là thiết kê hệ thống cô đặc một nồi gián đoạn ống tuần hoàn trung tâm dùng để cô đặc NH4NO3 từ nồng độ 33% đến nồng độ 50%, năng suất 3 m3mẻ.

GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị ĐỒ ÁN MÔN HỌC (Quá trình thiết bị CNHH Thực Phẩm) Họ tên nhóm sinh viên :Vũ Thị Thảo :Lê văn Thịnh :Phan Tiến Thịnh Lớp :DH10H1 Khoa :Hóa Học Công Nghệ Thực Phẩm Ngành :Công nghệ kỹ thuật hóa học Chuyên ngành :Hóa dầu Đầu đề ( nhiệm vụ thiết kế ): Thiết kế hệ thống cô đặc nồi gián đoạn ống tuần hoàn trung tâm dùng để cô đặc NH4NO3 với số liệu sau: - Năng suất : m/mẻ - Nồng độ đầu xđ = 33% - Nồng độ cuối xc = 50% Nội dung tính toán: 3.1 Thiết bị 3.2 Thiết bị phụ 3.3 Tính toán khí thiết bị Nội dung thuyết minh 4.1 Lời nói đầu 4.2 Giới thiệu tổng quan 4.3 Quy trình công nghệ 4.4 Nội dung tính toán 4.5 Kết luận chung 4.6 Tài liệu tham khảo DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị 4.7 Mục lục Bản vẻ phải hoàn chỉnh 5.1 Dây chuyền công nghệ trình sản xuất 5.2 Thiết bị chi tiết khí Ngày giao nhiệm vụ: Ngày hoàn thành nhiệm vụ Gỉang viên hướng dẫn: Xác nhận trưởng khoa cho phép Xác nhận giảng viên hướng bảo vệ dẫn sinh viên hoàn thành nhiệm vụ giao đầy đủ Thành phần hội đồng bảo vệ: Điểm: Số ; Chữ Vũng Tàu, ngày……tháng….năm… DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG PHẢN BIỆN MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN 1.2 TÍNH CHẤT CỦA NGUYÊN LIỆU 1.3 CÔ ĐẶC 1.3.1 Định nghĩa 1.3.2 Các phương pháp cô đặc 1.3.3 Phân loại ứng dụng 1.3.4 Ưu nhược điểm cô đặc gián đoạn 1.3.5 Hệ thống cô đặc nhiều nồi xuôi chiều liên tục 1.3.6 Các thiết bị chi tiết 1.3.7 Yêu cầu thiết bị vấn đề lượng 1.4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG 2.1.1 Cân vật chất 2.1.2 Cân lượng 2.2 TÍNH THIẾT BỊ CHÍNH – NỒI CÔ ĐẶC 2.2.1 Hệ số truyền nhiệt 2.2.2 Bề mặt truyền nhiệt thời gian cô đặc 2.2.3 Buồng đốt 2.2.4 Buồng bốc 2.3 TÍNH CƠ KHÍ THIẾT BỊ CHÍNH 2.3.1 Buồng đốt 2.3.2 Buồng bốc 2.3.3 Đáy 2.3.4 Nắp elip 2.3.5 Tính cách nhiệt cho thân 2.3.6 Mối ghép bích 2.3.7 Vỉ ống DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị 2.3.8 Khối lượng tai treo 2.3.9 Các đường ống dẫn, cửa CHƯƠNG 3: CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ PHỤ 3.1 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 3.1.1 Chi phí nước để ngưng tụ 3.1.2 Lượng không khí bơm hút từ thiết bị ngưng tụ 3.1.3 Đường kính thiết bị ngưng tụ 3.1.4 Kích thước ngăn 3.1.5 Chiều cao thiết bị ngưng tụ 3.1.6 Đường kính ống baromet 3.1.7 Chiều cao ống baromet 3.1.8 Các kích thước khác 3.2 BƠM 3.2.1 Bơm chân không 3.2.2 Bơm nhập liệu 3.2.3 Bơm vào thiết bị ngưng tụ KẾT LUẬN TÀI LIỆU THAM KHẢO LỜI NÓI ĐẦU DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị Ngày công nghiệp sản xuất hóa chất ngành công nghiệp quan trọng ảnh hưởng đến nhiều ngành khác Một sản phẩm quan tâm đến nhiều NH4NO3 (amoni nitrat) với khả sử dụng rộng rãi Trong quy trình sản xuất NH4NO3, trình cô đặc thường sử dụng để thu dung dịch NH 4NO3 có nồng độc cao hơn, thỏa mãn nhu cầu sử dụng đa dạng tiết kiệm chi phí vận chuyển, tồn trữ Nhiệm vụ đồ án môn học thiết kế hệ thống cô đặc nồi gián đoạn ống tuần hoàn trung tâm dùng để cô đặc NH4NO3 từ nồng độ 33% đến nồng độ 50%, suất 3m3/mẻ Có thể nói thực Đồ án môn học hội tốt cho sinh viên ôn lại toàn kiến thức học trình công nghệ hóa học Ngoài dịp mà sinh viên tiếp cận với thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán thiết kế chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể thực tế Tuy nhiên , sinh viên nên kiến thức thục tế hạn hẹp trình thực đồ án khó tránh thiếu xót Em mong góp ý dẫn thầy cô bạn bè để có thêm nhiều kiến thức chuyên môn Đồ án thực giúp đỡ hướng dẫn trực tiếp thầy mmm môn Khoa Hóa Học Công Nghệ Thực Phẩm trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN Nhiệm vụ cụ thể Đồ án môn học thiết kê hệ thống cô đặc nồi gián đoạn ống tuần hoàn trung tâm dùng để cô đặc NH4NO3 từ nồng độ 33% đến nồng độ 50%, suất m3/mẻ 1.2 TÍNH CHẤT NGUYÊN LIỆU - NH4NO3 - Nhiệt độ nóng chảy là…… (khan) - Nhiệt độ sôi là……….(khan) - Độ nhớt … - Nó hấp thu mạnh ẩm CO2 không khí, dễ chảy rữa thành K2CO3 NH4NO3 dễ dàng tan nước, tỏa nhiều nhiệt tạo dung dịch KOH (dạng dung dịch sử dụng nhiều) Áp suất nước KOH nhiệt độ phòng 0.002 mmHg 1.3 CÔ ĐẶC 1.3.1 Định nghĩa Cô đặc phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ cấu tử dung dịch hai hay nhiều cấu tử Thùy theo tính chất cấu tử khó bay (hay không bay trình đó) ta tách phần dung môi (cấu tử dễ bay hơn) phương pháp nhiệt hay phương pháp làm lạnh kết tinh Cô đặc trình làm tăng nồng độ chất rắn hòa tan dung dịch cách tách bớt phần dung môi qua dạng 1.3.2 Các phương pháp cô đặc DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị Phương pháp nhiệt (đun 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 lạnh: hạ nhiệt độ đến mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung môi để tăng nông độ chất tan Tùy tính chất cấu tử áp suất bên tác dụng lên mặt thoáng mà trình kết tinh xảy nhiệt độ cao hay thấp phải dùng đến máy lạnh 1.3.3 Phân loại ứng dụng 1.3.3.1 Theo cấu tạo  Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn tự nhiên dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm: - Có buồng đốt (đồng trục buồng đốt), có ống tuần hoàn - Có buồng đốt (không đồng trục buồng đốt) • 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 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 Gồm: Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn • Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, chảy lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệt thích hợp cho dung dịch thực phẩm dung dịch nước trái cây, hoa ép…Gồm: Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt bọt dễ vỡ DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị b Theo phương pháp thực 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 suất cực đại thời gian cô đặc ngắn Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt không cao Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôi 100oC, áp suất chân không Dung dịch tuần hoàn tốt, tạo cặn, bay nước liên tục Cô đặc nhiều nồi: Mục đích tiết kiệm đốt Số nồi không nên lớn làm giảm hiệu tiết kiệm Có thể cô chân không, cô 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 cô đặc gián đoạn Có thể áp dụng điều khiển tự động, chưa có cảm biến tin cậy • Ưu điểm nhược điểm cô đặc chân không gián đoạn Uư 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 Có thể cô đặc đến nồng độ khác 10 Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dịch 11 Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp • 12 Nhược điểm: Quá trình không ổn định, tính chất hóa lý dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian 13 Nhiệt độ thứ cấp, không dùng cho mục đích khác 14 Khó giữ độ chân không thiết bị IV QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ Thuyết minh quy trình công nghệ DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị W : lượng thứ cần ngưng, kg i : entanpi thứ áp suất ngưng tụ 0,35 at, J/kg i = 2626.103 J/kg (bảng I.251 trang 314 Tài liệu [1]) cn : nhiệt dung riêng trung bình nước, J/kg độ cn = 4178 J/kg độ tn1 ,tn2: nhiệt độ vào nước, oC tn1 = 25oC tn2 = 60oC Gn = 1052,1 = 17090,024 kg 3.1.2 Lượng không khí bơm hút từ thiết bị ngưng tụ - Theo công thức 4.40 trang 188 Tài liệu [4] Gkk = 0,01.W + 2,5.10-5.(W + Gn) Trong W : lượng thứ cần ngưng, kg Gn : lượng nước cần cho ngưng tụ, kg Gkk : lượng không khí cần hút, kg => Gkk = 0,01.1052,1 + 2,5.10-5.(1052,1 +17090,024) = 10,97 kg - Thể tích không khí cần hút (công thức VI.49 trang 84 Tài liệu [2]) Vkk = 288 Với: tkk : nhiệt độ không khí oC Thiết bị ngưng tụ trực tiếp loại khô ( công thức VI.50 trang 84 Tài liệu [2]) DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị tkk = tn1 + + 0,1.(tn1 –tn2) = 25 +4 + 0,1.(60 -25) = 32,5oC P : áp suất hỗn hợp thiết bị ngưng tụ , N/mm2 P = 0,35 at = 34335 N/mm2 Ph : áp suất riêng phần nước hỗn hợp, lấy áp suất bão hòa tkk (bảng I.250 trang 312 Tài liệu [2]) Ph = 0,0503 at = 4934,43 N/mm2 Vậy thể tích không khí cần hút Vkk = = 32,83 m3 Thể tích không khí cần hút 0oC 760 mmHg Vkk = 0,001.(0,02.(W + Gn)+ 8W) = 0,001.(0,02.(1052,1+17090,024) + 8.1052,1) = 8,78 m3 3.1.3 Đường kính thiết bị ngưng tụ - Theo công thức VI.52 trang 84 Tài liệu [2] Dtr(NT) = 1,383 Với W : lưu lương ngưng, kg/s W = 1052,1/2400 = 0,434 kg/s : khối lượng riêng áp suất 0,35 at = 0,2166 kg/m3 (trang 314 Tài liệu [1]) : tốc độ hơi, m/s Chọn = 20 m/s Dtr(NT): đường kính thiết bị tụ Dtr(NT) = 1,383 DH10H1 = 0,44 m Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị Chọn đường kính thiết bị ngưng tụ 500 mm 3.1.4 Kích thước ngăn - Tấm ngăn dạng hình viên phân - Chiều rộng ngăn b b= Dtr ( NT ) + 50 = 440 + 50 = 270 mm - Trên găn đục nhiều lỗ nhỏ - Nước lam nguội nước - Lấy đường kính lỗ dlỗ = mm - Tổng diện tích lỗ cặp ngăn f =  Gn Gn ωc , công thức VI.54 trang 85 Tài liệu [2] : lưu lượng nước , kg/s Gn = 17090, 024 = 7,12 2400 kg/s  Tốc độ tia nước , m/s Chọn chiều cao gờ ngăn 40 mm nên f = 7,12 106 = 11759, 0, 62.976,57 mm2 => Với - ωc = 0,62 ρ n = 976,57 kg/m3 72,05oC Số lỗ n DH10H1 Trang m/s GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị n= 4f 4.11759, = = 3743,13 π dlo π lỗ Chọn chiều dày ngăn mm Các lỗ xếp theo hình lục giác 0,5 Bước lỗ t = 0,866.dlỗ  fc ftb  fc   ÷  f tb  , mm tỉ số diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện thiết bị ngưng tụ 11759, f c = 5002 = 0, 06 π ftb Vậy bước lỗ t = 0,866.2.0,060,5 = 0,424 mm 3.1.5 Chiều cao thiết bị ngưng tụ - Mức độ đun nóng nước ( công thức VI.56 trang 85 Tài liệu [2] P= - = Tra bảng VI.7 trang 86 Tài liệu [2] , với đường kính tia nước mm Số bậc : Số ngăn : Khoảng cách ngăn : 400 mm Thời gian rơi qua bậc : 0,41 s - Chọn khoảng cách giưa ngăn giảm dần từ lên : 400 mm, 350 mm, 300 mm, 250 mm, 200 mm, 150 mm, 100 mm DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị - Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị : 1300mm - Khoảng cách từ ngăn đến đáy thiết bị : 1200 mm Vậy chiều cao thiết bị ngưng tụ Hnt = 1300 + 100 + 150 + 200 + 250 + 300 + 350 + 400 + 1200= 4250mm = 4,25 m 3.1.6 Đường kính ống baromet - Theo công thức VI.57 trang 86 Tài liệu [2] db = , m Với W : lưu lượng ngưng, kg/s Gn : lưu lượng nước lạnh tưới vào tháp, kg/s : tốc độ hỗn hợp nước ngưng chảy ống = 0,5-> 0,6 ,m/s => chon 0,55 m/s db : dường kính ống baromet , m db = = 0,1322 m Chọn đường kính ống baromet db = 150 mm 3.1.7 Chiều cao ống baromet H = h1+h2 +0,5 (công thức VI.58 trang 86 Tài liệu [2]) Với h1 : chiều cao cột nước ống baromet ( cân áp suất khí áp suất thiết bị) h2 : chiều cao cột nước ống dẫn - Tính h1: h1 = 10,33 ,m ( công thức VI.59 trang 86 Tài liệu [2]) P’ = 0,6 at = 441,304 mmHg : độ chân không thiết bị ngưng tụ DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị h1 = 10,33 = m - Tính h2: h2 = () , m (công thức VI.60 trang 87 Tài liệu [2]) Lấy ξ = ξ1 + ξ2 = 1,5 ξ1 =0,5 hệ số trở lực vào ống ξ2 = hệ số trở lực ống H: chiều cao ống baromet, m Db: đường kính ống baromet, db = 0,15 m λ: hệ số trở lực ma sát nước chảy ống Re = Với = 0,55 m/s vận tốc nước chảy ống d = 0,15 m đường kính ống baromet = 983,2 kg/m3 khối lượng riêng nước 60oC = 0,47.10-3 Ns/m2 độ nhớt động lực nước 60oC => Re = = 17258,97 > 105 chế độ chảy rối λ = 0,0032 + = 0,027 h2 = (2,5 + 0,027.) = 0,0385 + 2,77.10-3.H - Tính H H = + 0,0385 + 2,77.10-3.H + 0,5 = 6,55 m Chọn H = m 3.1.8 Các kích thước khác DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị - Chiều dày thành thiết bị mm - Lỗ vào 300 mm - Lỗ nước vào 100 mm - Hỗn hợp khí vào nối với thiết bị thu hồi 80 mm - Hỗn hợp khí vàhơi nối với thiết bi thu hồi 50 mm - Đường kính ống nối từ thiết bị thu hồi đến ống baromet 50 mm - Khoảng cách từ tâm thiết bị ngưng tụ đến tâm thiết bị thu hồi 675 mm - Đường kính thiết bị thu hồi 400 mm - Chiều cao thiết bị thu hồi 1440 mm - Ống thông khí 50 mm 3.2 BƠM 3.2.1 Bơm chân không Công suất bơm chân không tính theo công thức N = p1 m : số đa biến, thường m = 1,2 1,62 Lấy m = 1,3 p1 : áp suất trước nén p1 = P- Ph = 0,35 – 0,05 = 0,3 at Ph = 0,05 áp suất nước hỗn hợp p2 : áp suất sau nén p2 = Pa = at = 9,81.104 N/m2 Vkk : thể tích không khí cần hút, m3 t : thời gian cô đặc, s ηck : hệ số hiệu chỉn, ηck = 0,8 N = 0,3.9,81.104 = 399971,07 W DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị 3.2.2 Bơm nhập liệu ♦ Công suất bơm N= • Q : lưu lượng nhập liệu, m3/s Q = 3,0/900 = 1/300 m3/s • H : cột áp bơm , m Phương trình Bernoulli cho mặt cắt – ( mặt thoáng bể chứa nguyên liệu) – (miệng ống nhập liệu) Z1 + + + H = Z2 + + + h1-2 Trong • Z1, Z2 : chiều cao hình học mặt cắt so với đất Chọn Z1 = m, Z2 = 6,5 m • p1 , p2 : áp suất mặt cắt p1 = p2 = at • v1 ,v2 : vận tốc dung dịch mặt cắt, m/s v1 = v2 = v : vận tốc dung dịch ống, m • h1-2 : tổng tổn thất ống, m Ta có h1-2 = ξ : tổng hệ số tổn thất cục ξ = ξvào + 2.ξkhucsquanh90 + 2.ξvan +ξra = 0,5 + 2.1,19 + 2.0,5 + = 4,88 DH10H1 l,d : chiều dài, đường kính ống nối bơm, m λ : hệ số ma sát Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị Xác định λ Chọn đường kính d = dhút = dđẩy = dnl = 50 mm Vận tốc chảy ống v = = = 1,7 m/s chuẩn số Re = = = 116271,88 Với : khối lượng riêng dung dịch NH4NO3 33%, kg/m3 : độ nhớt động lực dung dịch NH4N03 33%, Pa.s Chọn độ nhám ống thép ε = 0,1 mm Regh = = = 7289,34 Ren = 220 = 220 = 239201,52 Vậy Regh < Re < Ren nên λ = 0,1 ε 100   1, 46 d + Re  0,25 0,1 100   = 0,1 1, 46 + 50 116271,88   0,25 = 0, 0248 Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l = m Tổng tổn thất áp suất h1-2 = (0,0248 + 4,88) = 1,23 m Chọn = =1 => cột áp bơm H = (Z2 + Z1) + + + h1-2 = (6,5 – 2) + + 1,23 = 5,877 m ♦ Công suất bơm N = = 0,2477 kW 3.2.3 Bơm vào thiết bị ngưng tụ ♦ Công suất bơm DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị N= • n: khối lượng riêng nước 25oC, n = 996,9 kg/m3 • η : hiệu suất bơm, η = 0,8 • Q : lưu lượng nhập liệu, m3/s Q = = = 0,0071 m3/s • t : thời gian cô đặc, s • H : cột áp bơm, m Phương trình Bernoulli cho mặt cắt – ( mặt thoáng bể chứa nguyên liệu) – (miệng ống nhập liệu) Z1 + + + H = Z2 + + + h1-2 Trong • Z1, Z2 : chiều cao hình học mặt cắt so với đất Chọn Z1 = m, Z2 = 12 m • p1 : áp suất mặt cắt 1-1, p1 = at p1/ = 10 mH2O • p2 : áp suất tai mặt cắt 2-2, p2 = 0,35 at p2/ = 3,5 mH2O • v1 ,v2 : vận tốc nước mặt cắt, m/s v1 = v2 = v : vận tốc nước chảy ống, m • h1-2 : tổng tổn thất ống, m Ta có h1-2 = ξ : tổng hệ số tổn thất cục ξ = ξvào + 2.ξkhucsquanh90 + 2.ξvan +ξra = 0,5 + 2.1,19 + 2.0,5 + = 4,88 DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị l,d : chiều dài, đường kính ống nối từ bể chứa đến thiết bị ngưng tụ, m λ : hệ số ma sát Xác định λ Chọn đường kính d = dhút = dđẩy = dnl = 100 mm Vận tốc chảy ống v = = = 0,71 m/s chuẩn số Re = = = 79349,66 Với : khối lượng riêng nước 25oC, kg/m3 : độ nhớt động lực nước 25oC , = 0,892.10-3 Chọn độ nhám ống thép ε = 0,2 mm Regh = = = 7289,34 Ren = 220 = 220 = 239201,1 Vậy Regh < Re < Ren nên λ = 0,1 ε 100   1, 46 d + Re  0,25 0, 100   = 0,1 1, 46 + 100 74349, 66   0,25 = 0, 0254 Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l = 15 m Tổng tổn thất áp suất h1-2 = (0,0254 + 4,88) = 0,955 m Chọn = =1 => cột áp bơm H = (Z2 + Z1) + + + h1-2 = (12 – 2) +(3,5 – 10) + + 0,955 = 4,48 m ♦ Công suất bơm N = = 0,389 kW DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị KẾT LUẬN Hệ thống cô đặc thiết kế gồm nồi thiết bị ngưng tụ baromet đơn giản, không phức tạp, không cần thiết bị gia nhiệt ban đầu bồn cao vị để ổn định lưu lượng Thời gian cô đặc tương đối ngắn (1,25 giờ), hệ số truyền nhiệt đạt trình cô đặc cao Thiết bị tương đối nhỏ gọn, giá thành không cao chấp nhận Tuy nhiên ta khó điều khiển trình cô đặc thời gian cô đặc thay đổi không ổn định, nồng độ đạt không cao Quá trình cô đặc trình cần thiết công nghiệp hóa chất thực phẩm nên cần nghiên cứu phát triển để có hiệu cô đặc cao, chi phí thấp DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS Trần Soa, TS Nguyễn Trọng Khuôn, TS Phạm Xuân Toàn, Sổ tay Qúa trình thiết bị Công nghệ hóa chất, Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật 2006 [2] TS Trần Soa, TS Nguyễn Trọng Khuôn, TS Phạm Xuân Toàn, Sổ tay Qúa trình thiết bị Công nghệ hóa chất, Tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật 2006 [3] Phạm Văn Bôn (chủ biên ) – Nguyễn Đình Thọ, Giáo trình QT & TB CNHH tập : Qúa trình thiết bị truyền nhiệt, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2002 [4] Phạm Văn Bôn – Vũ Bá Minh – Hoàng Minh Nam, QT & TB CNHH tập 10 : ví dụ Bài tập, Trường ĐH Bách Khoa TP HCM [5] Trần Hùng Dũng – Nguyễn Văn Lụa – Hoàng Minh Nam – Vũ Bá Minh, QT & TB CNHH tập 1, : Phân riêng khí động, lực ly tâm, Bơm, quạt, nén, Tính hệ thống đường ống, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 1997 [6] Phạm Văn Toản, Các trình, thiết bị công nghiệp hóa chất thực phẩm, tập : Các trình thiết bị truyền nhiệt, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 1972 [7] Hồ Lê Viên, Thiết kế tính toán chi tiết thiết bị hóa chất, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1978 DH10H1 Trang GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các trình thiết bị DH10H1 Trang [...]... NH4NO3 ở áp suất khí quyển theo nồng độ là : Nồng độ dung dịch,% ở Pa,0C 33 40 45 50 4,7 6,25 7,5 9,1 Nhiệt độ sôi dung dịch ở Pa,0C 104,7 106,25 107,5 109,1 a Xác định tổn thất nhiệt độ do nồng độ và nhiệt độ sôi dung dịch NH4NO3 theo nồng độ ở áp suất P1=0 ,36 36 at Theo phương pháp Babo (công thức 5.9 trang 150 tài liệu [3] ) (=(  Xét dung dịch NH4NO3 33 % Nhiệt độ dung dịch NH4NO3 33 % ở Pa = 1, 033 3... guồng được gắn trên trục truyền động Ống hút và ống đẩy Bơm ly tâm được dùng để bơm dung dịch NH4NO3 từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc DH10H1 Trang 7 GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các quá trình và thiết bị + Bơm chân không được dùng để tạo độ chân không khi hệ thống bắt đầu làm việc b Thiết bị cô đặc Đây là thiết bị chính trong quy trình công nghệ Thiết bị gồm đáy, nắp, buồng bốc và buồng... nhiều ống truyền nhiệt nhỏ và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn Tác dụng của buồng đốt là để gia nhiệt dung dịch, buồng bốc là để tách hổn hợp lỏng hơi thành những giọt lỏng rơi trở lại, hơi được dẫn qua ống dẫn hơi thứ Ống tuần hoàn được sử dụng để tạo một dòng chảy tuần hoàn trong thiết bị c Thiết bị ngưng tụ Thiết bị ngưng tụ được sử dụng trong quy trình công nghệ là loại thiết bị... nhỏ truyền nhiệt (ống chùm) và một ống tuần hoàn trung tâm có đường kính lớn hơn Dung dịch chảy trong ống được gia nhiệt bởi hơi đốt đi ngoài ống Dung dịch trong ống sẽ sôi và tuần hoàn qua ống tuần hoàn (do ống tuần hoàn có đường kính lớn hơn các ống truyền nhiệt nên dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ sôi ít hơn trong ống truyền nhiệt, khi đó khối lượng riêng dung dịch trong ống tuần hoàn sẽ lớn hơn khối... [1] λ= 3, 58.10-8.cdd ,W/mK Mdd = Với x : nồng độ dung dịch  cdd và xác định theo nồng độ Chọn A = 3, 58.10-8 Nồng độ dung dịch, % 33 40 45 50 78,48 78,61 78,71 81,61 , kg/m3 1 031 ,40 1 031 ,42 1 031 ,45 1 031 ,47 cdd, J/kg độ 33 88,1 32 81 30 96,5 2975 0,754.10 -3 0,81.10 -3 0,9.10 -3 0,99.10 -3 Mdd 24,2 26,1 27,6 29,4 , W/mK 0,44 0,40 0 ,38 0 ,36 tdd, oC , Ns/m2 Phía vách ống truyền nhiệt DH10H1 Trang 7 GVHD : TS... Giai đoạn 3 (45% 50%) : S3 = F.T3 = 14525,25 m2.s  Tổng quá trình cô đặc từ 33 % đến 50% S = F.T = 631 11,25 m2.s  Chọn thời gian cô đặc là 40 phút => Bề mặt trao đổi nhiệt là F = 631 11,25/2400 = 26 ,30 m2.s => Thời gian của các giai đoạn  Giai đoạn 1: T1 = 31 699,2/26 ,30 = 1205 ,3 s  Giai đoạn 2: T2 = 16886,8/26 ,30 = 642,08 s DH10H1 Trang 7 GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các quá trình và thiết. .. suất 3at •Áp suất ngưng tụ: Pck=0,6 at Cô đặc gián đoạn với năng suất 3m3/mẻ 2.1.1.1 Khối lượng riêng của dung dịch theo nồng độ Nồng độ, % Khối lượng riêng, kg/m3 2.1.1.2 33 % 1 031 ,40 40% 1 031 ,42 45% 1 031 ,45 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... trình và thiết bị 3 = 1 031 ,40kg/m3 => Hop = [0,26 + 0,0014.(1 031 ,40 – 999)].1,5 = 0,45804m => = 0,5 g.Hop = 0,5 1 031 ,40.9,81.0,45804 = 1158,616 N/m2 = 0,012at => tb = P1 + = 0 ,36 36 + 0,012 = 0 ,37 56at Nhiệt độ sôi của H2O ở 0 ,37 56 at là 73, 76oC (Bảng I.251 trang 31 4 Tài liệu [1]) Độ tăng nhiệt độ sôi do cột thủy tĩnh ’’ = - = 73, 76 – 73, 05 = 0,71oC => Nhiệt độ sôi dung dịch NH4NO3 33 % ở áp suất P1 +... trình và thiết bị - Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.60 at - Sau đó bơm dung dịch ban đầu có nồng độ 33 % từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc bằng bơm ly tâm Quá trình nhập liệu diễn ra trong vòng 15 phút đến khi nhập đủ 3m3 thì ngừng - Khi đã nhập liệu đủ 3m3 thì bắt đầu cấp hơi đốt (là hơi nước bão hòa ở áp suất 3 at) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dịch Buồng đốt gồm nhiều ống nhỏ truyền... cuối mỗi giai đoạn Gđ.xđ, Gc.xc :khối lượng NH4NO3 trong dung dịch, kg a Giai đoạn 33 % đến 40% Gđ = 3m3 =3* 1 031 .40 = 30 94,2 kg xđ = 0 ,33 ; xc = 0,4 DH10H1 Trang 7 50% 1 031 ,47 GVHD : TS Nguyễn Văn Toàn Đồ án môn học: Các quá trình và thiết bị • Lượng sản phẩm ( là dung dịch NH4NO3 40%) Gc = Gđ = 30 94,2 = 2552,7 kg • Lượng hơi thứ W = Gđ – Gc = 30 94,2 – 2552,7 = 541,5 kg b Giai đoạn 40% đến 45% Gđ = 2552,7