Ngành công nghiệp mía đường là một ngành công nghiệp lâu đời ở nước ta. Do nhu cầu thị trường nước ta hiện nay mà các lò đường với quy mô nhỏ ở nhiều địa phương đã được thiết lập nhằm đáp nhu cầu này. Tuy nhiên, đó chỉ là các hoạt động sản xuất một cách đơn lẻ, năng suất thấp, các ngành công nghiệp có liên quan không gắn kết với nhau đã gây khó khăn cho việc phát triển công nghiệp đường mía. Trong những năm qua, ở một số tỉnh thành của nước ta, ngành công nghiệp mía đường đã có bước nhảy vọt rất lớn. Diện tích mía đã tăng lên một cách nhanh chóng, mía đường hiện nay không phải là một ngành đơn lẻ mà đã trở thành một hệ thống liên hiệp các ngành có quan hệ chặt chẽ với nhau. Mía đường vừa tạo ra sản phẩm đường làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp như bánh, kẹo, sữa… đồng thời tạo ra phế liệu là nguyên liệu quý với giá rẻ cho các ngành sản xuất như rượu, acid lactic… Trong tương lai, khả năng này còn có thể phát triển hơn nữa nếu có sự quan tâm đầu tư tốt cho cây mía cùng với nâng cao khả năng chế biến và tiêu thụ sản phẩm. Xuất phát từ tính tự nhiên của cây mía, độ đường sẽ giảm nhiều và nhanh chóng nếu thu hoạch trễ và không chế biến kịp thời. Vì tính quan trọng đó của việc chế biến, vấn đề quan trọng được đặt ra là hiệu quả sản xuất nhằm đảm bảo thu hồi đường với hiệu suất cao. Hiện nay, nước ta đã có rất nhiều nhà máy đường như ở Bình Dương, Quãng Ngãi, Tây Ninh, Bến Tre … nhưng với sự phát triển ồ ạt của diện tích mía, khả năng đáp ứng là rất khó. Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, sự cạnh tranh của các nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ đã ảnh hưởng mạnh đến quá trình sản xuất. Vì tất cả những lý do trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi mới dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu quả các quá trình là hết sức cần thiết và cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bị từ ngay bây giờ. Trong đó, cải tiến thiết bị cô đặc là một yếu tố quan trọng không kém trong hệ thống sản xuất vì đây là một thành phần không thể xem thường.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU PHẦN I : TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG I . GIỚI THIỆU CHUNG. Ngành công nghiệp mía đường là một ngành công nghiệp lâu đời ở nước ta. Do nhu cầu thị trường nước ta hiện nay mà các lò đường với quy mô nhỏ ở nhiều địa phương đã được thiết lập nhằm đáp nhu cầu này. Tuy nhiên, đó chỉ là các hoạt động sản xuất một cách đơn lẻ, năng suất thấp, các ngành công nghiệp có liên quan không gắn kết với nhau đã gây khó khăn cho việc phát triển công nghiệp đường mía. Trong những năm qua, ở một số tỉnh thành của nước ta, ngành công nghiệp mía đường đã có bước nhảy vọt rất lớn. Diện tích mía đã tăng lên một cách nhanh chóng, mía đường hiện nay không phải là một ngành đơn lẻ mà đã trở thành một hệ thống liên hiệp các ngành có quan hệ chặt chẽ với nhau. Mía đường vừa tạo ra sản phẩm đường làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp như bánh, kẹo, sữa… đồng thời tạo ra phế liệu là nguyên liệu quý với giá rẻ cho các ngành sản xuất như rượu, acid lactic… Trong tương lai, khả năng này còn có thể phát triển hơn nữa nếu có sự quan tâm đầu tư tốt cho cây mía cùng với nâng cao khả năng chế biến và tiêu thụ sản phẩm. Xuất phát từ tính tự nhiên của cây mía, độ đường sẽ giảm nhiều và nhanh chóng nếu thu hoạch trễ và không chế biến kịp thời. Vì tính quan trọng đó của việc chế biến, vấn đề quan trọng được đặt ra là hiệu quả sản xuất nhằm đảm bảo thu hồi đường với hiệu suất cao. Hiện nay, nước ta đã có rất nhiều nhà máy đường như ở Bình Dương, Quãng Ngãi, Tây Ninh, Bến Tre … nhưng với sự phát triển ồ ạt của diện tích mía, khả năng đáp ứng là rất khó. Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, sự cạnh tranh của các nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ đã ảnh hưởng mạnh đến quá trình sản xuất. Vì tất cả những lý do trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi mới dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu quả các quá trình là hết sức cần thiết và cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bị từ ngay bây giờ. Trong đó, cải tiến thiết bị cô đặc là một yếu tố quan trọng không kém trong hệ thống sản xuất vì đây là một thành phần không thể xem thường. 1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU II. nguyên liệu và sản phẩm. 1 . Đặc điểm nguyên liệu. Nguyên liệu cô đặc ở dạng dung dịch, gồm: - Dung môi: nước. - Các chất hoà tan : gồm nhiều cấu tử với hàm lượng rất thấp (xem như không có) và chiếm chủ yếu là đường saccaroze. Các cấu tử này xem như không bay hơi trong quá trình cô đặc. Tùy theo độ đường mà hàm lượng đường là nhiều hay ít. Tuy nhiên, trước khi cô đặc, nồng độ đường thấp, khoảng 6 -10% khối lượng. 2 . Đặc điểm sản phẩm. Sản phẩm ở dạng dung dịch, gồm: - Dung môi: nước. - Các chất hoà tan : có nồng độ cao. 3. Biến đổi nguyên liệu và sản phẩm. Trong quá trình cô đặc, tính chất cơ bản của nguyên liệu và sản phẩm biến đổi không ngừng. a. Biến đổi tính chất vật lý: Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi: - Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt. - Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt do nồng độ, nhiệt độ sôi. 2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU b. Biến đổi tính chất hoá học : Thay đổi pH môi trường : thường là giảm pH do các phản ứng phân hủy acidamine (Vd : asparagin) của các cấu tử tạo thành các acid. Đóng cặn dơ : do trong dung dịch chứa một số muối Ca 2+ ít hoà tan ở nồng độ cao, phân hủy muối hữu cơ tạo kết tủa. Phân hủy chất cô đặc. Tăng màu do caramen hoá đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ giữa các sản phẩm phân hủy và các amino acid. Phân hủy một số vitamin. c. Biến đổi sinh học : Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao). Hạn chế khả năng hoạt động của các vi sinh vật ở nồng độ đường cao. 4. Yêu cầu chất lượng sản phẩm và giá trị sinh hóa Thực hiện một chế độ hết sức nghiêm ngặt để: - Đảm bảo các cấu tử quý trong sản phẩm có mùi, vị đặc trưng được giữ nguyên. - Đạt nồng độ và độ tinh khiết yêu cầu. - Thành phần hoá học chủ yếu không thay đổi. III. Cô đặc và quá trình cô đặc 1. Định nghĩa cô đặc Cô đặc là phương pháp thường được dùng để làm tăng nồng độ của một cấu tử nào đó trong dung dịch hai hay nhiều cấu tử. Quá trình cô đặc của dung dịch lỏng rắn hay dung dịch lỏng lỏng mà có chênh lệch nhiệt độ sôi rất cao thì thường được tiến hành bằng cách tách một phần dung môi. Tuỳ theo tính chất của cấu tử khó bay hơi hay không bay hơi trong quá trình đó mà ta có thể tách một phần dung môi bằng phương pháp nhiệt độ hay phương pháp làm lạnh kết tinh. 3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU 2. Các phương pháp cô đặc a. Phương pháp nhiệt (đun nóng): Dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi dưới tác dụng của nhiệt khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng dung dịch. Để cô đặc được dung dịch không chịu được nhiệt độ cao đòi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với nhiệt độ ở mặt thoáng thấp. Đó là phương pháp cô đặc chân không. b. Phương pháp lạnh: Khi hạ thấp nhiệt độ đến một mức nào đó thì một cấu tử sẽ tách ra dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan.Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy ra ở nhiệt độ cao hay thấp và đôi khi phải dùng đến máy lạnh. 3. Bản chất của sự cô đặc bằng phương pháp nhiệt Dựa theo thuyết động học phân tử : - Để tạo thành hơi (trạng thái tự do) thì tốc độ chuyển động vì nhiệt của các phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn hơn tốc độ giới hạn. Phân tử khi bay hơi sẽ thu nhiệt để khắc phục lực liên kết ở trạng thái lỏng và trở lực bên ngoài. Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để các phần tử đủ năng lượng thực hiện quá trình này. - Bên cạnh đó, sự bay hơi chủ yếu là do các bọt khí hình thành trong quá trình cấp nhiệt và chuyển động liên tục, do chênh lệch khối lượng riêng các phần tử ở trên bề mặt và dưới đáy tạo nên sự tuần hoàn tự nhiên trong nồi cô đặc. 4. Ứng dụng của sự cô đặc Dùng trong sản xuất thực phẩm: dung dịch đường, mì chính, các dung dịch nước trái cây… Dùng trong sản xuất hóa chất : NaOH, NaCl, CaCl 2 , KCl các muối vô cơ … 4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU 5. Đánh giá khả năng phát triển của sự cô đặc Hiện nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm đều sử dụng thiết bị cô đặc như một thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn. Mặc dù chỉ là một hoạt động gián tiếp nhưng rất cần thiết và gắn liền với sự tồn tại của nhà máy. Cùng với sự phát triển của nhà máy thì việc cải thiện hiệu quả của thiết bị cô đặc là một tất yếu. Nó đòi hỏi phải có những thiết bị hiện đại, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao. Đưa đến yêu cầu người kỹ sư phải có kiến thức chắc chắn hơn và đa dạng hơn, chủ động khám phá các nguyên lý mới của thiết bị cô đặc. IV. Phân loại và đặc điểm cấu tạo thiết bị cô đặc 1. Phân loại và ứng dụng a. Theo cấu tạo Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo sự tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt. Gồm: - Có buồng đốt trong (đồng trục buồng bốc), có thể có ống tuần hoàn trong hoặc ngoài. - Có buồng đốt ngoài ( không đồng trục buồng bốc). Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 - 3,5 m/s tại bề mặt truyền nhiệt. Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh trên bề mặt truyền nhiệt. Gồm: - Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài. - Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài. Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng,chảy một lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm. Đặc biệt thích hợp cho các dung dịch thực phẩm như dung dịch nước trái cây,hoa quả ép… Gồm: - Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt trong hay ngoài: dùng cho dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ. 5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU - Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt trong hay ngoài: dùng cho dung dịch sôi ít tạo bọt và bọt dễ vỡ. b. Theo phương pháp thực hiện quá trình - Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở) : có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi. Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để đạt năng suất cực đại và thời gian cô đặc là ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt được là không cao. - Cô đặc áp suất chân không : dung dịch có nhiệt độ sôi dưới 100 o C, áp suất chân không. Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, sự bay hơi nước liên tục. - Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm năng lượng( tiết kiệm hơi đốt). Số nồi không nên lớn quá vì sẽ làm giảm hiệu quả tiết kiệm hơi. Có thể cô chân không, cô áp lực hay phối hợp cả hai phương pháp. Đặc biệt có thể sử dụng hơi thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu quả kinh tế. - Cô đặc liên tục: Cho kết quả tốt hơn cô đặc gián đoạn. Có thể áp dụng điều khiển tự động, nhưng chưa có cảm biến tin cậy. 2. Hệ thống cô đặc chân không nhiều nồi xuôi chiều liên tục - Trong thực tế sản xuất khi cần cô đặc một dung dịch từ nồng độ khá loãng lên nồng độ khá đặc thì người ta hay dùng các hệ cô đặc nhiều nồi công nghiệp thông dụng: hệ xuôi chiều và ngược chiều. - Hệ xuôi chiều thích hợp để cô đặc các dung dịch mà chất tan dễ biến tính vì nhiệt độ cao như dung dịch nước đường hay dung dịch nước trái cây, thực phẩm. Vì trong hệ xuôi chiều các nồi đầu có áp suất và nhiệt độ cao hơn các nồi sau nên sản phẩm được hình thành ở nồi có nhiệt độ thấp nhất. - Hệ ngược chiều thích hợp cô đặc các dung dịch vô cơ không bị biến tính vì nhiệt độ cao. - Dùng hệ thống cô đặc chân không nhằm hạ thấp nhiệt độ sôi của dung dịch để giữ được chất lượng của sản phẩm và thành phần quý (tính chất tự nhiên, màu, mùi, vị, đảm bảo lượng vitamin, …) nhờ nhiệt độ thấp và không tiếp xúc Oxy. 6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU 3. Các thiết bị và chi tiết a. Thiết bị chính: - Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt. - Buồng đốt , buồng bốc, đáy, nắp… - Ống : hơi đốt, tháo nước ngưng, khí không ngưng… b.Thiết bị phụ: - Bể chứa sản phẩm, nguyên liệu. - Các loại bơm: bơm dung dịch, bơm nước, bơm chân không. - Thiết bị gia nhiệt. - Thiết bị ngưng tụ Baromet. - Các loại van. - Thiết bị đo… 4. Yêu cầu thiết bị và vấn đề năng lượng - Sản phẩm có thời gian lưu nhỏ: giảm tổn thất, tránh phân hủy sản phẩm. - Cường độ truyền nhiệt cao trong giới hạn chênh lệch nhiệt độ. - Đơn giản, dễ sữa chữa, tháo lắp, dễ làm sạch bề mặt truyền nhiệt. - Phân bố hơi đều. - Xả liên tục và ổn định nước ngưng tụ và khí không ngưng. - Thu hồi bọt do hơi thứ mang theo. - Tổn thất năng lượng( do thất thoát nhiệt là nhỏ nhất). - Thao tác, khống chế giản đơn, tự động hóa dễ dàng. 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU PHẦN II : THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 3 NỒI XUÔI CHIỀU LÀM VIỆC LIÊN TỤC I. Nguyên lý hoạt động thiết bị chính và thiết bị phụ 1. Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc Nguyên liệu được nhập liệu vào nồi cô đặc sẽ trao đổi nhiệt với hơi thông qua các ống truyền nhiệt sẽ sôi và trở nên nhẹ hơn và được tuần hoàn trở lên phía buồng bốc. Tại đây, hơi nước được tách ra khỏi dung dịch, dung dịch đi theo ống tuần hoàn trung tâm xuống đáy thiết bị và theo ống truyền nhiệt trở lên trên. Quá trình trao đổi nhiệt được thực hiện chủ yếu trong ống truyền nhiệt. Sau nhiều lần như vậy, hơi nước tách khỏi dung dịch càng nhiều 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 kết thúc khi dung dịch đã đạt được nồng độ theo yêu cầu. Tốc độ chuyển động tuần hoàn càng tăng thì hệ số cấp nhiệt về phía 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. Tuy nhiên sẽ hao phí năng lượng khuấy. 2. Nguyên lý hoạt động thiết bị ngưng tụ Baromet Đây là thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp. Nó rất thông dụng trong ngành hoá chất và thực phẩm, thường đi theo các thiết bị cô đặc các dung dịch trong nước ở áp suất chân không( như dung dịch đường, muối, glycêrin, bột ngọt, nước mắm, xút…) Hơi thứ sau khi ra khỏi thiết bị cô đặc sẽ được dẫn vào thiết bị ngưng tụ Baromet, nước sẽ được chảy từ trên xuống dưới theo các ngăn và phun thành tia. Hơi trao đổi nhiệt với nước, ở áp suất thấp do bơm chân không tạo ra, sẽ ngưng tụ lại, theo ống Baromet chảy ra ngoài. Mô tả sơ đồ: 1. Nồi cô đặc thứ nhất 2. Nồi cô đặc thứ hai 3. Nồi cô đặc thứ ba 4. Thiết bị trao đổi nhiệt (Thiết bị gia nhiệt đầu) 5. Thiết bị ngưng tụ Baromet 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU 6. Thiết bị hút bọt 7. Bơm ly tâm – bơm sản phẩm ra 8. Bơm ly tâm – bơm dung dịch đầu lên thùng cao vị 9. Thùng cao vị 10.Thùng chứa sản phẩm 11.Thùng chứa nguyên liệu 12.Thùng chứa nước ngưng và nước sau khi làm lạnh 13.Phần buồng đốt của thùng cao vị 14.Phần buồng bốc hơi và tách bọt của nồi cô đặc 15.Ống tuần hoàn trung tâm 16.Ống truyền nhiệt 17.Van tiết lưu I (khống chế lưu lượng dung dịch đầu) 18.Van tiết lưu II (khống chế lưu lượng dung dịch chảy sang nồi II) 19.Van tiết lưu III (khống chế lưu lượng dung dịch chảy sang nồi III) 3. Nguyên tắc hoạt động của hệ thống Dung dịch từ thùng chứa (11) được bơm ly tâm (8) bơm lên bồn cao vị (9), thùng cao vị (9) có cửa chảy tràn để hồi lưu lại lượng dung dịch đầu được bơm lên quá nhiều. Dung dịch từ thùng cao vị (9) được dẫn xuống thiết bị gia nhiệt đầu (4), lưu lượng được khống chế bằng van (17). Tại thiết bị trao đổi nhiệt hơi đốt ngưng tụ cấp nhiệt cho dung dịch. Dung dịch sau khi ra khỏi thiết bị (4)thì đã được ở nhiệt độ sôi và được đưa vào nồi cô đặc (1), tại đây dung dịch bắt đầu bốc hơi và đi vào ống tuần hoàn trung tâm và ống truyền nhiệt. Vì đường kính ống truyền nhiệt nhỏ hơn đường kính ống tuần hoàn nhiều nên dung dịch trong ống truyền nhiệt sôi mạnh và có khối lượng riêng nhỏ hơn so với khối lượng riêng của dung dịch trong ống tuần hoàn. Sự chênh lệch về khối lượng riêng đó là động lực làm cho dung dịch trong ống truyền nhiệt chuyển động lên phía trên còn dung dịch trong ống tuần hoàn chuyển động xuống phía dưới tạo nên dòng tuần hoàn tự nhiên trong thiết bị. Dung dịch đi lên phía trên ống truyền nhiệt và bay hơi dung môi, do đó nồng độ dung dịch tăng lên. Hơi bốc lên được tách bọt nhờ hệ thống tách bọt trong nồi và được dẫn sang làm hơi đốt cho nồi thứ hai. Do nhiệt độ ở nồi (1) cao hơn nồi (2) nên áp suất hơi thứ nồi (1) cao hơn nồi (2) do vậy dung dịch từ nồi (1) tự chảy sang nồi (2) và đi vào buồng đốt nồi (2), lưu lượng này được điều chinnh3 bằng van (18). Khí không ngưng và hơi nước ngưng của nồi (1) được tháo ra qua ống tháo nước ngưng và khí không ngưng tương ứng. 9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU Quá trình diễn ra tương ứng như nồi (2). Sang nồi (3) hơi bốc lên từ nồi (3) được đưa sang thiết bị ngưng tụ baromet (5) và được ngưng tụ tại đó còn dung dịch sản phẩm được hút ra nhờ bơm (7) và đi vào thùng chứa (10). Nhờ bơm hút chân không mà áp suất trong thiết bị ngưng tụ và trong nồi (3) giảm xuống tạo động lực cho quá trình tuần hoàn tự nhiên của hệ thống và cũng chính vì thế mà lượng hơi bốc ra tăng từ nồi (1) đến nồi (3). Hơi được đưa sang thiết bị ngưng tụ baromet (5) và được ngưng tụ tại đây. Nước ngưng được dẫn về bể chứa (12) còn bọt được tách ra nhờ thiết bị tách bọt (6), nước tách ra cũng được đưa về bể chứa (12). Trong thiết bị ngưng tụ baromet hơi đi từ dưới lên và được tưới từ trên xuống, hơi truyền nhiệt cho nước và ngưng tụ lại. Nước tiếp tục chuyển động xuống dưói và về bể chứa (12). Quá trình cứ diễn ra liên tục và tuần hoàn. Như vậy ta lien tục nhận được dung dịch mía đường với nồng độ là 67% khối lượng. Phần III : CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG I. Dữ kiện ban đầu 10 [...]... Δt 23 = Δthi3 – Δt 13 – q 13 r = 44,0574 – 5,05 = 35 150,8057 0,748.10 -3 = 12,70C + Hệ số dẫn nhiệt của dung dịch 3 = 3, 58.10-8 Cp3 = 3, 58 132 6,1 233 5,054 = 0 ,32 2 Với M3 = = 49,2667 C = C3 = 233 5,054 (J/kg.độ) = 132 6,1 (kg/m3) + Hệ số cấp nhiệt về phía dung dịch Αα 23 = 780 Với : 3 = 0 ,33 2 W/m.độ = 132 6,1 kg/m3 ρ 3 = 0, 134 9 kg/m3 = 35 150,8057 W/m2 = 0,0667 630 8 N/m = 0,579 kg/m3 C3 = 233 5,054 3 = 2,8 63. 10 -3. .. ( 1 23, 9516 − 119,6 ) 1 03 = 2195,894.1 03 j / kg 132 ,9 − 119,6 2 730 − 2710 iht 2 = 2710 + ( 1 23, 9516 − 119,6 ) 1 03 = 2716,5 438 .1 03 j / kg 132 ,9 − 119,6 Đối với nồi 3: pht 3 = 0, 2 + 0 ,3 − 0, 2 ( 60,7 − 59,7 ) = 0,2111 at 68,7 − 59,7 233 6 − 235 8 rht 3 = 235 8 + ( 60,7 − 59,7 ) 1 03 = 235 5,5556.1 03 j / kg 68,7 − 59,7 2620 − 2607 iht 3 = 2607 + ( 60,7 − 59,7 ) 1 03 = 2608,... của vật liệu làm ống W/m.độ ta thấy: r1=0 ,3. 10 -3( m2.độ/w) r2=0 ,38 7.10 -3( m2.độ/w) r=0 ,3. 10 -3+ 0 ,38 7.10 -3+ =0,748.10 -3( m2.độ/W 10.4 Tính khối lượng riêng của hơi thứ bốc lên từ các nồi - Nhiệt độ hơi thứ nồi 1 là 158,0 038 oC ta có: ρ’1 =3, 09 73 (kg/m3) - Nhiệt độ hơi thứ nồi 2 là: 1 23, 9 539 oC Ta có: ρ '2 = 1,107 + 1,681 − 1,107 ( 1 23, 9516 − 119,6 ) = 1,2742 1 23, 9 − 119,6 ⇒ ρ ' 2 = 1,2742 kg / m3 - Nhiệt độ... P2=2,4654 atr2=2190,7802.1 03 j/kg P3=0 ,37 75 atr3= 232 3,6.1 03 j/kg Thay số ta có: ( 158,8289 + 2 73) = 0 ,35 9.16,2 2 ∆ ( 125,7898 + 2 73) = 2,4 83. 16, 2 2 ' 2 ∆ ' 3 ( 73, 8925 + 2 73) = 4,95.16,2 ∆ ' 1 2092,61.10 2190,7802.10 232 3,6.10 = 0,5182 oC 3 3 = 2,9199 oC 2 3 = 5,0017 oC Tổn thất nhiệt độ do nồng độ của cả hệ thống: ' ' ∆ ' = ∆1 + ∆ '2 + ∆ 3 = 1 ,38 86 + 18691 + 4,125 = 7 ,38 267 oC 7.2 tổn thất nhiệt độ... 1065,2 239 kg / m3 2 1106,0804 ρdds 2 = kg / m3 2 133 0,8 939 ρdds 3 = kg / m3 2 ρdds1 = Áp suất trên mặt thoáng của dung dịch chính là áp suất hơi thứ tương ứng: P01=pht1=5,98 63 at P02=pht2=2 ,32 72 at P 03= pht3=0,2111 at Với thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm ta có: h1=0,5 m h2=4 m thay số ta có: 4 1065,2 239 1 p1 = 5,98 63 + 0,5 + ÷.9,81 = 6,1195 at 2 2 9,81.10 4 4 1106,0804 1 p2 = 2 ,32 72... 5,8 434 − 5 ) 1 03 = 2765,8076.1 03 j / kg 6−5 158,1 − 151,1 thd 2 = 151,1 + ( 5,8 434 − 5 ) = 157,0 038 oC 6−5 *đối với nồi 3 ta có: 132 ,9 − 119,6 thd 3 = 119,6 + ( 2,252 − 2 ) = 122,9516 oC 3 2 2171 − 2208 rhd 3 = 2208 + ( 2,252 − 2 ) 1 03 = 2198,676.1 03 j / kg 3 2 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU 2 730 − 2710 ihd 3 = 2170 + ( 2,252 − 2 ) 1 03 =... 2557,5 5,2 = 132 99 0C 10.7 Hệ số cấp nhiệt về hơi ngưng α 13 = 2,04 A3 (W/m2.độ) với r3 = 2198,676 1 03 J/kg H = 4m Chọn Δt 13 = 5,050C Nên : tm3 = th 3 – = 122,9516 – = 120,42660C A3 = 188,1295 [II – 26] Thay số ta có: α 13 = 2,04 188,1295 = 6974 ,36 62 W/m2.độ + Nhiệt tải riêng về phía hơi ngưng q 13 = α 13 Δt 13 = 6747 ,36 62 5,05 = 35 150,8057 + Chênh lệch nhiệt độ giữa từng ống và dung dịch 32 ĐỒ ÁN MÔN HỌC... hệ thống Áp dụng công thức: x W = G 1 − d ÷ xc =30 00(1- )= 2462,686 kg/h 2 tính sơ bộ lượng hơi thứ bốc ra ở mỗi nồi - Gọi W1, W2, W3 lần lượt là lượng hơi thứ bốc ra từ nồi 1, nồi 2, nồi 3 (kg/h) - Giả sự lượng hơi thứ bốc ra giữ các nồi là W1: W2: W3=1,0: 1,1: 1,2 Suy ra: W= W1+ W2+ W3 =3, 3W1 w1 = w1 2462,686 = = 746, 268 3, 3 3, 3 (kg/h) W2=1,1 746,268= 820,895 (kg/h) W3= 1,2 746,268=... kg/m3 C3 = 233 5,054 3 = 2,8 63. 10 -3 r3 = 235 5,555 1 03 J/kg Ta có: α 23 = α 23 = 1220,15 W/m2.độ +Nhiệt tải về phía dung dịch; q 23 = Δt 23 α 23 = 5,05 1220,15 = 6161,76 W/m2 11 Xách định hệ số truyền nhiệt từng nồi: k1 = = = 1071,8 (W/m2.độ) k2 = = = 791, 03 W/m2.độ k3 = = = 584,47 W/m2.độ 12 Tính nhiệt độ hữu ích cho từng nồi Q1=2, 137 405468.1010 (j/h) = 38 16818,556 W 33 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC... 2 ) 1071,8.20,06 Q2 F2 = k2 ∆ thi 2* F1 = 4458507,744 = 177,5( m 2 ) 791, 03. 31,76 Q3 F2 = k3∆ thi 3* F2 = F3 = 5007812,7 83 = 177,5 ( m 2 ) 584, 47.48 ,3 ta thấy F1=F2=F3=177,5 m2 Vậy điều kiện: Δp1: Δp2: Δp3 =3: 1,75:1 Và: w1:w2:w3=1:1,1:1,2 Là đúng 35 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU II tính thiết bị phụ 1 tính thiết bị ngưng tụ Baromet 1.1 tính lượng nước lạnh Gn để ngưng tụ hơi Gn = i − Cn . dàng. 7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: Th.S NGUYỄN NGỌC HIỂU PHẦN II : THIẾT BỊ CÔ ĐẶC 3 NỒI XUÔI CHIỀU LÀM VIỆC LIÊN TỤC I. Nguyên lý hoạt động thiết bị chính và thiết bị phụ 1. Nguyên lý hoạt động thiết bị cô. ra ngoài. Mô tả sơ đồ: 1. Nồi cô đặc thứ nhất 2. Nồi cô đặc thứ hai 3. Nồi cô đặc thứ ba 4. Thiết bị trao đổi nhiệt (Thiết bị gia nhiệt đầu) 5. Thiết bị ngưng tụ Baromet 8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD:. Đối với nồi 3: ( ) 3 0 ,3 0,2 0,2 60,7 59,7 0,2111 68,7 59,7 ht p at − = + − = − ( ) 3 3 3 233 6 235 8 235 8 60,7 59,7 .10 235 5,5556.10 / 68,7 59,7 ht r j kg − = + − = − ( ) 3 3 3 2620