CÔ ĐẶC DỊCH CAFE MỘT NỒI CHÂN KHÔNG LIÊN TỤC

CÔ ĐẶC DỊCH CAFE MỘT NỒI CHÂN KHÔNG LIÊN TỤC bản word hoàn chỉnh cho đồ án của sinh viên ngành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC, CÔ ĐẶC DỊCH CAFE MỘT NỒI CHÂN KHÔNG LIÊN TỤC bản word hoàn chỉnh cho đồ án của sinh viên ngành CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT HÓA HỌC.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH BỘ MƠN CƠNG NGHỆ HĨA HỌC ~~~~~~*~~~~~~ BÁO CÁO ĐỒ ÁN CƠ ĐẶC DỊCH CAFE MỘT NỒI CHÂN KHƠNG LIÊN TỤC SVTH : Hồng Nhất Phi Niên khóa: 2014-2018 TP Hồ Chí Minh – 2017 LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cám ơn đến ban chủ nhiệm mơn cơng nghệ hóa học trường đại học nông lâm Tp HCM mở môn học thú vị, giúp chúng em có điều kiện tiếp cận với thực tế, có kinh nghiệm quý báu tích lũy chúng nhằm phục vụ môi trường học tập làm việc sau này, đồng thời chúng em không quên gửi lời cám ơn đến thầy tận tình hướng dẫn Vì hiểu biết chúng em hạn hẹp nên báo cáo nhiều thiếu xót mong nhận đóng góp ý kiến thầy TP.Hồ Chí Minh Ngày 20 tháng năm 2017 Sinh viên thực Mục lục ĐẶT VẤN ĐỀ PHẦN TỔNG QUAN 1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: .2 1.2 Nguyên liệu sản phẩm 1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu 1.2.2 Đặc điểm sản phẩm 1.2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm .3 1.2.4 Yêu cầu chất lượng sản phẩm giá trị sinh hóa 1.3 SƠ LƯỢC VỀ CÔ ĐẶC: .3 1.3.1 Khái niệm: 1.3.2 Đặc điểm q trình đặc 1.3.3 Các phương pháp cô đặc 1.3.4 Các thiết bị cô đặc 1.3.4.1 Thiết bị cô đặc ống tuần hoàn trung tâm 1.3.4.2 Thiết bị đặc phòng đốt treo 1.3.4.3 Thiết bị cô đặc phòng đốt ngồi: a Thiết bị đặc phòng đốt ngồi kiểu đứng b Thiết bị đặc phòng đốt ngồi kiểu nằm ngang 1.3.4.4 Thiết bị đặc tuần hồn cưỡng 1.3.4.5 Thiết bị cô đặc loại màng 1.3.4.6 Thiết bị đặc có vành chất lỏng .7 1.3.4.7 Thiết bị cô đặc loại rôto .8 1.3.4.8 Cô đặc nhiều nồi 1.4 Quy trình cơng nghệ Quy trình cơng nghệ: .9 Nguyên tắc hoạt động hệ thống cô đặc 10 PHẦN II12 cân vật chất lượng 12 2.1 Dữ kiện ban đầu 12 2.2 Cân vật chất lượng .12 2.2.1 Suât lượng nhập liệu (Gđ): 12 2.2.2 Tổng lượng thứ bốc lên .12 2.3 Cân lượng 13 2.3.1 Cân nhiệt lượng .13 2.3.2 Chuẩn hóa nhiệt độ: 14 2.4 Xác định nhiệt độ tổn thất: 15 2.4.1 Tổn thất nhiệt nồng độ (’): 15 2.4.2 Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh (”) 16 2.4.3 Tổn thất nhiệt độ trở lực thủy tĩnh gây nên đường ống dẫn thứ.( ’’’ ) 16 2.4.4 Chênh lệch nhiệt độ hữu ích nồi hệ thống 16 2.5 Nhiệt dung riêng 17 2.6 Nhiệt lượng riêng 17 PHẦN III 18 TÍNH TỐN TRUYỀN NHIỆT 18 3.1 Tính tốn truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc: 18 3.1.1 Nhiệt tải riêng phía ngưng(q1): 19 3.1.2 Nhiệt tải riêng phía dung dịch (q2): 19 3.1.3 Nhiệt tải riêng phía tường (qv): .20 3.2 Hệ số truyền nhiệt K cho q trình đặc: .22 3.3 Tính nhiệt lượng đốt cung cấp: .22 3.4 Diện tích bề mặt truyền nhiệt: 22 PHẦN 22 THIẾT KẾ CHÍNH 22 4.1 BUỒNG TRUYỀN NHIỆT: 23 4.1.1 Tính số ống truyền nhiệt: 23 4.1.2 Đường kính ống tuần hồn trung tâm: 23 4.1.3 Đường kính thiết bị buồng truyền nhiệt: 23 4.2 BUỒNG BỐC: .24 4.2.1 Đường kính buồng bốc: 24 4.2.2 Chiều cao buồng bốc hơi: 24 4.3 Tính kích thước ống dẫn: .25 4.3.1 Đường kính ống dẫn nước: .26 4.3.2 Đường kính ống dẫn thứ: 26 4.3.3 Đường kính ống dẫn dung dịch: 27 4.3.3.1 Đường kính ống dẫn dung dịch đầu vào thiết bị gia nhiệt: 27 4.3.3.2 Đường kính ống dẫn dung dịch từ thiết bị gia nhiệt vào nồi cô đặc: 27 4.3.3.3 Đường kính ống dẫn dung dịch từ nồi cô đặc vào bể chứa sản phẩm 27 4.3.4 Đường kính ống tháo nước ngưng: 28 4.4 BỀ DÀY VĨ ỐNG: .29 4.5 CHIỀU DÀY LỚP CÁCH NHIỆT .29 4.5.1 Tính bề dày lớp cách nhiệt ống dẫn: 29 4.5.1.1 Ống dẫn nước: .30 4.5.1.2 Ống dẫn thứ: .30 4.5.1.3 Ống dẫn dung dịch từ thiết bị gia nhiệt vào nồi cô đặc: 30 4.5.1.4 Từ nồi cô đặc sang bể chứa sản phẩm: 31 4.5.2 Tính bề dày lớp cách nhiệt thân thiết bị 31 4.6 Tính khí chi tiết thiết bị: 32 4.6.1 Bề dày buồng truyền nhiệt: .32 4.6.2 Bề dày buồng bốc: 34 4.6.3 Bề dày đáy buồng truyền nhiệt: 35 4.6.4 Bề dày nắp buồng bốc: .37 4.7 CHỌN MẶT BÍCH 38 4.7.1 Buồng truyền nhiệt 38 4.8 CHỌN TAI TREO: 39 4.8.1 Tai treo buồng truyền nhiệt: 39 4.8.1.1 Khối lượng lớp cách nhiệt 39 4.8.1.2 Khối lượng chất lỏng : .40 4.8.1.3 Khối lượng cột hơi: 40 4.8.1.4 Khối lượng bích: 41 4.8.1.5 Khối lượng ống truyền nhiệt: 42 4.8.1.6 Khối lượng ống tuần hoàn trung tâm: .42 4.8.1.7 Khối lượng vỉ ống: .42 PHẦN 43 THIẾT BỊ PHỤ 43 5.1 CÂN BẰNG VẬT LIỆU 43 5.1.1 Lượng nước lạnh cần thiết để tưới vào thiết bị ngưng tụ 43 5.1.2 Thể tích khí khơng ngưng khơng khí hút khỏi thiết bị: .43 5.2 KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ NGƯNG TỤ 44 5.2.1 Đường kính thiết bị ngưng tụ 44 5.2.2 Kích thước ngăn .45 5.2.3 Chiều cao thiết bị ngưng tụ .46 5.2.4 Tính kích thước ống bazomet 47 5.3 CHỌN BƠM 49 5.3.1 Bơm chân không .49 5.3.2 Bơm nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ .50 5.3.3 Bơm dung dịch lên thùng cao vị 53 5.3.4 Bơm dung dịch từ nồi sang bể chứa sản phẩm: .55 PHẦN 6: TÍNH TỐN KINH TẾ THIẾT BỊ 58 KẾT LUẬN 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO 61 ĐẶT VẤN ĐỀ Kỹ thuật cô đặc đời từ lâu ứng dụng phổ biến cơng nghệ hóa chất đặc biệt cơng nghiệp sản xuất thực phẩm Nhất thời buổi nay, thời kỳ phát triến công nghiệp đại, sống người bận rộn tất bật, việc đảm bảo nhu cầu việc ăn uống hàng ngày gặp phải vấn đề khó khăn tốn nhiều thời gian cơng sức Sự có mặt ngành cơng nghiệp thức phẩm đóng vài trò lớn việc sản xuất mặt hàng chế biển sẵn vừa đảm bảo rút ngắn thời gian nấu nướng vừa kéo dài thời gian bảo quản mà đảm bảo giá trị dinh dưỡng an tồn thực phẩm Sự đặc thực phẩm dạng lỏng trà, cà phệ, nước trái cây, rượu phương pháp bảo vệ tốt đặc tính vốn có chúng, bảo quản lâu, giảm chi phí bảo quản vận chuyển Sau phục hồi lượng nước sau q trình đặc, sản phẩm thực tế gần dạng ban đầu Việc đặc thực với nhiều phương pháp khác như: phương pháp nhiệt (bốc dung mơi) có hay khơng thu hồi dung môi bay phương pháp lạnh (kết tinh dung môi dạng rắn) thấm thấu nghịch Mỗi phương pháp có đặc trưng riêng việc giải tóan cơng nghệ Hiện có nhiều loại thiết bị sử dụng cơng nghiệp sản xuất thực phẩm với mục đích khác Nhưng thời gian nghiên cứu có hạn nên nhiệm vụ đồ án nghiên cứu "thiệt bị cô đặc chân không nồi, làm việc liên tục ống tuần hoàn trung tâm" ứng dụng để đặc dịch cà phê sau trích ly cơng nghệ cà phê hòa tan PHẦN TỔNG QUAN 1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: Thiết kế hệ thống cô đặc nồi liên tục để đặc dung dịch cà phê sau trích ly Năng suất sản phẩm: 750 kg sản phẩm/h Nồng độ đầu: 12% khối lượng Nồng độ cuối: 65% khối lượng Áp suất nước : at Áp suất ngưng tụ: 0,2 at 1.2 Nguyên liệu sản phẩm 1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu Nguyên liệu cho công đoạn cô đặc dịch cà phê sau trích ly có nồng độ 12% Quả cà phê gồm phần sau : lớp vỏ , lớp nhớt, lớp vỏ trấu, lớp vỏ lụa, nhân Lớp vỏ : lớp vỏ ngồi , mềm , ngồi bì có màu đỏ, vỏ cà phê chè mềm cà phê vối cà phê mít Lớp vỏ thịt : lớp vỏ mỏng lớp vỏ thịt gọi trung bì Vỏ thịt cà phê chè mềm , chứa nhiều chất , dễ xay xát Vỏ thịt cà phê mít cứng dày Vỏ trấu : hạt cà phê sau loại bỏ chất nhờn phơi khơ gọi cà phê thóc , bao bọc nhân lớp vỏ cứng nhiều chất xơ mềm gọi vỏ trấu tức nội bì Vỏ trấu cà phê chè mỏng dễ đập vỏ trấu cà phê vối cà phê mít Vỏ lụa : bao bọc quanh nhân cà phê lớp mỏng , mềm gọi vỏ lụa , chúng có màu sắc khác tuỳ theo loại cà phê Vỏ lụa cà phê chè có màu trắng bạc mỏng dễ bong khỏi hạt trình chế biến Vỏ lụa cà phê vối mầu nâu nhạt Vỏ lụa cà phê mít màu vàng nhạt bám sát vào nhân cà phê Nhân cà phê : Lớp tế bào phần nhân cứng , có tế bào nhỏ , có chứa chất dầu Phía có tế bào lớn mềm Một cà phê thường có từ , nhân Thơng thường có nhân 1.2.2 Đặc điểm sản phẩm Sản phẩm dạng dung dịch, gồm: - Dung mơi: nước - Các chất hòa tan: có nồng độ cao 1.2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm Trong q trình đặc, tính chất ngun 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 riêng, hệ số cấp nhiệt, hệ số truyền nhiệt - Các đại lượng tăng: khối lượng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sơi > Biển đổi tính chất hóa học Thay đổi pH mơi trường: thường giảm pH phản ứng phân hủy amit cấu tử tạo thành acid Đóng cặn Phân hủy số vitamin > Biển đổi sinh học Tiêu diệt vi sinh vật ( nhiệt độ cao) Hạn chế khả hoạt động vi sinh vật nồng độ cao 1.2.4 Yêu cầu chất lượng sản phẩm giá trị sinh hóa Thực chế độ nghiêm ngặt để: - Đảm bảo cấu tử quý sản phẩm có mùi, vị đặc trưng giữ nguyên - Đạt nồng độ độ tinh khiết yêu cầu - Thành phần hóa học chủ yếu khơng thay đổi 1.3 SƠ LƯỢC VỀ CƠ ĐẶC: 1.3.1 Khái niệm: Cơ đặc q trình làm tăng nồng độ chất rắn hoà tan dung dịch cách tách bớt phần dung môi qua dạng 1.3.2 Đặc điểm q trình đặc - Trong cơng nghiệp hóa chất thực phẩm thường làm đậm đặc dung dịch nhờ đun sơi gọi q trình đặc, đặc điểm q trình đặc dung môi tách khỏi dung dịch dạng hơi, dung chất hòa tan dung dịch khơng bay hơi, nồng độ dung dịch tăng dần lên, khác với trình chưng cất, trình chưng cất cấu tử hỗn hợp bay khác nồng độ hỗn hợp - Hơi dung môi tách q trình đặc thường nước gọi “hơi thứ”-thường có nhiệt độ cao, ẩn nhiệt hố lớn có nên sử dụng làm đốt cho nồi cô đặc Nếu “hơi thứ” sử dụng ngồi dây chuyền đặc gọi “hơi dtr = 1,383 (m) Vậy theo bảng VI.8 STQTTB,T2/Trang88 Chọn đường kính thiết bị ngưng tụ dtr= 500(mm) 5.2.2 Kích thước ngăn Để đảm bảo làm việc tốt,tấm ngăn phải có dạng hình viên phân.Do đó,chiều rộng ngăn xác định theo công thức sau: b = + 50(mm) Với: dtr:là đường kính thiết bị ngưng tụ (mm) Vì ngăn có nhiều lỗ nhỏ, chọn nước làm nguội nước  Chọn đường kính lỗ 2(mm) Ta có: b = + 50 = 300 (mm) Chiều cao gờ cạnh ngăn 40(mm) Tổng diện tích bề mặt lỗ toàn mặt cắt ngang thiết bị ngưng tụ nghĩa cặp ngăn: f = = (m2) Với: Gn: lưu lượng nước(m3/s);Gn phụ thuộc vào nước ngưng tụ thường thay đổi theo giới hạn (15-60) W : tốc độ tia nước(m/s);chọn = 0,62(m/s) n: khối lượng riêng nước(kg/m3); chọn n = 994(kg/m3)  f = = 0,034 (m2) Các lỗ ngăn xếp theo hình lục giác nên ta xác định bước lỗ công thức: t = 0,866 (mm) 48 Với d: đường kính lỗ(mm) : tỷ số tổng số diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết diện thiết bị ngưng tụ,thường lấy 0,025 – 0,01 Vậy chọn : = 0,1  t = 0,86620,11/2= 0,55(mm) 5.2.3 Chiều cao thiết bị ngưng tụ Để chọn khoảng cách trung bình ngăn tổng chiều cao hữu ích thiết bị ngưng tụ,ta dựa vào mức độ đun nóng nước thời gian lưu nước thiết bị ngưng tụ Mức độ đun nóng nước xác định cơng thức: P= Với: t2c, t2đ : nhiệt độ cuối, đầu nước tưới vào thiết bị(oC) tbh : nhiệt độ nước bão hoà ngưng tụ(oC) P = = 0,58 Tra bảng VI.7,STQTTB,T2/Trang 86, ta có: Số ngăn = 6; số bậc = 3; khoảng cách trung bình ngăn 300(mm) Ta có: -Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị a=1300(mm) -Khoảng cách từ ngăn đến đáy thiết bị b=1200(mm) - Chiều cao tổng thiết bị ngưng tụ là: H = H’+a+b = 300(6 - 1)+1300+1200=4000(mm) -Khoảng cách tâm thiết bị ngưng tụ thiết bị thu hồi: K1 = 675(mm) 49 -Chiều cao hệ thống thiết bị : H = 4300(mm) -Chiều rộng hệ thống thiết bị: T = 1300(mm) -Đường kính thiết bị thu hồi : D1 = 400(mm); Chiều cao thiết bị thu hồi : h1 = 1440(mm) 5.2.4 Tính kích thước ống bazomet Áp suất thiết bị ngưng tụ 0,2(at),do để tháo nước ngưng ngưng tụ cách tự nhiên thiết bị phải có ống Bazomet Đường kính ống Bazomet xác định theo công thức: dB = (m) Với: W: lượng ngưng(kg/s) Gn:lượng nước lạnh tưới vào thiết bị(kg/s) :tốc độ hỗn hợp nước,chất lỏng ngưng chảy ống bazomet(m/s) thường lấy (0,5-0,6)m/s;chọn =0,5(m/s) dB = = 0,24(m) Chọn dB = 240(mm) Chiều cao ống Bazomet xác định theo công thức: H=h1+h2+0,5(m) Với: h1 : chiều cao cột nước ống cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bị ngưng tụ (m) h2 : chiều cao cột nước ống Bazomet cần để khắc phục toàn trở lực nước chảy ống (m) Ta có: h1 = 10,33 (m) (CT VI.59,STQTTB,T2/Trang 86) Ở b độ chân không thiết bị ngưng tụ (mmHg) b = (1 - 0,2)760 = 608(mmHg)  h1 = 10,33 = 8,26 (m) 50 Và h2 = () (m) Hệ số trở lực vào đường ống lấy =0,5;khi khỏi ống lấy =1 cơng thức có dạng sau: h2 = (2,5 + ) (m) Với: H: toàn chiều cao ống Bazomet (m) d : đường kính ống Bazomet(m) : hệ số ma sát nước chảy ống Để tính ta tính hệ số chuẩn Re chất lỏng chảy ống Bazomet: Re = Với: dB : đường kính ống dẫn.(m) khối lượng riêng nước tra theo t2đ=35(oC): n =994(kg/m3) : độ nhớt nước tra 35 (oC): =0,722510-3 (N.s/m2) n:  Re = = 1,65105 > 104 Vậy ống Bazomet có chế độ chảy xốy, chế độ chảy xốy ta xác định hệ số ma sát theo công thức sau: = -2lg[] Với: : độ nhám tương đối xác định theo công thức sau: = Trong đó: : độ nhám tuyệt đối: = 0,1 (mm) dtd: đường kính tương đương ống (m) dtd = 4Rtl = = dB = 0,24 (m)  = = 0,4210-3 51 = = 0,13 (W/m.độ) Nên: h2 = [2,5+0,13] Và : H = h1+h2+0,5 = 8,26 + h2 + 0,5 Giải hệ phương trình ta được: H = 8,85 (m) h2 = 0,094 (m) Ngoài lấy thêm chiều cao dự trữ để tránh tượng nước dâng 1ên ngập thiết bị 0,5 (m) Suy chiều cao Bazomet 1à: H = 8,85 + 0,5 = 9,35 (m) Nhưng thực tế người ta thường chọn chiều cao Baromet, H = 12(m) 5.3 CHỌN BƠM 5.3.1 Bơm chân khơng Ngồi tác dụng hút khí khơng ngưng khơng khí,bơm chân khơng có tác dụng tạo độ chân không cho thiết bị ngưng tụ thiết bị cô đặc Trong thực tế trình hút khí q trình đa biến nên: N = P1vkk[] (CT 3.3, trình thiết bị cơng nghệ hố chất thực phẩm, T1/Trang 119) Với: P1: áp suất khí lúc hút (N/m2); P1= Pkk P2 : áp suất khí lúc đẩy (N/m2) k : số đa biến khơng khí, lấy k= 1,25 : hiệu số khí bơm chân khơng kiểu pittông, = 0,9 N : công suất tiêu hao ( W) Vkk : thể tích khí khơng ngưng khơng khí hút khỏi hệ thống (m3/s) P1= Pkk = (0,2 - 0,0461)9,81104 = 15097,59(N/m2) Chọn: P2= Pkq= 1,033(at)=101337,3(N/m2) 52 => N = 15097,590,057[] = 2215,62 (W) Vậy công suất tiêu hao bơm chân không là: N = 2215,63 (W) Công suất động cơ: Ndc = Với :là hệ số dự trữ công suất,thường lấy =1,1-1,15 chọn =1,12 :hiệu suất truyền đông ,lấy =0,96 :hiệu suất đông cơ,lấy =0,95  Ndc = = 2720,94 (W) Vậy công suất đông bơm chân không 2720,94 (W) 5.3.2 Bơm nước lạnh vào thiết bị ngưng tụ Chọn bơm ly tâm guồng để bơm nước lạnh lên thiết bị ngưng tụ, ta chọn chiều cao ống hút ống đẩy bơm là: Ho= 18 (m) Chiều dài tồn đường ống là: 22 (m) Đường kính ống dẫn nước: d = = 0,145 (m) (chọn = 2m/s) Chọn d = 0,15(m) Công suất động tính theo cơng thức sau: N = (KW) Với: : khối lượng riêng nước 25(oC) N: công suất cần thiết bơm(KW) Q: suất bơm (m3/s) H: áp suất toàn phần (áp suất cần thiết để chất lỏng chảy ống) : hiệu suất bơm, chọn =0,8 (Bảng II.32,STQTTB,T1/ Trang 439, chọn = 0,8 - 0,94) 53 Tính Q : Q = (m3/s) Với: Gn:là lượng nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ.(kg/s) => Q = = 0,021(m3/s) Tính H: H = Hm + Ho+ Hc (m) (CT II.185,STQTTB,T1/Trang438) Trong đó: Hm : trở lực thủy lực mạng ống Hc : chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút Ho : tổng chiều dài hình học mà chất lỏng đưa lên ( gồm chiều cao hút chiều cao đẩy ) Tính Hm: Hm = [ + ] (m)  Với: l: chiều dài toàn ống, l=22(m) d: đường kính ống, d=0,18(m) : tốc độ nước ống (m/s) : hệ số ma sát :trở lực chung Hệ số ma sát xác định qua chế độ chảy Re: Re = Với: :độ nhớt nước 25(oC),=0,8937.10-3(N.s/m2) ( Bảng I.102,STQTTB,T1/94) => Re = = 3,347 105 >104 Nên ống có chế độ chảy xốy: Tính hệ số ma sát: = -2lg[] Với: :là độ nhám tương đối xác định theo cơng thức sau: = Trong đó: dtđ : đường kính tương đương ống.(m) : độ nhám tuyệt đối, = 0,1(mm) 54 => = = 6,667104 = = 0,019 (W/m.độ) Tổng trở lực:theo bảng II.16,STQTTB,T1/Trang 382; ta có: = 0,5 = cửa khuỷu ống= 0,38 (6 khuỷu) van tiêu chuẩn = 2,1 van chiều= 8,61 cửa vào  = 0,5 +1 + 60,38 + 2,1 + 8,61 = 14,49 Vậy: Hm = [0,019 +14,49] = 3,525(m) Chênh lệch áp suất cuối ống đẩy đầu ống hút: Hc = (m) Với: P1, P2: áp suất tương ứng đầu ống hút, cuối ống đẩy Hc = = -8,02(m) Áp suất toàn phần bơm là: H = 3,525 + 18 + (- 8,02) = 13,23 (m) Công suất bơm: N = = 3,4 (KW) Công suất động điện: Ndc = = = 3,73 (KW) Người ta thường lấy động có cơng suất lớn cơng suất tính tốn để tránh tượng q tải Vì Ndc nằm khoảng - KW nên tra bảng II.33, STQTTB, T1/ Trang 440, chọn hệ số dự trữ =1,3 Suy ra: N = Nđc = 1,33,73= 4,85(KW) 5.3.3 Bơm dung dịch lên thùng cao vị Chọn bơm ly tâm với chiều cao hút chiều cao đẩy 18 (m) Cơng suất bơm tính theo công thức: 55 n= Với: : hiệu suất bơm, chọn = 0,85 : khối lượng riêng dung dịch có C = 12%; t = 28 (oC) (Bảng I.85,STQTTB,T1/ Trang 57) = 1046(kg/m3) Q : suất bơm (m3/s) H : áp suất cần thiết để dung dịch chuyển động ống H= Hm+ Hc+Ho Với: Hm: trở lực mạng ống Hc: chênh lệch áp suất cuối ống đẩy, đầu ống hút Ho: chiều cao ống hút đẩy, chọn: Ho=18(m) Tính : = (m3/s) Với: Gđ : lượng dung dịch đầu (kg/s) = = 1,0810-3 (m3/s) Tính H: Tính Hm: Hm = [ + ] (m) d = = = 0,026 (m) (chọn = 2m/s) Chọn d= 0,03(m) -3 dd = 0,336.10 (N.s/m ) Hệ số ma sát tính qua chế độ chảy Re: Re = = = 1,87105 > 104 Có chế độ chảy xốy, suy ra: = = 0,028 (W/m.độ) Với: = = = 3,3310-3 Tổng trở lực:theo bảng II.16,STQTTB,T1/Trang 382; ta có: cửa vào = 0,5 cửa = khuỷu ống= 0,38 (6 khuỷu) van tiêu chuẩn = 2,1 van chiều= 8,61 56  = 0,5 +1 + 30,38 + 2,1 + 8,61 = 13,35 Vậy: Hm = [0,028 +13,35] = 1,73(m) Tính Hc : Hc = (m) Vì P2 = P1 = 1(at) nên Hc = 0(m) Áp suất toàn phần bơm: H= 1,73+ 18 = 19,73 (m) Công suất bơm: N = = 0,25 (KW) Công suất động điện: Ndc = = = 0,27 (KW) Người ta thường lấy động có cơng suất lớn cơng suất tính tốn để tránh tượng tải Vì Ndc < 1KW nên tra bảng II.33, STQTTB, T1/ Trang 440, chọn hệ số dự trữ =2 Suy ra: N = Nđc = 20,27= 0,54(KW) 5.3.4 Bơm dung dịch từ nồi sang bể chứa sản phẩm: Chọn bơm ly tâm với chiều cao hút chiều cao đẩy 1(m) Chiều dài ống 10 (m) Cơng suất bơm tính theo công thức: n= = Với: : hiệu suất bơm, chọn = 0,85 : khối lượng riêng dung dịch có C =65 %; t = 67,36(oC) = 1285,7 (kg/m3) Q : suất bơm (m3/s) G: lưu lượng bơm (Kg/s) H : áp suất cần thiết để dung dịch chuyển động ống H= Hm+ Hc+Ho 57 Với: Hm: trở lực mạng ống Hc: chênh lệch áp suất cuối ống đẩy, đầu ống hút Ho: chiều cao ống hút đẩy, chọn: Ho=1(m) Tính Hm: Hm = [ + ] (m) Chọn đường kính ống hút đẩy dung dịch d= 50(mm) v = = = 0,08 (m/s) dd = 9,3 10-3 (N.s/m2) Hệ số ma sát tính qua chế độ chảy Re: Re = = = 1,15104 > 104 Có chế độ chảy xoáy, suy ra: = = 0,033 (W/m.độ) Với: = = = 210-3 Tổng trở lực:theo bảng II.16,STQTTB,T1/Trang 382; ta có: cửa vào = 0,5 cửa = Co90°= 0,6 (3 cái) van tiêu chuẩn = 4,9 van chiều= 11,43  = 0,5 +1 + 40,6 + 4,9 + 11,43 = 20,23 Vậy: Hm = [0,032 +20,23] = 0,182(m) Tính Hc : Hc = (m) P1: áp suất đầu ống hút, P1= 0,21(at) P2: áp suất cuối ống đẩy, P2 = 1at Hc = = 6,14(m) Áp suất toàn phần bơm là: 58 H = + 0,182 + 6,14 = 7,322(m) Công suất bơm: N = = 0,063 (KW) Công suất động điện: Ndc = = = 0,068 (KW) Người ta thường lấy động có cơng suất lớn cơng suất tính tốn để tránh tượng tải Vì Ndc < 1KW nên tra bảng II.33, STQTTB, T1/ Trang 440, chọn hệ số dự trữ =2 Suy ra: N = Nđc = 20,068= 0,136(KW) PHẦN 6: TÍNH TỐN KINH TẾ THIẾT BỊ Bảng Tính kinh tế thiết bị Bộ phận Vật liệu Thiết bị Buồng đốt X18H10T Buồng X18H10T bốc ống tuần X18H10T hồn Nắp X18H10T Đáy X18H10T Bích X18H10T Tai treo X18H10T Bulong – CT3 ren – đai ốc Tai treo CT3 Bơm Bơm chân không Bơm nhập liệu Bơm tháo liệu Đơn vị tính Đơn giá (đồng) Khối lượng Số lượng Thành tiền (triệu đồng) Kg Kg 250000 250000 157 235,5 1 39,25 58,875 Kg 250000 39,25 19,625 Kg Kg Kg Kg Kg 250000 250000 250000 250000 15300 70,65 43,96 48,948 59,3 20,33 2 1 35,325 21,98 12,237 14,825 0,311 Kg 15300 3,48 0,426 1,25 hp 10000000 12,5 0,17 hp 7000000 1,19 0,05 hp 7000000 0,35 59 Bơm ngưng tụ Thiết bị gia nhiệt Thiết bị ngưng tụ Thiết bị tách lỏng Giá thành vật tư hp 7000000 20000000 20 Cái 20000000 20 20000000 20 283,897 Điện tiêu thụ năm hệ thống cô đặc Công suất thiết bị ngưng tụ: Qnt = 29,93.4,18(40 – 30) = 1251,071 kW Công suất thiết bị gia nhiệt: Q1 = 1254,62 Kw Tổng công duất: Q = 10 + 0,569 + 0,069 + 1,085 + 1254,62 + 1251,074 = 2517,417 Kw Điện tiêu thụ năm ( ngày sản xuất tiếng) W = 2517,417.365.8 = 7350857,64 Kw.h Giả sử giá điện 2000 đồng/kW.h Tổng tiền điện sản xuất năm: 7350857,64.2000 = 1470171,528 đồng 60 KẾT LUẬN Trong thời gian giao nhiệm vụ thiết kế đồ án môn học, em thực nghiêm túc cố gắng hết khả Đến nay, em hồn thành nhiệm vụ Bản đồ án thiết kế hệ thống cô đặc nồi liên tục, thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm:  Phần 1: Tổng quan sản phẩm, phương pháp điều chế, chọn phương án thiết kế  Phần 2: Tính tốn cân vật chất lượng  Phần 3: Tính tốn bề mặt truyền nhiệt  Phần 4: Tính tốn thiết kế thiết bị  Phần 5: Tính tốn thiết kế thiết bị phụ  Phần 6:Tính tốn kinh tế thiết bị  Phần Kết luận Qua trình làm đồ án, em hình dung cơng việc người thiết kế Ngồi ra, đồ án giúp em nắm vững phần lý thuyết học, cách tính tốn thiết bị phân tích lựa chọn thiết bị, vật liệu làm thiết bị để phù hợp với yêu cầu thực tế Và qua em thấy thân phải học hỏi nhiều Mặc dù cố gắng nhiều kiến thức hạn hẹp nên khơng thể tránh 61 khỏi sai sót Mong thời gian tới em hồn thiện kiến thức để làm tốt thiết kế lần sau TÀI LIỆU THAM KHẢO 1/ Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1, nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 2/Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2, nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2004 3/ Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 1, nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2002 4/Các trình, thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm, tập 3, nhà xuất khoa học kỹ thuật, 2002 62 ... vụ đồ án nghiên cứu "thiệt bị cô đặc chân không nồi, làm việc liên tục ống tuần hoàn trung tâm" ứng dụng để đặc dịch cà phê sau trích ly cơng nghệ cà phê hòa tan PHẦN TỔNG QUAN 1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ... nhiệt độ áp suất khí Tra từ đồ thị f : hệ số hiệu chỉnh khác áp suất khí quyển, tính: T2 f = 16,2 — (VI 11,STQTTBT2,59) r =16,2 Với xc = 65% ta có o’ = 4.10C (suy từ đồ thị hình VI.2, STQTB T2,... .30 4.5.1.3 Ống dẫn dung dịch từ thiết bị gia nhiệt vào nồi cô đặc: 30 4.5.1.4 Từ nồi cô đặc sang bể chứa sản phẩm: 31 4.5.2 Tính bề dày lớp cách nhiệt thân thiết bị 31 4.6 Tính khí