báo cáo thực hành cô đặc

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH VIỆN CN SINH HỌC VÀ THỰC PHẨM -˜&™ - BÀI BÁO THỰC HÀNH KỸ THUẬT THỰC PHẨM BÀI 4: Q TRÌNH CƠ ĐẶC Giáo viên hướng dẫn : Lê Văn Nhiều Sinh viên thực hành : Đặng Thị Yến Nhi Tổ :1 Lớp : DHTP16B MSSV : 20075091 Tp HCM, ngày 23 tháng 03 năm 2022 Tóm tắt - Bài báo cáo tóm tắt q trình đặc hệ thống thiết bị đặc gián đoạn Q trình thực nghiệm xử lý thơng số đo q trình thực nghiệm nhằm xác định cân vật chất, cân lượng cho q trình đặc gián đoạn từ so sánh kết lý thuyết thực nghiệm giai đoạn.Sau tiến hành thí nghiệm tính tốn ta thấy lượng nồi đun cung cấp cho trình lớn lượng dung dịch nhận có phần thất ngồi qua dịng chảy nước giải nhiệt Giai đoạn đun sơi dung dịch Qk1 > Q1 nhiệt lượng cung cấp cho nồi cao nhiệt lượng cung cấp cho dung dịch nhận Giới thiệu - Cơ đặc q trình làm tăng nồng độ dung dịch cách tách phần dung dịch nhiệt độ sôi Dung môi tách khỏi dung dịch bay lên gọi thứ - Mục đích q trình đặc - Làm tăng nồng độ chất hòa tan dung dịch - Tách chất rắn hào tan dạng rắn (kết tinh) - Tách dung môi dạng nguyên chất (nước cất) - Quá trình đặc sử dụng rộng rãi thực tiễn cơng nghiệp sản xuất hóa chất, thực phẩm: đặc đường nhà máy sản xuất đường, cô đặc xút nhà máy sản xuất phèn nhôm… - Quá trình đặc tiến hành nhiệt độ sơi, tương ứng với áp suất khác - Cô đặc áp suất chân khơng nhiệt độ sơi dung dịch giảm cho biết đốt giảm Cô đặc chân không dùng để cô đặc dung dịch có nhiệt độ sơi cao áp suất thường dung dịch để phân hủy nhiệt sinh phản ứng phụ không mong muốn - Cô đặc áp suất cao áp suất khí thường dùng cho dung dịch không bị phân hủy nhiệt độ cao dung dịch muối vô cơ, để sử dụng thứ q trình đặc q trình đun nóng khác Cơ đặc áp suất khí hai thứ khơng sử dụng mà thải ngồi khơng khí 2.1 Nhiệt độ sơi dung dịch - Phụ thuộc vào tính chất dung môi chất tan Nhiệt độ sôi dung dịch lớn dung môi nguyên chất áp suất - Nhiệt độ sơi cịn phụ thuộc vào độ sâu dung dịch thiết bị, xuống sâu nhiệt độ sôi tăng 2.2 Cô đặc nồi làm việc gián đoạn Thường ứng dụng suất nhỏ, nhiệt khơng có giá trị kinh tế, thực theo hai phương pháp - Dung dịch cho vào lần cho bốc hơi, mức dung dịch thiết bị giảm dần nồng dộ đạt yêu cầu - Dung dịch cho vào mức định, cho bốc đồng thời bổ sung dung dịch liên tục để giữ mức chất lỏng không đổi nồng độ đạt yêu cầu Sau tháo sản phẩm tiếp tục mẻ 2.3 Cân vật chất lượng 2.3.1 Nồng độ - Nồng độ xác định khối lượng chất tan so với khối lượng dung dịch - Nồng dộ xác định khối lượng chất tan thể tích dung dịch - Mối liên hệ hai công thức pdd: khối lượng riêng dung dịch (kg/m3) 2.3.2 Cân vật chất - Phương trình tổng quát: Lượng chất vào + lượng chất phản ứng = lượng chất + lượng chất tích tụ o Đối với q trình đặc - Khơng có lượng tích tụ - Khơng có phản ứng hóa học nên khơng có lượng phản ứng Do phương trình cân vật chất viết lại: Lượng chất vào = Lượng chất o Đối với chất tan Khối lượng chất tan vào = Khối lượng chất tan - Dùng phương trình giúp tính tốn khối lượng dung dịch cịn lại nồi đun sau q trình đặc o Đối với hỗn hợp - Khối lượng dung dịch ban đầu = khối lượng dung dịch lại + khối lượng thứ - Phương trình dùng để tính tốn khối lượng dung mơi bay q trình đặc Gđ: Khối lượng dung dịch ban đầu nồi đun (kg) : Nồng độ ban đầu chất tan nồi đun (kg/kg) GC: Khối lượng dung dịch lại nồi đun (kg) : Nồng độ cuối chất tan nồi đun (kg/kg) : Khối lượng dung môi bay (kg) 2.3.3 Cân lượng - Phương trình tổng quát: Năng lượng mang vào = Năng lượng mang + lượng thất o Đối với giai đoạn đun sơi dung dịch - Năng lượng nồi đun cung cấp - Năng lượng dung dịch nhận o Đối với giai đoạn bốc dung môi - Năng lượng nồi đun cung cấp: - Năng lượng nước nhận để bốc hơi: - Cân lượng thiết bị ngưng tụ: - Các phương trình cân lượng giúp ta so sánh lý thuyết với thực nghiệm Mục đích thí nghiệm - Vận hành hệ thống cô đặc gián đoạn, đo đạc thông số q trình - Tính tốn cân vật chất, cân lượng cho q trình đặc gián đoạn - So sánh lượng cung cấp cho trình theo lý thuyết thực tế - Xác định suất hiệu suất q trình đặc - Xác định hệ số truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ Thực nghiệm Hình 7.1: Sơ đồ nguyên lí hệ thống đặc 4.1 Chuẩn bị thí nghiệm 4.1.1 Kiểm tra hệ thống phụ trợ - Bật cơng tắc nguồn - Kích hoạt điều khiển - Kích hoạt mơ hình thí nghiệm - Cấp điện hiển thị số - Mở van nguồn cấp nước - Kiểm tra ống nhựa mềm dẫn nước - Mở van V9 - Kiểm tra áp suất hệt thống - Mở van V6 để lưu thồn nước thiết bị ngưng tụ 4.1.2 Kiểm tra mơ hình thiết bị o Trước thí nghiệm - Nồi đun thiết bị kết tinh - Đóng van nước - Thùng chưa dung dịch đặc - Đóng van V3, V4 o Kết thúc thí nghiệm - Tắt W1 - Khóa van VP1 - Đợi dung dịch nồi đun xuống 30oC - Khóa van nguồn nước giải nhiệt - Tháo hết dung dịch nồi đun - Tháo dung môi 4.1.3 Chuẩn bị dung dịch - Chuẩn bị lít dung dịch CuSO4 loãng - Xác định nồng độ (g/l) dung dịch - Xác định khối lượng riêng dung dịch 4.2 Báo cáo - Tính tốn cân vật chất - Tính tốn cân lượng - So sánh kết lý thuyết thực nghiệm giai đoạn Nhận xét giải thích - Tính hệ số truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ - Nhận xét biến đổi nhiệt độ nồi đun thực giai đoạn hóa dung mơi Giải thích biến đổi Kết bàn luận Quá trình (s) P (W) 2000 36 29 30,3 Đun sôi dung dịch 1920 2000 93,2 29 30,2 Thể tích nước ngưng đạt lít 4560 2000 93,2 29 45,1 Bắt đầu Tdung dịch(  Dung dịch trước cô đặc: - Khối lượng 100ml dung dịch trước cô đặc: m1= 97,62 g (oC) (oC) - Khối lượng riêng dung dịch trước cô đặc: - Nồng độ dung dịch trước cô đặc: A1=0,962 => = 10,943 (g/l)  Dung dịch sau cô đặc: - Khối lượng 100ml dung dịch trước cô đặc: m2= 101,97 g - Khối lượng riêng dung dịch sau cô đặc: (g/l) - Nồng độ dung dịch sau cô đặc: A2 = 1,743 => = 22,446(g/l)  Nồng độ: - Khối lượng dung dịch ban đầu nồi đun: Gđ = × = - Nồng độ ban đầu chất tan nồi đun: - Nồng độ cuối chất tan nồi đun: 0,022  Cân vật chất: Đối với chất tan: - Khối lượng dung dịch lại nồi đun: 976,2= 6,8334 (kg) (kg) Đối với hỗn hợp: - Khối lượng dung môi bay hơi: (kg)  Cân lượng: Đối với giai đoạn đun sôi dung dịch - Năng lượng nồi đun cung cấp (J)= 3840 (kJ) - Năng lượng dung dịch nhận Với (kJ/kg.độ) (kJ/kg.K) (= 1613,12(kJ) - nhiệt lượng tổn thất Qtt1 = Qk1 -Q1 = 3840 - 1613,12 = 2226,88 (kJ) Đối với giai đoạn bốc dung môi - Năng lượng nồi đun cung cấp (J) = 9120 (kJ) - Năng lượng nước nhận để bốc Với iw= 2667,6 (kJ ⁄kg) CH2O = 4,212 (kJ/kg K) - ( (kJ) Qtt2 = Qk2 -Q2 = 9120 - 7631,62 = 148838 (kJ) - Cân lượng thiết bị ngưng tụ (kg/m3) = - Hệ số truyền nhiệt thiết bị ngưng tụ max = 100 – 45.1 =54.9 = (45.1 + 5) – 29 = 21.1 log = = = = 35,35 Q = 100 ml/s = 0,0001m3/s - = = = 1,4144 Kết luận - Năng lượng nồi đun cung cấp cho trình lớn lượng dung dịch nhận có phần thất qua dịng nước giải nhiệt - Giai đoạn đun sôi dung dịch: theo lý thuyết thực tế nghĩa nhiệt lượng cung cấp cho nồi đun cao nhiệt lượng dung dịch nhận - Trong q trình thực hành thí nghiệm khơng tránh khỏi sai xót thơng số, nhiệt độ, thời gian ... tắt - Bài báo cáo tóm tắt q trình cô đặc hệ thống thiết bị cô đặc gián đoạn Q trình thực nghiệm xử lý thơng số đo trình thực nghiệm nhằm xác định cân vật chất, cân lượng cho q trình đặc gián đoạn... cất) - Q trình đặc sử dụng rộng rãi thực tiễn công nghiệp sản xuất hóa chất, thực phẩm: đặc đường nhà máy sản xuất đường, cô đặc xút nhà máy sản xuất phèn nhơm… - Q trình đặc tiến hành nhiệt độ... dịch(  Dung dịch trước cô đặc: - Khối lượng 100ml dung dịch trước cô đặc: m1= 97,62 g (oC) (oC) - Khối lượng riêng dung dịch trước cô đặc: - Nồng độ dung dịch trước cô đặc: A1=0,962 => = 10,943