Thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc 2 nồi, cô đặc dịch cà chua với năng suất 380 kgh

117 2 0
Thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc 2 nồi, cô đặc dịch cà chua với năng suất 380 kgh

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 2 NỒI, CÔ ĐẶC DỊCH CÀ CHUA VỚI NĂNG SUẤT 380 KGH LỜI CAM ĐOAN i LỜI NÓI ĐẦU ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC DỊCH CÀ CHUA 1 1.1. Giới thiệu chung 1 1.1.1. Tổng quan về nguyên liệu cà chua 1 1.1.2. Thành phần hóa học 2 1.2. Quá trình cô đặc 4 1.2.1. Định nghĩa cô đặc 4 1.2.2. Các phương pháp cô đặc 4 1.2.3. Bản chất của sự cô đặc bằng phương pháp nhiệt 5 1.2.4. Ứng dụng của sự cô đặc 5 1.3. Các thiết bị cô đặc 5 1.3.1. Phân loại 5 1.3.2. Các thiết bị và chi tiết 8 1.4. Quy trình công nghệ 9 1.4.1. Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc 9 1.4.2. Nguyên lý hoạt động thiết bị ngưng tụ Baromet 9 1.4.3. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống 9 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 11 2.1.1. Cơ sở lựa chọn quy trình 11 2.2. Hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều 11 2.2.1. Sơ đồ hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều 12 2.2.2. Thuyết minh quy trình cô đặc 2 nồi xuôi chiều 12 2.3. Quy trình sản xuất cô đặc cà chua 12 2.3.1. Sơ đồ công nghệ 14 2.3.2. Thuyết minh quy trình 15 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 21 3.1. Dự kiện ban đầu 21 3.2. Cân bằng vật chất 21 3.2.1. Lưu lượng nhập liệu 22 3.2.2. Tính tổng lượng hơi thứ bốc lên 22 3.2.3. Lượng hơi thứ phân bố trong từng nồi 22 3.2.4. Tính nồng độ cuối của dung dịch trong từng nồi 23 3.3. Cân bằng năng lượng 23 3.3.1. Áp suất và nhiệt độ mỗi nồi 23 3.3.2. Xác định tổn thất nhiệt độ 25 3.3.3. Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi dung dịch 31 3.3.4. Xác định nhiệt dung riêng dung dịch 32 3.3.5. Lượng hơi đốt và lượng hơi thứ mỗi nồi 33 CHƯƠNG 4: TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT 38 4.1. Lượng nhiệt trao đổi (Q) 38 4.2. Hệ số truyền nhiệt (K) 39 4.2.1. Nhiệt tải riêng phía hơi ngưng (q1) 39 4.2.2. Nhiệt tải riêng phía dung dịch (q2) 41 4.2.3. Nhiệt tải riêng trung bình 46 4.3. Tóm tắt tiến trình tính lập để tính nhiệt tải riêng: 47 4.3.1. Hệ số truyền nhiệt của nỗi nồi 47 4.3.2. Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi 48 4.4. Diện tích bề mặt truyền nhiệt 49 CHƯƠNG 5: TÍNH THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 51 5.1. Tính buồng đốt 51 5.1.1. Tính số ống truyền nhiệt 51 5.1.2. Đường kính buồng đốt, Dd 51 5.1.3. Đường kính ống tuần hoàn trung tâm 52 5.1.4. Số ống truyền nhiệt danh nghĩa 53 5.1.5. Kiểm tra diện tích bề mặt truyền nhiệt 53 5.2. Tính buồng bốc 53 5.2.1. Đường kính buồng bốc, Db 53 5.2.2. Thể tích buồng bốc 55 5.2.3. Chiều cao buồng bốc 56 5.3. Tính kích thước các ống dẫn liệu, tháo liệu 56 5.3.1. Ống nhập liệu nồi 1 56 5.3.2. Ống tháo liệu nồi 1 (nhập liệu nồi 2) 57 5.3.3. Ống tháo liệu nồi 2 57 5.3.4. Ống dẫn hơi đốt nồi 1 57 5.3.5. Ống dẫn hơi thứ nồi 1 57 5.3.6. Ống dẫn hơi thứ nồi 2 58 5.3.7. Ống dẫn nước ngưng nồi 1 58 5.3.8. Ống dẫn nước ngưng nồi 2 58 5.3.9. Tổng kết các ống dẫn liệu, tháo liệu 58 CHƯƠNG 6: TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ 60 6.1. Tính cho buồng đốt 60 6.1.1. Tính bề dày thân, S’ 60 6.1.2. Kiểm tra bề dày buồng đốt 62 6.2. Tính cho buồng bốc 62 6.2.1. Tính bề dày thân 62 6.2.2. Kiểm tra bề dày buồng bốc 64 6.3. Tính nắp 66 6.4. Tính đáy 68 6.5. Tính bích 70 6.5.1. Mặt bích nối nắp với buồng bốc 70 6.5.2. Mặt bích nối buồng đốt với đáy 71 6.5.3. Mặt bích nối buồng bốc và buồng đốt 71 6.6. Đệm 71 6.7. Bộ phận nối buồng đốt với buồng bốc 71 6.8. Tính vỉ ống 72 6.9. Tính tai treo 72 6.9.1. Tính khối lượng thiết bị 73 6.9.2. Tính khối lượng dung dịch 75 6.10. Tổng kết thiết bị chính 76 CHƯƠNG 7: THIẾT BỊ PHỤ 78 7.1. Thiết bị ngưng tụ baromet 78 7.1.1. Lựa chọn thiết bị ngưng tụ 78 7.1.2. Lượng nước lạnh cần tưới vào thiết bị ngưng tụ 78 7.1.3. Thể tích không khí và không khí ngưng cần hút ra khỏi thiết bị ngưng tụ baromet 79 7.1.4. Các đường kính chủ yếu của thiết bị ngưng tụ Baromet 80 7.2. Tính thiết bị gia nhiệt nhập liệu 86 7.2.1. Tính lượng hơi đốt cần dùng 86 7.2.2. Tính hệ số truyền nhiệt 87 7.2.3. Bề mặt truyền nhiệt 92 7.2.4. Số ống truyền nhiệt 92 7.2.5. Đường kính thiết bị gia nhiệt 93 7.3. Tính bồn cao vị 93 7.4. Bơm 95 7.4.1. Bơm chân không 95 7.4.2. Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ 97 7.4.3. Bơm nhập liệu 99 7.4.4. Bơm tháo liệu (ở nồi 2) 100 CHƯƠNG 8: CÁC CHI TIẾT PHỤ 103 8.1. Bề dày lớp cách nhiệt 103 8.2. Cửa sửa chữa 103 8.3. Kính quan sát 103 CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 105 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống cô đặc 2 nồi xuôi chiều 12 Hình 3.1 Sự thay đổi nhiệt độ trong quá trình cô đặc 28 Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống cô đặc hai nồi 34 Hình 6.1 Nắp elip 66 Hình 6.2 Bích liền bằng thép, kiểu 1 70 Hình 7.1 Thiết bị ngưng tụ Baromet 78 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Hàm lượng chất khoáng trong 100g cà chua 3 Bảng 1.2 Số lượng solanin theo độ chín của cà chua 3 Bảng 1.3 Các sắc tố trong cà chua theo độ chín 3 Bảng 3.1 Nhiệt độ và áp suất mỗi nồi 25 Bảng 3.2 Tổn thất nhiệt do nồng độ nâng cao ∆’ 27 Bảng 3.3 Áp suất 2 nồi 30 Bảng 3.4 Tổng tổn thất nhiệt độ trong hệ thống cô đặc 31 Bảng 3.5 Hiệu số nhiệt độ hữu ích của mỗi nồi 32 Bảng 4.1 Lượng nhiệt trao đổi của 2 nồi 39 Bảng 4.2 Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ của 2 nồi 41 Bảng 4.3 Tổng nhiệt trở vạch và chênh lệch nhiệt độ của tường 42 Bảng 4.4 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dòng chất lỏng sôi 44 Bảng 4.5 Nhiệt dung riêng 45 Bảng 4.6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực của mỗi nồi 49 Bảng 4.7 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 50 Bảng 5.1 Tổng kết các ống dẫn liệu, tháo liệu 59 Bảng 6.1 Bích nối nắp với buồng bốc 71 Bảng 6.2 Bích nồi buồng đốt với đáy 71 Bảng 6.3 Bích nồi buồng bốc và buồng đốt 71 Bảng 6.4 Thông số của tai treo 76 Bảng 6.5 Tổng kết thiết chính 76 Bảng 7.1 Kích thước cơ bản của thiết bị ngưng tụ baromet 83 Bảng 7.2 Hệ số cấp nhiệt khi ngưng tụ 88 Bảng 7.3 Tổng nhiệt trở vạch và chênh lệch nhiệt độ của tường 89 Bảng 7.4 Chuẩn số Prandlt tính theo nhiệt độ thành tiếp xúc với lưu chất 91 Bảng 7.5 Các hệ số trở lực cục bộ 95 TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC DỊCH CÀ CHUA Giới thiệu chung Tổng quan về nguyên liệu cà chua Cà chua có nguồn gốc ở Peru, Bôlivia, và Êquađo. Đây là cây thuộc họ cà “solannaceae”, có tên khoa học là “lycoperricon esculentum Mill. Cà chua có quả mọng, nhiều nước, có số lượng ô (hay còn gọi là buồng hạt) khác nhau (23, có khi nhiều hơn). Hình dạng quả có thể dẹt, tròn, hình elip, bầu dục dài, dạng quả mận và dạng quả lê. Trong cà chua chín có chứa nhiều chất dinh dưỡng như: đường, vitamin A. vitamin C, canxi, sắt. photspho, magie, carotenoid...Bởi vậy, ngoài được dùng như một loại rau cung cấp vitamin và chất khoáng, cà chua còn có tác dụng về mặt y học. Theo Võ Văn Chi và Lê Văn Đức (1997), cà chua có vị ngọt, tính mát, có tác dụng tạo năng lượng, làm cân bằng tế bào và tăng sức sống . Ở Việt Nam, cây cà chua được xếp vào các loại rau có giá trị kinh tế cao, diện tích trồng cà chua lên đến chục ngàn ha, tập trung chủ yếu ở đồng bằng và trung du phía Bắc. Hiện nay có một số giống chịu nhiệt mới lai tạo chọn lọc có thể trồng tại miền Trung, Tây Nguyên và Nam Bộ nên diện tích ngày càng được mở rộng. Nhiều giống cà chua lai ghép chất lượng tốt được phát triển mạnh ở Đà Lạt, Lâm Đồng. Một số giống cà chua chất lượng đã được xuất khẩu ra thị trường thế giới. Thời vụ: một năm có thể trồng 4 vụ cà chua: + Vụ sớm, gieo hạt vào cuối tháng 7 đầu tháng 8; + Vụ chính gieo cuối tháng 9 đến đầu tháng 10 + Vụ muộn gieo từ tháng 11 đến giữa tháng 12 + Vụ xuân gieo từ tháng 1 – 2 năm sau. Giống cà chua: Cà chua hồng: quả có hình dạng quả hồng, không chia múi. Thịt quả đặc, nhiều bột, lượng đường trong quả cao. Năng suất thường đạt 25 – 30 tấnha. Các giống thường gặp: Ba Lan, hồng lan của Viện cây lương thực; giống 214; HP5; HP1 của Hải Phòng… Cà chua múi: quả to, nhiều ngăn tạo thành múi, là giống cây sinh trưởng vô hạn, thời gian sinh trưởng dài, năng suất và khả năng chống chịu khá nhưng chất lượng không bằng cà chua hồng. Cà chua bi: quả nhỏ, chua, giá trị thấp, thường dùng làm nguyên liệu tạo giống. Quả cà chua có nhiều kích cỡ và màu sắc khi chín khác nhau (vàng, da cam, hồng, đỏ…) nhưng cà chua màu đỏ giàu chất dinh dưỡng và các hợp chất có hoạt tính sinh học nhất. Trong số các loại rau, củ, quả dùng làm rau thì cà chua là thực phẩm chứa vitamin, chất khoáng và nhiều chất có hoạt tính sinh học nhất, là thực phẩm có lợi cho sức khỏe được dùng phổ biến ở nhiều nước trên thế giới Thành phần hóa học Glucid: Hàm lượng glucid trong cà chua phụ thuộc vào loại nguyên liệu và điều kiện trồng trọt, chiếm khoảng 4 – 8%. Trong thành phần glucid bao gồm các chất: Đường: 2 – 5%, phần lớn là fructose, glucose còn sacharose chiếm rất ít ( 4.2 nhưng được thực hiện thanh trùng ở nhiệt độ 1000C vì cà chua cô đặc không phải là môi trường thuận lợi cho các botulinum và các loài yếm khí phát triển. Cà chua có tomatin trong cà chua có tác dụng sát trùng nên ta có thể rút ngắn thời gian thanh trùng (20 – 50 phút). Đối với hộp cỡ lớn, sau khi ghép kín mí thì ta không cần thanh trùng làm làm nguội nhanh vì: Thực phẩm đựng trong hộp bao gồm các thành phần: chất rắn, chất lỏng, chất khí. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, các áp suất riêng phần và sự dãn nở của các cấu tử đó tăng lên, làm cho áp suất chung trong bao bì đựng sản phẩm tăng lên. Áp suất này (có thể tới 2 atm) có thể làm cho bao bì sắt tây bị biến dạng, bao bì thủy tinh bị nứt, vở. Vì vậy ta cần tạo ra áp suất trong thiết bị thanh trùng (căn cứ vào tính chất của bao bì, thành phần của sản phẩm đựng trong hộp và nhất là nhiệt độ thanh trùng) bằng hay gần bằng áp suất dư đã tăng lên trong hộp, áp suất này gọi là áp suất đối kháng, thường vào khoảng 0.4 – 1.4 atm. Nhưng do đối với hộp cỡ lớn không tiến hành thanh trùng nên ta cho làm nguội sản phẩm ngay trong nước lạnh để cân bằng áp suất trong và ngoài bao bì. Và thời gian sản phẩm nguội hoàn toàn đủ lâu để xem đó là thời gian thanh trùng. Đối với hộp cỡ nhỏ, sau khi ghép kín mí thì ta tiến hành thanh trùng trong thiết bị kiểu ngang làm việc gián đoạn, sản phẩm được làm nguội ngay trong thiết bị sau khi thời gian thanh trùng đạt yêu cầu. Bảo ôn Mục đích: 1 Sản phẩm sau khi được thanh trùng và làm nguội, được giữ ở nhiệt độ phòng để thực hiện quá trình bảo ôn. Trong thời gian bảo ôn, các thành phần trong đồ hộp được tiếp tục ổn định về mặt phẩm chất và có thể phát hiện được các đồ hộp hỏng. Thời gian ổn định đồ hộp tối thiểu 15 ngày. Đồ hộp không được xuất xưởng trước thời gian này. CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG Dự kiện ban đầu Dung dịch: dịch cà chua Năng suất sản phẩm: Gc = 380 kgh Nồng độ nhập liệu: xđ = 15% Nồng độ sản phẩm: xc = 35% Áp suất chân không tại thiết bị ngưng tụ: Pck = 0,7 at => Ptđ = 1 0,7 = 0,3 at Nguồn nhiệt là hơi nước bão hòa. Áp suất hơi bão hòa P = 3 at Sử dụng thiết bị cô đặc ống chùm, dạng tuần hoàn trung tâm. Nhiệt độ ban đầu của nguyên liệu thường lấy bằng nhiệt độ của không khí. Trạng thái không khí bên ngoài: tđ = 30oC. Cân bằng vật chất Gđ: Lưu lượng dung dịch vào nồi đầu tiên (nhập liệu) (kgh) Gc: Lưu lượng dung dịch ở nồi cuối (sản phẩm) (kgh) Gc1: Lưu lượng dung dịch ra khỏi nồi cô đặc 1 (kgh) Gc2: Lưu lượng dung dịch ra khỏi nồi cô đặc 2 (sản phẩm) (kgh) W: Tổng lưu lượng hơi thứ tách ra (kgh) W1: Lưu lượng hơi thứ tách ra ở nồi thứ 1 (kgh) W2: Lưu lượng hơi thứ tách ra ở nồi thứ 2 (kgh) xđ: nồng độ của dung dịch đầu (nhập liệu) (%) xc1: nồng độ của dung dịch cuối nồi 1 (%) xc2 = xc: nồng độ của dung dịch cuối ở nồi thứ 2 (sản phẩm) (%) Lưu lượng nhập liệu Chọn căn bản tính là 1 giờ hoạt động Theo định luật bảo toàn chất khô, (Theo công thức 5.24 200 QTTBTN Tập 5 – 4) ta có: Gđ. xđ = Gc. xc Ta có: xđ = 15% = 0,15 xc = 35% = 0,35 Gđ = (G_c.x_c)x_đ =(380 × 0,35)0,15= 887 (kgh) Tính tổng lượng hơi thứ bốc lên Theo định luật bảo toàn khối lượng: Gđ = Gc +W (CT. 5.24 200 QTTBTN Tập 5 4) W = Gđ Gc = 887 380 = 507 (kgh) Trong đó: W: Lượng hơi thứ khi nồng độ thay đổi từ xđ đến xc, kgh Gđ, Gc: Lượng dung dịch đầu, dung dịch cuối, kgh Lượng hơi thứ phân bố trong từng nồi Gọi W1, W2 là lượng hơi thứ bốc lên trong quá trình cô đặc ở nồi 1 và nồi 2, kgh Để đảm bảo việc dùng toàn bộ hơi thứ của nồi trước cho nồi sau, thường người ta phải dùng cách lựa chọn áp suất và lưu lượng hơi thứ ở từng nồi thích hợp. Theo kết quả tính toán trên ta có: W = W1 + W2 = 507 kgh (1) Mặt khác: Giả sử lượng hơi thứ trong từng nồi như sau (sau quá trình tính lặp và kiểm tra): W_1W_2 ≥ 1,2 ÷1,25. Ta chọn 1,2 kgh (2). Dựa theo công thức 5.29 202 QTTBTN Tập 5 4) W_1W_2 = 1,2 W1 + W2 = 507 Giải hệ trên có kết quả: W1 = 276,55 kgh, W2 = 230,45 kgh Kết quả tính: W1, W2 trên là kết quá tính toán lý thuyết, sau khi tính toán thực tế ta sẽ so sánh lượng hơi thực tế và lượng hơi lý thuyết nếu Ta nội suy được tng = 68,7oC. Theo dữ liệu đề bài được cho áp suất hơi đốt vào nồi 1: Phđ1 = 3 at. (Tra bảng I.251314 STQTTB Tập 1 – 6) => Ta nội suy được thđ1 = 132,9oC. Khi đó hiệu số áp suất của hệ thống cô đặc là: ∆Pt = Phđ1 Png = 3 – 0,3 = 2,7 at (1) Giả thiết tỉ số giữa hiệu số áp suất của nồi 1 và nồi 2 là 〖∆P〗_1〖∆P〗_2 = 1,8 (2). Do hiệu số áp suất của hệ thống 2,7 at, nên ta chọn 1,8 at để hiệu số áp suất nồi trước lớn hơn nồi sau. Mà ∆Pt = ∆P1 + ∆P2 = 2,7 at => Từ (1) và (2) ta tính được: ∆P1 = 1,736 at; ∆P2 = 0,964at. Trong đó: ∆P1 = Phđ1 – Phđ2 là hiệu số áp suất hơi đốt vào nồi 1 và nồi 2. ∆P2 = Phđ2 – Png là hiệu số áp suất hơi đốt vào nồi 2 và tháp ngưng tụ (3). Thay giá trị ∆P2 vào (3) ta được 0,964 = Phđ2 – 0,3 => Phđ2 = 1,264 at (Tra bảng I.251314 STQTTB Tập 1 – 6) => Ta nội suy được thđ2 = 105,64oC.  tht1 = thđ2 + 10C = 105,64 + 1 = 106,64oC (do tổn thất nhiệt trên đường ống). Nhiệt độ hơi đốt nồi sau bằng nhiệt độ hơi thứ nồi trước trừ đi 10C (10C chính là tổn thất nhiệt độ do trở lực thuỷ học trên ống dẫn), còn nhiệt độ hơi thứ của nồi cuối cùng thì bằng nhiệt độ ở thiết bị ngưng tụ cộng thêm 10C. Từ kết quả tính toán trên ta thu được các số liệu sau: Bảng 3.1 Nhiệt độ và áp suất mỗi nồi Loại Nồi 1 Nồi 2 Tháp ngưng tụ P (at) toC P (at) toC P (at) toC Hơi đốt 3 132,9 1,264 105,64 0,3 68,7 Hơi thứ 1,264 106,64 0,3 69,7 Xác định tổn thất nhiệt độ Tổn thất nhiệt trong hệ cô đặc bao gồm: tổn thất do nồng độ, tổn thất do áp suất thủy tĩnh và tổn thất do trở lực đường ống. Tổn thất nhiệt do nồng độ, ∆ Hiệu số nhiệt độ giữa nhiệt độ sôi của dung dịch và nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất ở áp suất bất kỳ gọi là tổn thất nồng độ ∆ được xác định theo công thức gần đúng của Tisenco. Ở cùng 1 áp suất, nhiệt độ sôi của dung dịch > nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất. ∆ được xác định theo công thức gần đúng của Tisenco: ∆’=∆_o’. f oC. Với f = 16,2. (T_m2)r (CT VI.1059, STQTTB Tập 2 5) Trong đó: ∆’: tổn thất nhiệt độ tại áp suất cô đặc. ∆_o’: tổn thất nhiệt độ ở áp suất khí quyển (áp suất thường) (Δ0’ do cô đặc có tuần hoàn dung dịch nên tra theo nồng độ cuối của dung dịch và ứng với nhiệt độ hơi thứ) f: hệ số hiệu chỉnh vì thiết bị cô đặc thường làm việc ở áp suất khác với áp suất thường Tm: nhiệt độ của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc (bằng nhiệt độ hơi thứ), 0K. r: ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc JKg. Dựa vào các dữ kiện trên và Sổ tay quá trình và thiết bị Công nghệ hóa chất, tập 2 – 5 ta xác định được tổn thất do nồng độ. Ta có: Tổn thất nhiệt do nồng độ gây ra Nồi 1: Nồng độ cuối của dung dịch là 21% => ∆_o1’= 0,2 (Tra theo đồ thị VI.260 STQTTB Tập 2 5) Nồi 2: Nồng độ cuối của dung dịch là 35% => ∆_o2’= 0,7. (Tra theo đồ thị VI.260 STQTTB Tập 2 5) Lưu ý: Khi cô đặc có tuần hoàn dung dịch, thì hiệu số nhiệt độ tồn thất phải tính theo nồng độ cuối của dung dịch; và khi không có tuần hoàn, nghĩa là dung dịch chỉ qua một lần thì tính theo nồng độ trung bình của nó trong nồi. Nhiệt hóa hơi phụ thuộc vào áp suất Nồi 1: Áp suất hơi thứ của nồi 1 là 1,264 at => r1 = 2241.103 JKg (Tra bảng I.251314 STQTTB Tập 1 6) Nồi 2: Áp suất hơi thứ của nồi 2 là 0,3 at => r2 = 2336.103 JKg (Tra bảng I.251314 STQTTB Tập 1 6). Giá trị f theo nhiệt độ sôi của dung môi nguyên chất Nồi 1: Nhiệt độ hơi thứ nồi 1 là 106,64oC => f1 = 1,0445 (Tra bảng VI.159 STQTTB Tập 2 5) Nồi 2: Nhiệt độ hơi thứ nồi 2 là 69,7oC => f2 = 0,8160 (Tra bảng VI.159 STQTTB Tập 2 5) Nhiệt độ của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc Do nhiệt độ hơi thứ = nhiệt độ của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc nên: Nồi 1: Ta có: t’sdm1 = 106,64oC => Tm1 = 106,64 + 273 = 379,64oC Nồi 2: Ta có: t’sdm2 = 69,7oC => Tm2 = 69,7 + 273 = 342,7oC Tổn thất nhiệt độ do nồng độ Nồi 1: ∆’=∆_o’. f oC. Với f = 16,2. (T_m2)r  〖∆_1〗 =∆_o1’. f = 0,2×16,2× 〖379,64〗2〖2241.10〗3 = 0,2084oC Nồi 2: ∆’=∆_o’. f 0C. Với f = 16,2. (T_m2)r  〖∆_2〗= ∆_o2’. f = 0,7×16,2× 〖342,7〗2〖2236.10〗3 = 0,5956oC Tổng tổn thất nhiệt độ 2 nồi: ∑▒〖∆’〗 = 〖∆_1〗+ 〖∆_2〗 = 0,2084 + 0,5956 = 0,804oC Bảng 3.2 Tổn thất nhiệt do nồng độ nâng cao ∆’ Nồi x (%) ∆_0’ (oC) Pht r (Jkg) tht (oC) f Tm (oC) ∆’ (oC) 1 21 0,2 1,264 2241.103 106,64 1,0445 379,64 0,2084 2 35 0,7 0,3 2236.103 69,7 0,8160 342,7 0,5956

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM -o0o - ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CÔ ĐẶC NỒI, CÔ ĐẶC DỊCH CÀ CHUA VỚI NĂNG SUẤT 380 KG/H GVHD: TS Phan Thế Duy MÃ NHÓM: D1N3 Trần Ngọc Đào MSSV: 2005200783 LỚP: 11DHTP6 Phạm Ngọc Trâm MSSV: 2005208189 LỚP: 11DHTP13 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12/2022 BỘ CƠNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM -o0o - ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ HỆ THỐNG THIẾT BỊ CÔ ĐẶC NỒI, CÔ ĐẶC DỊCH CÀ CHUA VỚI NĂNG SUẤT 380 KG/H GVHD: TS Phan Thế Duy MÃ NHÓM: D1N3 Trần Ngọc Đào MSSV: 2005200783 LỚP: 11DHTP6 Phạm Ngọc Trâm MSSV: 2005208189 LỚP: 11DHTP13 TP HỒ CHÍ MINH, tháng 12/2022 LỜI CAM ĐOAN Chúng cam đoan “Thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc nồi, cô đặc dịch cà chua với suất 380 kg/h” chúng tơi nghiên cứu thực Các nội dung trình bày tập trung thực, không chép Các tài liệu tham khảo sử dụng trích dẫn nguồn thích rõ ràng TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022 Ký ghi rõ họ tên Ký ghi rõ họ tên Thành viên Thành viên Dao Tram Trần Ngọc Đào Phạm Ngọc Trâm i LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với phát triển xã hội vấn đề sức khỏe người vấn đề quan tâm hàng đầu Trong đó, nhu cầu dinh dưỡng nhu cầu thực phẩm phần quan trọng vấn đề sức khỏe cần tìm tịi, nghiên cứu phát triển Vì vậy, cơng ty nhà cung cấp thực phẩm dần muốn nâng cao chất lượng sản phẩm suất sản xuất hướng đến đa dạng hóa sản phẩm dây chuyền sản xuất Để đạt mong muốn trên, với phát triển khoa học kĩ thuật, việc tạo thiết bị sản xuất đại nhiệm vụ cấp bách hàng đầu hầu hết kĩ sư công nghệ thực phẩm cu tương lai Sau học qua phần lý thuyết Kỹ Thuật Thực Phẩm 1,2,3, với vai trò sinh viên theo học nghành công nghệ thực phẩm, nguồn kiến thức học với giúp đỡ thầy TS Phan Thế Duy Chúng em xin trình bày “Thiết kế hệ thống thiết bị cô đặc nồi, cô đặc dịch cà chua với suất 380 kg/h” Hy vọng thiết kế chúng em góp phần việc đóng góp vào đa dạng thiết bị nghành thực phẩm Tuy nhiên với kiến thức hạn chế lần làm thiết bị cô đặc thực mơ hình lý thuyết khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận đóng góp từ Thầy nghành Cơng nghệ thực phẩm để rút kinh nghiệm thực tốt đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! TP.HCM, tháng 12/2022 ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI NÓI ĐẦU ii MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU .vii CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC DỊCH CÀ CHUA 1.1 Giới thiệu chung .1 1.1.1 Tổng quan nguyên liệu cà chua 1.1.2 Thành phần hóa học .2 1.2 Q trình đặc .4 1.2.1 Định nghĩa cô đặc 1.2.2 Các phương pháp cô đặc 1.2.3 Bản chất cô đặc phương pháp nhiệt 1.2.4 Ứng dụng cô đặc 1.3 Các thiết bị cô đặc 1.3.1 Phân loại 1.3.2 Các thiết bị chi tiết 1.4 Quy trình cơng nghệ 1.4.1 Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc .9 1.4.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị ngưng tụ Baromet 1.4.3 Nguyên tắc hoạt động hệ thống .9 CHƯƠNG 2: QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ .11 2.1.1 Cơ sở lựa chọn quy trình 11 2.2 Hệ thống cô đặc nồi xuôi chiều 11 2.2.1 Sơ đồ hệ thống cô đặc nồi xuôi chiều 12 2.2.2 Thuyết minh quy trình đặc nồi xuôi chiều 12 2.3 Quy trình sản xuất đặc cà chua 12 2.3.1 Sơ đồ công nghệ 14 2.3.2 Thuyết minh quy trình 15 CHƯƠNG 3: CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 21 3.1 Dự kiện ban đầu .21 3.2 Cân vật chất 21 3.2.1 Lưu lượng nhập liệu .22 3.2.2 Tính tổng lượng thứ bốc lên 22 3.2.3 Lượng thứ phân bố nồi 22 3.2.4 Tính nồng độ cuối dung dịch nồi 23 3.3 Cân lượng .23 3.3.1 Áp suất nhiệt độ nồi 23 iii 3.3.2 Xác định tổn thất nhiệt độ .25 3.3.3 Hiệu số nhiệt độ hữu ích nhiệt độ sơi dung dịch 31 3.3.4 Xác định nhiệt dung riêng dung dịch 32 3.3.5 Lượng đốt lượng thứ nồi 33 CHƯƠNG 4: TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT .38 4.1 Lượng nhiệt trao đổi (Q) 38 4.2 Hệ số truyền nhiệt (K) 39 4.2.1 Nhiệt tải riêng phía ngưng (q1) .39 4.2.2 Nhiệt tải riêng phía dung dịch (q2) 41 4.2.3 Nhiệt tải riêng trung bình .46 4.3 Tóm tắt tiến trình tính lập để tính nhiệt tải riêng: 47 4.3.1 Hệ số truyền nhiệt nỗi nồi 47 4.3.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực nồi 48 4.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 49 CHƯƠNG 5: TÍNH THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 51 5.1 Tính buồng đốt .51 5.1.1 Tính số ống truyền nhiệt .51 5.1.2 Đường kính buồng đốt, Dd 51 5.1.3 Đường kính ống tuần hồn trung tâm 52 5.1.4 Số ống truyền nhiệt danh nghĩa 53 5.1.5 Kiểm tra diện tích bề mặt truyền nhiệt 53 5.2 Tính buồng bốc 53 5.2.1 Đường kính buồng bốc, Db 53 5.2.2 Thể tích buồng bốc 55 5.2.3 Chiều cao buồng bốc .56 5.3 Tính kích thước ống dẫn liệu, tháo liệu 56 5.3.1 Ống nhập liệu nồi .56 5.3.2 Ống tháo liệu nồi (nhập liệu nồi 2) 57 5.3.3 Ống tháo liệu nồi 57 5.3.4 Ống dẫn đốt nồi 57 5.3.5 Ống dẫn thứ nồi 57 5.3.6 Ống dẫn thứ nồi 58 5.3.7 Ống dẫn nước ngưng nồi 58 5.3.8 Ống dẫn nước ngưng nồi 58 5.3.9 Tổng kết ống dẫn liệu, tháo liệu 58 CHƯƠNG 6: TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ 60 6.1 Tính cho buồng đốt 60 6.1.1 Tính bề dày thân, S’ 60 6.1.2 Kiểm tra bề dày buồng đốt 62 6.2 Tính cho buồng bốc .62 6.2.1 Tính bề dày thân 62 6.2.2 Kiểm tra bề dày buồng bốc 64 iv 6.3 Tính nắp 66 6.4 Tính đáy 68 6.5 Tính bích 70 6.5.1 Mặt bích nối nắp với buồng bốc 70 6.5.2 Mặt bích nối buồng đốt với đáy 71 6.5.3 Mặt bích nối buồng bốc buồng đốt 71 6.6 Đệm 71 6.7 Bộ phận nối buồng đốt với buồng bốc 71 6.8 Tính vỉ ống .72 6.9 Tính tai treo 72 6.9.1 Tính khối lượng thiết bị 73 6.9.2 Tính khối lượng dung dịch 75 6.10 Tổng kết thiết bị 76 CHƯƠNG 7: THIẾT BỊ PHỤ .78 7.1 Thiết bị ngưng tụ baromet 78 7.1.1 Lựa chọn thiết bị ngưng tụ 78 7.1.2 Lượng nước lạnh cần tưới vào thiết bị ngưng tụ 78 7.1.3 Thể tích khơng khí khơng khí ngưng cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ baromet 79 7.1.4 Các đường kính chủ yếu thiết bị ngưng tụ Baromet 80 7.2 Tính thiết bị gia nhiệt nhập liệu .86 7.2.1 Tính lượng đốt cần dùng 86 7.2.2 Tính hệ số truyền nhiệt 87 7.2.3 Bề mặt truyền nhiệt .92 7.2.4 Số ống truyền nhiệt .92 7.2.5 Đường kính thiết bị gia nhiệt 93 7.3 Tính bồn cao vị 93 7.4 Bơm 95 7.4.1 Bơm chân không 95 7.4.2 Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ 97 7.4.3 Bơm nhập liệu .99 7.4.4 Bơm tháo liệu (ở nồi 2) .100 CHƯƠNG 8: CÁC CHI TIẾT PHỤ 103 8.1 Bề dày lớp cách nhiệt 103 8.2 Cửa sửa chữa 103 8.3 Kính quan sát .103 CHƯƠNG 9: KẾT LUẬN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO .105 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống đặc nồi xi chiều .12 Hình 3.1 Sự thay đổi nhiệt độ q trình đặc 28 Hình 3.2 Sơ đồ khối hệ thống đặc hai nồi 34 Hình 6.1 Nắp elip 66 Hình 6.2 Bích liền thép, kiểu 70 Hình 7.1 Thiết bị ngưng tụ Baromet 78 vi DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Hàm lượng chất khoáng 100g cà chua .3 Bảng 1.2 Số lượng solanin theo độ chín cà chua Bảng 1.3 Các sắc tố cà chua theo độ chín Bảng 3.1 Nhiệt độ áp suất nồi 25 Bảng 3.2 Tổn thất nhiệt nồng độ nâng cao ∆ ’ 27 Bảng 3.3 Áp suất nồi 30 Bảng 3.4 Tổng tổn thất nhiệt độ hệ thống cô đặc 31 Bảng 3.5 Hiệu số nhiệt độ hữu ích nồi 32 Bảng 4.1 Lượng nhiệt trao đổi nồi 39 Bảng 4.2 Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ nồi 41 Bảng 4.3 Tổng nhiệt trở vạch chênh lệch nhiệt độ tường 42 Bảng 4.4 Hệ số cấp nhiệt từ bề mặt đốt đến dịng chất lỏng sơi .44 Bảng 4.5 Nhiệt dung riêng 45 Bảng 4.6 Hiệu số nhiệt độ hữu ích thực nồi 49 Bảng 4.7 Diện tích bề mặt truyền nhiệt .50 Bảng 5.1 Tổng kết ống dẫn liệu, tháo liệu 59 Bảng 6.1 Bích nối nắp với buồng bốc 71 vii

Ngày đăng: 16/04/2023, 23:24

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan