quy trình Co dac sua, huong dan

MỤC LỤC Lời nói đầu Chương 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Đầu Đề Đồ n 1.2 Nhiệm Vụ Đồ n 1.3 Tính chất sữa 1.4 Cơ sử lý thuyết 1.5 Chọn thuyết minh quy trình công nghệ Chương 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 Cân vật chất lượng 2.1.1 Cân vật chất giai đoạn 2.2.2 Cân lượng 10 2.2 Tính thiết kế thiết bò 16 2.2.1 Hệ số truyền nhiệt 16 2.2.2 Bề mặt truyền nhiệt thời gian cô đặc 20 2.2.3 Tính chiều cao thiết bò, buồng đốt, buồng bốc, tính đường kính 22 2.3 Tính khí thiết bi 23 2.3.1 Vỏ thiết bò 23 2.3.2 Buồng đốt đáy 24 2.3.3 Buồng bốc nắp 26 2.3.4 Tính cách nhiệt cho thân 29 2.3.5 Chọn ghép bích 30 2.3.6 Khối lượng tai treo 30 2.3.7 Các đường ống dẫn, cửa 32 2.3.8 Cánh khuấy 34 Chương : CÁC CHI TIẾT PHỤ 25 3.1 Thiết bò ngưng tụ Baromet 35 3.2 Bơm 40 3.2.1 Bơm chân không 40 3.2.2 Bơm vào thiết bò ngưng tụ 40 TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 LỜI NÓI ĐẦU Như ta biết, sữa nguồn cung cấp dinh dưỡng tốt người lớn, trẻ em người già Rõ ràng, nhu cầu sữa ngày tăng kéo theo công nghiệp sản xuất sữa phát triển Sản sản phẩm sữa đa dạng, tù sữa tươi, sữa bột, sữa đặc có đường, sữa không béo… Mặt khác sản phẩm sữa đa dạng nhiều yếu tố khách quan khác như: dễ dàng vận chuyển, bảo quản Theo đó, đồ án em xoay quanh vấn đề tính toán thiết kế hệ thống cô đặc sữa có đường Sữa cô đặc có ưu điểm như: thời gian bảo quản dài nhiệt độ phòng, tiết kiệm chi phí vận chuyển kho chứa, phuc vụ đối tượng xa nguồn nguyên liệu, nguyên liệu số ngành công nghiệp khác 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 dòp mà sinh viên tiếp cận với thực tế thông qua việc lựa chọn, tính toán thiết kế chi tiết thiết bò với số liệu cụ thể thực tế Tuy nhiên, sinh viên, kiến thức thực tế em nhiều hạn chế, không tránh khỏi sai lầm, thiếu sót lúc làm đồ án Vì em mong đóng góp xây dựng thầy cô để hiểu biết em hoàn thiện Đồ án hoàn thành nhờ vào hướng dẫn tận tình thầy Hoàng Minh Nam, em cám ơn thầy giúp đở em suốt trình em thực hiên đồ án CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 Đầu Đề Đồ n: thiết kế hệ thống cô đặc chân không, nồi, hoạt động gián đoạn, loại vỏ áo, có cánh khuấy để cô đặc dung dòch sữa tươi có đường 1.2 Nhiệm Vụ Đồ n: Năng suất: 1.5m3/mẻ Nồng độ đầu: 12% Nồng độ cuối: 65% p suất ngung tụ: Pck= 0.8 at 1.3 Tính chất sữa: Sữa chất lõng đục, chất béo, protein số khoáng chất sữa tạo nên Màu sắc sữa chủ yếu dựa vào hàm lượng β-caroten Sữa bò thường có màu trắng sáng đến vàng nhạt Một số tính chất hóa lý sữa: pH: 6,5 – 6,7 Điểm đông: -0.54 đến -0.59oC Tỷ trọng: 1.028 – 1.036 g/ml Nhiệt dung riêng: 0.933 – 0.954 cal/g.oC 1.4 Cơ sử lý thuyết: 1.4.1 Đònh nghóa Cô đặc phương pháp thường dùng để làm tăng nồng độ cấu tử dung dòch hai hay nhiều cấu tử Tùy 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 dòch cách tách bớt phần dung môi qua dạng 1.4.2 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 tăng nồng 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 1.4.3 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 tự nhiên dung dòch dễ 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 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 o 100 C, 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 1.4.4 Ưu điểm nhược điểm cô đặc chân không gián đoạn Ưu điểm Giữ chất lượng, tính chất sản phẩm, hay cấu tử dễ bay Nhập liệu tháo sản phẩm đơn giản, không cần ổn đònh lưu lượng Thao tác dễ dàng Có thể cô đặc đến nồng độ khác Không cần phải gia nhiệt ban đầu cho dung dòch Cấu tạo đơn giản, giá thành thấp Nhược điểm Quá trình không ổn đònh, tính chất hóa lý dung dòch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian Nhiệt độ thứ thấp, không dùng cho mục đích khác Khó giữ độ chân không thiết bò 1.5 Chọn thuyết minh quy trình công nghệ: 1.5.1 Thuyết minh quy trình công nghệ Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.8 at Sau bơm dung dòch ban đầu có nồng độ 40% từ bể chứa nguyên liệu vào nồi cô đặc bơm ly tâm Quá trình nhập liệu diễn vòng 20 phút đến nhập đủ 1.5m3 ngừng Khi nhập liệu đủ 1.5m3 bắt đầu cấp đốt (là nước bão hòa áp suất at) vào buồng đốt để gia nhiệt dung dòch Thiết bò ta thiết bò vỏ áo, nên phần bên lớp áo thiết bò Dung dòch sửa bên thiết bò cấp nhiệt lớp vỏ bên ngoài, khuấy trộn hệ thống cánh khuấy Dung môi nước bốc thoát qua ống dẫn thứ sau qua buồng bốc thiết bò tách giọt Hơi thứ dẫn qua thiết bò ngưng tụ baromet ngưng tụ nước lạnh, sau ngưng tụ thành lỏng chảy bồn chứa Phần không ngưng dẫn qua thiết bò tách giọt để khí không ngưng bơm chân không hút Hơi đốt ngưng tụ chảy qua cửa tháo nước ngưng, qua bẫy xả Quá trình tiếp tục đến đạt nồng độ 65% (sau thời gian cô đặc tính: 100 phút) ngưng cấp Mở van thông áp, sau tháo sản phẩm cách mở van tháo liệu 1.5.2 Các thiết bò lựa chọn quy trình công nghệ a) Bơm Bơm sử dụng quy trình công nghệ gồm: bơm ly tâm bơm chân không Bơm ly tâm cấu tạo gồm vỏ bơm, bánh guồng có cánh hướng dòng Bánh guồng gắn trục truyền động Ống hút ống đẩy Bơm ly tâm dùng để bơm nước vào thiết ngưng tụ baromet Bơm chân không dùng để tạo độ chân không hệ thống bắt đầu làm việc b)Thiết bò cô đặc Đây thiết bò quy trình công nghệ Thiết bò thiết bò vỏ áo, có đáy nắp elip chuẩn, buồng bốc, buồng đốt, có hệ thống cánh khuấy Tác dụng buồng đốt để gia nhiệt dung dòch, buồng bốc để tách hỗn hợp lỏng thành giọt lỏng rơi trở lại, dẫn qua ống dẫn thứ Ống tuần hoàn sử dụng để tạo dòng chảy tuần hoàn thiết bò c)Thiết bò ngưng tụ Thiết bò ngưng tụ sử dụng quy trình công nghệ loại thiết bò ngưng tụ trực tiếp (thiết bò ngưng tụ baromet) Chất làm lạnh nước đưa vào ngăn thiết bò Thiết bò thường làm việc áp suất chân không nên phải đặt độ cao cần thiết để nước ngưng tự chảy khí mà không cần máy bơm d)Thiết bò tách lỏng Thiết bò tách lỏng đặt sau thiết bò ngưng tụ baromet nhằm để tách cấu tử bay sót lại, chưa kòp ngưng tụ, không cho chúng vào bơm chân không e)Các thiết bò phụ trợ khác Bẫy Các thiết bò đo áp suất, đo nhiệt độ, loại van CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯNG: Các thông số ban đầu: Chọn nhiệt độ đầu 25oC Nồng độ đầu sữa 12% Tuy nhiên, ta phải pha thêm đường vào, chọn nồng độ sau pha đường 40% Nồng độ cuối: 65% Năng suất nhập liệu: 1,5m3/ mẻ p suất ngưng tụ: 0.2 at Chọn đốt nước bão hòa áp suất at Quá trình hoạt động gián đoạn Quá trình tính toán cần chia khoảng nông độ, cô đặc gián đoạn thông số thay đổi theo thời gian Các khoảng nhiệt độ nhỏ, xem khoảng thông số không thay đổi Bảng thông số phụ thuộc vào nồng độ áp suất p = 0.4 at sau: (số liệu thầy hướng dẫn cung cấp) C (%kl) 40 45 50 55 60 65 o Ts ( C) 76 76.455 76.902 77.354 77.81 78.487 C (J/kg.oC) 3453.1 3279.6 3106.2 2954.8 2786.6 2626.8 1105.5 1130 1154.6 1181.3 1208.5 1238.3 ρ (kg/m3) μ (N.s/m ) 6.125.10 0.1237 0.18625 0.803 1.575 2.046 -2 λ(w/m.k) 394 334 273 171 58 7.6 2.1.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO CÁC GIAI ĐOẠN: Ta có: G đ= Gc + W Gđ.xđ = Gc.xc Trong Gđ , Gc : lượng dung dòch đầu cuối giai đoạn, kg W : lượng thứ bốc lên giai đoạn, kg xđ , xc : nồng độ đầu cuối giai đoạn Gđ.xđ, Gc.xc : khối lượng đường sữa dung dòch, kg a) Giai đoạn từ 40 lên 45: Gđ = 1.5m3 = 1.5*1105.5= 1658.25 kg xñ = 40 % ; xc = 45 % - Khối lượng dung dòch cuối giai đoạn: Gc = Gđ* (xđ/xc) = 1658.25*0.4/0.45 = 1474 kg - Khối lượng thứ bốc giai đoạn này: W = Gđ – Gc = 1658.25 – 1474 = 184.25 kg b) Giai đoạn từ 45 lên 50: Gđ = 1474 kg xđ = 45 % ; xc = 50 % - Khoái lượng dung dòch cuối giai đoạn: Gc = Gđ* (xđ/xc) = 1474*0.45/0.5 = 1326.6 kg - Khối lượng thứ bốc giai đoạn này: W = Gđ – Gc = 1474 -1326.6 = 147.4 kg c) Giai đoạn từ 50 lên 55: Gđ = 1326.6 kg xđ = 50 % ; xc = 55 % - Khối lượng dung dòch cuối giai đoạn: Gc = Gđ* (xđ/xc) = 1326.6*0.5/0.55 = 1206 kg - Khối lượng thứ bốc giai đoạn này: W = Gđ – Gc = 1326.6 – 1206 = 120.6 kg d) Giai đoạn từ 55 lên 60: Gđ = 1206 kg xđ = 55 % ; xc = 60 % - Khối lượng dung dòch cuối giai đoạn: Gc = Gđ* (xđ/xc) = 1206*0.55/0.6 = 1105.5 kg - Khối lượng thứ bốc giai đoạn này: W = Gđ – Gc = 1206 – 1105.5 = 100.5 kg e) Giai đoạn từ 60 lên 65: Gñ = 1105.5 kg xñ = 60 % ; xc = 65 % - Khối lượng dung dòch cuối giai đoạn: Gc = Gđ* (xđ/xc) = 1105.5*0.6/0.65 = 1020.5 kg - Khối lượng thứ bốc giai đoạn này: W = Gđ – Gc = 1105.5 – 1020.5 = 85 kg  Vậy tổng lượng bốc là: W = 184.25 + 147.4 + 120.6 + 100.5 + 85 = 637.75 kg Khối lượng cuối dung dòch: Gc = 1020.5 kg X, % 40 45 50 55 60 65 V, m3 1.5 1.3 1.15 1.02 0.915 0.824 G, kg 1658.2 1474 1326.6 1206 1105.5 1020.5 W, kg 184.25 147.4 120.6 100.5 85 ρ 1105.5 1130 1154.6 1181.3 1208.5 1238.3 2.1.2 Cân Bằng Năng Lượng Cho Các Giai Đoạn: 2.1.2.1 Các tổn thất nhiệt độ: a) Tổn thất nhiệt độ nồng độ nhiệt độ sôi dung dòch: p suất thiết bò ngưng tụ Po = 0.2 at  Nhiệt độ thứ thiết bò ngưng tụ t o = 59.7 oC (Bảng I.251 trang 314 Sổ tay QTTB tập1) Chọn tổn thất nhiệt độ từ nồi cô đặc thiết bò ngưng tụ '''  1K  Nhiệt độ thứ buồng đốt t1 = 59.7 + = 60.7 oC Đây nhiệt độ sôi dung môi (là nước) mặt thoáng dung dòch tsdm(P1) = 60.7oC  p suất mặt thoáng dung dòch buồng bốc P = 0.21 at (Bảng I.250 trang 312 sổ tay QTTB tập 1) Ta có bảng nhiệt độ sôi dung dòch 0.4at áp suất nước bão hòa tương ứng nhiệt độ sôi sau: C (%kl) Ts (oC) Pnước(at) 40 76 0.411 45 76.455 0.42 50 76.902 0.427 10 55 77.354 0.435 60 77.81 0.444 65 78.487 0.456 Rt 0.15E t  ; x: tỷ số giới hạn đàn hồi, với thép không gỉ, x S x ct = 0.7 1200 0.15 * 20.5 *104  0.7 * 237.6 150< 184.88 => thỏa - p suất cho phép:  P n 2 n  ( S  Ca )  Rt  E t ( S  Ca )  x ct Rt 20.5 *10 (8  1)  * 0.7 * 237.6 * 1200 =  E t ( S  Ca )  6.7 x ct Rt (1  x ) 20.5 * 10 (8  1)  6.7 * 0.7 * 237.6 * 1200(1  0.7) =2.353 * 120 * (8  1) 0.594 >0.177 => thoûa 2.353 * 1200 Vậy Sn = 8mm Tổng hợp: Ptt ttt Buồng bốc 1.8 80 Buồng đốt 2.8 120 Đáy 2.8 120 Naép 1.8 80 =>  P  n  H,mm 984 1626 34 34 S(mm) 8 8 2.3.4 TÍNH CÁCH NHIỆT CHO THÂN: Chọn vật liệu cách nhiệt amiang carton Bề dày lớp cách nhiệt . tT1  tT   , m (coâng thức VI.66 trang 92 tài liệu [2] )  n  tT  tKK  Trong  : hệ số dẫn nhiệt vật liệu cách nhiệt,  0.144W / mK tT1 : nhiệt độ lớp cách nhiệt tiếp giáp bề mặt thiết bò = 119.6oC tT2 : nhiệt độ bề mặt lớp cách nhiệt phía không khí vào khoảng 40oC  50oC tKK : nhiệt độ không khí  n : hệ số cấp nhiệt từ bề mặt lớp cách nhiệt đến không khí  n 9.3  0.058* tT , W / m2K  n 9.3  0.058* (50 273) 28.034W / m2K 29  0.144 * 119  50 0.0179 m 28.034 *  50  30 Vậy chọn bề dày lớp nhiệt  20mm 2.3.5 CHỌN GHÉP BÍCH Bích nối buồng bốc với nắp p suất Tính toán buồng bốc P = 0.177 N/mm2 Đường kính bích Dt = 1200mm Chọn bích liền thép để nối thiết bò Tra bảng XIII.27 trang 450 Sổ tay QTTB tập 2, bích kiểu 1, ta thông soá h D1 Dt = 1200 mm Dn = 1216 mm D1 = 1260 mm Db = 1300 mm D = 1350 mm h = 30 mm db = M 24 Số bulong 32 Dn db Dt Db D Do môi trường ăn mòn ta chọn đệm amiang-carton Bề dày mm p suất lớn chòu 0.6 N/mm2 2.3.6 KHỐI LƯNG VÀ TAI TREO a) Khối lượng thép làm thiết bò mthépVthép. thép Khối lượng riêng thép không gỉ  thép7900kg/m3 Thể tích thép buồng đốt không tính đáy elip   2 VD  DDng  DDtr H Dtru  * 1.2162  1.22 *1.326 0.04024m3 4 Với DngbĐ = 1.216 m: đường kính buồng đốt DtrbĐ = 1.2 m: đường kính buồng đốt HĐ = 1.626 – 0.3 = 1.326 m: chiều cao buồng đốt không kể đáy Thể tích thép buồng bốc không kể nắp elip   2 VB  DBng  DBtr H Btru  * 1.2162  1.2 * 0.684 0.02076m3 4         30 HBtru = 0.984 – 0.3 = 0.684m Thể tích thép làm đáy nắp Vđáy + nắp = 2(diện tích bề mặt đáy * bề dày đáy) Diện tích bề mặt đáy = diện tích có gờ – diện tích bề mặt gờ = = 1.71 – π*Dtr*hgờ = 1.71 -3.14*1.2*0.04 =1.56m => Vđáy + nắp = 2(1.56 * 0.008) = 0.02496 m3 m3 Thể tích thép làm bích nối buồng bốc với nắp   2 * (1.352  1.216 ) * 0.03 0.0162 m3 VBích = 2* * H bích * Dng bích  DngbB 2 * 4 Thể tích thép làm vỏ thiết bò Phần làm để cấp nhiệt cho buồng đốt làm cách thành thiết bò 2dm, có đáy xem đáy elip có D = 1.4m (gờ 0.04m) Tương ứng với đáy elip có D=1.4 h b = 0.35m, mà thành trụ vỏ cách thành thiết bò 10cm, đáy elip thiết bò có h b = 30cm, ta cho chiều cao vỏ với buồng đốt đáy cách đáy thiết bò có 5cm Do ta làm chiều cao vỏ hình trụ dài Hdtrụ 5cm Vậy Hvỏ = Hd + 0.05 = 1.326 + 0.05 = 1.376 m Thể tích vỏ phần không tính đáy   2  DtrVo  * (1.4082  1.42 ) * 1.376 0.02426m3 Vvỏtrụ = * HVo * DngVo 4 Đáy vỏ: Vđáy vỏ = (F - Fgờ)*0.004 = (2.31- 3.14*1.4*0.04)*0.004 = 0.00854 m3 Tổng thể tích thép là: V = VD + VB + Vđáy + nắp + Vbích + Vvỏ =0.04024 + 0.02076 + 0.02496 + 0.0162 + 0.02426 +0.00854 = 0.13496 m3 mthép = 0.13496*7900 = 1066.184 kg Khối lượng dung dòch lớn 1658.25 kg Tổng tải trọng thiết bò M = 1066.184 + 1658.25 = 2724.434 kg     b) Tai treo Duøng tai treo Tải trọng tai treo 2724.434 * 9.81 6681.67 N m= 31 Tra bảng XIII.36 trang 426 Sổ tay tập ta Tải trọng cho phép 10,000 N Bề mặt đỡ 89.5*10-4 m2 Tải trọng cho phép bề mặt đỡ q = 1.12*106 N/m2 Các kích thước: (mm) L B B1 H S l a 110 85 90 170 45 15 d 23 Khối lượng 2.0 kg, vật liệu thép CT3 2.3.7 CÁC ĐƯỜNG ỐNG DẪN, CỬA a) Ống cửa nhập liệu Thời gian nhập liệu : Tnl = 20 phút = 1200 s Lưu lượng nhập liệu 1.5 Vnl  1.25 * 10 m3/s 1200 Chọn vận tốc dung dòch ống, bảng II.2 trang 369 sổ tay QTTB tập ω = 0.5m/s Vậy đường kính ống nhập liệu Vnl 1.25 *10   0.0564m =56.4mm 0.785 *  0.785 * 0.5 Đường kính 60 mm b) Ống cửa tháo liệu Thời gian tháo liệu Ttl = 10 phút = 600 s 0.824 1.373*10-3 m3/s Lưu lượng tháo liệu Vtl  600 Chọn vận tốc dung dòch ống  1.5m/s  Đường kính ống tháo lieäu d nl  *1.373 *10  0.03415m = 34.15 mm  * 1.5 Chọn ống tháo liệu Đường kính 40 mm c) Ống dẫn thứ Thời gian cô đặc (lấy giai đoạn đầu) T1 = 1614 s Lượng thứ giai đoạn đầu 184.25 kg d tl  32 Vậy lưu lượng thứ 184.25 Vht  0.873m3/s (  ht 0.1308kg/m3) 0.1308 * 1614 Chọn vận tốc ống vht = 10 m/s  đường kính ống dẫn thứ d ht  4.Vht * 0.873   0.3334m = 333.4mm  vht  *10 Choïn dht = 340 mm d) Ống dẫn đốt Thời gian cô đặc gia nhiệt T =141 phút = 8460 s Lượng đốt D = 851.27 kg Khối lượng riêng đốt at ρh = 1.129 kg/m3  lưu lượng đốt 851.27 Vhđ D/(  hđ T ) = 0.0891 m3/s 1.129 * 8460 Chọn vận tốc đốt vhđ = 20 m/s  đường kính ống dẫn đốt d hd  4.Vhd * 0.0891  0.07534m = 75.34 mm  vdh  * 20 Chọn dhđ = 76 mm e) Ống dẫn nước ngưng Lượng nước ngưng mn = 851.27 kg Thời gian ngưng T =141 phút = 8460 s Khối lượng riêng nước ngưng 119.6 oC ρn = 943.4 kg/m3  lưu lượng nước ngưng 851.27 Vnn  1.067*10-4 m3/s 8460 * 943.4 Chọn vận tốc nước ngưng chảy ống vnn = m/s  đường kính ống dẫn nước ngưng d nn  4.Vnn * 1.067 * 10   0.011656m = 11.656 mm  vnn  *1 Chọn dnn = 12 mm Tóm tắt đường ống dẫn cửa Ống Đường kính trong, mm 33 Bề dày, mm Chiều dài, mm Nhập liêu 60 Tháo liệu 40 Hơi thứ 340 Hơi đốt 76 Nước ngưng 12 2.3.8 CÁNH KHUẤY: n = 0.5 v/s dk = 0.72m chiều cao trụ khuấy tính từ đỉnh thiết bò: hk = Htb( không tính vỏ) – hcachday = 2.61 – 0.43 = 2.18m Ta tính công suất khuấy thời điểm dung dòch có độ nhớt lớn nhất, lúc Re = 156.88 Tra giản đồ chuẩn số công suất khuấy trang 144, trình thiết bò học, 1_Khuấy- lắng lọc ta có, KN = 0.8 Vậy công suất khuấy là: N= K Nρn3dk5 = 0.8*1238.3*0.53*0.725 = 23.96w Tính toán trục khuấy: Theo ví dụ trang 304 , sách thiết kế chi tiết máy Nguyễn Trọng Hiệp ta có: N dtruc C * , với C hệ số phụ thuộc ứng suất xoắn cho phép n Đối trục truyền chung ta chọn C = 120 Với dk = 720mm ta chon dtruc = 40mm Kiểm tra bền 0.02396 40 120 * 30 40 > 11.13 => thỏa Chương 3: CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ PHỤ 3.1 THIẾT BỊ NGƯNG TỤ BAROMET 3.1.1 Lượng nước cần để ngưng tụ 34 Công thức 4.14 trang 249, sách QTTB TN tập 5, 1, Phạm văn Bôn, Nguyễn Đình Thọ i  cn tn2 G n W =β*W cn  tn2  tn1  Trong β 60 kg/kg Gn W i : gọi chi phí riêng để ngưng tụ 1kg nước, thường β = 15- : lượng nước cần cung cấp, kg : lượng thứ cần ngưng, kg : entanpi thứ áp suất ngưng tụ 0.2 at, J/ kg i = 2609.6*103 J/kg cn : nhieät dung riêng trung bình nước, J/kg độ cn =4178 J/kg độ tn1, tn2: nhiệt độ vào nước, oC tn1 = 25oC tn2 = 50oC 2609.6 * 103  4178 * 50 β= = 22.984 kg/kg 4178 *  50  25 Gn = β*W = 22.984*637.75 = 14658.175 kg => lưu lượng nước là: Gn = 14658.175/6000 = 2.443kg/s 3.1.2 Lượng không khí bơm hút từ thiết bò ngưng tụ công thức VI.47 trang 77 sổ tay tập 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* 637.75  2.5 *10 *  637.75  14658.175  6.76 kg Thể tích không khí cần hút công thức VI.49 trang 78 sổ tay tập 288 * Gkk * (273  tkk ) Vkk  ; P  Ph Với tkk: nhiệt độ không khí oC tkk = tn1 + + 0.1*(tn2 – tn1) = 25 + + 0.1*(50 – 25) = 31.5oC P: áp suất hỗn hợp thiết bò ngưng tụ, P = 0.2 at = 19620 N/m2 35 Ph: áp suất riêng phần nước hỗn hợp, lấy áp suất bão hoà tkk = 31 oC; Ph = 0.045 at = 4414.5 N/m2 Vậy thể tích không khí cần hút 288 * 6.76 * (273  31.5)  38.99 m3 Vkk = 19620  4414.5 => Vkk = 38.99/6000 = = 38.99/6000 = 0.0065m3/s 3.1.3 Đường kính thiết bò ngưng tụ Dtr  NT  1.383 * Với W W= h W  h * h : lưu lượng ngưng, kg/s 637.75 0.1063 kg/s 6000 : khối lượng riêng áp suất 0.2 at  h  0.1308kg/m3 ; (bảng 17, trang 228, tập kỹ thuật nhiệt, Phạm Lê Dần, Đặng Quốc Phú) h : tốc độ hơi, m/s Chọn  h = 10 m/s Dtr(NT) : đường kính thiết bò ngưng tụ 0.1063 0.39426 m =394.26mm 0.1308 * 10 Chọn đường kính thiết bò ngưng tụ 400 mm Dtr  NT  1.383 * 3.1.4 Kích thước ngăn Tấm ngăn dạng hình viên phân Chiều rộng ngăn b D 400 b  tr  NT   50   50  250mm 2 Trên ngăn đục nhiều lỗ nhỏ Nước làm nguội nước Lấy đường kính lỗ dlỗ = mm Tổng diện tích lỗ cặp ngăn G f  n , công thức VI.54 trang 79 Sổ tay tập c Gn : lưu lượng nước, m/s 14658.175  2.443 kg/s Gn = 6000  c : tốc độ tia nước, m/s 36 Chọn chiều cao gờ ngăn 40 mm nên  c =0.62 m/s 2.443  4.008*10-3 m2 = 4008mm2 0.62 * 983.24 Với  n 983.24kg/m3 60.7oC  f  Số lỗ n f * 4008 n   1276.43≈ 1277 loã  d lơ  *4 Chọn chiều dày ngăn mm Các lỗ xếp theo hình lục giác 0.5 f  Bước lỗ t = 0.866* dlỗ*  c  , mm  ftb  fc tæ số diện tổng diện tích tiết diện lỗ với diện tích tiết ftb diện thiết bò ngưng tụ fc 4008  0.0319 400 f tb * Vaäy bước lỗ t 0.866 * * 0.03190.5 0.31 mm 3.1.5 Chiều cao thiết bò ngưng tụ Mức độ đun nóng nước ( công thức VI.56 trang 80 sổ tay tập 2) t t 50  25 P  n n1  0.7 to  t n1 60.7  25 Tra baûng VI.7 trang 80 sổ tay tập với đường kính tia nước mm Số bậc Số ngăn Khoảng cách ngăn 200 mm Thời gian rơi qua bậc 0.41 s Khoảng cách từ ngăn nắp thiết bò 800 mm Khoảng cách từ ngăn đến đáy thiết bò 600 mm Nắp elip tiêu chuẩn có gờ, đøng kính 400 mm Chiều cao gờ 40 mm Chiều cao phần elip 100 mm Đáy nón tiêu chuẩn có gơ, góc đáy 60oC, đøng kính 400 mm Chiều cao gờ 40 mm 37 Chiều cao phần nón 363 mm Vậy chiều cao thiết bò ngưng tụ Hnt = 100 + 40 +800 + 200*7 + 600 +40 +363 =3343 mm = 3.343 m chon Hnt = 3400 mm 3.1.6 Đường kính ống baromet Theo công thức VI.57 trang 80 Sổ tay tập 0.004*  G n  W ,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, thường lấy  =0.5  0.6 m/s Vậy chọn  = 0.55 m/s db : đường kính ống baramet, m db  0.004 *  2.443  0.1063 0.077m  * 0.55 Chọn đường kính ống baromet db = 90 mm db  3.1.7 Chiều cao ống baromet H = h1 + h2 + 0.5 , m (công thức VI.58 trang 81 Sổ tay tập 2) h1: chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí áp suất thiết bò ngưng tụ h2 : chiều cao cột nước ống dẫn cần để khác phục toàn trở lực nước chảy ống Tính h1 P' h1 = 10.33* , m (công thức VI.59 trang 81 Sổ tay tập 2) 760 P’ độ chân không thiết bò ngưng tụ P’ = 0.8 at = 608 mmHg 608 8.246m h1 = 10.33 * 760 Tính h2  2  H h2   1     , m (công thức VI.60 trang 81 Sổ tay tập 2) 2g  db  Laáy     1.5  0.5 hệ số trở lực vào ống 38  1hệ số trở lực khỏi ống H: chiều cao ống baromet, m db : đường kính oáng baromet, db = 0.08 m  : heä soá trở lực ma sát nước chảy ống . d Re =  Với  = 0.55 m/s vận tốc nước chảy ống d = 0.08 m đường kính ống baromet  988.07 kg/m3 khối lượng riêng nước 50oC  0.5494 *10 Ns/m2 độ nhớt động lực nước 50oC 0.55 * 988.07 * 0.08 79132  105  chế độ chảy roái 0.5494 *10 0.221   0.0032  0.0203 791320.227  Re  h2  0.55  H   1.5  0.0385  3.91 * 10  H 1  0.0203 * * 9.81  0.08  Tính H H= 8.246 + 0.0385 + 3.91*10-3H  H 8.317m Chọn H= m 3.1.8 Các kích thước khác Chiều dày thành thiết bò mm Lỗ vào 300 mm Lỗ nước vào 100 mm Hỗn hợp khí nối với thiết bò thu hồi 80 mm Đường kính ống nối từ thiết bò thu hồi đến ống baromet 50 mm Khoảng cách từ tâm thiết bò ngưng tụ đến tâm thiết bò thu hồi 675 mm Đường kính thiết bò thu hồi 400 mm Chiều cao thiết bò thu hồi 1440 mm Hỗn hợp khí khỏi thiết bò thu hồi 50 mm Ống thông khí 50 mm 3.2 Bơm: 3.2.1 Bơm chân không Tốc độ hút bơm chân không ôû 0oc vaø 760 mmHg SB = 38.99/100 = 0.3899 m3/ph = 23.394 m3/h 39 Công suất bơm chân không m   m   Vkk m p  N p1    1   ck t m   p1    m : số đa biến, thường m = 1.2  1.62 Lấy m = 1.3 p1: áp suất trước neùn p1 = P – Ph = 0.2 – 0.045 = 0.155 at Ph = 0.045 áp suất nước hỗn hợp p2 : áp suất sau neùn P2 = Pa = at = 9.81*104 N/m2 Vkk : thể tích không khí cần hút, m3 t : thời gian cô đặc, s  ck : hệ số hiệu chỉnh,  ck = 0.8 1.3    1.3 38.99 1.3    N * 0.155 * 9.81 *10 *   1 287.74W   0.155   0.8 * 6000 * (1.3  1)   Chọn bơm chân không P = 0.5 mã lực 3.2.2 Bơm vào thiết bò ngưng tụ Công suất bơm Q.H. n g N 1000   n : khối lượng riêng nước 25oC,  n =996.9 kg/m3  : hiệu suất bơm,  = 0.8 Q : lưu lượng nhập liệu, m3/s G 14658.175 Q n  2.45 *10  m3/s  n t 996.9 * 6000 t: thời gian cô đặc, s H : côt áp bơm, m Phương trình Bernoulli cho mặt cắt 1-1 (mặt thoáng bồn chứa nước vào thiết bò ngưng tụ) 2-2 (mặt thoáng cửa vào ống dẫn nước) Z1+  v p1  v1 p   H = Z2+  2  h1-2  2g  2g Trong Z1, Z2 : chiều cao hình học mặt cắt so với đất Chọn Z = m, Z2 = 14 m (do tổng chiều cao thiết bò baromet 14m) p1 10mH2O p1 : áp suất mặt cắt 1-1, p1 = at   40 p2 : áp suất mặt cắt 2-2, p2 = 0.2 at  p2 2 mH2O  v1,v2 : vận tốc nước mặt cắt, m/s v1 = v2 = v : vận tốc nước chảy ống, m/s h1-2 : tổng tổn thất oáng, m Ta coù h1  v2  l     2g  d   : tổng hệ số tổn thất cục   vào 2. khuùc quanh 90  2. van   0.5  * 1.19 2* 0.5  4.88 l, d : chiều dài, đường kính ống nối từ bể chứa đến thiết bò ngưng tụ, m  : hệ số ma sát Xác đònh  Chọn đường kính d = dhút = dđẩy = dnl =50 mm Vận tốc chảy ống v 4.Q * 2.45 * 10  1.25 m/s  d  * 0.052 Chuẩn số Re Re = v.d  1.25 * 0.05 * 996.9  69761.08  0.892 * 10 Với:  : khối lïng riêng nước 25oC, kg/m3  : độ nhớt động lực nước 25oC,  =0.892*10-3 Chọn độ nhám ống thép  0.2 mm 8  d 7  50  Re gh 6.  6 *   3301.07    0.2  Vaäy Regh  d 8  50  Ren 220.  220 *   109674.38    0.2  < Re < Ren neân 0.25 0.25  100  0.2 100     0.11.46 *  0.11.46 *  0.0292  d Re  50 69761.08    Chiều dài đường ống từ bể lên cửa nhập liệu l = 15m  Tổng tổn thất áp suất 41 h1  1.252  15  *  0.0292 *  4.88  1.0863 m * 9.81  0.05  Chọn   1  Cột áp bơm H = (Z2 – Z1) + p2  p1 v 1.252   h1 14   (2  10)   1.0863 5.166 m  2g * 9.81 Công suất bơm 2.45 * 10  * 5.166 * 996.9 * 9.81 N 0.155 kW 1000 * 0.8 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tác giả, Sổ tay Quá trình thiết bò Công nghệ hoá chất, Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992 [2] Các tác giả, Sổ tay Quá trình thiết bò Công nghệ hoá chất, Tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1992 [3] Phạm Văn Bôn (chủ biên) – Nguyễn Đình Thọ, Giáo trình QT & TB CNHH tập : Quá trình thiết bò truyền nhiệt, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2004 [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] Nguyễn Trọng Hiệp, sở thiết kế chi tiết máy [6] Hồ Lê Viên, Thiết kế tính toán chi tiết thiết bò hóa chất, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1978 [7] Nguyễn Văn Lụa, QT & TB CNHH tập 1, 1: Khuấy – Lắng – Lọc, NXB ĐH Quốc gia TP HCM, 2002 42 43 ... = 1.286 + (0.04+0.3)/3 = 1.4m = 1400mm => S’ = 6.74mm Chọn hệ số ăn mòn Ca= Hệ số quy troøn Co = S = S’ + Ca + Co = 6.74 + + 0.26 = 8mm 24 * Kiểm tra độ ổn đònh thân chòu áp suất ngoài: Công thức... thân, lấy chiều cao buồng bốc = 0.984m => S’ = 4.9 mm Chọn hệ số ăn mòn Ca= Hệ số quy tròn Co = 0.1 S = S’ + Ca + Co = 4.9 + + 0.1 = mm Ta choïn S = 8mm cho bề dày thân * Kiểm tra độ ổn đònh thân... không dùng cho mục đích khác Khó giữ độ chân không thiết bò 1.5 Chọn thuyết minh quy trình công nghệ: 1.5.1 Thuyết minh quy trình công nghệ Khởi động bơm chân không đến áp suất Pck = 0.8 at Sau bơm