trong đó thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm là loại thiết bị có kết
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 7


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

cấu đơn giản, chắc gọn, bề mặt truyền nhiệt lớn, dễ vận hành, sửa chữa mà vẫn mang
lại hiệu quả cao.
1.3.1 Tính chất của nguyên liệu
- NaCl là một khối tinh thể màu trắng, tan trong nước phân ly thành ion

- Là thành phần chính của muối ăn hằng ngày
- Khối lượng riêng dung dịch 10% là 1073 (kg/m3)
- Độ nhớt là 1,07.10-3 (Ns/m2) ở 20oC (dung dịch 10%).
- Độ hòa tan ở 50oC là 27,1% ,ở 20oC là 26,3%
- Nguyên liệu đem đi gia nhiệt là dung dịch NaCl 10% với chất tải nhiệt là hơi
nước bão hòa.
1.3.2 Thông số của thiết bị
Các ống trong thiết bị được bố trí theo hình sáu cạnh, cách lắp ống kiểu hàn.
Chọn thông số kỹ thuật:
- Chọn vật liệu thép CT3.
- Chiều cao giữa hai mặt bích: H = 2 m.
- Chuẩn số Reynolds: Re = 10500.
- Đường kính ống: d = 30 × 2 mm.
- Bề dày ống truyền nhiệt: δ = 2 mm = 0,002 m.
- Nhiệt độ của hơi nước bão hòa có áp suất 4at là: 142,9 oC (I.251 – Tr314 –
STQTTB 1)

Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 8


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

PHẦN 2:


Đồ án chuyên ngành Máy &

TÍNH TOÁN CÔNG NGHỆ

2.1 Sơ đồ công nghệ

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

Các chi tiết chính
Lò hơi
Bơm gia nhiệt
Thùng chứa nguyên liệu
Bơm nhiên liệu
Đáy thiết bị
Thân thiết bị
Nắp thiết bị
Áp kế
Nhiệt kế
Trai treo

Ống xả khí ngưng
Thiết bị điện phân

Thuyết minh sơ đồ dây chuyền:
Bơm dung dịch ban đầu có nhiệt độ 20 oC từ bể chứa nguyên liệu vào thiết bị gia
nhiệt bằng bơm ly tâm. Quá trình nhập liệu diễn ra trong vòng 15 phút đến khi nhập đủ
1200 kg thì ngừng.
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 9

P

T


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

Khi đã nhập liệu đủ 1200 kg thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa ở áp
suất 4 at) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dịch. Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền
nhiệt (ống chùm). Dung dịch chảy trong ống được gia nhiệt bởi hơi đốt đi ngoài ống.
Dung dịch trong ống sẽ được gia nhiệt. Dung môi là nước bốc hơi và thoát ra ngoài
qua ống dẫn hơi thứ sau khi qua buồng bốc và thiết bị tách giọt. Hơi đốt khi ngưng tụ
chảy ra ngòai qua cửa tháo nước ngưng, qua bẫy hơi rồi được xả ra ngoài.

Quá trình cứ tiếp tục đến khi đạt nhiệt độ 84 oC thì ngưng cấp hơi. Mở van thông
áp, sau đó tháo sản phẩm ra bằng cách mở van tháo liệu và dung dịch đã được gia
nhiệt được đưa sang thiết bị điện phân để tiến hành công đoạn tiếp theo.
2.2 Tính nhiệt lượng trao đổi Q
Q = Gđ.Cp.(tF –tf) (W)
Trong đó:
Gđ - Lưu lượng hỗn hợp đầu, Gđ = 1200 kg/h
tF - Nhiệt độ của hỗn hợp , tF = t = 84oC.
tf - Nhiệt độ thường (tf = 20oC)
t1 - Nhiệt độ làm việc của hỗn hợp ở P = 4at có t1 = 142,9oC (I.251 – Tr314 / ST QTTB 1)
Cp - Nhiệt dung riêng của hỗn hợp tại tF, ta có:
Nồng độ NaCl là 10% < 20%, áp dụng CT :
C = 4186.(1 – x) = 4186.(1 – 0,1) = 3394,8 (J/kg.độ)
Vậy nhiệt lượng trao đổi Q :
Q=

1200.3394,8.(84 − 20)
= 72422,4 (W)
3600

2.3 Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể
to

o

C

t1đ

t1c


t2c

t2đ

Hiệu số nhiệt độ lớn:
Ta chọn t1 = 142,9 oC, tf = 20 oC, tF = 84 oC
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 10


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

∆tđ = 142,9 – 20 = 122,9 (oC).
Hiệu số nhiệt độ bé:
∆tc = 142,9 – 84 = 58,9 (oC).
Vì

∆tđ 122,9
=
≈ 2,1 > 2 nên nhiệt độ trung bình theo CT (Tr67 – QTTB 3)
∆tc
58,9


Nhiệt độ trung bình của hai lưu thể được xác định:
∆tđ −∆tc 122,9 − 58,9
= 87,012 ( oC )


∆ttb = ln ∆tđ = ln 122,9 
(Tr67 – QTTB 3)

÷
 58,9 
 ∆tc 

Nhiệt độ trung bình của từng lưu thể là: (Tr67 – QTTB 3)
Hơi đốt: t1tb = 142,9 oC
Phía hỗn hợp: t2tb = 142,9 – 87,012 = 55,888 (oC)
Tại t2tb = 55,888 (oC) (nội suy theo [3.171] (Tr67 – QTTB 3)
Của NaCl: CNaCl = 3394,8 J/kg.oC
Của nước: CN = 4186,916 J/kg.oC
→ Cp = aMCNaCl + (1 – aM)CN
Cp = 0,25.3394,8 + 0,75.4186,916 = 3988,88 (J/kg.oC)
2.4 Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể.
Tính hệ số cấp nhiệt cho phía hơi nước ngưng tụ theo công thức:
α1 = 2,04. A.4

(

)

r

W / m 2 .o C (V.101 – Tr28 – STQTTB 2)
∆t1.H

Trong đó:
r - Nhiệt ngưng tụ của hơi lấy theo nhiệt độ hơi bão hòa, J/kg;
∆t1 - Chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi đốt và nhiệt độ thành ống truyền
nhiệt, oC;
H - chiều cao ống truyền nhiệt (m) ; chọn H = 2 (m).
A - hằng số tra theo nhiệt độ màng nước ngưng tm.
Chọn ∆t1 = 10 0C vậy tm = thđ – 0,5.∆t1 = 142,9 – 0,5.10 = 137,9oC; vậy A = 195
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 11


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

Ứng với thđ = 142,9 oC nội suy, ta có:
r = 2135,5.103 J/kg (I.251 – Tr314 – STQTTB 1)
 2135,5.103 
⇒ α1 = 2,04.195.

 2.10 


0 , 25

2
= 7190,882 (W/m .độ)

Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ
q1 = α1.∆t1 = 7190,882.20 = 71908,82 (N/m2)
Hiệu số nhiệt độ ở hai phía thành ống:
∆t '1 = tT1 − tT2 = q1.Σrt (oC )

Trong đó:
Σr : Tổng nhiệt trở của ống. Với Σrt = r1 + r2 +

σ
(W/m2.độ)
λ

r1, r2: Nhiệt trở cặn bẩn 2 phía tường (W/m2.độ)
σ: Bề dày ống truyền nhiệt (m2)
λ: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống đốt (W/m. độ)
Theo bảng V.1[2-4]
r1 = 0,387.10-3 (W/m2.độ)
r2 = 0,232.10-3 (W/m2.độ)
σ = 2mm. Ống làm bằng thép CT3 có λ=50 (W/m.độ)
⇒ Σrt = 0,387.10 −3 + 0,232.10 −3 +

2
2.10 −3
= 0,3928.10 −3 (W/m .độ)
50


Vậy: ∆t '1 = 42819,675.0,3928.10 −3 = 28,218 (oC)
tt1 = t1 − ∆t1 = 142,9 − 10 = 132,9 (oC)
tT2 = tt1 − ∆t '1 = 132,9 − 28,218 = 104,082 (oC)
∆t2 = tT2 − t2tb = 104,082 − 58,888 = 45,194 (oC)

Tính hệ số cấp nhiệt: α 2
 Pr
λ
α = .0,021. Re 0,8 . Pr 0, 43 .
d
 Prt

Ta có:





0 , 25

.ε k

Pr
=1
Prt

εk: Hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỷ số giữa chiều dài l và đường kính
d của ống.
L = H = 2m; d = 0,030

Vậy:

l
2
=
= 66,67 ~ 70 .Tra bảng (V – 2) [1-15]
d 0,030

Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 12


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

⇒ εk = 1
Nên ta có: α 2 =
Mà Pr =

C p .µ

λ

l

.0,021. Re 0,8 . Pr 0, 43 chọn Re = 10500
d

(1.22 –[4 -21])

Trước tiên ta tính hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp ở ttb là α 1
λ = A.C p .ρ .3

ρ
(W/m. độ)
M

Trong đó:
A: Hệ số phụ thuộc vào mức độ liên kết của chất lỏng A = 3,58.10 -3
Cp : Nhiệt dung riêng đẳng áp của dung dịch , Cp=3394,8 (J/Kg.độ)
M : Khối lượng phân tử của hỗn hợp NaCl, ta có
M = a NaCl .58,5 + (1 − a NaCl ).18 (*)
Mà a NaCl =

18,9 / 58,5
= 0,067
18,9 / 58,5 + 81,1 / 18

Thay vào (*) ta được M = 20,713 (kg/kmol)
ρ : khối lượng riêng của dd ở ttb2 = 40 và Xđ = 18,9%.
Tra bảng I.57 - [1-42] ta được ρ = 1188 (kg/m3)
µ : độ nhớt của dung dịch ở ttb2 = 40 và Xđ = 18,9%.
Tra bảng I.107 – [1 - 100] ta có µ = 0,932.10-3 (N.s/m2)
⇒ λ = 3,58.10 −8.3394,8.1188.3


1188
= 0,55 (W/m.độ)
20,713

3394,8 × 0,932.10 −3
= 5,685
⇒ Pr =
0,55

Vậy α 2 =

0,55
0 ,8
0 , 43
.0,021.(10500) .( 5,685) .1 = 1339,51 (W/m2.độ)
0,030

q2 = α2.∆t2 = 1339,51.45,194 = 60537,81 (W/m2)
Tính lần 1: Giả sử chênh lệch nhiệt độ giữa màng và hơi bão hòa là 2 oC.
a) Tính hệ số cấp nhiệt cho phía hơi nước ngưng tụ:
* Giả sử chênh lệch nhiệt độ ∆t1 = 2 oC
→ tt1= t1tb – ∆t1 = 142,9 – 2 = 140,9 (oC)
Khi đó ta có nhiệt độ màng nước ngưng là:
tm =

t1tb + tt1 142,9 + 140,9
=
= 141,9 oC
2
2


( )

Từ tm = 141,9 oC tra bảng ta được:
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 13


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

A = 194,285

(

2135,5.103
Vậy : α1 = 2,04.194,285.
= 10713,45 W / m 2 .o C
2.2
4

)

b) Tính hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy α2

Chọn Re = 10500
Hệ số cấp nhiệt α được tính theo công thức:
Nu = 0,021.ε k . Re . Pr
0,8

Suy ra:

0 , 43

 Pr 
 
 Prt 

0 , 25

 Pr 
λ
α = 0,021. ε k . Re 0,8 . Pr 0, 43  
d
 Prt 

0 , 25

Trong đó:
Prt- chuẩn số Prandtl tính theo nhiệt độ trung bình của tường, còn các thông số
khác tính theo nhiệt độ trung bình của dòng;
εk- hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của tỷ số giữa chiều dài l và đường kính
d của ống.
Ta chọn d = 30 × 2 mm. H = 2 m. Dựa vào bảng 1.3 ta có:
L

2
=
= 58,823 > 50 → ε k = 1
d 0,026

Tính chuẩn số Pr theo công thức :
Pr =

C p .µ

λ

Trong đó: Cp - nhiệt độ riêng của hỗn hợp ở t2tb;
μ - độ nhớt của dung dịch ở t2tb;
λ - hệ số dẫn nhiệt độ ở t2tb tính theo công thức:
λ = ε .C p .ρ .3

ρ
M

Trong đó:
ρ - khối lượng riêng của hỗn hợp, kg/m3;
M - khối lượng phân tử của hỗn hợp, kg/kmol;
Ta có : Cp = 3825,561 J/kg oC
ε - hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng, với chất lỏng kết hợp (dung
dịch NaCl - nước) thì ε kết hợp = 3,58.10-8.
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12


Trang 14


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

Tại t2tb = 55,888 oC nội suy ta có :
ρNaCl = 759,7008 kg/m3
ρN = 984,8504 kg/m3
−1

0,75 
 0,25
+
 = 916,915 kg / m3
→ ρ =
759
,
7008
984
,
8504



(


)

Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp là:
λ = 3,58.10 −8.3825,561.916,9153

(

916,915
= 0,448 W / m 2 .o C
20,212

)

Tại t2tb = 55,888 oC ta có:
ΜNaCl = 0,35.10-3 Ns/m2
μN = 0,5.10-3 Ns/m2
→ lg(μhh) = xF.lg(μM) + ( 1 – xF ).lg(μN)
lg(μhh) = 0,158lg(0,35.10-3) + (1 – 0,158).lg(0,5.10-3)
→ μhh = 0,4726.10-3 (Ns/m2)
C p .µ 3825,561.0,4726.10−3
=
= 3,974
Do đó: Pr =
λ
0,455

Tính chuẩn số Prt :
Prt =

C pt .µ hh


λt

Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ:
q1 = α1.∆t1 = 10713,45.2
q1 = 21426,9 (W/m2)
Hiệu số nhiệt độ ở hai phía thành ống:
∆tt = tt1 – tt2 = q1.∑rt
Trong đó:
tt2 - nhiệt độ thành ống phía hỗn hợp, oC;
∑rt - nhiệt trở ở hai bên ống truyền nhiệt, m2.oC /W
Σrt = rt1 +

δ
+ rt 2
λ

Trong đó:
rt1, rt2 - nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của tường, m2.độ/W;
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 15


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC


Đồ án chuyên ngành Máy &

δ - bề dày của ống truyền nhiệt, (m); chọn δ = 2 mm = 0,002 m;
λ - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/m. oC; với thép CT3 ta có
λ = 46,5 W/m.độ.
Dựa vào bảng [3.4] ta chọn:
rt1 = 1,16.10-3 m2.độ/W
rt2 = 0,464.10-3 m2.độ/W
Σrt = 1,16.10 − 3 +

0,002
+ 0,464.10− 3
46,5

∑rt = 1,667.10-3 (m2.độ/W)
Do đó:
∆tt = q1.∑rt= 21426,9.1,667.10-3 = 35,719 (oC)
→ tt2 = tt1 – ∆tt = (142,9 - 2) – 35,719 = 105,181 (oC)
∆t2 = tt2 – t2tb = 105,181- 55,888 = 49,293 (oC)
Tại tt2 = 105,181 oC nội suy ta có:
CNaCl = 2990,905 J/kg.độ
CN = 4241,657 J/kg.độ
→ Cpt = 0,25.2990,905 + 0,75.4241,657
Cpt = 3928,969 (J/kg.độ)
Tại tt2 = 105,181 oC nội suy ta có:
ΡNaCl = 707,783 kg/m3
ρN = 954,114 kg/m3
−1

(


0,75 
 0,25
+
 = 877,743 kg / m3
→ ρt = 
 707,783 954,114 

)

Tại tt2 = 105,181 oC nội suy ta có:
μM = 0,2.10-3 Ns/m2
μN = 0,27.10-3 Ns/m2
→ lg(μhh) = xF.lg(μM) + (1 – xF ).lg(μN)
lg(μhh) = 0,158.lg(0,2.10-3) + (1 – 0,158).lg(0,27.10-3)
→ μhh = 0,257.10-3 (Ns/m2)
Ta được: λt = ε k .C pt .ρt .3

ρt
M

Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 16


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***

- @&? TBHC
λt = 3,58.10−8.3928,969.877,743.3
Prt =

Đồ án chuyên ngành Máy &

877,743
= 0,434 (W/m2.oC)
20,212

C pt .µ hh 3928,969.0,257.10 −3
=
= 2,327
λt
0,434

 Pr 
λ
Vậy: α 2 = 0,021. .ε k . Re 0,8 . Pr 0, 43  
d
 Prt 

0 , 25

0,434
 3,974 
α 2 = 0,021.
.1.105000,8.3,9740, 43 

0,026

 2,327 

0 , 25

α2 = 1191,955 (W/m2.độ)
→ q2 = α2.∆t2 = 1191,955. 49,293
q2 = 58755,04 (W/m2)
Ở đây ta thấy rằng nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ q 1= 21426,9 W/m2 khác
rất xa với nhiệt tải riêng về phía hỗn hợp chảy xoáy q 2= 58755,04 W/m2. Mà bài toán
ta đang xét là truyền nhiệt ổn định nên q 1= q2= qtb, do vậy để tìm giá trị q tb ta phải tính
lặp.
Tính lần 2: Giả sử chênh lệch nhiệt độ giữa màng và hơi bão hòa là 0,8 oC.
a) Tính hệ số cấp nhiệt cho phía hơi nước ngưng tụ theo công thức:
α1 = 2,04. A.4

(

r
W / m 2 .o C
∆t1.H

)

Giả sử chênh lệch nhiệt độ ∆t1 = 0,8 oC
→

tt1= t1tb- ∆t1= 142,9 - 0,8 = 142,1 (oC)

Khi đó ta có nhiệt độ màng nước ngưng là:


tm =

t1tb + tt1 142,9 + 142,1
=
= 142,5 (oC)
2
2

Từ tm = 142,5 oC tra bảng ta được:
A = 194,375
Vậy : α1 = 2,04.194,375.4

(

2135,5.103
= 13477,69 W / m 2 .o C
0,8.2

)

b) Tính hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy α2
Chọn Re = 10500
Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ:
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 17



Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

q1 = α1.∆t1 = 13477,69. 0,8 = 10782,152 (W/m2)
Hiệu số nhiệt độ ở hai phía thành ống:
∆tt = tt1 – tt2 = q1.∑rt
∑rt = 1,667.10-3 , m2.độ/W.

Ta có:
→

∆tt= 10782,152.1,667.10-3 = 17,974 (oC)
tt2 = tt1 – ∆tt = 142,1 – 17,974 = 124,126 (oC)
∆t2 = tt2 – t2tb= 124,126 – 55,888 = 68,238 (oC)

Tại tt2 = 124,126 oC ta có:
CNaCl = 3085,359 J/kg.độ
CN = 4273,158 J/kg.độ
→ Cpt = 0,25.3085,359 + 0,76.4273,158
Cpt = 3976,208 (J/kg.độ)
Tại tt2 = 124,126 oC ta có:
ρ NaCl = 792,544 kg/m3
ρN = 787,582 kg/m3
−1

0,75 
 0,25

+
 = 861,442 kg / m3
→ ρt = 
686
,
160
954
,
623



(

)

Tại tt2 = 124,126 oC nội suy ta có:
ΜNaCl = 0,15.10-3 Ns/m2
μN = 0,15.10-3 Ns/m2
→ lg(μhh) = xF.lg(μM) + ( 1 – xF ).lg(μN)
lg(μhh) = 0,158.lg(0, 15.10-3) + (1 – 0,158).lg(0,15.10-3)
→ μhh = 0,15.10-3 (Ns/m2)
λt = 3,58.10−8.3976,208.861,442.3
Prt =

C pt .µ hh

λt

(


861,442
= 0,428 W / m.o C
20,212

)

3976,208.1,5.10 −3
=
= 1,394
0,428

0,428
 3,974 
.1.105000,8.3,9740, 43 

Vậy: α 2 = 0,021.
0,026
 1,394 

0 , 25

= 1339,425 (W/m2.độ)

→ q2 = α2.∆t2 = 1339,425.68,238 = 91399,683 ( W/m2)

Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12


Trang 18


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

Dựa vào 2 lần tính ta có đồ thị:
q

q2

q1
∆t
0

0,8

2

3,5

Tính lần 3: Chênh lệch nhiệt độ giữa màng và hơi bão hòa theo đồ thị trên là 3,5 oC.
a) Tính hệ số cấp nhiệt cho phía hơi nước ngưng tụ:
Dựa vào đồ thị ta suy ra được ∆t1 = 3,5 oC vậy ta có:
tt1 = t1tb- ∆t1= 142,9 – 3,5 = 139,4 (oC)

tm =


t1tb + tt1 142,9 + 139, 4
=
= 141, 2 (oC)
2
2

Từ tm = 141,2 oC tra bảng ta được:
A = 194,18
Vậy : α1 = 2,04.194,184

2135.103
= 9309,686 (W/m2.độ)
3,5.2

b) Tính hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy α2
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 19


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ:

q1 = α1.∆t1 = 9309,686.3,5= 32583,901 (W/m2)
Hiệu số nhiệt độ ở hai phía thành ống:
∆tt = tt1 – tt2 = q1.∑rt= 32583,901.1,667.10-3
∆tt = 54,317 (oC)
tt2 = tt1 – ∆tt = 139,4 – 54,317 = 85,083 (oC)
∆t2 = tt2 – t2tb = 85,083 – 55,888 = 29,195 (oC)
Tại tt2 = 85,083 oC nội suy ta có:
CNaCl = 2886,686 J/kg.độ
CN = 4200,166 J/kg.độ
→ Cpt = 0,25.2886,686 + 0,75.4200,166
Cpt = 3871,796 (J/kg.độ)
Tại tt2 = 85,083 oC nội suy ta có:
ρ ΡNaCl = 730,4087 kg/m3
ρN = 968,4419 kg/m3
−1

(

→ ρt =  0,25 + 0,75  = 895,484 kg / m3
 730,4087 968,4419 

)

Tại tt2 = 85,083 oC nội suy ta có:
ΜNaCl = 0,25.10-3 Ns/m2
μN = 0,338.10-3 Ns/m2
→ lg(μhh) = xF.lg(μM) + ( 1 – xF ).lg(μN)
lg(μhh) = 0,158.lg(0, 25.10-3) + (1 – 0,158).lg(0,338.10-3)
→ μhh = 0,313.10-3 (Ns/m2)
Ta được:

λt = 3,58.10−8.3871,796.895,484.3

Ta có: Prt =

C pt .µ hh

λt

=

895,494
= 0,439 (W/m.độ)
20,212

3871,796.0,313.10−3
= 2,761
0,439

0,439
 3,974 
.1.105000,8.3,9740, 43 

Vậy: α 2 = 0,021.
0,026
 2,761 

Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

0 , 25


= 1158,095 (W/m2.độ)

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 20


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

→ q2 = α2.∆t2 = 1158,095.29,195 = 33810,584 (W/m2)
Dựa trên số liệu tính toán ta có bảng số liệu:
Số

Nhiệt trở và hiệu số

Phía hơi nước ngưng tụ

lần
t1tb
142,9
142,9
142,9

tính
1
2

3

tt1
140,9
142,1
139,4

∆t1
2
0,8
3,5

tm
141,9
142,5
142,2

Số

α1
10713,45
13477,690
9309,686

q1
21426,9
10782,152
32583,901

nhiệt độ

∑rt
∆tt
-3
1,667.10
35,719
-3
1,667.10
17,974
1,667.10-3 54,317

Phía hỗn hợp chảy xoáy

lần
tính
1
2
3

tt2
105,181
124,126
85,083

t2tb
55,888
55,888
55,888

∆t2
49,293

68,238
29, 195

Prt
2,327
1,394
2,761

(Pr/Prt)0,25
1,14
1,299
1,095

α2
1191,955
1339,425
1158,095

q2
58755,04
91399,683
33810,584

Từ trên ta có:
qtb =

q1 + q2 32583,901 + 33810,584
=
= 33197,243 (W/m2)
2

2

Kiểm tra sai số:
q2 − q1
33810,584 − 32583,901
.100% =
.100% = 3,63%
q2
33810,584

ε=

Vì ε = 3,63% < 10% (chấp nhận)
2.5 Tính bề mặt truyền nhiệt
F=

( )

Q 231125,584
=
= 6,92 m 2
qtb
33197,243

2.6 Số ống truyền nhiệt
d td =

d t + d n 0,026 + 0,03
=
= 0,028 ( m )

2
2

Số ống truyền nhiệt:
n=

F
6,962
=
= 39,59
π .d .H 3,14.0,28.2

Trong đó:
n: số ống truyền nhiệt.
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 21


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

Dựa bảng quy chuẩn và chọn tổng số ống với cách sắp xếp theo hình lục giác là:
n = 61 ống.
Số ống trên một cạnh của hình 6 cạnh là: 4 ống.

Số ống trên đường xuyên tâm của hình 6 cạnh là: 9 ống.
- Tổng số ống không kể các ống trong các hình viên phân là: 61 ống.
- Số ống trong các hình viên phân là: 18 ống.
2.7 Đường kính trong thiết bị đun nóng.
D = t.(b – 1 ) + 4.dn (m)
Trong đó:
t – bước ống, thường lấy t = 1,2 ÷ 1,5 dn ;
dn – đường kính ngoài của ống truyền nhiệt, m;
b – số ống trên đường xuyên tâm sáu cạnh.
Vậy:

D = 1,5.0,03.(9 – 1) + 4.0,03
D = 0,48 (m)

Làm tròn: D = 0,5 m = 500 mm.
2.8 Tính chiều cao của thiết bị.
Với D = 500 mm chọn nắp thiết bị hình elip có gờ, tra bảng số liệu ta chọn:
Chiều cao của nắp thiết bị: hl = ht + h
Trong đó:
ht = 125 mm.
h = 25 mm
Vậy chiều cao của thiết bị là:
L = H + 2.hl = 2.1000 + 2.(125 + 25) = 2300 (mm)
2.9Tính lại vận tốc và chia ngăn:
Xác định vận tốc thực:
ωt =

4.G
π .d 2 .n.ρ


G = 0,944 (kg/s)
n = 61 ống
d = 0,026 m
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 22


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

ρ = 916,915 kg/m3
→

ωt =

4.0,944
= 0,0318 ( m / s )
3,14.0,262.61.916,915

Xác định vận tốc giả thiết:
ω gt =

Vì:


Re .µ 10500.0,4726.10−3
=
= 0,2082 ( m / s )
d .ρ
0,026.916,915

ω gt − ωt
0,2082 − 0,0318
.100% =
= 84,73% > 10%
ω gt
0,2082

Nên ta cần phải chia ngăn để quá trình cấp nhiệt ở chế độ xoáy.
Xác định số ngăn:
Số ngăn cần thiết:

m=

ω gt 0,2082
=
= 6,55 (ngăn)
ωt 0,0318

Quy chuẩn m = 8 (ngăn).

Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12


Trang 23


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

PHẦN 3:

Đồ án chuyên ngành Máy &

TÍNH CƠ KHÍ

Chọn vật liệu
Do NaCl có tính ăn mòn nên ta chọn vật liệu là thép không gỉ X18H10T.
→ Ứng suất cho phép tiêu chuẩn ở 153oC

[σ ] *BD = 115 (N/mm2) (hình 1.2 trang 22 Tài liệu [7])
Ứng suất cho phép:

[σ ] BD = [σ ] *BD .η = 115.0,95 = 109,25 (N/mm2)
Với η = 0,95 là hệ số hiệu chỉnh
Hệ số bền mối hàn ϕ h = 0,95 (bảng 1-7 trang 24 Tài liệu [7])
3.1 Tính toán buồng gia nhiệt
Đường kính trong: Dt = 500 (mm)
Chiều cao
: Hđ = 2300 (mm)
3.1.1Các thông số tra và chọn
3.1.1.1 Áp suất tính toán
Buồng đốt chịu áp suất trong

PBĐ = Phơi đốt –Pa = 4 – 1 = 3 at = 0,3 (N/mm2)
3.1.1.2 Chọn vật liệu
Vật liệu được chọn là thép không gỉ X18H10T do NaCl có tính ăn mòn
→ Ứng suất cho phép tiêu chuẩn ở 163oC

[σ ] *BD = 115 (N/mm2) (hình 1.2 trang 22 Tài liệu [7])
Ứng suất cho phép:

[σ ] BD = [σ ] *BD .η = 115 * 0,95 = 109,25 (N/mm2)
Với η = 0,95 là hệ số hiệu chỉnh
Hệ số bền mối hàn ϕ h = 0,95 (bảng 1-7 trang 24 Tài liệu [7])
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 24


Trường Đại học công nghiệp Việt Trì
*** Khoa CN Hóa Học***
- @&? TBHC

Đồ án chuyên ngành Máy &

3.1.2 Tính và chọn bề dày – tính bền cho buồng gia nhiệt
ϕ h 109,25.0,95
=
= 519 > 25
Ta có: [σ ] BD .
PBD


0,2

⇒ Bề dày tối thiểu thân buồng đốt tính theo công thức:
'
S BD
=

Dtr ( BD ) .PBD
2.[σ ] BD .ϕ h

=

500.0,3
= 0,723 (mm)
2.109,25.0,95

Bề dày này quá nhỏ. Tra bảng 5-1 trang 128 Tài liệu [7] được Smin = 3-4 mm
Dung dịch ăn mòn (NaCl) nên Ca = 1
Vậy chọn bề dày buồng SBĐ = 4 mm
Kiểm tra áp suất tính toán
S BD − Ca 4 − 1
=
= 0,006 < 0.1
Dtr ( BD )
500

Cho nên áp suất tính toán cho phép xác định theo công thức:
2.[σ ] BD .ϕ h .( S BD − Ca ) 2.109,25.0,95.(4 − 1)


[ P] BD =

Dtr ( BD ) + S BD − Ca

=

500 + 4 − 1

= 1,22 (N/mm2)

→ PBĐ = 0,3 N/mm2 < [P]BĐ = 1,22 N/mm2 (thoả mãn)

Vậy bề dày buồng đốt SBĐ = 4 mm
3.2 Tính toán đáy – nắp thiết bị
Chiều dày đáy nắp chịu áp suất trong được tính theo công thức:
S=

Dt . p
Dt
+C
.
3,8[σ k ]ϕ h − b 2hb

(m) (XIII.47 –Tr385- QTTB 2)

Trong đó :
hb : chiều cao phần lồi của đáy với h = 0,4 m
ϕ h : hệ số bền mối hàn hướng tâm
Với vật liệu X8H10T ta chọn là 0,85.
k : hệ số không thứ nguyên xác định như sau :

k = 1- d/Dt . thường thì lấy k =1
p: ở 1at = 9.81.10 4 N/m 2
Dt: 500 mm
Để tính σ ta dựa vào công thức (XIII tr386 - QTTB 2)
σ=

[ Dt + 2hb ( s − c)] po
7,6.kϕ h .hb ( s − c)

Thay số:
⇒ σ = 150.10 5 N/m 2 .
Trong đó đại lượng bổ xung C khi S-C = 8,2< 10 mm do đó ta tăng thêm 2mm so
với giá trị C.
Sinh viên thực hiện: Trần Bá Lợi

Lớp CHLT1-2Đ12

Trang 25