(Đồ án) đồ án 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 2005200645 TP HỒ CHÍ MINH, 2022 h Lớp: 11DHTP5 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 CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG MÍA NĂNG SUẤT SẢN PHẨM 1100KG/H GVHD: Trịnh Hồi Thanh Mã nhóm: B1-26 SVTH: Nguyễn Thị Thu Trang 2005200645 TP HỒ CHÍ MINH, 2022 h Lớp: 11DHTP5 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 .6 1.3 HỆ THỐNG CÔ ĐẶC: .6 1.3.1 Định nghĩa .6 1.3.2 Các phương pháp cô đặc .7 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 21 h 3.3.2 Các tổn thất nhiệt độ 22 3.3.3 Cân nhiệt lượng 25 3.3.4 Lượng đốt dùng cho cô đặc 27 3.3.5 Lượng đốt tiêu tốn riêng 27 CHƯƠNG TÍNH TỐN TRUYỀN NHIỆT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 28 4.1 NHIỆT TẢI RIÊNG PHÍA HƠI NGƯNG (Q1) 28 4.2 NHIỆT TẢI RIÊNG PHÍA DUNG DỊCH (Q2) 28 4.3 NHIỆT TẢI RIÊNG PHÍA TƯỜNG (QV) .30 4.4 TIẾN TRÌNH TÍNH NHIỆT TẢI RIÊNG 30 4.5 HỆ SỐ TRUYỀN NHIỆT K CHO Q TRÌNH CƠ ĐẶC .31 4.6 DIỆN TÍCH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT 32 CHƯƠNG TÍNH THIẾT BỊ CÔ ĐẶC .33 5.1 TÍNH BUỒNG ĐỐT 33 5.1.1 Thể tích dung dịch đầu thiết bị 33 5.1.2 Thể tích dung dịch cuối 33 5.1.3 Tính chọn đường kính buồng đốt .33 5.1.4 Tính kích thước đáy nón buồng đốt 35 5.2 TÍNH BUỒNG BỐC 35 5.2.1 Tính đường kính buồng bốc Db 35 5.2.2 Tính chiều cao buồng bốc Hb 36 5.2.3 Tính kích thước nắp elip có gờ buồng bốc 37 5.3 TÍNH KÍCH THƯỚC CÁC ỐNG DẪN LIỆU, THÁO LIỆU 37 5.3.1 Ống nhập liệu 38 5.3.3.Ống dẫn đốt 38 5.3.4.Ống dẫn thứ 38 5.3.5 Ống dẫn nước ngưng 38 5.3.6 Ống xả khí khơng ngưng 39 5.3.7 Tổng kết đường kính ống 39 CHƯƠNG TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ 40 6.1.TÍNH CHO BUỒNG ĐỐT 40 6.1.1 Sơ lược cấu tạo 40 6.1.2 Tính tốn 40 6.1.3.Tính bền cho lỗ .41 6.2 TÍNH CHO BUỒNG BỐC 42 6.2.1 Sơ lược cấu tạo 42 6.2.2 Tính tốn 42 6.3 TÍNH CHO ĐÁY THIẾT BỊ .45 6.3.1 Sơ lược cấu tạo 45 h 6.3.2 Tính toán .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 TỐN 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 TỐN VÀ CHỌN BƠM 65 7.2.1 Bơm chân không 65 7.2.2 Chọn bơm chân không 66 h 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 h LỜI CAM ĐOAN Chúng cam đoan đồ án chúng tơi thực hướng dẫn thầy Trịnh Hồi 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 h 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 h LỜI CẢM ƠN Một môn học lại qua, chúng em với môn học “ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM” cung cấp cho em nhiều kiến thức vận hành, thiết kế hệ thống hệ thống đặc đề tài em làm đặc dung dịch đường mía Sau nhiều tuần làm việc môn đồ án hướng dẫn nhiệt tình thầy Trịnh Hồi Thanh thuộc mơn ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM trường ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM, chúng em đến ngày hơm hồn thành mơn đồ án mơn học “KỸ THUẬT THỰC PHẨM” với qua em xin chân thành cảm ơn thầy Trịnh Hoài Thanh, thầy cô môn “KỸ THUẬT THỰC PHẨM” bạn chung nhóm em hồn thành mơn đồ án Vì đồ án đề tài lớn em, điều thiếu xót hạn chế khơng thể tránh khỏi Mong đóng góp ý kiến, dẫn từ thầy bạn bè để củng cố thêm kiến thức chuyên môn Cuối cùng, xin kính chúc thầy bạn sức khỏe, thành công công việc sống Em xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, 09 tháng 10, năm 2022 Nhóm B1-26 h MỞ ĐẦU Để nâng cao nồng độ dung dịch theo yêu cầu sản xuất kỹ thuật người ta cần dùng biện pháp tách bớt dung môi khỏi dung dịch Phương pháp phổ biến dùng nhiệt để làm bay cịn chất rắn tan khơng bay hơi, nồng độ dung dịch tăng lên theo yêu cầu mong muốn Thiết bị thường sử dụng chủ yếu nâng cao nồng độ dung dịch hóa chất thiết bị cô đặc Thiết bị cô đặc gồm nhiều loại phân loại theo nhiều phương pháp khác như: thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm, tuần hồn cưỡng bức…, thiết bị đặc tuần hồn có ống tuần hồn ngồi dùng phổ biến Vì thiết bị có ngun lý đơn giản, dễ vận hành sữa chữa, hiệu suất sử dụng cao… dây chuyền thiết bị dùng nồi, nồi, nồi… nối tiếp để tạo thành sản phẩm theo yêu cầu Trong thực tế người ta thường thiết kế sử dụng hệ thống cô đặc nồi nồi để có hiệu suất sử dụng đốt cao nhất, giảm tổn thất trình sản xuất Đồ án ký thuật thực phẩm môn học giúp cho sinh viên làm quen với việc thiết kế thiết bị hay hệ thống thực nhiệm vụ sản xuất, có kỹ tính tốn cần thiết sau làm việc thực tế Làm đồ án giúp cho sinh viên biết hệ thống hóa kiến thức học vào thực tế, sinh viên tự biết sử dụng việc tra cứu thong số cần thiết, vận dụng kiến thức đượ c học tính tốn cách xác, tỉ mỉ bước tránh sai sót đáng tiếc sau, nâng cao kỹ trình bày đọc vẽ thiết bị cách có hệ thống h  Mặt bích nối buồng đốt đáy: - Buồng đốt đáy nối với theo đường kính buồng đốt Dt = 600 - Áp suất tính tốn buồng đốt 0,1962 N/mm2 - Áp suất tính tốn đáy 0,1955 N/mm2 mm  Chọn dự phòng áp suất thân Py = 0,3 N/mm2 để bích kín thân Tra bảng XIII.27, Sổ tay tập 2, trang 419 Bảng 6.2 số liệu bích nối buồng đốt đáy BUỒNG ĐỐT- ĐÁY Kích thước nối 𝑃𝑦 𝐷𝑡 N/mm2 mm 0,3 600 D 𝐷𝑏 𝐷1 𝐷0 mm 740 690 650 611 Kiểu bích Bulong 𝑑𝑏 Z h mm mm M20 20 20  Mặt bích nối buồng bốc nắp Buồng bốc nắp nối với theo đường kính buồng bốc Dt = 1200 - mm Áp suất tính tốn buồng bốc nắp 0,172 N/mm2  Chọn dự phòng áp suất thân Py = 0,1 N/mm2 để bích kín thân Tra bảng XIII.27, Sổ tay tập 2, trang 421: Bảng 6.3 Số liệu bích nối buồng bốc nắp BUỒNG BỐC- NẮP Kích thước nối 𝑃𝑦 𝐷𝑡 N/mm2 mm 0,3 1200 D 𝐷𝑏 𝐷1 𝐷0 mm 1340 1290 1260 54 h 1213 Kiểu bích Bulong 𝑑𝑏 Z h mm mm M20 32 25 6.6 Tính vỉ ống 6.6.1 Sơ lược cấu tạo Chọn vỉ ống loại phẳng tròn, lắp cứng với thân thiết bị vỉ ống phải giữ chặt - ống truyền nhiệt bền tác dụng ứng suất Dạng vỉ ống giữ nguyên trước sau nóng Vật liệu chế tạo - thép khơng gỉ X18H10T Nhiệt độ tính toán vỉ ống với nhiệt độ đốt ttt = tD = 132,90C Ứng suất uốn cho phép tiêu chuẩn vật liệu ttt là: 𝜎𝑢 ∗ = 140𝑁/𝑚𝑚2 ( hình 1-2, trang 16, [7]) Chọn hệ số hiệu chỉnh η = (trang 17, [7])  Ứng suất uốn cho phép vật liệu ttt là: [𝜎𝑢 ] = η [𝜎]𝑢 ∗ = 1.140 = 140 𝑁/𝑚𝑚2 6.6.2 Tính tốn  Tính cho vỉ ống buồng đốt - Chiều dày tính tốn tối thiểu phía ngồi vỉ ống ℎ1 ′ xác định theo công thức 8-47, trang 181, [7]: ℎ1 ′ = 𝐷𝑡 𝐾 √ 𝑃0 0,1962 = 600.0,3 √ = 6,74 𝑚𝑚 [𝜎𝑢 ] 140 Trong K=0,3 (tự chọn) Dt = 1600 mm : Đường kính buồng đốt P0 = 0,1962 N/mm2 : Áp suất tính tốn ống ( với áp suất tính tốn buồng đốt)  Chiều dày tính tốn tối thiểu phía vỉ ống h’ xác định theo công thức 8-48, trang 181, [7]: ℎ′ = 𝐷𝑡 𝐾 √ 𝑃0 0,1962 = 600.0,45 √ = 16,51 𝑚𝑚 𝜎𝑢 𝜑0 140.0,375 Trong đó: K = (0,45÷ 0,6), chọn K = 0,45 55 h φ0 : Hệ số làm yếu vỉ ống khoan lỗ 𝜑0 = 𝐷𝑛 − ∑ 𝑑 600 − 375 = = 0,375 < 𝐷𝑛 600 Với: Dn : Đường kính vỉ ống; mm ∑d: Tổng số đường kính lỗ vỉ; mm ∑d = dth + n dt-ống = 150 + 9.25 = 375 mm dth: đường kính ống tuần hồn; mm dt-ống: đường kính ống truyền nhiệt; mm n: số ống bố trí theo đường kính vỉ Chọn sơ h’ = 20 mm (bằng với bề dày bích)  Kiểm tra bền vỉ ống Ứng suất uốn vỉ ống xác định theo công thức 8-53, trang 183, [7]: 𝜎𝑢 = 𝑃0 𝑑 ℎ′ 3,6.(1−0,7 𝑛 ).( ) 𝐿 𝐿 0,1962 ↔ 3,6 (1 − 0,7 27 20 )( ) 37,8 𝑐𝑜𝑠30 37,8 𝑐𝑜𝑠30 ≤ [𝜎𝑢 ] = 0,345 𝑁/𝑚𝑚2 ≤ 140𝑁/𝑚𝑚2 Trong đó: L = 37,8.cos 300, mm _ ống bố trí theo đỉnh tam giác ( bước ống s = 37,8 dn = 27 mm : Đường kính ngồi ống truyền nhiệt Vậy vỉ ống phía dày 20 mm  Tính cho vỉ ống phía buồng đốt Chọn bề dày vỉ ống phía bề dày vỉ ống phía 20mm 6.7 Tính tai treo chân đỡ 6.7.1 Sơ lược cấu tạo tai treo chân đỡ Được làm thép CT3 Chọn số tai đỡ 2, có gân tai đỡ 6.7.2 Thể tích phận thiết bị  Thể tích thép làm ống truyền nhiệt (𝑉𝑣𝑙𝑜 ) 56 h 𝑉𝑣𝑙𝑜 = 𝜋 𝐻 [𝑛 (𝑑𝑛 − 𝑑𝑡 ) + (𝐷𝑡ℎ,𝑛 − 𝐷𝑡ℎ,𝑡 )] 𝜋 1,5 = [140 (0,0272 − 0,0252 ) + (0,1592 − 0,152 )] = 0,02 𝑚3 Trong đó: dn, dt : Đường kính ngồi ống truyền nhiệt; m Dth,n, Dth,t : Đường kính ngồi ống tuần hoàn; m H : Chiều cao ống truyền nhiệt; m n : Tổng số ống truyền nhiệt, ống  Thể tích thép làm buồng đốt (Vvlbd) 𝑉𝑣𝑙𝑏𝑑 = 𝜋 𝐻 𝜋 1,5 (0,612 − 0,62 ) = 0,0143𝑚3 (𝐷𝑑,𝑛 − 𝐷𝑑,𝑡 ) = 4 Trong đó: H : Chiều cao buồng đốt (bằng chiều cao ống truyền nhiệt, m) Dd, n, Dd, t : Đường kính ngồi buồng đốt; m  Thể tích thép làm đáy nón (Vvld) Thể tích bên đáy: Vdt = 0,071 m3 Thể tích bên ngồi: 𝑉𝑑𝑛 = ℎ𝑔𝑜 𝜋 𝐷𝑑,𝑛 𝜋 ℎ𝑛𝑜𝑛 (𝐷𝑑,𝑛 + 𝑑 + 𝐷𝑑 𝑑) + 12 𝜋 0,6182 𝜋 0,544 (0,6182 + 0,0322 + 0,618.0,032) = 0,04 + 12 = 0,069 𝑚3  𝑉𝑣𝑙𝑑 = 𝑉𝑑𝑡 − 𝑉𝑑𝑛 = 0,071 − 0,069 = 0,002 𝑚3 Trong đó: Dd,n : Đường kính ngồi đáy (đáy nón có đường kính với đường kính buồng đốt, bề dày đáy S = mm); m d : Đường kính ngồi lỗ tháo sản phẩm; m hnon : Chiều cao đáy nón; m 57 h hgo : Chiều cao gờ; m  Thể tích thép làm buồng bốc ( Vvlbb) Thể tích bên buồng bốc khơng có nắp: 𝑉𝑏,𝑡 = ℎ𝑡𝑟ụ 𝜋 𝐷𝑏,𝑡 𝜋 ℎ𝑛ó𝑛 𝜋 𝐷𝑑,𝑡 + (𝐷𝑏,𝑡 + 𝐷𝑑,𝑡 + 𝐷𝑏,𝑡 𝐷𝑑,𝑡 ) + ℎ𝑔ờ 12 𝜋 1,22 𝜋 0,091 𝜋 0,62 2 = 1,829 + (1,2 + 0,6 + 1,2.0,6) + 0,04 12 = 2,14 𝑚3 Thể tích bên ngồi: 𝑉𝑏,𝑛 𝜋 𝐷𝑏,𝑛 𝜋 ℎ𝑛ó𝑛 𝜋 𝐷𝑑,𝑛 2 = ℎ𝑡𝑟ụ + (𝐷𝑏,𝑛 + 𝐷𝑑,𝑛 + 𝐷𝑏,𝑛 𝐷𝑑,𝑛 ) + ℎ𝑔ờ 12 = 1,829 𝜋 1,2182 𝜋 0,091 𝜋 0,612 + (1,2182 + 0,612 + 1,218.0,61) + 0,04 12 = 2,19 𝑚3 Thể tích thép cần : 𝑉𝑣𝑙𝑏𝑏 = 𝑉𝑏,𝑛 − 𝑉𝑏,𝑡 = 2,19 − 2,14 = 0,05 𝑚3 Trong đó: 𝐷𝑏,𝑛 , 𝐷𝑏,𝑡 : đường kính bên ngồi bên buồng bốc , m 𝐷𝑑,𝑛 , 𝐷𝑑,𝑡 : đường kính bên ngồi bên buồng đốt; m ℎ𝑡𝑟ụ : chiều cao phần trụ buồng bốc, m ℎ𝑡𝑟ụ = 𝐻𝑏 − ℎ𝑛ó𝑛 − ℎ𝑔ờ = 2000 − 91 − 2.40 = 1829 𝑚𝑚 ℎ𝑛ó𝑛 : chiều cao phần hình nón cụt; m ℎ𝑔ờ : chiều cao phần gờ buồng bốc buồng đốt; m  Thể tích thép làm nắp elip Nắp elip tiêu chuẩn có: Dt =1200 mm S = mm hgo = 40 mm Tra bảng XIII.11, Sổ tay tập 2, trang 384: Khối lượng thép cần : 122,715 kg  Thể tích thép làm vỉ ống bích Thể tích thép làm vỉ ống bao gồm bích: 58 h - Tổng diện tích lỗ: 𝜋 𝑑0 𝑑𝑏 𝜋 0,0272 0,022 ∑ 𝐹𝑙ỗ = 𝑛 + 𝑍 𝜋 = 140 + 20 𝜋 = 0,09 𝑚2 4 4 Trong đó: n=140: số ống truyền nhiệt 𝑑0 = 27 mm : đườngk ínhngoầi ống truyền nhiệt Z= 20 cái: số lượng bulong 𝑑𝑏 : đường kính bu long - Diện tích ống tuần hồn trung tâm: 𝑑𝑡ℎ,𝑛 0,1592 𝐹𝑡ℎ = 𝜋 =𝜋 = 0,02 𝑚2 4 - Diện tích vỉ: 𝐷2 0,742 𝐹𝑣ỉ = 𝜋 =𝜋 = 0,43 𝑚2 4 Trong đó: 𝑑𝑡ℎ,𝑛 = 159 mm : đường kính ngồi ống tuần hồn D = 740 mm : đường kính vành ngồi bích - Diện tích cịn lại: 𝐹𝑐𝑙 = 𝐹𝑣ỉ − 𝐹𝑡ℎ − ∑ 𝐹𝑙ỗ = 0,43 − 0,02 − 0,09 = 0,32 𝑚2  Thể tích thép làm vỉ ống là: 𝑉𝑣𝑙𝑣 = 𝐹𝑐𝑙 (2 ℎ) = 0,32 (2.0,02) = 0,0128 𝑚3  Thể tích thép bích cịn lại: 𝜋 𝜋 𝑉𝑏 = ℎ (𝐷 − 𝐷𝑑,𝑛 ) + ℎ′ (𝐷′2 − 𝐷𝑏,𝑛 ) 4 𝜋 𝜋 = 0,02 (0,742 − 0,612 ) + 0,025 (1,342 − 1,2182 ) 4 = 0,01 𝑚3 Trong đó: h = 20 mm : bề dày bích nối buồng đốt buồng bốc, buồng đốt đáy h’ = 25 mm : bề dày bích nối buồng bốc nắp D = 740 mm : đường kính vành ngồi bích nối buồng đốt buồng bốc, buồng đốt đáy D = 1340 mm : đường kính vành ngồi bích nối buồng bốc nắp 59 h Dd, n = 610 mm : đường kính ngồi buồng đốt Db, n = 1218 mm : đường kính ngồi buồng bốc 6.7.3 Khối lượng phận thiết bị: - Chọn vật liệu thép không gỉ, mã hiệu X18H10T, ρ = 7900 kg/m3 (Sổ tay tập 2, bảng XII.7, trang 313) Khối lượng ống: Gô = Vvlo ρ = 0,02 7900 = 158 kg Khối lượng buồng đốt: Gbd = Vvlbd ρ = 0,0143 7900 = 112,97 kg Khối lượng buồng bốc: Gbb = Vvlbb ρ = 0,05 7900 = 395 kg Khối lượng nắp: Gn = 122,715 kg Khối lượng đáy: Gđ = Vvlđ ρ = 0,002 7900 = 15,8 kg Khối lượng vỉ ống: Gv = Vvlv ρ = 0,0128 7900 = 101,12kg - Vật liệu làm bích thép mang mã hiệu CT3, ρ = 7850 kg/m3 (Sổ tay tập 2, bảng XII.7, trang 313) Khối lượng bích: Gb = Vb ρ = 0,01 7850 = 78,5 kg 6.7.4 Tổng khối lượng Khối lượng thiết bị : GTB = Gô+ Gbd+ Gbb+ Gn+ Gđ+ Gv+ Gb = 158 + 112,97 + 395 +122,715 +15,8 +101,12 +78,5 = 984,105 kg Khối lượng dung dịch nặng có nồi đặc là: Gdd = ∑ 𝑉.𝜌 =0,261 1080,65= 282,05 kg Tổng khối lượng: G= GTB+ Gdd = 984,105 +282,05 =1266,155 kg Tải trọng cho 1tai đỡ: (P) P=G.9,81= 1266,155.9,81 =12420,981 N=1,242.104 N Chọn chân đỡ tai treo: Dự phòng chọn tải trọng 2.104 N Chọn vật liệu thép CT3 Chọn thiết bị gồm trai treo Tải trọng tai treo 1.104 N Tra bảng XIII.36, Sổ tay tập 2, trang 438 ta có kích thước tai treo 60 h Tải Tải trọng Tên cho gọi phép G.10-4 (N) Bề trọng mặt cho đỡ phép F.104 lên F (m2) q.10-6 L B B1 H S l a d Khối lượng tai mm treo (kg) (N/m2) Tai treo 1,0 89,5 1,12 110 85 90 170 45 15 23 2,0 1,0 89,5 1,12 110 85 90 170 45 15 23 2,0 Tai treo Bảng 4: BẢNG SỐ LIỆU KÍCH THƯỚC CỦA TAI TREO 61 h 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]: 𝐺𝑛 = 𝑊 (𝑖 − 𝐶𝑛 𝑡2𝑐 ) 𝐶𝑛 (𝑡2𝑐 − 𝑡2đ ) ( 𝑘𝑔 ) 𝑠 Trong đó: 𝐺𝑛 : 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 𝑡2đ , 𝑡2𝑐 : nhiệt độ đầu cuối nước lạnh 𝑡2đ = 300C, 𝑡2𝐶 = tng -5= 91,2 -5 = 86,520C (Với tng= 91,2 : nhiệt độ bão hòa ngưng tụ) 𝐶𝑛 : nhiệt dung riêng trung bình nước 𝐶𝑛 = 4185,248 J/kg.K = 4,185 J/kg.K Suy ra: 𝐺𝑛 = 0,183 (2612 − 4,185.86,52) = 1,74 (𝑘𝑔/𝑠) 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 công thức VI.47, trang 84, [2]: 𝐺𝑘𝑘 = 25 10−6 (𝑊 + 𝐺𝑛 ) + 0,01 𝑊 = 25 10−6 (0,2 + 1,9) + 0,01.0,2 = 1,88 10−3 (𝑘𝑔/𝑠) 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 cơng thức VI.49, trang 84, [2]: 𝑉𝑘𝑘 = 288 𝐺𝑘𝑘 (273 + 𝑡𝑘𝑘 ) 𝑝𝑛𝑔 − 𝑝ℎ Theo công thức VI.50, trang 84, [2], ta có : 𝑡𝑘𝑘 = 𝑡2đ +4+0,1.( 𝑡2𝑐 − 𝑡2đ ) = 30+4+0,1.(86,52-30) = 39,650C ≈ 400C 62 h 𝑝𝑛𝑔 : 0,25 at = 24525 N/m2:áp suất làm việc thiết bị ngưng tụ 𝑝ℎ : 0,0752 at = 7377 N/m2: áp suất riêng phần nước hỗn hợp tkk Suy : 𝑉𝑘𝑘 288.1,88 10−3 (273 + 40) = = 0,0099 𝑚3 /𝑠 24525 − 7377 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: 𝐷𝑡𝑟 = 1,383 √ 𝑊 𝜌ℎ 𝜔ℎ Trong đó: W= 0,183kg/s 𝜌ℎ : khối lượng riêng : tra bảng 41, trang 37, [7] áp suất 0,25 at  𝜌ℎ =0,158 kg/m3 chọn vận tốc 𝜔ℎ = 30 m/s 𝐷𝑡𝑟 = 1,383 √ 0,183 = 0,272 (𝑚) = 272 𝑚𝑚 0,158.30 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 (𝛿) : chọn 𝛿 = 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) 63 h Theo cơng thức VI.58, Trang 86, [2], ta có : Chọn 𝜔 = 0,6 m/s 𝑑𝑏𝑟 = √ 0,04 (𝐺𝑛 + 𝑊) 0,04 (1,74 + 0,183) =√ = 0,202 𝑚 𝜋 𝜔 𝜋 0,6  Chiều cao ống Baromet (H) 𝐻 = ℎ1 + ℎ2 + 0,5 𝑚 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 𝑏 0,75.760 = 10,33 = 7,747 𝑚 760 760 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] : 𝜔2 𝐻 ℎ2 = (1 + λ +∑𝜀 2𝑔 𝑑𝑏𝑟 Chọn trở lực vào ống 𝜀1 = 0,5 khỏi ống 𝜀2 = Thì ℎ2 = 𝜔2 2𝑔 (2,5 + λ 𝐻 𝑑𝑏𝑟 ) Trong đó: 𝜔: tốc độ chảy ống 𝑑𝑏𝑟 : 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]: 64 h 𝑅𝑒 = 𝜔 𝑑𝑏𝑟 𝜌 0,6.0,21.989,06 = = 216638,957 > 104 −3 𝜇 0,57252 10 Trong đó: 𝜌: khối lượng riêng nước lấy nhiệt độ trung bình 47,60C 𝑑𝑏𝑟 : đường kính ống baromet, m 𝜇: độ nhớt động lực nước Chọn ống thép nên độ nhám 𝜀= 0,2 mm Như vậy, dòng nước ống baromet chế độ chảy xốy, hệ số ma sát tính theo công thức II.65,tran 380, [1]: Với : ∆= 𝜀 𝑑𝑏𝑟 = 0,2.10−3 0,21 = 9,52 10−4 : độ nhám tương đối 0,9 6,81 0,9 ∆ 6,81 9,52 10−4 ) + ] = −2𝑙𝑔 [( ) + ] = 6,92 = −2𝑙𝑔 [( λ 𝑅𝑒 3,7 216638,957 3,7  λ = 0,021 (W/m.độ) Suy : 0,62 𝐻 ℎ2 = (2,5 + 0,021 = 0,046 + 1,835 10−3 𝐻 2.9,81 0,21  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 khơng 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: 𝑚−1 𝑚 𝑚 𝑝2 𝑁= 𝑝𝑘𝑘 𝑉𝑘𝑘 [( ) 𝑛𝐶𝐾 10 𝑚 − 𝑝1 Trong đó: 𝑛𝐶𝐾 : hệ số hiệu chỉnh 𝑛𝐶𝐾 = 0,8 m : số đa biến, m=1,3 𝑝1 : áp suất khí lúc hút 65 h − 1] 𝑝2 : áp suất khí áp suất khí lúc đẩy, chọn 𝑝2 = 1,1at 𝑝𝑘𝑘 : áp suất khơng khí thiếtbiị ngưng tụ 𝑝𝑘𝑘 = 𝑝1 = 𝑝𝑛𝑔 − 𝑝ℎ = 0,25 − 0,0433 = 0,2067 𝑎𝑡 = 20277,27 𝑁/𝑚2 Suy công suất bơm chân không : 1,3−1 1,3 1,3 1,1 [( ) 𝑁= 20277,27.0,011 0,8 103 1,3 − 0,2067 − 1] = 0,57 𝐾𝑊 7.2.2 Chọn bơm chân không Dùng bơm chân không không 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 vòng 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 66 h LỜI KẾT LUẬN Tính tốn, 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 yêu 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! 67 h 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 tayQuá 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-tuc35576/ http://luanvan.net.vn/luan-van/do-an-co-dac-mia-duong-58243/ 10 http://doc.edu.vn/tai-lieu/do-an-thiet-ke-day-chuyen-co-dac-mia-duong-9063/ 11 Giáo trình Tính chất vật lý vật liệu thực phẩm Cùng số tài liệu tham khảo… 68 h