Đồ án bản hoàn chỉnh_bản nộp bổ sung_

Báo cáo đồ án trình thiết bị YÊU CẦU Tên đồ án: Thiết kế thiết bị cô đặc nước mía nồi liên tục, suất 1000 kg/h Số liệu ban đầu: - Dung dịch nước mía sau gia nhiệt - Nồng độ nhập liệu xđ = 12% (khối lượng) - Nồng độ sản phẩm xc = 24% (khối lượng) - Năng suất nhập liệu Gđ = 1000 kg/h - Nguồn nhiệt nước bão hòa - Nhiệt độ đầu nguyên liệu tđ = 30oC Công việc thiết kế: + Tính tốn kích thước thiết bị chính: buồng bốc, buồng đốt, nắp, đáy nồi + Tính toán thiết bị phụ: thiết bị ngưng tụ baromet Kết thu nhận: Bản thuyết minh số liệu tính tốn thiết bị chính, thiết bị phụ tính tốn khí số chi tiết Bản vẽ thiết bị Báo cáo đồ án trình thiết bị NHẬN XÉT Báo cáo đồ án trình thiết bị MỤC LỤC Báo cáo đồ án trình thiết bị Danh sách bảng: Danh sách hình: Báo cáo đồ án trình thiết bị LỜI NÓI ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm thứ ba, môn học Đồ án Quá trình thiết bị hội tốt để hệ thống kiến thức trình thiết bị cơng nghệ thực phẩm Bên cạnh đó, mơn học cịn dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thơng qua việc tính tốn, thiết kế lựa chọn chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng “Thiết kế thiết bị đặc nước mía nồi liên tục, suất n h ậ p l i ệ u 1000 kg/h” đồ án thực hướng dẫn ThS Trần Thị Thùy Linh, Khoa công nghệ thực phẩm công nghệ sinh học, trường Đại học Kỹ Thuật – Công Nghệ Cần Thơ Đồ án đề cập đến vấn đề liên quan đến kiến thức ngành mía đường q trình đặc, quy trình cơng nghệ, tính toán cân vật chất, lượng, truyền nhiệt cho thiết bị đặc, tính chi tiết cho thiết bị thiết bị phụ cần thiết theo yêu cầu Chúng em xin chân thành cảm ơn cô Trần Thị Thùy Linh thầy cô mơn Q trình thiết bị người bạn tận tình giúp đỡ, hướng dẫn nhóm q trình tính tốn, thiết kế Nội dung đồ án gồm phần sau: Chương 1: Tổng quan Chương 2: Thuyết minh quy trình cơng nghệ Chương 3: Cân vật chất lượng Chương 4: Tính tốn truyền nhiệt cho thiết bị đặc Chương 5: Tính thiết bị đặc Chương 6: Tính khí Chương 7: Tính thiết bị phụ Báo cáo đồ án trình thiết bị CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 ĐƠI NÉT VỀ NGÀNH CƠNG NGHIỆP MÍA ĐƯỜNG Mía trồng công nghiệp lấy đường quan trọng ngành công nghiệp đường Đường nguyên liệu quan trọng cho ngành chế biến thực phẩm, chất điều vị bữa ăn ngày chất dinh dưỡng cung cấp lượng cho thể Công nghiệp đường có từ lâu đời 200 năm gần khí hóa Trong năm gần ngành mía đường phát triển nhanh chóng, diện tích trồng mía, suất Năm 2013, Việt Nam đạt xuất siêu đường (Hình 1.1, Hình 1.2) Hình 1.1 Cung - cầu đường qua niên vụ (nghìn tấn) (Nguồn: BMI, VSSA 2014, niên vụ 2013 - 2014) Hình 1.2 Cơ cấu đường xuất nhập 2013 (Nguồn: GDVC 2013) Hằng năm, đường tiêu thụ 1,2 triệu tấn, lượng đường sản xuất nước đáp ứng mức cấu 1,2 triếu tấn, nhiên năm phải nhập Báo cáo đồ án trình thiết bị lượng đường đáng kể Do đó, việc cải tiến sản xuất, mở rộng nhà máy, đổi dây chuyền thiết bị cơng nghệ, tăng hiệu q trình cần thiết cấp bách Trong đó, cải tiến thiết bị cô đặc yếu tố quan trọng không hệ thống sản xuất 1.2 NGUN LIỆU VÀ SẢN PHẨM CỦA Q TRÌNH CƠ ĐẶC 1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu Nguyên liệu cô đặc dạng dung dịch, gồm: - Dung môi : nước - Các chất hòa tan: gồm nhiều cấu tử với hàm lượng thấp chiếm chủ yếu đường saccaroze Cấu tử xem khơng bay q trình cô đặc Tùy theo độ đường mà hàm lượng đường nhiều hay Nồng độ đường trước đặc khoảng từ 15-20% khối lượng 1.2.2 Đặc điểm sản phẩm Sản phẩm dạng dung dịch, gồm: - Dung môi: nước - Các chất hịa tan: có nồng độ cao ban đầu 1.2.3 Các biến đối trình đặc Trong q trình đặc, tính chất nguyên liệu sản phẩm biến đổi không ngừng Biến đổi tính chất vật lý Thời gian 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 nhiêt, hệ số truyền nhiệt - Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sơi Biến đổi tính chất hóa học - Thay đổi pH mơi trường: thường giảm pH phản ứng phân hủy amit (Vd: asparagin) cấu tử tạo thành acid - Đóng cặn bẩn: dung dịch chứa số muối Ca 2+ hịa tan nồng độ cao, phân hủy muối hữu tạo kết tủa - Tăng màu caramen hóa đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ sản phẩm phân hủy amino acid Biến đổi sinh học - Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao) - Hạn chế khả hoạt động vi sinh vật nồng độ cao Báo cáo đồ án trình thiết bị 1.3 CƠ ĐẶC VÀ Q TRÌNH CƠ ĐẶC 1.3.1 Định nghĩa Cơ đặc q trình làm tăng nồng độ chất hòa tan dung dịch hai hay nhiều cấu tử, cách tách phần dung môi nhiệt độ sôi, dung môi tách khỏi dung dịch bay lên gọi thứ 1.3.2 Các phương pháp đặc Phương pháp nhiệt nóng: dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng Phương pháp nhiệt lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung môi để tăng nồng độ chất tan Tùy vào tính chất cấu tử áp suất bên ngồi tác dụng lên mặt thống mà trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh 1.3.3 Bản chất cô đặc nhiệt Để tạo thành (trạng thái tự do) tốc độ chuyển động nhiệt phân tử chất lỏng gần mặt thoáng lớn tốc độ giới hạn Phân tử bay thu nhiệt để khắc phục lực liên kết trạng thái lỏng trở lực bên ngồi Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để phần tử đủ lượng thực trình Bên cạnh đó, bay chủ yếu bọt khí hình thành q trình cấp nhiệt chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng phần tử bề mặt đáy tạo nên tuần hoàn tự nhiên nồi đặc Tách khơng khí lắng keo đun sơ ngăn tạo bọt đặc 1.4 CÁC THIẾT BỊ CƠ ĐẶC NHIỆT 1.4.1 Phân loại Thiết bị cô đặc phân loại theo cấu tạo chia thành nhóm sau: Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng đặc dung dịch lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Cấu tạo thiết bị bao gồm: - Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), có ống tuần hồn ngồi - Có buồng đốt ngồi (khơng 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 bề mặt truyền nhiệt Nhóm có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh bề mặt truyền nhiệt Thiết bị có cấu tạo gồm: Báo cáo đồ án trình thiết bị - Có buồng đốt trong, ống tuần hồn ngồi - Có buồng đốt ngồi, ống tuần hồn ngồi Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm dung dịch nước trái , hoa ép… Thiết bị gồm có dạng sau: - Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt khí khó vỡ - Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt bọt dễ vỡ Theo phương pháp thực q trình: Cơ đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sơi, áp suất khơng đổi Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để tăng suất cực đại thời gian cô đặc ngắn Tuy nhiên nồng độ dung dịch đạt không cao Cơ đặc áp suất chân khơng: dung dịch có nhiệt độ sơi 1000C Dung dịch tuần hồn tốt, tạo cặn, bay nước liên tục Cô đặc áp suất dư: dùng cho dung dịch không phân hủy nhiệt độ cao, sử dụng thứ cho q trình khác Cơ đặc gián đoạn: dung dịch cho vào thiết bị lần cô đặc đến nồng độ yêu cầu, cho vào liên tục q trình bốc để giữ mức dung dịch khơng đổi đến nồng độ dung dịch thiết bị đạt yêu cầu lấy lần sau lại cho dung dịch để tiếp tục đặc Cơ đặc nhiều nồi: mục đích tiết kiệm đốt Số nồi khơng nên lớn q làm giảm hiệu tiết kiệm hơi.Có thể đặc chân không, cô đặc áp lực hay phối hợp hai phương pháp Đặc biệt sử dụng thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu kinh tế Cô đặc liên tục: cho kết tốt đặc gián đoạn Có thể áp dụng điều khiển tự động, chưa có cảm biến tin cậy 1.4.2 Hệ thống cô đặc chân không liên tục Mục đích: để giữ chất lượng sản phẩm thành phần quý (tính chất tự nhiên, màu, mùi, vị, đảm bảo lượng vitamin,…) nhờ nhiệt độ thấp không tiếp xúc oxy Ưu điểm: - Nhập liệu đơn giản: nhập liệu liên tục bơm độ chân không thiết bị - Tránh phân hủy sản phẩm, thao tác, khống chế dễ dàng - Cấu tạo đơn giản, dễ sửa chữa, làm Báo cáo đồ án trình thiết bị Nhược điểm: - Năng suất thấp tốc độ tuần hồn nhỏ ống tuần hồn bị đốt nóng - Nhiệt độ thứ thấp, khơng dung cho mục đích khác - Hệ thống phức tạp, có thiết bị ngưng tụ chân không 1.4.3 Các thiết bị chi tiết đặc Thiết bị - Ống tuần hồn, ống truyền nhiệt - Buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp… Thiết bị phụ - Bể chứa sản phẩm, nguyên liệu - Các loại bơm: bơm dung dịch, bơm nước, bơm chân không - Thiết bị ngưng tụ Baromet Các loại van - Thiết bị đo - Thùng cao vị 1.4.4 Yêu cầu thiết bị vấn đề lượng - Sản phẩm có thời gian lưu nhỏ: giảm tổn thất, tránh phân hủy sản phẩm - Cường độ truyền nhiệt cao giới hạn chênh lệch nhiệt độ - Đơn giản, dễ sửa chữa, tháo lắp, dễ làm bề mặt truyền nhiệt - Phân bố - Xả liên tục ổn định nước ngưng tụ khí khơng ngưng - Thu hồi bọt thứ mang theo - Tổn thất lượng nhỏ - Thao tác, khống chế, tự động hóa dễ dàng 10 ... cáo đồ án trình thiết bị MỤC LỤC Báo cáo đồ án trình thiết bị Danh sách bảng: Danh sách hình: Báo cáo đồ án trình thiết bị LỜI NÓI ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm thứ ba, môn học Đồ án. .. bị làm sản phẩm, đồng thời liên tục bổ sung thêm lượng dung dịch thiết bị Sơ đồ công nghệ thiết kế sau: 11 Báo cáo đồ án trình thiết bị Hình 2.1 Sơ đồ thiết bị 12 Báo cáo đồ án trình thiết bị... n h ậ p l i ệ u 1000 kg/h” đồ án thực hướng dẫn ThS Trần Thị Thùy Linh, Khoa công nghệ thực phẩm công nghệ sinh học, trường Đại học Kỹ Thuật – Công Nghệ Cần Thơ Đồ án đề cập đến vấn đề liên quan