Cô đặc là quá trình làm tăng nồng độ của chất rắn hòa tan trong dung dịch bằng cách tách bớt 1 phần dung môi qua dạng hơi. Quá trình cô đặc thường tiến hành ở trạng thái sôi, nghĩa là áp suất hơi riêng phần của dung môi trên mặt dung dịch bằng áp suất làm việc của thiết bị. Quá trính cô đặc có thể tiến hành ở các áp suất khác nhau. Khi làm việc ở áp suất thường (áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị hở, còn khi làm việc ở áp suất khác ta dùng thiết bị kín. Quá trình cô đặc có thể làm việc gián đoạn hay liên tục, có thể tiến hành ở hệ thống cô đặc một nồi hay hệ thống cô đặc nhiều nồi. Quá trình cô đặc được sử dụng phổ biến trong công nghiệp hóa chất và thực phẩm với mục đích: Làm tăng nồng độ chất tan, tách chất rắn hòa tan ở dạng tinh thể (kết tinh), Thu dung môi ở dạng nước nguyên chất (cất nước). Một số loại thiết bị cô đặc chủ yếu: Thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm, thiết bị cô đặc loại buồng đốt treo, thiết bị cô đặc loại buồng đốt ngoài, thiết bị cô đặc loại có tuần hoàn cưỡng bức, thiết bị cô đặc loại màng, thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng, thiết bị cô đặc loại roto.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG LỚP CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA 2012 (CÀ MAU) ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG SUCROSE MỘT NỒI LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN ỐNG TUẦN HOÀN TRUNG TÂM Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Cần Thơ, 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA NÔNG NGHIỆP VÀ SINH HỌC ỨNG DỤNG LỚP CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM KHÓA 2012 (CÀ MAU) ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG SUCROSE MỘT NỒI LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN ỐNG TUẦN HOÀN TRUNG TÂM Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng MỤC LỤC Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng DANH SÁCH HÌNH Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng DANH SÁCH BẢNG Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng LỜI NÓI ĐẦU Theo Chương trình đào tạo ngành Công nghệ Thực phẩm, sau hoàn thành học phần sở trình, thiết bị chế biến công nghệ thực phẩm, sinh viên trực tiếp thiết kế thiết bị phục vụ cho ngành thông qua đồ án kỹ thuật Đây dịp để sinh viên củng cố vận dụng kiến thức học trước cách cụ thể Đồng thời, việc thực đồ án điều kiện để sinh viên phát huy tính sáng tạo tư Được hướng dẫn thầy Đoàn Anh Dũng thời gian qua, em hoàn thành đồ án kỹ thuật thực phẩm với đề tài: “Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch đường sucrose nồi làm việc gián đoạn ống tuần hoàn trung tâm” Tuy cố gắng nhiều việc thực đồ án, lần đầu làm đồ án, với hạn chế định kiến thức nên đồ án khó tránh khỏi thiếu sót không mong muốn Vì vậy, em mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô, anh chị bạn ngành để thân rút kinh nghiệm thành công với đề tài thời gian tới Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô môn Công nghệ Thực phẩm tạo điều kiện cho em thực đồ án Một lần nữa, em xin gửi lời cám ơn sâu sắc giúp đỡ tận tình thầy Đoàn Anh Dũng suốt thời gian qua Cuối cùng, em xin cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình anh chị bạn ngành để em hoàn thành đồ án Xin chân thành cám ơn! Sinh viên thực Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU Sucroza hay saccarôzơ, saccharose disacarit (glucose + fructose) với công thức phân tử C12H22O11 Tên gọi hệ thống α-D-glucopyranozyl(1→2)-β-D-fructofuranozit (kết thúc "ozit" đường khử) Nó biết đến nhiều vai trò phần dinh dưỡng người hình thành thực vật từ sinh vậtkhác, ví dụ động vật Sucroza gọi với nhiều tên đường kính (đường có độ tinh khiết cao), đường ăn, đường cát,đường trắng, đường nâu (đường có lẫn tạp chất màu), đường mía (đường thân mía), đường phèn (đường dạng kết tinh), đường củ cải (đường củ cải đường), đường nốt (đường nốt) hay cách đơn giản đường Sucroza chất dinh dưỡng vĩ mô dễ dàng tiêu hóa, nguồn cung cấp lượng nhanh chóng cho thể, tạo gia tăng glucoza huyết trình tiêu hóa Tuy nhiên, sucroza tinh khiết thông thường không thành phần phần ăn người để có thành phần dinh dưỡng cân đối, thêm vào để làm cho số loại thực phẩm trở nên ngon Việc sử dụng nhiều sucroza có liên quan tới số bệnh tật Phổ biến sâu răng, vi khuẩn chuyển hóa đường (bao gồm sucroza) từ thức ăn thành axít dễ dàng phá hủy men Sucroza, cacbohydrat tinh khiết, cung cấp lượng 3,94 kilocalo gam (hay 17 kilojoule gam) Khi lượng lớn thực phẩm chứa nhiều sucroza tiêu thụ thành phần dinh dưỡng có ích bị loại khỏi thức ăn, điều làm gia tăng nguy mắc bệnh kinh niên Người ta khuyến cáo đồ uống chứa sucroza liên quan với phát triển bệnh béo phì đề kháng insulin Sự tiêu hóa nhanh sucroza gây gia tăng glucoza huyết gây số vấn đề người có khuyết tật trao đổi chất glucoza, chẳng hạn người với chứng bệnh giảm glucoza huyết hay đái tháo đường Sucroza góp phần vào gia tăng hội chứng trao đổi chất.[2] Trong thực nghiệm với chuột nuôi phần ăn với 1/3 sucroza, kết Trang Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng sucroza làm tăng nồng độ triglycerit máu, gây tích lũy mỡ nội tạng cuối đề kháng insulin Nghiên cứu khác phát thấy chuột nuôi phần ăn giàu sucroza phát triển tăng triglycerit huyết, tăng glucoza huyết đề kháng insulin 1.2 QUÁ TRÌNH CÔ ĐẶC 1.2.1 Khái niệm - Cô đặc trình làm tăng nồng độ chất rắn hòa tan dung dịch cách tách bớt phần dung môi qua dạng Quá trình cô đặc thường tiến hành trạng thái sôi, nghĩa áp suất riêng phần dung môi mặt dung dịch áp suất làm việc thiết bị Quá trính cô đặc tiến hành áp suất khác Khi làm việc áp suất thường (áp suất khí quyển) ta dùng thiết bị hở, làm việc áp suất khác ta dùng thiết bị kín Quá trình cô đặc làm việc gián đoạn hay liên tục, tiến hành hệ thống cô đặc nồi hay hệ thống cô đặc nhiều nồi Quá trình cô đặc sử dụng phổ biến công nghiệp hóa chất thực phẩm với mục đích: Làm tăng nồng độ chất tan Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể (kết tinh) Thu dung môi dạng nước nguyên chất (cất nước) 1.2.2 Thiết bị cô đặc 1.2.2.1 - Các loại thiết bị cô đặc Người ta phân loại thiết bị cô đặc theo cách sau: Theo bố trí bề mặt đun nóng: nằm ngang, thẳng đứng, nghiêng Theo chất tải nhiệt: đun nóng (hơi nước bão hòa, nhiệt), khói lò, chất tải nhiệt có nhiệt độ cao (dầu, nước có áp suất cao…), dòng điện Theo chế độ tuần hoàn: tuần hoàn tự nhiên, tuần hoàn cưỡng bức… Theo cấu tạo bề mặt đun nóng: vỏ bọc ngoài, ống xoắn, ống chùm Trong công nghiệp hóa chất thường dùng thiết bị cô đặc hơi, loại bao gồm phần sau: Buồng đốt_bề mặt truyền nhiệt Buồng bốc_khoảng trống để cách thứ khỏi dung dịch Buồng phân ly lỏng_dùng để tách giọt lỏng thứ mang theo Một số loại thiết bị cô đặc chủ yếu: Thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm Thiết bị cô đặc loại buồng đốt treo Trang Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm 1.2.2.2 GVHD: Đoàn Anh Dũng Thiết bị cô đặc loại buồng đốt Thiết bị cô đặc loại có tuần hoàn cưỡng Thiết bị cô đặc loại màng Thiết bị cô đặc có vành dẫn chất lỏng Thiết bị cô đặc loại roto Yêu cầu chung thiết bị cô đặc - Thích ứng tính chất đặc biệt dung dịch cần cô đặc độ nhớt cao, 1.2.2.3 - khả tạo bọt lớn… Hệ số truyền nhiệt lớn, nồng độ tăng hệ số truyền nhiệt giảm Tách li thứ cấp tốt, đảm bảo thứ cấp ngưng tụ, lấy nhiệt cho cấp cô đặc Hơi đốt thứ cấp làm đốt đảm bảo phân bố không gian bên ống dàn ống Đảm bảo tách khí không ngưng lại sau ngưng tụ đốt Dễ dàng cho việc làm bề mặt bên ống dung dịch bốc bên ống làm bẩn bề mặt bên ống (tạo cặn) Giá thành rẻ, dễ chế tạo… Thiết bị giới thiệu đồ án thiết bị cô đặc buồng đốt kiểu treo Thiết bị cô đặc buồng đốt kiểu treo thiết bị có buồng đốt treo bên thiết bị đặt thiết bị, khoảng trống vành khăn buồng đốt vỏ đóng vai trò ống tuần hoàn, đốt vào buồng đốt theo ống dẫn đốt Phần buồng đốt đặt giá đỡ Hơi đốt theo ống dẫn nằm thiết bị phun không gian bên ống truyền nhiệt Giữa thân thiết bị buồng đốt tạo khe hở hình vành khăn (đóng vai trò ống tuần hoàn) thiết bị làm việc khe hở chứa đầy dung dịch Ưu điểm Buồng đốt kiểu treo tháo cần sữa chữa làm Tốc độ tuần hoàn tốt vỏ không bị đốt nóng Nhược điểm Có cấu tạo phức tạp Kích thước lớn có khoảng trống hình vành khăn Trang Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm 1.2.2.4 GVHD: Đoàn Anh Dũng Ưu điểm nhược điểm cô đặc nồi làm việc gián đoạn Ưu điểm - Giữ chất lượng, tính chất sản phẩm, hay cấu tử dễ bay Nhập liệu tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn định lưu lượng Thao tác dễ dàng, cô đặc đến nồng độ khác Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp Nhược điểm Quá trình không ổn định, tính chất hóa lý dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian Nhiệt độ thấp, không dùng cho mục đích khác Khó giữ độ chân không thiết bị Trang 10 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm - - GVHD: Đoàn Anh Dũng Trong đó: C1: đại lượng bổ sung ăn mòn, xuất phát từ điều kiện ăn mòn vật liệu môi trường thời gian làm việc thiết bị (m) Đối với vật liệu bền (0.05 – 0.1 mm/năm) ta lấy C = mm (tính theo thời gian làm việc từ 15 – 20 năm) C2: đại lượng bổ sung bào mòn Đa số trường hợp tính toán thiết bị hóa chất bỏ qua C2 (C2 = 0) C3: đại lượng bổ sung dung sai chiều dày, phụ thuộc vào chiều dày vật liệu, C3 = 0.8 (Bảng XIII.9_Trang 364_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) • Suy ra: C = + + 0.8 = 1.8 (mm) = 1.8×10-3 (m) Hệ số bền mối hàn φh = 0.95 (Bảng XIII.8_Trang 362_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) Khi đó: Do đó, ta bỏ qua đại lượng p mẫu công thứ Khi đó, chiều dài thân tiết bị tính công thức: • - Chọn S = mm (lấy tròn S theo tiêu chuẩn loại thép) Kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thử (dung nước) Áp suất thử tính toán po xác định theo công thức sau: po = pth + p1 (Công thức XIII.27_Trang 366_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) - Trong đó: pth: áp suất thủy lực (N/m2) pth = 1.5p (Bảng XIII.5_Trang 358_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) • Với p = 136725.2654 (N/m2) Suy ra: pth = 1.5×136725.2654 = 205087.8981 (N/m2) p1: áp suất thủy tĩnh (N/m2), với p1 = 16333.238 (N/m2) Suy ra: po = 205087.8981 + 16333.238 = 206721.1361 (N/m2) Kiểm tra ứng suất thành theo áp suất thử công thức: Trang 54 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng (N/m2) (Công thức XIII.26_Trang 365_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) (N/m2) Với Ta lại có: Dt = Dtbd = 1.5 m S = mm = 4×10-3 m C = 1.8×10-3 m φ = 0.95 po = 206721.1361 (N/m2) Vậy: Chiều dày thân thiết bị mm hợp lý 4.2 BỀ DÀY BUỒNG BỐC - Đối với thiết bị thành mỏng làm việc chịu áp suất hay chân không thành - bị nén vào bên Để tránh tượng nầy ta cần gia công dạng hình trụ thật xác Thiết bị làm việc chịu áp suất ứng với điều kiện sau: (Công thức XIII.30_Trang 370_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) - Trong đó: l: chiều dài tính toán (chiều cao) thân thiết bị (m), l = H = m D: đường kính thiết bị (m), thiết bị mà đường kính sở đường kính D = Dt = m Mặt khác: (Công thức XIII.31_Trang 370_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trang 55 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) - Trong đó: pn: áp suất (N/m2), pn = Pkq = 101325 N/m2 Et: môđun đàn hồi nhiệt độ t thành (t = tht = 50 oC), E50 =185×109 Suy ra: Vì thỏa điều kiện nên ta tính chiều dày buồng bốc theo công thức: (m) (Công thức XIII.32_Trang 370_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) Khi đó: S = 1.25×2×3.13×10-3 + 1.8×10-3 = 9.625×10-3 (m) Vậy: Chiều dày buồng bốc 10 mm 4.3 NẮP THIẾT BỊ - Chọn nắp elip có gờ, vật liệu thép 12MX - Đường kính buồng bốc: Dt = Dbb = m = 2000 mm - Ta có: + Chiều dày: S = mm + hb = 0.25Dt = 0.25×2000 = 500 mm + Chiều cao gờ: h = 25 mm + Khối lượng nắp: mn = 364 kg (Tra bảng XIII.11_Trang 384_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) Hình 4.1 Nắp thiết bị Trang 56 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng Trang 57 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm 4.4 GVHD: Đoàn Anh Dũng ĐÁY THIẾT BỊ - Chọn đáy elip có gờ, vật liệu théo 12MX - Đường kính thân buồng đốt: Dt = Dtbd = 1.5 m = 1500 mm - Ta có: + Chiều dày: S = mm + hB = 0.25Dtbd = 0.25×1500 = 375 mm + Chiều cao gờ h = 25 mm + Khối lượng đáy: md = 209 kg (Tra bảng XIII.11_Trang 384_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) hB h Dt Hình 4.2 Đáy thiết bị 4.5 XÁC ĐỊNH CHI TIẾT MỐI GHÉP BÍCH - Mặt bích phận quan trọng dung để nối phần thiết bị, nối - phận khác thiết bị Chọn bích liền thép 12MX để nối thiết bị Chọn mặt bích kiểu để nối thân thiết bị với nắp đáy Dựa vào áp suất làm việc đường kính thiết bị, ứng với kích thước buồng đốt, buồng bốc, chọn kích thước mặt bích sau: Áp suất đốt: P = 0.2 at = 19613.304 N/m2 Chọn áp suất làm việc thiết bị: P = 0.1×106 N/m2 Trang 58 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng Bảng 4.1.Xác định chi tiết mối ghép bích Áp suất làm việc P.106 (N/m2) Dt (mm) D Db DI Do 0.1 1500 2000 1640 2141 1594 2090 1560 2060 1513 2015 Kích thước (mm) Bích Bulông Z db (cái) M20 32 M20 44 Kiểu H (mm) 1 25 32 (Tra bảng XIII.27_Trang 422_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) Hình 4.3 Mối ghép bích Trong đó: 4.6 D: đường kính bích (mm) Db: đường kính bulông đối xứng (mm) Dt: Đường kính vòng đệm (mm) Do: đường kính phôi (mm) db: đường kính bulông Z: số bulông (cái) BỀ DÀY VĨ ỐNG - Buồng đốt có vĩ ống, chọn vật liệu làm vĩ ống thép 12MX - Chọn phương pháp gắn ống truyền nhiệt vào vĩ ống phương pháp nong ống - Để đảm bảo tính chắn mối nong bề dày tối thiểu tính theo công thức: (mm) Với dn = 60.325 (mm) Trang 59 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng Suy ra: (mm) Để giữ nguyên hình dạng vĩ ống sau nong, cần đảm bảo tiết diện dọc giới hạn hai thành lỗ gần f m phải lớn fmin (tiết diện nhỏ cho phép) Với fmin phụ thuộc vào đường kính ống theo công thức: Với dt: đường kính lỗ vĩ ống (mm), dt = dn + = 60.325 + = 61.325 (mm) t: bước ống (m), t = 1.4dn = 1.4×60.325×10-3 = 84.455×10-3 (m) Suy ra: fmin = 5×60.325 = 301.526 (mm) Khi đó: 036 (mm) Vậy: Chọn bề dày vĩ ống Sv = 14 mm 4.7 KHỐI LƯỢNG CỦA CÁC BỘ PHẬN THIẾT BỊ 4.7.1 Khối lượng buồng đốt 4.7.1.1 Khối lượng thân buồng đốt (kg) - Trong đó: dt: đường kính thân buồng đốt (m), dt = Dtbg = 1.5 m dng: đường kính thân buồng đốt (m) dng = dt + 2S = 1.5 +2×4×10-3 = 1.508 (m) ρ: khối lượng riêng thép (kg/m3), ρ = 7850 kg/m3 (Tra bảng XIII.7_Trang 313_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) - H: chiều cao thân buồng đốt (m), H = m Trang 60 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng (kg) 4.7.1.2 Khối lượng ống dẫn đốt ống truyền nhiệt (kg) (kg) (kg) Trong đó: - mo: khối lượng ống dẫn đốt ống truyền nhiệt (kg) m1: khối lượng ống dẫn đốt (kg) m2: khối lượng ống truyền nhiệt (kg) n: số lượng ống truyền nhiệt, n = 210 ống H: chiều cao ống truyền nhiệt (m), H = m ρ: khối lượng riêng thép (kg/m3), ρ = 7850 (kg/m3) dn: đường kính ống truyền nhiệt (m), dn = 60.325×10-3 m dt: đường kính ống truyền nhiệt (m), dt = 54.787×10-3 m dng: đường kính ống dẫn đốt (m), dng = 141.300×10-3 m dhd: đường kính ống dẫn đốt (m), dhd = 135.762×10-3 m Suy ra: (kg) Trang 61 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng (kg) mo = 825.38 + 9.46 = 834.84 (kg) 4.7.1.3 - Khối lượng đáy hình elip có gờ Ta có: Đường kính buồng đốt: Dt = 1500 mm Chiều dày: S = 10 mm Chiều cao gờ: h = 25mm Suy ra: md = 209 kg (Tra bảng XIII.11_Trang 384_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) 4.7.1.4 Khối lượng dung dịch buồng đốt mdd = 1100 kg (lượng nhập liệu lớn giai đoạn) 4.7.1.5 Khối lượng vĩ ống buồng đốt (kg) Trang 62 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng Trong đó: - Dv: đường kính vĩ ống (m), Dv = 1.5 m Sv: Bề dày vĩ ống (m), Sv = 0.014 m dn: đường kính ống truyền nhiệt (m), dn = 60.325×10-3 m Sd: bề dày ống truyền nhiệt (m), Sd = 2.769×10-3 m n: tổng số ống truyền nhiệt, n = 210 ống ρ: khối lượng riêng vật liệu làm vĩ ống (kg/m3), ρ = 7850 kg/m3 dng: đường kính ống dẫn đốt (m), dng = 141.3×10-3 m Sth: bề dày ống dẫn đốt (m), Sth = 2.769×10-3 m Suy ra: (kg) 4.7.1.6 Khối lượng nước ngưng Chọn h = 10 cm = 0.1 m - Nhiệt độ ngưng tụ: tngt = thd = 106 oC - Khối lượng riêng nước: ρn = 947.05 kg/m3 (Tra bảng I.250_Trang 312_ Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 1_ TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông) - Đường kính buồng đốt: Dt = 1.5 m => r = 0.75 m Thể tích hình trụ: Vtrụ = π.r2.h = π×0.752×0.1 = 0.1767 (m3) Khối lượng nước ngưng tụ: mng = Vtrụ.ρ = 0.1767×947.05 = 167.3 (kg) Vậy: Khối lượng buồng đốt là: mbd = mtbd + mo + md + mdd + mv + mng = 2746.891 (kg) 4.7.2 Khối lượng buồng bốc 4.7.2.1 Khối lượng thân buồng bốc Trang 63 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng H.ρ (kg) Trong đó: - dt: đường kính thân buồng bốc (m), dt = m - dn: đường kính thân buồng bốc (m) - dn = dt + 2S = + 2×8×10-3 = 2.016 (m) ρ: khối lượng riêng thép (kg/m3), ρ = 7850 kg/m3 (Tra bảng XIII.7_Trang 313_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) - H: Chiều cao thân buồng bốc (m), H = m (kg) 4.7.2.2 Khối lượng nắp buồng bốc Ta có: Dt = m Chọn nắp elip có độ dày: δ = 10 mm Khi đó, khối lượng nắp: mn = 364 kg (Tra bảng XIII.11_Trang 384_Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) 4.7.2.3 Khối lượng thứ - Nhiệt độ thứ: tht = 50oC suy ρ = 0.083 kg/m3 (Tra bảng I.250_Trang 312_ Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 1_ TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông) - Không gian bốc hơi: h = Hkgh = 1.5 m Đường kính buồng bốc: Dbb = m => r = m Thể tích không gian hơi: V = π.r2.h = π×12×1.5 = 4.71 (m2) Khối lượng thứ: mht = V.ρ = 4.71×0.083 = 0.39 (kg) Vậy: Khối lượng buồng bốc: mbb = mtbb + mn + mht = 1156.72 (kg) 4.7.3 Khối lượng toàn thiết bị M = mbd + mbb = 2746.891 + 1156.72 = 3903.611 (kg) Trang 64 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng - Trọng lực cực đại thiết bị: • Gmax = 9.81M = 9.81×3903.611 = 38294.42391 (N) Tải trọng cho phép tác dụng lên tai treo: (N) • Chọn bề mặt đỡ bê tông, tải trọng riêng trung bình lên bề mặt đỡ là: q = 2×106 N/m2 (Tra bảng XIII.34_Trang 436_ Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông) Diện tích đỡ là: (m2) Bảng 4.2 Chọn loại tai treo buồng đốt thẳng đứng có kích thước Tải trọng cho phép tai treo (N) 4×104 Bề mặt đỡ F (m2) -4 297×10 Tải trọng cho phép lên bề mặt đỡ q, N/m2 1.34×10 L 190 B 160 B1 170 H S mm 280 10 l a d Khối lượng tai treo (Kg) 80 25 30 7.35 (Tra bảng XIII.36_Trang 438_ Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS Trần Xoa, TS Nguyễn Trọng Khuông) 4.8 MỘT SỐ CHI TIẾT KHÁC 4.8.1 Chọn cửa vào vệ sinh cửa sửa chữa • Cửa có đường kính 600mm - Tại ống dẫn chọn bulông M12 (TCVN) + Bulông ghép nắp vào thân M20: 44 + Bulông ghép đáy vào thân M20: 32 4.8.2 Kính quan sát Trang 65 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng Lắp ghép vào thiết bị kính thủy tinh dày 10mm, có đường kính 180mm Đặt kính hai mặt bích, kính dùng vít kiểu M10 để ghép vào thân thiết bị Để đảm bảo kín, hai mặt bích kính có lớp đệm amian dày 3mm 4.8.3 Đệm làm kính - Vật liệu làm đệm phải mềm vật liệu làm bích - Khi siết bulông đệm bị biến dạng Chọn đệm phụ thuộc nhiệt độ, ánh sáng tính chất môi trường - Đệm cần đảm bảo đủ độ dẻo, dễ bị biến dạng nén, thời gian làm việc độ dẻo không bị biến dạng, bền môi trường ăn mòn Theo bảng VII-1_trang 190_sổ tay tập 2, chọn đệm carton amiăng phẳng, có chiều dày S = 3mm Trang 66 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng 4.8.4 Nồi cô đặc làm việc nhiệt độ cao Để đảm bảo cho công nhân làm việc không bị mệt, ngột ngạt nóng ta phải dùng chiết cách nhiệt amian vải amian sợi có hệ số dẫn nhiệt thấp, Hệ số dẫn nhiệt chúng là: λ = 0,279W/m,độ λ = 0,1115W/m.độ Do đó, ta làm lớp cách nhiệt với chiều dày khoảng 100mm, để giữ nhiệt xung quanh không lớn 400oC Trang 67 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay trình thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_ TS.Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật năm 2006 Các trình thiết bị công nghệ hóa chất thực phẩm_Tập 3_Phạm Xuân Toản Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật năm 2007 Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng_TS Phan Văn Thơm, Trường Đại học Cần Thơ năm 1992 Các trang web: http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp http://ndb.nal.usda.gov/ndb/foods/show/2208 http://sugartech.com/matlprop/index.php http://www.rpaulsingh.com/problems/what_if/exdensity.html http://www.engineeringtoolbox.com Trang 68 [...]... Anh Dũng Sơ đồ hệ thống cô đặc một nồi Hơi nước c ướ in Hơ Nước ngưng Nước ngưng 13 Trang 11 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng 12 11 CHƯƠNG II: XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ 2.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU 2.1.1 Lượng hơi thứ bốc lên trong hệ thống W Gd = 2000 kg Gc Cô đặc xd = 15% xc = 45% Gọi Gd = 2000 (kg/mẻ/h) là lượng dung dịch ban đầu Gc (kg/mẻ/h) là lượng dung dịch sau khi cô đặc W (kg/mẻ/h)... hơi trên bề mặt Áp suất của dung dịch thay đổi theo chiều sâu lớp dung dịch: ở trên mặt dung dịch thì bằng áp suất hơi trong phòng bốc hơi, còn ở đáy ống thì bằng áp suất ở trên mặt cộng với áp suất thủy tĩnh của cột dung dịch kể từ đáy ống Trong tính toán, ta thường tính theo áp suất trung bình của dung dịch + Với (Công thức VI.12_Trang 60_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_TS Trần... phẩm 2.4.2.3 GVHD: Đoàn Anh Dũng Đường kính ống tuần hoàn trung tâm D th = 4× f t π (Công thức III - 26 Tr.121- sổ tay thiết kế – Phan Văn Thơm) Trong đó: ft: tiết diện ngang của ống tuần hoàn, (m 2) Thường lấy 15% đến 20% tổng tiết diện ngang của các ống truyền nhiệt FD FD = π d n2 n 4 (m2) (Công thức III – 27- tr.121- sổ tay thiết kế – Phan Văn Thơm) Đường kính ngoài của ống tryền nhiệt là: dn = dt +... lượng hơi thứ thoát ra từ hệ thống xd, xc lần lượt là nồng độ đầu và nồng độ cuối của dung dịch Phương trình cân bằng khối lượng chất rắn hòa tan trong hệ thống: 7 xd Gd = x c 9 Gc G8c = Phương trình cân bằng khối lượng nước trong hệ thống: (1 – xd) W = (1 – xd) Gd = (1 – xc) Gc + W Gd – (1 – xc) W = 2000 (1- = Gd (1 - ) = 1333,3 (kg/mẻ/h) 2.1.2 Lượng dung dịch sau khi cô đặc Phương trình cân... độ tăng cao Công 21 thức Tisenco: (Công thức VI.10_Trang 59_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) Với = 16,2 (Công thức VI.11_Trang 59_Sổ tay quá trình và thiết bị công nghệ hóa chất tập 2_TS Trần Xoa, PGs_TS Nguyễn Trọng Khuông) Trong đó: - : tổn thất nhiệt ở áp suất thường (oC) : hệ số hiệu chỉnh (vì thiết bị cô đặc thường làm việc ở áp suất... Tính hệ số cấp nhiệt khi chất lỏng sôi Khi cần tính toán gần đúng hệ số cấp nhiệt khi sôi cho dung dịch hay một chất lỏng bất kì, ta có thể áp dụng công thức sau: (Công thức 1.70_Trang 44_Các quá trình thiết bị trong công nghệ hóa chất và thực phẩm_Tập 3_Phạm Xuân Toản) Với hệ số hiệu chỉnh Trang 26 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng (Công thức 1.71_Trang 45_Các quá trình thiết bị trong công... Số ống truyền nhiệt danh nghĩa: là số ống nằm trong lòng ống dẫn hơi đốt dhd = t(b’-1) +4dn (m) Trong đó: - dn: đường kính ngoài của ống truyền nhiệt (m) dn = 60.325×10-3 m - t: bước ống (m) (thường t = (1.2-1.5)×dn - Chọn t = 1.4×60.325×10-3 = 84.455×10-3 (m) b’: số ống trên đường chéo của hình lục giác (ống) Với b’ = 3 ứng với số ống danh nghĩa là 7 ống (Tra bảng II-37_trang 79_ Sổ tay thiết kế thiết. .. Khuông) Và Trong đó: - Ptb: áp suất trung bình (N/m2) P’: áp suất trên bề mặt dung dịch (N/m2) P’ = Pht = 0.1258 at = 12746.685 N/m2 - :áp suất thủy tính kể từ mặt dung dịch đến giữa ống (N/m2) h1: chiều cao của lớp dung dịch kể từ miệng ống đốt đến mặt chất thoáng của dung dịch (m) Chọn h1 = 0.5 m h2: chiều cao của ống đốt (m) Chọn h2 = 1m : khối lượng riêng của dung dịch khi sôi (kg/m3) Trang 18 Đồ... toàn hệ thống cô đặc Loại nhiệt độ Nồng độ trung bình (%) 20.00 28.11 34.32 39.64 Δ' 0.17 0.31 0.43 0.56 Δ'' 6.75 6.96 7.13 7.29 Δ''' 1.00 1.00 1.00 1.00 ΣΔ 7.92 8.27 8.56 8.85 2.2.4 Hiệu số nhiệt độ hữu ích và nhiệt độ sôi 2.2.4.1 Hiệu số nhiệt độ hữu ích Hiệu số nhiệt độ hữu ích (thi) trong hệ thống cô đặc được xác định như sau: Δthi = Δtch – ΣΔ (Công thức VI.17_Trang 67_ Sổ tay quá trình và thiết. .. khi cô đặc đến nồng độ 25%: Gc1 = (1- = = 660 kg - Đợt 2: Nhập liệu tiếp 20% Gd, cô đặc đến nồng độ 35% Lượng dung dịch thêm vào: 0.2Gd = 0.2 2000 = 400 kg - Lượng dung dịch trong nồi sau khi nhập liệu: Gd2 = Gc1 + 0.2Gd = 660 + 0.2 Trang 13 2000 = 1060 kg ) = 440 Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng - Nồng độ dung dịch khi đó là: xd2 = = = 0.2123 = 21.23% - Lượng nước mất đi khi cô đặc đến ... phẩm Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng DANH SÁCH HÌNH Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Đồ án Kỹ thuật Thực phẩm GVHD: Đoàn Anh Dũng DANH SÁCH BẢNG Bộ môn Công nghệ Thực phẩm Đồ án Kỹ thuật. .. MAU) ĐỒ ÁN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG CÔ ĐẶC DUNG DỊCH ĐƯỜNG SUCROSE MỘT NỒI LÀM VIỆC GIÁN ĐOẠN ỐNG TUẦN HOÀN TRUNG TÂM Giảng viên hướng dẫn Sinh viên thực Đồ án Kỹ thuật Thực... thành đồ án kỹ thuật thực phẩm với đề tài: “Thiết kế hệ thống cô đặc dung dịch đường sucrose nồi làm việc gián đoạn ống tuần hoàn trung tâm” Tuy cố gắng nhiều việc thực đồ án, lần đầu làm đồ án,