THIẾT KẾ THIẾT BỊ CÔ đặc NƯỚC MÍA MỘT NỒI LIÊN TỤC, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 16 tấn h

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM BÁO CÁO ĐỒ ÁN Đề tài: THIẾT KẾ THIẾT BỊ CƠ ĐẶC NƯỚC MÍA MỘT NỒI LIÊN TỤC, NĂNG SUẤT NHẬP LIỆU 16 tấn/h GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN SVTH: Trương Đức Tài MSSV: 2005170158 Phạm Hồ Phương MSSV: 2005170929 LỚP: 08DHTP1 TP.HCM, năm 2019 MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN .8 LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG .10 1.1 Giới thiệu chung 10 1.2 Nguyên liệu sản phẩm 10 1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu 10 1.2.2 Đặc điểm sản phẩm 11 1.2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm 11 1.2.4 Yêu cầu nguyên liệu sản phẩm .12 1.3 Cơ đặc q trình đặc 12 1.3.1 Định nghĩa cô đặc .12 1.3.2 Bản chất cô đặc .12 1.3.3 Ứng dụng cô đặc 12 1.3.4 Các phương pháp cô đặc 13 1.3.5 Đánh giá khả phát triển cùa cô đặc: .13 1.4 Các thiết bị cô đặc 13 1.4.1 Phân loại ứng dụng ( =>Khảo sát phạm vi cô đặc nhiệt) 13 1.4.2 Thiết bị đặc có ống tuần hồn trung tâm .15 1.4.3 Các thiết bị chi tiết 15 1.4.4 Yêu cầu thiết bị vấn đề lượng 16 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CÔ ĐẶC NƯỚC MÍA NỒI LIÊN TỤC 17 2.1 Hệ thống cô đặc nồi liên tục 17 2.1.1 Sơ đồ hệ thống .17 GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 2.1.2 Nguyên lý hoạt động thiết bị ngưng tụ Baromet 18 2.1.3 Các yếu tố ảnh hưởng 19 2.2 Thao tác vận hành 20 2.2.1 Chuẩn bị .20 2.2.2 Vận hành .20 CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ CHÍNH 21 Cân vật chất lượng .21 1.1 Dữ kiện ban đầu 21 1.2 Cân vật chất .21 1.3 Tổn thất nhiệt độ 21 1.4 Tổn thất nhiệt độ nồng độ tăng (∆ ’) .22 1.5 Tổn thất nhiệt độ áp suất thủy tĩnh (∆’’) 23 Cân lượng 26 2.1 Cân nhiệt lượng 26 2.2 Phương trình cân nhiệt 27 Thiết kế thiết bị 30 3.1 Tính tốn truyền nhiệt cho thiết bị đặc 30 3.2 Nhiệt tải phía tường (qv) .34 3.3 Tiến trình tính nhiệt tải riêng .35 3.4 Hệ số truyền nhiệt tổng qt K cho q trình đặc 36 3.5 Diện tích bề mặt truyền nhiệt 37 Tính kích thước thiết bị đặc .37 4.1 Tính kích thước buồng đốt 37 4.2 Tính kích thước buồng bốc 40 4.3 Tính kích thước ống dẫn .44 4.4 Tổng kết đường kính .45 Tính bền khí cho thiết bị cô đặc .46 GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 5.1 Tính cho buồng đốt .46 5.2 Tính cho buồng bốc 48 5.3 Tính cho đáy thiết bị 53 5.4 Tính cho nắp thiết bị 58 5.5 Tính mặt bích 60 5.6 Tính vỉ ống 62 5.7 Khối lượng trai treo .64 Tính tốn thiết bị phụ 69 6.1 Thiết bị truyền nhiệt 69 6.2 Tính thiết bị ngưng tụ baromet 75 Bồn cao vị 83 Bơm 85 8.1 Bơm chân không 85 8.2 Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ 87 8.3 Bơm đưa dung dịch nhập liệu lên bồn cao vị 89 8.4 Bơm tháo liệu 91 TÍNH TỐN GIÁ THÀNH 95 KẾT LUẬN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO 97 GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN LỜI CẢM ƠN Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm TP Hồ Chí Minh, thầy khoa Cơng nghệ Hóa học trường tạo điều kiện cho em thực đồ án Trong thời gian học tập trường em tiếp thu nhiều kiến thức báo cáo kết trình học tập rèn luyện dạy bảo quý thầy cô Đặc biệt, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Hữu Quyền, người tận tình hướng dẫn góp ý kỹ lưỡng thời gian qua giúp em hoàn thành báo cáo cách tốt Đồng thời kinh nghiệm thực tế hạn chế kiến thức hạn hẹp nên báo cáo tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp q thầy để em học thêm nhiều kinh nghiệm hoàn thành tốt đồ án sau Cuối cùng, em xin kính chúc quý thầy cô dồi sức khỏe thành cơng nghiệp Kính chúc Thầy Nguyễn Hữu Quyền ln có sức khỏe tốt, đạt nhiều thành công công việc sống Em xin chân thành cảm ơn! GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Sinh viên thực hiện: Trương Đức Tài MSSV:2005170158 Lớp:08DHTP1 Sinh viên thực hiện: Phạm Hồ Phương MSSV: 2005170929 Lớp: 08DHTP1 Nhận xét: Điểm số: Điểm chữ: TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn (ký ghi họ tên) GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Sinh viên thực hiện: Trương Đức Tài MSSV: 2005170158 Lớp: 08DHTP1 Sinh viên thực hiện: Mai Thanh Phúc MSSV: 2005170929 Lớp: 08DHTP1 Nhận xét: Điểm số: Điểm chữ: TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2017 Giáo viên phản biện (ký ghi họ tên) GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN LỜI MỞ ĐẦU Trong kế hoạch đào tạo sinh viên năm thứ tư, môn học Đồ án Quá trình Thiết bị hội tốt cho việc hệ thống kiến thức trình thiết bị cơng nghệ hố học Bên cạnh đó, mơn cịn dịp để sinh viên tiếp cận thực tế thơng qua việc tính tốn, thiết kế lựa chọn chi tiết thiết bị với số liệu cụ thể, thông dụng Đề án chúng em nhận “Thiết kế thiết bị cô đặc nước mía nồi liên tục, suất nhập liệu 16 tấn/h” Với: + Năng suất nhập liệu 16 tấn/h + Nồng độ nhập liệu: 20 % (khối lượng) + Nồng độ sản phẩm: 38 % (khối lượng) + Áp suất chân không thiết bị ngưng tụ: Pck = 0.76 at + Nguồn nhiệt bão hòa Áp suất bão hòa P = 2.2 ati - Sử dụng thiết bị đặc ống chùm, dạng tuần hồn trung tâm - Nhiệt độ đầu nguyên liệu: 300C (tự chọn) Vì Đồ án Quá trình Thiết bị đề tài lớn mà nhóm hai sinh viên đảm nhận nên thiếu sót hạn chế q trình thực khơng tránh khỏi Do đó, chúng em mong nhận thêm góp ý, dẫn từ Thầy Cô bạn bè để củng cố mở rộng kiến thức chuyên môn Chúng em chân thành cảm ơn GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐẶC MÍA ĐƯỜNG 1.1 Giới thiệu chung Đơi nét ngành cơng nghệ mía đường nước ta vị trí đặc cơng nghệ mía đường Như biết, ngành cơng nghiệp mía đường ngành cơng nghiệp lâu đời ngày phát triển nước ta Trong năm qua, số tỉnh thành nước ta, ngành cơng nghiệp mía đường có bước nhảy vọt lớn Mía đường vừa tạo sản phẩm đường làm nguyên liệu cho ngành công nghiệp bánh, kẹo, sữa Đồng thời tạo phế liệu quý với giá rẻ cho ngành sản xuất rượu, sản xuất gỗ ép Trong tương lai, khả phát triển có quan tâm đầu tư tốt cho mía với nâng cao khả chế biến tiêu thụ sản phẩm Do nhu cầu thị trường nước ta mà nhà máy đường với quy mô lớn nhỏ mọc lên nhiều địa phương Bình Dương, Quãng Ngãi, Tây Ninh, … Tuy nhiên hoạt động sản xuất cách đơn lẻ, suất thấp, ngành cơng nghiệp có liên quan khơng gắn kết với gây khó khăn cho việc phát triển cơng nghiệp đường mía Ngồi ra, vấn đề cung cấp mía nguyên liệu, cạnh tranh nhà máy đường, cộng với công nghệ lạc hậu, thiết bị cũ kỹ ảnh hưởng mạnh đến trình sản xuất Bên cạnh đó, mía lại có đặc tính độ đường giảm nhiều nhanh chóng thu hoạch trễ khơng chế biến kịp thời Vì tất lý trên, việc cải tiến sản xuất, nâng cao đổi dây chuyền thiết bị cơng nghệ, tăng hiệu q trình cần thiết cấp bách, đòi hỏi phải chuẩn bị từ Trong đó, cải tiến thiết bị cô đặc yếu tố quan trọng không hệ thống sản xuất thành phần xem thường 1.2 Nguyên liệu sản phẩm 1.2.1 Đặc điểm nguyên liệu GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN Nguyên liệu cô đặc dạng dung dịch, gồm:  Dung mơi: nước  Các chất hồ tan: gồm nhiều cấu tử với hàm lượng thấp (xem khơng có) chiếm chủ yếu đường saccaroze Các cấu tử xem không bay q trình đặc Tùy theo độ đường mà hàm lượng đường nhiều hay Tuy nhiên, trước cô đặc, nồng độ đường thấp, khoảng 6-10% khối lượng 1.2.2 Đặc điểm sản phẩm Sản phẩm dạng dung dịch, gồm:  Dung mơi: nước  Các chất hồ tan: có nồng độ cao 1.2.3 Biến đổi nguyên liệu sản phẩm  Trong q trình đặc, tính chất nguyên liệu sản phẩm biến đổi khơng 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, hệ số truyền nhiệt  Các đại lượng tăng: khối lượng riêng dung dịch, độ nhớt, tổn thất nhiệt nồng độ, nhiệt độ sôi b)Biến đổi tính chất hố học: Thay đổi pH mơi trường: thường giảm pH phản ứng phân hủy amit (Vd: asparagin) cấu tử tạo thành acid Đóng cặn dơ: dung dịch chứa số muối Ca2+ hồ tan nồng độ cao, phân hủy muối hữu tạo kết tủa Phân hủy chất cô đặc GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 10 Ren tính theo cơng thức II.62 trang 379, Sổ tay q trình thiết bị tập ℜn=220 ¿  Regh < Re < Ren (khu vực độ)  Hệ số ma sát λ theo công thức II.64 trang 380 [1] λ=0,1 ¿  h2 = 0,62 H 2,5+0,0201 =0,0459+1,84.10−3 H 9,81 0,2 ( ) Mà ta có chiều cao ống baromet H = h1 + h2 + 0,5 H = 2,6858+ 0,6 H 2,5+0,0201 +0,5=3,2317+1,84.10−3 H 9,81 0,2 ( ) Giải phương trình ta được : H = 3,24m Chiều cao thiết bị : H thiết bị = H TB ngưng tụ + H ống baromet = 5,65 + 3,24 = 8,89m Chọn H = 9m Bồn cao vị - Bồn cao vị dùng để ổn định lưu lượng dung dịch nhập liệu bồn đặt độ cao phù hợp nhằm thắng trở lực đường ống cao so với mặt thoáng dung dịch nồi đặc - Áp dụng phương trình Bernoulli với hai mặt cắt là1-1 (mặt thoáng bồn cao vị), 2-2 ( mặt thống nồi đặc) p α v 21 p α v 22 Z1 + + = Z2 + + + h1-2 Υ Υ 2g 2g Trong đó: v1 = v2= m/s p1 = at p2 = p0 = 0,266at GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 83 ρ = 1179,04 : khối lượng riêng dung dịch đường mía 40% ttb=49,519oC μ = 2,53.10-3 N.s/m2 độ nhớt động lực học dung dịch đường mía 40% ttb=49,519oC z2: khoảng cách từ mặt thống dung dịch nồi đặc đến mặt đất;m z2 = z’ + Hđ + Hbđ + Hgc + Hc = + 1,319 + 1,5 + 0,05 + 0,653 = 4,522m Với : Z’= 1m : khoảng cách từ phần nối ống tháo liệu đáy nón đến mặt đất Hđ = 1,269+0,05 = 1,319m: chiều cao đáy nón Hbđ = 1,5m: chiều cao buồng đốt Hgc = 0,05m: chiều cao gờ nón cụt Hc = 0,653m: chiều cao phần hình nón cụt Đường kính ống nhập liệu d = 50mm = 0,05m Chọn chiều dài đường ống từ bồn cao vị đến buống bốc 20m Tốc độ dung dịch ống: Gđ 8000 3600 V= d = = 0,96 m/s π ρ π 0,05 1179,04 4 Chuẩn số Reynolds: Re = v d ρ 0,96.0,05.1179,04 = = 22369,1 > 4000( chế độ chảy rối) μ 2,53.10−3 Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mịn ít( bảng II.15, trang 381,[1]) Ta có độ nhám tuyêt đối ε = 0,2mm Regh tính theo cơng thức II.60, trang 378 [1]: d ε Regh = 6.( )8/7 = 6.( GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 0,05 8/7 ¿ = 3301,065 0,0002 84 Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1] d ε Ren = 220.( )9/8 = 220.( 0,05 9/8 ¿ = 109674,38 0,0002 → Regh< Re< Ren ( khu vực độ) Hệ số ma sát λ tính theo cơng thức II.64, trang 380 [1] ε 100 0,0002 100 + ¿0,25 = 0,0319 λ = 0,1(1,46 + ℜ ¿0,25 = 0,1(1,46 d 0,05 22369,1 Các hệ số trở lực cục bộ: Yếu tố gây trở lực cục Đầu vào Đầu Khuỷu 900 Van cửa Ký hiệu ξ vào ξ ξ khuỷu 90 ξ van Hệ số trở lực cục 0,5 1 1,5 Số lượng 1 ∑ ξ=0,5+ 1+ 6.1+ 2.1,5=¿ 10,5  Tổng tổn thất đường ống v2 l 0,962 20 λ + ∑ξ = 0,0319 +10,5 =1,093 m h1-2= 2g d 2.9,81 0,05 ( ) ( ) Khoảng cách từ mặt thoáng bồn cao vị đến mặt đất: z1= z2+ p − p1 0,266−1 +h 1−2=4,522+ +1,093=5,61 m ρ 1179,04  Dung dịch đường mía 40% tự chảy từ bồn cao vị vào buồng bốc nồi đặc có độ cao từ 5,61 m trở lên Chọn khoảng cách từ mặt thoáng bồn cao vị đến mặt đất 8,5m Bơm 8.1 Bơm chân không GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 85 Bơm máy thủy lực dùng để vận chuyển truyền lượng cho chất lỏng Các đại lượng đặc trưng bơm suất, áp suất, hiệu suất, công suất tiêu hao hệ số quay nhanh Công suất bơm chân không là: m N= p V nCK m−1 kk kk p2 p1 m−1 m [( ) ] −1 Trong đó: nCK : hệ số hiệu chỉnh nCK =0,8 m : số đa biến, m=1,62 p1: áp suất khí lúc hút p2: áp suất khí áp suất khí lúc đẩy, chọn p2 = 1at = 9,81.104N/m2 pkk : áp suất khơng khí thiếtbiị ngưng tụ ph: áp suất nước hỗn hợp tkk pkk =p 1= pc − ph =0,26−0,0702=0,1898 at=19231,49 N /m Suy công suất bơm chân không : 1,62 9,81 104 N= 19231,49 0,0623 0,8 1,62−1 19231,49 [( ) 1,62−1 1,62 ] −1 =3387,5 W =3,3875 KW Dùng bơm chân khơng khơng cần dầu bơi trơn, hút khơng khí, nước Chọn bơm chân khơng vịng nước hai cấp HWVP Có thơng số khác sau:  Kiểu HWVP –  Độ chân không: 30 ~ 150 Torr  Lưu lượng từ 450 ~ 28000 lít / phút  Cơng suất động 1,5 ~ 75 kW GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 86  Truyền động khớp nối cứng, dây đai hộp số tùy theo tốc độ quay tiêu chuẩn đầu bơm  Hoạt động êm ái, tuổi thọ vòng bi cao, phải bảo dưỡng  Lượng nước làm kín thấp  Vật liệu cánh, trục bơm làm từ thép không gỉ 304 316 giảm đáng kể ăn mịn chất acid lẫn khơng mơi trường khí nước 8.2 Bơm đưa nước vào thiết bị ngưng tụ – Công suất bơm: N= Q ρ g H 1000.η ; kW Trong đó: + H – cột áp bơm; m + η – hiệu suất bơm Chọn η = 0,75 + ρ = 995 kg/m3 – khối lượng riêng nước 30 oC + Q – lưu lượng thể tích nước lạnh tưới vào thiết bị ngưng tụ; m 3/s Q= Gn 23 , 84 = =0 ,024 ρ 995 m3/s – Áp dụng phương trình Bernoulli với mặt cắt – (mặt thoáng bể nước) – (mặt thoáng thiết bị ngưng tụ): 2 p α v p α v z + + 1 + H=z + + 2 +h 1−2 γ g γ 2.g Trong đó: + v1 = v2 = m/s + p1 = atm + p2 = 0,6 atm + μ = 0,000801 Ns/m2 – độ nhớt động lực nước 30 oC (bảng I.107, trang 100, [1]) GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 87 + z1 = m – khoảng cách từ mặt thoáng bể nước đến mặt đất + z2 = 12 m – khoảng cách từ mặt thoáng thiết bị ngưng tụ đến mặt đất Chọn dhút = dđẩy = 200 mm = 0,2 m ⇒ v1 = v2 = v Chọn chiều dài đường ống từ bể nước đến thiết bị ngưng tụ 13 m Tốc độ dung dịch ống: v= Q , 024 = =0 ,7639 d 0,22 π π 4 m/s Chuẩn số Reynolds: Re= v.d ρ ,7639.0,2 995 = =189782, 89 ≥ μ ,000801 4000 (chế độ chảy rối) Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mịn (bảng II.15, trang 381, [1]) ⇒ Độ nhám tuyệt đối ε = 0,2 mm Regh tính theo cơng thức II.60, trang 378, [1]: 8 d 0,2 Re gh=6 =6 =16096,17 ε 0,0002 () ( ) Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1]: 9 d 0,2 Ren =220 =220 =521702 ,22 ε 0, 0002 () ( ) ⇒Regh < Re< Ren (khu vực độ) ⇒ Hệ số ma sát λ tính theo cơng thức II.64, trang 380, [1]: ε 100 λ=0,1 1, 46 + d Re ( ,25 ) 0, 0002 100 =0,1 1, 46 + 0,2 39874 ,53 ( ,25 ) =0, 0251 – Các hệ số trở lực cục bộ: Yếu tố gây trở lực Đầu vào Đầu GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN Ký hiệu ξvào ξra Hệ số trở lực cục 0,5 Số lượng 1 88 Khuỷu 900 Van cửa ⇒ Σξ = 0,5 + + 3.1 + 1,5 = ξkhuỷu 90 ξvan 1,5 ⇒ Tổng tổn thất đường ống: h1−2 = v l , 7639 13 λ +∑ ξ = , 0251 +6 =0 , 227 g d , 81 0,2 m ( ) ( ) ⇒ Cột áp bơm: p2 − p1 ( 0,6−1 ) , 81 10 H=( z −z ) + +h1−2 =( 12−2 )+ +0 , 227=6 ,207 γ 995 , 81 m N= ⇒ 0,024.995.9,81.6,207 =1,939 1000.0,75 kW Thường người ta chọn động điện có cơng suất lớn so với cơng suất tính tốn: ⇒ N =1,5.1,939=2,909 kW (với β = 1,5 hệ số dự trữ công suất theo bảng II.33, trang 440, [1]) – Chọn N = hp – Chọn bơm ly tâm cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, bẩn Ký hiệu bơm K 8.3 Bơm đưa dung dịch nhập liệu lên bồn cao vị – Công suất bơm: N= Q ρ g H 1000.η ; kW Trong đó: + H – cột áp bơm; m + η – hiệu suất bơm Chọn η = 0,75 + ρ = 1074,4 kg/m3 – khối lượng riêng dung dịch đường mía 18 % 30 oC (bảng I.86, trang 59, [1]) + Q – lưu lượng thể tích dung dịch đường mía 18 % bơm vào bồn cao vị; m /s GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 89 8000 Gn 3600 Q= = =0 , 00207 ρ 1074 , m3/s – Áp dụng phương trình Bernoulli với mặt cắt – (mặt thoáng bể chứa nguyên liệu) – (mặt thoáng bồn cao vị): 2 p α v p α v z + + 1 + H=z + + 2 +h 1−2 γ g γ 2.g Trong đó: + v1 = v2 = m/s + p1 = atm + p2 = atm + μ = 0,00207 Ns/m2 – độ nhớt động lực dung dịch đường mía 18 % (bảng I.112, trang 114, [1]) + z1 = m – khoảng cách từ mặt thoáng bể chứa nguyên liệu đến mặt đất + z2 = 3,5 m – khoảng cách từ mặt thoáng bồn cao vị đến mặt đất Chọn dhút = dđẩy = 40 mm = 0,04 m ⇒ vhút = vđẩy = v Chọn chiều dài đường ống từ bể chứa nguyên liệu đến bồn cao vị m Tốc độ dung dịch ống: v= Q , 00207 = =1 65 d , 04 π π 4 m/s Chuẩn số Reynolds: Re= v.d ρ 0,1.65 0,04.1074 ,4 = =56278 ,09 ≥ μ 0,00126 4000 (chế độ chảy rối) Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mịn (bảng II.15, trang 381, [1]) ⇒ Độ nhám tuyệt đối ε = 0,2 mm Regh tính theo cơng thức II.60, trang 378, [1]: GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 90 8 d 0,04 Re gh=6 =6 =2558 ε 0,0002 () ( ) Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1]: 9 d ,04 Ren =220 =220 =85326 , 01 ε 0,0002 () ( ) ⇒Regh < Re< Ren (khu vực độ) ⇒ Hệ số ma sát λ tính theo cơng thức II.64, trang 380, [1]: ε 100 λ=0,1 1, 46 + d Re ( ,25 ) 0, 0002 100 =0,1 1, 46 + 0, 04 56278 ,09 ( ,25 ) =0, 0309 – Các hệ số trở lực cục bộ: Yếu tố gây trở lực Đầu vào Đầu Khuỷu 900 Van cửa ⇒ Σξ = 0,5 + + + 2.1,5 = 7,5 Ký hiệu ξvào ξra ξkhuỷu 90 ξvan Hệ số trở lực cục 0,5 1 1,5 Số lượng 1 ⇒ Tổng tổn thất đường ống: 2 v l 65 h1−2 = λ + ∑ ξ = , 0309 +7,5 =1 ,79 g d ,81 , 04 m ( ) ( ) ⇒ Cột áp bơm: H=( z −z ) + h1−2 =( 3,5−2 )+1 , 79=3 , 29 ⇒ ⇒ N =1,5.0,096=0,114 N= m ,00207 1074 ,4 9, 81.3,29 =0 ,096 1000 ,75 kW kW (với β = 1,5 hệ số dự trữ công suất theo bảng II.33, trang 440, [1]) – Chọn N = 0,25 hp GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 91 – Chọn bơm ly tâm cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, bẩn Ký hiệu bơm K 8.4 Bơm tháo liệu – Công suất bơm: N= Q ρ g H 1000.η ; kW Trong đó: + H – cột áp bơm; m + η – hiệu suất bơm Chọn η = 0,75 + ρ = 1178,53 kg/m3 – khối lượng riêng dung dịch đường mía 40 % (bảng I.86, trang 60, [1]) + Q – lưu lượng thể tích dung dịch đường mía 40 % tháo khỏi nồi cô đặc; m /s 3600 Gn 3600 Q= = =0 , 000849 ρ 1178 ,53 m3/s – Áp dụng phương trình Bernoulli với mặt cắt – (phần nối ống tháo liệu đáy nón) – (mặt thoáng bể chứa sản phẩm): 2 p α v p α v z + + 1 + H=z + + 2 +h 1−2 γ g γ 2.g Trong đó: + v1 = vhút = v; m/s + v2 = m/s + p1 =p +2 Δp+ ρ g Hđ , 81 10 =0 ,266+2 , 0239+ 1178 , 53 ,81 ,81 =0 , 409 , 81 104 at m + p2 = atm GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 92 + μ = 0,004382 Ns/m2 – độ nhớt động lực dung dịch đường mía 40 % (bảng I.112, trang 114, [1]) + z1 = m – khoảng cách từ phần nối ống tháo liệu đáy nón đến mặt đất + z2 = m – khoảng cách từ mặt thoáng bể chứa sản phẩm đến mặt đất Chọn dhút = dđẩy = 20 mm = 0,02 m ⇒ vhút = vđẩy = v Chọn chiều dài đường ống từ bể chứa nguyên liệu đến ống tháo liệu m Tốc độ dung dịch ống: v= Q , 000849 = =2 ,702 d ,02 π π 4 m/s Chuẩn số Reynolds: Re= v d ρ 2.702.0,02.1178,53 = =14533,95 μ 0,004382 ≥ 4000 (chế độ chảy rối) Chọn ống thép CT3 ống hàn điều kiện ăn mịn (bảng II.15, trang 381, [1]) ⇒ Độ nhám tuyệt đối ε = 0,2 mm Regh tính theo cơng thức II.60, trang 378, [1]: 8 d 0,02 Re gh=6 =6 =1158,419 ε 0,0002 () ( ) Ren tính theo cơng thức II.62, trang 379, [1]: 9 d 0,02 Ren =220 =220 =39122 ,15 ε 0,0002 () ( ) ⇒Regh < Re< Ren (khu vực độ) ⇒ Hệ số ma sát λ tính theo cơng thức II.64, trang 380, [1]: ε 100 λ=0,1 1, 46 + d Re ( , 25 ) 0,0002 100 =0,1 1, 46 + 0, 02 14533 ,95 ( ,25 ) =0, 0383 – Các hệ số trở lực cục bộ: GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 93 Yếu tố gây trở lực Đầu vào Đầu Khuỷu 900 Van cửa ⇒ Σξ = 0,5 + + 4+ 1.1,5 = Ký hiệu ξvào ξra ξkhuỷu 90 ξvan Hệ số trở lực cục 0,5 1 1,5 Số lượng 1 ⇒ Tổng tổn thất đường ống: 2 v l , 702 h1−2 = λ +∑ ξ = , 0383 +7 =6 17 g d ,81 , 02 m ( ) ( ) ⇒ Cột áp bơm: H =( z −z ) + h1−2 =( 2−1 ) +6 , 17=7 , 17 ⇒ N= ⇒ N =1,5.0,094=0,141 m 0,000849 1178,53 ,81 ,17 =0,094 1000.0,75 kW kW (với β = 1,5 hệ số dự trữ công suất theo bảng II.33, trang 440, [1]) – Chọn N = 0,25 hp – Chọn bơm ly tâm cấp nằm ngang để bơm chất lỏng trung tính, bẩn Ký hiệu bơm K GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 94 TÍNH TỐN GIÁ THÀNH Vật liệu Số lượng Thiết bị Thiết bị Bơm chân khơng Bơm nước cho thiết bị ngưng tụ Bơm nhập liệu Bơm tháo liệu Thiết bị gia nhiệt Thiết bị ngưng tụ Thiết bị tách lỏng Cửa sửa chữa Kính quan sát Vật liệu cách nhiệt OX18H10T CT3 4947,45 1445,7 Đơn vị kg kg hp hp 500 000 0,25 0,25 1 1 0,098 hp hp cái cái m3 250 000 39 000 12 000 0000 000 0000 000 0000 000 1000 000 24 500 0,337 m3 000 000 011 000 Van Lưu lượng kế Áp kế Nhiệt kế Tai treo 16 CT3 7,35 Các ống dẫn OX18H10T 817 OX18H10T 1,5 OX18H10T 20 OX18H10T 10 CT3 15 CT3 20 CT3 10 CT3 10 CT3 68 cái cái kg 30 000 150 000 50 000 50 000 480 000 000 000 450 000 100 000 367 500 ống m m m m m m m 15 000 100 000 15 000 15 000 30 000 50 000 15 000 15 000 000 Thành phần Truyền nhiệt d25 Tuần hoàn trung tâm d400 Nhập liệu d50 Tháo liệu d32 Hơi đốt d200 Hơi thứ d800 Nước ngưng d70 Khí không ngưng d70 Bu lông Tổng GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN Thủy tinh Amiante carton Đơn giá (đồng/đv) 120 000 70 000 Thành tiền (đồng) 597 294 000 101 199 000 17 000 000 12 255 000 150 000 300 000 150 000 450 000 000 000 150 000 150 000 136 000 828 218 000 95 KẾT LUẬN Tính toán, thiết kế cho thiết bị hoạt động vận hành theo công suất hiệu suất cho mẻ đường sản xuất việc quan trọng Với kiến thức hiểu biết ỏi chúng em trình bày sơ lược nguyên liệu sản phẩm theo yêu cầu, nồi đặc, cách tính tốn thiết kế cho nồi cô đặc vấn đề liên quan khác Thơng qua đồ án, tích góp cho nhiều kiến thức thiết bị, nhà máy, cách tính tốn thiết kế nhà máy… Nếu có điều sai sót, chúng em mong thơng cảm góp ý từ Thầy Xin chân thành cám ơn! GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nhiều tác giả, Sổ tay Quá trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [2] Nhiều tác giả, Sổ tay Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa chất, tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [3] Phạm Văn Bơn, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học & Thực phẩm, tập 10, Ví dụ tập, NXB ĐHQG TP.HCM, 2010 [4] Nguyễn Văn May, Thiết bị truyền nhiệt chuyển khối, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [5] Phạm Văn Bơn, Nguyễn Đình Thọ, Q trình Thiết bị Cơng nghệ Hóa học & Thực phẩm, tập 5, Quá trình thiết bị truyền nhiệt, Quyển 1: Truyền nhiệt ổn định, NXB ĐHQG TP.HCM, 2006 [6] Hồ Lê Viên, Tính tốn, Thiết kế chi tiết thiết bị hóa chất dầu khí, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006 [7] Phan Văn Thơm, Sổ tay thiết kế Thiết bị hóa chất chế biến thực phẩm đa dụng, Bộ Giáo dục Đào tạo, Viện Đào tạo mở rộng [8] Bộ môn máy thiết bị, Bảng tra cứu Quá trình học – Truyền nhiệt – Truyền khối, NXB ĐHQG TP.HCM, 2009 GVHD: NGUYỄN HỮU QUYỀN 97 ... em hoàn thành báo cáo cách tốt Đồng thời kinh nghiệm thực tế h? ??n chế kiến thức cịn h? ??n h? ??p nên báo cáo khơng thể tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận ý kiến đóng góp q thầy để em h? ??c thêm nhiều... ơn chân thành đến thầy cô Trường Đại h? ??c Công nghiệp Thực phẩm TP H? ?? Chí Minh, thầy khoa Cơng nghệ H? ?a h? ??c trường tạo điều kiện cho em thực đồ án Trong thời gian h? ??c tập trường em tiếp thu nhiều... lượng thực q trình Bên cạnh đó, bay xảy chủ yếu bọt khí h? ?nh thành trình cấp nhiệt chuyển động liên tục, chênh lệch khối lượng riêng phần tử bề mặt đáy tạo nên tuần h? ??n tự nhiên nồi đặc Tách khơng