Thiết kế thiết bị cô đặc đường mía năng suất 9800 kg/h , hệ hai nồi liên tục xuôi chiều

1. Thiết kế thiết bị cô đặc đường mía năng suất 9800 kg/h , hệ hai nồi liên tục xuôi chiều.

Bộ Giáo Dục & Đào Tạo Cộng Hoà Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội Độc lập – Tự Do – Hạnh Phúc  Viện công nghệ Sinh Hoc và Thực Phẩm Bộ Môn : Quá Trình & Thiết Bị Đồ án môn học QUÁ TRÌNH & THIẾT BỊ Họ & Tên SV: Nguyễn Thanh Dung MSSV: 20103638 Lớp : Kĩ thuật thực phẩm 1- K55 GVHD : PGS.TS Tôn Thất Minh. 1. Đề đồ án : Thiết kế thiết bị cô đặc đường mía năng suất 9800 kg/h , hệ hai nồi liên tục xuôi chiều. 2. Nhiệm vụ (nội dung yêu cầu và số liệu ban đầu) : 1. Năng suất : 10000 kg/h 2. Nồng độ đầu : 15% khối lượng 3. Nồng độ cuối :60% khối lượng 4. Nhiệt độ hơi nước bão hòa: 130 o C 5. Nhiệt độ hơi thứ nồi cuối: 74 o C 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán : 1. Tổng quan. 2. Thuyết minh quy trình công nghệ. 3. Tính toán cân bằng vật chất và năng lượng. 4. Tính toán và thiết kế thiết bị chính. 5. Tính toán thiết bị phụ. 6. Kết luận. 4. Các bản vẽ : - Bản vẽ chi tiết thiết bị chính : 1 bản A1 - Bản vẽ sơ đồ qui trình công nghệ : 1 bản A1 5. Ngày hoàn thành đồ án : 24/5/2013 6. Ngày bảo vệ và chấm đồ án : 25/5/2013 Ngày 25 tháng 05 năm 2013 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 1 NHẬN XÉT ĐỒ ÁN 1. Cán bộ hướng dẫn. Nhận xét: Điểm : __________ Chữ ký : __________ 2. Hội đồng bảo vệ. Nhận xét: Điểm : __________ Chữ ký : __________ Điểm tổng kết : __________ 2 Đồ án Quá trình & Thiết bị là cơ hội tốt cho sinh viên nắm vững kiến thức đã học; tiếp cận với thực tế thông qua việc tính toán, lựa chọn quy trình & các thiết bị với số liệu cụ thể. Đây là cơ sở để sinh viên dễ dàng nắm bắt công nghệ và giải quyết những vấn đề kỹ thuật tổng hợp một cách nhanh chóng, phục vụ cho công việc sau này.Trong công nghệ hóa học và thực phẩm có rất nhiều phương pháp sản suất khác nhau ứng dụng cho các quá trình chế biến, tùy thuộc vào từng loại nguyên liệu và yêu cầu về chất lượng sản phẩm. Một trong các phương pháp đó là cô đặc: Cô đặc là quá trình làm bay hơi một phần dung môi của dung dịch chứa chất tan không bay hơi ở nhiệt độ sôi với mục đích: +Thu dung môi ở dạng nguyên chất ( cất nước ) +Làm tăng nồng độ chất tan +Tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể ( kết tinh ) Với nhiệm vụ thiết kế là tính toán, thiết kế hệ thống cô đặc hai nồi xuôi chiều làm việc liên tục để cô đặc dung dịch đường mía. Với mục đích xem việc sử dụng hơi thứ thay hơi đốt có ý nghĩa về mặt sử dụng nhiệt như thế nào. Em xin chân thành cảm ơn thầy Tôn Thất Minh đã chỉ dẫn tận tình trong quá trình em thực hiện đồ án. Đồng thời em cũng xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô khác trong bộ môn cũng như các bạn đã giúp đỡ, cho em những ý kiến tư vấn bổ ích trong quá trình hoàn thành đồ án này. Tuy nhiên do kiến thức còn hạn hẹp nên trong đồ án còn khá nhiều thiếu sót, em rất mong nhận được nhiều ý kiến đóng góp chỉ dẫn của quý thầy cô và các bạn. 3 LỜI NÓI ĐẦU LỜI NÓI ĐẦU Đầu đề đồ án 1 Lời nói đầu 4 Mục lục 7 Chương I: Tổng quan 7 I.1. Nhiệm vụ của đồ án 7 I.2. Tính chất nguyên liệu 7 I.2.1. Tính chất vật lý của mía 7 I.2.2 Tính chất hóa học của đường mía 7 I.3. Quá trình cô đặc 8 I.3.1. Định nghĩa 8 I.3.2. Các phương pháp cô đặc 8 I.3.3. Bản chất của sự cô đặc do nhiệt 8 I.3.4. Ứng dụng của cô đặc 8 I.4. Thiết bị cô đặc 8 I.4.1 Phân loại và ứng dụng 8 I.4.2 Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc 9 Chương II: Qui trình công nghệ 10 II.1. Cơ sở lựa chọn qui trình công nghệ 10 II.2. Thuyết minh quy trình công nghệ 10 Chương III: Cân bằng vật chất và cân bằng năng lượng 12 III.1 Dữ kiện ban đầu 12 III.2 Cân bằng vật chất 12 III.2.1. Lượng dung môi nguyên chất bốc hơi khi nồng độ thay đổi 12 III.2.2. Nồng độ cuối của dung dịch trong từng nồi 12 III.2.3. Xác định nhiệt độ và áp suất mỗi nồi 13 III.2.4. Xác định tổn thất nhiệt độ 14 III.2.5. Tổn thất nhiệt do nồng độ 14 III.2.6. Tổng thất nhiệt do áp suất thuỷ tĩnh 15 III.2.7. Tổn thất nhiệt do đường ống gây ra 15 III.2.8. Tổn thất nhiệt độ cả hệ thống 15 III.2.9. Chênh lệch nhiệt độ hữu ích của từng nồi và của cả hệ thống 15 III.3. Cân bằng năng lượng 16 III.3.1. Nhiệt dung riêng 16 III.3.2. Lập phương trình cân bằng nhiệt lượng 17 Chương IV: Kích thước thiết bị chính 19 IV.1. Bề mặt truyền nhiệt của buồng đốt 19 IV.1.1. Tính nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp 19 IV.1.2. Tính hệ số truyền nhiệt K của mỗi nồi 19 IV.1.3. Diện tích bề mặt truyền nhiệt của mỗi nồi 23 IV.2. Tính kích thước buồng đốt và buồng bốc 24 IV.2.1. Buồng đốt 24 IV.2.2. Buồng bốc 26 Chương V: Tính bền cơ khí cho thiết bị 28 V.1. Tính bền cho thân 28 V.1.1. Thân buồng đốt 28 V.1.2. Thân buồng bốc 31 4 MỤC LỤC MỤC LỤC V.2. Tính bền cho đáy và nắp thiết bị 34 V.2.1 Nắp thiết bị 34 V.2.2 Đáy thiết bị 37 V.3. Tính bích, đệm, bulông, vỉ ống và tay treo 40 V.3.1. Tính bích 40 V.3.2. Đệm 41 V.3.3. Bulông ghép bích 41 V.3.4. Vỉ ống 42 V.3.5. Tai treo 43 V.4. Tính kích thước ống dẫn 43 V.5. Kính quan sát 43 Chương VI: Tính thiết bị phụ 44 VI.1. Thiết bị ngưng tụ Baromet 44 VI.1.1. Lượng nước lạnh cần tưới và thiết bị ngưng tụ 44 VI.1.2. Thể tích không khí và khí không ngưng cần hút khỏi Baromet 44 VI.1.3. Các kích thước chủ yếu của thiết bị ngưng tụ Baromet 45 VI.2. Thiết bị gia nhiệt dòng nhập liệu 49 VI.2.1. Yêu cầu 49 VI.2.2. Tính lượng hơi đốt cần dùng 49 VI.2.3. Tính hệ số truyền nhiệt 50 VI.2.4. Tính hệ số truyền nhiệt 52 VI.2.5. Tính diện tích truyền nhiệt 52 VI.2.6. Số ống truyền nhiệt 52 VI.2.7. Đường kính thiết bị gia nhiệt 53 VI.2.8. Kích thước của thiết bị gia nhiệt nhập liệu 53 VI.3. Bồn cao vị 53 VI.4. Bơm 55 VI.4.1. Bơm nước cho thiết bị ngưng tụ, bơm nhập liệu các nồi, bơm tháo liệu 55 VI.4.2. Bơm chân không 56 Kết luận 58 Tài liệu tham khảo 59 5 TỔNG QUAN I.1 Nhiệm vụ của đồ án: Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch đường mía ba nồi xuôi chiều với yêu cầu công nghệ như sau:  Năng suất theo sản phẩm: 10000 kg/h  Nồng độ đầu: 15% khối lượng.  Nồng độ cuối: 60% khối lượng.  Hơi thứ nồi cuối : 75 o C  Nhiệt độ hơi nước bão hòa: 130 o C  I.2 Tính chất nguyên liệu: I.2.1 Khái quát Ngành công nghiệp mía đường là một ngành công nghiệp lâu đời ở nước ta. do nhu cầu thị trường nước ta hiện nay mà các lò đường với quy mô nhỏ ở nhiều địa phương đã được thiết lập nhằm đáp nhu cầu này. tuy nhiên, đó chỉ là các hoạt động sản xuất một cách đơn lẻ, năng suất thấp, các ngành công nghiệp có liên quan không gắn kết với nhau đã gây khó khăn cho việc phát triển cộng nghiệp đường mía. Trong những năm qua, ở một số tỉnh thành của nước ta, ngành công nghiệp mía đường đã có bước nhảy vọt rất lớn. diện tích mía đã tăng lên một cách nhanh chóng, mía đường hiện nay không phải là một ngành đơn lẻ mà đã trở thành một hệ thống liên hiệp các ngành có quan hệ chặt chẽ với nhau. mía đường vừa tạo ra sản phẩm đường làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp như bánh, kẹo, sữa… đồng thời tạo ra phế liệu là nguyên liệu quý với giá rẻ cho các ngành sản xuất như rượu… I.2.1 Tính chất vật lý của đường mía. Thành phần chủ yếu của dung dịch đường mía là : nước chiếm tỷ lệ nhiều nhất( 70 – 85% ), saccaroza ( 10 – 15 % ). Saccaroza là thành phần quan trọng nhất, là sản phẩm cuối cùng của quá trình sản xuất đường. Có công thức phân tử C12 H 22O11 cấu tạo từ hai loại đường đơn là glucoza và fructoza. M= 342 ( đvC). Có một số tính chất vật lý : -Tồn tại dạng tinh thể, trong suốt , không màu. -Tỷ trọng 1,5879 g/cm3, nhiệt độ nóng chảy 186 – 188 o C. -Độ hòa tan : tan tốt trong nước, độ hòa tan tăng khi nhiệt độ tăng. Tuy nhiên dung dịch đường không tinh khiết độ hòa tan phụ thuộc vào những chất không đường (VD: KCl, NaCl …có mặt sẽ làm độ hòa tan tăng, vì vậy đường không bao giờ kết tinh hoàn toàn mà tạo mật rỉ. Ngược lại nếu có glucoza, fructoza,CaCl, MgCl … làm giảm độ hòa tan). - Độ ngọt: Do gốc OH tạo nên, nếu dung dịch chứa nhiều đường khử( glucoza, fructoza ) thì sẽ ngọt hơn. I.2.2 Tính chất hóa học của đường mía. +Dưới tác dụng xúc tác của axit, saccaroza bị thủy phân thành glucoza và fructoza – quá trình chuyển hóa đường. Tốc độ chuyển hóa phụ thuộc vào : - PH và nhiệt độ của dung dịch: pH càng thấp, nhiệt độ càng cao thì tốc độ chuyển hóa đường tăng nhanh chóng. - Thời gian: thời gian càng lâu thì tạo thành đường chuyển hóa càng nhiều, vì vậy ảnh hưởng không tốt đến sản xuất đường và làm tổn thất đường, gây khó khăn cho quá trình kết tinh đường. 6 CHƯƠNG I + Dưới tác dụng của kiềm: saccaroza có tính chất như axit yếu: - Trong môi trường kiềm ở nhiệt độ cao hoặc kiềm đậm đặc saccaroza bị thủy phân thành alđêhyt, axeton, axit hữu cơ và tạp chất có màu vàng nâu. Môi trường có pH cang lớn thì saccaroza bị phân hủy càng nhiều. - Dưới tác dụng của kim loại iềm thổ, dung dịch đường biến thành sacarat, gây ảnh hưởng xấu đến sản xuất, do làm tăng tổn thất đường và độ nhớt dung dịch. +Dưới tác dụng của nhiệt độ > 200 o C saccaroza mất nước tạo thành các chất caramen có màu từ vàng tới nâu đen. Phản ứng này làm tăng độ màu của dung dịch đường non, đường thành phẩm, màu này rất khó loại bỏ. I.3 Quá trình cô đặc: I.3.1 Định nghĩa: Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử. Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệch nhiệt sôi rất cao thường được tiến hành bằng cách tách một phần dung môi (cấu tử dể bay hơi hơn). Đó là các quá trình vật lý - hóa lý. I.3.2 Các phương pháp cô đặc: Phương pháp nhiệt: dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng. Phương pháp lạnh: khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan. Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến thiết bị làm lạnh. I.3.3 Bản chất của sự cô đặc do nhiệt: Dựa theo thuyết động học phân tử: Để tạo thành hơi (trạng thái tự do) thì tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn. Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc phục lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài. Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để các phần tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này. Bên cạnh đó, sự bay hơi chủ yếu do các bọt khí hình thành trong quá trình cấp nhiệt và chuyển động liên tục, do chênh lệch khối lượng riêng các phần tử ở trên bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc. I.3.4 Ứng dụng của cô đặc: Ứng dụng trong sản xuất hóa chất, thực phẩm, dược phẩm. Mục đích để đạt được nồng độ dung dịch theo yêu cầu, hoặc đưa dung dịch đến trạng thái quá bão hòa để kết tinh. Sản xuất thực phẩm: đường, mì chính, các dung dịch nước trái cây Sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl 2 , các muối vô cơ … I.4 Thiết bị cô đặc: I.4.1 Phân loại và ứng dụng: a. Theo cấu tạo và tính chất của đối tượng cô đặc: Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dể dàng qua bề mặt truyền nhiệt. Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 - 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt. Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm. Thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như nước trái cây, hoa quả ép… b. Theo phương pháp thực hiện quá trình: 7 Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi. Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc là ngắn nhất. Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt được là không cao. Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôi thấp hơn do có áp suất chân không. Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước liên tục. Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt. Số nồi không nên lớn quá vì sẽ làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi so với chi phí bỏ ra. Có thể cô đặc chân không, cô đặc áp lực hay phối hợp cả hai phương pháp. Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu quả kinh tế. Cô đặc liên tục: Cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn, có thể tự động hóa. ⇒ Tùy điều kiện kỹ thuật, tính chất dung dịch để lựa chọn thiết bị cô đặc phù hợp. I.4.2 Các thiết bị và chi tiết trong hệ thống cô đặc: - Thiết bị chính:  Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt.  Buồng đốt, buồng bốc, đáy nắp… - Thiết bị phụ:  Bể chứa sản phẩm, nguyên liệu.  Các loại bơm: bơm dung dịch, bơm nước, bơm chân không.  Thiết bị gia nhiệt.  Thiết bị ngưng tụ Baromet.  Thiết bị đo và điều chỉnh. - Thiết bị ống tuần hoàn trung tâm g ồm:  Phòng đố t .  Ống truyền nh i ệ t  Ống tuần hoàn.  Nguyên tắc hoạt động: Dung dịch ở phòng đốt đi trong ống còn hơi đốt đi vào khoảng trống phía ngoài ống. Khi làm việc,dungdịch ở trong ống truyền nhiệt sôi tạothành hỗn hợphơi - lỏng có khối lượng riêng giảm đi và bị đẩy từ dưới lên trên miệng ống, còn trong ống tuần hoàn thể tích của dung dịch trên một đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn hơn so với ống truyền nhiệt, do đó lượng hơi tạo ra trong ống ít hơn, vì vậy, khối l ượng riêng của hỗn hợp hơi– lỏng ở đây lớn hơn trong ống truyền nhiệt, sẽ bị đẩy xuống dưới. Kết quả là trong thiết bị có chuyển động tuần hoàntự nhiên từ dưới lên trong ống truyền nhiệt và từ trên xuống trong ống tuần hoàn. Tốc độ tuần hoàn càng lớn thì tốc độ cấp nhiệt của dung dịch càng tăng và l àm giảm sự đóng cặn trên bề mặt truyền nh i ệ t . Quá trình tuần hoàn tự nhiên của thiết bị được tiến hành liên tục cho đến kh i nồng độ dung dịch đạt yêu cầu thì mở van đáy để tháo sản phẩm ra. 8  Ưu và nhược đ i ểm : Ưu điểm: Thiết bị cấu tạo đơn giản , dễ sửa chữa và làm s ạch , hệ số truyền nhiệt K khá l ớn, khó bị đóng cặn trên bề mặt gia nhiệt nên có thể dùng để cô đặc dung dịch dễ bị bẩn tắt, dung dịch tuần hòan tự nhiên giúptiết kiệm được năng l ượng. Nhược điểm: Tốc độ tuần hoàn giảm dần theo thời gian vì ống tuần hoàn trung tâm cũng bị đun nóng. QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ II.1 Cơ sở lựa chọn quy trình công nghệ: - Quá trình cô đặc có thể được tiến hành trong một thiết bị cô đặc một nồi hoặc nhiều nồi, làm việc liên tục hoặc gián đoạn. Quá trình cô đặc có thể được thực hiện ở áp suất khác nhau tùy theo yêu cầu kỹ thuật, khi làm việc ở áp suất thường có thể dùng thiết bị hở nhưng khi làm việc ở áp suất thấp thì dùng thiết bị kín cô đặc chân không vì có ưu điểm là có thể giảm được bề mặt truyền nhiệt (khi áp suất giảm thì nhiệt độ sôi của dung dịch giảm dẫn đến hiệu số nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch tăng). - Cô đặc nhiều nồi là quá trình sử dụng hơi thứ thay cho hơi đốt, do đó nó có ý nghĩa kinh tế cao về sử dụng nhiệt. Nguyên tắc của quá trình cô đặc nhiều nồi có thể tóm tắt như sau: Ở nồi thứ nhất, dung dịch được đun nóng bằng hơi đốt, hơi thứ của nồi này đưa vào đun nồi thứ hai, hơi thứ của nồi hai đưa vào đun nồi thứ ba… hơi thứ nồi cuối cùng đi vào thiết bị ngưng tụ. Còn dung dịch đi vào lần lượt nồi nọ sang nồi kia, qua mỗi nồi đều bốc hơi một phần, nồng độ dần tăng lên. Điều kiện cần thiết để truyền nhiệt trong các nồi là phải có chênh lệch nhiệt độ giữa hơi đốt và dung dịch sôi, hay nói cách khác là chênh lệch áp suất giữa hơi đốt và hơi thứ trong các nồi, nghĩa là áp suất làm việc trong mỗi nồi phải giảm dần vì hơi thứ của nồi trước là hơi đốt của nồi sau. Thông thường nồi đầu làm việc ở áp suất dư, còn nồi cuối làm việc ở áp suất thấp hơn áp suất khí quyển. - Trong các loại hệ thống cô đặc nhiều nồi thì hệ thống cô đặc nhiều nồi ngược chiều được sử dụng nhiều. + Ưu nhược điểm của hệ thống cô đặc nhiều nồi ngược chiều:  Ưu điểm: từ nồi đầu đến nồi cuối nồng độ của dung dịch và nhiệt độ đều tăng nên độ nhớt không tăng mấy, kết quả hệ số truyền nhiệt trong các nồi hầu như không giảm. Khi cô đặc ngược chiều lượng nước bốc hơi vào thiết bị ngưng tụ nhỏ hơn xuôi chiều  Nhược điểm: hệ thống cô đặc nhiều nồi ngược chiều là cần phải có bơm để vận chuyển dung dịch. II.2 Sơ đồ và thuyết minh quy trình công nghệ: II.2.1 Sơ đồ công nghệ: 9 CHƯƠNG II Hình vẽ bên: Sơ đồ công nghệ thiết bị cô đặc 2 nồi xuôi chiều. II.2.2 Thuyết minh quy trình: - Dung dịch đường mía 13% khối lượng, được bơm từ bể chứa nguyên liệu lên bồn cao vị, sau đó được cho qua lưu lượng kế rồi vào thiết bị gia nhiệt ban đầu. Tại đây, dung dịch đường mía đi bên trong ống truyền nhiệt và được gia nhiệt bẳng hơi bão hòa đi bên ngoài ống. - Sau khi ra khỏi thiết bị gia nhiệt ban đầu, dung dịch sẽ được nhập vào thiết bị cô đặc thứ I, đây là thiết bị cô đặc có ống tuần hoàn trung tâm, dung dịch đi bên trong ống tuần hoàn trung tâm và ống truyền nhiệt, còn hơi đốt là hơi bão hòa sẽ đi bên ngoài ống, tại đây dung dịch được cô đặc đến % khối lượng. - Sau đó, dung dịch được bơm qua thiết bị cô đặc thứ II, tại đây dung dịch sẽ được cô đặc đến 60% khối lượng. - Hơi đốt là hơi nước bão hòa được đưa vào thiết bị cô đặc thứ I, hơi đốt đi bên ngoài ống truyền nhiệt, nước ngưng sẽ được tháo ra bên ngoài, đồng thời trong ống tháo nước ngưng có bẫy hơi để tránh hơi đốt thoát ra bên ngoài, khí không ngưng cũng sẽ được cho thoát ra bên ngoài qua ống xả. - Hơi thứ của thiết bị cô đặc thứ I sẽ được tận dụng để làm hơi đốt cho thiết bị cô đặc thứ II, tại đây nước ngưng và khí không ngưng cũng được xả bỏ ra ngoài như thiết bị thứ I. - Hơi thứ của thiết bị cô đặc thứ II được đưa vào thiết bị ngưng tụ baromet, dùng nước để ngưng tụ, phần hơi không ngưng tụ sẽ được đưa qua thiết bị tách lỏng để ngưng tụ phần hơi còn lại, phần khí sẽ được hút ra ngoài bằng bơm chân không. 10 [...]... mỗi nồi: Nồi I: ∆tiI = TI – tsI = TI – (tI’ + ∆I’ + ∆I’’) Nồi II: ∆tiII = TII– tsII = TII – (tII’ + ∆II’ + ∆II’’) Trong đó: ∆tiI, ∆tiII, : Hiệu số nhiệt độ hữu ích ở nồi I, nồi II, oC TI, TII, : Nhiệt độ hơi đốt nồi I, nồi II, oC tI , tII’ , : Nhiệt độ hơi thứ nồi I, nồi II, , oC tsI, tsII, : Nhiệt độ sôi của dung dịch ở nồi I, nồi II, oC ∆I , ∆II , : Tổn thất nhiệt độ do nồng độ ở nồi I, nồi II, oC... cho hệ thống, kg/h Gđ : Lượng dung dịch ban đầu, kg/h ϕ : Độ ẩm của hơi đốt i, i 1, i2 : Hàm nhiệt của hơi đốt, hơi thứ nồi I và nồi II, J/kg t , t 1, t2 : Nhiệt độ sôi ban đầu, ra khỏi nồi I, nồi II của dung dịch, C , C 1, C2 : Nhiệt dung riêng ban đầu, ra khỏi nồi I, nồi II của dd, J/kg.độ θ 1, θ2 : Nhiệt độ nước ngưng tụ của nồi I, nồi II Cng 1, Cng2 : Nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ ở nồi I, nồi II,... sau: ∆P1/∆P2 = 1,9 8/1 Mà: ∆P1 + ∆P2 = ∆P = 2,4 03 at Suy ra: ∆P1 = 1,6 at ∆P2 = 0,8 at Ta có: ∆P1 = P1 – P2 ∆P2 = P2 – Pnt Suy ra: P2 = P1 - ∆P1 = 2.782 – 1,6 = 1,1 82 at Với: P1,P2 : áp suất hơi đốt nồi 1, 2 , at Pnt : áp suất ở thiết bị ngưng t , at 12 ∆P 1, ∆P2 : hiệu số áp suất nồi 1 so với nồi 2, nồi 2 so với thiết bị ngưng tụ , at ∆P: hiệu số áp suất cho cả hệ thống, at Nhiệt độ hơi đốt nồi sau bằng... II, oC ∆I’ , ∆II’ ,: Tổn thất nhiệt độ do áp suất thủy tĩnh ở nồi I, nồi II, , oC Tổng hiệu số nhiệt độ hữu ích của toàn hệ thống: ∑∆ti = ∆tiI + ∆tiII Bảng 4: Hiệu số nhiệt độ hữu ích của mỗi nồi T o ( C) III-10/111 t’ o Nồi I 130 ( C) 105 Nồi II 104 75 Tổng 3 nồi ∆’ ∆” o ( C) 0,5 5 ( C) 3,2 o ts o ∆ti o 1,8 7 ( C) 10 7,2 7 ( C) 2 2,7 3 5,4 1 8 3,2 2 0,6 3 ∑∆ ti =2 2,7 3 + 2 0,6 3 =4 3,3 6 III.3 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG:... Bảng 8: Các số liệu tra cứu Nồi I Nồi II λn (W/m.độ) 0,6 835 0,6 769 ρ n (kg/m3) 95 3,0 16 96 9,7 98 Trang12/I Cn (J/kg.độ) 422 7,5 7 420 1,6 5 Trang 165/I µn (Ns/m2) 0,0 00263 0,0 0034 Nồi i tw2 (oC) I II 11 4,1 8 9 2,8 6 Trang 95/I Bảng 10: Nhiệt tải riêng phía dung dịch αn α2 tsdd(0C) ∆ t2(0C) q2 (W/m2) (W/m2.độ) (W/m2.độ) 10 7,2 7 6,9 1 496 1,6 309 1,0 6 2134 5,2 9 8 3,2 9,6 6 387 8,2 1537 1484 5,9 Kiểm tra lại giả thuyết... nhiệt, m2 0,4 × 1,4 2 × sin 60 o × 125 ×.0 .,0 38 + ( 0,4 + 2 × 1,4 × 0,0 38) 2 = 1,6 m , 0,8 × 2 Chọn theo chuẩn đường kính buồng đốt Dt = 1,6 m trang 291 [1] ⇒ Dt = d Ống truyền nhiệt bị thay thế bởi ống tuần hoàn trung tâm: D 0,4 + 1 = 4,9 4 ống Ta có: Dth ≤ t (b − 1) ⇒ b ≥ th + 1 = 0,0 588 t , b: là số ống bị loại nằm trên đường kính ngoài của lục giác đều tính từ tâm, ống  Chọn b = 9 ống Suy ra số ống bị. .. 105 I tw1(0C ) 130 Nồi i 10 1,3 4 1,3 2 10 3,1 7 19 0,7 18 0,4 4 3 α1 r H(m) (kJ/kg) ( (W/m2.đ ộ) 217 9,0 6 7 2 225 0,0 97 2 1056 8,9 9 1118 0,3 3 q1 = α1∆t1 Bảng 7: Nhiệt tải riêng hơi đốt cấp cho thành thiết bị q1 (W/m2) ∆ t1(0C) α 1 (W/m2.độ) 2 1056 8,9 9 2113 7,9 8 1,3 2 1118 0,3 3 1475 8,0 4 Nồi i I II c Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi : Giả sử chế độ sôi sủi bọt và quá trình là đối lưu tự nhiên, ta có: λ α 2 =... tra ứng suất theo áp suất thử: σ= [D t ] + ( S − C ) Po σ c ≤ (công thức XIII.2 6, [2]/ 365) 2.( S − C )ϕ 1,2 Chọn Po=Pth=1.5P=174195 (N/m2) σ =46.106 Vậy chọn chiều dày buồng đốt nồi 1 là: S=4(mm) Nồi 2: 28 Vì buồng đốt nồi 2 làm việc ở áp suất thấp hơn buồng đốt nồi 1 nên chiều dày buồng đốt nồi 2 bé hơn chiều dày buồng đốt nồi 1 Vậy ta chọn chiều dày buồng đốt cho cả hai nồi nồi là 4mm 1.4 Chiều dày... 0,8 8 Thỏa (*) 95 7,7 0,1 36 0,0 000435 0,3 19 2,3 1 1,2 1,5 7 Thỏa (*) µh Nồi I Nồi II Vậy đường kính buồng bốc Db = 2 m b Thể tích buồng bốc: W Vb = (m3) ρ hU p III-23/120 [2] W ρh : Lượng hơi thứ bốc lên trong thiết b , kg/h : Khối lượng riêng hơi th , kg/m3 Up : Cường độ bốc hơi thể tích ở áp suất khác 1 at, m3/m3h Up = fpUt III-24/120 [2] : Cường độ bốc hơi thể tích ở áp suất bằng 1 at, m3/m3h Ut Chọn... fb : Hệ số hiệu chỉnh ở áp suất hơi thứ Hb = P’ 4Vb (m) 2 πD b Bảng 16: Thể tích và chiều cao buồng bốc fb Up W ρh trang 120 [2] III-22/120 [2] Vb Hb 25 Nồi I Nồi II (at) 1,1 85 0,3 93 (kg/m3) 0,7 86 0,2 37 1.039 0.87 (m3/m3h) 166 2,4 1392 (kg/h) 440 5,7 3 309 4,2 7 (m3) 3,3 7 9,3 8 (m) 1,0 7 3 Vì trong buồng bốc có hiện tượng sủi bọt sôi có 1 phần mực chất lỏng trong buồng bốc nên chọn chiều cao cho cả hai nồi