Đang tải... (xem toàn văn)
Cô đặc là phương pháp thường được dùng để tăng nồng độ một cấu tử nào đó trong dung dịch 2 hay nhiều cấu tử . Tuỳ theo tính chất của cấu tử khó bay hơi hay dễ bay hơi ta có thể tách một phần dung môi (cấu tử dễ bay hơi hơn) bằng phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay bằng phương pháp làm lạnh kết tinh. Trong đồ án này ta dùng phương pháp nhiệt. Trong phương pháp nhiệt, dưới tác dụng của nhiệt (đun nóng), dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái hơi khi áp suất riêng phần của nó bằng áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng của dung dịch (tức khi dung dịch sôi). Để cô đặc các dung dịch không chịu được nhiệt độ cao (như dung dịch đường) đòi hỏi phải cô đặc ở nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân bằng ở mặt thoáng thấp.
MỤC LỤC Chương 1: I II III Tổng quan Nhiệm vụ đồ án Lựa chọn thiết bị .2 Quy trình cơng nghệ Chương 2: I II III Thiết bị cô đặc Sơ lược thiết bị cô đặc Cân vật chất lượng Kích thước thiết bị 10 Chương 3: I II III Thiết bị phụ 29 Thiết bị ngưng tụ baromet 29 Thiết bị gia nhiệt .34 Tính chọn bơm .35 Chương 4: Kiểm sốt điều khiển q trình 41 Tổng kết 45 Tài liệu tham khảo 47 CHƯƠNG TỔNG QUAN I NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: Thiết kế hệ thống đặc dung dịch mía đường hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài Năng suất nhập liệu: 3500 Kg/h Nồng độ đầu: 8% khối lượng Nồng độ cuối: 25% khối lượng Aùp suất ngưng tụ: 0,3at Aùp suất đốt: 3at II LỰA CHỌN THIẾT BỊ: Khái niệm: Cô đặc phương pháp thường dùng để tăng nồng độ cấu tử dung dịch hay nhiều cấu tử Tuỳ theo tính chất cấu tử khó bay hay dễ bay ta tách phần dung mơi (cấu tử dễ bay hơn) phương pháp nhiệt độ (đun nóng) hay phương pháp làm lạnh kết tinh Trong đồ án ta dùng phương pháp nhiệt Trong phương pháp nhiệt, tác dụng nhiệt (đun nóng), dung mơi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái áp suất riêng phần áp suất bên ngồi tác dụng lên mặt thống dung dịch (tức dung dịch sôi) Để cô đặc dung dịch không chịu nhiệt độ cao (như dung dịch đường) địi hỏi phải đặc nhiệt độ đủ thấp ứng với áp suất cân mặt thoáng thấp Sơ lược nguyên liệu: Nguyên liệu cho công đoạn đặc nước mía làm sạch, loại bỏ tạp chất, tẩy màu, tẩy mùi Sau cơng đoạn làm sạch, nước mía có pH khoảng 6,5 – 6,8 Thành phần nước mía đường saccharose phần nhỏ đường đơn (glucose, fructose…) số chất vô cơ, hữu khác ( axit amin, HNO 3, NH3, protein, ) Do có hàm lượng đường cao, nước mía mơi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển nên quy trình sản xuất đường, nước mía phải chứa đựng, vận chuyển, xử lý thiết bị kín, liên tục Đường saccharose không bền nhiệt, nhiệt độ cao pH axit, dễ bị biến đổi thành đường đơn, hợp chất có màu làm giảm hiệu suất thu hồi đường giảm giá thành sản phẩm Vì trình sản xuất, người ta ln tìm cách giảm nhiệt độ bảo giảm thời gian dung dịch tiếp xúc với nhiệt độ cao Phân loại thiết bị cô đặc: Thiết bị cô đặc chia làm nhóm: Nhóm 1: Dung dịch đối lưu tự nhiên hay tuần hoàn tự nhiên Thiết bị dạng dùng để cô đặc dung dịch loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn tự nhiên dung dịch dễ dàng qua bề mặt truyền nhiệt Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng hay tuần hồn cưỡng Thiết bị nhóm dùng cho dung dịch sệt, độ nhớt cao, giảm đựơc bám cặn hay kết tinh phần bề mặt truyền nhiệt Nhóm 3: dung dịch chảy thành màng mỏng, màng chảy ngược lên hay xi xuống Thiết bị nhóm cho phép dung dịch chảy thành màng qua bề mặt truyền nhiệt lần tránh tác dụng nhiệt độ lâu làm biến chất số thành phần dung dịch Đối với nhóm thiết bị thiết kế buồng đốt hay buồng đốt Tuỳ theo điều kiện dung dịch mà ta sử dụng cô đặc điều kiện chân không, áp suất thường hay áp suất dư Lựa chọn thiết bị đặc: Theo tính chất ngun liệu, ưu nhược điểm dạng thiết bị nói ta chọn loại thiết bị ống dài, thẳng đứng, màng chảy xi xuống có buồng đốt ngồi, sử dụng hai nồi xuôi chiều liên tục Ưu điểm hệ thống: Dùng thiết bị cô đặc kiểu màng chất lỏng, dung dịch vào khỏi dàn ống lần, khơng có tuần hồn trở lại, nên thời gian dung dịch tiếp xúc trực tiếp với bề mặt truyền nhiệt ngắn, thích hợp với sản phẩm dễ bị biến tính nhiệt độ Dùng hệ thống nồi xi chiều liên tục sử dụng hợp lý lượng cách dùng thứ nồi trước làm đốt nồi sau Nhiệt độ dung dịch áp suất giảm dần từ nồi trước nối sau, nhiệt độ dung dịch nồi cuối thấp Sử dụng buồng đốt nhằm giảm bớt chiều cao thiết bị, tách bọt triệt để buồng đốt cách xa không gian Nhược điểm: Hệ cô đặc nồi xuôi chiều loại ống dài lợi phải đặc dung dịch có độ nhớt cao nồng độ cuối lớn, dung dịch lấy nhiệt độ thấp có độ nhớt lớn nên khó lấy Khơng thích hợp đặc dung dịch đến nồng độ cuối cao dung dịch dễ kết tinh dung dịch dính đường ống gây tắc ống Với ống dài nên việc vệ sinh ống khó khăn ống chịu dãn nở nhiệt nhiều III QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ: Thuyết minh quy trình cơng nghệ: Ngun liệu nước mía qua làm có nồng độ 8% nhiệt độ 30 oC bơm từ bồn chứa vào thiết bị gia nhiệt với suất lượng 3500kg/h để gia nhiệt lên đến nhiệt độ sôi là103oC Thiết bị gia nhiệt thiết bị trao đổi nhiệt dạng ống chùm Về mặt cấu tạo thiết bị có dạng thân hình trụ, đặt đứng, bên dàn ống gồm nhiều ống nhỏ, bố trí theo đỉnh hình tam giác Các đầu ống giữ chặt vỉ ống vỉ ống hàn dính vào thân Hơi nước bão hồ có áp suất at bên ngồi ống (phía vỏ), dung dịch nước mía bơm vào thiết bị cho bên cácơng1 Hơi nước bão hồ ngưng tụ bề mặt ống cấp nhiệt cho dung dịch nước mía nâng nhiệt độ dung dịch lên đến nhiệt độ sôi Dung dịch sau gia nhiệt chảy qua nồi thiết bị cô đặc Về mặt cấu tạo thiết bị đặc có dạng thân hình trụ, đặt đứng, gồm phận chính: phận nhận nhiệt (cịn gọi buồng đốt), không gian phân ly, phận phân ly -Buồng đốt: phận nhận nhiệt dàn ống gồm nhiều ống nhỏ Các ống bố trí theo đỉnh hình tam giác đều, đầu ống giữ chặt vỉ ống Trong nước (cịn gọi đốt ) ngưng tụ bên ống nhả nhiệt, truyền nhiệt cho dung dịch chuyển động bên ống Dung dịch nước mía cho chảy thành màng mỏng bên ống từ xuống nhận nhiệt đốt ngưng tụ cung cấp sơi, làm hố phần dung môi Phần tạo vùng trung tâm ống, dung dịch chảy thành màng mỏng sát thành ống Điều kiện cần thiết để q trình truyền nhiệt xảy phải có chênh lệch nhiệt độ đốt dung dịch đường; tức phải có chênh lệch áp suất đốt thứ nồi Các đại lượng, thơng số ảnh hưởng đến q trình truyền nhiệt buồng đốt là: Nhiệt độ áp suất nồi liên quan mật thiết đến nhiệt độ sơi nồi Nếu áp suất nồi thấp điểm sơi thấp, áp suất lớn, dung dịch đường sôi mạnh Tuy nhiên áp suất thấp độ nhớt dung dịch lớn, ảnh hưởng đến đối lưu truyền nhiệt Và áp suất thấp nhiệt độ thứ bốc lên thấp, làm giảm khả truyền nhiệt cho nồi sau lượng thứ sử dụng làm đốt cho nồi sau Nhiệt độ nhập liệu ảnh hưởng đến trình truyền nhiệt Nếu nhập liệu trạng thái chưa sơi vào buồng đốt phải tốn thêm lượng nhiệt để đưa đến trạng thái sơi Nhưng dung dịch nhập liệu vào nồi với tốc độ không đổi, chảy từ đầu ống đến cuối ống khơng có tuần hồn trở lại nên nhập liệu trạng thái chưa sơi hết ống chưa nhận đủ lượng nhiệt cần thiết để đạt đến nồng độ yêu cầu Hỗn hợp hơi-lỏng qua khỏi dàn ống, đến không gian phân ly phận phân ly, gọi chung buồng bốc -Không gian phân ly: phần không gian rộng lớn để tách hỗn hợp lỏng thành hai dòng, dòng thứ cấp lên phía buồng bốc đến phận phân ly, dung dịch lại bơm qua nồi Quá trình phân ly sử dụng chủ yếu lực trọng trường, nhờ lực trọng trường hạt chất lỏng to, nặng rơi xuống tách khỏi dỏng thứ chảy xuống dưới, dòng tiếp tục lên -Bộ phận phân ly: trình bốc dung dịch, dòng thứ tạo thành tách khỏi bề mặt dung dịch kéo theo lượng định hạt chất lỏng dung dịch Nếu dùng thứ để làm đốt cho nồi sau cách ngưng tụ dung dịch lắng đọng làm bẩn bề mặt ống, làm giảm khả truyền nhiệt Mặt khác kéo theo nhiều dung dịch gây tổn thất dung dịch Do nhiệm vụ phận phân ly phải tách hạt chất lỏng dung dịch lại khỏi thứ cấp Ta sử dụng phương pháp vật lý sau để phân ly thứ cấp: Sử dụng lực trọng trường: Dùng lực dính ướt chất lỏng: hạt chất lỏng chạm vào bề mặt vách rắn, lực dính ướt dính hạt lỏng bề mặt sau chảy xuống Dùng lực ly tâm: cho dòng thứ cấp quay tròn, nhờ lực ly tâm hạt chất lỏng bị văng ra, chạm vách rắn chảy xuống Để trình phân ly đạt hiệu cao chiều cao không gian phân ly phải đủ lớn Sau khỏi buồng bốc thứ nồi theo ống dẫn thứ dẫn vào phía vỏ buồng đốt để làm đốt cho nồi 2, cịn dung dịch bơm qua nồi cho chảy từ xuống Các trình nồi xảy tương tự nồi Dung dịch sau khỏi nồi đạt đến nồng độ mong muốn 25% bơm vào bồn chứa để chuẩn bị cho công đoạn Hơi thứ nồi có áp suất 0,3 at tách lỏng vào thiết bị ngưng tụ baromet Thiết bị ngưng tụ baromet thiết bị ngưng tụ kiểu trực tiếp Chất làm lạnh nước đưa vào ngăn thiết bị, dòng thứ dẫn vào mâm cuối thiết bị Hai dòng lỏng ngược chiều với để nâng cao hiệu truyền nhiệt Dòng thứ lên gặp nước giải nhiệt nên ngưng tụ thành lỏng rơi trở xuống Khi ngưng tụ chuyển từ thành lỏng thể tích giảm làm áp suất giảm, tự thân thiết bị áp suất giảm Vì thiết bị ngưng tụ baromet thiết bị ổn định chân khơng, trì áp suất chân khơng hệ thống Dịng thứ từ lên, ngưng tụ, chảy xuống, khí khơng ngưng tiếp tục lên dẫn qua bình tách Bình tách vách ngăn, có nhiệm vụ tách giọt lỏng bị lơi theo dịng khí khơng ngưng để đưa trở bồn chứa nước ngưng, cịn khí khơng ngưng bơm chân khơng hút ngồi Q trình tách nước khỏi khí khơng ngưng để tránh trường hợp nước bị hút vào bơm chân không gây va đập thủy lực, thực cách sử dụng lực dính ướt chất lỏng lực trọng trường Aùp suất làm việc thiết bị baromet áp suất chân khơng phải lắp đặt độ cao cần thiết để nước ngưng tự chảy ngồi khí mà khơng cần dùng máy bơm Bơm chân khơng có nhiệm vụ hút khí khơng ngưng ngồi để tránh trường hợp khí khơng ngưng tồn thiết bị ngưng tụ nhiều (vì hệ thống làm việc liên tục), làm cho áp suất thiết bị ngưng tụ tăng lên, làm cho nước chảy ngược lại sang nồi Nước ngưng sau khỏi thiết bị ngưng tụ thải vào hệ thống nước thải CHƯƠNG THIẾT BỊ CÔ ĐẶC I SƠ LƯỢC VỀ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC: Mục đích đặc bốc nước dung dịch nước mía Những yêu cầu thiết bị cô đặc: - Khoảng khơng gian nước mía cần nhỏ nhất, khơng có khoảng khơng chết - Nước mía lưu lại nồi với thời gian ngắn - Có hệ số truyền nhiệt lớn - Hơi đốt phải đảm bảo phân bố khơng gian bên ngồi ống dàn ống (đảm bảo nhiệt phân bố cho ống dàn ống) - Tách ly thứ cấp tốt, đảm bảo thứ cấp ngưng tụ (không làm bẩn bề mặt ngưng) lấy nhiệt cấp cho nồi - Đảm bảo thoát khí khơng ngưng tốt Vì khí khơng ngưng phịng đốt cần bình thường Sự tồn khí khơng ngưng phịng đốt làm giảm hệ số cấp nhiệt giảm suất bốc - Đảm bảo thoát nước ngưng tụ dễ dàng Việc nước ngưng tụ có liên quan chặt chẽ đến tốc độ bốc Nếu có nồi nước ngưng khơng tốt, nước ngưng đọng lại nhiều phòng đốt, làm giảm lượng đốt vào phòng ảnh hưởng đến tốc độ bốc - Thiết bị đơn giản, diện tích đốt dễ làm - Thao tác khống chế đơn giản, tự động hoá dễ dàng II CÂN BẰNG VẬT CHẤT VÀ NĂNG LƯỢNG: Kí hiệu đại lượng: Kí hiệu đơn vị ý nghĩa G kg/h, kg/s suất lượng dung dịch W kg/h, kg/s suất lượng thứ D kg/h, kg/s suất lượng đốt x %KL nồng độ dung dịch đường %KL nồng độ trung bình dung dịch đường x Q i” r c Qtt Qcđ kJ/kg,W kJ/kg kJ/kg kJ/kg.độ kJ/kg kJ/kg nhiệt lượng có ích entanpi ẩn nhiệt ngưng tụ nhiệt dung riêng nhiệt lượng tổn thất nhiệt cô đặc P ΔP t Δt ts ts θ φ “1” “2” “đ” “W” “D” at at o C o C o C o C o C % áp suất chênh lệch áp suất nhiệt độ chênh lệch nhiệt độ nhiệt độ sơi trung bình dung dịch nhiệt độ sôi dung dịch nhiệt độ nước ngưng độ ẩm bão hồ kí hiệu ứng với đầu nồi kí hiệu ứng với đầu nồi kí hiệu ứng với nhập liệu kí hiệu ứng với thứ kí hiệu ứng với đốt 1) Cân vật chất: Đối với hệ thống: Năng suất nhập liệu: Nồng độ dung dịch nhập liệu: Nồng độ dung dịch sản phẩm: Gđ = 3500kg/h xđ = 0,08 xc = 0,25 ì xd Lượng thứ tạo thành hệ: WΣ = Gđ (1) = Wi xc i 1 (1) Đối với nồi: -Giả thiết tỉ lệ thứ bốc lên từ nồi nồi 2: m W1 W2 , -Nồng độ xi sản phẩm nồi: Gd x1 x d Nồi 1: Gd W1 Gd Gd W1 W2 Suất lượng dung dịch nồi : Gd Gd 3500 kg/h Nồi 1: Gd Gc1 G d W1 Nồi 2: Gc Gd W2 Gd W 2) Cân lượng: Xác định áp suất nhiệt độ nồi: -Hiệu số áp suất hệ thống: Pt PD Png = -0,3 =2,7 at P1 1,2 2,5 -Giả thiết phân phối hiệu áp suất nồi: P2 Nồi 2: x2 xd m 1,2 (2) (3) (4) (5) (6) (7) -Tính áp suất thứ nồi: P1 P2 Pt P2 Png P1 P2 P2 PD P1 P1 -Từ giả thiết áp suất nồi, xác định nhiệt độ thứ nồi -Hơi thứ nồi đốt nồi 2, nên: tD2 = tw1-Δ”’ Xác định tồn thất nhiệt độ: Tổn thất nhiệt độ nồng độ( ' ) Tổn thất nhiệt đường ống dẫn thứ ''' =1oC (chọn theo trang161- [1]) i i ' i " i ' ' ' -Tổn thất nồi: -Tổng tổn thất chung toàn hệ thốùng: i -Hiệu số nhiệt độ hữu ích: t ch t t t D t ng -Nhiệt độ sôi dung dịch nồi: t s t w ' -Xác định hiệu số nhiệt độ hữu ích nồi: t h1 t D t s1 Nồi 1: t h t w1 t s Nồi 2: Cân lượng: Cân lượng hệ thống cô đặc liên tục: (CT 5.18, trang 158-[1]) Gd c d t d DiD" Wi w Dc Gc cc t c Qcd Qtt Dung dịch vào đốt (8) (9) (10) (11) (12) (13) (14) (15) (16) nước dung nhiệt tổn thứ ngưng dịch cô thất đặc Giả thiết: -Khơng có q lạnh nước ngưng (nước ngưng trạng thái lỏng sôi): i D" c rD -Trong nước bão hồ có lượng nước ngưng bị lôi theo khoảng φ = 0,05 Như nhiệt lượng đốt cung cấp: QD D(1 )(i D" c ) Qtt 0,05QD -Giả sử tổn thất nhiệt : -Nhiệt cô đặc nhỏ so với phần nhiệt lượng khác nên coi: Qcđ = Phương trình CBNL trở thành: 0,95 DrD Gd c d t d Wi w Gc c c t c 0,05QD 0,9 DrD Gd c d t d Wi w Gc c c t c -Phương trình cân lượng hệ thống nồøi xuôi chiều liên tục trở thành: Nồi 1: 0,9 DrD Gd cd t d W1iw1 (Gd W1 )c1t1 (17) Lượng thứ nồi lượng đốt nồi Nồi 2: 0,9W1 rw1 (Gd W1 )c1t1 (W W1 )iw (Gd W )c t (18) -Lượng thứ bốc lên từ nồi là: Wi (Gd W )c t Gd c1t1 W1 0,9r1 ì2 c1t1 W2 W W1 Nồi 2: Lượng đốt tiêu tốn chung là: W i" (Gd W1 )c1t1 Gd c d t d D 1 0,9rD Nhiệt dung riêng dung dịch đường có nồng độ x nhiệt độ t: C = 4190-(2514-7,542.t).x (J/kg.độ) (19) (20) (21) (22) III KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ: Kí hiệu đại lượng Ký hiệu Đơn vị Ý nghĩa q W/m cường độ dòng nhiệt MSac khối lượng phân tử đường saccharose Mdm khối lượng phân tử nước khối lượng phân tử trung bình dung dịch đường mía M K W/m độ hệ số truyền nhiệt tổng quát rD kJ/kg ẩn nhiệt ngưng tụ r m độ/W nhiệt trở g m/s2 gia tốc trọng trường (g = 9,81m/s2) H m chiều cao thiết bị D m đường kính thân thiết bị F m diện tích bề mặt truyền nhiệt d m đường kính ống truyền nhiệt m đường kính trung bình ống truyền nhiệt d n ống tổng số ống truyền nhiệt m ống số ống truyền nhiệt đường chéo V m thể tích thiết bị v m/s vận tốc lưu chất 3 Utt m /m h cường độ bốc thể tích f hệ số điều chỉnh cho cường độ bốc thể tích W/m.độ hệ số cấp nhiệt t m bước ống truyền nhiệt m chiều dày ống truyền nhiệt W/m.độ hệ số dẫn nhiệt Pas độ nhớt tuyệt đối kg/m khối lượng riêng m kích thước hình học đặc trưng “L” ký hiệu ứng với dung dịch đường mía “D” kí hiệu ứng với đốt “w” kí hiệu ứng với thứ “n” kí hiệu bên ngồi ống truyền nhiệt “t” kí hiệu bên ống truyền nhiệt “v” kí hiệu ứng với vách ống truyền nhiệt “đ” kí hiệu ứng với buồng đốt “b” kí hiệu ứng với buồng bốc “ơ” kí hiệu ứng với ống truyền nhiệt Tính bề mặt truyền nhiệt buồng đốt: -Nhiệt lượng hữu ích đốt cung cấp: Q1 0,9 DrD W1i"W Gd c d t d G1c1t1 Nồi 1: (23) Q2 0,9W1 rw1 W2 i" w G1c1t1 G2 c t Nồi 2: (24) -Tính hệ số truyền nhiệt nồi: Theo nhiệt độ sôi nồng độ nồi, ta xác định thông số vật lý dung dịch (khối lượng riêng, độ nhớt, hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng…) Hệ số truyền nhiệt tổng quát: dn 0,5 nên hệ số truyền nhiệt tổng qt tính theo cơng thức tường phẳng: Vì dt Ki (W/m2.độ) (25) rt rn Di si Hệ số cấp nhiệt phía bão hoà ngưng tụ: , 25 D2 rD 3D g D 1,15 (W/m2.độ) (26) H o D (t D t v1 ) rD: ẩn nhiệt ngưng tụ bão hồ nhiệt độ tD thơng số vật lý khác ( ρD, μD, λD ) số liệu nước sơi nhiệt độ trung bình phía t t đốt: t D D v1 , oC (27) Hệ số cấp nhiệt phía dung dịch sôi: Nu. L s (28) Nu 0,01(Re Pr)1 / Với : (29) Hệ số dẫn nhiệt dung dịch mía đường (CT I.32 trang 123- [5] ) L 3,58.10 c p L _L (30) M 1 x 1 x Trong đó: M M ct M dm Cp 4190 ( 2514 7,542.t ).x , (j/kg.độ) _ t t Nhiệt độ trung bình phía dung dịch: t L s v 2 _ (31) (32) (33) 1/ 2 Kích thước hình học đặc trưng: 2L L g cpL Pr Chuẩn số Pr: L 4.G L Re Chuẩn số Re: 3600. d t n. L Cường độ dịng nhiệt: Phía đốt: q D t D D (t D t v1 ). D (34) (35) (36) (37) 10 W , (m) (96) h h Kích thước ngăn: ngăn có dạng hình viên phân để đảm bảo làm việc tốt Chiều rộng ngăn: (CT VI.53/85-[4]) D b t 50 , (mm) (97) Trên ngăn có đục nhiều lỗ nhỏ, chọn đường kính lỗ nhỏ mm, chiều dày ngăn δ = mm Chiều cao gờ ngăn: hg = 40 mm Tổng diện tích bề mặt lỗ toàn mặt cắt ngang thiết bị ngưng tụ, nghĩa cặp ngăn: (CT VI.54-[4]) G f n m2(98) n c Với tốc độ tia nước lấy ωc = 0,62 m/s Các lỗ ngăn xếp theo hình lục giác đều, với bườc lỗ: Dt 1,383 f t 0,866d f tb 1/ ,mm (99) Với ftb diện tích tiết diện thiết bị ngưng tụ: f tb D , m2 (100) Mức độ đun nóng nước: (CT VI.56/85-[4]) t t E (101) t h v t1 Dựa vào mức độ đun nóng ta xác định số ngăn n khoảng cách trung bình ngăn (bảng VI.7/86-[4]) Thực tế thiết bị ngưng tụ từ lên thể tích giảm dần, khoảng cách hợp lý ngăn nên giảm dần theo hướng từ lên khoảng chừng 50 mm cho ngăn Dựa vào đường kính thiết bị ngưng tụ, ta chọn chiều dày thành thiết bị khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị, khoảng cách từ ngăn đến đaý thiết bị, khoảng cách ngăn (bảng VI.8/88-[4]) n Chiều cao thiết bị ngưng tụ : H , mm (102) i 0 Kích thước ống baromet: Đường kính ống baromet: 0,004(Gn W ) ,m (103) d Với ω vận tốc hỗn hợp nước chất lỏng ngưng chảy ống baromet, chọn ω = 0,5 m/s Chiều cao ống baromet: H b h1 h2 0,5 ; m (104) Chiều cao cột nước ống baromet cân với hiệu số áp suất khí áp Pa Png Pck suất thiết bị ngưng tụ: h1 ,m (105) g g Chiều cao cột nước ống baromet cần để khắc phục toàn trở lực nước chảy Hb h ( , ) ống: ,m (106) d 2g 29 h1 h 0,5 ) ,m d 2g Với hệ số trở lực ma sát nước chảy ống phụ thuộc vào chuẩn số Re d Re Chuẩn số Re: 64 Hệ số ma sát: trường hợp chảy tầng: Re 0, 6,81 lg Đối với trường hợp chảy rối ống nhám: 3,7d Re h (2,5 (107) (108) (109) (110) Bảng 15: Kết tính thiết bị ngưng tụ Đại lượng Kí hiệu Đơn Giá trị Ghi vị Thiết bị ngưng tụ thiết bị thu hồi Đường kính TBNT Dt mm 366 (tính) Đường kính TBNT Dt mm 500 (thực) Chiều dày thành TB S mm Khoảng cách tâm K mm 675 TBNT TB thu hồi Đường kính TB thu hồi D mm 400 Chiều cao TB thu hồi Ht mm 1440 Đường kính cửa vào Hơi vào d1 mm 300 Nước vào d2 mm 100 Hỗn hợp khí d3 mm 80 Nối với ống baromet d4 mm 125 Hỗn hợp khí vào d5 mm 80 TB thu hồi Hỗn hợp khí d6 mm 50 khỏi TB thu hồi Nối từ TB thu hồi đến d7 mm 50 ống baromet ng thơng khí d8 mm 25 Tấm ngăn Chiều rộng b mm 300 Chiều dày δ mm Chiều cao gờ hg mm 40 Đường kính lỗ de mm 2 Tổng diện tích lỗ f m Diện tích tiết diện thiết ftb m2 bị 30 Bước lỗ Mức độ đun nóng Số ngăn Khoảng cách từ ngăn đến nắp thiết bị Khoảng cách ngăn Khoảng cách từ ngăn cuối đến đáy thiết bị Chiều cao TBNT Đường kính Độ nhám Chuẩn số Re Hệ số trở lực ma sát Chiều cao cột nước Chiều baromet cao oáng t E z a0 mm Cái mm 0,53 1300 a1 a2 a3 a4 mm mm mm mm 220 260 320 1200 H d Δ Re λ h1 h2 Hb mm 3300 ống baromet mm 25 mm 0,5 22495 0,051 m m m 0,13 7,63 II THIEÁT BỊ GIA NHIỆT Kí hiệu đại lượng Kí hiệu đơn vị Ý nghóa G kg/h suất lượng dung dịch mía đường rh kJ/kg ẩn nhiệt ngưng tụ nước bão hòa t C Nhiệt độ dung dịch mía đường C KJ/kg.độ nhiệt dung riêng dung dịch mía đường “h“ Ký hiệu dòng đốt “đ’ Ký hiệu ứng với dòng vào “c“ ký hiệu ứng với dòng độ ẩm bão hồ Vai trị thiết bị gia nhiệt đun nóng dung dịch mía đường từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ sơi nồi đặc Tác nhân gia nhiệt dịng nước bão hịa Các thơng số dung dịch mía đường: - Suất lượng: 3500 kg/h - Nồng độ : 8% - Nhiệt độ đầu : 30 0C - Nhiệt độ cuối: 103 0C Các thơng số dịng nước bão hòa: - Aùp suất : at - Độ ẩm : 5% Nước ngưng trạng thái lỏng sơi Phương trình cân lượng: Gh.rh (1- ) =G.( Cc.tc -Cđtđ) + Qtt (111) 31 Giả sử: Qtt = 0.05Ghrh (1- ) Phương trình thành : 0.9 Ghrh = G(Cc.tc -Cđtđ) Lượng đốt cần thiết: G (C c t c C d t d ) Gh 0,9rh Bảng 16: Kết qủa tính cân lượng thiết bị gia nhiệt : Đại lượng Ký hiệu Đơn Giá trị vị Dung dịch mía đường Nồng độ x 0.08 Suất lượng G Kg/ 3500 h Nhiệt độ dòng vào tđ C 30 Nhiệt dung riêng dòng vào Cđ J/kg 4007 độ Nhiệt độ dòng tc C 103 Nhiệt dung riêng dòng Cc J/kg 4051 độ Hơi đốt Aùp suất P at Nhiệt đô th C 132.9 Aàn nhiệt ngưng tu rhv Kj/k 2171 g Suất lượng Gh Kg/ 532 h III (112) (113) Ghi TÍNH VÀ CHỌN BƠM Ký hiệu đại lượng: Ký hiệu Đơn vị G kg/s Q m3/s N KW Hb m kg/m3 Ý nghĩa lưu lượng suất bơm công suất bơm cột áp bơm khối lượng riêng dòng lưu chất hiệu suất bơm Bơm chất lỏng: P1 v12 P2 v 22 Z hf Theo phương trình Becnulli: H b Z g g g g P P1 v 22 v12 H b Z Z hf (114) g 2g Chọn đường kính ống hút đường kính ốnh đẩy, nên vận tốc trung bình đường ống hút đường ống đẩy ( v1 = v2 = v ) 4Q v (m/s) (115) d 32 l v Tổn thất đường ống: h f d 2g Công suất bơm: QH b g N 1000 Lưu lượng bơm: G Q= Bảng 17: Kết tính bơm Đại lượng Đường kính ống Chiều dài ống Suất lượng Lưu lượng bơm Vận tốc dung dịch Chiều cao hình học Aùp suất Ký hiệu dt l G Q V Z2-Z1 P1 P2 Cửa vào Cửa Van thẳng (2 ) Co 90 0(4 cái) Tổng trở lực Chuẩn số Re Hệ số masát Độ nhám Cột áp bơm Hiệu suất Công suât bơm Re H N (116) (117) (118) Đơn vị Bơm Bơm tháo liệu Ghi nhập Nồi I Nồi II liệu m 0,05 0,05 0,05 Chọn m 15 15 15 Kg/s 0,972 0,642 0,311 10-4m3/s 9,3 6,2 2,9 m/s 0,474 0,316 0,148 m 10 10 N/m 1,12 0,3 105N/m2 1,12 0,3 Trở lực cục 0.5 0.5 0.5 1 0.79 0.79 0.79 1.1 1.1 1.1 7.5 7.5 7.5 mm mH2O W 64699 0,039 0,5 11,4 0.75 144,2 43133 0, 04 0,5 0,10 0.75 0,84 11384 0,043 0,5 9,08 0.75 35,8 TÍNH HỆ THỐNG CHÂN KHÔNG Như áp suất chân không cần trì là: P = 0,3 at = 0,3.105 Pa Thể tích khí không ngưng cần hút: S1 = 0,0189 m3/s Chiều cao từ miệng thiết bị thu hồi đến mặt đất H’ 11 m Ta đặt bơm chân khơng mặt đất, ta chọn tổng chiều dài đoạn ống dẫn từ thiết bị thu hồi đến bơm chân không 11 m Chọn bơm chân không: 33 Chọn loại bơm chân không trước hết phụ thuộc vào loại lưu lượng khí cần hút vùng áp suất làm việc Ta thấy khí cần hút xem khơng khí, áp suất làm việc 0,3 at = 228 tor , nên ta chọn bơm chân khơng vịng nước Do ta khơng cần phải làm khơ khí trước hút bơm chân khơng Tốc độ khí cần hút 0,0189 m3/s = 1,134 m3/ph Dựa vào bảng 6.2 trang 176-[1], ta chọn loại bơm PMK-2 có thơng số sau: - Tốc độ hút 0oC 760 mmHg : 3,6 m3/ph - Aùp suất giới hạn: 76 mmHg - Lưu lượng nước: 1200 l/h - Công suất động cơ: 10 KW - Khối lượng bơm: 414 kg - Kích thước: 0,7x0,42 Nguyên lý hoạt động bơm vòng nước: Bơm vòng nước loại bơm đẩy, tạo chân không cách lôi khí khỏi thể tích, dựa nguyên tắc chuyển động học để hút khí Có động làm cho rơto chuyển động, tạo thể tích thay đổi để hút nén khí Q trình hút nén khí thực dựa nguyên tắc mở rộng thu hẹp thể tích làm việc khoang bơm Khi rôto quay lệch tâm với thân bơm hình trụ, lực ly tâm nước văng tạo thành vịng nước bít kín khoảng bơm cánh gạt Vì cánh gạt quay lệch tâm với thân bơm nên độ ngập sâu cánh gạt vị trí khác vịng nứơc khác Khoang bơm giới hạn cánh gạt vòng nước tích thay đổi tuỳ theo vị trí Tại vị trí thể tích khoang bơm tăng lên nối với cửa hút, phần cuối vòng quay thể tích bị thu hẹp nối với cửa đẩy Do bơm thuận lợi để hút loại khí có nước Chọn hệ thống ống dẫn khí Ta chọn hệ thống ống dẫn từ thiết bị ngưng tụ đến bơm sau: Bảng 18: Kích thước loại ống dẫn Loại ống Đường kính (mm) Ống nối từ cửa thiết 50 o bị thu hồi đến co 90 Ống dẫn 50 Ống hút bơm 34 Co vào miệng hút bơm 34 Chiều dài Loại ống (m) l1= 0,15 Ống ngắn l2= 0,05 9,5 Ống dài 1,5 Ống dài l1= 0,034 Ống ngắn l2= 0,034 Xác định độ dẫn khí ống dẫn trở lực tồn hệ thống: Khí khơng ngưng khỏi thiết bị ngưng tụ có nhiệt độ 50 oC, ta bỏ qua ảnh hưởng nhiệt độ cơng thức ta tính gần 20oC Xác định chế độ chảy ống dẫn 1: Xem khí khơng ngưng khơng khí, ta tính gần nhiệt độ T = 293K 4,7.10 4,7.10 Kn 3,13.10 0,01 d P1 D1 0,3.10 5.0,05.100 Nên chế độ chảy chảy nhớt S P Q 0,3.760.0,0189.10 Re 1 969,45 1200 0,889.d 0,889.d 0,889.5 chế độ chảy nhớt - dòng 34 Lưu lượng khí cần hút ống dẫn : Q = S1.P1 = 0,0189.0,3.105 = 567 Pa.m3/s Coi lưu lượng Q khơng đổi tồn hệ thống ống Xác định áp suất đầu vào ống dẫn 2: Từ phương trình: Q Q L1 ( P1 P2 ) L1 P1 P2 D1 P L1 1360 l1 0,03 Q P2 P Q.2l1 (1 0,03 Q ) l1 l1 1360.D1 P1 P2 Chiều dài tương đương ống dẫn 1: l1 l '1 l ' 1,33.D1 0,2665m Suy P2 =29961,5 Pa Q 567 14,727 m3/s Xác định độ dẫn khí ống 1: L1 P1 P2 0,3.10 29961,5 Xác định độ dẫn khí ống 2: ( P P3 ) L2 1360.D24 2.l P Q = L2.(P2 – P3) D4 Q 1360 ( P2 P3 ) P2 P3 2l Suy P3 = 29940 Pa L2 =26,37 m3/s Xác định độ dẫn khí ống 3: ( P P4 ) L3 1360.D34 2.l Q = L3.(P3 – P4) Q D4 1360 ( P3 P4 ) P3 P4 2l3 Suy P4 = 29924,4 Pa L3 = 36,346 m3/s Xác định độ dẫn khí ống nối vào bơm 4: Chiều dài tương đương co 4: l l"1 l"2 1,33.D4 0,034 0,034 1,33.0,034 0,1132m Pb P42 L4 Q.2l (1 0,03 Q ) l4 1360.D4 29745 Pa Q 3,16 m3/s P4 Pb Độ dẫn khí tồn hệ thống: Q 567 L 2,22 m3/s P1 Pb 0.3.10 29745 35 Xác định tốc độ hút khí bơm: Q 567 Q S b Pb S b 0,0191 m3/s Pb 29745 Xác định vận tốc hút khí thực tồn hệ thống: S L 0,0191.2,22 St b 0,01893 m3/s S b L 0,0191 2,22 Xác định thời gian hút khí áp suất tới hạn hệ thống: Thể tích hệ thống thiết bị cần hút V = V1 + V2 V1: thể tích thiết bị ngưng tụ V2: thể tích thiết bị phân ly Bảng 19: Tính thể tích thiết bị: Đại lượng Đơn vị Thiết bị ngưng tụ Thiết bị thu hồi Đường kính mm 500 400 Chiều cao phần thân trụ m 3,3 1,44 Thể tích phần thân trụ m 0,648 0,181 Thể tích nắp elip m3 0,0214 0,0115 Thể tích đáy nón m 0,042 0,023 Tổng thể tích thiết bị m3 0,711 0,216 V = 0,711 + 0,216 = 0,927 m Sự thay đổi trạng thái khí thể tích V lượng khí bị bơm hút pdV/dt = Qb = p.St lượng khí bổ sung vào pdVbs/dt = Qbs dp pS t Qbs ta có: dt V V Sb L với S t Sb L Q pS b L dp bs Vậy tốc độ thay đổi áp suất dt V ( S b L) V để xác định thời gian hút khí hệ thống thiết bị tích V = 0,927 m với vận tốc hút khí hệ thống St = 0,01893 m3/s từ áp suất khí đến áp suất p= 0,3at=228 mmHg ta sử dụng đồ thị hình 6.32 –[1] Coi lượng khí rị khơng đáng kể lượng khí bổ sung lượng khí khơng ngưng từ thiết bị ngưng tụ vận tốc hút khí: S = 0,0189 m 3/s =68,04 m3/h từ ta xác định thời gian t = 25 ph Vậy thời gian khởi động ban đầu lâu (25 ph) Xác định áp suất tới hạn bơm ( áp suất nhỏ bơm tạo miệng hút dp 0 , có nghĩa với áp suất bơm) Aùp suất hệ thống thiết bị đạt áp suất tới hạn dt lưu lượng khí bổ sung lưu lượng khí hút bơm làm việc áp suất hệ thống khơng thể hạ thấp Khi đó: Q ( S L) 567.(0,0191 2,22) Pgh bs b 29941 Pa S b L 0,0191.2,22 36 CHƯƠNG 4: KIỂM SỐT VÀ ĐIỀU KHIỂN Q TRÌNH Mục tiêu điều khiển q trình đặc sản phẩm thu phải đạt nồng độ, suất theo yêu cầu đồng thời, phải đảm bảo cân vật chất nhiệt lượng Để đạt mục tiêu ta phải khảo sát tồn hệ thống đặc, xác định thông số cần kiểm tra điều chỉnh, xác định yếu tố nhiễu lựa chọn đại lượng cần điều chỉnh, tác động điều chỉnh, lựa chọn thiết bị điều khiển kiểm tra I CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG LÊN QUÁ TRÌNH CƠ ĐẶC: chia làm nhóm sau: Tác động nhiễu cho phép ổn định : Lưu lượng, nhiệt độ dòng nhập liệu:Gđ, tđ Aùp suất đốt :Pđ Đây yếu tố ta kiểm sốt chúng, ổn định chúng 37 Đối với dịng nhập liệu thơng số lưu lượng, nồng độ, nhiệt độ có ảnh hưởng đến chất lượng dòng thành phẩm, ảnh hưởng đến diễn biến q trình đặc Aûnh hưởng lưu lượng dòng nhập liệu: Nếu lưu lượng tính 3500 kg/h yếu tố khác ổn định q trình đặc xảy ta dự đoán, chất lượng dòng thành phẩm bảo đảm nếu: Nhỏ 3500 kg/h (trong khoảng cho phép): q trình đặc xảy nhanh, khơng đủ dung dịch cho trình cấp nhiệt đốt , điều ảnh hưởng sơi nồi, bốc lên nhiều, ảnh hưởng đến độ chân không, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm Trong trường hợp xấu tức lưu lượng q gây cháy ống truyền nhiệt, cháy sản phẩm, kết q trình đặc khơng diễn mong muốn Lớn 3500 kg/h (trong khoảng cho phép) : lúc lượng nhiệt đốt cung cấp không đủ để làm bay dung môi, nồng độ dịng thành phẩm khơng đạt, dung dịch chảy qua dàn ống lần khơng có tuần hoàn trở lại nên lưu lượng nhiều ta tính tốn lượng nhiệt đốt cung cấp không đủ để đưa dung dịch đến nồng độ mong muốn Trường hợp xấu lưu lượng lớn gây ngập ống truyền nhiệt, giảm khoảng không gian bốc hơi, ảnh hưởng đến trình bốc hơi, q trình đặc khơng diễn Ảnh hưởng nhiệt độ dòng nhập liệu: Quá trình đặc chủ yếu dựa vào đặc tính sơi dung dịch dựa vào đặc tính nhiệt độ Do yếu tố nhiệt độ có ảnh hưởng nhiều đến q trình đặc Theo tính tốn nhiệt độ dịng nhập liệu vào tháp 103oC sơi xảy Mặc dù có gia nhiệt ban đầu cho dịng nhập liệu, thiết bị gia nhiệt đối tượng công nghệ, bị ảnh hưởng yếu tố bên ngồi, cụ thể nhiệt độ dịng nhập liệu bồn chứa Do không xét đến thiết bị gia nhiệt ta xem xét nhiệt độ dòng nhập liệu sau khỏi thiết bị gia nhiệt: Nếu thấp 103oC: dung dịch không sôi vào nồi, ta lại phải tốn nhiệt đốt, đặc điểm thiết bị dung dịch chảy qua lần từ xuống hết chiều cao ống truyền nhiệt, ảnh hưởng đến chất lượng dòng thành phẩm (nồng độ thấp hơn) Nều nhiệt độ cao hơn: cao khoảng cho phép khơng ảnh hưởng nhiều đến q trình đặc Đối với đốt sử dụng nước bảo hịa để cấp nhiệt thơng số áp suất có ảnh hưởng nhiều đến hiệu truyền nhiệt , lưu lượng đốt có ảnh hưởng khơng nhiều Ảnh hưởng áp suất : Nếu áp suất thấp tức nhiệt độ đốt thấp có ảnh hưởng lớn đến hiệu suất truyền nhiệt, không đủ nhiệt lượng để cung cấp cho dung dịch sôi, nồng độ dung dịch không đạt, cho dù ta có tăng lưu lượng đốt lên khơng thể đáp ứng đủ cho q trình truyền nhiệt động lực trình truyền nhiệt chênh lệch nhiệt độ hai dịng “nóng” “lạnh” Nếu áp suất cao: cao mức cho phép khơng ảnh hưởng nhiều q cao ảnh hưởng đến thiết bị, tạo áp lực cao bề dày buồng đốt khơng đáp ứng tính bền từ dẫn đến hư hỏng thiết bị, nghiêm trọng gây nổ Do sử dụng đốt người ta thường phải kiểm tra áp lực để tránh gây tai nạn chết người Ảnh hưởng lưu lượng đốt: Yếu tố không ảnh hưởng nhiều.Nếu lưu lượng thấp không đủ cấp nhiệt cho dung dịch, Nếu lưu lượng cao khơng ảnh hưởng nhiều gây tổn thất nhiệt, làm tăng áp lực cho buồng đốt Tác động nhiểu kiểm sốt khơng thể ổn định: Aûnh hưởng nồng độ dòng nhập liệu: 38 Nồng độ dòng nhập liệu ban đầu %kl tính tốn ta cho nồng độ ổn định vào nồi sôi xảy nếu: Nồng độ nhỏ 8% kl: sôi diễn (trong khoảng cho phép), nhỏ nồng độ sản phẩm không đạt yêu cầu Nồng độ lớn 8%kl: dịng nhập liệu vào nồi khơng sơi được, phải tốn thêm lượng nhiệt để nâng nhiệt độ dòng lên q trình đặc diễn Điều gây tổn thất nhiệt đốt, làm tăng nồng độ dòng sản phẩm Tác động nhiểu khơng kiểm sốt được: Các thơng số ta khơng thể kiểm sốt được, tính tốn ta dựa theo kinh nghiệm, công thức thực nghiệm để tính tốn khơng thể xác được, khơng thể tránh khỏi sai số lớn.Ta xét đến hai thơng số có ảnh hưởng nhiều đến q trình đặc: Nhiệt tổn thất: Qtt Hệ số truyền nhiệt: K Xét thông số nhiệt tổn thất Qtt: Khi tính ta cho nhiệt tổn thất mơi trường % lượng nhiệt đốt cung cấp nhiên số thực nghiệm tính để kiểm sốt khó khơng thể điều chỉnh được, giảm đến mức thấp (cách nhiệt) Xét hệ số truyền nhiệt K: Khi tính tốn ta dựa theo công thức thực nghiệm , thông số r cáu lại từ thực nghiệm khơng thể xác Theo thời gian lớp cáu tăng lên ảnh hưởng đến hệ số K ảnh hưởng đến hiệu suất truyền nhiệt đốt , ảnh hưởng đến chất lượng dịng thành phẩm Thơng số ta khơng thể kiểm sốt, điều chỉnh II ĐẠI LƯỢNG CẦN ĐIỀU CHỈNH: Có nhiều đại lượng đặc trưng cho mục đích điều khiển, ta khơng thể đáp ứng hết đại lượng phải tìm thơng số, đại lượng q trình đặc có ý nghĩa quan trọng ảnh hưởng trực tiếp đến mục đích điều khiển, tìm cách điều chỉnh chúng Ta gọi đại lượng đại lượng cần điều chỉnh.Và để đạt mục tiêu điều khiển q trình đặc ta xét đại lượng sau: Nồng độ sản phẩm:xc Aùp suất nồi: P Lưu lượng nhập liệu Mức dung dịch nồi Nhiệt độ dịng nhập liệu vào nồi đặc: tđ Xét nồng độ sản phẩm : Nồng độ sản phẩm nồng độ mà ta muốn dung dịch phải đạt sau q trình đặc, ta mong muốn nồng độ ổn định suốt q trình, có xáo trộn nồng độ chất lượng sản phẩm không đạt yêu cầu cho công đoạn sau Xét áp suất nồi : Q trình đặc tiến hành với áp suất nồi cuối áp suất chân khơng, mục đích để giảm nhiệt độ bốc tránh ảnh hưởng chất lượng sản phẩm Do dung dịch đường không chịu ảnh hưởng nhiều từ thơng số nhiệt độ mục đích quan trọng Dù có tiến hành điều kiện áp suất nồi phải ổn định có ảnh hưởng đến nhiệt độ bốc hơi, ảnh hưởng đến khả tách dung môi dung dịch Nếu áp suất thấp ( chân không cao ), điểm sôi thấp , áp suất lớn, dung dịch đường sôi mạnh Nhưng độ chân không cao nữa, độ nhớt lớn ảnh hưởng đến đối lưuvà truyền nhiệt Nếu áp suất cao ( chân khơng thấp ) khả bốc dung môi giảm, ảnh hưởng đến nồng độ sản phẩm 39 Do ta phải ổn định thơng số có ảnh hưởng trực tiếp đến q trình tách dung mơi Xét nhiệt độ dịng nhập liệu: Như phân tích trên, nhiệt độ dịng có ảnh hưởng trực tiếp đến q trình đặc nhiệt độ dịng nhập liệu phải kiểm soát III TÁC ĐỘNG ĐIỀU CHỈNH: Lưu lượng sản phầm Suất lượng đốt Suất lượng tháo liệu nồi Lưu lượng nước làm nguội thiết bị ngưng tụ IV CÁC THÔNG SỐ CẦN KIỂM TRA: Aùp suất nồi trung gian: Pi Lưu lượng nhiệt độ dòng nhập liệu: Gđ, tđ Aùp suất nồi phân tích thơng số quan trọng ln biến đổi khoảng hẹp ta theo dõi kiểm tra nó, hiển thị thơng số chỗ hay bàn điều khiển Lưu lượng, nhiệt độ dòng nhập liệu: áp suất nồi, thông số ta có theo dõi hiển thị V HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN: Các thông số công nghệ trình ổn định hệ thống điều chỉnh tự động, để đơn giản ta dùng hệ thống vòng STT Thông số cần ổn định Nồng độ sản phẩm xc Mức dung dịch nồi Aùp suất thứ nồi cuối Nhiệt độ dòng nhập liệu tđ Tác động điều chỉnh Lưu lượng đốt cho nồi Suất lượng tháo liệu nồi Lưu lượng nước lạnh vào TBNT Lưu lượng đốt cho thiết bị gia nhiệt Dụng cụ đo điều khiển: - Đo áp suất áp kế biến dạng loại hộp xếp kiểu xiphơng loại áp kế có cấu trúc đơn giản tin cậy, kích thước nhỏ, dễ đọc, xác cao có khoảng đo cao, sử dụng nhiều để đo ghi lại áp suất chân không - Đo nồng độ sản phẩm ta không dùng cấu thử mẫu mà xác định chênh lệch tín hiệu nhiệt độ thứ tín hiệu nhiệt độ dịng sản phẩm sau qua cấu tính tốn suy nồng độ sản phẩm Cơ sở phương pháp so nồng độ sản phẩm có quan hệ đơn trị với chênh lệch nhiệt độ Do cảm biến đo lường cảm biến đo lường nhiệt độ Ta chọn dụng cụ nhiệt độ cặp nhiệt điện cần độ xác cao 40 TỔNG KẾT THƠNG SỐ CƠNG NGHỆ Hệ thống đặc Đại lượng Kí hiệu Suất lượng Nhiệt độ Nồng độ Gđ tđ xđ Suất lượng Nhiệt độ Nồng độ Gc tc xc Suất lượng Aùp suất Nhiệt độ W Pw tw Suất lượng Aùp suất Nhiệt độ D PD tD Suất lượng Nhiệt độ D tD Đơn vị Dung dịch vào kg/h o C % Dung dịch kg/h o C % Hơi thứ kg/h at o C Hơi đốt kg/h at o C Nước ngưng kg/h o C Giá trị Nồi Nồi 3500 103,345 2310 70,1 12 2310 103,345 12 1120 70,1 25 1190 1,12 102,16 1190 0,3 68,7 1371,6 132,9 1213,2 1,12 101,16 1371,6 132,9 1213,2 101,16 Thiết bị phụ Đại lượng Đơn vị Suất lượng Nhiệt độ Nồng độ kg/h o C % Suất lượng Nhiệt độ Nồng độ kg/h o C % Thiết bị ngưng tụ Kí hiệu Giá trị Nước làm nguội Gn 9,53 t1 30 Thiết bị gia nhiệt Kí hiệu Giá trị Dòng lỏng vào Gđ 3500 tđ 30 xđ Dòng lỏng Gđ 3500 tc 103 xđ 41 Suất lượng Aùp suất Nhiệt độ kg/h at o C Suất lượng Aùp suất Nhiệt độ kg/h at o C Suất lượng Nhiệt độ kg/h o C Hơi thứ vào W2 1190 P 0,3 tw 68,7 Khí khơng ngưng Gkk 12,78 P 0,3 tkk 50 Nước ngưng G 35481 t2 50 Dòng vào Ghv 532 P th 132,9 G t 532 132,9 KÍCH THƯỚC THIẾT BỊ CHÍNH Đại lượng Thân Vật liệu Chiều cao Đường kính Bề dày Aùp suất làm việc Kí hiệu H Dt S P Vật liệu Đường kính Bề dày Chiều cao Chiều cao gờ Dt S h hg Vật liệu Đường kính Bề dày Chiều cao Chiều cao gờ Dt S h hg Vật liệu Đường kính Bề dày Chiều cao Số ống Bước ống d S H n t Vật liệu Bề dày Số lượng h Đơn vị Buồng đốt Chính CT3 m mm 800 mm at Đáy nắp elip X18H10T mm 800 mm mm 200 mm 25 Đáy nón 60o X18H10T mm mm mm mm Ống truyền nhiệt X18H10T mm 38 mm 3,5 mm mm 91 53,2 Vỉ ống X18H10T mm 18 Đĩa phân phối Buồng bốc Phụ X18H10T 0,7 800 X18H10T 2,5 1200 10 0,3 X18H10T 1200 10 300 40 X18H10T 1200 10 1087 50 42 Vật liệu Bề dày Số lượng Vật liệu Số lượng Tải trọng h N X18H10T 18 Tai treo CT3 N 104 mm CT3 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Văn Bơn (Chủ biên ), Nguyễn Đình Thọ, ”Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập –Giáo trình Quá trình thiết bị truyền nhiệt”, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp.HCM, 2002 [2].Phạm Văn Bơn, Vũ Bá Minh, Hồng Minh Nam, “Q trình thiết bị cơng nghệ hóa học tập 10 – Ví dụ tập”, Trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM [3].Nhiều tác giả, ”Sổ tay Quá trình thiết bị cơng nghệ hố chất, tập I “, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1992 [4].Nhiều tác giả, ”Sổ tay Q trình thiết bị cơng nghệ hoá chất, tập II “, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật Hà Nội, 1999 [5].Nguyễn Ngộ,”Kỹ thuật sản xuất đường mía “, Nhà xuất KHKT Hà Nội, 1984 [6].Hồ Lê Viên, ”Thiết kế tính tốn chi tiết thiết bị hóa chất “, Nhà xuất giáo dục, 1978 [7].Bùi Hải tập thể tác giả,” Thiết bị trao đổi nhiệt ” [8].Phạm Văn Thơm,” Sổ tay thiết kế hoá chất chế biến thực phẩm đa dụng “,Bộ GDĐT Viện ĐT mở rộng [9].Phạm Văn Bơn,”Giáo trình q trình &Thiết bị Cơng nghệ Hố học, tập 11, hướng dẫn đồ án môn học “ 43 .. .Thiết kế hệ thống đặc dung dịch mía đường hệ hai nồi xuôi chiều liên tục, loại ống dài Năng suất nhập liệu: 3500 Kg/h Nồng độ đầu: 8%... thiết bị nói ta chọn loại thiết bị ống dài, thẳng đứng, màng chảy xi xuống có buồng đốt ngồi, sử dụng hai nồi xuôi chiều liên tục Ưu điểm hệ thống: Dùng thiết bị cô đặc kiểu màng chất lỏng, dung. .. hợp cô đặc dung dịch đến nồng độ cuối cao dung dịch dễ kết tinh dung dịch dính đường ống gây tắc ống Với ống dài nên việc vệ sinh ống khó khăn ống chịu dãn nở nhiệt nhiều III QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ: