ứng dụng phần mềm macromedia director mx trong mô phỏng hệ thống sản xuất ethanol

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MACROMEDIA DIRECTOR MX TRONG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT ETHANOL S K C 0 9 MÃ SỐ: T2011- 43 S KC 0 3 Tp Hồ Chí Minh, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MACROMEDIA DIRECTOR MX TRONG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT ETHANOL Mã số: T2011-43 Chủ nhiệm đề tài: ThS Lê Kim Dưỡng TP HCM, 12/2011 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KH&CN CẤP TRƯỜNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MACROMEDIA DIRECTOR MX TRONG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SẢN XUẤT ETHANOL Mã số: T2011 - 43 Chủ nhiệm đề tài: ThS Lê Kim Dưỡng Thành viên đề tài: TP HCM, 12/2011 Mục lục Phần 1: Đặt vấn đề 1.1 Đối tượng nghiên cứu 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.3 Những vấn đề tồn Phần 2: Giải vấn đề 2.1 Mục đích đề tài 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.3 Nội dung nghiên cứu 2.3.1 Tổng quan 2.3.2 Phần mềm Macromedia Director MX 2.3.3 Qui trình sản xuất ethanol tinh khiết 20 2.3.4 Thiết bị phụ 28 2.3.5 Hệ thống tháp chưng cất hoàn chỉnh 38 2.4 Kết đạt 39 2.4.1 Tính khoa học 39 2.4.2 Khả triển khai, ứng dụng 39 2.4.3 Hiệu kinh tế xã hội 39 Phần 3: Kết luận 40 3.1 Kết luận 40 3.2 Kiến nghị 40 PHẤN 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1: Đối tượng nghiên cứu Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Macromedia Director Mx để mô hệ thống sản xuất ethanol dùng làm nhiên liệu sinh học Thiết kế nguyên lý hệ thống sản xuất ethanol tinh khiết dùng làm nhiên liệu sinh học 1.2: Tình hình nghiên cứu nước Sơ đồ hệ thống thiết bị chưng cất ethanol nước giới thường trình bày dạng rời rạc, phần mang tính nguyên lý chung, chưa có hệ thống hoàn chỉnh mô từ khâu lên men sản phẩm (ethanol tinh khiết) 1.3: Những vấn đề tồn Các sơ đồ hệ thống thiết bị có thường trình bày dạng nguyên lý chung, khó cho việc giảng dạy học tập sinh viên PHẦN 2: GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 2.1: Mục đích đề tài Nhằm hỗ trợ tích cực cho việc giảng dạy học tập, qua tiết kiệm thời gian giảng dạy việc tiếp thu sinh viên có hiệu 2.2: Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu thiết kế vẽ sơ đồ nguyên lý hệ thống sản suất ethanol thiết bị phụ Nghiên cứu khả ứng dụng phần mềm Macromedia Director mô ảnh động Kết hợp với kinh nghiệm vận hành hệ thống tác giả mô nguyên lý làm việc hệ thống ethanol phần mềm Macromedia Director MX 2.3: Nội dung nghiên cứu 2.3.1: Tổng quan Nhu cầu sử dụng lượng giới ngày tăng, lúc nguồn lượng truyền thống (năng lượng hóa thạch) ngày cạn kiệt, bên cạnh ô nhiễm gây sử dụng nguồn lượng ảnh hưởng lớn đến môi trường sống Chủ trương khuyến khích đưa vào sử dụng xăng sinh học (pha ethanol vào xăng) không mục đích để giải vấn đề Trên giới Việt Nam, có nhiều hội thảo “ sử dụng phát triển nhiên liệu sinh học” Từ năm 2009 nước giới sản xuất lượng ethanol đạt khoảng 74 tỷ lít, số quốc gia tiên phong việc dùng xăng sinh học như: Mỹ, Brasil, Thụy Điển, Ấn Độ , Thái Lan…Trong dó Mỹ, Brasil, Thái Lan có tỷ lệ dùng xăng sinh học lên tới (20 - 25) %, E.20, E.25, chí có nơi lên tới (85 %), E.85 Ở Việt Nam bước đầu dùng xăng E.5 kể từ tháng năm 2010, phạm vi ứng dụng chưa rộng khắp, người dân dè dặt với nhiều lý khác Đặc biệt sản lượng ethanol sản xuất nước hạn chế chưa đáp ứng nhu cầu xã hội đồng tình tham gia Bộ công thương có dự thảo việc sử dụng xăng sinh học nước kể từ năm 2015 Theo nhà phân phối kinh doanh xăng dầu bắt buộc phải phối trộn nhiên liệu sinh học vào xăng dầu với tỷ lệ từ (4-10) % (E.4 đến E.10) Từ bối cảnh việc đưa phần mềm mô hệ thống thiết bị sản xuất ethanol dùng làm phương tiện để giảng dạy, qua sinh viên dễ dàng tiếp thu, tạo hưng phấn góp phần xây dựng thúc đẩy nhân tố tích cực cho việc sử dụng, sản xuất nguồn nhiên liệu mà hướng tới 2.3.2: Phần mềm Macromedia Director MX 2.3.2.1 Phạm vi ứng dụng Trước hết biết để thực việc mô dự án, chi tiết đơn giản hay hệ thống có nhiều phần mềm khác để thực tùy thuộc vào sở thích khả sử dụng phần mềm Các phần mềm so sánh dao mà tùy thuộc vào mục đích sử dụng để làm việc cho phù hợp Ví dụ xắt hành nên dùng dao nhỏ, không nên dùng dao lớn mặt dù làm điều Hiện có nhiều phần mềm ứng dụng để mô hoạt động hệ thống xản xuất ethanol Sau nghiên cứu phần mềm khác tác giả chọn phần mềm Macromedia Director MX phù hợp cho dự án 2.3.2.2 Cài đặt khởi động chương trình Macromedia Director MX a Cài đặt Việc cài đặt tương tự phần mềm ứng dụng khác Bước 1: Chạy file cài đặt “Director_8.5_Installer.exe” xuất hộp thoại sau: Bước 2: Nhập tên số Serial vào hộp thoại chọn OK (Số serial file “Serial.txt”) Bước 3: Chọn “Next” xuất hộp thoại ta chọn “Yes” tiếp tục xuất hộp thoại ta chọn “Instal Now” xuất hộp thoại sau: Bước 4: Chọn đường dẫn cài đặt chọn “Next” xuất hộp thoại khác tiếp tục chọn “Next” xuất hộp thoại sau: Chương trình chạy cài đặt vòng 15 giây Sau xuất hộp thoại ta chọn “Finish” cài đặt kết thúc b Khởi động chương trình Macromedia Director Để khởi động cửa sổ chương trình ta vào “Start\All Programs\Macromedia Director 8.5\ Driector 8.5” hình sau Giao diện khởi động chương trình lên có dạng 2.3.2.3 Cách sử dụng cửa sổ phần mềm Macromedia Director Trong phần mềm Macromedia Director có nhiều cửa sổ điều khiển diễn viên Sau cửa sổ khởi động phần mềm Cửa sổ diễn viên Sân khấu Cửa sổ thuộc tính Cửa sổ tiến trình Các cửa sổ khác dùng để tạo diễn viên Cửa sổ Paint Cửa sổ Vector Cửa sổ Text 31 2.3.4.4: Bình gia nhiệt dấm tinh Giấm Hơi nóng vào Lỏng Giấm vào Hình 8: Bình gia nhiệt dấm tinh  Chức năng: Giúp tháp làm việc ổn định hơn, dấm trước đưa vào tháp phải gia nhiệt đến nhiệt độ khoảng 85OC  Nguyên lý: Bình gia nhiệt dấm tinh làm việc theo nguyên lý trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn dạng ống xoắn, bão hòa khô bên ống xoắn trao đổi nhiệt với dấm bên ngoài, để điều chỉnh nhiệt độ dấm, người ta điều chỉnh lượng cấp vào  Các thông số: - Nhiệt độ dấm vào: tdv = 55oC - Nhiệt độ dấm ra: tdr = 85oC - Nhiệt độ vào: thv = 110oC - Nhiệt độ ra: thr = 100oC 32 2.3.4.5: Bình ngưng tụ - hồi lưu thô Nước Hơi ethanol từ bình gia nhiệt vào Ethanol ngưng tụ tháp Hơi ethanol đến bình hồi lưu Nước vào Hình 9: Bình ngưng tụ - hồi lưu thô  Chức năng: Thực trình ngưng tụ hồi lưu, giúp cho tháp làm việc ổn định, đồng thời tách lọc thải tạp chất nhẹ  Nguyên lý: Hơi Ethanol thô (gồm ethanol, nước, tạp chất…) vào bình ngưng tụ hồi lưu thực trình trao đổi nhiệt với nước, để phần ethanol ngưng tụ trở tháp, phần lại tiếp tục sang bình ngưng tụ hồi lưu 2, thực trình ngưng tụ hồi lưu, số ethanol ngưng tụ trả tháp, phần không ngưng chủ yếu tạp chất nhẹ thải  Các thông số: - Nhiệt độ Ethanol vào: tev = 80oC - Nhiệt độ Ethanol ra: ter = 70oC - Nhiệt độ nước vào: tnv = 30oC - Nhiệt độ nước ra: tnr = 45oC - Nồng độ ethanol: E = (80 – 90)% 33 2.3.4.6: Đáy tháp trung gian Qua tinh luyện Hơi vào Lỏng Hình 10: Đáy tháp trung gian  Chức năng: Gia nhiệt ethanol thô, làm cho cấu tử dễ bay lên theo chiều cao tháp, sau thải bên bình ngưng cuối  Nguyên lý: Làm việc theo nguyên lý trao đổi nhiệt gián tiếp, bão hòa ống xoắn trao đổi nhiệt với ethanol bên  Các thông số: - Nhiệt độ vào: thv = 110oC - Nhiệt độ ra: thr = 100oC - Nhiệt độ Ethanol gia nhiệt: tgn = 86oC 34 2.3.4.7: Hệ ngưng tụ - hồi lưu thải tạp chất trung gian Nước Hơi ethanol từ bình gia nhiệt vào Ethanol ngưng tụ tháp Hơi ethanol đến bình hồi lưu Hình 11: Hệ ngưng tụ - hồi lưu thải tạp chất trung gian  Chức năng: Hệ có chức bổ sung ethanol giúp tháp làm việc ổn định, đồng thời sàn lọc thải hầu hết tạp chất nhẹ  Nguyên lý: Hệ làm việc theo nguyên lý trao đổi nhiệt kiểu vách ngăn dạng ống chùm Hơi ethanol bên ngoài, nước làm mát bên ống Ethanol sau ngưng tụ trả tháp, số lại chưa ngưng tạp chất nhẹ sàn lọc qua bình ngưng tụ - hồi lưu tiếp theo, để cuối cho tạp chất nhẹ chưa ngưng thải  Các thông số: - Nhiệt độ nước vào: tnv = 30oC - Nhiệt độ nước ra: tnr = 45oC - Nhiệt độ Ethanol vào bình ngưng đầu: tev = 80oC - Nhiệt độ đường thải tạp chất nhẹ: - Nồng độ Ethanol hồi lưu: tth = 70oC E = (98 - 99)% 35 2.3.4.8: Đáy tháp tinh chế Hình 12: Đáy tháp tinh chế  Chức năng: Cấp nhiệt cách ổn định cho tháp đồng thời thải bỏ tạp chất khác  Nguyên lý: Hơi bão hòa khô cấp trực tiếp từ đáy thông qua lượng nước có đáy mang nhiệt cung cấp cho mâm tháp đồng thời thực trình ngưng tụ - bay  Các thông số: - Nhiệt độ vào: thv = (104 – 105)oC - Nồng độ ethanol: E = 0% 2.3.4.9: Bộ xả bã tháp tinh chế Hình 13: Bộ xả bã tháp tinh luyện  Chức nguyên lý làm việc giống xả bã tháp thô 36 2.3.4.10: Bộ tách tạp chất nặng (fufurol) Nước Hơi ethanol vào Lỏng ethanol vào Nước vào Hình 14: Bộ tách tạp chất nặng  Chức năng: Dùng để loại bỏ tạp chất nặng ethanol chưa thải bỏ hết đáy  Nguyên lý: Dựa vào nhiệt độ sôi để người ta trích từ mâm: 12,13,14 dạng mâm: 18,19 dạng lỏng Các tạp chất cho ngưng tụ, làm mát đưa bình thu hồi  Các thông số: - Nhiệt độ hơi: th = 92oC - Nhiệt độ lỏng: tl = 84 oC 37 2.3.4.11: Hệ ngưng tụ - hồi lưu – thải tạp chất tinh chế Nước Hơi ethanol từ bình gia nhiệt vào Ethanol ngưng tụ tháp Hơi ethanol đến bình hồi lưu Hình 15: Hệ ngưng tụ - hồi lưu – thải tạp chất tinh chế  Chức năng: Hồi lưu trả tháp lượng ethanol đáng kể, giúp tháp làm việc ổn định, nồng độ ethanol mâm đỉnh đạt cao tinh khiết nhất, đồng thời thải lượng tạp chất nhẹ sót lại từ tháp trung gian  Nguyên lý: Hệ làm việc theo nguyên lý trao đổi nhiệt dạng ống chùm giống hệ tháp trung gian  Các thông số: - Nhiệt độ nước vào: tnv = 30oC - Nhiệt độ nước ra: tnr = (40 – 45)oC - Nhiệt độ Ethanol vào bình ngưng 1: tev = 76oC - Nhiệt độ Ethanol bình ngưng cuối: ter = (70 – 72)oC - Nồng độ Ethanol đỉnh: E = 99% 38 2.3.4.12: Bình làm mát ethanol tinh khiết Nước Lỏng ethanol vào Sản phẩm Nước vào Hình 16: Bình làm mát ethanol tinh khiết  Chức năng: Bình có chức làm giảm nhiệt độ ethanol tinh khiết lấy từ đỉnh với nhiệt độ môi trường, để trình bảo quản tồn trữ an toàn tránh thất thoát  Nguyên lý: Làm việc theo nguyên lý trao đổi nhiệt vách ngăn dạng ống xoắn Ethanol bên ống nước bên 2.3.5: Hệ thống tháp chưng cất hoàn chỉnh Phần tác giả trình bày sản phảm phần mềm mô hệ thống sản suất ethanol giới thiệu 39 2.3.5.1 Hệ thống tháp chưng cất thô Hình 17: Nguyên lý làm việc hệ thống tháp chưng cất thô 40 2.3.5.2 Hệ thống tháp trung gian Hình 18: Nguyên lý làm việc hệ thống tháp trung gian 41 2.3.5.3 Hệ thống tháp tinh chế Hình 19: Sơ đồ nguyên lý làm việc hệ thống tháp tinh chế 42 2.4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 2.4.1: Tính khoa học Đề tài mang tính ứng dụng, có kết hợp khoa học công nghệ thông tin khoa học chuyên ngành thiết bị trao đổi nhiệt, để tạo sản phẩm dùng làm phương tiện giảng dạy có hiệu 2.4.2: Khả triễn khai, ứng dụng Được dùng vào việc giảng dạy, học tập sinh viên ngành công nghệ nhiệt - điện lạnh, công nghệ thực phẩm… 2.4.3: Hiệu kinh tế xã hội Giảm thời gian lên lớp, sinh viên tiếp thu nhanh, xác vấn đề kỹ thuật 43 PHẦN 3: KẾT LUẬN 3.1: Kết luận Đề tài hoàn thiện, đáp ứng yêu cầu đề thời hạn qui định 3.2: Kiến nghị Đề tài sử dụng cho việc giảng dạy học tập, sinh viên nghành Công nghệ Nhiệt – Điện lạnh, Công nghệ Thực phẩm, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, Hồ Chí Minh 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Xoa, Nguyễn Trọng Khuôn, Hồ Lê Viên – Sổ tay Quá trình Thiết bị công nghệ hóa – nhà xuất KHKT 1982 [2] Đoàn Tấn Sang – Đồ án tốt nghiệp – Khoa CKĐ – 2002 [3] Báo ngày Thanh niên, Tuổi trẻ, internet [...]... ta nhận được sản phẩm có nồng độ ethanol cao nhất 22 a) Hệ thống tháp chưng cất thô Nước ra Nước ra Tạp chất nhẹ Nước vào Nước vào Qua trung gian Hình 1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tháp chưng cất thô 23  Chức năng của hệ tháp chưng cất thô Hệ tháp này có chức năng là tách các thành phần có trong dấm chín như: xác men, đường sót, nước, các tạp chất nặng và nhẹ khác… ra khỏi ethanol, để sản phẩm đạt... thiết bị sản xuất ethanol Ở đây, đường được pha loãng có nồng độ khoảng 10 độ đường (10bé), quá trình ủ men là quá trình yếm khí, thời gian này men giống ngừng sinh sản, chủ yếu tham gia vào việc sản sinh ethanol đồng thời thải một lượng CO2 nhất định (CO2 được chuyển đến một hệ thống thu hồi riêng) Sau một thời gian lượng đường trong bồn được men tiêu thụ hoàn toàn Cuối cùng các thành phần trong bồn... này xuất hiện hộp thoại như hình bên và ta hiệu chỉnh chế độ màu  Cách sử dụng kênh hiệu ứng chuyển đổi Kênh này được sử dụng khi cần chuyển đổi từ màng này sang màng khác hoặc từ cảnh này sang cảnh khác trong cùng đoạn phim Cách sử dụng: Bước 1: Double click và frame cần chuyển đổi, xuất hiện hộp thoại Trasition Bước 2: Chọn hiệu ứng chuyển đổi và cho trình chiếu thử đến khi thấy phù hợp  Cách sử dụng. .. của tháp Lượng ethanol ngưng tụ ở đáy tháp được chuyển sang tháp tinh chế 26 c) Hệ thống tháp tinh chế Nước ra Nước ra Nước ra Thải tạp chất nhẹ Nước vào Từ trung gian tới Nước vào Nước vào Sản phẩm cuối Hình 3: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tháp tinh chế 27  Chức năng: Chức năng của tháp tinh chế là loại bỏ toàn bộ các tạp chất nhẹ và nặng còn lại trong hỗn hợp, đồng thời nâng cao nồng độ ethanol lên 99%... nước trong tháp Điều này nghĩa là khi mức nước trong đáy tháp lớn hơn 2/3 chiều cao thì phao nổi kéo theo van để nước thoát ra ngoài, còn ngược lại thì phao sẽ ép lên ti van để không cho nước thoát ra 30 2.3.4.3: Bình gia nhiệt dấm - ngưng tụ - hồi lưu Giấm ra có nhiệt độ cao Hơi ethanol vào Hơi ethanol ra Ethanol ngưng Hình 7: Bình gia nhiệt dấm - ngưng tụ - hồi lưu  Chức năng: Tận dụng nhiệt trong. .. thải các tạp chất nhẹ  Nguyên lý: Hơi Ethanol thô (gồm ethanol, nước, các tạp chất…) vào bình ngưng tụ hồi lưu 1 sẽ thực hiện quá trình trao đổi nhiệt với nước, để rồi một phần ethanol được ngưng tụ trở về tháp, phần hơi còn lại tiếp tục sang bình ngưng tụ hồi lưu 2, ở đây cũng sẽ thực hiện quá trình ngưng tụ hồi lưu, số ethanol ngưng tụ cũng được trả về tháp, phần không ngưng chủ yếu là tạp chất nhẹ... lý: Ethanol có nồng độ 55% được nạp vào mâm thứ 16 của tháp tinh chế Hơi bão hòa được cấp trực tiếp vào đáy tháp, nhiệt làm cho hơi nước và ethanol bay lên các mâm của tháp, quá trình này vẫn là quá trình ngưng tụ - bay hơi, nhiệt độ sẽ giảm dần theo chiều cao của tháp, càng lên cao nồng độ ethanol càng lớn và ở đỉnh tháp là 99% Tuy nhiên trong ethanol vẫn còn một lượng tạp chất nhẹ nhất định do đó ethanol. .. càng lên cao nồng độ ethanol càng tăng, đồng thời các tạp chất nhẹ cũng tăng theo (este, andehit…) Do đó ethanol sau khi thực hiện các quá trình ngưng tụ hồi lưu để sàng lọc các tạp chất nhẹ và nó sẽ được thải theo đường thải ở bình ngưng cuối cùng 24 b) Hệ thống tháp trung gian Nước ra Nước ra Thải tạp chất nhẹ Từ thô đến Nước vào Nước vào Qua tinh luyện Hình 2: Sơ đồ nguyên lý hệ thống tháp trung gian... các bước sau: Bước 3: Tăng hoặc giảm thời gian di chuyển đầu đọc trong 1 giây Bước 1: Click vào đây để cửa sổ tiến trình mở thêm các kênh hiệu ứng Bước 2: Double Click Xuất hiện hộp thoại Tempo như trên - Thử trình chiếu lại với thời gian đã hiệu chỉnh, nếu chưa đạt thì hiệu chỉnh lại cho đến khi phù hợp 20 2.3.3: Qui trình sản xuất ethanol tinh khiết 2.3.3.1: Men giống Men từ phòng thí nghiệm cung... = (104 – 105)oC - Nồng độ Ethanol: E = 0% 29 2.3.4.2: Bộ xả bã tự động Hình 6: Bộ xả bã tự động  Chức năng: Bộ xả bã tự động có chức năng loại bỏ nước, tạp chất, xác men và các thành phần khác, đồng thời luôn giữ mức nước trong đáy tháp bằng 2/3 chiều cao đáy, không cho hơi thoát ra môi trường bên ngoài  Nguyên lý: Bộ xả bã tự động bao gồm một bình thép không gỉ, kín, bên trong có gắn một phao nối