Đồ án Thiết kế hệ thống nồi đun sôi dịch đường với hoa houblon gia nhiệt kiểu ống chùm gồm 4 phần chính: Tổng quan về bia và thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp, tính toán thiết bị nồi đun sôi với thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm, tính bền cơ khí và tính thiết bị phụ,...
BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BỘ MÔN KỸ THUẬT THỰC PHẨM ĐỒ ÁN: THIẾT KẾ HỆ THỐNG NỒI ĐUN SÔI DỊCH ĐƢỜNG VỚI HOA HOUBLON GIA NHIỆT KIỂU ỐNG CHÙM GVHD: Phan Vĩnh Hƣng SVTH1: Lê Thị Bé Hồng -2005130206 -04DHTP2 SVTH2: Nguyễn Thị Bích Kiều -2005130198 -04DHTP2 TP.HỒ CHÍ MINH - THÁNG 5/2016 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2016 Giảng viên hƣớng dẫn Phan Vĩnh Hƣng NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2016 Giảng viên phản biện LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn Khoa công nghệ thực phẩm, trƣờng Đại học Công nghiệp Thực phẩm TpHCM tạo điều kiện cho chúng em thực tốt đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phan Vĩnh Hƣng tận tình hƣớng dẫn cho chúng em suốt thời gian thực đồ án Chúng em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Trƣờng Đại học Công nghiệp thực phẩm thành phố Hồ Chí Minh nói chung, q thầy monn Kỹ thuật thực phẩm nói riêng dạy dỗ chúng em kiến thức đại cƣơng nhƣ kiến thức chuyên ngành, giúp chúng em có đƣợc sở li thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ chúng em suốt trình học tập Cuối chúng em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên chúng em suốt q trình học tập hồn thành đồ án Nhóm em chân thành cảm ơn! Tp Hồ Chí Minh, ngày… tháng… năm 2016 Nhóm sinh viên thực LỜI MỞ ĐẦU Bia loại nƣớc giải khát có cồn đƣợc nhiều ngƣời ƣa thích Bia loại nƣớc giải khát uống cách hợp lí có lợi cho sức khỏe Ngày nay, ngành cơng nghệ sản xuất bia ngày phát triển khắp nơi giới nói chung Việt Nam nói riêng Nguyên liệu sản xuất bia malt, nƣớc hoa houblon Trong đó, hoa houblon nguyên liệu chiếm tỉ lệ nhỏ nhƣng có vai trò quan trọng giúp bia có vị đắng hƣơng thơm đặc trƣng Đến ngƣời ta chƣa tìm đƣợc ngun liệu thay hoa houblon cơng nghệ sản xuất bia Vì công đoạn đun sôi dịch đƣờng với hoa houblon công đoạn quan trọng công nghệ sản xuất bia Do nhiệm vụ đồ án chúng em thiết kế hệ thống nồi đun sôi dịch đƣờng với hoa houblon thiết bị gia nhiệt đƣợc sử dụng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Đây loại thiết bị đƣợc sử dụng phổ biến công nghệ thực phẩm Với nhiệm vụ nhƣ trên, đồ án nhóm em gồm phần chính: Tổng quan bia thiết bị trao đổi nhiệt gián tiếp Tính tốn thiết bị nồi đun sơi với thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm Tính bền khí tính thiết bị phụ Vẽ thiết bị nồi đun sơi có thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm bên Trong thời gian thực đồ án này, chúng em nhận đƣợc tận tình hƣớng dẫn thầy Phan Vĩnh Hƣng nhƣ cố gắng tìm tài liệu để hồn thành đồ án nhiên khơng tránh khỏi thiếu sót Do đó, chúng em mong góp ý kiến thầy để dồ án hồn thiện Từ đó, tích lũy kinh nghiệm bổ ích cho sống nhƣ cho nghề nghiệp tƣơng lai Mục lục CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN 1.2 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 1.3 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT BIA 1.3.1 Trên giới 1.3.2 Tại Việt Nam 1.4 NGUYÊN LIỆU 1.4.1 Malt đại mạch .2 1.4.2 Nƣớc .2 1.4.3 Hoa houblon 1.4.4 Nấm men 1.4.5 Thế liệu .3 1.5 QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ SẢN XUẤT BIA 1.5.1 Sơ đồ công nghệ 1.5.2 Thuyết minh quy trình: 1.6 1.5.2.1 Nghiền nguyên liệu 1.5.2.2 Hồ hóa thủy phân nguyên liệu 1.5.2.3 Lọc tách bã, rửa bã .5 1.5.2.4 Nấu dịch đƣờng với houblon 1.5.2.5 Làm lạnh dịch đƣờng 1.5.2.6 Lên men thu hồi CO2 .6 1.5.2.7 Lên men phụ làm chin bia .6 1.5.2.8 Lọc bia 1.5.2.9 Bảo hòa CO2 1.5.2.10 Đóng chai, đóng lon .7 1.5.2.11 Thanh trùng bia CƠ SỞ LÍ THUYẾT CỦA Q TRÌNH ĐUN SƠI DỊCH ĐƢỜNG VỚI HOA HOUBLON 1.6.1 Các trình yếu tố ảnh hƣởng .7 1.6.1.1 Trích ly hòa tan chất đắng vào dịch đƣờng .7 1.6.1.2 Trích ly hòa tan thành phần khác 1.6.1.3 Sự biến hình phi thuận nghịch kết màng protein .8 1.6.1.4 Sự thay đổi oxy hóa-khử 1.6.2 1.7 Kĩ thuật đun sôi houblon hóa dịch đƣờng 1.6.2.1 Kỹ thuật đun sôi 1.6.2.2 Hàm lƣợng phƣơng pháp nạp 10 THIẾT BỊ TRAO ĐỔI NHIỆT 11 1.7.1 Khái niệm: 11 1.7.2 Phân loại: 11 1.7.3 Các loại thiết bị trao đổi nhiệt thƣờng gặp 11 1.7.3.1 Loại vỏ bọc 11 1.7.3.2 Loại ống 12 1.7.3.3 Loại có dạng 13 1.7.4 Cấu tạo ứng dụng số dạng thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm 13 1.8 CHỌN THIẾT BỊ 14 1.9 CÁC THIẾT BỊ VÀ CHI TIẾT TRONG HỆ THỐNG NỒI ĐUN SÔI 14 CHƢƠNG 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 16 2.1 CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƢỢNG 18 2.1.1 Dữ liệu ban đầu 18 2.1.2 Cân vật chất 18 2.1.2.1 Lƣợng houblon sử dụng 18 2.1.2.2 Lƣợng bã hoa 19 2.1.2.3 Tính lƣợng nƣớc dịch đƣờng ban đầu 19 2.1.3 Cân lƣợng 19 2.2 THIẾT KẾ BỘ PHẬN ĐUN NÓNG BÊN TRONG 21 2.2.1 Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị trao đổi nhiệt 21 2.2.1.1 Độ chênh lệch nhiệt độ trung bình 21 2.2.1.2 Hệ số cấp nhiệt ngƣng tụ hơi: 21 2.2.1.3 Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch cần đun sơi Error! Bookmark not defined 2.2.1.4 Xác định hệ số trao đổi nhiệt tổng quát K 25 2.2.1.5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 26 2.2.2 Tính kích thƣớc buồng đốt 26 2.2.2.1 Số ống truyền nhiệt 26 2.2.2.2 Tính đƣờng kính thiết bị gia nhiệt 26 2.2.2.3 Kiểm tra diện tích truyền nhiệt 27 2.2.3 Kích thƣớc định hƣớng hình nón cụt buồng đốt 27 2.2.4 Kích thƣớc định hƣớng hình trụ 28 2.2.5 Nón phân tán dịch 28 2.3 TÍNH KÍCH THƢỚC NỒI ĐUN VÀ TỔN THẤT TRONG Q TRÌNH TRUYỀN NHIỆT28 2.3.1 Tính đƣờng kính thiết bị 28 2.3.2 Tổn thất nhiệt lƣợng cho phần thân tiếp xúc với dịch đƣờng 29 2.3.3 Tổn thất nhiệt lƣợng dịch đƣờng tiếp xúc với thân: 30 2.3.4 Tổn thất nhiệt lƣợng cho phần đáy: 31 2.3.5 Tổn thất nhiêt lƣợng phần nắp phần thân nƣớc bốc hơi: Error! Bookmark not defined 2.3.6 Tổn thất nhiệt lƣợng qua ống ngƣng: 36 CHƢƠNG 3: TÍNH CƠ KHÍ CHO CÁC CHI TIẾT THIẾT BỊ 41 3.1 THIẾT BỊ GIA NHIỆT TRUNG TÂM 41 3.1.1 Sơ lƣợc cấu tạo 41 3.1.2 Tính tốn 41 3.1.3 Tính bền cho lỗ Error! Bookmark not defined 3.2 TÍNH KÍCH THƢỚC CÁC ỐNG DẪN 43 3.2.1.Cửa tháo sản phẩm 44 3.2.2 Cửa nạp liệu 44 3.2.3 Ống dẫn đốt 44 3.2.4 Ống dẫn nƣớc ngƣng 45 3.3 TÍNH VỈ ỐNG Error! Bookmark not defined 3.3.1 Sơ lƣợc cấu tạo Error! Bookmark not defined 3.3.2 Tính toán Error! Bookmark not defined 3.4 TÍNH THÂN THIẾT BỊ Error! Bookmark not defined 3.4.1 Sơ lƣợc cấu tạo: Error! Bookmark not defined 3.4.2 Tính tốn Error! Bookmark not defined 3.5 TÍNH CHO ĐÁY THIẾT BỊ Error! Bookmark not defined 3.5.1 Sơ lƣợc cấu tạo Error! Bookmark not defined 3.5.2 Tính tốn Error! Bookmark not defined 3.6 TÍNH CHO NẮP THIẾT BỊ 51 3.6.1 Sơ lƣợc cấu tạo Error! Bookmark not defined 3.6.2 Tính tốn Error! Bookmark not defined 3.7 TÍNH CHÂN ĐỠ THIẾT BỊ 55 3.7.1 Sơ lƣợc cấu tạo chân đỡ thiết bị 55 3.7.1.1 Khối lƣợng nắp nón Error! Bookmark not defined 3.7.1.2 Khối lƣợng thép làm thân nồi 56 3.7.1.3 Khối lƣợng thép làm đáy ellipse tiêu chuẩn 57 3.7.1.4 Khối lƣợng thép làm ống truyền nhiệt 57 3.7.1.5 Khối lƣợng vỉ ống 57 3.7.1.6 Khối lƣợng buồng đốt 58 3.7.1.7 Khối lƣợng ống ngƣng 58 3.7.1.8 Khối lƣợng lớp cách nhiệt amiang carton thân đáy 58 3.6.1.9 Khối lƣợng lớp inox thân đáy 59 3.7.2 Khối lƣợng dung dịch lớn có thiết bị 64 3.7.3 Kích thƣớc chân thiết bị 64 3.8 CÁC CHI TIẾT PHỤ 65 CHƢƠNG 4: THIẾT BỊ PHỤ 66 4.1 Bẫy 66 KẾT LUẬN 67 Tài liệu tham khảo 68 Nội suy ta có giá trị ứng với 200 250 0,15 0,14 = là: tra bảng 2-12, trang 34, [4] tra nhiệt độ 100oC (cột thép austenit) nội suy ta có: ⁄ ⁄ [ ] => 0,14382 = 0,1483 0,155 (thỏa điều kiện) = 875 [ ] => thỏa điều kiện độ bền Kiểm tra áp suất ngồi cho phép: Dựa vào cơng thức 5-16, trang 99, [4] ta có: √[ √[ ] √[ ] ] => Thỏa mãn điều kiện 5-16 Trong đó: [ ] làm nắp nhiệt độ tính tốn, ⁄ : giới hạn chảy vật liệu tính tốn (tra bảng 1-6, trang 14, [3] L = 250 mm: chiều cao nắp nón Do áp dụng cơng thức 5-19, trang 99, [3] tính áp suất ngồi cho phép [ ] 54 ) √ ( [ ] ) √ ( [ ] ⁄ Vậy bề dày ⁄ ⁄ thõa mãn bền cho nắp 3.7 TÍNH CHÂN ĐỠ THIẾT BỊ 3.7.1 Sơ lƣợc cấu tạo chân đỡ thiết bị Đƣợc làm thép CT3 Chọn số chân đỡ 4, kiểu IV/436/sổ tay QTTB tập - Khối lƣợng chân đỡ cần chịu: m = mtb + mdd - Tổng khối lƣợng thép làm thiết bị: mtb = mđ + mn + mt + +mơn+ mốngTN +mvỏBĐ+mvỉ+mp Trong đó: mđ: Khối lƣợng thép làm đáy nồi; kg mn: Khối lƣợng thép làm nắp; kg mt: Khối lƣợng thép làm thân nồi; kg : Khối lƣợng amiang làm lớp bảo ôn thân;kg : Khối lƣợng amiang làm lớp bảo ôn đáy;kg :khối lƣợng inox bao thân;kg mid: khối lƣợng inox bao đáy; kg môn:khối lƣợng thép làm ống ngƣng;kg mốngTN : Khối lƣợng thép làm ống truyền nhiệt; kg mp: khối lƣợng phân tán dịch;kg mvỉ: khối lƣợng vỉ ống;kg mvỏBĐ: khối lƣợng vỏ buồng đốt;kg 55 Khối lƣợng riêng thép không gỉ X18H10T ρ1 = 7900kg/m3 (bảng XII.7, trang 313/[ ]) Khối lƣợng riêng thép CT3 ρ2 = 7850kg/m3 (bảng XII.7, trang 313/[ ]) Khối lƣợng riêng lớp cách nhiêt amiang =2800 kg/m3 (bảng XII.7, trang 313/[ ]) 3.7.1.1 Khối lƣợng nắp nón Nắp hình nón đƣợc làm thép khơng gỉ mã hiệu X18H10T Nắp hình nón tiêu chuẩn có góc đỉnh 600, có gờ cao hg=25 mm Dt=1000 mm: đƣờng kính đáy nón S=5 mm: độ dày đƣờng => kính ngồi đáy nón Dn=Dt+2.S=1000+2.5=1010mm dt= 140mm- đƣờng kính đáy nhỏ Đƣờng kính ngồi đáy nhỏ: dn=dt+2S=140+2.3=146mm Hn =250mm: chiều cao nón Thể tích thép làm nắp nón là: Vn= ) ( (( )) + (( ) ( )) (1,012.12).0,025 = = 2,651.10-3(kg) =>Khối lƣợng thép làm nắp hình nón là mn=2,651.10-3 7900 =20,943kg 3.7.1.2 Khối lƣợng thép làm thân nồi Thân hình trụ, đƣợc làm thép khơng gỉ X18H10T Đƣờng kính thân Dt=1 m Độ dày S=5mm Đƣờng kính ngồi thân Dn= Dt+2S=1000+2.5=1010 mm=1,01 m Chiều cao thân Ht=1,5 mm Thể tích thép làm thân thiết bị: 56 Vt = ( = (1,012-12).1,5= 0,0237 m3 =>Khối lƣợng thép làm thân trụ :mt= = 7900.0,0237=187,23 kg 3.7.1.3 Khối lƣợng thép làm đáy ellipse tiêu chuẩn Đáy ellipse đƣợc làm thép không gỉ X18H10T Đáy ellipse tiêu chuẩn có: Dt= 1000 mm: đƣờng kính S= mm: bề dày đáy hg= 25mm: chiều cao gờ Tra bảng XIII.11, trang 384, sổ tay tập 2: =>Khối lƣợng thép làm đáy ellipse là: mđ = 1,01.47,9=48,379 kg 3.7.1.4 Khối lƣợng thép làm ống truyền nhiệt Ống đƣợc làm thép không gỉ X18H10T Có 61 ống truyền nhiệt Thể tích thép làm ống truyền nhiệt: VốngTN= 0,8= 3,9861.10-3 m3 h= Trong đó: dn-đƣờng kính ngồi ống truyền nhiệt;m dt-đƣờng kính ống truyền nhiệt;m h-chiều cao ống truyền nhiệt;m =>Khối lƣợng thép làm ống: =7900 3,9861.10-3= 31,490 kg mongTN = 3.7.1.5 Khối lƣợng vỉ ống Đƣợc làm thép khơng gỉ X18H10T Thể tích thép làm vỉ ống: Vvỉ=2 S 57 Trong đó: Dt=400mm-đƣờng kính phận gia nhiệt trung tâm dn=27 mm –đƣờng kính ngồi ống truyền nhiệt S=12 mm- chiều dày tính tốn tối thiểu phía vỉ ống 0,012= 2,178.10-3 m3 =>Vvỉ= =7900 2,178.10-3= 17,206kg => Khối lƣợng thép làm vỉ ống: mvỉ= 3.7.1.6 Khối lƣợng buồng đốt Buồng đốt đƣợc làm thép khơng gỉ X18H10T Đƣờng kính buồng đốt dt=400mm Dày S=5mm=>đƣờng kính ngồi buồng đốt dn=410mm Chiều cao buồng đốt h=0,8mm Thể tích thép làm buồng đốt: Vbđ = =5,089.10-3 m3 h= =>Khối lƣợng thép làm buồng đốt là: mBĐ= = 7900 5,089.10-3 = 40,206 kg 3.7.1.7 Khối lƣợng ống ngƣng Ống ngƣng đƣợc làm thép không gỉ mã hiệu X18H10T Đƣờng kính ống ngƣng dt=140 mm Độ dày S = 3mm => Đƣờng kính ngồi ống ngƣng dnon=dton+2S=140+2.3=146mm Chiều cao ống ngƣng hon=3 m =>Thể tích thép làm ống ngƣng : Von= h= 3=4,041.10-3 (m3) =>Khối lƣợng thép làm ống ngƣng là: mon= Von=7900 4,041.10-3 = 31,925 kg 3.7.1.8 Khối lƣợng lớp cách nhiệt amiang carton thân đáy Thể tích lớp cách nhiệt thân 58 Lớp cách nhiệt dày S = 50 mm Khối lƣợng riêng lớp bảo ôn: = 2600 kg/m3 Đƣờng kính lớp cách nhiệt đƣờng kính ngồi thân Dn= 1010 mm Đƣờng kính ngồi lớp cách nhiệt Dn= Dt+2S=1010+2.50=1110 mm Chiều cao thân H=1500mm =>Thể tích thép làm lớp cách nhiệt thân là: Vbo= 1,5=0,250 m3 H= => Khối lƣợng lớp cách nhiệt thân mbo= Vbot=0,250 = 650 kg Thể tích lớp cách nhiệt đáy Đƣờng kính đáy lớp cách nhiệt đƣờng kính ngồi lớp thép đáy Dđt=1010 mmm Lớp cách nhiệt dày S =50 mm Đƣờng kính ngồi lớp cách nhiệt đáy Dđn=Dđ+2S=1010+2.50=1110 mm Lớp gờ có hgờ=25mm, đƣờng kính ngồi với đƣờng kính lớp cách nhiệt phần đáy thể tích lớp amiang làm bảo ơn đáy là: V’bo= = - )+ ( + m3 =>Khối lƣợng lớp amiang làm lớp cách nhiệt thân mbo= V’bo=2600.0,089= 231,4 kg 3.6.1.9 Khối lƣợng lớp inox thân đáy Thể tích inox làm thân thiết bị: 59 =0,089 Đƣờng kính lớp inox DIt=1110 mm Độ dày S=1 mm Đƣờng => kính ngồi lớp inox DIn=1110+2S=1110+2.1=1112 mm Chiều cao thân H=1500mm Vinox= 1,5=5,233.10-3 m3 H= =>Khối lƣợng inox làm thân là:minox= Vinox =5,233.10-3.7900=41,340 kg Thể tích tích inox làm đáy thiết bị: Lớp ionox dày S=1 mm Đƣờng kính lớp inox DIt=1110 mm => Đƣờng kính lớp inox DIn=1110+2S=1110+2.1=1112 mm V’inox= = - ) 1,938.10-3 kg ( =>Khối lƣợng inox làm đáy m’inox= V’inox=7900 1,938.10-3=15,31 kg (khối lƣợng phần gờ nhỏ ta bỏ qua) 3.7.1.9 Khối lƣợng phân tán dịch nối với buồng đốt Nón phân tán dịch Hình nón Chọn đƣờng kính nón dt=400mm Chọn độ dày S= 5mm (bằng bề dày bng đốt) Đƣờng kính ngồi đáy nón dn=dt+2S=400+2.5=410 mm Chiều cao bên ngồi nón h1 = 120 mm Chiều cao bên nón h2=h1-S=120-5=115mm Đƣợc làm thép không gỉ mã hiệu X18H10T Thể tích thép làm nón phân tán: V1 = ( = 3,14.(0,412.0,12-0,42.0,115)=4,637.10-4 m3 =7900 4,637.10-4 = 3,663 (kg) =>Khối lƣợng nón phân tán dịch mn= 60 =>Tải trọng tác dụng lên ống đỡ Qđ = = =11,978 (N) =>Chọn ống đỡ đặc ruột thép khơng gỉ mã hiệu X18H10T đƣờng kính 20 mm, để đỡ nón phân tán dịch Ống đƣợc hàn vào nón phân tán tâm định hƣớng =>Diện tích bề mặt đỡ S= =314 mm2 = => Tải trọng tác dụng lên bề mặt đỡ Q = = = 0,0572 N/mm2< 200 N/mm2(thỏa) Tấm định hƣớng khối nón cụt Đƣợc làm thép khơng gỉ mã hiệu X18H10T Đƣờng kính đáy đƣờng kính buồng đốt Dc=400mm Đƣờng kính nhỏ dc=200 mm Chiều cao h=200mm Bề dày phần nón cụt bề dày buông đốt S=5 mm (xem nhƣ áp lực tác dụng tác dụng lên phần nón cụt áp lực tác dụng lên buông đốt nên S=5 mm thỏa) R1=200mm: Bán kính đáy lớn R=R1+S=200+5=205mm : Bán kính ngồi đáy lớn r1= 100mm:Bán kính đáy nhỏ r= r1+S=100+5=105 mm: Bán kính ngồi đáy nhỏ Thể tích thép làm miếng định hƣớng hình nón cụt là: ) ( (( )) Vc = = ( ) =9,577.10-4 m3 => khối lƣợng thép phần nón cụt là: mc= Vc Tấm định hƣớng hình trụ Đƣờng kính dt=200mm 61 = 9,577.10-4 7900 = 7,566 kg Tấm định hƣớng đƣợc nối thông với buồng đốt nên chịu áp lực với áp lực tác dụng lên buồng đốt Nên chọn độ dày định hƣớng hình trụ độ dày buồng đốt S=5mm =>Đƣờng kính ngồi dn=dt+2S=200+5.2=210mm Chiều cao h=200mm Đƣợc làm thép không gỉ mã hiệu X18H10T Thể tích thép làm phần hình trụ: Vtrụ= ( ) ( h= ) 0,2=6,437.10-4 m3 =>Khối lƣợng phần trụ mtrụ = 7900 6,437.10-4 = 5,085 kg Khối lƣợng thép làm hệ thống phân tán dịch là: mp= mn+mthanh+ mtrụ+ mc+ mOT=3,663 +3,914 +0,0558 +7,566 +5,085 = 20,284 kg Khối lƣợng thiết bị trao đổi nhiệt: m’t=mp+mvỉ+moTN+mvỏ=20,284+17,2062 +31,490 +40,206 = 109,186 kg Thể tích dịch chứa đầy phận gia nhiệt trung tâm Thể tích dịch chứa đầy phần nón cụt Vdc = = 0,0147m3 = Trong đó: Vdc-thể tích dịch chứa phần nón cụt;m3 h –chiều cao hình nón cụt; m R- bán kính đáy phần nón cụt; m r- bán kính đáy nhỏ phần nón cụt;m Thể tích dịch chứa đầy phần trụ: Vdt= = =0,0314m3 Trong đó: Vdt:thể tích chứa đầy phân trụ (m3) 62 dt:đƣờng kính phần trụ (m) h: chiều cao phần trụ (m) Thể tích dịch chứa đầy ống truyền nhiệt: V’oTN=n 0,8= 0,0299m3 h=61 Trong đó: V’oTN:thể tích dịch chứa đầy ống truyền nhiệt;m3 n=61: tổng số ống truyền nhiệt dt:đƣờng kính ống truyền nhiệt; m => Thể tích dịch chứa thiết bị trao đổi nhiệt là: VdTN = Vdc +Vdt+V’oTN = 0,0147+0,0314+0,0299=0,076m3 => Khối lƣợng dịch lớn dịch đƣờng chứa đầy thiết bị gia nhiệt (khơng tính phần dịch bắn vào nón phân tán dịch): m’d VdTN = 1027,25 0,076=78,071 kg Trong đó: :khối lƣợng riêng dịch đƣờng 650C; kg/m3 VdTN: thể tích dịch chứa đầy thiết bị trao đổi nhiệt;m3 Vậy tổng khối lƣợng phận gia nhiệt lúc làm việc là: M=m’d+m’t=78,071+109,186=187,257 kg Chọn chân đỡ dặc ruột có đƣờng kính 30 mm để đỡ phận trao đổi nhiệt =>Diện tích bề nặt đỡ: F= =706,5 N/mm2 = M=187,257 kg => Vì tải trọng tác dụng lên chân là: G= = = 612,33 N Là nhỏ nên ta chọn theo kính nghiệm Ba ống đƣợc hàn vào buồng đốt tạo với góc 1200 hàn vào đáy thiết bị cho đảm bảo không bị chênh đƣợc 63 3.7.2 Khối lƣợng dung dịch lớn có thiết bị mdd= V=1027,25.1000.10-3=1027,25 kg Trong đó: :khối lƣợng riêng dịch đƣờng 650C(kg/m3) V: thể tích dịch đƣờng (l) 3.7.3 Kích thƣớc chân thiết bị Bảng số liệu khối lƣợng chi tiết thiết bị Vât liệu Khối lƣợng(kg) Buồng đốt X18H10T 40,206 Thép thân trụ X18H10T 187,23 Nắp nón X18H10T 20,943 Thép đáy ellipse X18H10T 48,379 Ống truyền nhiệt X18H10T 31,490 Vỉ ống X18H10T 17,206 Tấm định hƣớng hình nón X18H10T 7,566 Tấm định hƣớng trụ X18H10T 5,085 Nón phân tán dịch X18H10T 3,663 Ống ngƣng X18H10T 31,935 Bảo ôn thân Aniang carton 650 Bảo ôn đáy Aniang carton 231,4 Inox 41,34 Chi tiết cụt Lớp inox thân 64 Lớp inox đáy Inox 15,31 Tổng khối lƣợng 1331,753 Từ bảng số liệu ta suy khối lƣợng phận thiết bị mtb=1331,753kg Tổng tải trọng thiết bị: M=mtb+mdd=1027,25+1331,753=2359,003 kg Vì thiết bị đặc nhà sàng nên ta chọn chân đỡ loại III/sổ tay tập =>Trọng lƣợng chân đỡ: G= = =5785,455N => Chọn tải trọng thiết bị 1.104 dự trù cho số chi tiêt khơng tính đƣợc Tra bảng VIII.35/trang 437/ Sổ tay QTTB tập 2, ta có bảng kích thƣớc chân thiết bị G.10-4 F.104 q.10-6 N m2 N/m2 811 0,32 L B B1 B2 H h 300 160 s l D 75 23 mm 210 150 180 245 14 Tuy nhiên kết cấu đáy thiết bị nên ta chọn chiều cao chân 330mm cho phù hợp 3.8 CÁC CHI TIẾT PHỤ 3.8.1 Cửa sữa chữa -Vật liệu chế tạo thép CT3 -Đƣờng kính cửa sửa chữa D = 380mm - Cửa đƣợc bố trí nắp thiết bị 3.8.2 Kính quan sát - Vật liệu chế tạo thép CT3 thuỷ tinh - Đƣờng kính kính quan sát D = 120 mm - Kính đƣợc bố trí nắp thiết bị 65 CHƢƠNG 4: THIẾT BỊ PHỤ 4.1 Bẫy Lƣu lƣợng nƣớc ngƣng: Gnn=0,0413 kg/s Vận tốc nƣớc ngƣng: nn= 1m/s Nhiệt độ nƣớc ngƣng trạng thái lỏng sôi tnn= 132,90C Áp suất buồng đốt 3at Chọn bẫy phao tự động có thơng số kĩ thuật nhƣ sau: Áp suất làm việc: 0,01 – 2,1 Mpa Nhiệt độ làm việc: Max 2200C Công suất xả nƣớc ngƣng: 710kg/h 66 KẾT LUẬN Qua q trình tính tốn cơng nghệ ta thấy có nhiều khó khăn phát sinh gây ảnh trở đến việc tối ƣu hóa cho quy trình cơng nghệ Chẳng hạn nhƣ tổn thất nhiệt mơi trƣờng bên ngồi, tính tốn kết cấu thiết bị, …Tuy nhiên, việc thực q trình tính tốn cơng nghệ đồ án dựa số liệu sách nên thơng số có đƣợc cần dựa theo chuẩn thực tế để hình thành sản phẩm Mặt khác thiết bị sau thiết kế cần đảm bảo nguyên lí hoạt động đạt hiệu mong muốn, hoạt động tốt sản xuât thực tế 67 Tài liệu tham khảo [1] Nhiều tác giả, Sổ tay trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [2] Nhiều tác giả, Sổ tay q trình thiết bị cơng nghệ hóa chất, tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đình Thọ, Q trình thiết bị Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, tập 5, Quá trình thiết bị truyển nhiệt, Quyển 1: Truyền nhiệt ổn định, NXB DHQG TP HCM, 2006 [4] Hồ Lê Viên, Tính tốn, thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2006 [5] Phạm Xuân Toàn, Quá trình thiết bị Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, tập 3, Quá trình thiết bị truyển nhiệt, NXB Khoa học Kỹ thuật Hà Nội, 2003 [6] Phạm Văn Bơn, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học Thực phẩm, tập 10, Ví dụ tập, NXB DHQG TPHCM, 2010 [7] Nguyễn Văn May, Thiết bị truyền nhiệt chuyển khối, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [8] Nguyễn Thị Hiền, Khoa Học-Công Nghệ Malt Và Bia, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [9] Nguyễn Đình Hòa, Cơng Nghệ Sản Xuất Malt Và Bia, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2002 68 ... Tính thiết kế hệ thống nồi đun sơi dịch đƣờng với hoa houblon gia nhiệt kiểu ống chùm: Nhiệt độ dịch đƣờng ban đầu 650C Thể tích dịch đƣờng 10hl=1000 (lít) Nhiệt độ đun sôi dịch đƣờng với hoa. .. nguyên liệu tối ƣu thiết bị trao đổi nhiệt ống chùm nên ngƣời viết chọn thiết bị nồi đun sôi gia nhiệt gián tiếp kiểu ống chùm trung tâm để đun sôi dịch đƣờng với hoa houblon Hệ thống thiết bị làm... cơng đoạn đun sơi dịch đƣờng với hoa houblon công đoạn quan trọng cơng nghệ sản xuất bia Do nhiệm vụ đồ án chúng em thiết kế hệ thống nồi đun sôi dịch đƣờng với hoa houblon thiết bị gia nhiệt đƣợc