Đồ án quá trình và thiết bị

Lời mở đầu Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm thứ ba, môn học Đồ án Quá trình thiết bị hội tốt cho việc hệ thống kiến thức trình thiết bị cơng nghệ hố học Bên cạnh đó, mơn dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thơng qua việc tính tốn, thiết kế lựa chọn chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể,thông dụng.Ngành công nghiệp nước ép dần phát triển mạnh mẽ Theo nghiên cứu Công ty Nghiên cứu Thị trường W&S, người tiêu dùng lựa chọn nước ép thay cho nước có gas Chính sở sản xuất nước ép lớn nhỏ nước xây dựng để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng.Bên cạnh đó, phía nơng nghiệp xồi trọng tăng sản lượng để cung cấp cho thị trường nước Việt Nam đứng thứ 13 sản xuất xồi giới.Trong tương lai, ngành cơng nghiệp sản xuất nước ép cịn phát triển có quan tâm đầu tư tốt cho xoài với nâng cao khả chế biến tiêu thụ sản phẩm Vì tính quan trọng vấn đề đặt hiệu sản xuất nhằm đảo bảo thu hồi đường với hiệu suất cao Vì lý việc cải tiến sản xuất nâng cao, mở rộng nhà máy đổi dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu suất trình cần thiết cấp bách, địi hỏi phải chuẩn bị từ bây giờ.Vì Đồ án Quá trình Thiết bị đề tài lớn mà sinh viên đảm nhận nên thiếu sót hạn chế q trình thực khơng tránh khỏi Do đó, chúng em mong nhận thêm góp ý, dẫn từ thầy bạn bè để củng cố mở rộng kiến thức chuyên môn Chúng em chân thành cảm ơn Phần Tổng quan ngun liệu q trình đặc I Nhiệm vụ đồ án － Loại thiết bị sử dụng: thiết bị cô đặc chân không nồi liên tục, ống tuần hoàn trung tâm － Nồng độ nhập liệu: 15% (khối lượng) － Nồng độ sản phẩm: 24% (khối lượng) － Áp suất chân không thiết bị ngưng tụ: Pck = 0,75at － Nguồn nhiệt nước bão hòa － Nhiệt độ đầu nguyên liệu: 30oC II Giới thiệu chung xoài Đặc điểm xoài － Xoài (Mangifera indica L)là loại trái có vị － Thuộc họ Đào lộn hột (Anacadiaceae) － Xoài loại ăn nhiệt đới có nguồn gốc từ từ phía đơng Ấn Độ quốc gia giáp ranh Myanmar,Việt Nam ,Malaysia Thành phần hóa học xồi Quả xồi có giá trị dinh dưỡng cao, hàm lượng vitamin B C chiếm 2.3%, 20% đường (là monosaccharide hấp thụ hoàn toàn), acid citric, caroten(tiền sinh A) 15% Quả chứa nhiều caroten vitamin B1, B2, C Quả hạch chứa nhiều tinh bột,dầu tanin Lá giàu tannin số hợp chất flavonoid gọi mangiferin Vỏ thân chứa 3% tanin mangiferin Giá trị dinh dưỡng xoài Các chất dinh dưỡng sau tìm thấy phần ăn 100 gam kim cương trưởng thành (FAO, 1976): Nước 86,5g; Glucose 12,9g; Protein 0,6g; Lipid 0,3g; Tro 0,5g; Khoáng chất: Canxi 10mg, 15mg P, 0,3mg Fe; Vitamin: A 1880 mcg, B1 0,06 mg, C 36 mg; Cung cấp 62 calo 78% lượng vitamin A cần thiết hàng ngày, có lợi cho phát triển da trẻ thị lực; 46% vitamin C cần thiết Xoài xanh thái mỏng, phơi sấy khô Nguồn vitamin C tự nhiên dồi III Khái quát cô đặc Định nghĩa Cô đặc phương pháp dùng để nâng cao nồng độ chất hòa tan dung dịch gồm hay nhiều cấu tử Q trình đặc dung dịch lỏng – rắn hay lỏng – lỏng có chênh lệch nhiệt độ sơi cao thường tiến hành cách tách phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơn), q trình vật lý – hóa lý Tùy theo tính chất củacấu tử khó bay (hay khơng bay q trình đó), ta tách phần dung môi (cấu tử dễ bay hơn) phương pháp nhiệt độ (đun nóng) phương pháp làm lạnh kết tinh Các phương pháp cô đặc Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức đó, cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung mơi để tăng nồng độ chất tan Tùy tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thống mà q trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp ta phải dùng máy lạnh Bản chất cô đặc nhiệt Để tạo thành (trạng thái tự do), tốc độ chuyển động nhiệt phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn tốc độ giới hạn Phân tử bay thu nhiệt để khắc phục lực liên kết trạng thái lỏng trở lực bên ngồi Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để phân tử đủ lượng thực q trình Bên cạnh đó, bay xảy chủ yếu bọt khí hình thành trình cấp nhiệt chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng phần tử bề mặt đáy tạo nên tuần hồn tự nhiên nồi đặc Tách khơng khí lắng keo (protit) ngăn chặn tạo bọt cô đặc Ứng dụng cô đặc Trong sản xuất thực phẩm, ta cần đặc dung dịch đường, mì chính, nước trái Trong sản xuất hóa chất, ta cần đặc dung dịch NaOH, NaCl, CaCl2, muối vô Hiện nay, phần lớn nhà máy sản xuất hóa chất, thực phẩm sử dụng thiết bị đặc thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn Mặc dù cô đặc hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy, việc cải thiện hiệu thiết bị cô đặc tất yếu Nó địi hỏi phải có thiết bị đại, đảm bảo an toàn hiệu suất cao.Do đó, yêu cầu đặt cho người kỹ sư phải có kiến thức chắn đa dạng hơn, chủ động khám phá nguyên lý thiết bị cô đặc Đánh giá khả phát triển cô đặc Hiện nay, hầu hết nhà máy hóa chất thực phẩm sử dụng thiết bị nồng độ phương tiện hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn, hoạt động gián tiếp, cần thiết liên quan đến tồn nhà máy phát triển tập trung tất yếu Nó địi hỏi thiết bị đại,đảm bảo an toàn hiệu suất cao dẫn đến yêu cầu kỹ sư phải có kiến thức vững chắc.Đáng tin cậy hơn, đa dạng tích cực khám phá nguyên tắc tập trung IV Lựa chọn thiết bị cô đặc dung dịch nước ép xoài Đối với chất nguyên liệu sản phẩm,cũng điều kiện kỹ thuật chúng em lựa chọn thiết bị tặc có ống tuần hóng trung tâm,có buồng đốt trong,sử dụng nồi xi chiều liên tục Phần Thuyết minh quy trình cơng nghệ Dung dịch từ bồn chứa nguyên liệu bơm sang bồn nâng cao để ổn định áp suất từ bồn tắm nước ngưng tụ, dung dịch định lượng đồng hồ đo lưu lượng vào thiết bị làm nóng sơ bộ,đun nóng đến nhiệt độ sơi.Bộ gia nhiệt sơ trao đổi nhiệt dạng bó ống: hình trụ,được xếp theo chiều dọc, bên gồm nhiều ống nhỏ xếp đỉnh tam giác Đây đầu ống gắn vào vỉ, hàn vào thân nguồn nhiệt nước bão hòa áp suất atm chảy bên ngồi ống (phía vỏ) Giải pháp bắt đầu bên ống Hơi nước bão hòa ngưng tụ bề mặt ống cấp vào dung dịch đun nóng để nâng nhiệt độ dung dịch đến điểm sôi Các giải pháp sau làm nóng, chảy vào thiết bị đặc cho trình bay Một chút nước ngưng tụ thành nước lỏng chảy theo đường ống ngưng tụ qua bẫy bên Nguyên lý hoạt động nồi cô đặc Phần thiết bị buồng đốt cấu tạo ống ống truyền nhiệt,tuần hoàn trung tâm Dung dịch vào ống, đốt (hơi bão hịa) vào khơng gian bên ống Hơi đốt ngưng tụ bên ống truyền nhiệt tới dung dịch di chuyển ống Dung dịch di chuyển ống từ cao hạ nhiệt nhận nhiệt từ ngưng tụ đến sôi, làm bay phần dung môi Hơi nước ngưng tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy để chảy Nguyên tắc hoạt động ống tuần hoàn trung tâm Khi thiết bị hoạt động, dung dịch ống tản nhiệt sôi tạo thành chất lỏng Lỏng – có khối lượng riêng giảm xuống bị đẩy từ lên thành ống.Đối với ống tuần hồn, thể tích nước theo đơn vị bề mặt truyền nhiệt lớn so với ống truyền tuần hồn lượng nước sinh ống truyền nhiệt lớn hơn.Vì lý khối lượng riêng dung dịch – ống tuần hoàn lớn so với ống truyền nhiệt hỗn hợp đưa xuống dưới.Kết có dịng chuyển động Thiết bị ngưng tụ Baromet - Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô, ngược chiều, chân cao Trong đó, nước làm lạnh nước ngưng tụ chảy xuống cịn khí khơng ngưng bơm chân khơng hút từ phần thiết bị qua phận tách lỏng - Thiết bị ngưng tụ làm ngưng tụ hầu hết nước, giải phóng lượng lớn cho bơm chân không giảm tiêu hao lượng học tránh hỏng hóc cho bơm - Chiều cao ống baromet chọn cho tổng áp suất thiết bị cột áp thuỷ tĩnh với áp suất khí Sơ đồ nguyên lý hệ thống đặc Hình Sơ đồ ngun lý thiết bị cô đặc Nguyên lý hoạt động - Dung dịch nước mía bơm từ bể chứa nguyên liệu lên bồn cao vị, sau qua lưu lượng kế vào thiết bị gia nhiệt, dung dịch gia nhiệt đốt - Sau khỏi thiết bị gia nhiệt, dung dịch chuyển qua thiết bị cô đặc Dung dịch di chuyển ống truyền nhiệt ống tuần hồn trung tâm, cịn đốt bão hòa đưa vào buồng đốt di chuyển bên ngồi ống, đun sơi dung dịch làm nước bốc Dung dịch nước mía cô đặc đến đạt nồng độ yêu cầu bơm vào bồn chứa sản phẩm - Hơi đốt truyền nhiệt cho dung dịch ngưng tụ thành nước ngưng Nước bên theo ống tháo nước ngưng, ống cịn có bẫy để tránh đốt Phần khí khơng ngưng tụ thành nước dẫn ngồi theo ống xả khí khơng ngưng - Hơi thứ từ phía buồng bốc vào thiết bị ngưng tụ baromet Đồng thời, nước lạnh bơm từ bồn chứa vào thiết bị ngưng tụ Hơi thứ gặp nước lạnh ngưng tụ thành dạng lỏng chảy xuống bồn chứa Còn phần khí khơng ngưng tụ qua phận tách lỏng bơm chân khơng hút ngồi 2.5 Cấu tạo cách vận hành hệ thống cô đặc  Thiết bị - Ống tuần hồn, ống truyền nhiệt - Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp… - Ống: đốt, tháo nước ngưng, khí khơng ngưng…  Thiết bị phụ - Bể chứa sản phẩm, nguyên liệu - Các loại bơm: bơm dung dịch, bơm nước, bơm chân không - Thiết bị ngưng tụ Baromet - Các loại van - Thiết bị đo  Vận hành - Khởi động bơm chân không cho hệ thống đạt điều kiện chân không (Khi lần đầu hoạt động) Nước ống Baromet từ từ dâng lên Đợi trình ổn định - Khởi động bơm nhập liệu, mở van nhập liệu cho dung dịch chảy vào thiết bị cô đặc Khi khối lượng dung dịch đạt yêu cầu điều chỉnh lưu lượng nhập liệu cho phù hợp - Mở từ từ van đốt - Bơm nước vào thiết bị cô đặc -Theo dõi hoạt động thiết bị dụng cụ đo nhiệt độ, áp suất, sẵn sàng ngưng hoạt động hệ thống có cố xảy - Gần đến thời điểm tháo liệu, ta thử nồng độ mẫu để chuẩn bị dừng đốt - Ngưng cấp đốt - Dùng bơm để tháo sản phẩm qua ống tháo sản phẩm đến hết đóng van - Kết thúc mẻ đặc Phần Tính tốn thiết kế thiết bị I Cân vật chất lượng Dữ liệu ban đầu Dung dịch nước ép xoài Nhiệt độ ban đầu nguyên liệu 30℃ Nồng độ nhập liệu xđ =15%(khối lượng) Nồng độ sản phẩm xc =24%(khối lượng) Năng suất nhập liệu Gđ = 2500kg/h Áp suất chân không thiết bị ngưng tụ Pck = 0,75at ⇒Áp suất thực chân không Pc = Pa – Pck = – 0,75= 0,25 at Nguồn nhiệt nước bão hòa.Áp suất bão hòa P= 1,8at (Pdư =1,8at) ⇒Áp suất đốt Pd = Pa + Pdư = + 1,8 = 2,8 at Cân vật chất 2.1 Suất lượng tháo liệu (Gc) Áp dụng phương trình cân vật chất( Theo công thức 4.2, trang 181, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 ) Gđ.xđ = Gc.xc 2500.15% =Gc.24% Năng suất Gc Gc =1562,5 (kg/h) Theo công thức 4.1, trang 181, Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 G đ = Gc + W  W= Gđ Gc 2500 1562,5 937,5 (kg/h) 2.2 Tổn thất nhiệt độ Ta có áp suất thiết bị ngưng tụ Pc = 0,25 at nhiệt độ thứ thiết bị ngưng tụ tc = 64,2 ℃ (trang 314,[1]) tổn thất nhiệt độ thứ đường ống dẫn từ buồng bốc đến thiết bị ngưng tụ.Chọn = 1℃ (Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10, trang 184) Nhiệt độ sôi dung môi áp suất buồng bốc: tsdm(Po) tc tsdm (po) tc 64,2 = 65,2℃ Tra bảng I.251, trang 314, Sổ tay trình thiết bị tập Áp suất tuyệt đối (at) Nhiệt độ sôi (℃) 0,2 59,7 0,3 68,7 Dùng phương pháp nội suy,ta tính áp suất thứ nhiệt độ 65,2℃ P0 = 0,24 at = 23536 N/m2 2.3 Tổn thất nhiệt độ nồng độ Ẩn nhiệt hóa Tra Bảng VI.251, trang 314, Sổ tay trình thiết bị tập Áp suất tuyệt đối (at) 0,2 0,3 Ẩn nhiệt hóa (kJ/kg) 2358 2336 Dùng phương pháp nội suy, ta tính ẩn nhiệt hóa dung mơi ngun chất áp suất P0 = 0,24 at  r = 2373 kJ/kg = 2373.103 J/kg Hệ số hiệu chỉnh Theo cơng thức VI.11, trang 59, Sổ tay q trình thiết bị tập 0,078 Trong đó: T: nhiệt độ sôi dung môi nguyên chất áp suất cho (oK) r: Ẩn nhiệt hóa dung môi nguyên chất áp suất làm việc (J/kg) Khối lượng thép làm nắp elip: Nắp elip có đường kính Dt =1400 m, bề dày S = 10 mm Tra bảng XIII.11, trang 384, Sổ tay trình thiết bị tập 2, ta có mnắp = 183 kg Khối lượng vỉ ống:  mvỉ ống = ρ Vvỉ ống = 7900 0,11 = 872,3 kg Khối lượng thép làm mặt bích: Có mặt bích, gồm mặt bích nối nắp buồng bốc, mặt bích nối buồng bốc buồng đốt, mặt bích nối buồng đốt đáy Thể tích thép làm hai mặt bích khơng có vỉ ống: Trong đó: D: đường kính ngồi mặt bích, D = 1140 mm = 1,14 m Dn: đường kính ngồi buồng đốt, Dn = 1,42 m h: bề dày mặt bích, h = 22 mm = 0,022 m Thể tích thép làm hai mặt bích có vỉ ống: Trong đó: D: đường kính ngồi mặt bích, D = 1140 mm = 1,14 m Dnth: đường kính ngồi ống tuần hồn trung tâm, Dnth = 0,406 m dn: đường kính ngồi ống truyền nhiệt dn = 0,038 m h: bề dày mặt bích, h = 22 mm = 0,022 m Thể tích thép làm mặt bích nối nắp buồng bốc: Trong đó: D: đường kính ngồi mặt bích, D = 1540 mm = 1, 54 m Dn: đường kính buồng bốc, = 1420 mm = 1,42 m h: bề dày mặt bích, h = 25 mm = 0,025 m Tổng thể tích mặt bích: Vbích = V1 + V2 + V3 = 2,4.10-3 + 0,03 + 0,01 = 0,0424 m3  mbích = Vbích = 7900 0,0424 = 334,96 kg Chi tiết Vật liệu Khối lượng Ống truyền nhiệt Inox 304 475,8 Ống tuần hoàn trung tâm Buồng đốt Inox 304 158,6 Buồng bốc Inox 304 761,3 Đáy nón Inox 304 56 Nắp elip Inox 304 183 Vỉ ống Inox 304 872,3 Mặt bích Inox 304 334,96 Tổng 2841,96 Chọn tai treo Khối lượng lớn dung dịch thiết bị: Trong đó: Vc: thể tích lớn dung dịch nồng độ 60% nhiệt độ 68,2 Db: đường kính buồng bốc, Db = 1,4 m Dđ: dường kính buồng đốt, Dđ = m Hc: chiều cao nón cụt khơng tính gờ, Hc = 906 – 50 = 856 mm = 0,856 m Hgc: chiều cao gờ nón cụt, Hgc = 50 mm = 0,05 m Thể tích dung dịch thiết bị Vdd max = Vc + Vống + Vd = 1,14 + 0,068 + 2,35 = 3,558 m3 Trong đó: Vdd max: thể tích lớn dung dịch thiết bị Vc: thể tích lớn dung dịch nồng độ 60% nhiệt độ 68,2, Vc = 1,14 m3 Vống: thể tích ống truyền nhiệt ống tuần tồn trung tâm Vống = 0,068 m3 Vđ: thể tích dung dịch ban đầu, Vđ = 2,35 m3 Khối lượng lớn mddmax = ρ Vdd max = 1288,73 2,038 = 2626,4 kg Tổng trọng tải thiết bị M = mtb + mddmax = 2955,6 + 2626,4 = 5582 kg Thiết bị có hai tai treo nên trọng lượng tai treo Các thông số tai treo chọn từ bảng XIII.36, trang 438, Sổ tay q trình thiết bị tập 2, chọn dự phịng tải trọng tai treo 4.104 N: G.10- F.104 q.10- L N B B1 H S L a d m1 m2 N/m2 Mm kg TÍNH CÁC CHI TIẾT CỦA THIẾT BỊ PHỤ 7.1 Thiết bị ngưng tụ Baromet Lượng nước cung cấp cho trình ngưng tụ Theo cơng thức 4.39, trang 188, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10: Trong đó: Gn: lượng nước lạnh cần thiết để ngưng tụ W: lượng ngưng vào thiết bị ngưng tụ, W = 937,5 kg/mẻ i: entanpi ngưng tụ nước 0,2 at Tra bảng I.251, trang 314, Sổ tay q trình thiết bị tập 1, ta có i = 2609.103 J/kg tn1: nhiệt độ vào nước, chọn tn1 = 30 tn2: nhiệt độ nước, vd bt 10, chọn nhiệt độ chênh lệch khoảng  tn2 = 65,2 – = 60,1  chọn tn2 = 60,1 cn: nhiệt dung riêng trung bình nước Tra bảng I.149,168, Sổ tay trình thiết bị tập Áp suất tuyệt đối, bar 0,2 0,3 Nhiệt độ, 60,09 69,13 Nhiệt dung riêng, kJ/ (kg.độ) 1,9156 1,9343 Dùng phương pháp nội suy, ta tính nhiệt dung riêng nước nhiệt độ thiết bị ngưng tụ: t = 65,  cn= 1915,7 J/kg độ Lượng khơng khí cần hút Theo cơng thức 4.40 trang 188, Thiết bị truyền nhiệt truyền khối [3] Gkk = 0,01 W + 2,5.10-5 ( W + Gn ) = 0,01 937,5 + 2,5.10-5 ( 937,5 +50594,5) = 10,6 kg/mẻ Trong đó: Gkk: lượng khơng khí cần hút Gn: lượng thứ cần ngưng, Gn = kg/h = 10,1 kg/s W: lượng nước cần cho ngưng tụ, W = 937,5 kg/h Thể tích khơng khí cần hút Theo công thức VI.49, trang 84, Sổ tay q trình thiết bị tập Thể tích khơng khí cần hút Theo cơng thức VI.49, trang 84, Sổ tay q trình thiết bị tập Trong đó: Vkk : thể tích khơng khí cần hút Gkk: lượng khơng khí cần hút, Gkk = 10,6 kg/mẻ tkk: nhiệt độ khơng khí Theo cơng thức VI.50, trang 84, Sổ tay trình thiết bị tập 2, thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khơ, ta có: tkk = tn1 + + 0,1 ( tn2 - tn1 ) = 30 + + 0,1 ( 68,2 - 30 ) = 37 P: áp suất hỗn hợp thiết bị ngưng tụ, P = 0,2 at = 19614 N/m2 Ph: áp suất riêng phần nước hỗn hợp, lấy áp suất bão hoà tkk= 37 Tra phụ lục trang 102, Giáo trình Kỹ thuật thực phẩm 2, ta có Nhiệt độ () 36,18 39,02 Áp suất (bar) 0,06 0,07 Dùng phương pháp nội suy, ta tính áp suất bão hoà tkk= 37  Ph = 0,063 bar = 6300 N/m2 Đường kính thiết bị ngưng tụ Theo cơng thức VI.52, trang 84, Sổ tay q trình thiết bị tập Trong đó: Dtr(NT): đường kính thiết bị ngưng tụ W: lưu lượng ngưng, W = 937,5 kg/h= 0,22 kg/s ωh: tốc độ hơi, chọn ωh = 35 m/s theo Sổ tay trình thiết bị tập 2, trang 85 ρh: khối lượng riêng áp suất 0,2 at Tra bảng trang 314, Sổ tay trình thiết bị tập 1, ta có ρh = 0,13 kg/m3 Theo bảng VI.8 - kích thước thiết bị ngưng tụ baromet, trang 88, Sổ tay trình thiết bị tập 2, ta chọn thiết bị ngưng tụ có: Đường kính của: Dt = 500 m Chiều dày thành thiết bị: S = mm Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị: a = 1300 mm Khoảng cách từ ngăn cuối đến đáy thiết bị: P = 1200 mm Khoảng cách tâm thiết bị ngưng tụ thiết bị thu hồi: K = 675 mm Chiều cao hệ thống thiết bị: H = 4300 mm Chiều rộng hệ thống thiết bị: T = 1300 mm Đường kính thiết bị thu hồi: D = 400 mm Chiều cao thiết bị thu hồi: h = 1400 mm Khoảng cách ngăn: a1 = 220 mm, a2 = 260 mm, a3 = 320 mm, a4 = 360 mm, a5 = 390 mm Đường kính cửa vào: - Hơi vào: d1 = 300 mm - Nước vào: d2 = 100 mm - Hỗn hợp khí ra: d3 = 80 mm - Nối với ống baromet: d4 = 125 mm - Hỗn hợp khí vào thiết bị thu hồi: d5 = 80 mm - Hỗn hợp khí khỏi thiết bị thu hồi: d6 = 50 mm - Nối từ thiết bị thu hồi đến ống baromet: d7 = 50 mm Kích thước ngăn Chiều rộng ngăn Theo công thức VI.54 trang 85, Sổ tay trình thiết bị tập Trong đó: f: tổng diện tích lỗ cặp ngăn Gn: lưu lượng nước, Gn = 50594,5 kg/mẻ = 10,1 kg/s ρn: khối lượng riêng nước, ρn = 997 kg/m3 ωc: tốc độ tia nước, chọn chiều cao gờ ngăn 40 mm nên ωc = 0,62 m/s Tấm ngăn đục nhiều lỗ nhỏ, lỗ xếp theo hình lục giác Chọn bề dày ngăn mm chọn đường kính lỗ dlỗ = mm Số lỗ ngăn: Tỉ số tổng diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện thiết bị ngưng tụ: Bước lỗ: Kích thước ống baromet Theo bảng VI.8 trang 88, Sổ tay trình thiết bị tập 2, ta có đường kính ống baromet db = d4 = 125 mm Theo cơng thức VI.59 trang 86, Sổ tay q trình thiết bị tập Trong h1: chiều cao cột nước tĩnh độ chân không P: độ chân không thiết bị ngưng tụ P = – 0,2 at = 0,8 at = 588 mmHg Theo công thức cơng thức trang 276, Sổ tay q trình thiết bị tập Trong ω: vận tốc nước chảy ống, ω = 0,55 m/s db: đường kính ống baromet, db = d4 = 125 mm = 0,125 m ρ: khối lượng riêng nước 60, ρ = 0,13 kg/m3 μ: độ nhớt động lực nước 60, μ = 0,47.10-3 N.s/m2 Hệ số trở lực ma sát nước chảy ống Theo công thức VI.60 trang 87, Sổ tay trình thiết bị tập Trong h2: chiều cao để khắc phục trở lực nước chảy ống ω: vận tốc nước chảy ống, ω = 0,55 m/s λ: hệ số trở lực ma sát nước chảy ống, λ = 0,1 H: chiều cao ống baromet db: đường kính ống baromet, db = 0,2 m : hệ số trở lực vào ống, chọn : hệ số trở lực khỏi ống, chọn  Theo cơng thức VI.58 trang 86, Sổ tay q trình thiết bị tập Chọn chiều cao ống baromet: H = 12 m 7.2 Các loại bơm Bơm chân khơng Trong N: cơng suất bơm Vkk: thể tích khơng khí cần hút, Vkk = 44,9 m3 ηck: hệ số hệ chỉnh, chọn ηck = 0,8 : thời gian cô đặc, = 50 phút = 3000 s m: số đa biến, thường m = 1,2 - 1,62 Chọn m =1,5 Ph: áp suất nước hỗn hợp, Ph = 0,064 at ρ1: áp suất nén, ρ1 = P - Ph= 0,2 – 0,064 = 0,136 at = 1,3.104 N/m2 ρ2: áp suất sau nén P2 = Pa = at = 9,81.104 N/m2 Chọn bơm chân không Số hiệu: R5 0021 C Loại: Bơm chân khơng vịng dầu cấp Cơng suất: 0.75 kW – HP Điện áp : 220V/50Hz Lưu lượng: 20 m3/h Áp suất: 20 mbar (hPa) Lượng dầu: 0.45 l Kích thước: 401 x 229 x 180 mm Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ Trong đó: Gn: lượng nước vào thiết bị ngưng tụ, Gn = 27236 kg/mẻ = 10,1 kg/s ρn: khối lượng riêng nước, ρn = 997 kg/m3 Trong Q: Lưu lượng nhập liệu, Q = 0,01 m3/s d: đường kính ống hút, d = d2 = 100 mm = 0,1 m Theo công thức trang 33, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 Trong đó: v: vận tốc chảy ống, v = 0,81 m/s µ: độ nhớt động lực nước, µ = 0,0044 N.s/m2 Chọn độ nhám ống thép ε = 0,2 mm Ta có Regh < Re < Ren nên Hệ số ma sát tính theo cơng thức Trong đó: v: vận tốc chảy ống, v = 0,81 m/s λ: hệ số ma sát, λ = 2,31 l: chiều dài ống nối bơm, chọn l = m d: đường kính ống nối bơm, d = 0,1 m tổng hệ số trở lực đầu hút, chọn đầu hút có van lưới lọc nên = Trong đó: l: chiều dài ống đẩy, chọn l = 14 m tổng hệ số trở lực đầu đẩy, chọn đầu đẩy có hai khuỷu 90o nên = 1,8 Cột áp khắc phục trở lực đường ống hút đẩy H = h hút + h đẩy = 0,27 + 0,09 = 0,36 m Theo phương trình Bernoulli, cơng thức 1.1, trang 5, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 Trong đó: H: tổng áp suất bơm chạy tính theo cột chất lỏng P1: áp suất bề mặt chất lỏng khoảng hút, P1 = at P2: áp suất bề mặt chất lỏng khoảng đẩy, P2 = 0,2 at Ho: chiều cao hình học để đưa chất lỏng lên, chiều cao thiết bị ngưng tụ, Ho = 4300 mm = 4,3 m Theo công thức 1.3 trang 6, Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 N: Công suất bơm Q: lưu lượng bơm, Q = 0,01 m3/s : hiệu suất bơm, theo Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10, trang 34, ta chọn = 0,6 Chọn bơm nước vào thiêt bị ngưng tụ Loại: Bơm ly tâm SHFm 6B Công suất: 1,5 kW - HP Điện áp : 220V/50Hz Lưu lượng: 72 m3/h Tốc độ vòng quay: 2900 vịng/phút Kích thước sản phẩm: 340 x 230 x 300 mm Bơm nhập liệu Trong đó: Gđ: lưu lượng nhập liệu, Gđ = 2500kg/h = 41,7kg/s ρđ: khối lượng riêng dung dịch đường nồng độ 15%, ρđ = 1061,04 kg/m3 Trong Q: Lưu lượng nhập liệu, Q = 0,0028 m3/s d: đường kính ống nhập liệu, d = dnhập liệu= 50 mm = 0,05 m Theo cơng thức trang 33, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 Trong đó: v: vận tốc chảy ống, v = 1,43 m/s ρ: khối lượng riêng dung dịch đường nồng độ 15%, ρ = 1061,04 kg/m3 µ: độ nhớt động lực dung dịch đường nồng độ 15%, µ = 0,00073 N.s/m2 Chọn độ nhám ống thép ε = 0,2 mm Ta có Regh < Re < Ren nên Hệ số ma sát tính theo cơng thức Trong đó: v: vận tốc chảy ống, v = 1,43 m/s d: đường kính ống nối bơm, d = 50 mm = 0,05 m Cột áp khắc phục trở lực đường ống hút đẩy H = h hút + h đẩy = 0,91 + 1,03 = 1,94 m Theo phương trình Bernoulli, cơng thức 1.1, trang 5, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 Trong đó: H: tổng áp suất bơm chạy tính theo cột chất lỏng P1: áp suất bề mặt chất lỏng khoảng hút, P1 = at P2: áp suất bề mặt chất lỏng khoảng đẩy, P2 = 0,2 at Ho: chiều cao hình học để đưa chất lỏng lên, chọn Ho = m Theo công thức 1.3 trang 6, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 Trong N: Cơng suất bơm Q: lưu lượng nhập liệu, Q = 0,0028 m3/s : hiệu suất bơm, theo Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10, trang 34, ta chọn = 0,6 Chọn bơm nhập liệu Loại: Bơm ly tâm SM400 Công suất: 370 W - 0,5 HP Điện áp : 220V/50Hz Lưu lượng: 100 lít/phút Kích thước: 305 x 195 x 200mm Bơm tháo liệu Trong đó: Gc: lưu lượng sản phẩm, Gc = 1562,5 kg/h = 26 kg/s ρc: khối lượng riêng dung dịch đường nồng độ 24%, ρc = 1100,92 kg/m3 Trong Q: Lưu lượng tháo liệu, Q = 7,75 10-4 m3/s d: đường kính ống tháo liệu, d = d tháo liệu = 40 mm = 0,04 m Theo công thức trang 33, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 Trong đó: v: vận tốc chảy ống, v = 0,61 m/s ρ: khối lượng riêng dung dịch đường nồng độ 24%, ρ = 1100,92 kg/m3 µ: độ nhớt động lực dung dịch đường nồng độ 24%, µ = 0,0074 N.s/m2 Chọn độ nhám ống thép ε = 0,2 mm Ta có Regh < Re < Ren nên Hệ số ma sát tính theo cơng thức Trong đó: v: vận tốc chảy ống, v = 0,61 m/s λ: hệ số ma sát, λ = 3,41 l: chiều dài ống hút, chọn l = m d: đường kính ống hút, d = 40 mm = 0,04 m tổng hệ số trở lực đầu hút, chọn đầu hút có van nên = 4,9 Trong đó: l: chiều dài ống đẩy, chọn l = m tổng hệ số trở lực đầu đẩy, chọn đầu đẩy có hai khuỷu 90o nên = 1,8 Cột áp khắc phục trở lực đường ống hút đẩy H = h hút + h đẩy = = 0,2 m Theo phương trình Bernoulli, cơng thức 1.1, trang 5, Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 Trong đó: H: tổng áp suất bơm chạy tính theo cột chất lỏng P1: áp suất bề mặt chất lỏng khoảng hút, P1 = 0,21 at P2: áp suất bề mặt chất lỏng khoảng đẩy, P2 = at Theo công thức 1.3 trang 6, Quá trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập N: Công suất bơm Q: lưu lượng bơm, Q = 7,75.10-4m3/s : hiệu suất bơm, chọn = 0,6 Chọn bơm tháo liệu Loại: Bơm bánh MKP60-1 Công suất : 0.5HP Điện áp : 220V/50Hz Lưu lượng: 40 lít/ phút Kích thước: 300x200x160 Khối lượng thép làm thiết bị: 2955,6 kg Giá Inox 304: 60000 đ/kg  $thiếtbị = 2955,6 60000 = 177336000 đ Bulong: 3000 đ/cái  $bulong = (32 + 28 2) 3000 = 264000 đ Tai treo: 10000 đ/kg Khối lượng tai treo: 7,35 kg  $taitreo = 7,35 10000 = 147000 đ Kính quan sát: 250000 đ/cái  $ kính quan sát = 250000 = 500000 đ Nhiệt kế: 150000 đ/cái $ nhiệt kế = 150000 = 300000 đ Áp kế: 600000 đ/cái  $áp kế = 600000 = 1200000 đ Ống nhập liệu: 180000 đ Ống tháo liệu: 100000 đ Ống dẫn thứ: 800000 đ Ống dẫn đốt: 300000 đ Ống dẫn nước ngưng: 150000 đ Ống xả khí khơng ngưng: 150000 đ Ống dẫn nước làm ngưng tụ: 600000 đ Thiết bị ngưng tụ baromet bình tách lỏng: 15000000 đ Bơm chân không (mã số R5 0021 C): 3000000 đ Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ (mã số SHFm 6B): 4000000 đ Bơm nhập liệu (mã số SM400): 800000 đ Bơm tháo liệu (mã số MKP60-1): 800000 đ  Vậy tổng giá thành thiết bị: 205597000 đ Nếu tính gia cơng 50% giá vật tư tổng giá thành thiết bị: 205597000 1,5 = 308395500 đ 310000000 đ Kết luận nhận xét Tài liệu tham khảo