Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word Ch8 tinh toan dong co HTLM doc TS Trần Thanh Hải Tùng, Bộ môn Máy động lực, Khoa Cơ khí Giao thông Tính toán Động cơ đốt trong Chương 8 Tính toán Hệ thống làm mát 8 1 Chương 8 Tính to.
lOMoARcPSD|9997659 2018 0398 N.H.Anh Codac 1noi Nuocxoai 300kg SP me Copy Administrative and Professional Accounting (Trường Đại học Bách khoa Hà Nội) Studocu is not sponsored or endorsed by any college or university lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi \\ \0 G7 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN I – QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CNTP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI ĐỂ CƠ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC XỒI ÉP NĂNG SUẤT 300KG/MẺ Sinh viên thực :Nguyễn Hùng Anh MSSV : 20180398 Lớp : KTTP 03 – K63 Giảng viên hướng dẫn : ThS Phan Minh Thụy Hà Nội 06/2021 lOMoARcPSD|9997659 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU 1.2 KHÁI QT VỀ Q TRÌNH CƠ ĐẶC 1.2.1 Khái niệm 1.2.2 Các phương pháp cô đặc 1.2.2.1 Cô đặc phương pháp lạnh đông 1.2.2.2 Cô đặc phương pháp thẩm thấu ngược .7 1.2.2.3 Cô đặc bốc nhờ nhiệt độ 1.2.3 Những biến đổi q trình đặc 1.2.4 Bản chất q trình đặc nhiệt 1.2.5 Ứng dụng q trình đặc 1.3 THIẾT BỊ CÔ ĐẶC BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỆT 1.3.1 Phân loại 1.3.2 Yêu cầu công nghệ thiết bị 1.3.3 Các phương pháp cấp nhiệt cho hệ thống 10 1.3.4 Các thiết bị chi tiết hệ thống cô đặc 10 CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 11 2.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 11 2.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NỒI .12 2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG .13 CHƯƠNG III: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG TÍNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 14 3.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 14 3.2 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG .15 3.2.1 Tổn thất nhiệt độ 16 3.2.2 Tính cân nhiệt lượng cho giai đoạn .19 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy 3.3 TÍNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH .24 3.3.1 Hệ số truyền nhiệt q trình sơi 24 3.3.1.1 Các kí hiệu cơng thức 24 3.3.1.2 Phía đốt thành thiết bị 25 3.3.1.3 Từ thành thiết bị tới dung dịch 25 3.3.1.4 Giai đoạn cấp nhiệt từ thành đến dung dịch 27 3.3.1.5 Hệ số truyền nhiệt K 27 3.3.2 Hệ số truyền nhiệt để đưa dung dịch ban đầu từ 20oC lên 65,95oC 30 3.3.2.1 Các kí hiệu cơng thức 30 3.3.2.2 Phía ngưng 30 3.3.2.3 Phía vách 31 3.3.2.4 Phía dung dịch 31 3.3.2.5 Hệ số truyền nhiệt 32 CHƯƠNG IV: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 34 4.1 Tính kích thước buồng đốt 34 4.1.1 Tính thể tích vật liệu .34 4.1.2 Tính đường kính chiều cao buồng đốt 34 4.2 Tính thời gian đặc diện tích bề mặt truyền nhiệt 36 4.3 Tính kích thước khơng gian bốc 38 4.3.1 Tính đường kính buồng bốc hơi(Dbh) 38 4.3.2 Tính chiều cao buồng bốc 39 4.3.3 Chiều dày thân buồng bốc thiết bị 39 4.4 Tính kích thước nắp thiết bị .40 CHƯƠNG V: TÍNH TỐN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 42 5.1 Tính đường ống dẫn cửa 42 5.1.1 Ống cửa nhập liệu 42 5.1.2 Ống cửa tháo liệu .42 5.1.3 Ống dẫn thứ 43 5.1.4 Ống dẫn đốt 43 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy 5.1.5 Ống dẫn nước ngưng 43 5.2 Thiết bị ngưng tụ dạng ống chùm 44 5.2.1 Tính hiệu nhiệt độ trung bình 46 5.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía nước α2 46 5.2.3 Tính tổng nhiệt trở 47 5.2.4 Hệ số cấp nhiệt phía α1 47 5.2.5 Số ống truyền nhiệt .48 5.2.6 Chia ngăn cho thiết bị ngưng tụ 48 5.2.7 Tính kích thước thiết bị ngưng tụ 49 5.2.8 Tính tốn chi tiết khác 50 5.3 Tính tốn chọn tai treo .51 5.3.1 Khối lượng thiết bị (MTB) .51 5.3.2 Khối lượng dung dịch 51 5.4 Mối ghép bích 52 5.4.1 Bích nối nắp với thân thiết bị .52 5.4.2 Bích nối buồng đốt với thân thiết bị 53 5.4.3 Bích nối nắp với thân thiết bị ngưng tụ 53 5.5 Chọn đệm .54 5.6 Chọn kính quan sát .54 5.7 Tính tốn chọn cánh khuấy 54 5.8 Tính chọn bơm chân không 56 KẾT LUẬN 58 TÀI LIỆU THAM KHẢO 59 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy LỜI MỞ ĐẦU Bộ mơn “Q trình thiết bị công nghệ thực phẩm” cung cấp kiến thức cần thiết cho sinh viên kĩ sư công nghệ thực phẩm, kĩ sư chế biến nông sản, thủy hải sản kĩ sư máy thực phẩm Ngoài mơn góp phần tới kĩ sư ngành kĩ thuật sản xuất, có khả vận dụng vào thực hành sản xuất công nghiệp liên quan, hiểu sâu nghiên cứu sản xuất máy móc thiết bị đại giới, thời đại mà máy móc khoa học phát triển không ngừng Trong đề tài đồ án giao: “Tính tốn thiết kế hệ thống đặc nồi để đặc dung dịch nước xồi ép suất 300kg/mẻ” ,chủ yếu đề cập đến trình xảy thiết bị cô đặc nồi , hiểu cấu trúc, cách vận hành hệ thống biết tính tốn thơng số cơng nghệ cần thiết phục vụ cho việc thiết kế thiết bị Như biết cô đặc ứng dụng nhiều q trình sản xuất hóa chất thực phẩm, ngành sản xuất nước cô đặc, hóa chất,…Xồi loại ăn trồng nhiều Việt Nam, cho sản lượng thu hoạch hàng năm lớn, gây số khó khăn trình bảo quản nguyên Để tăng thời gian bảo quản tạo sản phẩm phục vụ nhu cầu nước xuất ép lấy nước sau đem cô đặc giải pháp hay, tiết kiệm chi phí, kéo dài thời gian bảo quản mà giữ giá trị dinh dưỡng cho sản phẩm Vì đồ án thực thời sinh viên nên tránh khỏi thiếu sót,em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy để hồn thiện kiến thức Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Nguyễn Hùng Anh SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Tính tốn thiết kế hệ thống đặc nồi để đặc dung dịch nước xồi ép: - Năng suất theo sản phẩm: 300kg/mẻ - Nồng độ đầu: 10Bx - Nồng độ cuối: 55Bx 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUN LIỆU Xồi thuộc họ đào lộn hột (Anacadiaceae), có tên khoa học Mangifera indica L Đây loại ăn nhiệt đới, có nguồn gốc từ Ấn Độ vùng giáp ranh Việt Nam, Myanmar, Malaysia,… Tại Việt Nam, xoài trồng nhiều Đồng sông Cửu Long số khu vực miền Trung, Tây Bắc , Theo số liệu thống kê vào năm 2017, Việt Nam có diện tích trồng lên tới 92.746 sản lượng đạt 788.233 tấn, ĐBSCL vùng sản xuất xồi lớn nhất, chiếm đến 46,1% diện tích 64.4% sản lượng xồi nước; vùng Đông Nam Bộ (chiếm 19,2% diện tích 64,4% sản lượng xồi nước) Xồi có giá trị dinh dưỡng cao, phù hợp cho lứa tuổi Trong 100g xồi chín chứa: nước 86,5g; glucid 15,9g; protein 0,6g; lipid 0,3g; tro 0,6g; chất khoáng: Ca, P, Fe ; vitamin: A , B1, C ; cung cấp 62 calo, 78% nhu cầu vitamin A ngày,46% nhu cầu vitamin C,… Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng có 100 g xồi Thành phần Hàm lượng Đơn vị Nước 84 % Glucid 15 g Protein g Lipid g Chất xơ µg Vitamin A 40 mg Vitamin B1 0,5 mg SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Vitamin B2 0,06 mg Vitamin C 53 mg Vitamin E mg Canxi 10 mg Photpho 15 mg Sắt 0,3 mg Nguyên liệu cô đặc dạng dung dịch gồm: - Dung mơi: nước - Các chất hịa tan chiếm chủ yếu đường Saccaroze nhiều cấu tử với hàm lượng thấp (coi khơng có) Các cấu tử xem không bay trình đặc 1.2 KHÁI QT VỀ Q TRÌNH CƠ ĐẶC 1.2.1 Khái niệm Cơ đặc q trình làm nước (dung môi) dung dịch (dung dịch hỗn hợp dung mơi chất rắn hịa tan dung mơi) để thu dung dịch có nồng độ chất rắn cao Q trình đặc tiến hành nhiệt độ sôi, áp suất (áp suất chân không, áp suất thường, áp suất dư) hệ thống nhiều thiết bị đặc Trong đó: - Cô đặc chân không dung cho dung dịch có nhiệt độ sơi cao, dễ phân hủy nhiệt - Cô đặc áp suất cao áp suất khí dung cho dung dịch khơng bị phân hủy nhiệt độ cao dung dịch muối vô cơ, sử dụng thứ cho cô đặc cho q trình đun nóng khác - Cơ đặc áp suất khí thứ khơng sử dung mà thải ngồi khơng khí Đây phương pháp đơn giản không kinh tế Trong công nghiệp thực phẩm hóa chất thường làm đậm đặc dung dịch nhờ đun sơi gọi q trình đặc Đặc điểm cô đặc dung môi tách khỏi dung dịch dạng hơi, chất hòa tan dung dịch không bay nồng độ dung dịch tăng dần lên, khác với chưng cất chưng cất cấu tử hỗn hợp bay khác nồng độ SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Hơi dung môi tách khỏi dung dịch gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dung để đun nóng thiết bị khác Nếu dung thứ để đun nóng thiết bị khác ngồi thiết bị đặc gọi phụ Q trình đặc diễn nồi nhiều nồi, gián đoạn liên tục Q trình đặc thực áp suất khác tùy vào yêu cầu kĩ thuật Khi dùng áp suất thường (áp suất khí quyển) dung thiết bị hở, làm việc áp suất khác dùng thiết bị kín đặc chân khơng (áp suất thấp) có ưu điểm : áp suất giảm nhiệt độ sơi dung dịch giảm theo độ chênh lệch nhiệt độ buồng đốt dung dịch tăng diện tích bề mặt truyền nhiệt giảm Cơ đặc nhiều nồi sử dụng thứ thay cho đốt nên có ý nghĩa kinh tế cao sử dụng nhiệt hoạt động dựa nguyên tắc sau: Hơi đốt nồi thứ sử dụng từ nồi hơi, thứ nồi thứ làm đốt cho nồi thứ hai, thứ nồi thứ hai làm đốt cho nồi thứ ba…hơi thứ cuối vào thiết bị ngưng tụ Do có tổn thất nhiệt độ nên nhiệt đun nóng nồi sau thấp nồi trước, mà người ta thường cô đặc dung dịch nồi thứ với áp suất dư nồi sau áp suất chân không Trong hệ thống cô đặc nhiều nồi dung dịch chuyển dịch từ nồi sang nồi tiếp theo, qua nồi dung môi bay phần, nồng độ dung dịch tăng lên, đến cuối nồng độ dung dịch đạt yêu cầu người ta tháo dịch vào thùng chứa 1.2.2 Các phương pháp cô đặc 1.2.2.1 Cô đặc phương pháp lạnh đông Khi làm lạnh đông chậm, phân tử nước kết tinh lớn dần lên tạo thành khối băng, tách khỏi dung dịch ban đầu Quá trình đặc phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ lạnh đông, số lượng tinh thể đá tạo thành Sử dụng phương pháp tránh gây vitamin, chất thơm chất dễ bị phân hủy bơi nhiệt Tuy nhiên, chi phí lượng chi phí thiết bị cho phương pháp cao 1.2.2.2 Cô đặc phương pháp thẩm thấu ngược Khi ngăn hai dung dịch khác bán thấm, nước từ dung dịch có nồng độ chất khơ thấp đến nơi có nồng độ chất khơ cao để hai bên đạt nồng độ cân Trong phương pháp này, tác dụng học dung dịch có nồng độ cao áp suất thẩm thấu, làm nước theo chiều ngược lại từ nơi có nồng độ chất SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Thời gian ngưng 42 phút = 2520s Khối lượng riêng nước ngưng 132,9oC: kg/m3 Lưu lượng nước ngưng Vnn = = 7,125×10-4 Chọn vận tốc nước ngưng chảy ống vnn = 1,5 m/s Đường kính ống dẫn nước ngưng dnn = = = 0,02459 mm = 25 mm Chọn ống dẫn nước ngưng: - Đường kính trong: dnn = 25 mm - Bề dày S = 3,5 mm - Chiều dài 70 mm Bảng 5.1 Tóm tắt kích thước đường ống dẫn cửa: Ống Đường kính trong, mm Bề dày, mm Chiều dài, mm Nhập liê ̣u 100 3,5 100 Tháo liệu 50 3,5 70 Hơi thứ 200 9,5 115 Hơi đốt 150 125 Nước ngưng 25 3,5 70 5.2 Thiết bị ngưng tụ dạng ống chùm Cân nhiệt lượng cho thiết bị ngưng tụ Qnt= Gp.rp, kW Với: Qnt : nhiệt ngưng tụ, kW rp = aP rb +(1- ap ).rt SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 44 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Tại P= 0,2031 tra bảng IX-2a trang 135 tài liệu [2] ta cóTP=60,20C.Tại nhiệt độ ta có: rb= 401.103 J/kg rt=382.103 J/kg rp = 0,2031 x 401.103 +(1-0,2031) 382.103 = 385,8.103 J/kg Do đó: Qnt =(1350 385,8)/3600 = 144,68 kW Lưu lượng nước lạnh cần thiết: Trong Gn : lượng nước cần cung cấp, kg W : lượng thứ cần ngưng, kg i = 2608,3×103 J/kg: entanpi thứ áp suất ngưng tụ 0.2031 at, (bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1]) Cn = 4178 J/kg độ : nhiệt dung riêng trung bình nước, J/kg độ tn1, tn2: nhiệt độ vào nước, oC Lấy tn1 = 25oC tn2 = 45oC Vậy: Gn = = 39102,34 kg/h Chọn kết cấu bề mặt truyền nhiệt bình ngưng chùm ống trơn thép dài m, đường kính ngồi dn=25 mm đường kính dtr=20 mm Tác nhân làm mát nước lạnh, nhiệt độ nước vào 25oC, nhiệt độ nước 45oC Nhiệt độ thứ thiết bị ngưng tụ 59,7 oC SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 45 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy 5.2.1 Tính hiệu nhiệt độ trung bình Chênh lệch nhiệt độ đầu vào: Δt1 = 59,7 – 25 = 34,7 oC Chênh lệch nhiệt độ đầu ra: Δt1= 59,7- 45 = 14,7 oC Hiệu nhiệt độ trung bình thứ nước 5.2.2 Tính hệ số cấp nhiệt phía nước α2 Các thơng số nước 36,41 oC - Khối lượng riêng ρnước = 933,6 kg/m3 (Bảng I.5 trang 11 Tài liệu [1]) - nht: ànc = 0,7028ì10-3 (Bng I.102 trang 94 Ti liệu [1]) - Nhiệt dung riêng Cnước = 4179,2 J/kg.độ (Bảng I - Hệ số dẫn nhiệt λnước = 0,628 W/m.độ Chuẩn số Prandtl nước: Chuẩn số Nusselt nước tính theo phương trình với nhiệt độ trung bình lưu thể: Trong đó: Chọn chế độ dòng chảy thiết bị truyền nhiệt Re > 10 (chế độ chảy xoáy) Chọn Re= 10000 εk hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng tỷ số chiều dài ống đường kính ống Chọn εk = ( Bảng V.2 trang 15 Tài liệu 2) Thay số liệu ta Từ cơng thức Hệ số cấp nhiệt phía nước α2 SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 46 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy 5.2.3 Tính tổng nhiệt trở Ở ta tìm = 6,143×10-4 5.2.4 Hệ số cấp nhiệt phía α1 Chọn Δt1 = 3,5 oC => = 56,2 oC Tính α1 = = 8563,79 W/m2K q1 = α1.∆t1 = 8563,79×3,5 = 29973,26 W/m2 Chênh lệch nhiệt độ hai thành ống: Nhiệt độ tường phía nước: Chênh lệch nhiệt độ thành ống ống nước: Tại (bảng I.102 trang 95 Tài liệu [1] sau nội suy kết quả) (bảng I.149 trang 168 chất Tài liệu [1] sau nội suy kết quả) (bảng I.129 trang 133 Tài liệu [1] sau nội suy kết quả) Vậy Khi hệ số cấp nhiệt phía nước Nhiệt tải riêng phía nước là: So sánh: | (thỏa mãn) Hệ số truyền nhiệt K = = = 819,55 W/m2.độ SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 47 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Do q1 q2 có sai số nhỏ, nên qtb = = = 29809,47 W/m2 Bề mặt truyền nhiệt 5.2.5 Số ống truyền nhiệt Số ống ) Với dtđ = ×(dtr+dng) = ×(0,02+0,025) = 0,0225 m Theo Bảng V.11 trang 48 Tài liệu [2], ta có: - Chọn tổng số ống n = 61 ống - Xếp ống theo kiểu hình cạnh ( kiểu bàn cờ) - Số ống đường xuyên tâm hình cạnh: b = - Chiều dài ống truyền nhiệt l =1,2 m, đường kính (d tr) 20mm đường kính ngồi (dng) 25mm 5.2.6 Chia ngăn cho thiết bị ngưng tụ Lượng nước cần để ngưng tụ hoàn toàn thứ coi lượng nhiệt tổn thất ngồi mơi trường 5% Vận tốc nước ống: Chuẩn số Reynolds: Vậy số lối cần chia là: = = 3,7 Số lối chia m = (lối) với n1 = = Tính lại chuẩn số Reynolds sau chia lối Thỏa mãn chế độ chảy rối 5.2.7 Tính kích thước thiết bị ngưng tụ Đường kính thiết bị ngưng tụ tính theo cơng thức: Dt = t×(b-1)+ 4×d ( cơng thức V.140 trang 49 Tài liệu [2]) SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 48 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Với: t bước ống lấy khoảng từ (1,2 ÷ 1,5) dn t= 1,5 × 0,025 = 0,0375 (m) = 37,5 (mm) d = dng = 0,025m Thay số ta có: Dt = 0,0375×(9 – 1) + 4×0,025 = 0,4 m = 400 mm Độ dày vỏ thiết bị Theo sở tính tốn thiết bị, thiết bị thuộc loại vỏ mỏng chịu áp suất trong, nên chiều dày vỏ tính theo cơng thức: Trong đó: P – áp suất bên vỏ, áp suất khí quyển: 0,1 (N/mm2); Dt – đường kính vỏ: Dt = 400 (mm) [σk] = 101 N/mm2 - ứng suất kéo cho phép thép; φ – hệ số bền mối hàn giáp mối máy: φ = 0,8; C – hệ số bổ sung: C = (mm); Để đảm bảo độ bền học chọn độ dày vỏ thiết bị δv = (mm) Đáy nắp thiết bị - Ta chọn nắp thiết bị nắp hình elip thiết bị phải chia thành nhiều lối, Nắp elip giảm trở lực thủy lực nắp phẳng dễ chế tạo nắp hình bán cầu - Chiều cao nắp thiết bị: hb = 0,25.D = 0,25×400 = 100 (mm) - Chọn chiều cao nắp thiết bị 100 (mm) 5.2.8 Tính tốn chi tiết khác Đường kính ống dẫn nước lạnh vào Vận tốc nước vào thiết bị v= 1,5 m/s Từ phương trình lưu lượng ta tính đường kính ống dẫn nước SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 49 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Chọn = 0,04 m = 40 mm Đường kính ống dẫn thứ: Ta lấy đường kính ống dẫn thứ vào thiết bị ngưng tụ đường kính ống dẫn thứ khỏi buồng bốc Suy D = 200 mm Đường kính ống khí khơng ngưng: chọn đường kính 15 mm 5.3 Tính tốn chọn tai treo Chọn vật liệu làm tai treo thép CT3 Tai treo hàn vào thiết bị, chọn số gân Tra bảng XII.7/313 STQTTB [2]: Khối lượng riêng thép CT3; ρ=7850 kg/m3 Khối lượng riêng thép không rỉ X18H10T :ρ=7900 kg/m3 Khối lượng tổng cộng: M= MTB+Mdd 5.3.1 Khối lượng thiết bị (MTB) Khối lượng buồng đốt : M1= = = 199 kg Với: Dn = 1610mm =1,610 m;Dtr = 1600mm = 1,600 m; H = 1m Khối lượng buồng bốc: M2= = = 359 kg Với: Dtr = 1500mm = 1,5m; Dn = Dtr+2.S= 1500+2.8 = 1516mm = 1,516m; H =1200mm =1,2m Tra bảng X111.11 trang 384 Tài liệu [2], ta có: Khối lượng nắp (Dtr=1500mm, S = 12mm) M3=252 kg Khối lượng đáy: (Dtr = 1610 mm, S = 12mm), M4= 285kg SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 50 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Khối lượng động cánh khuấy, M5=80kg Khối lượng chi tiết phụ khác, M6=60kg Vậy MTB= M1+M2+M3+M4+M5+M6= 1235 kg 5.3.2 Khối lượng dung dịch Mdd = 1650 kg Tổng khối lượng nồi cô đặc 2885 kg Chọn tai treo, tải trọng cho tai treo là: = 7075 N Tra bảng XIII.36 trang 438 Tài liệu [2], ta có Bề mặt đỡ F.104, m2 72,5 Tải Tải L trọng trọng mm cho cho phép phép lên bề tai mặt treo, đỡ, G.104 q.106 ,N N/m 0,5 0,69 100 B B1 H S L a mm mm mm mm mm mm 75 85 155 40 15 d Khối mm lượn g tai treo, kg 18 1,23 5.4 Mối ghép bích 5.4.1 Bích nối nắp với thân thiết bị Áp suất thiết bị: P = 0,18 N/mm2 Đường kính bích: Dt = 1500mm Chọn bích liền thép để nối thiết bị Db SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 D1 51 Dt Dn lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP D GVHD:Ths Phan Minh Thụy Hình 5.1 Mơ tả mối ghép bích Tra bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2], bích kiểu 1, ta thơng số Dt 1500 D 1640 Db 1590 D1 1560 Dn 1513 Bu lông Chiều cao db z h M20 32 25 Chọn đệm Amiang-Carton -Bề dày: 3mm -Áp suất lớn chịu được: 0,6 N/mm2 -Nhiệt độ lớn chịu được: 500oC 5.4.2 Bích nối buồng đốt với thân thiết bị Tra bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2], bích kiểu 1, ta thơng số Dt 1600 D 1740 Db 1690 D1 1660 Dn 1613 Bu lông Chiều cao db z h M20 32 28 5.4.3 Bích nối nắp với thân thiết bị ngưng tụ Tra bảng XIII.27 trang 420 Tài liệu [2], bích kiểu 1, ta thông số SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 52 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP Dt D 400 515 Db 475 D1 450 GVHD:Ths Phan Minh Thụy Dn 411 Bu lông Chiều cao db z h M16 20 20 5.5 Chọn đệm Để làm kín mối ghép bích, chọn vật liệu làm đệm vật liệu mềm, dễ bị biến dạng Chọn đệm paronit có bề dày S = 3mm 5.6 Chọn kính quan sát Vật liệu chế tạo thép 12MX thủy tinh Bố trí kính cho dễ dàng quan sát mực chất lỏng Đặt kính giống bên buồng bốc hơi, tạo thành góc 180º 5.7 Tính tốn chọn cánh khuấy Đối với dung dịch nước xồi đem đặc dung dịch đặc, có độ nhớt cao nên ta sử dụng cánh khuấy mái chèo, tốc độ chậm Vật liệu: Trục chọn thép C45 để chế tạo [σ]= 600MPa ứng suất uốn cho phép, [τ]=14 N/mm ứng suất xoắn cho phép Đường kính sơ trục xác định theo công thức: Với �1- công suất động (P1= 1,5 kW) n- số vòng quay (n= 80 v/ph) => T= 9,55.106 1,5 /80 = 179062,5 (Nmm) SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 53 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Thay vào ta được: Chọn d = 60 mm Kích thước trục: - Kích thước trục 1: Đường kính trục: d = 60 mm - Kích thước trục 2: Đường kính trục: d = 100 mm Chọn cánh khuấy mái chèo - Chiều cao cánh h = 800 mm - Đường kính cánh d = 1450 mm - Chiều rộng cánh: b = 40 mm - Đường kính trục lắp cánh khuấy dt = 120 mm Chọn động khuấy: - Tốc độ motor điện 1400 (4 cực điện- poles tua chậm) - Đường kính cốt (trục) motor 25 mm - Cường độ dịng điện lúc chưa có tải 7.8-8.3 Ampe - Hệ số bảo vệ bụi nước IP 54,cấp chịu nhiệt F, chế độ làm mát toàn phần - Trọng lượng motor 22 kg - Nguyên liệu: tôn silic xanh cán nguội, dây đồng cách điện (dây ê may) - Khoảng cách tâm lỗ chân đế dọc trục 140 mm - Khoảng cách tâm lỗ chân đế ngang trục 160 mm - Tổng chiều dài thân mô tơ 425 mm SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 54 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP - GVHD:Ths Phan Minh Thụy Tổng chiều cao thân mơ tơ 250 mm Hình5.2 Motor cánh khuấy 5.8 Tính chọn bơm chân khơng Ta chọn bơm cho hệ thống bơm pít-tơng tác dụng đơn (một chu kì hút đẩy) Theo 1.1 – trang – Tài liệu 5, lượng cần thiết để dịch chuyển lượng khí cần thiết khỏi thiết bị tính theo cơng thức: [J.m-3] Trong đó: - P1 = 20000 [N.m-2], P2 = 100000 [N.m-2] – Áp suất khơng khí đầu vào bơm - [kg.m-3] – khối lượng riêng khơng khí - g = 10 [m.s-2] – gia tốc trọng trường - H1 = H2 = 13.6 [m] - chiều cao đầu vào bơm so với điểm hút - C1 = [m.s-1], C2 = 10 [m.s-1] – Vận tốc khí đầu vào bơm Thay số vào cơng thức ta có: [J.m-3] E = 80065 [J.m-3] SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 55 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy Lượng khí cần hút Wkh = [m3.h-1] = 2,3.10-3 [m3.s-1] Suy công suất theo lý thuyết bơm là: Pbơm = E Wkh = 80065 2,3.10-3 = 185 [W] Công suất thực tế cần [W] Với hệ số hiệu dụng tổng Hệ số hiệu dụng tổng: Trong đó: - hệ số hiệu dụng thể tích, chọn - hệ số hiệu dụng áp suất, chọn - hệ số hiệu dụng học, chọn (Mục trang 24 Tài liệu 5) Thay số vào ta có: Cơng suất thực tế cần: (W) Vậy ta chọn bơm chân khơng pít-tơng tác dụng đơn, cơng suất 0,3 (kW) SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 56 lOMoARcPSD|9997659 Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy KẾT LUẬN Về phương diện tính tốn, cơng thức tính tốn sử dụng đồ án tra cứu tham khảo dựa tài liệu đáng tin cậy tác giả có nhiều năm kinh nhiệm giảng dạy thực tế Các thơng số kích thước tính cách rõ ràng logic Các số liệu sau tính tốn giảng viên hướng dẫn góp ý, chỉnh sửa để phù hợp với thực tế Về phương diện thiết kế, vẽ trình bày rõ hình dạng kích thước thiết bị; phóng to số kết cấu quan trọng như: kết cấu ghép mặt bích,… Tuy nhiên, phần tính tốn thiết kế cịn nhiều hạn chế thiếu sót như: chưa vẽ làm rõ kết cấu bơm chân khơng pít-tơng, động cánh khuấy Ngồi ra, kinh nghiệm thiết kế thực tế thiếu nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót khơng đáng có Vì vậy, thời gian tới, em tiếp tục học hỏi kiến thức kĩ cần thiết để phần tính tốn thiết kế thêm đầy đủ, hồn thiện sát với thực tế Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Thầy ThS Phan Minh Thụy cho em gợi ý, lời khuyên kiến thức thực tế hữu ích để em hồn thành tốt đồ án Em xin chân thành cảm ơn! SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 57 lOMoARcPSD|9997659 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi Đồ án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tác giả - Sổ tay Q trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất, Tập 1NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [2] Các tác giả - Sổ tay Q trình thiết bị Cơng nghệ hóa chất, Tập 2NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Nguyễn Văn May - Thiết bị truyền nhiệt chuyển khối - NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [4] Tôn Thất Minh, Phạm Anh Tuấn, Nguyễn Tân Thành – “Giáo trình trình thiết bị công nghệ thực phẩm & công nghệ sinh học ,Tập II – Các trình thiết bị trao đổi nhiệt” – NXB Bách Khoa Hà Nội, 2016 [5] Nguyễn Văn May – “Giáo trình bơm quạt máy nén’’ – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội xuất bản, 1993 SVTH: Nguyễn Hùng Anh – 20180398 58 ... KHOA HÀ NỘI VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN I – QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ CNTP ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC MỘT NỒI ĐỂ CƠ ĐẶC DUNG DỊCH NƯỚC XỒI ÉP NĂNG SUẤT 300KG/MẺ... cô đặc nồi để cô đặc dung dịch nước xoài ép suất 300kg/mẻ” ,chủ yếu đề cập đến trình xảy thiết bị cô đặc nồi , hiểu cấu trúc, cách vận hành hệ thống biết tính tốn thơng số cơng nghệ cần thiết. .. án I – Quá trình thiết bị CNTP GVHD:Ths Phan Minh Thụy CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Tính tốn thiết kế hệ thống cô đặc nồi để cô đặc dung dịch nước xoài ép: - Năng suất theo sản