Chương 3: Cô đặc | Bài giảng môn Quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội
Hơi thứ được tách ra đi lên phía trên, dung dịch còn lại đi về phòng đốt theo ống tuần hoàn Tài liệu trắc nghiệm môn Hóa học 1 giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!
Môn: Quá trình và thiết bị CNTP 2
Trường: Đại học Bách Khoa Hà Nội
Thông tin:
Tác giả:
Preview text:
Chương 3 Cô đặc
3.4. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC
Bộ phận đun sôi dung dịch (phòng đốt)
Bộ phận bốc hơi (phòng bốc)
Bộ phận phân ly hơi - lỏng 2
3.4. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC
Yêu cầu kỹ thuật của thiết bị: Làm việc ổn định
Ít bám cặn, dễ làm sạch, dễ điều chỉnh và kiểm tra.
Cường độ truyền nhiệt lớn( hệ số truyền nhiệt K lớn). 3
3.4. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC
Phân loại thiết bị:
Theo sự bố trí bề mặt truyền nhiệt: nằm ngang, thẳng đứng,loại nghiêng;
Theo cấu tạo bề mặt truyền nhiệt: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm;
Theo chất tải nhiệt: đun nóng bằng dòng điện, bằng khói lò, bằng hơi
nước, bằng chất tải nhiệt đặc biệt;
Theo tính chất tuần hoàn của dung dịch: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức .. . 4
3.3. 1. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CÓ ỐNG TUẦN HOÀN Ở TÂM Cấu tạo:
- Phòng đốt gồm các ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn
- Dung dịch đi trong ống; hơi đốt đi ngoài ống.
Nguyên tắc làm việc:
- Vai trò của ống tuần hoàn
- Cách tạo vòng tuần hoàn 5
3.3.1. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CÓ ỐNG TUẦN HOÀN Ở TÂM
Tốc độ tuần hoàn thường không quá 1,5 m/s.
Khi năng suất thiết bị lớn có thể thay ống tuần
hoàn bằng vài ống có đường kính nhỏ hơn
Ưu điểm cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa và làm sạch,
Nhược điểm tốc độ tuần hoàn nhỏ vì ống
tuần hoàn cũng bị đun nóng. 6
3.3.2. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC PHÒNG ĐỐT TREO Cấu tạo: - Phòng đốt? - Ống tuần hoàn? 7
3.3.2. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC PHÒNG ĐỐT TREO Ưu điểm:
- Phòng đốt có thể được lấy ra ngoài
khi cần sửa chữa hoặc làm sạch
- Tốc độ tuần hoàn tốt hơn vì vỏ
ngoài không bị đốt nóng Nhược điểm: - Cấu tạo phức tạp
- Kích thước lớn do có khoảng trống hình vành khăn. 8
3.3.3. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC PHÒNG ĐỐT NGOÀI KIỂU ĐỨNG
Dung dịch đi vào phòng đốt được đun sôi tạo
thành hỗn hợp lỏng đi qua ống vào phòng bốc hơi
Hơi thứ được tách ra đi lên phía trên, dung
dịch còn lại đi về phòng đốt theo ống tuần hoàn
Các ống truyền nhiệt có thể làm dài (đến
7m) nên cường độ tuần hoàn lớn, do đó
cường độ bốc hơi lớn
Đôi khi ghép một vài phòng đốt vào một
buồng bốc hơi để làm việc thay thế khi cần
làm sạch và sửa chữa để đảm bảo quá trình làm việc liên tục 9
3.3.4. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC PHÒNG ĐỐT NGOÀI NẰM NGANG
Cấu tạo - Nguyên tắc làm việc:
- Phòng đốt là thiết bị truyền nhiệt ống chữ U
- Dung dịch ở nhánh dưới của ống
truyền nhiệt chuyển động từ trái qua
phải,còn ở nhánh trên từ phải qua trái
- Phòng đốt được đặt trên một chiếc
xe nhỏ và dễ dàng tách khỏi phòng
bốc hơi để làm sạch và sửa chữa Ưu điểm
- Cường độ tuần hoàn của dung dịch
lớn hơn loại ống tuần hoàn ở giữa và phòng đốt treo
- Dễ dàng tháo phòng đốt để sửa chữa và làm sạch. 10
3.3.5. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC TUẦN HOÀN CƯỠNG BỨC
Cấu tạo - Nguyên tắc làm việc:
- Dung dịch dưa vào phòng đốt bằng bơm tuần hoàn
- Dung dịch đặc đi ra ở phần dưới của phòng bốc
hơi, còn phần chính chảy về ống do bơm tuần hoàn
hút và trộn lẫn với dung dịch đầu đi vào phòng đốt
- Tốc độ của dung dịch ttrong ống truyền nhiệt bằng
1,5 đến 3,5 m/s, do đó hệ số cấp nhiệt lớn hơn trong
tuần hoàn tự nhiên tới 3 đến 4 lần
- Có thể làm việc được ở điều kiện hiệu số nhiệt độ
có ích nhỏ (3 - 50C) vì cường độ tuần hoàn không
phụ thuộc vào hiệu số nhiệt độ mà phụ thuộc vào năng suất của bơm. 11
3.3.5. CẤU TẠO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC TUẦN HOÀN CƯỠNG BỨC Ưu điểm
- Tránh được hiện tượng bám cặn trên bề mặt truyền nhiệt
-Có thể cô đặc những dung dịch có độ nhớt lớn
mà tuần hoàn tự nhiên khó thực hiện. Nhược điểm
- Tốn năng lượng để bơm
- Thường ứng dụng khi cường độ bay hơi lớn.
- Tuần hoàn cưỡng bức có thể thực hiện ở
những thiết bị khác nhau(phòng đốt ngoài, phòng đốt treo). 12
3.3.6. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC LOẠI MÀNG
Cấu tạo - Nguyên tắc làm việc:
-Dung dịch chuyển động dọc theo bề
mặt truyền nhiệt ở dạng màng mỏng từ dưới lên trên
- Phòng đốt là một thiết bị truyền nhiệt
ống chùm dài 6 9 m, hơi đốt đi vào
phía ngoài ống, dung dịch vào ở đáy thiết bị
- Khi sôi, hơi thứ chiếm hầu hết tiết diện
của ống đi từ dưới lên với tốc dộ rất lớn
(~20 m/s) kéo theo màng chất lỏng ở bề
mặt ống cùng đi lên, khi màng chất lỏng
đi từ dưới lên tiếp tục bay hơi
- Nồng độ dung dịch tăng lên dần đến
miệng ống là đạt nồng độ cần thiết 13
3.3.6. THIẾT BỊ CÔ ĐẶC LOẠI MÀNG Ưu điểm
- Thiết bị cô đặc loại màng có hệ số truyền nhiệt
lớn khi có mức chất lỏng thích hợp. Nếu mức
chất lỏng cao quá, hệ số truyền nhiệt sẽ giảm vì
tốc độ chất lỏng giảm, ngược lại nếu mức chất
lỏng quá thấp bề mặt truyền nhiệt của ống ở
phía trên sẽ bị khô (vì dung dịch bốc hơi hết),
mức chất lỏng thích hợp xác định bằng thực nghiệm.
- Áp suất thuỷ tĩnh nhỏ, do đó tổn thất thuỷ tĩnh ít Nhược điểm
- Khó làm sạch vì ống dài
- Khó điều chỉnh khi áp suất hơi đốt và mực dung dịch thay đổi
- Không thích hợp đối với dung dịch nhớt và dung dịch kết tinh 14
3.3.7 ỨNG DỤNG BƠM NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC
- Khi không sử dụng được phương thức
cô đặc nhiều nồi (cô đặc những chất dễ
phân huỷ ở nhiệt độ cao) - > sử dụng hơi
thứ bằng cách nén hơi thứ đến áp suất
hơi đốt để đun nóng dung dịch là kinh tế nhất
- Để nén hơi thứ người ta dùng bơm nhiệt
- Bơm nhiệt kiểu tuye cấu tạo đơn giản, rẻ
và nó được dùng phổ biến
Nguyên tắc làm việc:
- Hơi có áp suất cao Po (hơi làm việc) đi vào tuye và giãn
- Đồng thời hơi thứ có áp suất P’ bị hút vào tuye
- Từ tuye hỗn hợp hơi đi ra với áp suất P1 15
3.3.7. ỨNG DỤNG BƠM NHIỆT TRONG QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC
Phương trình cân bằng nhiệt giống như khi cô đặc một nồi
Nếu coi một đơn vị hơi làm việc hút được m kg hơi thứ thì lượng hơi đi vào đun nóng thiết bị sẽ là
D(1 + m ) kg, lượng hơi thứ còn lại không được sử dụng là: (W-mD) kg.
D1 mi ' 1 đ G đ C tđ G C t Wi DC m Q Q c c c c tt Thay
G C t G C t WCt c c c đ đ đ c W i' C G C đ đ t t c đ Được Q Q D c m
1 mi C
1 mi C
1 mi C
so sánh với trường hợp cô đặc một nồi: W i Ct c G C đ đ t t c đ Q Q D c c ' i C i C i C
lượng hơi đốt giảm đi (1+m) lần 16