TÍNH TOÁN THIẾT BỊ GIA NHIỆT NỒI HAI VỎ

TÍNH TOÁN THIẾT BỊ GIA NHIỆT NỒI HAI VỎ TRONG QUY TRÌNH THANH TRÙNG SỮA NGUYÊN CHẤT NĂNG SUẤT 500 KG MẺ. Sữa thanh trùng là sản phẩm giàu dinh dưỡng, dễ hấp thu và thích hợp với mọi lứa tuổi. Tuy nhiên, do nhiệt độ thanh trùng thấp trong thời gian ngắn nên vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm và chất lượng sữa thanh trùng đang được đặc biệt quan tâm.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ HÓA ĐỒ ÁN MÔN HỌC CHUYÊN NGÀNH ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ GIA NHIỆT NỒI HAI VỎ TRONG QUY TRÌNH THANH TRÙNG SỮA NGUYÊN CHẤT NĂNG SUẤT 500 KG/ MẺ Lớp : ĐH CNTP 01-k13 Chuyên ngành : Công nghệ thực phẩm Hà Nội,2021 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .3 DANH MỤC BẢNG BIỂU 4 LỜI MỞ ĐẦU 4 Chương 1 TỔNG QUAN 5 1.1 Một số khái niệm về sữa .5 1.1.1 Sữa tươi nguyên liệu 5 1.1.2 Sữa tươi nguyên chất thanh trùng .5 1.1.3 Sữa tươi thanh trùng 5 1.2 Tổng quan về sản phẩm sữa thanh trùng 5 1.2.1 Khái niệm 5 1.2.2 Phân loại 5 1.2.3 Một số sản phẩm trên thị trường .6 1.3 CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU .8 1.3.1 Sữa nguyên liệu 8 1.4 Thành phần hóa học và giá trị dinh dưỡng của sữa .9 1.4.1 Nước 9 1.4.2 Chất béo 10 1.4.3 Protein 11 1.4.4 Gluxit .12 1.4.5 Enzyme 13 1.4.6 Vitamin 14 1.4.7 Các muối 15 1.4.8 Chất khoáng 16 1.4.9 Các chất khác 17 1.4.10 Hệ vi sinh vật trong sữa bò 18 Chương 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỮA TƯƠI THANH TRÙNG 21 2.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất sữa tươi thanh trùng 21 2.2 Thuyết minh quy trình 22 1 2.2.1 Gia nhiệt 22 2.2.2 Bài khí 22 2.2.3 Đồng hóa 22 2.2.4 Thanh trùng 23 2.2.5 Làm lạnh 24 2.2.6 Rót hộp vô trùng .24 2.2.7 Sản Phẩm 26 2.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị sản xuất chính .26 2.3.1 Thiết bị bài khí .26 2.3.2 Thiết bị đồng hóa 27 2.3.3 Thiết bị nồi hai vỏ 29 Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NỒI NẤU HAI VỎ 32 3.1 Tính lượng nhiệt trao đổi Q1 .32 3.2 Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể .34 3.3 Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể 34 3.3.1 Tính hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ 34 3.4 Tính đường kính vỏ ngoài của thiết bị và khoảng cách giữa vỏ ngoài với thân thiết bị: 39 3.4.1 Tính lượng chất tải nhiệt tiêu tốn: 39 3.4.2 Tính đường kính vỏ ngoài của thiết bị và khoảng cách giữa vỏ ngoài với thân thiết bị: 39 3.5 Tính diện tích trao đổi nhiệt .40 3.6 Chiều dày đáy và nắp của nồi nấu 41 3.7 Tra bích để lắp nắp và thân, số bu lông cần thiết để lắp ghép bích .43 3.8 Tính đường kính các ống dẫn hơi nước vào và nước ngưng ra 43 KẾT LUẬN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 2 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Sữa thanh trùng TH true milk .6 Hình 1.2: Sữa thanh trùng vinamilk 6 Hình 1.3: Sữa tươi thanh trùng Ba Vì 7 Hình 1.4: Sữa tươi thanh trùng Mộc Châu 7 Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất sữa tươi thanh trùng 21 Hình 2.2: Thiết bị bài khí 26 Hình 2.3: Thiết bị đồng hóa 27 Hình 2.4: Các bộ phận của thiết bị đồng hóa 28 Hình 2.5: Thiết bị nồi nấu hai vỏ 30 Hình 2.6: Thiết bị nồi nấu hai vỏ 31 3 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Một số chỉ tiêu vật lý quan trọng của sữa bò 9 Bảng 1.2: Thành phần các vitamin trong sữa 15 Bảng 1.3: Thành phần các nguyên tố khoáng trong sữa 17 Bảng 2.1: So ánh nhóm các thiết bị 23 Bảng 3.1: Thành phần dinh dưỡng có trong 100g sữa 32 Bảng 3.2: Nhiệt dung riêng của của sữa tính theo nhiệt độ 33 Bảng 3.3: Khối lượng riêng của sữa tính theo nhiệt độ .33 4 LỜI MỞ ĐẦU Sữa là loại thực phẩm giàu dinh dưỡng, dễ hấp thu Theo nhiều nghiên cứu thì protein trong sữa có thể đạt độ tiêu hóa tới 96 - 98%, Lipit sữa cũng chứa khá nhiều nhóm acid béo khác nhau và một hàm lượng lớn các vitamin có lợi cho sức khỏe Ngoài ra, trong sữa có đầy đủ các nguyên tố khoáng, nhất là canxi và photphos giúp hình thành xương và não bộ của trẻ em Thường xuyên uống sữa tươi hàng ngày giúp tăng cương sinh lực, cải thiện sức khỏe, đẹp da, chống lão hóa, chống loãng xương… Do đó, Sữa là loại thực phẩm không thể thiếu trong thực đơn hàng ngày của mỗi gia đình Sữa tươi thanh trùng là sản phẩm được chế biến từ 100% sữa tươi, không bổ sung thêm các thành phần khác vào trong sữa, nhiệt độ gia nhiêt thấp trong thời gian ngắn Do đó, sữa tươi thanh trùng lưu giữ được tối đa các thành phần dinh dưỡng có trong sữa Dòng sản phẩm này đang được người tiêu dùng khá ưa chuộng Sữa thanh trùng là sản phẩm giàu dinh dưỡng, dễ hấp thu và thích hợp với mọi lứa tuổi Tuy nhiên, do nhiệt độ thanh trùng thấp trong thời gian ngắn nên vấn đề an toàn vệ sinh thực phẩm và chất lượng sữa thanh trùng đang được đặc biệt quan tâm Với đồ án này cho chúng ta tìm hiểu rõ thêm và cụ thể về một dây chuyền sản xuất sữa tươi thanh trùng, biết về các các quy trình, thông số kỹ thuật, thiết bị, tính toán thiết bị…trong một quy trình sản xuất sữa tươi thanh trùng Trong quá trình làm đề tài dù có nhiều cố gắng những kiến thức chuyên môn còn chưa sâu lên khó tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy cô góp ý để em hoàn thiện đồ án một cách tốt hơn Em xin chân thành cảm ơn! 4 Chương 1 TỔNG QUAN 1.1.Một số khái niệm về sữa 1.1.1 Sữa tươi nguyên liệu Theo TCVN 7405: 2009: sữa tươi nguyên liệu là “Sữa được lấy từ động vật cho sữa (bò, trâu, dê, cừu…) mà không bổ sung hoặc rút bớt các thành phần của sữa và chưa xử lý ở nhiệt độ cao hơn 400C” 1.1.2 Sữa tươi nguyên chất thanh trùng Sản phẩm được chế biến hoàn toàn từ sữa tươi nguyên liệu, không bổ sung bất kỳ một thành phần nào của sữa hoặc bất cứ thành phần nào khác kể cả phụ gia thực phẩm, đã qua thanh trùng 1.1.3 Sữa tươi thanh trùng Sản phẩm được chế biến chủ yếu từ sữa tươi nguyên liệu, không bổ sung bất kỳ một thành phần nào của sữa, có thể bổ sung đường và các loại nguyên liệu khác ví dụ như nước quả, cacao, cà phê, phụ gia thực phẩm, đã qua thanh trùng 1.2 Tổng quan về sản phẩm sữa thanh trùng 1.2.1 Khái niệm Sản phẩm được chế biến chủ yếu từ sữa tươi nguyên liệu, không bổ sung bất kỳ một thành phần nào của sữa, sữa tươi nguyên liệu được thanh trùng ở nhiệt độ thấp thời gian ngắn 1.2.2 Phân loại Sữa thanh trùng có thể phân làm 2 loại: Sữa nguyên (Whole milk): là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi, không tách bớt béo Tuy nhiên các nhà sản xuất thường hiểu chỉnh hàm lượng chất béo (thông thường dao động 3.0 – 3.7%) để ổn định chất lượng sản phẩm Sữa gầy (skim milk): là sản phẩm được chế biến từ sữa tươi bị tách bớt một phần chất béo Hàm lượng béo thường khoảng 0.5 – 1.5% Một số sản phẩm có thể thấp đến 5 0.1% Ngoài ra, người ta còn sản xuất sữa thanh trùng từ sữa hoàn nguyên (reconstituted milk) hoặc sữa tái chế (recombined).[1] 1.2.3 Một số sản phẩm trên thị trường - Sữa tươi thanh trùng TH true MILK Hình 1.1: Sữa thanh trùng TH true milk - Sữa tươi thanh trùng VINAMILK Hình 1.2: Sữa thanh trùng vinamilk - Sữa tươi thanh trùng Ba Vì 6 Hình 1.3: Sữa tươi thanh trùng Ba Vì - Sữa tươi thanh trùng Mộc châu Hình 1.4: Sữa tươi thanh trùng Mộc Châu 7 1.3 CÁC LOẠI NGUYÊN LIỆU 1.3.1 Sữa nguyên liệu 1.3.1.1 Nguồn gốc Nguyên liệu sản xuất sữa tươi thanh trùng là sữa bò Sữa là chất lỏng sinh lý được tiết ra từ tuyến vú động vật là nguồn thức ăn để nuôi sống động vật non Sữa có đầy đủ dinh dưỡng cần thiết cho sự phát triển của cơ thể và dễ hấp thu, vì vậy từ lâu con người đã biết sử dụng sữa từ vật nuôi để chế biến thành nhiều loại thực phẩm quý giá, bổ dưỡng [1] 1.3.1.2 Một số tính chất vật lí của sữa bò Sữa là một chất lỏng trắng đục Độ đục của sữa là do chất béo, protein và một số chất khoáng trong sữa tạo nên Màu sắc của sữa phụ thuộc chủ yếu vào hàm lượng p -caroten có trong chất béo của sữa Sữa bò thường có màu trắng đến vàng nhạt Sữa gầy (sữa đã được tách béo - skimmilk) thường trong hơn và ngả màu xanh nhạt Sữa bò có mùi rất đặc trưng và vị ngọt nhẹ 8 Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT BỊ NỒI NẤU HAI VỎ Bài toán: Tính toán thiết bị nồi nấu hai vỏ để gia nhiệt hỗn hợp sữa nguyên chất từ nhiệt độ tđ = 300C đến nhiệt độ tc = 750C ở áp suất 1,5 at bằng hơi nước bão hòa 110,70C Năng suất 500 kg/mẻ Tính toán: Do kết cấu của thiết bị nồi nấu hai vỏ, nên lưu thể nào sạch (không tạo ra cặn bẩn trên bề mặt truyền nhiệt, làm giảm hệ số dẫn nhiệt) người ta cho đi vào khoảng không gian ngoài thân thiết bị, còn lưu thể nào tạo ra cặn bẩn trong quá trình làm việc thì cho đi trong thân thiết bị Với bài này, ta cho hơi nước bão hòa đi vào khoảng không gian ngoài thân thiết bị, hỗn hợp dịch sữa nguyên chất cho đi vào trong thân thiết bị 3.1 Tính lượng nhiệt trao đổi Q1 Q1 = F.Cp.(tF – tf) Trong đó: F – lưu lượng hỗn hợp đầu, F = 500 kg/mẻ tF = 750C – nhiệt độ sôi của hỗn hợp tf = 300C – nhiệt độ hỗn hợp vào Cp – nhiệt dung riêng của hỗn hợp tại t2tb = 55,530C Ta tính Cp: Bảng 3.5: Thành phần dinh dưỡng có trong 100g sữa Thành phần Khối lượng (g) Tỷ lệ (%) Protein( casein) 3,4 0,034 Nước 96,6 0,966 32 Bảng 3.6: Nhiệt dung riêng của của sữa tính theo nhiệt độ Thành phần sữa Hàm nhiệt dung riêng theo nhiệt độ protein Cp = 2,0082 1,2089.10-3.T 1,3129.10-6.T2 Nước Cp = 4,1762 – 9,0864.10-3.T + 5,4731.10-6.T2 Tại t2tb = 55,530C và từ bảng 4.2, ta có: = 2,0082 1,2089.10-3.55,53 1,3129.10-6.55,532 = 2,071 (KJ/kg.0C) = 2071 (J/kg.0C) = 4,1762 – 9,0864.10-3.55,53 + 5,4731.10-6.55.532 = 3,689 (KJ/kg.0C) = 3689 (J/kg.0C) Suy ra: Cp = = 2071.0,034 + 3689.0,966 =3633,988 (J/kg.0C) Bảng 3.7: Khối lượng riêng của sữa tính theo nhiệt độ Thành phần sữa Protein Hàm khối lượng riêng theo nhiệt độ  = 1,3299.103 – 5,1840.10-1.T  = 9,9718.102 + 3,1439.10-3.T – 3,7574.10-3.T2 Nước Tại t2tb = 55,530C và từ bảng 4.3, ta có: = 1,3299.103 – 5,1840.10-1.T = 1,3299.103 – 5,1840.10-1.55,53 =1301.11 = 9,9718.102 + 3,1439.10-3.55,53 – 3,7574.10-3.55,532 = 985.77 (kg/m3) Suy ra: 33 = 1301,11.0,034+985,77.0,966 = 996,49 (kg/m3) Vậy: Q1 = 500 3633,988 (75 – 30) ≈ 81764730(W) 3.2.Hiệu số nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể Hiệu số nhiệt độ lớn: ta chọn thđ = 110,70C tđ = 110,7 – 30 = 80,70C Hiệu số nhiệt độ bé: tc = 110,7– 75 = 35,70C Vì = ≈ 2,26 > 2 nên nhiệt độ trung bình giữa hai lưu thể được xác định theo công thức sau: ttb = 55,17 (0C) Nhiệt độ trung bình của từng lưu thể là: Hơi đốt: t1tb = 110,70C Phía hỗn hợp: t2tb = 110,7 – 55,17 = 55,53 (0C) 3.3.Tính hệ số cấp nhiệt cho từng lưu thể 3.3.1 Tính hệ số cấp nhiệt phía hơi nước ngưng tụ 1 = 2,04.A (W.m2.0C) Trong đó: r - ẩn nhiệt ngưng tụ lấy theo nhiệt độ hơi bão hòa, J/kg t1 – chênh lệch nhiệt độ giữa nhiệt độ hơi đốt và nhiệt độ thành thiết bị truyền nhiệt, 0C H – chiều cao thân thiết bị, m; chọn H = 1,5 m A – hằng số tra theo nhiệt độ màng nước ngưng; A = Ứng với thđ = 110,70C nội suy ta có: r = 2232.103 J/kg Giả sử chênh lệch nhiệt độ t1 = 0,50C khi đó ta có nhiệt độ màng nước ngưng là: 34 tm = 110,7 – 110,7 - = 110,45 (0C) Từ tm = 110,450C, ta tra được: A = 184,08 Vậy: 1 = 2,04.184,08 ≈ 14514,78 (W/m2.0C) Tính hệ số cấp nhiệt phía hỗn hợp chảy xoáy 2 Chọn Re = 10500 Hệ số cấp nhiệt  tính theo công thức: Nu = Mà: Nu = Re = Pr = Suy ra:  = Trong đó: Pr – chuẩn độ Prandtl tính theo nhiệt độ trung bình của tường C = 0,36 và m = 0,67 Do thiết bị là thiết bị có bọc vỏ ngoài µ - độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ trung bình, Ns/m2 – độ nhớt của chất lỏng ở nhiệt độ của thành thiết bị hoặc thành ống xoắn có tiếp xúc với chất lỏng, Ns/m2  - hệ số cấp nhiệt, W/m2.0C D – đường kính trong của thiết bị, m Chọn D = 0,8 m  - khối lượng riêng của hỗn hợp, kg/m3 Cp – nhiệt dung riêng của hỗn hợp ở ttb, J/kg.0C d – đường kính của cánh khuấy mái chèo,  - độ dẫn nhiệt của hỗn hợp ở ttb, W/m.0C được tính theo công thức: = Với: M – khối lượng phân tử của hỗn hợp, kg/kmol 35 ԑ - hệ số phụ thuộc mức độ liên kết của chất lỏng, với chất lỏng không liên kết thì ԑ = 3,58.10-8 Tại t2tb = 55,530C ta có: = 3631,09 (J/Kg.0C) Tại t2tb = 55,530C ta có: = 996,49 (Kg/m3) M= 2062.0,034+ 18.0,966= 87,496 Hệ số dẫn nhiệt của hỗn hợp là:  = 3,58.10-8 3631,09.996,49 = 0,291 (W/m.0C) Tại t2tb = 55,530C ta có: =3,065.10-4 (Ns/m2) = 2,825.10-4 (Ns/m2) Suy ra: µ = 0,034 + 0,996 (Ns/m2) = 2,917.10-4 ( Ns/m2) Do đó: = = 3,64 Ta có tỷ số Prt: Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng tụ: q1 = 1.t1 =14514,78.0,5 = 7257,39 (W/m2) Hiệu số nhiệt độ ở hai phía thành ống: tt = tt1 – tt2 = Trong đó: tt2 – nhiệt độ thành ống phía hỗn hợp, 0C – nhiệt trở ở hai phía bên ống truyền nhiệt, m2.0C/W Với: – nhiệt trở của cặn bẩn ở hai phía của tường, m2.0C/W 36 - bề dày của ống truyền nhiệt, m2; chọn = 2mm = 0,002m - hệ số dẫn nhiệt của vật liệu làm ống, W/m.0C; với thép ta có = 46,5 W/m.0C Từ đó, ta chọn : = 0,232.10-3(m2.0C/W) = 0,116.10-3(m2.0C/W) = 0,232.10-3 + + 0,116.10-3= 3,910.10-4(m2.0C/W) Do đó: tt = q1 = 7257,49.3,910.10-4 = 2,849 (0C) tt2 = tt1 - tt = 110,2 – 2,849 = 107,351 (0C) t2 = tt2 - t2tb = 107,351 – 55,53 = 51,821(0C) Tại tt2 = 107,3510C ta suy ra: = 2,123 (KJ/kg.0C) = 2123 (J/kg.0C) = 4,2301 (KJ/kg.0C) = 42301 (J/kg.0C) Suy ra: Cp = = 2123.0,034+ 423.0,966 =4158,36 (J/kg.0C) Tại tt2 = 107,3510C ta suy ra: = 1274,2 (kg/m3) = 954,2 (kg/m3) Suy ra: = 1274,2.0,034+954,2.0,966 = 965,08 (kg/m3) Tại tt2 = 107,3510C ta có: =2,857.10-4 (Ns/m2) 37 = 2,633.10-4 (Ns/m2) Suy ra: µ = 0,034 + 0,966 (Ns/m2) = 2,641.10-4 ( Ns/m2) Ta được: t=3,58.10-8.4158,36.965,08.(W/m.0C) Prt = = 3,434 Vậy: 2 = 0,36 105000,67 3,640,33.(W/m2.0C) = 160,93(W/m2.0C) q2 = 2.t2 = 160,93 51,821= 8339,55W/m2) Ta có: tt1 = 108,70C qtb = = = 7798,47(W/m2) Kiểm tra sai số: ԑ = >5% 3.4.Tính đường kính vỏ ngoài của thiết bị và khoảng cách giữa vỏ ngoài với thân thiết bị: 3.4.1 Tính lượng chất tải nhiệt tiêu tốn: Áp dụng công thức [ 2.2/79-QTTB 3] để tính lượng hơi nước tiêu hao để đun nóng: G= Trong đó: - nhiệt độ của nước ngưng, 0C; = 110,70C C – nhiệt dung riêng của nước ngưng tụ, J/kg.0C; C = 4238,04 J/kg.0C G2 – lượng chất lỏng cần đun nóng, kg/mẻ; G2 = 500 kg/mẻ C2 – nhiệt dung riêng của chất lỏng ở , J/kg.0C; C2 = 3199,2 J/kg.0C G – lượng hơi nước cần thiết, kg/mẻ; - nhiệt lượng riêng của hơi nước, J/kg; = 2697,12.103 J/kg Qm – tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh, W 38 Qm = 5%.( = 5%.(2697,12.103 – 4238,04.110,7) = 111396,5 (W) Suy ra: G = = 32,36 kg/s 3.4.2 Tính đường kính vỏ ngoài của thiết bị và khoảng cách giữa vỏ ngoài với thân thiết bị: Chọn chiều cao vỏ ngoài (HN) = 0,8 chiều cao thân thiết bị (H): HN = 0,8.1,5 = 1,2 (m) Quy chuẩn: HN= 1,2 (m) Ta có: → V1 = = = 0,016 m3/s Trong đó: V1 – thể tích chất tải nhiệt, m3/s G – lượng chất tải nhiệt tiêu hao, kg/h; G = 32,36 kg/s - nhiệt dung riêng của chất tải nhiệt, kg/m3; = 2083,96 kg/m3 V2 – thể tích thiết bị chứa chất tải nhiệt, m3/mẻ Chọn V2 = 1,2V1 suy ra: V2 = 1,2.0,016 =0,0192 m3/h Mà: V2 = Vtrụ ngoài – Vtrụ trong =  H -  H Suy ra: = = = 0,453 m Vậy: DN = 0,906 (m) Quy chuẩn: DN = 1 (m) Tính bề mặt truyền nhiệt Ta có: Q1 = 81764730 (J/mẻ) Chọn 1 mẻ thanh trùng trong 15 giây Vậy q = = 1514,16 (W) F = = = 0,19 m2 3.5 Tính diện tích trao đổi nhiệt Do thiết bị là nồi nấu hai vỏ nên diện tích trao đổi nhiệt sẽ được tính theo diện tích xung quanh hình trụ có tiết diện tròn S = chu vi đáy.h = .DT.h 39 Trong đó: h – chiều cao dung dịch, m Với h = 0,8H = 0,8.1,5 = 1,2 (m) Vậy: S = .0,8.1,2 = 3,39 (m2) Vậy, ta có: H = 1,5 (m) – chiều cao thiết bị h = 1,2 (m) – chiều cao dung dịch DT = 0,8 (m) – đường kính trong thiết bị DN = 1 (m) – đường kính ngoài của thiết bị F = 0,19 (m2) – diện tích bề mặt truyền nhiệt S = 3,39 (m2) – diện tích trao đổi nhiệt 3.6 Chiều dày đáy và nắp của nồi nấu Chọn nắp nồi dạng elip bằng thép Cacbon (CT3).N/m2 N/m2 bảng XII.4 - Đáy và thân được ghép với nhau bằng bích - Đáy và nắp là các nửa elip có gờ Bề dày của đáy và nắp nón tính theo công thức:XIII-50 ST QTTB T2 S = + C (m) Điều kiện: ≤ 2,5 Trong đó: hb - chiều cao phần lồi của đáy, (mm) Với DT = 0,8 m tra bảng ta được hb = 200 (mm) XIII.13 - hệ số bền của mối hàn hướng tâm,chọn vật liệu và cách hàn như trên ta có= 0,95 XIII.8 k - hệ số bền của đáy không có lỗ hay có lỗ được tăng cứng hoàn toàn, k = 1 P - áp suất trong của thiết bị P = 1,5 at = 1,470998.105 (N/m2) P0 - áp suất thử tính toán: P0 = 1,5.P = 1,5.1,470998.105 = 2,206497.105 (N/m2)  - ứng suất cho phép của thép Cacbon theo giới hạn bền xác định theo công thức:XIII.1 và bảng XIII.3  = = = 146.106 (N/m2) 40 Với: – giá trị của hệ số điều chỉnh Ta có thiết bị thuộc nhóm loại II bảng XIII.2 – hệ số an tồn bền của một số vật liệu chế tạo cơ bản Ta có – giới hạn bền của thép tấm Ta có = 380.106 (N/m2) DT – đường kính trong của thiết bị, DT = 0,8 (m) Kiểm tra điều kiện: ≤ 2,5 ( thoả mãn) Xét theo điều kiện: k = 1.0,95 = 942,897> 30nên có thể bỏ qua P ở mẫu Thay số: S = + C = + C (m) S = 4,47.10-4 + C (mm) Hệ số C: hệ số do ăn mòn, bào mòn, dung sai âm về chiều dày, mm Đại lượng bổ sung C khi S – C = 4,47 < 10 mm Do đó ta tăng thêm đại lượng C khoảng 2 (mm): C = C1 + C2 + C3 Trong đó: C1: hệ số tính đến sự ăn mòn hóa học do môi trường làm việc Chọn C1 = 1 mm C2: hệ số tính đên sự xói mòn do tác dụng của môi trường làm việc C2 = 0, môi trường ăn mòn ít C3: hệ số tính đến sai lệch do gia công cơ khí Chọn C3 = 0,8 mm Ở đây không cho tốc độ ăn mòn nên ta chọn C1 = 1mm; C2 = 0mm; C3 = 0,8mm: C = 1,8 (mm) Như vậy lượng bổ sung vào chiều dày đáy là 1,8 + 2 = 3,8 (mm) Do đó chiều dày đáy là: S = 4,47.10-4 + 3,8.10-3 = 4,247.10(m) Tra bảng [XIII.11/384 - STQTTB 2] ta chọn chiều dày S = 5.10-3 (m) =5 (mm) Kiểm tra ứng suất thành nắp thiết bị theo áp suất thử thuỷ lực bằng công thức: 41 = =  = 44,513.106 200.106 (N/m2) Vậy chiều dày đáy S = 5 (mm) đảm bảo được yêu cầu về độ bền Tra bảng [XIII.11/384 – SYQTTB 2] được h = 25 (mm) Chiều cao của đáy và nắp lồi phòng đốt là: = hb + h = 225 + 25 = 250 (mm) 3.7.Tra bích để lắp nắp và thân, số bu lông cần thiết để lắp ghép bích Pb.10 DT (N/m2) (mm) 1,0 800 Kích thước nồi Kiểu bích D Db D1 D0 (mm) (mm) (mm) (mm) 960 900 860 813 Bu lông 1 db Z (mm) (cái) M27 24 h (mm) 28 3.8.Tính đường kính các ống dẫn hơi nước vào và nước ngưng ra Đường kính của ống dẫn hơi nước vào và nước ngưng ra của thiết bị được xác định theo công thức (VII.42 – [18 - 74]): d = (m) Trong đó: Với: - Lưu lượng hơi hoặc dung dịch chảy trong ống, m3/s Vs = (m3/s) G – lượng hơi nước bão hòa hoặc dung dịch vào nồi - khối lượng riêng của hơi nước bão hòa hoặc của dung dịch – tốc độ thích hợp của khí (hơi) hoặc dung dịch đi trong ống, m/s Đối với hơi nước bão hòa: = 20-40 m/s Chọn = 20 m/s 42 Đối với chất lỏng ít nhớt: = 1-2 m/s Chọn = 2 m/s Suy ra: d = (*) Do lượng hơi nước vào bằng lượng hơi nước ra nên đường kính ống dẫn hơi nước vào bằng lượng hơi nước ngưng ra nên đường kính ống dẫn hơi nước vào và ngước ngưng ra là bằng nhau Ta có: G – Lượng hơi nước bão hòa tiêu tốn, kg/h G = 32,36 kg/s - Khối lượng riêng của hơi nước bão hòa = 2083,96 kg/m3 Từ (*) ta có: = = = = 0,0314 (m) = 31,4 (mm) Quy chuẩn: = 32 (mm) Tra bích của ống nối hơi nước và hơi nước ngưng ở bảng (XIII.26 – [18 - 409]) và tra chiều dài ống nối ở bảng (XIII.32 – [18 - 434]): Ống Py.10-6 Dy N/m2 (mm) Dn Kích thước nối D Dδ D1 (mm) (mm) (mm) (mm) 1 32 38 135 100 78 Bulông db M16 Kiểu Chiều bích dài 1 (mm) Z H (cái) (mm) 4 18 90 43 KẾT LUẬN Với đồ án “tính toán thiết bị gia nhiệt nồi haii vỏ trong quy trình thanh trùng sữa tươi nguyên chất năng sất 500kg/ mẻ ” em đã nghiên cứu các tài liệu và được sự hướng dẫn của cô Phan Thị Quyên em đã hoàn thành được bản đồ án này Đồ án nêu ra được các tính chất lý hóa của sữa tươi nguyên chất, quy trình thanh trùng sữa đạt hiệu quả cao, đã tính được số liệu các thông số kỹ thuật của nguyên liệu và thiết bị Trong quá trình làm đề tài dù có nhiều cố gắng những kiến thức chuyên môn còn chưa sâu lên khó tránh khỏi sai sót, rất mong các thầy cô góp ý để em hoàn thiện đồ án một cách tốt hơn Em trân thành cảm ơn! 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng công nghệ chế biến sữa, đại học Công Nghiệp Thực Phẩm Tp.HCM, lưu hành nội bộ, Tp.HCM 2014 [2] http://www.dairyvietnam.com/ [3] Vi sinh vật hoá và vệ sinh an toàn thực phẩm, Lương Đức Phẩm, nhà xuất bản Nông nghiệp Hà Nội, (2000) [4] Hóa học thực phẩm, Lê Ngọc Tú, Bùi Đức Hội, nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, (2001) [5] Giáo trình công nghệ chế biến sữa và các sản phẩm từ sữa, Lâm Xuân Thanh, NXB Khoa học và kỹ thuật, (2006) [6] PGS.TS Lê Văn Việt Mẫn, "Công nghệ sản xuất các sản phẩm từ sữa và thức uống Tập 1: Công nghệ sản xuất các sản phẩm tư sữa", NXB Đại học quốc gia TP Hồ Chí Minh, 2004, 296 trang [7] Alan H Varnam, Jane P Sutherland, "MILK and MILK PRODUCTS Technology, chemistry and microbiology", 460 pages [8] https://valve.vn/goc-chuyen-gia/thiet-bi-thuc-pham cac-thiet-bi-nhiet.html [9] Giáo trình các quá trình và thiết bị truyền nhiệt Tập 3, Phạm Xuân Toản, NXB khoa học và kĩ thuật [10] Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1, Trần Xoa,NXB Khoa học và kỹ thuật 2013 [11] Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 1, Trần Xoa, Nguyện Trọng Khuông ,NXB Khoa học và kỹ thuật 45 ... truyền nhiệt không cao, thiết bị cồng kềnh 31 Chương TÍNH TỐN THIẾT BỊ NỒI NẤU HAI VỎ Bài tốn: Tính tốn thiết bị nồi nấu hai vỏ để gia nhiệt hỗn hợp sữa nguyên chất từ nhiệt độ tđ = 300C đến nhiệt. .. động thiết bị sản xuất .26 2.3.1 Thiết bị khí .26 2.3.2 Thiết bị đồng hóa 27 2.3.3 Thiết bị nồi hai vỏ 29 Chương TÍNH TỐN THIẾT BỊ NỒI NẤU HAI VỎ 32 3.1 Tính lượng... 2.2: Thiết bị khí 26 Hình 2.3: Thiết bị đồng hóa 27 Hình 2.4: Các phận thiết bị đồng hóa 28 Hình 2.5: Thiết bị nồi nấu hai vỏ 30 Hình 2.6: Thiết bị nồi nấu hai vỏ