Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc 1 nồi dung dịch nước cà chua

Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 KHOA NƠNG NGHIỆP & SINH HỌC ỨNG DỤNG Bộ mơn Cơng nghệ thực phẩm NHIỆM VỤ NIÊN LUẬN KỸ THUẬT CƠ SỞ Họ tên sinh viên: TRƯƠNG VĨNH HÙNG Lớp: Công nghệ thực phẩm khóa 29 Thời gian thực hiện: từ 23/10/2006 đến 08/12/2006 TÊN NIÊN LUẬN: Tính tốn thiết kế hệ thống cô đặc nồi dung dịch nước cà chua Số liệu ban đầu: - Năng suất nhập liệu: tấn/h - Nồng độ đầu: 8% - Nồng độ cuối: 40 % - Nhiệt độ nhập liệu: 30 0C - Áp suất đốt: 250 kPa - Áp suất thứ: 65 kPa - Loại thiết bị: cô đặc màng KẾT QUẢ THU NHẬN: - Bản thuyết minh số liệu tính tốn thiết bị chính, thiết bị phụ tính khí số chi tiết - Bản vẽ thiết bị khổ A1 Cán hướng dẫn T.s Nguyễn Văn Mười Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 NHẬN XÉT CỦA THẦY HƯỚNG DẪN Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 MỤC LỤC Trang NHIỆM VỤ NIÊN LUẬN KỸ THUẬT CƠ SỞ 01 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN 02 LỜI NÓI ĐẦU 06 PHẦN I: GIỚI THIỆU 07 A.TỔNG QUAN VỀ NGUYÊN LIỆU .07 B Q TRÌNH CƠ ĐẶC 09 C CÁC LOẠI THIẾT BỊ CÔ ĐẶC: 09 1.Thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm 09 2.Thiết bị cô đặc phòng đốt treo .09 3.Thiết bị đặc phịng đốt 09 4.Thiết bị đặc tuần hồn cưỡng 10 5.Thiết bị cô đặc màng 10 Thiết bị đặc có vành dẫn chất lõng 10 THUYẾT MINH QUY TRÌNH CƠ ĐẶC .13 Phần II: TÍNH TỐN THIẾT BỊ CHÍNH 14 I TÍNH CÂN BẰNG VẬT LIỆU .14 II TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LƯỢNG 14 2.1 Xác định áp suất nhiệt độ 14 2.2 Xác định tổn thất nhiệt độ 15 2.2.1 Tổn thất nhiệt độ nồng độ tăng cao 15 2.2.2 Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh tăng cao 16 2.3 Nhiệt độ sơi hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ thống cô đặc .16 2.3.1 Nhiệt độ sôi dung dịch 16 2.3.2 Hiệu số nhiệt độ hữu ích hệ thống đặc .17 III TÍNH BỀ MẶT TRUYỀN NHIỆT CỦA BUỒNG ĐỐT 17 3.1 Tính hệ số truyền nhiệt 17 3.1.1 Tính hệ số cấp nhiệt ngưng tụ α1 18 3.1.2 Tính hệ số cấp nhiệt α .18 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 3.2 Nhiệt lượng tiêu thụ cho q trình đặc .21 3.2.1 Nhiệt lượng dùng để đun nóng dung dịch đến nhiệt độ sôi 22 3.2.2 Nhiệt lượng để bốc nước 22 3.2.3 Nhiệt lượng tổn thất 22 3.3 Lượng đốt cần thiết cho q trình đặc 23 3.4 Tính bề mặt truyền nhiệt 23 IV TÍNH KÍCH THƯỚC BUỒNG BỐC VÀ BUỒNG ĐỐT .23 4.1 Tính kích thước buồng bốc 23 4.2 Kích thước buồng đốt 24 4.2.1 Xác định tổng số ống truyền nhiệt 24 4.2.2 Xác định đường kính buồng đốt 24 4.3 Kích thước ống dẫn 24 4.3.1 Ống nhập liệu 25 4.3.2 Ống tháo sản phẩm 25 4.3.3 Ống dẫn đốt .26 4.3.4 Ống dẫn thứ .26 TỔNG KẾT THIẾT BỊ CHÍNH .28 PHẦN III: THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BADOMET 29 I LƯỢNG NƯỚC LẠNH LÀM NGUỘI TƯỚI VÀO THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BADOMET 29 II THỂ TÍCH KHƠNG KHÍ VÀ KHÍ KHƠNG NGƯNG CẦN RÚT RA KHỎI THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 29 2.1 Nhiệt độ khơng khí 29 2.2 Khối lượng khơng khí cần rút khỏi thiết bị ngưng tụ 30 2.3 Thể tích khơng khí rút khỏi thiết bị ngưng tụ 00C 760mmHg 30 2.4 Thể tích khơng khí cần rút khỏi thiết bị ngưng tụ điều kiện làm việc thiết bị 30 III CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU CỦA THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BADOMET .31 3.1 Đường kính thiết bị ngưng tụ 31 3.2 Kích thước ngăn 31 3.3 Chiều cao thiết bị ngưng tụ .32 3.4 Đường kính ống Badomet .33 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 3.5 Chiều cao ống Badomet 33 3.6 Chọn đường kính ống dẫn thiết bị ngưng tụ 35 IV CÔNG SUẤT BƠM .35 4.1 Áp suất toàn phần bơm .35 4.2 Công suất bơm 35 TỔNG KẾT THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ BƠM 38 PHẦN IV: TÍNH CƠ KHÍ 39 I BUỒNG ĐỐT 40 1.1 Bề dày thân hình trụ 40 1.2 Đáy nắp .41 1.2.1 Chiều dày đáy elip 41 1.2.2 Chiều dày vĩ ống .42 II BUỒNG BỐC 43 2.1 Nắp thiết bị .43 2.1.1 Chiều dày tính theo áp suất 43 2.1.2 Chiều dày tính theo áp suất ngồi 43 2.2 Chiều dày buồng bốc .45 III CHỌN MẶT BÍCH VÀ ĐỆM 46 3.1 Mối ghép bích thân với đáy nắp 46 3.2 Mối ghép bích để nối phận thiết bị ống dẫn .46 IV TAY TREO THIẾT BỊ 47 4.1 Khối lượng buồng đốt 47 4.1.1 Khối lượng thân buồng đốt .47 4.1.2 Khối lượng ống truyền nhiệt 47 4.1.3 Khối lượng vĩ ống 47 4.1.4 Khối lượng đáy 48 4.2 Khối lượng buồng bốc .48 4.2.1 Khối lượng thân .48 4.2.2 Khối lượng nắp 48 4.3 Khối lượng dung dịch thiết bị 49 4.4 Tổng khối lượng thiết bị 49 PHẦN V: TÀI LIỆU THAM KHẢO .51 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 LỜI NÓI ĐẦU Sau học qua phần lý thuyết trình thiết bị công nghệ chế biến thực phẩm chúng em có điều kiện tìm hiểu thực tế, tận mắt nhìn thấy cấu tạo thiết bị nhà máy sản xuất thực phẩm( Nhà máy đường Bến Tre), chúng em trực tiếp thiết kế thiết bị nhằm phục vụ cho ngành công nghệ thực phẩm thiết bị cô đặc hay thiết bị sấy Và hội để chúng em hiểu cách thiết kế thiết bị dùng chế biến thực phẩm.Ngoài ra, cịn giúp cho sinh viên chúng em có kỹ tìm hiểu tài mạng, thư viện,… Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô môn, đặc biệt huớng dẫn thầy Nguyễn Văn Mười giúp em hoàn thành đồ án Tuy nhiên, với phần kiến thức cịn hạn hẹp đồ án khơng tránh sai sót, mong q thầy đóng góp để đồ án hồn thiện Xin chân thành cảm ơn! Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 PHẦN I: GIỚI THIỆU A.Tổng quan nguyên liệu: Cây cà chua( Lycopercium esculentum Mill) Họ cà: Solanaceae Tên tiếng Anh: Tomato Cà chua có nguồn gốc Pêru Ecuador, nước Nam Mỹ thuộc khu vực nhiệt đới khô nhiều nắng Cà chua loại rau có giá trị kinh tế cao, hàm lượng vitamin lớn, đặc biệt vitamin C- có vai trị quan trọng việc phát triển thể, giúp tăng cường sức đề kháng, phòng ngừa nhiều bệnh nhiễm trùng giải độc tốt Ở Việt Nam, lịch sử trồng cà chua 100 năm Trong năm gần nước ta, diện tích trồng cà chua ngày tăng Điều kiện thiên nhiên, khí hậu đất đai nước ta thích hợp cho cà chua sinh trưởng phát triển Vì vậy, cà chua trồng rộng rãi nước ta, chủ yếu vùng đồng trung du Bắc Bộ Cà chua có nhiều giống, giống có đặc tính cơng nghệ riêng, thuận lợi cho nhu cầu sử dụng đa dạng, chúng khác hình dáng, độ lớn, màu sắc, chất lượng quả,…Theo giá trị sử dụng hình dạng quả, chia cà chua làm ba nhóm giống sau: - Cà chua hồng: loại trồng phổ biến Quả có hình dạng hồng, khơng có múi múi không rõ Chất lượng tươi chế biến cao thịt dày, hàm lượng đường cao Hầu hết nhóm giống lai tạo - Cà chua múi: to, nhiều múi rõ rệt, phần lớn giống thuộc nhóm có chất lượng so với cà chua hồng nên sử dụng sản xuất - Cà chua bi: nhỏ, bầu dài, thường trồng rộng rãi vùng núi cao ven biển miền Trung Cà chua thuộc nhóm thường chứa lượng acid cao, hạt nhiều, khả chống chịu cao nên sử dụng làm vật liệu tạo giống Quả cà chua có giá trị dinh dưỡng cao Trong có loại vitamin A, B, C, D Vitamin C cà chua nấu chín bị bay tương đối ít, phần lớn hàm lượng chúng giữ lại cà chua có chứa acid citric, acid vừa có tác dụng bảo vệ vitamin C vừa có tác dụng làm tiêu chất béo Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 Trong xanh có 0.1- 0.3% tinh bột, chin hầu hết tinh bột chuyển thành đường Vị đắng cà chua solarnin, lượng chất cà chua xanh mg% tăng lên mg% cà chua chín Cà chua giàu vitamin C(20- 40 mg%) carotene(1.2- 1.6 mg%) Ở độ chín hồn tồn, lượng vitamin C carotene đạt tỷ lệ cao nhất, lượng acid giảm, lượng đường tăng, thịt có vị lúc cịn xanh Lượng protopectin giảm làm cho vỏ dễ tách bị mềm Cà chua chín có chất lượng tốt so với cà chua chín thời gian bảo quản Lớp thịt dày, buồng đựng hạt bé, chất lượng cao Với cà chua, chế biến thành sản phẩm khác nhau, chẳng hạn như: nước ép cà chua đặc, cá sốt cà,… Bảng 1: Thành phần hóa học cà chua Thành phần Tỷ lệ Nước 84 - 88 % Đường 3-6% Protein 0.25 - % Axit 0.25 - 0.5 % Cellulose 0.8 % Chất tro 0.4 % Vitamin C 10 - 40 mg% Caroten 1.2 - 1.6 mg% Vitamin B1 0.05 - 16.5 mg% Vitamin B2 0.05 - 0.07 mg% Vitamin PP 0.5 - 16.5 mg% Axit Pentotenic 100 - 165 mg% Đồ án mơn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 B Q TRÌNH CƠ ĐẶC: Cơ đặc q trình làm tăng nồng độ chất rắn hòa tan dung dịch cách tách bớt phần dung môi qua dạng Q trình đặc thường tiến hành trạng thái sôi, nghĩa áp suất riêng phần dung môi bề mặt dung dịch áp suất làm việc thiết bị Q trình đặc tiến hành áp suất khác nhau(áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư ) Khi làm việc áp suất thường(áp suất khí ) ta dùng thiết bị hở, làm việc áp suất khác ta dùng thiết bị kín Q trình đặc làm việc liên tục hay gián đoạn, tiến hành hệ thống đặc nồi hay hệ thống cô đặc nhiều nồi Quá trình đặc ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp hóa học thực phẩm đặc xút, đường, sữa, cà chua… với mục đích làm tăng nồng độ dung dịch loãng C CÁC LOẠI THIẾT BỊ CƠ ĐẶC: 1.Thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm: dùng để đặc dung dịch có độ nhớt lớn, dung dịch có nhiều váng, cặn - Ưu điểm: cấu tạo đơn giản, dễ cọ rửa sửa chữa - Khuyết điểm: tốc độ tuần hoàn nhỏ, nên hệ số truyền nhiệt thấp 2.Thiết bị đặc phịng đốt treo: dùng để đặc dung dịch có kết tinh ứng dụng rộng rãi cơng nghiệp hóa chất - Ưu điểm: + Mức độ đối lưu mạnh + Hơi thứ bốc lên gặp ống dẫn đốt nên bốc mạnh + Phịng đốt tháo khỏi thiết bị để cọ rửa sữa chữa - Khuyết điểm:cấu tạo phức tạp kích thước thiết bị lớn 3.Thiết bị đặc phịng đốt ngồi: - Ưu điểm : + Giảm bớt khoảng cách theo chiều cao buồng đốt khơng gian bốc hơi, điều chỉnh tuần hoàn + Hoàn toàn tách hết bọt, buồng đốt cách xa khơng gian + Có khả sử dụng không gian phận phân ly loại ly tâm + Một không gian nối với hai hay nhiều buồng đốt luân phiên sữa chữa buồng đốt mà ngừng sản xuất Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 4.Thiết bị đặc tuần hồn cưỡng bức: - Ưu điểm: tránh tượng bám cặn bề mặt truyền nhiệt đặc dung dịch có độ nhớt lớn mà tự nhiên khó thực - Khuyết điểm: tốn điện để bơm 5.Thiết bị cô đặc màng : - Ưu điểm : áp suất thủy tĩnh nhỏ nên tổn thất nhiệt độ thủy tĩnh nhỏ Có thể đặc dung dịch có nồng độ cao - Khuyết điểm : + Khó làm ống dài + Khó điều chỉnh áp suất đốt mức dung dịch dao động, khơng thích hợp với dung dịch nhớt dung dịch kết tinh Thiết bị đặc có vành dẫn chất lõng: loại thiết bị thích hợp với dung dịch đậm đặc, kết tinh dung dịch nhớt - Ưu điểm: + Tốc độ tuần hoàn tương đối lớn + Bề mặt truyền nhiệt bị bám cặn *Đặc điểm loại thiết bị dự định thiết kế: - Loại kiểu cấu tạo thiết bị cô đặc lựa chọn sở tính chất lý hố dung dịch cần cô đặc độ nhớt, tổn thất nhiệt độ sơi,… Các tính chất dung dịch đồng thời định việc lựa chọn vật liệu để chế tạo thiết bị - Cấu tạo thiết bị cô đặc cần thoả mãn yêu cầu chung mặt công nghệ mặt kết cấu phải đạt tiêu kinh tế- kỹ thuật tối ưu + Thỏa mãn yêu cầu công nghệ nghĩa bảo đảm chất lượng cao sản phẩm, với dung dịch tính chất suốt khơng biến màu, với dung dịch khác sản phẩm không bị phân hủy nhiệt độ cao hai trường hợp liên quan đến thời gian lưu dung dịch thiết bị Các loại thiết bị cô đặc phải đảm bảo lượng sản phẩm bị tổn thất + Yêu cầu mặt kết cấu thiết bị bao gồm suất cao, cường độ truyền nhiệt lớn với thể tích thiết bị nhỏ tốn kim loại chế tạo, cấu tạo đơn giản, giá thành rẻ, làm việc ổn định đáng tin cậy, thuận tiện quan sát, lắp ráp, thay sửa chữa + Ngoài thiết bị phải thỏa mãn yêu cầu: thiết bị trao đổi nhiệt, cụ thể có hệ số truyền nhiệt lớn, tách khí khơng ngưng khỏi đốt bọt khí khỏi thứ tốt, tháo nước ngưng liên tục triệt để, -Với dung dịch tạo bọt mạnh nên dùng thiết bị loại màng với màng từ lên 10 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 η : hiệu suất bơm tính từ tích hiệu suất qua bơm η b qua độ truyền từ động η u hiệu suất động η M : η = η b *η u *η M Chọn loại bơm sử dụng bơm pittơng ⇒ η = 0.8 ÷ 0.9 , chọn η = 0.8 3000 *12 N = 3600 = 0.12255 kW 102 * 0.8 Để có lượng dự trữ, động dùng cần có cơng suất lớn cơng suất tính: Nt = β * N β = : hệ số dự trữ ( Bảng 2.1/77- Tính tốn q trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm_ Tập 1NGUYỄN BIN) N t = * 0.12255 = 0.2451kW = 245.1W 36 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 1 Thiết bị ngưng tụ 2 Tấm ngăn Ống badomet Gờ chảy tràn Lỗ gờ Hình: Thiết bị ngưng tụ Badomet 37 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 TỔNG KẾT THIẾT BỊ NGƯNG TỤ VÀ BƠM ● Nhiệt độ ngưng tụ: t ng = 70.50 C Lượng nước cần thiết để tưới vào thiết bị ngưng tụ: Gn = 24.4 kg s Thể tích khơng khí cần rút khỏi thiết bị điều kiện áp suất làm việc thiết bị Gn = 7.3 * 10 −3 kg s ngưng tụ: Đường kính thiết bị ngưng tụ: Dnt = 0.6 m Chiều cao thiết bị ngưng tụ: H nt = 4.9 m Số ngăn: ngăn Đường kính ống Badomet: d = 273.05 mm Chiều cao ống Badomet: H Badomet = 7.65 m Áp suất tồn phần bơm: H = 12 m Cơng suất bơm: N t = 245.1 W 38 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 PHẦN IV: TÍNH CƠ KHÍ ( Tham khảo tài liệu: Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất_ Tập 2) Ứng suất làm việc thiết bị: Vật liệu làm vỏ thiết bị: thép không gỉ 12MX Ứng suất cho phép xác định theo công thức: [σ ] = σ k *η , N m2 [σ ] = σ c * η , N m2 nb nc σ k , σ c : giới hạn bền kéo chảy nb , nc : hệ số an toàn theo giới hạn bền, theo giới hạn chảy η : hệ số điều chỉnh σ k = 450.10 ( N m ) σ c = 240.10 ( N m ) nb = 2.6 nc = 1.5 (Bảng XII.4/309) (Bảng XIII.3/356) η = (Bảng XIII.2/356) 450.10 * = 173.1 * 10 ( N m ) 240.10 ⇒ [σ ] = * = 160 * 10 ( N m ) ⇒ [σ ] = Chọn giá trị ứng suất nhỏ hai giá trị ứng suất vừa tính được: ( ⇒ chọn [σ ] = 160.10 N m ) Hằng số bổ sung C: C = C1 + C + C3 , m (Công thức XIII.17/363) C1 : bổ sung ăn mòn, xuất phát từ điều kiện ăn mịn vật liệu mơi trường thời gian làm việc thiết bị 39 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 Đối với vật liệu bền( 0.05- 0.1 mm/năm) lấy C1 =1 mm( tính theo thời gian làm việc 15- 20 năm) C : đại lượng bổ sung hao mịn, bỏ qua( C cần tính đến trường hợp nguyên liệu có chứa hạt rắn chuyển động với tốc độ lớn thiết bị Đại lượng C thường chọn theo thực nghiệm Đa số trường hợp tính tốn thiết bị hóa chất ta bỏ qua) C3 : đại lượng bổ sung dung sai chiều dày, C3 = 1mm Hằng số bổ sung: ⇒ C = 0.001 + + 0.001 = 0.002 ( m ) I BUỒNG ĐỐT: 1.1 Bề dày thân hình trụ: Vật liệu làm vỏ thiết bị: thép không gỉ 12MX S= Dd * p + C , m ( Công thức XIII.8/360) * ϕ * [σ ] − p Trong đó: Dd : đường kính buồng đốt, Dd = 0.5 m ϕ : hệ số bền thiết bị theo phương dọc, ϕ = 0.95( Bảng XIII.8/362) [σ ] : ứng suất cho phép thiết bị, [σ ] = 160.106 N/m2 C : số bổ sung ăn mòn dung sai chiều dày, C = 0.002 m p : áp suất thiết bị, N/m2 p = p hoi + pthuytinh p hoi = 250kPa = 25.10 N m pthuytinh = ρ * g * H = 1040.94 * 9.81 *1.44 = 14704.73 N m ρ : khối lượng riêng dung dịch chảy ống, ρ = 1040.94 kg/m3 g : gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2 H : chiều cao cột chất lõng ống, H = 1.44 m ( ⇒ p = 25.10 + 14704.73 = 264704.73 N m ⇒S = ) 0.5 * 264704.73 + 0.002 = 2.44 *10 −3 ( m ) * 0.95 *160.10 − 264704.73 Chọn S= mm 40 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 Kiểm tra ứng suất thử( dùng nước): σ= [ Dd + ( S − C ) ] * p * ( S − C ) *ϕ ≤ σc ( Công thức XIII.26/365) Áp suất thử P0 xác định sau: p0 = pthuytinh + pth , N m2 pth : áp suất thử thủy lực lấy theo bảng XIII.5/358 ( pth = 1.5 * p = 1.5 * 264704.73 = 397057.095 N m ( ) ⇒ p0 = 14704.73 + 397057.095 = 411761.825 N m ⇒σ = [ 0.5 + ( 0.004 − 0.002) ] * 411761.825 = 54.4 *10 ( N * ( 0.004 − 0.002) * 0.95 σ c 240.10 = = 200.10 ( N m ) 1.2 1.2 ⇒σ < ) σc ( thỏa điều kiện) 1.2 1.2 Đáy nắp: 1.2.1 Chiều dày đáy elip: Vật liệu làm đáy thiết bị: thép không gỉ 12MX Chọn đáy elip có gờ, với thơng số sau: Đường kính trong: Dt = 0.5 m Đường kính phơi đáy: D, = 0.634 m h = 25 mm hB = 125 mm 41 m2 ) Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 S = mm Diện tích bề mặt F = 0.31 m2( Bảng XIII.10/382) 1.2.2 Chiều dày vĩ ống: Vật liệu làm vĩ ống: thép không gỉ 12MX 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 tiết diện nhỏ cho phép f : f m = S v * ( t − d l ) ≥ f S v : chiều dày vĩ ống, mm f : phụ thuộc vào đường kính ngồi ốn truyền nhiệt( mm2), f = * d1 d1 : đường kinh lỗ, d1 = d n + = 26.67 + = 27.67 mm ⇒ f = * 27.67 = 138.35 (mm ) t = 1.5 * d n = 1.5 * 26.67 = 40.005 (mm) ⇒ Sv ≥ f 138.35 = = 11.216 (mm) t − d1 40.005 − 27.67 Chọn S v = 16 mm 37xØ26.67 42 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 II BUỒNG BỐC: 2.1 Nắp thiết bị: 2.1.1 Chiều dày tính theo áp suất trong: S= Dt * p D * t + C , m (Công thức XII.47/385) 3.8 * [σ ] * k * ϕ h − p * hb hb = 425 mm = 0.425 m ( Bảng XIII.10/382) ϕ : hệ số bền thiết bị theo phương dọc, ϕ = 0.95 C : hắng số bổ sung ăn mòn dung sai chiều dày, C = 0.002 m [σ ] : ứng suất cho phép thiết bị, [σ ] = 160.106 N/m2 k : hệ số không thứ nguyên k = 1− d Dt d : đường kính lỗ lớn khơng tăng cứng, d = 0.3556 m Dt : đường kính trong, Dt = 1.7 m ⇒ k = 1− 0.3556 = 0.7908 1.7 p : áp suất thiết bị, N/m2 p = plamviec + pthuytinh plamviec = 65kPa = 65.10 N m pthuytinh = ρ * g * H = 1173.103 * 9.81 * 0.2 = 2301.628 N m g : gia tốc trọng trường, g = 9.81 m/s2 ρ : khối lượng riêng dung dịch ống, ρ = 1173.103 kg/m3 H : chiều cao cột chất long, H = 0.2 m ⇒ p = 65000 + 2301.628 = 67301.628 N m ⇒S = 1.7 * 67301.628 1.7 * + 0.002 = 0.0025 m 3.8 *160.10 * 0.7908 * 0.95 − 67301.628 * 0.425 2.1.2 Chiều dày tính theo áp suất ngồi: S= Dt * p n D * t + C , m ( Công thức XIII.50/387) 3.8 * [σ n ] * k * k1 * ϕ h * hb Trong đó: 43 Đồ án mơn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 pn : áp suất tính tốn bên ngồi, bao gồm độ chân khơng thiết bị pn = 1.01 * 105 + 0.65 * 105 = 1.66 * 10 N m hb = 425 mm = 0.425 m ( Bảng XIII.10/382) ϕ : hệ số bền thiết bị theo phương dọc, ϕ = 0.95 C : số bổ sung ăn mòn dung sai chiều dày, C = 0.002 m k1 : hệ số, đáy có lỗ khơng tăng cứng k1 = 0.64 k : hệ số không thứ nguyên k =1− d Dt d : đường kính lỗ lớn không tăng cứng, d = 0.3556 m Dt : đường kính trong, Dt = 1.7 m ⇒ k = 1− ⇒S = 0.3556 = 0.7908 1.7 1.7 *1.66 *10 1.7 * + 0.002 = 0.0039 m 3.8 *160 *10 * 0.64 * 0.7908 * 0.95 * 0.425 ( S − C ) = 0.0039 − 0.002 = 0.0019 m < 0.01 m nên ta thêm vào khoảng mm ⇒ S ≈ mm Chọn S = 10 mm; Dt = 1.7 m; h = 0.04 m( chiều cao gờ); ht = 0.425 m; F = 3.35m2 ⇒ mđ = 268.66 kg ( Bảng XIII.10/382 XIII.11/384) Kiểm tra ứng suất thử: σ = [1.7 [D ] + * hb * ( S − C ) * p0 σ ≤ c ( Công thức XIII.51/387) 7.6 * k * k1 * ϕ h * hb * ( S − C ) 1.2 t ] + * 0.425 * ( 0.01 − 0.002 ) *1.515 *10 σ= = 35.3 *10 N m 7.6 * 0.7908 * 0.64 * 0.95 * 0.425 * ( 0.01 − 0.002) ( σ c 240.10 = = 200.10 ( N m ) 1.2 1.2 ⇒ Thỏa điều kiện 2.2 Chiều dày buồng bốc: 44 ) Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 Vật liệu làm vỏ thiết bị: thép không gỉ 12MX Chiều dày thân buồng bốc tính theo điều kiện làm việc chịu áp suất sau: p l  S = 1.25 * Dt *  nt *   E Dt  + C , m (Công thức XIII.32/370) Dt : đường kính thiết bị, Dt = 1.7 m C : số bổ sung ăn mòn dung sai chiều dày, C = 0.002 m E t : môđun đàn hồi, E t = 1.977*1011 N/m2 pn : áp suất tính tốn bên ngồi, bao gồm độ chân không thiết bị p n = 1.01 *10 + 0.65 *10 = 1.66 *10 N m l : chiều dày tính tốn, chiều dài phần thân hình trụ nắp cộng với 1/3 phần elip nắp, m 1 l = H + h + * ht = + 0.04 + * 0.425 = 3.1817 m 3  1.66 *10 3.1817   ⇒ S = 1.25 *1.7 *  * 11 1.7   1.977 *10 0.4 + 0.002 = 0.0121 m Chọn chiều dày buồng bốc: S = 14 mm III CHỌN MẶT BÍCH VÀ ĐỆM: 45 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 3.1 Mối ghép bích thân với đáy nắp:(Bảng XIII.27/419) Vị trí mặt bích Nối đáy Nối nắp Buồng bốc buồng đốt Dt(mm) 500 1700 550 D(mm) 630 1840 680 Db(mm) 580 1790 630 DI(mm) 550 1760 600 D0(mm) 511 1715 561 Bulong db M20 M20 M20 16 36 20 h(mm) 18 28 20 H(mm) 40 45 40 S1(mm) 3.2 Mối ghép bích để nối phận thiết bị ống dẫn: ( Bảng XIII.26/409) Vị trí mặt bích Dy Dn D Dδ D1 mm Bulong Loại h z Cửa đốt 150 159 260 225 202 M16 16 Cửa thứ 350 377 485 445 415 M20 12 22 Cửa nhập liệu 40 45 130 100 80 M12 12 Cửa tháo liệu 25 32 100 75 60 M10 12 Tháo nước ngưng 32 38 120 90 70 M12 12 Cửa sữa chữa 400 426 535 495 465 M20 16 22 IV TAY TREO THIẾT BỊ: 46 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 4.1 Khối lượng buồng đốt: 4.1.1 Khối lượng thân buồng đốt: mbđ = ρ*g*H * ( Dn2 − Dt2 ) , kg H= 7.2m ρ = 7850 kg / m Dt = 0.5 m Dn = 0.508 m ⇒ mbđ = 358.01 kg 4.1.2 Khối lượng ống truyền nhiệt: mong = n *π * ρ * H * Dn2 − Dt2 ( ) N = 37 ống H = 7.2 m ρ = 7850 kg / m Dt = 0.018846 m Dn = 0.02667 m ⇒ mong = 584.98kg 4.1.3 Khối lượng vĩ ống: mv = * ρ * (Vn − Vt ) ρ = 7850 kg / m D2 0.5 = 3.142 * 0.016 * = 0.003142 m 4 d 0.02767 V1 = n * π * S v * = 37 * 3.142 * 0.016 * = 0.000356 m 4 Vn : thể tích vĩ nguyên Vn = π * S v * V1 : thể tích lỗ ⇒ mv = 43.74kg 4.1.4 Khối lượng đáy: 47 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 Vật liệu làm đáy thiết bị: thép không gỉ 12MX Chọn đáy elip có gờ, với thơng số sau: Đường kính trong: Dt= 0.5m Đường kính phơi đáy: D,= 0.634m h= 25mm ht= 125mm S= 4mm ⇒ mđ = 10.1kg 4.2 Khối lượng buồng bốc: 4.2.1 Khối lượng thân: mbb = ρ*g*H * ( Dn2 − Dt2 ), kg H= 3m ρ = 7850kg / m Dt = 1.7 m Dn = 1.728m ⇒ mbb = 1775.56kg 4.2.2 Khối lượng nắp: Vật liệu làm đáy thiết bị: thép khơng gỉ 12MX Chọn đáy elip có gờ, với thơng số sau: Đường kính trong: Dt= 1.7m Đường kính phơi đáy: D,= 0.634m h= 40mm ht= 425mm S= 10mm Diện tích bề mặt F=3.35m2( Bảng XIII.10/382) ⇒ mn = 268.66kg 4.3 Khối lượng dung dịch thiết bị: 48 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 mdd = 3000kg 4.4 Tổng khối lượng thiết bị: m = mbđ + mong + mv + mđ + mbb + mn + mdd m = 358.01 + 584.98 + 43.74 + 10.1 + 1775.56 + 268.66 + 3000 = 6041.05kg Trọng lực cực đại: Gmax = m * g = 6041.05 * 9.81 = 59262.7005 ( N ) Diện tích treo: ( ) l a d Khối lượng tai treo, kg 45 15 23 2.0 Chọn bề mặt đỡ thép có tải trọng trung bình q = 80.10 N m : F= Gmax 59262.7005 = = 0.00074 m q 80.10 Tải trọng tác dụng lên tai treo: Chọn tai treo: G= Gmax 59262.7005 = = 7407.84 ( N ) 8 Chọn giá trị tay treo theo bảng XIII.36/438: Tải trọng cho phép tai treo 1.0 Bề mặt đỡ F.104, m2 89.5 Tải L trọng cho phép lên bề mặt đỡ 1.12 11 B B1 H s mm 85 90 170 49 Đồ án môn học SV: TRƯƠNG VĨNH HÙNG MSSV:2030347 a a 50 ... xúc với dung dịch nước cà chua nhiệt độ sôi dung dịch nước cà chua Xét trình truyền nhiệt lượng từ nước ngưng tụ cho dung dịch nước cà chua, ta thấy: Nếu gọi: q1: nhiệt lượng truyền từ nước ngưng... = 13 .11 0 C ⇒ α n = 45.3 * 0.34 0.5 * 13 .11 2.33 = 10 6 21. 219 W/m2độ ⇒ α = 10 6 21. 219 * 0.549 = 5830.202 W/m2độ ⇒ q2 = 5830.202 * 13 .11 = 76458.304 W/m2 Kiểm tra điều kiện: q1 − q2 * 10 0% ≤ 5% q1... tiếp xúc với đốt: ∆t1 = 17 .6 C ⇒ tT = t1 − ∆t1 = 13 8.6 − 17 .6 = 12 10 C t1 + tT 13 8.6 + 12 1 = = 12 9.80 C 2 Nội suy A theo giá trị tm, ta có: A= 19 0.940 (Trang 238- Sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất