Do an co dac Mia duong

Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc: Nguyên liệu được nhập liệu vào truyền nhiệt đến nhiệt độ sôi rồi mới cho vào nồi cô đặc sẽ trao đổi nhiệt với hơi thông qua các ống truyền nhiệt sẽ t[r]

TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG I Giới thiệu chung: Ngành công nghiệp mía đường là ngành công nghiệp lâu đời nước ta Do nhu cầu thị trường nước ta mà các lò đường với quy mô nhỏ nhiều địa phương đã thiết lập nhằm đáp nhu cầu này Tuy nhiên, đó là các hoạt động saûn xuaát moät caùch ñôn leû, naêng suaát thaáp, caùc ngaønh coâng nghieäp coù lieân quan không gắn kết với đã gây khó khăn cho việc phát triển cộng nghiệp đường mía Trong năm qua, số tỉnh thành nước ta, ngành công nghiệp mía đường đã có bước nhảy vọt lớn Diện tích mía đã tăng lên cách nhanh chóng, mía đường không phải là ngành đơn lẻ mà đã trở thành hệ thống liên hiệp các ngành có quan hệ chặt chẽ với Mía đường vừa tạo sản phẩm đường làm nguyên liệu cho các ngành công nghiệp bánh, kẹo, sữa… đồng thời tạo phế liệu là nguyên liệu quý với giá rẻ cho các ngành sản xuất rượu… Trong tương lai, khả này còn có thể phát triển có quan tâm đầu tư tốt cho cây mía cùng với nâng cao khả chế biến và tiêu thụ sản phẩm Xuất phát từ tính tự nhiên cây mía, độ đường giảm nhiều và nhanh chóng thu hoạch trễ vàkhông chế biến kịp thời Vì tính quan trọng đó việc chế biến, vấn đề quan trọng đặt là hiệu sản xuất nhằm đảm bảo thu hồi đường với hiệu suất cao Hiện nay, nước ta đã có nhiều nhà máy đường Bình Dương, Quãng Ngãi, Tây Ninh, … với phát triển ạt diện tích mía, khả đáp ứng là khó Bên cạnh đó, việc cung cấp mía khó khăn, cạnh tranh các nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ đã ảnh hưởng mạnh đến quá trình sản xuất Vì tất lý trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao, mở rộng nhà máy, đổi dây chuyền thiết bị công nghệ, tăng hiệu các quá trình là cần thiết và cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bị từ bây Trong đó, cải tiến thiết bị coâ ñaëc laø moät yeáu toá quan troïng khoâng keùm heä thoáng saûn xuaát vì ñaây laø moät thành phần không thể xem thường Một vài số liệu sản lượng đường trên giới (đơn vị tính: 1000 taán): Naêm Sản lượng 19451946 19934 19521953 35486 19651966 63097 19771978 92280 19781979 91858 19791980 88920 1980- 19811981 1982 91000 97900 II Nguyên liệu và sản phẩm quá trình cô đặc mía đường: Ñaëc ñieåm nguyeân lieäu: Nguyên liệu cô đặc dạng dung dịch, gồm:  Dung môi: nước  Các chất hoà tan: gồm nhiều cấu tử với hàm lượng thấp (xem không có) và chiếm chủ yếu là đường saccaroze Các cấu tử naøy xem nhö khoâng bay hôi quaù trình coâ ñaëc Tùy theo độ đường mà hàm lượng đường là nhiều hay ít Tuy nhiên, trước cô đặc, nồng độ đường thấp, khoảng 6-10% khối lượng Ñaëc ñieåm saûn phaåm: Sản phẩm dạng dung dịch, gồm:  Dung môi: nước  Các chất hoà tan: có nồng độ cao Biến đổi nguyên liệu và sản phẩm quá trình cô đặc: Trong quaù trình coâ ñaëc, tính chaát cô baûn cuûa nguyeân lieäu vaø saûn phaåm bieán đổi không ngừng a Biến đổi tính chất vật lý: Thời gian cô đặc tăng làm cho nồng độ dung dịch tăng dẫn đến tính chất dung dịch thay đổi:  Các đại lượng giảm: hệ số dẫn nhiệt, nhiệt dung, hệ số cấp nhiệt, heä soá truyeàn nhieät  Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sôi b Biến đổi tính chất hoá học: Thay đổi pH môi trường: thường là giảm pH các phản ứng phân hủy amit (Vd: asparagin) các cấu tử tạo thành các acid Đóng cặn dơ: dung dịch chứa số muối Ca2+ ít hoà tan nồng độ cao, phân hủy muối hữu tạo kết tủa Phaân huûy chaát coâ ñaëc Tăng màu caramen hoá đường, phân hủy đường khử, tác dụng tương hỗ các sản phẩm phân hủy và các amino acid Phaân huûy moät soá vitamin c Biến đổi sinh học: Tiêu diệt vi sinh vật (ở nhiệt độ cao) Hạn chế khả hoạt động các vi sinh vật nồng độ cao Yêu cầu chất lượng sản phẩm và giá trị sinh hóa: Thực chế độ nghiêm ngặt để:  Đảm bảo các cấu tử quý sản phẩm có mùi, vị đặc trưng giữ nguyên  Đạt nồng độ và độ tinh khiết yêu cầu  Thành phần hoá học chủ yếu không thay đổi III Coâ ñaëc vaø quaù trình coâ ñaëc: Ñònh nghóa: Cô đặc là phương pháp dùng để nâng cao nồng độ các chất hoà tan dung dịch hai hay nhiều cấu tử Quá trình cô đặc dung dịch lỏng - rắn hay lỏng- lỏng có chênh lệch nhiệt sôi cao thường tiến hành cách tách phần dung môi (cấu tử dể bay hơn) Đó là các quá trình vaät lyù - hoùa lyù Caùc phöông phaùp coâ ñaëc:  Phương pháp nhiệt (đun nóng): dung môi chuyển từ trạng thái lỏng sang trạng thái tác dụng nhiệt áp suất riêng phần nó áp suất tác dụng lên mặt thoáng chất lỏng  Phương pháp lạnh: hạ thấp nhiệt độ đến mức nào đó thì cấu tử tách dạng tinh thể đơn chất tinh khiết, thường là kết tinh dung môi để tăngnồng độ chất tan.Tùy tính chất cấu tử và áp suất bên ngoài tác dụng lên mặt thoáng mà quá trình kết tinh đó xảy nhiệt độ cao hay thấp và đôi phải dùng đến máy lạnh Bản chất cô đặc nhiệt: Dựa theo thuyết động học phân tử:  Để tạo thành (trạng thái tự do) thì tốc độ chuyển động vì nhiệt các 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 và trở lực bên ngoài Do đó, ta cần cung cấp nhiệt để các phần tử đủ lượng thực quá trình này  Bên cạnh đó, bay chủ yếu là các bọt khí hình thành quá trình cấp nhiệt và chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng các phần tử trên bề mặt và đáy tạo nên tuần hoàn tự nhieân noài coâ ñaëc Taùch khoâng khí vaø laéng keo (protit) ñun sô ngăn chặn tạo bọt cô đặc Ứng dụng cô đặc: Dùng sản xuất thực phẩm: dung dịch đường, mì chính,các dung dịch nước trái cây… Duøng saûn xuaát hoùa chaát: NaOH, NaCl, CaCl2, caùc muoái voâ cô … Đánh giá khả phát triển cô đặc: Hiện nay, phần lớn các nhà máy sản xuất hoá chất, thực phẩm sử dụng thiết bị cô đặc thiết bị hữu hiệu để đạt nồng độ sản phẩm mong muốn Mặc dù là hoạt động gián tiếp cần thiết và gắn liền với tồn nhà máy Cùng với phát triển nhà máy thì việc cải thiện hiệu thiết bị cô đặc là tất yếu Nó đòi hỏi phải có thiết bị đại, đảm bảo an toàn và hiệu suất cao Đưa đến yêu cầu người kỹ sư phải có kiến thức chắn và đa dạng hơn, chủ động khám phá các nguyên lý thiết bị cô đặc IV Caùc thieát bò coâ ñaëc nhieät: Phân loại và ứng dụng: a Theo caáu taïo: Nhóm 1: dung dịch đối lưu tự nhiên (tuần hoàn tự nhiên) dùng cô đặc dung dịch khá loãng, độ nhớt thấp, đảm bảo tuần hoàn dể dàng qua bề mặt truyeàn nhieät Goàm:  Có buồng đốt (đồng trục buồng bốc), có thể có ống tuần hoàn ngoài  Có buồng đốt ngoài ( không đồng trục buồng bốc) Nhóm 2: dung dịch đối lưu cưỡng bức, dùng bơm để tạo vận tốc dung dịch từ 1,5 - 3,5 m/s bề mặt truyền nhiệt Có ưu điểm: tăng cường hệ số truyền nhiệt, dùng cho dung dịch đặc sệt, độ nhớt cao, giảm bám cặn, kết tinh treân beà maët truyeàn nhieät Goàm:  Có buồng đốt trong, ống tuần hoàn ngoài  Có buồng đốt ngoài, ống tuần hoàn ngoài Nhoùm 3: dung dòch chaûy thaønh maøng moûng,chaûy moät laàn traùnh tieáp xuùc nhiệt lâu làm biến chất sản phẩm Đặc biệt thích hợp cho các dung dịch thực phẩm dung dịch nước trái cây,hoa ép…Gồm:  Màng dung dịch chảy ngược, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi tạo bọt khó vỡ  Màng dung dịch chảy xuôi, có buồng đốt hay ngoài: dung dịch sôi ít tạo bọt và bọt dễ vỡ b Theo phương pháp thực quá trình:  Cô đặc áp suất thường (thiết bị hở): có nhiệt độ sôi, áp suất không đổi Thường dùng cô đặc dung dịch liên tục để giữ mức dung dịch cố định để đạt suất cực đại và thời gian cô đặc là ngắn nhất.Tuy nhiên, nồng độ dung dịch đạt là không cao  Cô đặc áp suất chân không: Dung dịch có nhiệt độ sôi 100 oC, áp suất chân không Dung dịch tuần hoàn tốt, ít tạo cặn, bay nước liên tục  Cô đặc nhiều nồi: Mục đích chính là tiết kiệm đốt Số nồi không nên lớn quá vì làm giảm hiệu tiết kiệm Có thể cô chân không, cô áp lực hay phối hợp hai phương pháp Đặc biệt có thể sử dụng thứ cho mục đích khác để nâng cao hiệu kinh teá  Cô đặc liên tục: Cho kết tốt cô đặc gián đoạn Có thể áp dụng điều khiển tự động, chưa có cảm biến tin cậy Hệ thống cô đặc chân không gián đoạn: a Mục đích: để giữ chất lượng sản phẩm và thành phần quý (tính chất tự nhiên, màu, mùi, vị, đảm bảo lượng vitamin, …) nhờ nhiệt độ thấp vaø khoâng tieáp xuùc Oxy b Öu ñieåm:  Nhập liệu đơn giản: nhập liệu liên tục bơm độ chân không thiết bị, nhập liệu theo mẻ  Traùnh phaân huûy saûn phaåm, thao taùc, khoáng cheá deå daøng  Có thể cô đặc dung dịch đến các nồng độ khác theo phương pháp gián đoạn mẻ liên tục c Nhược điểm:  Làm việc trạng thái không ổn định, tính chất hóa lý dung dịch thay đổi liên tục theo nồng độ, thời gian cô đặc  Thiết bị phức tạp, có thiết bị ngưng tụ chân không  Nhiệt độ thứ thấp, không dùng cho mục đích khác Caùc thieát bò vaø chi tieát coâ ñaëc: Thieát bò chính:  Ống tuần hoàn, ống truyền nhiệt  Buồng đốt , buồng bốc, đáy, nắp…  Ống: đốt, tháo nước ngưng, khí không ngưng… Thieát bò phuï:  Bể chứa sản phẩm, nguyên liệu  Các loại bơm: bơm dung dịch, bơm nước, bơm chân không  Thieát bò gia nhieät  Thieát bò ngöng tuï Baromet  Các loại van  Thieát bò ño Yêu cầu thiết bị và vấn đề lượng:  Sản phẩm có thời gian lưu nhỏ: giảm tổn thất, tránh phân hủy sản phẩm  Cường độ truyền nhiệt cao giới hạn chênh lệch nhiệt độ  Đơn giản, dể sữa chữa, tháo lắp, dể làm bề mặt truyền nhiệt  Phân bố  Xả liên tục và ổn định nước ngưng tụ và khí không ngưng  Thu hồi bọt thứ mang theo  Tổn thất lượng là nhỏ  Thao tác, khống chế giản đơn, tự động hóa dể dàng QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ I Sơ đồ hoạt động hệ thống cô đặc nồi gián đoạn: Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc: Nguyên liệu nhập liệu vào truyền nhiệt đến nhiệt độ sôi cho vào nồi cô đặc trao đổi nhiệt với thông qua các ống truyền nhiệt trở nên nhẹ và tuần hoàn trở lên phía buồng bốc Tại đây, nước tách khỏi dung dịch, dung dịch theo ống tuần hoàn trung tâm xuống đáy thiết bị và theo ống nhiệt trở lên trên Quá trình trao đổi nhiệt thực hieän chuû yeáu oáng truyeàn nhieät Sau nhiều lần vậy, nước tách khỏi dung dịch càng nhiều nồng độ dung dịch càng tăng, độ nhớt dung dịch tăng Do đó, tốc độ chuyển động dung dịch càng chậm lại sau Quá trình kết thúc dung dịch đã đạt nồng độ theo yêu cầu Tốc độ chuyển động tuần hoàn càng tăng thì hệ số cấp nhiệt phía dung dịch càng tăng, quá trình bốc xảy càng mạnh mẽ, nồng độ chất tan càng nhanh chóng đạt yêu cầu và ngược lại Tuy nhiên hao phí lượng khuấy Do đó, ta dùng biện pháp khác là tăng đường kính ống truyền nhiệt Nguyên lý hoạt động thiết bị truyền nhiệt và thiết bị ngưng tụ Baromet: Hơi thứ khỏi thiết bị cô đặc dẫn vào thiết bị truyền nhiệt đun nóng cho nguyên liệu đạt đến nhiệt độ sôi Sau đó dẫn vào ống vào phía TBNT Baromet, nước chảy từ trên xuống theo các ngăn và phun thành tia Hơi trao đổi nhiệt với nước, áp suất thấp bơm chân không tạo ra, ngưng tụ lại, theo ống Baromet chảy ngoài Hoạt động hệ thống: a Nhaäp lieäu: Nguyên liệu đường nhờ bơm nhập liệu đưa vào thiết bị truyền nhiệt nhiệt độ khoảng 300C đun nóng đến nhiệt độ cận sôi và đưa vào nồi cô đặc qua cửa nhập liệu Ban đầu nhập đủ 2,5 m3 thì tiến hành cô đặc, nguyên liệu tiếp tục nhập vào đề bù lượng thứ bốc lên đủ thể tích nguyên liệu cho mẻ thì chấm dứt nhập liệu Ngừng nhập liệu bơm nhập liệu tiếp tục bơm tuần hoàn cho quá trình gia nhieät cho 2,5 m3 nguyeân lieäu cuûa meû sau b Quaù trình coâ ñaëc: Sau đã nhập liệu đủ 2,5 m3, quá trình cô đặc bắt đầu xảy áp suaát chaân khoâng bôm chaân khoâng taïo Hơi đốt theo ống dẫn đưa vào buồng đốt áp suất at Hơi thứ ngưng tụ theo ống dẫn nước ngưng qua bẫy chảy ngoài và phần khí không ngưng xả ngoài theo cửa xả khí không ngưng Hơi thứ bốc lên theo ống dẫn vào thiết bị ngưng tụ Baromet, ngưng tụ thành lỏng chảy ngoài bồn chứa, phần không ngưng qua phận tách giọt để còn khí theo bơm chân không ngoài Toàn hệ thống (thiết bị ngưng tụ Baromet, thiết bị cô đặc ) làm việc ñieàu kieän chaân khoâng bôm chaân khoâng taïo Sau thời gian cô đặc đã tính, dung dịch đường bơm ngoài theo ống tháo sản phẩm nhờ bơm ly tâm, vào thùng chứa sản phẩm II Thao taùc vaän haønh: Chuaån bò:  Kiểm tra điều kiện vận hành thiết bị cung cấp đốt, bơm chân không, bơm nước thiết bị ngưng tụ, bơm tháo liệu  Kiểm tra độ kín hệ thống  Đóng các van  Taét bôm Vaän haønh:  Khởi động bơm chân không cho hệ thống đạt điều kiện chân không( lần đầu hoạt động) Nước ống Baromet từ từ dâng lên Đợi quá trình ổn định  Khởi động bơm nhập liệu, mở van nhập liệu cho dung dịch chảy vào thiết bị cô đặc Khi khối lượng dung dịch đạt yêu cầu thì điều chỉnh lưu lượng nhập liệu cho phù hợp  Mở từ từ van đốt  Bơm nước vào TBNT  Theo dõi hoạt động thiết bị và các dụng cụ đo nhiệt độ, áp suất, sẵn sàng ngưng hoạt động hệ thống có cố xảy  Gần đến thời điểm tháo liệu, ta thử nồng độ mẫu để chuẩn bị dừng đốt  Ngưng cấp đốt  Dùng bơm để tháo sản phẩm qua ống tháo sản phẩm đến hết thì đóng van  Chấm dứt mẻ cô đặc  Ta bắt đầu các thao tác cho mẻ CÂN BẰNG VẬT CHẤT VAØ NĂNG LƯỢNG I Dữ kiện ban đầu: Dung dịch đường mía Nồng độ đầu xđ = %, nhiệt độ đầu nguyên liệu là tđ = 30oC Nồng độ cuối xc = 75% Naêng suaát Gc = 1000 kg/meû Gia nhiệt nước bão hoà áp suất đốt là at Aùp suất thiết bị ngưng tụ: nhằm giảm nhiệt độ sôi dung dịch, đảm bảo yêu cầu sản phẩm Giai đoạn đầu nồng độ dung dịch thấp áp suất thiết bị ngưng tụ là P = 0,4 at, nồng độ dung dịch tăng áp suất thiết bị ngưng tụ là P = 0,2 at II Caân baèng vaät chaát: Suất lượng nhập liệu (Gđ): Theo công thức 5.16, QT và TBTN T5, tr184: Gñ*xñ = Gc*xc       Gñ = G c * ( xx ñc ) = 1000* (758 ) = 9375 kg/meû Tổng lượng thứ bốc lên (W): Theo công thức 5.17, QT và TBTN T5, tr184: W = Gñ – Gc = 9375 - 1000 = 8375 kg/meû Trong đó: Gc – suất lượng tháo liệu (năng suất), kg /mẻ Quá trình biến đổi vật chất quá trình cô đặc: Theo quy trình công nghệ, quá trình biến đổi vật chất nồi cô đặc chia làm giai đoạn sau:  Giai đoạn 1: từ lúc bắt đầu nhập liệu, tiến hành cô đặc chấm dứt nhập liệu, lượng nguyên liệu nồi cô đặc là 2,5 m 3, giai đoạn này tiến hành cô đặc áp suất là 0,4 at  Giai đoạn 2: từ lúc kết thúc giai đoạn mức dung dịch nồi cô đặc chạm miệng trên ống truyền nhiệt, giai đoạn này tiến hành cô đặc áp suất là 0,4 at  Giai đoạn 3: từ lúc kết thúc giai đoạn đạt nồng độ yêu cầu, giai đoạn này tiến hành cô đặc áp suất là 0,4 at Các quá trình biến đổi vật chất quá trình cô đặc tóm tắt sau: Theå tích nguyeân lieäu, m3 9,086 2,5 1,113 0,724 Khối lượng nguyên liệu, kg 9375 2787 1444 1000 6588 7986 8375 8% 27% 54% 75% Lượng thứ bốc hơi, kg Nồng độ Khối lượng riêng, kg/m3 1031,8 1114,8 1254,04 1381,4 III Cân lượng: Chế độ nhiệt độ: Aùp suất buồng đốt là áp suất bão hoà at.Tra bảng 57, VD và BT T10, trang 443: nhiệt độ đốt là 132,9oC Gọi  ’’’ là tổn thất nhiệt độ thứ trên đường ống dẫn từ buồng bốc đến TBNT, theo QT vaø TBTN T5, tr184, choïn ’’’ = oK a Giai đoạn 1: Nhiệt độ thứ buồng bốc tsdm(Po): Tsdm(Po) - Tc = ’’’ = 1K  Tsdm(Po) = Tc +1 = 75,4 +1 = 76,4 oC Aùp suất thứ buồng bốc: Tra bảng 57, VD và BT T10, trang 443: nhiệt độ thứ là 76,4oC là 0,42 at b Giai đoạn và 3: Nhiệt độ thứ buồng bốc tsdm(Po): Tsdm(Po) - Tc = ’’’ = 1K  Tsdm(Po) = Tc +1 = 59,7 +1 = 60,7 oC Aùp suất thứ buồng bốc: Tra bảng 57, VD và BT T10, trang 443: nhiệt độ thứ là 60,7oC là 0, 21 at Các tổn thất nhiệt độ: a Tổn thất nhiệt độ nồng độ ( ’ ): Theo công thức 5.3, QT và TBTN T5, tr174: ’ =o’.f Trong đó: o’ - tổn thất nhiệt độ áp suất khí Tra từ đồ thị f - hệ số hiệu chỉnh khác áp suất khí quyển, tính: f =16 , 14 ∗ T2 r b Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh ( ”): Theo VD vaø BT T10, tr184:  ” = Tsdd(Po+ p) - Tsdd(Po) Trong đó: Tsdd(Po) - nhiệt độ sôi dung dịch mặt thoáng Tsdd(Po+ p) - nhiệt độ sôi ứng với áp suất độ sâu trung bình cột chaát loûng, ñaët laø tstb  Tính Tsdd(Po): Theo VD vaø BT T10, trang 184:  ’= Tsdd(Po) - Tsdm(Po)  Tsdd(Po) = Tsdm(Po) + ’  Tính Tsdd(Po +  P ): Theo công thức 4.19, VD và BT T10, tr185: Po +  p = Ptb =Po + 0,5*hh*g*Hop Trong đó: hh = 0,5*dd, dd - khối lượng riêng dung dịch nồng độ ñang xeùt, khoâng keå laãn boït hôi, kg/m3 g= 9,81 m/s2 Po = 0,42 at Hop -chiều cao lớp lỏng sôi(theo kính quan sát mức ), m Với Hop = [0,26 + 0,0014*( dd –dm)]*Ho, m Ho - chieàu cao oáng truyeàn nhieät, choïn Ho = m dd - khối lượng riêng dung dịch theo nồng độ, kg/m dm - khối lượng riêng dung môi nhiệt độ sôi 76,4oC Ta coù dm = 975 kg/m3 Tính các nồng độ khác dung dịch đường, ta các giá trị Po +  P Sau đó, tra bảng 57, VD và BT T10, tr443: ta nhiệt độ soâi trung bình cuûa dung dòch (tstb) Quan hệ nhiệt độ sôi và áp suất theo nồng độ dung dịch:  o' ' '' Nồng độ Hop Po+P 8% 0.05 0.04 4.35 5.39 0.68 0.434 15% 0.25 0.19 4.62 5.81 0.76 0.437 20% 0.38 0.29 4.85 6.13 0.82 0.439 25% 0.50 0.38 5.10 6.48 0.88 0.441 30% 1.00 0.76 2.97 4.73 0.95 0.237 35% 1.50 1.14 2.91 5.06 1.02 0.239 40% 1.75 1.34 3.07 5.40 1.09 0.242 45% 2.00 1.53 3.25 5.78 1.16 0.245 50% 2.50 1.91 3.27 6.18 1.24 0.248 55% 3.00 2.29 3.32 6.61 1.32 0.251 60% 4.00 3.05 3.01 7.07 1.40 0.255 65% 5.00 3.82 2.74 7.56 1.48 0.259 70% 6.00 4.58 2.50 8.08 1.57 0.263 75% 7.00 5.34 2.29 8.63 1.66 0.267 Tsdd(Po) 76.44 76.59 76.69 76.78 61.46 61.84 62.04 62.23 62.61 62.99 63.75 64.52 65.28 66.04 Tsdd(Po+P) 80.79 81.21 81.53 81.88 64.43 64.76 65.10 65.48 65.88 66.31 66.77 67.26 67.78 68.33 Cân nhiệt lượng: a Nhiệt lượng tiêu thụ cho cô đặc ( QD): Theo công thức VI.3, Sổ tay tập 2, trang 52: QD = Qñ+ Qbh + Qkn + Qtt = 19,41.109 +1,75.109 + 4%.QD  QD = 20,97.109 J Trong đó: Qđ - nhiệt lượng để đun nóng đến nhiệt sôi, J Qbh - nhiệt lượng làm bốc nước, J Qtt - nhiệt lượng tổn thất môi trường, J b Nhiệt lượng dùng để đun nóng đến nhiệt độ sôi: Theo Soå tay taäp 2, trang 52: Qñ = Gñ*Ctb*(tsoi - tñ) = 9375*4020,99*(76,44 - 30) = 1,751.109 J Với: Gđ = 9375 kg/mẻ Ctb - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch Theo Soå tay taäp 1, tr153: C = 4190 - ( 2514 - 7,542*t )*x, J/kgoK Ở t = 30oC, x = 8% thì C1 = 4190 - ( 2514 - 7,542* 30 )*0,08 =4006,98 J/kgoK Ở t = 76,44 oC, x = 8% thì C2 = 4190 - ( 2514 - 7,542*76,44 )*0,08 = 4035,0 J/kgoK Neân Ctb = (4006,98+ 4035,0 ) / = 4020,99 J/kgoK c Nhiệt lượng làm bốc dung dịch (Qbh): Theo Soå tay taäp 2, trang 57: Qbh = W*r = 8375*2318,8.103 = 19,41.109 J Trong đó: W - lượng thứ bốc lên cô đặc, W = 8375 kg r – ẩn nhiệt hóa hơi thứ ứng với áp suất là 0,42 at Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: r = 2318,8.103 J/kg Nhiệt lượng dùng để khử nước (Qkn): Theo Soå tay taäp 2, trang 53: Qkn =Qhtñ - Qhtc Trong đó: Qhtđ, Qhtc là nhiệt hoà tan tích phân dung dịch đường nồng độ đầu và cuối quá trình cô đặc Thường Q kn bé có theå boû qua d Nhiệt lượng tổn thất (Qtt): theo QT và TBTN T5, tr186: chọn Qtt = 4%*QD Lượng đốt dùng cho cô đặc (D): Theo công thức 4.5a, VD và BT T10, tr182: QD = D*(1-)* ( i''D – C*  ) Do khoâng quaù laïnh hôi ngöng tuï: i''D – C* = r Neân D= QD 20 , 97 10 = =9707 , 68 kg /me , ( 1− ϕ ) ∗ r (1 −0 , 05)∗ 2171 103 Trong đó: QD - toång nhieät tieâu thuï cho coâ ñaëc, QD = 20,97.109 J  - độ ẩm hơi,  = 0,05 ( VD và BT T10, trang 182) r - ẩn nhiệt ngưng tụ đốt áp suất là at Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: r = 2171.103 J/kg Lượng đốt tiêu tốn riêng: Theo công thức 4.5a, VD và BT T10, trang 182: m= D 9707 , 68 = =1 ,159 W 8375 ( kg đốt / kg thứ ) Trong đó: D - lượng đốt dùng cô đặc, D = 9707,68 kg/mẻ W - lượng thứ thoát cô đặc, W = 8375 kg/mẻ TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT VAØ THỜI GIAN CÔ ĐẶC I Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc: Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng (q1): Theo công thức (V.101), sổ tay tập 2, trang 28: r α 1=2 ,04 ∗ A ∗ H ∗ Δt ( ,25 ) ⇒ q1=α ∗ Δt (1) Trong đó: r - ẩn nhiệt ngưng tụ nước áp suất đốt là at Tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 447: r = 2170.103 J/kg H - chieàu cao oáng truyeàn nhieät, H = m A - phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng tm = (tD + tv1)/2 A tra sổ tay tập 2, trang 28 với tD, tv1: nhiệt độ đốt và vách phía ngưng 1 - heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng, W/m2K Nhieät taûi rieâng phía dung dòch (q2): Dung dịch nhập liệu sau qua thiết bị truyền nhiệt đã đạt đến nhiệt độ sôi Quá trình cô đặc diễn mãnh liệt điều kiện sôi và tuần hoàn tự nhiên thiết bị, hình thành các bọt khí liên tục thoát khỏi dung dịch Theo công thức VI.27, sổ tay tập 2, trang 71: λ dd α 2=α n ∗ λn ,565 ( ) ρdd C dd μ ∗ ∗ ∗ n ρn Cn μdd , 435 [( ) ( ) ( ) ] W /m2 K (2) Trong đó: n -hệ số cấp nhiệt nước cô đặc theo nồng độ dung dịch n = p0,15 q20,7 Cdd - nhiệt dung riêng dung dịch cô đặc theo nồng độ ddịch Cn - nhiệt dung riêng nước cô đặc theo nồng độ dung dịch dd - độ nhớt dung dịch cô đặc theo nồng độ dung dịch n - độ nhớt nước cô đặc theo nồng độ dung dịch  dd - khối lượng riêng dung dịch cô đặc theo nồng độ dung dịch n - khối lượng riêng nước cô đặc theo nồng độ dung dịch dd - độ dẫn điện dung dịch cô đặc theo nồng độ dung dịch n - độ dẫn điện nước cô đặc theo nồng độ dung dịch Lập thành bảng số liệu theo nồng độ dung dịch: Nồng độ 8% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% n  dd dd n Cdd Cn dd 975.2 1031.7 0.343 0.438 4028.1 4190 0.426 975.2 1061.0 0.687 0.438 3886.4 4190 0.371 975.2 1082.9 0.745 0.438 3785.2 4190 0.346 975.2 1105.5 1.450 0.438 3684.1 4190 0.326 975.2 1129.0 2.156 0.438 3582.9 4190 0.310 975.2 1153.3 2.861 0.438 3481.7 4190 0.296 975.2 1178.5 3.567 0.438 3380.5 4190 0.285 975.2 1204.7 4.785 0.438 3279.3 4190 0.275 975.2 1231.7 6.003 0.438 3178.1 4190 0.266 975.2 1259.8 7.222 0.438 3076.9 4190 0.258 975.2 1288.7 8.440 0.438 2975.7 4190 0.250 975.2 1318.7 9.658 0.438 2874.5 4190 0.243 975.2 1349.6 10.877 0.438 2773.4 4190 0.237 975.2 1381.4 12.095 0.438 2672.2 4190 0.230 Ghi chuù:  Caùc thoâng soá cuûa dung dòch:  Cdd = 4190 – ( 2514 –7,52*t )*x, J/kg.K  dd: tra baûng phuïc luïc   dd: tra baûng I.86 soå tay taäp trang 58  dd: theo công thức ( I.32 ) sổ tay tập trang 123: λdd =3 ,58 10−8 ∗ ρdd ∗ √ n 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 0.664 ρdd , W /mK M dd  Các thông số nước tra bảng 39 trang 427 và bảng 57 trang 447 soå tay taäp Nhiệt tải riêng phía tường (qv): Theo BT vaø VD taäp 10: qv = t v 1− t v ∑ rv  tv = tv1 -tv2 = rv*qv = 0,836.10-3* qv (3) Trong đó: rv - tổng trở vách rv = r1 + / + r2 = ( 0,464 + 3,5/17,5 + 0,172 )*10-3 = 0,836.10-3 W/m2K với r1 - nhiệt trở màng nước, r1 = 0,464.10-3 m2 oK / W r2 - nhiệt trở lớp cặn, r2 = 0,172.10-3 m2 oK / W  - beà daøy oáng,  =( - dt ) / = ( 57 – 50 )/ = 3,5 mm  - hệ số dẫn nhiệt ống,  = 17,5 m2 oK / W (với ống là theùp khoâng gæ ) tv: chênh lệch nhiệt độ tường, tv = tv1 - tv2, oK Heä soá truyeàn nhieät K cho quaù trình coâ ñaëc: Trong đó giá trị K tính thông qua hệ số cấp nhiệt: K= Với: 1 +∑ r v + α1 α2 1 = q1 / tv1 2 = q2 / tv2 rv = 0,836.10-3 W/m2 oK 10 Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng: Khi quaù trình coâ ñaëc dieãn oån ñònh: q1 = q2 = qv (4) tv1 = tD - tv1 (5) tv =tv1 - tv2 (6) t2 = tv2 - tsoitb (7) Dùng phương pháp số ta tính theo các bước sau:  Bước 1: Chọn nồng độ dung dịch, từ đó tra các thông số bảng  Bước 2: Chọn nhiệt độ tường phía ngưng: t v1, tính t1 theo (5) với tD = 132,9oC  Bước 3: Tính q1 theo (1)  Bước 4:Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch, ta tìm 2 theo (2)  Bước 5: Tính tv theo (3) Tính tv2 = tv + tv1  Bước 6: Tính  t2 theo (7) với tsoitb tra bảng theo nồng độ  Bước 7: Tính q2 theo công thức: q2 = 2 *  t2  Bước 8: So sánh sai số q và qtb, với qtb = (q1 + q2) / Đặt giá trị đó là ss:  Nếu ss lớn thì quay bước và có hiệu chỉnh nhiệt độ t1: t1(mới] = (1 - ss)* t1, từ đó tính lại tv1 = tD - t1  Nếu ss nhỏ thì ngừng Phép lặp có ss hội tụ Do đó với số lần lặp lớn ta có kết q 1, q2 và qv cùng tiến số đó chính là giá trị cần tìm 11 Kết tính toán: Noàng Laàn Tsdd độ tính A 3 3 3 3 191.1 191.2 191.2 191.1 191.3 191.3 191.1 191.3 191.3 191.4 191.4 191.5 191.3 191.4 191.4 191.4 191.5 191.5 191.5 191.5 191.5 191.6 191.6 191.6 191.7 8% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 80.79 80.79 80.79 81.21 81.21 81.21 81.53 81.53 81.53 81.88 81.88 81.88 64.43 64.43 64.43 64.76 64.76 64.76 65.10 65.10 65.10 65.48 65.48 65.48 65.88 Phía dung dòch Vaùch q1 tD t1 tv1 tv tv2 41445 39258 39776 41445 33509 34211 41445 32032 32708 28729 27676 27215 33942 31685 30535 28729 27208 26300 24313 23339 22694 19604 18932 18451 16241 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 4.90 4.56 4.64 4.90 3.69 3.79 4.90 3.47 3.57 3.00 2.85 2.79 3.75 3.42 3.25 3.00 2.79 2.67 2.40 2.27 2.19 1.80 1.72 1.66 1.40 128.00 128.34 128.26 128.00 129.21 129.11 128.00 129.43 129.33 129.90 130.05 130.11 129.15 129.48 129.65 129.90 130.11 130.23 130.50 130.63 130.71 131.10 131.18 131.24 131.50 34.65 32.82 33.25 34.65 28.01 28.60 34.65 26.78 27.34 24.02 23.14 22.75 28.38 26.49 25.53 24.02 22.75 21.99 20.33 19.51 18.97 16.39 15.83 15.43 13.58 93.35 95.52 95.01 93.35 101.20 100.51 93.35 102.65 101.99 105.88 106.91 107.36 100.77 102.99 104.12 105.88 107.36 108.25 110.17 111.12 111.74 114.71 115.35 115.81 117.92 upload 123doc net.42 upload 123doc net.79 120.47 120.85 121.14 122.25 122.59 122.86 123.93 124.19 124.40 125.10 125.34 125.54 126.12 65.88 191.7 15717 132.9 1.34 131.56 13.14 55% 60% 65% 70% 75% 3 3 65.88 66.31 66.31 66.31 66.77 66.77 66.77 67.26 67.26 67.26 67.78 67.78 67.78 68.33 191.7 191.7 191.7 191.7 191.7 191.7 191.7 191.8 191.8 191.8 191.8 191.8 191.8 191.8 15325 13557 13155 12845 11665 11299 11013 9868 9588 9363 8608 8350 8141 7508 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 132.9 1.30 1.10 1.06 1.02 0.90 0.86 0.83 0.72 0.69 0.67 0.60 0.58 0.56 0.50 131.60 131.80 131.84 131.88 132.00 132.04 132.07 132.18 132.21 132.23 132.30 132.32 132.34 132.40 12.81 11.33 11.00 10.74 9.75 9.45 9.21 8.25 8.02 7.83 7.20 6.98 6.81 6.28 Phía hôi ngöng t2 q2 12.56 14.73 14.22 12.14 19.99 19.30 11.82 21.12 20.45 24.00 25.03 25.48 36.34 38.56 39.69 41.13 42.61 43.49 45.07 46.01 46.63 49.23 49.87 50.33 52.04 36018 40672 39617 24987 35450 34726 22722 33901 33320 26060 26473 26633 28452 28768 28852 24963 24897 24816 21857 21684 21550 17898 17695 17539 14907 qtb 38732 39965 39696 33216 34480 34468 32084 32967 33014 27394 27075 26924 31197 30226 29693 26846 26053 25558 23085 22511 22122 18751 18314 17995 15574 52.54 14709 15213 52.91 54.16 54.54 54.83 55.48 55.82 56.09 56.67 56.94 57.15 57.33 57.57 57.76 57.79 14553 12530 12355 12215 10734 10562 10424 9150 9008 8892 7948 7813 7701 6919 14939 13044 12755 12530 11199 10931 10718 9509 9298 9127 8278 8081 7921 7214 1 2 K ss% 8577 2786 762 9027 1799 666 9165 1629 641 9753 1045 528 9381 727 431 9866 571 372 10368 462 323 11115 348 263 7.01 1.77 0.20 24.77 2.82 0.75 29.18 2.83 0.93 4.87 2.22 1.08 8.80 4.83 2.83 7.01 4.44 2.90 5.32 3.68 2.58 4.55 3.38 2.53 4.28 3.32 11829 275 219 2.58 3.94 3.14 12549 223 185 2.51 4.16 3.37 13212 186 159 2.75 3.78 3.12 13949 156 136 2.58 3.99 3.32 14617 133 119 2.77 4.08 68.33 191.8 7277 68.33 191.8 7089 132.9 0.48 132.42 6.08 126.34 58.00 132.9 0.46 132.44 5.93 126.51 58.18 6794 6691 7036 3.43 6890 15308 115 104 2.89 II Tính caùch nhieät cho thieát bò: Chiều dày lớp cách nhiệt buồng đốt: Theo công thức sau (V.137), trang 41, sổ tay tập 2: δ =2,8 ,35 1,3 d1,2 tt λ q1,5 1,2 , 35 1216 ,1372 129 1,3 ¿ 2,8 =64 mm 4221,5 đó: d2 – đường kính ngoài buồng đốt, d2 = 1216 mm  - heä soá caùch nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät, choïn vaät lieäu caùch nhieät laø amiang :  = 0,1372 W/ m0K tt2 – nhiệt độ mặt ngoài buồng đốt, tt2 = 1290C q1 – nhiệt độ tổn thất trên m2 bề mặt theo baûng V.7 : q1 = 422 W/ m2 Chiều dày lớp cách nhiệt buồng bốc: Theo công thức sau (V.137), trang 41, sổ tay tập 2: δ =2,8 1,2 ¿ 2,8 ,35 1,3 d 1,2 tt λ 2028 ,1372 4501,5 q ,35 1,5 82, 51,3 =58 mm đó: d2 – đường kính ngoài buồng bốc, d2 = 2028 mm  - heä soá caùch nhieät cuûa vaät lieäu caùch nhieät, choïn vaät lieäu caùch nhieät laø amiang :  = 0,1372 W/ m0K tt2 – nhiệt độ mặt ngoài buồng đốt, tt2 = 82,50C q1 – nhiệt độ tổn thất trên m2 bề mặt theo baûng V.7 : q1 = 450 W/ m2 Chiều dày lớp cách nhiệt nắp và đáy: Chọn chiều dày lớp cách nhiệt nắp chiều dày lớp cách nhiệt buồng bốc, chọn chiều dày lớp cách nhiệt đáy chiều dày lớp cách nhiệt buồng đốt III Thời gian cô đặc: Thời gian cô đặc dung dịch đường: Theo QT vaø TBTN taäp 5: Q τ =∫ Qd dQ ,s K ∗ F ∗(T −t ) Trong đó: Qđ – lượngnhiệt quá trình đun nóng nguyên liệu trước nhaäp vaøo noài coâ ñaëc, J Q - toång nhieät cung caáp cho coâ ñaëc, J t - nhiệt độ sôi trung bình dung dịch, t = tstb T- nhiệt độ đốt, T = 132,9oC F - dieän tích beà maët truyeàn nhieät, F = 39,74 m2 K - hệ số truyền nhiệt, K thay đổi theo nồng độ Tính toán các nồng độ khác và lập thành bảng số liệu: Nồng độ W, kg Q*10 - 9, J T-t, oK F, m2 8% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 50% 55% 60% 65% 70% 75% 4375 5625 6375 6875 7232 7500 7708 7875 8011 8125 8221 8304 8375 2.88 10.04 12.91 14.62 16.09 16.92 17.54 18.02 18.39 18.70 18.95 19.16 19.34 19.49 52.11 51.69 51.37 51.02 68.47 68.14 67.80 67.42 67.02 66.59 66.13 65.64 65.12 64.57 50.89 50.89 50.89 50.89 50.89 50.89 50.89 50.89 50.89 47.50 42.48 38.36 34.76 31.71 K,W/m2 oK 1/(KF(T-t)).106, 1/W Thời gian, s 762 666 641 528 431 372 323 263 219 185 159 136 119 104 0.4946 0.5712 0.5964 0.7299 0.6653 0.7757 0.8975 1.1063 1.3359 1.7085 2.2400 2.9126 3.7128 4.6870 3817 1671 1136 1028 597 517 478 463 467 499 542 587 632 Trong đó:  Tính W: W i=G d − Gd ∗ xd , kg xi Wi - lượng thứ bốc nồng độ i xi - nồng độ dung dịch  Tính Q:  Taïi x=8% laø Qñ nguyeân lieäu mang vaøo: Qñ = Gñ*Ctb*tsoi = 9375*4014,74*76,44 = 2,88.109 J Trong đó: Qđ - nhiệt lượng dùng để cô đặc dung dịch  Tại các nồng độ khác Qcđ = W*(i''W - Cn* t)*1000 i''W - enthanpi thứ áp suất thứ Ptb = Po +  P, at Tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, tr447 Cn - nhiệt dung riêng nước, Cn = 4190 J/kgK tstb - nhiệt độ sôi dung dịch trung bình  Tính thời gian cô đặc: dung dịch chuyển từ nồng độ này (xi) sang nồng độ khác (xi+1) thời gian tính theo công thức: τ i=( với: kq i+ kq i+1 )∗(Q i+1 −Q i) T − t ¿i K i Fi¿ kq i= ¿ Tổng kết thời gian:  Thời gian dùng để tiếp tục đun nóng nguyên liệu đến nhiệt độ sôi T= 76,440C , theo công thức 3.3 , Quá trình và thiết bị truyền nhiệt, trang90 : τ=     Gd C tb T −t 2579 , 52 4030 ,96 132, −63 ln D d = ln =442giay K.F t c −t d 762 50 , 89 76 , 44 −63 Trong đó : Gđ - khối lượng dung dịch đường , Gđ = 2579,52 kg Ctb - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch Theo soå tay taäp 1, tr153: C = 4190 - ( 2514 - 7,542*t )*x, J/kgoK Ở t = 30oC, x = 8% thì C1 = 4190 - ( 2514 - 7,542* 63 )*0,08 =4026,89 J/kgoK Ở t = 76,44 oC, x = 8% thì C2 = 4190 - ( 2514 - 7,542*76,44 )*0,08 = 4035,0 J/kgoK Neân: Ctb = (4026,89+ 4035,0 ) / = 4030,96 J/kgoK tc - nhiệt độ cuối quá trình đun nóng , tc = tsoitb = 76,44oC tđ - nhiệt độ nhập liệu sau qua thiết bị gia nhiệt tñ =63oC K - heä soá truyeàn nhieät, K = 762 W/m2K F - dieän tích beà maët truyeàn nhieät , F = 50,89 m2 Thời gian để cô đặc 9,086 m3 dung dịch đường xuống còn 2,5 m3 là: 1 = 6570 giây = 2,066 Thời gian để cô đặc 2,5 m3 dung dịch đường đến nồng độ 75% là: 2 = 5864 giây = 1,388 Thời gian nhập liệu 10 phút Thời gian tháo sản phẩm 10 phút Tổng thời gian cô đặc cho mẻ là:  = 442+6570+ 5864 + 600 + 600 = 14076 giây = 3,91 TÍNH THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC I Tính buồng đốt: Thể tích dung dịch đầu thiết bị: Gđầu = Vđầu* đ  Vđầu = Gđầu /đ = 9375/ 1031,81 = 9,086 m3 Trong đó: Gđầu - khối lượng dung dịch nhập liệu, Gđầu = 9375 kg đ - khối lượng riêng dung dịch nhập liệu, đ = 1031,81 kg/m3 Theå tích dung dòch cuoái: Gcuoái = Vcuoái* c  Vcuoái = Gcuoái / c = 1000 / 1381,41 = 0,724 m3 Trong đó: Gcuối - khối lượng dung dịch cuối, Gcuối = 1000 kg c - khối lượng riêng dung dịch cuối, c = 1381,41 kg/m3 Tính chọn đường kính buồng đốt - số ống: Goïi: Vt: thể tích dung dịch phần trên buồng đốt Vô: thể tích dung dịch ống truyền nhiệt và ống tuần hoàn Vđ: thể tích dung dịch đáy thiết bị Choïn theå tích dung dòch noài coâ ñaëc laø 2,5 m3, nhö vaäy: Vđầu = Vt + Vô + Vđ = 2,5 m3 Theo Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät, trang182: chieàu cao dung dòch ống truyền nhiệt phải đảm bảo cho độ đầy chất lỏng sau cô đặc là lớn 0,3*Hd Choïn: Vñ = 0,36 m3 ; Voâ = 0,64 m3 ; Vt = 1,5 m3 Chọn ống có kích thước d57/ 50 mm Chọn đường kính buồng đốt 1200 mm Chọn bước ống s =*d0 = 74,1mm (1,377) Hd = m Soá oáng truyeàn nhieät caàn thieát laø: n = Voâ / ( ( * dt2 /4)* H ) n = 0,64 / ((*0,052/4)*2) = 162,97 Choïn 163 oáng Bố trí ống đỉnh tam giác tạo thành hình lục giác có ống tuần hoàn Theo công thức V140, trang 66, tập 5: Dd = s*( b – ) + 4*do Trong đó: – đường kính ngoài ống truyền nhiệt, m  b = ( Dd – 4*do )/s + = (1200 - 4*57) / 74,1 + = 14,11 Choïn b = 13 Toång soá oáng thieát bò laø: n = 3*(b 2-1)/4 + = 3*(132-1)/4 + = 169 oáng Đường kính ống tuần hoàn: chọn theo kinh nghiệm d th từ 1/4 đến 1/8 lần đường kính vỏ buồng đốt ( theo GT QT và TBTN, tập 5, tr180) Chọn theo dãy chuaån: dth = 273 mm Số ống trên đường chéo ống tuần hoàn: dth = s*( m’-1 ) Trong đó: dth – đường kính ống tuần hoàn, mm  m' = (dth -4*do)/s +1 = (273-4*57)/ 74,1 +1 = 1,6 oáng Choïn m’ = Tổng số ống tuần hoàn bị chiếm chổ: n’ = 3*(m’2-1)/4 + = 3*(52-1)/4 + = 19 oáng Soá oáng truyeàn nhieät: 169 - 19 = 150 oáng Nhaèm muïc ñích taêng dieän tích beà maët truyeàn nhieät theâm 12 oáng vieân phaân Nhö vaäy soá oáng truyeàn nhieät laø 162 oáng Thể tích dung dịch chứa buồâng đốt là: Vô = Vống truyền nhiệt + Vống tuần hoàn = Hd*162**dt2/4 + Hd**dth2/4 = 2*162**0,052/4 + 2**0,2732/4 = 0,753 m3 Ta thấy chiều cao mức dung dịch ống truyền nhiệt cuối cuøng: H’ = ( 0,724-0,36)/ ( 162**0,052/4 +*0,2732/4) = 0,9665 m > 0,3*Hd =0,6 m Beà maët truyeàn nhieät: F = 162**dt*Hd = 162**0,05*2 = 50,89 m2 Tính kích thước đáy nón buồng đốt: Chiều cao đáy nón phụ thuộc vào thể tích đáy, đường kính cửa tháo liệu và đường kính buồng đốt Ta coù: hgo π D2d hnon π V d= + ( D 2d +d + Dd d) 3.4 0,36 = hgô 1,131 + hnon 0,39 H = 778 mm Trong đó: Vđ = 0,36 m3: thể tích đáy Dd - đường kính buồng đốt, Dd = 1200 mm d - đường kính lổ tháo sản phẩm, d = 40 mm hgờ – chiều cao gờ, mm Chọn hgơ = 50 mm hnon - chieàu cao phaàn noùn, mm Nhö vaäy:  Số ống truyền nhiệt là 162 ống có kích thước d57/50  Một ống tuần hoàn có đường kính dth = 273mm  Đường kính buồng đốt Dd =1200 mm  Chiều cao buồng đốt Hd = m  Chiều cao mức dung dịch chứa ống cuối cô đặc là 0,9665 m  Dieän tích beà maèt truyeàn nhieät laø F = 50,89 m2  Thể tích dung dịch đáy: 0,36 m3  Thể tích dung dịch buồng đốt: 0,753 m3  Theå tích dung dòch buoàng boác: 1,387 m3 II Tính buoàng boác: Đường kính buồng bốc: a Lưu lượng thứ buồng bốc: Ta thấy lượng thứ giai đoạn đầu là lớn nên lưu lượng thứ buồng bốc tính: V hoi = Wi 4375 = =4 , 96 m /s ρi ∗ τ i , 2462∗ 3517 Trong đó: Wi – lượng thứ bốc thời gian i, Wi = 4375 kg i – khối lượng riêng thứ áp suất buồng bốc P = 0,42 at, tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 447: i =0,2462 kg/m3 b Vaän toác hôi: Vận tốc thứ buồng bốc: W hoi = V hoi π ∗D b = , 96 , 32 = π ∗ D2b Db đó: Db – đường kính buồng bốc, m c Vaän toác laéng: Theo công thức 5.14, Quá trình và thiết bị truyền nhiệt, trang 182: W o= √ ∗ g ∗(ρ ' − ρ '')∗ d ∗9 , 81 ∗(927 −0 , 2462)∗ , 0003 , 56 = = 0,6 ∗ξ ∗ ρ '' ∗1 , 166∗ D1,2 Db b ∗ , 2462 √ Trong đó: ' - khối lượng riêng giọt lỏng, tra bảng 57, VD và BT tập 10, trang 427:' = 927 kg/m3 '' - khối lượng riêng tra bảng 57, Ví dụ và bài tập - tập 10, trang 447: '' = 0,2462 kg/m3 d - đường kính giọt lỏng, từ diều kiện ta chọn d =0,0003 m g = 9,81 m/s2 - hệ số trở lực, tính theo Re: W hoi ∗d ∗ ρ \} over \{μ\} \} = \{ \{6, 32*0, 0003 *0,2462 \} over \{0, 012` Với  - độ nhớt động lực học thứ áp suất 0,42 at, tra theo Hình I.35 trang 117 soå tay taäp 1:  = 0,012.103 Nm/s2 Neáu 0,2 < Re < 500 thì  = 18,5 / Re0,6   = 1,166*Db1,2 Theo QT vaø TBTN taäp 5: whoi < 70% - 80% wo Choïn: Whoi < 70% Wo  ,32 , 56 <0,7 ∗ 0,6 Db Db Db > 1,94 m Choïn Db = m ( theo daõy chuaån ) Kieåm tra laïi Re: Re= 31, 12 =7 ,78 2 ( thoûa 0,2 < Re < 500 ) Vậy đường kính buồng bốc Db = 2000 mm Chieàu cao buoàng boác: Theo soå tay taäp 2, trang 72: Utt = f*Utt (1 at ), m3/m3.h Utt = 1600*1,3 = 2080 m3/m3.h Trong đó: f - heä soá hieäu chænh khaùc bieät aùp suaát khí quyeån Tra soå tay taäp 2,VI.3 trang 72 ta coù f = 1,3 Utt(1 at ) - cường độ bốc thể tích áp suất khí quyển, at Ta chọn cường độ bốc hơi: U tt(1 at ) = 1600 m3/m3.h (theo Ví dụ và baøi taäp - taäp 10 ) Cường độ bốc riêng ( wF ): wF = Utt*h =2080*0,2462 = 544,096 kg/m3.h Theå tích buoàng boác: Vb = W / wF = 4375 / 544,096 = 8,04 m3 Chieàu cao buoàng boác: H b= 4∗V b ∗8 , 04 = =2, 56 m π ∗ D bb π ∗22 Để an toàn ta chọn Hb = 2,8 m (theo điều kiện cho quá trình sôi sủi bọt) Chieàu cao phaàn chaát loûng buoàng boác: Thể tích dung dịch cao nồi cô đặc chứa 2,5 m3: π π π 2 2 (Db + D d + Db ∗ Dd )+ H ∗ ∗ Db + H go ∗ ∗ Dd 3∗4 4 π π π ,387=0 , 25 ∗ (22+ 1,22+2 ∗1,2)+ H ∗ ∗ 22 +0 , 05∗ ∗1,22 3∗ 4 V t =H ∗  H2 = 0,26 m = 260 mm Trong đó: Dd - đường kính buồng đốt, Dd = 1,2 m Db - đường kính buồng bốc, Db= m H2– chiều cao cột chất lỏng trên phần hình nón (không gờ) Hgờ - chiều cao gờ phần nón Chọn Hgờ = 0,05 m = 50 mm H1 - chiều cao cột chất lỏng hình nón Chọn H1 = 0,25 m Như chiều cao buồng đốt là: H1 + H2 + Hgờ = 0,25 + 0,26 +0,05 = 0,56 m Theå tích khoâng gian hôi: Ta coù: Vhôi = Vtru + Vnaép = (2,8-0,56)..22/4 + 1,205 = 8,24 m3 ( thoûa) đó: Vhôi : theå tích khoâng gian hôi caàn thieát buoàng boác Vtru : theå tích khoâng gian hôi phaàn truï Vnaép : theå tích khoâng gian hôi cuûa naép III Tính đường ống và các cửa thiết bị cô đặc: Đường ống dẫn thứ: d hoi = √ ∗ V hoi ∗ , 69 = =0 , 386 m=386 mm π∗w π ∗ 40 √ Trong đó: Vhoi - lưu lượng thứ ống, m3/s w - tốc độ thứ ống, w = 40 m/s (theo sổ tay tập 2, trang 74) Đường ống nhập liệu: d nl = √ ∗ V nl ∗ , 17 10− = =0 , 052m=52 mm π ∗w π∗2 √ Trong đó: Vnl - lưu lượng dung dịch nhập liệu ống: V nl = G d 2579 ,6 = =4 , 17 10− m3 / s τ ∗ ρ 600∗ 1031 ,86 Gđ - khối lượng dung dịch nhập liệu 2,5 m3, Gđ =2579,6 kg/mẻ nl- thời gian nhập liệu, nl = 10 phút = 600 s ddnl - khối lượng riêng dung dịch nhập liệu, ddnl = 1031,86 kg/m3 w - tốc độ dung dịch ống, w = m/s (chọn theo sổ tay tập 2, tr74) Đường ống tháo liệu: d tl = √ ∗ V tl ∗1,2 10 −3 = =0 , 039 m=39 mm π ∗w π ∗1 √ Trong đó: Vtl - lưu lượng dung dịch tháo liệu ống: V nl = Gc 1000 = =1,2 10−3 m3 /s τ tl ∗ ρc 600 ∗ 1381, Gc - khối lượng dung dịch tháo liệu, Gc = 1000 kg/mẻ tl - thời gian tháo liệu, tl = 10 phút = 600 s c - khối lượng riêng dung dịch tháo liệu, c = 1381,4 kg/m3 w - tốc độ dung dịch tháo liệu ống, w = m/s (chọn theo sổ tay taäp 2, tr74) Đường ống vào đốt: d hd = √ ∗V d ∗0 , 466 = =0 ,172 m=172 mm π ∗w π ∗ 20 √ Trong đó: Vd - lưu lượng đốt ống: V d= D 9707 , 68 = =0 , 483 m3 /s τ a ρ D 12434 ∗ 1, 618 D - lượng đốt cung cấp cho quá trình cô đặc, D = 9707,68 kg/mẻ a - thời gian quá trình, a = 12434 s / mẻ D - khối lượng riêng đốt, D = 1,618 kg/m3 w - tốc độ đốt ống, w = 20 m/s (chọn theo ST tập 2, tr74) Đường ống xả nước ngưng: dx = √ ∗V x ∗ , 09 10− = =0 , 022 m=22 mm π ∗w π ∗2 √ Trong đó: Vx - lưu lượng nước ngưng ống: V x= D 9707 ,68 = =8 ,38 10−4 m3 /s τ a ∗ ρx 12434 ∗ 932 D - lượng ngưng cung cấp cho quá trình, D = 9707,68 kg/mẻ a - thời gian quá trình, a = 12434 s / mẻ n - khối lượng riêng nước ngưng, n = 932 kg/m3 w - tốc độ nước ngưng ống, w = m/s (chọn : ST tập 2, tr74) Tổng kết đường ống (từ đó chọn các cửa thiết bị ): dựa trên bảng 9.1, trang 76, Các QT và TB CN Hóa Chất và Thực Phẩm Đường kính Đường kính Chọn đường Đường kính Loại ống danh nghóa tính toán(mm) kính (mm) (in) (in) Hơi thứ 386 400 16 393.70 Hơi đốt 172 120 211.56 Nước ngưng 22 30 3/4 22.45 Nhaäp lieäu 52 56 54.79 Thaùo lieäu 39 40 1/2 42.72 Beà daøy(mm) 3 TÍNH CÔ KHÍ CHO CAÙC CHI TIEÁT THIEÁT BÒ I Tính cho buồng đốt: Sơ lược cấu tạo:  Buồng đốt có đường kính Dd=1200mm, chiều cao Hd=2000mm  Thân có lỗ: lỗ tháo nước ngưng, lỗ xả khí không ngưng và lỗ dẩn đốt  Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ maõ hieäu X18H10T  Thaân chòu aùp suaát laø aùp suaát dö at = 0,2 N/mm2 Tính toán: a Tính beà daøy toái thieåu ( S' ):  Áp suất tính toán là Pt = 0,2 N/mm2 Do đó, thiết bị chịu áp suất tuyệt đối là at Tra bảng 57, sổ tay tập 2, trang 443 ta có nhiệt độ đốt là 132,9oC  nhiệt độ tính toán là 132,9 oC  Tra đồ thị h1-2, [13], trang 22: ta có ứng suất cho phép tiêu chuẩn vaät lieäu laø [ ]* = upload.123doc.net N/mm2  Chọn hệ số hiệu chỉnh  =1, ta ứng suất cho phép vật liệu laø: [ ] = [ ]*  = upload.123doc.net N/mm2 Xeùt: [σ ] ϕ upload.123doc.net , 95 = =560 , 5>25 Pt 0,2 Theo CT 5-3, [13],tr 130: S'= D t Pt 1200 0,2 = =1 , 07 mm 2.[σ ] ϕ upload.123doc.net , 95 Trong đó:  -heä soá beàn moái haøn,  = 0,95 Dt - đường kính bên thân thiết bị, Dt = 1200 mm Pt – aùp suaát beân thieát bò, Pt =0,2 N/mm2 b Beà daøy thaân (S):  Choïn heä soá boå sung beà daøy: C = Ca + Cb + Cc + Co = 3,93 mm  Xem vaät lieäu nhö beàn cô hoïc: Cb = 0, Cc =  Choïn heä soá aên moøn hoùa hoïc laø Ca =  Choïn heä soá Co thoûa ñieàu kieän baûng 5.1, [13],tr 128 laø Co = 2,93 mm Beà daøy thaân: S = S' + C = mm c Kiểm tra bề dày buồng đốt: Theo CT 5-10, [13], trang 131: S − Ca −1 = =0 , 0025<0,1 Dt 1200 (thoả) Aùp suất tính toán cho phép buồng bốc: 2.[ σ ] ϕ.( S − Ca ) D t+(S −C a) upload.123doc.net , 95 (4 −1) 2 ¿ =0 ,559 N /mm > Pt=0,2 N /mm 1200+( −1) [P]= Vậy bề dày buồng đốt là mm Tính beàn cho caùc loã: Đường kính kính cho phép không cần tăng cứng: d max=3,7 √3 D t (S − C a) (1− ϕ) ¿ 3,7 √ 1200 (8 −1).( 1− ,126)=72mm đó: Dt – đường kính buồng đốt, Dt = 1200 mm S – bề dày buồng đốt, S = mm  - heä soá beàn cuûa loã: ϕ= P Dt 0,2 1200 = =0 , 126 (2,3 [σ ]− P) (S − C a) (2,3 upload.123doc.net − 0,2).(8 − 1) Như ta cần tăng cứng cho lỗ đốt vào Chọn bề dày khâu tăng cứng bề dày thân Đường kính ngoài Dtc= 180 mm II Tính cho buoàng boác: Sơ lược cấu tạo:  Buồng bốc có đường kính là 2000 mm, chiều cao 2800 mm  Thân có lổ nhập liệu Cuối buồng bốc là phần hình nón có gờ liên kết buồng bốc và buồng đốt  Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ X18H10T Tính toán: a Tính beà daøy toái thieåu ( S' ):  Buồng bốc làm việc điều kiện chân không nên chịu áp lực từ bên ngoài  Aùp suất chân không tuyệt đối bên thấp là 0,21 at Như thiết bị chịu áp suất ngoài là Pn = 1+ (1-0,21)=1,79 at Theo CT 5-14, [13], trang 133: Pn l ' S =1 ,18 Dt E Dt ' Trong đó: 0,4 ( ) , 179 2800 =1, 18 2000 , 85 105 2000 ( 0,4 ) =10 ,61 mm Dt – đường kính bên thân thiết bị, Dt = 2000 mm Pn – áp suất tính toán bên ngoài tác động vào thân H1 – chiều cao cột chất lỏng trên buồng bốc H2 – chiều cao cột chất lỏng phần nón buồng bốc và buồng đốt E – modul đàn hồi vật liệu nhiệt độ tính toán, E =1,85.10 N/mm2 l' – chiều dài tính toán thân, là chiều dài hai bít b Beà daøy thaân (S):  Choïn heä soá boå sung beà daøy: C = Ca + Cb + Cc + Co = 3,39 mm  Xem vaät lieäu nhö beàn cô hoïc: Cb = 0, Cc =  Choïn heä soá aên moøn hoùa hoïc laø Ca =  Choïn heä soá Co = 2,39 mm Beà daøy buoàng boác: S = S' + C = 14 mm c Kieåm tra beà daøy buoàng boác: Theo CT 5-15 vaø 5-16, [13],tr 131: l ' 2800 = =1,4 D t 2000 Et 0,3 σt Vì: ] √[ 2(14 −1) =0 , 422 2000 ] 2.( S −C a ) (14 − 1) =1,5 =0 , 171 Dt 2000 Dt 2000 = =8 , 77 2( S −C a ) (14 −1) 1,5 √ √[ (S − C a) , 85 105 =0,3 Dt 195 1,5 √ √ √ √ 2(S − Ca) l' Dt =0 , 171≤ =1,4 ≤ =8 , 77 Dt Dt 2(S −Ca) l' E =1,4 ≥ 0,3 Dt σc √[ √ 2( S − Ca) =0 , 422 Dt ] nên thoả mãn điều kiện bền thân Aùp suất tính toán cho phép thiết bị: S −C a ¿3 ¿ l' D t 1+1 , 02 ¿ ¿ 14 − 1¿ ¿ 28002 2000 1+1 , 02 ¿ ¿ ¿ 2000 ¿ D t ¿ ¿ [ σ n ] (S −C a) [P n]= ¿ [n]- ứng suất nén cho phép vật liệu, [n]=2,6*upload.123doc.net = 307 N/mm2 ct - ứng suất chảy vật liệu: ct =1,65*upload.123doc.net =195 N/mm2 d Kiểm tra độ ổn định thân chịu tác dụng lực nén chiều trục: Tính: Dt + S ¿2 ¿ ¿ Pn ¿ 2000+2 14 ¿ ¿ π.¿ ¿ P ct=¿ Dt 2000 = =80<250 2( S − Ca) 2(14 −1)  kc =0,085 Tra kc [13], tr140: kc  0,098  K c =875 σ tc 195 k =875 , 085=0 , 078 t c E 1, 85105 Kieåm tra oån ñònh: S −C a=13> √ Pct π Kc E t = √ 597454 =3 , 575 π , 078 , 85 10 Nên ta tính ứng suất nén: σn= P ct 597454 = =7 , 26 N /mm2 π ( D t+ S)(S −Ca) π (2000+ 14)(14 −1) Ứng suất nén cho phép: [ σ n ]=K c Et S − Ca 14 −1 =0 , 078 1, 85 10 =93 , 795 N /mm Dt 2000 Khi thân chịu tác dụng đồng thời áp lực ngoài và lực nén chiều trục: σn P , 26 , 179 + n = + =0 , 485<1 (thoûa ) [σ n ] [P n ] 93 , 795 , 439 Vaäy beà daøy buoàng boác laø 14 mm Tính beàn cho caùc loã: Đường kính kính cho phép không cần tăng cứng: d max=3,7 √3 D t ( S −C a) (1 −ϕ) ¿ 3,7 √2000 (14 −1) (1− 0,1)=105 mm đó: Dt – đường kính buồng bốc, Dt = 2000 mm S – beà daøy buoàng boác, S = 14 mm  - heä soá beàn cuûa loã: ϕ= P Dt , 179 2000 = =0,1 (2,3 [σ ]− P) (S − C a) (2,3 upload.123doc.net − , 179) (14 − 1) Như ta cần tăng cứng cho lỗ : lỗ cửa người và lỗ kính quan sát  Cửa người: Chọn bề dày khâu tăng cứng 20mm Đường kính ngoài Dtc= 480 mm  Kính quan saùt: Chọn bề dày khâu tăng cứng 20mm Đường kính ngoài Dtc= 180 mm III Tính cho đáy thiết bị: Sơ lược cấu tạo:  Chọn đáy nón tiêu chuẩn Dt = 1200mm  Có khoan lỗ: lỗ thử mẫu và lỗ ống mức  Vật liệu làm đáy là thép không gỉ X18H10T  Đáy nón có gờ: Ht = 778 mm, Hgờ = 50 mm Tính toán: a Tính beà daøy toái thieåu ( S' ):  Đáy có áp suất tuyệt đối bên là: Po = 0,21 N/mm2  Đáy chịu áp suất ngoài Pn = 0,179 N/mm2  Chọn sơ bề dày đáy là mm Lực tính toán P nén đáy: P = (/4).Dn2.Pn =(/4) (1200 + 16)2 0,179 = 207879 N Trong đó: Dn – đường kính ngoài, mm Pn – áp suất tác dụng lên đáy thiết bị, Pn = 0,142 N/mm2 Lực nén chiều trục cho phép: [P] =.Kc.Et.(S - Ca)2.cos2 =.0,098.1,85.105.(8-1)2.cos237,5o [P] = 1756617 N với: E – module đàn hồi vật liệu làm đáy, E = 1,85.105 N/mm2 Kc – heä soá phuï thuoäc 0,9 Dt + 0,1 d 0,9 1200+0,1 40 = =1366 mm cos α cos 37 , 5o D' 1366 = =98 ,6 ⇒ k c ≈ ,098 2( S − Ca ) 2(8 −1) σt 195 K c =875 ct k c =875 , 098=0 , 0903 E 1, 85 105 D' = Vì: 1,5 √ 0,3 Neân: ( S −C a ) Et σc D √[ ' ' =0 , 151< ' l D =0 , 606< =9 , 88 ' ( S −C a ) D √ 2(S − C a) l' =0 , 295< =0 ,606 D' D' ] S −C a D ' S −C a =0 , 372 N /mm2 [ Pn ]=0 , 649 E l' ' ' D D t ( )√ Tính kiểm tra độ ổn định đáy: P P n 207879 , 179 + = + =0 , 599<1 [ P ] [ P n] 1756617 , 372 Vậy bề dày đáy là mm Tính beàn cho caùc loã: Ta thấy các lỗ trên đáy thỏa các điều kiện: d < 200mm d<0,6.Dt Nên không cần tăng cứng cho lỗ IV Tính naép thieát bò: Sơ lược cấu tạo:  Choïn naép elip theo tieâu chuaån  Chọn nắp có gờ, chiều cao gờ h = 40 mm  Đường kính 2000 mm, đường kính lổ 400 mm  Vaät lieäu laø theùp khoâng gæ X18H10T  Nắp chịu áp suất ngoài buồng bốc: 0,179 N/mm2 Tính toán bề dày nắp: Đối với elip tiêu chuẩn: ht / Dt = 0,25 Thì ht = 500 mm, Rt = Dt = 2000 mm Choïn sô boä beà daøy naép baèng beà daøy thaân buoàng boác: 10 mm Xeùt tæ soá: R t 2000 = =200 S 10 t ,15 E , 15 , 85 10 = =193 , 38 x σ c 0,7 205 R , 15 E ⇒ t =200> =193 , 38 S x.σc Trong đó: Et – module đàn hồi vật liệu, E = 1,85.105 N/mm2 c - ứng suất chảy vật liệu nhiệt độ làm việc ttb = 800C c = 1,65*124 = 205 N/mm2 x= 0,7 (theùp khoâng gæ ) Theo 6-6, [13],tr166: áp suất ngoài cho phép [ Pn ]=0 ,09 Et ( S −C a K Rt ) 10 −1 , 956 2000 2 ¿ , 369 N /mm > P=0 ,142 N /mm ¿ , 09 , 85 105 ( ) Trong đó: Et – module đàn hồi vật liệu, E = 1,85.105 N/mm2 K- heä soá phuï thuoäc ht/Dt vaø Rt/S, tra baûng trang 167 Vaäy beà daøy naép laø 10 mm Tính beàn cho caùc loã: Đường kính kính cho phép không cần tăng cứng: d max=0 , 95 Dt ( 1− ϕ)=0 , 95 2000 (1− , 07)=1767 mm đó: Dt – đường kính nắp, Dt = 2000 mm S – beà daøy naép, S = 10 mm  - heä soá beàn cuûa loã: ϕ= Dt Dt P , 179 2000 2000 +1 = −1 =0 , 07 [ σ ] S −C a H upload.123doc.net 10 −1 550 [ ( )( )] [ ( Như ta không cần tăng cứng cho lỗ thoát thứ )( )] V Tính maët bích: Ta dùng mặt bích để nối thân thiết bị với nhau, với đáy và nắp thiết bị Chọn mặt bích thép, bích rời ( kiểu bích :1 ) Mặt bích nối buồng đốt và buồng bốc: Buồng đốt và buồng bốc nối với theo đường kính buồng đốt 1200mm Chọn bích rời để nối Chọn dự phòng áp suất thân là 0,3 N/mm2 để bích kín thân Tra bảng XIII.27, sổ tay tập 2, trang 417: ta các kích thước bích:  Đường kính vành ngoài bích D = 1340 mm  Đường kính tâm bulong Db = 1290 mm  Đường kính đến vành ngoài đệm D1 = 1260 mm  Đường kính đến vành đệm Do = 1213 mm  Bulong: đường kính db = M 20, Số lượng Z = 32 cái  Beà daøy bích: h = 25 mm Mặt bích nối buồng đốt và đáy: Buồng đốt và đáy nối với theo đường kính buồng đốt là 1200 mm Chọn bích rời để nối Chọn áp suất thân là 0,3 N/mm2 để bích kín thân Tra bảng XIII.28, sổ tay tập 2, trang 421: ta các kích thước bích:  Đường kính vành ngoài bích D = 1340 mm  Đường kính tâm bulong Db = 1290 mm  Đường kính đến vành ngoài đệm D1 = 1260 mm  Đường kính đến vành đệm Do = 1213 mm  Bulong: đường kính db = M 20, Số lượng Z = 32 cái  Beà daøy bích: h = 25 mm Maët bích noái buoàng boác vaø naép: Buồng bốc và nắp với theo đường kính buồng bốc là 2000 mm Chọn bích rời để nối AÙp suaát thaân laø 0,042 N/mm2 Choïn aùp suaát laø 0,1 N/mm2 Tra bảng XIII.27, sổ tay tập 2, trang 417: ta kích thước bích:  Đường kính vành ngoài bích D = 2140 mm  Đường kính tâm bulong Db = 2090 mm  Đường kính đến vành ngoài đệm D1 = 2060 mm  Đường kính đến vành đệm Do = 2015 mm  Bulong: đường kính db = M20, Số lượng Z = 44 cái  Beà daøy bích: h = 32 mm VI Tính væ oáng:  Vỉ ống phải giữ chặt các ống truyền nhiệt  Giữ nguyên dạng vỉ ống trước và sau nong  Bền với tác dụng ứng suất áp suất 0,3 N/mm và nhiệt độ đốt là TD = 132,90 C  Chọn vỉ ống loại phẳng tròn  Chọn vật liệu là thép không gỉ X18H10T, giới hạn bền uốn là: [u ] = 2,6*upload.123doc.net =307 N/mm2 Tính cho vỉ ống trên buồng đốt: Với vỉ ống thép, theo (6–19), [13], trang 212, chiều dày tính toán tối thiểu ngoài: h'1=K D t √ Po , 0475 =0 , 36 1200 =5 , 37 mm [σ u ] 307 √ Po , 0475 =0,6 1200 =15 ,1 mm ϕ o [ σ u ] ,3558 307 √ Trong đó: K = 0,36 (choïn) Dt –đường kính vỉ, Dt = 1200 mm Po = 0,42 9,81.10-2 +1153,3.9,81.0,56.10-6 = 0,0475 N/mm2 Với:1153,3 kg/ m3 - khối lượng riêng lớn dung dịch có thể đạt Chiều dày vỉ ống phía giữa: h' =K Dt √ Trong ño K=(0,45 0,6), choïn K = 0,6 o - heä soá laøm yeáu væ oáng ϕ o= D t − Σd 1200 −773 = =0 , 3558 Dt 1200 d – tổng đường kính các lổ: d =dth +n*dt-ong = 273+10*50 = 773mm Choïn sô boä h’ = 25 mm ( baèng beà daøy bích) Kieåm tra beàn væ oáng:  Ứng suất uốn vỉ là h' ¿ l ¿ 25 ¿2 o 74 , cos 30 ¿ 57 3,6(1 −0,7 )¿ 74 ,1 cos 30o dn 3,6 (1− 0,7 )¿ l ¿ P σ u= ¿o Trong đó: l =74,1.cos 300, mm – các ống bố trí theo đỉnh tam giác dn – đường kính ngoài ống, dn = 57 mm Vaäy væ oáng phía treân daøy 25 mm Tính cho vỉ ống buồng đốt: Với vỉ ống thép,theo 6–19,[13],tr 212, chiều dày tính toán tối thiểu ngoài: h'1=K Dt √ Po , 0759 =0 , 36 1200 =6 , 79 mm [σ u ] 307 √ Po , 0759 =0,5 1200 =18 , 98 mm ϕ o [ σ u ] , 3558 307 √ Trong đó: K = 0,36 (choïn) Dt – đường kính vỉ, Dt = 1400 mm Po = 0,42 9,81.10-2 + 1381,4.9,81.2,56.10-6 = 0,0759 N/mm2 Với: 1381,4 kg/m3– khối lượng riêng lớn dung dịch (dự phòng) 2,56 m – chiều cao dung dịch đến vỉ Chiều dày vỉ ống phía giữa: h' =K Dt Trong đó - heä soá laøm yeáu gæ oáng ϕ= √ Dt − Σd 1200− 773 = =0 ,3558 Dt 1200 d – tổng đường kính các lổ Choïn sô boä h’ = 25 mm ( baèng beà daøy bích) Kieåm tra beàn væ oáng:  Ứng suất uốn vỉ là h' ¿ l ¿ 25 ¿2 o 74 , cos 30 ¿ 57 3,6(1 −0,7 )¿ 74 ,1 cos 30o dn 3,6 (1− 0,7 )¿ l ¿ P σ u= ¿ Trong đó: l = 74,1.cos 30o, mm – các ống bố trí theo đỉnh tam giác dn – đường kính ngoài ống, dn = 57 mm Vậy vỉ ống phía dày 25 mm VII Tính tai treo chân đỡ: Sơ lược cấu tạo tai treo chân đỡ:  Laøm baèng theùp CT3  Chọn số tai đỡ là 2, có gân trên tai đỡ Theå tích caùc boä phaän thieát bò: a Theå tích theùp laøm oáng truyeàn nhieät (Vvloâ): V vlo = ¿ π.H [ n (d 2n − d 2t )+( D2th , n − D 2th ,t )] π [ 162(0 , 0572 −0 , 052 )+(0 , 2832 − , 2732) ] ¿ , 201 m3 Trong đó: dn, dt - đường kính ngoài và các ống truyền nhiệt Dtht, Dtht - đường kính ngoài và ống tuần hoàn H - chieàu cao caùc oáng truyeàn nhieät b Thể tích thép làm buồng đốt (Vvlbđ): V vlbd = π.H π 2 2 ( Dd , n − D d ,t )= (1 , 216 − 1,2 )=0 ,0607 m 4 Trong đó: H – chiều cao buồng đốt (bằng chiều cao ống truyền nhiệt ) Dđ,n, Dđ,t - đường kính ngoài và buồng đốt c Thể tích thép làm đáy nón (Vvlđ): Thể tích bên đáy: Vñt = 0,36 m3 Thể tích bên ngoài: π D 2d ,n π hnon V dn=hgo + ( Dd , n+ d 2+ D 2d ,n d) 3.4 π , 216 π , 778 ¿ , 05 + (1 ,216 2+ ,046 2+1 , 216 ,046) 3.4 ¿ , 3711 m3 Vvlñ = Vñn – Vñt = 0,3711 – 0,36 = 0,0111 m3 Trong đó: Dd,n - đường kính bên ngoài phần đáy lớn ( có đường kính với buồng đốt ) d - đường kính ngoài lổ tháo sản phẩm hnón – chiều cao phần nón đáy hgờ - chiều cao gờ d Theå tích theùp laøm buoàng boác (Vvlbb): Theå tích beân buoàng boác khoâng coù naép: π D2b ,t π h non π D2d ,t V b ,t =h tru + ( Db , t + Dd ,t + Db ,t D d ,t )+h go 3.4 2 π π , 25 π 1,2 ¿ ,24 + (2 +1,22 +2 1,2)+0 , 05 3.4 ¿ , 6068 m Thể tích bên ngoài: π D2b ,n π hnon π D2d ,n V b , n=h tru + ( Db ,n + Dd ,n + Db , n Dd , n)+h go 3.4 π , 028 π , 25 π ,216 2 ¿ ,24 + (2 , 028 +1 , 216 +2 , 028 , 216)+ ,05 3.4 ¿7 ,8174 m Theå tích theùp caàn: Vvlbb = Vb,n – Vb,t = 7,8174 – 7,6068 = 0,2106 m3 Trong đó: Db,n, Db,t - đường kính bên ngoài và bên buồng bốc Dd,n, Dd,t: đường kính bên ngoài và bên buồng đốt htruï– chieàu cao phaàn truï cuûa buoàng boác hnoùn – chieàu cao phaàn hình noùn hgờ – chiều cao gờ buồng bốc và buồng đốt Theå tích theùp laøm naép elip (Vvln): Naép elip tieâu chuaån coù:  Dt = 2000 mm  S = 10 mm  h = 40 mm Tra baûng XIII.11, soå tay taäp 2,tr 384: Khối lượng thép cần là 367,64 kg e Theå tích theùp laøm væ oáng vaø bích: Theå tích theùp laøm væ oáng bao goàm caû bích: Toång dieän tích caùc loå: , 057 ,022 +32 ∗ π ∗ =0 , 4234 m2 4 ,283 π =0 ,0629 m2 Diện tích ống tuần hoàn trung tâm: π , 34 =1 , 4103 m2 Dieän tích væ: 162∗ π ∗ Dieän tích coøn laïi: 1,4103 – 0,4234 – 0,0629=0,924 m2 Theå tích væ: Vvlv = 0,924.( 0,025 + 0,025 ) = 0,0462 m3 Theå tích theùp bích coøn laïi: V b=0 ,025 ∗ 2∗ π π 2 2 (1 ,34 − 1, 216 )+0 , 032∗ 2∗ (2 , 140 − 2, 028 ) 4 ¿ , 03591 m3 Khối lượng các phận thiết bị: Choïn vaät lieäu laø theùp khoâng gæ,  = 7982,5 kg /m3  Khối lượng ống: Gô = Vvlô  = 0,201 7982,5 = 1604,48 kg  Khối lượng buồng đốt: Gbd = Vvlbd. = 0,0607 7982,5 = 484,54 kg  Khối lượng buồng bốc: Gbb = Vvlbb.= 0,2106.7982,5 = 1681,27 kg  Khối lượng nắp: Gn = 367,64 kg  Khối lượng đáy: Gđ = Vvlđ  = 0,0111 7982,5 = 88,6 kg  Khối lượng vỉ ống: Gv = Vvlv  = 0,044945 *7982,5 = 358,77 kg  Khối lượng bích: Gb= Vb. = 0,03591*7850 =282 kg Tổng khối lượng: Khối lượng thiết bị: GTB = Goâ + Gbd + Gbb + Gn + Gñ + Gv + Gb = 4867,3 kg Khối lượng dung dịch nặng có thể có nồi cô đặc: Gdd = 2,5* 1153,3 = 2883,25kg Tổng khối lượng: G = GTB + Gdd = 4867,3 +2883,25=7750 kg Tải trọng cho tai đỡ ( P ): P = G.9,81 = 7750 9,81 = 76033 N =7,6033.104 N Chọn chân đỡ tai treo:  Dự phòng chọn tải trọng là 12.104 N  Choïn vaät lieäu laø theùp CT3  Choïn thieát bò goàm tai treo  Tải trọng tai treo: 6.104 N Tra bảng XIII.36, sổ tay tập 2, trang 438 ta có các kích thước tai treo, chân đỡ: ❑− ❑4 G.10-4 F.104 q.10-6 ❑− Teân 2 goïi Tai treo Tai treo L B B1 H S L a d N m N/m 6 451 451 1,33 230 200 205 350 12 100 25 34 1,33 230 200 205 350 12 100 25 34 Khối lượng tai treo, kg 13,2 13,2 THIEÁT BÒ TRUYEÀN NHIEÄT I Sơ lược chế độ hoạt động và làm việc thiết bị truyền nhiệt: Thiết bị truyền nhiệt hệ thống cô đặc dùng để đun nóng nguyên liệu đạt nhiệt sôi trước vào nồi cô đặc Hoạt động theo quá trình:  Ñun noùng oån ñònh: ñun noùng nguyeân lieäu cung caáp lieân tuïc cho noài coâ đặc giai đoạn nhập liệu  Ñun noùng khoâng oån ñònh: ñun noùng 2,5 m nguyeân lieäu cung caáp cho mẻ tiếp theo, giai đoạn ngừng nhập liệu nguyên liệu đun nóng tuần hoàn bể 2,5 m3 kết thúc mẻ Sử dụng thứ nồi cô đặc có nhiệt độ Tht =82,50C II Tính heä soá truyeàn nhieät: 1) Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng (q1): Theo công thức (V.101), sổ tay tập 2, trang 28: α 1=2 ,04 ∗ A ∗ ( r H ∗ Δt ,25 ) ⇒ q1=α ∗ Δt (1) Trong đó: r - ẩn nhiệt ngưng tụ thứ áp suất 0,41 at Tra baûng 57, VD vaø BT taäp 10, trang 447: r = 2230.103 J/kg H - chieàu cao oáng truyeàn nhieät, choïn H = m A - phụ thuộc nhiệt độ màng nước ngưng tm = (tD + tv1)/2 A tra sổ tay tập 2, trang 28 với tht, tv1: nhiệt độ thứ và vách phía ngưng 1 - heä soá caáp nhieät phía hôi ngöng, W/m2K Nhiệt tải riêng phía tường (qv): Theo BT vaø VD taäp 10: qv = t v 1− t v ∑ rv  tv = tv1 -tv2 = rv*qv = 0,75.10-3* qv (2) Trong đó: rv - tổng trở vách rv = r1 + / + r2 = ( 0,464 + 2/17,5 + 0,172 )*10-3 = 0,75.10-3 W/m2K với r1 - nhiệt trở màng nước, r1 = 0,464.10-3 m2 oK / W r2 - nhiệt trở lớp cặn, r2 = 0,172.10-3 m2 oK / W  - beà daøy oáng,  =( - dt ) / = ( 27 – 25 )/ = mm  - hệ số dẫn nhiệt ống,  = 17,5 m2 oK / W (với ống là theùp khoâng gæ ) tv: chênh lệch nhiệt độ tường, tv = tv1 - tv2, oK Nhieät taûi rieâng phía dung dòch (q2): Hệ số cấp nhiệt 2 phía dung dịch tính theo công thức (VI.25), sổ tay taäp 2, trang 69: α 2=2 ,72 ϕ P 0,4 q 0,7 , W /m K (3) Trong đó:  - hệ số thực nghiệm, dung dịch đường  = 0,57 P – aùp suaát oáng, at Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng: Khi quaù trình coâ ñaëc dieãn oån ñònh: q1 = q2 = qv (4) tv1 = tD - tv1 (5) tv =tv1 - tv2 (6) t2 = tv2 - tsoitb (7) Dùng phương pháp số ta tính theo các bước sau:  Bước 1: Chọn nồng độ dung dịch, từ đó tra các thông số bảng  Bước 2: Chọn nhiệt độ tường phía ngưng: t v1, tính t1 theo (5) với tht = 82,5oC  Bước 3: Tính q1 theo (1)  Bước 4:Tính hệ số cấp nhiệt phía dung dịch, ta tìm 2 theo (3)  Bước 5: Tính tv theo (2) Tính tv2 = tv + tv1  Bước 6: Tính  t2 theo (7) với tsoitb =76,440C  Bước 7: Tính q2 theo công thức: q2 = 2 *  t2  Bước 8: So sánh sai số q và qtb, với qtb = (q1 + q2) / Đặt giá trị đó là ss:  Nếu ss lớn thì quay bước và có hiệu chỉnh nhiệt độ t1: t1(mới] = (1 - ss)* t1, từ đó tính lại tv1 = tD - t1  Nếu ss nhỏ thì ngừng Phép lặp có ss hội tụ Do đó với số lần lặp lớn ta có kết q 1, q2 và qv cùng tiến số đó chính là giá trị cần tìm Kết quả: sau đã thực phép lặp, ta kết hai lần lặp cuối cuøng laø: a Heä soá truyeàn nhieät cho quaù trình ñun noùng oån ñònh: Laàn tính Phía dung dòch q1 Tht t1 tv1 A 170.16 6104 82.5 0.3 82.15 170.17 5948 82.5 0.34 82.16 170.17 5815 82.5 0.33 82.17 Phía hôi ngöng tstb t2 q2 tv tv2 4.58 4.46 4.36 77.6 77.7 77.8 76.44 76.44 76.44 1.13 1.26 1.37 784 857 917 qtb 3444 3403 3366 1 2 K ss% 17440 692 428 3.4% 17592 680 423 3% 17725 669 419 2.7% b Heä soá truyeàn nhieät cho quaù trình ñun noùng khoâng oån ñònh: Laàn tính A 10 163.08 163.09 163.09 163.09 163.09 163.10 163.10 163.10 163.10 163.10 Phía dung dòch q1 tv1 Tht t1 5598 5393 5235 5104 4991 4890 4799 4716 4639 4568 68.3 68.3 68.3 68.3 68.3 68.3 68.3 68.3 68.3 68.3 0.3 0.31 0.30 0.29 0.28 0.28 0.27 0.26 0.26 0.25 68.00 68.02 68.03 68.04 68.05 68.05 68.06 68.07 68.07 68.08 tv 4.20 4.04 3.93 3.83 3.74 3.67 3.60 3.54 3.48 3.43 Phía hôi ngöng tv2 tstb t2 q2 63.8 64.0 64.1 64.2 64.3 64.4 64.5 64.5 64.6 64.7 63 63 63 63 63 63 63 63 63 63 0.80 0.97 1.10 1.21 1.30 1.39 1.46 1.53 1.59 1.65 523 617 685 739 784 822 855 885 911 934 qtb 1 2 3060 3005 2960 2922 2888 2856 2827 2800 2775 2751 16962 17175 17346 17493 17625 17745 17857 17962 18060 18154 652 635 622 611 601 593 585 578 571 565 II Tính toán quá trình đun nóng ổn định: Các đại lượng liên quan:  Tổng lượng thứ dùng đun nóng W1= 6588 kg  Trong khoảng thời gian 1= 6570 giây  Khối lượng dung dịch cần đun nóng là G1= 6588 kg  Nồng độ dung dịch là 8%  Nhiệt độ vào dung dịch t1’= 300C  Nhiệt độ cuối dung dịch t1’’=76,440C  Nhiệt độ thứ tht=82,50C Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng đến nhiệt độ sôi: Q1 =W1.(t1’’ - t1’)=(6588/6570)*4020,99*(76,44 –30)=0,187.106 W Trong đó: G1 = 6588 kg Ctb - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch: C = 4190 - ( 2514 - 7,542*t )*x, J/kgoK K ss% 412 405 400 395 391 388 384 381 379 376 4.9% 3.9% 3.3% 3% 2.7% 2.5% 2.3% 2.2% 2% 1.9% Ở t = 30oC, x = 8% thì C1 = 4190 - ( 2514 - 7,542* 30 )*0,08 =4006,98 J/kgoK Ở t = 76,44 oC, x = 8% thì C2 = 4190 - ( 2514 - 7,542*76,44 )*0,08 = 4035,0 J/kgoK Neân Ctb = (4006,98+ 4035,0 ) / = 4020,99 J/kgoK Lượng nhiệt thứ cung cấp cho quá trình đun nóng (Q2 ): Theo công thức 4.5a, VD và BT T10, tr182: Q1’ = W1*r =6588*2325.103 =15,371 109 J Trong đó: W1- Tổng lượng thứ dùng đun nóng, W1= 6588 kg r - ẩn nhiệt ngưng tụ đốt áp suất là 0,41j at Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: r = 2325.103 J/kg Tính toán: Quá trình đun trao đổi nhiệt ngược chiều Δt log = (81−30) −(81− 76 , 44) =19 , 23 (81− 30) ln ( 81− 76 , 44) Q1 =K.F.tlog  F = Q1/( K tlog)=0,187.106/(419.19,23)= 23,2 m2 Soá oáng truyeàn nhieät caàn thieát laø: n = F/(*dt*H)= 23,2/(.0,025.2)=147,6 Choïn 149 oáng Bố trí ống đỉnh tam giác tạo thành hình lục giác Theo công thức V140, trang 66, tập 5: Dd = s*( b – ) + 4*do Trong đó: – đường kính ngoài ống truyền nhiệt, chọn = 25m s – bước ống, s = .do= 1,3.25=32,5 Dd- đường kính thiết bị, chọn  b = ( Dd – 4*do )/s + = (500 - 4*25) / 32,5 + = 13,3 Choïn b = 13 Toång soá oáng thieát bò laø: 169 oáng Dieän tích beà maët truyeàn nhieät laø: F = n**dt*H = 169**0,025*2 = 26,55 m2 (thoûa) Nhö vaäy:  Đường kính thiết bị truyền nhiệt là 500 mm  Chieàu cao 2000 mm  Số ống truyền nhiệt 169 ống cỡ 25x2 III Tính toán quá trình đun nóng không ổn định: Các đại lượng liên quan:  Tổng lượng thứ dùng đun nóng W2= 1787 kg  Trong khoảng thời gian 2= 5864 giây  Khối lượng dung dịch cần đun nóng là G2= 2579 kg  Nồng độ dung dịch là 8%  Nhiệt độ vào dung dịch t1’= 300C  Nhiệt độ cuối dung dịch t1’’= 630C  Nhiệt độ thứ tht= 66,040C Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng đến nhiệt độ sôi: Q2 = G2 Ctb ( t1’’ - t1’ ) = 2579*4016,94*( 63 – 30 ) =0,342.109 J Trong đó: G1 = 2579 kg Ctb - nhieät dung rieâng cuûa dung dòch: C = 4190 - ( 2514 - 7,542*t )*x, J/kgoK Ở t = 30oC, x = 8% thì C1 = 4190 - ( 2514 - 7,542* 30 )*0,08 =4006,98 J/kgoK Ở t = 76,44 oC, x = 8% thì C2 = 4190 - ( 2514 - 7,542*76,44 )*0,08 = 4026,89 J/kgoK Neân Ctb = (4006,98+ 4026,89 ) / = 4016,94 J/kgoK Lượng nhiệt thứ cung cấp cho quá trình đun nóng (Q2 ): Theo công thức 4.5a, VD và BT T10, tr182: Q’2 = W1*r =1787*2362.103 =4,22.109 J Trong đó: W1- Tổng lượng thứ dùng đun nóng, W1= 1787 kg r - ẩn nhiệt ngưng tụ đốt áp suất là 0,21 at Tra baûng 57, VD vaø BT T10, trang 443: r = 2362.103 J/kg Thời gian cần thiết để đun nóng: Theo công thức (3.44), GT QT và TB TN tập 5, trang 98: \} \} \} \} \} \{\} # ~= \{ \{ 2579 \} over \{5000 left [1 - exp left ( - \{ \{ 376 26 ,55 \} o Trong đó: a – lưu lượng bơm tuần hoàn, kg/h Chọn a= 5000 kg/ h K- heä soá truyeàn nhieät Ca- nồng độ dung dịch ban đầu, % G2- khối lượng dung dịch cần đun nóng, kg THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ BAROMET I Chế độ làm việc: Lượng nước lạnh vào thiết bị ( Gn ): Theo CT (4.39), VD vaø BT taäp 10, trang188: Gn=W ' i '' − Cn t 1\} \} \} over \{C rSub \{ size 8\{n\} \} \( t rSub \{ size 8\{1\} \} rSup \{ size 8\{ −t '1 ¿=1 ,221 2632 103 − 419 4190 (70 , −3 Trong đó: W’- lượng thứ ngưng tu ïlớn khoảng giai đoạn đầu, = 3584 giaây ' W= W 4375 = =1 , 221 kg/ s τ 3584 i’’ – enthanpi thứ khỏi TBNT, tra bảng 57, VD và BT tập 10, trang 443 0,4 at: i’’ = 2632.103 J/kg Cn – nhiệt dung riêng nước, Cn = 4190 J /KgK t1’ – nhiệt độ thứ vào TBNT Chọn t1’ = 30oC t1’’ – nhiệt độ thứ khỏi TBNT Theo VD và BT tập 10, chọn cheânh leäch 50 K t1’’ = tc – = 75,4 – = 70,4oC nhiệt độ ngưng tụ tc = 75,4oC 0,4 at Lượng không khí bơm hút khỏi TBNT (Gkk): Theo CT 4.40, VD vaø BT taäp 10,trang 188: Gkk = 0,000025.( Gn + W’) + 0,01 W’ = 0,000025.(9,685 +1,221 ) + 0,01.1,221 = 0,0125 ( kg/s) Trong đó: Gn – lượng nước vào TBNT, Gn = 9,685 kg/s W’ – lượng thứ ngưng tụ, W’ = 1,221 kg/s Theå tích khoâng khí caàn huùt (Vkk): Theo CT VI.49, soå tay taäp 2, trang 84: V kk = 288 Gkk (273+t kk ) 288 , 0125 (273+70 , 4) = =0 ,1532 m /s P − Ph 39240 −31166 Trong đó: Gkk – lượng không khí cần hút, Gkk = 0,0125 kg/s tkk = t1’’ = 70,4oC (theo soå tay taäp 2) Ph – áp suất nước bão hoà tkk = 70,4oC Ph = 0,3177 bar = 31166 N/m2 P – aùp suaát TBNT, P = 0,4 at = 39240 N/m2 II Các kích thước chủ yếu thiết bị ngưng tụ: Đường kính thiết bị (Dtr): Theo VI.52, soå tay taäp 2, trang 84: W' ,221 Dtr =1 ,383 =1 , 383 =0 , 563 m ρh ω h , 2456 30 √ √ Chọn đường kính TBNT là 600 mm Trong đó: W’ – lượng thứ ngưng tụ, W’ = 1,221 kg/s h – tốc độ TBNT, chọn h = 30 m/s (theo sổ tay tập 2, trang 185 ) h – khối lượng riêng hơi, tra bảng 57, VD và BT tập 10, trang 443: 0,4 at h = 0,2456 kg/m3 Kích thước ngăn: Thường có dạng viên phân để làm việc tốt a Chieàu roäng taám ngaên (b): Theo VI.53, soå tay taäp 2, trang 85: b = Dtr / + 50 = 600/2 +50 = 350 mm b Beà daøy taám ngaên (): Theo soå tay taäp 2, trang 85: choïn  = mm c Đường kính lổ ( d ): Theo soå tay taäp 2: chọn nước sông (ao,hồ) để ngưng tụ thứ thì d=5mm d Chiều cao gờ ngăn: Theo sổ tay tập 2, chọn chiều cao gờ là: 40 mm Chọn tốc độ tia nước là 0,62 m/s Chiều cao phận ngưng tụ và các kích thước khác: Tra baûng VI.8, soå tay taäp 2, trang 88: Theo tiêu chuẩn hoá quy cách TBNT ta có các kích thước: Ký hiệu các kích thước Ký hiệu Kích thước, mm Đường kính thiết bị Dtr 600 Chieàu daøy cuûa thaønh thieát bò S Khoảng cách từ ngăn trên cùng đến nắp thiết bị a 1300 Khoảng cách từ ngăn cuối cùng đến đáy thiết bị P 1200 Beà roäng cuûa taám ngaên b 350 KC tâm TB ngưng tụ và TB thu hồi K1 725 Chieàu cao cuûa heä thoáng thieát bò H 4550 Chieàu roäng cuûa heä thoáng thieát bò T 1400 Đường kính thiết bị thu hồi D1 400 Chieàu cao cuûa thieát bò thu hoài h 1400 Khoảng cách các ngăn: a1 260 a2 300 a3 360 a4 400 a5 430 Đường kính các cửa và vào: -Hôi vaøo d1 350 -Nước vào d2 125 -Hỗn hợp khí và d3 100 -Nối với ống Baromet d4 150 -Hỗn hợp khí và vào thiết bị thu hồi d5 100 -Hỗn hợp khí và khỏi thiết bị thu hồi d6 70 -Nối từ thiết bị thu hồi đến ống Baromet d7 50 -Oáng thoâng khí d8 Kích thước ống Baromet: a Đường kính ống (d): Theo baûng treân thì d = 150 mm b Chieàu cao oáng ( H ): Theo VI.58, soå tay taäp 2, trang 86: H = h1 + h2 + 0,5, m (1) Trong đó: h1 – chiều cao cột nước tĩnh độ chân không h2 – chiều cao để khắc phục trở lực nước chảy ống c Tính h1: Theo VI.59, soå tay taäp 2, trang 86: h1 = 10,33.( P/ 760) = 10,33 (613/ 760) = 8,332 m với : P – aùp suaát chaân khoâng thieát bò, P = 760 – 0,2.735 = 613 mmHg d Tính h2: Theo VI.60, soå tay taäp 2, trang 87: h2= ω2 H ,617 H (1+ λ + Σξ)= (1 −0 ,017 +1,5) 2.g d , 81 ,15 Trong đó d - đường kính ống Baromet, d = 150 mm H - chieàu cao toång coäng oáng Baromet , m g = 9,81 m/s2 = 1 + 2 = + 0, = 1,5 1 - hệ số trở lực vào ống, 1 = 2 - hệ số trở lực khỏi ống, 2 = 0,5  – tốc độ nước chảy ống, +W ' Gn ¿ ¿ , 004( ,685+ 1, 221) ¿π d = =0 ,617 m/ s π , 152 ¿ ω=0 ,004 ¿ Với: Gn – lượng nước vào TBNT, Gn = 9,685 kg/s W’ – lượng thứ ngưng tụ, W’ = 1,221 kg/s - hệ số trở lực ma sát chảy ống,  = f(Re) Re= ρ ω d 985 ,65 , 617 , 15 5 = =1 ,79 10 > 10 −3 μ ,5094 10 Chọn độ nhám ống thép là  =0,2 mm ,227 , 79 10 ¿ ¿ ¿ ,221 , 221 λ=0 , 0032+ ,227 =0 , 0032+ ¿ Re e Chieàu cao caàn thieát: Từ phương trình (1) thì: H=8 , 332+ , 6172 H ( 1− ,017 +1,5)+0,5 , 81 ,15 Giải phương trình bậc ẩn số H ta được: H = 8,86 m Choïn H = m TÍNH VAØ CHOÏN BÔM I Bôm chaân khoâng: Tính cho giai đoạn 1: Coâng suaát bôm chaân khoâng (Nck): Theo sách Máy và thiết bị sản xuất hoá chất.: m P2 m −1 ¿ −1 P1 ¿ m N ck = Pkk V kk ¿ nck 10 m−1 ,25 −1 107910 ¿ 1, 25 −1 8073 , 63 ¿=5,6 KW 1 , 25 N ck = 8073 ,63 , 1532 ¿ , 25− ,75 10 Trong đó: nck – heä soá hieäu chænh, choïn nck = 0,75 m – heä soá ña bieán, choïn m = 1,25 Vkk – theå tích khoâng khí caàn huùt, Vkk = 0,1532 m3 /s Pkk = P1 là áp suất không khí đầu hút: P1 = Pkk = Pc – Ph = 0,4 – 0,3177 = 0,0823 at = 8073,63 N/m2 Pc – aùp suaát ngöng tuï, Pc = 0,4 at Ph - áp suất riêng phần nước nhiệt độ không khí là 70,4oC  Ph = 0,3177 at P2 – áp suất đầu đẩy Chọn P2 lớn áp suất khí quyển, P2 = 1,1 at =107910 N/m2 Tính cho giai đoạn 2: Coâng suaát bôm chaân khoâng (Nck): Theo sách Máy và thiết bị sản xuất hoá chất.: m P2 m −1 ¿ −1 P1 ¿ m N ck = Pkk V kk ¿ m−1 nck 10 ,25 −1 107910 ,25 ¿ −1 4512 , ¿=4 , 09 KW 1 , 25 N ck = 4512 ,6 , 1532 ¿ ,75 10 , 25− Trong đó: nck – heä soá hieäu chænh, choïn nck = 0,75 m – heä soá ña bieán, choïn m = 1,25 Vkk – theå tích khoâng khí caàn huùt, Vkk = 0,1532 m3 /s Pkk = P1 là áp suất không khí đầu hút: P1 = Pkk = Pc – Ph = 0,2 – 0,154 = 0,046 at = 4512,6 N/m2 Pc – aùp suaát ngöng tuï, Pc = 0,2 at Ph - áp suất riêng phần nước nhiệt độ không khí là 54,7oC  Ph = 0,154 at P2 – áp suất đầu đẩy Chọn P2 lớn áp suất khí quyển, P2 = 1,1 at =107910 N/m2 Choïn bôm chaân khoâng: Duøng bôm chaân khoâng roto khoâng caàn daàu boâi trôn, coù theå huùt khoâng khí, nước, khí lẩn bụi Chọn bơm chân không vòng nước PMK có công suất yeâu caàu treân truïc bôm laø 6,84 KW Caùc thoâng soá khaùc nhö sau :  Kieåu PMK –  Năng suất độ chân không : 0,6 m3 / s  Soá voøng quay : n = 1450 v/ph  Công suất động điện : 10 KW  Lưu lượng nước : 0,02 m3/h  Khối lượng : 109 kg  Kích thước ( dài x rộng x cao) : 705 x 416 x 390 (mm) II Bơm nước vào thiết bị ngưng tụ: Coâng suaát bôm (Nb1): Theo Soå tay taäp 1: N b 1= Q H ρ g ,0097 ,355 997 , 81 = =0 ,68 KW 1000 η 1000 , 75 Trong đó: Q – lưu lượng bơm, m3/s H – coät aùp bôm, m  - khối lượng riêng chất lỏng,  = 997 kg/m3 g = 9,81 m/s2  - hieäu suaát bôm, choïn = 0,75 Lưu lượng bơm ( Q ): Q = Gn /  = 9,685 / 997 = 0,0097 m3/s Với: Gn – lượng nước vào TBNT, Gn = 9,685 kg/s  - khối lượng riêng nước vào TBNT nhiệt độ đầu 25oC,  = 997 kg /m3 Coät aùp bôm ( H ): Theo phöông trình Bernoulli, CT 2.1, Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10: H= P2−P1 +Ho+ ΔH = ρg (0,2 −1) , 81 104 +12+0 , 379=5 , 355 m 997 , 81 Trong đó: Ho – chiều cao hình học để nâng nước lên P1, P2 – áp suất đầu hút, đầu đẩy P1 = at, P2 = Pc = 0,2 at Δ H – cột áp khắc phục trở lực trên đường ống hút và đẩy  - khối lượng riêng nước,  = 997 kg/m3 g = 9,81 m/s2 a Tính Ho: Ho = P + a0 + a1 + a2 + a3 + a4 = 11,9 m Choïn Ho = 13 m Trong đó: P, a0, a1, a2, a3, a4: kích thước hình học TBNT b Tính Δ H: Δ H = hhút + hđẩy =0,24 + 0,139 = 0,379 m Trong đó hhút, hđẩy - trở lực trên đường ống hút và đẩy  Tính hhuùt: h hut = ω1 l1 ,79 (λ + Σξ )= (0 , 023 + 7)=0 , 24 m 2.g d ,81 , 125 Trong đó: w1 – vận tốc nước ống hút, w1 = 4.Q , 0097 =0 , 79 = πd π , 1252 m/s d- đường kính ống hút, d= 0,125 m g = 9,81 m/s2 l1 – chieàu daøi oáng huùt, choïn l1 = 3m  - tổng hệ số trở lực đầu hút, chọn đầu hút có van và lưới lọc thì = - khối lượng riêng nước,  = 997 kg/m3  - độ nhớt nước nhiệt độ vào 25oC,  = 0,438.10-3 Ns/m2 - hệ số trở lực ma sát chảy ống, = f(Re) 997 ,79 , 125 ρ ω d =22 , 10 4> 104 = −3 μ , 438 10 Chọn độ nhám ống thép là ε =0,2 mm Re = Regh = (d / ε )8/7 = 6.(125 / 0,2 )8/7 = 9406 Ren = 220.(d / ε )9/8 = 220.(125 / 0,2 )9/8 = 307459 Do Regh <Re < Ren neân theo CT VI.46, soå tay taäp 2: λ = 0,1 (1,46 ε / d + 100 / Re )0,25 λ = 0,1 ( 1,46 0,2 /125 + 100 / 22,5.104 )0,25 = 0,023  Tính hđẩy: w22 l2 , 79 14 hday = ( λ + Σξ )= (0 ,023 +1,8)=0 , 139 m g d , 81 ,125 Trong đó: Chọn ống có các kích thước đặc trưng giống ống hút thì d= 0,125 m ; ε = 0,2 mm l2- chiều dài ống đẩy, l2 = 14 m Σξ - tổng hệ số trở lực đầu đẩy Chọn đầu đẩy có khuỷu 90o thì Σξ =1,8 2 – vận tốc nước ống đẩy, 2 = 1 - hệ số ma sát trên đường ống Do các yếu tố không đổi neân  = 0,023 Choïn bôm: Chọn bơm ly tâm cấp trục ngang Chọn bơm nước mã số LT 12 –20 Caùc thoâng soá cuûa bôm :  Coâng suaát ñieän laø 2,2 KW  Lưu lượng nước : 10 – 14 m3/h  Chieàu cao coät aùp : 20-17 m  Soá voøng quay : 2900 v/ph  Đường kính lổ miệng hút : 52 mm  Đường kính lổ miệng đẩy : 32 mm III Bôm nhaäp lieäu: Coâng suaát bôm (Nb2): Theo Soå tay taäp 1: −3 N b 2= Q H ρ g , 17 10 , 58 1031 ,7 , 81 = =0,3 KW 1000 η 1000 , 75 Trong đó: Q – lưu lượng bơm, m3/s H – coät aùp bôm, m  - khối lượng riêng dung dịch,  = 1031,7 kg/m3 g = 9,81 m/s2 - hieäu suaát bôm, choïn  = 0,75 Lưu lượng bơm (Q): Nhập liệu 2,5 m3 dung dịch đường 10 phút nên: Q= V 2,5 −3 = =4 , 17 10 m /s τ 10 60 Trong đó: V – theå tích dung dòch nhaäp lieäu, m3  - thời gian nhập liệu cho 2,5 m3 Coät aùp bôm ( H ): Theo phöông trình Bernoulli, CT 2.1, Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10: H= P2−P1 +Ho+ ΔH = + + 1,58 = 5,58 m ρg Trong đó: Ho – chiều cao hình học để hút dung dịch P1, P2 – áp suất đầu hút, đầu đẩy P1 = at, P2 = at (do ban đầu đã tạo chân không) Δ H – cột áp khắc phục trở lực trên đường ống hút và đẩy a Tính Ho: Choïn Ho = m (chieàu cao nhaäp lieäu ) b Tính Δ H: Δ H = hhút + hđẩy =1,1 + 0,48 = 1,58 m Trong đó hhút, hđẩy - trở lực trên đường ống hút và đẩy  Tính hhuùt: h hut = w12 l1 , 692 (λ + Σξ )= (0 , 027 +7)=1,1 m 2.g d , 81 , 056 Trong đó: 1 – vận tốc nước ống hút, 1 = 4.Q ,17 10−3 =1 , 69 m/ s = π d2 π , 056 g = 9,81 m/s2 l1 – chieàu daøi oáng huùt, choïn l1 = 1m Σξ - tổng hệ số trở lực đầu hút, chọn đầu hút có van và lưới lọc thì Σξ =  - khối lượng riêng dung dịch đường  =1031,7 kg/m3 - độ nhớt dung dịch đường,  = 0,343.10-3 Ns/m2 - hệ số trở lực ma sát chảy ống,  = f(Re) 1031 ,7 1, 69 , 056 ρ ω d =284665> 104 = −3 μ ,343 10 Oáng thép chọn độ nhám là ε =0,2 mm Re = Regh = (d / ε )8/7 = 6.(56 / 0,2 )8/7 = 3757 Ren = 220.( d / ε )9/8 = 220.(43 / 0,2 ) 9/8 = 137776 Do Re > Ren neân theo soå tay taäp 2: λ = 0,11 ( ε /d)0,25= 0,027  Tính hđẩy: hday = w2 l2 ,69 ( λ + Σξ)= (0 ,027 +0,9)=0 , 48 m 2.g d , 81 ,056 Trong đó: Chọn ống có các kích thước đặc trưng giống ống hút thì d = 0,056 m ; ε = 0,2 mm l2 - chiều dài ống đẩy, l2 = m Σξ - tổng hệ số trở lực đầu đẩy, chọn đầu đẩy có khuỷu 90o thì Σξ = 0,9 2 – vận tốc nước ống đẩy, 2 = 1 λ - hệ số ma sát trên đường ống Do các yếu tố không đổi nên λ = 0,027 Choïn bôm: Với công suất bơm là 0,3 kW ta chọn bơm nhập liệu dung dịch đường có các đặc điểm sau : chọn bơm có mã hiệu LT 24 –5 với các thông số :  Lưu lượng Q = 24 m3/s  Soá voøng quay 1450 v/ph  Công suất động : 1,5 KW  Đường kính miệng hút : 50 mm  Đường kính miệng đẩy : 40 mm IV Bôm thaùo saûn phaåm: Coâng suaát bôm (Nb3): Theo Soå tay taäp 1: N b 3= Q H b ρ g 1, 21 10− 12 ,74 1381 , , 81 = =0 ,279 KW 1000 η 1000 , 75 Trong đó: Q – lưu lượng bơm, m3/s H – coät aùp bôm, m  - khối lượng riêng dung dịch,  = 1381,4 kg/m3 g = 9,81 m/s2 - hieäu suaát bôm, choïn = 0,75 Lưu lượng bơm (Q): Tháo liệu 1000 kg dung dịch đường 10 phút nên: Q= 1000 =1 , 21 10−3 m3 /s 10 60 1381 , Trong đó:  =1381,4 kg/m3– khối lượng riêng dung dịch đường nhiệt độ thaùo lieäu laø 68,33oC Coät aùp bôm ( H ): Theo phöông trình Bernoulli, CT 2.1, Ví duï vaø baøi taäp - taäp 10: P2−P1 +Ho+ ΔH = (10-2,1) + + 0,44 = 12,74 m ρg H= Trong đó: Ho – chiều cao hình học để hút dung dịch P1, P2 – áp suất đầu hút, đầu đẩy P1 = 0,21 at, P2 = at (do ban đầu đã tạo chân không) Δ H – cột áp khắc phục trở lực trên đường ống hút và đẩy a Tính Ho: Choïn Ho = m (chieàu cao nhaäp lieäu ) b Tính Δ H: Δ H = hhút + hđẩy =0,26 + 0,18 = 0,44 m Trong đó hhút, hđẩy - trở lực trên đường ống hút và đẩy  Tính hhuùt: h hut = w12 l1 , 962 (λ + Σξ )= (0 , 029 + 4,9)=0,3 m 2.g d , 81 , 040 Trong đó: 1 – vận tốc nước ống hút, 1 = −3 4.Q 1, 21 10 =0 , 96 m/s = 2 πd π , 040 g = 9,81 m/s2 l1 – chieàu daøi oáng huùt, choïn l1 = m Σξ - tổng hệ số trở lực đầu hút, chọn đầu hút có van thì Σξ = 4,9  - khối lượng riêng dung dịch đường  =1381,4 kg/m3 - độ nhớt dung dịch đường,  = 0,343.10-3 Ns/m2 - hệ số trở lực ma sát chảy ống,  = f(Re) 1381 , 4,7 , 96 , 04 ρ ω d =154652>104 = −3 μ ,343 10 Oáng thép chọn độ nhám là ε =0,2 mm Re = Regh = (d / ε )8/7 = 6.(56 / 0,2 )8/7 = 3757 Ren = 220.( d / ε )9/8 = 220.(43 / 0,2 ) 9/8 = 137776 Do Re > Ren neân theo soå tay taäp 2: λ = 0,11 ( ε /d)0,25= 0,029  Tính hđẩy: hday = w 22 l2 , 9612 ( λ + Σξ)= (0,0 ,029 +1,8)=0 ,18 m 2.g d , 81 , 04 Trong đó: Chọn ống có các kích thước đặc trưng giống ống hút thì d = 0,04 m ; ε = 0,2 mm l2 - chiều dài ống đẩy, l2 = m Σξ - tổng hệ số trở lực đầu đẩy, chọn đầu đẩy có khuỷu 90o thì Σξ = 1,8 2 – vận tốc nước ống đẩy, 2 = 1 λ - hệ số ma sát trên đường ống Do các yếu tố không đổi nên λ = 0,029 Choïn bôm: Với công suất bơm là 0,279 kW ta chọn bơm tháo sản phẩm có các đặc điểm sau : chọn bơm lốc xoáy có mã hiệu BK-1,25/25 với các thông số :  Lưu lượng Q = 4,5 m3/h  Công suất động : 2,5 KW  Đường kính miệng hút : 40 mm  Đường kính miệng đẩy : 40 mm TÍNH TOÁN GIÁ THAØNH THIẾT BỊ CHÍNH Sau tính toán chi tiết các phận thiết bị cô đặc các thiết bị phụ đóng vai trò bổ trợ cho thiết bị hoạt động , đồng thời với việc tham khảo giá các phận Trong đó chủ yếu dựa vào bảng báo giá các thầy đưa , thieát bò coù giaù thaønh nhö sau : Teân thaønh phaàn Vaät lieäu Toång theå thieát bò Theùp khoâng ræ :X18T10H Caùc oáng daãn: -Nhaäp lieäu Þ56 -Thaùo lieäu Þ40 -Hơi thứ Þ400 -Nước làm ngưng tụ Þ125 -Đến bơm chân không Þ70 -Xả khí+xả nước ngưng Þ20 Toång coäng Thieát bò phuï -Bôm: + Nhaäp lieäu + Nước ngưng tụ + Bôm chaân khoâng + Thaùo saûn phaåm Toång coäng -Thieát bò ngöng tuï -Thieát bò gia nhieät - Đệm - Kính quan saùt -Vaät lieäu caùch nhieät - Van -Thieát bò ño: -Tai treo Toång coäng - Theùp Theùp Theùp Theùp Theùp Theùp LT 24 – LT 12 – 20 PMK – BK-1,25/25 Amiaêng Thuûy tinh theùp Aùp keá Nhieät keá Theùp CT3 Soá lượng 4867,3 Ñôn vò kg Ñôn giaù Thaønh tieàn 50.000,ñ/kg 243.365.000 ñ 10 15 15 m m m m m m 30000 ñ/m 20000 ñ/m 100000 ñ/m 60000 ñ/m 40000 ñ/m 15000 ñ/m 180.000 100.000 800.000 600.000 600.000 225.000 2.505.000 ñ 1,5 2,2 10 2,5 kW kW kW kW 10 trieäu ñ/caùi trieäu ñ/caùi 20 trieäu ñ/caùi 10 trieäu ñ/caùi 0,127 0,2 5,76 1,5 20 2 26,4 m3 m3 m2 caùi m3 caùi caùi caùi kg 117,75trieäuñ/m3 10 trieäu trieäu 20 trieäu 10 trieäu 43 trieäu ñ 14,954 trieäu ñ 23,55 trieäu ñ 576.000 ñ 500.000 ñ 4.500.000 ñ 600.000 ñ 300.000 ñ 300.000 ñ 264.000 ñ 334,714 trieäu ñ 100.000 ñ/m2 250.000 ñ/ caùi trieäu ñ/m3 30.000 ñ/ caùi 150.000 ñ/caùi 150.000 ñ/caùi 10.000,ñ/kg Löu yù : Ñôn giaù vaät tö chæ coù tính tham khaûo, vaø khoâng bao goàm chi phí gia coâng laép ñaët TAØI LIEÄU THAM KHAÛO [1] Soå tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa chaát (taäp 1) – PTs Traàn Xoa, PGs.PTs Nguyễn Trọng Khuông , PTs Phạm Xuân Toản – NXB Khoa học Kyõ thuaät Haø Noäi , 1999 [2] Soå tay quaù trình vaø thieát bò coâng ngheä hoùa chaát (taäp 2) – PTs Traàn Xoa, PGs.PTs Nguyễn Trọng Khuông , PTs Phạm Xuân Toản – NXB Khoa học Kyõ thuaät Haø Noäi , 1999 [3] Quaù trình vaø thieát bò truyeàn nhieät – Phaïm Vaên Boân( chuû bieân) , Nguyeãn Ñình Thọ- Trường Đại học Kỹ thuật TP.HCM – 1991 [4] Ví dụ và bài tập – Phạm Văn Bôn ,Vũ Bá Minh, Hoàng Minh Nam - Trường Đại học Kỹ thuật TP HCM – 1991 [5] Bài tập Cơ lưu chất – Nguyễn Thị Phương , Lê Song Giang – Đại học Bách Khoa TP HCM [6] Vẽ kỹ thuật khí (tập 2) – Trần Hữu Quế (chủ biên) , Đặng Văn Cứ , Nguyeãn Vaên Tuaán – NXB Giaùo duïc - 1998 [7] Các quá trình và thiết bị công nghệ hoá học(tập , 2) – NXB Đại học Quoác Gia TP HCM [8] Kỹ nghệ sản xuất đường mía – Nguyễn Ngộ(chủ biên) , Lê Bạch Tuyết, Phan Vaên Hieäp , Phaïm Vónh Vieãn , Maïnh Huøng – NXB Khoa hoïc kyõ thuaät – 1984 [9] Máy và thiết bị sản xuất hoá chất [10] Thiết kế và tính toán các chi tiết thiết bị hoá chất –Hồ Lệ Viên [11] Bơm , quạt , máy nén - Nguyễn Văn May (Đại Học Bách Khoa Hà Nội ) NXB Khoa hoïc kyõ thuaät MUÏC LUÏC TỔNG QUAN VỀ CÔ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG I Giới thiệu chung II Nguyeân lieäu vaø saûn phaåm Ñaëc ñieåm nguyeân lieäu Ñaëc ñieåm saûn phaåm trang trang trang trang Biến đổi nguyên liệu và sản phẩm trang Yêu cầu chất lượng sản phẩm và giá trị sinh hoá .trang III Coâ ñaëc vaø quaù trình coâ ñaëc trang Ñònh nghóa coâ ñaëc trang Caùc phöông phaùp coâ ñaëc trang 3 Bản chất cô đặc trang Ứng dụng cô đặc trang Đánh giá khả phát triển cô đặc trang IV Caùc thieát bò coâ ñaëc nhieät trang Phân loại và ứng dụng trang Hệ thống cô đặc chân không gián đoạn .trang Caùc thieát bò vaø chi tieát trang Yêu cầu thiết bị và vấn đề lượng .trang QUY TRÌNH COÂNG NGHEÄ I Sơ đồ hoạt động hệ thống cô đặc nồi gián đoạn Nguyên lý hoạt động thiết bị cô đặc Nguyên lý hoạt động thiết bị ngưng tụ Baromet Hoạt động hệ thống II Thao taùc vaän haønh Chuaån bò Vaän haønh trang .trang .trang .trang trang trang .trang CÂN BẰNG VẬT CHẤT VAØ NĂNG LƯỢNG I Dữ kiện ban đầu II Caân baèng vaät chaát Suất lượng nhập liệu Tổng lượng thứ trang trang trang trang Quá trình biến đổi vật chất quá trình cô đặc III Cân lượng Chế độ nhiệt độ Các tổn thất nhiệt độ Cân nhiệt lượng Lượng đốt dùng cho cô đặc Lượng đốt tiêu tốn riêng .trang trang 10 .trang 11 .trang 11 .trang 12 .trang 13 .trang 13 TÍNH TOÁN TRUYỀN NHIỆT VAØ THỜI GIAN CÔ ĐẶC I Tính toán truyền nhiệt cho thiết bị cô đặc Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng Nhieät taûi rieâng phía dung dòch Nhiệt tải riêng phía tường Heä soá truyeàn nhieät K cho quaù trình coâ ñaëc: Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng Kết tính toán II Tính caùch nhieät cho thieát bò Chiều dày lớp cách nhiệt buồng đốt Chiều dày lớp cách nhiệt buồng bốc III Thời gian cô đặc: Thời gian cô đặc dung dịch đường Tính toán các nồng độ khác Tổng kết thời gian trang 14 .trang 14 .trang 14 .trang 15 .trang 16 .trang 16 .trang 17 trang 18 .trang 18 trang 18 trang 19 .trang 19 .trang 19 .trang 21 TÍNH THIEÁT BÒ COÂ ÑAËC I Tính buồng đốt Thể tích dung dịch đầu thiết bị Theå tích dung dòch cuoái thieát bò Tính chọn đường kính buồng đốt - số ống II Tính buoàng boác Đường kính buồng bốc Chieàu cao buoàng boác Chieàu cao phaàn chaát loûng buoàng boác Theå tích khoâng gian hôi III Tính đường ống và các cửa thiết bị cô đặc Đường ống dẫn thứ: Đường ống nhập liệu trang 22 .trang 22 .trang 22 .trang 22 trang 24 .trang 24 .trang 25 .trang 26 .trang 26 trang 26 .trang 26 .trang 26 Đường ống tháo sản phẩm: Đường ống vào đốt Đường ống xả nước ngưng trang 27 .trang 27 .trang 28 TÍNH CÔ KHÍ CHO CAÙC CHI TIEÁT THIEÁT BÒ I Tính bề dày buồng đốt Sơ lược cấu tạo Tính toán Tính beàn cho caùc loã II Tính beà daøy buoàng boác Sơ lược cấu tạo Tính toán Tính beàn cho caùc loã III Tính bề dày đáy Sơ lược cấu tạo Tính toán Tính beàn cho caùc loã IV Tính beà daøy naép Sơ lược cấu tạo Tính toán Tính beàn cho caùc loã V Tính beà daøy maët bích Mặt bích nối buồng đốt và buồng bốc Mặt bích nối buồng đốt và đáy Maët bích noái buoàng boác vaø naép VI Tính beà daøy væ oáng Tính cho vỉ ống trên buồng đốt Tính cho vỉ ống buồng đốt VII Tính tai treo, chân đỡ Sơ lược cấu tạo tai treo chân đỡ Theå tích caùc boä phaän thieát bò Khối lượng các phận thiết bị Tổng khối lượng trang 29 .trang 29 .trang 29 .trang 30 trang 30 .trang 30 .trang 30 .trang 33 trang 33 .trang 33 .trang 33 .trang 34 trang34 .trang 34 .trang 34 .trang 35 trang 36 .trang 36 .trang 36 .trang 36 trang 37 .trang 37 .trang 38 trang 39 .trang 39 .trang 39 .trang 41 .trang 41 THIEÁT BÒ TRUYEÀN NHIEÄT I Sơ lược chế độ hoạt động và làm việc TBTN II Tính heä soá truyeàn nhieät trang 42 trang 42 Nhieät taûi rieâng phía hôi ngöng Nhiệt tải riêng phía tường Nhieät taûi rieâng phía dung dòch Tieán trình tính caùc nhieät taûi rieâng Keát quaû III Tính toán quá trình đun nóng ổn định Các đại lượng liên quan Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng đến nhiệt độ sôi Lượng nhiệt thứ cung cấp cho quá trình đun nóng Tính toán IV Tính toán quá trình đun nóng không ổn định Các đại lượng liên quan Lượng nhiệt cần thiết để đun nóng đến nhiệt độ sôi Lượng nhiệt thứ cung cấp cho quá trình đun nóng Thời gian cần thiết để đun nóng trang 42 .trang 42 .trang 43 .trang 43 .trang 44 trang 44 .trang 44 .trang 44 .trang 45 .trang 45 trang 46 .trang 46 .trang 46 .trang 46 .trang 47 THIEÁT BÒ NGÖNG TUÏ BAROMET I Chế độ làm việc Lượng nước lạnh vào thiết bị Lượng không khí bơm hút khỏi TBNT Theå tích khoâng khí caàn huùt II Các kích thước chủ yếu TBNT Đường kính thiết bị Kích thước ngăn Chiều cao phận ngưng tụ và các kích thước Kích thước ống Baromet trang 48 .trang 48 .trang 48 .trang 48 trang 49 .trang 49 .trang 49 .trang 50 .trang 50 TÍNH VAØ CHOÏN BÔM I Tính choïn bôm chaân khoâng II Tính chọn bơm nước vào TBNT III Tính choïn bôm nhaäp lieäu IV Tính choïn bôm thaùo saûn phaåm trang 52 trang 52 trang 54 trang 55 TÍNH GIAÙ THAØNH THIEÁT BÒ TAØI LIEÄU THAM KHAÛO MUÏC LUÏC trang 60 trang 61 trang 62