Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi dung dịch đường sucrose

Dung dịch nước đường nồng độ đầu 12% (theo khối lượng) từ thùng chứa (1) được bơm lên thùng cao vị (3).Từ đây, dung dịch được đưa qua một lưu lượng kế (4), rồi qua thiết bị đun nóng (5)để đạt được nhiệt độ ban đầu mong muốn, sau đó đưa vào nồi cô đặc để thực hiện quá trình bốc hơi. Hơi đốt được đưa vào nồi 1 là hơi nước bão hòa có áp suất 2,134 atm (theo thang áp suất tuyệt đối và đơn vị áp suất kỹ thuật). Dung dịch vào nồi 1, đi bên trong ống truyền nhiệt còn hơi đốt đi phía ngoài ống truyền nhiệt. Quá trình trao đổi nhiệt diễn ra, dung dịch được nâng nhiệt độ lên đến nhiệt độ sôi và bắt đầu bốc hơi. Ở đây dung dịch được cô đặc tuần hoàn tự nhiên đến khi đạt nồng độ chất khô 20 % rồi mới chuyển sang nồi 2 nhờ sự chênh lệch áp suất giữa 2 nồi. Hỗn hợp hơi –lỏng bốc lên với tốc độ rất lớn, va đập vào cạnh hình zigzag của bộ phận tách bọt (bộ phận phân ly lỏng –hơi) các giọt chất lỏng được rơi trở lại.

pdf64 trang | Chia sẻ: lylyngoc | Ngày: 22/08/2014 | Lượt xem: 2854 | Lượt tải: 11download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi dung dịch đường sucrose, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
m3 g : gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2 Nếu biết được áp suất thủy tĩnh ta sẽ tính được áp suất trung bình (Ptb) ở từng nồi - Nồi 1: Ptb1 = Pht1 + ΔP1 , N/m2 - Nồi 2: Ptb2 = Phtt2 + ΔP2 , N/m2 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 11 Nhiệt độ tổn thất do áp suất thủy tĩnh ở các nồi bằng hiệu số giữa nhiệt độ trung bình (Ttb) và nhiệt độ của dung dịch trên mặt thoáng (Tmt). - Nồi 1: Δ1’’ = Ttb1 – Tmt - Nồi 1: Δ2’’ = Ttb2 – Tmt - Cả 2 nồi: Σ’’= ’’1 + ’’2 Chọn chiều cao của lớp dung dịch sôi kể từ miệng trên ống truyền nhiệt đến mặt thoáng của dung dịch ở nồi 1 và nồi 2 bằng nhau: h1= 0,5 m Chiều cao của dung dịch chứa trong ống truyền nhiệt: h2= 1,2 m. Khối lượng riêng được tra dựa vào nồng độ trung bình và ứng với nhiệt độ hơi thứ từ ( Bảng 3. Bảng tóm tắt tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh Đại lượng xtb (%) Tmt (0C)  (kg/m3) s (kg/m3) P (N/m2) Ptb (atm) Ttb (0C) ’’ (0C) Σ’’ (0C) Nồi 1 16 92,78 1086,34 543,17 5861,32 0,84 94,25 1,47 Nồi 2 40 55,44 1343,84 671,92 7250,69 0,22 60,28 6,19 7,657 Nhiệt độ trung bình Ttb tra [B – 39] – (II - 7) dựa vào áp suất trung bình Ptb. 2.2.2.3. Tổn thất nhiệt độ do sức cản thủy lực trong các ống dẫn, Δ’’’ Thường chấp nhận tổn thất nhiệt trên các đoạn ống dẫn hơi thứ từ nồi này sang nồi kia, từ nồi cuối đến thiết bị ngưng tụ là: Δ’’’ = 1 ÷ 1,50C [AII – 67] Chọn Δ1’’’ = Δ2’’’ = 10C 2.2.2.4. Tổn thất chung trong hệ thống cô đặc, ΣΔ Bảng 4. Tổn thất chung trong hệ thống cô đặc Nồi ' (0C) '' (0C) ''' (0C)  (0C) 1 0,285 1,47 1 2,755 2 1,099 6,19 1 8,289  1,383 7,6567 2 11,04 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 12 Vậy tổng tổn thất chung là: ΣΔ = (Δ1’ + Δ2’) + (Δ1’’ + Δ2’’) + (Δ1’’’ + Δ2’’’) = 11,04 0C 2.2.3. Hiệu số nhiệt độ hữu ích Δthi và nhiệt độ sôi dung dịch Hiệu số nhiệt độ hữu ích là hiệu số giữa nhiệt độ của hơi đốt và nhiệt độ sôi trung bình của dung dịch. 2.2.3.1. Nhiệt độ sôi - Nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi 1: Ts1 = Tht1 + Δ’1 + Δ’’1 = 94,25 0C - Nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi 2: Ts2 = Tht2 + Δ’2 + Δ’’2 = 61,63 0C 2.2.3.2. Hiệu số nhiệt độ hữu ích của mỗi nồi Δthi = Thđ – Ts , (0C) [AII – 67] – (VI.17) Thđ: nhiệt độ hơi đốt mỗi nồi. Ts: nhiệt độ sôi của dung dịch trong từng nồi. - Đối với nồi 1: Δthi1 = Thđ1 – Ts1 = 122 – 94,25 = 27,75 0C - Đối với nồi 1: Δthi2 = Thđ2 – Ts2 = 92,5 – 61,63 = 30,870C Vậy tổng số nhiệt độ hữu ích: ∑∆thi = 27,75 + 30,87 = 58,62 0C 2.2.4. Xác định nhiệt dung riêng dung dịch Giá trị nhiệt dung riêng của dung dịch đường sucrose được tra dựa vào nồng độ dung dịch ứng với nhiệt độ của dung dịch ở từng thời điểm từ ( Ta có : Tđ , Ts1 ,Ts2 : nhiệt độ dung dịch ban đầu, ra khỏi nồi 1, ra khỏi nồi 2, ( 0C ) Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 13 xđ , xtb1 , xtb2: nồng độ dung dịch ban đầu, nồng độ của dung dịch ra khỏi nồi 1 và nồi 2 , ( % ). Bảng 5: Nhiệt dung riêng của dung dịch đường sucrose Dung dịch x (%) Ts (0C) Nhiệt dung riêng (J/kg.độ) Vào nồi 1 12 105 3922 Ra khỏi nồi 1 20 94,25 3901 Ra khỏi nồi 2 60 61,63 3166 2.2.5. Lượng hơi đốt và lượng hơi thứ mỗi nồi Giả thiết: + Không lấy hơi phụ (toàn bộ hơi thứ nồi 1 làm hơi đốt cho nồi 2) + Không có tổn thất nhiệt ra môi trường + Bỏ qua nhiệt cô đặc (hay nhiệt khử nước) Chọn nhiệt độ tham chiếu là 00C Hình 3. Sơ đồ khối hệ thống cô đặc 2 nồi D, iđ Gđ, Tđ, Cđ D, Cn1, 1 G1, C1, Ts1 G2, C2, Ts2 W1, Cn2, 2 W1, i1 W2, i2 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 14 Phương trình cân bằng năng lượng: - Nồi 1: D( iđ – Cn1θ1 ) = G1C1Ts1 – GđCđTđ + W1i1 (a) - Nồi 2: W1( i1 – Cn2θ2 ) = G2C2Ts2 – G1C1Ts1 + W2i2 (b) Trong đó: D : khối lượng hơi đốt cho hệ thống trong 1 giờ, kg/h W1, W2 : khối lượng hơi thứ nồi 1, nồi 2 trong 1 giờ, kg/h Gđ, G1, G2 : khối lượng dung dịch ban đầu, ra khỏi nồi 1, ra khỏi nồi 2 trong 1 giờ, kg/h Cđ, C1, C2 : nhiệt dung riêng dung dịch ban đầu, ra khỏi nồi 1, ra khỏi nồi 2, J/kg.độ Tđ, Ts1, Ts2 : nhiệt độ dung dịch ban đầu, ra khỏi nồi 1, ra khỏi nồi 2, 0C iđ, i1, i2 : enthalpy hơi đốt vào nồi 1, hơi thứ nồi 1, hơi thứ nồi 2, J/kg Cn1, Cn2 : nhiệt dung riêng nước ngưng nồi 1, nước ngưng nồi 2, J/kg.độ θ1, θ2 : nhiệt độ nước ngưng nồi 1, nồi 2 ( = nhiệt độ hơi đốt của nồi 1 và 2, nhiệt độ hơi đốt nồi 2 là nhiệt độ hơi thứ nồi 1), 0C Ta có: W = W1 + W2 = 2400 kg/h (c) Bảng 6. Các thông số về năng lượng G, kg/h x (%) C, J/kg.độ Tdd , 0C i, J/kg θ, 0C Cn, J/kg.độ Nhập liệu (đ) 3000 12 3922 105 2248000 Ra khỏi nồi 1 1800 20 3901 94,25 2281000 122 4122 Ra khỏi nồi 2 600 60 3166 61,63 2370000 92,5 4192 Ghi chú: - Cn được tra từ ( dựa vào nhiệt độ hơi đốt. Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 15 - i = r do hơi đốt là hơi nước bão hòa và tra từ [B – 39] - (II-7) theo nhiệt độ dung dịch tương ứng. - Tdd là nhiệt độ của dung dịch tương ứng, 0C. Thay các số liệu trong bảng 6 vào 2 phương trình cân bằng năng lượng (a) và (b) trên. Giải hệ phương trình (a), (b) và (c) ta được:  Lượng hơi thứ bốc lên ở nồi 1 là: W1 = 1208 kg/h  Lượng hơi thứ bốc lên ở nồi 2 là: W2 = 1192 kg/h  Lượng hơi thứ tiêu tốn chung là: D = 1260 kg/h 2.2.6. Kiểm tra lại giả thiết phân bố hơi thứ ở các nồi Công thức so sánh: .100% W WW L nL  < 5% thì chấp nhận Trong đó: WL: lượng hơi thứ giả thiết hay tính toán có giá trị lớn Wn: lượng hơi thứ giả thiết hay tính toán có giá trị nhỏ Nồi 1: %100. 1208 12001208 = 0,66 % < 5% Nồi 2: %100. 1200 11921200  = 0,67 % < 5% Vậy giả thiết ban đầu được chấp nhận. 2.3. TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT 2.3.1. Lượng nhiệt do hơi đốt cung cấp Q = D.r, W [B – 115] D : lượng hơi đốt cho mỗi nồi, kg/h r : ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi đốt mỗi nồi, J/kg Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 16 Bảng 7. Lượng nhiệt do hơi cung cấp Nồi D (kg/h) Thđ (0C) r, (J/kg) Q, (W) 1 1260 122 2201070 769763,1 2 1208 92,5 2281560 770026,5 (Nhiệt độ hơi đốt nồi 2 là nhiệt độ hơi thứ nồi 1) 2.3.2. Hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi K = hi tb t q  , W/m 2.độ [B – 116] – (III.17) qtb : nhiệt tải riêng trung bình, W/m2 Δthi : hiệu số nhiệt độ hữu ích tính theo lý thuyết, 0C 2.3.2.1. Nhiệt tải riêng trung bình qtb = 2 qq 21  , W/m2 [B – 116] Hình 4. Sự truyền nhiệt từ hơi đốt qua thành ống đến dung dịch q: nhiệt tải riêng do dẫn nhiệt qua thành ống đốt, W/m2 q1: nhiệt tải riêng phía hơi ngưng tụ, W/m2 q2: nhiệt tải riêng phía dung dịch sôi, W/m2 tbh: nhiệt độ hơi nước bão hòa dùng làm hơi đốt, 0C tbh tw1 tw2 Ts q q1 q2  1 21/r t1 t2 tw Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 17 Ts: nhiệt độ sôi dung dịch, 0C tw1, tw2: nhiệt độ thành ống đốt phía hơi ngưng tụ, phía dung dịch sôi, 0C Δt1 = tbh – tw1, 0C Δt2 = tw2 – Ts, 0C Σr: tổng nhiệt trở của thành ống đốt, m2.độ/W α1, α2: hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ, phía dung dịch sôi, W/m2.độ Ta có: q = r 1 (tw1 – tw2) q1 = α1Δt1 q2 = α2Δt2 Theo lý thuyết q = q1 = q2 Do chưa có các giá trị hiệu số nhiệt độ ta phải giả sử Δt1 để tính nhiệt tải riêng, sau đó kiểm tra lại bằng cách so sánh q1 và q2. Nếu kết quả so sánh nhỏ hơn 5% thì chấp nhận giả thiết. 2.3.2.2. Tổng nhiệt trở của thành ống đốt Σr Σr = r1 +   + r2 , m 2.độ/W [AII – 3] r1: nhiệt trở trung bình của hơi nước (có lẫn dầu nhờn) r1 = 0,232.10-3 m2.độ/W [AII – 4] r2: nhiệt trở trung bình lớp cặn bẩn r2 = 0,387.10-3 m2.độ/W δ: chiều dày thành ống đốt, m λ: hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống đốt, W/m.độ Chọn vật liệu làm ống truyền nhiệt bằng thép CT3, tra bảng [AII – 313] – (VII.7) ta được: λ = 50 W/m.độ Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 18 Chọn : δ = 2,108 mm = 2,108.10-3 m Đường kính ngoài: dng = 101,6 mm = 101,6.10-3 m  Đường kính trong: dtr = dng – 2.δ = 97,384.10-3 m ( Vậy: Σr = r1 +   + r2 Σr = 0,232.10-3 + 50 10.108,2 3 + 0,387.10-3 = 0,000661 m2.độ/W 2.3.2.3. Hệ số cấp nhiệt α1, α2 a. α1 : hệ số cấp nhiệt phía hơi ngưng tụ, W/m2.độ Trường hợp ngưng hơi bão hòa tinh khiết (không chứa khí không ngưng) trên bề mặt đứng, hệ số cấp nhiệt được tính theo công thức: 4 1 1 .HΔt r2,04Αα  , W/m2.độ [AII – 28] – (V.101) A : hệ số phụ thuộc nhiệt độ màng Tm [AII – 28] – (V.101) Tm = 0,5 (tbh + tw1) tw1 : nhiệt độ bề mặt ống đốt phía hơi ngưng tụ, 0C tbh : nhiệt độ hơi bão hòa dùng làm hơi đốt ( nhiệt độ hơi đốt), 0C Δt1 = tbh – tw1 H : chiều cao ống, m Bảng 8. Nhiệt tải riêng q1 phía hơi ngưng Nồi tbh, 0C Ts, 0C Δt1, 0C tw1, 0C Tm, 0C A r, J/kg α1, W/m2.độ q1, W/m2 1 122 94,25 2,2 119,8 120,9 189,045 2201000 11653,31 25637,29 2 92,5 61,63 2,4 90,1 90,8 174,4 2279000 10611,2 25466,89 Δt1 tự chọn, sau đó kiểm tra lại với thực tế, nếu tỉ lệ sai số < 5% thì chấp nhận. r= i, tra theo nhiệt đô hơi đốt từ [AII – 39] – (II - 7) Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 19 b. α2 : hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi, W/m2.độ Trường hợp dung dịch (dung môi là nước) sôi và tuần hoàn mãnh liệt trong ống thì hệ số cấp nhiệt được tính theo hệ số cấp nhiệt của nước αn theo công thức: 435,02565,0 2                     dd n n dd n dd n dd n C C       [AII – 71] – (VI.27) Trong đó: Chỉ số dd biểu thị cho dung dịch, chỉ số n biểu thị cho nước λ: hệ số dẫn nhiệt, W/m.độ ρ: khối lượng riêng, kg/m3 C: nhiệt dung riêng, J/kg.độ μ: độ nhớt động lực, m.Pas Hệ số cấp nhiệt của nước khi sôi sủi bọt, đối lưu tự nhiên, áp suất 0,2 ÷ 100 atm được tính theo công thức: 5,033,2 2 )(3,45 ptn  , W/m2.độ [B – 44] Δt2 = tw2 – tdds , 0C p: áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng (= áp suất hơi thứ), atm Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch λdd được tính theo công thức: λdd = (326,775 + 1,0412T – 0,00331T2).(0,796 + 0,009346. %H2O).10-3 T: nhiệt độ sôi dung dịch, K Do qw = q1  Δtw = tw1 - tw2 = qw.Σr = q1.Σr Từ Δtw ta suy ra được Δt2 và tính được αn: Bảng 9. Hệ số cấp nhiệt theo nhiệt độ sôi Nồi P, atm Δtw, 0C tw2, 0C Δt2, 0C αn, W/m2.độ 1 0,759 16,95 102,85 8,6 5936,9 2 0,114 16,84 73,26 11,63 5527,35 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 20 Từ αn ta tính được α2: Bảng 10. Nhiệt tải riêng q2 phía dung dịch sôi λ, W/m.độ ρ, kg/m3 C, J/kg.độ μ m.Pas α2, W/m2.độ q2, W/m2 So sánh với q1 dd 0,2110 1086,334 3910 0,451Nồi 1 Nước 0,6410 964,099 4229 0,320 2925,35 25156,95 1,87 % dd 0,2441 1343,84 3370 1,930Nồi 2 Nước 0,5410 983,716 4192 0,457 2125,81 24728,065 2,09 % Ta tính được hệ số truyền nhiệt K và kiểm tra lại hiệu số nhiệt độ hữu ích 2.3.2.4. Hiệu số hữu ích thực tế của mỗi nồi   n i i i ti i i* hi K Q Δt . K QΔt Kiểm tra hệ số hữu ích lý thuyết và thực tế, nếu tỉ lệ kiểm tra sai số nhỏ hơn 5% thì chấp nhận. %5%100. Δt ΔtΔt hi(lon) hi(nho)hi(lon)  Chấp nhận hi(lon)Δt : Hiệu số hiệu ích có giá trị lớn. hi(nho)Δt : Hiệu số hiệu ích có giá trị nhỏ. Nếu sai số > 5% thì phải giả thiết lại phân phối hiệu số áp suất giữa các nồi và tính lại từ đầu. Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 21 Bảng 11. Hiệu số nhiệt độ hữu ích Nồi qtb, W/m2 Δthi, 0C K, W/m2.độ Q, W Q/K * hiΔt , 0C so sánh với Δthi 1 25397,12 27,75 915,21 770350 841,718 27,68 0,24 % 2 25097,48 30,87 813,01 764731 940,622 30,94 0,21 % Tổng 58,62 1782,341 58,62 Vậy điều kiện bề mặt truyền nhiệt 2 nồi bằng nhau được thỏa mãn Bảng 12. Bề mặt truyền nhiệt Nồi Q, W K, W/m2.độ Δthi tính, 0C F, m2 F+10%.F, m2 1 770350 915,21 27,68 30,40 33,45 2 764731 813,01 30,94 30,40 33,45 2.4. KÍCH THƯỚC BUỒNG ĐỐT 2.4.1. Số ống truyền nhiệt π.d.l F n  , ống F: bề mặt truyền nhiệt, m2 ( F = 33,45 m2) d: đường kính ống truyền nhiệt, m, ở đây α1>α2 nên chọn đường kính trong (dtr = 97,384 mm = 97,384.10-3 m) l: chiều dài ống truyền nhiệt, m (l = h2 = 1,2 m)   1,2.1097,384.π. 33,45 π.d.l F n 3 91 ống Tra chuẩn: 91 ống Vậy chọn bố trí ống theo hình lục giác đều, xếp đầy các hình viên phân. Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 22 2.4.2. Ống tuần hoàn trung tâm 2.4.2.1. Đường kính ống tuần hoàn π 4fD thth  , m fth : tiết diện ngang ống tuần hoàn (khoảng 15 ÷ 20% tổng tiết diện ngang các ống truyền nhiệt) , m2 [AII – 75]  Chọn fth = 15% tổng tiết diện ngang các ống truyền nhiệt  4 d πn.0,15.f 2 ng th  , m2 dng: đường kính ngoài ống truyền nhiệt, m dng = 101,6 mm = 101,6.10-3 m    232 ng th th )(101,6.10.91.0,15d.n0,15.π 4fD 0,375 m Chọn Dth = 0,4 m Chọn vật liệu làm ống tuần hoàn là thép CT3, chiều dày 4mm 2.4.2.2. Số ống truyền nhiệt danh nghĩa Là số ống nằm trong lòng ống tuần hoàn trung tâm. Để tính số ống truyền nhiệt danh nghĩa ta xem đường kính ống tuần hoàn là đường kính trong của 1 thiết bị trao đổi nhiệt, khi đó: Dth = t(b – 1) + 4.dng, m [AII – 49] – (V.140) t: bước ống, m. Thường chọn t = 1,2 ÷ 1,5.dng dng: đường kính ngoài ống truyền nhiệt, m Chọn t = 1,3dng = 1,3.101,6.10-3 = 0,1321 m b: số ống trên đường chéo của hình lục giác đều  95,01 1321,0 10.6,101.44,01 t 4dD b 3 ngth   Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 23 Tra chuẩn: b = 3, ứng với số ống truyền nhiệt danh nghĩa là 7 ống [AII – 48] – (V.11)  Số ống còn lại: n’ = 91 – 7 = 84 ống Số ống này vẫn đảm bảo đủ bề mặt truyền nhiệt, vậy ta lắp đặt 84 ống. * Bề mặt truyền nhiệt thực tế: ll .π.1.D..dπ.nF thng ' tt  , m2 n’: là số ống truyền nhiệt còn lại do lắp ống tuần hoàn. l: Chiều dài ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn, m.  Ftt = 3,14.84.101,6.10-3.1,2 + 3,14.1.0,4.1,2 = 33,66 m2 * Kiểm tra bề mặt truyền nhiệt %5%100. F FF tt lttt  , chấp nhận Nếu > 5% thì phải xác định lại. - Ftt: là bề mặt truyền nhiệt thực tế (gồm ống tuần hoàn) - Flt: là bề mặt truyền nhiệt lý thuyết (chưa kể ống tuần hoàn).  %65,0%100. 6,33 45,3366,33  < 5% Chấp nhận. 2.4.3. Đường kính trong buồng đốt Bố trí ống theo hình lục giác đều, đường kính trong buồng đốt được tính theo công thức:  2 ngth ng 02 tđ 2ββ.Dψ.l F.dsin600,4β D  , m [AII – 74] – (VI.40)  = t/dng, với t là bước ống. Do ở trên chọn t = 1,3.dng   = 1,3 dng: đường kính ngoài ống truyền nhiệt, dng = 101,6 mm = 101,6.10-3 m : hệ số sử dụng lưới đỡ ống, thường  = 0,7 ÷ 0,9  Chọn  = 0,8 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 24 l: chiều dài ống truyền nhiệt, l = 1,2 m        23302tđ 6.102.1,3.101,0,40,8.1,2 ,6.10.33,45.101sin601,30,4.D 1,59 m Chọn Dtđ = 1,6 m Vậy đường kính buồng đốt 2 nồi là 1,6 m có bề dày 4 mm. 2.5. KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC Đường kính buồng bốc: kgh kgh bb π.H 4V D  , m [AII – 72] – (VI.35) Vkgh: thể tích không gian hơi, m3 tth kgh .Uρ WV  , m3 [AII – 71] – (VI.32) W: lượng hơi thứ bốc lên trong thiết bị, kg/h Utt: cường độ bốc hơi thể tích cho phép của khoảng không gian hơi (thể tích hơi nước bốc hơi trên 1 đơn vị thể tích của khoảng không gian hơi trong 1 đơn vị thời gian), m3/m3.h Ở áp suất thường Utt = 1600÷1700 m3/m3.h , áp suất hơi thứ có ảnh hưởng đáng kể đến Utt. Tuy nhiên không có số liệu hiệu chỉnh ở áp suất nhỏ hơn 1 atm nên có thể chọn Utt = 1600 m3/m3.h h: khối lượng riêng của hơi thứ, kg/m3 Hkgh: chiều cao không gian hơi, m 2 bb kgh kgh π.D 4V H  , m [AII – 72] – (VI.34) Ta sẽ chọn Dbb, sau đó tính Hkgh. Thường đường kính buồng bốc lớn hơn đường kính buồng đốt không quá 0,6m. Chọn Dbb = Dtđ + 0,4 = 1,6 + 0,2 = 1,8 m Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 25 Bảng 13. Kích thước buồng bốc Nồi Nhiệt độ hơi thứ, 0C Áp suất hơi thứ, atm h , kg/m3 Utt , m 3/m3.h W, kg/h V, m 3 Dbb, m Hkgh, m 1 92,5 0,759 0,463 1600 1208 1,63 1,8 0,641 2 54,34 0,144 0,095 1600 1192 7,84 1,8 3,083 Do dung dịch chiếm h1 = 0,5 m chiều cao buồng bốc nên tổng chiều cao tối thiểu buồng bốc là: Hbb = Hkgh + h1 = 3,083 + 0,5 = 3,583 m Do đó chọn tổng chiều cao buồng bốc 2 nồi đều là 4 m, chiều dày 4mm. Vậy ta có: Dbb = 1,8 m ; Hbb = 4m 2.6. ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN Đường kính trong các ống dẫn và cửa ra vào thiết bị được xác định theo công thức: 0,785.ω Vd S , m [AII – 74] – (VI.42) VS: lưu lượng khí (hơi) hoặc dung dịch chảy trong ống, m3/s : tốc độ thích hợp của (hơi) hoặc dung dịch chảy trong ống, m/s 2.6.1. Đối với dung dịch và nước ngưng VS = ρ G , m 3/s G: khối luợng dung dịch, nước ngưng đi trong ống, kg/s : khối lượng riêng dung dịch, nước ngưng ở nhiệt độ tương ứng, kg/m3  trong khoảng 0,5÷1 m/s 2.6.2. Đối với hơi bão hòa VS = G.v”, m3/s G: khối lượng hơi đi trong ống, kg/s v”: thể tích riêng của hơi ở nhiệt độ tương ứng, m3/kg  trong khoảng 20÷40 m/s Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 26 Bảng 14. Kích thước các ống dẫn G, kg/h dd, kg/m3 v"hơi, m 3/kg VS, m 3/s , m/s d, m d chuẩn, mm Bề dày, mm Ống nhập liệu 3000 1029,335 0,000810 0,5 0,0454 48,26 3,683 Nồi 1 1800 1061,018 0,000471 0,5 0,0347 42,164 3,556Ống tháo sản phẩm Nồi 2 600 1222,384 0,000136 0,5 0,0186 21,336 2,7686 Ống dẫn hơi đốt 1260 0,854 0,298900 20 0,1380 141,3002 6,5532 Nồi 1 1208 2,251 0,755336 20 0,2193 273,05 9,271Ống dẫn hơi thứ Nồi 2 1192 11,471 3,798176 25 0,4399 457,2 9,525 Nồi 1 1260 941,638 0,000372 0,5 0,0308 57,6257,62 3,3782Ống nước Ngưng Nồi 2 1208,000 965,322 0,000348 0,5 0,0298 33,401 3,3782 ( 2.7. TỔNG KẾT THIẾT BỊ CHÍNH Bảng 15. Bảng tóm tắt thiết bị chính THÔNG SỐ NỒI 1 NỒI 2 Nhiệt độ sôi của dung dịch ở áp suất làm việc (0C) 94,25 61,63 Nhiệt độ hơi đốt (0C) 122 92,5 Nhiệt lượng tiêu tốn cho quá trình Q (W) 770350 764731,11 Lượng hơi đốt cần thiết (kg/h) 1260 1208 Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ (W/m2.độ) 11653,31 10611,2 Hệ số cấp nhiệt (W/m2.độ) 2925,35 2125,81 Hệ số truyền nhiệt K 918,43 815,79 Bề mặt truyền nhiệt F (m2) 33,45 33,45 Số ống truyền nhiệt (ống) 91 91 Chiều cao ống truyền nhiệt (m) 1,2 1,2 Chiều dày thành ống (mm) 101,6 97,38 Đường kính buồng đốt (mm) 1600 1600 Đường kính buồng bốc (mm) 1800 1800 Chiều cao buồng bốc (mm) 4000 4000 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 27 PHẦN 3 THIẾT BỊ PHỤ - THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 3.1. LƯỢNG NƯỚC LẠNH CẦN THIẾT ĐỂ NGƯNG TỤ    2đ2cn 2cn n ttC tCiWG   , kg/s [AII – 84] – (VI.51) Gn: lượng nước lạnh cần thiềt để ngưng tụ, kg/s W: lượng hơi ngưng tụ đi vào thiết bị ngưng tụ, kg/s i: hàm nhiệt của hơi ngưng, J/kg t2đ, t2c: nhiệt độ đầu và cuối của nước lạnh, 0C Cn: nhiệt dung riêng trung bình của nước, J/kg.độ Ở đây W = W2 = 1192 kg/h = 3600 1192 kg/s = 0,331 kg/s Chọn t2đ = 300C, t2c = 400C , nhiệt độ trung bình = (30+40)/2= 350C  Cn(350C) = 4180 J/kg.độ  i (53,340C) = 2372000 J/kg       3040.4180 40.41802372.331,0 n G 17,46 kg/s 3.2. THỂ TÍCH KHÔNG KHÍ VÀ KHÍ KHÔNG NGƯNG CẦN HÚT RA KHỎI BAROMET Vk = k kG ρ , m 3/s , Với kρ = 1,25 kg/m 3 [B – 122] Mà: Gk = 25.10-6(W + Gn) + 0,01W Gk = 25.10-6.(0,331 + 17,46) + 0,01.0,331 = 3,76.10-3 kg/s  Vk = k kG = 25,1 10.76,3 3 = 0,003 m3/s Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 28 3.3. KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ Hình 5. Sơ đồ thiết bị ngưng tụ Baromet 1- cửa vào nước lạnh 4- cửa hơi vào 2- ống thông với thiết bị thu hồi 5- ống Baromet 3- tấm ngăn Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 29 3.3.1. Đường kính trong hh ba .ωρ W1,383D  , m [AII – 84] – (VI.52) W: lượng hơi ngưng tụ, W = 0,331 kg/s h: khối lượng riêng của hơi ngưng tụ ở 53,340C: h = 0,1043 kg/m3 h: tốc độ của hơi đi trong thiết bị ngưng tụ, m/s . Nếu thiết bị ngưng tụ làm việc với áp suất khoảng 0,1 ÷ 0,2 at chọn h trong khoảng 55 ÷ 35 m/s, nếu từ 0,2 ÷ 0,4 chọn 35 ÷ 15 m/s. Ở đây áp suất làm việc của thiết bị ngưng tụ là 0,134 atm nên ta chọn h = 40 m/s   0,1043.40 0,3311,383. .ωρ W1,383D hh ba 0,39 m Dựa vào dãy đường kính chuẩn của thiết bị ngưng tụ [AII – 88] – (VI.8) Chọn: Dba = 0,5 m = 500 mm 3.3.2. Kích thước tấm ngăn - Tấm ngăn có dạng hình viên phân, để đảm bảo làm việc tốt, chiều rộng tấm ngăn b có thể được xác định như sau: 50 2 Db ba  , mm [AII – 85] – (VI.53) Dba: đường kính trong thiết bị ngưng tụ, Dba = 500 mm   50 2 50050 2 Db ba 300 mm - Trên tấm ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ: Nếu nước làm nguội là nước sạch nên lấy đường kính các lỗ bằng 2 mm, nếu nước bẩn là 5mm. Chọn đường kính lỗ 2 mm - Tổng diện tích bề mặt của các lỗ trong toàn bộ mặt cắt ngang của thiết bị ngưng tụ, nghĩa là trên 1 cặp tấm ngăn là: Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 30 c n ω Gf  , m2 [AII – 85] – (VI.54) Với: Gn: lưu lượng nước, m3/s Ở nhiệt độ trung bình 350C, khối lượng riêng của nước là 994 kg/m3 Gn = 17,46 kg/s = 994 46,17 m 3/s c: tốc độ của tia nước, m/s . Tốc độ tia nước khi chiều cao gờ của tấm ngăn là 40 mm thì c = 0,62 m/s [AII – 85] Ở đây ta chọn c = 0,62 m/s   62,0.994 46,17 ω Gf c n 0,028 m2 - Chọn chiều dày tấm ngăn  = 4 mm [AII – 85] - Các lỗ xếp theo hình lục giác đều, bước của các lỗ được xác định theo công thức: 1/2 tb e f f0,866dt     , mm [AII – 85] – (VI.55) d: đường kính của lỗ, d = 2 mm (đã chọn ở trên) tb e f f : tỉ số giữa tổng diện tích tiết diện các lỗ với diện tích tiết diện của thiết bị ngưng tụ, thường lấy  0,025 ÷ 0,1. Ở đây ta chọn tb e f f = 0,03        2/1 1/2 tb e 03,0.5.866,0 f f0,866dt 0,75 mm 3.3.3. Chiều cao thiết bị ngưng tụ Mức độ đun nóng được xác định theo công thức: 428,0 3053,34 3040 tt ttP 2đbh 2đ2c    [AII –85] – (VI.56) Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 31 Dựa vào mức độ đun nóng với đường kính lỗ 2 mm, tra bảng [AII –86] - (VI.7) ta có: - Số ngăn: 6 - Số bậc: 3 - Khoảng cách trung bình giữa các ngăn: 300 mm Tra bảng [AII –88] – (VI.8) với đường kính trong Dba = 500 mm ta có những kích thước cơ bản của thiết bị ngưng tụ Baromet như sau: Bảng 16. Kích thước cơ bản của thiết bị ngưng tụ Baromet Các thành phần của thiết bị ngưng tụ Kích thước Chiều dày thành thiết bị S = 5 mm Khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp thiết bị a = 1300 mm Khoảng cách từ ngăn dưới cùng đến đáy P = 1200 mm Bề rộng của tấm ngăn b = 300 mm Khoảng cách giữa tâm thiết bị ngưng tụ với thiết bị thu hồi K1 = 675 mm Chiều cao của hệ thống thiết bị H = 4300 mm Chiều rộng của hệ thống thiết bị T = 1300 mm Đường kính thiết bị thu hồi D1 = 400 mm Chiều cao thiết bị hu hồi h = 1440 mm Đường kính các cửa ra và vào: Hơi vào d1 = 300 mm Nước vào d2 = 100 mm Hỗn hợp khí và hơi ra d3 = 80 mm Nối với ống Baromet d4 = 125 mm Hỗn hợp khí và hơi vào thiết bị thu hồi d5 = 80 mm Hỗn hợp khí và hơi ra khỏi thiết bị thu hồi d6 = 50 mm Nối từ thiết bị thu hồi đến ống Baromet d7 = 50 mm Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 32 3.3.4. Kích thước ống Baromet 3.3.4.1. Đường kính trong   π.ω WG0,004d nba  , m [AII – 86] – (VI.57) W: lượng hơi ngưng, W = 0,331 kg/s (đã tính ở trên) Gn: lượng nước lạnh tưới vào tháp, Gn = 17,46 kg/s (đã tính ở trên) : tốc độ của hỗn hợp nước và chất lỏng đã ngưng chảy trong ống baromet, m/s; thường lấy   0,5 ÷ 0,6 m/s. Ta chọn  = 0,5 m/s       π.0,5 0,37117,460,004 π.ω WG0,004d nba 0,11 m = 110mm Chọn đường kính chuẩn của ống baromet là 110,84 mm và chiều dày là 2,108 mm ( 3.3.4.2. Chiều cao ống Baromet H = h1 + h2 + 0,5 (1) Trong đó: h1: chiều cao cột nước trong ống Baromet cân bằng với hiệu số áp suất trong thiết bị ngưng tụ và khí quyển. h2: chiều cao cột nước trong ống Baromet cần thiết để khắc phục trở lực khi nước chảy trong ống (m) h1 =10,33    760 P0 ,(m) [AII – 86] – (VI.59) Với: P0: độ chân không trong thiết bị ngưng tụ, mmHg; P0 =(1- Png).760, (mmHg)  P0 =(1 – 0,134 ).760 = 658,16 (mmHg)  h1 =10,33    760 P0 = 10,33 760 16,658 = 8,95 (m) Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 33 h2 = 2.g ω .ξ D Hλ.1 2 ba      , (m) (2) [AII – 87] – (VI.60) Với:  : hệ số ma sát (  = 0,02 ÷ 0,035) (chọn  = 0,025) Σ =  1 + 2 : tổng trở lực cục bộ  1 : hệ số trở lực khi vào ống ( chọn  1 = 0,5) 2 : hệ số trở lực khi ra ống (chọn 2 = 1)  : tốc độ của nước lạnh và nước ngưng chảy trong thiết bị (  0,5 ÷ 0,6 m/s) ( chọn  = 0,5) Giải hệ phương trình (1) và (2) ta được: H = 9,01 (m) Vậy để ngăn ngừa nước dâng lên trong ống và chảy vào ống dẫn hơi thứ khi độ chân không tăng cao ngay cả trong trường hợp mực nước là 10,33 m chọn: Hba =11 m Chọn vật liệu làm ống là thép CT3 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 34 PHẦN 4 TÍNH CƠ KHÍ 4.1. CHIẾU DÀY THIẾT BỊ 4.1.1. Nồi 1 4.1.1.1. Buồng đốt a. Chiều dày của thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất trong Chiều dày của thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất trong được xác định theo công thức:   Cpσ2 .pDS t   , m [AII – 360] – (XIII.8) Khi    p 50 có thể bỏ qua p ở mẫu số Dt: đường kính trong buồng đốt, Dt = 1,6 m : hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc, tra bảng [AII – 362] - (XIII.8) ta được  = h = 0,95 C: số bổ sung do ăn mòn, bào mòn và dung sai về chiều dày, m C = C1 + C2 + C3 C1: số bổ sung do ăn mòn, đối với vật liệu bền (0,05÷0,1 mm/năm) lấy C1 = 1 mm C2: số bổ sung do hao mòn, khi tính toán thiết bị hóa chất có thể bỏ qua C2 C3: số bổ sung do dung sai của chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày tấm vật liệu, chọn C3 = 0,6 mm [AII – 364] - (XIII.9)  C = C1 + C2 + C3 = 1 + 0 + 0,6 = 1,6 mm p: áp suất trong thiết bị, N/m2 - Môi trường làm việc là hỗn hợp hơi – lỏng, áp suất được tính như sau: p = pmt + p1, N/m2 [AII – 360] – (XIII.10) pmt: áp suất của hơi trong thiết bị, N/m2 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 35  pmt = 2,314 atm = 2,314.9,81.104 N/m2 = 209345,4 N/m2 p1: áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng, được tính theo công thức: p1 = g.1.H1, N/m2 1: khối lượng riêng chất lỏng (ở 1220C), 1 = 941,638 ( kg/m3 ) H1: chiều cao lớn nhất của cột nước ngưng, chọn H1 = 1,2 m g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2  p1 = g.1.H1 = 9,81. 941,638.1,2 = 11084,96 N/m2  p = pmt + p1 = 209345,4 + 11084,96 = 220430,36 N/m2 * Tính ứng suất cho phép [] : Chọn vật liệu thiết kế là thép CT3 thì ứng suất cho phép của thép CT3 theo giới hạn bền. Lấy giá trị nhỏ nhất từ các công thức sau:    k k k n  , N/m2 [AII – 355] – (XIII.1)    c c c n  , N/m2 Trong đó: [k], [c]: ứng suất cho phép khi kéo, khi chảy, N/m2 : hệ số điều chỉnh nk, nc: hệ số an toàn theo giới hạn bền khi kéo và theo giới hạn chảy k, c: giới hạn bền khi kéo, giới hạn chảy, N/m2 Tra bảng [AII – 356] – (XIII.2) ta được = 0,9 Tra bảng [AII – 356] – (XIII.3) ta được nk = 3,5; nc = 2,0 Tra bảng [AII – 356] – (XIII.4) ta được: k = 380.106 N/m2 ; c = 240.106 N/m2 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 36     9,0.5,3 10.380 6 k k k n 97,71.106 N/m2    9,0. 0,2 10.240 6 c c c n 108.106 N/m2 Chọn số nhỏ thế vào   95,0. 36,220430 10.71,97 6 p = 421, 1 > 50 nên bỏ qua p ở mẫu.     66 10.6,195,0.10.71,97.2 220430,363.6,1 2 CpDS t  3,5.10 -3 m = 3,5 mm Chọn S = 4 mm * Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử: [AII – 365] – (XIII.26)      1,2 σ CS2 pCSDσ c0t    , N/m 2 Áp suất thử tính toán p0 được xác định theo công thức: p0 = pth + p1, N/m2 pth: áp suất thử thủy lực, N/m2 Tra bảng [AII – 365] – (XIII.5)ta có: pth = 1,5.pmt = 1,5.209345,4 = 330645,54 N/m2 p1: áp suất thử thủy tĩnh của cột chất lỏng, p1 = 11084,96 N/m2  p0 = pth + p1 = 330645,54 + 11084,96 = 341730,51 N/m2           1,13937756295,0.106,14.2 51,341730.10.6,146,1 2 3 3 0       CS pCSDt 6 6 10.200 2,1 10.240 2,1 c Ta thấy: 2,1 c   Vậy S = 4 mm là đạt yêu cầu Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 37 b. Đáy buồng đốt Đáy hình elip có gờ, làm việc chịu áp suất trong, bằng thép CT3 D h S t h B Chiều dày đáy được tính theo công thức:   Ch D pk pDS b t hk t  2..8,3  , m [AII – 385] – (XIII.47) Khi   30. hk kp   có thể bỏ qua đại lượng p ở mẫu số Dt: đường kính trong buồng đốt, Dt = 1,6 m p: áp suất trong buồng đốt, p = 220430,36 N/m2 hb: chiều cao phần lồi của đáy, tra bảng [AII – 382] –(XIII.10) ứng với Dt = 1,6 m có hb = 0,4 m (hay hb = 0,25.Dt = 0,4m) k: hệ số không thứ nguyên, tD dk  1 d: đường kính của lỗ lớn nhất trên đáy, cửa ra sản phẩm, chọn d = 0,15m  906,0 6,1 15,01 D d1k t  h : hệ số bền, h = 0,95 [k]: ứng suất cho phép, tính tuơng tự như trường hợp thành buồng đốt  [k] = 97,71.106 N/m2 C: số bổ sung, tính tương tự, C = 1,6.10-3 m, có tăng thêm sau khi tính thử S Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 38 Thêm 2 mm khi S – C  10 mm Thêm 1 mm khi 20 mm > S – C > 10 mm    95,0.906,0. 220430,363 10.71,97 . 6 hk kp   = 381,64 > 30 nên bỏ qua p ở mẫu số.    66b t hk t 10.6,1 4,0.2 6,1 . 95,0.906,0.10.71,97.8,3 220430,363.6,1C 2h D . k.σ3,8 pDS    S =1,95 mm  S – C = (1,95 – 1,6) = 0,35 mm < 10 mm Vậy thêm 2 mm vào C, khi đó S = 1,95 + 2 = 3,95 mm Chọn S = 4 mm * Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:      2,1CS.h7,6k. pCS2hDσ bh 0b 2 t c    , N/m2 [AII – 385] – (XIII.49) Với áp suất thử: p0 = 341730,51 N/m2        63 32 10.200 2,1 1139377562, 106,144,0.95,0.906,0.6,7 341730,51106,144,0.26,1     c  Vậy S = 4 mm là đạt yêu cầu 4.1.1.2. Buồng bốc a. Chiều dày của thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất trong Chiều dày của thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất trong được xác định theo công thức:   Cpσ2 .pDS t   , m [AII – 360] – (XIII.8) Khi    p 50 có thể bỏ qua p ở mẫu số Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 39 Dt: đường kính trong buồng bốc, Dt = 1,8 m : hệ số bền của thành hình trụ theo phương dọc, tra bảng [AII – 362] - (XIII.8) ta được  = h = 0,95 C: số bổ sung tính tương tự như trên, ta có C = 1,6 mm p: áp suất trong thiết bị, N/m2 - Môi trường làm việc là hỗn hợp hơi – lỏng, áp suất được tính như sau: p = pmt + p1, N/m2 [AII – 360] – (XIII.10) pmt: áp suất của hơi trong thiết bị, N/m2  pmt = 0,759 atm = 0,759.9,81.104 N/m2 = 74457,9 N/m2 p1: áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng, được tính theo công thức: p1 = g.1.H1, N/m2 1: khối lượng riêng chất lỏng (ở 92,50C), 1 = 965,322 ( kg/m3 ) H1: chiều cao lớn nhất của cột nước ngưng, chọn H1 = 0,5 m g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2  p1 = g.1.H1 = 9,81.965,322.0,5 = 4734,9 N/m2  p = pmt + p1 = 74457,9 + 4734,9 = 79192,804 N/m2 * Tính ứng suất cho phép [] : Chọn vật liệu thiết kế là thép CT3 thì ứng suất cho phép của thép CT3 theo giới hạn bền. Tính tương tự như trên. Chọn số nhỏ thế vào   95,0. 79192,804 10.71,97 6 p = 1172,2 > 50 nên bỏ qua p ở mẫu.     66 10.6,195,0.10.71,97.2 79192,804.8,1 2 CpDS t  2,37.10 -3 m = 2,37 mm Chọn S = 3 mm Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 40 * Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử: [AII – 365] – (XIII.26)      1,2 σ CS2 pCSDσ c0t    , N/m 2 Áp suất thử tính toán p0 được xác định theo công thức: p0 = pth + p1, N/m2 pth: áp suất thử thủy lực, N/m2 Tra bảng [AII – 365] – (XIII.5)ta có: pth = 1,5.pmt = 1,5.4734,9 = 118789,21 N/m2 p1: áp suất thử thủy tĩnh của cột chất lỏng, p1 = 4734,9 N/m2  p0 = pth + p1 = 118789,21 + 4734,9 = 123524,11 N/m2           99,8365275695,0.106,13.2 11,123524.10.6,138,1 2 3 3 0       CS pCSDt 6 6 10.200 2,1 10.240 2,1 c Ta thấy: 2,1 c   Vậy S = 3 mm là đạt yêu cầu b. Đáy buồng bốc Đáy hình elip có gờ, làm việc chịu áp suất trong, bằng thép CT3 D h S t h B Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 41 Chiều dày đáy được tính theo công thức:   Ch D pk pDS b t hk t  2..8,3  , m [AII – 385] – (XIII.47) Khi   30. hk kp   có thể bỏ qua đại lượng p ở mẫu số Dt: đường kính trong buồng bốc, Dt = 1,8 m p: áp suất trong buồng đốt, p = 79192,804 N/m2 hb: chiều cao phần lồi của đáy, tra bảng [AII – 382] –(XIII.10) ứng với Dt = 1,8 m có hb = 0,45 m (hay hb = 0,25.Dt = 0,46) k: hệ số không thứ nguyên, tD dk  1 d: đường kính của lỗ lớn nhất trên đáy, cửa ra sản phẩm, chọn d = 0,1m  944,0 8,1 1,01 D d1k t  h : hệ số bền, h = 0,95 [k]: ứng suất cho phép, tính tuơng tự như trường hợp thành buồng đốt  [k] = 97,71.106 N/m2 C: số bổ sung, tính tương tự, C = 1,6.10-3 m, có tăng thêm sau khi tính thử S Thêm 2 mm khi S – C  10 mm Thêm 1 mm khi 20 mm > S – C > 10 mm    95,0.944,0. 79192,804 10.71,97 . 6 hk kp   = 1107,06 > 30 nên bỏ qua p ở mẫu số.    66b t hk t 10.6,1 45,0.2 8,1 . 95,0.944,0.10.71,97.8,3 79192,804.8,1C 2h D . k.σ3,8 pDS   S =1,77 mm  S – C = (1,77 – 1,6) = 0,17 mm < 10 mm Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 42 Vậy thêm 2 mm vào C, khi đó S = 1,77 + 2 = 3,77 mm Chọn S = 4 mm * Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:      2,1CS.h7,6k. pCS2hDσ bh 0b 2 t c    , N/m2 [AII – 385] – (XIII.49) Với áp suất thử: p0 = 123524,11 N/m2        63 32 10.200 2,1 06,54381203 106,144,0.95,0.944,0.6,7 123524,11106,1445,0.28,1     c  Vậy S = 4 mm là đạt yêu cầu 4.1.2. Nồi 2 4.1.2.1. Buồng đốt a. Chiều dày của thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất trong Tính tượng tự như nồi 1:   Cpσ2 .pDS t   , m [AII – 360] – (XIII.8) Khi    p 50 có thể bỏ qua p ở mẫu số Ta có: Dt = 1,6 m  = h = 0,95 C = 1,6 mm p = pmt + p1, N/m2 pmt: áp suất của hơi trong thiết bị, N/m2  pmt = 0,759 atm = 0,759.9,81.104 N/m2 = 74457,9 N/m2 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 43 p1: áp suất thủy tĩnh của cột chất lỏng, được tính theo công thức: p1 = g.1.H1, N/m2 1: khối lượng riêng chất lỏng (ở 54,34 0C), 1 = 966,1 ( kg/m3 ) H1: chiều cao lớn nhất của cột nước ngưng, chọn H1 = 1,2 m g: gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2  p1 = g.1.H1 = 9,81. 966,1.1,2 = 11371,87 N/m2  p = pmt + p1 = 74457,9 + 11371,87 = 85829,77 N/m2 Vì:   95,0. 85829,77 10.71,97 6 p = 1081,5 > 50 nên bỏ qua p ở mẫu.     66 10.6,195,0.10.71,97.2 85829,77.6,1 2 CpDS t  2,34.10 -3 m = 2,34 mm Chọn S = 4 mm * Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử: [AII – 365] – (XIII.26)      1,2 σ CS2 pCSDσ c0t    , N/m 2 Áp suất thử tính toán p0 được xác định theo công thức: p0 = pth + p1, N/m2 pth: áp suất thử thủy lực, N/m2 Tra bảng [AII – 365] – (XIII.5)ta có: pth = 1,5.pmt = 1,5.74457,9 = 330645,54 N/m2 p1: áp suất thử thủy tĩnh của cột chất lỏng, p1 = 11084,96 N/m2  p0 = pth + p1 = 330645,54 + 11371,87 = 342017,41 N/m2           2,12,12018611995,0.106,14.2 342017,41.10.6,146,1 2 3 3 0 ct CS pCSD        Vậy S = 4 mm là đạt yêu cầu Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 44 b. Đáy buồng đốt Đáy hình elip có gờ, làm việc chịu áp suất trong, bằng thép CT3 D h S t h B Chiều dày đáy được tính theo công thức:   Ch D pk pDS b t hk t  2..8,3  , m [AII – 385] – (XIII.47) Khi   30. hk kp   có thể bỏ qua đại lượng p ở mẫu số Dt: đường kính trong buồng đốt, Dt = 1,6 m p: áp suất trong buồng đốt, p = 85829,77 N/m2 hb: chiều cao phần lồi của đáy, tra bảng [AII – 382] –(XIII.10) ứng với Dt = 1,6 m có hb = 0,4 m (hay hb = 0,25.Dt = 0,4) k: hệ số không thứ nguyên, tD dk  1 d: đường kính của lỗ lớn nhất trên đáy, cửa ra sản phẩm, chọn d = 0,15m  906,0 6,1 15,01 D d1k t  h : hệ số bền, h = 0,95 [k]: ứng suất cho phép, tính tuơng tự như trường hợp thành buồng đốt  [k] = 97,71.106 N/m2 C: số bổ sung, tính tương tự, C = 1,6.10-3 m, có tăng thêm sau khi tính thử S Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 45 Thêm 2 mm khi S – C  10 mm Thêm 1 mm khi 20 mm > S – C > 10 mm    95,0.906,0. 85829,77 10.71,97 . 6 hk kp   = 980,15 > 30 nên bỏ qua p ở mẫu số.    66b t hk t 10.6,1 4,0.2 6,1 . 95,0.906,0.10.71,97.8,3 85829,77.6,1C 2h D . k.σ3,8 pDS   S =1,737 mm  S – C = 1,737 – 1,6 = 0,137 mm < 10 mm Vậy thêm 2 mm vào C, khi đó S = 1,737 + 2 = 3,737 mm Chọn S = 4 mm * Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử:      2,1CS.h7,6k. pCS2hDσ bh 0b 2 t c    , N/m2 [AII – 385] – (XIII.49) Với áp suất thử: p0 = 342017,41 N/m2        63 32 10.200 2,1 6139494579, 106,144,0.95,0.906,0.6,7 342017,41106,144,0.26,1     c  Vậy S = 4 mm là đạt yêu cầu 4.1.2.2. Buồng bốc a. Thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất ngoài (nắp) Thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất ngoài, bằng thép CT3 Kiểm tra các điều kiện: 1 D l  8 523,0. 4,0    D l E p t n l: chiều dài (chiều cao) tính toán thiết bị, l = Hb = 4 m Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 46 D: đường kính trong buồng bốc, Dbb = 1,8 m  1< 22,2 8,1 4  D l < 8 thỏa pn: áp suất tính toán bên ngoài, bằng hiệu số giữa áp suất khí quyển và áp suất hơi thứ bên trong, N/m2 pn= (1- png ).9,81.104  pn = (1 – 0,134).9,81.104 = 83973,6 N/m2 Et: module đàn hồi ở nhiệt độ thành, Et = 185.109 N/m2  523,0003,0 5,1 4 . 10*185 37376 . 4,0 9 4,0      D l E p t n thỏa Khi các điều kiện được thỏa, do các loại thép có hệ số Poatxông  = 0,3 nên có thể tính chiều dày theo công thức sau: C D l E p DS t n    4,0 .25,1 , m [AII – 370] – (XIII.32) C: số bổ sung, tính như trường hợp buồng đốt, C = 1,6.10-3 m  33 4,0 9 4,0 10.59,1010.6,1 6,1 4 . 10.185 6,839736,1.25,1.25,1       C D l E pDS t n m Chọn S = 11 mm b. Nắp buồng bốc Nắp hình elip có gờ, làm việc chịu áp suất ngoài, bằng thép CT3 Chiều dày nắp được xác định theo công thức:   Ch D pkk pDS b t nhn nt  2...8,3 1  , m [AII – 387] – (XIII.50) Khi   30.. 1 h n n kk p  có thể bỏ qua đại lượng p ở mẫu số Dt: đường kính trong buồng bốc, Dt = 1,8 m Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 47 pn: áp suất tính toán bên ngoài, pn = 83973,6 N/m2 hb: chiều cao phần lồi của nắp, tra bảng XIII.10 ứng với Dt = 1,8 m có hb = 0,45 m k: hệ số không thứ nguyên, tD dk  1 d: đường kính của lỗ lớn nhất trên nắp, lỗ thông hơi, chọn d = 0,6 m  667,0 8,1 6,011  tD dk k1: hệ số, đối với lỗ có nắp không tăng cứng k1 = 0,64 h = 0,95 [n] = 97,71.106 N/m2 C: số bổ sung, tính tương tự, C = 1,6.10-3 m, có tăng thêm sau khi tính thử S   306,47195,0.64,0.667,0. 83973,6 10.71,97 .. 6 1 h n n kk p     Ch D kk pDS b t hn nt  2 . ..8,3 1   36 610,145,0.2 8,1 . 95,0.64,0.667,0.10.71,97.8,3 83973,6.8,1 S = 2,01m  S – C = 2,01- 1,6 = 0,41 mm < 10 mm Thêm 2 mm vào C khi đó S = 2,01 + 2 = 4,01 mm Chọn S = 5 mm * Kiểm tra ứng suất khi thử thủy lực:      2,1..6,7 2 1 0 2 c h n bt CSkk pCShD     , N/m2 [AII – 387] – (XIII.51) Áp suất thử P0 = 1,5pn = 1,5.83973,6 = 125960,4 N/m2 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 48        2,118,39001758106,1545,0.95,0.64,0.667,0.6,7 4,1125960106,1545,0.28,1 3 32 c      Vậy S = 5 mm là đạt yêu cầu Bảng 17. Tổng hợp chiều dày buồng đốt, buồng bốc Buồng đốt (mm) Buồng bốc (mm) Nồi Thân trụ Đáy Thân trụ nắp 1 4 4 3 4 2 4 4 11 5 4.2. VỈ ỐNG Buồng đốt có 2 vỉ ống cố định được hàn vào mặt trên và mặt dưới. Chiều dày vỉ ống Sv phải đảm bảo giữ chặt ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn, bền dưới tác dụng của các loại ứng suất, chống được ăn mòn. Chọn phương pháp gắn ống vào vỉ bằng phương pháp nong Chiều dày tối thiểu: Smin = 58 nd , mm dn: đường kính ngoài ống truyền nhiệt, dn = 101,6 mm  Smin = 7,1758 6,1015 8 nd mm Để giữ nguyên hình dạng vỉ ống sau khi nong cần đảm bảo tiết diện dọc giới hạn bởi 2 thành lỗ gần nhất fm phải lớn hơn tiết diện nhỏ nhất cho phép fmin: fm = Sv(t – d1)  fmin = 5.d1  Sv  1 1 1 min 5 dt d dt f  Với : d1 = dn + 1 = 101,6 + 1 = 102,6 mm t = 1,3.dn = 1,3.101,6 = 132,08 mm Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 49  Sv  196,10208,132 6,102.5  mm Tính đến sự ăn mòn 2 phía: C = 2 mm  Sv = 19 + 2 = 21 mm . Chọn Sv = 22 mm 4.3. HỆ THỐNG TAI ĐỠ 4.3.1. Khối lượng vật liệu 4.3.1.1. Khối lượng thép làm ống truyền nhiệt m1 = n..d.l.., kg n: số ống truyền nhiệt, n = 84 ống d: đường kính trung bình, d =  2 384,976,101 0,0995 m l: chiều dài ống, l = 1,2 m : chiều dày thành ống,  = 2,108 mm = 2,108.10-3 m : khối lượng riêng của thép,  = 7850 kg/m3  m1 = n..d.l.. = 84..0,0995.1,2.2,108.10-3.7850 = 521,097 kg 4.3.1.2. Khối luợng thép m2 = V., kg V: tổng thể tích thép sử dụng, m3, bao gồm thép làm ống tuần hoàn, vỉ ống, buồng bốc, buồng đốt, nắp và đáy : khối lượng riêng của thép,  = 7850 kg/m3 - Thể tích thép được tính như sau: a. Đối với ống tuần hoàn, buồng bốc, buồng đốt V = .d.l., m3 d: đường kính trung bình, m l: chiều dài (chiều cao), m Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 50 : chiều dày, m, do tính khối lượng cực đại nên chọn chiều dày lớn nhất trong 2 nồi để tính Bảng 18. Thể tích thép d trong, m m d trung bình, m l, m V, m3 Ống tuần hoàn 0,4 0,004 0,404 1,2 0,006 Buồng bốc 1,8 0,011 1,811 4 0,25 Buồng đốt 1,6 0,004 1,604 1,2 0,024 b. Đối với vỉ ống (2 vỉ) V = 2      thn SSD4 2  , m3 D: đường kính vỉ, bằng đường kính trong buồng đốt, D = 1,6 m : chiều dày vỉ,  = 22 mm = 0,022 m Sn: tổng tiết diện ngang ống truyền nhiệt, m2 Sn = 84.* 4 )10.6,101( 23 = 0,681 m2 Sth: tiết diện ngang ống tuần hoàn, m2 Sth = . 4 )004,0.222,0( 2 = 0,131 m2  V = 2              131,0681,0,0 4 6,1022,0.2 4 22  thn SSD 0,0527 m3 c. Đối với đáy và nắp V = 4 2D , m3 D: đường kính phôi, m : chiều dày, m Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 51 Bảng 19. Thể tích đáy và nắp thiết bị D trong, m δ, m D (phôi), m V, m3 Nắp 1,8 0,005 2,196 0,019 Đáy 1,6 0,004 1,928 0,012 Vậy: - Tổng thể tích thép V = 0,006 + 0,25 + 0,024 + 0,0527 + 0,019 + 0,012 = 0,364 m3 - Tổng khối lượng thép m2 = 0,364.7850 = 2856,91 kg - Tổng khối lượng vật liệu M = m1 + m2 = 521,097 + 2856,91 = 3378,01 kg 4.3.2. Khối lượng nước - Để đảm bảo hệ thống tai đỡ đủ an toàn ta giả sử thiết bị chứa đầy nước m3 = V., kg V: tổng thể tích nước ở buồng bốc, buồng đốt, nắp và đáy, m3 : khối lượng riêng của nước, lấy ở 200C,  = 998,2 kg/m3 - Thể tích nước ở buồng bốc và buồng đốt được tính như sau: V = lD 4 . 2 , m 3 D: đường kính trong, m l: chiều cao, m Thể tích nước nắp và đáy: tra bảng XIII.10 theo đường kính trong Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 52 Bảng 20. Thể tích nước D, m l, m V, m3 Buồng bốc 1,8 4 10,179 Buồng đốt 1,6 1,2 2,413 Nắp 1,8 1,095 Đáy 1,6 0,578 Tổng: 14,265  Khối lượng nước: m3 = V. = 14,26. 998,2 = 14238,8 kg  Khối lượng cực đại: m = m1 + m2 + m3 = 521,097 + 2856,91 + 14238,8 = 17616,8 kg  Trọng lượng cực đại: P = m.g = 171058,95 .9,81 = 172821,16 N Chọn sử dụng 4 tai đỡ Trọng lượng mỗi tai đỡ phải chịu là: 172821,16 /4 = 43205,29 N Tra bảng XIII.36: B1 L B S H a dS Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 53 Bảng 21. Chân thép đối với thiết bị thẳng đứng Tải trọng cho phép mỗi tai đỡ G.10-4 Bề mặt đỡ F.104 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10-6 L B B1 H S a d Khối lượng 1 tai đỡ N m2 N/m2 mm kg 4 297 1,34 190 160 170 280 10 80 25 7,35 4.4. MẶT BÍCH Mặt bích là bộ phận quan trọng dùng để nối các phần của thiết bị cũng như nối các bộ phận khác với thiết bị. Do hệ thống làm việc với áp suất thấp < 0,1*106 N/m2 nên chọn loại bích liền, là bộ phận được hàn liền với thiết bị 4.4.1. Để nối các ống dẫn Chọn bích liền bằng kim loại đen kiểu 1 db D DI Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 54 Tra bảng [AII – 409] – (XIII.26) ta có: Bảng 22 . Mối ghép bích nối các bộ phận của thiết bị và ống dẫn Ống Kích thước nối Kiểu bích Bulông 1 Dy Dn D Dδ DI db z h Loại Py.10-6 N/m2 mm cái mm Ống nhập liệu 0.25 50 57 140 110 90 M12 8 12 Ống tháo liệu 0.25 50 57 140 110 90 M12 8 12 Ống dẫn hơi đốt 0.25 150 159 260 225 202 M16 8 16 Ống dẫn hơi thứ 0.25 400 426 535 495 465 M20 16 22 Ống dẫn nước ngưng 0.25 40 45 130 100 80 M12 4 12 4.4.2. Để nối các bộ phận của thiết bị Chọn bích liền bằng thép kiểu 1. Tra bảng [AII – 417] - (XIII.27) ta có: Bảng 23. Mối ghép bích giữa thân với đáy và nắp Kích thước nối (mm) Kiểu bích Bulông 1 D Db DI D0 db z h Loại Py.10 -6 N/m2 Dt mm mm cái mm Buồng đốt 0.1 1600 1740 1690 1660 1613 M20 32 28 Buồng bốc 0.1 1800 1940 1890 1860 1815 M20 40 28 Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 55 PHẦN 5 SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔ ĐẶC 5.1. HỆ THỐNG CÔ ĐẶC 2 NỒI XUÔI CHIỀU Hình 6. Sơ đồ hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều 1- Thùng dung dịch đầu 5- Thiết bị đun nóng 9- Nước ngưng 2- Bơm 6- Dung dịch vào cô đặc 10- Sản phẩm cuối 3- Thùng cao vị 7- Hơi đốt 11- Nước làm lạnh 4- Lưu lượng kế 8- Hơi thứ 12- Hệ thống Baromet 5.2. THUYẾT MINH QUY TRÌNH Dung dịch nước đường nồng độ đầu 12% (theo khối lượng) từ thùng chứa (1) được bơm lên thùng cao vị (3). Từ đây, dung dịch được đưa qua một lưu lượng kế (4), rồi qua thiết bị đun nóng (5) để đạt được nhiệt độ ban đầu mong muốn, sau đó đưa vào nồi cô đặc để thực hiện quá trình bốc hơi. Hơi đốt được đưa vào nồi 1 là hơi nước bão hòa có áp suất 2,134 atm (theo thang áp suất tuyệt đối và đơn vị áp suất kỹ thuật). Dung dịch vào nồi 1, đi bên trong ống truyền nhiệt còn hơi đốt đi phía ngoài ống truyền nhiệt. Quá trình trao Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 56 đổi nhiệt diễn ra, dung dịch được nâng nhiệt độ lên đến nhiệt độ sôi và bắt đầu bốc hơi. Ở đây dung dịch được cô đặc tuần hoàn tự nhiên đến khi đạt nồng độ chất khô 20 % rồi mới chuyển sang nồi 2 nhờ sự chênh lệch áp suất giữa 2 nồi. Hỗn hợp hơi – lỏng bốc lên với tốc độ rất lớn, va đập vào cạnh hình zigzag của bộ phận tách bọt (bộ phận phân ly lỏng – hơi) các giọt chất lỏng được rơi trở lại. Hơi thứ của nồi 1 được dùng làm hơi đốt cho nồi 2. Ở nồi 2 dung dịch cũng được cô đặc tuần hoàn tự nhiên đến khi đạt nồng độ 60% thì mở van xả vào bồn chứa. Dung dịch chuyển từ nồi 1 sang nồi 2 rồi vào bồn chứa một cách tự nhiên và liên tục. Hơi thứ của nồi 2 được đưa vào thiết bị ngưng tụ tạo chân không ở áp suất 0,134 atm. Niên luận Kỹ thuật thực phẩm GVHD: Th.s. Trần Thanh Trúc SVTH: Trương Thanh Tùng – LT08210 – Lớp CNTP34LT Trang 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. PHẠM XUÂN TOẢN. Các quá trình và thiết bị trong Công nghệ hóa chất và thực phẩm.Tập 3 – Các quá trình thiết bị và truyền nhịêt. Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật. 2007. 2. GS.TSKH NGUYỄN BIN, PGS.TS ĐỖ VĂN ĐÀI…Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hóa chất, tập 1 và 2. Nhà xuất bản Khoa học và Kỹ thuật Hà Nội. 2006. 3. T.S PHAN VĂN THƠM. Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất và chế biến thực phẩm đa dụng. Trường Đại học Cần Thơ. 2004. 4. Các trang web:

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdfthiet_ke_he_thong_co_dac_hai_noi_dung_dich_duong_sucrose_1746.pdf