Tính toán thiết kế hệ thống cô đặc 1 nồi dung dịch nước thanh trà với năng suất nhập liệu 1,2 kg s

MỤC LỤC CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1.Tổng quan nguyên liệu 1.1.1 Giới thiệu chung trà 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Thành phần hóa học trái trà .1 1.1.4 Công dụng trái trà 1.2 Giới thiệu sơ lược lý thuyết cô đặc thiết bị cô đặc 1.2.1 Giới thiệu chung cô đặc a Bản chất cô đặc nhiệt .3 b Ứng dụng cô đặc c Các phương pháp cô đặc 1.2.2 Thiết bị cô đặc dùng phương pháp nhiệt c Lựa chọn thiết bị cô đặc dung dịch trái trà 1.3 Thuyết minh quy trình cơng nghệ 1.4 Thiết bị đặc ống tuần hồn trung tâm 1.4.1 Cấu tạo 1.4.2 Nguyên lý làm việc .8 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 11 2.2.1 Lượng nước bốc hệ thống 11 2.2.2 Lượng thứ bốc lên (W) .11 2.3 Cân băng nhiệt lượng 11 2.3.1 Xác định tổn thất nhiệt độ Σ∆ 13 2.3.2 Hiệu xuất nhiệt dộ hữu ích nhiệt độ sơi dung dịch .16 2.3.3 Nhiệt dung riêng .16 2.3.4 Lượng đốt tiêu thụ 16 2.4 Tính bề mặt truyền nhiệt .18 2.4.1 Hệ số cấp nhiệt 18 2.4.2 Hê số cấp nhiệt 1, phía ngưng tụ .19 2.4.3 Hệ số cấp nhiệt 2, từ bề mặt đốt đến chất lỏng sôi 20 2.5 Hệ số truyền nhiệt K 24 2.6 Bề mặt truyền nhiệt 24 2.7 Kích thước buồng đốt 24 2.7.1 Số ống truyền nhiệt 24 2.7.2 Đường kính ống tuần hồn trung tâm 24 2.7.3 Đường kính buồng đốt 25 2.8 Đường kính buồng bốc 26 2.9 Đường kính ống dẫn 27 2.9.1 Ống nhập liệu 27 2.9.2 Ống tháo liệu .28 2.9.3 Ống dẫn đốt 28 2.9.4 Ống dẫn thứ 29 2.9.5 Ống dẫn nước ngưng 29 CHƯƠNG SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠ ĐẶC 31 3.1 Hệ thống cô đặc nồi 31 3.1.1 Sơ đồ hệ thống cô đặc nồi 31 3.1.2.Thuyết minh hệ thống .32 CHƯƠNG KẾT LUẬN 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 DANH SÁCH BẢNG Bảng Thành phần hóa học trái trà Bảng 2.1 Nhiệt độ áp suất nồi 12 Bảng 2.2.Lượng nhiệt cung cấp 17 Bảng 2.3 Giá trị A phụ thuộc tm 19 Bảng 2.4 Hệ số cấp nhiệt 1, phía ngưng tụ 19 Bảng 2.5 Hệ số cấp nhiệt theo nhiệt độ sôi .21 Bảng 2.6 Nhiệt tải riêng q2 phía dung dịch sôi 23 Bảng 2.7 Bề mặt truyền nhiệ 23 Bảng 2.8 Kích thước buồng bốc .28 Bảng 2.9 Kích thước ống dẫn 29 Bảng 2.10 Bảng tóm tắt thiết bị R 30 DANH SÁCH HÌNH Hình 1.1 Hình ảnh trái trà Hình 1.2 Sơ đồ cơng nghệ hệ thống đặc nồi có ống tuần hồn trung tâm Hình 2.1 Biến đổi nhiệt trình cô đặc .12 Hình 2.2 Cân nhiệt lượng nồi đặc 16 Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị đặc nồi 31 CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1.Tổng quan nguyên liệu 1.1.1 Giới thiệu chung trà Cây Thanh Trà có tên khoa học Bouea gandaria Blume hay Bouea macrophylla Griff., thuộc họ Anacardiaceae, Sapindales tên tiếng Anh Marian plum, Gandaria, Marian mango hay Plum mango, ăn trái nhiệt đới có nguồn gốc khu vực Đơng Nam Á Thanh trà lồi thân mộc, Việt Nam, có mặt khơng nhiều huyện đảo Phú Quốc (Kiên Giang) khu vực núi Sam (Châu Đốc, An Giang) Từ năm 1970 tới nay, loại thực vật dịch chuyển phát triển mạnh mẽ Vĩnh Long (từ ấp Đông Hưng đến ấp Đơng Hịa Mỹ Hịa, xã Đơng Thành, H.Bình Minh) Cây trà dễ trồng, nhiễm sâu bệnh hại, chịu hạn tốt, giống trà thương mại có nguồn gốc Thái Lan, Mỹ hầu hết có dạng dài, mùi vị thơm ngon, thịt trái có nhiều chất bổ dưỡng, màu sắc mẫu mã trái đẹp nên hấp dẫn người tiêu dùng Ở nước ta mùa thu hoạch trái trà sớm so với nhiều loại trái khác nên trái dễ bán giá cao 1.1.2 Phân loại Thanh trà có loại trà chua Trong đó, trà trái dài, vỏ dày, cứng, có lớp phấn trắng phủ bên ngồi, trái chín có màu vàng nhạt, cịn trà chua có trái trịn, vỏ mỏng, chín có màu vàng sậm, dễ dập Hình 1.1 Thanh trà (bên trái), trà chua (bên phải) ( Nguồn: https://tuoitre.vn/thanh-tra-giai-nhiet-599383.htm) 1.1.3 Thành phần hóa học trái trà Thành phần có chứa nhiều beta carotene, vitamin C, vitamin nhóm B khống chất crom, magiê, kali… Trong trà cịn có hoạt chất sinh học bioflavonoid, chất chống ôxy hóa số enzyme hỗ trợ tiêu hóa Bảng 1.1 Thành phần hóa học trà Stt Thành phần hóa học Độ ẩm Hàm lương acid Tro Hàm lượng đường Đơn vị đo Phương pháp kiểm nghiệm TCVN: 4326-1986 TCVN: 3702-2009 TCVN: 8124-2009 TCVN : 4594-88 % g/kg % %w/w o Bx pH Kết 87,13 2.38 0,2 1,45 11 1,84 Nguồn: Viện nghiên cứu công nghệ sinh học & môi trường, trường ĐH Nha Trang năm 2010 1.1.4 Công dụng trái trà Thanh trà loại trái bổ dưỡng có khả phịng bệnh Dùng phù hợp với nhiều người, lứa tuổi, người bị bệnh nan y người trạng suy nhược Trái trà cịn xanh dùng để nấu canh chua, trộn gỏi, đem kho chung với cá Trái chín ăn theo kiểu ăn xồi, độc đáo làm nước giải khát Những ngày hè oi bức, uống ly nước trà làm cho thể mát dịu 1.2 Giới thiệu sơ lược lý thuyết cô đặc thiết bị cô đặc 1.2.1 Giới thiệu chung cô đặc - Cô đặc q trình tăng nồng độ chất rắn hịa tan dung dịch băng việc đun sôi Đặc điểm q trình dung mơi tách khỏi dung dịch dạng hơi, chất hòa tan giữ lại dung dịch Do đó, nồng độ dung dịch tăng lên Khác với trình chưng cất, trình chưng cất cấu từ hỗn hợp bay khác nồng độ hỗn hợp Hơi tách q trình đặc gọi thứ, thứ nhiệt độ cao dùng để đung nóng thiết bị khác, dùng thứ đun nóng mộtthiết bị ngồi hệ thống đặc ta gọi phụ Truyền nhiệt q trình đặc trực tiếp gián tiếp, dùng trực tiếp thường dùng khói lị cho tiếp xúc trực tiếp với dung dịch, truyền nhiệt gián tiếp thường dùng nước bão hịa để đốt nóng - Trong cơng nghệ hóa chất thực phẩm, đặc đóng vai trị quan trọng ứng dụng với mục đích: + Làm tăng nồng độ chất tan + Tách chất rắn hòa tan dạng tinh thể (kết tinh) + Thu dung môi dạng nguyên chất - Cô đặc tiến hành nhiệt độ sôi áp suất (áp suất chân không, áp suất thường hay áp suất dư) thiết bị cô đặc nồi hay nhiều nồi q trình gián đoạn hay liên tục a Bản chất cô đặc nhiệt 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 ngồi Do đó, cần cung cấp nhiệt để phân tử đủ lượng thực q trình Bên cạnh đó, bay xảy 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 hồn tự nhiên nồi đặc Tách khơng khí lắng keo (protid) ngăn chặn tạo bọt cô đặc b Ứng dụng cô đặc Trong sản xuất thực phẩm, cô đặc dung dịch đường, mì chính, nước trái cây…Hiện nay, phần lớn nhà máy sản xuất thực phẩm sử dụng thiết bị cô đặcnhư thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn Mặc dù cô đặc hoạt động gián tiếp cần thiết gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy, việc cải thiện hiệu thiết bị cô đặc tất yếu, địi hỏi phải có thiết bị đại, đảm bảo an toàn hiệu suất cao Do đó, yêu cầu đặt cho người kỹ sư phải có kiến thức chắn đa dạng hơn, chủ động khám phá nguyên lý thiết bị cô đặc c Các phương pháp đặc - Q trình đặc tiến hành thiết bị nồi nhiều nồi làm việc gián đoạn liên tục Khi cô đặc gián đoạn: Dung dịch đặc cho vào thiết bị lần cô đặc đến nồng độ yêu cầu, cho vào liên tục trình bốc để giữ mức dung dịch không đổi đến nồng độ dung dịch thiết bị đạt yêu cầu lấy lần sau lại cho dung dịch để tiếp tục cô đặc - Khi cô đặc liên tục hệ thống nồi nhiều nồi dung dịch đốt cho vào liên tục, sản phẩm lấy liên tục Q trình đặc thực áp suất khác tùy theo yêu cầu kỹ thuật, làm việc áp suất thường (áp suất quyển) dụng thiết bị hở làm việc áp suất khác dùng thiết bị kín đặc chân khơng (áp suất thấp) có ưu điểm áp suất giảm nhiệt độ sơi dung dịch giảm Do hiệu số nhiệt độ đốt dung dịch tăng, nghĩa giảm bề mặt truyền nhiệt - Cơ đặc chân khơng dụng đốt áp suất thấp, điều có lợi ta dùng thải trình sản xuất khác Cơ đặc chân khơng cho phép ta cô đặc dung dịch nhiệt độ sơi cao (áp suất thường) sinh phản ứng phụ khơng cần thiết oxy hóa, nhựa hóa, đường hóa mặt khác nhiệt độ sơi dung dịch thấp tổn thất nhiệt mơi trường xung quanh nhỏ cô đặc áp suất thường - Cô đặc áp suất thường dùng cho dung dịch không bị phân hủy nhiệt độ cao dung dịch muối vô Để sử dụng thử cho cô đặc cho q trình đun nóng khác - Cơ đặc áp suất khí thứ khơng sử dụng mà thải ngồi khơng khí Phương pháp đơn giản không kinh + Cô đặc nồi làm công việc gián đoạn - Trong thực tế cô đặc nồi thường ứng dụng suất nhỏ nhiệt khơng có giá trị kinh Cơ đặc nồi thường làm việc theo ba phương pháp sau: + Dung dịch cho vào lần cho bốc hơi, mức dung dịch thiết bị giảm dần nồng độ đạt yêu cầu + Dung dịch cho vào mức độ định, cho bốc đồng thời bổ xung dung dịch liên tục vào để giữ mức chất lỏng không đổi nồng độ đạt yêu cầu, sau tháo dung dịch làm sản phẩm thực mẻ + Cô đặc nồi liên tục - Dung dịch cho vào mức định, cho bốc đồng thời bổ sung dịch liên tục vào để giữ mức chất lỏng không thay đổi nồng độ đạt yêu cầu, sau tháo liên tục phần dung dịch làm sản phẩm, đồng thời bổ sung lượng dung dịch vào thiết bị 1.2.2 Thiết bị cô đặc dùng phương pháp nhiệt a Phân loại ứng dụng Theo cấu tạo Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hồn tự nhiên) Thiết bị đặc nhóm đặc dung dịch lỗng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Bao gồm: Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), ống tuần hồn ngồi Có buồng đốt ngồi (khơng đồng trục buồng bốc) Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng (tuần hoàn cưỡng bức) Thiết bị đặc nhóm dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 m/s đến 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt Ưu điểm tăng cường hệ số truyền nhiệt k, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh bề mặt truyền nhiệt Bao gồm: -Có buồng đốt trong, ống tuần hồn ngồi -Có buồng đốt ngồi, ống tuần hồn ngồi Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng Thiết bị đặc nhóm cho phép dung dịch chảy dạng màng qua bề mặt truyền nhiệt lần (xuôi hay ngược) để tránh tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất số thành phần dung dịch Đặc biệt thích hợp cho dung dịch thực phẩm nước trái cây, hoa ép Bao gồm: Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt khó vỡ Màng dung dịch chảy xi, có buồng đốt hay ngồi: dung dịch sơi tạo bọt bọt dễ vỡ Theo phương thức thực trình Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): nhiệt độ sôi áp suất không đổi; thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định, nhằm đạt suất cực đại thời gian cô đặc ngắn Cô đặc áp suất chân khơng: dung dịch có nhiệt độ sơi thấp áp suất chân khơng Dung dịch tuần hồn tốt, tạo cặn bay dung môi diễn liên tục Cơ 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 đặc gián đoạn Có thể điều khiển tự động chưa có cảm biến đủ tin cậy Đối với nhóm thiết bịđều thiết kế buồng đốt trong, buồng đốt ngồi, có khơng có ống tuần hồn Tuỳ theo điều kiện kỹ thuật tính chất dung dịch mà áp dụng chế độ cô đặc áp suất chân không, áp suất thường áp suất dư b Các thiết bị chi tiết hệ thống cô đặc Thiết bị chính: Ống nhập liệu, ống tháo liệu, ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt, buồng đốt, buồng bốc, đáy, nắp, ống dẫn: đốt, thứ, nước ngưng, khí khơng ngưng Thiết bị phụ:Bể chứa ngun liệu, bể chứa sản phẩm, bồn cao vị, lưu lượng kế, thiết bị gia nhiệt, thiết bị ngưng tụ baromet, bơm nguyên liệu vào bồn cao vị, bơm tháo liệu, bơm nước vào thiết bị ngưng tụ,bơm chân không,các van, thiết bị đo nhiệt độ, áp suất… c Lựa chọn thiết bị đặc dung dịch trái trà Theo tính chất nguyên liệu sản phẩm, điều kiện kỹ thuật đầu đề, lựa chọn thiết bị cô đặc chân khơng nồi liên tục có buồng đốt ống tuần hồn trung tâm Thiết bị đặc loại có cấu tạo đơn giản, dễ vệ sinh sửa chữa 1 = 2,04 181,21 = 10586,608 (W/m độ) Ta có: q1 = 1 Δt1 = 10586,608 2,10 = 22867,073 (W/m ) Bảng 2.4 Hê số cấp nhiệt 1, phía ngưng tụ o Thđ C Nồi o o ts C ΔtOC tT1 C 78,76 2,10 o tm C 102,84 103,9 A r(J/kg) 1W/m độ 181,2 2248.10 10586,608 2.4.3 Hệ số cấp nhiệt 2, từ bề mặt đốt đến chất lỏng sơi - Xem q trình truyền nhiệt ổn định Δt2= tT2– ts mà tT2 = tT1 - q1 Σr Với: Σr = r1+ r2 + r3 - Chọn đốt (hơi nước bão 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 : δ = 0,002 (m) - Chọn vật liệu chế tạo thiết bị đặc thép CT3 có hệ số dẫn nhiệt : λ = 50 W/m.độ  r3 = = = 4.10-5 Σr = r1+ r2 + r3 = 0,232.10-3 + 0,387 10-3 + 4.10-5 = 6,59.10-4 (m2.độ/W)  tT2 = tT1 - q1 Σr = 102,84 – (22867,073 6,59.10-4) = 87,770 oC  Δt2= tT2 - ts = 87,770 – 78,768 = 9,002 oC 19 q1 W/m 22867,073 - Khi dung dịch (dung môi nước) sôi tuần hồn mãnh liệt ống hệ số cấp nhiệt chất lỏng sơi tính theo cơng thức [AIII – 71] – (VI – 27) -Ta có: => 2 = dd = n (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 Δt22,33.p0,5(W/m2.độ) Δt2 = 9,002 oC P = Pht 9,81.104 = 0,393 9,81.104 = 38553,3 (N/m2) n = 0,145 (9,002)2,33.( 38553,3)0,5 = 4764,404(W/m độ) Bảng 2.5 Hệ số cấp nhiệt theo nhiệt độ sôi Nồi q(W/m ) tT1( C) o tT2( C) o Δt2( C) o n(W/m độ) 22867,073 102,84 87,770 9,002 4764,404 - Cdd: Nhệt dung riêng dung dịch cô đặc theo nồng độ dung dịch (J/kg.độ) -: Độ nhớt dung dịch cô đặc theo nồng độ dung dịch (Ns/m2) = 3,773 (Mpa.s) = 3,77 10-3(Ns/m2) Tra theo: http://sugartech.co.za/viscosity/ - ρdd : Khối lượng riêng dung dịch cô đặc nồng độ dung dịch (kg/m3) Ρdd = 1085,8 kg/m3 Tra theo: http://sugartech.co.za/ - Cn: Nhiệt dung riêng nước cô đặc theo nồng độ dung dịch (J/kg.độ) 20 Cn = 4226,5(J.kg.độ) -: Độ nhớt nước cô đặc theo nồng độ dung dịch (Ns/m2) = 0,378.10-3(Ns/m2) - ρn : Khối lượng riêng nước cô đặc nồng độ dung dịch (kg/m3) ρn = 974,8 (kg/m3) - Hệ số dẫn nhiệt nước (W/m.độ) λ n = 67,1.10-3(W/m.độ) Cn , , ρn [B – 38] λdd : Hệ số dẫn nhiệt của chất lỏng theo công thức [ AI – 123] – (I - 32) λdd = A.Cp ρ (W/m.độ) Cp: Nhiệt dung riêng đẳng áp chất lỏng (J/kg.độ)  Cp = Cdd = 3806,013 (J/kg.độ) ρ: Khối lượng riêng dung dịch (kg/m3) ρ = ρdd = 1085 kg/m3 A: Hệ số phụ t huộc mước độ liên kết chất lỏng nước A = 3,58.10-8 [AI – 123] M: Khối lượng mol hỗn hộp loãng, hỗn hợp đường nước M = a Mđường + (1-a) MH20 a – Nồng độ đường dung dịch 20% (Xc) a = = = 0,0129 (mol) 21  M = 0,0129 342+ (1- 0,0129).18 = 22,1796 (kg/mol) λdd = 3,58.10-8 3806,013 1085,8 = 0,541 (W/m.độ)  2 = 4764,404 = 5977,629 (W/m2.độ)  q2 = 2 Δt2 = 5977,629 9,002 = 53810,616 (W/m2) Bảng 2.6 Nhiệt tải riêng q2 phía dung dịch sơi Nồi (m.Pas) 2 (W/m2.độ) q2 (W/m2.độ) 3806,013 3,77.10-3 5977,629 53810,616 4191 0,378.10-3 λ (W/m.độ) ρ (kg/m3) C (J/kg.độ) Dung dịch 0,541 1085,8 Nước 67,1.10-3 974,8 Kiểm tra lại giả thiết: 100% = 100% = 0,52% 2 nên d = dt = 0,0208 (m) Tra dt tra theo: http://www.engineeringtoolbox.com/ 2.7.2 Đường kính ống tuần hồn trung tâm Theo công thức [B – 121] – (III – 26) Dth = = = 0,276 (m) Trong đó: ft : Tiết diện ngang ống tuần hoàn (m2), thường lấy 25 - 30 tổng tiết diện ngang ống gia nhiệt FD FD = = (m2) ft = 0,27 Ft = 0,21 0,27 = 0.06 (m2) 2.7.3 Đường kính buồng đốt - Đối với thiết bị cô đặc tuần hồn trung tâm theo hình lục giác đường kính tính theo cơng thức: [B – 121] – (III – 28) Dt = Dbđ = = 23 = 0,867 (m) Trong đó: ÷ 1,5 Lấy : Hệ số sử dụng ống đỡ, = 0,7 ÷ 0,9 Lấy = 0,8 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 = 0,276 + 0,00559 = 0,287 (m) 2.8 Đường kính buồng bốc Thể tích buồng đốt (khơng gian hơi), chiều cao, đường kính buồng bốc chất dung dịch có mối quan hệ với Thường người ta tính thể tích buồng bốc Có thể chọn đường kính chiều cao buồng bốc trog thực tế, chiều cao buồng bốc phải lớn 1,5m Nếu cô đặc dung dịch tạo nhiều bọt chiều cao buồng bốc từ 2,5 - 3m Công thức buồng bốc: [B – 120] – (III – 22) Db = (m) Hkgh = = = 3,336 (m) Trong đó: Db = Dbđ + 0,6 = 0,867+ 0,6 = 1,467 (m) 24 Hkgh : Chiều cao không gian (m) Chiều cao buồng bốc: Hb = Hkgh + h1 (m) Hb = 3,336 + h1 = 3,336 + 0,5 = 3,836 (m) Vb : Thể tích buồng bốc (m3) Thể tích buồng bốc tính theo cơng thức: [B – 120] – (III – 23) Vb = = = 5,64 (m3) Ở đây: W: Lượng thứ bốc lên thiết bị (kg/h) Khối lượng riêng thứ (kg/m3) ρn = 0,1979 (kg/m3) Ut: Cường độ bốc thể tích (m3/m3h) Đối với số dung dịch loãng bốc áp suất thường Ut = 1600 ÷ 1700 (m3/m3h) Lấy Ut = 1600 (m3/m3h) Bảng 2.8 Kích thước buồng bốc ThtoC Pht at ρn Ut W Vb Db (kg/m3 (m3/m3 (kg/h) (m3) (m) ) 0,287 h) 1600 2592 5,64 1,467 Nồi 75 0,393 2.9 Đường kính ống dẫn - Theo cơng thức [AII – 74] – (VI – 41) d = (m) 25 Hb (m) 3,836 ω: Tốc độ thích hợp khí (hơi) dung dịch chảy ống (m/s) dung dịch chất lỏng nhớt => ω =0,5 ÷ m/s Hơi nước bão hịa => ω =20 ÷ 40 m/s Vs : Lưu lượng khí (hơi) dung dịch chảy ống (m /s) 2.9.1 Ống nhập liệu Gđ = 1,2 kg/s = 4230 kg/h ω = (m/s) ρdd = 997,1 kg/m3 Tra theo nhiệt độ đầu tđ = 25oC http://www.sugartech.co.za/density/index.php -3 Vs = = = 1,2.10 (m /s) Đường kính ống nhập liệu dnl = = = 0,0391 (m) 2.9.2 Ống tháo liệu Gc = 1728 (kg/h) = 0,48 (kg/s) ω = (m/s) o ρdd = 973,1 kg/m3 Tra theo nhiệt độ đầu ts = 78,768 C http://www.sugartech.co.za/density/index.php Vs = = = 4,93.10-4 (m) Đường kính ống tháo liệu dtl = = = 0,025 (m) 26 2.9.3 Ống dẫn đốt v: Thể tích riêng (m3/kg) v = 1,232 (m3/kg) [B – 39] Vs = v.D = 1,232 0,849 = 1,0459 (m3/s) Đường kính ống dẫn đốt: dhđ = = = 0,2107 (m) 2.9.4 Ống dẫn thứ v: Thể tích riêng (m3/kg) v = 4,139 (m3/kg) [B – 39] Vs = v.W =4,139 0,705 = 2,917 (m3/s) Đường kính ống dẫn đốt: dht = = = 0,3258 (m) 2.9.5 Ống dẫn nước ngưng Gn = D/3 = 0,849/3 = 0,283 (kg/s) ω = 0,5 (m/s) ρdd = 975,4 kg/m3 Tra theo nhiệt độ nước ngưng [B – 37] Vs = = = 2,90.10-4 (m3/s) Ống dẫn nước ngưng: dhng = = = 3,511.10-3 (m) Bảng 2.9 Kích thước ống dẫn 27 G, kg/h dd, kg/m Ống liệu nhập v VS , , d, m3/k g m/s m m /s d chuẩn, Bề dày, m m 4320 997,5 1,203.10-3 0,0391 0,042 5,156 1728 973,1 4,93.10-4 0,025 0,029 3,912 Ống tháo sản phẩm Ống dẫn đốt 1,232 1,0459 30 0,210 0,0102 8,179 Ống dẫn thứ 0,393 0,282 30 0,109 406,4 9,525 42,164 3,556 Ống nước ngưng 1,018 974,4 2,904.10- 0,5 3,511.10-3 Dchuẩn tra từ: (http://www.engineeringtoolbox.com/nominal-wall-thickness-pipe- d_1337.html) Bảng 2.10 Bảng tóm tắt thiết bị R THƠNG SỐ NỒI Nhiệt độ sôi dung dịch áp suất làm việc (oC) Nhiệt độ đốt (oC) 78,768 105 Nhiệt lượng tiêu tốn cho trình Q (W) Lượng đốt cần thiết (kg/h) 1908552 3056,4 Hệ số cấp nhiệt ngưng tụ 1 10586,608 28 Hệ số cấp nhiệt 2 5977,629 Hệ số truyền nhiệt K 1461,52 Bề mặt truyền nhiệt F (m2) 49,781 Số ống truyền nhiệt (ống) 631 Chiều cao ống truyền nhiệt (m) 1,5 Chiều dày thành ống (mm) 0,002 Đường kính buồng đốt (mm) 867 Đường kính buồng bốc (mm) 1467 Chiều cao buồng bốc (mm) 3836 http://doc.edu.vn/tai-lieu/tieu-luan-thiet-bi-co-dac-mot-noi-co-ong-tuan-hoan-trung-tam-8510/ CHƯƠNG SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CƠ ĐẶC 3.1 Hệ thống cô đặc nồi 3.1.1 Sơ đồ hệ thống cô đặc nồi 29 10 Khí khơng ngưn g 13 Hơ Hơi đốt 11 Nước ngưng Nước ngưng Hình 3.1 Sơ đồ thiết bị cô đặc nồi Thiết bị đặc Thiết bị đun nóng Lưu lượng kế Bơm Thiết bị ngưng tụ Baromet Thùng chứa sản phẩm Bể chứa dung dịch đầu Thùng cao vị 30 12 3.1.2.Thuyết minh hệ thống - Dung dịch nước trà ban đầu (Brix = 0,8%) từ thùng chứa bơm đưa lê thùng cao vị 8, sau chảy qua lưu lượng kế vào thiết bị đung nóng (t hđ = 105oC) Ở đâu dung dịch đun nóng đến nhiệt độ sôi (t s =78,768 oC) vào thiết bị đặc thực q trình bốc Hơi thứ lúc có nhiệt độ 75 oC khí khơng ngưng lên phía đỉnh thiết bị cô đặc vào thiết bị ngưng tụ từ lên Trong thiệt 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 Nhiệt độ nước ngưng lúc khoảng 74oC - Dung dịch nước trà sau cô đặc đạt Brix = 20% bơm vận chuyển từ đáy thiết bị vào thùng chứa 31 CHƯƠNG KẾT LUẬN - Qua tìm hiểu đề tài, chúng em rút số kết sau: Cơ đặc q trình làm bốc phần dung môi nhiệt độ sôi, kỹ thuật áp dụng dung dịch chất rắn không bay dung mơi lỏng dễ bay Q trình tiến hành nhờ đun nóng đơi hạ áp suất, nhằm mục đích làm tăng nồng độ chất hịa tan dung dịch, tách dung mơi dạng nguyên chất (thu hồi thứ nhờ thiết bị ngưng tụ) đặc biệt q trình đặc tiền đề cho kết tinh - Tùy thuộc vào dạng nguyên liệu cần đem cô đặc quy mô thực q trình mà sử dụng nhiều loại thiết bị khác Trong thiết bị đặc nồi có ống tuần hồn trung tâm thiết bị có cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng, sữa chữa vệ sinh dễ dàng Thiết bị dùng để đặc dung dịch có độ nhớt tương đối lớn (nhờ chiều dài ống đốt nóng khơng lớn lắm), dung dịch có nhiều ván, cặn…Tuy nhiên thiết bị tồn nhiều khuyết diểm suất thấp, tốc độ tuần hoàn giảm thời gian làm việc lâu ống tuần hoàn bị đốt nóng 32 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Các tác giả, “ Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ Hóa Học, tập 1,2,3”, nhà xuất khoa học kĩ thuật,1999 [2] Phan Văn Thơm, Sổ Tay Thiết Kế Thiết Bị Hóa Chất & Chế Biến Thực Phẩm [3] http://www.sugartech.co.za/ [4] Ngơ Trần Hồng Dương “Tiểu luận thiết bị đặc nồi có ống tuần hồn trung tâp”, 2012 [5] www.google.com/search/ 33 ... http://doc.edu.vn/tai-lieu/tieu-luan-thiet-bi-co-dac-mot-noi-co-ong-tuan-hoan-trung-tam-8 510 / CHƯƠNG S? ? ĐỒ QUY TRÌNH CƠ ĐẶC 3 .1 Hệ thống đặc nồi 3 .1. 1 S? ? đồ hệ thống cô đặc nồi 29 10 Khí khơng ngưn g 13 Hơ Hơi đốt 11 Nước ngưng Nước ngưng Hình 3 .1 S? ? đồ thiết bị đặc nồi Thiết bị cô. .. = = 10 3,92  A = 18 1, 21 [AII – 29] r = 2248 .10 3 (j /kg) , tra thđ 10 5oC [B – 39] Vậy: 18 12 0 18 8 14 0 19 4 16 0 19 7 18 0 19 9 200 19 9 ? ?1 = 2,04 18 1, 21 = 10 586,608 (W/m độ) Ta có: q1 = ? ?1 Δt1 = 10 586,608... http://doc.edu.vn/tai-lieu/tieu-luan-thiet-bi-co-dac-mot-noi-co-ong-tuan-hoan-trung-tam-8 510 /) CHƯƠNG THIẾT BỊ CHÍNH 2 .1 Dữ liệu ban đầu 2 .1. 1 Yêu cầu - Thiết kế hệ thống cô đặc nồi dung dịch trà + Năng suất nhập liệu: Gđ = 1, 2kg/ s = 432 0kg/ h + Nồng độ đầu: Xđ