Đồ án thiết kế dây chuyền cô đặc mía đường

TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG I Giới thiệu chung: Ngành công nghiệp mía đường ngành công nghiệp lâu đời nước ta Do nhu cầu thò trường nước ta mà lò đường với quy mô nhỏ nhiều đòa phương thiết lập nhằm đáp nhu cầu Tuy nhiên, hoạt động sản xuất cách đơn lẻ, suất thấp, ngành công nghiệp có liên quan không gắn kết với gây khó khăn cho việc phát triển cộng nghiệp đường mía Trong năm qua, số tỉnh thành nước ta, ngành công nghiệp mía đường có bước nhảy vọt lớn Diện tích mía tăng lên cách nhanh chóng, mía đường ngành đơn lẻ mà trở thành hệ thống liên hiệp ngành có quan hệ chặt chẽ với Mía đường vừa tạo sản phẩm đường làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp bánh, kẹo, sữa… đồng thời tạo phế liệu nguyên liệu quý với giá rẻ cho ngành sản xuất rượu… Trong tương lai, khả phát triển có quan tâm đầu tư tốt cho mía với nâng cao khả chế biến tiêu thụ sản phẩm Xuất phát từ tính tự nhiên mía, độ đường giảm nhiều nhanh chóng thu hoạch trễ vàkhông chế biến kòp thời Vì tính quan trọng việc chế biến, vấn đề quan trọng đặt hiệu sản xuất nhằm đảm bảo thu hồi đường với hiệu suất cao Hiện nay, nước ta có nhiều nhà máy đường Bình Dương, Quãng Ngãi, Tây Ninh, … với phát triển ạt diện tích mía, khả đáp ứng khó Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, cạnh tranh nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bò cũ kỹ ảnh hưởng mạnh đến trình sản xuất Vì tất lý trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi dây chuyền thiết bò công nghệ, tăng hiệu trình cần thiết cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bò từ Trong đó, cải tiến thiết bò cô đặc yếu tố quan trọng không hệ thống sản xuất thành phần xem thường SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -1 Một vài số liệu sản lượng đường giới (đơn vò tính: 1000 tấn): Năm Sản lượng 1945- 1952- 1965- 1977- 1978- 1979- 1980 19811946 1953 1966 1978 1979 1980 1982 1981 1993 3548 6309 9228 9185 8892 91000 97900 SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -2 II Nguyên liệu sản phẩm trình cô đặc mía đường: Đặc điểm nguyên liệu: Nguyên liệu cô đặc dạng dung dòch, gồm: − Dung môi: nước − Các chất hoà tan: gồm nhiều cấu tử với hàm lượng thấp (xem không có) chiếm chủ yếu đường saccaroze Các cấu tử xem không bay trình cô đặc Tùy theo độ đường mà hàm lượng đường nhiều hay Tuy nhiên, trước cô đặc, nồng độ đường thấp, khoảng 6-10% khối lượng Đặc điểm sản phẩm: Sản phẩm dạng dung dòch, gồm: − Dung môi: nước − Các chất hoà tan: có nồng độ cao Biến đổi nguyên liệu sản phẩm trình cô đặc: Trong trình cô đặc, tính chất nguyên liệu sản phẩm biến đổi không ngừng a Biến đổi tính chất vật lý: Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dòch tăng dẫn đến tính chất dung dòch thay đổi: − Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt − Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dòch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sôi b Biến đổi tính chất hoá học: Thay đổi pH môi trường: thường giảm pH phản ứng phân hủy amit (Vd: asparagin) cấu tử tạo thành acid Đóng cặn dơ: dung dòch chứa số muối Ca2+ hoà tan nồng độ cao, phân hủy muối hữu tạo kết tủa Phân hủy chất cô đặc Tăng màu caramen hoá đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ sản phẩm phân hủy amino acid Phân hủy số vitamin c Biến đổi sinh học: Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao) SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -3 Hạn chế khả hoạt động vi sinh vật nồng độ cao Yêu cầu chất lượng sản phẩm giá trò sinh hóa: Thực chế độ nghiêm ngặt để: − Đảm bảo cấu tử quý sản phẩm có mùi, vò đặc trưng giữ nguyên − Đạt nồng độ độ tinh khiết yêu cầu − Thành phần hoá học chủ yếu không thay đổi III Cô đặc trình cô đặc: Đònh nghóa: Cô đặc phương pháp dùng để nâng cao nồng độ chất hoà tan dung dòch hai hay nhiều cấu tử Quá trình cô đặc dung dòch lỏng - rắn hay lỏng- lỏng có chênh lệch nhiệt sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi (cấu tử dể bay hơn) Đó trình vật lý - hóa lý Các phương pháp cô đặc: − 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 thấp nhiệt độ đến mức cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường kết tinh dung môi để tăngnồng 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 Bản chất cô đặc nhiệt: Dựa theo thuyết động học phân tử: − 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 Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để phần tử đủ lượng thực trình SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -4 − Bên cạnh đó, bay chủ yếu bọt khí hình thành trình cấp nhiệt chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng phần tử bề mặt đáy tạo nên tuần hoàn tự nhiên nồi cô đặc Tách không khí lắng keo (protit) đun sơ ngăn chặn tạo bọt cô đặc Ứng dụng cô đặc: Dùng sản xuất thực phẩm: dung dòch đường, mì chính,các dung dòch nước trái cây… Dùng sản xuất hóa chất: NaOH, NaCl, CaCl 2, muối vô … SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -5 Đánh giá khả phát triển cô đặc: Hiện nay, phần lớn nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm sử dụng thiết bò cô đặc thiết bò hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn Mặc dù hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy việc cải thiện hiệu thiết bò cô đặc tất yếu Nó đòi hỏi phải có thiết bò đại, đảm bảo an toàn hiệu suất cao Đưa đến yêu cầu người kỹ sư phải có kiến thức chắn đa dạng hơn, chủ động khám phá nguyên lý thiết bò cô đặc IV Các thiết bò cô đặc nhiệt: Phân loại ứng dụng: a Theo cấu tạo: Nhóm 1: dung dòch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dòch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dể dàng qua bề mặt truyền nhiệt Gồm: − Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), có ống tuần hoàn − Có buồng đốt ( không đồng trục buồng bốc) Nhóm 2: dung dòch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dòch từ 1,5 - 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dòch 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 dòch chảy thành màng mỏng,chảy lần tránh tiếp xúc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệt thích hợp cho dung dòch thực phẩm dung dòch nước trái cây,hoa ép… Gồm: − Màng dung dòch chảy ngược, có buồng đốt hay ngoài: dung dòch sôi tạo bọt khó vỡ − Màng dung dòch chảy xuôi, có buồng đốt hay ngoài: dung dòch sôi tạo bọt bọt dễ vỡ b Theo phương pháp thực trình: SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -6 − Cô đặc áp suất thường (thiết bò hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi Thường dùng cô đặc dung dòch liên tục để giữ mức dung dòch cố đònh để đạt suất cực đại thời gian cô đặc ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dòch đạt không cao − Cô đặc áp suất chân không: Dung dòch có nhiệt độ sôi 100oC, áp suất chân không Dung dòch 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 Hệ thống cô đặc chân không gián đoạn: a Mục đích: để giữ chất lượng sản phẩm thành phần quý (tính chất tự nhiên, màu, mùi, vò, đảm bảo lượng vitamin, …) nhờ nhiệt độ thấp không tiếp xúc Oxy b Ưu điểm: − Nhập liệu đơn giản: nhập liệu liên tục bơm độ chân không thiết bò, nhập liệu theo mẻ − Tránh phân hủy sản phẩm, thao tác, khống chế dể dàng − Có thể cô đặc dung dòch đến nồng độ khác theo phương pháp gián đoạn mẻ liên tục c Nhược điểm: − Làm việc trạng thái không ổn đònh, tính chất hóa lý dung dòch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian cô đặc − Thiết bò phức tạp, có thiết bò ngưng tụ chân không − Nhiệt độ thứ thấp, không dùng cho mục đích khác Các thiết bò chi tiết cô đặc: SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -7 Thiết bò chính: − Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt − Buồng đốt , buồng bốc, đáy, nắp… − Ống: đốt, tháo nước ngưng, khí không ngưng… Thiết bò phụ: − Bể chứa sản phẩm, nguyên liệu − Các loại bơm: bơm dung dòch, bơm nước, bơm chân không − Thiết bò gia nhiệt − Thiết bò ngưng tụ Baromet − Các loại van − Thiết bò đo SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -8 Yêu cầu thiết bò 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, dể sữa chữa, tháo lắp, dể làm bề mặt truyền nhiệt − Phân bố − Xả liên tục ổn đònh nước ngưng tụ khí không ngưng − Thu hồi bọt thứ mang theo − Tổn thất lượng nhỏ − Thao tác, khống chế giản đơn, tự động hóa dể dàng SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -9 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I Sơ đồ hoạt động hệ thống cô đặc nồi gián đoạn: Nguyên lý hoạt động thiết bò cô đặc: Nguyên liệu nhập liệu vào truyền nhiệt đến nhiệt độ sôi cho vào nồi cô đặc trao đổi nhiệt với thông qua ống truyền nhiệt trở nên nhẹ tuần hoàn trở lên phía buồng bốc Tại đây, nước tách khỏi dung dòch, dung dòch theo ống tuần hoàn trung tâm xuống đáy thiết bò theo ống nhiệt trở lên Quá trình trao đổi nhiệt thực chủ yếu ống truyền nhiệt Sau nhiều lần vậy, nước tách khỏi dung dòch nhiều nồng độ dung dòch tăng, độ nhớt dung dòch tăng Do đó, tốc độ chuyển động dung dòch chậm lại sau Quá trình kết thúc dung dòch đạt nồng độ theo yêu cầu Tốc độ chuyển động tuần hoàn tăng hệ số cấp nhiệt phía dung dòch tăng, trình bốc xảy mạnh mẽ, nồng độ chất tan nhanh chóng đạt yêu cầu ngược lại Tuy nhiên hao phí lượng khuấy Do đó, ta dùng biện pháp khác tăng đường kính ống truyền nhiệt Nguyên lý hoạt động thiết bò truyền nhiệt thiết bò ngưng tụ Baromet: Hơi thứ khỏi thiết bò cô đặc dẫn vào thiết bò truyền nhiệt đun nóng cho nguyên liệu đạt đến nhiệt độ sôi Sau dẫn vào ống vào phía TBNT Baromet, nước chảy từ xuống theo ngăn phun thành tia Hơi trao đổi nhiệt với nước, áp suất thấp bơm chân không tạo ra, ngưng tụ lại, theo ống Baromet chảy Hoạt động hệ thống: a Nhập liệu: Nguyên liệu đường nhờ bơm nhập liệu đưa vào thiết bò truyền nhiệt nhiệt độ khoảng 30 0C đun nóng đến nhiệt độ cận sôi đưa vào nồi cô đặc qua cửa nhập liệu Ban đầu nhập đủ 2,5 m tiến hành cô đặc, nguyên liệu tiếp tục nhập vào đề bù lượng SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -10 TÍNH VÀ CHỌN BƠM I Bơm chân không: Tính cho giai đoạn 1: Công suất bơm chân không (Nck): Theo sách Máy thiết bò sản xuất hoá chất.:  P mm−1  m N ck = P V ( ) −  kk kk  n ck 10 m −1  P1   107910 1,125, 25−1  1,25 N ck = 8073,63.0,1532.( ) − 1 = 5,6 KW 0,75.10 1,25 − 8073 , 63   Trong đó: nck – hệ số hiệu chỉnh, chọn nck = 0,75 m – hệ số đa biến, chọn m = 1,25 Vkk – thể tích không khí cần hút, Vkk = 0,1532 m3 /s Pkk = P1 áp suất không khí đầu hút: P1 = Pkk = Pc – Ph = 0,4 – 0,3177 = 0,0823 at = 8073,63 N/m2 Pc – áp suất ngưng tụ, Pc = 0,4 at Ph - áp suất riêng phần nước nhiệt độ không khí 70,4oC ⇒ Ph = 0,3177 at P2 – áp suất đầu đẩy Chọn P2 lớn áp suất khí quyển, P2 = 1,1 at =107910 N/m2 Tính cho giai đoạn 2: Công suất bơm chân không (Nck): Theo sách Máy thiết bò sản xuất hoá chất.:  P mm−1  m N ck = P V ( ) −  kk kk  n ck 10 m −1  P1   107910 1,125, 25−1  1,25 N ck = 4512,6.0,1532.( ) − 1 = 4,09 KW 0,75.10 1,25 −  4512,6  Trong đó: nck – hệ số hiệu chỉnh, chọn nck = 0,75 m – hệ số đa biến, chọn m = 1,25 Vkk – thể tích không khí cần hút, Vkk = 0,1532 m3 /s Pkk = P1 áp suất không khí đầu hút: P1 = Pkk = Pc – Ph = 0,2 – 0,154 = 0,046 at = 4512,6 N/m2 Pc – áp suất ngưng tụ, Pc = 0,2 at SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -69 Ph - áp suất riêng phần nước nhiệt độ không khí 54,7oC ⇒ Ph = 0,154 at P2 – áp suất đầu đẩy Chọn P2 lớn áp suất khí quyển, P2 = 1,1 at =107910 N/m2 Chọn bơm chân không: Dùng bơm chân không roto không cần dầu bôi trơn, hút không khí, nước, khí lẩn bụi Chọn bơm chân không vòng nước PMK có công suất yêu cầu trục bơm 6,84 KW Các thông số khác sau : − Kiểu PMK – − Năng suất độ chân không : 0,6 m3 / s − Số vòng quay : n = 1450 v/ph − Công suất động điện : 10 KW − Lưu lượng nước : 0,02 m3/h − Khối lượng : 109 kg − Kích thước ( dài x rộng x cao) : 705 x 416 x 390 (mm) II Bơm nước vào thiết bò ngưng tụ: Công suất bơm (Nb1): Theo Sổ tay tập 1: Q.H ρ.g 0,0097.5,355.997.9,81 N b1 = = = 0,68 KW 1000.η 1000.0,75 Trong đó: Q – lưu lượng bơm, m3/s H – cột áp bơm, m ρ - khối lượng riêng chất lỏng, ρ = 997 kg/m3 g = 9,81 m/s2 η - hiệu suất bơm, chọn η= 0,75 Lưu lượng bơm ( Q ): Q = Gn / ρ = 9,685 / 997 = 0,0097 m3/s Với: Gn – lượng nước vào TBNT, Gn = 9,685 kg/s ρ - khối lượng riêng nước vào TBNT nhiệt độ đầu 25oC, ρ = 997 kg /m3 Cột áp bơm ( H ): Theo phương trình Bernoulli, CT 2.1, Ví dụ tập tập 10: P − P1 (0,2 − 1).9,81.10 + 12 + 0,379 = 5,355 m + Ho+ ∆H = H= ρg 997.9,81 Trong đó: SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -70 Ho – chiều cao hình học để nâng nước lên P1, P2 – áp suất đầu hút, đầu đẩy P1 = at, P2 = Pc = 0,2 at ∆ H – cột áp khắc phục trở lực đường ống hút đẩy ρ - khối lượng riêng nước, ρ = 997 kg/m3 g = 9,81 m/s2 a Tính Ho: Ho = P + a0 + a1 + a2 + a3 + a4 = 11,9 m Chọn Ho = 13 m Trong đó: P, a0, a1, a2, a3, a4: kích thước hình học TBNT b Tính ∆ H: ∆ H = hhút + hđẩy =0,24 + 0,139 = 0,379 m Trong hhút, hđẩy - trở lực đường ống hút đẩy − Tính hhút: hhut ω12 l1 0,79 = (λ + Σξ ) = (0,023 + 7) = 0,24m 2.g d 2.9,81 0,125 Trong đó: w1 – vận tốc nước ống hút, 4.0,0097 4.Q = 0,79 m/s w1 = = πd π 0,125 d- đường kính ống hút, d= 0,125 m g = 9,81 m/s2 l1 – chiều dài ống hút, chọn l1 = 3m Σξ - tổng hệ số trở lực đầu hút, chọn đầu hút có van lưới lọc Σξ= ρ- khối lượng riêng nước, ρ = 997 kg/m3 µ - độ nhớt nước nhiệt độ vào 25 oC, µ = 0,438.10-3 Ns/m2 λ- hệ số trở lực ma sát chảy ống, λ= f(Re) ρ.ω1.d 997.0,79.0,125 = 22,5.10 > 10 Re = = −3 0,438.10 µ Chọn độ nhám ống thép ε = 0,2 mm Regh = (d / ε )8/7 = 6.(125 / 0,2 )8/7 = 9406 Ren = 220.(d / ε )9/8 = 220.(125 / 0,2 )9/8 = 307459 Do Regh 10 = −3 0,343.10 µ ng thép chọn độ nhám ε = 0,2 mm Regh = (d / ε )8/7 = 6.(56 / 0,2 )8/7 = 3757 Re = SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -73 Ren = 220.( d / ε )9/8 = 220.(43 / 0,2 ) 9/8 = 137776 Do Re > Ren nên theo sổ tay tập 2: λ = 0,11 ( ε /d)0,25= 0,027 − Tính hđẩy: w2 l2 1,69 hday = (λ + Σξ ) = (0,027 + 0,9) = 0,48 m 2.g d 2.9,81 0,056 Trong đó: Chọn ống có kích thước đặc trưng giống ống hút d = 0,056 m ; ε = 0,2 mm l2 - chiều dài ống đẩy, l2 = m Σξ - tổng hệ số trở lực đầu đẩy, chọn đầu đẩy có khuỷu 90o Σξ = 0,9 ω2 – vận tốc nước ống đẩy, ω2 = ω1 λ - hệ số ma sát đường ống Do yếu tố không đổi nên λ = 0,027 Chọn bơm: Với công suất bơm 0,3 kW ta chọn bơm nhập liệu dung dòch đường có đặc điểm sau : chọn bơm có mã hiệu LT 24 –5 với thông số : − Lưu lượng Q = 24 m3/s − Số vòng quay 1450 v/ph − Công suất động : 1,5 KW − Đường kính miệng hút : 50 mm − Đường kính miệng đẩy : 40 mm IV Bơm tháo sản phẩm: Công suất bơm (Nb3): Theo Sổ tay tập 1: Q.H b ρ g 1,21.10 −3.12,74.1381,4.9,81 N b3 = = = 0,279 KW 1000.η 1000.0,75 Trong đó: Q – lưu lượng bơm, m3/s H – cột áp bơm, m ρ - khối lượng riêng dung dòch, ρ = 1381,4 kg/m3 g = 9,81 m/s2 η- hiệu suất bơm, chọn η= 0,75 Lưu lượng bơm (Q): Tháo liệu 1000 kg dung dòch đường 10 phút nên: SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -74 Q= 1000 = 1,21.10 −3 m / s 10.60.1381,4 Trong đó: ρ =1381,4 kg/m3– khối lượng riêng dung dòch đường nhiệt độ tháo liệu 68,33 oC Cột áp bơm ( H ): Theo phương trình Bernoulli, CT 2.1, Ví dụ tập tập 10: H= P − P1 + Ho+ ∆H = (10-2,1) + + 0,44 = 12,74 m ρg Trong đó: Ho – chiều cao hình học để hút dung dòch P1, P2 – áp suất đầu hút, đầu đẩy P1 = 0,21 at, P2 = at (do ban đầu tạo chân không) ∆ H – cột áp khắc phục trở lực đường ống hút đẩy a Tính Ho: Chọn Ho = m (chiều cao nhập liệu ) b Tính ∆ H: ∆ H = hhút + hđẩy =0,26 + 0,18 = 0,44 m Trong hhút, hđẩy - trở lực đường ống hút đẩy − Tính hhút: w1 l1 0,96 2 hhut = (λ + Σ ξ ) = (0,029 + 4,9) = 0,3 m 2.g d 2.9,81 0,040 Trong đó: ω1 – vận tốc nước ống hút, 4.Q 4.1,21.10 −3 = 0,96 m / s ω1 = = πd2 π 0,040 g = 9,81 m/s2 l1 – chiều dài ống hút, chọn l1 = m Σξ - tổng hệ số trở lực đầu hút, chọn đầu hút có van Σξ = 4,9 ρ - khối lượng riêng dung dòch đường ρ =1381,4 kg/m3 µ- độ nhớt dung dòch đường, µ = 0,343.10-3 Ns/m2 λ- hệ số trở lực ma sát chảy ống, λ = f(Re) SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -75 ρ ω 1.d 1381,4,7.0,96.0,04 = 154652 > 10 = −3 0,343.10 µ ng thép chọn độ nhám ε = 0,2 mm Regh = (d / ε )8/7 = 6.(56 / 0,2 )8/7 = 3757 Ren = 220.( d / ε )9/8 = 220.(43 / 0,2 ) 9/8 = Re = 137776 Do Re > Ren nên theo sổ tay tập 2: λ = 0,11 ( ε /d)0,25= 0,029 − Tính hđẩy: w2 l2 0,9612 hday = ( λ + Σξ ) = (0,0,029 + 1,8) = 0,18 m g d 2.9,81 0,04 Trong đó: Chọn ống có kích thước đặc trưng giống ống hút d = 0,04 m ; ε = 0,2 mm l2 - chiều dài ống đẩy, l2 = m Σξ - tổng hệ số trở lực đầu đẩy, chọn đầu đẩy có khuỷu 90o Σξ = 1,8 ω2 – vận tốc nước ống đẩy, ω2 = ω1 λ - hệ số ma sát đường ống Do yếu tố không đổi nên λ = 0,029 Chọn bơm: Với công suất bơm 0,279 kW ta chọn bơm tháo sản phẩm có đặc điểm sau : chọn bơm lốc xoáy có mã hiệu BK-1,25/25 với thông số : − Lưu lượng Q = 4,5 m3/h − Công suất động : 2,5 KW − Đường kính miệng hút : 40 mm − Đường kính miệng đẩy : 40 mm SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -76 TÍNH TOÁN GIÁ THÀNH THIẾT BỊ CHÍNH Sau tính toán chi tiết phận thiết bò cô đặc thiết bò phụ đóng vai trò bổ trợ cho thiết bò hoạt động , đồng thời với việc tham khảo giá phận Trong chủ yếu dựa vào bảng báo giá thầy đưa , thiết bò có giá thành sau : Tên thành phần Vật liệu Tổng thể thiết bò Thép không rỉ :X18T10H Các ống dẫn: -Nhập liệu Þ56 -Tháo liệu Þ40 -Hơi thứ Þ400 -Nước làm ngưng tụ Þ125 -Đến bơm chân không Þ70 -Xả khí+xả nước ngưng Þ20 Tổng cộng Thiết bò phụ -Bơm: + Nhập liệu + Nước ngưng tụ + Bơm chân không + Tháo sản phẩm Tổng cộng -Thiết bò ngưng tụ -Thiết bò gia nhiệt - Đệm - Kính quan sát - Thép Thép Thép Thép Thép Thép LT 24 – LT 12 – 20 PMK – BK-1,25/25 Thành tiền 10 15 15 m m m m m m 30000 đ/m 20000 đ/m 100000 đ/m 60000 đ/m 40000 đ/m 15000 đ/m 180.000 100.000 800.000 600.000 600.000 225.000 2.505.000 đ 1,5 2,2 10 2,5 kW kW kW kW 0,127 0,2 m3 m3 10 triệu đ/cái triệu đ/cái 20 triệu đ/cái 10 triệu đ/cái 10 triệu triệu 20 triệu 10 triệu 43 triệu đ 14,954 triệu đ 23,55 triệu đ 5,76 m2 -Vật liệu cách nhiệt - Van thép 1,5 20 m3 -Thiết bò đo: 2 26,4 cái kg -Tai treo Amiăng Thủy tinh Số Đơn Đơn giá lượn vò g 4867,3 kg 50.000,đ/kg p kế Nhiệt kế Thép CT3 SVTH:Trần Thanh Tuấn 243.365.000 đ 117,75triệu đ/m3 100.000 đ/m2 576.000 đ 250.000 đ/ 500.000 đ triệu đ/m3 4.500.000 đ 30.000 đ/ 600.000 đ 150.000 300.000 đ đ/cái 300.000 đ 150.000 264.000 đ đ/cái Trang -77 10.000,đ/kg Tổng cộng 334,714 triệu đ Lưu ý : Đơn giá vật tư có tính tham khảo, không bao gồm chi phí gia công lắp đặt SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -78 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Sổ tay trình thiết bò công nghệ hóa chất (tập 1) – PTs Trần Xoa, PGs.PTs Nguyễn Trọng Khuông , PTs Phạm Xuân Toản – NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội , 1999 [2] Sổ tay trình thiết bò công nghệ hóa chất (tập 2) – PTs Trần Xoa, PGs.PTs Nguyễn Trọng Khuông , PTs Phạm Xuân Toản – NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội , 1999 [3] Quá trình thiết bò truyền nhiệt – Phạm Văn Bôn( chủ biên) , Nguyễn Đình Thọ- Trường Đại học Kỹ thuật TP.HCM – 1991 [4] Ví dụ tập – Phạm Văn Bôn ,Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam - Trường Đại học Kỹ thuật TP HCM – 1991 [5] Bài tập Cơ lưu chất – Nguyễn Thò Phương , Lê Song Giang – Đại học Bách Khoa TP HCM [6] Vẽ kỹ thuật khí (tập 2) – Trần Hữu Quế (chủ biên) , Đặng Văn Cứ , Nguyễn Văn Tuấn – NXB Giáo dục 1998 [7] Các trình thiết bò công nghệ hoá học(tập , 2) – NXB Đại học Quốc Gia TP HCM [8] Kỹ nghệ sản xuất đường mía – Nguyễn Ngộ(chủ biên) , Lê Bạch Tuyết, Phan Văn Hiệp , Phạm Vónh Viễn , Mạnh Hùng – NXB Khoa học kỹ thuật – 1984 [9] Máy thiết bò sản xuất hoá chất [10] Thiết kế tính toán chi tiết thiết bò hoá chất – Hồ Lệ Viên [11] Bơm , quạt , máy nén - Nguyễn Văn May (Đại Học Bách Khoa Hà Nội ) NXB Khoa học kỹ thuật SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -79 MỤC LỤC TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG I Giới thiệu chung II Nguyên liệu sản phẩm Đặc điểm nguyên liệu Đặc điểm sản phẩm trang trang trang trang Biến đổi nguyên liệu sản phẩm trang Yêu cầu chất lượng sản phẩm giá trò sinh hoá .trang III Cô đặc trình cô đặc trang Đònh nghóa cô đặc trang Các phương pháp cô đặc trang 3 Bản chất cô đặc trang Ứng dụng cô đặc trang Đánh giá khả phát triển cô đặc trang IV Các thiết bò cô đặc nhiệt trang Phân loại ứng dụng trang Hệ thống cô đặc chân không gián đoạn trang Các thiết bò chi tiết trang Yêu cầu thiết bò vấn đề lượng .trang QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I Sơ đồ hoạt động hệ thống cô đặc nồi gián đoạn trang Nguyên lý hoạt động thiết bò cô đặc .trang Nguyên lý hoạt động thiết bò ngưng tụ Baromet trang Hoạt động hệ thống .trang II Thao tác vận hành .trang Chuẩn bò trang Vận hành .trang CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG I Dữ kiện ban đầu II Cân vật chất Suất lượng nhập liệu Tổng lượng thứ SVTH:Trần Thanh Tuấn trang trang trang trang Trang -80 Quá trình biến đổi vật chất trình cô đặc trang III Cân lượng trang 10 Chế độ nhiệt độ trang 11 Các tổn thất nhiệt độ trang 11 Cân nhiệt lượng trang 12 Lượng đốt dùng cho cô đặc trang 13 Lượng đốt tiêu tốn riêng trang 13 TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT VÀ THỜI GIAN CÔ ĐẶC I Tính toán truyền nhiệt cho thiết bò cô đặc trang 14 Nhiệt tải riêng phía ngưng trang 14 Nhiệt tải riêng phía dung dòch trang 14 Nhiệt tải riêng phía tường trang 15 Hệ số truyền nhiệt K cho trình cô đặc: trang 16 Tiến trình tính nhiệt tải riêng trang 16 Kết tính toán trang 17 II Tính cách nhiệt cho thiết bò trang 18 Chiều dày lớp cách nhiệt buồng đốt trang 18 Chiều dày lớp cách nhiệt buồng bốc trang 18 III Thời gian cô đặc: trang 19 Thời gian cô đặc dung dòch đường trang 19 Tính toán nồng độ khác trang 19 Tổng kết thời gian trang 21 TÍNH THIẾT BỊ CÔ ĐẶC I Tính buồng đốt trang 22 Thể tích dung dòch đầu thiết bò trang 22 Thể tích dung dòch cuối thiết bò trang 22 Tính chọn đường kính buồng đốt - số ống trang 22 II Tính buồng bốc trang 24 Đường kính buồng bốc trang 24 Chiều cao buồng bốc trang 25 Chiều cao phần chất lỏng buồng bốc trang 26 Thể tích không gian trang 26 III Tính đường ống cửa thiết bò cô đặc trang 26 Đường ống dẫn thứ: trang 26 SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -81 Đường Đường Đường Đường ống ống ống ống nhập liệu tháo sản phẩm: vào đốt xả nước ngưng trang trang trang trang 26 27 27 28 TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ I Tính bề dày buồng đốt Sơ lược cấu tạo Tính toán Tính bền cho lỗ II Tính bề dày buồng bốc Sơ lược cấu tạo Tính toán Tính bền cho lỗ III Tính bề dày đáy Sơ lược cấu tạo Tính toán Tính bền cho lỗ IV Tính bề dày nắp Sơ lược cấu tạo Tính toán Tính bền cho lỗ V Tính bề dày mặt bích Mặt bích nối buồng đốt buồng bốc Mặt bích nối buồng đốt đáy Mặt bích nối buồng bốc nắp VI Tính bề dày vỉ ống Tính cho vỉ ống buồng đốt Tính cho vỉ ống buồng đốt VII Tính tai treo, chân đỡ Sơ lược cấu tạo tai treo chân đỡ Thể tích phận thiết bò Khối lượng phận thiết bò Tổng khối lượng trang 29 trang 29 trang 29 trang 30 trang 30 trang 30 trang 30 trang 33 trang 33 trang 33 trang 33 trang 34 trang34 trang 34 trang 34 trang 35 trang 36 trang 36 trang 36 trang 36 trang 37 trang 37 trang 38 trang 39 trang 39 trang 39 trang 41 trang 41 THIẾT BỊ TRUYỀN NHIỆT I Sơ lược chế độ hoạt động làm việc TBTN trang 42 II Tính hệ số truyền nhiệt trang 42 Nhiệt tải riêng phía ngưng trang 42 Nhiệt tải riêng phía tường trang 42 Nhiệt tải riêng phía dung dòch trang 43 SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -82 Tiến trình tính nhiệt tải riêng trang 43 Kết trang 44 III Tính toán trình đun nóng ổn đònh trang 44 Các đại lượng liên quan trang 44 Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng đến nhiệt độ sôi trang 44 Lượng nhiệt thứ cung cấp cho trình đun nóng trang 45 Tính toán trang 45 IV Tính toán trình đun nóng không ổn đònh trang 46 Các đại lượng liên quan trang 46 Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng đến nhiệt độ sôi trang 46 Lượng nhiệt thứ cung cấp cho trình đun nóng trang 46 Thời gian cần thiết để đun nóng trang 47 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET I Chế độ làm việc trang 48 Lượng nước lạnh vào thiết bò trang 48 Lượng không khí bơm hút khỏi TBNT trang 48 Thể tích không khí cần hút trang 48 II Các kích thước chủ yếu TBNT trang 49 Đường kính thiết bò trang 49 Kích thước ngăn trang 49 Chiều cao phận ngưng tụ kích thước trang 50 Kích thước ống Baromet trang 50 TÍNH VÀ CHỌN BƠM I Tính chọn bơm chân không II Tính chọn bơm nước vào TBNT III Tính chọn bơm nhập liệu IV Tính chọn bơm tháo sản phẩm trang trang trang trang TÍNH GIÁ THÀNH THIẾT BỊ TÀI LIỆU THAM KHẢO MỤC LỤC trang 60 trang 61 trang 62 SVTH:Trần Thanh Tuấn 52 52 54 55 Trang -83 ... -9 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ I Sơ đồ hoạt động hệ thống cô đặc nồi gián đoạn: Nguyên lý hoạt động thiết bò cô đặc: Nguyên liệu nhập liệu vào truyền nhiệt đến nhiệt độ sôi cho vào nồi cô đặc trao đổi... thoát cô đặc, W = 8375 kg/mẻ SVTH:Trần Thanh Tuấn Trang -20 TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT VÀ THỜI GIAN CÔ ĐẶC I Tính toán truyền nhiệt cho thiết bò cô đặc: Nhiệt tải riêng phía ngưng (q 1): Theo công... liệu nồi cô đặc 2,5 m 3, giai đoạn tiến hành cô đặc áp suất 0,4 at − Giai đoạn 2: từ lúc kết thúc giai đoạn mức dung dòch nồi cô đặc chạm miệng ống truyền nhiệt, giai đoạn tiến hành cô đặc áp suất