Thiết kế thiết bị cô đặc một nồi có phòng đốt ngoài, tuần hoàn cưỡng bức để cô đặc dung dịch nước dứa trong công nghiệp sản xuất nước dứa 1,8m3 giờ

Như đã biết ,kỉ thuật cô đặc đã ra đời từ rất lâu và được ứng dụng rất phổ biến trong công nghiệp hóa chất đặc biệt là trong công nghệ thực phẩm. Trong thời kì phát triển của nghành công nghiệp hiện đại ,cuộc sống con người luôn bận rộn và tất bật ,việc đảm bảo nhu cầu về bữa ăn hằng ngày luôn gặp phải những vấn đề khó khăn do tốn khá nhiều thời gian và công sức.Sự có mặt của nghành công nghệ thực phẩm đóng một vai trò rất lớn trong việc sản xuất các mặt hàng chế biến sẵn vừa đảm bảo rút ngắn thời gian chế biến vừa đảm bảo giá trị dinh dưỡng và an toàn thực phẩm.Sự cô đặc các dạng thực phẩm dạng lỏng như trà, cà phê ,nước trái cây ,đường...là một trong những phương pháp bảo vệ tốt nhất những đặc tính của chúng, bảo quản lâu, giảm chi phí bảo quản và vận chuyển. Sau khi phục hồi lượng nước mất đi sau quá trình cô đặc, sản phẩm gần như ở dạng ban đầu.Việc cô đặc có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau như phương pháp nhiệt (bốc hơi dung môi) có hay không thu hồi dung môi bay hơi hoặc phương pháp lạnh ( kết tinh dung môi dạng rắn ) và thẩm thấu nghịch. Mỗi phương pháp đều có một đặc trưng riêng trong việc giải quyết các bài toán công nghệ.Hiện nay có rất nhiều loại thiết bị được sử dụng trong công nghiệp sản xuất thực phẩm với những mục đích khác nhau.Nhưng do thời gian nghiên cứu có hạn nên nhiệm vụ của đồ án này chỉ nghiên cứu về thiết bị cô đặc một nồi có phòng đốt ngoài , tuần hoàn cưỡng bức để cô đặc dung dịch nước dứa trong công nghiệp sản xuất nước dứa.

ĐẶT VẤN ĐỀ

Như đã biết ,kỉ thuật cô đặc đã ra đời từ rất lâu và được ứng dụng rất phổbiến trong công nghiệp hóa chất đặc biệt là trong công nghệ thực phẩm.Trong thời kì phát triển của nghành công nghiệp hiện đại ,cuộc sống conngười luôn bận rộn và tất bật ,việc đảm bảo nhu cầu về bữa ăn hằng ngàyluôn gặp phải những vấn đề khó khăn do tốn khá nhiều thời gian và côngsức.Sự có mặt của nghành công nghệ thực phẩm đóng một vai trò rất lớntrong việc sản xuất các mặt hàng chế biến sẵn vừa đảm bảo rút ngắn thờigian chế biến vừa đảm bảo giá trị dinh dưỡng và an toàn thực phẩm

Sự cô đặc các dạng thực phẩm dạng lỏng như trà, cà phê ,nước tráicây ,đường là một trong những phương pháp bảo vệ tốt nhất những đặc tínhcủa chúng, bảo quản lâu, giảm chi phí bảo quản và vận chuyển Sau khi phụchồi lượng nước mất đi sau quá trình cô đặc, sản phẩm gần như ở dạng banđầu

Việc cô đặc có thể thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau nhưphương pháp nhiệt (bốc hơi dung môi) có hay không thu hồi dung môi bayhơi hoặc phương pháp lạnh ( kết tinh dung môi dạng rắn ) và thẩm thấunghịch Mỗi phương pháp đều có một đặc trưng riêng trong việc giải quyếtcác bài toán công nghệ

Hiện nay có rất nhiều loại thiết bị được sử dụng trong công nghiệp sảnxuất thực phẩm với những mục đích khác nhau.Nhưng do thời gian nghiêncứu có hạn nên nhiệm vụ của đồ án này chỉ nghiên cứu về thiết bị cô đặcmột nồi có phòng đốt ngoài , tuần hoàn cưỡng bức để cô đặc dung dịch nướcdứa trong công nghiệp sản xuất nước dứa

PHẦN I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan về các phương pháp và cơng nghệ thực hiện

1.1.1 Khái niệm:

Cơ đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nơng độ một cấu tửnào đĩ trong dung dich 2 hay nhiều cấu tử Tùy theo tính chất của cấu tử khĩbay hơi hay dễ bay hơi ta cĩ thể tách một phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp tăng nhiệt độ (đun nĩng) hay bằng phương pháp làm lạnh kết tinh

Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt.Trong phương pháp nhiệt,dưới tác dụng của nhiệt (đun nĩng) ,dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sangtrạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nĩ bằng áp suất bên ngồi tác dụng lên mặt thống của dung dịch (tức là khi dung dịch đang sơi ).Để cơ đặc các dung dịch khơng chịu được nhiệt độ cao (như dung dịch nước dứa) địi hỏi phải cơ đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân bằng ở mặt thống thấp

1.1.2. Các phương pháp cô đặc:

+Phương pháp nhiệt (đun nĩng) : dung mơi di chuyển từ trạng tháilỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của

nĩ bằng áp suất tác dung lên mặt thống chất lỏng

+ Phương pháp lạnh : Khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức độ nào đĩ thìmột cấu tử sẽ tách ra ở dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinhdung mơi để tăng nồng độ chất tan Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngồitác dụng lên mặt thống mà quá trình kết tinh đĩ xảy ra ở nhiệt độ cao haythấp và đơi khi phải dùng máy lạnh

1.1.3 Phân loại và ứng dụng

a Theo cấu tạo

 Nhĩm 1 : dung dich đối lưu tự nhiên ( tuần hồn tự nhiên ) dùng cơ dặc dung dịch khá lỗng ,độ nhớt thấp ,đảm bảo sự tuần hồn tự nhiêncủa dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm :

+ Cĩ buồng đốt trong ( đồng trục buồng bốc ) cĩ thể cĩ ống tuần trong hoặc ngồi

+ Cĩ buồng đốt ngồi (khơng đồng trục buồng đốt)

 Nhĩm 2 : dung dịch đối lưu cưỡng bức ,dùng bơm để tạo vận tốc dungdịch từ 1,5 – 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt Cĩ ưu điểm :tăng cường

hệ số truyền nhiệt ,dùng cho dung dịch đặc sệt ,độ nhớt cao, giảm bámcặn ,kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt.Gồm :

- Cĩ buồng đốt trong, ống tuần hồn ngồi

- Cĩ buồng đốt ngồi ,ống tuần hồn ngồi

 Nhĩm 3 : dung dịch chảy thành màng mỏng,chảy một lần tránhtiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệt thích họp cho các dung dịch thực phẩm như dung dịch nước trái cây ,hoa quả ép Gồm:

- Màng dung dịch chảy ngược ,cĩ buồng đốt trong hay ngồi : dung dịch sơi tạo bọt khĩ vỡ

- Màng dung dịch chảy xuơi ,cĩ buồng đốt trong hay ngồi: dung dịch sơi ít tạo bọt và bọt dễ vỡ

b.Theo phương pháp thực hiện quá trình

Cơ đặc áp suất thường ( thiết bị hở) : cĩ nhiệt độ sơi ,áp suất khơng đổi Thường dùng cơ dặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định đểđạt năng suất cực đại và thời gian cơ đặc là ngắn nhất Tuy nhiên nồng độdung dịch đạt được là khơng cao

Cơ đặc áp suất chân khơng: Dung dịch cĩ nhiệt độ sơi dưới 1000C ,áp suất chân khơng Dung dịch tuần hồn tốt ,ít tạo cặn ,sự bay hơi nước liêntục

Cơ đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm hơi đốt Số nồi khơng nên lớn quá vì sẽ làm hiệu quả tiết kiệm hơi Cĩ thể cơ chân khơng ,cơ áp lực hay phối hợp cả 2 phương pháp Đặc biệt cĩ thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu quả kinh tế

Cơ đặc liên tục : Cho kết quả tốt hơn cơ đặc gián đoạn.Cĩ thể áp dụng điều khiển tự động nhưng chua cĩ cảm biến tin cậy

* Ưu điểm và nhược điểm của cô đặc chân khơng gián đoạn

- Có thể cô đặc được các dung dịch có độ nhớt cao

- Hạn chế được sự bám cặn trên bề mặt ống truyền nhiệt

- Giữ được chất lượng ,tính chất sản phẩm,hay các cấu tử dễ bay hơi

 Nhược điểm

- Tốn năng lượng do phải dùng bơm

- Thiết bị phức tạp ,giá thành cao

- Quá trình không ổn định ,tính chất hóa lý của dung dịch thay đổi liêntục theo nồng độ ,thời gian

- Khó giữ được độ chân không trong thiết bị

1.2 Tổng quan về nguyên liệu

1.2.1 Giới thiệu về dứa

Cây dứa là loại cây ăn trái có giá trị kinh tế cao.Cây dứa không kénđất ,có thể trồng dứa trên cả loại đất chua mặn ,đất phèn ,đất đồi dốc ,sỏiđá Ở những vùng mới khai hoang ,người ta còn trồng dứa như là một loạicậy để cải tạo đất

Quả dứa là một loại trái cây chứa nhiều chất dinh dưỡng Quả có mùithơm mạnh ,chứa nhiều đường ,lượng calo khá cao ,giàu chất khoáng ,nhất

là Kali ,có đủ các loại vitamin cần thiết như A, B1 ,B2 ,PP ,C đặc biệt trongcây và quả dứa có chất Bromelin là một loại men thủy phân protein ( giốngnhư chất Papain ở đu đủ ), có thể chữa được các bệnh rối loạn tiêu hóa ,ứcchế phù nề và tụ huyết.Trong công nghiệp ,chất Bromelin dùng làm mềmthịt để chế biến thực phẩm ,nước chấm

Hiện nay trên thị thường thế giới ,dứa là một loại trái cây có giá trịxuất khẩu cao Từ trái quả dứa ,qua công nghiệp chế biến có thể sản xuất ranhiều loại sản phẩm khác nhau như : Dứa đóng hộp ,nước dứa có ga ,mứtdứa ,rượu vang dứa , xiro dứa ,dứa sấy khô ,nước dứa

1.2.2 Thành phần hóa học của dứa

Muối khoáng 0,4 – 0,6 %( chủ yếu là K,Mg ,Ca)Vitamin A,C,B1,B2

Enzim Bromelin

Nước dứa là dịch chứa có pha thêm đường ,hàm lượng đường trrongsản phẩm khoảng 40% Khác với siro dứa ,sản phẩm nước dứa được dùnguống ngay mà không cần phải pha loãng với nước.Sản phẩm phải có hương

vị và màu sắc của nguyên liệu ban đầu Yếu tố quan trọng có tác dụng bảoquản trong nước dứa là độ đường khá cao và độ acid tương đối cao

Nước dứa là một sản phẩm giàu sinh tố nên không chịu được nhiệt độcao ( thành phần trong dịch quả dễ bị thủy phân dưới tác dụng của nhiệt )

1.3 Lựa chọn thiết bị cô đặc

Theo tính chất nguyên liệu, ta chọn thiết bị cô đặc một nồi có phòng đốt ngoài tuần hoàn cưỡng bức để cô dặc dung dịch nước dứa

Thiết bị loại này có ưu điểm là có thể cô đặc dung dịch dung dịch có độ nhớt cao,hạn chế sự bám cặn trên bề mặt ống truyền nhiệt

1.4 Cấu tạo thiết bị và thuyết minh quy trình công nghệ

1.4.1 Cấu tạo và hoạt động của nồi cô đặc

 Thiết bị cấu tạo gồm các bộ phận chính như :buồng đốt ,buồng bốc và

bộ phận thu hồi cấu tử ,ống tuần hoàn

 Buồng đốt bao gồm các ống truyền nhiệt Dung dịch đi trong ống cònhơi đốt ngoài ống

 Phía trên thiết bị là buồng bốc Đây là một phòng trống , ở đây hơi thứđược tách ra khỏi hỗn hợp lỏng - hơi của dung dịch sôi Bên trong buồng bốc còn có bộ phận thu hồi cấu tử để tách những giọt chất lỏng còn lại do hơi thứ mang theo.

 Nguyên tắc hoạt động của ống tuần hoàn trung tâm là: do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn đường kính ống truyền nhiệt nên hệ số truyền nhiệt nhỏ, dung dịch sẽ sôi ít hơn so với dung dịch trong ống truyền nhiệt Khi sôi dung dịch sẽ có khối lượng riêng giảm do đó tạo

ra áp lực đẩy dung dịch từ trong ống tuần hoàn sang ống truyền nhiệt Kết quả, tạo nên dòng chuyển động tuần hoàn đối lưu tự nhiên giữa ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn

 Nguyên tắc hoạt động của nồi cô đặc

Dung dịch đưa vào phòng đốt 1 bằng bơm tuần hoàn ,tại đây dung dịch được đun sôi tạo thành hỗn hợp lỏng hơi đi vào phòng bốc hơi 2 Ở buồng bốc hơi thứ được tách ra khỏi hỗn hợp lỏng hơi đi lên phía trên , dung dich đặc đi ra ở phía dưới buồng bốc ,còn phần chính

sẽ chảy về ống 3 do bơm tuần hoàn hút và trộn lẫn với dung dịch đầu

đi vào phòng đốt

Sau nhiều lần như vậy, hơi nước tách khỏi dung dịch càngnhiều nồng độ dung dịch càng tăng, độ nhớt dung dịch tăng Do đó,tốc độ chuyển động dung dịch càng chậm lại về sau Quá trình kếtthúc khi dung dịch đã đạt được nồng độ theo yêu cầu

Tốc độ chuyển động tuần hoàn càng tăng thì hệ số cấp nhiệt vềphía dung dịch càng tăng, quá trình bốc hơi xảy ra càng mạnh mẽ,nồng độ chất tan càng nhanh chóng đạt yêu cầu và ngược lại

1.4.2 Thuyết minh quy trình

Dung dịch nước dứa có nồng độ đầu 120Bx từ bồn chứa nguyên liệu đượcbơm qua lưu lượng kế lên qua thiết bị gia nhiệt Tại thiết bị gia nhiệt, dung dịch được đun nóng đến nhiệt độ sôi ứng với áp suất làm việc của thiết bị côđặc bằng hơi nước bão hòa có nhiệt độ là116,90C(2 at) Thiết bị gia nhiệt được thiết kế theo kiểu ống chùm thẳng đứng, dung dịch đi trong ống hơi đốt đi ngoài ống

Sau đó dung dịch tiếp tục chảy vào nồi cô đặc Tại đây dung dịch được

cô đặc đến nồng độ 540Bx nhờ hơi đốt là hơi bão hòa ở áp suất 2 at được cấp từ lò hơi như thiết bị gia nhiệt Dung dịch sau khi được cô đặc đến nồng

độ 540Bx được bơm khỏi nồi cô đặc vào bồn chứa sản phẩm Ở đáy nồi cô đặc có lắp một đầu dò để kiểm tra nồng độ của dung dịch sau khi cô đặc Nếu dung dịch chưa đạt đến nồng độ cần thiết thì sẽ được bơm trở lại nồi cô đặc để cô đặc tiếp

Lượng hơi thứ trong nồi được dẫn vào thiết bị ngưng tụ Baromet Phần hơi không ngưng được đưa qua thiết bị tách lỏng rồi được hút ra ngoài bằng bơm chân không Nước cung cấp cho thiết bị ngưng tụ Baromet được bơm trực tiếp từ bể nước sạch, nhiệt độ của nước là 300C.

Phần khí không ngưng của thiết bị gia nhiệt, nồi cô đặc được thải bỏ Còn nước ngưng thì được dẫn qua các bẫy hơi đến bể chứa nước để đưa về

lò hơi

* Nguyên lý làm việc của thiết bị Baromet

Thiết bị ngưng tụ Baromet là thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp Chất làm

lạnh là nước được đưa vào ngăn trên cùng của thiết bị, dòng hơi thứ đượcdẫn vào ngăn cuối của thiết bị Dòng hơi thứ đi lên gặp nước giải nhiệt, nó

sẽ ngưng tụ thành lỏng chảy ra ngoài bồn chứa, khí không ngưng tiếp tục đilên trên và dẫn qua bộ phận tách giọt để chỉ còn khí không được bơm chânkhông hút ra ngoài

Khí ngưng tụ chuyển từ hơi thành lỏng thì thể tích của hơi sẽ giảm, làm

áp suất giảm do đó tự bản thân thiết bị áp suất sẽ giảm Vì vậy thiết bị ngưng

tụ Baromet là thiết bị ổn định chân không, nó duy trì áp suất chân khôngtrong hệ thống Áp suất làm việc của thiết bị Baromet là áp suất chân không,

do đó nó phải được lắp đặt ở một độ cao cần thiết để nước ngưng tụ có thể tựchảy ra ngoài khí quyển mà không cần dùng bơm

Bình tách là một vách ngăn, có nhiệm vụ tách những giọt lỏng bị lôi cuốntheo dòng khí không ngưng để đưa trở về bồn chứa nước ngưng, còn khíkhông ngưng sẽ được bơm chân không hút ra ngoài Bơm chân không cónhiệm vụ là hút khí không ngưng ra ngoài để tránh trường hợp khí khôngngưng tồn tại trong thiết bị ngưng tụ quá nhiều, làm cho áp suất trong thiết

bị ngưng tụ tăng lên, có thể làm cho nước chảy ngược lại sang nồi cô đặc

PHẦN 2 TÍNH THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH

A TÍNH CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG

I CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Dữ liệu ban đầu

• Dung dịch nước dứa có

- Nồng độ đầu xđ = 120Bx , nhiệt độ đầu của nguyên liệu là tđ = 250C

1.1 Khối lượng riêng của dung dịch theo nồng độ

Tra bảng I.86 trang 58 tài liệu { 1 }

Khối lượng

1.2 Cân bằng vật chất cho các giai đoạn:

* Cân bằng vật chất cho các giai đoạn

Gđ= Gc + W

Gđ.xđ = Gc.xc

Trong đó

Gđ , Gc: lượng dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn (kg)

W : lượng hơi thứ bốc lên trong mỗi giai đoạn (kg)

xđ , xc : nồng độ đầu và cuối của mỗi giai đoạn

Thể tích ddtrong nồi (m3)

II CÂN BẰNG NĂNG LƯỢNG

Áp suất làm việc trong buồng bốc thiết bị cô đặc P1 = 0,2031 at

⇒ Nhiệt độ hơi thứ ở buồng bốc t1 = 60 0C (Bảng I.250 trang 312 TL[1])

Đây cũng chính là nhiệt độ sôi của dung môi (là nước) trên mặt thoángdung dịch tsdm(P1) = 600C

Chọn tổn thất nhiệt độ từ nồi cô đặc về thiết bị ngưng tụ ∆’’’ = 10C

⇒ Nhiệt đô hơi thứ ở thiết bị ngưng tụ t0 = 60 – 1 = 590C

(Tra bảng I.250 trang 312 tài liệu [1]) ta được áp suất thiết bị ngưng tụ

Po = 0,195 at (phương pháp nội suy)

2.1 Các tổn thất nhiệt độ - Nhiệt độ sôi dung dịch

theo nồng độ ở áp suất P 1 = 0,2031 at (∆ ') :

Theo phương pháp tysenco

∆’ = ∆’ o f

Ở đây :

∆o’ - tổn thất nhiệt độ do nhiệt độ sôi của dung dịch lớn hơn nhiệt

độ sôi của dung môi ở nồng độ nhất định và áp suất khí quyển

f - hệ số hiệu chỉnh do khác áp suất khí quyển, được tính:

f

r

t) 2

273 ( 2

=

t : nhiệt độ sôi của dung môi ở áp suất đã cho, t = 60oC

r : ẩn nhiệt hóa hơi của dung môi nguyên chất ở áp suất làm việc,

ρs =0.5 ρdd

ρdd : Khối lượng riêng của dung dịch theo nồng độ (kg/m3)

Hop : Chiều cao lớp chất lỏng sôi (m)

Hop = [0.26+0.0014(ρdd - ρdm)].Ho

H o : Chiều cao ống truyền nhiệt

ρ dm: Khối lượng riêng dung môi ở tsdm

Chọn chiều cao ống truyền nhiệt là Ho= 2 m (theo VI6, [2], trang 80)

 Tính cho trường hợp dung dịch đường12 %

Ta có tsdm = 60oC (tra bảng I.249, [1] trang 310) ⇒ ρdm= 983,2 (kg/m3)

ρdd(12%) = 1048,31 (kg/m3) (tra bảng I.86 [1] trang 59)

⇒ Áp suất trung bình: Ptb = P1 + ∆P = 0,2031 + 0,018 = 0,222 at

Nhiệt độ sôi của H2O ở 0,22 at là 61,68 oC (bảng I.251 trang 314 tài liệu [1])

Độ tăng nhiệt độ sôi do cột thủy tĩnh

2.2 Cân bằng năng lượng cho các giai đoạn.

Tính theo công thức 4.4 trang 181 Tài liệu [4]

* Phương trình cân bằng nhiệt

cñ t

'' w c

c c ñ ñ ñ

''

D G c t G c t W i D c Q Q i

).

1 (

D c D

ϕ

Với

D : lượng hơi đốt sử dụng, kg

ϕ=5% : tỉ lệ nước ngưng bị cuốn theo

θ : nhiệt độ nước ngưng, oC

C : nhiệt dung riêng nước ngưng ở θ o C, J/kg độ

cđ, cc : nhiệt dung riêng dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn,J/kg độ

tđ, tc : nhiệt độ dung dịch đầu và cuối mỗi giai đoạn, oC

Qcđ : nhiệt lượng cô đặc, J

* Nhiệt lượng do hơi đốt cung cấp ( do có 5% hơi nước ngưng cuốntheo )

QD = D.(1-ϕ).(i'' c.θ

D − ) = D.(1-ϕ).r

r = i '' c θ

D − : nhiệt hóa hơi của nước ở áp PĐ

* Nhiệt dung riêng của dung dịch

Tính theo công thức 4.11 trang 182 Tài liệu [4]

cdd = 4190.(1-x) + c1.xTrong đó x: nồng độ dung dịch

c1: nhiệt dung riêng đường ban đầu, J/kg độ

* Nhiệt dung riêng của dung dịch đường

Tính theo công thức I.50 trang 153Tài liệu [1]

* Chọn hơi đốt có áp suất PD =2 at ⇒tD =119.6oC

* Nhiệt hóa hơi của nước ở áp suất 2 at

r = 2208.103 J/kg độ (Bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1] )

* Entanpi của hơi thứ ở 59 oC

''

w

i =2600,62*103 J/kg ( Bảng I.250 trang 312 Tài liệu [1] )

* Tổn thất nhiệt Qt = 0.05*QD

* Xem nhiệt cô đặc là không đáng kể

Q4 = 419,324 * 3596.72 * 65,398 - 566,087 * 3863,49 * 62,661+ 146,763 * 2620.103 = 3,46*108 J

Nhiệt lượng cần cung cấp ( kể cả tổn thất nhiệt )

α : hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi( W/m2K)

q1 : nhiệt tải riêng phía hơi ngưng (W/m2)

q2 : nhiệt tải riêng phía dung dịch sôi(W/m 2 )

tdd : nhiệt độ dung dịch sôi (oC)

Nồng độ (%) Nhiệt lượnghữu ích

(J*10-8)

Tổng nhiệtlượng cung cấp(J*10-8)

1 v D

1 t t

∆

dd v

t = + : nhiệt độ màng nước ngưng (oC)

1.3.1 Phía hơi ngưng:

q 1 = α 1 ∆ t 1 (1)

Theo công thức V.101 trang 28 Tài liệu [2]

4 1

r

* A

* 04 2

ρ: khối lượng riêng của nước ở nhiệt độ tm (kg/m3)

λ: hệ số cấp nhiệt của nước ở nhiệt độ tm (W/mK)

µ: độ nhớt của nước ở nhiệt độ tm (Pas)

r: ẩn nhiệt ngưng tụ của hơi ở nhiệt độ tD

565 , 0

dd n

dd n

dd n

c

c

µ

µ ρ

ρ λ

λ α

Trong đó

n n

15 , 0 7 ,

α (5), (công thức V.90 trang 26 Tài liệu [2])

Với q: nhiệt tải riêng (W/m2)

p: áp suất tuyệt đối trên mặt thoáng (N/m2)

* Các thông số của dung dịch:

• λ dd tính theo công thức I.32 trang 123 Tài liệu [1]

3 dd

dd dd

* 10

* 58

40 60

3 2 2

0 2

28,34 59,97

C C

θ θ

Theo thí dụ 19 trang 148 Tài liệu [4]

r = 0,387 *10-3 m2K/W : Nhiệt trở của cáu bẩn

(tra bảng VI, tài liệu [2], tr4)

Bề dày ống truyền nhiệt δv = 2mm

=

2

v 1

1 r 1

1 K

Tính ∆ t vtheo công thức (6) với qv = q1⇒ t v2, ∆ t 2

Tính α ntheo công thức (5) với q = q1

3 4

4 1

K =

2 4

t , tD, tdd, ∆t1,∆t2,∆tv, tm như mục 1.1

Phía hơi ngưng

1 1

1 t

4 1

r

* A

* 04

2 t

l

Nu l.

2 dd

dd

dd

dd c Pr

λ

µ

=

2 dd

2 dd

3

dd t g l

dd

dd , β , λ , µ , c

ρ : khối lượng riêng ( kg/m3 ), hệ số dãn nở thể tích ( K-1 ),

hệ số dẫn nhiệt ( W/mK ), độ nhớt ( Pa.s ), nhiệt dung riêng ( J/kg độ ) củadung dịch đường lấy ở nhiệt độ màng 

1 t

2

o dd

β của dung dịch đường 25%

=

2

v 1

1 r 1

1 K

- Tính ss = q1q−qtb , tính cho đến sai số nhỏ (và phải nhỏ hơn 5% )

15 2

II BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT VÀ THỜI GIAN CÔ ĐẶC

Phương trình truyền nhiệt cho khoảng thời gian nhỏ dT

dQ= K.F(T-t).dT

Giả sử đến cuối quá trình dung dịch vẫn ngập hết bề mặt truyền nhiệt ⇒F

không đổi, T không đổi

d F