Thông tin tài liệu
Lời cảm ơn Đối với sinh viên trường Đại học Công nghiệp Hà Nội đồ án môn học ngành Công nghệ thực phẩm với đề tài: “ Thiết kế tính tốn phân xưởng đặc nồi xi chiều thiết bị đặc có ống thẳng đứng dùng cho đặc dung dịch đường” q trình cố gắng, nỗ lực thân hết giúp đỡ , hỗ trợ tận tình thầy cô bạn bè Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Thế Hữu dẫn tận tình trình em thực đồ án Đồng thời em xin gửi lời cảm ơn đến thầy cô khác khoa bạn giúp đỡ, cho em ý kiến tư bổ ích q trình hồn thành đồ án Tuy nhiên kiến thức hạn hẹp nên đồ án cịn nhiều thiếu sót, em mong nhận nhiều ý kiến đóng góp dẫn quý thầy cô bạn MỞ ĐẦU Trong thời đại 4.0 cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, có nhiều ngành cơng nghiệp ưa chuộng phát triển Việt Nam Nước ta đứng trước nhiều hội thử thách để trở thành nước có kinh tế phát triển song hành với quốc gia giới Hiện có nhiều ngành công nghiệp phát triển lớn mạnh nước ta có nghành cơng nghiệp thực phẩm đầu tư mạnh mẽ nhằm thúc đẩy kinh tế đất nước cà chăm lo cho đời sống người đân Ngành công nghiệp thực phẩm bao gồm hoạt động công nghiệp hướng tới chế biển, chuyển đổi, chuẩn bị, bảo quản cà đóng gói sản phẩm Ngày nay, công nghiệp thực phẩm trở nên đa dạng hóa, với việc sản xuất từ hoạt động nhỏ, truyền thống gia đình quản lý đến quy trình cơng nghiệp lớn Ngành cung nhu yếu phẩm ăn uống cho người, bao gồm nhiều ngành khác trồng trọt, chăn nuôi, đánh bắt thủy sản,… Khi ngành công nghệ thực phẩm lên giúp nghành khác đặc biệt nông nghiệp phát triển theo Đây voi nghành mũi nhọn việc phát triển kinh tế-xã hội chung đất nước,cụ thể: - Về xã hội: thúc đẩy nghành cơng nghiệp hóa nơng thơn góp phần giải việc làm cho người dân - Về kình tế: cung cấp nhiều mặt hàng xuất chủ lực thủy hải sản, gạo,cà phê, cao su, đường,… nhằm mang lại nguồn thu tệ lớn Hiện nghành công nghiệp thực phẩm Việt Nam có phát triển thay đổi qua nhiều giai đoạn khác nhau, gồm nhiều nghành như: rượu-bia-nước giải khát, chế biến sữa sản phẩm từ sữa, dầu thực vật, công nghiệp sản xuất thuốc lá, bánh kẹo,… Đặc biệt phá triển nghành công nghệ chế biến sản xuất đường, ngành công nghệ khơng thể thiếu có truyền thống lâu đời Việt Nam Đường saccaroza sản phẩm quan trọng cơng nghiệp thực phẩm, ngun liệu nhiều sản phẩm thực phẩm ngành công nghiệp khác ( bánh kẹo, nước giải khát, đồ hộp, sữa, làm thuốc, thức ăn kiêng sản xuất acid hữu cơ) Đường saccaroza thường sử dụng làm nguyên liệu nhiều sản phẩm thực phẩm chúng có khả tạo chất đồng thời nguồn dinh dưỡng cung cấp lượng thiếu người Đường giúp thể người cung cấp lượng cho hoạt động ngày Mỗi thấy mệt mỏi, stress đói bụng cần nạp nhanh lượng thực phẩm chứa nhiều đường lựa chọn tốt cho thể Vì cơng nghệ chế biến đường quan trọng với phát triển công nghiệp chế biến thực phẩm đơi với đáp ứng nhu cầu người xã hội Về công nghệ chế biến đường, Việt Nam áp dụng công nghệ đại vào sản xuất, phần lớn giới hóa có số tự động hóa Để đáp ứng cho nhu cầu sử dụng đường người nay, việc cô đặc đường saccaroza quan trọng, giúp ta đưa nống độ đường nồng độ mong muốn để phục vụ vho sản xuất thực phẩm Do em chọn đề tài đồ án “ Thiết kế tính tốn phân xưởng đặc nồi xi chiều thiết bị đặc có ống thẳng đứng dùng cho cô đặc dung dịch đường” Với đồ án này, việc cần làm rõ nguyên liệu, tiếp hệ thốn thiết bị đặc sau tính tốn thiết bị thiết kế phân xưởng cho hệ thống thiết bị đặc Với đồ án tím hiểu rõ ràng, cụ thể cách vận hành, thông số kỹ thuật, thiết bị, thiết bị đặc tuần hồn cưỡng sử dụng cô đặc đường CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ĐƯỜNG SACCAROZA 1.1.1 Đường saccaroza gì? Đường saccaroza thành phần quan trọng mía-sản phẩm cơng nghiệp sản xuất đường, disaccarit có cơng thức C12H22O11 Trọng lượng phân tử saccaroxo 342 Saccaroza cấu tạo từ hai đường đơn α , D-glucoza, β Dfructofuza Công thức cấu tạo saccaroza biểu diễn sau: Theo công thức trên, saccaroza fructofuranozit α , D-glucopiratnozit-B, D- Saccaroza có tính ức chế mạnh cơng việc tổng hợp Vitamin B1 thể Dùng đường nhiều lợi người lao động nặng, bổ sung Vitamin B1 khơng đủ chuyển hóa gluxit tạo lactac, dễ dàng mệt mỏi ( nhiều sinh phù) Ngoài ăn nhiều đường lức, lượng đường máu tăng đột ngột đến 200-400 mg% ( giới hạn 80-120mg%), tế bào tủy không tạo đủ lượng insulin làm cho việt chuyển đường glucoza thành glucogen để dự trữ gan, thận làm việc đường theo nước giải ngồi 1.1.2 Tính chất vật lý đường saccaroza - Đường saccaroza thuộc hệ đơn tả tồn dạng tinh thể, suất khơng màu - Đường saccaroza có tỷ trọng 1,5879 g/cm và nhiệt độ nóng chảy 186-188℃ - Đường saccaroza loại đường có tự nhiên mía, củ cải đường hay nốt Sau chế biến, đường saccaroza tồn nhiều dạng khác như: đường phên, đường kính, đường phèn,… - Độ hòa tan: tan tốt nước, độ hòa tan tăng nhiệt độ tăng Tuy nhiên độ hịa tan cịn phụ thuộc vào chất khơng đường có dịch đường Nhiệt độ, ℃ Độ hịa tan,g sacaroza/100g nước Nhiệt độ,℃ Độ hòa tan, g sacaroza/100g nước 179,20 60 287,36 10 190,50 70 302,50 20 203,90 80 362,20 30 219,50 90 415,07 40 238,10 100 415,70 50 260,10 Bảng 1: Bảng hòa tan sacroza nước - Đường sacaroza khơng hịa tan dầu hỏa, cloroform, CCl , CS , benzen, tecpen, ancol gluxerin khan Trong dung dịch ancol có nước, đường sacaroza hịa tan Một gam phenol NH 1.1.3 Tính chất hóa học đường saccaroza - Tác dụng axit: Dưới tác dụng axit, sacaroza bị thủy phân thành glucoza dructoza theo phản ứng: c 12 H 22 O 11 + H 2 O ¿ ¿ Saccaroza Glucosa +66,5 52,5 ° ° Fructoza −93,0° Hỗn hợp có góc quay trái ngược với góc quay phải saccaroza Do phản ứng gọi phản ứng nghịch đảo hỗn hợp gọi đường nghịch đảo ( chuyển hóa) - Tác dụng kiềm: Phân tử đường saccaroza khơng có nhóm hydroxit glucozit nên khơng có tính khử Khi tác dụng với chất kiềm kiềm thổ, saccaroza tạo thành saccarat Trong saccarat, hydro nhóm hydroxyl thay bời kim loại Như mơi trường này, coi saccaroza axit yếu Phản ứng tạo thành saccarat phụ thuộc vào: nồng độ dung dịch, lượng kiềm lượng saccaroza Trong dung dịch đậm đặc dư kiềm, saccaroza tạo thành saccarat: C 12 H 22 O11+ Na +¿ OH −¿⇄ HOH + NaC H 12 21 O11 ¿ ¿ - Tác dụng enzim: Dưới tác dụng enzim invertaza, saccaroza chuyển thành glucoza fructoza Sau tác dụng ohuwcs hệ enzim, glucoza fructoza chuyển thành ancol CO C 6 H 12 O6 men rượu C 2 H 5 OH + CO2 → Glucoza Fructoza 1.1.4 Vai trò đường saccaroza - Là chất dinh dưỡng cung cấp lượng - Là loại thức ăn, thức uống, thực phẩm mang lại cho người cảm giác dễ chịu người ưa thích - Về cơng nghiệp: ngun liệu nhiều sản phẩm thực phẩm ngành công nghiệp khác (bánh kẹo, nước giải khát, đồ hộp, sữa, làm thuốc, thức ăn kiêng sản xuất acid hữu cơ) 1.1.5 Tình hình sản xuất đường saccaroza nước quốc tế 1.1.5.1 Tình hình nước: Nước ta nước có truyền thống sản xuất đường từ lâu đời Từ lâu, nhân dân ta biết dùng máy ép giản đơn máy ép đá, máy ép bằng gỗ dùng sức trâu bị kéo Nước mía ép nấu nhiều dạng sản phẩm khác nhau: Mật trầm, đường phèn, đường thô, đường cát vàng Ở miên Trung, nhân dân ta biết dùng lòng trắng trứng, đát bùn, vơi để làm nước mía, sản xuất loại đường đặc sản đường muỗng, đường phèn, đường phổi, đường bông, đường bát dùng nước xuất Bức tranh toàn cảnh hoạt động sản xuất kinh doanh ngành đường niên độ 2020/2021 có gam màu trầm, song ngành mía đường đánh giá có điểm sáng, kỳ vọng vào phục hồi, phát triển Theo đó, nhận định chuyên gia cho biết, sau năm tăng giá nhờ thâm hụt sản lượng sản xuất đường toàn cầu, giá đường nước kỳ vọng tiếp tục giữ vững mức cao tháng cuối năm 2021 Các doanh nghiệp sản xuất đường hưởng lợi từ giá bán tăng, điểm tích cực ngành sản xuất mía đường thời gian tới Cụ thể như: Công ty cổ phần Thành Cơng, Biên Hồ vừa cơng bố Báo cáo tài niên độ 2020/2021 với doanh thu đạt 14.901 tỷ đồng, tăng gần 16% so với kỳ đường sản phẩm đóng góp với tỷ trọng gần 95% doanh thu Kết có nhờ việc tiêu thụ thành công 1,16 triệu đường, tăng 10% so với niên độ trước Phía Cơng ty cho biết, niên vụ 2020/2021 kiểm soát tốt chi phí đầu vào giúp cải thiện lãi gộp nên mức lợi nhuận sau thuế Công ty đạt mức kỷ lục với 675 tỷ đồng, tăng 86% so với niên độ trước (Nguồn: PHS) 1.1.5.2 Tình hình quốc tế: a Brazil: Theo cơng ty phân tích thị trường CovrigAnalytics , khu vực Trung Nam Brazil dự kiến sản xuất 34,2 triệu đường niên vụ 2022-2023 (tháng năm trước đến tháng năm sau), tăng nhẹ so với số 33,1 triệu dự kiến niên vụ Trong niên vụ 2021 - 2022, dự kiến sản lượng Brazil giảm 12% xuống mức thấp thập kỷ, hạn hán khắc nghiệt sương giá làm giảm khả sản xuất Do cần có thời gian để khơi phục lại trồng mức bình thường mùa vụ tới, điều khiến sản xuất khó phục hồi nhanh niên vụ tới b Ấn Độ: Hiệp hội nhà máy đường Ấn Độ (ISMA) cho biết, sản lượng đường Ấn Độ niên vụ 2021-2022 tăng 5,6% tính đến cuối tháng 1/2022 Hiện có 507 nhà máy đường Ấn Độ hoạt động với sản lượng 18,7 triệu đường, tăng triệu so với kỳ niên vụ trước Theo ISMA, diện tích mía tăng 11% giúp cho sản lượng đường Ấn Độ niên vụ 2021-2022 (tháng 10 đến tháng 9) dự kiến đạt tổng cộng 31,5 triệu tấn, tăng 3% so với ước tính trước 30,5 triệu Đồng thời cao mức 31,2 triệu niên vụ 2020-2021 c Thái Lan: Liên đồn ngành cơng nghiệp Thái Lan (FTI) cho biết, sản lượng mía đường nước dự kiến đạt 85 - 90 triệu niên vụ 2021 2022 bối cảnh triển vọng kinh doanh tốt ngành đường Sản lượng sử dụng để sản xuất - 10 triệu đường Ngành mía đường Thái Lan cải thiện, với sản lượng mía nhiều giá tốt thị trường giới Giá đường toàn cầu tăng đạt mức cao 18 US cents/lb Điều có lợi cho ngành mía đường nước kinh tế Sản lượng mía Thái Lan mức 134,9 triệu niên vụ 2017 2018, trước giảm xuống 74,8 triệu niên vụ 2019 - 2020 66,6 triệu niên vụ 2020 - 2021 FTI kỳ vọng sản lượng mía niên vụ 202223 tương đương niên vụ 2021 - 2022 1.1.6 Những biến đổi đường saccaroza tròn trình đặc Trong nhà máy đường đại, nước mía đặc hệ đặc 4- hiệu với nhiệt độ khoảng 60- 130°C Kết nước bị bốc khơng có thay đổi thành phần tính chất chất khơ dung dịch Tuy nhiên, q trình đặc xảy nhiều phản ứng hoá học hoá lý dẫn đến thay đổi thành phần đặc tính chất tan Nước ngưng tụ hệ cô đặc nhiều nồi nước nguyên chất mà chứa đường chất khơng đường Sự có mặt đường nước ngưng dẫn đến ăn mòn nồi Mặt khác, tác dụng nhiệt độ xảy phản ứng phân huỷ đường chất không đường 1.1.6.1 Sự thay đổi pH: - Sự phân hủy amit - Phân hủy đường khử tạo acid hữu cơ - Sự tạo caramel đường saccaroza 1.1.6.2 Sự gia tăng màu sắc: Trong điều kiện nhiệt độ cao, đường saccarose bị caramel hoá làm tăng màu sắc dịch nước mía Lượng caramel phụ thuộc vào nhiệt độ, thời gian truyền nhiệt, pH Ngoài ra, đường khử bị phân huỷ hay kết hợp với hợp chất chứa nitơ tạo thành melanoidin làm tăng màu sắc nước mía 1.1.6.3 Độ tinh khiết: Độ tinh khiết tăng q trình đặc phụ thuộc vào phương pháp làm Đối với phương pháp với độ tinh khiết tăng từ 0,7-1,0; phương pháp sunfit hoá độ tinh khiết tăng từ 0,8 – 1,0; phương pháp cacbonat hoá độ tinh kiết tăng 0,2 – 0,5 Độ tinh khiết tăng nguyên nhân: - Chất không đường bị phân hủy: Các chất phi đường chủ yếu hợp chất amid phân hủy tạo NH , muối cacbonat tạo C 0 , muối sunfit tạo SO , chất theo nước đường ngồi làm giảm phần phi đường, làm tăng độ tinh khiết - Sự tạo cặn thiết bị cô đặc: Các chất hịa tan có tác dụng tạo thành hợp chất kết tủa chủ yếu muối canxi sinh cáu cặn làm giảm chất phi đường tăng độ tinh khiết dịch đường - Sự thay đổi góc quay riêng chất khơng đường đặc biệt đường khử 2 1.1.6.4 Sự tạo cặn: Sự tạo cặn xuất phát từ nguyên nhân: - Cùng với việc nồng độ đường tăng cao, nồng độ tạp chất không ngừng tăng lên q trình đặc Khi nồng độ tạp chất vượt độ bão hoà chúng lắng thành cặn - Các oxit kim loại dạng keo (oxit silic, oxit nhơm, oxit sắt) q trình gia nhiệt tách dần khỏi dung dịch tạo thành cặn - Muối canxi hoà tan kết hợp với muối hoà tan kali natri tạo thành muối cacbonat kết tủa - Các muối sunfit có độ hồ tan thấp, tác dụng nhiệt độ tạo thành muối kết tủa 1.2 THIẾT BỊ NỒI CÔ ĐẶC 1.2.1 Giới thiệu chung đặc Trong cơng nghiệp sản xuất hóa chất thực phẩm ngành công nghiệp khác nói chung, thường phải làm việc với hệ dung dịch lỏng chứa chất tan không bay Để làm tăng nồng độ chất tan người ta thường làm bay phần dung môi dựa nguyên lý truyền nhiệt, nhiệt độ sôi, phương pháp gọi phương pháp cô đặc Cô đặc phương pháp quan trọng cơng nghiệp sản xuất hóa chất, làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hịa tan dạng tinh thể, thu dung mơi dạng nguyên chất Dung dịch chuyển không nhiều công sức mà đảm bảo yêu cầu Thiết bị dùng để cô đặc gồm nhiều loại như: Thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm, thiết bị cô đặc buồng đốt treo, thiết bị cô đặc loại màng, thiết bị đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết bị đặc phịng đốt ngồi, thiết bị đặc tuần hồn cưỡng bức, thiết bị đặc ống tuần hoàn trung tâm… Tùy sản phẩm suất khác mà người ta thiết kế thiết bị cô đặc phù hợp với điều kiện cho suất cao, tạo sản phẩm mong muốn,giảm tổn thất trình sản xuất 1.2.2 Sơ lược q trình đặc Cơ đặc q trình làm bay phần dung mơi dung dịch chứa chất tan không bay hơi, nhiệt độ sơi với mục đích : - Làm tăng nồng độ chất tan - Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể - Thu dung môi dạng ngun chất Q trình đặc tiến hành nhiệt độ sôi, áp suất (áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư), hệ thống thiết bị cô đặc hay hệ thống nhiều thiết bị đặc Trong đó: 10 V = W 1 211 , 4955 = = , 7422 ρh , 7914 3600 Với:V lưu lượng khỏi nồi: (m /s) ρh = 0,7914 kg/m3 ω : vận tốc thích hợp thiết bị, với bão hoà ta ω chọn = 2040 (m/s), ta chọn ω = 30m/s Thay vào ta có: d= √ , 7422 , 785.30 = 0,1775 (m) , 1775 K =1 - 1,2 = 0,8521 Dựa vào Dt = 1,2m tra h b theo bảng XIII.10, [2-382]: h b =300 mm p: áp suất khỏi phòng đốt p = 1,5259at = 14,9691.104 (N/m2) [ σ ] k ϕh 131 , 54 106 , 8521.0 , 95 = =711 , 3385 14 , 9691 10 Xét p 50 ta bỏ p mẫu số Vậy biểu thức (*) viết dạng là: D t . p S= Dt 3,8 [ σ ] k ϕh h b +C 1,2.14 , 9691.10 S = 1,2 3,8.131 , 54.10 , 8521.0 , 95 2.0,3 + C = 8,8787.10-4 + C (m) Đại lượng bổ xung C S – C < 10 phải tăng giá trị C thêm 2mm nên ta có: C = 1,8 + = 3,8 mm S = 8,8787.10-4 + 3,8.10-3 = 4,6879 (mm), chọn S = mm Kiểm tra ứng suất thành thiết bị theo áp suất thử thủy lực công thức XIII.49, [2-386]: [ D t ] + hb ( S − C ) P O σ c = 7,6 Kϕh hb ( S − C ) ¿ 1,2 (N/m2) P0 = 1,5.p =1,5.14,9691.104 = 22,4536.104 (N/m2) [ 1,2 +2.0,3 ( −3,8) 10− ] 22,4536.10 = −3 7,6.0 , 8521.0 , 95.0,3 ( 6−3,8 ) 10 69 240.10 ¿ 1,2 = 79,7.106 < 200.106 Độ bền đảm bảo an tồn.Vậy chọn S = 6mm σ 4.2.5 Tra bích để lắp đáy, thân, số bulong cần thiết để ghép bích đáy - Dựa vào Dt và p tra theo bảng XIII.27, [2-420]: Kiểu bích Kích thước nối P b.10-6 Dtr N/m (mm) 0,3 1200 Bu lông D D b D1 D0 (mm) (mm) (mm) (mm) d b Z(cái) h(mm) 1340 1290 1260 1213 M20 32 25 D Db D1 db Do Dt 4.3 TÍNH MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC 4.3.1 Đường kính ống nối dẫn dung dịch vào thiết bị Đường kính ống nối dẫn dung dịch cửa vào tính theo cơng thức dựa vào phương trình lưu lượng: π d Vs = √ ω ,m3/s (VI.41, [2-74]) V s d = , 785 ω ,m (VI.42, [2-74]) Trong đó: Vs: lưu lượng dung dịch hay chảy ống, m 3/s ⇒ 70 ƯW V = ρ , ρ ống s ω ⇒ d= : khối lượng riêng dung dịch hay : vận tốc thích hợp dung dịch hay ống √ W , 785. ρ ω (*) 4.3.1.1 Đường kính ống dẫn đốt vào: Đối với đốt ω = (20 ÷40) lấy ω = 30 m/s W = D = 2311,0488 (kg/h) - D lượng đốt vào nồi ρ: khối lượng riêng nước bão hòa ρ = 2,2,12 kg/m3 ở Phđ = 4at (bảng I.251, [1-315]) √ ⇒ 2311 , 0488 3600.0 , 785.2 , 12.30 d= = 0,1134 (m) Quy chuẩn d = 125 mm Tra bích buồng bốc (bảng XIII.26, [2-413]) Ống Kích thước nối Py.10-6 Dy N/m2 (mm) Dn D Dδ D1 Bulông (mm) (mm) (mm) (mm) 0,6 125 130 235 200 Kiểu bích 178 d b Z(cái) h(mm) M16 20 4.3.1.2 Đường kính ống dẫn dung dịch vào: W = Gđ = 5400 kg/h ω : vận tốc thích hợp dung dịch ống Với dung dịch CaCl2: ω = 1÷2 m/s chọn ω = 1,5m/s ρ = 1038,6375 kg/m3, nhiệt độ đầu vào 250C, nồng độ đầu 5%, (I.32, [1-38]) √ 5400 , 785.1038 , 6375.1,5.3600 (*) ⇒ d = Quy chuẩn d = 0,04m = 40mm 71 =0,035 (m) Tra bích buồng bốc (bảng XIII.26, [2-411]): Ống Kích thước nối Py.10-6 Dy N/m2 (mm) 0,25 40 Kiểu bích Dn D Dδ D1 Bulông (mm) (mm) (mm) (mm) d b Z(cái) h(mm) 45 130 100 80 M12 12 4.3.1.3 Đường kính ống dẫn thứ ra: Ta có: W = W = 2114,4955 (kg/h) lượng thứ khỏi nồi ρ : khối lượng riêng thứ khỏi nồi Tra bảng I.251, [1-315] ta có ρ = 0,7914 kg/m3 ω : vận tốc thích hợp ống, chọn ω = 30m/s Thay số vào cơng thức (*) ta có : √ 2114 , 4955 , 785.0 , 7914.30.3600 d= =0,1775 (m) Quy chuẩn d = 0,2m = 200mm Tra bích nối ống dẫn thứ với hệ thống dẫn bên ngồi (bảng XIII.26, [2-414]) Ống Kích thước nối Kiểu bích P 10-6 D y N/m2 0,25 y (mm) 200 Dn D Dδ D1 Bulông (mm) (mm) (mm) (mm) d b Z(cái) h(mm) 219 290 255 232 M16 16 4.3.1.4 Đường kính ống dẫn dung dịch ra: Ta có: W = G đ - W1 = 5400 – 2114,4955 = 3285,5045 (kg/h) Gđ: suất ban đầu (kg/h) : Gđ = 5400 kg/h 72 W1 : lượng thứ bốc khỏi nồi 1: W 1 = 2114,4955 kg/h ω : vận tốc thích hợp dung dịch ống dẫn, chọn ω = 1m/s ρ = ρdd1 = 1015,7 kg/m3 là khối lượng riêng dung dịch khỏi nồi √ 3285 , 5045 , 785.1015 , 7.1.3600 (*) ⇒ d = =0,0288m Quy chuẩn d = 0,032m = 32mm Tra bích nối ống dẫn dung dịch với hệ thống bên ngồi (bảng XIII.26, [2-411]) Ống Kích thước nối Kiểu bích P 10-6 D y y N/m2 0,25 Dn D Dδ D1 (mm) (mm) (mm) (mm) d b Z(cái) h(mm) 38 120 90 70 M12 12 (mm) 32 Bu lông Đường kính tháo nước ngưng: Vì nước ngưng chất lỏng nhớt nên chọn ω = 2m/s Coi lượng nước ngưng lượng đốt vào V= √ D ρnc Png= 0,2at → ρ nc: tra bảng khối lượng riêng nước (I.251, [1314]), ρnc= 128,3 kg/m3, →d= √ 2311 , 0488 , 785.2.3600.128, = 0,0565 (m) Quy chuẩn d = 70mm Tra bích buồng bốc (bảng XIII.26, [2-409]) Ống Kích thước nối 73 Kiểu Py.10-6 Dy N/m2 (mm) 0,25 70 bích Dn D Dδ D1 Bulông (mm) (mm) (mm) (mm) d b Z(cái) h(mm) 76 160 130 110 M12 14 4.3.2 Tính tai treo chân đỡ Trọng lượng nồi tính thủy lực: Gtl = Gnk + Gnd ,N Gnk: trọng lượng nồi không, N Gnd: trọng lượng nước đổ đầy nồi, N 4.3.2.1 Tính khối lượng khí nồi, Gnk Để tính Gnk ta cần tính thơng số sau: a) Khối lượng đáy đốt: m1 = khối lượng nắp Kích thước đáy: + đường kính đáy buồng đốt: Dtr = 1000mm +chiều dày: S= 4mm +chiều cao gờ: h = 25mm Tra bảng XIII.11, [2-384] ta có khối lượng đáy elip: m1= 36 (kg) b) Khối lượng thân buồng đốt: m2 m2 = ρ ρV 2 ,kg : khối lượng riêng thép CT3: 7850 kg/m π 2 V2: thể tích thân buồng đốt m 3: V2 = h ( D n – D tr ) ,m3 h: chiều cao buồng đốt tổng chiều cao ống truyền nhiệt chiều cao đáy nắp buồng đốt: h = + 0,25 = 6,25 (m) 74 Dn: đường kính ngồi buồng đốt: Dn = Dtr + 2S = 1000 + 2.4 = 1008 (mm) , 14 ⇒ ⇒ V2 = 6,25 [ ( ,008) −( 1) ] 2 = 0,0788 (m3) m2 = 7850 0,788 = 618,58 (kg) c) Khối lượng hai lưới đỡ ống: m3 m3 = ρV 3 ,kg π V3: thể tích lưới đỡ ống: V 3 = S D −nd ) 4 ( n ,m3 S: chiều dày lưới đỡ ống, S = 12.10-3 m D: đường kính buồng đốt: 1m dn: đường kính ngồi ống truyền nhiệt: 0,038m là khối lượng riêng thép CT3: 7850 kg/m 3 , 14 ⇒ ⇒ V3 = 12.10-3 ( −187.0 , 038 ) 2 −3 = 6,8763.10 (m3) −3 m3 = 7850.6,8763.10 = 107,9579 (kg) d) Khối lượng ống truyền nhiệt: m4 m 4 = n ρV 4 ,kg π V4: thể tích ống truyên nhiệt: V 4 = H (m ) H: chiều cao ống truyền nhiệt: 6m ( d −d n dn: đường kính ngồi ống chảy truyền: 0,038m dtr : đường kính ống chảy truyền: 0,034m n: số ống truyền nhiệt: 187 ống : khối lượng riêng thép hợp kim crom-niken-titan = 7900 kg/m3 75 tr ) , 14 ⇒ ⇒ V4 = ( , 038 −0 , 034 ) 2 = 1,35648.10-3 (m3) m4 = 187.7900 1,35648.10-3 = 2003,9279 (kg) e) Khối lượng thân buồng bốc: m5 m5 = ρV 5 ,kg π 2 V5: thể tích thân buồng bốc: V 5 = h ( D n – D tr ) h: chiều cao buồng bốc, h = 2,5m Dtr : đường kính buồng bốc: 1,2m Dn: đường kính ngồi buồng bốc Dn = Dtr + 2.S = 1,2 + 2.4.10-3 = 1,208 (m) , 14 ⇒ ⇒ V5 = 2,5 ( , 208 −1,22 ) = 0,0378 (m3) m5 = 7850 0,0378 = 296,73 (kg) f) Khối lượng nắp: m6 = khối lượng nắp Kích thước nắp: +Đường kính trong: Dtr = 1,2m +Chiều dày: S = 6mm +Chiều cao gờ: h = 25mm Tra bảng XIII.11, [2-384] ta có khối lượng nắp elip: m6 = 79 (kg) g) Khối lượng phần nón cụt: m7 m7 = ρV 7 ,kg π 2 V7: thể tích nón cụt: V 7 = h (D n – D tr ) h: chiều cao phần nón cụt, h = 0,5m 76 D nbb+ Dddn Dn = 1208 + 200 D trbb+ D ddtr Dtr = = = 704 (mm) 1200 + 192 = = 696 (mm) Dddn: đường kính ngồi ống dẫn thứ Dddtr : đường kính ống dẫn thứ Dddtr = Dddn – 2.S = 200 - 2.4 = 192 (mm) , 14 ⇒ ⇒ V7 = 0,5 ( , 704 −0 , 6962 ) = 4,396.10-3 (m3) m7 =4,396.10-3 7850 = 34,5086 (kg) h) Khối lượng bích ghép nắp, thân đáy buồng đốt với hình nón cụt: m8 m8= ρV 8 , kg H π V8: thể tích bích: V 8= ( D − D 20− Z d 2b ) H: chiều cao bích Chọn H = 0,028m , 028 , 14 V8= ( , 14 −1 , 0132−28.0 , 022 )=5 , 4561.10−3 (m3) m8 = 4.7850.5,4561.10-3 = 171,3215 (kg) i) Khối lượng bích ghép nắp thân buồng bốc: m9 m9 = ρV 9 ,kg π H ( D2− D 20− Z d 2b ) V9: thể tích bích: V 9= , 028 V9 = , 14 ( , 34 −1 , 2132−32.0 , 022 )=6 , 8452.10−3 (m3) m9 = 2.7850.6,8452.10-3 = 107,4696 (kg) 77 j) Tổng khối lượng nồi không: ∑m i =1 Gnk = g i = 9,81(m1 + m2 + m3 + m4 + m5 + m6 + m7 + m8 + m9) Thay số vào ta có: Gnk= 9,81.(36 + 618,58 + 107,9579 + 2003,9279 + 296,73 + 79 + 34,5086 + 171,3215 + 107,4696) Gnk= 33786,6727 (kg) 4.3.2.2 Tính khối lượng nồi thử thủy lực, Gnd a) Thể tích khơng gian buồng đốt buồng bốc: π ( h D + hd D trbd b trbb V= ) ,m3 Trong đó: + h b: chiều cao buồng bốc: 2,5m + hd: chiều cao buồng đốt: 6m +Dtrbb: đường kính buồng bốc +Dtrd: đường kính buồng đốt , 14 ⇒ V = ( 2,5.1,22+ 12 ) = 7,536 (m3) b) Khối lượng nước chứa đầy nồi: Gnd = g ρV =9,81.1000 7,536 = 73928,16 (N) Vậy khối lượng nồi thử thủy lực: Gtl = Gnd + Gnk = 33786,6727 + 73928,16 = 107714,8327 (N) 4.3.3 Chọn tai treo chân đỡ Chọn tai treo chân đỡ 8, tải trọng tai treo, chân đỡ phải chịu là: G = Gtl 107714,8327 = = 1,35.104 N Tra bảng XIII.36, [2-438] tai treo thiết bị thẳng đứng 78 Tải trọng cho phép chân đỡ G.10 -4 N Bề mặt đỡ, F.10 4 N/m2 89,5 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10 -6 N/m2 1,12 L 110 B 85 B1 90 mm H 170 S L 45 A 15 D 23 Khối lượng tai treo kg Tra bảng XIII.35-ST2-T437, chân thép thiết bị thẳng đứng ta có bảng sau: 79 Tải trọng cho phép chân đỡ G.10 -4 N Bề mặt đỡ, F.104 N/m2 811 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q.10 -6 N/m2 0,32 L 210 B 150 B1 180 mm B2 245 H 300 S 160 L 14 A 75 D 23 4.3.4 Chọn kính quan sát: Ta chọn kính quan sát làm thuỷ tinh silicat dày: δ = 15mm, đường kính: d = 300mm Áp suất làm việc nhỏ 6at Chọn bích kiểu 1, bảng bảng XIII.26, [2-415]), bích liền kim loại để nối bộ phận thiết bị: Ống Py.10-6 Dy N/m2 (mm) 0,6 300 Kích thước nối Kiểu bích Dn D Dδ D1 (mm) (mm) (mm) (mm) d b Z(cái) h(mm) 325 435 595 365 M20 12 24 80 Bulông Tính bề dày lớp cách nhiệt: Bề dày lớp cách nhiệt cho thiết bị tính theo cơng thức: λc n (tT2 - tkk) = δ c ( tT1 - tT2) (VI.66, [2-92]) λ c ( t T 1 −t T 2 ) δ c= α n ( t T 2−t kk ) (*) Trong đó: tT2: nhiệt độ bề mặt lớp cánh nhiệt phía khơng khí, khoảng 40 50 0C, chọn tT2= 45 0C tT1: nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bị trở lực tường thiết bị nhỏ so với trở lực lớp cách nhiệt tT có thể lấy gần nhiệt độ đốt, t T1 = 142,9 0C tkk: nhiệt độ môi trường xunh quanh Tra bảng VII.1, [2-98], chọn tkk = 23,4 0C, lấy Hà Nội trung bình năm → λ c : hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt, chọn vật liệu cách nhiệt đất sét: (bảng PL.14, [3-348]) λ c = 0,055 kcal/m.h.độ = 0,0638 W/m.độ α n : hệ số cách nhiệt từ bề mặt lớp cách nhiệt đến khơng khí : n = 9,3 +0,058 tT2 (VI.67, [2-92]) n = 9,3 +0,058.45 =11,91 (W/m2.độ) Thay số vào (*): λ c ( t T 1−t T 2 ) , 0638 ( 142, −45 ) δ c= = =0 , 0243 α n ( t T 2−t kk ) 11 , 91 ( 45 −23 , ) (m) = 24,3 (mm) Các thông số kỹ thuật hệ thống thiết bị đặc phịng đốt ngồi với dung dịch CaCl 2 Năng suất Nồng độ dung dịch Lượng đốt vào nồi 81 5400 kg/h Đầu % Cuối 24 % 2311.0488 kg/h Lượng thứ bốc Nhiệt độ sôi dung dịch Hệ số truyền nhiệt Hiệu số nhiệt độ hữu ích Bệ mặt truyền nhiệt 82 Nồi 2114,4955 kg/h Nồi 2160,5045 kg/h Nồi 116,1434 Nồi 81,7935 Nồi 8421,8219 W/m2.độ C C Nồi 7913,3164 W/m2.độ Nồi 27,290 Nồi 27,7071 Nồi 100 m2 Nồi 100 m2 C C Các thông số cấu tạo thiết bị: Đường kính 1000mm Chiều cao 6000mm Chiều dày 4mm Chiều dày lưới đỡ ống 12mm Chiều dày đáy lồi phòng đốt 6mm Chiều dày ống truyền nhiệt 38mm Đường kính 1200mm Chiều cao 2500mm Chiều dày 4mm Chiều dày nắp buồng bốc 6mm Kính quan sát Đường kính 300mm ống dẫn đốt vào Đường kính 125mm ống dẫn dung dịch vào Đường kính 40mm ống dẫn thứ Đường kính 200mm ống dẫn dung dịch Đường kính 32mm ống tháo nước ngưng Đường kính 70mm Buồng đốt Buồng bốc 83 ... cô đặc nồi xuôi chiều thiết bị cô đặc có ống thẳng đứng dùng cho đặc dung dịch đường? ?? Với đồ án này, việc cần làm rõ ngun liệu, tiếp hệ thốn thiết bị đặc sau tính tốn thiết bị thiết kế phân xưởng. .. (VI .20 , [2- 68]) j Q1 K 1 Q + K 1 K? ?2 Ta có: ∆T1* = (∆T1 + ∆T2) Q 25 05 ,26 52 = (26 ,7566 +28 ,24 05) 25 05 ,26 52+ 25 43,5566 = 27 ,29 (0C) Q2 ∆T2* = (∆T1 + K ∆T2) Q 2Q + K 1 K? ?2 25 43,5566... thiết bị đặc buồng đốt treo, thiết bị cô đặc loại màng, thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết ? ?bị đặc phịng đốt ngồi, thiết bị đặc tuần hồn cưỡng bức, thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm… Tùy
Ngày đăng: 16/01/2023, 17:38
Xem thêm:
