Bài giảng kỹ thuật thực phẩm 2 chương 2 ths trần văn hùng

Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt Thiết bị truyền nhiệt ống chùm Thiết bị truyền nhiêt tấm bản... Một số thiết bị truyền nhiệt gián tiếp: •Thiết bị hai vỏ •Thiết bị truyền nhiệt loại xoắ

Trang 1

Tiết 1: Các thiết bị trao đổi nhiệt

Nội dung tiết học

1 Các thiết bị trao đổi nhiệt trong thực phẩm

2 Tổ chức dòng chảy

3 Tính toán thiết bị trao đổi nhiệt

Thiết bị truyền nhiệt ống chùm Thiết bị truyền nhiêt tấm bản

Trang 2

9/10/2014 TRẦN VĂN HÙNG

Quá trình thanh trùng sữa

1.CÁC THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT TRONG THỰC PHẨM

1.1 Thiết bị trao đổi nhiệt vỏ ống

Trang 3

Trong thiết bị này các lưu thể có nhiệt độ khác nhau chuyểnđộng ở các phần không gian riêng được ngăn cách bằngbề mặt truyền nhiệt.

Một số thiết bị truyền nhiệt gián tiếp:

•Thiết bị hai vỏ

•Thiết bị truyền nhiệt loại xoắn ốc

•Thiết bị truyền nhiệt ống chùm

•Thiết bị truyền nhiệt tấm bản

•Thiết bị ống lồng ống

•Thiết bị truyền nhiệt kiểu dàn ống

•Thiết bị truyền nhiệt kiểu ống xoắn ruột gà

THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT HAI VỎ

 Dùng để làm thiết bị phản ứng kết hợp cấp nhiệt hay thải nhiệt phản ứng.

 Cấu tạo chung:

- Gồm vỏ trong và vỏ ngoài lắp ghép với nhau

- Trong vỏ áo là khoảng không gian dành cho chất tải nhiệt hoặc tải lạnh.

Thiết bị truyền nhiệt gián tiếp

 Nguyên lý vận hành :

- Thực hiện qua bề mặt của vỏ trong bị bao bởi vỏ ngoài

- Chất tải nhiệt ở không gian giữa hai vỏ cấp nhiệt cho dung dịch ở trong vỏ trong

- Có thể lắp cánh khuấy cho dung dịch ở trong vỏ trong

- Quá trình làm việc : có thể liên tục hoặc gián đoạn

Trang 4

 Phân loại : 2 loại chính

- Loại không tháo rời hai vỏ

- Loại tháo rời hai vỏ

 Loại không tháo rời hai vỏ

Thiết bị trao đổi nhiệt loại nồi hai vỏ:

1 - cửa nạp liệu gián đoạn

2 - cửa lắp chân không kế 3 - nắp

4 - thân trong

5 – cửa cho hơi nước nóng vào

6 – giá đỡ 7 - vỏ ngoài 8 – đáy ngoài

9 - cửa nước ngưng ra

10 - cửa tháo sản phẩm

11 - cửa lắp áp kế

12 - cửa nối với bơm chân không

Một số lắp ghép của vỏ trong và ngoài

1-vỏ trong 2-vỏ ngoài 3-vành bích.

Trang 5

c) 1-vỏ trong đúc liền bích; 2-vỏ ngoài.

Thiết bị phản ứng hóa học, nồi nấu,

thiết bị cô đặc, thiết bị lên men,thiết bị

làm lạnh vỏ áo cánh khuấy…

THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT ỐNG CHÙM

Thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm có diện tích trao đổi

nhiệt rất lớn, có thể đến hàng nghìn mét vuông, hệ số trao đổi nhiệt cao, thích hợp dùng làm thiết bị truyền nhiệt lỏng – lỏng, lỏng – khí, và cả khí – khí, thiết bị ngưng tụ.

Trang 6

Gồm chùm ống lắp vào vỉ ống được bọc ngoài bằng vỏ hình trụ, hai đầu có nắp đậy

Trong thiết bị có 2 không gian riêng biệt:

- Không gian giữa các ống : gồm khoảng trống bên trong vỏkhông bị ống chiếm chỗ

- Không gian trong ống : gồm các phần rỗng ở trong các ống

và hai không gian giới hạn giữa vỉ ống với nắp

Trang 7

 Thiết bị ống chùm - một pass phía ống

Chùm ống

Vỏ ốngTấm ngăn

Cửa thông chất

lỏng trong ống

Cửa thông chất lỏng trong ống

Cửa ra chất lỏng

giữa các ống

Cửa vào chất lỏng giữa các ống

 Thiết bị ống chùm - hai pass phía ống

Vỉ ống

Cửa chất lỏng

Cửa chất lỏng trong ống ra

Cửa ra chất lỏng

giữa các ống

Cửa vào chất lỏng giữa các ống

Vỏ ốngChùm ống

Tấm ngăn

Trang 8

Tấm ngăn

chất lỏng trong ống

Vỉ ống

Khoảng vàoPhía vỏ

THIẾT BỊ TĐN ỐNG LỒNG ỐNG

Trang 9

Cồng kềnh, giá thành cao vì tốn nhiều vật liệu chế tạo.

Khó vệ sinh, làm sạch khoảng trống giữa hai ống

2 Cấu tạo, nguyên lý vận hành

Sơ đồ cấu tạo thiết bị ống lồng ống:

1-Ống trong; 2-Ống ngoài; 3-Cút ống trong

Ống lồng ống ghép bằng hàn1-Ống ngoài; 2-Ống trong; 3-Cút ống trong; 4-Bích nối các ống ngoài

Phương pháp không tháo rời

Trang 10

Vijay Engineers Della Toffla

1 Dàn ống trơn thẳng đứng có ống tự

tuần hoàn chất lỏng đang bay hơi

3 Thiết bị trao đổi nhiệt loại ống có cánh dọc:

a) ống có cánh dọc; b) mặt cắt ngang của thiết bị truyền nhiệt ống có cánh dọc; 1-lưu thể thứ nhất; 2-lưu thể thứ hai; 3-ống có cánh; 4-vỏ.

2 Dàn ống trơn (không có cánh)

Trang 11

Thiết bị truyền nhiệt kiểu ống xoắn ruột gà

1 Sơ lược về thiết bị

Ưu điểm:

-Dễ dàng điều chỉnh bề mặt truyền nhiệt

-Khắc phục được sự giãn nở vì nhiệt giữa vỏ và ống xoắn

2 Cấu tạo, nguyên lý vận hành

Thiết bị ống xoắn ruột gà: a)

bản vẽ lắp;

1,7-cửa vào, ra của lưu thể ở

pha hơi; 2-nắp; 3-giá đỡ;

4-thân; 5-ống xoắn ruột gà kép;

6,10-cửa vào, ra của chất lỏng;

8-gân tăng cứng cho ống xoắn;

9-ống góp.

b) tiết diện ngang; c) kết cấu

Trang 12

1-cửa vào của dung dịch;2- nắp; 3- thân; 4-ống truyền nhiệt; 5, 8- cửa ra và vào củaống truyền nhiệt;6- cửa ra của dung dịch; 7- đáy; 9- giáđỡ

THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT TẤM BẢN

Là thiết bị trao đổi nhiệt qua bề mặt truyền nhiệt.

Ưu điểm:

- Có hệ số truyền nhiệt rất lớn (K = 2500W/m 2 o C)

- Cấu tạo nhỏ gọn nhưng có bề mặt truyền nhiệt lớn.

- Chế độ nhiệt ổn định khi làm việc.

- Có thể tăng thêm hay giảm bớt bề mặt truyền nhiệt

- Dễ tháo, lắp khi làm vệ sinh bề mặt truyền nhiệt

 Nhược điểm:

- Không chịu được áp suất cao

- Không chịu được nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp

P ≤ 1,5 MN/m 2 - 150 o C < t < 450 o C

Trang 13

Thiết bị trao đổi nhiệt tấm bản

a) Nguyên lý cấu tạo và hoạt động

b) Cấu tạo thực nhìn từ bên ngoài

1-các tấm truyền nhiệt;

2-các tấm ép chặt các đệm kín

giữa hai tấm truyền nhiệt liên tiếp

3- tấm giữa (chỉ có khi dùng hai lưu

thể liên tiếp nhưng khác loại để làm

lạnh hoặc làm nóng một lưu thể)

4- các vít xiết chặt tạo lực ép

Ứng dụng và những thiết bị trên thị trường

Trong công nghiệp hóa chất hay thực phẩm thiết bị thiết bịống xoắn được đặt trong các nồi nấu hay trong thiết bị lên men…

Trang 14

Ngưng tụ Nước mía Hơi thứ

Thiết bị gia nhiệt kiểu tấm

THIẾT BỊ Cễ ĐẶC ĐẶC TẤM BẢN (PLATE EVAPORATION)

Trang 15

Cấu tạo của tấm truyền nhiệt và đệm kín

a) kích thước tấm

b, c) cấu tạo sóng khi dập

d) kích thước tiết diện

ngang của đệm kín

Kích thước tấm truyền nhiệt

41016050585120012421370

0.5

701354006598010001100

0.3

6090315758509041000

0.2

dcBcAhH

Kích thước, mm Diện tích

truyền nhiệt

m2

Trang 16

 Ứng dụng :

Sử dụng trong dây chuyền công nghệ sản xuất bia, nước giải khát, điều hòa không khí, chế biến thủy sản, chế biến thịt như thiết bị thanh trùng, thiết lạnh đông (lạnh đông tiếp xúc)

Trang 18

  K t

t

K t t

min max

"

2 '

 

2

1 ' 2

"

2

"

1 ' 1 max

Trang 19

XÁC ĐỊNH ĐỘ CHÊNH NHIỆT ĐỘ TRUNG BÌNH (cắt nhau)

Trang 20

' 2 ' 1 '

1W

 Phương trình truyền nhiệt:

 Phương trình cân bằng nhiệt:

W = GCplà nhiệt dung toàn phần [W/K]

"

' 1 2 1 ' 2

"

2 2

t t t t

t

Q

t t C G



2.4.3 Tính diện tích bề mặt truyền nhiệt

K t

Q F

F n

.





F- là diện tích bề mặt truyền nhiệt, m2;

d- đường kính ống truyền nhiệt,, m

l – chiều dài của một ống truyền nhiệt, m

2.4.4 BỐ TRÍ ỐNG TRONG THIẾT BỊ TĐN VỎ ỐNG

Trang 21

v

G d

.

d - là đường kính trong của ống vào hoặc ra mà mình cần tính, m.

G – lưu lương của lưu thể đi qua ống mà ta đang cần tính, kg/s.

ρ - khối lượng riêng cửa lưu thể ứng với nhiệt độ lúc nó đi qua ống đang tính, kg/m3.

v – vận tốc của lưu thể đi qua ống ta đang tính, m/s.

4

.

2 2

dl

t d d

n 

n - số ống truyền nhiệt

dt - đường kính trong của ống truyền nhiệt, m

dđl - đường kính trong của ống đối lưu, m

= (0,25 - 0,35)

BÀI TẬP VỀ NHÀ

Bài 1

Bài 2

Trang 22

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Bin Các quá trình và thiết bị trong ngành hóa chất

4. Nguyễn Xuân Phương, Kỹ thuật lạnh thực phẩm, NXB Khoa

học và kỹ thuật, 2004 Tái bản năm 2006

5. Lê Bạch Tuyết (chủ biên) Các quá trình công nghệ cơ bản trong sản xuất thực phẩm NXB Giáo Dục, 1985.

6. Yunus A Cengel (2009) Heat and Mass Transfer: (SI Units):

A Practical Approach 3rd McGraw Hill Higher Education

Định dạng
Số trang	22
Dung lượng	4,76 MB