ĐỒ án đề tài THIẾT kế THIẾT bị cô đặc nước mía một nồi LIÊN tục, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 8000kg

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC NƯỚC MÍA MỘT NỒI LIÊN TỤC, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 8000Kg/h GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN SVTH: NGUYỄN THỊ NHƯ NGỌC MSSV: 2005140345 MAI THANH PHÚC MSSV: 2005140414 LỚP: 05DHTP1 TP.HCM, tháng 12 năm 2017 TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .8 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG 10 Giới thiệu chung 10 Nguyên liệu sản phẩm 10 2.1 Đặc điểm nguyên liệu 10 2.2 Đặc điểm sản phẩm 11 2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm 11 2.4 Yêu cầu nguyên liệu sản phẩm 12 Cơ đặc q trình đặc 12 3.1 Định nghĩa cô đặc 12 3.2 Bản chất cô đặc 12 3.3 Ứng dụng cô đặc 12 3.4 Các phương pháp cô đặc 13 3.5 Đánh giá khả phát triển cùa cô đặc: 13 Các thiết bị cô đặc 13 4.1 Phân loại ứng dụng ( =>Khảo sát phạm vi cô đặc nhiệt) .13 4.2 Thiết bị cô đặc nồi có ống tuần hồn trung tâm 15 4.3 Các thiết bị chi tiết 15 4.4 Yêu cầu thiết bị vấn đề lượng 16 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CƠ ĐẶC NƯỚC MÍA NỒI LIÊN TỤC 17 Hệ thống cô đặc nồi liên tục 17 1.1 Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc 17 1.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị ngưng tụ Baromet 18 GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM 1.3 Hoạt động hệ thống 19 Thao tác vận hành 20 2.1 Chuẩn bị 20 2.2 Vận hành 20 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 21 Cân vật chất lượng 21 1.1 Dữ kiện ban đầu 21 1.2 Cân vật chất 21 1.3 Tổn thất nhiệt độ 21 1.4 Tổn thất nhiệt độ nồng độ tăng (∆’) 22 1.5 Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh (∆’’) 23 Cân lượng 26 2.1 Cân nhiệt lượng 26 2.2 Phương trình cân nhiệt 27 Thiết kế thiết bị 30 3.1 Tính tốn truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc 30 3.2 Nhiệt tải phía tường (qv) 34 3.3 Tiến trình tính nhiệt tải riêng 35 3.4 Hệ số truyền nhiệt tổng qt K cho q trình đặc 36 3.5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 37 Tính kích thước thiết bị đặc 37 4.1 Tính kích thước buồng đốt 37 4.2 Tính kích thước buồng bốc 40 4.3 Tính kích thước ống dẫn 44 4.4 Tổng kết đường kính 45 Tính bền khí cho thiết bị đặc 46 5.1 Tính cho buồng đốt 46 GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.CO 5.2 Tính cho buồng bốc 5.3 Tính cho đáy thiết b 5.4 Tính cho nắp thiết b 5.5 Tính mặt bích 5.6 Tính vỉ ống 5.7 Khối lượng trai t Tính tốn thiết bị phụ 6.1 Thiết bị truyền nhiệ 6.2 Tính thiết bị ngưng 7.Bồn cao vị Bơm 8.1 Bơm chân không 8.2 Bơm đưa nước vào 8.3 Bơm đưa dung dịch 8.4 Bơm tháo liệu TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM 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 khoa Cơng nghệ Hóa học 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 q thầy 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 cơng 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! GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Như Ngọc MSSV:2005140345 Lớp:05DHTP1 Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Phúc MSSV: 2005140414 Lớp: 05DHTP1 Nhận xét: Điểm số: Giáo viên hướng dẫn (ký ghi họ tên) GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thị Như Ngọc MSSV: 2005140345 Lớp: 05DHTP1 Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Phúc MSSV: 2005140414 Lớp: 05DHTP1 Nhận xét: Điểm số: Điểm chữ: TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện (ký ghi họ tên) GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM LỜI MỞ ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm thứ tư, môn học Đồ án Quá trình Thiết bị hội tốt cho việc hệ thống kiến thức trình thiết bị cơng nghệ hố học Bên cạnh đó, mơn dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thơng qua việc tính tốn, thiết kế lựa chọn chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng Đề án chúng em nhận “Thiết kế thiết bị cô đặc nước mía nồi liên tục, suất nhập liệu 8000 kg/h” Với: + Năng suất nhập liệu 8000kg/h + Nồng độ nhập liệu: 18 % khối lượng + Nồng độ sản phẩm: 40% khối lượng + Áp suất chân không thiết bị ngưng tụ: Pck = 0,74 at + Nguồn nhiệt bão hòa Áp suất bão hòa P = 1.5 ati - Sử dụng thiết bị đặc ống chùm, dạng tuần hồn trung tâm - Nhiệt độ đầu nguyên liệu: 300C (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 mở rộng kiến thức chuyên môn Chúng em chân thành cảm ơn GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG Giới thiệu chung Đơi nét ngành cơng nghệ mía đường nước ta vị trí đặc cơng nghệ mía đường Như biết, ngành cơng nghiệp mía đường ngành công nghiệp lâu đời ngày phát triển nước ta Trong năm qua, số tỉnh thành nước ta, ngành cơng nghiệp mía đường có bước nhảy vọt lớn Mía đường vừa tạo sản phẩm đường làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp bánh, kẹo, sữa Đồng thời tạo phế liệu quý với giá rẻ cho ngành sản xuất rượu, sản xuất gỗ ép Trong tương lai, khả cịn phát triển có quan tâm đầu tư tốt cho mía với nâng cao khả chế biến tiêu thụ sản phẩm Do nhu cầu thị trường nước ta mà nhà máy đường với quy mô lớn nhỏ mọc lên nhiều địa phương Bình Dương, Quãng Ngãi, Tây Ninh, … Tuy nhiên hoạt động sản xuất cách đơn lẻ, suất thấp, ngành cơng nghiệp có liên quan khơng gắn kết với gây khó khăn cho việc phát triển cơng nghiệp đường mía Ngồi ra, vấn đề cung cấp mía nguyên liệu, cạnh tranh nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ ảnh hưởng mạnh đến q trình sản xuất Bên cạnh đó, mía lại có đặc tính độ đường giảm nhiều nhanh chóng thu hoạch trễ khơng chế biến kịp thời Vì tất lý trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao đổi dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu trình cần thiết cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bị từ Trong đó, cải tiến thiết bị đặc yếu tố quan trọng không hệ thống sản xuất thành phần khơng thể xem thường Nguyên liệu sản phẩm 2.1 Đặc điểm nguyên liệu GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN EBOOKBKMT.COM ⇒N =1,5 ,939=2 ,909 kW (với β = 1,5 hệ số dự trữ công suất theo bảng II.33, trang 440, [1]) – Chọn N = hp – Chọn bơm ly tâm cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, bẩn Ký hiệu bơm K 8.3 Bơm đưa dung dịch nhập liệu lên bồn cao vị – Công suất bơm: N= Q ρ g H 1000 η ; kW Trong đó: + H – cột áp bơm; m + η – hiệu suất bơm Chọn η = 0,75 + ρ = 1074,4 kg/m3 – khối lượng riêng dung dịch đường mía 18 % 30 oC (bảng I.86, trang 59, [1]) + Q – lưu lượng thể tích dung dịch đường mía 18 % bơm vào bồn cao vị; m3/s 8000 Q= G n 3600 ρ =1074 ,4 =0 ,00207 m3/s – Áp dụng phương trình Bernoulli với mặt cắt – (mặt thoáng bể chứa nguyên liệu) – (mặt thoáng bồn cao vị): p z Trong đó: + v1 = v2 = m/s + p1 = atm + p2 = atm GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN + γ TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM + μ = 0,00207 Ns/m2 – độ nhớt động lực dung dịch đường mía 18 % (bảng I.112, trang 114, [1]) + z1 = m – khoảng cách từ mặt thoáng bể chứa nguyên liệu đến mặt đất + z2 = 3,5 m – khoảng cách⇒từvmặt=thoángv= củav bồn cao vị đến mặt đất Chọn dhút = dđẩy = 40 mm = 0,04 m hút đẩy Chọn chiều dài đường ống từ bể chứa nguyên liệu đến bồn cao vị m Tốc độ dung dịch ống: v= Chuẩn số Reynolds: Re= Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mịn (bảng II.15, trang 381, [1]) Re gh t ính t he o công t hức II.60, tra ng 378 , [1]: ⇒ Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1]: ⇒ Regh < Re< Ren (khu vực độ) Hệ số ma sát λ tính theo công thức II.64, trang 380, [1]: ⇒ ( λ=0,1 1,46 – Các hệ số trở lực cục bộ: GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM Yếu tố gây trở lực Đầu vào Đầu Khuỷu 900 Van cửa ⇒Σξ=0,5+1+3+2.1,5=7,5 ⇒ Tổng tổn thất đường ống: h 1−2 = ) +7,5 =1,79 m ⇒ Cột áp bơm: H =( z2−z1)+h1−2=(3,5−2)+1 , 79=3 , 29 m ⇒ N= ⇒N =1,5 ,096=0 ,114 kW (với β = 1,5 hệ số dự trữ công suất theo bảng II.33, trang 440, [1]) – Chọn N = 0,25 hp – Chọn bơm ly tâm cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, bẩn Ký hiệu bơm K 8.4 Bơm tháo liệu – Công suất bơm: N= Q ρ g H 1000 η ; kW Trong đó: + H – cột áp bơm; m + η – hiệu suất bơm Chọn η = 0,75 + ρ = 1178,53 kg/m3 – khối lượng riêng dung dịch đường mía 40 % (bảng I.86, trang 60, [1]) GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM + Q – lưu lượng thể tích dung dịch đường mía 40 % tháo khỏi nồi đặc; m3/s Q= – Áp dụng phương trình Bernoulli với mặt cắt – (phần nối ống tháo liệu đáy nón) – (mặt thống bể chứa sản phẩm): Trong đó: + v1 = vhút = v; m/s + v2 = m/s + p =p + p2 = atm + μ = 0,004382 Ns/m2 – độ nhớt động lực dung dịch đường mía 40 % (bảng I.112, trang 114, [1]) + z1 = m – khoảng cách từ phần nối ống tháo liệu đáy nón đến mặt đất + z2 = m – khoảng cách từ mặt thoáng bể chứa sản phẩm đến mặt đất Chọn dhút = dđẩy = 20 mm = 0,02 m Chọn chiều dài đường ống từ bể Tốc độ dung dịch ống: v= Chuẩn số Reynolds: GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat v d ρ Re= μ ⇒Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mòn (bảng II.15, trang 381, [1]) 4000 (chế độ chảy rối) Độ nhám tuyệt đối ε = 0,2 mm Regh tính theo cơng thức II.60, trang 378, [1]: Regh=6 Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1]: Regh < Re< Ren (khu vực độ) ⇒ Hệ số ma sát λ tính theo cơng thức II.64, trang 380, [1]: ⇒ ( λ=0,1 – Các hệ số trở lực cục bộ: Yếu tố gây trở lực Đầu vào Đầu Khuỷu 900 Van cửa ⇒Σξ=0,5+1+4+1.1,5=7 ⇒ Tổng tổn thất đường ống: h = 1−2 ⇒ Cột áp bơm: GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM ⇒ H=( z2−z1)+ h1−2=(2−1)+6 ,17=7 , 17 m N= ⇒N =1,5 ,094=0 ,141 kW (với β = 1,5 hệ số dự trữ công suất theo bảng II.33, trang 440, [1]) – Chọn N = 0,25 hp – Chọn bơm ly tâm cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, bẩn Ký hiệu bơm K GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM TÍNH TỐN GIÁ THÀNH Thành phần Thiết bị Thiết bị Bơm chân khơng Bơm nước cho thiết bị ngưng tụ Bơm nhập liệu Bơm tháo liệu Thiết bị gia nhiệt Thiết bị ngưng tụ Thiết bị tách lỏng Cửa sửa chữa Kính quan sát Vật liệu cách nhiệt Van Lưu lượng kế Áp kế Nhiệt kế Tai treo Truyền nhiệt d25 Tuần hoàn trung tâm d400 Nhập liệu d50 Tháo liệu d32 Hơi đốt d200 Hơi thứ d800 Nước ngưng d70 Khí khơng ngưng d70 Bu lông Tổng GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM KẾT LUẬN Tính tốn, thiết kế cho thiết bị hoạt động vận hành theo công suất hiệu suất cho mẻ đường sản xuất việc quan trọng Với kiến thức hiểu biết ỏi chúng em trình bày sơ lược ngun liệu sản phẩm theo yêu cầu, nồi đặc, cách tính tốn thiết kế cho nồi cô đặc vấn đề liên quan khác Thơng qua đồ án, tích góp cho nhiều kiến thức thiết bị, nhà máy, cách tính tốn thiết kế nhà máy… Nếu có điều sai sót, chúng em mong thơng cảm góp ý từ Thầy Xin chân thành cám ơn! GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat EBOOKBKMT.COM TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nhiều tác giả, Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [2] Nhiều tác giả, Sổ tay Quá trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Phạm Văn Bôn, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học & Thực phẩm, tập 10, Ví dụ tập, NXB ĐHQG TP.HCM, 2010 [4] Nguyễn Văn May, Thiết bị truyền nhiệt chuyển khối, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [5] Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đình Thọ, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học & Thực phẩm, tập 5, Quá trình thiết bị truyền nhiệt, Quyển 1: Truyền nhiệt ổn định, NXB ĐHQG TP.HCM, 2006 [6] Hồ Lê Viên, Tính tốn, Thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [7] Phan Văn Thơm, Sổ tay thiết kế Thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng, Bộ Giáo dục Đào tạo, Viện Đào tạo mở rộng [8] Bộ môn máy thiết bị, Bảng tra cứu Quá trình học – Truyền nhiệt – Truyền khối, NXB ĐHQG TP.HCM, 2009 GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat ... tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng Đề án chúng em nhận ? ?Thiết kế thiết bị đặc nước mía nồi liên tục, suất nhập liệu 8000 kg/h” Với: + Năng suất nhập liệu 8000kg/ h + Nồng độ nhập liệu: ... trung tâm 15 4.3 Các thiết bị chi tiết 15 4.4 Yêu cầu thiết bị vấn đề lượng 16 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CƠ ĐẶC NƯỚC MÍA NỒI LIÊN TỤC 17 Hệ thống cô đặc nồi liên tục 17... 13 3.5 Đánh giá khả phát triển cùa cô đặc: 13 Các thiết bị cô đặc 13 4.1 Phân loại ứng dụng ( =>Khảo sát phạm vi cô đặc nhiệt) .13 4.2 Thiết bị cô đặc nồi có ống tuần