Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc 1 nồi dung dịch nước táo với năng suất theo sản phẩm 1,5 tấn một giờ

MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU .1 1.1 Tổng quan nguyên liệu: 1.1.1 Giới thiệu chung Táo 1.1.2 Giới thiệu nước ép Táo cô đặc 1.1.3 Phân loại Táo 1.1.4 Thành phần hóa học Táo 1.1.5 Công dụng Táo tây 1.2 Quy trình đặc nước Táo 1.3 Thuyết minh qui trình 1.4 Giới thiệu lý thuyết cô đặc thiết bị cô đặc 1.4.1 Giới thiệu chung cô đặc .7 1.4.2 Các phương pháp cô đặc 1.4.3 Thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm CHƯƠNG THIẾT BỊ CHÍNH 10 2.1 Dữ liệu ban đầu 10 2.1.1 Yêu cầu 10 2.1.2 Quy ước 10 2.2 Cân vật liệu 10 2.2.1 Lượng nước bốc lưu lượng tháo liệu hệ thống .10 2.2.2 Lượng thứ bốc lên (W) 11 2.3 Cân nhiệt lượng 11 2.3.1 Xác định tổn thất nhiệt độ  11 2.3.2 Hiệu suất nhiệt độ hữu ích nhiệt độ sôi dung dịch 13 2.3.3 Nhiệt dung riêng .14 2.3.4 Lượng đốt tiêu thụ .14 2.4 Tính bề mặt truyền nhiệt .15 2.4.1 Hệ số cấp nhiệt .15 2.4.2 Hệ số cấp nhiệt 1, phía ngưng tụ 16 2.4.3 Hệ số cấp nhiệt 2, từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi .17 2.5 Hệ số truyền nhiệt K 20 2.6 Bề mặt truyền nhiệt .20 2.7 kích thước buồng đốt 20 2.7.1 số ống truyền nhiệt .20 2.7.2 đường kính ống tuần hồn trung tâm 21 2.7.3 đường kính buồng đốt 21 2.8 Đường kính buồng bốc .22 2.9 Đường kính ống dẫn .23 2.9.1 Ống Nhập Liệu 23 2.9.2 Ống tháo liệu 23 2.9.3 Ống Dẫn Hơi Đốt .24 2.9.4 Ống dẫn thứ .24 2.9.5 Ống dẫn nước ngưng 24 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ QUI TRÌNH CƠ ĐẶC 27 3.1 Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi 27 3.1.1 Sơ đồ hệ thống cô đặc nồi 27 3.1.2 Thuyết minh hệ thống 28 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN .29 TÀI LIỆU THAM KHẢO .30 DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 thành phần hóa học có 100g táo tươi………………………….………3 Bảng 2.1 nhiệt độ áp suất nồi 11 Bảng 2.2 lượng nhiệt cung cấp 15 Bảng 2.3 Giá trị A phụ thuộc vào tm 16 Bảng 2.4 Hệ số nhiệt 1, phía ngưng tụ 17 Bảng 2.5 Hệ số cấp nhiệt theo nhiệt độ sôi 18 Bảng 2.6 nhiệt tải riêng q2 phía dung dịch sơi 20 Bảng 2.7 Bề mặt truyền nhiệt 20 Bảng 2.8 Kích thước buồng bốc 23 Bảng 2.9 kích thước ống dẫn .25 Bảng 2.10 Bảng tóm tắt thiết bị 26 DANH MỤC HÌNH Hình 1.2 Quy trình đặc nước Táo Hình 1.3 Máy ép Táo Hình1.4 Thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm Hình 2.1 Biến đổi nhiệt độ q trình đặc .11 Hình 2.2 cân nhiệt lượng nồi cô đặc .14 Hình 2.3 Truyền nhiệt qua bề mặt 16 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Tổng quan nguyên liệu: 1.1.1 Giới thiệu chung Táo - Táo tây, cịn gọi bơm (phiên âm từ tiếng Pháp: pomme) loại trái từ táo tây Malus domestica Cây táo có nguồn gốc Trung Á, nơi tổ tiên - lồi táo dại Tân Cương - tồn ngày hôm Táo trồng từ hàng ngàn năm châu Á châu Âu, thực dân châu Âu đưa đến Bắc Mỹ, táo có ý nghĩa tơn giáo thần thoại nhiều văn hóa, bao gồm văn hóa Bắc Âu, Hy Lạp Kitô giáo châu Âu - Cây táo lớn trồng từ hạt giống, nhỏ trồng theo phương pháp ghép lên rễ (gốc ghép) Hiện có 7500 giống táo, dẫn đến loạt đặc tính mong muốn Giống khác phối giống cho thị hiếu khác sử dụng khác nhau, bao gồm nấu ăn, sản xuất nguyên liệu nấu ăn làm rượu táo Táo thường nhân giống phương pháp ghép, táo hoang dã mọc dễ dàng từ hạt giống Cây táo táo dễ bị nhiễm số loại nấm, vi khuẩn vấn đề sâu bệnh, điều chỉnh số hóa chất hữu vô Trong năm 2010, hệ gen táo giải mã phần nghiên cứu kiểm soát dịch bệnh nhân giống chọn lọc sản xuất táo 1.1.2 Giới thiệu nước ép Táo cô đặc Nước táo loại đồ uống hình thành ép trái táo tây Từ 1,5 kg táo tây vắt lít nước táo Bên Đức nước táo tinh chất (Apfelsaft hay A-Saft) hay uống nước táo pha với nước suối (Apfelschorle) Vào năm 2011 trung bình Đức người uống 8,0 lít nước táo nguyên chất 9,4 lít nước táo pha với nước suối Nước táo thường chế biến từ nước táo cô đặc Nước táo cô đặc chế cách cho nước bay tách chất chứa vị mùi Nhờ trọng lượng nước táo giảm xuống cịn khoảng 1/6, việc lưu trữ chuyên chở tiện lợi Việc chế biến nước táo nước táo đặc cịn có lợi là, trộn loại nước táo (ngọt/chua) khác nhau, không tùy theo loại táo, hay vùng trồng trọt tạo mùi vị khác Phương pháp làm bay nước làm loãng trở lại nhờ máy móc tân tiến khơng làm ảnh hưởng tới mùi vị lượng vitamin Ở Đức táo dùng để chế biến nước táo, sử dụng 100% Khoảng 75% nước táo, 25% lại vỏ hột Phân nửa số lại dùng để chế tạo Apfelpektin, chất dùng công nghệ thực phẩm, cơng nghệ dược Phân nửa cịn lại dùng để chế tạo đồ ăn cho súc vật, hay chế tạo lượng Như việc dùng táo để chế biến nước táo thí dụ tốt cho kinh tế tuần hoàn tân tiến 1.1.3 Phân loại Táo Hiện giới có nhiều loại Táo khác nhau, nhiên có số loại Táo thương phẩm dùng phổ biến sau: Loại táo Red dilicious Đặc điểm Táo ngọt, giòn cứng, nhiều nước, hàm lượng acid thấp, dùng để ăn tươi Táo giịn, cứng, màu trắng, ngọt, có vị dịu nấu, vỏ mỏng mềm, thường dùng để ăn lạnh dùng làm salad Táo cứng, giịn, ngọt, có mùi rượu vang bảo quản, thường dùng làm khai vị Có mùi đặc trưng ăn, hình trái tim, màu sắc vỏ thay đổi từ vàng đến da cam Hương vị tốt, cứng, thơm, có vị chua ngọt, màu sắc thay đổi xanh – đỏ - vàng Giòn, vị chua nhẹ, thường dùng để ăn tươi Cứng, giòn, chua, coa màu xanh - vàng Golden diliciuos Fujl Gala Baraebrun jonagold Granny smith Red dilicious jonagold Golden diliciuos Granny smith Hình 1.1 Các loại táo thông dụng (Nguồn internet) 1.1.4 Thành phần hóa học Táo Bảng 1.1 Thành phần dinh dưỡng có 100g táo tươi: Tên chất Số lượng Vitamin A Vitamin C Vitamin D Vitamin E Vitamin K Vitamin B1 Vitamin B2 Vitamin B3 Vitamin B5 Vitamin B6 Vitamin B12 Folate Choline g 4,6 mg Nhu cầu ngày 0% 5% 0,18 mg 2,2 g 0,02 mg 0,03 mg 0,09 mg 0,06 mg 0,04 mg g g 3,4 mg 1% 2% 1% 2% 1% 1% 3% Tên chất Số lượng Canxi Sắt Magiê Phốt Kali Natri Kẽm Đồng Mangan selen mg 0,12 mg mg 11mg 107 mg mg 0,04 mg 0,03 mg 0,04 mg g Nhu cầu ngày 1% 2% 1% 2% 2% 0% 0% 3% 2% 1% 1% 1.1.5 Cơng dụng táo tây Táo có nhiều cơng dụng sức khỏe người, giá trị dinh dưỡng lẫn cơng dụng phịng, trị bệnh Táo có thành phần dinh dưỡng phong phú, đặc biệt loại vi chất, sinh tố axit hoa Trong trái táo có khoảng 30 mg ketone, 15% chất hydrocarbon chất keo; loại vitamin A, C, E Ngoài ra, lượng kali chất chống oxy hóa phong phú Lượng canxi táo cao loại hoa khác, giúp trung hòa lượng muối dư thừa thể Chống nhiễm khuẩn: Nếu ăn trái táo cách nhai kỹ, nuốt chậm 15 phút khơng có lợi cho tiêu hóa, mà cịn diệt tới 99% vi sinh vật có hại miệng, thực quản dày Giúp ngăn ngừa ung thư: nhà nghiên cứu trường đại học Cornell tìm thấy hợp chất triterpenoids vỏ táo có chứa hoạt chất ngăn ngừa phát triển tế bào ung thư đại tràng, gan vú; chiết xuất từ trái táo giảm số lượng kích thước khối u vú chuột Nhuận mật: bạn dùng táo ngâm rượu uốn để giúp lưu thông mật, chống tạo sỏi Làm động mạch: theo nhà nghiên cứu, táo có chứa hoạt chất bảo vệ tim mạch giống trái nho Nghiên cứu thực chuột đồng cho thấy, tiêu thụ nhiều hợp chất phenolic sẵn có táo nho thời gian dài giảm đáng kể tích tụ chất béo thành động mạch Chống táo bón: Cũng giống số loại hoa khác, ngày bạn nên ăn từ – trái táo giảm thiểu nguy mắc bệnh đường tiêu hóa, đặc biệt táo bón Giảm nguy tiểu đường: Phụ nữ ăn tối thiểu trái táo/ ngày giảm 28% nguy mắc bệnh tiểu đường so với phụ nữ không ăn táo Hỗ trợ giảm thiểu vấn đề hơ hấp: Ăn trái táo tuần giúp phổi hoạt động tốt nhờ chất chống oxy hóa Quercetin có vỏ táo Tăng cường hệ miễn dịch: Mỗi trái táo chứa khoảng 8mg vitamin C cung cấp khoảng 14% nhu cầu vitamin C hàng ngày thể, có tác dụng tăng cường hệ thống miễn dịch Tác dụng làm đẹp: Các nghiên cứu rằng, axit ursolic có vỏ táo có tác dụng làm giảm nguy béo phì Các nhà khoa học giải thích, axit ursolic thúc đẩy thể đốt cháy calo, tăng việc hình thành giảm chất béo lâu năm thể Chất béo táo không đáng kể, khơng chứa protein nên cung cấp calo (trung bình 100g có 60 calo); đồng thời, hàm lượng axit malic ít, lại phân tán dễ dàng thể nên cách giảm béo hữu hiệu Lượng lớn chất xơ có táo khiến bạn no lâu mà khơng tiêu thụ nhiều calo (1 trái táo bình thường chứa khoảng 95 calo) Chất xơ phức tạp táo khiến thể phải nhiều thời gian để tiêu hóa so với chất khác đường hay tinh bột Bạn ăn ngày trái táo muốn giảm béo chất mỡ dưa thừa thể Trong lĩnh vực thẩm mỹ, dùng rượu táo để hạn chế gàu tóc làm chất thơm để khử mùi thể, người có mồ dầu Táo cịn sử dụng để chế tạo số sản phẩm mặt nạ hiệu 1.2 Quy trình đặc nước Táo Đây quy trình đặc nước ép táo: Táo Chọn lựa Rửa Gọt vỏ bỏ hạt Ép Lọc thơ Gia nhiệt Ly tâm Cơ đặc Rót chai Ghép nắp Thanh trùng Bảo quản Sản phẩm Hình 1.2 Quy trình đặc nước Táo (Nguồn internet) 1.3 Thuyết minh qui trình  Lựa chọn phân loại: nhằm loại bỏ không đạt chuẩn như: sâu bệnh, thối hỏng, mốc…, sau ta tiến hành phân loại màu sắc, độ chín,…  Rửa: nhằm loại trừ tạp chất học đất, cát, bụi làm giảm lượng vi sinh vật vỏ nguyên liệu Yêu cầu sau rửa táo không bị dập nát, tổn thất dinh dưỡng… Nước để rửa công nghiệp chế biến (chần, nấu, pha chế, ) phải nước ăn đảm bảo theo tiêu chuẩn y tế  Gọt vỏ bỏ hạt: nhằm loại bỏ phần không sử dụng vỏ, hạt, để tránh ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm  Ép: phương pháp chủ yếu để tách dịch bào khỏi nguyên liệu, trình hiệu suất ép quan Rót trọng chai phụ thuộc vào: phẩm chất nguyên liệu, phương Ghép nắp Thanh Sản phẩm Bảo quản trùng pháp sơ chế, cấu tạo, chiều dày, độ nguyên liệu hiệu suất ép dịch bào chứa không bào bao bọc chất ngun sinh Chất ngun sinh có tính bán thấm, ngăn cản tiết dịch bào Vì để nâng cao hiệu suất ép giảm tính bán thấm xuống cách làm biến đổi chất nguyên sinh hay làm chết tế bào Hình 1.3 Máy ép Táo (Nguồn internet)  Lọc thô:sau ép phần dịch thịt có kích thước nhỏ lỗ lọc đẩy chảy vào ống góp phía dưới, nước dẫn qua thiết bị Phần bã nằm bên ống lọc hút ngồi thơng qua lỗ đóng mở  Gia nhiệt: tiến hành gia nhiệt thiết bị gia nhiệt dạng ống trùm hay ống lồng mục đích gia nhiệt để làm kết tủa thành phần không tan dung dịch làm ảnh hưởng đến tính chất cảm quan sản phẩm bổ sung chất trợ lắng để tăng hiệu cho trình Lưu ý cần gia nhiệt nhanh để tránh tổn thất chất khô 70 – 75oC  Ly tâm: nhằm mục đích tách bã chất keo kết tủa sau trình gia nhiệt làm cho dịch đem đặc có độ đồng cao ảnh hưởng xấu q trình đặc sản phẩm  Cô đặc: Nguyên tắc: giảm nhiệt độ nước Táo chưa bão hịa xuống nhiệt độ đóng băng dung mơi (nước) đóng băng trước, chất hòa tan như: đường, acid,… dạng dung dịch Tách pha rắn pha lỏng ly tâm cách ly tâm kết hợp với dao cạo nước đá, dung dịch thu nước Táo đặc So với phương pháp bốc phương pháp lạnh đơng có tổn thất chất hịa tan nhiều sản phẩm có chất lượng cao, giữ nhiều chất dinh dưỡng tính cảm quan cho sản phẩm mà phương pháp bốc Hình 2.3 Truyền mặt (Nguồn nhiệt qua bề 2.4.2 Hệ số cấp phía ngưng nhiệt 1, tụ internet) - Hệ số cấp nhiệt 1, với ống truyền nhiệt đặt thẳng đứng hệ số 1 bão hịa ngưng tụ ta tính theo cơng thức [AII-28] – (V-101) 1= 2,04 A W/m2.độ Với: r: ẩn nhiệt hóa (J/kg) H: chiều cao ống truyền nhiệt (H = 1m) A: trị số phụ thuộc tm A= Bảng 2.3 Giá trị A phụ thuộc vào tm Tm (oc) A 104 20 120 40 139 60 155 80 169 100 179 Chọn t1 = 2,14oC tT1 = thđ - t = 88 – 2,14 = 85,86 oC nhiệt độ màng tm: tm = = = 86,93 oC  A = 172,465 [AII-29] r = 2289.103 (J/kg), tra thđ 88oC [B-39] vậy: 1= 2,04 172,465 = 11315,587 (W/m2.độ) Ta có: q1 = 1 t1 = 11315,587.2,14 = 24215,356(W/m2) Bảng 2.4 Hệ số nhiệt 1, phía ngưng tụ 16 120 188 140 194 160 197 180 199 200 199 Thđ o C Nồi Ts o C t1 o C tT1 o C Tm o C A 68,092 2,14 85,86 88,93 172,456 2289.103 r (J/kg) 1 (W/m2.độ) q1 (W/m2) 11315,587 24215,356 2.4.3 Hệ số cấp nhiệt 2, từ bề mặt đốt đến chất lỏng sơi Xem q trình truyền nhiệt ổn định t2 = tT2 – ts mà tT2 = tT1 - q1 r Với: r = r1 + r2 + r3 Chọn đốt (hơi nước bảo hòa) nước theo [AII-4] – (VI)  r1 = 0,232.10-3 nhiệt trở nước (m2.độ/W)  r2 = 0,387.10-3 nhiệt trở cặn bẩn (m2.độ/W) Chọn bề dày ống truyền nhiệt;  = 0,002 (m) Chọn vật liệu chế tạo thiết bị đặc thép CT3 có hệ số dẫn nhiệt:  = 50 (W/m2.độ)  r3 = = = 4.10-5 r = r1 + r2 + r3 = 0,232.10-3+0,387.10-3+4.10-5 = 6,59.10-4 (m2.độ/W) TT2 = tT1 – q1 r = 85,86 – (24215,356 6,59.10-4) = 69,902oC  t2 = tT2 – ts = 69,902 – 68,092 = 1,81oC Khi dung dịch (dung môi nước) sôi tuần hồn mãnh liệt ống hệ số cấp nhiệt chất lỏng sơi tính theo CT [AII-71] – (VI-27) Ta có: 2 = dd = n.( [)]2 () ]0,435 (W/m2.K) Trong đó: n: hệ số cấp nhiệt nước cô đặc dung dịch theo nồng độ Do nước sôi sủi bọt nên n tính theo cơng thức [AII-26] – (V-91) n = 0,145 (W/m2.độ) 17 t2 = 1,81oC P = Pht 9,81.104 = 0,2133 9,81.104 = 20924,73 (N/m2) n = 0,145 = 83,577(W/m2.độ) Bảng 2.5 Hệ số cấp nhiệt theo nhiệt độ sôi q W/m2 tT1 oC tT2 oC t2 oC n(W/m2.độ) 24215,356 85,86 69,902 1,81 83,577 Cdd: nhiệt dung riêng dung dịch cô đặc theo nồng độ dung dịch (J/kg.độ) dd: độ nhớt dung dịch cô đặc theo nồng độ dung dịch (Ns/m2) dd= 6,519 (mpa.s) = 0,006519 (Ns/m2) Tra theo: http://sugartech.co.za/viscosity/ dd: khối lượng riêng dung dịch cô đặc nồng độ dung dịch (kg/m3) dd = 1134,1 kg/m3 Tra theo: http://sugartech.co.za/ Cn: nhiệt dung riêng nước cô đặc theo nồng độ dung dịch (J/kg.độ) Cn = 4183 (J/kg.độ) n: độ nhớt nước cô đặc theo nồng độ dung dịch (Ns/m2) n = 0,4916.10-3 (Ns/m2) n: khối lượng riêng nước cô đặc nồng độ dung dịch (kg/m3) n = 981,58 (kg/m3) n: hệ số dẫn nhiệt nước (W/m2.độ) n = 66,14.10-2 (W/m2.độ) Cn , n , n [B-39] dd: hệ số dẫn nhiệt chất lỏng Theo CT [AI-123] – (I-32) dd = A.Cp. Cp: nhiệt dung riêng đẳng áp chất lỏng (J/kg.độ) Cp = Cdd = 3589,865 (J/kg.độ) 18 : khối lượng riêng dung dịch (kg/m3)  = dd = 1134,1(kg/m3) A: hệ số phụ thuộc mức độ liên kết chất lỏng nước A = 3,58.10-8 [AI-123] M: khối lượng mol hỗn hợp loãng, hỗn hợp đường nước M = a Mđường + (1 - a) MH20 a: nồng độ đường dung dịch 30% (Xc) a = = = 0,0221 (mol)  M = 0,0221.342 + (1-0,0221).18 = 25,1604 (kg/mol) dd = 3,58.10-8 3589,856 1134,1 = 0,519 (W/m.độ)  2 = 83,756 [ = 13776,983 (W/m2.độ)  q2 = 13776,983 1,81 = 24936,34 (W/m2.độ) 19 Bảng 2.6 nhiệt tải riêng q2 phía dung dịch sơi Nồi Dung dịch Nước  (W/m.độ) 0,519  (kg/m3) 1134,1 C (J/kg.độ) 3589,865  (m.Pas) 0,006519 66,14.10-2 981,58 4183 0,4916.10-3 2 (W/m2.độ) 13776,983 q2 (W/m2.độ) 24936,34 Kiểm tra lại giả thuyết: qtb 24575,848 (W/m2) 2.5 Hệ số truyền nhiệt K Theo công thức [ B-116] – (III-17) K = (W/m2.độ) 2.6 Bề mặt truyền nhiệt Bề mặt truyền nhiệt tính theo cơng thức [B-118]-(III-2) F = = = 66,15 (m) Bảng 2.7 Bề mặt truyền nhiệt Nồi Q (W) 1625758 K (W/m2.độ) 1234,47 2.7 kích thước buồng đốt 2.7.1 số ống truyền nhiệt Theo công thức [B-121] – (III-25) n = = = 1193,5 (ống) lấy n = 1200 ống, l = chiều dài ống truyền nhiệt (m) Vì 1 > 2 nên d = dt = 0,0157 (m) dt tra theo http://www.engineeringtoolbox.com/ 2.7.2 đường kính ống tuần hồn trung tâm Theo cơng thức [B-121] – (III-26) 20 (oC) 19,908 F (m2) 66,15 Dth = = = 0,195 (m) Trong đó: ft: tiết diện ngang ống tuần hoàn (m 2), thường lấy 25  30 tổng tiết diện ngang ống gia nhiệt FD FD = = = 0,12 (m2) ft = 0,12.0,25 = 0,03 (m2) 2.7.3 đường kính buồng đốt - Đối với thiết bị đặc tuần hồn trung tâm theo hình lục giác đường kính tính theo cơng thức: [B-121] – (III-28) Dt = Dbđ = = = 0,716 (m) Trong đó:  = 1,3  1,5 Lấy  = 1,3 : hệ số sử dụng ống đỡ,  = 0,7  0,9 Lấy  = 0,9 dn: đường kính ngồi ống truyền nhiệt (m) l: chiều dài ống truyền nhiệt (m) Dd: bề dày ống tuần hoàn (m) Dd = 0,00559 (m) dth: đường kính ngồi ống tuần hồn (m) dth = Dd + Dth = 0,195 + 0,00559 = 0,506 (m) 2.8 Đường kính buồng bốc - Thể tích buồng đốt (khơng gian hơi), chiều cao, đường kính chất dung dịch có mối quan hệ với Thường người ta tính thể tích buồng bốc chọn đường kính chiều cao buồng bốc Trong thực tế, chiều cao buồng bốc phải lớn 1,5m Nếu đặc dung dịch tạo nhiều bọt chiều cao buồng bốc từ 2,5  3m 21 Công thức buồng bốc: [B-120] – (III-22) Db = (m) Hkgh = = = 2,54 (m) Trong đó: Db = Dbđ + 0,6= 0,716 + 0,6 = 1,316 (m) Hkgh: chiều cao không gian (m) Chiều cao buồng bốc: Hb = Hkgh + h1 = 2,54 + 0,5 = 3,04 (m) Vb: thể tích buồng bốc (m3) - Thể tích buồng bốc tính theo cơng thức: [B-120] – (III-23) Vb = = = 8,90067 (m3) Ở đây: W: lượng thứ bốc lên thiết bị (kg/h) n: khối lượng riêng thứ (kg/m3) n = 0,1487 (kg/m3) Ut: cường độ bốc thể tích (m3/m3.h) Đối với số dung dịch loãng bốc áp suất thường U t = 1600  1700 (m3/m3.h) Lấy Ut = 1700 (m3/m3.h) Bảng 2.8 Kích thước buồng bốc Nồi Tht o C 63 Pht at 0,2133 n (kg/m3) 0,1487 Ut (m /m3.h) 1700 2.9 Đường kính ống dẫn Theo CT [AII - 74] – (VI - 41) 22 W (kg/h) 2250 Vb (m3) 8,90067 Db (m) 1,316 Hb (m) 7,04 d = (m) : tốc độ thích hợp khí dung dịch chảy ống (m/s) Dung dịch chất lỏng nhớt  = 0,5  m/s Hơi nước bảo hòa   = 20  40 m/s Vs : lưu lượng khí (hơi) dung dịch chảy ống (m3/s) 2.9.1 Ống nhập liệu Gđ = 3750 kg/h = 1,0416 kg/s  = m/s dd = 997,3 kg/m3 (tra theo tđ = 24oC) http://www.sugartech.co.za/density/index.php vs = = = 1,04.10-3 (m3/s) Đường kính ống nhập liệu: dnl = = = 0,0364 (m) 2.9.2 Ống tháo liệu Gc = 1500 kg/h = 0,41671 (kg/s)  = m/s dd = 978,9 kg/m3 (tra theo nhiệt độ đầu ts = 68,092 oC ) http://www.sugartech.co.za/density/index.php vs = = = 2,41.10-3 m3/s Đường kính ống tháo liệu: dtl = = = 0,0101 m 2.9.3 Ống dẫn đốt Ta có: v: thể tích riêng m3/kg v = 2,5518 (m3/kg) [B-39] 23 Vs = v D = 2,5518 0,71 = 1,81618 m3/s Đường kính ống dẫn đốt: Dhđ = = = 0,2778 (m) 2.9.4 Ống dẫn thứ v: thể tích riêng (m3/kg) v = 6,8002(m3/kg) Vs = v W = 6,8002 0,625 = 4,250 (m) Đường kính ống dẫn thứ: Dht = = = 0,425 (m) 2.9.5 Ống dẫn nước ngưng Gn = = = 0,236 (kg/s)  = 0,5 (m/s) dd = 982,12 kg/m3, tra theo nhiệt độ nước ngưng [B-37] Vs = = = 2,41.10-4 (m3/s) ống dẫn nước ngưng: dnng = = = 0,0101 (m) Bảng 2.9 kích thước ống dẫn ống nhập liệu ống tháo liệu ống dẫn đốt ống dẫn thứ ống nước ngưng G (kg/h) dd kg/m3 v (m /kg) Vs (m3/s)  (m/s) d (m) 3750 997,3 _ 1,04.10-3 0,0364 d chuẩn (m) 0,27 1500 978,9 _ 4,26.10-4 0,023 0,0213 0,00279 2556 _ 2,5518 1,81618 30 0,2778 0,2 0,0094 2250 _ 6,8002 0,425 30 0,26 0,27 0,0094 0,236 982,12 _ 2,41.10-4 0,5 0,0101 0,0103 0,0137 Bề dày (m) 0,0104 dchuẩnntra từ http://www.engineeringtoolbox.com/nominal-wall-thickness-pipe-d 1337.htm 24 25 Bảng 2.10 Bảng tóm tắt thiết bị THƠNG SỐ Nhiệt độ sôi dung dịch áp suất làm việc (oC) Nhiệt độ đốt (oC) Nhiệt lượng tiêu tốn trình Q (W) Lượng đốt cần thiết (kg/h) Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ 1 Hệ số cấp nhiệt 2 Hệ số truyền nhiệt K Bề mặt truyền nhiệt F (m2) Số ống truyền nhiệt (ống) Chiều cao ống truyền nhiệt (m) Chiều dày thành ống (mm) Đường kính buồng đốt (mm) Đường kính ống bốc (mm) Chiều cao buồng bốc (mm) 26 SỐ LIỆU 68,9020C 88 162578 2556 11315,587 13776,983 1239,74 65,87 1335 0,002 716 2697 2058 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ QUI TRÌNH CƠ ĐẶC 3.1 Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi 3.1.1 Sơ đồ hệ thống đặc nồi Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị đặc nồi (Nguồn internet) Chú thích Thiết bị đặc Thiết bị đun nóng Lưu lượng kế Bơm Thiết bị ngưng baromet Thùng chứa sản phẩm Bể chứa dung dịch đầu Thùng cao vị 27 3.1.2 Thuyết minh hệ thống - Dung dịch nước Táo ban đầu (brix = 12%) từ thùng chứa bơm đưa lên thùng cao vị 8, sau chảy qua lưu lượng kế vào thiết bị đun nóng (t hđ = 88oC) đầu dung dịch đun nóng đến nhiệt độ sôi ts = 68,092 oC vào thiết bị đặc thực q trình bốc Hơi thứ lúc có nhiệt độ 63 oC khí khơng ngưng lên phía đỉnh thiết bị cô đặc vào thiết bị ngưng tụ từ lên Trong thiết bị ngưng tụ nước lạnh chảy từ xuống tiếp xúc với thứ thứ ngưng tụ lại thành lỏng với nước lạnh chảy qua ống baromet bên ngoài, nhiệt độ ngưng lúc khoảng 62 oC - Dung dịch nước táo sau cô đặc đạt brix = 30% bơm vận chuyển từ đáy thiết bị vào thùng chứa 28 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN - Với nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước, việc áp dụng công nghệ khoa học đại việc cần thiết Với tình thế, nhiều nhà máy xí nghiệp mạnh dạn đầu tư trang thiết bị đại góp phần nâng cao suất làm việc sản xuất việc nắm vững cấu tạo, nguyên tắc hoạt động thiết bị kĩ sư, công nhân kĩ thuật cần thiết - Qua tìm hiểu đề tài, chúng em rút số kết quả: đặc q trình bốc phần dung môi nhiệt độ sôi, kĩ thuật áp dụng dung dịch chất rắn không bay dung môi lỏng dễ bay Quá trình tiến hành nhờ đun nóng có lúc hạ áp suất, nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất hịa tan dung dịch, tách dung môi dạng nguyên chất (thu hồi thứ nhờ thiết bị ngưng tụ) đặc biệt q trình đặc tiền đề cho kết tinh - Tùy vào nguyên liệu cô đặc quy mơ thực mà sử dụng nhiều loại thiết bị khác Trong đó, thiết bị đặc nồi có ống tuần hồn trung tâm thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, sửa chữa vệ sinh dễ dàng Thiết bị dùng để đặc dung dịch có độ nhớt lớn (nhờ chiều dài ống nóng khơng lớn lắm), dung dịch có nhiều ván, cặn… nhiên thiết bị cịn tồn khuyết điểm suất thấp, tốc độ tuần hoàn giảm thời gian giảm ống tuần hồn bị đốt nóng 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHAN VĂN THƠM 2004, sổ tay thiết kế thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng trường đại học Cần Thơ NGUYỄN BIN, PGS.TS ĐỖ VĂN ĐÀI,… sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1, Nhà xuất khoa học kĩ thuật Hà Nội PHẠM XUÂN TOẢN Các trình thiết bị cơng nghệ hóa chất thực phẩm tập – trình thiết bị truyền nhiệt nhà xuất khoa học kĩ thuật 2007 web: http://www.engineeringtoolbox.com (10/03/2018) http://www.nal.usda.gov/fnic/foodcomp (10/03/2018) http://www.rpaulsingh.com (10/03/2018) http://www.sugartech.co.za (10/03/2018) 30 ... 88 16 2578 2556 11 315 ,587 13 776,983 12 39,74 65,87 13 35 0,002 716 2697 2058 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ QUI TRÌNH CƠ ĐẶC 3 .1 Hệ Thống Cô Đặc Một Nồi 3 .1. 1 Sơ đồ hệ thống đặc nồi Hình 3 .1 Sơ đồ thiết bị cô đặc. .. tụ 16 12 0 18 8 14 0 19 4 16 0 19 7 18 0 19 9 200 19 9 Thđ o C Nồi Ts o C t1 o C tT1 o C Tm o C A 68,092 2 ,14 85,86 88,93 17 2,456 2289 .10 3 r (J/kg) ? ?1 (W/m2.độ) q1 (W/m2) 11 315 ,587 24 215 ,356 2.4.3 Hệ. .. n: hệ số cấp nhiệt nước cô đặc dung dịch theo nồng độ Do nước sôi sủi bọt nên n tính theo cơng thức [AII-26] – (V- 91) n = 0 ,14 5 (W/m2.độ) 17 t2 = 1, 81oC P = Pht 9, 81. 104 = 0, 213 3 9, 81. 104