đồ án quá trình và thiết bị đề tài thiết kế hệ thống cô đặc ba nồi xuôi chiều cô đăc dung dch đưng ma với năng suất 500kg h từ nồng độ 20 bx lên 60 bx

I.3 Cô đă 1c và qu7 trMnh cô đă 1cI.3.1 ĐNnh nghOa QuF trRnh cô đặc lJ quF trRnh lJm m''''t nước dung môi trong dung dUch dung dUch lJ hỗn hfp gila dung môi vJ ch''''t rắn hòa tan trong dun

ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘITRƯNG HA KHOA HỌC VÀ S SNG

VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ CÔNG NGHỆ THC PHẨM

BỘ MÔN QUÁ TRÌNH- THIẾT BỊ CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

ĐỒ ÁN QUÁ TRÌNH VÀ THIẾT BỊ

Đề tài: Thiết kế hệ thống cô đặc ba nồi xuôi chiều cô đă c

dung dch đưng ma với năng suất 500kg/h từ nồng độ 20 Bxlên 60 Bx

Sinh viên thực hiện: Nguy&n Tu'n Đ)tMSSV: 20201112Lớp: KTTP 01 - K65Giảng viên hướng dẫn: ThS Phan Minh Thụy

Hà Nội, 2023

M*C L*C

L;I N<I Đ=U

CHƯƠNG I: T@NG QUAN

I.1 Nhiê Bm vụ đE Fn 4

I.2 THnh ch't nguyên liê Bu vJ sản phLm 4

I.3 Cô đă Bc vJ quF trRnh cô đă Bc 6

I.4 ThiSt bU cô đă Bc dVng trong phương phFp nhiê Bt 8

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHÊB

II.1 Cơ s\ lựa ch]n thiSt bU cô đă Bc 11

II.2 ThuySt minh quy trRnh công nghê B 11

CHƯƠNG III: CÂN B_NG VÂBT CH`T Va NĂNG LƯcNG

III.1 Cân beng vâ Bt ch't 14

III.2 Cân beng năng lưfng 14

CHƯƠNG IV: TgNH TOÁN TRUYiN NHIÊBT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐĂBC

IV.1 Đô B nhớt dung dUch 21

IV.2 Hê B sj dẫn nhiê Bt cka dung dUch 22

IV.3 Hê B sj c'p nhiê Bt 23

IV.4 Hê B sj phân bj nhiê Bt hlu Hch cho cFc nEi 26

IV.5 THnh toFn bm mă Bt truymn nhiê Bt 27

CHƯƠNG V: TgNH TOÁN THIẾT BỊ CÔ ĐĂBC

V.1 BuEng đjt 28

V.2 BuEng bjc 31

V.3 Đưong kHnh cFc jng dẫn 34

V.4 CFc chi tiSt phụ 36

CHƯƠNG VI: TgNH TOÁN THIẾT BỊ PHq

VI.1 ThiSt bU ngưng tụ Baromet 39

VI.2 Bơm chân không 44

KẾT LUẬN

TaI LIÊBU THAM KHuO

2

LI NI Đ,U

NgJnh công nghiệp mHa đưong lJ một ngJnh công nghiệp lâu đoi \ nước ta Do nhu cầu thU trưong nước ta hiện nay mJ cFc lò đưong với quy mô nhỏ \ nhimu đUa phương đã đưfc thiSt lập nhem đFp nhu cầu nJy Tuy nhiên, đó chỉ lJ cFc ho)t động sản xu't một cFch đơn lẻ, năng su't th'p, cFc ngJnh công nghiệp có liên quan không gắn kSt với nhau đã gây khó khăn cho việc phFt triển công nghiệp đưong mHa.

Trong nhlng năm qua, \ một sj tỉnh thJnh cka nước ta, ngJnh công nghiệp mHa đưong đã có bước nhảy v]t r't lớn Diện tHch mHa đã tăng lên một cFch nhanh chóng, mHa đưong hiện nay không phải lJ một ngJnh đơn lẻ mJ đã tr\ thJnh một hệ thjng liên hiệp cFc ngJnh có quan hệ chặt chẽ với nhau MHa đưong vừa t)o ra sản phLm đưong lJm nguyên liệu cho cFc ngJnh công nghiệp như bFnh, kẹo, sla đEng thoi t)o ra phS liệu lJ nguyên liệu quý với giF rẻ cho cFc ngJnh sản xu't như rưfu.

Trong tương lai, khả năng nJy còn có thể phFt triển hơn nla nSu có sự quan tâm đầu tư tjt cho cây mHa cVng với nâng cao khả năng chS biSn vJ tiêu thụ sản phLm Xu't phFt từ tHnh tự nhiên cka cây mHa, độ đưong sẽ giảm nhimu vJ nhanh chóng nSu thu ho)ch tr& vJ không chS biSn kUp thoi

Để bước đầu lJm quen với công việc cka một kỹ sư lJ thiSt kS một thiSt bU haymột hệ thjng thực hiện một nhiệm vụ trong sản xu't, em đưfc nhận đE Fn môn h]c

“QuF trRnh vJ thiSt bU” Trong đE Fn môn h]c nJy, em cần “Thiết kế hệ thống cô đặc

ba nồi xuôi chiều để cô đặc dch đưng ma năng suất 500kg/h, từ nồng độ 20Bxlên 60 Bx”.

Đây lJ đE Fn đầu tiên em thực hiện trong chương trRnh h]c nên có thể có r'tnhimu sai sót Nhưng sự xem xét vJ đFnh giF khFch quan cka thầy sẽ lJ nguEn độngviên vJ khHch lệ đji với em, để nhlng lần thiSt kS sau đưfc thực hiện tjt đẹp hơn,hoJn thiện hơn Để hoJn thJnh ĐE Fn nJy, em xin chân thJnh cảm ơn thầy Phan MinhThụy cũng như cFc thầy cô trong bộ môn QuF trRnh vJ ThiSt bU đã nhiệt tRnh giúp đỡem trong quF trRnh thực hiện.

Em xin chân thJnh cảm ơn!

NEng đô B cuji: 60Bx

I.2 T:nh ch<t nguyên liê 1u và sBn phDm I.2.1 Đă 1c điFm cGa nguyên liê 1u

Xét vm giF trU dinh dưỡng, mHa chứa nhimu calci, crôm, coban, đEng, manhê, mangan, phjt pho, kali, kẽm Vitamin cka mHa cũng đa d)ng như vitamin A, C, B1, B2, B3, B5 vJ B6 cVng cFc dưỡng ch't tự nhiên như chlorophyll, ch't khFng oxy hóa, protein, ch't xơ bão hòa vJ nhlng hfp ch't khFc tjt cho sức khỏe.

Trong 28,35gr mHa gEm 111,43 calo, calo từ ch't béo 0,03, không có calo từ ch't béo bão hòa, 0,20mg protein, 27,40gr carbohydrate, ch't xơ không bão hòa 0,71gr, đưong 25,71gr, vitamin B2 0,16mg, 32,57mg calci, 2,49mg manhê, 162,86mg kali.

Xét vm giF trU kinh tS, MHa lJ nguEn nguyên liệu liệu chHnh cka ngJnh công nghiệp chS biSn đưong Đưong mHa hiện chiSm trên 60% tổng sản lưfng đưong thô cka toJn thS giới MHa lJ lo)i cây có nhimu ch't dưỡng ch't như đ)m, canxi, khoFng, sắt, nhimu nh'tlJ đưong, giúp con ngưoi thanh nhiệt, giải khFt, xóa tan mệt mỏi, trf giúp tiêu hóa vJ cung c'p năng lưfng cho cơ bắp ho)t động Đưong gil một vai trò r't quan tr]ng trong khầu phần ăn hJng ngJy cka con ngưoi, lJ nhu cầu không thể thiSu trong đoi sjng xã hội.

So sFnh với một sj cây công nghiệp khFc, cây mHa lJ cây trEng có nhimu ưu điểm:- Xét vm mặt công nghiệp: MHa lJ cây đa dụng, ngoJi sản phLm chHnh lJ đưong, cây mHa còn lJ nguyên liệu hoặc trực tiSp hoặc giFn tiSp cka nhimu ngJnh công nghiệp nghiệp như rưfu, gi'y, vFn ép, dưfc phLm, điện từ bã mHa; thức ăn chăn nuôi, phân bón từ lF, ng]n mHa, bVn l]c vJ tro lò; rỉ đưong đưfc dVng lJm nguyên liệu trong côngnghiệp để sản xu't nhiên liệu sinh h]c, rưfu, dung môi aceton, butanol, n'm men, axitcitric, lactic, aconitic vJ glycerin, … CFc sản phLm phụ cka mHa đưong nSu đưfc khai thFc triệt để, giF trU còn có thể g'p 3-4 lần chHnh phLm (đưong).

- Xét vm mặt sinh h]c:

+ Khả năng sinh khji lớn: Nho đặc điểm có chỉ sj diện tHch lF lớn (g'p 5-7 lần so với diện tHch đ't) vJ khả năng lfi dụng cao Fnh sFng mặt troi (tji đa tới 6 - 7% trong khi cFc cây trEng khFc chỉ đ)t 1 - 2%), trong vòng 10 - 12 thFng, một hecta mHa có thể cho

4

năng su't hJng trăm t'n mHa cây vJ một khji lưfng lớn lF xanh, gjc, r& để l)i trong đ't.

+ Khả năng tFi sinh m)nh: MHa lJ cây có khả năng để gjc đưfc nhimu năm, tức lJ một lần trEng thu ho)ch đưfc nhimu vụ Sau mỗi lần thu ho)ch, ruộng mHa đưfc xử lý, chăm sóc, cFc mầm gjc l)i tiSp tục tFi sinh, phFt triển Năng su't mHa cây \ vụ gjc đầu nhimu khi cao hơn cả vụ mHa tơ Ruộng mHa để đưfc nhimu vụ gjc, giF trU kinh tS cJng cao (giảm đưfc chi phH sản xu't).

Khả năng thHch ứng rộng: Cây mHa có thể trEng trên nhimu vVng sinh thFi khFc nhau (khH hậu, đ't đai, khô h)n hoặc úng ngập, ), chjng chUu tjt với cFc đimu kiện khắc nghiệt cka tự nhiên vJ môi trưong, d& thHch nghi với cFc trRnh độ sản xu't từ thô sơ đSn hiện đ)i.

TRnh hRnh sản xu't mHa đưong t)i Việt Nam

- Theo Bộ NN-PTNT, niên vụ 2014-2015, tổng diện tHch mHa cả nước đ)t 305 nghRn ha, cao hơn quy ho)ch diện tHch mHa đSn năm 2020, năng su't mHa bRnh quân cả nước lJ 65,3 triệu t'n Tổng sản lưfng mHa ước đ)t 20 triệu t'n, tương đương niên vụ trước Có 41 nhJ mFy đưong mHa ho)t động, sản xu't gần 1,6 triệu t'n đưong Tuy nhiên, nhu cầu đưong trong nước chỉ khoảng 1,4 triệu t'n, vR thS, khoảng 200 nghRn t'n đưong sẽ dư thừa, gji sang niên vụ sau.

- NgoJi ra, năng su't vJ ch't lưfng mHa cka Việt Nam vẫn r't th'p Việt Nam hiện đứng trong nhóm 10 nước có diện tHch trEng mHa lớn nh't thS giới, nhưng trong nhóm 10 nước đó, năng su't mHa cka Việt Nam (64,7 t'n/ha) chỉ cao hơn năng su't cka Pakistan vJ Indonesia Năng su't mHa nước ta đang th'p hơn nhimu so với nhimu nước khFc như Mỹ (75,41 t'n/ha), Brazil (74,3 t'n/ha), ThFi Lan (74,23 t'n/ha) Hiện mHa Việt Nam có chl đưong khoảng 10 CCS, trong khi thS giới đ)t 12-13 hoặc cao đSn 15-16 CCS như \ Australia vJ một sj vVng \ Trung Qujc.

- Do năng su't mHa vJ chl đưong th'p nên năng su't đưong cka Việt Nam cũng th'p hơn khF nhimu so với cFc nước trong khu vực Trong niên vụ 2013-2014, năng su't đưong cka Việt Nam lJ 5,47 t'n/ha; cka Philippines lJ 5,77 t'n/ha; Trung Qujc 7,62 t'n/ha; ThFi Lan 8,07 t'n/ha; Australia 11,8 t'n/ha…

Nguyên liệu cô đặc ( dung dUch đưong mHa) \ d)ng dung dUch gEm:Dung môi: nước

CFc ch't hòa tan chiSm chk ySu lJ đưong Saccarose vJ nhimu c'u tử với hJmlưfng r't th'p (coi như không có) CFc c'u tử nJy xem như không bay hơitrong quF trRnh cô đặc.

I.2.2 Đă 1c điFm cGa sBn phDm

Sản phLm thu đưfc có hJm lưfng ch't tan (chk ySu lJ đưong Saccarose) cao hơn, mJuvJng đâ Bm hơn dung dUch đưong mHa ban đầu, kSt c'u sê Bt, hê B dung dUch đEng nh't

I.3 Cô đă 1c và qu7 trMnh cô đă 1cI.3.1 ĐNnh nghOa

QuF trRnh cô đặc lJ quF trRnh lJm m't nước ( dung môi) trong dung dUch ( dung dUch lJ hỗn hfp gila dung môi vJ ch't rắn hòa tan trong dung môi ) để thu đưfc dung dUch có nEng độ ch't rắn cao.

QuF trRnh cô đặc đưfc tiSn hJnh \ nhiệt độ sôi, m]i Fp su't ( Fp su't chân không, Fp su't thưong hay Fp su't dư ) trong hệ thjng một thiSt bU cô đặc hay nhimu thiSt bU cô đặc Trong đó:

- Cô đặc chân không dung cho cFc dung dUch có nhiệt độ sôi cao, d& phân hky b\i nhiệt.

- Cô đặc \ Fp su't cao hơn Fp su't khH quyển dung cho dung dUch không bU phânhky \ nhiệt độ cao như cFc dung dUch muji vô cơ, sử dụng hơi thứ cho cô đặc vJ cho cFc quF trRnh đun nóng khFc.

- Cô đặc \ Fp su't khH quyển thR hơi thứ không đưfc sử dung mJ thải ra ngoJi không khH Đây lJ phương phFp đơn giản nhưng không kinh tS

Trong công nghiệp thực phLm vJ hóa ch't thưong lJm đậm đặc dung dUch nho đun sôi g]i lJ quF trRnh cô đặc Đặc điểm cka cô đặc lJ dung môi đưfc tFch ra khỏi dung dUch \ d)ng hơi, còn ch't hòa tan trong dung dUch sẽ không bay hơi do vậy nEng độ dung dUch tăng dần lên, khFc với chưng c't trong chưng c't thR cFc c'u tử trong hỗn hfp cVng bay hơi chỉ khFc nhau vm nEng độ.

Hơi cka dung môi đưfc tFch ra khỏi dung dUch đưfc g]i lJ hơi thứ, hơi thứ \ nhiệt độ cao có thể dung để đun nóng thiSt bU khFc NSu dung hơi thứ để đun nóng một thiSt bU khFc ngoJi thiSt bU cô đặc thR đưfc g]i lJ hơi phụ.

QuF trRnh cô đặc có thể di&n ra trong một nEi hoặc nhimu nEi, giFn đo)n hoặc liên tục Qúa trRnh cô đặc có thể thực hiện \ cFc Fp su't khFc nhau tVy từng vJo yêu cầu kĩ thuật Khi dung \ Fp su't thưong ( Fp su't khH quyển) thR có thể dung thiSt bU h\,còn khi lJm việc \ Fp su't khFc thR dung thiSt bU kHn cô đặc trong chân không (Fp su't th'p) vR nó có ưu điểm : khi Fp su't giảm thR nhiệt độ sôi cka dung dUch cũng giảm theo khi đó độ chênh lệch gila nhiệt độ hơi buEng đjt vJ dung dUch tăng do diện tHch bm mặt truymn nhiệt giảm.

Cô đặc nhimu nEi lJ sử dụng hơi thứ thay cho hơi đjt nên nó có ý nghĩa kinh tS cao vmsử dụng nhiệt vJ nó ho)t động dựa trên nguyên tắc sau: Hơi đjt cka nEi thứ nh' sử dụng hơi từ nEi hơi, hơi thứ cka nEi thứ nh't lJm hơi đjt cho nEi thứ hai, hơi thứ cka nEi thứ hai lJm hơi đjt cho nEi thứ ba…hơi thứ cuji cVng đi vJo thiSt bU ngưng tụ Docó tổn th't nhiệt độ nên nhiệt đun nóng nEi sau bao gio cũng th'p hơn nEi trước , b\i vậy mJ ngưoi ta thưong cô đặc dung dUch \ nEi thứ nh't với Fp su't dư còn cFc nEi

6

sau đmu \ Fp su't chân không Trong hệ thjng cô đặc nhimu nEi dung dUch chuyển dUchtừ nEi nJy sang nEi tiSp theo, qua mỗi nEi dung môi bay hơi đi một phần , nEng độ dung dUch tăng lên, đSn cuji cVng nEng độ dung dUch đ)t đưfc như yêu cầu thR ngưoi ta thFo dUch vJo thVng chứa

I.3.2 C7c phương ph7p cô đă 1c

- Phương ph7p nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ tr)ng thFi lỏng sang hơi

dưới tFc dụng cka nhiệt khi Fp su't riêng phần cka nó beng Fp su't tFc dụng lênmặt thoFng ch't lỏng

- Phương ph7p lVnh: khi h) th'p nhiệt độ \ mức nJo đó thR một sj c'u tử sẽ

tFch ra d)ng tinh thể đơn ch't, tinh khiSt, thưong lJ kSt tinh dung môi để tăng nEng độ ch't tan TVy tHnh ch't c'u tử vJ Fp su't bên ngoJi tFc dụng lên mặt thoFng mJ quF trRnh kSt tinh đó xảy ra \ nhiệt độ cao hay th'p vJ đôi khi phải dVng mFy l)nh.

I.3.3 Phân loVi

Theo c'u t)o:

- Dung dUch đji lưu tự nhiên dVng cô đặc dung dUch khF loãng, độnhớt th'p, đảm bảo sự tuần hoJn d& dJng qua bm mặt truymn nhiệt- Dung dUch đji lưu cưỡng bức, dVng bơm để t)o vận tjc cho dung

dUch Ưu điểm cka thiSt bU d)ng nJy lJ tăng cưong hệ sj truymnnhiệt, dVng cho dung dUch có độ nhớt cao, giảm bFm cặn, kSt tinhtrên bm mặt truymn nhiệt

- Dung dUch chảy thJnh mJng mỏng, chảy một lần trFnh tiSp xúcnhiệt lâu lJm biSn ch't sản phLm như dung dUch nước trFi cây,…

Theo phương phFp thực hiện quF trRnh:

- Cô đặc chân không dVng cho cFc dung dUch có nhiệt độ sôi cao vJ dung dUch d&

bU phân hky vR nhiệt, ngoJi ra còn lJm tăng hiệu sj nhiệt độ cka hơi đjt vJ nhiệtđộ sôi trung bRnh cka dung dUch (g]i lJ hiệu số nhiệt độ hữu ích), dẫn đSn giảm bm mặt truymn nhiệt Mặt khFc, cô đặc chân không thR nhiệt độ sôi cka dung dUch th'p nên có thể tận dụng nhiệt thừa cka cFc quF trRnh sản xu't khFc (hoặc sử dụng hơi thứ) cho quF trRnh cô đặc

- Cô đặc ở áp suất dư thưong dVng cho cFc dung dUch không bU phân hky \ nhiệt

độ cao như cFc dung dUch muji vô cơ, để sử dụng hơi thứ cho cô đặc vJ cho cFc quF trRnh đun nóng khFc

- Cô đặc ở áp suất khí quyển thR hơi thứ không đưfc sử dụng mJ đưfc thải ra

ngoJi không khH.

- Cô đặc gián đoạn: dung dUch cho vJo thiSt bU một lần rEi cô đặc đSn nEng độ

yêu cầu, hoặc cho vJo liên tục trong quF trRnh bjc hơi để gil mức dung dUch không đổi đSn khi nEng độ dung dUch trong thiSt bU đã đ)t yêu cầu sẽ l'y ra mộtlần sau đó l)i cho dung dUch mới để tiSp tục cô đặc

- Cô đặc nhiều nồi: mục đHch chHnh lJ tiSt kiệm hơi đjt Sj nEi không nên lớn

quF vR sẽ lJm giảm hiệu quả tiSt kiệm hơi Có thể sử dụng hơi thứ cho mục đHch khFc để nâng cao hiệu quả kinh tS

- Cô đặc liên tục: có hiệu su't cao hơn cô đặc giFn đo)n

I.3.4 NhZng bi\n đ]i cGa nguyên liê 1u trong qu7 trMnh cô đă 1c

Trong quF trRnh cô đặc,t Hnh ch't cơ bản cka nguyên liệu vJ sản phLm thay đổi không ngừng.

I.3.4.1 Biến đổi vật lý:

- Khi dung dUch bay hơi , nEng độ ch't hòa tan sẽ tăng, do đó tHnh ch't cka dungdUch sẽ thay đổi THnh ch't cka dung dUch thay đổi theo thoi gian cô đặc vJnEng độ cka dung dUch \ Fp su't không đổi.

- Khi nEng độ tăng: hệ sj dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, hệ sj c'p nhiệt phHa dungdUch giảm Nhưng khji lưfng riêng, độ nhớt, tổn th't do nEng độ sẽ tăng.

I.3.4.2 Biến đổi h8a h:c

- Thay đổi PH cka môi trưong: do tHnh ch't thky phân amit cka cFc c'u tử t)o thJnh axit

- Độ kimm tăng.

- Đóng cặn, do sj muji canxi hòa tan r't chậm trong nEng độ cao, do phân hky cka một sj muji axit hlu cơ t)o thJnh kSt tka.

- Phân hky ch't cô đặc lJm tăng tổn th't.

- Tăng mJu: do phân hky cFc sản phLm cô đặc dưới đimu kiện nhiệt độ vJ Fp su't- Do kSt quả cka phản ứng Maillard lJ phản ứng ngưng tụ gila đưong khử vJ

amino axit, t)o thJnh cFc ch't mJu d)ng keo chứa Nito.

I.3.4.3 Biến đổi sinh h:c

- Tiêu diệt vi sinh vật ( \ nhiệt độ cao)

- H)n chS khả năng ho)t động cka vi sinh vật \ nEng độ cao

I.3.5 _ng d4ng

Ứng dụng trong sản xu't hóa ch't, thực phLm, dưfc phLm.Mục đHch để đ)t đưfcnEng độ dung dUch theo yêu cầu , hoăc đưa dung dUch qua tr)ng thFi bão hòa để kSttinh Ứng dụng trong sản xu't thực phLm: đưong ,mR chHnh

I.4 Thi\t bN cô đă 1c dang trong phương ph7p nhiê 1tI.4.1 Phân loVi và bng d4ng

I.4.1.1 Theo cấu tạo và tnh chất của đối tượng cô đặc

8

- Nhóm 1: Dung dUch đji lưu tự nhiên, dung dUch loãng , độ nhớt th'p, đảm bảo d&dJng qua bm mặt truymn nhiệt

- Nhóm 2 : Dung dUch đji lưu cưỡng bức dung bơm để t)o vận tjc dung dUch 3,5 m/s t)i bm mặt truymn nhiệt Có ưu điểm tăng hệ sj truymn nhiệt, độ nhớt cao , kSttinh trên bm mặt truymn nhiệt.

1,5 Nhóm 3: Dung dUch chảy thJnh mJng mỏng, chảy một lần, trFnh tiSp xúc quF lâulJm biSn ch't sản phLm.

I.4.1.2 Theo phương pháp thực hiện quá trình

- Cô đặc Fp su't thưong có nhiệt độ sôi Fp su't không đổi Thưong dung cô đặc dungdUch liên tục để gil mức dung dUch cj đUnh vJ thoi gian cô đặc ngắn.

- Cô đặc Fp su't chân không dung dUch có nhiệt độ sôi th'p hơn do có Fp su't chânkhông

- Cô đặc nhimu nEi mục đHch lJ tiSt kiệm hơi đjt, nhưng sj nEi không nên lớn quF vRsẽ lJm giảm hiệu quả tiSt kiệm hơn so với chi phH đm ra Do sử dụng hơi thứ cka nEitrước lJm hơi đjt cka nEi sau nên có ý nghĩa kinh tS cao.

I.4.2 Yêu cdu công nghê 1

- Đảm bảo nEng độ ch't khô theo quy đUnh

- Giảm tổn th't ch't khô

- Giảm tjc độ đóng cặn trong nEi bjc hơi

- Nâng cao hiệu quả sử dụng nhiệt năng, giảm tổn th't nhiệt

I.4.3 Yêu cdu thi\t bN

Vm c'u t)o, thiSt bU cô đặc có nhimu lo)i nhưng chúng đmu có 3 bộ phận chHnh sau:- Bộ phận nhân nhiệt: Ở thiSt bU đun nóng beng hơi nước, bộ phận nhận nhiệt lJ

dJn jng gEm nhimu jng nhỏ, trong đó hơi nước ngưng tụ \ bên ngoJi cFc jng,truymn nhiệt cho dung dUch chuyển động bên trong cFc jng

- Không gian để phân ly: Hơi dung môi t)o ra còn chứa cả dung dUch nên phải

có không gian lớn để tFch dung dUch rơi tr\ l)i bộ phận nhận nhiệt- Bộ phận phân ly: để tFch cFc gi]t dung dUch còn l)i trong hơi

Nhlng yêu cầu chung cần đảm bảo khi chS t)o cFc thiSt bU cô đặc:

- ThHch ứng đưfc với tHnh ch't đặc biệt cka dung dUch cần đưfc cô đặc: độ nhớt

cao, khả năng t)o b]t lớn, tHnh ăn mòn kim lo)i,…

- Có hệ sj truymn nhiệt lớn vR khi nEng độ tăng, hệ sj truymn nhiệt sẽ giảmm)nh.

- TFch ly hơi thứ c'p tjt, đảm bảo hơi thứ c'p s)ch để có thể cho ngưng tụ l'ynhiệt cho c'p cô đặc tiSp theo.

- Hơi đjt đảm bảo phân bj đmu trong không gian bên ngoJi gila cFc jng ckagiJn jng.

- Đảm bảo tFch cFc khH không ngưng còn l)i sau khi ngưng tụ hơi đjt.

- D& dJng cho việc lJm s)ch bm mặt trong cFc jng vR khi dung dUch bjc hơi bêntrong cFc jng sẽ lJm bLn mặt bên trong cka jng (t)o cặn)

I.4.4 C7c phương ph7p c<p nhiệt cho hệ thống

- Phương phFp bjc hơi Fp lực: CFc nEi bjc hơi lJm việc dưới Fp lực

- Phương phFp bjc hơi chân không: CFc nEi bjc hơi đmu lJm việc \ đimu kiện chân không

- Phương phFp Fp lực chân không: ThiSt bU đầu lJm \ Fp su't cao, thiSt bU cuji lJm việc \ Fp su't chân không.

I.4.5 C7c thi\t bN và chi ti\t trong hệ thống cô đặc

I.4.5.1 Thiết b chnh

- Ống tuần hoJn, jng truymn nhiệt- Ống nhập liệu, jng thFo liệu- BuEng đjt , buEng bjc- ĐFy, nắp

- CFc jng dẫn: hơi đjt, hơi thứ, nước ngưng, khH không ngưng

- Lưu lưfng kS- BEn cao vU

CHƯƠNG II: QUY TRÌNH CÔNG NGHÊB

II.1 Cơ sh lia chjn thi\t bN cô đă 1c

Theo cFc mục phân tHch tHnh ch't nguyên liê Bu, phân tHch ưu nhưfc điểm cka cFc d)ngthiSt bU nói trên, ta có thể ch]n lo)i thiSt bU cô đă Bc có jng hoJn trung tâm.

Ưu điFm cGa hê 1 thống

- ThiSt bU có c'u t)o đơn giản, d& sửa chla vJ lJm s)ch, có hê B sj truymn nhiê Bt KkhF lớn, khó bU đóng că Bn trên bm mă Bt gia nhiê Bt nên có thể dVng để cô đă Bc dungdUch d& bFm că Bn.

- Dung dUch tuần hoJn tự nhiên giúp tiSt kiê Bm năng lưfng.

Nhưkc điFm hê 1 thống

- Tjc đô B tuần hoJn girm dần theo thoi gian vR jng hoJn trung tâm cũng bU đun

- Nguyên liê Bu d& bU biSn đổi b\i nhiê Bt vR thoi gian dung dUch cô đă Bc \ trong thiStbU dJi

II.2 Thuy\t minh quy trMnh công nghê 1

Nguyên liê Bu đầu tiên lJ nước mHa đã qua lJm s)ch có nEng đô B 20Bx \ nhiê Bt đô B 30°Cđưfc bơm từ bEn chứa vJo thiSt bU gia nhiê Bt Nguyên liê Bu sau khi đi vJo thiSt bU gianhiê Bt thR đưfc nâng lên nhiê Bt đô B 102°C.

ThiSt bU gia nhiê Bt lJ thiSt bU trao đổi nhiê Bt d)ng jng chVm Vm mă Bt c'u t)o thiSt bU cód)ng thân hRnh trụ, đă Bt đứng, bên trong lJ dJn jng gEm nhimu jng nhỏ, đưfc bj trHtheo d)ng tam giFc đmu CFc đầu jng đưfc cj đUnh trên vỉ jng, vỉ jng đưfc hJn đHnhvJo thân Hơi nước bão hòa đi bên ngoJi jng, dung dUch nước mHa đưfc bơm vJo thiStbU vJ cho đi bên trong jng truymn nhiê Bt.

Dung dUch sau khi gia nhiê Bt sẽ chảy qua nEi 1 cka hê B thjng cô đă Bc.

ThiSt bU cô đă Bc lJ thiSt bU có c'u t) d)ng thân hRnh trụ, đă Bt đứng, gEm 3 bô B phâ Bn chHnh:Bô B phâ Bn gia nhiê Bt (buEng đjt)

Không gian phân ly

Bô B phâ Bn phân ly (bô B phâ Bn tFch lỏng,b]t)

BuEng đjt: bô B phâ Bn nhâ Bn nhiê Bt đưfc c'u t)o từ hê B thjng dJn jng gEm nhimu jngnhỏ CFc jng đưfc bj trH theo hRnh tam giFc đmu trên vỉ jng vJ đầu jng đưfc cjđUnh vJo vỉ jng Vỉ jng sẽ đưfc gắn vJo thân thiSt bU vJ có vỏ bao quanh Hơi đjt(hơi nước bão hòa) sẽ đưfc c'p vJo không gian gila vỏ thiSt bU vJ mă Bt ngoJi jngtruymn nhiê Bt, hơi nước sẽ ngưng tụ bên ngoJi jng truymn nhiê Bt vJ trao đổi nhiê Bt vớidung dUch bên trong jng Dung dUch trong jng truymn nhiê Bt sẽ sôi t)o thJnh hỗnhfp hơi lỏng có khji lưfng riêng giảm đi vJ đLy từ dưới lên trên miê Bng jng Trongjng tuần hoJn, thể tHch dung dUch theo mô Bt đơn vU bm mă Bt truymn nhiê Bt lớn hơn sovới jng truymn nhiê Bt Do đó lưfng hơi ra trong jng Ht hơn vR vâ By khji lưfng riêngcka hỗn hfp hơi lỏng \ đây lớn hơn jng truymn nhiê Bt nên sẽ bU đLy xujng dưới.KSt quả lJ trong thiSt bU có chuyển đô Bng tuần hoJn tự nhiên từ dưới lên trong jngtruymn nhiê Bt vJ từ trên xujng trong jng tuần hoJn

Đimu kiê Bn cần thiSt để quF trRnh truymn nhiê Bt xảy ra lJ phải có sự chênh lê Bch nhiê Btđô B gila hơi đjt vJ dung dUch đưong, tức lJ phải có chênh lê Bch gila Fp su't hơi đjtvJ hơi thứ trong nEi.

Hỗn hfp lỏng-hơi đi qua đJn jng đSn không gian phân ly vJ bô B phâ Bn phân ly, g]ichung cụm thiSt bU nJy lJ buEng bjc hơi

Không gian phân ly: lJ phần không gian lớn để tFch hỗn hfp lỏng hơi thJnhhai dòng, dòng hơi thứ đi lên phHa trên cka bô B phâ Bn bjc hơi, dòng dung dUchcòn l)i đưfc bơm qua nEi 2 QuF trRnh phân ly \ đây sử dụng chk ySu lJ dotr]ng lực: cFc phân tử to nă Bng sẽ rơi xujng dưới vJ tFch khỏi dòng hơi thứvJ chảy xujng dưới, còn dòng hơi có khji lưfng riêng nhỏ hơn sẽ tiSp tụcđi lên trên.

Bô B phâ Bn tFch lỏng: trong quF trRnh bjc hơi dung dUch, dòng hơi thứ đưfct)o thJnh khi tFch khỏi bm mă Bt dung dUch luôn kéo theo mô Bt lưfng ch'tlỏng nh't đUnh lJ cFc h)t ch't lỏng dung dUch, cần phải lo)i bỏ cFc h)t ch'tlỏng nJy khỏi hơi thứ c'p

12

Sau khi ra khỏi buEng bjc cka nEi 1, hơi thứ cka nEi 1 sẽ theo jng dẫn hơi thứđưfc dẫn vJo buEng đjt cka nEi 2 để dVng lJm hơi đjt, còn dung dUch đưfcchuyển qua nEi 2 vJ cho chảy từ trên xujng dưới VJ tương tự như vâ By đji vớinEi 3 CFc quF trRnh xảy ra \ nEi 2,3 tương tự như \ nEi 1 Dung dUch ra khỏimỗi nEi thR nEng đô B đưfc tăng lên.

T)i nEi 3, quF trRnh cô đă Bc tương tự như nEi 1 vJ nEi 2 Dung dUch sau khi hoJnthJnh cô đă Bc \ nEi 3 sẽ đi ra khỏi nEi 3 vJ đ)t nEng đô B theo yêu cầu lJ 60Bx vJsẽ đưfc bơm vJo bEn chứa để chuLn bU cho công đo)n tiSp theo Hơi thứ nEi 3sẽ đưfc thực hiê Bn tFch lỏng vJ đi vJo thiSt bU ngưng tụ Baromet.

ThiSt bU ngưng tụ Baromet lJ thiSt bU ngưng tụ trực tiSp, ch't lJm l)nh lJnước đưfc đưa vJo ngăn trên cVng cka thiSt bU vJ đưfc phun từ trênxujng Hơi thứ đưfc đưong jng dẫn vJo nEi cuji cka thiSt bU cho bjc từdưới lên.

Hai dòng lỏng hơi đi ngưfc chimu va ch)m nhau nâng cao hiê Bu quảtruymn nhiê Bt Dòng hơi thứ đi lên gă Bp nước giải nhiê Bt sẽ ngưng tụ thJnhlỏng vJ theo dòng lỏng đi xujng.

Khi ngưng tụ chuyển từ hơi thJnh lỏng thR thể tHch cka hơi sẽ giảm dẫnđSn lJm giảm Fp su't, do đó Fp su't thiSt bU sẽ giảm VR vâ By thiSt bUngưng tụ Baromet lJ thiSt bU ổn đUnh chân không, nó duy trR Fp su't chânkhông trong hê B thjng VR vâ By cần phải lắp đă Bt \ mô Bt đô B cao cần thiSt đểnước ngưng có thể tự chảy ra ngoJi mJ không cần dVng mFy bơm.

Dòng hơi thứ đi từ dưới lên đưfc ngưng tụ chảy xujng, khH khôngngưng sẽ tiSp tục đi lên vJ đưfc dẫn qua bRnh tFch, bRnh tFch lJ mô BtvFch ngăn có nhiê Bm vụ tFch nhlng gi]t lỏng bU dòng khH không ngưngtrong quF

trRnh đi lên cujn theo, sau khi tFch lỏng sẽ đưfc đưa tr\ vm bEn chứanước ngưng còn khH không ngưng sẽ đưfc bơm chân không hút ra ngoJi.

Bơm chân không có nhiê Bm vụ hút khi không ngưng ra ngoJi trFnhtrưong hfp lưfng khH không ngưng tEn t)i trong thiSt bU ngưng tụ quF

nhimu ( vR hê B thjng lJm viê Bc liên tục) dẫn đSn Fp su't thiSt bU ngưng tụtăng lên, có thể lJm cho nước chảy ngưfc l)i sang nEi cô đă Bc

Nước sau khi ngưng tụ sẽ đưfc đưa vJo hê B thjng chứa nước ngưng, nước ngưng nJycó thể tâ Bn dụng lJm mFt cFc thiSt bU trong cFc công đo)n sau cô đă Bc.

CHƯƠNG III: CÂN B_NG VÂ T CH`T Va NĂNG LƯcNGB

DC liê u ban đDu

Năng su't tHnh theo dung dUch sản phLm: G = 500kg/hc NEng đô B dUch vJo: x = 20Bxđ NEng đô B sản phLm: x = 60Bxc

III.1 Cân blng vâ 1t ch<t

III.1.1 T:nh t]ng lưkng hơi thb bốc lên

Gc: Lưfng dung dUch đầu ra, kg/h

W: Lưfng hơi thứ bay ra cka toJn bô B hê B thjng, kg/h xđ: NEng đô B nguyên liê Bu, % khji lưfng

xc: NEng đô B sản phLm, % khji lưfng

III.1.2 T:nh lưkng hơi thb bốc ra và n6ng đô 1 dung dNch cuối h tpng n6i

Giả thiSt lưfng hơi thứ đưfc phân bj \ cFc nEi như sau:

W1W2 = W2

W3 = 1 W = W = W 123MJ W + W + W = W = 1000 (kg/h)123

W = W = W = 123 1000

3 = 333,33 ( kg/h)NEng đô B x cka sản phLm t)i cFc nEi:iNEi 1: x = x1đ× Gđ

Gđ−W1 = 20× 1500 333,331500− = 25,71 Bx

14

NEi 2: x = x2đ×G Gđ

đ−W1−W2 = 20× 1500 333,33 333,33− 1500− = 36 BxNEi 3: x = x3 đ× Gđ

Gđ−W1−W2−W3 = 20× 1500

1500 333,33 333,33 333,33− − − = 40 Bx

III.2 Cân blng năng lưkng

III.2.1 T:nh 7p su<t và nhiê 1t đô 1 mqi n6i

Giả thiSt Fp su't cka hơi nước bão hòa vJo lJ 3 at, Fp su't cka thiSt bU ngưng tụ lJ 0,3 at

G]i P , P , P123,Pnt lJ Fp su't hơi trong cFc nEi 1, 2, 3 vJ thiSt bU ngưng tụ P = 0,3 at ; P = 0,3 at 1nt

Giả sử sự giảm Fp xảy ra gila cFc nEi lJ không beng nhau vJ giảm theo t¦ lê B sau:

ΔPiΔPi +1 = 1,1Tổng Fp giảm lJ ΔP = P – P1nt = 3 – 0,3 = 2,7 at

ΔP + ΔP + ΔP = 2,7 at 1 2 3MJ Δ P1Δ P2 = Δ P2Δ P3 = 1,1

ΔP = 0,987 at 1 P = P - ΔP = 3 – 0,987 = 2,013 at w111 ΔP = 0,897 at P = P – ΔP = 2,013 – 0,897 = 1,116 at2w2w12 ΔP = 0,816 at P = P – ΔP = 1,116 – 0,816 = 0,3 at 3w3w23

G]i t , t , t , t lJ nhiêđ1đ2đ3đnt t đô BB hơi đjt đi vJo nEi 1, nEi 2, nEi 3 vJ thiSt bU ngưng tụ G]i t , t , t lJ nhiêw1w2w3 t đô BB hơi thứ ra khỏi nEi 1, 2, 3

Tổn th't nhiê Bt trên đưong jng dẫn hơi thứ Δ = 1 ‴ °C

Từ Fp su't P , P , P đã biSt, tra bảng I.250w1w2w3 /[I-312], I.251/[I-314] ta đưfc nhiêt đô BBhơi thứ cka nEi 1, nEi 2, nEi 3, từ đó cũng xFc đUnh dc nhiê Bt đô B hơi đjt

P1 (at) T1(°C) P2 (at) T2(°C) P3 (at) T3(°C) Pnt (at) Tnt(°C)Hơi

thứ 2,08 120,8 1,156 103,08 0,312 69,58

III.2.2 X7c đNnh t]n th<t nhiê 1t đô 1 cGa hê 1 thốngIII.2.2.1 T]n th<t do n6ng đô 1 dung dNch tăng lên

Do nhiê Bt đô B sôi cka dung dUch lớn hơn nhiê Bt đô B sôi cka dung môi \ cVng mô Bt Fp su't:Δ′ = t° - t°sddsdm

Với t° lJ nhiêsdd t đô BB sôi cka dung dUch t° lJ nhiêsdm t đô BB sôi cka dung môi.Ta sử dụng công thức Tisenco ( VI.10/[II-59]) Δ′= Δ′ × f = Δ′∘ ∘ ×16,2×(273+ti)2

Trong đó Δ′ lJ tổn th't nhiê∘ t theo nEng đô B % khji lưfng, đưfc xFc đUnh beng cFch traB

đE thU VI.2/[2-60]

ti lJ nhiê Bt đô B hơi thứ cka nEi tương ứng

ri lJ Ln nhiê Bt hóa hơi cka dung môi \ nhiê Bt đô B t , tra bảng I.250/i [I-312]

Từ đó ta lâ Bp đưfc bảng sau:

III.2.2.2 T]n th<t nhiê 1t do 7p su<t thGy tOnh ( Δ″ )

Trong dung dUch, cJng xujng sâu nhiê Bt đô B sôi cka dung dUch cJng tăng lên do Fp lựccô Bt ch't lỏng Hiê Bu sj cka dung dUch gila jng truymn nhiê Bt vJ trên bm mă Bt thoFng g]ilJ tổn th't nhiê Bt do Fp su't thky tĩnh

VR ch]n chS đô B chảy lJ chS đô B chảy mJng beng hê B thjng jng dJi nên xem như dungdUch luôn sôi \ mă Bt thoFng, tức lJ có thể coi lJ không có tổn th't nhiê Bt do Fp su't thkytĩnh

Nên ta có Δ″ = 0 °C

III.2.2.3 T]n th<t nhiê 1t do trh lic thGy hjc trên đưxng ống ( Δ )‴

Từ cFc mục bên trên, ta ch'p nhâ Bn tổn th't nhiê Bt đô B trên cFc đo)n jng dẫn hơi thứ từnEi trước sang nEi sau vJ từ nEi sau cVng đSn thiSt bU ngưng tụ lJ 1 °C Nên ta đưfc:

16

Δ‴1 = Δ = Δ = 1°C‴2 ‴3

III.2.3 T]n th<t chung cho toàn hê 1 thống

NEi 1: Δ = Δ ′ + Δ ″ + Δ = 0,47 + 0 + 1 = 1,47 1111‴ °CNEi 2 : Δ = Δ ′ + Δ ″ + Δ = 0,68 + 0 + 1 = 1,68 2222‴ °CNEi 3 : Δ = Δ ′ + Δ ″ + Δ = 2,38 + 0 + 1 = 3,38 3333‴ °CToJn hê B thjng : Δ = Δ′ + Δ″ + Δ = 3,53 + 0 + 3 = 6,53 ‴ °C

III.2.4 X7c đNnh hê 1 số nhiê 1t hZu :ch cho tpng n6i

NEi 1 Δt = t – t - Δhi1d1 d21 11,53NEi 2 Δt = t – t – Δhi2d2 d32 16,04NEi 3 Δt = t – t - Δhi3d3 nt3 30,12ToJn hê B thjng Δt = t – t - Δhid1 nt 57,69

III.2.5 T:nh nhiê 1t lưkng riêng và nhiê 1t dung riêngIII.2.5.1 Nhiê 1t lưkng riêng

I lJ nhiê Bt lưfng riêng cka hơi đjt, J/kgi lJ nhiê Bt lưfng riêng cka hơi thứ, j/kgCFc giF trU trên đưfc tra trong bảng I.250/[I-312]

III.2.5.2 Nhiê 1t dung riêng

Nhiê Bt dung riêng cka dung dUch đưong đưfc xFc đUnh theo công thức ( I.50/[I–153] ) :Cp = 4190 – ( 2514 – 7,542×t)×x J/kg.đô B

Trong đó : t lJ nhiê Bt đô B cka dung dUch, °C x lJ nEng đô B cka dung dUch, %Ta đưfc bảng sau

t (°C) I.10-3

J/kg.đô B t (°C) i.10-3

pJ/kg.đô B1 132,8 2729,92 4271,88 120,8 2712,12 121,27 3778,82 119,8 2710,72 4249,66 103,08 2683,93 103,76 3566,683 102,03 2682,33 4222,7 69,58 2625,56 71,96 3002,71Với t = t + Δ′ddht

Cn – đưfc tra cứu theo bảng I.249/[I-310]III.2.6 Lâ 1p phương trMnh cân blng năng lưkng

G]i D , D , D , lJ lưfng hơi đjt đi vJo nEi 1, nEi 2, nEi 3 (kg/h)123Gđ, G lJ lưfng dung dUch đầu vJ cuji (kg/h)c

W1, W , W lJ lưfng hơi thứ bjc ra từ nEi 1, nEi 2, nEi 3 (kg/h)23Cđ, C lJ nhiêc t dung riêng cka dung dUch đầu vJ cuji (J/kg.đô BB )tđ, t lJ nhiêc t đô BB đầu vJo vJ cuji cka dung dUch (°C)

t1, t , t , lJ nhiê23 t đô BB sôi cka dung dUch \ nEi 1, nEi 2, nEi 3 (°C)I1, I , I lJ hJm nhiê23 t cka hơi đjt đi vJo nEi 1, nEi 2, nEi 3 (J/kg)Bi1, i , i lJ hJm nhiê23 t cka hơi thứ đi ra từ nEi 1, nEi 2, nEi 3 (J/kg)B

Cn1, C , C lJ nhiên2n3 t dung riêng cka nước ngưng nEi 1, nEi 2, nEi 3 ( J/kg.đô BB )θ1, θ , θ lJ nhiê23 t đô BB cka nước ngưng nEi 1, nEi 2, nEi 3 (°C)

Qtt1, Q , Q , lJ nhiêtt2tt3 t lưfng tổn th't ra môi trưong cka nEi 1, nEi 2, nEi 3 (J)BPhương trRnh cân beng nhiê Bt lưfng: ΣQ = ΣQvJo ra

Xét mô Bt hê B cân beng năng lưfng với hê B thjng cô đă Bc liên tục :Gđ×C ×tđđ + D×I = W×i + D ×θ + GDwcc×C ×tcc ± Q ± Qcđ ttTrong đó : Gđ×C ×tđđ lJ nhiêt lưfng dung dUch vJoB

D×ID lJ nhiê Bt lưfng hơi đjt cung c'pW×iw lJ nhiê Bt lưfng hơi thứ

Dc×θ lJ nhiê Bt lưfng tổn th't do nước ngưngGc×C ×tcc lJ nhiê Bt lưfng cka dung dUch đi raQcđ lJ nhiê Bt lưfng dVng để cô đă BcQtt lJ nhiê Bt lưfng tổn th'tĐă Bt giả thiSt :

Không có nước ngưng \ tr)ng thFi lỏng sôi : ID – cd = rd

Trong hơi nước bão hòa cũng có mô Bt lưfng nước ngưng bU cujn theo khoảng φ = 0,05

Như vâ By nhiê Bt lưfng do hơi đjt cung c'p lJ : Q = D×(1 - φ) × (I - c×θ)D

Giả sử tổn th't nhiê Bt lưfng Q = 0,05×QttD

Nhiê Bt lưfng cô đă Bc r't nhỏ so với cFc phần nhiê Bt lưfng khFc nên có thể coi: 18

Qcđ = 0Với t = 30°C, t = 102°Cđc

Áp dụng vJo từng nEi trong hê B thjng ta có:

1 - Dung dUch đầu: Gđ×C ×tđđ- Hơi đjt: D1×I1

- Hơi thứ: W1×i1

- Dung dUch ra: (G – W ) ×Cđ 11×t1- Nước ngưng: D × C × θ1n11- Tổn th't nhiê Bt:

Qtt1 = 0,05D1×(I1 - C × θ )n112 - Hơi đjt: D2×I2

- Dung dUch từ nEi 1 :(Gđ – W ) ×C11×t1

- Hơi thứ: W2×i2- Dung dUch ra:

(Gđ – W - W ) ×C1 2 2×t2- Nước ngưng: D × C × θ2n22- Tổn th't nhiê Bt:

Qtt1 = 0,05D2×(I2 - C × θ )n223 - Hơi đjt: D3×I3

- Dung dUch từ nEi 2 : (G – Wđ 1-W2) ×C2×t2

- Hơi thứ: W3×i3- Dung dUch ra:

(Gđ – W – W12 – W3) ×C3×t3- Nước ngưng: D × C × θ3n33- Tổn th't nhiê Bt:

Q = 0,05Dtt13×(I3 - C × θ )n33Từ bảng trên ta thu đưfc cFc phương trRnh cân beng nhiê Bt lưfng t)i cFc nEi:

D3×I3 + (G – Wđ 1-W2) ×C2×t2 = W3×i3+ (G – W – W – W ) ×Cđ 12 33×t3 + D × C ×3n3θ3 + 0,05D3×(I3 - C × θ )n33

W2(0,95I3 - C × θ ) + Wn333(C ×t22 – i ) = G3c(C ×t33 - C2×t2) (3)

L)i có: W + W + W = 1000 123 (4)

Giải hê B phương trRnh 4 Ln W , W , W , D với 4 phương trRnh tRm đưfc (1), (2), (3) 1231vJ (4), ta tRm đưfc kSt quả như sau:

W1 = 321,53 (kg/h)W2 = 332,01 (kg/h)W3 = 346,45 (kg/h)D1 = 412,34 (kg/h)

So sFnh với cFc giF trU tHnh toFn \ phần cân beng vâ Bt ch't, ta có bảng thjng kê sau:Lưfng hơi thứ W theo CBVC

CHƯƠNG IV: TgNH TOÁN TRUYiN NHIÊBT CHO THIẾT BỊ CÔ ĐĂBC

IV.1 Đô 1 nhzt dung dNch

Đô B nhớt cka dung dUch đưfc tHnh theo công thức Paplop:

tµ1−tµ2θμ1−θ μ2 = K

Với: t , tµ1µ2 lJ nhiê Bt đô B cka ch't lỏng có đô B nhớt tương ứng µ , µ12

θµ1, θµ2 lJ nhiê Bt đ]c cka ch't lỏng tiêu chuLn có đô B nhớt tương ứng µ , µ12K lJ heng sj không đổi với mỗi ch't lỏng

Ch]n ch't lỏng tiêu chuLn lJ dung dUch đưong 40%THnh theo nEi 1: x = 25,71 %dd

Theo bảng I.112/[I-114] :

Ch]n t = 40 °C => µ = 1,78.10 (N.s/m )µ11 -3 2Ch]n t = 60 °C => µ = 1,143.10 (N.s/m )µ22 -3 2So sFnh với dung dUch đưong 40%

µ1 = 1,78.10 N.s/m => -32 θµ1 = 64,95 °Cµ2 = 1,143.10 N.s/m => -32 θµ2 = 88,97 °C

K = 64,95 88,9740 60−− = 0,83

Cần tRm đô B nhớt cka dung dUch \ nEi 1 có nhiê Bt đô B: 121,27 °C

θµ1 = θµ2 + ts1− 2Kts

= 88,97 + 121,27 600,83− = 162,55 °C

Từ nhiê Bt đô B trên, θµ = 162,55 °C tra bảng I.112/[I-114], ta tRm đưfc đô B nhớt cka dung dUch trong nEi 1 lJ: µ = 0,481.10 (N.s/m ) dd1 -3 2

THnh theo nEi 2: x = 36 %dd

Theo bảng I.112/[I-114] :

Ch]n t = 40 °C => µ = 2,838.10 (N.s/m )µ11 -3 2Ch]n t = 60 °C => µ = 1,747.10 (N.s/m )µ22 -3 2So sFnh với dung dUch đưong chuLn 40%

µ1 = 2,838.10 N.s/m => θµ1 = 45 °Cµ2 = 1,747.10 N.s/m => -32 θµ2 = 65,91 °C

IV.2 Hê 1 số d{n nhiê 1t cGa dung dNch

Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch được tính theo công thức (I.32/[I – 123]):

λdd = A×Cdd×ρ ×dd3√ρdd

M (W/m.đô B)Trong đó: A = 3,58.10-8

C lJ nhiêdd t dung riêng cka ch't lỏng (đã tHnh trong mục III.2.5.2), J/kg.đô BB ρ lJ khji lưfng riêng cka ch't lỏng dd tra theo bảng (I.86/[I – 58]),

M – khji lưfng mol cka dung dUch, đưfc tHnh theo công thức:M = (x

180 + 1−x18 )-1

22

Ứng với từng nEi, ta thu đưfc sj liê Bu theo bảng sau:

Cdd (J/kg.đô B) ρdd (kg/m3) M (g/mol) (W/m.đô Bλdd )

IV.3 Hê 1 số c<p nhiê 1t

QuF trRnh truymn nhiệt gEm 3 giai đo)n:

- Nhiệt truymn từ hơi đSn bS mặt ngoJi cka jng truymn nhiệt với hệ sj c'p nhiệt α vJ 1nhiệt tải riêng q 1

- Dẫn nhiệt qua jng.

- Nhiệt truymn từ bm mặt jng đSn dung dUch với hệ sj c'p nhiệt α vJ nhiệt tải riêng q 22

IV.3.1 Giai đoVn c<p nhiê 1t tp hơi đốt đ\n thành thi\t bN

Công thức xFc đUnh nhiê Bt tải q : q = α111×Δt1

Trong đó, Δt lJ hiê1 u sj gila nhiê BB t đô B hơi ngưng tụ (beng nhiê Bt đô B hơi bão hòa) vJ nhiê Bt đô B thJnh thiSt bU: Δt = t – t1bhT

Với t \ nEi 1 lJ nhiêbh t đô BB hơi đjt c'p vJo, còn \ nEi 2 vJ nEi 3 sẽ lJ nhiê Bt đô B cka hơi thứ từ nEi trước.

Ch]n cFc thông sj Δt cho từng nEi : Δt11(n1) = 0,4 °C Δt1(n2) = 0,6 °C Δt1(n3) = 1,4 °C

Hệ sj c'p nhiệt phHa hơi ngưng đưfc tHnh theo công thức (V.101/[II – 28])α1 = 2,04×A×4

√ r

Δt1×H (W/m2.đô B)Trong đó: α1 – hệ sj c'p nhiệt phHa hơi ngưng tụ, W/m2.độ

∆t1 – hiệu sj gila nhiệt độ ngưng (nhiệt độ bão hòa)vJ nhiệt độ phHa mặt tưong tiSp xúc với hơi ngưng.