TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài nhóm 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI DUNG DỊCH NƯỚC TRÁI VẢI, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500KGH GVHD NGUYỄN HỮU.Vải là loại cây ăn quả nguồn gốc từ Trung Quốc. Vải được trồng nhiều ở vùng khí hậu nhiệt đới đặc biệt là các nước Châu Á như Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia… Cây vải là loại cây thân gỗ, kích thước trung bình, có thể cao tới 1520m. Quả là loại quả hạch, hình cầu hoặc hơi thuôn, dài 34cm, đường kính khoảng 3cm. Vải là cây lâu năm, thích ứng rộng từ Nghệ An, Thanh Hóa trở ra, đều trồng được. Vải có bộ rễ mạnh, chịu hạn, không chịu được úng. Vải không kén đất lắm: Đối với đất tốt thì năng suất, chất lượng cao. Với đất xấu, đất đồi, đất chua, nếu được bón nhiều phân hữu cơ, vải vẫn phát triển tốt. Ở Việt Nam giống vải được ưa chuộng nhất là vải thiều được trồng tại Thanh Hà, tỉnh Hải Dương.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài nhóm 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI DUNG DỊCH NƯỚC TRÁI VẢI, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 2500KG/H GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN SVTH: LỤC DIỆU LONG MSVV: 2005190304 HUỲNH THỊ ÁNH SÁNG MSVV: 2005191244 LỚP: 10DHTP2 TP.HCM, tháng năm 2022 Bảng Phân Cơng Việc Làm Trong Nhóm TT Nội dung tiểu luận Phân công thực Thời gian hoàn thành Chương Chương Chương (phần 5) Tìm tài liệu tham thảo Lục Diệu Long 7/1/2022 Huỳnh Thị Ánh Sáng 15/1/2022 Tìm đồ án vẽ khóa trước Tổng hợp word Chương (phần 1,2,3,4,5,6) Bản vẽ Ghi Mục Lục LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC NƯỚC TRÁI VẢI 10 Giới thiệu chung 10 Nguyên liệu sản phẩm 11 2.1 Đặc điểm nguyên liệu 11 2.2 Đặc điểm sản phẩm 12 2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm 12 2.3.1 Biến đổi tính chất vật lý: 12 2.3.2 Biến đổi tính chất hóa học: 12 2.3.3 Biến đổi sinh học: 13 2.4 Yêu cầu nguyên liệu sản phẩm 13 Cơ đặc q trình đặc 13 3.1 Định nghĩa cô đặc 13 3.2 Bản chất cô đặc 13 3.3 Ứng dụng cô đặc 13 3.4 Các phương pháp cô đặc 14 Các thiết bị cô đặc 14 4.1 Theo cấu tạo 14 4.2 Theo phương thức thực trình 15 4.3 Thiết bị cô đặc nồi có ống tuần hồn trung tâm 16 4.4 Các thiết bị chi tiết 16 4.5 Yêu cầu thiết bị vấn đề lượng 17 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NƯỚC TRÁI VẢI 18 MỘT NỒI LIÊN TỤC 18 Hệ thống cô đặc nồi liên tục 18 1.1 Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc 18 1.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị ngưng tụ Baromet 19 1.3 Hoạt động hệ thống 20 1.3.1 Nhập liệu 20 1.3.2 Q trình đặc 20 Thao tác vận hành 21 2.1 Chuẩn bị 21 2.2 Vận hành 21 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 22 Cân vật chất lượng 22 1.1 Dữ liệu ban đầu 22 1.2 Cân vật chất 22 1.3 Tổn thất nhiệt độ 22 1.4 Tổn thất nhiệt độ nồng độ tăng (∆’) 23 1.5 Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh (∆’’) 24 Cân lượng 27 2.1 Cân nhiệt lượng 27 2.2 Phương trình cân nhiệt 28 Thiết kế thiết bị 32 3.1 Tính tốn truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc 32 3.2 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dịng chất lỏng sơi 33 3.3 Nhiệt tải phía tường (qv) 35 3.4 Hệ số truyền nhiệt tổng quát K cho q trình đặc 37 3.5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 38 Tính kích thước thiết bị đặc 38 4.1 Tính kích thước buồng đốt 38 4.1.1 Số ống truyền nhiệt 38 4.1.2 Đường kính ống tuần hồn trung tâm (Dth) 38 4.1.3 Đường kính buồng đốt (Dt) 39 4.1.4 Kiểm tra diện tích truyền nhiệt 40 4.1.5 Tính kích thước đáy nón buồng đốt 41 4.2 Tính kích thước buồng bốc 41 4.2.1 Đường kính buồng bốc (Db) 41 4.2.2 Chiều cao buồng bốc (Hb) 44 4.2.3 Tính kích thước nắp elip có gờ buồng bốc 45 4.3.Tính kích thước ống dẫn 45 4.4 Tổng kết đường kính 47 Tính bền khí cho thiết bị đặc 48 5.1 Tính cho buồng đốt 48 5.1.1 Sơ lược cấu tạo 48 5.1.2 Tính tốn 48 5.2 Tính cho buồng bốc 50 5.2.1 Sơ lược cấu tạo 50 5.2.2 Tính toán 51 5.3 Tính cho đáy thiết bị 55 5.3.1 Sơ lược cấu tạo 55 5.3.2 Tính tốn 55 5.4 Tính cho nắp thiết bị 61 5.4.1 Sơ lược cấu tạo 61 5.4.2 Tính tốn 61 5.5 Tính mặt bích 63 5.5.1 Sơ lược cấu tạo 63 5.5.2 Chọn mặt bích 63 5.6 Tính vỉ ống 65 5.6.1 Sơ lược cấu tạo 65 5.6.2 Tính tốn 66 5.7 Khối lượng tai treo 67 5.7.1 Sơ lược cấu tạo trai treo chân đỡ 67 5.7.2 Khối lượng phận thiết bị 68 5.7.3 Khối lượng lớn có dung dịch thiết bị 71 Tính tốn thiết bị phụ 73 6.1 Thiết bị truyền nhiệt 73 6.1.1 Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ 73 6.1.2 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng sôi 74 6.1.3 Nhiệt tải riêng phía tường 76 6.1.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 77 6.2 Tính thiết bị ngưng tụ baromet 79 6.2.1 Chọn thiết bị ngưng tụ 79 6.2.2 Tính thiết bị ngưng tụ 80 LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Trường Đại học Cơng nghiệp Thực phẩm TP Hồ Chí Minh, thầy cô khoa Công Nghệ Thực Phẩm trường tạo điều kiện cho em thực đồ án Trong thời gian học tập trường em tiếp thu nhiều kiến thức báo cáo kết trình học tập rèn luyện dạy bảo quý thầy cô Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Hữu Quyền, người tận tình hướng dẫn góp ý kỹ lưỡng thời gian qua giúp em hoàn thành báo cáo cách tốt Đồng thời kinh nghiệm thực tế hạn chế kiến thức hạn hẹp nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô để em học thêm nhiều kinh nghiệm hoàn thành tốt đồ án sau Cuối cùng, em xin kính chúc q thầy dồi sức khỏe thành công nghiệp Kính chúc Thầy Nguyễn Hữu Quyền ln có sức khỏe tốt, đạt nhiều thành công công việc sống Em xin chân thành cảm ơn! NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Lục Diệu Long MSSV: 2005190304 Lớp: 10DHTP2 Sinh viên thực hiện: Huỳnh Thị Ánh Sáng MSSV: 2005191244 Lớp: 10DHTP2 Nhận xét: Điểm số: Điểm chữ: TP.HCM, ngày tháng năm Giáo viên hướng dẫn LỜI MỞ ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo sinh viên trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP.HCM, học phần Đồ án trình thiết bị hội tốt để sinh viên hệ thống lại kiến thức q trình thiết bị cơng nghệ thực phẩm Bên cạnh đó, học phần cịn dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thông qua việc tính tốn, thiết kế lựa chọn chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thơng dụng Để tài nhóm chúng em nhận “Thiết kế hệ thống cô đặc 01 nồi dung dịch nước trái vải, suất nhập liệu 2500 kg/h” Với: + Nồng độ nhập liệu : 16% (khối lượng) + Nồng độ sản phẩm : 34 % (khối lượng) + Áp suất chân không thiết bị ngưng tụ : Pck = 0.8 at + Nguồn nhiệt nước bão hồ Áp suất bão hịa P = 2,2 ati + Sử dụng thiết bị cô đặc ống chùm, dạng tuần hồn trung tâm + Các thơng số khác tự chọn Vì Đồ án Quá trình Thiết bị đề tài lớn mà nhóm hai sinh viên đảm nhận nên thiếu sót hạn chế q trình thực khơng tránh khỏi Do đó, chúng em mong nhận thêm góp ý, dẫn từ Thầy cô, bạn bè để củng cố kiến thức mở rộng chuyên môn Chúng em chân thành cảm ơn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC NƯỚC TRÁI VẢI Giới thiệu chung Giới (rednum): Plantae Bộ (ordo): Sapindales Họ (familia): Sapindaceae Chi (genus): Litchi Loài (species): L.chinensis Vải loại ăn nguồn gốc từ Trung Quốc Vải trồng nhiều vùng khí hậu nhiệt đới đặc biệt nước Châu Á Trung Quốc, Việt Nam, Indonesia… Cây vải loại thân gỗ, kích thước trung bình, cao tới 15-20m Quả loại hạch, hình cầu thn, dài 3-4cm, đường kính khoảng 3cm Vải lâu năm, thích ứng rộng từ Nghệ An, Thanh Hóa trở ra, trồng Vải có rễ mạnh, chịu hạn, không chịu úng Vải khơng kén đất lắm: Đối với đất tốt suất, chất lượng cao Với đất xấu, đất đồi, đất chua, bón nhiều phân hữu cơ, vải phát triển tốt Ở Việt Nam giống vải ưa chuộng vải thiều trồng Thanh Hà, tỉnh Hải Dương Có giống chính: Vải chua: Là giống vải trồng lâu đời nước ta, chất lượng vải không đều, hạt to, vị chua nên không phát triển Vải nhỡ: Do nguồn gốc lai tượng biến dị vải thiều gieo hạt Quả to, chất lượng tốt vải chua, vải thiều, chín sau vải chua, trồng rải rác vùng đồi trung du Vải thiều: Cây có tán tròn, khung cành dày, nhiều cành tăm, phiến dày, bóng Quả chín từ đầu tháng đến cuối tháng Khi chín có màu đỏ bóng, hình cầu Trọng lượng trung bình nặng 20-25g, tỷ lệ cùi 70% Nhận biết vải thiều so với vải chua vải nhỡ thông qua khung cành, lá, hoa Chùm hoa vải thiều từ cuống đến nụ phủ lớp lông màu trắng Cây vải thiều hoa phụ thuộc vào thời tiết 10 − Sau tính lặp, chọn tv2 = 80,19 0C tw = tv1 + tv 121,5 + 80,19 = = 100,845 oC 2 − Các thơng số hóa lý dung dịch nước trái vải 34 % tw t Thông số λ; W/(m.K) ρ; kg/m3) c; J/(kg.K) μ; N.s/m2 tw = 100,845 0C 0,5064 1179,4 3488.629 0,960.10-3 t = 50,135 0C 0,5047 1179,4 3476,97 1,0058.10-3 Trong đó: + λ – hệ số dẫn nhiệt; W/(m.K) + ρ – khối lượng riêng; kg/m3 + c – nhiệt dung riêng; J/(kg.K) + μ – độ nhớt động lực học; Ns/m2 – Chuẩn số Prandtl: .c 1,0058.10−3.3476,97 = = 6,929 0,5047 c 0,960.10−3.3488,629 Prw = w w = = 6,614 w 0,5064 Pr = – Chọn tốc độ dung dịch mía đường 30 % ống truyền nhiệt v = m/s Đường kính ống truyền nhiệt d = 25 mm – Chuẩn số Reynolds: Re = d 1.0,025.1179,4 = = 29314,97 >10000 1,0058.10−3 ⇒ Áp dụng cơng thức tính hệ số cấp nhiệt dòng chảy rối ống (Re > 10000): Nu = 0,021. Re Pr ,8 , 43 Pr Pr w , 25 75 Chọn l = m l 1000 = = 40 = 1,02 d 25 Nu = 0,021.1,02.29314,97 6,929 ,8 2 = , 43 6,929 6,627 , 25 = 186,56 Nu. 186,56.0,5047 = = 3766,27 W/(m2.K) d 0,025 tv2 = 80,19 ∆t2 = tv2 – tc = 80,19 – 70 = 10,19 q2 = t = 3766,27.10,19 = 38378,29 W/m2 6.1.3 Nhiệt tải riêng phía tường – Cơng thức tính: qv = t v ; W/m2 rv Trong đó: + rv – tổng trở vách; m2.K/W rv = r1 + 0,002 + r2 = 0,2329.10 −3 + + 0,5736.10 −3 = 0,9293.10 −3 m2.K/W 16,3 Với: + r1 = 0,2329.10–3 m2.K/W – nhiệt trở phía nước vách ngồi ống có màng mỏng nước ngưng + r2 = 0,5736.10–3 m2.K/W – nhiệt trở phía dung dịch vách ống có lớp cặn bẩn dày 0,5 mm + 𝛿 =2 mm = 0,002 m – bề dày ống truyền nhiệt + = 16,3 W/m.K – hệ số dẫn nhiệt ống (bảng XII.7, trang 313, [2]) ống làm thép không gỉ OX18H10T + ∆tv = tv1 + tv2; K – chênh lệch nhiệt độ vách tường Với q trình đặc chân khơng liên tục, truyền nhiệt ổn định nên qv = q1 =q2 76 tv = qv rv =46613,4.0,9293.10–3 = 43,32 oC – Sai số tương đối q2 so với q1: 𝛿q = q = q − q1 45910,83 − 46613,4 = 100% = 1,5% q1 46613,4 𝛿q < 5% nên sai số chấp nhận (các thông số chọn phù hợp) – Nhiệt tải riêng trung bình: q tb = q1 + q 46613,4 + 45910,83 = = 46262,115 W/m2 2 6.1.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt Dịng nhiệt vào ( W): – Do dung dịch đầu 30 oC G đ c đ t1' – Do đốt DiD" DctD – Do ngưng đường ống dẫn đốt Dòng nhiệt (W): – Do sản phẩm mang G c c c t1" – Do nước ngưng Dc – Nhiệt tổn thất Qtt Nhiệt độ dung dịch mía đường trước sau qua thiết bị gia nhiệt: − t vào = 30oC − t = 70,27oC Phương trình cân nhiệt: Gđ cđ t1' + D.iD'' + D.c.t D = Gc cc t1'' + D.c. + Qtt Có thể bỏ qua nhiệt lượng nước bão hoà ngưng tụ đường ống dẫn đốt vào buồng đốt: φDctD = 77 Trong nước bão hồ, có lượng nước ngưng bị theo khoảng φ = 0,05 (độ ẩm hơi) Nhiệt lượng nước bão hòa cung cấp D.(1 − 𝜑).( i’’D − c); W Nước ngưng chảy có nhiệt độ nhiệt độ đốt vào (khơng có lạnh sau ngưng) i’’D − c = 2189,42 kJ/kg (ẩn nhiệt nước ngưng tụ đốt) (bảng I.251, trang 315, [1]) D.(1 − ).(iD'' − c. ) + Gđ cđ t1' = Gc cc t1'' + Qtt Thay Qtt = 𝜀.QD = 0,04.QD = 0,04 1468652,4 = 58746,1 W Gđ = Gc = G QD = D.(1 − ).(1 − ).(iD'' − c. ) = G.(cc t1'' − cđ t1' ) Lượng đốt biểu kiến: 𝑄 1468652,4 𝐷 𝐷 = (1−𝜑).𝑟 = (1−0,05).2000,6.103 = 0,702 (kg/s) – Nhiệt lượng đốt cung cấp: QD = D.(1− 𝜀).(1 − 𝜑).( i’’D − c) = 0,772.(1 − 0,04).(1 – 0,05).2000600 = 1408550,438 W – Diện tích bề mặt truyền nhiệt: F= QD 1408550,438 = = 37,035 m2 qtb 38032,2 Chọn F = 40 m2 theo dãy chuẩn Quá trình thiết bị truyền nhiệt tập 5, 1, trang 276 [5] – Số ống truyền nhiệt tính theo cơng thức (III–49, trang 134, [4]: n= F d l Trong đó: + F = 40 m2 – diện tích bề mặt truyền nhiệt + l = m – chiều dài ống truyền nhiệt 78 + d – đường kính ống truyền nhiệt Vì 𝛼1 > 𝛼2 nên ta chọn d = dt = 25 mm – Số ống truyền nhiệt là: n= 40 = 509,3 0,025.1 – Theo bảng V.11, trang 48, [2], chọn số ống n = 547 bố trí theo hình lục giác – Đường kính thiết bị trao đổi nhiệt tính theo cơng thức V.140, trang 49, [2]: D = t.(b – 1) + 4.dn Trong đó: + dn = dt + 2.S = 0,025 + 2.0,02 = 0,029 m – đường kính ống truyền nhiệt + t = β.dn = 1,4.0,029 = 0,0406 m – bước ống b= 9n − 1) + = (547 − 1) + = 27 – số ống đường xuyên tâm lục giác ⇒ D = 0,0406.(27 – 1) + 4.0,029 = 1,1716 m – Thể tích bình gia nhiệt V = D2 1,334 l = = 1,078 m3 4 6.2 Tính thiết bị ngưng tụ baromet 6.2.1 Chọn thiết bị ngưng tụ - Lượng khí bổ sung sinh thiết bị cô đặc bao gồm: + Hơi nước (chủ yếu) + Dung mơi dễ bay + Khí khơng ngưng 79 - Khí bổ sung cần giải phóng để tạo chân không Thiết bị ngưng tụ kết hợp với bơm chân không để hệ thống chân không hoạt động hiệu - Thiết bị ngưng tụ làm ngưng tụ hầu hết nước, giải phóng lượng nước lớn cho bơm chân khơng, giảm tiêu hao lượng học tránh hỏng hóc cho bơm (chỉ hút khí khơng ngưng) - Chọn thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô, ngược chiều, chân cao (baromet) Trong đó, nước làm lạnh nước ngưng tụ chảy xuống cịn khí khơng ngưng bơm chân không hút từ phần thiết bị qua phấn tách lỏng - Chiều cao ống baromet chọn cho tổng áp suất thiết bị cột áp thủy tĩnh với áp suất khí 6.2.2 Tính thiết bị ngưng tụ 6.2.2.1 Lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ Theo công thức VI.51 Sổ tay tập 2, trang 84: 𝐺𝑛 = 𝑊 (𝑖 − 𝐶𝑛 𝑡2𝑐 ) (𝑘𝑔/𝑠) 𝐶𝑛 (𝑡2𝑐 − 𝑡2𝑑 ) Trong đó: Gn: lượng nước lạnh tưới vào thiết bị, kg/s W: lượng thứ vào thiết bị ngưng tụ, kg/s 𝑊= 2000 = 𝑘𝑔/𝑠 2000 i: nhiệt dung riêng nước (bảng I.251, trang 314, Sổ tay trình thiết bị tập 1), I = 2621,4 KJ/kg 𝑡2𝑐 , 𝑡2𝑑 : nhiệt độ đầu, cuối nước làm nguội, lấy 𝑡2𝑑 = 30oC 𝑡2𝑐 = 𝑡𝑐 − 10 = 71,408 − 10 = 61,408 oC 𝑡𝑛𝑔 : nhiệt độ bão hòa ngưng tụ, oC 𝐶𝑛 : nhiệt dung riêng trung bình nước, tra theo nhiệt độ trung bình, kJ/kg.k (trang 311 [1]) 80 𝐶𝑛 = 4,190 𝐺𝑛 = 𝑘𝐽 𝑘𝑔 𝑘 𝑊 (𝑖 − 𝐶𝑛 𝑡2𝑐 ) (2621,4 − 4,190.61,408) = = 17,96 (𝑘𝑔/𝑠) 𝐶𝑛 (𝑡2𝑐 − 𝑡2𝑑 ) 4,190 (61,408 − 30) 6.2.2.2 Thể tích khơng khí khí khơng ngưng cần hút khỏi thiết bị Lượng khí cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ baromet tính theo cơng thức VI.47 Sổ tay tập 2, trang 84: 𝐺𝑘𝑘 = 25 10−6 (𝐺𝑛 + 𝑊) + 0,01 𝑊 = 25 10−6 (17,96 + 1) + 0,01.1 = 0,0104 ( 𝑘𝑔 ) 𝑠 Trong đó: Gn: lượng nước lạnh tưới vào thiết bị, kg/s W : lượng vào thiết bị ngưng tụ, kg/s Đổi với thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khơ, nhiệt độ khơng khí tính theo công thức VI.50 Sổ tay tập 2, trang 84: tkk= t2d + + 0,1.(t2c – t2d) = 30 + + 0,1.(61,408 – 30) = 37,14oC Tra giản đồ khơng khí ẩm : png = 0,3at = 29419 N/m2: áp suất làm việc thiết bị ngưng tụ ph = 0,0702at : áp suất riêng phần nước hỗn hợp nhiệt độ tkk (tra Bảng tra cứu trình học truyền nhiệt – truyền khối, Bảng 56 trang 45 ) Thể tích khí khơng ngưng cần hút khỏi thiết bị tính theo VI.49 Sổ tay tập 2,trang 84: 𝑉𝑘𝑘 = 288 𝐺𝑘𝑘 (273 + 𝑡𝑘𝑘 ) 288.0,0104 (273 + 37,14) = = 0,0412 𝑚3 ⁄𝑠 (0,3 − 0,0702) 9,81 104 𝑝𝑛𝑔 − 𝑝ℎ 81 6.2.2.3 Các đường kính chủ yếu thiết bị ngưng tụ Baromet Đường kính thiết bị ngưng tụ Theo VI.52 Sổ tay tập 2, trang 84, ta có đường kính thiết bị ngưng tụ: 𝐷𝑡𝑟 = 1,383 √ 𝑊 𝜌ℎ 𝜔ℎ Trong đó: W: lượng thứ ngưng tụ, W = kg/s h: tốc độ thiết bị ngưng tụ, chọn h = 40 m/s (trang 85, [2]) h: khối lượng riêng hơi, tra bảng I.251 trang 314 theo sổ tay tập [2] nội suy : 0,3 at h = 0,18 kg/m3 Vậy: 𝐷𝑡𝑟 = 1,383 √ 𝑊 = 1,383 √ = 0,515 (𝑚) 𝜌ℎ 𝜔ℎ 0,18.40 Chọn đường kính thiết bị ngưng tụ 600 mm Kích thước ngăn Thường có dạng viên phân để đảm bảo làm việc tốt Chiều rộng ngăn xác định theo công thức VI.53 trang 85 [2] b= 𝐷𝑡𝑟 + 50 = 600 + 50 = 350 mm Có nhiều lỗ nhỏ đúc ngăn, nước làm nguội nước nên đường kính lỗ chọn 2mm Lưu lượng thể tích nước lạnh dùng để ngưng tụ thứ: - Theo Sổ tay tập 2, trang 85, bề dày ngăn (): chọn = mm - Theo Sổ tay tập 2, trang 85: chọn nước sơng (ao, hồ) để ngưng tụ thứ đường kính lổ d = mm 82 Theo Sổ tay tập 2, trang 85, chọn chiều cao gờ ngăn là: 40 mm Chọn - tốc độ tia nước 0,62 m/s Mức độ đun nước nóng: 𝑃= 𝑡2𝑐 − 𝑡2𝑑 61,408 − 30 = = 0,791 𝑡𝑏ℎ − 𝑡2𝑑 69,7 − 30 Tra bảng VI.7 trang 86, Sổ tay trình thiết bị tập với d=2mm P=0,791, suy ra: - Số ngăn n= - Số bậc n= - Khoảng cách ngăn h= 400mm - Thời gian rơi qua bậc t= 0,41s Trong thực tế, thiết bị ngưng tụ từ lên thể tích giảm dần Vậy khoảng cách hợp lý ngăn nên giảm dần theo hướng từ lên khoảng 50mm cho ngăn: - Chọn khoảng cách ngăn 400mm (có ngăn) - Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị 1300mm - Khoảng cách từ ngăn đến thiết bị 1200mm - Chiều cao phần gờ nắp 50mm - Chiều cao phần nắp nón 175mm - Chiều cao phần nắp ellipse 125mm Vậy chiều cao cao thiết bị ngưng tụ : HTB ngưng tụ = 400.7 + 1300 + 1200 + 50 + 125 + 175 = 5650mm = 5,65m Lưu lượng thể tích nước lạnh dùng để ngưng tụ thứ - Nhiệt độ trung bình 𝑡𝑡𝑏 = 𝑡2đ + 𝑡2𝑐 30 + 61,408 = = 45,704 2 83 : khối lượng riêng nước lấy nhiệt độ trung bình 45,7040C n = 990,39 kg/m3 Vn = 𝐺𝑛 𝜌𝑛 = 17,96 990,39 = 0,0181 𝑚3 /𝑠 Kích thước thiết bị ngưng tụ baromet Theo bảng VI.8 trang 88 [2] Ký hiệu kích thước Ký hiệu Kích thước Đường kính thiết bị Dtr 400 Chiều dày thành thiết bị S Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị A 1300 Khoảng cách từ ngăn cuối đến nắp thiết bị P 1200 Bề rộng ngăn 500 B Khoảng cách tâm thiết bị ngưng tụ K1 950 thiết bị thu hồi K2 835 Chiều cao hệ thống thiết bị H 5080 Chiều rộng hệ thống thiết bị T 2350 Đường kính thiết bị thu hồi D1 500 84 Chiều cao thiết bị thu hồi h1 (h) 1700 Đường kính thiết bị thu hồi D2 400 Chiều cao thiết bị thu hồi h2 1350 a1 200 a2 260 a3 320 a4 380 a5 440 Hơi vào d1 350 Nước vào d2 200 Hổn hợp khí d3 125 Nối với ống Baromet d4 200 Hỗn hợp khí vào thiết bị thu hồi d5 125 Hỗn hợp khí thiết bị thu hồi d6 80 Nối từ thiết bị thu hồi đến ống Baromet d7 70 Ống thơng khí d8 25 Khoảng cách ngăn Đường kính cửa vào Đường kính ống Baromet (d) Chọn đường kính ống baromet d = 200 mm = 0,2m 85 Tốc độ nước lạnh nước ngưng tụ chảy ống baromet thường lấy ω =0,5:0,6 Theo công thức VI.58 Sổ tay tập 2, trang 86: 𝑑=√ 0,04 (𝐺𝑛 + 𝑊) 𝜋 𝜔 Trong đó: W: lượng thứ ngưng tụ, W= kg/s Gn: lượng nước vào thiết bị ngưng tụ Gn = 17,96 kg/s 𝜔: tốc độ hỗn hợp nước chất lỏng ngưng chảy ống baromet, m/s, thường lấy 𝜔 = 0,6 𝑚/𝑠 𝑑=√ 0,04.(17,96+1) 𝜋.0,6 = 0,634𝑚 Chọn d = 0,634m Chiều cao ống baromet Theo công thức VI.58 Sổ tay tập 2, trang 86, ta có: H = h1 + h2 + 0,5 m (1) Trong đó: h1: chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí thiết bị ngưng tụ h2: chiều cao cột nước ống baromet cần để khắc phục trở lực nước chảy ống • Tính h1: Theo cơng thức VI.60 Sổ tay tập 2, trang 87: ℎ1 = 10,33 (1 − 0,7) 760 𝑏 = 10,33 = 3,1 𝑚 760 760 86 Trong đó: b: áp suất chân khơng thiết bị, mmHg (b=0,3at) • Tính h2: Theo cơng thức VI.60 Sổ tay tập 2, trang 87: ℎ2 = 𝜔2 2𝑔 (1 + 𝐻 𝑑𝑏𝑟 + ∑ 𝝃) , m Ta lấy hệ số trở lực vào ống 𝝃1=0,5 khỏi ống 𝜉2 = cơng thức VI.60 có dạng: ℎ2 = 𝜔2 2𝑔 (2,5 + 𝐻 𝑑𝑏𝑟 ), m Trong đó: 𝑑𝑏𝑟 : đường kính ống baromet, 𝑑𝑏𝑟 = 200𝑚𝑚 : hệ số trở lực ma sát nước chảy ống, (W/m.độ) H: chiều cao tổng cộng ống baromet, m g= 9,81 m/s2 𝜔: tốc độ nước chảy ống Chuẩn số Re: Theo CT II.58 Sổ tay tập 1, trang 377: 𝑅𝑒 = 𝜔 𝑑𝑏𝑟 𝜌 0,6.0,2.988,28 = = 215624,72 > 104 𝜇 0,55 10−3 Dòng nước ống baromet chế độ chảy xốy Trong đó: : khối lượng riêng nước lấy nhiệt độ trung bình 45,7040C n = 991,54 kg/m3 µ: độ nhớt động lực nước lấy nhiệt độ trung bình 45,7040C Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mịn nên độ nhám = 0,2mm 87 Regh tính theo cơng thức II.60 trang 378, Sổ tay trình thiết bị tập 𝑑 0,25 𝑅𝑒𝑔ℎ = ( )7 = ( )7 = 20771,94 0,0002 Ren tính theo cơng thức II.62 trang 379, Sổ tay q trình thiết bị tập 𝑑 0,25 𝑅𝑒𝑛 = 220 ( )8 = 220 ( )8 = 670573,59 0,2 10−3 Regh < Re < Ren (khu vực độ) ➢ Hệ số ma sát λ theo công thức II.64 trang 380 [1] 100 0,25 0,2 10−3 100 𝜆 = 0,1 (1,46 + ) = 0,1 (1,46 + )0,25 𝑑 𝑅𝑒 0,25 215624,72 = 0,0200( ℎ2 = 0,62 2.9,81 𝑊 ) 𝑚 độ (2,5 + 0,020 𝐻 = 0,0459 + 1,84 10−3 𝐻 ) 0,2 Mà ta có chiều cao ống baromet H = h1 + h2 + 0,5 H = 3,1 + 0,62 2.9,81 (2,5 + 0,0201 𝐻 ) + 0,5 = 3,1 + 1,84 10−3 𝐻 0,2 Giải phương trình ta : H = 3,606m Chiều cao thiết bị : H thiết bị = H TB ngưng tụ + H ống baromet = 5,65 + 3,606 = 9,256m Chọn H = 9,3 m 88 89 ... vải thiều như: thiều Thanh Hà, thiều Phú Hộ, thiều Xuân Đinh… Vài nét nghành công nghệ cô đặc nước trái vải nước ta vị trí đặc cơng nghệ nước trái vải: Như biết, ngành công nghiệp nước trái vải. .. độ dung dịch nước trái vải 16% trước sau qua thiết bị gia nhiệt: - tra = tsdd(po) = 70,20 0C Nhiệt độ dung dịch nước trái vải 16% vào thiết bị cô đặc tđ = 132,90C Nhiệt độ dung dịch nước trái. .. trái vải 34% cô đặc là: tc = tsdd(po) + ∆’ = 70,20 + 2.0,5035 = 71,207 0C (công thức 2.15, trang 107, [3]) 27 Nhiệt dung riêng dung dịch nước trái vải: Nhiệt dung riêng dung dịch nước trái vải