2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC 2 NỒI DUNG DỊCH ĐƯỜNG SUCROSE Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực hiện PGs Ts Nguyễn Văn Mười 1 Phan Trí Nguyên B1800339 2 Trần Thị Huyền Trân B1800403 LỚP NN1808A3 Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD PGs Ts Nguyễn Văn Mười LỜI NÓI ĐẦU Niên luận kỹ thuật thực phẩm là học phần giúp sinh viên biết vận dụng kiến thức cơ sở về các quá trình thiết bị trong c.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG BỘ MÔN CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NỒI DUNG DỊCH ĐƯỜNG SUCROSE Giáo viên hướng dẫn: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười Sinh viên thực hiện: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 LỚP: NN1808A3 2020 Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười LỜI NÓI ĐẦU Niên luận kỹ thuật thực phẩm học phần giúp sinh viên biết vận dụng kiến thức sở q trình thiết bị cơng nghệ thực phẩm, tự tính tốn thiết kế thiết bị hay phần q trình chế biến thực phẩm quy mơ công nghiệp Được môn công nghệ thực phẩm tạo điều kiện hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Mười em thực niên luận kỹ thuật thực phẩm với đề tài: “Tính tốn thiết kế hệ thống cô đặc nồi dung dịch đường sucrose” Trong trình thực chắn khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận ý kiến đóng góp quý Thầy, Cô bạn ngành Công nghệ thực phẩm để thân rút kinh nghiệm thành công đề tài Em xin gửi lời cám ơn sâu sắc chân thành đến thầy Nguyễn Văn Mười Dù bận rộn với công việc giảng dạy nghiên cứu thầy tận tình hướng dẫn giúp đỡ em hoàn thành Niên luận Kỹ thuật thực phẩm cách tốt Bên cạnh đó, bạn học lớp giúp đỡ nhiều, xin cám ơn bạn Xin chân thành cảm ơn ! Sinh viên thực Phan Trí Nguyên Trần Thị Huyền Trân SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang i Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười KHOA NƠNG NGHIỆP Bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM (NN164) Họ tên sinh viên: Phan Trí Nguyên Trần Thị Huyền Trân B1800339 B1800403 Lớp: Cơng nghệ thực phẩm khóa 44 Thời gian thực hiện: từ 22/10/2020 đến 20/12/2020 TÊN NHIỆN VỤ: Tính tốn thiết kế hệ thống đặc nồi dung dịch đường sucrose Số liệu ban đầu: - Năng suất nhập liệu: - Nồng độ đầu: 15% sucrose - Nồng độ cuối: 65% sucrose - Nhiệt độ nhập liệu nhiệt độ sôi - Loại thiết bị tự chọn KẾT QUẢ THU NHẬN: - Bản thuyết minh số liệu tính tốn thiết bị chính, thiết bị phụ tính khí số chi tiết - Bản vẽ thiết bị khổ A1 - File tổng hợp Cán hướng dẫn PGs.Ts Nguyễn Văn Mười SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang ii Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU …………………………………………………………………………… i NHIỆM VỤ NIÊN LUẬN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ……………………………… ii MỤC LỤC ……………………………………………………………………………… iii PHẦN GIỚI THIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SUCROSE .1 1.2 SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT CÔ ĐẶC VÀ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC .2 1.2.1 Giới thiệu chung cô đặc 1.2.2 Phân loại 1.2.3 Thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm .3 PHẦN THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU 2.1.1 Lượng nước bốc hệ thống (hơi thứ) 2.1.2 Lượng thứ phân bố nồi 2.1.3 Tính nồng độ dung dịch nồi 2.2 CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG .7 2.2.1 Xác định áp suất nhiệt độ nồi 2.2.2 Xác định tổng tổn thất nhiệt độ ΣΔ 2.2.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích Δthi nhiệt độ sôi dung dịch .12 2.2.4 Xác định nhiệt dung riêng dung dịch 13 2.2.5 Lượng đốt lượng thứ nồi 13 2.2.6 Kiểm tra lại giả thiết phân bố thứ nồi 15 2.3 TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT 16 2.3.1 Lượng nhiệt đốt cung cấp .16 2.3.2 Hệ số truyền nhiệt K nồi .16 2.4 KÍCH THƯỚC BUỒNG ĐỐT 21 2.4.1 Số ống truyền nhiệt .21 2.4.2 Ống tuần hoàn trung tâm 22 2.4.3 Đường kính buồng đốt 24 2.5 KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC 24 2.6 ĐƯỜNG KÍNH CÁC ỐNG DẪN 25 2.6.1 Đối với dung dịch nước ngưng 25 2.6.2 Đối với bão hòa .26 2.7 TỔNG KẾT THIẾT BỊ CHÍNH 26 PHẦN TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ - THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 28 3.1 LƯỢNG NƯỚC LẠNH CẦN THIẾT ĐỂ NGƯNG TỤ 28 3.2 THỂ TÍCH KHƠNG KHÍ VÀ KHÍ KHƠNG NGƯNG CẦN HÚT RA KHỎI BAROMET 28 3.3 KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 29 3.3.1 Đường kính 30 3.3.2 Kích thước ngăn 30 3.3.3 Chiều cao thiết bị ngưng tụ 32 SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang iii Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười 3.3.4 Kích thước ống Baromet 33 PHẦN TÍNH CƠ KHÍ 35 4.1 CHIẾU DÀY THIẾT BỊ .35 4.1.1 Nồi 35 4.1.2 Nồi 42 4.2 VỈ ỐNG 47 4.3 HỆ THỐNG TAI ĐỠ 48 4.3.1 Khối lượng vật liệu .48 4.3.2 Khối lượng nước 50 4.4 MẶT BÍCH 52 4.4.1 Để nối ống dẫn .52 4.4.2 Để nối phận thiết bị 53 PHẦN SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠ ĐẶC 55 5.1 HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NỒI XUÔI CHIỀU 55 5.2 THUYẾT MINH QUY TRÌNH 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang iv Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười DANH SÁCH BẢNG Bảng Nhiệt độ áp suất nồi .8 Bảng Tổn thất nhiệt độ nồng độ tăng cao Bảng Bảng tóm tắt tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh .11 Bảng Tổn thất chung hệ thống cô đặc 12 Bảng Nhiệt dung riêng dung dịch đường sucrose 13 Bảng Các thông số lượng 15 Bảng Lượng nhiệt cung cấp .16 Bảng Nhiệt tải riêng q1 phía ngưng 19 Bảng Hệ số cấp nhiệt theo nhiệt độ sôi 20 Bảng 10 Nhiệt tải riêng q2 phía dung dịch sơi 20 Bảng 11 Hiệu số nhiệt độ hữu ích 21 Bảng 12 Bề mặt truyền nhiệt 21 Bảng 13 Kích thước buồng bốc .25 Bảng 14 Kích thước ống dẫn 26 Bảng 15 Bảng tóm tắt thiết bị 26 Bảng 16 Kích thước thiết bị ngưng tụ Baromet .32 Bảng 17 Tổng hợp chiều dày buồng đốt, buồng bốc 47 Bảng 18 Thể tích thép .49 Bảng 19 Thể tích đáy nắp thiết bị 50 Bảng 20 Thể tích nước .51 Bảng 21 Chân thép thiết bị thẳng đứng 52 Bảng 22 Mối ghép bích nối phận thiết bị ống dẫn 53 Bảng 23 Mối ghép bích thân với đáy nắp 54 SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang v Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười QUY ƯỚC KÝ HIỆU Để đơn giản việc thích tài liệu, quy ước ký hiệu sau: - [AI – x] – Sổ tay trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất, tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - [AII – x] – Sổ tay q trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất, tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật - [B – x] – Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng, T.S Phan Văn Thơm Với: x: số trang Số công thức, bảng, hay địa trang web ghi dấu ( ) SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang vi Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐƯỜNG SUCROSE Surose thành phần quan trọng mía, sản phẩm cơng nghiệp sản xuất đường, disacarit có cơng thức C 12H22O11 Trọng lượng phân tử sucrose 342,30 Sucrose cấu tạo từ hai đường đơn α, D-glucose β, Dfructose Hình Cơng thức cấu tạo sacaroza Tinh thể đường sucrose suốt, không màu, nhiệt độ nóng chảy 186 – 188 C Nếu ta đưa từ từ đến nhiệt độ nóng chảy, đường biến thành dạng sệt suốt Nếu kéo dài thời gian đun đun nhiệt độ cao, đường nước phân huỷ biến thành caramen Đường dễ hồ tan nước, khơng tan dầu hoả, cloroform, benzen, ancol…Độ nhớt dung dịch đường tăng theo chiều tăng nồng độ giảm theo chiều tăng nhiệt độ o Do dung dịch đường sucrose không chịu nhiệt độ cao (chất tan dễ bị biến tính) nên địi hỏi phải đặc nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân mặt thống thấp hay thường gọi áp suất chân khơng Như vậy, sử dụng hệ thống cô đặc nồi xuôi chiều để cô đặc dung dịch đường sucrose 1.2 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ LÝ THUYẾT CÔ ĐẶC VÀ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC 1.2.1 Giới thiệu chung đặc Cơ đặc q trình làm tăng nồng độ cấu tử dung dịch hay nhiều cấu tử, cách tách phần dung môi khỏi dung dịch dạng hơi, dung chất hòa tan dung dịch khơng bay hơi, nồng độ dung chất tăng dần lên SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang vii Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười Q trình đặc thường tiến hành trạng thái sôi, nghĩa áp suất riêng phần dung môi bề mặt dung dịch áp suất làm việc thiết bị Q trình đặc thường ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp hóa chất thực phẩm cô đặc muối, đường, sữa,… Hơi dung mơi tách q trình đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đun nóng cho thiết bị khác, dùng thứ để đun nóng thiết bị ngồi hệ thống đặc gọi phụ Truyền nhiệt q trình đặc thực trực tiếp gián tiếp, truyền nhiệt trực tiếp thường dùng khói lị cho tiếp xúc với dung dịch, truyền nhiệt gián tiếp thường dùng bão hịa để đốt nóng Q trình đặc thực áp suất khác nhau, làm việc áp suất thường dùng thiết bị hở, làm việc áp suất khác (chân khơng áp suất dư) dùng thiết bị kín Q trình đặc tiến hành liên tục hay gián đoạn thiết bị nồi nhiều nồi Khi cô đặc nồi, muốn sử dụng thứ để đốt nóng lại phải nén thứ đến áp suất đốt (gọi thiết bị có bơm nhiệt) Khi đặc nhiều nồi dung dịch từ nồi sang nồi kia, thứ nồi trước làm đốt cho nồi sau 1.2.2 Phân loại Có nhiều cách phân loại khác tổng quát lại cách phân loại theo đặc điểm cấu tạo có loại chia làm ba nhóm chủ yếu sau đây: - Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên + Loại 1: Có buồng đốt trong; có ống tuần hồn hay ống tuần hồn ngồi + Loại 2: Có buồng đốt ngồi - Nhóm 2: Dung dịch đối lưu cưỡng (tuần hồn cưỡng bức) + Loại 3: Có buồng đốt trong, có ống tuần hồn ngồi SVTH: Phan Trí Ngun B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang viii Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười + Loại 4: Có buồng đốt ngồi, có ống tuần hồn ngồi - Nhóm 3: Dung dịch chảy thành màng mỏng + Loại 5: Màng dung dịch chảy ngược lên, có buồng đốt hay ngồi + Loại 6: Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt hay ngồi 1.2.3 Thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm 1.2.3.1 Cấu tạo - Phịng đốt - Ống truyền nhiệt - Ống tuần hoàn 1.2.3.2 Nguyên tắc hoạt động Dung dịch phòng đốt ống cịn đốt vào khoảng trống phía ngồi ống Khi làm việc, dung dịch ống truyền nhiệt sơi tạo thành hỗn hợp lỏng có khối lượng riêng giảm bị đẩy từ lên miệng ống, cịn ống tuần hồn thể tích dung dịch đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn so với ống truyền nhiệt, lượng tạo ống hơn, vậy, khối lượng riêng hỗn hợp – lỏng lớn ống truyền nhiệt, bị đẩy xuống Kết thiết bị có chuyển động tuần hoàn tự nhiên từ lên ống truyền nhiệt từ xuống ống tuần hoàn Tốc độ tuần hồn lớn tốc độ cấp nhiệt dung dịch tăng làm giảm đóng cặn bề mặt truyền nhiệt Q trình tuần hồn tự nhiên thiết bị tiến hành liên tục nồng độ dung dịch đạt yêu cầu mở van đáy để tháo sản phẩm 1.2.3.2 Ưu nhược điểm - Ưu điểm: + Thiết bị cấu tạo đơn giản, dễ sữa chửa làm + Hệ số truyền nhiệt K lớn SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang ix Đồ án kỹ thuật thực phẩm S=0,5∗1,8 GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười 97714000∗0,95 −1 ) +1,6∗10 (√ 97714000∗0,95−1,73∗34724,547 −3 −3 =1,89∗10 mm Chọn S = mm Kiểm tra ứng suất theo áp suất thử: σ= [ D t + ( S−C ) ] p0 ≤ σ c ( S−C ) ϕ 1,2 , N/m2 [AII – 365] – (XIII.26) Áp suất thử tính tốn p0 xác định theo công thức: p0 = pth + p1, N/m2 pth: áp suất thử thủy lực, N/m2 Tra từ [AII – 365] – (XIII.5)ta có: pth = 1,5.pmt = 1,5 53856,9 = 80785,35 N/m2 p1: áp suất thử thủy tĩnh cột chất lỏng, p1 = 9518,643 N/m2 p0 = pth + p1 = 80785,35+9518,643 = 90303,993 N/m2 σ= [ Dt + ( S−C ) ] p [ 1,8+ ( 3−1,6 ) 0−3 ] 90303,993 ( S−C ) ϕ = −3 ( 3−1,6 ) 0,95 =61155493,61< σc 1,2 Vậy S = mm đạt yêu cầu b Đáy buồng đốt Đáy hình elip có gờ, làm việc chịu áp suất ngồi, thép CT3 Chiều dày đáy xác định theo cơng thức: ,m Khi [AII – 387] – (XIII.50) bỏ qua đại lượng p mẫu số Dt: đường kính duồng đốt, Dt = 1,8 m Pn: áp suất tính tốn bên ngồi, Pn = 34724,457 N/m2 SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang l Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười hb: chiều cao phần lồi đáy, tra bảng [AII – 382] – (XIII.10) ứng với Dt = 1,8 m có hb = 0,45 m k: hệ số không thứ nguyên, k =1− d Dt d: đường kính lỗ lớn đáy, cửa sản phẩm, chọn d = 0,15 m d 0,15 k =1− D =1− 1,8 =0,9167 t k1: hệ số, đáy có lỗ khơng tăng cứng k1 = 0,64 h = 0,95 [n] = 97,714.106 N/m2 C: số bổ sung, tính tương tự, C = 1,6.10-3 m, có tăng thêm sau tính thử S Thêm mm S – C 10 mm Thêm mm 20 mm > S – C > 10 mm [σk ] p S= Dt p 3,8 [ σ k ] k k ϕ h k ϕh = 97714000 0,9167 0,95=2450,59 >30 34724,457 Dt 1,8 34724,457 1,8 −3 +C= +1,6.1 hb 3,8.97714000 0,9167 0,64 0,95 2.0,45 = 0,0022 m = 2,2 mm S – C = 2,2 - 1,6 = 0,8 mm < 10 mm Thêm mm vào C S = 2,2 + = 4,2 mm Chọn S = mm * Kiểm tra ứng suất thử thủy lực: D 2t +2h b ( S−C ) ] p0 σ [ σ= ≤ c 7,6k k ϕh h b ( S−C ) 1,2 , N/m2 [AII – 387] – (XIII.51) Áp suất thử P0 = 1,5.Pn = 1,5.34724,457 = 52086,6855 N/m2 SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang li Đồ án kỹ thuật thực phẩm σ = GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười [ 1,82+ 2.0,45 ( 5−1,6 ) 10−3 ] 52086,6855 −3 7,6.0,9167.0,64 0,95 0,45 ( 5−1,6 ) =36914161,45< σc =200.10 1,2 Vậy S = mm đạt yêu cầu 4.1.2.2 Buồng bốc a Thân hình trụ hàn làm việc chịu áp suất ngoài, thép CT3 Kiểm tra điều kiện: l 1 D ( ) pn l t E D 0,4 ≤0 , 523 l: chiều dài (chiều cao) tính tốn thiết bị, l = Hb = 1,8 m D: đường kính buồng bốc, Dbb = 1,8 m l 1,8 ¿ D = 1,8 =1 ¿ thỏa pn: áp suất tính tốn bên ngồi, hiệu số áp suất khí áp suất thứ bên trong, N/m2 pn= (1- png ).9,81.104 pn = (1 – 0,1605).9,81.104 = 82354,95 N/m2 Et: module đàn hồi nhiệt độ thành, Et = 185.109 N/m2 ( pn l t E D ) ( 0,4 = 82354,95 1,8 185∗10 1,8 ) 0,4 =0,0028830 82354,95 1,8 82354,95 1,8 −3 S= 3,8.97714000 0,67 0,64 0,95 2.0,45 +1,6.1 = 0.00356 m= 3,56 mm S – C = 3,56 - 1,6 = 1,96 mm < 10 mm Thêm mm vào C S = 3,56 + = 5,56 mm Chọn S = mm * Kiểm tra ứng suất thử thủy lực: , N/m2 Áp suất thử [AII – 387] – (XIII.51) = 1,5Pn = 1,5 82354,95 = 123532,425 N/m2 ( 1,8 )2+ 2.0,45 ( 6−1,6 ) 10−3 ] 123532,425 σ [ σ= =65373132,08< c 1,2 −3 7,6.0,67 0,64 0,95 0,45 (6−1,6).1 Vậy S = mm đạt yêu cầu Bảng 17 Tổng hợp chiều dày buồng đốt, buồng bốc Nồi Buồng đốt (mm) Buồng bốc (mm) Thân trụ Đáy Thân trụ nắp 5 10 4.2 VỈ ỐNG Buồng đốt có vỉ ống cố định hàn vào mặt mặt Chiều dày vỉ ống Sv phải đảm bảo giữ chặt ống truyền nhiệt ống tuần hoàn, bền tác dụng loại ứng suất, chống ăn mòn Chọn phương pháp gắn ống vào vỉ phương pháp hàn Chiều dày tối thiểu: SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang liv Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười dn +5 Smin = , mm dn: đường kính ngồi ống truyền nhiệt, dn = 101,6 mm Smin = dn 101,6 +5= +5=17,7 mm 8 Để giữ nguyên hình dạng vỉ ống sau nong hàn đảm bảo tiết diện dọc giới hạn thành lỗ gần fm phải lớn tiết diện nhỏ cho phép fmin: fm = Sv(t – d1) fmin = 5.d1 f = 5d1 Sv t −d t−d Với : d1 = dn + = 101,6 + = 102,6 mm t = 1,3.dn = 1,3.101,6 = 132,08 mm 5.102,6 Sv 132,08−102,6 =17, mm Tính đến ăn mịn phía: C = mm Sv = 17,4 + = 19,4 mm Chọn Sv = 20 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 = 0,1016+0,0974 =¿0,0995 m l: chiều dài ống, l = m : chiều dày thành ống, = 2,108 mm = 2,108.10-3 m SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang lv Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười : khối lượng riêng thép , = 7850 kg/m3 m1 = n..d.l.. = 84..0,0995.1.2,108.10-3.7850 = 434,5 kg 4.3.1.2 Khối luợng thép m2 = V., kg V: tổng thể tích thép sử dụng, m 3, bao gồm thép làm ống tuần hoàn, vỉ ống, buồng bốc, buồng đốt, nắp đáy : khối lượng riêng thép CT3, = 7850 kg/m3 - Thể tích thép tính 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 : chiều dày, m ( chọn tính theo nồi 2) Bảng 18 Thể tích thép d trong, m m d trung bình, m l, m V, m3 Ống tuần hoàn 0,4 0,003 0,403 0,0038 Buồng bốc 1,8 0,01 1,81 1,8 0,102 Buồng đốt 1,6 0,003 1,603 0.0151 b Đối với vỉ ống (2 vỉ) V= , m3 D: đường kính vỉ, đường kính buồng đốt, D = 1,6 m : chiều dày vỉ, = 20 mm = 0,02 m Sn: tổng tiết diện ngang ống truyền nhiệt, m2 SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang lvi Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười Sn = 84. ¿ ¿= 0,681 m2 Sth: tiết diện ngang ống tuần hoàn, m2 Sth = .¿ ¿= 0,1307 m2 [ V = δ π ] [ ] D2 1,62 −( S n+ S t h ) =2.0,02 π −( 0,681+0,1307 ) =¿0,04796 m3 4 c Đối với đáy nắp πD V = , m3 δ D: đường kính phơi, m [AII – 385] – (Bảng XIII.12) : chiều dày, m Bảng 19 Thể tích đáy nắp thiết bị D trong, m δ, m D (phôi), m V, m3 Nắp 1,8 0,006 1,843 0,016 Đáy 1,6 0,006 1,607 0,0122 Vậy: - Tổng thể tích thép V = 0,0038+0,102+0,0151+0,04796+0,016+0,0122 = 0,19706 m3 - Tổng khối lượng thép m2 = 0,19706 7850 = 1547 kg - Tổng khối lượng vật liệu M = m1 + m2 = 434,5 + 1547 = 1981,5 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 buồng bốc, buồng đốt, nắp đáy, m3 SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang lvii Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười : khối lượng riêng nước, lấy 200C, = 998,2 kg/m3 π D l - Thể tích nước buồng bốc buồng đốt tính sau: V = , m3 D: đường kính trong, m l: chiều cao, m Thể tích nước nắp đáy: tra bảng XIII.10 theo đường kính Bảng 20 Thể tích nước Vị trí D, m l, m V, m3 Buồng bốc 1,8 1,8 4,5804 Buồng đốt 1,6 2,0106 Nắp 1,8 1,1451 Đáy 1,6 0,8042 8,5403 Tổng: Khối lượng nước: m3 = V. = 8,5403 998,2 = 8524,93kg Khối lượng cực đại: m = m1 + m2 + m3 =434,5+1547+8524,93= 10506,43 kg Trọng lượng cực đại: Pmax = m.g =10506,43.9,81 = 103068,0783 N Chọn sử dụng tai đỡ Trọng lượng tai đỡ phải chịu là: 103068,0783 /4 = 25767,02 N B1 a H S S L SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 d B Trang lviii Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười Hình 7: Sơ đồ mặt cắt tai treo Tra bảng XIII.36: Bảng 21 Chân thép thiết bị thẳng đứng Tải trọng cho phép tai đỡ G.10-4 Bề mặt đỡ F.104 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10-6 N m2 N/m2 2,5 173 1,45 L B B1 H S A D Mm 150 120 130 215 Khối lượng tai đỡ Kg 20 30 3,84 4.4 MẶT BÍCH Mặt bích phận quan trọng dùng để nối phần thiết bị nối phận khác với thiết bị Do hệ thống làm việc với áp suất thấp < 0,1*10 N/m2 nên chọn loại bích liền, phận hàn liền với thiết bị 4.4.1 Để nối ống dẫn Chọn bích liền kim loại đen kiểu SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang lix Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười Hình 8: Sơ đồ mặt cắt bích liền kim loại đen loại Tra từ [AII – 409] – (XIII.26) ta có: Bảng 22 Mối ghép bích nối phận thiết bị ống dẫn Loại Py.10-6 Dy Ống Kích thước nối Kiểu bích N/m2 Dn D Dδ DI Bulơng db Mm Z H Cá i mm Ống nhập liệu 0.25 40 45 130 10 80 M12 12 Ống tháo liệu 0.25 32 38 120 90 70 M12 12 Ống dẫn đốt 0.25 150 159 260 22 202 M16 16 Ống dẫn thứ 0.25 300 325 435 39 365 M20 12 22 Ống dẫn nước ngưng 0.25 32 38 120 90 70 M12 12 4.4.2 Để nối phận thiết bị Chọn bích liền thép kiểu Tra từ [AII – 417] - (XIII.27) ta có: Bảng 23 Mối ghép bích thân với đáy nắp Kiểu bích Kích thước nối (mm) Loại Py.10-6 N/m2 Dt mm D Db DI D0 Bulông db Mm Buồng đốt 0.1 1600 SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 174 1690 1660 1613 M20 z H Mm 32 28 Trang lx Đồ án kỹ thuật thực phẩm Buồng bốc 0.1 GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười 1800 SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 194 1890 1860 1815 M20 40 28 Trang lxi Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười PHẦN SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠ ĐẶC 5.1 HỆ THỐNG CƠ ĐẶC NỒI XI CHIỀU Hình Sơ đồ hệ thống cô đặc 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 đường sucrose nồng độ đầu 15% (theo khối lượng) từ thùng chứa (1) bơm lên thùng cao vị (3) Từ đây, dung dịch đưa qua lưu lượng kế (4), qua thiết bị đun nóng (5) để đạt nhiệt độ ban đầu mong muốn, sau đưa vào nồi đặc để thực trình bốc Hơi đốt đưa vào nồi nước bão hịa có áp suất 1,232 at (theo thang áp suất tuyệt đối đơn vị áp suất kỹ thuật) Dung dịch vào nồi 1, bên SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang lxii Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười ống truyền nhiệt cịn đốt phía ngồi ống truyền nhiệt Q trình trao đổi nhiệt diễn ra, dung dịch nâng nhiệt độ lên đến nhiệt độ sôi bắt đầu bốc Ở dung dịch cô đặc tuần hồn tự nhiên đến đạt nồng độ chất khơ 24,37% chuyển sang nồi nhờ chênh lệch áp suất nồi Hỗn hợp – lỏng bốc lên với tốc độ lớn, va đập vào cạnh hình zigzag phận tách bọt (bộ phận phân ly lỏng – hơi) giọt chất lỏng rơi trở lại Hơi thứ nồi dùng làm đốt cho nồi Ở nồi dung dịch đặc tuần hồn tự nhiên đến đạt nồng độ 65% mở van xả vào bồn chứa Dung dịch chuyển từ nồi sang nồi vào bồn chứa cách tự nhiên liên tục Hơi thứ nồi đưa vào thiết bị ngưng tụ tạo chân không áp suất 0,1605 at SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang lxiii Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười TÀI LIỆU THAM KHẢO NGUYỄN BIN ĐỖ VĂN ĐÀI 2006 Sổ tay q trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất tập Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật Hà Nội PHAN VĂN THƠM 2004 Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng Trường Đại học Cần Thơ Các trang web: http://www.sugartech.co.za http://rpaulsingh.com http://www.engineeringtoolbox.com http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp SVTH: Phan Trí Nguyên B1800339 Trần Thị Huyền Trân B1800403 Trang lxiv ... B1800339 B1800403 Lớp: Công nghệ thực phẩm khóa 44 Thời gian thực hiện: từ 22 /10 /20 20 đến 20 / 12/ 2 020 TÊN NHIỆN VỤ: Tính tốn thiết kế hệ thống cô đặc nồi dung dịch đường sucrose Số liệu ban đầu:... xi Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười 2. 1 .2 Lượng thứ phân bố nồi Gọi W1, W2 lượng thứ bốc lên nồi nồi 2, kg/h Ta có: W1 + W2 = 769 ,2 kg/h (1) Giả sử lượng thứ nồi: (2) sau tính. .. xix Đồ án kỹ thuật thực phẩm GVHD: PGs.Ts Nguyễn Văn Mười W1, i1 W2, i2 Gđ, Tđ, Cđ D, iđ G2, C2, Ts2 G1, C1, Ts1 D, Cn1, W1, Cn2, Hình Sơ đồ khối hệ thống đặc nồi Phương trình cân lượng: - Nồi