ĐỒ án kỹ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT kế THIẾT bị cô đặc CHÂN KHÔNG một nồi LIÊN tục để cô đặc DUNG DỊCH ĐƯỜNG mía NĂNG SUẤT sản PHẨM 1100KGH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG MỘT NỒI LIÊN TỤC ĐỂ CƠ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG MÍA NĂNG SUẤT SẢN PHẨM 1100KG/H GVHD: Trịnh Hồi Thanh Mã nhóm: B1-26 SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang TP HỒ CHÍ MINH, 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ ĐẶC CHÂN KHÔNG MỘT NỒI LIÊN TỤC ĐỂ CƠ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG MÍA NĂNG SUẤT SẢN PHẨM 1100KG/H GVHD: Trịnh Hoài Thanh Mã nhóm: B1-26 SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang TP HỒ CHÍ MINH, 2022 Mục lục LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT LỜI CẢM ƠN MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1.2 TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU SẢN PHẨM 1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu: 1.2.2 Đặc điểm sản phẩm 1.2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm 1.2.4 Yêu cầu nguyên liệu 1.3 HỆ THỐNG CÔ ĐẶC 1.3.1 Định nghĩa 1.3.2 Các phương pháp cô đặc 1.4 CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ 13 1.4.1 Thiết bị chính: 13 1.4.2 Thiết bị phụ 13 1.4.3 Các loại vật liệu dùng để chế tạo thiết bị dùng để chế tạo thiết bị .13 1.4.4 Yêu cầu thiết bị vấn đề lượng 13 1.5 CHỌN LOẠI THIẾT BỊ VÀ PHƯƠNG PHÁP ĐỂ THỰC HIỆN QUÁ TRÌNH 14 1.6 LỰA CHỌN THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 16 1.7 BƠM 16 1.8 THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 16 1.9 THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 17 1.10 CÁC THIẾT BỊ PHỤ TRỢ KHÁC 17 CHƯƠNG SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ VÀ MƠ TẢ NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG 18 2.1QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ 18 2.2THUYẾT MINH QUY TRÌNH 19 CHƯƠNG CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 21 3.1 DỮ KIỆN BAN ĐẦU 21 3.2 CÂN BẰNG VẬT CHẤT 21 3.3 CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG 21 3.3.1 Chế độ nhiệt độ 3.3.2 Các tổn thất nhiệt độ 3.3.3 Cân nhiệt lượng 3.3.4 Lượng đốt dùng cho cô đặc 3.3.5 Lượng đốt tiêu tốn riêng CHƯƠNG TÍNH TỐN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CƠ ĐẶC 4.1 NHIỆT TẢI RIÊNG PHÍA HƠI NGƯNG (Q1) 4.2 NHIỆT TẢI RIÊNG PHÍA DUNG DỊCH (Q2) 4.3.NHIỆT TẢI RIÊNG PHÍA TƯỜNG (QV) 4.4.TIẾN TRÌNH TÍNH NHIỆT TẢI RIÊNG 4.5.HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT K CHO QUÁ TRÌNH CƠ ĐẶC 4.6.DIỆN TÍCH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CHƯƠNG TÍNH THIẾT BỊ CƠ ĐẶC 5.1.TÍNH BUỒNG ĐỐT 5.1.1 Thể tích dung dịch đầu thiết bị 5.1.2 Thể tích dung dịch cuối 5.1.3 Tính chọn đường kính buồng đốt 5.1.4 Tính kích thước đáy nón buồng đốt 5.2.TÍNH BUỒNG BỐC 5.2.1 Tính đường kính buồng bốc Db 5.2.2 Tính chiều cao buồng bốc Hb 5.2.3 Tính kích thước nắp elip có gờ buồng bốc 5.3.TÍNH KÍCH THƯỚC CÁC ỐNG DẪN LIỆU, THÁO LIỆU 5.3.1 Ống nhập liệu 5.3.3 Ống dẫn đốt 5.3.4 Ống dẫn thứ 5.3.5 Ống dẫn nước ngưng 5.3.6 Ống xả khí khơng ngưng 5.3.7 Tổng kết đường kính ống CHƯƠNG TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ 6.1 TÍNH CHO BUỒNG ĐỐT 6.1.1 Sơ lược cấu tạo 6.1.2 Tính tốn 6.1.3 6.2 TÍNH CHO BUỒNG BỐC 6.2.1 Sơ lược cấu tạo 6.2.2 Tính tốn 6.3 TÍNH CHO ĐÁY THIẾT BỊ 45 6.3.1 Sơ lược cấu tạo 45 6.3.2 Tính tốn 45 6.3.3 Tính bền cho lỗ 50 6.4 TÍNH NẮP THIẾT BỊ 50 6.4.1 Sơ lược cấu tạo 50 6.4.2 Tính tốn 51 6.4.3 Tính bền cho lỗ 52 6.5 TÍNH MẶT BÍCH 52 6.5.1 Sơ lược cấu tạo 52 6.6 TÍNH VỈ ỐNG 55 6.6.1 Sơ lược cấu tạo 55 6.6.2 Tính tốn 55 6.7 TÍNH TAI TREO CHÂN ĐỠ 56 6.7.1 Sơ lược cấu tạo tai treo chân đỡ 56 6.7.2 Thể tích phận thiết bị 56 CHƯƠNG TÍNH TOÁN THIẾT BỊ PHỤ 62 7.1 TÍNH THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 62 7.1.1 Lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ 62 7.1.3 Các đường kính chủ yếu thiết bị ngưng tụ Baromet 63 7.2 TÍNH TOÁN VÀ CHỌN BƠM 65 7.2.1 Bơm chân không 65 7.2.2 Chọn bơm chân không 66 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1: bảng số liệu theo nồng độ dung dịch 29 Bảng 2: bảng số liệu đường kính ống 39 Bảng 3: bảng số liệu bích nối buồng bốc buồng đốt 53 Bảng 4: bảng số liệu kích thước tai treo 61 LỜI CAM ĐOAN Chúng cam đoan đồ án chúng tơi thực hướng dẫn thầy Trịnh Hoài Thanh Các nội dung trình bày đồ án trung thực, không chép Các tài liệu tham khảo sử dụng trích dẫn nguồn thích rõ ràng TP HCM, tháng 10 năm 2022 SINH VIÊN THỰC HIỆN Nhóm B1-26 TĨM TẮT Mục đích đồ án tìm hiểu quy trình cơng nghệ sản xuất đặc dung dịch đường mía Qua đó, tính tốn, thiết kế hệ thống đặc dung dịch đường mía suất 1100kg/h Với đề tài này, chúng tơi tiến hành tìm hiểu ngun liệu, quy trình cơng nghệ sử dụng với thành tựu CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT BỊ PHỤ 7.1 Tính thiết bị ngưng tụ Baromet 7.1.1 Lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ Theo công thức VI.51, trang 84, [2]: Trong đó: : lượng nước lạnh tưới vào thiết bị, kg/s W: lượng thứ vào thiết bị ngưng tụ, W= 660/3600= 0,183 kg/s i : nhiệt lượng riêng ( hàm nhiệt) ngưng i = 2612 Kj/kg 2đ, : nhiệt độ đầu cuối nước lạnh 2đ= 300C, = tng -5= 91,2 -5 = 86,520C (Với tng= 91,2 : nhiệt độ bão hòa ngưng tụ) : nhiệt dung riêng trung bình nước = 4185,248 J/kg.K = 4,185 J/kg.K Suy ra: = 0,183 (2612 − 4,185.86,52) 4,185 (86,52 − 30) 7.1.2 Thể tích khơng khí khí khơng ngưng cần hút khỏi thiết Lượng khí cần hút khỏi thiết bị ngưng tụ Baromet tính theo cơng thức VI.47, trang 84, [2]: = 25 10−6 ( + = 25 10−6 (0,2 + 1,9) + 0,01.0,2 ) + 0,01 = 1,88 10−3 ( /) Trong đó: W: Lượng thứ vào thiết bị (kg/s) Gn : lượng nước lạnh tưới vào thiết bị (kg/s) Thể tích khí khơng ngưng cần hút khỏi thiết bị tính theo công thức VI.49, trang 84, [2]: = Theo công thức VI.50, trang 84, [2], ta có : = 2đ+4+0,1.( − 2đ) = 30+4+0,1.(86,52-30) = 39,650C ≈ 400C : 0,25 at = 24525 N/m2:áp suất làm việc thiết bị ngưng tụ ℎ: 0,0752 at = 7377 N/m2: áp suất riêng phần nước hỗn hợp tkk Suy : = 288.1,88 10−3 (273 + 7.1.3 Các đường kính chủ yếu thiết bị ngưng tụ Baromet  Đường kính thiết bị: Theo cơng thức VI.52, trang 84, [2], ta có: Đường kính thiết bị ngưng tụ: = 1,383 √ ℎ ℎ Trong đó: W= 0,183kg/s ℎ: khối lượng riêng : tra bảng 41, trang 37, [7] áp suất 0,25 at  ℎ=0,158 kg/m3 chọn vận tốc ℎ= 30 m/s 0,183 √ ( ) = 1,383 0,158.30 = 0,272 = 272 Chọn đường kính thiết bị ngưng tụ Baromet 300 mm  Kích thước ngăn: Thường có dạng viên phân để làm việc tốt - Theo VI.53, trang 85, [2], chiều rộng ngăn (b): b = Dtr/2 +50 = 272/2 +50 = 186 mm - Theo trang 85, [2], bề dày ngăn ( ) : chọn = mm Theo trang 85, [2], chọn nước sông (ao, hồ) để ngưng tụ thứ chọn đường kính lỗ d= mm - Theo trang 85, [2], chọn chiều cao gờ ngăn 40 mm, chọn tốc độ tia nước 0,62 m/s  Đường kính ống baromet (dbr) Theo cơng thức VI.58, Trang 86, [2], ta có : Chọn  = 0,6 m/s Chiều cao ống Baromet (H) = ℎ1+ ℎ2+ 0,5 Trong đó: - ℎ1: chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí thiết bị ngưng tụ Theo công thức VI.59, trang 86, [2]: ℎ1 = 10,33 10,33 b= 0,75at: áp suất chân không thiết bị - ℎ2: chiều cao cột nước ống baromet cần để khắc phục trở lực nước chảy ống Theo công thức VI.60, trang 87, [2] : ℎ2 = Chọn trở lực vào ống Thì ℎ = 2(2,5 + λ 1= 0,5 khỏi ống = Trong đó: : tốc độ chảy ống : đường kính ống baromet g= 9,81 m/s2 λ: hệ số trở lực ma sát H : chiều cao tổng cộng ống baromet Chuẩn số Re: Theo công thức II.58, Trang 377, [1]: = = 0,6.0,21.989,06 = 216638,957 > 104 0,57252 10−3 Trong đó: : khối lượng riêng nước lấy nhiệt độ trung bình 47,60C : đường kính ống baromet, m : độ nhớt động lực nước Chọn ống thép nên độ nhám = 0,2 mm Như vậy, dòng nước ống baromet chế độ chảy xoáy, hệ số ma sát tính theo cơng thức II.65,tran 380, [1]: Với : ∆= ) =−2 [( λ  λ = 0,021 (W/m.độ) Suy : ℎ2 = 0,62  H = h1 + h2 + 0,5 = 7,747+ 0,046+1,835.10-3.H + 0,5  H = 8,31 m Vậy chiều cao ống baromet 8,31 m 7.2 Tính tốn chọn bơm 7.2.1 Bơm chân không Bơm máy thủy lực dùng để vận chuyển truyền lượng cho chất lỏng Các đại lượng đặc trưng bơm suất, áp suất, hiệu suất, công suất tiêu hao hệ số quay nhanh Công suất bơm chân không là: = Trong đó: : hệ số hiệu chỉnh m : số đa biến, m=1,3 = 0,8 = 1: áp suất khí lúc hút 2: áp suất khí áp suất khí lúc đẩy, chọn = 1,1at : áp suất khơng khí thiếtbiị ngưng tụ = = − ℎ = 0,25 − 0,0433 = 0,2067 = 20277,27 / Suy công suất bơm chân không : = 0,8 10 1,3 − 7.2.2 Chọn bơm chân không Dùng bơm chân khơng khơng cần dầu bơi trơn, hút khơng khí, nước Chọn bơm chân khơng vịng nước hai cấp HWVP Có thơng số khác sau: - Kiểu HWVP – - Độ chân không: 30 ~ 150 Torr - Lưu lượng từ 450 ~ 28000 lít / phút - Công suất động 0,5 ~ 75 kW - Truyền động khớp nối cứng, dây đai hộp số tùy theo tốc độ quay tiêu chuẩn đầu bơm - Hoạt động êm ái, tuổi thọ vịng bi cao, phải bảo dưỡng - Lượng nước làm kín thấp - Vật liệu cánh, trục bơm làm từ thép không gỉ 304 316 giảm đáng kể ăn mịn chất acid lẫn mơi trường khơng khí nước LỜI KẾT LUẬN Tính toán, thiết kế cho thiết bị hoạt động vận hành theo công suất hiệu suất cho mẻ đường sản xuất công việc quan trọng Tuy nhiên, với kiến thức hiểu biết ỏi mình, em trình bày sơ lược nguyên liệu sản phẩm theo u cầu, nồi đặc, cách tính tốn thiết kế cho nồi cô đặc vấn đề liên quan khác Thông qua đồ án, em tích góp cho nhiều kiến thức thiết bị, nhà máy, cách tính tốn thiết kế nhà máy, Nếu có điều sai sót, em mong thơng cảm góp ý từ Thầy Xin chân thành cám ơn! TÀI LIỆU THAM KHẢO TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, KS Hồ Lê Viên, Sổ tay Quá trình Thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 1, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông, TS Phạm Xuân Toản, Sổ tayQ trình Thiết bị cơng nghệ hóa chất tập 2, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật năm 2006 Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đình Thọ, Q trình Thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm tập – Quá trình Thiết bị truyền nhiệt , Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2011 Phạm Văn Bơn, Q trình Thiết bị cơng nghệ hóa học thực phẩm- Bài tập truyền nhiệt, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2013 Bộ môn Máy Thiết bị, Bảng tra cứu trình học truyền nhiệt – truyền khối, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP HCM, 2012 Bài giảng kỹ thuật thực phẩm 2, Trường Đại học Công Nghiệp Thực Phẩm TP HCM, 2013 Hồ Lê Viên, Tính tốn thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-co-dac-mia-duong-mot-noi- lien-tuc-35576/ http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-co-dac-mia-duong-5 8243/ 10 http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-thiet-ke-day-chuyen-co-dac-mia-duong9063/ 11 Giáo trình Tính chất vật lý vật liệu thực phẩm Cùng số tài liệu tham khảo… 68